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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler,
wie einen Lautsprecher, und insbesondere einen elektroakustischen
Wandler, der ausgezeichnete Eigenschaften im Hochfrequenzbereich
aufweist.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Herkömmlichweise
sind als elektroakustische Wandler von dieser Art Lautsprecher bekannt, welche
Strukturen aufweisen, die in 14 und 15 gezeigt
werden.
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Der
herkömmliche
Lautsprecher, der in der Schnittansicht von 14 gezeigt
wird, umfasst: eine Membran 3, die zwischen Stützteilen 1 und 2 ausgedehnt
ist; und mehrere Paare von Magneten 4a und 4b bis 6a und 6b in
welchen die gepaarten Magnete sich vertikal über eine Membran 3 gegenüberstehen.
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Die
Membran 3 hat eine Struktur, in der ein Leitermuster 7,
das einer Schwingspule entspricht, auf der Oberfläche eines
flachen plattenartigen dünnen
Schichtmaterials ausgebildet ist.
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Die
Magnete 4a und 4b bis 6a und 6b werden
so angeordnet, dass in einer seitlichen Richtung Spalten in vorbestimmten
Abständen
L gebildet werden. Entsprechend dieser Konfiguration kreuzt das Leitermuster 7 magnetische
Felder, die durch die Magnete 4a und 4b bis 6a und 6b erzeugt
werden, und es wird ein reproduzierter Ton in der vertikalen Richtung
X durch die Spalten des Abstands L ausgegeben.
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In
dieser Struktur wird, wenn ein Audiosignal dem Leitermuster 7 zugeführt wird,
die vollständige Membran 3 in
der vertikalen Richtung X durch die Antriebskraft, die durch magnetische
Flüsse
zwischen den Magneten 4a und 4b bis 6a und 6b und
dem Leitermuster 7 erzeugt werden, zur Vibration gebracht, und
der reproduzierte Ton, der durch die Vibrationen erzeugt wird, wird
in der vertikalen Richtung X durch die Spalten des Abstands L ausgegeben.
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Der
herkömmliche
Lautsprecher, der in der Schnittansicht von 15 gezeigt
wird, umfasst: eine Membran 8, die gebogene Abschnitte 8b und 8c besitzt;
Stützteile 9 und 10,
die die Membran 8 stützen;
Joche 11a, 11b, 12a und 12b,
die über
einen Abschnitt 8a der Membran 8 einander gegenüberstehen und
Magnete 13a und 13b.
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Die
Membran 8 ist aus den drei Abschnitten 8a, 8b und 8c zusammengesetzt,
die im wesentlichen durch ein Dünnschichtmaterial
gebildet werden. Der erste Abschnitt 8a wird durch die
Joche 11a, 11b, 12a und 12b und
die Magneten 13a und 13b eingeklemmt. Der zweite
und dritte Abschnitt 8b und 8c werden mit einem
oberen Ende P des ersten Abschnitts 8a verbunden und konvex
aufwärts
in rechte bzw. linke Seiten gebogen. In dem ersten Abschnitt 8a werden
Leitermuster 14 und 15 entsprechend einer Schwingspule
auf der Oberfläche
des Schichtmaterials gebildet. Die äußeren Enden des zweiten und dritten
Abschnitts 8b und 8c werden von den Stützteilen 9 bzw. 10 gestützt, wodurch
das Ganze der Membran 8 einschließlich des ersten Abschnitts 8a in einem
sich hin- und herbewegenden Zustand von den Stützteilen 9 und 10 gestützt wird.
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Die
Joche 11a und 11b und 12a und 12b werden über die
Leitermuster 14 und 15 sich gegenüberstehend
unter Ausbildung eines Abstands W dazwischen angeordnet. Entsprechend
dieser Konfiguration kreuzen die Leitermuster 14 und 15 magnetische
Felder, die durch die Joche 11a und 11b und 12a und 12b erzeugt
werden.
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In
dieser Struktur wird, wenn ein Audiosignal den Leitermustern 14 und 15 zugeführt wird,
der erste Abschnitt 8a der Membran 8 in der vertikalen
Richtung X durch die Antriebskraft, die durch magnetische Flüsse zwischen
den Jochen 11a und 11b und 12a und 12b und
dem Leitermuster 14 und 15 erzeugt werden, zur
Vibration gebracht, und die zweiten und dritten Abschnitte 8b und 8c werden
in Verbindung mit dem ersten Abschnitt 8a zur Vibration gebracht,
wodurch der reproduzierte Ton, der durch die Vibrationen der zweiten
und dritten Abschnitte 8b und 8c erzeugt wird,
in der vertikalen Richtung X ausgegeben wird.
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Bei
dem herkömmlichen
Lautsprecher, der in 14 gezeigt wird, wird jedoch,
da die Magnete 4a und 4b bis 6a und 6b so
angeordnet sind, dass sie die Membran 3 einklemmen, der
reproduzierte Ton, welcher durch die Vibrationen der Membran 3 erzeugt
wird, durch die Magnete 4a und 4b bis 6a und 6b blockiert,
wodurch ein Problem dahingehend erzeugt wird, dass die Schalldruckeigenschaften
und die Hochfrequenzcharakteristiken verschlechtert werden. Der
reproduzierte Ton, der durch die Vibrationen der Membran 3 erzeugt
wird, wird nämlich
nur durch die Spalten des Abstands L zwischen den Magneten 4a und 4b bis 6a und 6b ausgegeben
und folglich ergibt sich ein Problem dahingehend, dass die Schalldruckeigenschaften
und die Hochfrequenzcharakteristiken verschlechtert werden.
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Weiterhin
werden die Frequenzcharakteristiken des reproduzierten Tones, der
durch die Vibrationen der Membran 3 erzeugt wird, durch
die Frequenzcharakteristiken (Übertragungsfunktion)
des Raumes beeinflusst, der durch die Magnete 4a und 4b bis 6a und 6b gebildet
wird, wodurch ein anderes Problem dahingehend erzeugt wird, dass
die Frequenzcharakteristiken geändert
werden.
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Um
den Tonausgabeeffekt zu verbessern, können die Abstände L zwischen
den Magneten 4a und 4b bis 6a und 6b erhöht werden.
