WO2022102341A1 - スピーカー - Google Patents

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WO2022102341A1
WO2022102341A1 PCT/JP2021/038242 JP2021038242W WO2022102341A1 WO 2022102341 A1 WO2022102341 A1 WO 2022102341A1 JP 2021038242 W JP2021038242 W JP 2021038242W WO 2022102341 A1 WO2022102341 A1 WO 2022102341A1
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WO
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diaphragm
phase plug
speaker
ribs
front surface
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PCT/JP2021/038242
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一樹 本田
将史 西田
純一 池田
一平 來山
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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Publication date
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Priority to JP2022561355A priority patent/JP7417914B2/ja
Priority to US17/919,715 priority patent/US20230142560A1/en
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    • H04R1/32Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
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    • H04R1/38Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means in which sound waves act upon both sides of a diaphragm and incorporating acoustic phase-shifting means, e.g. pressure-gradient microphone
    • HELECTRICITY
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    • H04R9/00Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06Loudspeakers

Definitions

  • This disclosure relates to speakers.
  • Patent Document 1 discloses a speaker including a dome-shaped diaphragm and a phase plug arranged in front of the front surface of the diaphragm.
  • the phase of the sound wave generated from a part of the diaphragm facing the phase plug is matched with the phase of the sound wave generated from the other part of the diaphragm.
  • a dome-shaped diaphragm that curves convexly forward A cylindrical member in which the diaphragm is arranged and the inner diameter increases toward the front, and With a phase plug, located in front of the front of the diaphragm, The phase plug The front facing forward and The rear surface facing the central portion of the front surface of the diaphragm at a constant interval in parallel with the rear surface, A side surface connecting the front surface and the rear surface is provided. When viewed from the front and back of the speaker, the front surface of the phase plug is larger than the rear surface of the phase plug.
  • At least a part of the side surface of the phase plug extends forward and outward to face the inner peripheral surface of the cylindrical member and the front surface of the diaphragm, and the sound wave generated from the diaphragm.
  • a speaker is provided that includes an inclined surface that directs the tubular member toward the inner peripheral surface.
  • a dome-shaped diaphragm that curves convexly forward With a phase plug, located in front of the front of the diaphragm, The phase plug The front facing forward and The rear surface facing the central portion of the front surface of the diaphragm at a constant interval in parallel with the rear surface, A side surface connecting the front surface and the rear surface is provided.
  • the phase plug has a plurality of ribs on the side surface. Each of the plurality of ribs is provided with facing surfaces parallel to the front surface of the diaphragm and facing each other at a certain interval.
  • a speaker is provided in which each of the plurality of ribs projects outward beyond the outer peripheral edge of the front surface in the front-back direction of the speaker.
  • the sound quality can be further improved in a speaker provided with a dome-shaped diaphragm and a phase plug arranged in front of the dome-shaped diaphragm.
  • FIG. 1 Schematic perspective view showing the inside of the speaker according to the first embodiment of the present disclosure.
  • Exploded view of the sound generation unit of the speaker according to the first embodiment Partially enlarged cross-sectional view of the speaker including the phase plug according to the first embodiment.
  • Front perspective view of the phase plug according to the first embodiment Rear perspective view of the phase plug according to the first embodiment
  • Side view of the phase plug according to the first embodiment Rear view of the phase plug according to the first embodiment Schematic diagram of a speaker showing the first problem that occurs in a comparative speaker without a phase plug.
  • Sound pressure distribution diagram in the speaker of the first embodiment Sound pressure distribution diagram in a comparative speaker equipped with a dish-shaped phase plug.
  • Front perspective view of the phase plug according to the second embodiment Rear perspective view of the phase plug according to the second embodiment
  • Side view of the phase plug according to the second embodiment Rear view of the phase plug according to the second embodiment
  • Partially Enlarged Section of Speakers Included Phase Plugs According to Another Embodiment
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the inside of the speaker according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the sound generation unit of the speaker according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded view of the sound generation unit.
  • the speaker 10 has an enclosure 12 and an acoustic generation unit 14 provided in the enclosure 12.
  • the speaker 10 is a coaxial speaker, and as shown in FIGS. 2 and 3, the sound generation unit 14 includes a woofer 16 and a tweeter 18. Further, the sound generation unit 14 includes a frame 20 that supports the woofer 16 and a magnetic circuit 22 that supports the tweeter 18 and the frame 20. Further, the sound generation unit 14 includes a phase plug 24.
  • the woofer 16 extends from the diaphragm 26 toward the rear of the speaker 10, an edge for fixing the diaphragm 26 and the front end of the diaphragm 26 to the annular front end portion 20a of the frame 20. It includes a cylindrical voice coil bobbin 30, a voice coil 32 provided in the voice coil bobbin 30, a damper 34 that vibrates and supports the voice coil bobbin 30, and a magnet 36.
  • the diaphragm 26 of the woofer 16 is a cylindrical member whose inner diameter increases toward the front of the speaker 10, for example, a truncated cone-shaped member.
  • the diaphragm 26 is oscillatedly supported by the frame 20 via the edge 28 and the damper 34 so that the central axis of the shape coincides with the central axis C of the speaker 10 extending in the front-rear direction of the speaker 10.
  • the voice coil bobbin 30 vibrates in the front-rear direction due to the current flowing through the voice coil 32 arranged adjacent to the magnet 36 for the woofer 16 arranged in the magnetic circuit 22.
  • the diaphragm 26 of the woofer 16 connected to the voice coil bobbin 30 vibrates to generate sound waves.
  • the tweeter 18 includes a diaphragm 38, an edge 40 supporting the diaphragm 38, a cylindrical voice coil bobbin 42 extending from the diaphragm 38 toward the rear of the speaker 10, and a voice coil provided on the voice coil bobbin 42. 44 and a magnet 46 are included.
  • the diaphragm 38 of the tweeter 18 is a dome-shaped member that is curved forward.
  • the diaphragm 38 has a hemispherical shape.
  • the diaphragm 38 is oscillatedly provided on the top surface of the cylindrical portion 22a of the magnetic circuit 22 via the edge 40 so that the central axis of the shape coincides with the central axis C of the speaker 10.
  • the diaphragm 26 of the woofer 16 and the diaphragm 38 of the tweeter 18 are arranged coaxially (central axis C).
  • the cylindrical portion 22a of the magnetic circuit 22 is arranged in the voice coil bobbin 30 of the woofer 16.
  • the diaphragm 38 of the tweeter 18 is arranged in the diaphragm 26 of the woofer 16.
  • the voice coil bobbin 42 vibrates in the front-rear direction when a current flows through the voice coil 44 arranged adjacent to the tweeter 18 magnet 46 arranged in the magnetic circuit 22.
  • the diaphragm 38 of the tweeter 18 connected to the voice coil bobbin 42 vibrates to generate sound waves.
  • the phase plug 24 is arranged in front of the diaphragm 38 of the tweeter 18.
  • FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the speaker including the phase plug according to the first embodiment.
  • 5 to 8 are a front perspective view, a rear perspective view, a side view, and a rear view of the phase plug according to the first embodiment.
  • the phase plug 24 has a front surface 24a facing forward, a rear surface 24b facing the front surface 38a of the diaphragm 38 of the tweeter 18, and a side surface 24c connecting the front surface 24a and the rear surface 24b. And prepare. Further, the phase plug 24 includes an annular attachment portion 24d attached to the top surface of the cylindrical portion 22a of the magnetic circuit 22, and a plurality of leg portions 24e connecting the side surface 24c and the attachment portion 24d.
  • the attachment portion 24d is an annular portion located outside the diaphragm 38 of the tweeter 18 and surrounding the diaphragm 38 in the front-rear direction of the speaker 10.
  • the leg portion 24e extends from the attachment portion 24d and supports the main portions (front surface 24a, rear surface 24b, side surface 24c) of the phase plug 24 in front of the diaphragm 38 of the tweeter 18.
  • the leg portion 24e is separated from the front surface 38a of the diaphragm 38 as compared with the rear surface 24b and the facing surface of the rib described later so as not to affect the sound quality.
  • the front surface 24a of the phase plug 24 is a surface portion that can be seen from the front of the speaker 10, and has a circular shape centered on the central axis C in the front-back direction of the speaker 10. Further, in the case of the first embodiment, the front surface 24a is a convex surface having a conical shape in a directional view orthogonal to the central axis C. The conical front surface 24a has an inwardly curved conical surface. Further, when viewed in the front-rear direction, the size of the front surface 24a is substantially equal to the size of the diaphragm 38 of the tweeter 18. The role of the front surface 24a of the phase plug 24 having such a conical convex surface will be described later.
  • the rear surface 24b of the phase plug 24 is a portion of the surface of the phase plug 24 that faces the central portion of the front surface 28a of the diaphragm 38 of the tweeter 18 at a constant interval d in parallel.
  • the interval d is, for example, 0.5 mm.
