JP5662462B2 - 無指向性スピーカ - Google Patents

Description

[0001]本発明は、無指向性スピーカに関し、より具体的には、音質が改善された無指向性スピーカに関する。

[0002]ドライバは、電気を様々な範囲の可聴周波数に変換する変換器である。複数のドライバを有するスピーカを提供し、様々な可聴周波数の音を発生させることが長年知られている。そうしたスピーカは、マルチウェイラウドスピーカと呼ばれることがある。ドライバは、ドライバの正面に、また応用例に応じて側部に対してある角度で、空気柱状の圧力波を発生させるように前後に動くダイアフラムを含む。ダイアフラムは、通常、円錐形であり、ある直径を有する。音質を向上させるために、複数のドライバが使用される。この組合せは、通常、低周波数域の音を発するウーファ（またはサブウーファ）、中間域の音を発する中間域ドライバ、および高周波数域の音を発するツイータの形態をとる。音声信号をこのように分割することは、人が聞くことができる音域を網羅して有利であることが判明している。複数のドライバを、床または地面に対して垂直に同軸で取り付けることができる。そうしたスピーカは、無指向性スピーカとして知られ、スピーカの周りのどの方向に位置する人も、スピーカによって生成される広帯域（周波数域）の音を聞くことができる音場をもたらす。

[0003]音質を向上させるために、多種多様なスピーカ設計が生み出されている。例えば、知られているスピーカ設計は、Ｗｏｏｄｙに対する米国特許第５，１１５，８８２号を含む。Ｗｏｏｄｙは、１つのツイータおよび１つの中間域を有する１対のドライバを含み、各ドライバが同じ方向に並ぶスピーカを開示する。各ドライバは、円錐状の分散面も設けられる。しかし、円錐状の分散面の先端などの不規則な表面は、音質の歪みをもたらすことが判明している。そうした円錐状の導波路は、理想に満たないことが判明している。一般に、不規則な表面は、スピーカによって生成される他の音波と位相が外れた音波の反射を起こし、一部の周波数の増強および他の周波数の打消しをもたらす可能性もある。

[0004]Ｋｅｎｎｅｒに対する米国特許第４，１８２，９３１号は、同軸で対向する１対のドライバを開示し、各ドライバはドーム（導波路）を設けられる。しかし、ドーム／導波路の直径は、ドライバの直径よりも小さく、ドーム／導波路は、平らな反射面を有する。このことは、音質に歪みをもたらす影響がある。別の知られているスピーカ設計は、同軸のツイータ、台形の中間域ドライバ、およびサブウーファを有する。導波路は、ツイータの上に配置され、別の全体として球状の導波路は、ツイータと中間域ドライバとの間に配置される。しかし、球状の導波路は、中間域ドライバよりも小型であり、やはり音質の多少の歪みをもたらす。理想的な無指向性スピーカは、１点で音を再生し、その音が、１点から外側に全方向に放射されるはずである。音波の発散には、干渉がないはずである。音質を向上させ、背景ノイズおよび歪みを低減し、したがって、原記録により忠実である、複数のドライバを有する無指向性スピーカを提供することが望ましい。

[0005]第１の態様によれば、無指向性スピーカは、高周波数域にわたる音を発生させ、第１の直径を有する高周波数ドライバと、第１の直径よりも大きい第２の直径を有する高周波数導波路とを含む。第１の中間域ドライバは、第３の直径を有し、第２の中間域ドライバは、第４の直径を有する。各中間域ドライバは、中間周波数域にわたる音を発生させ、第１の中間域ドライバは、第２の中間域ドライバに面する。第１の中間域導波路は、第１の中間域ドライバに対応し、第５の直径を有し、第２の中間域導波路は、第２の中間域ドライバに対応し、第６の直径を有する。第５の直径は、第３の直径よりも大きく、第６の直径は、第４の直径よりも大きく、第１の中間域ドライバから第２の中間域ドライバまでの直接経路を遮断するように、両中間域周波数導波路が、第１の中間域ドライバと第２の中間域ドライバとの間に配置される。

