JP6878576B2

JP6878576B2 - 指向性音響装置

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Publication number: JP6878576B2
Application number: JP2019513980A
Authority: JP
Inventors: ジョセフ・エー・コフィ; ピーター・シー・サントロ
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Current assignee: Bose Corp
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2021-05-26
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Description

本発明は、指向性音響装置、及び当該指向性音響装置を製造するための方法に関する。

音響装置は、スピーカとマイクロホンとを含んでいる。電気的入力信号によって駆動される場合には、リニアモータが、空気を振動させることによって音を発生させるために、ダイアフラムを移動させる。様々な手法が、音響ホーン、音響パイプ、音響スロット、音響導波管、及び発生した音波を方向転換又は案内するための他の構造体を含むスピーカの、指向性及び放射パターンを制御するために利用されている。幾つかのスピーカ構造では、音響ホーン、音響パイプ、音響スロット、又は音響導波管の開口部が、より広い周波数帯に亘ってスピーカの性能を改善するために、例えばスピーカの指向性を改善するために、音響反射材料によって覆われている。マイクロホンは、音を受けるために、音を発生させるためのダイアフラム及びリニアモータではなく、１つ以上のマイクロホン素子を有している場合がある。

一般に、幾つかの実施態様では、スピーカを製造するための方法は、第１の音響抵抗を有する第１のファブリックを第１の音響抵抗より小さい第２の音響抵抗を有する第２のファブリックに取り付けることによって、音響抵抗を有する二層のファブリックを形成するステップを含んでいる。さらに、当該方法は、コーティング材料を二層のファブリックの第１の部分に施すステップを含んでいる。コーティング材料は、二層のファブリックの長さ及び半径のうち少なくとも１つに沿って二層のファブリックの音響抵抗を変化させるための二層のファブリックの第１の部分に一定のパターンを形成する。

実施形態は、以下の特徴のうち任意の特徴若しくはすべての特徴を含んでいるか、又は当該特徴を全く含んでいない。第１の音響抵抗は、約１０００Ｒａｙｌｓとされる。第１のファブリックはモノフィラメントファブリックとされる。第２のファブリックはモノフィラメントファブリックとされる。第１のファブリックは、溶剤及び接着剤のうち少なくとも１つを利用することによって、第２のファブリックに取り付けられている。

コーティング材料を二層のファブリックの第１の部分に施すステップは、二層のファブリックの第１の部分に隣接している第２の部分をマスクすることを含んでいる。さらに、コーティング材料を二層のファブリックの第１の部分に施すステップは、コーティング材料を二層のファブリックのマスクされていない部分に施すことを含んでいる。コーティング材料を二層のファブリックの第１の部分に施すステップは、特定のパターンを二層のファブリックの第１の部分に形成するために、コーティング材料を選択的に重ねることを含んでいる。コーティング材料を二層のファブリックの第１の部分に施すステップは、事前に切断された材料シートを二層のファブリックの第１の部分に取り付けることを含んでいる。コーティング材料は、塗料、接着剤、及び高分子化合物のうち少なくとも１つを含んでいる。

さらに、当該方法は、二層のファブリックを、球状の形状、半球状の形状、錐台状の形状、環状の形状、及び上述の形状の一部分を含む形状のうち少なくとも１つの形状に熱成形することを含んでいる。

さらに、当該方法は、二層のファブリックを音響導波管に取り付けることを含んでいる。

さらに、当該方法は、電気音響ドライバを音響導波管に取り付けることを含んでいる。

一般に、幾つかの実施態様では、スピーカを製造するための方法は、音響抵抗を有するファブリックを準備するステップと、コーティング材料をファイブリックの第１の部分に取り付けるステップとを含んでいる。コーティング材料は、特定のパターンをファブリックの長さ及び半径のうち少なくとも１つに沿ってファブリックの音響抵抗を変化させるファブリックの第１の部分に形成する。

実施形態は、以下の特徴のうち任意の特徴若しくはすべての特徴を含んでいるか、又は当該特徴を全く含んでいない。音響抵抗は、約１０００Ｒａｙｌｓとされる。ファブリックはモノフィラメントファブリックを含んでいる。

コーティング材料をファブリックの第１の部分に施すステップは、ファブリックの第１の部分に隣接している第２の部分をマスクすることを含んでいる。さらに、コーティング材料をファブリックの第１の部分に施すステップは、コーティング材料をファブリックのマスクされていない部分に施すことを含んでいる。コーティング材料をファブリックの第１の部分に施すステップは、特定のパターンをファブリックの第１の部分に形成するために、コーティング材料を選択的に重ねることを含んでいる。コーティング材料をファブリックの第１の部分に施すステップは、事前に切断された材料シートをファブリックの第１の部分に取り付けることを含んでいる。コーティング材料は、塗料、接着剤、及び高分子化合物のうち少なくとも１つを含んでいる。

さらに、当該方法は、ファブリックを球状の形状、半球状の形状、錐台状の形状、環状の形状、及び上述の形状の一部分を含む形状のうち少なくとも１つの形状に熱成形することを含んでいる。

さらに、当該方法は、ファブリックを音響導波管に取り付けることを含んでいる。

一般に、幾つかの実施態様では、スピーカを製造するための方法は、第１の音響抵抗を有する第１のファブリックを第１の音響抵抗より小さい第２の音響抵抗を有する第２のファブリックに取り付けることによって、音響抵抗を有する二層のファブリックを形成するステップを含んでいる。さらに、当該方法は、略不透明なパターンを二層のファブリックの第１の部分に形成するために、二層のファブリックの第１の部分を溶融させることによって、二層のファブリックの長さ及び半径のうち少なくとも１つに沿って二層のファブリックの音響抵抗を変化させるステップを含んでいる。

実施形態は、以下の特徴のうち任意の特徴若しくはすべての特徴を含んでいるか、又は当該特徴を全く含んでいない。第１の音響抵抗は、約１０００Ｒａｙｌｓとされる。第１のファブリックは、溶剤及び接着剤のうち少なくとも１つを利用することによって、第２のファブリックに取り付けられている。二層のファブリックの第１の部分を溶融させることは、二層のファブリックを加熱することを含んでいる。

