JP7369118B2 - 波面整形装置を備えたラウドスピーカ - Google Patents

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Description

本発明は、フレームに取り付けられた膜を備えたハウジングを備え、該膜は実質的に平坦な波面を有する音を生成するように振動すべく配置されているラウドスピーカに関し、ラウドスピーカは膜の振動領域とラウドスピーカの外側との間に延びるサウンドチャンネルを備え、前記サウンドチャンネルの中心軸は、膜に垂直に延び、サウンドチャンネルは波面整形部を含み、該波面整形部は膜から放出された生成音の実質的に平坦な波面を、少なくとも一方向から見て円形セグメントの形状の断面を有する波面に変換するように構成され、サウンドチャンネルの波面整形部は、仕切り壁によって複数のサブチャンネルに分割され、仕切り壁は、波面整形部の入口開口部から波面整形部の出口開口部まで延び、少なくとも一方向から見た断面にて、各サブチャンネルの側壁は、波面整形部の入口開口部から波面整形部の出口開口部まで互いに向かって収束する。そのようなラウドスピーカは米国特許3668335号(Beveridge)に開示されている。
そのようなラウドスピーカから放射される波面は、円形セグメントの断面を有する(例えば、球形または円筒形)。本発明の好ましい実施形態と同様に、米国特許3668335号では、波面は円柱セグメントを形成する。多くの音響用途では、全ての可聴周波数に対して一定のビーム幅角度(例えば約９０°)の円形セグメント断面を持つスピーカから放射される波面を持つことが望ましい。さらに、音圧レベル(ＳＰＬ)が特定の周波数の特定の軸外角度で妨害ピークまたは低下を示さないことが望ましい。また、軸外角度での音圧レベル(ＳＰＬ)は、スピーカの予想される動作ではないため、スピーカの中心軸付近の音圧レベル(ＳＰＬ)よりも高くないことが望ましい。
本発明は、これらの目標のうちの１つ以上を達成することを目的とする。
本発明の第１の態様に従って、少なくとも一方向から見た断面にて、各仕切り壁の中心線は、波面整形部の出口開口部に隣接して互いに収束する。
本発明の第２の態様に従って、少なくとも一方向から見た断面にて、各仕切り壁の中心線は、前記波面整形部内で少なくとも実質的にその全長に亘って直線状の非曲線を形成する。
好ましくは、波面整形部は、膜から放出される生成音の実質的に平坦な波面を、円筒セグメントの形状の断面を有する波面に変換するように配置され、前記仕切り壁は平坦な板である。
好ましくは、少なくとも一方向に直交する断面にて、各サブチャンネルの側壁は互いに広がり、音波の圧縮を回避するために、波面の面積が各サブチャンネルの軸方向の長さに沿って実質的に同じである。
好ましくは、少なくとも一方向から見た断面にて、サウンドチャンネルの外側の収束する壁は、波面整形部の出口開口部でサウンドホーンの広がる壁に結合する。仕切り壁は、サウンドホーンの広がる壁の間の空間には延びないのが好ましい。波面整形部は、サウンドホーンと一体であるのが好ましい。波面整形部は、取り外し可能な取付け手段によってラウドスピーカのハウジングに接続されているのが好ましい。
好ましい実施形態にて、ラウドスピーカは国際特許出願公開公報2004/080119号(De Haan)に開示されたようなタイプであり、この公開公報の内容は参照を以って本願への記載加入とする。ラウドスピーカは、磁場を生成する磁石ユニットを備え、平坦な膜は膜上にパターンで配置された導電体を備えており、膜は電流が膜上の導電体パターンに供給されるときに力がかかるように磁場内に配置され、その力は膜を振動させて音を生成することができ、導電体パターンは、膜の振動領域内の膜上に配備され、導電体パターンは、離れて配置された少なくとも２つの振動領域の膜上に設けられ、ラウドスピーカは２つの振動領域と波面整形部の入口開口部との間に延びる少なくとも２つの内部サウンドチャンネルを備え、各内部サウンドチャンネルの外壁と内壁の間にある２つの内部サウンドチャンネルの中心軸は、膜から特定の距離にわたって互いに向かって傾斜している。互いに最も離れて配置されることが好ましい２つの内部サウンドチャンネルの外壁は、膜から特定の距離にわたって互いに向かって傾斜している。互いに最も近くに配置された２つの内部サウンドチャンネルの内壁は、膜から少なくとも特定の距離に亘って互いに向かって傾斜しているのが好ましい。各内部サウンドチャンネルの内壁及び外壁は、互いに実質的に平行に延びるのが好ましい。特定の距離は、好ましくは内部サウンドチャンネルの幅の少なくとも０.５倍、より好ましくは内部サウンドチャンネルの幅の少なくとも１倍である。ハウジングの外側の内部サウンドチャンネルの内壁間の距離は、膜側の内壁間の距離の０.５倍未満であることが好ましく、０.２倍未満であることがより好ましい。
