JP2003508937A - 低音ダイアフラム・スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 低音ダイアフラム・スピーカは、ハウジング（１０）のハウジング壁（１３、１４、１５）がダイアフラム（３）の後側に形成されている容積（２５）を包囲する前記ハウジング（１０）を有する。容積（２５）の境界を形成するハウジング壁（１３、１４、１５）の面内に開口（２３）が存在する。増幅器の振動がその大きさにおいてダイアフラム（３）の振動に対応する共振周波数が、２００Ｈｚ（ヘルツ）以上、特に１０００Ｈｚ以上であり、したがって中音スピーカまたは高音スピーカの周波数帯域内に存在するように、前記容積（２５）が小さく形成されている。この場合、低音ダイアフラム・スピーカの各周波数において空気が容積から大きな空気速度で流出するように、開口（２３）が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、電気信号を音響信号に変換するための低音ダイアフラム・スピーカ
に関するものである。

【０００２】 特に、本発明は、機械振動を音に変換するダイアフラムに連結された、電気振
動の機械振動への変換器を有する低音ダイアフラム・スピーカに関するものであ
る。

【０００３】 電磁振動を音に変換するダイアフラムに連結された電磁振動の発生器を有する
、実際にしばしば使用される既知の低音ダイアフラム・スピーカにおいては、ハ
ウジングは気密密閉ボックスであり、この密閉ボックスにより、後方に放出され
たダイアフラムの波面が、ダイアフラムの正面側で放出された波面と合流するこ
とが阻止される。この密閉ハウジングにおいては、ハウジング内の空気がダイア
フラムの前後運動を制動し、これによりスピーカ・システムの共振周波数が上昇
する。密閉ハウジングの空気容積が小さければ小さいほど、密閉空気のばね作用
したがって共振周波数は上昇する。

【０００４】 既知の低音ダイアフラム・スピーカにおいては、広い周波数帯域特にきわめて
低い周波数帯域即ち低音帯域における良質な音響ないし良質な再生は、大きなダ
イアフラムを用いたときにのみ発生可能であることが欠点であり、その理由は、
この大きなダイアフラムを用いたときにのみ低音を発生可能であるからである。
しかしながら、大きなダイアフラムが比較的小さなハウジング内に組み込まれた
場合、ダイアフラムの後側のエア・クッションがダイアフラムの運動を制動する
ので低音が放出されない。この理由から、低音ダイアフラム・スピーカのハウジ
ングはきわめて大きな容積となるように選択されなければならない。しかしなが
ら、スピーカが消費部門で販売され且つ末端消費者により使用される場合、スピ
ーカの最大寸法は制限されている。

【０００５】 他の既知の低音ダイアフラム・スピーカは密閉ハウジングにより包囲されたス
ピーカ基体を有し、ハウジングは後側に均圧開口を含んでいる（ドイツ特許第１
９６０１２１７号、欧州特許公開第０４５６４１６号）。これらの開口はダイア
フラムのエア・クッション剛性を低減し且つ均圧によりダイアフラムの作動を容
易にするので、良質な再生のために、完全に密閉されたハウジングの場合よりも
ハウジングをやや小さく選択することができる。しかしながら、この低音ダイア
フラム・スピーカにおいては、低周波数帯域において開口は後方音に対してきわ
めて僅かな空気抵抗を与えるにすぎないので、低音は放出されない。この理由か
ら、低周波数帯域においては、システムはあたかもハウジングが存在しないかの
ように作動し、即ち後方音はこの低音帯域においてはダイアフラムの正面側の音
を消失させる。

【０００６】 他の既知の低音ダイアフラム・スピーカにおいては、ダイアフラムの後側から
放出された音は消滅されずに一部利用可能にされる。トンネルまたはダクトまた
は受動ダイアフラムと結合されたハウジング内の正確に形成された開口は、後方
音を外部に通過させる。開口は均圧開口として働き、または特定の周波数帯域に
おいては音響増幅器として働く。後方音は特定の周波数帯域において正面側の音
をもはや消滅させず、それを増幅させる。この場合、振動可能な対象物のみなら
ず空気で充満された空洞もまた共振を有するという効果が利用される。ハウジン
グの容積または音響通過開口ないしは受動ダイアフラムを変化させることにより
、この空洞共振を調節することができる。後方音は増幅されて外部に到達し、ダ
イアフラムの正面側の音と共に高い音響放出を形成する。