さらに、当該方法は、二層のファブリックを音響導波管に取り付けるステップを含んでいる。

さらに、当該方法は、電気音響ドライバを音響導波管に取り付けるステップを含んでいる。

一般に、幾つかの実施態様では、指向性音響装置は、音源又は音響レシーバと、音源又は音響レシーバに音響的に結合されている導管であって、音響エネルギが、導管の内部において、伝播方向において音源から又は音響レシーバに進行する導管と、を含んでいる。導管が、漏出開口部を具備する放射面を有している放射部分を備えており、漏出開口部が、音源から導管の内部に向かって放出された音響エネルギが、漏出開口部を通じて外部環境に漏出可能とされるように、又は外部環境の音響エネルギが、漏出開口部を通じて導管の内部に漏出可能とされるように、制御された漏出を規定する。放射面が、薄肉シートを貫通する複数の開口部を具備する薄肉シートと、開口部の音響抵抗より大きい音響抵抗を有するカバー材料と、を備えており、カバー材料が、導管の内部に向かう又は導管の外部に出る複数の制御された音響漏出を規定するために、開口部のうち少なくとも幾つかの開口部の少なくとも一部分を覆っている。

実施形態は、以下の特徴のうち任意の特徴若しくはすべての特徴を含んでいるか、又は当該特徴を全く含んでいない。カバー材料が、例えばファブリック材料のような粗目の材料とされる。粗目の材料が、約１０００Ｒａｙｌｓの音響抵抗を有している。カバー材料が、約１０００Ｒａｙｌｓの音響抵抗を有している。薄肉シートが、実質的に音響的に不透明である。

実施形態は、以下の特徴のうち任意の特徴若しくはすべての特徴を含んでいるか、又は当該特徴を全く含んでいない。薄肉シートが、例えばポリカーボネート材料のようなプラスチック材料シートとされる。薄肉シートが、略円状のセグメント形状を有している。薄肉シートを貫通する開口部のうち少なくとも幾つかの開口部が、略弧状に形成されている。薄肉シートが、複数の略弧状のサポートリブを備えている。薄肉シートが、所定の幅を有しており、サポートリブのうち少なくとも幾つかのサポートリブが、薄肉シートの所定の幅の少なくとも大部分に亘って延在している。

実施形態は、以下の特徴のうち任意の特徴若しくはすべての特徴を含んでいるか、又は当該特徴を全く含んでいない。カバー材料が、例えば感圧式接着剤によって薄肉シートに固定されている。カバー材料が、薄肉シートを貫通するすべての開口部を完全に覆っている。放射面が、放射面が指向性音響装置の外面を形成するように、導管に取り付けられている。カバー材料が張設されている。

一般に、幾つかの実施態様では、指向性音響装置は、音源又は音響レシーバと、音源又は音響レシーバに音響的に結合されている導管であって、音響エネルギが、導管の内部において、伝播方向において音源から又は音響レシーバに進行する導管と、を含んでいる。導管が、漏出開口部を具備する放射面を有している放射部分を備えており、漏出開口部が、音源から導管の内部に向かって放出された音響エネルギが、漏出開口部を通じて外部環境に漏出可能とされるように、又は外部環境の音響エネルギが、漏出開口部を通じて導管の内部に漏出可能とされるように、制御された漏出を規定する。放射面が、音響的に不透明な薄肉プラスチック材料シートを備えており、薄肉プラスチック材料シートが、頂面及び底面と、頂面から底面に薄肉プラスチック材料シートを貫通する複数の開口部とを具備しており、放射面が、導管の内部に向かう又は導管から出る複数の制御された音響漏出を規定するために、薄肉プラスチック材料シートの頂面又は底面に設けられた開口部の音響抵抗より大きい音響抵抗を具備すると共に、開口部のうち少なくとも大部分の開口部を完全に覆っている、粗目のファブリックカバー材料を備えている。ファブリックカバー材料が、薄肉プラスチック材料シートの頂面又は底面を略完全に覆っている。

実施形態は、上述の特徴及び／若しくは後述の特徴のうち一の特徴、又は当該特徴の組み合わせを含んでいる。他の特徴及び利点については、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかになる。

図解を目的として、幾つかの要素を省略すると共に、幾つかの寸法を誇張している。参照を容易にするために、参照図面の全体を通じて、類似する参照符号は類似する特徴を含んでいる。

スピーカの斜視図である。図１Ａに表わすスピーカの正面図である。図１Ａに表わすスピーカの背面図である。図１Ａ〜図１Ｃに表わすスピーカを製造するための方法に関するフローチャートである。図１Ａ〜図１Ｃに表わすスピーカを製造するための代替的な方法のフローチャートである。図１Ａ〜図１Ｃに表わすスピーカを製造するための代替的な方法のフローチャートである。図１Ａ〜図１Ｃに表わすスピーカを製造するための代替的な方法のフローチャートである。図２及び図３に表わす製造方法で利用されるステップのフローチャートである。指向性放射音響装置の平面図である。断面７Ｂ−７Ｂに沿った断面図である。指向性放射音響装置のためのハウジングを上方から見た斜視図である。指向性放射音響装置のためのハウジングを後方から見た斜視図である。放射面として利用される薄肉シートの上面図である。図９Ａに表わす薄肉シートを含む放射面の上面図である。図９Ｂに表わす放射面の誇張した概略的な側面図である。

図１Ａ〜図１Ｃに表わすスピーカ１０は、音響導波管１４に結合されている電気音響ドライバ１２を含んでいる。音響導波管１４は、抵抗性スクリーン１６に結合されており、抵抗性スクリーン１６には、音響抵抗パターン２０が塗布されている。音響抵抗パターン２０は、実質的に不透明且つ不浸透性の層であって、抵抗スクリーン１６に塗布又は形成されている。電気音響ドライバ１２と音響導波管１４と抵抗スクリーン１６とは共に、基部１８に取り付けられている。基部１８は、音響導波管１４と一体に形成されているか、又は音響導波管１４とは別体で形成されている。また、スピーカ１０は、スピーカ１０を例えば天井、壁、又は他の構造体に取り付けるための複数の取付穴２２を含んでいる。このようなスピーカ１０は、米国特許出願第１４／６７４０７２号明細書に開示されており、当該特許文献の全内容が、参照により本出願に組み込まれている。