本発明はまた、波面整形部を備えたサウンドチャンネルを有し、波面整形部はラウドスピーカの実質的に平坦な波面を、少なくとも一方向から見た断面が円形セグメントの形状である波面に変換するように配置された波面整形装置に関し、波面整形部を備えたサウンドチャンネルは仕切り壁によって多数のサブチャンネルに分割され、仕切り壁は波面整形部の入口開口部から波面整形部の出口開口部まで延び、少なくとも一方向から見た断面にて、各サブチャンネルの側壁は、波面整形部の入口開口部から出口開口部まで互いに向かって収束し、少なくとも一方向から見た断面にて、各仕切り壁の中心線は、波面整形部の出口開口部に隣接して互いに向かって収束する。好ましい実施形態にて、中心線は波面整形部内で少なくとも実質的にその全長に亘って直線状の非曲線を形成する。波面整形部は、ラウドスピーカの実質的に平坦な波面を、円筒セグメントの形状の断面を有する波面に変換するように配置されるのが好ましく、前記仕切り壁は平坦な板である。好ましくは、少なくとも一方向から見た断面にて、サウンドチャンネルの外側の収束する壁は、波面整形部の出口開口部でサウンドホーンの広がる壁に結合する。仕切り壁は、サウンドホーンの広がる壁の間の空間には延びないのが好ましい。
本発明はまた、波面整形部を備えたサウンドチャンネルを有し、波面整形部はラウドスピーカの実質的に平坦な波面を、少なくとも一方向から見た断面が円形セグメントの形状である波面に変換するように配置された波面整形装置に関し、波面整形部を備えたサウンドチャンネルは仕切り壁によって多数のサブチャンネルに分割され、仕切り壁は波面整形部の入口開口部から波面整形部の出口開口部まで延び、少なくとも一方向に直交した断面にて、各サブチャンネルの側壁は互いに広がり、音波の圧縮を回避するために、波面の面積は各サブチャンネルの軸方向の長さに沿って実質的に同じである。
図に示すように、本発明は実施形態によって詳細に記載される。
本発明に用いられる従来技術のラウドスピーカの斜視図である。 図１のラウドスピーカの膜ユニットの斜視図である。 図１のラウドスピーカの断面図である。 従来技術の波面整形装置の概略断面図である。 図４の従来技術の波面整形装置の様々な周波数での円筒セグメントビーム幅角度のコンピュータシミュレーションのグラフである。 図４の従来技術の波面整形装置の様々な周波数及び軸外角度での音圧レベル(ＳＰＬ)のコンピュータシミュレーションのグラフである。 図４の従来技術の波面整形装置の、軸上音圧レベル(ＳＰＬ)に対する、様々な周波数及び軸外角度での相対音圧レベル(ＳＰＬ)のコンピュータシミュレーションのグラフである。 波面整形装置を備えたラウドスピーカの斜視図である。 波面整形装置を備えたラウドスピーカの斜視図である。 波面整形装置を備えたラウドスピーカの斜視図である。 図６Ａ乃至図６Ｃのラウドスピーカ及び波面整形装置の概略断面図である。 図６Ａ乃至図６Ｃのラウドスピーカ及び波面整形装置の概略断面図である。 波面整形装置の概略断面図である。 図８の波面整形装置の様々な周波数での円筒セグメント波面ビーム幅角度のコンピュータシミュレーションのグラフである。 図８の波面整形装置の様々な周波数及び軸外角度での音圧レベル(ＳＰＬ)のコンピュータシミュレーションのグラフである。 図８の波面整形装置の軸上音圧レベル(ＳＰＬ)に対する、様々な周波数及び軸外角度での相対音圧レベル(ＳＰＬ)のコンピュータシミュレーションのグラフである。