In diesem Fall wird die Leistungsfähigkeit des Magnetkreises gesenkt,
und es ist folglich sehr schwierig, eine hohe magnetische Flussdichte
mit einem Absolutwert größer als
z. B. 0,5 Tesla, als die magnetische Flussdichte der Magnete 4a und 4b bis 6a und 6b zu
erhalten, mit dem Resultat, dass ein Problem dahingehend entsteht,
dass die Empfindlichkeit des Lautsprechers niedrig ist.
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In
dem herkömmlichen
Lautsprecher, der in 15 gezeigt wird, wird die Membran 8 der
integrierten Struktur gebildet, indem man in dem oberen Ende P die
getrennten ersten, zweiten und dritten Abschnitte 8a, 8b und 8c mittels
eines Haftmittels oder dergleichen verbindet. Dieses verursacht
dahingehend Probleme, dass die Membran 8 groß an Gewicht
ist und ihre Hochfrequenzcharakteristiken verschlechtert werden
und dass die Zahl der Produktionsschritte erhöht wird.
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Der
Lautsprecher hat die Struktur, in der die Leitermuster 14 und 15 der
Membran 8 in die zwei Spalten (magnetische Spalten) zwischen
den oberen Jochen 11a und 11b und den unteren
Jochen 12a und 12b eingesetzt werden. Der Magnetkreis
hat nämlich
zwei magnetische Spalten entsprechend den zwei Leitermustern 14 und 15.
Folglich muss ein Strom durch die Leitermuster 14 und 15 in
entgegengesetzten Richtungen in Übereinstimmung
mit einem Audiosignal fließen,
und das magnetische Feld in dem magnetischen Spalt zwischen den
oberen Jochen 11a und 11b muss in der Richtung
demjenigen in dem magnetischen Spalt zwischen den unteren Jochen 12a und 12b entgegengesetzt
sein, so dass der Magnetkreis kompliziert ist. Infolgedessen entstehen Probleme,
wie dass die Leitermuster 14 und 15 in einem komplizierten
Muster ausgebildet werden müssen
und dass die Produktionskosten erhöht werden.
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Da
die Leitermuster 14 und 15 der Membran 8 separat
ausgebildet werden, so dass sie vertikal entlang der Vibrationsrichtung
nebeneinander angeordnet sind (die vertikale Richtung X), wird die
Vibrationsenergie des ersten Abschnitts 8a nicht hinreichend
an den zweiten und dritten Abschnitt 8b und 8c übermittelt,
wodurch ein Problem dahingehend erzeugt wird, dass der Energieverlust
groß ist.
Insbesondere vermindert sich die Schwingungsenergie, die in dem
ersten Abschnitt 8a durch den Magnetkreis, der aus dem
unteren Leitermuster 15 besteht, das von dem oberen Ende
P entfernt ist, und die Joche 12a und 12b erzeugt
wird, während
der Ausbreitung zu dem zweiten und dritten Abschnitt 8b und 8c. Infolgedessen
entsteht ein Problem dahingehend, dass die Schalldruckeigenschaften
und die Frequenzcharakteristiken im Hochfrequenzbereich verschlechtert
werden.
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Als
ein Verfahren für
die Verbesserung des Nachteils der Verminderung von der Schwingungsenergie
kann erwogen werden, ein Verfahren einzusetzen, in dem die Steifheit
des Grundmaterials (Schichtmaterials) des ersten Abschnitts 8a erhöht wird.
Wenn dieses Verfahren eingesetzt wird, ist es z. B. erforderlich,
das Gewicht der gesamten Membran 8 zu erhöhen oder
die Dicke des ersten Abschnitts 8a zu erhöhen. Infolgedessen
entsteht ein Problem dadurch, dass es schließlich schwierig ist, die Schalldruckeigenschaften
und die Frequenzcharakteristiken im Hochfrequenzbereich zu verbessern.
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Es
ist ein Ziel der Erfindung, einen elektroakustischen Wandler zur
Verfügung
zu stellen, in dem die Probleme des herkömmlichen Stands der Technik gelöst werden
können,
und in welchem Eigenschaften wie die Schalldruckeigenschaften und
die Frequenzcharakteristiken in dem Hochfrequenzbereich ausgezeichnet
sind und eine Miniaturisierung, eine hohe Leistungsfähigkeit
und niedrige Produktionskosten realisiert werden können.
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Die
US-A-4276449 offenbart einen akustischen Wandler mit einer gewellten
Membran.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein elektroakustischer Wandler zur Verfügung gestellt, umfassend:
eine
dünne Membran,
die in einer gebogenen Form ausgebildet ist;
einen Magnetkreis
mit einem Spalt; und
einen dünnen linearen Leiter, der integral
auf einer Oberfläche
der Membran ausgebildet ist;
wobei ein Teil eines Bereiches
der Membran, in dem der Leiter ausgebildet ist, in den Spalt des
Magnetkreises eingeführt
ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Leiter in Bezug auf eine
Achse auf der Membran im Wesentlichen axialsymmetrisch gestaltet
ist, und
die Form des Leitermusters auf jeder Seite der Achse im
Wesentlichen rechteckig und gewendelt ist.
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
eine perspektivische Teilschnittansicht, welche die Struktur einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Längsprofilansicht,
welche die Struktur der ersten Ausführungsform entlang der Linie
A-A' in 1 zeigt.
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3 ist
eine ebene Ansicht, die in einer entwickelten Form die Struktur
einer Membran in der ersten Ausführungsform
zeigt.
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4 ist
eine Längsprofilansicht,
welche die Struktur der Membran in der ersten Ausführungsform zeigt.
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5 ist
eine perspektivische Teilschnittansicht, welche die Struktur einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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6 ist
eine Längsprofilansicht,
welche die Struktur der zweiten Ausführungsform entlang der Linie
B-B' in 5 zeigt.
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7 ist
eine ebene Ansicht, die in einer entwickelten Form die Struktur
einer Membran in der zweiten Ausführungsform zeigt.
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8 ist
eine Längsprofilansicht,
welche die Struktur einer dritten Ausführungsform zeigt.
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9 ist
eine ebene Ansicht, die in einer entwickelten Form die Struktur
einer Membran in der dritten Ausführungsform zeigt.
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10 ist
eine Längsprofilansicht,
welche die Struktur der Membran in der dritten Ausführungsform
zeigt.