電気音響ドライバ１２は、一般に、例えばダイアフラム、コーン、ドーム、又は他の表面のような放射要素に機械的に結合されているモータ構造体を含んでいる。塵埃カバー又は塵埃キャップが、コーンの内側縁部に取り付けられており、ドーム状に形成されている場合がある。動作中に、モータ構造体はリニアモータとして動作するので、放射面は運動軸線に沿って振動する。このような運動によって、空気圧が変化するので、その結果として音が生成される。電気音響ドライバ１２は、一般に２００Ｈｚ〜１６ｋＨｚの動作範囲を有する中高周波ドライバ又は高周波ドライバとされる。電気音響ドライバ１２として多数のタイプが存在し、一例として圧縮ドライバ、コーンドライバ、ミッドレンジドライバ、フルレンジドライバ、及びツイーターが挙げられるが、これらに限定される訳では無い。図１Ａ〜図１Ｃに一の電気音響ドライバを表わすが、任意の数量のドライバを利用することができる。さらに、１つ以上の電気音響ドライバ１２が、例えば米国特許出願公開２０１１−００６４２７号明細書に開示される音響経路又はマニホールド要素を介して、音響導波管１４に結合されている。当該特許文献の全内容が、参照により本出願に組み込まれている。

電気音響ドライバ１２は、図１Ａ〜図１Ｃに表わす実施例では発生した音波を電気音響ドライバ１２から離隔するようにラジアル方向に案内する、音響導波管１４に結合されている。スピーカ１０として多数の形状のものが存在し、半円状、球状、半球状、錐状、錐台状、トロイダル状、半トロイダル状、矩形状、及び円、球、コーン、又はトロイダルの一部から成る形状が挙げられるが、これらに限定される訳では無い。スピーカ１０が非円状又は非球状の形状を有している実施例では、音響導波管１４は、発生した音波を電気音響ドライバ１２から離隔する方向に案内する。音響導波管１４は、金属材料又はプラスチック材料から構成されているが、熱硬化性樹脂、並びに例えばポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及びポリエチレン（ＰＥ）のような熱可塑性樹脂に限定される訳では無い。さらに、繊維ガラスを含む様々な材料から成る繊維が、強度及び耐久性を高めるために、高分子材料に付加されている場合がある。音響導波管１４は、図１Ａ〜図１Ｃに表わすような実質的な中実な構造を有しているが、例えばハニカム構造のような中空部分を有している場合がある。

発生した音波は、外部環境に到達する前に、音響導波管１４の開口部に結合されている抵抗スクリーン１６を通過する。抵抗スクリーン１６は、メッシュ材料又はファブリックから成る１つ以上の層を含んでいる。幾つかの実施例では、材料又はファブリックから成る１つ以上の層はそれぞれ、モノフィラメントファブリック（すなわち、単一のフィラメントを有する繊維から作られているファブリックであって、フィラメントと繊維とが同一であるファブリック）から作られている。ファブリックは、ポリエステルから作られているが、他の材料も利用可能である。他の材料としては、金属、綿、ナイロン、アクリル、レーヨン、ポリマー、アラミド、複合繊維材、同一の、類似する、若しくは関連する性質を有する天然材料及び／又は合成材料、これらの組み合わせが挙げられるが、これら材料に限定される訳ではない。

一の実施例では、抵抗スクリーン１６は、ファブリックから成る２つの層から作られている。第１の層は、第２の層と比較して高い音響抵抗を有しているファブリックから作られている。例えば、第１のファブリックは、２００Ｒａｙｌ〜２０００Ｒａｙｌの範囲に亘る音響抵抗を有しており、第２のファブリックは、１Ｒａｙｌ〜９０Ｒａｙｌの範囲に亘る音響抵抗を有している。第２の層は、抵抗スクリーン１６に対して構造的一体性を付与するために、且つ、高い音圧レベルにおける抵抗スクリーンの運動を防止するために、粗いメッシュ状のファブリックとされる。一の実施例では、第１のファブリックは、約１０００Ｒａｙｌの音響抵抗を有するポリエステル基布（例えばＳａａｔｉｆｉｌ（登録商標）ポリエステルＰＥＳ１０／３）とされ、第２のファブリックは、粗いメッシュ状のポリエステル基布（例えばＳａａｔｉｆｉｌ（登録商標）ポリエステルＰＥＳ４２／１０）とされる。しかしながら、他の実施例では、他の材料が利用される場合がある。さらに、抵抗スクリーン１６は、例えば金属ベースのメッシュやポリエステル基布のようなファブリック又は材料から成る単一の層から作られている。さらなる他の実施例では、抵抗スクリーン１６は、材料又はファブリックから成る３つ以上の層から作られている。また、抵抗スクリーン１６には、抵抗スクリーン１６を耐水性にするための疎水性コーティングが施されている場合がある。

また、抵抗スクリーン１６は、抵抗スクリーン１６の表面に塗布又は形成されている音響抵抗パターン２０を含んでいる。音響抵抗パターン２０は、実質的に不透明且つ不浸透性の層とされる。従って、音響抵抗パターン２０が施されている場所では、音響抵抗パターン２０は、メッシュ材料又はファブリックの穴を実施的に塞いでおり、これにより、生成された音波が抵抗スクリーン１６を通過してラジアル方向外方に（非円状の形状及び非球状の形状の場合には、直線方向において外方に向かって）移動するに従って変化する音響抵抗を形成することができる。例えば、抵抗スクリーン１６の音響抵抗が、音響抵抗パターン２０を具備しない場合に、所定の領域に亘って約１０００Ｒａｙｌであるとき、音響抵抗パターン２０を具備する抵抗スクリーン１６の音響抵抗は、電気音響ドライバ１２近傍の領域に亘って約１００００Ｒａｙｌとされ、スピーカ１０の縁部近傍の領域に亘って（例えば音響抵抗パターン２０を含まない領域において）１０００Ｒａｙｌとされる。音響抵抗パターン２０の大きさ、形状、及び厚さは、多種多様とされ、図１Ａ〜図１Ｃに表わす実施例は一例にすぎない。

