JP5017360B2 - フェイズプラグ - Google Patents

Description

詳細な説明

本発明は、スピーカに関し、より具体的には、圧縮ドライバおよび圧縮ドライバのためのフェイズプラグに関する。

圧縮ドライバは、音響放射振動板によって小キャビティ中に音波を放射するスピーカの一種である。キャビティは、フェイズプラグ（また、位相アダプタ、位相変圧器、音響変圧器等としても知られる）によって、通常、ホーン導波管に通じる開口に接続される。小キャビティおよび喉部は、振動板に高音響負荷をもたらし、このため、高効率となる傾向にある。しかしながら、振動板前方のキャビティは、高周波数では音響的問題を生じさせる可能性がある。特に、キャビティは、一般的に、圧縮ドライバの動作帯域内にある個別周波数において強共鳴（キャビティモードとして知られる）を呈する可能性がある。これらの共鳴は、圧縮ドライバの出力において、望ましくない過度の音圧応答変動をもたらす可能性がある。加えて、共鳴が励起される際に生じるキャビティ内の高圧レベルは、ドライバの直線性に対して望ましくない。共鳴問題の深刻度は、主に、キャビティの形状、フェイズプラグの設計、より具体的には、フェイズプラグを通る経路（チャネル）の位置およびサイズによって判断される。

本発明は、特に、キャビティモード共鳴の抑制が改良されたフェイズプラグを提供することを目的とする。

故に、本発明の第１の側面は、音波を受信するための入力側と、音波を送信するための出力側とを有する本体を備え、該本体は、本体を通して音波を伝播するために、入力側から出力側まで延在する複数のチャネルを含み、入力側は、チャネルのための入口を構成する複数のスロットを含む入力面を備え、各スロットは、入力面を通って延在する中心軸を中心に入力面上に略半径方向に配列され、スロット間に位置付けられた入力面全体は、略凹状であって、球体または楕円形状の略一部である、フェイズプラグを提供する。

本発明の好ましい実施形態では、スロットのうちの少なくとも１つ、好ましくは、各スロットは、その全長の少なくとも半分に沿って可変幅を有する（その全長は、半径方向にあって、本明細書では「半径方向延在長」と称される）。最も好ましくは、各スロットは、半径方向延在長の略全体に沿って可変幅を有する。有利には、スロット幅は、フェイズプラグの中心軸から離れて延在する半径方向に増幅してもよい。スロットは、好ましくは、フェイズプラグ入力面の軸方向中心領域において、孔を介して互いに接合される。孔は、好ましくは、フェイズプラグ本体の入力側から出力側まで延在する軸方向中心チャネルのための入口である。

フェイズプラグ本体を通って延在する各チャネルは、好ましくは、その入口スロットからフェイズプラグ本体の出力側まで延在する方向に増幅（すなわち、拡大）する。

フェイズプラグは、好ましくは、フェイズプラグの本体を通って延在するチャネルを少なくとも部分的に画定する、複数の離間フィンを含む。各フィンは、例えば、フィンによって画定されるチャネルが同一方向に増幅するように、フェイズプラグ本体の入力面から出力側まで延在する方向に減幅してもよい。フィンは、有利には、例えば、各フィンをフェイズプラグの外周部から中心軸の方へ突出することによって、中心軸を中心に略半径方向に配列される。円周部は、好ましくは、フェイズプラグの入力側に隣接する最小半径と、フェイズプラグの出力側に隣接する最大半径とを備える、略逆円錐形状を有する。

本発明の第２の側面は、音波を受信するための入力側と、音波を送信するための出力側とを有する本体を備え、該本体は、本体を通して音波を伝播するために、入力側から出力側まで延在する複数のチャネルを含み、入力側は、チャネルのための入口を構成する複数のスロットを含む凹状入力面を備え、各スロットは、入力面を通って延在する中心軸を中心に入力面上に略半径方向に配列され、スロットのうちの少なくとも１つは、その全長の少なくとも半分に沿って可変幅を有する、フェイズプラグを提供する。

本発明の第３の側面は、音波を受信するための入力側と、音波を送信するための出力側とを有する本体を備え、該本体は、本体を通して音波を伝播するために、入力側から出力側まで延在する複数のチャネルを含み、入力側は、チャネルのための入口を構成する複数のスロットを含む凹状入力面を備え、各スロットは、入力面を通って延在する中心軸を中心に入力面上に略半径方向に配列され、スロットは、入力面の軸方向中心領域において、孔を介して互いに接合される、フェイズプラグを提供する。

