(57)【要約】【課題】ホーンスピーカの設計が容易であり、特定の周波数以外の周波数帯域の音波を吸音することなく、コンプレッションドライバにおける定在波を抑制する。【解決手段】エッジ８９は中心軸ａｘに平行に４箇所貫通しており、各箇所に首部１０が設けられている。首部１０は円筒形状の部材であり、バックキャビティＢＣと空間ＣＳの両方に首部１０の外周壁が突出している。中心軸ａｘに垂直な面による首部１０の断面は真円である。首部１０により、ホーンスピーカ１では、バックキャビティＢＣと圧縮層とが連通する。エッジ８９に設けられた４つの首部１０は、全て同じ円筒形状をしており、中心軸ａｘに垂直な面における断面積は全て等しく、中心軸ａｘに平行な方向の長さは全て等しい。首部１０をエッジ８９に設けることにより、圧縮層とバックキャビティＢＣに生じる定在波を抑制することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッジを有するコンプレッションドライバにおいて、
前記エッジは、前記エッジよりも放音側の空間と、当該空間と前記エッジを挟んで対向する空間とを連通させる首部を備える
ことを特徴とするコンプレッションドライバ。
【請求項２】
前記首部を複数有する
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３】
少なくとも１つの前記首部の長さが、他の前記首部の長さと異なる
ことを特徴とする請求項２に記載のコンプレッションドライバ。
【請求項４】
前記首部は少なくとも１回屈曲する
ことを特徴とする請求項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。
【請求項５】
音波を空間に放射するホーンと、
請求項１〜４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４は、従来のホーンスピーカ２の縦断面図である。図４に示す構成のうちホーン８４を除いた部分がコンプレッションドライバ２１である。図４に示すように、ホーン８４のスロート部９４は、コンプレッションドライバ２１のバックプレート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が設けられている。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フェイズプラグ８６が嵌め込まれている。このフェイズプラグ８６は、ホーンスピーカ４の中心軸ａｘに対して軸対称な形状を有する。また、このフェイズプラグ８６には、中心軸ａｘに対して軸対称な複数のスリット９１が形成されている。ここで、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との間に挟まれ支持されている。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２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２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。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２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２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ＣＳおよびバックキャビティＢＣに定在波が生じる。空間ＣＳとは、エッジ８９、ボイスコイルボビン８８、スペーサリング９０、トッププレート８１、環状マグネット８２およびバックプレート８０で囲まれた空間のことである。スペーサリング９０、トッププレート８１、環状マグネット８２およびバックプレート８０は、ホーンスピーカ２の外周壁を形成する。この定在波に起因して、本来平坦であるべきホーンスピーカ２の周波数特性にディップが発生し、ホーンスピーカ２の音質劣化を引き起こす。
【０００８】
このようなホーンスピーカ２の音質劣化の原因となる定在波を抑制する技術が種々提案されている。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。