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11 ist
eine Ansicht, welche die Richtfrequenzcharakteristik des Lautsprechers
der dritten Ausführungsform
zeigt.
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12 ist
eine Ansicht, welche die Richtfrequenzcharakteristik des Lautsprechers
der zweiten Ausführungsform
zeigt.
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13 ist
eine Ansicht, welche die Richtfrequenzcharakteristik des Lautsprechers
der ersten Ausführungsform
zeigt.
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14 ist
eine Schnittansicht, welche die Struktur eines herkömmlichen
Lautsprechers zeigt.
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15 ist
eine Schnittansicht, welche die Struktur eines anderen herkömmlichen
Lautsprechers zeigt.
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Im
folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Die Ausführungsformen,
die beschrieben werden, sind Hochfrequenzlautsprecher, die eine
Wiedergabe im Hochfrequenzbereich, z. B. 20 kHz oder darüber, ausführen können.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche, zum Teil ausgeschnitten, um
das Verständnis der
Struktur zu erleichtern, die Struktur eines Hochfrequenzlautsprechers
einer ersten Ausführungsform zeigt.
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Der
Hochfrequenzlautsprecher 16 umfasst: einen rechteckigen
Parallelepipedmagneten 17; Joche 18 und 19,
die so befestigt sind, dass die Pole (N- und S-Pol) des Magneten 17 eingeklemmt
werden; ein rechteckiges ringförmiges
Stützteil 20,
das im wesentlichen horizontal in Bezug auf ein konvexes oberes
Ende (Magnetpol) 18a des Jochs 18 und ein konvexes
oberes Ende (Magnetpol) 19a des Jochs 19 positioniert
ist; und eine Membran 21, die von dem Stützteil 20 in
einem Zustand gestützt
wird, in dem sich die Membran in einem Spalt 20a des Stützteils 20 und
zwischen den Polen 18a und 19a hin- und herbewegt.
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Wie
in einer Längsprofilansicht
von 2 gezeigt (eine Schnittansicht entlang der Linie
A-A' in 1),
wird ein Magnetkreis durch den Magneten 17 und die Joche 18 und 19 ausgebildet.
Die Pole 18a und 19a der Joche 18 und 19 sind
einander gegenüber
angeordnet, wobei sie einen vorbestimmten Spalt dazwischen ausbilden,
um einen magnetischen Spalt MG zu bilden. Die Membran 21,
die von dem Stützteil 20 gestützt wird,
wird in einem sich hin- und herbewegenden Zustand in den magnetischen
Spalt (MG) Spalt MG eingeführt.
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Der
Magnet 17, die Joche 18 und 19 und die Membran 21 bilden
eine Struktur, die in Bezug auf die Mittelposition des magnetischen
Spalts MG bilateral symmetrisch ist.
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Wie
in einer ebenen Ansicht (Entwicklungsansicht) von 3 gezeigt,
wird die Membran 21 im wesentlichen durch eine rechteckige
polymerische Kunstharzschicht gebildet, welche eine verhältnismäßig hohe
Hitzebeständigkeit
aufweist, und welche flexibel und dünn ist (in der Ausführungsform
wird die Dicke innerhalb eines Bereiches von 10 bis 50 μm eingestellt),
wie Polyimid oder Polyester, und eine Struktur hat, in der ein dünnes Leitermuster 22,
das aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen Metallmaterial hoher
Leitfähigkeit
hergestellt ist, integral auf der Oberfläche der polymerischen Kunstharzschicht durch
eine Drucktechnik ausgebildet ist.
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Das
Leitermuster 22 wird durch ein erstes und zweites Leitermuster 22a und 22b zusammengesetzt,
die in bezug auf einen Abschnitt im wesentlichen achsensymmetrisch
sind, der durch die unterbrochene Phantomlinie Q in 3 angezeigt
wird, und die elektrisch mit einander integriert sind. Das erste
Leitermuster 22a, welches rechteckig und gewendelt ist,
so dass es bei der Bewegung von der inneren zu der äußeren Seite
entgegen der Uhrzeigerrichtung größer wird, ist in einem Abschnitt 21a gebildet
(im folgenden "erster
vibrierender Abschnitt" genannt),
der sich auf der linken Seite in der Figur in bezug auf den Abschnitt
befindet, der durch die unterbrochene Phantomlinie Q angezeigt ist.
Das zweite Leitermuster 22b, welches rechteckig und gewendelt ist,
so dass es bei der Bewegung von der äußeren zu der inneren Seite
in der Uhrzeigerrichtung kleiner wird, ist in einem Abschnitt 21b gebildet
(im folgenden "zweiter
vibrierender Abschnitt" genannt),
der sich auf der rechten Seite in der Figur in bezug auf den Abschnitt
befindet, der durch die unterbrochene Phantomlinie Q angezeigt ist.
Das erste und zweite Leitermuster 22a und 22b werden
elektrisch miteinander an einem Ende QP des Bereichs verbunden, der
durch die unterbrochene Phantomlinie Q angezeigt wird.
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Genauer
wird das erste Leitermuster 22a in einer rechteckigen und
gewendelten Form gebildet durch: einen linearen Leitermusterabschnitt
(entsprechend einer Schwingspule) CLa1, der auf der Seite der unterbrochenen
Phantomlinie Q liegt; einen Leitermusterabschnitt (entsprechend
einer Schwingspule) CLa2, der auf der Seite des Stützteils 20 liegt;
und Leitermusterabschnitte CLa12, durch welche die entsprechenden
Leitermusterabschnitte CLa1 und CLa2 miteinander verbunden werden.
Das zweite Leitermuster 22b wird in einer rechteckigen
und gewendelten Form gebildet durch: einen linearen Leitermusterabschnitt
CLb1, der auf der Seite der unterbrochenen Phantomlinie Q ist; einen
Leitermusterabschnitt CLb2, der auf der Seite des Stützteils 20 ist;
und Leitermusterabschnitte CLb12, durch welche die entsprechenden
Leitermusterabschnitte CLb1 und CLb2 miteinander verbunden werden.
