(57)【要約】      （修正有）【課題】フェイズプラグの設計の容易さを維持しつつ、特定の周波数以外の周波数帯域の音波に影響を与えず、定在波に起因する影響を緩和するホーンスピーカを提供する。【解決手段】ホーンスピーカ１はフェイズプラグ９６のホーン８４側先端が、フェイズプラグよりもホーン方向に延在し、フェイズプラグのスリット９１の空間ＯＳ側開口端からホーン側開口端を回って、スリットと径方向に隣り合うスリットを経由しスリットの空間側開口端まで戻るまでの経路の距離が、ホーンスピーカの使用周波数帯域の下限の周波数の波長以上となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリットのダイアフラム側の開口端から、放音側先端を回り、前記スリットに隣り合うスリットを経由して前記開口端に至る経路の経路長が、使用周波数帯域の上限又は下限に対応した長さであるフェイズプラグを有する
ことを特徴とするコンプレッションドライバ。
【請求項２】
スリットのダイアフラム側の開口端から、放音側先端に装着される仕切り板の放音側先端を回り、前記スリットに隣り合うスリットを経由して前記開口端に至る経路の経路長が、使用周波数帯域の上限又は下限に対応した長さであるフェイズプラグを有する
ことを特徴とするコンプレッションドライバ。
【請求項３】
前記経路長は、前記使用周波数帯域の下限の周波数に対応した波長以上である
ことを特徴とする請求項１または請求項２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７は、従来のホーンスピーカ３の縦断面図である。図７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再生対象の音信号に応じた電流を流すと、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やバックキャビティ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、定在波を抑制している。特許文献３に開示の技術では、隔離板を設け、厚みが不連続な空間が連通しないようにすることで、定在波を抑制している。
【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
【特許文献３】特許第５５７３３４６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、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、ホーンスピーカの周波数特性が大きく変化する場合がある。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より定在波の発生を抑制する態様では、何回ものホーンスピーカのシミュレーションや試作により、当初の周波数特性が実現されているかを確認する必要があり、結果的にフェイズプラグの設計が困難になる。さらに、ダイアフラムの振動による空気の粗密波はフェイズプラグの各スリットにも伝わるので、各スリット内においても定在波が発生する。特許文献３に開示の技術のように隔離板を設けても、フェイズプラグの各スリット内に発生する定在波を抑制することはできない。
【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、フェイズプラグの設計の容易さを維持しつつ、特定の周波数以外の周波数帯域の音波に影響を与え難く、定在波に起因する影響を緩和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、スリットのダイアフラム側の開口端から、放音側先端を回り、前記スリットに隣り合うスリットを経由して前記開口端に至る経路の経路長が、使用周波数帯域の上限又は下限に対応した長さであるフェイズプラグを有す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。使用周波数帯域とは、マルチウェイスピーカにおいて、電気回路、磁気回路やダイアフラム等から構成されるスピーカユニット毎に入力される音信号の周波数帯域のことを言う。なお、このスピーカユニットにはコンプレッションドライバが含まれる。一般的なマルチウェイスピーカでは、放音を担当する周波数帯域が異なるスピーカユニットを複数組み合わせて使用することが多く、このようなマルチウェイスピーカのスピーカユニットには、放音を担当する周波数帯域の音信号のみが入力される。
【００１３】
定在波の発生を完全に抑制するのは困難である。しかし、本発明によれば、定在波の周波数はコンプレッションドライバの使用周波数帯域外へシフトする。このため、定在波に起因する周波数特性のピークやディップも使用周波数帯域外にシフトし、音質劣化等、その定在波に起因する影響を緩和することができる。
【００１４】