  • the role of the rear surface 24b of the phase plug 24 will be described later.
  • the side surface 24c of the phase plug 24 is a portion of the surface of the phase plug 24 that connects the front surface 24a and the rear surface 24b.
  • the front surface 24a of the phase plug 24 is larger than the rear surface 24b in the front-rear direction view of the speaker 10. Therefore, the side surface 24a of the phase plug 24 includes at least a partially inclined surface 24f extending outward while extending forward.
  • the inclined surface 24f faces the front surface 38a of the diaphragm 38 which does not face the rear surface 24b in the front-rear direction of the speaker 10, and the inclined surface 24f faces the inner peripheral surface 26a of the diaphragm 26 of the woofer 16.
  • the inclined surface 24f is a part of the side surface 24c and is connected to the front surface 24a. Further, in the case of the first embodiment, the inclined surface 24f is a curved surface curved outward in a direction orthogonal to the front-rear direction. The role of the side surface 24c of the phase plug 24 having such an inclined surface 24f will be described later.
  • the phase plug 24 includes a plurality of ribs 24g protruding rearward from the side surface 24c toward the front surface 38a of the diaphragm 38.
  • the plurality of ribs 24g are plate-shaped protrusions that are cantilevered and supported on the side surface 24c, and extend in the radial direction with respect to the central axis C in the front-rear direction view of the speaker 10.
  • each of the plurality of ribs 24g is provided with facing surfaces 24h which are parallel to the front surface 38a of the diaphragm 38 and face each other at a constant interval d.
  • the facing surface 24h and the rear surface 24b are continuous curved surfaces.
  • the plurality of ribs 24g do not project outward beyond the outer peripheral edge of the front surface 24a in the front-rear direction view of the speaker 10.
  • each of the plurality of ribs 24g has a shape in which the wall thickness increases toward the front of the speaker 10. That is, as shown in FIG. 7, the wall thickness t1 on the front side of the plurality of ribs 24g is larger than the wall thickness t2 on the rear side (diaphragm 38 side).
  • the facing surface 24h of each of the plurality of ribs 24g has a shape in which the width decreases toward the outside in the front-rear direction view of the speaker 10. That is, as shown in FIG. 8, the width w1 on the center side is larger than the width w2 on the outer side in the front-rear direction view of the speaker 10.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a speaker showing the first problem that occurs in the speaker of the comparative example in which the phase plug is not provided. Further, FIG. 10 is a schematic diagram of a speaker showing a second problem that occurs in the speaker of the comparative example.
  • the reach of the sound wave propagating forward from the tweeter dome-shaped diaphragm differs depending on the position where the sound wave is generated.
  • a reach distance difference ⁇ L1 is generated between the sound wave SW1 generated from the central portion of the diaphragm of the tweeter and the sound wave SW2 generated from the outer peripheral portion of the diaphragm of the tweeter.
  • This ⁇ L1 corresponds to the height H of the dome-shaped diaphragm.
  • the sound wave generated from the diaphragm of the tweeter has a different reach depending on whether or not it is reflected by the diaphragm of the woofer.
  • the difference ⁇ L2 is generated. This reach distance difference ⁇ L2 is determined by the tilt angle of the diaphragm of the woofer with respect to the front-rear direction of the speaker.
  • FIG. 11 is a diagram showing the sound pressure-frequency characteristics of the speaker of the comparative example in which the phase plug is not provided.
  • the solid line shows the measured value
  • the alternate long and short dash line shows the simulated value.
  • the dip occurs in the sound range A of 8000 to 9000 Hz, and the sound pressure level drops in the high range A of 15000 Hz or higher.
  • the term "dip" means that the sound pressure level in a certain range is lower than the level in the surrounding range.
  • the dip in the range A is caused by the second problem shown in FIG. 10
  • the decrease in the sound pressure level in the range B is caused by the first problem shown in FIG.
  • the audible range of a general human being is in the range of 20 to 20000 Hz.
  • the phase plug 24 in the speaker 10 of the first embodiment has a plurality of features as described above and as shown in FIG. 4 so as to suppress such deterioration of sound quality.
  • FIG. 12 is a schematic view of a speaker showing the effect of the rear surface of the phase plug according to the first embodiment.
  • the rear surface 24b of the phase plug 24 faces the central portion of the front surface 38a of the diaphragm 38 of the tweeter 18 at a constant interval d in parallel.
  • the sound wave SW1 generated from the central portion of the front surface of the diaphragm 38 of the tweeter 18 facing the rear surface 24b of the phase plug 24 passes through the gap between the phase plug 24 and the diaphragm 38. It propagates outward, and after exiting the gap, it propagates forward.
  • the first problem shown in FIG. 9 can be solved, that is, the arrival between the sound wave SW1 generated from the central portion facing the phase plug and the sound wave SW2 generated from the outer portion not facing the phase plug. The distance difference becomes smaller.
  • FIG. 13 is a schematic view of a speaker showing the effect of the side surface of the phase plug according to the first embodiment.
  • FIG. 14A is a sound pressure distribution diagram in the speaker of the first embodiment.
  • FIG. 14B is a sound pressure distribution diagram in a comparative speaker provided with a dish-shaped phase plug. In FIGS. 14A and 14B, the broken line indicates the boundary between different sound pressure levels.
  • the front surface 24a of the phase plug 24 is larger than the rear surface 24b in the front-rear direction view of the speaker 10.
  • the side surface 24c of the phase plug 24 includes at least a partially inclined surface 24f extending outward while extending forward.
  • the inclined surface 24f is a curved surface that is convexly curved outward in a directional view orthogonal to the front-rear direction of the speaker 10.
  • the sound waves generated from different positions of the tweeter 18 diaphragm 38 are directed not to the front but to the inner peripheral surface 26a of the diaphragm 26 of the woofer 16 by the side surface 24c of the phase plug 24. ..
  • the sound wave from the diaphragm 38 of the tweeter 18 propagates toward the inner peripheral surface 26a of the diaphragm 26 of the woofer 16 and propagates forward along the inner peripheral surface 26a. That is, the sound wave generated from the central portion of the diaphragm 38 of the tweeter 18 and the sound wave generated from the outer portion propagate along substantially the same path.
  • the sound wave is suppressed (delayed) from diffracting forward of the phase plug by the side surface 24c of the phase plug 24.
  • the sound wave propagates along the diaphragm of the woofer while maintaining the sound pressure level.
  • the comparative example shown in FIG. 14B since the phase plug has a thin dish shape, the sound wave is diffracted in front of the phase plug. As a result, the sound wave propagates along the inner peripheral surface of the diaphragm of the woofer while the sound pressure level decreases.
  • FIG. 15 shows simulated values of the sound pressure-frequency characteristics (solid line) of the speaker of the first embodiment and the sound pressure-frequency characteristics (single-point chain line) of the speaker of the comparative example not provided with the phase plug.
  • the side surface 24c of the phase plug 24 suppresses the generation of dips in the range A of 8000 to 9000 Hz. As a result, the sound quality is improved, and in particular, the color of the sound is improved.
  • the inclined surface 24f on the side surface 24c of the phase plug 24 is curved outward in a direction orthogonal to the front-rear direction of the speaker 10. It is a face, but it is not limited to this.
  • the inclined surface 24f may be linear in a direction orthogonal to the front-rear direction of the speaker 10.
  • a curved surface is preferable in order to suppress the diffraction of sound waves in front of the phase plug (delay the occurrence of the diffraction).
  • the entire side surface 24c may be an inclined surface 24f.
  • the side surface 24c of the phase plug 24 has a wall surface 24i extending from the rear surface 24b at least in the front-rear direction of the speaker 10 and at least outward from the wall surface 24i. It includes an eaves-shaped wall surface 24j that extends toward and connects to the inclined surface 24f.
  • the wall surface 24i extends outward from the rear surface 24b toward the wall surface 24j while extending forward, and the wall surface j extends outward from the wall surface 24i toward the inclined surface 24f and extends backward. It is extended to.
  • the sound wave emitted from between the rear surface 24b and the diaphragm 38 travels along the wall surface 24i from the outer peripheral end of the rear surface 24b, and travels along the wall surface 24j from the front end of the wall surface 24i.
  • the sound wave traveling along the wall surface 24i precedes the sound wave traveling along the diaphragm 26 of the woofer 16. However, the sound wave traveling along the wall surface 24i then travels outward along the wall surface 24i. Meanwhile, the sound waves traveling along the diaphragm 26 of the woofer 16 catch up. Specifically, at the timing when the sound wave traveling along the wall surface 24j reaches the inclined surface 24f, the diaphragm 26 of the woofer 16 is placed at a position in the front-rear direction substantially the same as the connection point between the wall surface 24j and the inclined surface 24f. Sound waves traveling along reach.
  • the sound wave traveling along the phase plug 24 and the sound wave traveling along the diaphragm 26 of the woofer 16 are aligned and proceed forward.