Das erste und zweite Leitermuster 22a und 22b,
die elektrisch miteinander verbunden sind, werden gleichzeitig in
einem Stück
in einem Druckschritt ausgebildet, so dass die Produktionsschritte
vereinfacht werden Wie in einer Schnittansicht von 4 gezeigt,
wird die polymerische Kunstharzschicht, welche das Grundmaterial bildet,
entlang der unterbrochenen Phantomlinie Q gefaltet, um das erste
und zweite Leitermuster 22a und 22b auf die äußere Seite
zu bringen, wodurch die Leitermusterabschnitte CLa1 und CLb1, welche
in Bezug auf die unterbrochene Phantomlinie Q achsensymmetrisch
sind, in einem Rücken-an-Rücken-Verhältnis in
Position gebracht werden. Wie oben beschrieben, ist das erste Leitermuster 22a entgegen
der Uhrzeigerrichtung ausgebildet, ist das zweite Leitermuster 22b in
Uhrzeigerrichtung ausgebildet, und sind die Muster in bezug auf
die unterbrochene Phantomlinie Q achsensymmetrisch. Daher werden
die Leitermusterabschnitte CLa1 und CLb1 in einem Rücken-an-Rücken-Verhältnis in
Position gebracht, indem man die polymerische Kunstharzschicht,
die das Grundmaterial ist, entlang der unterbrochenen Phantomlinie
Q faltet.
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Des
weiteren werden die Kontaktflächen
AR der polymerischen Kunstharzschicht entsprechend den Leitermusterabschnitten
CLa1 und CLb1 verbunden, so dass die Membran 21 eine Struktur
hat, in der ein Abschnitt, in dem die Leitermusterabschnitte CLa1 und
CLb1 gebildet werden, eine flache plattenartige Form hat, und die
ersten und zweiten vibrierenden Abschnitte 21a und 21b sind
bogenförmig
verbreitert.
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In
einem Zustand, in dem der flache plattenartige Abschnitt 23,
der dem Leitermusterabschnitt CLa1 und CLb1 entspricht, in den Spalt 20a des Stützteils 20 positioniert
wird, werden die beiden äußeren Enden
der ersten und zweiten vibrierenden Abschnitte 21a und 21b symmetrisch
an dem Stützteil 20 befestigt.
Der flache plattenartige Abschnitt 23 einschließlich des
linearen Leitermusterbereichs CLa1 und CLb1 wird in den magnetische
Spalt MG eingeführt,
und das Stützteil 20 wird
sodann an einem Gehäuse
(nicht gezeigt) in Position gebracht und befestigt, wodurch man
eine Struktur erhält,
in der, wie in 1 und 2 gezeigt,
die Membran 21 in einen sich hin- und herbewegenden Zustand
versetzt, und der Abschnitt des Lautsprechers 16, der zur
elektroakustischen Umwandlung beiträgt, symmetrisch strukturiert
wird.
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Dünne Anschlussleitungen
(nicht gezeigt) von hoher Leitfähigkeit
werden fixiert und angeschlossen an den beiden Enden Sa bzw. Sb
des Leitermusters 22, um zu ermöglichen, dass ein Audiosignal
durch die Anschlussleitungen geliefert wird.
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In
dem so strukturierten Lautsprecher 16 fließt, wenn
ein Audiosignal durch die Anschlussleitungen an das Leitermuster 22 gegeben
wird, ein Ansteuerungsstrom aufgrund des Audiosignals in die gleiche
Richtung durch die linearen Leitermusterabschnitte CLa1 und CLb1,
die in den magnetischen Spalt MG eingeführt sind. Eine Antriebskraft
wird durch eine Wechselwirkung zwischen einer Änderung des magnetischen Flusses,
die durch den Ansteuerungsstrom verursacht wird, der in die gleiche Richtung
in Übereinstimmung
mit dem Audiosignal fließt,
und dem magnetischen Feld in dem magnetischen Spalt MG erzeugt.
Der flache plattenartige Abschnitt 23 wird durch die Antriebskraft
in einer Richtung H, die zu dem magnetischen Feld in dem magnetischen
Spalt MG senkrecht ist, zur Vibration gebracht. Die ersten und zweiten
vibrierenden Abschnitte 21a und 21b empfangen
die Vibrationen, um zu vibrieren, wodurch ein reproduzierter Ton
ausgegeben wird.
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Auf
diese Art hat der Lautsprecher 16 der Ausführungsform
die Struktur, in der, wie in 4 gezeigt,
nur der flache plattenartige Abschnitt 23, der sehr dünn ist und
der erhalten wird, indem man eine sehr dünne polymerische Kunstharzschicht
faltet und verbindet, in den magnetische Spalt MG eingesetzt wird,
Daher ist es möglich,
den magnetischen Spalt MG auf eine sehr kleine Größe zu reduzieren.
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Genauer
kann der magnetische Spalt MG innerhalb eines Bereiches ungefähr 0,1 bis
0,5 mm eingestellt werden, was sehr viel kleiner als ein magnetischer
Spalt eines üblichen
Lautsprechers ist, so dass es möglich
ist, eine hohe magnetische Flussdichte von ungefähr 1,5 Tesla zu realisieren.
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Wie
oben beschrieben, wird die Struktur erhalten, in der das erste und
zweite Leitermuster 22a und 22b in Richtung entgegen
dem Uhrzeiger bzw. in Uhrzeigerrichtung gebildet werden, und die
Leitermusterabschnitte CLa1 und CLb1 sind in einem Rücken-an-Rücken-Verhältnis durch den Faltprozess
in Position gebracht. Wenn ein Audiosignal zugeführt wird, fließt folglich
der Ansteuerungsstrom durch die Leitermusterabschnitte CLa1 und
CLb1 in der gleichen Richtung, und die magnetischen Flüsse der gleichen
Richtung werden in den Leitermusterabschnitten erzeugt, um die magnetische
Flussdichte zu erhöhen.
Infolgedessen ist es möglich,
einen Lautsprecher mit einer hohen elektroakustischen Umwandlungs-Leistungsfähigkeit
zu realisieren.