他の態様によれば、本発明は、スリットのダイアフラム側の開口端から、放音側先端に装着される仕切り板の放音側先端を回り、前記スリットに隣り合うスリットを経由して前記開口端に至る経路の経路長が、使用周波数帯域の上限又は下限に対応した長さであるフェイズプラグを有す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。この態様によれば、定在波に起因する周波数特性のピークやディップは使用周波数帯域外にシフトし、その定在波に起因する影響が緩和される。
【００１５】
より好ましい態様においては、前記経路長は、前記使用周波数帯域の下限の周波数に対応した波長以上である。この態様によれば、定在波に起因する周波数特性のピークやディップは使用周波数帯域外にシフトし、その定在波に起因する影響が緩和される。
【００１６】
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】
【００１７】
【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に生じる定在波を例示する図である。
【図３】同ホーンスピーカ１に生じる定在波の節を例示する図である。
【図４】同ホーンスピーカ１と従来のホーンスピーカ３の周波数特性図である。
【図５】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６】同ホーンスピーカ２の変形例を示す拡大図である。
【図７】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】
【００１８】
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。ホーンスピーカ１は、放音を担当する周波数帯域が異なる他のスピーカとスピーカシステムを構成する。このスピーカシステムにおいて、ホーンスピーカ１は高域の周波数帯域（例えば、４０００Ｈｚ〜２００００Ｈｚ）の放音を担当し、ホーンスピーカ１には、この周波数帯域の音信号が入力される。図１では、図７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７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に代えて、フェイズプラグ９６を備える点がホーンスピーカ３と異なる。以下ではフェイズプラグ９６を中心に説明する。
【００１９】
フェイズプラグ９６は、ホーンスピーカ３のフェイズプラグ８６と同様に、複数のスリット９１を有し、各スリット９１は空間ＯＳと導音孔８３を連通させている。ダイアフラム８７の振動により空間ＯＳで発生した音波は、フェイズプラグ９６の各スリット９１を介して導音孔８３を経由し、ホーン８４から放音される。フェイズプラグ９６とフェイズプラグ８６との異なる点は、フェイズプラグ９６のホーン８４側先端が、フェイズプラグ８６よりもホーン８４方向に延在する点である。そのため、フェイズプラグ９６の各スリット９１の空間ＯＳ側開口端からホーン８４側開口端までの距離（以降、スリット長と呼ぶ）は、フェイズプラグ８６の各スリット９１のスリット長よりも長くなっている。なお、空間ＯＳで発生した音波が位相を異なるものとして打ち消し合うことなくホーン８４から放音されるようにするために、フェイズプラグ９６の各スリット９１のスリット長が全て等しくなっている。
【００２０】
ホーンスピーカ１では、フェイズプラグ９６のスリット９１の空間ＯＳ側開口端（すなわち、スリット９１の放音側とは反対側のダイアフラム８７側の開口端）からホーン８４側開口端（すなわち、フェイズプラグ９６の放音側先端）を回って、そのスリットと径方向に隣り合うスリット９１を経由して元のスリットの空間ＯＳ側開口端まで戻るまでの経路の距離（本実施形態では、以降、１周分の経路長と呼ぶ）が、ホーンスピーカ１の使用周波数帯域の下限の周波数（以降、下限周波数と呼ぶ）に対応した波長以上となっている。なお、フェイズプラグ９６の径方向とは、中心軸ａｘに垂直な方向のことである。これは以下において同様である。すなわち、フェイズプラグ９６の各スリット９１のスリット長は、下限周波数に対応した波長からフェイズプラグ９６の径方向に隣り合うスリット９１同士の距離を減じた長さの半分以上となっている。
【００２１】
フェイズプラグ９６をこのように構成した理由は以下の通りである。図２は、空間ＯＳやフェイズプラグ９６の各スリット９１内で発生する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。図２に示すように、空間ＯＳには音圧がほとんど時間変動しない位置と、音圧が大きく時間変動する位置とが生じる。前者の位置は定在波の振幅が最小となる節が生じる位置であり、後者の位置は定在波の振幅が最大となる腹が生じる位置である。
【００２２】
ホーンスピーカ１では、定在波の節が生じる位置が特定されており、その位置は、図３に示すように、フェイズプラグ９６の最外周のスリット９１の空間ＯＳ側開口端と最外周から２番目のスリット９１の空間ＯＳ側開口端との中間の位置と、フェイズプラグ９６のホーン８４側先端の最外周部分の位置と、ボイスコイルボビン８８のホーン８４側先端の位置である。このことは、フェイズプラグ９６の各スリット９１のスリット長を長くすれば定在波の波長が長くなること、すなわち、定在波の周波数が低域側にシフトすることを示唆している。