  • the path length of the sound wave traveling along the phase plug 24 can be adjusted.
  • the entire sound wave can travel toward the front of the speaker 10 with the phases aligned.
  • FIG. 16A is a diagram showing the propagation of the wavefront in the speaker of the first embodiment.
  • FIG. 16B is a diagram showing the propagation of the wavefront in the speaker of the comparative example provided with the flat plate-shaped phase plug.
  • FIGS. 16A and 16B two different wavefronts W1 and W2 are shown by a one-dot chain line and a two-dot chain line, and the wavefront W of the combined wave is shown by a broken line.
  • the front surface 24a of the phase plug 24 is a conical convex surface that protrudes forward in a direction perpendicular to the central axis C.
  • the conical front surface 24a has an inwardly curved conical surface.
  • FIG. 16A According to the front surface of such a phase plug, and due to the nature of sound waves propagating along the surface of the object such that the wavefront is orthogonal to the surface of the object, there are two different, as shown in FIG. 16A.
  • the wavefront W1 and W2 merge in front of the phase plug, the wavefront W of the combined wave becomes a wavefront that is uniformly curved forwardly over the entire surface.
  • FIG. 16B when the phase plug is plate-shaped, two different wavefronts W1 and W2 interfere on the front surface of the phase plug, and as a result, the wavefront W of the synthetic wave is in front of the phase plug.
  • the part that propagates in is a concave wavefront.
  • such a front surface 24a of the phase plug 24 suppresses a decrease in the sound pressure level in the high frequency range B of 15000 Hz or higher. As a result, the sound quality is improved, and in particular, the extension of the sound is improved.
  • each of the plurality of ribs 24g extends in the radial direction with respect to the center line C in the front-back direction view of the speaker 10. Further, each of the plurality of ribs 24g is provided with facing surfaces 24h which are parallel to the front surface 38a of the diaphragm 38 and face each other at a constant interval d.
  • the ratio of sound waves generated from various parts of the diaphragm 38 directly forward increases as the generation position moves away from the center. That is, as the generation position moves away from the center, the sound wave that propagates forward immediately through the plurality of ribs 24g increases, propagates through the gap between the facing surface 24h of the ribs 24g and the diaphragm 38, and then moves forward. The sound wave to go is reduced. Simply put, as the generation position moves away from the center, the number of short-cut sound waves increases and the number of detouring sound waves decreases.
  • the propagation path of the sound wave generated from the portion of the diaphragm 38 facing the facing surface 24h of the rib 24g heads forward after the sound wave exits the gap between the facing surface 24h and the diaphragm 38. Therefore, it is longer than the propagation path of the sound wave generated from the portion of the diaphragm 38 not facing the facing surface 24h and directly propagating forward. Due to the various lengths of the sound wave propagation path, the sound pressure level of each frequency reaching the measurement position in front of the speaker is flattened.
  • FIG. 17 shows simulated values of the sound pressure-frequency characteristics (solid line) of a speaker having a phase plug having a plurality of ribs and the sound pressure-frequency characteristics (single point chain line) of a speaker having a phase plug not having a plurality of ribs. Is shown.
  • the phase plug not provided with the plurality of ribs shown by the alternate long and short dash line is shown in FIG. 24, which will be described later.
  • the phase plug when the phase plug is provided with a plurality of ribs, the sound pressure level of each frequency reaching the measurement position in front of the speaker is flattened in the sound range of 30,000 Hz or less, and the sound quality is improved.
  • the meat of each of the plurality of ribs 24 g is used for finely adjusting the degree of flattening of the sound pressure level and the sound pressure level of a specific frequency.
  • the thickness and the width of the facing surface 24h of each of the plurality of ribs 24g are finely adjusted. As the wall thickness increases toward the front, the length of the propagation path of the sound wave propagating between the plurality of ribs 24g, specifically, the sound wave propagating near the ribs 24g becomes the sound wave propagating in the center between the ribs. It will be slightly longer than that.
  • the width of the facing surface 24h decreases toward the outside, a part of the sound wave propagating in the gap between the facing surface 24h and the diaphragm 38 reaches the outer end of the facing surface 24h. , It slips out between multiple ribs.
  • the sound quality can be further improved in the speaker provided with the dome-shaped diaphragm and the phase plug arranged in front of the dome-shaped diaphragm.
  • FIG. 18 is a partially enlarged cross-sectional view of the speaker including the phase plug according to the second embodiment.
  • 19 to 22 are a front perspective view, a rear perspective view, a side view, and a rear view of the phase plug according to the second embodiment.
  • the phase plug 124 in the speaker according to the second embodiment has a front surface 124a facing forward, a rear surface 124b facing the front surface 138a of the tweeter diaphragm 138, and a front surface 124a.
  • a side surface 124c connecting the rear surface 124b, an annular attachment portion 124d attached to a magnetic circuit, and a plurality of leg portions 124e connecting the side surface 124c and the attachment portion 124d are provided.
  • the front surface 124a and the rear surface 124b have substantially the same size when viewed in the front-rear direction of the speaker. Therefore, the side surface 124c extends outward while extending forward, and includes a flat inclined surface in a directional view orthogonal to the front-rear direction. However, the inclined surface has a small inclination angle with respect to the central axis C of the speaker, and is substantially parallel to the central axis. Therefore, the side surface 124c of the phase plug 124 according to the second embodiment is generated from the diaphragm 138 of the tweeter, unlike the curved side surface 24c which is convex to the outside of the phase plug 24 according to the first embodiment. It plays almost no role of directing the generated sound wave toward the inner peripheral surface 126a of the diaphragm 126 of the woofer.
  • the size of the front surface 124a of the phase plug 124 is smaller than that of the diaphragm 138 when viewed in the front-rear direction of the speaker.
  • the plurality of ribs 124g provided on the side surface 124c of the phase plug 124 project outward beyond the outer peripheral edge of the front surface 124a in the front-rear direction of the speaker, and substantially in the direction from the side surface 124c toward the diaphragm 138. Not protruding.
  • Each of the plurality of ribs 124g is provided with facing surfaces 124h that face each other in parallel with the front surface 138a of the diaphragm 138 at regular intervals. In the plurality of ribs 124g, some ribs (three ribs in the case of the second embodiment) are overlapped and integrated with the plurality of legs 124e in the front-rear direction of the speaker.
  • the sound wave propagating forward between the plurality of ribs 124g (that is, the sound wave generated from the portion of the diaphragm 138 that does not face the facing surface 124h of the ribs 124g and the facing surface 124h).
  • the sound wave generated from the portion of the diaphragm 138 facing the surface and after exiting from the gap between the facing surface 124h and the diaphragm 138) is substantially directed toward the diaphragm 126 of the woofer by the side surface 124c of the phase plug 124. It propagates forward as it is while maintaining the sound pressure level without being reflected by.
  • the decrease in the sound pressure level is suppressed at the measurement position in front of the speaker.
  • the role of the side surface 24c of the phase plug 24 in the above-described first embodiment that is, the role of suppressing the generation of dips in the range of 8000 to 9000 Hz can be complemented. Therefore, according to the plurality of ribs 124g, it is possible to provide the side surface 124c of the phase plug 124 in parallel with the central axis C of the speaker.
  • the configuration of the phase plug 124 in the second embodiment is such that when the diaphragm 126 of the woofer is a flat plate or has a shape with a loose inclination angle, that is, the inner diameter of the diaphragm increases as the tweeter diaphragm moves forward. It is effective when it is not placed in the diaphragm.
  • the second embodiment as described above can further improve the sound quality in the speaker provided with the dome-shaped diaphragm and the phase plug arranged in front of the dome-shaped diaphragm.
  • the third embodiment is an improved form of the second embodiment described above. Therefore, the third embodiment will be described with a focus on different points.
  • FIG. 23 is a partially enlarged cross-sectional view of the speaker including the phase plug according to the third embodiment.
  • the phase plug 224 in the speaker according to the third embodiment has a front surface 224a facing forward, a rear surface 224b facing the front surface 238a of the tweeter diaphragm 238, and a front surface 224a and a rear surface 224b. It is provided with a side surface 224c for connecting the above.
  • the side surface 224c extends outward while extending forward, similar to the side surface 224c in the phase plug 224 according to the first embodiment described above. It includes an inclined surface 224f.
  • the inclined surface 224f is a curved surface that is curved outward in a direction orthogonal to the front-rear direction of the speaker.
  • the size of the front surface 224a of the phase plug 224 is smaller than that of the diaphragm 238 when viewed in the front-rear direction of the speaker.
  • the plurality of ribs 224g provided on the side surface 224c of the phase plug 224 project outward beyond the outer peripheral edge of the front surface 224a when viewed in the front-rear direction of the speaker.
  • the plurality of ribs 224 g project toward the diaphragm 238.