音響抵抗パターン２０を形成するために利用される材料は、抵抗スクリーン１６のために利用される材料又はファブリックに依存して変更される。抵抗スクリーン１６がポリエステルファブリックを備えている実施例では、音響抵抗パターン２０を形成するために利用される材料は、塗料（例えば、ビニール樹脂塗料）とされるか、又はポリエステルファブリックとの適合性を有している他のコーティング材料とされる。他の実施例では、音響抵抗パターン２０を形成するために利用される材料は、接着剤又は高分子材料とされる。さらなる他の実施例では、音響抵抗パターン２０は、コーティング材料を抵抗スクリーン１６に付加するのではなく、例えばメッシュ状の材料又はファブリックの交差部分を選択的に溶解させるために抵抗スクリーン１６を加熱することによって、抵抗スクリーン１６を構成する材料を変形させることによって形成されている。これにより、メッシュ状の材料又はファブリックの穴を実質的に塞ぐことができる。

図２は、抵抗スクリーン１６が２つのファブリック層から作られており、且つ、コーティング材料が音響抵抗パターン２０を形成するために抵抗スクリーン１６に施されている実施例を表わす、図１Ａ〜図１Ｃにおけるスピーカ１０を製造するための方法１００のフローチャートである。図２は、特定の順序で発生するステップ１０２〜１１２を表わすが、ステップ１０２〜１１２は、図２とは異なる順序で発生する場合があることに留意すべきである。さらに、図２に表わすステップ１０２〜１１２は、独立して発生するように図示されているが、特定のステップが組み合され、同時に発生する場合があることに留意すべきである。図２に表わすように、ステップ１０２において、抵抗スクリーン１６の形成を開始するために、第１のファブリックが第２のファブリックに取り付けられる。２つのファブリックは、例えば溶剤、接着剤、又は２つのファブリック層を結合するための粘着性物質の一層を利用することによって取り付けられる。代替的には、ファブリックは、２つのファブリックが互いに対して結合可能となる温度に至るまで加熱される。例えば、ファブリックは、ファブリックが互いに対して固着するまでの所定の時間の長さの間、所定の温度に至るまでファブリックを加熱するための型の内部に配置されているか、又は、レーザ（若しくは他の加熱装置）が、ファブリック同士の一部分が互いに対して固着されるまで当該ファブリックの一部分を選択的に加熱するために利用される。代替的には、ファブリックは、熱成形、圧力成形、及び／又は真空成形することによって、ファブリックに結合される。

ステップ１０４では、コーティング材料（例えば塗料、接着剤、高分子化合物）が、音響抵抗パターン２０を形成するために、抵抗スクリーン１６に施される。一の実施例では、図６に表わすように、コーティング材料が、マスクを利用することによって施される。当該実施例では、ファブリックの一部分がマスクされ（ステップ１２０）、コーティング材料が、例えばコーティング材料をファブリックのマスクされていない部分に噴霧又は被覆することによって、ファブリックのマスクされていない部分に塗布される（ステップ１２２）。幾つかの実施例では、マスクが施された後に、コーティング材料（例えば接着性ビードや高分子ビード）が、ファブリックのマスクされていない部分に位置決めされ、その後に加熱することによってファブリックの上に溶け落ちる。しかしながら、コーティング材料は、マスクに加えて他の方法を利用することによって抵抗スクリーン１６に施される場合がある。例えば、コーティング材料は、（例えばレーザカッターやダイカッターを利用することによって）事前に切断され、その後にファブリックにアイロン貼り付けされるか、又は接着剤を利用することによって取り付けられる場合がある。従って、シートは、加熱又は接着剤を介してファブリックに取り付け可能とされる。さらなる他の実施例では、コーティング材料は、所望の音響抵抗パターン２０を生成可能とされる機械を利用することによってファブリックに直接位置決めされ、これにより音響抵抗パターン２０を有するファブリックの部分にのみコーティング材料を選択的に施すことができる。さらに、コーティング材料は、他の既知の方法を利用することによって、抵抗スクリーン１６に施される場合がある。他の既知の方法としては、スプレー塗装、インクジェット塗装、エッチング、メルティング、静電コーティング、又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定される訳では無い。

任意には、ステップ１０６において、コーティング材料が、例えば所定温度でアセンブリを焼き付けることによって、コーティング材料に紫外（ＵＶ）線を照射することによって、コーティング材料を大気に曝露することによって、又はこれら方法の任意の組み合わせによって硬化される場合がある。硬化させる必要が無いコーティング材料が選定された場合には、ステップ１０６は実施されない。幾つかの実施例では、ステップ１０２，１０４，１０６は、単一のステップに組み込まれている。例えば、第１のファブリック層と第２のファブリック層とが、積層された状態で載置されており、ＵＶ硬化型接着剤が、所望の音響抵抗パターン２０の形態で一のファブリック層に位置決めされる。その後に、接着剤は、ＵＶ光の照射を介して硬化される。その結果として、２つのファブリック層が接着される。

ステップ１０８では、ファブリックは、スピーカ１０にとって理想的な形状に形成される。例えば、ファブリックは、半円状、円状、球状、半球状、矩形状、コーン状、トロイド状、又はこれら形状の一部を含む形状に形成されている場合がある。また、例えば米国特許第８３５１６３０号明細書に開示されるように、スピーカ１０は、スピーカ１０の長さに沿って屈曲及び／又は湾曲されている場合がある。当該特許文献の全内容が、参照により本出願に組み込まれている。このような様々な形状が、ファブリックを熱成形することによって（すなわち、ファブリックを曲げ加工可能な温度に至るまで加熱し、型の内部においてファブリックを特定の形状に形成することによって）、及び／又は、ファブリックを真空成形若しくは圧力成形することによって形成可能とされる。図２は、コーティング材料が抵抗スクリーン１６に施された後に発生するステップ１０８を表わすが、他の実施例では、コーティング材料が施される前に、ファブリックは所望の形状に形成可能とされる。ステップ１０８は、ステップ１０２と組み合され、この場合には、形成プロセスは２つのファブリック層を結合することができる。

ステップ１１０では、抵抗スクリーン１６は、接着剤、両面テープ、固定具（例えばネジ、ボルト、クランプ、締め具、クリップ、ピン、リベット）、又は他の既知の手法を介して、音響導波管１４に取り付けられる。ステップ１１２では、電気音響ドライバ１２が、音響導波管１４に取り付けられる。電気音響ドライバ１２は、固定具又は他の既知の手法を介して、音響導波管１４に固定される。図２は、ファブリックが音響導波管に取り付けられた後に発生するステップ１１２を表わす。他の実施例では、電気音響変換器が、ファブリックを取り付ける前に音響導波管に取り付けられる。音響導波管１４は、圧縮成形、射出成形、プラスチック加工、又は他の既知の手法を介して構成されている。