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Die
Verbesserung der elektroakustischen Umwandlungs-Leistungsfähigkeit
wird durch die einfache Struktur realisiert, in der das erste und
zweite Leitermuster 22a und 22b in Richtung entgegen
dem Uhrzeiger bzw. in Uhrzeigerrichtung gebildet werden, und die
Leitermusterabschnitte CLa1 und CLb1 sind in einem Rücken-an-Rücken-Verhältnis durch
den Faltprozess in Position gebracht. Folglich können die Probleme, die in dem
Absatz zum herkömmlichen Stand
der Technik erörtert
wurden, wie dass das Ganze der Leitermuster eine komplizierte Form
haben muss, und dass das der Magnetkreis kompliziert sein muss,
gelöst
werden. Infolgedessen werden eine Vereinfachung der Produktionsschnitte,
Verringerung der Produktionskosten und dergleichen ermöglicht.
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Wie
in 2 bis 4 gezeigt, können die ersten und zweiten
vibrierenden Abschnitte 21a und 21b der Membran 21 mit
den sehr einfachen Mitteln, in denen die polymerische Kunstharzschicht
der Membran 21, die als das Grundmaterial dient, gefaltet
wird, so strukturiert sein, dass sie symmetrisch zu den Leitermusterabschnitten
CLa1 und CLb1 sind, die in den magnetische Spalt MG einzuführen sind. Daher
wird es den ersten und zweiten vibrierenden Abschnitten 21a und 21b ermöglicht,
in eine gut ausgeglichene Weise zu vibrieren, damit ein zuverlässiger,
ungestörter
und klarer Ton in Übereinstimmung mit
einem Audiosignal reproduziert werden kann.
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Die
ersten und zweiten vibrierenden Abschnitte 21a und 21b,
die für
das Erzeugen eines reproduzierten Tones verwendet werden, werden
nicht in dem Magnetkreis, der durch den Magnet 17 und die
Joche 18 und 19 gebildet wird, in Position gebracht,
sondern sie sind in einem offenen Zustand. Folglich ist es möglich, die
Schalldruckeigenschaften und die Frequenzcharakteristiken zu verbessern.
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Die
Membran 21 hat die einfache Struktur, in der das Gewicht
verringert werden kann, und ermöglicht,
dass die Schwingungsenergie des flachen plattenartigen Abschnitts 23 auf
die ersten und zweiten vibrierenden Abschnitte 21a und 21b mit
hoher Effizienz übertragen
wird. Infolgedessen können
die Wiedergabeeigenschaften in dem Hochfrequenzbereich stark verbessert
werden.
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In
dem ersten und zweiten Leitermuster 22a und 22b,
die in 3 gezeigt werden, sind die linearen Leitermusterabschnitte
CLa1 und CLb1, welche in den magnetischen Spalt MG eingeführt werden sollen,
die antreibenden Teile, die zur elektroakustischen Umwandlung beitragen.
In der Struktur wird, wenn die Leitermusterabschnitte CLa2, CLa12,
CLb2 und CLb12 ausschließlich
der Leitermusterabschnitte CLa1 und CLb1 genug im elektrischen Widerstand gesenkt
und in einer Musterform ausgebildet wurden, in der die Gewichtsreduktion
ermöglicht
wird, eine Struktur erhalten, in der die Schalldruckeigenschaften
und die Frequenzcharakteristiken einfach verbessert werden können.
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Genauer
werden, wie in 3 gezeigt, Maßnahmen
ergriffen, wie die zum Senken des elektrischen Widerstandes, indem
man die Leitermusterabschnitte CLa2 und CLb2, welche an den Abschnitten anzubringen
sind, die von dem Stützteil 20 gestützt werden,
breiter ausbildet, und zum Verringern des Gewichts durch Verringern
der Breite der Leitermusterabschnitte CLa12 und CLb12. Folglich
ist möglich, das
Leitermuster 22, in dem der elektrische Verlust als Ganzes
klein ist und das Gewicht verringert wird, zu realisieren. Infolgedessen
kann die Membran 21, die klein ist und in welcher der Verlust
der Schwingungsenergie sehr klein ist, realisiert werden, und der Lautsprecher 16,
in dem die Schalldruckeigenschaften und die Frequenzcharakteristiken
in dem Hochfrequenzbereich ausgezeichnet sind, kann realisiert werden.
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Als
nächstes
wird eine zweite Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf 5 und 7 beschrieben.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die Struktur eines Hochfrequenzlautsprechers der
zweiten Ausführungsform,
teilweise ausgeschnitten, um das Verständnis der Struktur zu erleichtern, zeigt.
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Der
Hochfrequenzlautsprecher 25 umfasst: zwei rechteckige Parallelepipedmagnete 26 und 27; drei
Joche 28, 29 und 30, die so befestigt
sind, dass sie die Pole der Magneten 26 und 27 einklemmen; ein
rechteckiges ringförmiges
Stützteil 33,
das im wesentlichen horizontal in Bezug auf konvexe obere Enden
(Magnetpole) 31, 28a, 28b und 32 der
Joche 28, 29 und 30 positioniert ist
und eine Membran 34, die von dem Stützteil 33 gestützt wird.
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Wie
in einer Längsprofilansicht
von 6 gezeigt (eine Schnittansicht entlang der Linie
B-B' in 5),
wird ein Magnetkreis durch die Magnete 26 und 27 und
die Joche 28, 29 und 30 ausgebildet.
Der Pol 28a des Jochs 28 und der Pol 31 des
Jochs 29 werden gegenüberliegend
unter Ausbildung eines vorbestimmten Abstands dazwischen angeordnet, um
einen ersten magnetischen Spalt MG1 zu bilden, und der Pol 28b des
Jochs 28 und der Pol 32 des Jochs 30 werden
gegenüberliegend
unter Ausbildung eines vorbestimmten Abstands dazwischen angeordnet,
um einen zweiten magnetischen Spalt MG2 zu bilden. Das Stützteil 33 wird
innerhalb der Joche 29 und 30 angeordnet, und
das Joch 28 wird in einem Spalt 33a des Stützteils 33 angeordnet.
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In
der Membran 34 werden die Enden an dem Stützteil 33 befestigt
und durch den ersten und zweiten magnetischen Spalt MG1 bzw. MG2
geführt, um
eine gebogene Form zu bilden, die zur Außenseite des Jochs 28 hervorsteht.
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Die
Breite der Membran 34 wird so ausgebildet, dass sie größer als
der Spalt 33a des Stützteils 33 ist.
