JP6110816B2 - 導波路を有するラウドスピーカー - Google Patents

Description

本発明は、ラウドスピーカーに関する。詳細には、本発明は、導波路を有するラウドスピーカーに関する。

正確には、本発明は、請求項１のプリアンブル部に関する。

従来技術では特に、２つ以上の駆動装置を有するラウドスピーカーは、ラウドスピーカーの前方表面（前面）上の不連続部によってもたらされる回折に関する問題を有する。実際には、高周波数駆動装置（ツイーター）は、これに関して最も重要な部品であり、本出願の出願人は、ツイーターの周囲を、ツイーターのみ又は代替的には同軸のミッドハイレンジ駆動装置に対するハイレンジ音声信号及びミッドレンジ音声信号用の一続きの導波路として形成するという解決策を生み出した。

本出願では、これらの種類の音源は、この３次元の導波路構造体の中心にある任意の駆動装置を含む導波路駆動装置と称される。これらの解決策によって、良好な音質、及び音響エネルギーの正確な方向付けを達成することができる。しかしながら、この方向付けの周波数レンジは、導波路のサイズに依存しており、したがって、ラウドスピーカーの前方表面（前面）に応じて決まる。導波路の面積が小さい場合、指向性は、ツイーターレンジのみのような、より高い周波数に限定される。

より小型のラウドスピーカーが設計される場合、（ウーファーのように）導波路の中心に配置されない他の駆動装置は、導波路の面積を限定し、又は付加的には、聴取者にとって可聴である有害な回折をもたらす。

従来技術では、ラウドスピーカーの前方面上に導波路を有するラウドスピーカーを作る試みがなされてきた。本出願の出願人は、このために種々の解決策を生み出してきたが、筐体の前方表面（前面）全体に関する解決策には至っていなかった。

本発明によれば、上述した問題のうちの少なくともいくつかは、非同軸のいかなる駆動装置も筐体の前方表面（前面）の導波路形状を妨げないようにそれらの駆動装置を配置することによって解決される。また、非同軸のいくつかの駆動装置が同じ表面（筐体の前方面（前面））上に配置される場合、それらの駆動装置は、固体表面として有利に機能するとともに、この導波路の設計対象である周波数の音源（複数の場合もある）によって発せられる周波数の突き抜けを制限する材料によって覆われる。この材料は、他方で、非同軸の駆動装置、一般的にウーファーが発する周波数を透過可能である。

より具体的には、本発明によるラウドスピーカーは、請求項１の特徴部に記載されている事項を特徴とする。

本発明の１つの態様によれば、２つのウーファーは、同軸の駆動装置の両側にあるように筐体の前方表面（前面）上に配置され、同軸の駆動装置は、中周波数及び高周波数の双方のための部材を含む。ウーファーは通常、低周波数を通過させるが、同軸の駆動装置が発するより高い周波数に対しては本質的に非透過性であり、かつそのより高い周波数の突き抜けを少なくとも本質的に限定する音響的透明層を通じて放射するように配置される。音響的透明層は、筐体の前方表面（前面）上の導波路の一部として形成される。

本発明の更なる態様によれば、音響的透明層を形成するのに用いられる層は、フェルトのような多孔質材料、又は開放気泡構造を有する発泡プラスチック、又は織物からなる。

本発明によって重要な利点が得られる。

本発明によって、ラウドスピーカーの前方表面（前面）全体は、中周波数及び高周波数用の一続きの導波路として形成することができる。この措置によって、１８Ｈｚ〜２００００Ｈｚの可聴範囲（audio range）を、１つの「スイートスポット」に正確に方向付けることができ、加えて、音響エネルギーの残りの部分は、ラウドスピーカーの筐体自体が主方向以外の方向への周波数応答に本質的に影響を与えないように、ラウドスピーカーの導波路形状全体に起因してリスニングルームへと分割される。

換言すれば、バッフル板全体が平面的であるか又は導波路として部分的にのみ湾曲している従来のラウドスピーカーでは、「スイートスポット」以外の方向に向かうように形成される信号が、制御されずにリスニングルームの壁から反射される。しかしながら、本発明は、音圧が全方向に最適に分布され、したがって、壁反射も人間の耳に対して自然に響く筐体を提供する。

