フリードライバー支持方式平面振動板全指向性スピーカー制作 デフューザーの製作
最後に平面振動板による平面波再生スピーカー・ユニットであるがゆえの不可欠な要素として、ユニット前面から放射された音波を視聴位置へと反射させるデフューザーを設置します。
円錐（コーン）振動板による球面波の場合はスピーカー・ユニット正面から外れてもそこそこ音は聞こえます。
平面波スピーカーの場合、その設計意図からしてユニットから放射された音波は周りに拡がることが少なく前へと進みます。ですからユニットから離れたところまで減衰することが少なく音が届くのです。
そんな平面振動板ユニットを真上に向けて設置しているのですから、発生した音波は柱のように上に向かいます。多少は回り込みはあるとは言え、振動板面に対して真横方向にいるリスナーに、特に高域が充分に届くはずがありません。現在の状態のまま音楽を聴くのは正しい状況ではありません。
音波の進路を直角方向に反射させるデフューザーは平面振動板全指向性システムに関しては不可欠となります。
デフューザーで音波の進路を直角方向に反射させるとの前提に立つと、今度は平面振動板ユニットは円錐振動板ユニットに対して大きなメリットがあります。
このユニットの製造元であるリード企業（株）のサイト上にこのメリットについての分かりやすい絵による解説があったのですが、2007年11月にサイトが閉鎖されてしまいました。
そこで、2006年の秋に横浜のAV フェスタのリード企業のブースで配布されていた円筒形全指向性スピーカーシステムのパンフレットに同じ絵があったので、撮って載せておきます。
デフェーザーの形状にもよると思いますが、円錐形デフェーザーに対して平面振動板ユニットから設計意図通りの平面波が当ったとしたら、そのデフェーザーの高さ分の厚みの音波がバームクーヘンのように拡がってゆくと期待されます。
デフェーザーの形状についてGold Sound COURAX さんが、この全指向性スピーカーの原型であるSTBR100P型について円錐型の広がり角度90度から120度までを試作して聴き比べた結果、120度くらいの方が聴感上良さそうとのことでした。（2007年6月22日の News コーナーの記事から）
とは言え、上のテストは円錐振動板ユニットで行ったものであって、平面振動板ユニットについてどうであるかはやはり自分で確認せねばなりません。
デフェーザーを２種、円錐広がり角度90度と120度で試作してみます。デフェーザー下端の円周部の直径はどちらも20cm です。
試作ですから安上がりに済ませます。
ベースは厚紙を使いますが、方眼紙の一番下の台紙程度の強度があればよいと考えました。しかしあいにくボール紙の手持ちがなかったので、文房具屋で見つけたmuse の1mm 厚A4 版イラストボードを使いました。
スピーカーの最上部バッフルと同サイズの円を切り抜き、所定の位置にガイドの線を書いたり、バッフルと連絡する為の穴を開けます。穴は錐など使うとケバ立って、そこから綻びるので皮用パンチの3mm 径で開けました。
デフェーザー用シートを貼り付ける梁も45 度（90度用）、60 度（120度用）の角度でカットしたイラストボードです。
これは反射板を斜めに貼る時に力が加わりそうなので2mm 厚です。板取を工夫してB4 版イラストボード1枚で90度用、120度用の左右ステレオ分が切り出せました。
ベースにコンパスで描いた反射板下端が接するガイド円周と、その円を八分割した放射状のガイド線に従って梁を木工用ボンドで貼り付けます。
８枚の梁のうち４枚分はバラではなく２枚ずつ繋がった状態のままにして強度をかせぎ、その２組みの中心を上下で噛み合わせるよう切り欠きを作っておいて組合わせます。
写真の左側がデフェーザーの開き角度120度、右側が開き角度90度です。
紙製とは言え1mm,2mm 厚のボードがこのような梁構造で一体になると、ガッシリと頑丈になりました。
反射板はタミヤの透明プラ板0.2mm 厚B4 版からパックマン状に円を切り抜いて、上で作った梁の上にかぶて巻き付け、しっかり円錐形になったところでまずプラ板の端同士をプラスチック用セメントで貼り付けます。プラ板の接着にはこれが一番強度が高く、また比較的早めに（手で押え続けて１分程）接着が進みます。
