(57)【要約】【課題】特定の周波数以外の周波数帯域の音波に影響を与えず、フェイズプラグの設計が容易でありながら定在波の発生を抑制する。【解決手段】ホーンスピーカ１はフェイズプラグ８６が凹部１０を備える。凹部１０は、円筒形状であり、ホーンスピーカ１の中心軸ａｘ付近でダイアフラム８７に向かって開口する。凹部１０は、中心軸ａｘに沿って設けられている。凹部１０の開口部１１から底部１２までの距離は、抑制対象の定在波の波長の１／４の長さの奇数倍となっている。凹部１０は、空間ＯＳにおける定在波の発生を抑制する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮層とスリット内の少なくとも一方で発生する定在波の腹の位置に開口を有するフェイズプラグを備える
ことを特徴とするコンプレッションドライバ。
【請求項２】
前記開口は、凹部の開口である
ことを特徴とする請求項１に記載のコンプレッションドライバ。
【請求項３】
前記開口は、前記定在波の節の位置の開口と前記フェイズプラグ内で連通する
ことを特徴とする請求項１に記載のコンプレッションドライバ。
【請求項４】
音波を空間に放射するホーンと、
請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のコンプレッションドライバと、
を有することを特徴とするホーンスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッションドライバおよびホーンスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホーンスピーカとは、音の指向性を良くするために、コンプレッションドライバにホーンを付加したものである。図５は、従来のホーンスピーカ３の縦断面図である。図５において、ホーン８４のスロート部９４は、バックプレート８０の一端面に固定されている。このバックプレート８０において、ホーン８４と反対側の端面にはポールピース８５の一底面が固定されている。そして、バックプレート８０とポールピース８５の中心には両者を貫いてホーン８４のスロート部９４に至る導音孔８３が穿設されている。ポールピース８５においてバックプレート８０と反対側の底面は導音孔８３に向かってすり鉢状に凹んでおり、このすり鉢状の面には複数のスリット９１を有するフェイズプラグ８６が嵌め込まれている。スリット９１とは、フェイズプラグ８６の背後の空間とフェイズプラグ８６の正面の空間（すなわち、導音孔８３）とを連通させる細長い空間のことである。そして、フェイズプラグ８６の背後には一定間隔を開けてダイアフラム８７が支持されている。このダイアフラム８７は、ドーム状に湾曲した半真球形状をしており、その外周部に筒状のボイスコイルボビン８８が設けられている。
【０００３】
バックプレート８０におけるホーン８４と反対側の端面には、バックプレート８０と同じ直径の環状マグネット８２とトッププレート８１があり、環状マグネット８２は、バックプレート８０とトッププレート８１との間に挟持されている。環状マグネット８２は、一方の底面（例えばバックプレート８０側の底面）にＮ極があり、他方の底面（例えばトッププレート８１側の底面）にＳ極がある。
【０００４】
トッププレート８１の内周面は、微小な間隔を空けてポールピース８５の外周面と対向している。そして、バックプレート８０と、環状マグネット８２と、トッププレート８１と、フェイズプラグ８６と、ポールピース８５とからなる磁気のループは、環状マグネット８２が発生した磁力線を一巡させる磁気回路を構成している。そして、ダイアフラム８７は、この磁気回路において、トッププレート８１の内周面とポールピース８５の外周面との間にある磁気ギャップＡＧに周端のボイスコイルボビン８８を収めた状態で支持されている。
【０００５】
ダイアフラム８７を支持する構成は次の通りである。まず、トッププレート８１の環状マグネット８２と反対側の端面には、スペーサリング９０が固定されている。このスペーサリング９０の内周面とダイアフラム８７の外周部との間にはエッジ８９が介在している。このエッジ８９がダイアフラム８７を支持する役割を果たす。
【０００６】
以上のような構成を有するホーンスピーカ３では、環状マグネット８２の発生した磁束がトッププレート８１とポールピース８５の間の磁気ギャップＡＧを通過する。そして、ボイスコイルボビン８８におけるボイスコイルに電流を流すと、ボイスコイルボビン８８には、ホーンスピーカ３の中心軸ａｘに平行な方向の駆動力が与えられ、ボイスコイルボビン８８に固定されたダイアフラム８７が振動する。なお、ホーンスピーカ３は、中心軸ａｘに対して線対称である。ダイアフラム８７が振動すると、この振動により、ダイアフラム８７とフェイズプラグ８６との間の空間ＯＳの空気がフェイズプラグ８６の各スリット９１を介して導音孔８３に押し出されたり引き戻されたりする。そして、この押し出されたり引き戻されたりする空気の粗密波が、音波として導音孔８３を経由し、ホーン８４から放音される。