本発明の第４の側面は、本発明の第１、第２、または第３の側面によるフェイズプラグと、フェイズプラグの入力側に隣接して位置付けられた音響放射振動板とを備える、圧縮ドライバを提供する。

振動板は、好ましくは、凸状音響放射面を有する。例えば、振動板の音響放射面は、球体または楕円形状の略一部であってもよい。好ましくは、振動板の音響放射面は、略剛性である。

圧縮ドライバは、有利には、フェイズプラグの出力側に隣接して位置付けられたホーン導波管を含んでもよい。本発明の少なくとも一部の実施形態では、ホーン導波管は、中心軸と垂直な非円形横断面である。例えば、ホーンは、楕円形横断面、または実際は、略任意の形状であってもよい。しかしながら、本発明の多くの実施形態に対し、ホーン導波管は、中心軸と垂直な略円形横断面である。

ホーン導波管は、略逆円錐形であってもよい（すなわち、ホーン導波管は、略円錐形であるが、ホーンの喉部において切頂されてもよい）。しかしながら、ホーン導波管は、例えば、略指数曲線、または略放物曲線、あるいは別のフレア曲線を辿るように、フレア加工されてもよい。また、他のホーン導波管形状も可能である。

ホーン導波管は、固定導波管であってもよく、またはそれ自体が、例えば、コーン振動板等の音響放射振動板であってもよい。その結果、本発明の一部の実施形態では、ホーン導波管は、駆動音響放射振動板を備えてもよい。例えば、ホーン振動板が、ドーム形振動板よりも概して低い周波数の音波を放射するよう配列されるように、ホーン振動板は、ドーム形振動板と略独立して駆動されてもよい。その結果、スピーカは、ホーン振動板を駆動するための駆動ユニットを含んでもよい。ホーン導波管自体が音響放射振動板を備える好適な配列の実施例（しなしながら、本発明によるフェイズプラグを有さない）は、米国特許第５，５４８，６５７号に開示される。

本発明の第５の側面は、音響放射ホーン振動板と、ホーン振動板のためのドライバと、ホーン振動板の喉部に位置または隣接する、本発明の第４の側面による圧縮ドライバとを備える、複合スピーカを提供する。好ましくは、圧縮ドライバは、高周波音を放射するよう配列され、ホーン振動板は、好ましくは、低または中周波音を放射するよう配列される。

複合スピーカの音響放射ホーン振動板は、圧縮ドライバのホーン導波管を備えてもよい。

本発明のいずれかの側面における任意の特性は、本発明の他の側面における特性であってもよいことを理解されたい。

フェイズプラグは、好ましくは、金属または合金材料、複合材料、プラスチック材料、セラミック材料のうちの１つ以上から形成される。

圧縮ドライバの振動板は、好ましくは、略剛性低密度材料、例えば、金属または合金材料、複合材料、プラスチック材料、セラミック材料のうちの１つ以上から形成される。好適な金属または合金材料を形成するためのいくつかの好ましい金属は、チタニウム、アルミニウム、およびベリリウムを含む。圧縮ドライバ振動板の音響放射面は、特殊材料、例えば、ダイヤモンド（特に、化学的に堆積されたダイヤモンド）から形成されてもよい。

ホーン導波管は、任意の好適な材料、例えば、金属または合金材料、複合材料、プラスチック材料、繊維材料、セラミック材料のうちの１つ以上から形成されてもよい。ホーン導波管が音響放射振動板である本発明の実施形態に対しては、好ましくは、例えば、プラスチック材料または繊維材料から形成される。ある場合には、金属および／または紙が好ましい場合がある。

次に、一例として、付随の図面を参照して、好ましい本発明の実施形態について説明する。

図１は、既知の従来型圧縮ドライバの横断面図である。

図２は、本発明による、フェイズプラグの実施形態の６つの図（（ａ）〜（ｆ））を示す。

図３は、本発明による、凸状放射振動板と、図２に示される種類のフェイズプラグと、放射ホーン振動板とを備える、複合スピーカの横断面図である。

図１は、既知の従来型圧縮ドライバの横断面図である。圧縮ドライバは、フェイズプラグ３の入力側に隣接して位置付けられた凹状音響放射面を有する、音響放射振動板１を備える。フェイズプラグ３の反対（出力）側は、ホーン導波管５である。振動板１と、フェイズプラグ３と、ホーン導波管５は、そこを通って延在する中心軸Ｘ-Ｘを有する。振動板１と、フェイズプラグ３と、ホーン導波管５は、振動板１によって生成される音波が、フェイズプラグの入力側から出力側までフェイズプラグ３を通って延在する環状チャネル７を通して伝播され、次いで、ホーン導波管５によって受信および伝播されるように配列される。振動板１は、中央柱部９と、外側柱部１１と、磁石１３とを備えるドライバアセンブリによって駆動される。具体的には、音響放射面の円周から突出する振動板１の環状スカート部分は、導電コイルを担持し、振動板のコイルおよびスカート部分は、中央柱部９と外側柱部１１との間の空隙１５内に位置付けられ、空隙は、それを横断して延在する磁界を有する。また、クランプリング１７と、後方筐体部１９も図示される。