陣笠状になった透明プラ板を一端外し、８枚の梁の稜線部にエポキシ接着剤を盛り上げるように塗り、プラ板を乗せて押し付けます。
透明プラ板を使ったのは、梁の稜線部と陣笠の内側とのエポキシ接着剤の接触面を外部から確認し易くするためです。
陣笠と梁の稜線部とを密着させるために重しを乗せます。斜めになっていますし円形ですし、紙や薄いプラスチック・シートの工作物ですので無茶な重しを乗せられません。
ガムテープの太巻きを陣笠の中腹に乗せ、さらにその上にそこらにあった切れ端（前ページでお役御免になったデュポンコーリアンの補助バッフル）を重しに乗せましたら、良い按配に内部でエポキシ接着剤が広がって密着してくれました。
この状態で陣笠の下端とベース板の接触部の円周にエポキシ接着剤を流します。
余り長時間の硬化型ではエポキシが梁やベースのボール紙の内部に染み込んでしまいますので、10分か30分硬化型が適切です。
何となく外観が内磁型ウーファーのようにも見えます。
エポキシ接着剤が硬化してから、この試作版デフェーザーを設置してみました。
最上部バッフル上面に3mm 径10mm 深さの穴を４ケ所開け（実際には前ページのこのバッフルを切り出した段階で既に開けてありました）、3mm 径15cm 長の真鍮棒を立てます。
その真鍮棒に内径1.78mm のＯリングを、デフェーザー先端部が最上部バッフル上面から3cm 上になるよう、位置を揃えて嵌め込みます。
そのＯリングがストッパーとなってデフェーザーが止まります。
このデフェーザーの床からの位置は、ちょうど椅子に座った状態での耳の高さになります。
また、スピーカー・ユニットの直径8cm に比べ、デフェーザー円錐部上端の直径は20cm ありますので、拡散用としては充分ではないかと考えました。
この状態での試聴では、デフェーザー無しの状態に比較して明らかにデフェーザーのある場合の方が高域の伸びがあります。
シンバルの響きのリアルさや、女性ボーカルのつややかさが優ります。
聴覚のみでの印象では曲目や気分で変わってしまいますので、ここからはピンクノイズと周波数測定器を使って、視聴位置での高域特性をデフェーザーの円錐広がり角度90度版と120度版とで比較し、さらにデフェーザーのバッフル上面からの高さを変えて物理的に検討せねばなりません。
反射面は触ると0.2mm 厚プラスチック板なので押すとへこみ、気になって天板に穴を開けてウレタン樹脂（通称：プラキャスト）を流し込んでみました。
硬度はかせげたのですが、ボール紙のキリコが取りきれずに内部で茶色の縞が出来て見栄えがもっと悪くなってしまいました。
2007年12月24日追記：
測定状況はこの通りです。
完成した左右のスピーカー・システムの振動板中央から1.5m の位置にPHONIC 社のハンディー・オーディオ・アナライザーPAA3 をそのマイク部分が来るようにニコン製卓上三脚で固定します。
リアルタイム周波数測定モードに設定し、その画面を拡大表示する為にUSB ケーブルでパソコンに接続します。
静粛なパソコンでないと測定には適切ではないので、WINDOWS XP を入れたMacBook Pro にPAA3 付属の接続ソフトをインストールしています。
実際の測定時にはパソコンはステレオ・システムの側の机の上に移動しています。
PAA3 単体で使うより、ステレオの音量ボリュームを調整が画面を見ながらやりやすいからです。
PAA3 付属のCD に収録されたピンクノイズをステレオ・システムで再生しながら1kHz の音圧が70dB になるよう画面を見ながら音量ボリュームを調整した時の周波数特性はこの通りです。
これはデフェーザー無しの状態です。
開き角度120度、90度の各デフェーザーを着けた状態とこれとを比較し、中高域がより伸びた方、おかしなピーク・ディップが出ない方を本採用すればよいと考えました。
ところが測定時の状況がどうにも気になりました。