【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、この吸音材が却ってホーンスピーカの音質の劣化を招く場合がある。なぜなら、吸音材は、抑制対象である定在波の周波数帯域のみならず、それ以外の周波数帯域の音波をも吸音するためである。また、特許文献２に開示の技術のように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と、確かに定在波を抑制してホーンスピーカの音質劣化を防止することができる。しかし、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ので、抑制対象である定在波を抑制するために何回ものホーンピーカのシミュレーションや試作が必要となり、結果的にホーンスピーカの設計が困難になる。特許文献１や特許文献２に開示の技術を用いても、定在波を抑制するのは困難である。
【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、ホーンスピーカの設計が容易であり、特定の周波数以外の周波数帯域の音波を吸音することなく、コンプレッションドライバにおける定在波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、エッジを有するコンプレッションドライバにおいて、前記エッジは、前記エッジよりも放音側の空間と、当該空間と前記エッジを挟んで対向する空間とを連通させる首部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。
【００１３】
本発明においては、エッジよりも放音側の空間（具体的には、エッジとボイスコイルボビンとホーンスピーカの外周壁とで囲まれた空間）と、当該空間とエッジを挟んで対向する空間（具体的には、バックカバーとダイアフラムとエッジとで囲まれた空間）とが首部を介して連通する。前者の空間はダイアフラムとフェイズプラグとの間の空間と連通し、これらの空間は圧縮層を形成する。首部と圧縮層とによりヘルムホルツ共鳴器が形成され、このヘルムホルツ共鳴を利用して、バックカバーとダイアフラムとエッジとで囲まれた空間に生じる定在波を抑制することができる。また、バックカバーとダイアフラムとエッジとで囲まれた空間と首部とによりヘルムホルツ共鳴器が形成され、このヘルムホルツ共鳴を利用して、圧縮層に生じる定在波を抑制することができる。
【００１４】
好ましい態様においては、前記首部を複数有する。この態様において、複数ある首部の中で少なくとも２つの首部の上記長さが等しいと、上記長さが等しい首部の上記長さに応じた周波数の音波の吸音をより効果的に行うことができる。また、少なくとも１つの前記首部の長さが、他の前記首部の長さと異なると、周波数の異なる複数の定在波を抑制することができる。
【００１５】
別の好ましい態様においては、前記首部は少なくとも１回屈曲する。この態様において、本発明のコンプレッションドライバの小型化を図ることができる。
【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】この発明の一実施形態であるホーンスピーカ１の縦断面図である。
【図２】同ホーンスピーカ１の首部１０とエッジ８９をバックカバー９５からホーン８４に向かう方向から見た背面図である。
【図３】変形例（２）を説明するための図である。
【図４】従来のホーンスピーカ２の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、この発明の一実施形態であるホーンスピーカ１の縦断面図である。図１では、図４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に示す構成のうちホーン８４を除いた部分がコンプレッションドライバ１１である。図１と図４を比較すれば明らかなように、ホーンスピーカ１はエッジ８９に首部１０を設けた点がホーンスピーカ２と異なる。以下では首部１０を中心に説明する。なお、エッジ８９は振動するための弾性を有する。
【００１９】
図２は、首部１０とエッジ８９をバックカバー９５からホーン８４に向かう方向から見た背面図である。なお、図２のＸＸ’線の方向にホーンスピーカ１を切断すると図１の縦断面図になる。図２に示すように、エッジ８９にはその円周方向に等間隔に４つの首部１０が設けられている。エッジ８９は中心軸ａｘに平行に４箇所貫通しており、各箇所に首部１０が設けられている。ホーンスピーカ１では、エッジ８９と首部１０は、各々別個に成形されたものであるが、例えば射出成型により両者が一体成型されたものであってもよい。首部１０は円筒形状の部材であり、バックキャビティＢＣと空間ＣＳの両方に首部１０の外周壁が突出している。中心軸ａｘに垂直な面による首部１０の断面は真円である。首部１０により、ホーンスピーカ１では、バックキャビティＢＣと圧縮層とが連通する。圧縮層とは、空間ＯＳと空間ＯＳに連通する空間ＣＳとを合わせた空間のことである。空間ＣＳは、エッジ８９よりも放音側の空間であり、バックキャビティＢＣは、空間ＣＳとエッジ８９を挟んで対向する空間である。エッジ８９に設けられた４つの首部１０は、全て同じ円筒形状をしており、中心軸ａｘに垂直な面における断面積は全て等しく、中心軸ａｘに平行な方向の長さは全て等しい。