図１に従って、国際公開公報2004/080119号に開示されたように、２つの実質的に同一の金属部分からなるハウジング１、２を備え、ハウジングはネジ３によって一緒に取り付けられる。各ハウジング部分１、２は、２つの長いスロット状の凹部又はサウンドチャンネル４、５を有し、スピーカで生成された音が外部に向かって伝播することを可能にする。更に、ハウジング部分１には電気接続点６、７が設けられており、この電気接続点に増幅器の音響信号線が接続される。ハウジング１、２には、スピーカで発生する熱を放散するための冷却フィン８が設けられている。
ハウジング部分１、２は、図２に示されるフレームを囲み、このフレームは第１のフレーム形状のフレーム部材９及び２つのストリップ形状のフレーム部材１０、１１からなる。振動膜１２がフレーム部材９に取り付けられて、導電体パターン１４を備え、該導電体パターンは接続点６、７に接続され、電気信号が増幅器によってラウドスピーカに供給されたときに膜を振動させる。
その目的のために、ラウドスピーカは、図３に示されるような磁石１３を備え、該磁石は永久磁場を生成し、該磁場内に膜１２の導電体パターン１４が配置される。導電体パターン１４は、膜１２の片側に細長い長方形の螺旋状に配置された導電性ワイヤによって形成される。
導電性ワイヤの２つの端部は、フレーム部材１０上の電流フィードスルー接続部１５、１６に接続され、これらは接続点６、７に電気的に接続されている。電流フィードスルー接続部１５、１６は、フレーム部材１０から電気的に絶縁されている。フレーム部材１０、１１の間で長手方向に互いに平行に延びる導電体パターン１４の線は、２つの離間した振動領域１７、１８を形成する。
図３に言及して、サウンドチャンネル４、５は、膜１２の表面上の２つの離間した振動領域１７、１８の近くに位置する点から、ハウジング部分１、２の外側まで延びる。しかし、ラウドスピーカは一方向にのみ音を発する必要があるため、サウンドチャンネル４、５は片側で閉鎖プレートで閉じられる。サウンドチャンネル４、５は、最初、膜から見て、即ち磁石１３間の領域では膜に垂直な方向に延び、続いてサウンドチャンネル４、５は、互いに向かって傾斜している。各サウンドチャンネル４、５の外壁１９及び内壁２０は互いに向かって傾斜し、サウンドチャンネル４、５の内壁２０及び外壁１９は互いに平行に延び続けている。ラウドスピーカの外側では、２つのサウンドチャンネル４、５の内壁１９間にわずかな間隔のみが残り、その間隔は振動領域１７、１８間の間隔よりも少なくとも数倍小さい。このようにして、２つの振動領域１７、１８によって生成される音波の前面は互いに向けられ、組み合わされ、その結果、２つの波面間の不利な干渉が防止される。それにより、サウンドチャンネル４、５から放出される組み合わされた波面は、連続した平坦な矩形波面である。
図４は、米国特許3668335号(Beveridge)に開示された従来技術の波面整形装置の概略断面図である。この従来技術の波面整形装置は、収束する湾曲した側壁１３５とその間の多数の収束する湾曲した仕切り壁１３１を有する波面整形部１３１、１３５を備え、静電スピーカの平坦な振動ダイヤフラム１１２の前に多数の収束する湾曲したサウンドチャンネル１３６を一緒に形成する。側壁１３５に隣接する外側のサウンドチャンネル１３６の長さは、スピーカの中心軸に隣接するサウンドチャンネル１３６よりも長いため、波面整形部１３１、１３５から出る波面は、円筒セグメントの形をしている。各仕切り壁１３１の中心線は、波面整形部の出口開口部に隣接して(即ち、サウンドチャンネルの最も狭い部分で)互いに平行である。波面整形装置は、広がる側壁１３２を備えた短いサウンドホーンを更に備え、仕切り壁１３１の広がる延長部１３１’は、側壁１３２間の空間に延び、それにより、サウンドチャンネル１３６をサウンドホーン内に延長する。
図５Ａは、図４の従来技術の波面整形装置の様々な周波数(対数目盛、Ｈｚ)での軸上ＳＰＬに対するＳＰＬドロップ６ｄＢによって定義される、円筒セグメントビーム幅角度(°)のコンピュータシミュレーションのグラフである。グラフは、３００Ｈｚと２０,０００Ｈｚの間の周波数でのビーム幅角度が約９０°であるのに対して、１０００Ｈｚと２００Ｈｚの間のビーム幅角度は１２０°を大きく上回り、約１３,０００Ｈｚでは１２０°を超えていることを示している。
図５Ｂは、図４の従来技術の波面整形装置の様々な周波数(対数目盛、Ｈｚ)及び軸外角度(°)での音圧レベル(ＳＰＬ)のコンピュータシミュレーションのグラフである。グラフは、ＳＰＬが様々な軸外角度に対して、特に約２,０００Ｈｚ、１,３００Ｈｚ及び１３,０００Ｈｚ以上で、様々な鋭いピークとドロップを示す。