【０００７】 この低音ダイアフラム・スピーカにおいては、ハウジング容積、ハウジング内
のダイアフラムの共振周波数および反射開口ないし受動ダイアフラムの寸法がき
わめて正確に相互にマッチして決定されているときにのみ最適作用が達成される
。さらに、この低音ダイアフラム・スピーカにおいても、開口は低周波数帯域に
おいて後方音に対して全く空気抵抗を与えないかまたは僅かな空気抵抗を与える
にすぎないので、低音を放出させることができないことが欠点として残る。一方
で、これにより、低周波数に対応する空気圧力波は妨害されることなく開口内を
通過可能となる。この理由から、このシステムは低周波数帯域においてはあたか
もハウジングが存在しないかのように働き、即ちダイアフラムの後方で発生する
後方音はダイアフラムの手前で発生するこの低音帯域内の音を消失させる。

【０００８】 音楽ないし音は一般に種々の周波数から構成されている。したがって、各スピ
ーカを用いて、この音のできるだけ自然に忠実な再生が求められる。これに対す
る前提条件は、その瞬間に演奏されたすべての周波数が純粋に正弦波で且つ正し
い音の強さで再生されることである。

【０００９】 既知の低音ダイアフラム・スピーカは特にその共振帯域において効率的である
。共振の場合、増幅器の振動即ち強制システムの運動およびコイルしたがってダ
イアフラムの振動は正常な変位においては同位相である。増幅器およびダイアフ
ラムの復元力は同じ方向に作用する。共振周波数付近の帯域はしたがってきわめ
て大きく再生される。既知の低音ダイアフラム・スピーカの共振周波数はスピー
カの作動帯域内に存在し、したがって１５Ｈｚ−２００Ｈｚの範囲にある。した
がって、共振周波数帯域内の自然に忠実な音の再生は、追加手段なしに可能であ
る。共振帯域を制御するために、この共振帯域を高価な電子式補助手段を用いて
モニタリングする試みが既知である。ダイアフラムの位置を検出し且つ伝送する
センサおよび回路が使用されるので、適切な電子式制御回路を用いて共振周波数
帯域の音量を制御することができる。既知のセンサは容量性または誘導性変位受
信器またはライト・バリヤであり、これらの中に例えばダイアフラムに装着され
たウェッジが挿入されている。

【００１０】 通常の低音ダイアフラム・スピーカにおいては、スピーカを操作するために複
雑な増幅器が必要であることが欠点であるとみなされてきた。増幅器側から見て
、スピーカは有効成分と無効成分とを有するきわめて強い誘導性インピーダンス
を形成する。これにより、インピーダンスは再生帯域にわたり約２−８０Ωの間
で変動する。さらに、スピーカは、増幅器の電圧に対して逆位相で作用する逆電
圧を増幅器に与える電圧発生器として働く。この理由から、スピーカの電圧およ
び抵抗変動をほぼ補償するために、増幅器に対して電子式にきわめて複雑な技術
が必要である。

【００１１】 できるだけ良質な低音ダイアフラム・スピーカを提供することが本発明の課題
である。 この課題は、冒頭記載の低音ダイアフラム・スピーカを、後方音がスピーカの
基体内のきわめて小さい開口により、約１００倍も低減されたノイズ音に変換さ
れるように形成することによって解決される。さらに、本発明により、共振周波
数をそれに対応して高く形成するために、スピーカの基体ないしハウジングが小
さく維持される。

【００１２】 請求項１に記載の本発明による低音ダイアフラム・スピーカは、特に３０Ｈｚ
と可聴下限限界である１６Ｈｚとの間の低音帯域の音が消失されず純粋に正弦波
状の音として再生されるという利点を有している。共振周波数は完全にスピーカ
の作動帯域外に存在するので、従来技術において共振周波数帯域内で回避できな
かった音量ひずみは解消される。中音または高音帯域内に存在する共振周波数は
、全低音帯域を供給電気信号に対応してほぼエラーなく伝送することを可能にす
る。