【００２０】
首部１０をエッジ８９に設けることにより、圧縮層とバックキャビティＢＣに生じる定在波を抑制することができる。この理由を以下において説明する。
【００２１】
まず、首部１０をエッジ８９に設けることにより、圧縮層に生じる定在波を抑制することができる理由について説明する。スペーサリング９０とダイアフラム８７との間の距離は、首部１０の中心軸ａｘに垂直な面による断面の真円の直径よりも大きい。そのためホーンスピーカ１では、首部１０をネックとしバックキャビティＢＣをキャビティとするヘルムホルツ共鳴器が形成される。一般的に、ヘルムホルツ共鳴器はネックにおける摩擦損失によりそのヘルムホルツ共鳴器固有の周波数の音波を吸音する。このように、ホーンスピーカ１に形成されたヘルムホルツ共鳴器は、吸音器の役割を果たす。
【００２２】
ここで、体積Ｖの容器（キャビティ）に断面積Ｓかつ長さＬのネックを設けた一般的なヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数ｆは、以下の数１のように表される。なお、数１においてｃは音速を意味する。
【数１】
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【００２３】
首部１０の中心軸に垂直な方向の断面積Ｓが２００ｍｍ２、バックキャビティＢＣの体積Ｖが６３００ｍｍ３、首部１０の中心軸ａｘに平行な方向の長さＬが５ｍｍである場合、ホーンスピーカ１におけるヘルムホルツ共鳴周波数ｆは約４０００Ｈｚとなる。ヘルムホルツ共鳴周波数ｆは、首部１０の断面積Ｓ或いは長さＬを変更することで変更可能である。また、圧縮層に生じる定在波の周波数は理論値計算やシミュレーション等で算出可能である。これらのことから、首部１０の断面積Ｓ或いは長さＬを調整することで、上記吸音器のヘルムホルツ共鳴周波数ｆを圧縮層に生じる定在波の周波数に一致させることができる。そのため、圧縮層に生じる定在波を上記吸音器により吸音することができ、当該定在波を抑制することができる。なお、本願発明者らがシミュレーションにより確認したところによれば、首部１０の長さＬが１０％程度短く或いは長くなっても、特に聴感上変化が生じるとは考えられない。
【００２４】
バックキャビティＢＣに生じる定在波を抑制することができる理由も上記と同様である。すなわち、ホーンスピーカ１には、首部１０をネックとし圧縮層をキャビティとするヘルムホルツ共鳴器が形成され、このヘルムホルツ共鳴器が吸音器の役割を果たすからである。
【００２５】
以上のような理由により、首部１０をエッジ８９に設け、首部１０の断面積Ｓ或いは長さＬを調整することで、ヘルムホルツ共鳴を利用して、圧縮層とバックキャビティＢＣとに生じる定在波を抑制することができる。なお、圧縮層とバックキャビティＢＣとに生じる定在波の周波数が一致する場合、首部１０をエッジ８９に設け、首部１０の断面積Ｓ或いは長さＬを調整することで、圧縮層とバックキャビティＢＣの各々に生じる定在波を同時に抑制することができる。
【００２６】
上記で説明したようなホーンスピーカ１であれば、エッジ８９に首部１０を設けるだけで、圧縮層とバックキャビティＢＣに生じる定在波を抑制することができるので、ホーンスピーカ１の設計が容易である。さらにホーンスピーカ１では、ヘルムホルツ共鳴周波数の音波のみが吸音され、他の周波数の音波に影響は生じない。このようにホーンスピーカ１は、ホーンスピーカ１の設計が容易であり、特定の周波数以外の周波数帯域の音波に影響を与えることなく、圧縮層とバックキャビティＢＣとに生じる定在波を抑制することが可能となる。
【００２７】
＜変形例＞
（１）上記実施形態では、首部１０をエッジ８９に４つ設けたが、首部１０をエッジ８９に５つ以上設けてもよいし、１〜３のいずれかの数だけ設けてもよい。首部１０における摩擦損失によるヘルムホルツ共鳴周波数の音波の吸音は、首部１０が多い方が効果的である。
【００２８】