図３は、図１Ａ〜図１Ｃに表わすスピーカ１０を製造するための代替的な方法２００のフローチャートである。当該方法では、抵抗スクリーン１６が、単一のファブリック層から作られており、コーティング材料が、音響抵抗パターン２０を形成するために、抵抗スクリーン１６に施されている。図３に表わすステップ２０１〜２１２が特定の順序で発生するが、ステップ２０１〜２１２は、図示の順序とは異なる順序で発生する場合があることに留意すべきである。さらに、図３に表わすステップ２０１〜２１２は、独立して発生するように図示されているが、特定のステップが組み合され、同時に発生する場合があることに留意すべきである。図３に表わすように、ステップ２０１において、抵抗スクリーン１６の形成を開始するために、第１のファブリックが準備される。ステップ２０４において、コーティング材料（例えば、塗料、接着剤、高分子材料）が、音響抵抗パターン２０を形成するために、ファブリックに施される。コーティング材料は、図２に関連して先に説明した方法を利用することによって（マスクを介して、事前に切断された材料シートを介して、所望の音響抵抗パターン２０の形態でファブリックの上にコーティング材料を直接位置決めすることによって、シルクスクリーンを介して、スプレー塗装を介して、インクジェット塗装を介して、エッチングを介して、溶融を介して、静電コーティングを介して、又はこれら方法の任意の組み合わせを介して）施される。

任意には、ステップ２０６において、コーティング材料が、例えば図２に関連して先に説明した方法を利用することによって（所定温度でアセンブリを焼き付けることによって、コーティング材料に紫外（ＵＶ）線を照射することによって、コーティング材料を大気に曝露することによって、又はこれら方法の任意の組み合わせによって）硬化される場合がある。硬化させる必要が無いコーティング材料が選定された場合には、ステップ２０６は実施されない。図２に表わす実施例と同様に、ステップ２０１，２０４，２０６を単一のステップに組み込むことができる。

ステップ２０８では、ファブリックは、スピーカ１０にとって理想的な形状に形成される。図２に表わす実施例と同様に、ファブリックは、半円状、円状、球状、半球状、矩形状、コーン状、トロイド状、又はこれら形状の一部を含む形状に形成されている場合がある。また、例えば米国特許第８３５１６３０号明細書に開示されるように、スピーカ１０は、スピーカ１０の長さに沿って屈曲及び／又は湾曲されている場合がある。このような様々な形状が、ファブリックを熱成形することによって（すなわち、ファブリックを曲げ加工可能な温度に至るまで加熱し、型の内部においてファブリックを特定の形状に形成することによって）、及び／又は、ファブリックを真空成形若しくは圧力成形することによって形成可能とされる。図３は、コーティング材料が抵抗スクリーン１６に施された後に発生するステップ２０８を表わすが、他の実施例では、コーティング材料が施される前に、ファブリックは所望の形状に形成可能とされる。

図２に表わす実施例と同様に、ステップ２１０では、抵抗スクリーン１６は、接着剤、両面テープ、固定具（例えばネジ、ボルト、クランプ、締め具、クリップ、ピン、リベット）、又は他の既知の手法を介して、音響導波管１４に取り付けられ、ステップ２１２では、電気音響ドライバ１２が、固定具又は他の既知の手法を介して、音響導波管１４に取り付けられる。図３は、ファブリックが音響導波管に取り付けられた後に発生するステップ２１２を表わす。他の実施例では、電気音響変換器が、ファブリックを取り付ける前に音響導波管に取り付けられる。図２に表わす実施例と同様に、音響導波管１４は、圧縮成形、射出成形、プラスチック加工、又は他の既知の手法を介して構成されている。

図４は、図１Ａ〜図１Ｃにおけるスピーカ１０を製造するための代替的な方法３００のフローチャートである。当該方法では、抵抗スクリーン１６が２つのファブリック層から作られており、音響抵抗パターン２０がファブリックの交差部分を溶融させることによって形成されており、これによりファブリックの開口部を実質的に塞ぐことができる。図４は、特定の順序で発生するステップ３０２〜３１２を表わすが、ステップ１０２〜１１２は、図４とは異なる順序で発生する場合があることに留意すべきである。さらに、図４に表わすステップ３０２〜３１２は、独立して発生するように図示されているが、特定のステップが組み合され、同時に発生する場合があることに留意すべきである。図４に表わすように、ステップ３０２において、抵抗スクリーン１６の形成を開始するために、第１のファブリックが第２のファブリックに取り付けられる。第１のファブリックが、図２に関連して先に説明した方法を利用することによって（例えば溶剤、接着剤、若しくは粘着性物質の層を介して、又は熱成形、圧力成形、真空成形、若しくはこれらの組み合わせを介して）、第２のファブリック層に取り付け可能とされる。

ステップ３０３では、ファブリックが、音響抵抗パターン２０を形成するために溶融され、これによりファブリックの開口部が実質的に塞がれるので、不透明且つ不浸透性の層がファブリックに形成される。ファブリックは、例えば音響抵抗パターン２０を有するべきファブリックの部分を加熱することによって、又は、音響抵抗パターン２０を有するべきファブリックの部分に化学結合要素を付与することによって溶融される。

図２及び図３に表わす実施例と同様に、ステップ３０８では、ファブリックが（例えば熱成形、真空成形、及び／又は圧力成形を介して）スピーカ１０にとって理想的な形状に形成され、ステップ３１０では、抵抗スクリーン１６が音響導波管１４に取り付けられ、ステップ３１２では、電気音響ドライバ１２が音響導波管１４に取り付けられる。これらステップは、図２及び図３に関連して上述した方法を利用することによって実施可能とされる。