ステレオ・システムの電源を入れていない、本来は無音の状態でリアルタイム周波数測定画面を見ますと、このように低域ノイズがピョコピョコと現れています。
棒グラフの右端１本の棒は全周波数の合計音量レベルです。
また、棒グラフの上の方に描かれた折れ線グラフは、ピーク値クリア後のデフェーザー無し状態での測定時のピークレベルですので、デフェーザー無しでの周波数特性と言い換えても良いと思います。
耳をすませると隣室のＴＶの音や隣家の屋外エアコンの音がかすかに聞こえてきます。これが環境雑音となって測定されてしまったのです。
無響室などない民家での現実的な解決策としては、環境雑音など問題にならないぐらいの80dB 程度の大音量でピンクノイズを再生しながら測定するのが適切と思います。
とは言え休日の、それもクリスマス・イブの夜中にそれをやることははばかられます。日と時刻とを考えて改めてチャレンジすべきと考えました。
2007年12月27日追記：
家に私以外がいない比較的静かな日があったので、測定を実施しました。
最初はデフェーザー無しでのピンクノイズでの測定です。
部屋の反響の影響も考えてマイクの距離をもっと近づけ、左右両スピーカー振動板の中心からちょうど1m のところにマイクを固定し、1kHz の音圧が70dB になるよう音量を調整して振動板を見ましたら、とんでもない振幅で振動しています。
慎重を期し、幸いに環境ノイズ・レベルが低かったので音圧60dB に固定して測定をすることにしました。
測定画面を固定し、結果数値をPAA3 本体内のメモリ１に保存します。
次いで、角度９０度のデフェーザーを乗せた状況で測定しました。
デフェーザーの頂点がバッフル上面と同じ高さになるよう支柱のO リングの位置を調整してあります。
ところがアンプを前回の音量ツマミのまま測定を始めると、1kHz の音圧がデフェーザー無しの状態より6dB は上昇しています。
考えてみれば当然のことですが、上方に向かった音がデフェーザーによって９０度横に反射して加わったので、中音域である1kHz もその影響を受けて音圧が上がったのです。
迷いましたが、1kHz の音圧を共通の基準として測定するポリシーを通し、60dB となるようアンプの音量ツマミを搾りました。
測定結果はメモリ２に保存します。
最後に角度１２０度のデフェーザーを乗せた状況で測定しました。
今度はデフェーザーの高さで迷いました。
デフェーザー頂点をバッフル上面と同じ高さにすると、バッフル上面とデフェーザーの最大間隔が5cm にしかなりません。方眼紙上に作画してシミュレーションするまでもなく、このままではデフェーザーとバッフル面との狭い隙間で音波が数回反射を繰り返してから放射されることになります。
反射の回数は１回だけに抑えたいと考えます。
これも迷いましたが角度９０度のデフェーザーの時と同じ高さに固定して測定をしました。
1kHz の音圧は角度９０度のデフェーザーの際のアンプの音量ツマミのままでほぼ60dB を示していました。
測定結果はメモリ３に保存します。
PAA3 をパソコンにUSB 接続し、測定データをパソコン側で保存すると、そのデータは「,」で区切られたテキスト・データとなりExcel で開くことが出来ます。
元々のPAA3 の測定周波数の31分割ポイントがほぼ対数圧縮されているので、そのまま等間隔表示すると、見慣れた周波数測定グラフにだいたい近似します。
縦軸はdB で横軸の４行の１番上が周波数です。1kHz は３つのケースでほぼ調整通りに60dB で重なっています。
折線グラフはデフェーザー無しが黒、角度９０度デフェーザーが赤、１２０度が黄です。
1kHz 以下の周波数特性はデフェーザーを付けた２つのケースで低下していますが、これはデフェーザーを付けた際の正面での1kHz の音圧が上がってしまったので、それを抑えるためにアンプの音量ツマミを6dB 程搾ったせいです。
その調整をしなければ、同じ入力電力ではデフェーザーを付けた２つのグラフは6dB 分上に平行移動することになります。
明らかにデフェーザーを付けた方が無しの場合より全体的には平面に近づいています。