【０００７】
ホーンスピーカ３は、ダイアフラム８７を挟んでフェイズプラグ８６の反対側にダイアフラム８７を覆うバックカバー９５を備えている。ホーンスピーカ３では、ダイアフラム８７がある周波数で振動すると、ダイアフラム８７からフェイズプラグ８６へ進む音波と、ダイアフラム８７、エッジ８９、スペーサリング９０およびバックカバー９５によって包囲されたバックキャビティＢＣへ進む音波とにより、空間ＯＳ、空間ＯＳに連通する周囲の空間およびバックキャビティＢＣに定在波が生じる。この定在波に起因して、本来平坦であるべき周波数特性にピークやディップが現れ、ホーンスピーカ３の音質劣化を引き起こす。このため、定在波の発生を抑制する技術が種々提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１に開示の技術では、バックキャビティに吸音材を設けることで、定在波の発生を抑制している。特許文献２に開示の技術では、フェイズプラグの各スリットの断面積や位置を変更して、定在波の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５６−１４０７９９号公報
【特許文献２】特許第５０１７３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に開示の技術のように吸音材を設けると、抑制対象の定在波の周波数以外の周波数帯域の音波にも影響を及ぼしてしまう。なぜなら、吸音材は、特定の周波数以外の周波数帯域の音波も吸音するからである。また、フェイズプラグの各スリットの断面積や位置を少しでも変更すると、周波数特性が大きく変化してしまい、周波数特性を維持しつつ、各スリットの断面積や位置を変更するのが困難となる。そのため、特許文献２に開示の技術のような各スリットの断面積や位置の変更には、何回ものホーンスピーカのシミュレーションや試作が必要となってしまい、結果的にフェイズプラグの設計が困難になる。
【００１１】
本発明は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、ホーンスピーカにおいて、特定の周波数以外の周波数帯域の音波に影響を与えず、フェイズプラグの設計が容易でありながら定在波の発生を抑制することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、圧縮層とスリット内の少なくとも一方で発生する抑制対象の定在波の腹の位置に開口を有するフェイズプラグを備えることを特徴とするコンプレッションドライバを提供する。圧縮層とは、空間ＯＳと空間ＯＳに連通する空間のことをいう。空間ＯＳに連通する空間とは、ボイスコイルボビン８８、ポールピース８５、バックプレート８０、環状マグネット８２、トッププレート８１、エッジ８９およびスペーサリング９０で囲まれた空間ＣＳのことをいう。
【００１３】
上記開口の具体的な態様としては種々の態様が考えられる。第１に、フェイズプラグに上記開口が設けられていない場合に発生する定在波の振幅が最大となる腹の位置に開口する凹部を設ける態様が挙げられる。定在波の腹の位置に、開口部から底部までの長さが当該定在波の波長の１／４の長さの奇数倍となっている凹部を設けることで、当該定在波の発生を抑制することができる。第２に、長さが定在波の波長の１／２の長さの倍数となっている孔をフェイズプラグに設け、当該孔の開口端の一方を定在波の腹の位置に設け、他方を当該定在波の節の位置に設ける態様が挙げられる。この態様によっても、当該定在波の発生を抑制することができる。
【００１４】
本発明では、吸音材を用いないため、抑制対象の定在波の周波数以外の周波数帯域の音波に影響を及ぼすことがない。また、本発明では、フェイズプラグの各スリットの断面積や位置を変更することがないので、フェイズプラグの設計が容易である。したがって、本発明によれば、特定の周波数以外の周波数帯域の音波に影響を与えず、設計が容易でありながら定在波の発生を抑制することができる。
【００１５】
本発明の別の態様としては、音波を空間に放射するホーンと、上記各態様のいずれかのコンプレッションドライバと、を有するホーンスピーカを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１実施形態のホーンスピーカ１の縦断面図である。
【図２】同ホーンスピーカ１の空間ＯＳに生じる抑制対象の定在波を例示する図である。
【図３】この発明の第２実施形態のホーンスピーカ２の縦断面図である。
【図４】同ホーンスピーカ２の空間ＯＳに生じる抑制対象の定在波を例示する図である。