[0006]以上の開示および以下の様々な実施形態のより詳細な説明より、本発明がスピーカ技術の大幅な進歩をもたらすことが当業者には明らかになろう。特に、この点において、本発明が高品質で低コストの無指向性スピーカを提供することができる可能性が重要である。様々な実施形態の付加的な特徴および利点は、以下に提供される詳細な説明を考慮すれば、より十分に理解される。

[0007]ウーファ、ツイータ、および１対の中間域ドライバを有し、ツイータおよび中間域ドライバに凹面導波路を設けられた、無指向性スピーカの一実施形態の実物大図である。 [0008]図１の無指向性スピーカの側面図である。 [0009]図１の無指向性スピーカの断面図である。 [0010]図１の無指向性スピーカの実物大分解図である。 [0011]別の外形を有する導波路を使用する無指向性スピーカの別の実施形態の概略断面図である。

[0012]添付の図面は、必ずしも原寸に比例しておらず、本発明の基本的な原理を示す様々な特徴を多少簡略化して表していることを理解されたい。導波路の特定の寸法などを含む、本明細書に開示する無指向性スピーカの特定の設計の特徴は、特定の意図される応用例により部分的に決定され、環境を使用する。例示する実施形態のいくつかの特徴部は、明確に理解することを助けるのに他の部分と比べて拡大または変形されている。特に、例えば、薄い特徴部は、明確に示すために、厚くなっている可能性がある。方向および位置に関するすべての基準は、別途示さなければ、図面に示す方向を指す。

[0013]本明細書に開示する無指向性スピーカに関する多くの使用法および設計変更が可能であることは、当業者、すなわち当技術分野の知識または経験を有する者には明らかであろう。様々な別の特徴および実施形態の以下の詳細な説明は、ホームエンターテインメントシステムに使用するのに適した無指向性スピーカに関する本発明の一般的な原理を示す。他の応用例に適した他の実施形態は、本発明の開示の利益を受ける当業者には明らかであろう。

[0014]ここで図面に目を向ければ、図１〜４は、複数のドライバ２０、３０、４０、および９０を有する、一実施形態によるスピーカ１０を示す。各ドライバは、電気を所与の周波数域にわたる音に変換する。例えば、ツイータすなわち高周波数ドライバ４０は、例えば３０００Ｈｚ〜３２ＫＨｚの範囲にわたる音を発生させることができる。中間域ドライバは、例えば１６０Ｈｚ〜８０００ＫＨｚの範囲にわたる音を発生させることができる。ウーファすなわち低周波数ドライバは、例えば２０Ｈｚ〜１６０Ｈｚの範囲にわたる音を発生させることができる。図に示す実施形態では、ツイータすなわち高周波数ドライバ４０は、１対の中間域ドライバ２０、３０と共にフレーム５０内に配置され、フレーム５０に取り付けられる。フレーム５０は、ドライバを配置し、ドライバを揃えるハウジングとして働く部分６０、７０、８０を含む。低可聴周波数の性質およびエネルギーを考慮するとき、ウーファ９０すなわち低周波数域ドライバを、望み通りに、フレーム内に配置し、またはフレームから分離することができる。通常、全周波数が、人の可聴域であり、周波数域、またはツイータ、中間域ドライバ、およびウーファは、多少重複する可能性がある。同様に、中間域ドライバは、３つの別個のドライバではなく、中間域ドライバとウーファドライバとの組合せとして形成することができる。ドライバのすべては、同時に放送するように互いに電気接続される。

[0015]図２は、ツイータ４０および１対の中間域ドライバ２０、３０を示す。極めて有利な特徴によれば、対応する導波路により各ドライバから聞き手へ音が反射される。高周波数導波路３５は、高周波数ドライバ４０に対応し、第１の中間域導波路１５は、第１の中間域ドライバ２０に対応し、第２の中間域導波路は、第２の中間域ドライバ３０に対応する。任意選択で、ウーファに、同様の導波路を設けることもできる。しかし、低周波数の音響振動のエネルギーを考慮するとき、ウーファにそうした導波路が必要とされない。各導波路１５、２５、３５は、上（または下）から見たとき、各ドライバの全体として丸い形に対応する、全体として丸い断面を有することができる。