  • phase plug 224 According to such a phase plug 224, the effect of the side surface 224c of the phase plug 24 according to the first embodiment and the effect of the plurality of ribs 124g of the phase plug 124 of the second embodiment can be obtained. That is, the sound wave generated from the portion of the diaphragm 238 that overlaps the front surface 224a of the phase plug 224 in the front-back direction of the speaker can be directed to the diaphragm 226 of the woofer.
  • the sound wave generated from the portion of the diaphragm 238 that does not face the facing surface 224h of the rib 224g passes forward between the plurality of ribs 224g. Then, it propagates forward as it is.
  • the sound wave generated from the portion of the diaphragm 238 facing the facing surface 224h of the plurality of ribs 224g and emitted from the gap between the facing surface 224h and the diaphragm 238 also has a sound wave between the plurality of ribs 224g. It passes forward and propagates forward.
  • the above-described third embodiment can further improve the sound quality in the speaker provided with the dome-shaped diaphragm and the phase plug arranged in front of the dome-shaped diaphragm.
  • each of the phase plugs of the speaker according to the above-described first to third embodiments has a plurality of ribs.
  • the embodiments of the present disclosure are not limited to this.
  • FIG. 24 is a partially enlarged cross-sectional view of a speaker including a phase plug according to another embodiment.
  • the phase plug 324 in the speaker according to another embodiment is substantially the same as the phase plug 24 according to the first embodiment except that it does not have a plurality of ribs. That is, when viewed in the front-rear direction of the speaker, the front surface 324a is larger than the rear surface 324b, whereby the side surface 324c includes an inclined surface 324f extending outward while at least partially extending forward. Further, the front surface 324a is a convex surface having a conical shape in a directional view orthogonal to the central axis C. The conical front surface 324a has an inwardly curved conical surface.
  • the side surface 324c allows the dip in the sound range of 8000 to 9000 Hz. Can be suppressed.
  • the front surface 324a can suppress a decrease in the sound pressure level in the high frequency range of 15,000 Hz or higher. That is, the sound quality improving effect of the phase plug 24 according to the first embodiment can be partially enjoyed.
  • the number of the plurality of ribs 24g and 124g is the plurality of legs 24e. It is larger than the number of 124e.
  • the embodiments of the present disclosure are not limited to this.
  • the number of a plurality of ribs and the number of a plurality of legs may be the same. In this case, the ribs and the legs may be overlapped and integrated in the front-rear direction of the speaker.
  • the front surface 24a of the phase plug 24 is a conical convex surface in a directional view orthogonal to the central axis C, and the conical front surface 324a is inside. It has a convexly curved conical surface.
  • the embodiments of the present disclosure are not limited to this.
  • FIG. 25 is a partially enlarged cross-sectional view of a speaker including a phase plug according to still another embodiment.
  • the front surface 424a of the phase plug 424 in the speaker according to still another embodiment is orthogonal to the central axis C, similarly to the front surface 24a of the phase plug 24 according to the first embodiment shown in FIG. It is a conical convex surface in the direction of the speaker.
  • the conical front surface 424a of the phase plug 424 has an outwardly curved conical surface.
  • the diaphragm 426 of the woofer has a shape corresponding to the front surface 424a of the phase plug 424, that is, a shape that is convexly curved toward the center.
  • the shape of the front surface of the phase plug and the shape of the diaphragm of the woofer are required. We need to work together. Therefore, the shape of the front surface of the phase plug is changed based on the shape of the diaphragm of the woofer, as shown in FIG.
  • the speaker 10 is a coaxial speaker including the woofer 16 and the tweeter 18, as shown in FIG.
  • the embodiments of the present disclosure are not limited to this. That is, the tubular member in which the dome-shaped diaphragm is arranged and the inner diameter increases toward the front is not limited to the diaphragm of the woofer, and may be, for example, a horn of an enclosure.
  • a dome-shaped diaphragm curved forward and a tubular member in which the diaphragm is arranged and the inner diameter increases toward the front.
  • a phase plug arranged in front of the front surface of the diaphragm, the phase plug has a constant distance parallel to the front surface facing forward and the central portion in the front surface of the diaphragm.