（２）上記実施形態では、首部１０の中心軸ａｘに垂直な方向の断面は全て真円形状をしていたが、断面の形状はこれに限られず、楕円形状や正方形形状をしていてもよい。首部１０がエッジ８９に複数設けられている場合、中心軸ａｘに垂直な方向の断面の形状が異なっていてもよい。さらに、上記実施形態では、エッジ８９に設けられた４つの首部１０の中心軸ａｘに水平な方向の長さは全て等しかったが、異なっていてもよい。エッジ８９に複数設けられた首部１０の断面の形状や長さが異なっていると、複数種類の定在波を抑制することができる。なお、この抑制する定在波には、上記実施形態で説明したバックキャビティＢＣと圧縮層に生じる定在波だけでなく、空間ＣＳのみに生じる定在波も含まれる。例えば、バックキャビティＢＣに生じる定在波の周波数と、圧縮層に生じる定在波の周波数とが異なっている場合、エッジ８９に首部１０を複数設け、各首部１０の長さをバックキャビティＢＣ或いは圧縮層に生じる定在波の周波数に応じた長さとすればよい。これによって、バックキャビティＢＣに生じる定在波と圧縮層に生じる定在波の両方を抑制することができる。
【００２９】
（３）上記実施形態では、図１に示すように、首部１０は円筒形状をしており、中心軸ａｘに平行な方向に設けられていた。しかし、図３（ａ）に示すように、首部１０が中心軸ａｘに対して斜め方向に設けられていたり、図３（ｂ）に示すように、首部１０が屈曲していてもよい。ただしどのような場合であっても首部１０の形状は筒状である。なお、図３（ａ）と図３（ｂ）は、ホーンスピーカ１の縦断面図の首部１０付近の拡大図である。図３（ｂ）では首部１０は中心軸ａｘに向かう方向に１回だけ屈曲しているが、首部１０が屈曲する方向は中心軸ａｘに向かう方向に限られず、さらに首部１０は複数回屈曲していてもよい。ただし図３（ｂ）では、首部１０の長さＬは、一方の開口端からもう一方の開口端までの長さである。より厳密には、首部１０の長さＬは、首部１０の一方の開口端から当該首部１０の内部を通ってもう一方の開口端に至る最短経路の長さである。なお、この首部１０の長さＬは、図３（ｂ）のように首部１０が屈曲している場合だけでなく、首部１０が屈曲していない場合にも当てはまる。図３（ａ）や図３（ｂ）に示すように首部１０を設けると、設計上ホーンスピーカ１の中心軸ａｘ方向の長さを短くせざるをえない場合でも、必要な首部１０の長さＬを確保することができる。すなわち、ホーンスピーカ１の小型化を図ることができる。例えば、圧縮層或いはバックキャビティＢＣに生じる定在波の周波数が低周波数帯域にある場合、上記実施形態のように首部１０が中心軸ａｘに平行な方向にエッジ８９に設けられていると、ホーンスピーカ１の設計によってはトッププレート８１とバックカバー９５との間の中心軸ａｘに平行な方向の距離が短く、圧縮層或いはバックキャビティＢＣに生じる定在波を抑制するのに必要な首部１０の長さＬが確保できないことがある。このような場合に、図３（ａ）や図３（ｂ）のように首部１０を設け、首部１０の長さＬを確保することで、圧縮層或いはバックキャビティＢＣに生じる定在波を抑制することができる。
【００３０】
（４）上記実施形態では、バックキャビティＢＣと空間ＣＳの両方に首部１０の外周壁が突出している。しかし、首部１０の外周壁がバックキャビティＢＣ或いは空間ＣＳの一方のみに突出していてもよい。いずれの態様であっても、首部１０をネックとし圧縮層或いはバックキャビティＢＣをキャビティとするヘルムホルツ共鳴器が形成されるからである。
【００３１】
（５）上記実施形態では、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。
【００３２】
（６）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。上記実施形態のホーンスピーカ１は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。
【００３３】
（７）上記実施形態のホーンスピーカ１からホーン８４を除いて、コンプレッションドライバ１１単体を提供してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１，２……ホーンスピーカ、１０……首部、１１，２１……コンプレッションドライバ、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、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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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