Die Enden der Membran 34 werden an den inneren Enden des
Stützteils 33 befestigt,
so dass sie zu den Magneten 26 bzw. 27 hin gerichtet
sind. Die Enden der Membran 34 werden durch die gleiche Biegung
in Richtung zu den Magneten 26 bzw. 27 gebogen,
und der Mittelteil, der durch den ersten und zweiten magnetischen
Spalt MG1 und MG2 zum Hervorstehen zur Außenseite des Jochs 28 geführt wird, wird
in eine halbzylindrische Form gebogen, so dass die vollständige Membran 34 in
einem dynamisch ausgeglichenen Zustand von dem Stützteil 33 gestützt wird.
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Die
Struktur der Membran 34 wird im weiteren im Detail mit
Bezug auf eine ebene Ansicht (Entwicklungsansicht) von 7 beschrieben.
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Wie
in 7 gezeigt, wird die Membran 34 im wesentlichen
durch eine rechteckige polymerische Kunstharzschicht gebildet, welche
eine verhältnismäßig hohe
Hitzebeständigkeit
aufweist und welche flexibel und dünn ist (in der Ausführungsform wird
die Dicke so eingestellt, dass sie innerhalb eines Bereiches von
10 bis 50 μm
liegt), wie Polyimid oder Polyester, und eine Struktur besitzt,
in der ein dünner Leitermusterabschnitt 35 aus
Kupfer, Aluminium oder einem anderen Metallmaterial von hoher Leitfähigkeit integral
auf der Oberfläche
der polymerischen Kunstharzschicht durch Drucktechnik ausgebildet
ist.
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Der
Leitermusterabschnitt 35 ist in Bezug auf einen Mittelteil
(der Teil, der durch die unterbrochene Phantomlinie Q angezeigt
wird) der rechteckigen polymerischen Kunstharzschicht im wesentlichen
achsensymmetrisch und in einer rechteckigen und gewendelten Form
ausgebildet. In dem Leitermusterabschnitt 35 wird ein linearer
Leitermusterabschnitt 35a und 35b, die zu der
unterbrochenen Phantomlinie Q parallel sind, unter Ausbildung eines
vorbestimmten Abstands L1 dazwischen gebildet. Der Abstand L1 ist größer als
der Abstand L2 des ersten und zweiten magnetischen Spalts MG1 und
MG2, die in 6 gezeigt sind (L1 > L2).
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Die
Membran 34 dieser Struktur wird an den inneren Enden des
Stützteils 33 befestigt,
und an drei Orten, wie in 6 gezeigt,
gekrümmt,
wodurch die Leitermusterabschnitte 3ä und 35b in einer
gut-ausgeglichenen Weise in dem ersten bzw. zweiten magnetischen
Spalt MG1 und MG2 in Position gebracht werden, und der Abschnitt
der unterbrochenen Phantomlinie Q bildet ein Spitzenbereich, welcher
von dem ersten und zweiten magnetischen Spalt MG1 und MG2 durch
den gleichen Abstand getrennt ist.
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Die
Anschlussleitungen (nicht gezeigt) von hoher Leitfähigkeit
werden an den beiden Enden Sa und Sb des Leitermusters 35 befestigt
und jeweils angeschlossen, um es zu ermöglichen, dass ein Audiosignal
durch die Anschlussleitungen geliefert wird.
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In
dem so strukturierten Lautsprecher 25 wird, wenn ein Audiosignal
den Enden Sa und Sb des Leitermusters 35 durch die Anschlussleitungen
zugeführt
wird, die gesamte Membran 34 in eine Richtung H, welche
zu den magnetischen Feldern in dem magnetischen Spalt MG1 und MG2
senkrecht ist, durch zwei Antriebskräfte oder eine erste Antriebskraft, welche
durch eine Wechselwirkung zwischen einer Änderung des magnetischen Flusses
in dem Leitermusterabschnitt 35a und dem magnetischen Feld
in dem magnetischen Spalt MG1 erzeugt wird, und eine zweite Antriebskraft,
welche durch eine Wechselwirkung zwischen einer Änderung des magnetischen Flusses
in dem Leitermusterabschnitt 35b und dem magnetischen Feld
in dem magnetischen Spalt MG2 erzeugt wird, zur Vibration gebracht.
Resultierend aus den Vibrationen wird ein reproduzierter Ton erzeugt
und ausgegeben.
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In
dem Lautsprecher 25 der Ausführungsform wird, wie in 7 gezeigt,
die Membran 35 durch die sehr einfache Struktur realisiert,
und folglich werden eine Verringerung des Gewichts, eine Vereinfachung
der Produktionsschritte und dergleichen ermöglicht. Außerdem können die Frequenzcharakteristiken
in dem Hochfrequenzbereich durch die Verringerung des Gewichts stark
verbessert werden.
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Wie
in 6 gezeigt, werden die seitlichen Enden der Membran 35,
wo die Leitermusterabschnitte 35a und 35b gebildet
werden, so strukturiert, dass sie nur einmal durch den magnetischen
Spalt MG1 bzw. MG2 geführt
zu werden brauchen. Folglich kann der Abstand von jedem der magnetischen
Spalten MG1 und MG2 so eingestellt werden, dass er sehr klein ist.
Entsprechend dem Lautsprecher 25 der Ausführungsform
können
namentlich die Abstände der
magnetischen Spalten MG1 und MG2 kleiner als verglichen mit der
ersten Ausführungsform,
die in 2 in gezeigt ist, gebildet werden, in der die
polymerische Kunstharzschicht, die als das Grundmaterial dient,
gefaltet wird und dann in den magnetischen Spalt MG eingeführt wird.
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Wie
in 6 gezeigt, besitzt die Membran 34 als
Ganzes eine halbzylindrische Form und ist in einer gut-ausgeglichenen
Weise geformt, so dass keine unnötige
Spannung teilweise auf die Membran ausgeübt wird. Infolgedessen kann
ein Lautsprecher mit ausgezeichneter Richtcharakteristik realisiert werden,
und ein zuverlässiger,
verzerrungsfreier und klarer Ton kann in Übereinstimmung mit einem Audiosignal
reproduziert werden Der Mittelteil der Membran 34, der
für das
Erzeugen eines reproduzierten Tones benutzt wird, wird nicht in
dem Magnetkreis in Position gebracht, sondern ist in einem offenen
Zustand. Folglich ist es möglich,
die Schalldruckeigenschaften und die Frequenzcharakteristiken zu
verbessern.