図２は、本発明による、フェイズプラグ２１の実施形態の６つの図（（ａ）〜（ｆ））を示す。図２のフェイズプラグ２１は、音波を受信するための入力側２３と、音波を送信するための出力側２５とを有する、本体を備える。複数のチャネル２７は、フェイズプラグ２１の本体を通して音波を伝播するために、入力側２３から出力側２５まで延在する。入力側２３は、チャネル２７のための入口を構成するスロットの形で複数の孔３１を含む、凹状入力面２９を備える。入力面は、球体（または楕円であるが、好ましくは、球体）形状の略一部である。スロット３１は、中心軸Ｘ-Ｘを中心に入力面２９上に略半径方向に配列される。図２に示される実施形態では、フェイズプラグ３は、７つのチャネルを含み、したがって、７つのスロット（それ以下または以上の数のスロット）が、代わりに使用されてもよい。各チャネル２７（したがって、チャネルの入口である各スロット３１も）は、一対の離間フィン３７によって、部分的に画定され、近傍チャネル２７から分離される。７つのチャネルが存在するため、７つの半径方向に配列された離間フィン３７もまた存在する。各フィンは、フェイズプラグ２１の外周部３９から中心軸Ｘ-Ｘの方へ突出する。円周部３９は、入力側２３に隣接するその最小半径と、出力側２５に隣接するその最大半径とを備える、略逆円錐形状を有する。

スロット３１の幅は、図２に示されるフェイズプラグ２１の入力面２９上の半径位置に伴って変化する。より具体的には、スロット３１の幅は、中心軸Ｘ-Ｘからの半径距離に伴って増幅する。フェイズプラグ２１を通って延在する軸方向中心チャネルの軸方向中心孔３３は、すべてのスロット３１を互いに接合する。スロットの幅Ｗおよび全長Ｌの寸法は、図２の図（ｃ）に示される。

各チャネル２７は、フェイズプラグ２１の入力側２３から出力側２５までの中心軸Ｘ-Ｘと平行方向に、略指数関数的に増幅する。これは、各フィン３７が、フェイズプラグ２１の入力側２３から出力側２５まで減幅するためである。図２の図（ｆ）に示されるように、各フィン３７の出力端４１は、略一定の薄幅を有する。加えて、各フィン３７の出力端４１は、フェイズプラグ２１の出力側２５における円周部３９から、入力面２９におけるフィンの半径方向再内部まで略連続的に湾曲する。

図３は、本発明による、凸状ドーム形放射振動板５３と、図２に示される種類のフェイズプラグ３と、放射ホーン振動板５５とを備える、複合スピーカ５１の横断面図である。凸状放射振動板５３およびフェイズプラグ３は、ホーン振動板５５の喉部に位置する。凸状放射振動板５３は、高周波音を放射するよう配列され、ホーン振動板５５は、低または中周波音を放射するよう配列される。複合スピーカ５１は、可撓性環状膜５９を介して凸状放射振動板５３を支持する、ホーン振動板５５の喉部に「サラウンド」５７を含み、このサラウンド５７に取り付けられるのが、フェイズプラグ３のための支持部６１である。ホーン振動板５５の内筒部６５は、ドライバの磁気空隙（図示せず）内に延在する、ホーン振動板のためのドライバの導電コイルを担持する。ホーン振動板５５は、その外周部において第２の可撓性環状膜６７によって支持され、第２の可撓性環状膜６７の外周部は、外側支持部６９に取り付けられる。

本発明の他の実施形態、および説明および図示された本発明の実施形態の修正は、添付の請求項において提供される本発明の定義内において可能であることを理解されるであろう。

図１は、既知の従来型圧縮ドライバの横断面図である。 図２は、本発明による、フェイズプラグの実施形態の６つの図（（ａ）〜（ｆ））を示す。 図３は、本発明による、凸状放射振動板と、図２に示される種類のフェイズプラグと、放射ホーン振動板とを備える、複合スピーカの横断面図である。