  • the front surface of the phase plug is larger than the rear surface of the phase plug in the front-rear direction of the speaker, and the side surface of the phase plug is provided with a rear surface facing open and a side surface connecting the front surface and the rear surface.
  • At least a part of the above extends forward and outwards to face the inner peripheral surface of the tubular member and the front surface of the diaphragm, and the sound sound generated from the diaphragm is emitted from the tubular member. It is a speaker that includes an inclined surface toward the inner peripheral surface of the speaker.
  • another embodiment of the present disclosure has, in a broad sense, a dome-shaped diaphragm curved forward and a phase plug arranged in front of the front surface of the diaphragm, and the phase is described.
  • the phase comprises a front facing forward, a rear surface facing the central portion of the front surface of the diaphragm in parallel at regular intervals, and a side surface connecting the front surface and the rear surface.
  • the plug comprises a plurality of ribs on the side surface, each of the plurality of ribs having facing surfaces parallel to the front surface of the diaphragm and facing each other at a certain interval, and each of the plurality of ribs has a plurality of ribs facing each other. It is a speaker that protrudes outward beyond the outer peripheral edge of the front surface in the front-rear direction of the speaker.
  • the present disclosure is applicable to a speaker having a dome-shaped diaphragm and a phase plug arranged in front of the diaphragm.

Abstract

スピーカーは、前方に凸に湾曲したドーム状の振動板と、内部に振動板が配置され、前方に向かうにしたがって内径が増加する筒状部材と、振動板の前面の前方に配置されたフェーズプラグとを有する。フェーズプラグが、前方に向いた前面と、振動板の前面における中央部分に対して平行に一定の間隔をあけて対向する後面と、前面と後面とを接続する側面とを備える。スピーカーの前後方向視で、フェーズプラグの前面が、後面に比べて大きい。フェーズプラグの側面の少なくとも一部が、前方に延在しつつ外側に延在して筒状部材の内周面および振動板の前面に対して対向し、振動板から発生した音波を筒状部材の内周面に向ける傾斜面を含んでいる。

Description

スピーカー
 本開示は、スピーカーに関する。
 例えば特許文献1には、ドーム状の振動板と、その振動板の前面の前方に配置されたフェーズプラグとを備えるスピーカーが開示されている。フェーズプラグに対向する振動板の一部分から発生した音波の位相が、前記振動板の他の部分から発生した音波の位相に合わせられる。これにより、音圧の低下が抑制され、音質が向上する。
米国特許第5875252号
 本開示は、ドーム状の振動板とその前方に配置されたフェーズプラグとを備えるスピーカーにおいて、さらに音質を向上させることを課題とする。
 上記課題を解決するために、本開示の一態様によれば、
 前方に凸に湾曲したドーム状の振動板と、
 内部に前記振動板が配置され、前方に向かうにしたがって内径が増加する筒状部材と、
 前記振動板の前面の前方に配置されたフェーズプラグと、を有し、
 前記フェーズプラグが、
 前方に向いた前面と、
 前記振動板の前面における中央部分に対して平行に一定の間隔をあけて対向する後面と、
 前記前面と前記後面とを接続する側面とを備え、
 スピーカーの前後方向視で、前記フェーズプラグの前面が、前記フェーズプラグの後面に比べて大きく、
 前記フェーズプラグの側面の少なくとも一部が、前方に延在しつつ外側に延在して前記筒状部材の内周面および前記振動板の前面に対して対向し、前記振動板から発生した音波を前記筒状部材の内周面に向ける傾斜面を含んでいる、スピーカーが提供される。
 また、本開示の別態様によれば、
 前方に凸に湾曲したドーム状の振動板と、
 前記振動板の前面の前方に配置されたフェーズプラグと、を有し、
 前記フェーズプラグが、
 前方に向いた前面と、
 前記振動板の前面における中央部分に対して平行に一定の間隔をあけて対向する後面と、
 前記前面と前記後面とを接続する側面とを備え、
 前記フェーズプラグが、前記側面に複数のリブを備え、
 前記複数のリブそれぞれが、前記振動板の前面に対して平行に前記一定の間隔をあけて対向する対向面を備え、
 前記複数のリブそれぞれが、スピーカーの前後方向視で、前記前面の外周縁を越えて外側に向かって突出している、スピーカーが提供される。
 本開示によれば、ドーム状の振動板とその前方に配置されたフェーズプラグとを備えるスピーカーにおいて、さらに音質を向上させることができる。
本開示の実施の形態1に係るスピーカーの内部を示す概略的な斜視図 実施の形態1に係るスピーカーの音響発生ユニットの断面図 実施の形態1に係るスピーカーの音響発生ユニットの分解図 実施の形態1に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図 実施の形態1に係るフェーズプラグの前方斜視図 実施の形態1に係るフェーズプラグの後方斜視図 実施の形態1に係るフェーズプラグの側面図 実施の形態1に係るフェーズプラグの後面図 フェーズプラグが設けられていない比較例のスピーカーに生じる第1の問題点を示すスピーカーの概略図 フェーズプラグが設けられていない比較例のスピーカーに生じる第2の問題点を示すスピーカーの概略図 フェーズプラグが設けられていない比較例のスピーカーにおける音圧-周波数特性を示す図 実施の形態1に係るフェーズプラグの後面による効果を示すスピーカーの概略図 実施の形態1に係るフェーズプラグの側面による効果を示すスピーカーの概略図 実施の形態1のスピーカーにおける音圧分布図 皿状のフェーズプラグを備える比較例のスピーカーにおける音圧分布図 実施の形態1に係るスピーカーの音圧-周波数特性(実線)と、フェーズプラグを備えていない比較例のスピーカーの音圧-周波数特性(一点鎖線)のシミュレーション値を示す図 実施の形態1のスピーカーにおける波面の伝播を示す図 平板状のフェーズプラグを備える比較例のスピーカーにおける波面の伝播を示す図 複数のリブを備えるフェーズプラグを有するスピーカーの音圧-周波数特性(実線)と、複数のリブを備えていないフェーズプラグを有するスピーカーの音圧-周波数特性(一点鎖線)のシミュレーション値を示す図 実施の形態2に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図 実施の形態2に係るフェーズプラグの前方斜視図 実施の形態2に係るフェーズプラグの後方斜視図 実施の形態2に係るフェーズプラグの側面図 実施の形態2に係るフェーズプラグの後面図 実施の形態3に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図 別の実施の形態に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図 さらに別の実施の形態に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図
 以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
 なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施の形態1)
 図1は、本開示の実施の形態1に係るスピーカーの内部を示す概略的な斜視図である。図2は、実施の形態1に係るスピーカーの音響発生ユニットの断面図である。図3は、音響発生ユニットの分解図である。
 図1に示すように、スピーカー10は、エンクロージャー12と、エンクロージャー12内に設けられた音響発生ユニット14とを有する。本実施の形態1の場合、スピーカー10は同軸スピーカーであって、図2および図3に示すように、音響発生ユニット14は、ウーファ16と、ツイータ18とを含んでいる。また、音響発生ユニット14は、ウーファ16を支持するフレーム20と、ツイータ18とフレーム20を支持する磁気回路22とを含んでいる。さらに、音響発生ユニット14は、フェーズプラグ24を含んでいる。
 本実施の形態1の場合、ウーファ16は、振動板26と、振動板26の前端をフレーム20の環状の前端部20aに固定するエッジと、振動板26からスピーカー10の後方に向かって延在する円筒状のボイスコイルボビン30と、ボイスコイルボビン30に設けられたボイスコイル32と、ボイスコイルボビン30を振動可能に支持するダンパー34と、マグネット36とを含んでいる。
 ウーファ16の振動板26は、スピーカー10の前方に向かうにしたがって内径が増加する筒状の部材、例えば円錐台状の部材である。その形状の中心軸がスピーカー10の前後方向に延在するスピーカー10の中心軸Cと一致するように、振動板26は、エッジ28とダンパー34とを介してフレーム20に振動可能に支持されている。磁気回路22内に配置されたウーファ16用のマグネット36に隣接配置されたボイスコイル32に電流が流れることにより、ボイスコイルボビン30が前後方向に振動する。それにより、ボイスコイルボビン30に接続されたウーファ16の振動板26が振動して音波を発生する。