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Als
nächstes
wird eine dritte Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf 8 bis 10 beschrieben.
Die Ausführungsform
ist ein Hochfrequenzlautsprecher der Struktur, die die Eigenschaften
der Lautsprecher der ersten und zweiten Ausführungsformen hat.
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8 ist
eine Längsprofilansicht,
welche die Struktur des Hochfrequenzlautsprechers der Ausführungsfonn
zeigt. Die Teile, die mit denen von den 2 und 6 identisch
sind oder ihnen entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Auf
die Figur bezugnehmend umfasst der Hochfrequenzlautsprecher 36:
zwei rechteckige Parallelepipedmagnete 26 und 27;
drei Joche 28, 29 und 30, die so befestigt
sind, dass sie die Pole der Magneten 26 und 27 einklemmen;
ein rechteckiges ringförmiges
Stützteil 20,
das im wesentlichen horizontal in bezug auf konvexe obere Enden
(Magnetpole) 31, 28a, 28b und 32 der
Joche 28, 29 und 30 positioniert ist
und eine Membran 34, die von dem Stützteil 20 gestützt wird.
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Ein
Magnetkreis wird durch die Magnete 26 und 27 und
die Joche 28, 29 und 30 gebildet. Der
Pol 28a des Jochs 28 und der Pol 31 des
Jochs 29 werden gegenüberliegend
unter Ausbildung eines vorbestimmten Abstands dazwischen angeordnet,
um einen ersten magnetischen Spalt MG1 zu bilden, und der Pol 28b des
Jochs 28 und der Pol 32 des Jochs 30 werden
gegenüberliegend
unter Ausbildung eines vorbestimmten Abstands dazwischen angeordnet, um
einen zweiten magnetischen Spalt MG2 zu bilden. Die Membran 34 wird
in einem sich hin- und herbewegenden Zustand in einem Spalt 20a des
Stützteils 20 und
in dem ersten und zweiten magnetischen Spalt MG1 und MG2 angeordnet.
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Die
Struktur der Membran 34 wird im Detail mit Bezug auf eine
ebene Ansicht (Entwicklungsansicht) von 9 beschrieben.
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Wie
in 9 gezeigt, wird die Membran 34 im wesentlichen
durch eine rechteckige polymerische Kunstharzschicht gebildet, welche
eine verhältnismäßig hohe
Hitzebeständigkeit
aufweist und welche flexibel und dünn ist (in der Ausführungsfonn
wird die Dicke so eingestellt, dass sie innerhalb eines Bereiches
von 10 bis 50 μm
liegt), wie Polyimid oder Polyester, und sie besitzt eine Struktur,
in der ein dünner Leitermusterabschnitt 35 aus
Kupfer, Aluminium oder einem anderen Metallmaterial von hoher Leitfähigkeit integral
auf der Oberfläche
der polymerischen Kunstharzschicht durch Drucktechnik ausgebildet
wird.
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Der
Leitermusterabschnitt 35 ist in Bezug auf einen Mittelteil
(der Teil, der durch die unterbrochene Phantomlinie Q angezeigt
wird) der rechteckigen polymerischen Kunstharz schicht im wesentlichen
achsensymmetrisch und in einer rechteckigen und gewendelten Form
ausgebildet.
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Die
Membran wird in zwei Teilen gefaltet, die jeweils durch unterbrochene
Phantomlinien Qa und Qb angezeigt werden, die von der unterbrochenen Phantomlinie
Q durch den gleichen Abstand getrennt sind, wodurch, wie in 10 gezeigt,
ein Leitermusterabschnitt 35a auf der Seite der unterbrochenen Phantomlinie
Qa und ein Leitermusterabschnitt 35b auf der Seite der
unterbrochenen Phantomlinie Qb nach der Außenseite gerichtet aus. Des
weiteren sind Kontaktflächen
ARa der polymerischen Kunstharzschicht entsprechend dem Leitermusterabschnitt 35a miteinander
verbunden, und sind Kontaktflächen ARb
der polymerischen Kunstharzschicht entsprechend dem Leitermusterabschnitt 35b miteinander verbunden.
Infolgedessen wird die Membran 34 gebildet, in der Abschnitte 23a und 23b ausgebildet sind,
in denen die Leitermusterabschnitte 35a und 35b eine
flache plattenartige Form haben, und ein innerer vibrierender Abschnitt 34c zwischen
den flachen plattenartigen Abschnitten 23a und 23b und äußere vibrierende
Abschnitte 34a und 34b außerhalb der flachen plattenartigen
Abschnitte 23a und 23b werden unter Setzen der
flachen plattenartigen Abschnitten 23a und 23b als
Ränder
gekrümmt.
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In
einem Zustand, in dem die Membran 34 in dem Spalt 20a des
Stützteils 20 positioniert
ist, werden die äußeren vibrierenden
Abschnitte 34a und 34b symmetrisch an dem Stützteil 20 befestigt.
Der flache plattenartige Abschnitt 23a entsprechend dem Leitermusterabschnitt 35a wird
in den ersten magnetischen Spalt MG1 eingeführt, der flache plattenartige Abschnitt
Teil 23b entsprechend dem Leitermusterabschnitt 35b wird
in den zweiten magnetischen Spalt MG2 eingeführt, und das Stützteil 20 wird
dann an einem Gehäuse
(nicht gezeigt worden) in Position gebracht und befestigt, wodurch
man eine Struktur erhält,
in der, wie in 8 gezeigt, die Membran 34 in
einen sich hin- und herbewegenden Zustand versetzt wird, und der
Abschnitt des Lautsprechers 36, der zu der elektroakustischen
Umwandlung beiträgt, ist
symmetrisch strukturiert.