Claims (15)

1. 音響放射凸状振動板と、発散型音響放射ホーン振動板とを有する複合スピーカに好適なフェイズプラグであって、
   前記凸状振動板から音波を受信するための入力側と、前記ホーン振動板内の領域内に音波を送信するための出力側とを有する本体であって、前記本体を通して音波を伝播するために、前記入力側から前記出力側まで延在する複数のチャネルを含む本体を備え、前記入力側は、前記チャネルのための入口を構成する複数のスロットを含む入力面を備え、各スロットは、前記入力面を通って延在する中心軸を中心に前記入力面上に略半径方向に配列され、前記スロット間に位置付けられる前記入力面の略全体は凹状であって、球体または楕円形状の略一部である、フェイズプラグ。
2. 前記スロットの少なくとも１つは、その半径方向延在長の少なくとも半分に沿って可変幅を有する、請求項１に記載のフェイズプラグ。
3. 各スロットは、その半径方向延在長の少なくとも半分に沿って可変幅を有する、請求項２に記載のフェイズプラグ。
4. 各スロットは、半径方向延在長の略全体に沿って可変幅を有し、好ましくは、増幅する、請求項３に記載のフェイズプラグ。
5. 前記スロットは、前記入力面の軸方向中心領域において、孔を介して互いに接合され、前記孔は、前記フェイズプラグの前記本体の前記入力側から前記出力側まで延在する軸方向中心チャネルのための入口である、前記いずれかの請求項に記載のフェイズプラグ。
6. 各チャネルは、その入口スロットから前記フェイズプラグ本体の前記出力側まで延在する方向に増幅する、前記いずれかの請求項に記載のフェイズプラグ。
7. 前記フェイズプラグの前記本体を通って延在する前記チャネルを少なくとも部分的に画定する、複数の離間フィンをさらに備える、前記いずれかの請求項に記載のフェイズプラグ。
8. 前記フィンは、前記中心軸を中心に略半径方向に配列される、請求項７に記載のフェイズプラグ。
9. 各フィンは、前記入力面から前記フェイズプラグ本体の前記出力側まで延在する方向に減幅する、請求項７または請求項８に記載のフェイズプラグ。
10. 各フィンは、前記フェイズプラグの外周部から前記中心軸の方へ突出する、請求項７から９のいずれか１つに記載のフェイズプラグ。
11. 前記外周部は、前記入力側に隣接する最小半径と、前記出力側に隣接する最大半径とを備える、略逆円錐形状を有する、請求項１０に記載のフェイズプラグ。
12. 音響放射凸状振動板と、発散型音響放射ホーン振動板とを有する複合スピーカに好適なフェイズプラグであって、
    前記凸状振動板から音波を受信するための入力側と、前記ホーン振動板内の領域内に音波を送信するための出力側とを有する本体であって、前記本体を通して音波を伝播するために、前記入力側から前記出力側まで延在する複数のチャネルを含む本体を備え、前記入力側は、前記チャネルのための入口を構成する複数のスロットを含む凹状入力面を備え、各スロットは、前記入力面を通って延在する中心軸を中心に前記入力面上に略半径方向に配列され、前記スロットの少なくとも１つは、その半径方向延在長の少なくとも半分に沿って可変幅を有する、フェイズプラグ。
13. 音響放射凸状振動板と、発散型音響放射ホーン振動板とを有する複合スピーカに好適なフェイズプラグであって、
    前記凸状振動板から音波を受信するための入力側と、前記ホーン振動板内の領域内に音波を送信するための出力側とを有する本体であって、前記本体を通して音波を伝播するために、前記入力側から前記出力側まで延在する複数のチャネルを含む本体を備え、前記入力側は、前記チャネルのための入口を構成する複数のスロットを含む凹状入力面を備え、各スロットは、前記入力面を通って延在する中心軸を中心に前記入力面上に略半径方向に配列され、前記スロットは、前記入力面の軸方向中心領域において、孔を介して互いに接合される、フェイズプラグ。
14. 前記いずれかの請求項に記載のフェイズプラグと、
    前記フェイズプラグの前記入力側に隣接して位置付けられた音響放射凸状振動板と、
    前記フェイズプラグの前記出力側における発散型音響放射ホーン振動板と、
    を備える、複合スピーカ。
15. 前記振動板の前記音響放射面は略剛性であって、球体または楕円形状の一部である、請求項１４に記載の複合スピーカ。

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