 ツイータ18は、振動板38と、振動板38を支持するエッジ40と、振動板38からスピーカー10の後方に向かって延在する円筒状のボイスコイルボビン42と、ボイスコイルボビン42に設けられたボイスコイル44と、マグネット46とを含んでいる。
 ツイータ18の振動板38は、前方に凸に湾曲したドーム状の部材である。例えば、振動板38は、半球形状を備える。その形状の中心軸がスピーカー10の中心軸Cと一致するように、振動板38はエッジ40を介して磁気回路22の円筒部22aの頂面に振動可能に設けられている。その結果、ウーファ16の振動板26とツイータ18の振動板38が同軸(中心軸C)上に配置されている。なお、磁気回路22の円筒部22aは、ウーファ16のボイスコイルボビン30内に配置される。これにより、ツイータ18の振動板38は、ウーファ16の振動板26内に配置されている。磁気回路22内に配置されたツイータ18用のマグネット46に隣接配置されたボイスコイル44に電流が流れることにより、ボイスコイルボビン42が前後方向に振動する。それにより、ボイスコイルボビン42に接続されたツイータ18の振動板38が振動して音波を発生する。
 フェーズプラグ24は、ツイータ18の振動板38の前方に配置されている。
 図4は、実施の形態1に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図である。また、図5~図8は、実施の形態1に係るフェーズプラグの前方斜視図、後方斜視図、側面図、および後面図である。
 図4~図8に示すように、フェーズプラグ24は、前方に向いた前面24aと、ツイータ18の振動板38の前面38aに対向する後面24bと、前面24aと後面24bとを接続する側面24cとを備える。また、フェーズプラグ24は、磁気回路22の円筒部22aの頂面に取り付けられる環状のアタッチメント部24dと、側面24cとアタッチメント部24dとを接続する複数の脚部24eとを備える。アタッチメント部24dは、スピーカー10の前後方向視で、ツイータ18の振動板38の外側に位置して振動板38を囲んでいる環状の部分である。脚部24eは、アタッチメント部24dから延在し、フェーズプラグ24の主要部分(前面24a、後面24b、側面24c)をツイータ18の振動板38の前方で支持している。なお、脚部24eは、音質に影響しないように、後面24bや後述するリブの対向面に比べて、振動板38の前面38aから離れている。
 フェーズプラグ24の前面24aは、スピーカー10の前方から見える表面の部分であって、スピーカー10の前後方向視で中心軸Cを中心とする円形状である。また、本実施の形態1の場合、前面24aは、中心軸Cと直交する方向視で円錐状の凸面である。その円錐状の前面24aは、内側に凸に湾曲した錐面を備えている。また、前後方向視で、前面24aの大きさは、ツイータ18の振動板38の大きさとほぼ等しい。このような円錐状の凸面で構成されるフェーズプラグ24の前面24aの役割については後述する。
 フェーズプラグ24の後面24bは、ツイータ18の振動板38の前面28aにおける中央部分に対して平行に一定の間隔dをあけて対向する、フェーズプラグ24の表面の部分である。間隔dは、例えば0.5mmである。このようなフェーズプラグ24の後面24bの役割については後述する。
 フェーズプラグ24の側面24cは、前面24aと後面24bとを接続するフェーズプラグ24の表面の部分である。本実施の形態1の場合、スピーカー10の前後方向視で、フェーズプラグ24の前面24aが、その後面24bに比べて大きい。そのため、フェーズプラグ24の側面24aは、前方に延在しつつ外側に延在する傾斜面24fを、少なくとも部分的に含んでいる。その結果、傾斜面24fは、後面24bに対向していない振動板38の前面38aの部分に対してスピーカー10の前後方向に対向するとともに、ウーファ16の振動板26の内周面26aに対して前後方向に対して直交する方向に対向している。なお、本実施の形態1の場合、傾斜面24fは、側面24cの一部であって、前面24aに接続している。また、本実施の形態1の場合、傾斜面24fは、前後方向に対して直交する方向視で、外側に凸に湾曲した湾曲面である。このような傾斜面24fを備えるフェーズプラグ24の側面24cの役割については後述する。
 さらに、本実施の形態1の場合、フェーズプラグ24は、側面24cから振動板38の前面38aに向かって後方に突出する複数のリブ24gを備える。また、複数のリブ24gは、側面24cに片持ち支持された板状の突出部であって、スピーカー10の前後方向視で、中心軸Cに対して放射方向に延在している。さらに、複数のリブ24gそれぞれは、振動板38の前面38aに対して平行に一定の間隔dをあけて対向する対向面24hを備える。対向面24hと後面24bは、連続した湾曲面である。なお、本実施の形態1の場合、複数のリブ24gは、スピーカー10の前後方向視で、前面24aの外周縁を越えて外側に向かって突出していない。
 本実施の形態1の場合、複数のリブ24gそれぞれは、スピーカー10の前方に向かうにしたがって肉厚が増加する形状を備えている。すなわち、図7に示すように、複数のリブ24gの前方側の肉厚t1が、後方側(振動板38側)の肉厚t2に比べて大きい。
 また、本実施の形態1の場合、複数のリブ24gそれぞれの対向面24hは、スピーカー10の前後方向視で、外側に向かうにしたがって幅が減少する形状を備えている。すなわち、図8に示すように、スピーカー10の前後方向視で、中央側の幅w1が外側の幅w2に比べて大きい。
 このような複数のリブ24gの役割については後述する。
 ここからは、上述した特徴を備えるフェーズプラグ24の役割や効果について説明する。なお、フェーズプラグ24の役割や効果を説明する前に、参考として、フェーズプラグ24が存在しない場合に起こる問題について説明する。
 図9は、フェーズプラグが設けられていない比較例のスピーカーに生じる第1の問題点を示すスピーカーの概略図である。また、図10は、その比較例のスピーカーに生じる第2の問題点を示すスピーカーの概略図である。
 図9に示すように、フェーズプラグがない比較例のスピーカーの場合、ツイータのドーム状の振動板から前方に向かって伝播する音波は、音波が発生する位置によって到達距離が異なる。例えば、ツイータの振動板の中央部から発生した音波SW1と、ツイータ振動板の外周部から発生した音波SW2との間には、到達距離差ΔL1が生じる。このΔL1は、ドーム状の振動板の高さHに相当する。
 この到達距離差ΔL1により、スピーカーの前方の測定位置において、ある周波数において180度に近い位相のずれが生じ、その周波数の音圧レベルが低下する。その結果、スピーカーの前方にいるユーザが、ある音域において音圧不足を感じうる。
 また、図10に示すように、ツイータの振動板から発生した音波は、ウーファの振動板で反射するか否かで到達距離が異なる。例えば、ツイータの振動板の中央部から発生した音波SW1と、ツイータの振動板からウーファの振動板に向かって伝播し、そのウーファの振動板に反射された音波SW3との間には、到達距離差ΔL2が生じる。この到達距離差ΔL2は、スピーカーの前後方向に対するウーファの振動板の傾斜角度によって決まる。
 この到達距離差ΔL2により、スピーカーの前方の測定位置において、ある周波数において180度に近い位相のずれが生じ、その周波数の音圧レベルが低下する。その結果、スピーカーの前方にいるユーザが、ある音域において音圧不足を感じうる。
 図11は、フェーズプラグが設けられていない比較例のスピーカーにおける音圧-周波数特性を示す図である。なお、図11において、実線は実測値を示し、一点鎖線はシミュレーション値を示している。
 図11に示すように、フェーズプラグがない比較例のスピーカーの場合、8000~9000Hzの音域Aでディップが生じ、15000Hz以上の高音域で音圧レベルの低下が生じている。なお、「ディップ」とは、ある音域の音圧レベルがその周囲の音域のレベルに比べて低下することを言う。このように、フェーズプラグがない場合には、一部の周波数帯域で音圧レベルの低下が生じ、その結果として、スピーカーの周波数特性が悪くなる。音域Aでのディップは図10に示す第2の問題点に起因し、音域Bでの音圧レベルの低下は図9に示す第1の問題点に起因する。なお、一般的な人間の可聴範囲は、20~20000Hzの範囲である。
 このような音質の低下を抑制するように、本実施の形態1のスピーカー10におけるフェーズプラグ24は、上述したように、また図4に示すように、複数の特徴を備えている。
 まず、フェーズプラグ24の後面24bによる効果を、図12を参照しながら説明する。
 図12は、実施の形態1に係るフェーズプラグの後面による効果を示すスピーカーの概略図である。
 上述したように、また図4に示すように、フェーズプラグ24の後面24bは、ツイータ18の振動板38の前面38aにおける中央部分に対して平行に一定の間隔dをあけて対向する。その結果、図12に示すように、フェーズプラグ24の後面24bに対向するツイータ18の振動板38の前面における中央部分から発生した音波SW1は、フェーズプラグ24と振動板38の間の隙間を介して外方向に伝播し、その隙間から出た後に前方に向かって伝播する。その結果、図9示す第1の問題点を解消することができる、すなわち、フェーズプラグに対向する中央部分から発生した音波SW1とフェーズプラグに対向しない外側部分から発生した音波SW2との間の到達距離差が小さくなる。
 次に、フェーズプラグ24の側面24cによる効果を、図13、図14A、および図14Bを参照しながら説明する。
 図13は、実施の形態1に係るフェーズプラグの側面による効果を示すスピーカーの概略図である。また、図14Aは、実施の形態1のスピーカーにおける音圧分布図である。さらに、図14Bは、皿状のフェーズプラグを備える比較例のスピーカーにおける音圧分布図である。なお、図14A、14Bにおいて、破線は異なる音圧レベルの境界を示している。
 図4に示すように、スピーカー10の前後方向視で、フェーズプラグ24の前面24aが、その後面24bに比べて大きい。また、そのために、フェーズプラグ24の側面24cは、前方に延在しつつ外側に延在する傾斜面24fを、少なくとも部分的に含んでいる。また、本実施の形態1の場合、傾斜面24fは、スピーカー10の前後方向に対して直交する方向視で、外側に凸に湾曲した湾曲面である。
 このようなフェーズプラグ24の側面24cにより、図13に示すように、ツイータ18振動板38の異なる位置から発生した音波は、前方ではなく、ウーファ16の振動板26の内周面26aに向けられる。それにより、ツイータ18の振動板38からの音波は、ウーファ16の振動板26の内周面26aに向かって伝播し、そしてその内周面26aに沿って前方に伝播する。すなわち、ツイータ18の振動板38の中央部分から発生した音波も、外側部分から発生した音波も実質的に同一の経路に沿って伝播する。
 また、フェーズプラグ24の側面24cにより、図14Aに示す音圧分布図からわかるように、音波は、フェーズプラグの前方への回折が抑制(遅延)されている。その結果、音波は、音圧レベルを維持しながらウーファの振動板に沿って伝播する。一方、図14Bに示す比較例の場合、フェーズプラグが薄い皿状であるために、音波はフェーズプラグの前方に回折する。その結果、音波は、音圧レベルが低下しながらウーファの振動板の内周面に沿って伝播する。