【００１３】 きわめて小さいハウジングとして作用する基体はダイアフラムの後側における
エア・クッションの大きさを低減する。これにより、システムの共振周波数が上
昇されることが有利である。共振周波数はなおシステムの伝送範囲内に存在する
が作動範囲以上に存在するように、基体の大きさを選択することが特に好ましい
。さらに、音をダイアフラムの後側から直接基体ないしハウジング内の小さな開
口に供給し、この開口が、有効音を放出するダイアフラムに比較してきわめて小
さいダイアフラムとして働くことが有利である。即ち、小さい変位で希望の有効
音を放出するダイアフラムの音圧が、小さい後方開口において、大きな変位で且
つ大きな運動速度で開口から流出し且つ音響的に妨害のない空気流れとして現わ
れるノイズ音に変換される。開口において流出するこの空気の音量はダイアフラ
ムの有効音の音量に対して約１００倍も小さいことがわかった。さらに、空気容
積が全くないかまたは無視できるほどの小さな空気容積のみが存在し、この空気
容積が開口に作用している音圧に顕著な空気抵抗を与えないように、開口の深さ
を小さく選択することが特に有利であることが明らかになった。調和波を発生す
るために、表面積低減開口に対して最小断面積を決定することが特に有利である
ことが明らかになった。

【００１４】 共振周波数が作動帯域から外されている本発明による低音ダイアフラム・スピ
ーカにより、共振周波数のモニタリングが必要ではないことが有利である。これ
により複雑な電子モニタ回路を省略することができる。

【００１５】 さらに、本発明による低音ダイアフラム・スピーカは、上流側の増幅器に対し
て全作動範囲にわたりそれが顕著な偏差のない線形インピーダンスを示すことを
特徴とする。コイルのインピーダンスは作動帯域以上ではじめて作用し、即ちス
ピーカは増幅器に対してほぼ純粋な抵抗負荷を示すので、増幅はほとんど虚数成
分のない実数成分である。これにより、電圧変動および抵抗変動の補償のために
きわめて複雑な電子技術が必要ないので、本質的に簡単な増幅技術が可能である
。

【００１６】 低音ダイアフラム・スピーカの他の好ましい実施態様において、小さなハウジ
ング内に組み込まれている開いた基体が使用される。この場合、開口はハウジン
グ内に組み込まれている。低音ダイアフラム・スピーカのこの実施態様の作動方
法はその他の点では上記の実施態様に対応している。ハウジングを有する低音ダ
イアフラム・スピーカの構造設計を簡単にするために、開口が刃先斜面隙間（ベ
ゼルギャップ）により形成されていてもよい。刃先斜面（ベゼル）は金属からな
るものが好ましいが、製造の簡単なプラスチック射出成形品または他の適切な材
料から形成されていてもよく、これらは例えばねじ込み、クランプ、接着等によ
りハウジングと結合される。この設計により、低音ダイアフラム・スピーカが組
み立てられたのちに場合により微調整が可能であることが特に有利である。刃先
斜面は開口の深さを希望に従って小さくすることを可能にする。

【００１７】 他の実施態様により、開口が、例えば、穴あき板（例えば、肉薄の多孔板）内
に穴またはスリットとして形成されていてもよい。 さらに、低音ダイアフラム・スピーカの他の実施態様は、この開口を円錐状ま
たは階段状に内側から外側へ狭くなる開口としてハウジングまたは基体内に設け
、この開口がハウジングの内側において大きな面を有し且つきわめて小さい面積
を有する開口で外部に通じるように設計されている。

【００１８】 低音ダイアフラム・スピーカの効率はスピーカの後壁の手前の遮音材層で調節
することができる。ハウジングが、組立の最終段階において、開口を形成する刃
先斜面形状に終端する脚部を有するアングル部材（アングルピース）で閉じられ
るとき、スピーカは製造技術上特に簡単に製造可能である。遮音材層は開口の手
前のハウジング内の全後方領域を充填してもよい。しかしながら、遮音材を開口
の手前および／またはハウジングの後壁上に設けることもまた可能である。

【００１９】 低音ダイアフラム・スピーカの効率を上昇させるために、スピーカのダイアフ
ラム表面積を拡大することがさらに好ましいことが明らかになった。これは、構
造的に、複数のスピーカしたがって複数のダイアフラムが１つのブロックに組み
合わされることにより達成されることが有利であることがわかった。

【００２０】 これに対する一実施態様が図面に示されている。以下に本発明を図面に示す実
施態様により詳細に説明し且つ記載する。 低音ダイアフラム・スピーカ１は、ハウジング状基体２と、基体２の正面側に
存在する、垂下されたきわめて可撓性のある（フレキシブルな）プレート・ダイ
アフラム３とを有する。プレート・ダイアフラム３は、その後側に存在する振動
駆動装置（発振ドライブ）４により作動される。基板５の後側にこれに対面して
全く接触することなく永久磁石６が設けられている。永久磁石６の後側に底板７
が固定され、底板７の周囲は永久磁石６の外周より大きくなっている。前記底板
７と基板５との間に磁束導体として磁石６の周りにリング形状または矩形形状の
囲み部８が設けられている。ハウジング１０の正面端縁１１がプレート・ダイア
フラム３の正面側１２と同じ面で終端ないしそれを僅かに超えて突出するように
、結合部材９、１６によりハウジング１０が基板５に固定されている。