図５は、図１Ａ〜図１Ｃに表わすスピーカ１０を製造するための代替的な方法４００のフローチャートである。当該実施例では、抵抗スクリーン１６が単一のファブリック層から作られており、音響抵抗パターン２０がファブリックの交差部分を溶融させることによって形成されており、これによりファブリックの穴を実質的に塞ぐことができる。図５に表わすステップ４０１〜４１２は、特定の順序で発生するように図示されているが、図示の順序と異なる順序で発生する場合があることは言うまでもない。さらに、図５に表わすステップ４０１〜４１２は、独立して発生するように図示されているが、特定のステップが組み合され、同時に発生する場合があることは言うまでもない。図５に表わすように、抵抗スクリーン１６の形成を開始するために、ステップ４０１において、ファブリックが準備される。

ステップ４０３では、ファブリックが音響抵抗パターン２０を形成するために溶融されるので、ファブリックの穴が実質的に塞がれ、これにより実質的に不透明且つ不浸透性の層をファブリックに形成することができる。ファブリックは、例えば音響抵抗パターン２０を形成すべきファブリックの部分を加熱することによって、又は音響抵抗パターン２０を形成すべきファブリックの部分に化学結合要素を選択的に付与することによって溶融することができる。

図２〜図４に表わす実施例と同様に、ステップ４０８では、ファブリックが（例えば熱成形、真空成形、及び／又は圧力成形を介して）スピーカ１０にとって理想的な形状に形成され、ステップ４１０では、抵抗スクリーン１６が音響導波管１４に取り付けられ、ステップ４１２では、電気音響ドライバ１２が音響導波管１４に取り付けられる。これらステップは、図２〜図４に関連して上述した方法を利用することによって実施可能とされる。

１つ以上の音源又は音響レシーバが、中空構造体に結合されており、中空構造体は、音源からの音響放射を収容し、音響放射を音源から離隔するように導き、又は音響エネルギを外部環境から中空構造体を通じて音響レシーバに導く任意の形状の導管とされる。中空構造体は、外壁を有しており、外壁は、音響エネルギが制御された状態で外壁を通過して（外壁から外部へ又は外壁から内部へ）移動するように構成及び配置されている。外壁は、空間に３次元表面を形成している。以下の説明の大部分は、指向性放射音響装置に関連する。しかしながら、以下の説明は、音響レシーバ（例えばマイクロホン素子）が音源に置き換えられている指向性放射音響装置にも関連する。音響レシーバでは、放射が漏れ口を介して中空構造体に侵入し、音響レシーバに導かれる。

外壁の任意の地点において漏れ口を介して（すなわち漏れ口を通じて導管の外部へ又は漏れ口を通じて導管の内部へ）漏出される音響エネルギの大きさは、当該任意の地点における導管の内部の音圧と当該任意の地点における導管の外部における周囲圧力と当該任意の地点における外壁の音響インピーダンスとの間における圧力差に依存する。導管の内部に位置する任意の基準点に対する任意の地点において漏出したエネルギの位相は、音源から導管を通じて当該任意の基準点に移動するように音源から放射された音が導管に至るまでに要する時間と、音源から導管を通じて選択された任意の地点に至るまでに要する時間との時間差に依存する。基準点は導管の内部の任意の地点とされるように選定されるが、将来的には、導管の外壁の任意の地点を通じて漏出された音響エネルギが、音が音源から出る時間に対して時間遅延するように、基準点が音源の位置とされる場合がある。導管の外部に配置されている音源から音響出力を受けるように構成されている音響レシーバについては、漏出面に沿った任意の第２の地点に対する漏出面に沿った任意の第１の地点で受けた音の位相は、外部音源から放射されたエネルギが第１の地点と第２の地点とに到達するまでに要する時間についての相対的な時間差の関数とされる。第１の地点と第２の地点とにおいて導管に進入する音についての音響レシーバの相対的な位相は、上述の相対的な時間遅延と、第１の地点及び第２の地点それぞれから音響レシーバの位置に至る導管の内部における距離とに依存する。

音響エネルギが漏出する際に通過する中空構造体の外壁の表面（本明細書では、“放射区間”又は“放射部分”とも呼称される）は、任意の形状とされる。幾つかの実施例では、外壁表面（放射部分）は略平坦とされる。任意の形状を有する略平坦な外壁表面４０の一例が、図７Ａ及び図７Ｂに表わされている。外壁４０のクロスハッチングされた表面４１は、音響的な体積速度が放射される際に通過する放射部分を表わしている。

指向性放射音響装置３０は、スピーカ（音源）３４が近位端部３６において音響的に結合されている構造体又は導管３２を含んでいる。音源３４は、導管３２の２次元投影された形状の縁部に沿って導管３２に結合している。図示の如く１つの音源ではなく、複数の音源が設けられている場合がある。放射部分４１は、この非限定的な実施例では、導管３２の底面とされるが、略平坦な導管３２の頂面又は略平坦な導管３２の頂面及び底面の両方であっても良い。矢印４２は、導管３２の外部から底壁４０の漏出区間４３を通じて外部環境に方向づけられる音響の体積速度を示している。矢印の長さは、放出される体積速度の大きさに関連付けられている。外部環境に放出される体積速度の大きさは、音源からの距離に応じて変化する。音響レシーバとして利用するために、音源３４は、１つ以上のマイクロホン素子に置き換えられ、体積速度は、放射部分４１から放射されるのではなく、放射部分４１に受容される。

漏出区間４３は、放射部分４１の一部分とされ、スピーカ３４から導管外周部３８に向かって音響伝播の方向に沿って延在していることが図示されている。漏出区間４３に関する以下の説明は、外壁４０の放射部分４１の他の部分にも当て嵌まる。漏出区間４３の内部で発生する事象のみを考慮することは、説明を明瞭にするために、ひいては本明細書に記載の実施例の動作特性を良好に理解するために有用である。漏出区間４３は、連続的なものとして図示されているが、音響伝播の方向（すなわち音響レシーバについての受音方向）に沿って位置合わせされている一連の漏出によって実現されている。図７Ａに表わすように、漏出区間４３は、スピーカ３４の位置から離隔するように直線状に延在している矩形状ストリップとされる。このことは、外壁４０の放射部分４１が長手方向に延在していることを示すことを補助する。一般に、外壁４０の大部分又は幾つかの実施例では外壁４０の全体が、クロスハッチングによって示されているように、放射状に広がっている。幾つかの実施例では、漏出区間を具備する外壁４０の一部分が、距離若しくは角度又は距離及び角度の両方の関数として、音源（幾つかの実施例では複数の音源）の位置から広がっている。漏出区間の位置、大きさ、形状、音響特性、及び他のパラメータは、所望の結果を実現するために考慮可能とされる変数であるが、音波照射又は音波受信についての理想的な指向性に限定される訳では無い。