角度９０度（赤）と１２０度（黄）とを比較しますと、それ程の大きな差はなさそうに見えます。
低域の特性の違いはリアルタイムでの棒グラフの動きを見ていても、どうやら上で述べた環境雑音の影響と考えるべきでしょう。
平面振動板からの平面波を直角に曲げてバームクーヘン状に拡散させるというデフェーザーの設計意図から言うと、９０度の方が理屈には合っています。
実はデフェーザーには振動板からの音波を拡散させる機能だけではなく、振動板に近接して設置されたデフェーザーが振動板に音響抵抗を与え、動きをスタビライズする働きもあるのです。
このシステムに形状的には似ているソノボックス社の円筒形全指向性スピーカー・システムMSU-01 は名機の誉れも高いEXACT-16 全音域ダブルコーン・ユニットを使っていましたが、その放物線を描くデフェーザーにはコーン紙へのスタビライズ機能をも持たせたと設計者は語っていました。
ちなみに、デフェーザー付き円筒形全指向性スピーカーの歴史は古く、ルーズヴェルト大統領がカールホーン型拡声器にWE-555 ユニットを付けて演説していた頃、ナチスのヒトラー氏はこの形の全指向性スピーカーを演説で使っていたそうです。
宣伝大臣であったゲッベルス氏の手配だったのでしょうか。
振動板へのスタビライズという機能からは角度１２０度のデフェーザーをより接近させて配置する方が理にかなってはいますが、デフェーザーとバッフル面との隙間での複数反射の問題が出てくることが悩ましいです。
今回の測定でもっと明白に黒白が付くかと思っていたのですが、やはり、最終的には再生音楽を耳で聴き比べて判断する、という余りにも当たり前の結果になってしまいました。
2008年1月8日追記：
色々な音楽で聴き比べてみたところ、この平面振動板ユニットに関してはデフェーザーの開き角度９０度の方が高域が澄んで伸びていると感じましたので、こちらを本格的に採用することにしました。
周波数特性的には大きな違いは見られないのですから、位相の揃い方とか他の要因によるものと思います。
ユニットからの音波で揺すられない硬度と強度がデフェーザーの素材に求められるので、当初は大理石を考えていたのですが、プラキャストを充填した厚紙の梁の試作品が中々の硬さだったので、これを本番で使うことにしました。
ただ、問題が発生していました。
プラキャスト液を注入した後、それが硬化してゆく際に想像以上の反応熱を発生し、0.2mm 厚の透明プラ板が膨れ上がって、硬化した円錐表面のあちこちから剥がれていたのです。
実験段階でならともかく、強く押すとぺこぺこと凹み、さらに美観的にもよろしくないので、表面を整えることにしました。
円錐デフェーザーを支える支柱も実験段階の3mm 真鍮棒では強度的に不安ですので、替わりになるものを探していましたら、ホームセンターのニトリで良いものを見つけました。
直径20cm のスチール製の傘立てです。クロームメッキされて1490円でした。
家庭の玄関に置かれて何年にもわたって無造作に傘を放り込まれる器具ですから、強度的には不安がありません。
円錐デフェーザーを取り付ける天板は東急ハンズで見つけた20cm 径のブナ円板です。
ブナは強度は高いですし素材的にもスピーカー足元の保護用ブナ球と同じですから、デザインの面でもまとまりやすいと考えました。
2008年1月20日追記：
息抜き画像です。
オーディオ系の知人に出した2008年の年賀状はこの図案でした。
ところで１月中旬に書斎の組込暖房が壊れて修理不能となりましたので、思い切って我家で初めてエアコンを導入しました。
エアコンは大手家電チェーンで購入しましたが、実際に家に来たのはそこから依頼を受けた施工会社でした。
そこの親方が書斎にあった、まだ上部デフューザーを付けていない段階で置いてあったこのスピーカーに目を留め聴かせて欲しいと言いました。
聞けば、この親方は以前オーディオ・ショップを経営していたことがあり、今でも自宅でJBL の大型スピーカーを使っているとのことです。