【００２３】
本出願人は、フェイズプラグ９６の各スリット９１のスリット長と定在波の周波数との関係をシミュレーションにより確認した。図４は、このシミュレーションの結果を示す周波数特性図である。図４には、ホーンスピーカ１の周波数特性を示す曲線が実線で描画されており、従来のホーンスピーカ３の周波数特性を示す曲線が点線で描画されている。本シミュレーションでは、フェイズプラグ９６として、各スリット９１のスリット長が従来のホーンスピーカ３の各スリット９１のスリット長の２倍になっているものを用いた。すなわち、フェイズプラグ９６の各スリット９１の１周分の経路長は、フェイズプラグ８６の各スリット９１の１周分の経路長の約２倍である。図４に示すように、従来のホーンスピーカ３では、５０００Ｈｚ付近の周波数で周波数特性にディップが生じていた。これに対して、ホーンスピーカ１においては、そのディップが３０００Ｈｚ付近にシフトしている。
【００２４】
図４のように、フェイズプラグ９６の各スリット９１のスリット長を長くすれば、定在波の周波数は低域側の周波数帯域にシフトする。そのため、フェイズプラグ９６の各スリット９１の１周分の経路長が下限周波数に対応した波長以上であれば、定在波に起因する周波数特性のピークやディップも下限周波数よりも低域側にシフトし、その定在波に起因する影響が緩和される。なお、ピークやディップはフェイズプラグ９６の形状により影響を受けるので、厳密には、フェイズプラグ９６の１周分の経路長は、下限周波数に対応した波長以上であればピークやディップが下限周波数よりも低域側にシフトするというわけではない。実際には多少の誤差が生じる。この誤差はホーンスピーカ１の試作等により決めてやればよい。
以上が、フェイズプラグ９６を上記のように構成した理由である。
【００２５】
本実施形態では、フェイズプラグ９６のホーン８４側先端の全てが従来のフェイズプラグ８６のホーン８４側先端よりもホーン８４方向に延在していたが、少なくともフェイズプラグ９６のホーン８４側先端の最外周部分だけがホーン８４方向に延在している態様をとってもよい。なぜなら、図３に示すように、定在波の節が生じる位置は、フェイズプラグ９６のホーン８４側先端の最外周部分の位置だからである。
【００２６】
また、本実施形態では、フェイズプラグ９６の各スリット９１の１周分の経路長は、下限周波数に対応した波長以上となっていたが、フェイズプラグ９６の各スリット９１のスリット長を、下限周波数に対応した波長の１／２の長さ以上としてもよい。なぜなら、このようにしても、フェイズプラグ９６の各スリット９１の１周分の経路長が、下限周波数に対応した波長以上となるからである。この態様においても、定在波に起因する周波数特性のピークやディップは下限周波数よりも低域側にシフトし、その定在波に起因する影響が緩和される。
【００２７】
また、フェイズプラグ９６の各スリット９１の１周分の経路長が、ホーンスピーカ１の使用周波数帯域の上限の周波数の波長以下となった態様をとってもよい。この態様では、定在波に起因する周波数特性のピークやディップは使用周波数帯域の上限の周波数よりも高域側にシフトし、その定在波に起因する影響が緩和される。
【００２８】
＜第２実施形態＞
図５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。ホーンスピーカ２も、ホーンスピーカ１と同様に、放音を担当する周波数帯域が異なる他のスピーカとスピーカシステムを構成する。このスピーカシステムにおいて、ホーンスピーカ２は高域の周波数帯域の放音を担当し、ホーンスピーカ２には、この周波数帯域の信号が入力される。図５では、図７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５と図７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のホーン８４側先端に装着される仕切り板９７を有する点がホーンスピーカ３と異なる。以下では仕切り板９７を中心に説明する。
【００２９】
仕切り板９７は、フェイズプラグ８６のホーン８４側先端（すなわち、フェイズプラグ８６の放音側先端）に一端を例えば接着剤で固定され、ホーン８４方向に延在するように設けられている。ホーンスピーカ２では、フェイズプラグ８６のスリット９１の空間ＯＳ側開口端（すなわち、スリット９１の放音側とは反対側のダイアフラム８７側の開口端）から仕切り板９７のホーン８４側先端を回って、そのスリット９１と径方向に隣り合うスリット９１を経由して元のスリット９１の空間ＯＳ側開口端まで戻るまでの経路の距離が、ホーンスピーカ２の下限周波数の波長以上となっている。このように構成した理由は、第１実施形態のフェイズプラグ９６と同様である。このような構成によっても、定在波に起因する周波数特性のピークやディップを下限周波数よりも低域側にシフトさせ、その定在波に起因する影響を緩和することができる。
【００３０】