【００２１】 スピーカの後側において、ハウジング側壁１４、１５が、スピーカの後壁１３
と共に比較的小さい容積２５を内包または囲んでいる。この場合、側壁１５は、
他の３つの側壁１４に比較して後方が短くされている。短くされている側壁１５
において、Ｕ形状結合部材１６によりその片側において側壁１５が基板５に固定
され、その反対側において隔壁１７が結合され、隔壁１７はハウジング１０の広
い領域内に、即ち容積２５により占有される内部空間内に突出している。隔壁１
７とスピーカの後壁１３との間の空間１８に遮音材（または、制振材料）２６が
充填されている。

【００２２】 この空間領域１８の外方開放端部１９に、適切な方法で、例えば接着により、
アングル部材２０がその２つの脚の一方の脚２１を用いて後壁１３に固定されて
いる。アングル部材２０の第２の脚２２は、開口を形成する小さな隙間２３を残
してハウジング１０を閉鎖し、この場合、脚２２は、開口２３に向かうその内側
に長い平坦なベベル（斜面）２４を形成して終端している。ダイアフラム３が振
動運動するとき、その後側の空気は、ダイアフラムの面積に比較してきわめて小
さな面積の刃先斜面隙間２３を通して大きい速度で吹き出される。

【００２３】 図２に、図１に示したスピーカの８つが１つのブロックに組み立てられている
低音ダイアフラム・スピーカ１．２が示されている。その基体１０．２のうち、
上部側壁１４および側壁１５．２が見えている。側壁１５．２は、８つの図１に
示す側壁１５が組み立てられて形成されている。側壁１５．２内に、個々のスピ
ーカ１の数に対応して８つのスリット２３が設けられている。低音ダイアフラム
・スピーカ１．２は、１６９２ｍｍの高さ２７を有し、２２２ｍｍの幅２８を有
し、また、好ましくは３０−１００ｍｍの範囲の（本実施例では７０ｍｍの）奥
行（深さ）２９を有している。周囲のハウジング端縁（図１に示す正面端縁１１
）を除いて、ダイアフラム面積は低音ダイアフラム・スピーカ１．２の正面側の
９７％を占めている。スピーカのバッフルを示すこのスピーカの正面側は、その
全体がスピーカ・シャシー（スピーカフレーム）から構成されている。

【００２４】 図３に示す低音ダイアフラム・スピーカ１．３においては、図１に示すような
隔壁は存在しない。この実施態様においては、遮音材２６．３は、階段状に外方
に向けて狭くなっている（階段状に外方に向けてテーパー状になっている）隙間
形状開口２３．３の手前のみに設けられている。遮音材２６ないし２６．３は後
壁１３の内側および開口２３．３とは反対側の側壁１４．３に設けられていても
よい。低音ダイアフラム・スピーカ１．３の実施態様においては、図１に示すよ
うなアングル形状（角度が付けられた形状）ないしＵ形状の結合部材９、１６は
、対応する形状（プロファイル）を有する側壁１５．３、１４．３により置き換
えられている。

【００２５】 開口２３．３は、２１０ｍｍよりやや小さい長さ３０を有している。２１０ｍ
ｍは、８つのスピーカが１つのブロックに組み立てられたスピーカ１．２の個々
のスピーカ１のシステム寸法３１の値である。このように、この実施例において
、個別のスリット状開口２３．３は相互に接触していない。階段状に形成された
開口２３．３の内側幅３２は、この実施例においては１８ｍｍである。この開口
２３．３の外側から見える正面幅３４は、５−１５ｍｍの範囲とすることができ
、この実施例においては８ｍｍの値である。前方の段部の厚さ３６は２ｍｍであ
る。側壁１５．３は５ｍｍの総厚さ３８を有する。この実施例においてアルミニ
ウムからなるこのような薄肉の側壁は、固有共振周波数が低音ダイアフラム・ス
ピーカの作動周波数を超えているので、低音ダイアフラム・スピーカ１．２、１
．３において使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明による低音ダイアフラム・スピーカの第１の実施態様の断面図を
示す。