手近にあった，ベースとサックスのジャズ二重奏のＣＤを掛け、冒頭のベース弾き始めの部分を聞いて親方は仰天しました。そしてしばらく聴いた後で彼が語ったのは、「異口同音」という言葉を形にしたような「これじゃ、大口径のスピーカーを使う意味が分からなくなるじゃないですか」というものでした。
親方が事前にGold Sound さんのサイトを見ていて、そこでの体験者の声を知っていたのではないかと妄想した程の異口同音の感想でした。
私自身も同じ感想を持っています。（笑）
デフェーザー裏中心に1mm ドリルで基準穴を空けます。
それに基づき段ボール・薄ベニヤ板用のサークルカッターでデフェーザー下端と同じ直径160mm で切り抜きました。
サークルカッターは工具というよりは文具に属するものですが精度も問題ありません。
これでデフェーザーは円錐単体になりました。
ブナ円板の天板にデフェーザーを取り付ける為に裏面の平面を出します。
実はプラキャストの硬化熱で表面を覆っていた透明プラ板が不規則に膨張した際に、それに引っ張られて裏面の1mm 厚イラストボードがうねっていたのです。
更にプラキャスト液を流し込んだ際の複数の穴から溢れ硬化したプラキャストがあちこちで盛り上がり、平面性に問題があります。
これでは天板に接着した際に隙間が出来、下手をすると使用中に剥がれて落ち、貴重なユニットを傷めます。
厚手ベニヤ板に#240 のサンドペーパーを上下を両面接着テープで貼り付けて作業台に固定し、デフェーザー裏面を平滑になるよう研磨します。
文字通り気長な作業ですので、毎日少しずつ作業を進めました。
ユニットについての情報：
現在使っているユニットのメーカーであるリード企業のサイトが昨年末（2007年）から開かなくなっているのですが、ウィキペディアによると、「2007年10月 廃業」と載っていました。
ところが、ここのブランドAir Wave のユニットは秋葉原のコイズミ無線で元気に販売中でした。私が使っているCLF080H1-S も並んでいます。
２月４日（2008年）にコイズミ無線で買物をした時にリード企業のことを尋ねてみると、名前が変わっただけで今でもユニットは入荷しているとの話でした。
また、リード企業の名前で参加していたタグチ・グループの新製品の反射型水平全指向性スピーカーREX060-180 の60mmフルレンジ・ユニットはAir Wave のCLF060P シリーズのものに見えます。
ユニットの供給に関しては安心なようです。
2008年2月6日追記：
デフェーザー裏面の平滑化は比較的早く出来ましたが、側面の平滑な直角出しにはいつ終わるのか分からない程に手間が掛かりました。全体的に膨れあがっていただけではなく、一部の膨張が隣りの面の凹みを誘発していたり、局部的にコブのような盛り上がりになって予想以上の不整地状態になっていましたが、画面下の方に見えるステンレス製曲尺（中学生の時買ったもの）をゲージとして当てがいながら、なんとか円錐形に仕立てました。
それでもまだ凹んでいる箇所や、表面のプラバンが一体になって貼り込まれているところがあります。
表面をスポンジペーパーの#320 で滑らかに仕上げました。
音波の反射面としてはボール紙断面（表面はエポキシ樹脂含浸ですが、一部地が出ています）、プラキャスト、プラバン、エポキシ樹脂と異種素材が混在していてどうかと思いますので表面処理をしなければ不都合と考えます。
2008年2月11日追記：
中高音を反射するデフェーザー表面は同一素材であることが望ましいと考えましたので、プラキャストでコーティングすることにしました。
硬質ビニール系樹脂の衣装ケース（私は塗料や樹脂の瓶、缶を収納するのに使っています）の上蓋をひっくり返し、デフェーザーの下に廃材を置いて浮かせてから、混合したプラキャスト液を素早くかけ、使い捨ての刷毛でまんべんなく表面を濡らしました。
樹脂が完全に硬化してから衣装ケース上蓋の上に流れた分はガムテープで跡も残らずきれいに剥がせます。
デフェーザー周辺の縁から鍾乳石のように硬化したプラキャストの雫は平面ヤスリで削り取っておきました。
これでデフェーザー表面はプラキャスト被膜で万遍なく覆われました。
デフェーザー裏面中央に8mm 径10mm の深さの穴をドリルで掘ります。