【図５】従来のホーンスピーカ３の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態のホーンスピーカ１の縦断面図である。図１では、図５におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図１と図５を比較すれば明らかなように、ホーンスピーカ１はフェイズプラグ８６が凹部１０を備える点がホーンスピーカ３と異なる。以下では凹部１０を中心に説明する。
【００１８】
凹部１０は、円筒形状であり、ホーンスピーカ１の中心軸ａｘ付近でダイアフラム８７に向かって開口する。凹部１０は、中心軸ａｘに沿って設けられている。
【００１９】
凹部１０の開口部１１から底部１２までの距離（以降、凹部１０の長さと呼ぶ）は、抑制対象の定在波の波長の１／４の長さの奇数倍となっている。
【００２０】
図２は、フェイズプラグ８６に凹部１０が設けられていない場合に空間ＯＳに発生する音の定在波、すなわち抑制対象の定在波を例示する図である。図２の実線で示す波形Ｗａは、ある時刻における音圧分布を示しており、破線で示す波形Ｗｂは、実線の波形Ｗａを半周期ずらした時刻における音圧分布を示している。ホーンスピーカ１の対称性から、中心軸ａｘ付近では定在波の振幅は最大となる。すなわち、中心軸ａｘ付近は必ず腹になる。つまり、凹部１０の開口部１１は、抑制対象の定在波の腹の位置に設けられている。
【００２１】
凹部１０は、空間ＯＳにおける定在波の発生を抑制する。その理由は以下の通りである。開口部１１付近の媒質（空気）は、中心軸ａｘ付近の音圧変化によって加振される。これにより、凹部１０の内部では、開口部１１から底部１２へ向かう音波が発生する。この音波が底部１２に到達すると、底部１２において反射する。底部１２による反射は剛壁による反射であるため、反射した音波の位相は、開口部１１から底部１２へ向かう音波と同相となる。この底部１２において反射した音波は、凹部１０内を伝わって開口部１１付近に到達する。
【００２２】
凹部１０の長さは、抑制対象の定在波の波長の１／４の長さの奇数倍であるため、凹部１０を伝わって開口部１１付近に戻ってきた音波の経路長は、抑制対象の定在波の波長の１／２の長さの奇数倍である。このため、凹部１０内を伝わって開口部１１付近に戻ってきた音波は、当該開口部１１付近における音圧変化の位相に対して逆相になる。凹部１０の開口部１１付近では、互いに逆相の音波が重ね合わされるため、音圧が弱められる。従って、凹部１０の開口部１１付近では、空間ＯＳにおける定在波の発生が抑制される。凹部１０により、空間ＯＳにおける定在波の発生が抑制されることから、空間ＯＳに連通する周囲の空間の定在波の発生も抑制される。
【００２３】
本実施形態では、凹部１０は中心軸ａｘに沿って設けられていたが、凹部１０が設けられる位置はここに限られず、抑制対象の定在波の腹の位置であればどこでもよい。フェイズプラグ８６の各スリット９１は空間ＯＳに連通することから、空間ＯＳにおいて発生した定在波による空気の粗密波はフェイズプラグ８６の各スリット９１にも伝わり、各スリット９１内においても定在波が発生する。したがって、フェイズプラグ８６の各スリット９１内の抑制対象の定在波の腹の位置に凹部１０が設けられていてもよい。このような定在波の腹の位置は、実験やシミュレーション等により決定すればよい。さらに、本実施形態では、フェイズプラグ８６に凹部１０は１つだけ設けられていたが、凹部１０が複数設けられた態様をとってもよい。フェイズプラグ８６に長さの異なる複数の凹部１０を設けることで、波長が異なる複数の定在波の発生を同時に抑制できる。また、本実施形態では、凹部１０は円筒形状であったが、凹部１０の形状はこれに限られない。凹部１０の長さが抑制対象の定在波の波長の１／４の長さの奇数倍であれば、定在波の発生を抑制できる限り、凹部１０の形状は何でもよい。
【００２４】
＜第２実施形態＞
図３は、この発明の第２実施形態のホーンスピーカ２の縦断面図である。図３では、図５におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図３と図５を比較すれば明らかなように、ホーンスピーカ２はフェイズプラグ８６が孔２０を備える点がホーンスピーカ３と異なる。以下では孔２０を中心に説明する。
【００２５】
フェイズプラグ８６には、ダイアフラム８７に向かう開口とフェイズプラグ８６のスリット９１に向かう開口とが設けられており、これらの開口はフェイズプラグ８６内で連通して孔２０を形成している。なお、フェイズプラグ８６に設けられた２箇所の開口のうちダイアフラム８７に向かう開口端２１は、ホーンスピーカ２の中心軸ａｘ付近に位置している。
【００２６】
開口端２１から他方の開口端２２までの距離（以降、孔２０の長さと呼ぶ）は、空間ＯＳの抑制対象の定在波の波長の１／２の長さの倍数となっている。
【００２７】