図８Ａ及び図８Ｂは、典型的なエンドファイアシェル音響レシーバ（end fire shell acoustic receiver）を表わす。装置５０は、マイクロホン素子（図示しない）をそれぞれ保持するための開口部６２，６３を具備するハウジング５２を備えている。マイクロホン素子は、１つであっても複数であっても良い。装置５０は、約９０℃の中心角を有する略四分円状の形状又は輪郭を有している。端壁／側壁５３によって、装置５０は下方に傾斜しているが、必ずしも必要な特徴ではない。周囲フランジ５６は剛性を高める。リブ５７〜５９は、内部シェルフ６０と共に中実壁５４の上方に突出しており、（図示しないが、図９Ａ〜図９Ｃに示す放射面７０のような）抵抗スクリーンが配置されている表面を形成している。スクリーンは、漏れを実現する。抵抗スクリーンは、本明細書で説明したタイプを含む任意のタイプで良く、本明細書で説明したタイプに限定される訳では無い。図面から理解されるように、周囲壁５６からマイクロホンの位置に至るまでにおいて、導管の深さが徐々に深くなるが、一定であっても徐々に浅くなっても良く、又は異なる形状を有していても良い。

図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃは、放射面７０の他の実施形態の部分的な概略図である。放射面７０は、複数の開口部を具備する薄肉の音響的に不透明な（すなわち高い音響抵抗を有する）シート７２（図９Ａ参照）を備えている（図９Ａでは、図示の便宜上、開口部９０，１１６，１２４，１３０のみが符号化されている）。当該開口部は、頂面７３と下面７５との間においてシートの暑さを貫通している。シート７２は、一般に、当該シートが導管の放射部分を形成するように覆っている導管の表面と同一の形状を有している。当該非限定的な実施例では、シート７２は、外周壁７４，７６，７８，８０によって形成されている略半円状の半体形状を有している。弧状のサポートリブ８２，８４，８６，８８，９０，９２，９４，９６，９８，１００それぞれが側面７６から側面７８に至るまで延在している。サポートリブは、薄肉のシートに設けられている場合には、弧状の形状である必要はなく、側面から側面に至るまで延在している必要もない。一般に、ラジアル方向サポートリブは、中心点１０９から半径に沿って配置されており（説明を簡単にするために、サポートリブ１１０，１１２，１１４，１２０，１２２，１２６，１２８のみが図９Ａにおいて符号化されている）、弧状のサポートリブ同士を接続している。サポートリブ（すなわち、リブの形状とされないサポート構造体）は、全体として開口部を形成しているが、必要な剛性を維持している。当該非限定的な実施例では、シート７２の領域は、外周壁と内側サポートリブと開口部とを含んでいる。これら要素の関係をさらに図解するために、開口部１１６は、外周壁８０とサポートリブ１００，１１２，１１４との間に形成されている。開口部１２４は、サポートリブ９６，９８，１２０，１２２の間に形成されている。開口部９０は、内側壁７４と外周壁７６とサポートリブ８２，１１０との間に形成されている。より具体的には、開口部は、漏出に貢献するシートの形体とされるので、開口部を形成した後に残っているシート材料は、リブを備えていても、例えば放射面の作用に不可欠ではない形状であっても良い。シートが略円状部分の形状を有しており、開口部は、一般に略弧状の形状である必要はなく、リブは、完全に又はラジアル方向において部分的に弧状の形状である必要はない。

シート７２は、一般に薄肉のプラスチック材料、金属材料、又は装置の機能に悪影響を及ぼすように下方に撓まずに音響装置の放射部分に股設されるに十分な強度を有している他の材料から成るシートから作られている。一の非限定的な実施例では、シート７２我、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、又は他のプラスチック材料から成る厚さ１ｍｍのシートとされる。開口部は、例えば３つの非限定的な例として挙げれば打ち抜きプレス加工、レーザー切断加工、又は機械加工によって、任意の所望の形態で形成可能とされる。シートは、開口部の音響性能に実質的に影響を及ぼさない程度に十分に薄肉とされる。例えば、シートは、開口部がポートのように機能するような厚さとすべきではない。

シート７２に形成された開口部のうち少なくとも幾つかの開口部の少なくとも一部分は、（一般に非常に低いか、又は零である）開口部の音響抵抗より大きい音響抵抗を有しているカバー材料によって部分的に又は完全に覆われている。一の非限定的な実施例では、図９Ｂ及び図９Ｃに表わすカバー材料１２０は、上述の約1000 RaylのSaatifil（登録商標）ポリエステル PES 10/3 材料から成る材料である。他の織布材料又は不織布材料も利用可能であり、例としては上述の通りである。他の実施形態としては、所望の音響抵抗又は段階的な音響抵抗の音響パターンを実現するパターンで形成された穴を具備する非常に薄肉の中実シートが挙げられる。カバー材料１２０は、（図９Ｃに表わすように）シート７２の底面７５全体を覆っているか、又はシート７２に形成された開口部のうち幾つかの又はすべての開口部のうち幾つかの又はすべての開口部を覆うような他の太陽で配置されている。放射面は、指向性音響装置で利用される場合には平坦ではなく、湾曲している。（主に審美的理由のための）ファブリックは、好ましくは当該ファブリックが張っており、折り曲げられたり突き出たりしないように張っている面に配置されている。

放射面７０は、以下のように組み立てられる。ポリカーボネートから成る厚さ１ｍｍの薄肉シートが、一方の表面（この場合には、側面７５）において感圧式接着剤で覆われる（図９Ｃ参照）。その後に、シートは、開口部を形成するために打ち抜きプレス加工される。その後に、Saatifilファブリックは、接着剤によってシートに固着される。ファブリックは、シート７２の側面７５のすべて又は実質的なすべてを覆う。