[0016]図３は、第１の中間域ドライバ２０と協働し第１の背面チャンバ２２を画定する底部取付けキャップすなわち部分８０を示す断面図である。背面チャンバは、音発生による振動の結果として、対応するドライバの動きを調節する。同様に、第２の背面チャンバ３２は、フレーム５０および高周波数導波路３５と協働する第２の中間域ドライバ３０により画定される。頂部取付けキャップすなわち部分６０は、ツイータ４０と協働し、第３の背面チャンバ４２を画定する。任意選択で、チャンバ２２、３２、４２のそれぞれは、吸音材料を充填することができる。導波路と対応するドライバとの間の最短距離は、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。図３からわかるように、最短距離は、軸９９に沿った線にある。

[0017]導波路１５、２５、３５の表面１６、２６、３６は、本明細書では凹面（図１〜４に示す）または二重双曲線のいずれかとして示すが、導波路の表面１６、２６、および３６は、必ずしもそうした幾何形状の正確な数学的説明に限定されないことを理解されたい。図からわかるように、ドライバから発生する音を反射する導波路表面は、これらの形状の近似にすぎない。表面は、滑らかで、不規則性、不連続性、および／または急激な変化がなく、対応する導波路へ反射される音を発生させるドライバの直径は、導波路の直径よりも小さいことが重要であることが判明している。導波路の表面１６、２６、３６は、微分可能であり、すなわち、放物線、楕円などの連続する関数から全体が画定され、またはその連続する関数からほぼ全体が画定されることが好ましい。そうした微分可能な表面は、軸９９に急激な変化を避ける不連続な傾斜を有することができる。この傾斜は、音に歪みをもたらす、不規則な表面、点などを避ける。導波路として使用するのに適した、他の滑らかな表面および幾何形状は、本発明の開示の利益を受ける当業者には容易にわかるであろう。

[0018]極めて有利な特徴によれば、１対の中間域周波数ドライバ２０、３０も、互いに対向してフレーム５０内に配置される。図３に示すように、第１の中間域ドライバ２０から第２の中間域ドライバ３０までの直接経路を遮断するように、対応する中間域周波数導波路１５、２５が、中間域ドライバ２０、３０間に配置される。ドライバ２０、３０、および４０のそれぞれは、中心を有し、各ドライバの中心は、軸９９などにおいて、互いに位置合わせされることが好ましい。高周波数ドライバ４０は、第１の直径４１を有する。高周波数導波路３５は、第１の直径４１よりも大きい第２の直径３７を有する。第１の中間域ドライバ２０は、第３の直径２１を有し、第２の中間域ドライバ３０は、第４の直径３１を有する。第１の中間域導波路１５は、第３の直径よりも大きい第５の直径１７を有する。同様に、第２の中間域導波路２５は、第６の直径２７を有し、この第６の直径２７は、第４の直径３１よりも大きい。有利なことに、図３に示すように、第３の直径２１は、第４の直径３１と同じにすることができ、第５の直径１７は、第６の直径２７と同じにすることができる。図に示す導波路は、上または下から見たとき、円形を有する（そのことは図１からわかる）。導波路にもたらされる、適当な導波路としても働く他の形状は、ドライバの直径により画定される領域を超える領域にわたり滑らかな表面を有する。図３に示す線は、本明細書では直径を指すが、より正確には、導波路の長さまたは最も狭い部分として理解される。導波路が、例えば楕円形を有するとき、直径は、楕円の短軸に沿って画定される。