以下において、添付の図面を参照して本発明の或る特定の好ましい実施形態を説明する。

本発明の１つの好ましい実施形態に係るラウドスピーカーの正面図である。 図１のラウドスピーカーの断面図である。 本発明の別の好ましい実施形態に係るラウドスピーカーの正面図である。 ２つのラウドスピーカーとともに用いられる場合の本発明に係る主な波動伝播図の上面図である。

図１によれば、本発明の１つの実施形態において、ラウドスピーカー１が、ツイーター１２とその周りのミッドレンジ駆動装置１３とを含む同軸の導波路駆動装置３を備える。同軸の駆動装置３は、筐体２の前方表面（前面）でもある３次元の導波路面８の中心に配置されている。導波路面８は、駆動装置３の音響出力を放射する。導波路面８は、導波路駆動装置３の中心の周りで軸方向に対称的な特徴部を有する滑らかな一続きの表面を有する。２つのウーファー部材４が、導波路駆動装置３の両側に配置されており、適した複数の開口部５が、筐体２から音響エネルギーを放出させるためにウーファー部材４に対して形成されている。

図２を参照すると、開口部５は、導波路面８の一部を形成する音響的透明層６によって覆われている。必要な場合、音響的透明層６を、支持バー７によって下から支持することができる。ウーファー部材４は通常、音響的透明層６から離間している。

図１を参照すると、２つのウーファー部材４は、これらのウーファーがそれら自体の音響軸１１を有しているにもかかわらず、導波路駆動装置３と同じ音響軸１０に沿って本質的に放射する同等の１つの大きなウーファーを形成する。

換言すれば、ラウドスピーカー１は、第１の周波数帯域Ｂ１及び対応する第１の音響軸１０をもたらすように構成される第１の駆動装置３と、第１の周波数帯域Ｂ１とは異なるがクロスオーバー領域において重なることができる第２の周波数帯域Ｂ２をもたらすように構成され、第２の周波数帯域Ｂ２は第２の音響軸１１を有する第２の駆動装置４とを備える。筐体２は、上記駆動装置３、４を収容する（encloses）とともに筐体２の前方表面上で第１の駆動装置３の周りに配置されている３次元の導波路面８を含む。３次元の導波路面８は音響的選択性のある透明部６を含み、音響的選択性のある透明部６は、第１の音響軸１０に対して傾いた方向に伝播する第１の周波数帯域Ｂ１の音波に対して音響的に本質的に反射性であり、透明部６は、透明部６を通って第２の音響軸の方向に伝播する第２の周波数帯域Ｂ２の音波に対して本質的に透明である。第２の駆動装置４は、筐体２内の、音響的選択性のある透明部６の背後に配置される。

上述したように、個々のウーファー部材の第２の音響軸１１は、第１の音響軸１０とは非同軸であるが、合成的な（resultant）軸（同等の１つのウーファー部材）は、同軸の駆動装置である導波路駆動装置３と同じ音響軸を有する。しかしながら、この対称性は、本発明の全ての実施形態で必要なわけではない。

通常、第２の駆動装置４は、筐体２内の、音響的選択性のある透明部６の背後に配置されており、音響選択性のある透明部６から離間している。

図３は、開口部５を大きな丸い開口部とした組み合わせになっている、本発明の別の実施形態を示す。

図４は、本発明によるラウドスピーカー１の典型的な配置を示しており、この場合、ラウドスピーカーは、聴取位置、すなわちスイートスポット９に方向付けられている。筐体２の前方表面全体が導波路面８として形成されていることから、非常に良好な指向性が達成される。さらに、導波路面８は、リスニングルーム内の全方向への全周波数の均一な分布をもたらし、したがって、壁、天井、及び床からの反射は、音のカラーレーションを引き起こさない。

音響的選択性のある透明層６に関して、「本質的に反射する」とは、音響エネルギーの少なくとも５０％〜１００％、好ましくは８０％〜１００％の範囲内の反射作用又は吸収作用を意味する。