 図15は、実施の形態1のスピーカーの音圧-周波数特性(実線)と、フェーズプラグを備えていない比較例のスピーカーの音圧-周波数特性(一点鎖線)のシミュレーション値を示している。
 図15に示すように、フェーズプラグ24の側面24cにより、8000~9000Hzの音域Aでのディップの発生が抑制される。その結果、音質が向上、特に、音の色彩が向上する。
 なお、本実施の形態1の場合、図4に示すように、フェーズプラグ24の側面24cにおける傾斜面24fは、スピーカー10の前後方向に対して直交する方向視で、外側に凸に湾曲した湾曲面であるが、これに限らない。傾斜面24fは、スピーカー10の前後方向に対して直交する方向視で直線状であってもよい。なお、フェーズプラグの前方への音波の回折を抑制する(その回折の発生を遅延させる)ためには、湾曲面が好ましい。また、側面24cの全体が、傾斜面24fであってもよい。
 また、本実施の形態1の場合、図4に示すように、フェーズプラグ24の側面24cには、後面24bからスピーカーの10の少なくとも前後方向に延在する壁面24iと、壁面24iから少なくとも外側に向かって延在して傾斜面24fに接続する軒天状の壁面24jとを含んでいる。本実施の形態1の場合、壁面24iは後面24bから壁面24jに向かって前方に延在しつつ外側に延在し、壁面jは壁面24iから傾斜面24fに向かって外側に延在しつつ後方に延在している。後面24bと振動板38との間から出た音波は、後面24bの外周端から壁面24iに沿って進み、そして壁面24iの前端から壁面24jに沿って進む。
 壁面24iに沿って進む音波は、ウーファ16の振動板26に沿って進む音波に比べて先行する。しかし、壁面24iに沿って進んだ音波は、その後、壁面24iに沿って外側に進む。その間に、ウーファ16の振動板26に沿って進む音波が追いつく。具体的には、壁面24jに沿って進む音波が傾斜面24fに到達するタイミングに、壁面24jと傾斜面24fとの接続箇所と実質的に同一の前後方向位置に、ウーファ16の振動板26に沿って進む音波が到達する。その後は、フェーズプラグ24に沿って進む音波とウーファ16の振動板26に沿って進む音波とが揃った状態で前方に進む。このような後面24bと傾斜面24fとの間に位置する壁面24i、24jの形状や長さを適当に調整することにより、フェーズプラグ24に沿って進む音波の経路長を調整することできる。その結果、音波全体は位相を揃えた状態でスピーカー10の前方に向かって進むことができる。
 続いて、フェーズプラグ24の前面24aによる効果を、図16Aおよび図16Bを参照しながら説明する。
 図16Aは、実施の形態1のスピーカーにおける波面の伝播を示す図である。また、図16Bは、平板状のフェーズプラグを備える比較例のスピーカーにおける波面の伝播を示す図である。なお、図16A、16Bにおいて、異なる2つの波面W1、W2それぞれを一点鎖線および二点鎖線で示し、それらの合成波の波面Wを破線で示している。
 図4に示すように、本実施の形態1の場合、フェーズプラグ24の前面24aは、中心軸Cと直交する方向視で前方に突出する円錐状の凸面である。その円錐状の前面24aは、内側に凸に湾曲した錐面を備えている。
 このようなフェーズプラグの前面によれば、また、波面が物体の表面に対して直交するように音波が物体の表面に沿って伝播する性質によれば、図16Aに示すように、異なる2つの波面W1、W2がフェーズプラグの前方で合流すると、その合成波の波面Wは、全体にわたって一様に前方に向かって凸に湾曲する波面となる。一方、図16Bに示すように、フェーズプラグが板状である場合、異なる2つの波面W1、W2が、フェーズプラグの前面上で干渉し、その結果、合成波の波面Wは、フェーズプラグの前方で伝播する部分が凹状な波面になる。
 このようなフェーズプラグ24の前面24aにより、図15に示すように、15000Hz以上の高音域Bでの音圧レベルの低下が抑制される。その結果、音質が向上、特に、音の伸びが向上する。
 続いて、フェーズプラグ24の複数のリブ24gの効果について説明する。
 上述したように、また図4に示すように、複数のリブ24gそれぞれは、スピーカー10の前後方向視で、中心線Cに対して放射方向に延在している。さらに、複数のリブ24gそれぞれは、振動板38の前面38aに対して平行に一定の間隔dをあけて対向する対向面24hを備える。
 このような複数のリブ24gにより、振動板38の様々な箇所から発生する音波は、その発生位置が中央から離れるにしたがって、直接前方に向かう割合が増加する。すなわち、発生位置が中央から離れるに従い、複数のリブ24g間を介してすぐに前方に伝播する音波が増加し、リブ24gの対向面24hと振動板38との間の隙間を伝播した後に前方に向かう音波が減少する。簡単に言えば、発生位置が中央から離れるに従い、ショートカットする音波が増加し、遠回りする音波が減少する。具体的には、リブ24gの対向面24hに対向する振動板38の部分から発生した音波の伝播経路は、その音波が対向面24hと振動板38との間の隙間を出た後に前方に向かうので、対向面24hと対向していない振動板38の部分から発生して直接前方に伝播する音波の伝播経路に比べて長くなる。このように音波の伝播経路の長さが多様に異なることにより、スピーカーの前方の測定位置に到達する各周波数の音圧レベルが平坦化される。
 図17は、複数のリブを備えるフェーズプラグを有するスピーカーの音圧-周波数特性(実線)と、複数のリブを備えていないフェーズプラグを有するスピーカーの音圧-周波数特性(一点鎖線)のシミュレーション値を示している。なお、一点鎖線で示す複数のリブを備えていないフェーズプラグは、後述する図24に示されている。
 図17に示すように、フェーズプラグが複数のリブを備えることにより、30000Hz以下の音域において、スピーカーの前方の測定位置に到達する各周波数の音圧レベルが平坦化され、音質が向上する。
 なお、本実施の形態1の場合、音圧レベルの平坦化の程度、特定の周波数の音圧レベルの微調整のために、図7や図8に示すように、複数のリブ24gそれぞれの肉厚、および複数のリブ24gそれぞれの対向面24hの幅が微調整されている。肉厚が前方に向かうにしたがって増加することにより、複数のリブ24g間を伝播する音波、具体的にはリブ24g近傍を伝播する音波の伝播経路の長さが、リブ間中央を伝播する音波に比べてわずかに長くなる。また、対向面24hの幅が外側に向かうにしたがって減少することにより、対向面24hと振動板38との間の隙間を伝播する音波の一部が、対向面24hの外側端に到達する前に、複数のリブ間に抜ける。
 以上のような実施の形態1によれば、ドーム状の振動板とその前方に配置されたフェーズプラグとを備えるスピーカーにおいて、さらに音質を向上させることができる。
(実施の形態2)
 上述の実施の形態1の場合、図4に示すように、複数のリブ24gは、スピーカー10の前後方向視で、フェーズプラグ24の前面24aの外周縁を越えて外側に向かって突出していない。したがって、複数のリブ24g間を前方に向かって伝播する音波は、側面24cで反射され、ウーファ16の振動板26の内周面26aに向かって伝播する。これと異なり、本実施の形態2に係るスピーカーにおいては、複数のリブ24g間を前方に向かって伝播する音波は、そのまま前方に向かってスピーカーから出力される。この異なる点以外は実質的に同じであるため、この異なる点を中心に、本実施の形態2について説明する。
 図18は、実施の形態2に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図である。また、図19~図22は、実施の形態2に係るフェーズプラグの前方斜視図、後方斜視図、側面図、および後面図である。
 図18~図22に示すように、本実施の形態2に係るスピーカーにおけるフェーズプラグ124は、前方に向いた前面124aと、ツイータの振動板138の前面138aに対向する後面124bと、前面124aと後面124bとを接続する側面124cと、磁気回路に取り付けられる環状のアタッチメント部124dと、側面124cとアタッチメント部124dとを接続する複数の脚部124eとを備える。
 本実施の形態2に係るフェーズプラグ124において、スピーカーの前後方向視で、前面124aと後面124bは、実質的に同一の大きさである。そのため、側面124cは、前方に延在しつつ外側に延在し、前後方向に直交する方向視で、平坦な傾斜面を含んでいる。しかしながら、その傾斜面は、スピーカーの中心軸Cに対する傾斜角度が小さく、中心軸と実質的に平行である。したがって、本実施の形態2に係るフェーズプラグ124の側面124cは、上述の実施の形態1に係るフェーズプラグ24の外側に凸の湾曲面状の側面24cとは異なり、ツイータの振動板138から発生した音波をウーファの振動板126の内周面126aに向ける役割をほとんど果たしていない。
 また、スピーカーの前後方向視で、フェーズプラグ124の前面124aの大きさが振動板138に比べて小さい。さらに、フェーズプラグ124の側面124cに設けられた複数のリブ124gは、スピーカーの前後方向視で前面124aの外周縁を越えて外側に突出し、側面124cから振動板138に向かう方向には実質的に突出していない。そして、複数のリブ124gそれぞれは、振動板138の前面138aに対して平行に一定の間隔をあけて対向する対向面124hを備えている。なお、複数のリブ124gにおいていくつかのリブ(本実施の形態2の場合には3つのリブ)は、複数の脚部124eとスピーカーの前後方向視で重ねって一体化されている。
 このような複数のリブ124gによれば、複数のリブ124g間を前方に向かって伝播する音波(すなわち、リブ124gの対向面124hに対向しない振動板138の部分から発生した音波と、対向面124hと対向する振動板138の部分から発生して対向面124hと振動板138との間の隙間から出た後の音波)は、フェーズプラグ124の側面124cによってウーファの振動板126に向かって実質的に反射されることなく、音圧レベルを維持しつつ、そのまま前方に向かって伝播する。それにより、スピーカーの前方の測定位置において、音圧レベルの低下が抑制される。その結果、上述の実施の形態1におけるフェーズプラグ24の側面24cの役割、すなわち8000~9000Hzの音域でのディップの発生を抑制する役割を補完することができる。したがって、このような複数のリブ124gによれば、フェーズプラグ124の側面124cをスピーカーの中心軸Cに対して平行に設けることも可能である。
 なお、このような実施の形態2におけるフェーズプラグ124の構成は、ウーファの振動板126が平板または傾斜角度がゆるい形状の場合、すなわちツイータの振動板が前方に向かうにしたがって内径が増加するウーファの振動板内に配置されていない場合に有効である。
 以上のような実施の形態2も、上述の実施の形態1と同様に、ドーム状の振動板とその前方に配置されたフェーズプラグとを備えるスピーカーにおいて、さらに音質を向上させることができる。
(実施の形態3)
 本実施の形態3は、上述の実施の形態2の改良形態である。したがって、異なる点を中心に、本実施の形態3について説明する。