そこに4mm 径20mm 長のステンレス・タッピングネジ（サラ頭直径8mm をエポキシ接着剤で真っ直ぐに埋め込みます。デフェーザー裏面からはネジ部分が10mm 突き出ています。
このネジで厚さ15mm の20cm 径ブナ円板にデフェーザーを固定します。
2008年2月14日追記：
傘立てを弓ノコで支柱部分用に所定の長さに切断します。
ブナ円板の天板は厚さ15mm ですので、支柱先端が10mm 挿入する見積もりに、バッフルのデュポンコーリアンには5mm 挿入の見積もりで切断しました。
切断してから気付きましたが、リングに熔接された４本の支柱は正確な対角線上に配置されてはいませんでした。
本来の傘立てという用途にはそんな精密さは不要とは言うものの、私の目的の為には若干の調整が必要です。
天板のブナ円板の方には現物合わせで支柱の各棒が挿入される4mm 径10mm の深さの穴を空け、位置合わせの為のタグを付けておきました。むろん左右の天板同士の互換性はなくなります。
ブナ円板の天板をワトコによるオイル・フィニッシュで仕上げました。
その工程は２ページ目での足元ガード用のブナ球に対しておこなったのと全く同じです。
ブナ円板裏面はデフェーザー底面を取り付ける部分にはおおよそワトコ・オイルが付かないようにしました。ネジだけでなく接着剤も併用して強固に固定する予定です。
このネジのガイドとして中心に3mm 径10mm の深さの穴を空けておきました。
2008年2月16日追記：
デフェーザー表面が安っぽくテラテラ光っていることと、その表面に細かいホコリやツブツブが目に付いたので、#1000 番のスポンジペーパーをかけてマット面にしました。
削りすぎてせっかく形成したプラキャスト被膜を落とさないよう、さらっとかけます。
ブナ円板裏面とデフェーザー底面とに薄くエポキシ接着剤（30分硬化型）を塗ってから、埋め込んだタッピングネジで締め込みます。
更に傘立てから切り出した４本の支柱を位置合わせをしてエポキシ接着剤を塗っておいた穴の中にはめ込みます。このまま１日放置して硬化させます。
ブナ円板裏面とデフェーザー底面との間に残った隙間には瞬間接着剤を流して硬化させておきます。
2008年2月17日追記：
完成したデフェーザーをスピーカー上部にセットします。
支柱のバッフル接触ポイントの固定方など細部の詰めは残っておりますが、音響的にはスピーカー・システムはこれで完成です。
とても前身が傘立てとは思えないかっこいいガード・リングです。
時刻が時刻ですので大音響で試聴は出来ないのですが、ピアノ曲と小編成ジャズを聴きましたら目的とした高音は素直に伸びて聞こえました。
特性的にはハンディー・オーディオ・アナライザーPAA3 で測定した開き角度９０度の例に近いものになっているはずです。
休日の昼間に色々な音楽を聴いて、音のまとまりを総合的に判断せねばなりません。
こうなると欲が出て、今回作ったデフェーザーを雛形にして大理石で同じ形のものを外部業者に作ってもらおうという気になってきました。
エンパイア社の円柱形スピーカは、その音質は好みではありませんでしたが大理石トッププレートのカッコ良さは、今でもありありと目に残っています。
時間を作って新宿にある大理石、御影石加工業者のショールームにこのデフェーザーを持って、見積もり等の相談に行く予定です。
また残念だったのは、このエンクロジャーは元祖STBR125P12 の発想を受け継ぎ、使用するスピーカー・ユニットを交換できるようなバッフル構造としており、次にはエルサウンド製のフレームが人工大理石で構成された平面振動板ユニット「オギトーン」（糸吊りダンパー）を試してみる予定でいたのに、そのエルサウンドがオギトーンから撤退したことです。
心残りですが、仕方がありません。
追記：
2月19日に新宿の石材加工業者のショールームにこのデフェーザーの写真と寸法図とを持って見積もりをしてもらったとこと、一品製作になるので１個１０万円かかることが分かりました。
大理石デフェーザー計画はいきなり頓挫してしまいました。
同人サークル「瀬」
檸檬児
'2008-2-17