同様に、「本質的に透明」とは、音響エネルギーの少なくとも５０％〜１００％、好ましくは８０％〜１００％の範囲内の透過度を意味する。

以下では、音響的選択性のある透明層６の更なる有利な特性を示す。

層６の厚さは、
・約１ｍｍ厚〜５ｍｍ厚のフェルト
・約１ｍｍ厚〜２０ｍｍ厚、１ｍｍ未満の孔径の開放気泡プラスチック発泡体
・それ自体でなりたつ薄地の織物又は層６の一部としての薄地の織物
であるのが有利である。

層６は、導波路駆動装置３の音響放射、すなわち通常は６００Ｈｚを上回る周波数における音響放射を減衰させるものとする。

換言すれば、層６は、周波数の関数に応じた音響インピーダンス（又は、音響吸収）を有し、したがって、以下のように音響フィルター：
・ウーファー部材４からの音が通過する場合のローパスフィルター
・中周波数及び高周波数における音響波の強い反射を引き起こす、導波路駆動装置３からの高周波数に対する（例えば、高損失を伴う乱流又は吸収によって引き起こされる）減衰フィルター
・駆動装置３の高周波数に対する高反射率のフィルター
として機能するものとする。

有利には、層６は、以下のように孔又は細孔又はそれらの組合せから形成される：
・単一の層６が用いられる場合、孔は１ｍｍよりも小さい直径を有する
・複数の層６が用いられる場合、１ｍｍよりも小さい直径を有する孔が機能することができる
・また、複数の層６が用いられる場合、１ｍｍよりも大きい直径を有する孔が機能することができる（ただし、まだ試験されていない）、
・フェルト及び開放気泡プラスチックのような微細構造が機能する。

層６にとって理想的な材料の特性は、以下の通りである：
・ガス透過可能（＝多孔質）
・クロスオーバー周波数Ｃ以下（ウーファー４）の低音響損失
・クロスオーバー周波数Ｃを僅かに上回る高音響反射率
・上記の基準を満たす既知の材料、すなわち、
・約１ｍｍ厚〜５ｍｍ厚のフェルト
・約１ｍｍ厚〜２０ｍｍ厚、１ｍｍ未満の孔径の開放気泡プラスチック発泡体。

層６は、ラウドスピーカー前部（ツイーター１２を除く）又は孔５のみを覆うことができる。

層６は、多孔質特性及び周波数特性に関する上記の要件に従って、１つ又は複数の層を有するメッシュ又はグリッドのような金属構造体として形成することもできる。この種の構造体は、例えば、ほぼ０．２ｍｍ〜２ｍｍの厚さの穿孔した金属板又は金属プレートの積み重ねによって形成することができる。この種の積み重ねの特性は、孔又は細孔の配置（分布）、孔の割合又は細孔の割合（開放度）、及びこれらのプレートの互いに対する間隔によって調整することができる。孔又は開口の直径は、通常はほぼ０．３ｍｍ〜３ｍｍ間で変動することができる。複数の板又はプレート間の間隔は、通常はほぼ０．２ｍｍ〜２ｍｍである。

上述した金属構造体は、その特性を自由に調整することができ、かつ色のような外的特性も同様に無制限に選択することができるため、有利である。

クロスオーバー周波数Ｃは、通常は以下の通りである：
・低周波数ｆ＜６００Ｈｚ（ウーファー出力レンジ）
・高周波数ｆ＞６００Ｈｚ（ミッドレンジ及び／又はツイーター出力レンジ）。

本発明によれば、大きな導波路面８との組合せにおいて、
・ウーファー４は導波路面８の背後に配置され、
・指向性を得るために２つ以上の（例えば、４つの）ウーファー４を用いることができる。

また、１つのウーファーしか有しない実施形態が可能であるが、低周波に対する指向性は得られない。

１ ラウドスピーカー
２ 筐体
３ 同軸の駆動装置又はツイーターのみでもある、導波路駆動装置
４ 低周波駆動装置であるウーファー
５ 低周波駆動装置であるウーファーのための開口部
６ 音響的選択性のある透明層
７ 音響的透明層のための支持構造体
８ 導波路駆動装置３の中心の周りで軸方向に対称的な特徴部を有する滑らかな一続きの面を有し、音響出力を放射する筐体２の前方表面（前面）でもある、３次元の導波路面
９ 複数のラウドスピーカーのスイートスポット
１０ 第１の音響軸
１１ 第２の音響軸
１２ ツイーター
１３ ミッドレンジ駆動装置
Ｂ１ 導波路駆動装置３の周波数帯域
Ｂ２ 非同軸の駆動装置４の周波数帯域
Ｃ 帯域Ｂ１及びＢ２間のクロスオーバー周波数帯域