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In
dem so strukturieren Lautsprecher 36 wird, wenn ein Audiosignal
den Enden Sa und Sb des Leitermusters 35 zugeführt wird,
die gesamte Membran 34 in einer Richtung H, welche senkrecht
zu den magnetischen Feldern in den magnetischen Spalten MG1 und
MG2 ist, durch zwei Antriebskräfte
oder eine erste Antriebskraft, welche durch eine Wechselwirkung
zwischen einer Änderung
des magnetischen Flusses in dem Leitermusterabschnitt 35a und
dem magnetischen Feld in dem magnetischen Spalt MG1 erzeugt wird,
und eine zweite Antriebskraft, welche durch eine Wechselwirkung
zwischen einer Änderung
des magnetischen Flusses in dem Leitermusterabschnitt 35b und
dem magnetischen Feld in dem magnetischen Spalt MG2 erzeugt wird,
zur Vibration gebracht. Resultierend aus den Vibrationen wird ein reproduzierter
Ton erzeugt und ausgegeben.
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In
dem Lautsprecher 36 der Ausführungsform kann, da die Membran 34 die
drei Abschnitte aufweist, d.h., wie oben beschrieben, den inneren
vibrierenden Abschnitt 34e und die äußeren vibrierenden Abschnitte 34a und 34b,
kann der Bereich, der zu der Tonwiedergabe beiträgt, wesentlichen erhöht werden,
und folglich ist es möglich,
einen Lautsprecher mit einer hohen Leistungsfähigkeit zu realisieren. Auf
die gleiche Weise wie in der ersten und zweiten Ausführungsformen
können,
da die Membran 34 durch die einfache und leichte Struktur
ausgebildet werden kann, die Schalldruckeigenschaften und die Frequenzcharakteristiken
in dem Hochfrequenzband verbessert werden.
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Als
nächstes
werden Merkmale der Lautsprecher 16, 25 und 36 der
ersten bis dritten Ausführungsformen
auf der Grundlage von Resultaten aus Experimenten zur Richtfrequenzcharakteristik,
die in den 11 bis 13 gezeigt
sind, beschrieben.
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11 zeigt
die Richtfrequenzcharakteristik des Lautsprechers 36, 12 diejenige
des Lautsprechers 25 und 13 zeigt
diejenige des Lautsprechers 16. In den 11 bis 13 stellt
die Abszisse den Logarithmus der Frequenz (logf) dar, und die Ordinate
stellt den Schalldruck (dB) dar.
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In
jeder der 11 bis 13 zeigt
die Richtfrequenzcharakteristik, die durch die Zweipunkt-Strichlinie angezeigt
wird, Charakteristiken für einen
Richtwinkel von 0°,
die durch Positionierung eines Mikrophons in der in 2, 6 oder 8 gezeigten
Richtung H (auf der Vorderachse) gemessen werden, die Richtfrequenzcharakteristik,
die durch die Einpunkt-Strichlinie
angezeigt wird, zeigt Charakteristiken für einen Richtwinkel von 15°, die Richtfrequenzcharakteristik,
die durch die unterbrochene Linie angezeigt wird, zeigt Charakteristiken
für einen Richtwinkel
von 30°,
die Richtfrequenzcharakteristik, die durch die gepunktete Linie
angezeigt wird, zeigt Charakteristiken für einen Richtwinkel von 45° und die
Richtfrequenzcharakteristik, die durch die durchgezogene Linie angezeigt
wird, zeigt Charakteristiken für
einen Richtwinkel von 60°.
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Bezugnehmend
auf 11, weist der Lautsprecher 36 der dritten
Ausführungsform
ein Merkmal auf, in dem der Schalldruck in der Nähe der Vorderseite (Winkel
von 0° oder 15°) als Ganzes
flach ist, und der Schalldruck in einer Richtung eines Winkels von
30° oder
mehr beginnt bei einer verhältnismäßig niedrigen
Frequenz sich abzusenken Auf 12 bezugnehmend,
weist der Lautsprecher 25 der zweiten Ausführungsfonn
ein Merkmal auf, in dem keine Dispersion des Schalldrucks abhängig von
dem Schalldruck beobachtet wird, der Schalldruck die Tendenz zeigt,
als Ganzes abgesenkt zu werden, wenn die Frequenz höher wird,
die Tendenz der Absenkung aber verhältnismäßig klein ist und die Richtcharakteristik
ausgezeichnet ist.
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Bezugnehmend
auf 13, ist für
den Lautsprecher 16 der ersten Ausführungsform der Schalldruck
in der Nähe
der Vorderseite (Winkel von 0° oder
von 15°)
als Ganzes flach, und derjenige bei einem Winkel von 30° bis 60° dehnt sich
zu einer verhältnismäßig hohen
Frequenz (dem Punkt T in der Figur) aus. Namentlich weist der Lautsprecher 16 der ersten
Ausführungsform
Charakteristiken auf, die beide Merkmale sowohl des Lautsprechers 25 als auch
des Lautsprechers 36 der zweiten und dritten Ausführungsformen
besitzen.
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Auf
diese Art weisen die Lautsprecher 16, 25 und 36 der
ersten bis dritten Ausführungsform
jeweilige charakteristische Richtfrequenzcharakteristiken auf. In
einem Design eines Lautsprechersystems oder dergleichen kann folglich
eine gewünschte Richtfrequenzcharakteristik
erhalten werden, indem man passend selektiv die Strukturen der Lautsprecher
einsetzt. Wenn die Strukturen der Lautsprecher geeignet miteinander
kombiniert werden, ist es möglich,
eine gewünschte
Richtfrequenzcharakteristik zu erhalten.
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Wie
oben beschrieben, umfasst der elektroakustische Wandler der Erfindung
eine dünne
Membran, die in einer gebogenen Form ausgebildet ist, und hat eine
Struktur, in der ein dünner
linearer Leiter integral auf der Oberfläche der Membran ausgebildet ist,
und nur ein Bereich der Membran, in der der Leiter ausgebildet ist,
wird in einen magnetischen Spalt eines Magnetkreises eingeführt. Folglich
kann eine Verringerung des Gewichts der Membran und eine Verbesserung
der Leistungsfähigkeit
der elektroakustischen Umwandlung aufgrund des Leiters und des magnetischen
Spalts ermöglicht
werden, so dass es möglich
ist, einen elektroakustischen Wandler zur Verfügung zu stellen, bei dem Eigenschaften
wie die Schalldruckeigenschaften und die Frequenzcharakteristiken
in dem Hochfrequenzbereich ausgezeichnet sind, und eine Miniaturisierung,
eine hohe Leistungsfähigkeit
und niedrige Produktionskosten realisiert werden können.