図４は、フェイズプラグ８６に孔２０が設けられていない場合に空間ＯＳに発生する音の定在波、すなわち抑制対象の定在波を例示する図である。図４の実線で示す波形Ｗｃは、ある時刻における音圧分布を示しており、破線で示す波形Ｗｄは、実線の波形Ｗｃを半周期ずらした時刻における音圧分布を示している。図２と同様に、ホーンスピーカ２の対称性から、中心軸ａｘ付近では定在波の振幅は最大となる。すなわち、中心軸ａｘ付近は必ず腹になる。つまり、孔２０の開口端２１は、抑制対象の定在波の腹の位置に設けられている。一方、孔２０の開口端２２は、抑制対象の定在波の振幅が最小となる節の位置に設けられている。
【００２８】
孔２０は、空間ＯＳにおける定在波の発生を抑制する。その理由は以下の通りである。開口端２１付近の媒質（空気）は、中心軸ａｘ付近の音圧変化によって加振される。これにより、孔２０の内部では、開口端２１から開口端２２へ向かう音波が発生する。この音波が開口端２２に到達すると、開口端２２において反射する。開口端２２による反射は開口端による反射であるため、反射した音波の位相は、開口端２１から開口端２２へ向かう音波と逆相となる。この音波は、孔２０内を伝わって開口端２１付近に到達する。
【００２９】
孔２０の長さは、抑制対象の定在波の波長の１／２の長さの倍数であるため、孔２０内を進行して戻ってくる音波の経路長は、抑制対象の定在波の波長の１／２の長さの偶数倍、すなわち波長の倍数である。このため、孔２０内を伝わって開口端２１付近に戻ってきた音波は、当該開口端２１付近における音圧変化の位相に対して逆相になる。孔２０の開口端２１付近では、互いに逆相の音波が重ね合わされるため、音圧が弱められる。従って、孔２０の開口端２１付近では、空間ＯＳにおける定在波の発生が抑制される。孔２０により、空間ＯＳにおける定在波の発生が抑制されることから、空間ＯＳに連通する周囲の空間の定在波の発生も抑制される。
【００３０】
本実施形態では、孔２０の開口端２１は中心軸ａｘ付近に設けられていたが、孔２０が設けられる位置はここに限られず、開口端２１を抑制対象の定在波の腹の位置に設け、開口端２２を当該定在波の節の位置に設けていれば、孔２０が設けられる位置はどこでもよい。例えば、フェイズプラグ８６の各スリット９１内の抑制対象の定在波の腹の位置と節の位置に開口端２１と開口端２２が各々設けられていてもよい。定在波の腹の位置や節の位置は、実験やシミュレーション等により決定すればよい。さらに、本実施形態では、フェイズプラグ８６に孔２０は１つだけ設けられていたが、孔２０が複数設けられた態様をとってもよい。フェイズプラグ８６に長さの異なる複数の孔２０を設けることで、波長が異なる複数の定在波の発生を同時に抑制できる。また、孔２０の長さが抑制対象の定在波の波長の１／２の長さの倍数であれば、定在波の発生を抑制できる限り、孔２０の形状は何でもよい。
【００３１】
＜変形例＞
（１）第１実施形態と第２実施形態を組み合わせてもよい。凹部１０の長さに対応する定在波の波長と孔２０の長さに対応する定在波の波長とを異なったものとすることで、複数種類の波長の定在波の発生を同時に抑制できる。
【００３２】
（２）上記各実施形態では、ダイアフラム８７はドーム状であったが、ダイアフラム８７の形状はドーム状に限られない。例えば、本発明を平面スピーカに適用した場合は、ダイアフラム８７は平面となる。
【００３３】
（３）ホーンスピーカには、ダイアフラム８７の音放射面が放音方向に対して凸状に湾曲しているフロントタイプと、ダイアフラム８７の音放射面が放音方向に対して凹状に湾曲しているリアタイプとがある。上記各実施形態のホーンスピーカは全てリアタイプであったが、本発明をフロントタイプのホーンスピーカに適用してもよい。
【００３４】
（４）上記各実施形態のホーンスピーカからホーン８４を除いて、コンプレッションドライバ単体を提供してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１，２，３……ホーンスピーカ、１０……凹部、１１……開口部、１２……底部、２０……孔、２１，２２……開口端、８０……バックプレート、８１……トッププレート、８２……環状マグネット、８３……導音孔、８４……ホーン、８５……ポールピース、８６……フェイズプラグ、８７……ダイアフラム、８８……ボイスコイルボビン、８９……エッジ、９０……スペーサリング、９１……スリット、９４……スロート部、９５……バックカバー、ａｘ……中心軸、ＯＳ……空間、ＡＧ……磁気ギャップ、ＢＣ……バックキャビティ、Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄ……波形。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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