図５Ｃは、図４の従来技術の波面整形装置の、軸上の音圧レベル(ＳＰＬ)に対する、様々な周波数(対数目盛、Ｈｚ)及び軸外角度(°)での相対音圧レベル(ＳＰＬ、ｄＢ)のコンピュータシミュレーションのグラフである。グラフは、特定の軸外角度(５°－３０°)で、約１４,０００Ｈｚで軸外ＳＰＬが軸上ＳＰＬよりも高いことを示している。これは望ましくない動作である。
図６Ａ乃至図６Ｃは、ねじによって図１乃至図３のラウドスピーカのハウジング１に取り外し可能に取り付けられた波面整形装置を示す。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本発明の好ましい実施形態に従った波面整形装置は、収束する平坦な側壁３５と、それらの間の空間に延在する多数の収束する平坦な仕切り壁３１とを有する波面整形部３１、３５を含み、仕切り壁３１は一緒になって多数の収束するサウンドチャンネル３６を形成し、その結果、サウンドチャンネル３６の側壁は、波面整形装置の出口開口部に隣接して互いに収束する。側壁３５に隣接する外側のサウンドチャンネル３６の長さは、スピーカの中心軸に隣接するサウンドチャンネル３６よりも長いため、波面整形部３１、３５から出る波面は、円筒セグメントの形をしている。収束する仕切り壁３１の数は、狭い出口でのサウンドチャンネル３６の幅が最高可聴周波数(約２０,０００Ｈｚ)の波長、即ち、約１７ｍｍに近づくように選択されるべきである。
波面整形装置は、図６Ａ乃至図６Ｃ乃至図７Ａ及び図７Ｂに示すように、サウンドホーン３３を備えるのが好ましい。図７Ａの断面図に示すように、波面整形部の外側の収束する壁３５は、サウンドホーン３３の広がる壁３２に結合する。サウンドホーン３３は、波面が環境内でさらに広がる前に、波面整形部を出る波面の漸進的な広がりを提供する。
国際公開公報2004/080119号(DeHaan)に開示されたように、図７Ｂの断面図に見られるように、サウンドホーン３３は、ラウドスピーカのサウンドチャンネル４、５の外端とサウンドホーンの外端との間に連続的に広がる壁３４’、３４を有し、壁部３４'は波面整形部の側壁を形成する。それにより、各サウンドチャンネル３６の側壁３４'は互いに広がり、音波の圧縮を回避するために、波面の面積は各サウンドチャンネル３６の軸方向の長さに沿って実質的に同じままである。
この場合も、金属製のホーンを備えた波面整形装置は、ラウドスピーカの放熱に寄与する。
図８は、本発明に従った波面整形装置の概略断面図である。
図９Ａは、図８の波面整形装置の様々な周波数(対数目盛、Ｈｚ)にて、軸上ＳＰＬに対して６ｄＢのＳＰＬドロップで定義される円筒セグメント波面ビーム幅角度(°)のコンピュータシミュレーションのグラフである。グラフは、全ての周波数でのビーム幅角度が約９０°であることを示している。
図９Ｂは、図８の波面整形装置の様々な周波数(対数目盛、Ｈｚ)及び軸外角度(°)での音圧レベル(ＳＰＬ、ｄＢ)のコンピュータシミュレーションのグラフである。グラフは何れの周波数でも、ＳＰＬには軸外角度の鋭いピークまたはドロップが無いことを示している。更に、ＳＰＬは一般的に図５Ｂのグラフに示すよりも高い。
図９Ｃは、図８の波面整形装置の軸上音圧レベル(ＳＰＬ)に対する様々な周波数(対数目盛、Ｈｚ)及び軸外角度(°)での相対音圧レベル(ＳＰＬ)のコンピュータシミュレーションのグラフである。グラフは軸外ＳＰＬは軸上ＳＰＬよりも高くないことを示している。
このように、本発明は、好ましい実施形態によって説明されてきた。しかし、この開示は単なる例示であることを理解されたい。構造及び機能の様々な詳細が提示されたが、添付の特許請求の範囲が表現される用語の一般的な意味によって拡張される範囲で行われた変更は、本発明の原理内にあると理解される。記載と図面は特許請求の範囲を解釈するのに使用される。特許請求の範囲は、求められる保護の範囲が、特許請求の範囲で使用される用語の厳密な文字通りの意味によって定義されるものとして理解されることを意味すると解釈されるべきではなく、記載及び図面は特許請求の範囲に見出されるあいまいさを解決する目的でのみ用いられる。特許請求の範囲が求める保護の範囲を決定するために、明細書に特定されている要素と同等の要素を考慮に入れる。