上述のように、薄肉シートのためには、他の材料を利用することもできる。また、例えばＲＴＶ等のような他のタイプの接着剤であっても利用可能とされる。カバー材料（例えばファブリック）は、薄肉シートに形成された開口部のうちすべての又は幾つかの開口部を覆っている場合がある。カバー材料は、一のシート材料又は薄肉シートに別々に結合されている複数の材料部分を備えている。カバー材料は、例えば機械式固定具のような接着剤以外の態様で薄肉シートに結合されている。

様々な実施形態について説明した。しかしながら、本明細書で説明した発明の概念の範囲から逸脱しない限り、さらなる変更も可能であることに留意すべきである。従って、他の実施例であっても、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内である。

１０スピーカ
１２電気音響ドライバ
１４音響導波管
１６抵抗スクリーン
１８基部
２０音響抵抗パターン
２２取付穴
３２導管
３４スピーカ（音源）
３６（スピーカ３４の）近位端部
３８導管外周部
４０外壁
４１放射部分
４２矢印
４３漏出区間
７０放射面
７２シート
７３頂面
７４外周壁
７５下面
７６外周壁
７８外周壁
８０外周壁
８２サポートリブ
８４サポートリブ
８６サポートリブ
８８サポートリブ
９０サポートリブ
９２サポートリブ
９４サポートリブ
９６サポートリブ
９８サポートリブ
１００サポートリブ
１１６開口部
１２４開口部
１３０開口部

Claims

音源又は音響レシーバと、
前記音源又は前記音響レシーバに音響的に結合されている導管であって、音響エネルギが、前記導管の内部において、伝播方向において前記音源から又は前記音響レシーバに進行し、前記導管が、漏出開口部を具備する放射面を有している放射部分を備えており、前記漏出開口部が、前記音源から前記導管の内部に向かって放出された前記音響エネルギが前記漏出開口部を通じて外部環境に漏出可能とされるように、又は前記外部環境の前記音響エネルギが前記漏出開口部を通じて前記導管の内部に漏出可能とされるように、制御された漏出を規定する、前記導管と、
を備えている指向性音響装置において、
前記放射面が、薄肉シートを貫通する複数の開口部を具備する弧状の前記薄肉シートと、前記開口部の音響抵抗より大きい音響抵抗を有するカバー材料と、を備えており、ラジアル方向最外側に位置する前記開口部が、ラジアル方向最内側に位置する前記開口部より大きくなっており、
前記カバー材料が、前記導管の内部に向かう又は前記導管の外部に出る複数の制御された音響漏出を規定するために、前記開口部のうち少なくとも幾つかの開口部の少なくとも一部分を覆っていることを特徴とする指向性音響装置。
前記カバー材料が、粗目の材料とされることを特徴とする請求項１に記載の指向性音響装置。
前記粗目の材料が、ファブリック材料とされることを特徴とする請求項２に記載の指向性音響装置。
前記粗目の材料が、約１０００Ｒａｙｌｓの音響抵抗を有していることを特徴とする請求項２に記載の指向性音響装置。
前記カバー材料が、約１０００Ｒａｙｌｓの音響抵抗を有していることを特徴とする請求項１に記載の指向性音響装置。
前記薄肉シートが、略音響的に不透明であることを特徴とする請求項１に記載の指向性音響装置。
前記薄肉シートが、プラスチック材料シートとされることを特徴とする請求項１に記載の指向性音響装置。
前記プラスチック材料シートが、ポリカーボネート材料からなることを特徴とする請求項７に記載の指向性音響装置。
前記薄肉シートが、略円状のセグメント形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の指向性音響装置。
前記薄肉シートを貫通する前記開口部のうち少なくとも幾つかの開口部が、略弧状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の指向性音響装置。
前記薄肉シートが、複数の略弧状のサポートリブを備えていることを特徴とする請求項９に記載の指向性音響装置。
前記薄肉シートが、所定の幅を有しており、
前記サポートリブのうち少なくとも幾つかのサポートリブが、前記薄肉シートの前記所定の幅の少なくとも大部分に亘って延在していることを特徴とする請求項１１に記載の指向性音響装置。
前記カバー材料が、前記薄肉シートに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の指向性音響装置。
前記カバー材料が、感圧式接着剤によって前記薄肉シートに固定されていることを特徴とする請求項１３に記載の指向性音響装置。
前記カバー材料が、前記薄肉シートを貫通するすべての前記開口部を完全に覆っていることを特徴とする請求項１３に記載の指向性音響装置。
前記カバー材料が、前記薄肉シートを貫通するすべての前記開口部を完全に覆っていることを特徴とする請求項１に記載の指向性音響装置。
前記放射面が、前記放射面が前記指向性音響装置の外面を形成するように、前記導管に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の指向性音響装置。
前記カバー材料が張設されていることを特徴とする請求項１７に記載の指向性音響装置。
音源又は音響レシーバと、
前記音源又は前記音響レシーバに音響的に結合されている導管であって、音響エネルギが、前記導管の内部において、伝播方向において前記音源から又は前記音響レシーバに進行し、前記導管が、漏出開口部を具備する放射面を有している放射部分を備えており、前記漏出開口部が、前記音源から前記導管の内部に向かって放出された前記音響エネルギが前記漏出開口部を通じて外部環境に漏出可能とされるように、又は前記外部環境の前記音響エネルギが前記漏出開口部を通じて前記導管の内部に漏出可能とされるように、制御された漏出を規定する、前記導管と、
を備えている指向性音響装置において、
前記放射面が、音響的に不透明な薄肉プラスチック材料シートを備えており、弧状の前記薄肉プラスチック材料シートが、頂面及び底面と、前記頂面から前記底面に前記薄肉プラスチック材料シートを貫通する複数の開口部とを具備しており、ラジアル方向最外側に位置する前記開口部が、ラジアル方向最内側に位置する前記開口部より大きくなっており、
前記放射面が、前記導管の内部に向かう又は前記導管から出る複数の制御された音響漏出を規定するために、前記薄肉プラスチック材料シートの前記頂面又は前記底面に設けられた開口部の音響抵抗より大きい音響抵抗を具備すると共に、前記開口部のうち少なくとも大部分の開口部を完全に覆っている、粗目のファブリックカバー材料を備えていることを特徴とする指向性音響装置。
前記ファブリックカバー材料が、前記薄肉プラスチック材料シートの前記頂面又は前記底面を略完全に覆っていることを特徴とする請求項１９に記載の指向性音響装置。