Claims (20)

1. 第１の高周波数帯域（Ｂ１）及び対応する第１の音響軸（１０）をもたらすように構成される、第１の駆動装置（３）と、
   前記第１の高周波数帯域（Ｂ１）とは異なるがクロスオーバー領域において重なり合うことができる第２の低周波数帯域（Ｂ２）をもたらすように構成され、該第２の低周波数帯域（Ｂ２）は前記音響軸（１０）に沿って本質的に放射状に広がる第２の音響軸（１１）を有する、第２の駆動装置（４）と、
   前記駆動装置（３、４）を収容するとともに前方表面上で前記第１の駆動装置（３）の周りに配置されている３次元の導波路（８）を含む、筐体（２）と、
   を備え、
   前記３次元の導波路（８）は音響的選択性のある透明部（６）を含み、該音響的選択性のある透明部（６）は、前記第１の音響軸に対して傾いた方向に伝播する前記第１の高周波数帯域（Ｂ１）の音波に対して音響的に本質的に反射性であり、
   前記選択性のある透明部（６）は、該選択性のある透明部（６）を通って前記第２の音響軸（１１）の方向に伝播する前記第２の低周波数帯域（Ｂ２）の音波に対して本質的に透過し、
   前記第２の駆動装置（４）は、前記筐体（２）内の、前記音響的選択性のある透明部（６）の背後に配置される、
   ことを特徴とする、ラウドスピーカー。
   
2. 前記第２の音響軸（１１）は、前記第１の音響軸（１０）とは非同軸であることを特徴とする、請求項１に記載のラウドスピーカー。
   
3. 前記第２の駆動装置（４）は、前記筐体（２）内の、前記音響的選択性のある透明部（６）の背後に、かつ該音響的選択性のある透明部（６）から離間して配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のラウドスピーカー。
   
4. 前記第１の駆動装置（３）の周りに配置される２つの第２の駆動装置（４）を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
   
5. 前記第１の駆動装置（３）の周りに配置される４つの第２の駆動装置（４）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
   
6. 前記第１の駆動装置（３）の周りに配置される複数の第２の駆動装置（４）を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
   
7. 前記第２の駆動装置（４）は、前記第１の駆動装置（３）の周りに軸方向に対称に配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
   
8. 前記選択性のある透明部（６）は、多孔質材料からなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
   
9. 前記選択性のある透明部（６）は、孔径が１ｍｍよりも小さい多孔質材料からなることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
   
10. 前記選択性のある透明部（６）は、約１ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有するフェルトからなることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
11. 前記選択性のある透明部（６）は、約１ｍｍ〜２０ｍｍの厚さを有する開放気泡プラスチック発泡体からなることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
12. 前記選択性のある透明部（６）は、ツイーター（１２）を除く前記ラウドスピーカーの前方表面（８）全体を覆うことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
13. 前記選択性のある透明部（６）は、開口部（５）のみを覆うことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
14. 前記第１の駆動装置（３）は、２つの同軸の駆動装置（１２、１３）を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
15. 前記第１の駆動装置（３）は、１つのみの駆動装置（１２、１３）を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
16. 前記選択性のある透明部（６）は、金属から作られることを特徴とする、請求項１〜８及び１２〜１５のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
17. 前記選択性のある透明部（６）は、金属メッシュから作られることを特徴とする、請求項１〜８及び１２〜１６のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
18. 前記選択性のある透明部（６）は、いくつかの層からなる金属メッシュから作られることを特徴とする、請求項１〜８及び１２〜１５のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
19. 前記選択性のある透明部（６）は、穿孔を有するいくつかの層からなる金属板から作られることを特徴とする、請求項１〜８及び１２〜１６のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。
    
20. 前記選択性のある透明部（６）は、０．２ｍｍ〜２ｍｍの範囲で互いに離間している板から作られることを特徴とする、請求項１〜１０及び１２〜１６のいずれか１項に記載のラウドスピーカー。