Claims (10)

  1. フレームに取り付けられた膜を備えたハウジングを備え、該膜は実質的に平坦な波面を有する音を生成するように振動すべく配置されているラウドスピーカであって、
    膜の振動領域とラウドスピーカの外側との間に延びるサウンドチャンネルを備え、前記サウンドチャンネルの中心軸は、膜に垂直に延び、
    前記サウンドチャンネルは波面整形部を含み、該波面整形部は膜から放出された生成音の実質的に平坦な波面を、少なくとも一方向から見て円形セグメントの形状の断面を有する波面に変換するように構成され、
    前記サウンドチャンネルの波面整形部は、仕切り壁によって複数のサブチャンネルに分割され、前記仕切り壁は、前記波面整形部の入口開口部から前記波面整形部の出口開口部まで延び、
    前記少なくとも一方向から見た断面にて、各サブチャンネルの側壁は、前記波面整形部の入口開口部から出口開口部まで互いに向かって収束し、
    前記少なくとも一方向から見た断面にて、前記各仕切り壁の中心線は、前記波面整形部の出口開口部に隣接して互いに向かって収束し、
    前記少なくとも一方向に直交する断面にて、各サブチャンネルの側壁は互いに広がり、音波の圧縮を回避するために、波面の面積が各サブチャンネルの軸方向の長さに沿って実質的に同じである、ラウドスピーカ。
  2. 前記各仕切り壁の中心線は、前記少なくとも一方向から見た断面にて、前記波面整形部内で少なくとも実質的にその全長に亘って直線状の非曲線を形成する、請求項１に記載のラウドスピーカ。
  3. 前記波面整形部は、膜から放出された生成音の実質的に平坦な波面を、円筒セグメントの形状の断面を有する波面に変換するように構成される、請求項１に記載のラウドスピーカ。
  4. 前記仕切り壁は平坦な板である、請求項１乃至３の何れかに記載のラウドスピーカ。
  5. 前記少なくとも一方向から見た断面にて、サウンドチャンネルの外側の収束する壁は、前記波面整形部の出口開口部でサウンドホーンの広がる壁に結合する、請求項１乃至４の何れかに記載のラウドスピーカ。
  6. 前記仕切り壁は、サウンドホーンの広がる壁の間の空間には延びない、請求項５に記載のラウドスピーカ。
  7. 前記波面整形部は、サウンドホーンと一体である、請求項５又は６の何れかに記載のラウドスピーカ。
  8. 前記波面整形部は、取り外し可能な取付け手段によってラウドスピーカのハウジングに接続されている、請求項１乃至７の何れかに記載のラウドスピーカ。
  9. 磁場を生成する磁石ユニットが設けられ、膜は膜上にパターンで配置された導電体が設けられた平坦な膜であり、膜は電流が膜上の導電体パターンに供給されるときに力がかかるように磁場内に配置され、その力は膜を振動させて音を生成することができ、
    前記導電体パターンは、前記膜の振動領域内の膜上に配備され、前記導電体パターンは、離れて配置された少なくとも２つの振動領域の膜上に設けられ、２つの振動領域と前記波面整形部の入口開口部との間に延びる少なくとも２つの内部サウンドチャンネルを備え、各内部サウンドチャンネルの外壁と内壁の間にある２つの内部サウンドチャンネルの中心軸は、膜から特定の距離にわたって互いに向かって傾斜している、請求項１乃至８の何れかに記載のラウドスピーカ。
  10. 波面整形部を備えたサウンドチャンネルを有し、波面整形部はラウドスピーカの実質的に平坦な波面を、少なくとも一方向から見た断面が円形セグメントである波面に変換するように配置された波面整形装置であって、
    波面整形部を備えたサウンドチャンネルは仕切り壁によって多数のサブチャンネルに分割され、前記仕切り壁は、前記波面整形部の入口開口部から前記波面整形部の出口開口部まで延び、
    前記少なくとも一方向から見た断面にて、各サブチャンネルの側壁は、前記波面整形部の入口開口部から出口開口部まで互いに向かって収束し、
    前記少なくとも一方向に直交した断面にて、各サブチャンネルの側壁は互いに広がり、音波の圧縮を回避するために、波面の面積が各サブチャンネルの軸方向の長さに沿って実質的に同じである、波面整形装置。
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