仕切り板９７の素材は、木板や樹脂などの剛性が高い素材であれば何でも良い。フェイズプラグ８６と同じ素材であってもよい。放音される音により仕切り板９７に分割振動が発生すると、放音される音の音質等に悪影響が生じる虞がある。仕切り板９７の素材は、この分割振動の発生を回避可能な剛性を確保できる素材であれば良い。さらに、仕切り板９７の素材は、使用周波数帯域の音波に対して透過性を有さない素材であることが好ましい。ダイアフラム８７の振動により空間ＯＳで発生した音波のうち、フェイズプラグ８６の最外周スリット９１を経由する音波と最外周から２番目のスリット９１を経由する音波とが、仕切り板９７のホーン８４側先端で初めて合流する態様を実現するためである。
【００３１】
本実施形態では、フェイズプラグ８６のホーン８４側先端の全てに仕切り板９７を設けたが、少なくともフェイズプラグ９６のホーン８４側先端の最外周部分だけに仕切り板９７を設けた態様をとってもよい。その理由は、第１実施形態のフェイズプラグ９６と同様である。
【００３２】
また、本実施形態では、フェイズプラグ８６のスリット９１の空間ＯＳ側開口端から仕切り板９７のホーン８４側先端を回って、そのスリット９１と径方向に隣り合うスリット９１を経由して元のスリットの空間ＯＳ側開口端まで戻るまでの経路の距離が、下限周波数の波長以上となっていたが、仕切り板９７の長さとフェイズプラグ８６の各スリット９１のスリット長との合計の長さを、下限周波数の波長の１／２の長さ以上としてもよい。なぜなら、このようにしても、上記経路の距離が、下限周波数の波長以上となるからである。この態様においても、定在波に起因する周波数特性のピークやディップは下限周波数よりも低域側にシフトし、その定在波に起因する影響が緩和される。
【００３３】
また、本実施形態では、フェイズプラグ８６のスリット９１の空間ＯＳ側開口端から仕切り板９７のホーン８４側先端を回って、そのスリット９１と径方向に隣り合うスリット９１を経由して元のスリット９１の空間ＯＳ側開口端まで戻るまでの経路の距離が、ホーンスピーカ２の使用周波数帯域の上限の周波数の波長以下となった態様をとってもよい。この態様では、定在波に起因する周波数特性のピークやディップは使用周波数帯域の上限の周波数よりも高域側にシフトし、その定在波に起因する影響が緩和される。
【００３４】
＜変形例＞
（１）第２実施形態では、仕切り板９７の一端が接着剤でフェイズプラグ８６のホーン８４側先端に固定されていたが、固定方法はこれに限られない。仕切り板９７の一端をフェイズプラグ８６のホーン８４側先端に固定できればどのような態様であってもよい。例えば、フェイズプラグ８６のホーン８４側先端に凹形状を設け、仕切り板９７のフェイズプラグ８６側先端に当該凹形状に対応する凸形状を設けた態様を取ってもよい。図６は、このような態様のフェイズプラグ８６のホーン８４側先端と仕切り板９７のフェイズプラグ８６側先端とを拡大した図である。図６（ａ）に示すように、フェイズプラグ８６のホーン８４側先端を凹形状に加工するとともに、仕切り板９７のフェイズプラグ８６側先端を凸形状に加工して、図６（ｂ）に示すように前者に後者を嵌め込むことでフェイズプラグ８６と仕切り板９７を固定してもよい。図６に示すように固定する方が、接着剤などで固定するよりも強固に固定される。なお、フェイズプラグ８６および仕切り板９７の各々の先端形状を逆にしてもよい。
【００３５】
（２）上記各実施形態では、ホーンスピーカを他のスピーカと組み合わせて使用していたが、上記各実施形態のホーンスピーカを単体で使用してもよい。単体で使用する場合であっても、ホーンスピーカに入力される音信号の周波数帯域の上限又は下限に応じて上記経路の距離を定めておけば、定在波に起因する影響を緩和できるからである。
【００３６】
（３）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。
【００３７】
（４）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。
【００３８】
（５）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】
【００３９】
１，２，３……ホーンスピーカ、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、８６，９６……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、９７……仕切り板、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……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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【図６】
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【図７】
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