[0019]図４は、図１の無指向性スピーカの実物大分解図である。フレーム５０は、間隙支柱部７４および締結具７６と共に部分６０、７０、８０を含み、組立体を完全なハウジングにする。２つの導波路１５および２５は、単一部品または一体構造として示され、または形成されるように互いに締結することができる。図５は、導波路１１５、１２５、１３５のそれぞれが全体として二重双曲線形状を有する対応する表面１１６、１２６、１３６を有する、スピーカ１１０の別の実施形態を示す。第１の実施形態と同様に、各導波路は、対応するドライバの直径よりも大きい直径を有する。実際の導波路表面は、双曲線のカーブに正確には一致しない。むしろ、表面が、歪みをもたらす粗いまたは不規則な変化を有することなく滑らかであることがより重要である。極めて有利な特徴によれば、ツイータ４０は、高周波数導波路１３５の正反対に導波路突起１３７を設けることができる。導波路突起は、導波路１３５と協働し、ドライバ４０からの音を反射する。任意選択で、必要ならば、導波路突起は、中間域ドライバ２０および３０上に配置することもできる。第１の実施形態と同様に、導波路と対応するドライバとの間（または図５に示すツイータ４０の場合には、導波路１３５と導波路突起１３７との間）の最短距離は、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。

[0020]以上の開示およびいくつかの実施形態の詳細な説明より、本発明の真の範囲および精神から逸脱することなく、様々な修正、追加、および他の代わりの実施形態が可能となることは明らかであろう。本発明の原理およびその実際の応用例を最も良く例示するのに、説明する実施形態を選んで記述し、それにより、当業者は、様々な実施形態で、および企図する特定の使用法に適した様々な修正を加えて本発明を使用することができる。そうした修正および変更のすべては、公平、合法的、かつ公正に与えられる広さに従って解釈されるとき、添付する特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内にある。

Claims (11)

1. 高周波数域にわたる音を発生させ、第１の直径を有する高周波数ドライバと、
   前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有する高周波数導波路と、
   第３の直径を有する第１の中間域ドライバ、および第４の直径を有する第２の中間域ドライバであって、各中間域ドライバが中間周波数域にわたる音を発生させ、前記第１の中間域ドライバが前記第２の中間域ドライバに面する、第１の中間域ドライバおよび第２の中間域ドライバと、
   前記第１の中間域ドライバに対応し、第５の直径を有する第１の中間域導波路と、
   前記第２の中間域ドライバに対応し、第６の直径を有する第２の中間域導波路と
   を組み合わせて備え、
   前記第５の直径は、前記第３の直径よりも大きく、前記第６の直径は、前記第４の直径よりも大きく、
   前記第１の中間域ドライバから前記第２の中間域ドライバまでの直接経路を遮断するように、両前記中間域周波数導波路が、前記第１の中間域ドライバと前記第２の中間域ドライバとの間に配置される、無指向性スピーカ。
2. 各中間域導波路は、凹面または二重双曲線の１つである表面を有する、請求項１に記載の無指向性スピーカ。
3. 前記ドライバのそれぞれは、中心を有し、前記中心のすべては、互いに同軸上にある、請求項１に記載の無指向性スピーカ。
4. 各導波路と前記対応するドライバとの間の最短距離は、１０ｍｍ未満である、請求項１に記載の無指向性スピーカ。
5. 前記第３の直径は、前記第４の直径と同じであり、前記第５の直径は、前記第６の直径と同じである、請求項１に記載の無指向性スピーカ。
6. 低周波数域ドライバをさらに含む、請求項１に記載の無指向性スピーカ。
7. 少なくとも、前記高周波数ドライバ、前記第１の中間域ドライバ、および前記第２の中間域ドライバが取り付けられるハウジングをさらに含む、請求項１に記載の無指向性スピーカ。
8. 前記ハウジングと前記中間域ドライバの１つが協働し、第１の背面チャンバを画定する、請求項７に記載の無指向性スピーカ。
9. 前記ハウジングおよび前記高周波数導波路が、前記中間域ドライバの１つと協働し、第２の背面チャンバを画定する、請求項７に記載の無指向性スピーカ。
10. 前記ハウジングと前記高周波数ドライバが協働し、第３の背面チャンバを画定する、請求項７に記載の無指向性スピーカ。
11. 前記高周波数導波路と協働し前記高周波数ドライバによって生成される音を反射する、前記高周波数ドライバに取り付けられた導波路突起をさらに含む、請求項１に記載の無指向性スピーカ。

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