 図23は、実施の形態3に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図である。
 図23に示すように、本実施の形態3に係るスピーカーにおけるフェーズプラグ224は、前方に向いた前面224aと、ツイータの振動板238の前面238aに対向する後面224bと、前面224aと後面224bとを接続する側面224cとを備える。
 本実施の形態3に係るフェーズプラグ224において、その側面224cの少なくとも一部は、上述の実施の形態1に係るフェーズプラグ224における側面224cと同様に、前方に延在しつつ外側に延在する傾斜面224fを含んでいる。傾斜面224fは、スピーカーの前後方向に対して直交する方向視で、外側に凸に湾曲した湾曲面である。
 また、スピーカーの前後方向視で、フェーズプラグ224の前面224aの大きさが振動板238に比べて小さい。また、フェーズプラグ224の側面224cに設けられた複数のリブ224gは、スピーカーの前後方向視で前面224aの外周縁を越えて外側に突出している。それに加えて、複数のリブ224gは、振動板238に向かって突出している。
 このようなフェーズプラグ224によれば、実施の形態1に係るフェーズプラグ24における側面224cによる効果と、実施の形態2に係るフェーズプラグ124における複数のリブ124gによる効果とを得ることができる。すなわち、スピーカーの前後方向視でフェーズプラグ224の前面224aにオーバーラップする振動板238の部分から発生した音波をウーファの振動板226に向けることができる。また、スピーカーの前後方向視でフェーズプラグ224の前面224aの外側においては、リブ224gの対向面224hに対向しない振動板238の部分から発生した音波が、複数のリブ224g間を前方に向かって通過し、そのまま前方に伝播する。それと同様に、複数のリブ224gの対向面224hと対向する振動板238の部分から発生して対向面224hと振動板238との間の隙間から出た後の音波も、複数のリブ224g間を前方に向かって通過し、前方に伝播する。
 以上のような実施の形態3も、上述の実施の形態1と同様に、ドーム状の振動板とその前方に配置されたフェーズプラグとを備えるスピーカーにおいて、さらに音質を向上させることができる。
 以上、3つの実施の形態1~3を挙げて本開示を説明したが、本開示の実施の形態はこれらに限定されない。
 例えば、上述の実施の形態1~3に係るスピーカーのフェーズプラグそれぞれは、複数のリブを備えている。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。
 図24は、別の実施の形態に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図である。
 図24に示すように、別の実施の形態に係るスピーカーにおけるフェーズプラグ324は、複数のリブを備えていない点を除いて、実施の形態1に係るフェーズプラグ24と実質的に同一である。すなわち、スピーカーの前後方向視で、前面324aが後面324bに比べて大きく、それにより側面324cが少なくとも部分的に前方に延在しつつ外側に延在する傾斜面324fを含んでいる。また、前面324aは、中心軸Cと直交する方向視で円錐状の凸面である。その円錐状の前面324aは、内側に凸に湾曲した錐面を備えている。
 このような別の実施の形態に係るフェーズプラグ324によれば、複数のリブを備えていないために音圧レベルを平坦化することは期待できないものの、側面324cによって8000~9000Hzの音域でのディップの発生を抑制することができる。それに加えて、前面324aによって15000Hz以上の高音域での音圧レベルの低下を抑制することができる。すなわち、実施の形態1に係るフェーズプラグ24による音質向上効果を部分的に享受することができる。
 なお、複数のリブに関して、上述の実施の形態1および2のフェーズプラグ24、124の場合、図5および図19に示すように、複数のリブ24g、124gの個数は、複数の脚部24e、124eの個数に比べて多い。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。複数のリブの個数と複数の脚部の個数が同一であってもよい。この場合、リブと脚部が、スピーカーの前後方向視で重なって一体化されてもよい。
 また、上述の実施の形態1の場合、図4に示すように、フェーズプラグ24の前面24aは中心軸Cと直交する方向視で円錐状の凸面であって、その円錐状の前面324aは内側に凸に湾曲した錐面を備えている。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。
 図25は、さらに別の実施の形態に係るフェーズプラグを含むスピーカーの部分拡大断面図である。
 図25に示すように、さらに別の実施の形態に係るスピーカーにおけるフェーズプラグ424の前面424aは、図4に示す実施の形態1に係るフェーズプラグ24の前面24aと同様に、中心軸Cと直交する方向視で円錐状の凸面である。しかしながら、フェーズプラグ424の円錐状の前面424aは、外側に凸に湾曲した錐面を備えている。また、ウーファーの振動板426は、そのフェーズプラグ424の前面424aに対応する形状、すなわち中央側に凸に湾曲する形状を備えている。
 すなわち、図16Aに示すように、フェーズプラグの前方で、全体にわたって一様に前方に向かって凸の合成波の波面を発生させるためには、フェーズプラグの前面形状とウーファの振動板形状とが協働する必要がある。したがって、フェーズプラグの前面形状は、図25に示すように、ウーファの振動板の形状に基づいて変更される。
 さらに、上述の実施の形態1の場合、スピーカー10は、図4に示すように、ウーファ16とツイータ18とを備える同軸スピーカーである。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。すなわち、ドーム状の振動板が内部に配置され、前方に向かうにしたがって内径が増加する筒状部材は、ウーファの振動板に限らず、例えばエンクロージャーのホーンであってもよい。
 すなわち、本開示に係る一実施の形態は、広義には、前方に凸に湾曲したドーム状の振動板と、内部に前記振動板が配置され、前方に向かうにしたがって内径が増加する筒状部材と、前記振動板の前面の前方に配置されたフェーズプラグと、を有し、前記フェーズプラグが、前方に向いた前面と、前記振動板の前面における中央部分に対して平行に一定の間隔をあけて対向する後面と、前記前面と前記後面とを接続する側面とを備え、スピーカーの前後方向視で、前記フェーズプラグの前面が、前記フェーズプラグの後面に比べて大きく、前記フェーズプラグの側面の少なくとも一部が、前方に延在しつつ外側に延在して前記筒状部材の内周面および前記振動板の前面に対して対向し、前記振動板から発生した音波を前記筒状部材の内周面に向ける傾斜面を含んでいる、スピーカーである。
 また、本開示の別の実施の形態は、広義には、前方に凸に湾曲したドーム状の振動板と、前記振動板の前面の前方に配置されたフェーズプラグと、を有し、前記フェーズプラグが、前方に向いた前面と、前記振動板の前面における中央部分に対して平行に一定の間隔をあけて対向する後面と、前記前面と前記後面とを接続する側面とを備え、前記フェーズプラグが、前記側面に複数のリブを備え、前記複数のリブそれぞれが、前記振動板の前面に対して平行に前記一定の間隔をあけて対向する対向面を備え、前記複数のリブそれぞれが、スピーカーの前後方向視で、前記前面の外周縁を越えて外側に向かって突出している、スピーカーである。
 以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
 また、前述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。
 本開示は、ドーム状の振動板と、その前方に配置されたフェーズプラグとを備えるスピーカーに適用可能である。

Claims (10)

  1.  前方に凸に湾曲したドーム状の振動板と、
     内部に前記振動板が配置され、前方に向かうにしたがって内径が増加する筒状部材と、
     前記振動板の前面の前方に配置されたフェーズプラグと、を有し、
     前記フェーズプラグが、
     前方に向いた前面と、
     前記振動板の前面における中央部分に対して平行に一定の間隔をあけて対向する後面と、
     前記前面と前記後面とを接続する側面とを備え、
     スピーカーの前後方向視で、前記フェーズプラグの前面が、前記フェーズプラグの後面に比べて大きく、
     前記フェーズプラグの側面の少なくとも一部が、前方に延在しつつ外側に延在して前記筒状部材の内周面および前記振動板の前面に対して対向し、前記振動板から発生した音波を前記筒状部材の内周面に向ける傾斜面を含んでいる、スピーカー。
  2.  前記フェーズプラグの前記傾斜面が、外側に凸に湾曲した湾曲面である、請求項1に記載のスピーカー。
  3.  前記フェーズプラグが、前記フェーズプラグの前記側面から前記振動板の前面に向かって突出する複数のリブを備え、
     前記リブが、前記振動板の前面に対して平行に前記一定の間隔をあけて対向する対向面を備える、請求項1または2に記載のスピーカー。
  4.  前記複数のリブそれぞれが、前方に向かうにしたがって肉厚が増加する形状を備える、請求項3に記載のスピーカー。
  5.  前記複数のリブそれぞれの対向面が、スピーカーの前後方向視で、外側に向かうにしたがって幅が減少する形状を備える、請求項3または4に記載のスピーカー。
  6.  前記複数のリブが、スピーカーの前後方向視で、前記前面の外周縁を越えて外側に向かって突出している、請求項3から5のいずれか一項に記載のスピーカー。
  7.  前記フェーズプラグの前面が、内側に凸に湾曲した錐面を備える円錐状の凸面である、請求項1から6のいずれか一項に記載のスピーカー。
  8.  前記ドーム状の振動板が、ツイータの振動板であって、
     前記筒状部材が、ウーファの振動板である、請求項1から7のいずれか一項に記載のスピーカー。
  9.  前方に凸に湾曲したドーム状の振動板と、
     前記振動板の前面の前方に配置されたフェーズプラグと、を有し、
     前記フェーズプラグが、
     前方に向いた前面と、
     前記振動板の前面における中央部分に対して平行に一定の間隔をあけて対向する後面と、
     前記前面と前記後面とを接続する側面とを備え、
     前記フェーズプラグが、前記側面に複数のリブを備え、
     前記複数のリブそれぞれが、前記振動板の前面に対して平行に前記一定の間隔をあけて対向する対向面を備え、
     前記複数のリブそれぞれが、スピーカーの前後方向視で、前記前面の外周縁を越えて外側に向かって突出している、スピーカー。
  10.  前記フェーズプラグの側面の少なくとも一部が、前方に延在しつつ外側に延在する傾斜面を含み、
     前記複数のリブそれぞれが、前記側面から前記振動板の前面に向かって突出している、請求項9に記載のスピーカー。
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