【図２】 図２は８つの図１に示す低音ダイアフラム・スピーカが１つのブロックに組み
立てられた本発明の第２の実施態様の斜視図を示す。

【図３】 図３は本発明による低音ダイアフラム・スピーカの他の実施態様に対する図１
に類似の断面図を示す。

【図４】 図４は図３に示すハウジング内に存在する開口の断面図を示す。

【図５】 図５は図２、３に示す開口の正面図を示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年３月１６日（２００１．３．１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D016 AA01 5D017 AD12 5D018 AA08 AD18

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（１０）のハウジング壁（１３、１４、１５）が
   ダイアフラム（３）の後側に形成されている容積（２５）を包囲する前記ハウジ
   ング（１０）と、および 容積（２５）の境界を形成するハウジング壁（１３、１４、１５）の面内の少
   なくとも１つの開口（２３）と、 を有する低音ダイアフラム・スピーカにおいて、 増幅器の振動がその大きさにおいてダイアフラム（３）の振動に対応する共振
   周波数が、２００Ｈｚ（ヘルツ）以上、特に１０００Ｈｚ以上であり、したがっ
   て中音スピーカまたは高音スピーカの周波数帯域内に存在するように、前記容積
   （２５）が小さく形成されていることと、および 低音ダイアフラム・スピーカの各周波数において空気が前記容積から大きな空
   気速度で流出するように、前記開口（２３）が形成されていることと、 を特徴とする低音ダイアフラム・スピーカ。
2. 【請求項２】 内包されている容積（２５）は、低音ダイアフラム・スピー
   カの基体（２）によりその境界が形成されていることを特徴とする請求項１の低
   音ダイアフラム・スピーカ。
3. 【請求項３】 内包されている容積（２５）は、基体（２）を包囲する低音
   ダイアフラム・スピーカのハウジング（１０）によりその境界が形成されている
   ことを特徴とする請求項２の低音ダイアフラム・スピーカ。
4. 【請求項４】 容積（２５）の境界を形成する面内に少なくとも１つの開口
   （２３）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの低音
   ダイアフラム・スピーカ。
5. 【請求項５】 開口（２３）がスリットであることを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれかの低音ダイアフラム・スピーカ。
6. 【請求項６】 開口（２３）が、階段状または円錐状に外方に向かって狭く
   なっていく隙間または刃先斜面隙間により形成されていることを特徴とする請求
   項１ないし５のいずれかの低音ダイアフラム・スピーカ。
7. 【請求項７】 開口（２３）が、きわめて肉薄のハウジング部分内に存在す
   ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの低音ダイアフラム・スピーカ
   。
8. 【請求項８】 開口（２３）が、穴あき板に形成されていることを特徴とす
   る請求項１ないし７のいずれかの低音ダイアフラム・スピーカ。
9. 【請求項９】 開口（２３）が円錐状に伸長するボアからなり、ボアが、ハ
   ウジング部分の内側で大きな半径を有しおよびきわめて小さい半径を有する出口
   孔で外部に通じていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかの低音ダイ
   アフラム・スピーカ。
10. 【請求項１０】 少なくとも開口（２３）を形成するハウジング部分（２０
    ）が金属で製造されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかの低音
    ダイアフラム・スピーカ。
11. 【請求項１１】 開口（２３）を形成するハウジング部分（２０）が他の各
    材料で製造されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかの低音ダ
    イアフラム・スピーカ。
12. 【請求項１２】 複数の特に８つの低音ダイアフラム・スピーカ（１）が１
    つのブロック（１．２）に組み立てられていることを特徴とする請求項１ないし
    １１のいずれかの低音ダイアフラム・スピーカ。
13. 【請求項１３】 ブロック（１．２）が単一ハウジングを有することを特徴
    とする請求項１２の低音ダイアフラム・スピーカ。
14. 【請求項１４】 ブロック（１．２）が３０−１００ｍｍ特に７０ｍｍの奥
    行（２９）を有することを特徴とする請求項１２または１３の低音ダイアフラム
    ・スピーカ。
15. 【請求項１５】 ８つの低音ダイアフラム・スピーカ（１）からなるブロッ
    ク（１．２）が、約１６９２ｍｍの高さ（２７）、約２２２ｍｍの幅（２８）お
    よび約７０ｍｍの奥行（２９）を有することを特徴とする請求項１２または１４
    のいずれかの低音ダイアフラム・スピーカ。
16. 【請求項１６】 遮音材（２６）が容積（２５）内で少なくとも開口（２３
    ）の手前に存在することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかの低音ダイ
    アフラム・スピーカ。