JP2008543155A - 電気音響変換器用の改善した薄膜 - Google Patents

Abstract

第１区域（Ａ１）と、前記第１区域（Ａ１）に対して並進運動するよう構成した第２区域（Ａ２）と、前記第１区域（Ａ１）および前記第２区域（Ａ２）を連結する第３区域（Ａ３）とを有する電気音響変換器（１）用の薄膜（２′）であって、前記第２区域（Ａ２）を囲む前記第３区域（Ａ３）内の閉じた線（Ｌ）に沿った局所的な平面ばね定数（ｐｓｃ）を、前記並進運動の方向（ＤＭ）の前記線（Ｌ）に沿った局所的な並進ばね定数（ｔｓｃ）がほぼ一定であるか、または、もっぱらほぼ平坦な相互変化特性を有するように決定する、薄膜（２′）を開示する。

Description

本発明は、第１区域と、前記第１区域に対して並進運動するよう構成した第２区域と、前記第１区域および前記第２区域を接続する第３区域とを有する電気音響変換器用の薄膜に関する。本発明は、さらに、革新的な薄膜を含む変換器および革新的な変換器を含むデバイスに関する。

現在のデバイスのますます小さくなる寸法およびますます高まる複雑さは、内蔵変換器に対して何からの影響を与えることになる。たとえば、デバイス内部で必要な空間と音を発する面積との間の比を最適化するために、スピーカは、例えば円形ではなくより一層長方形または楕円形になる。円形スピーカは、完全に対称であるが、長方形および楕円形のスピーカは、何らかの非対称性を含み、この非対称性は、低い音質につながり、この低い音質は、改善されなければならない。

図１ａおよび１ｂに、角を丸めた長方形の従来技術によるスピーカ１の第１（左半分）および第２（右半分）の実施形態を示すが、図１ａは平面図であり、図１ｂは断面図である。スピーカ１は、薄膜２、この薄膜２に取り付けたコイル３、コイル３と相互作用する磁石系４、およびこれら部分を担持するハウジング５を含む。第２実施形態の薄膜２は、さらに、コルゲーション（波形）６を有する。

薄膜２は、第１区域Ａ１、第１区域Ａ１に対して並進運動するよう構成した第２区域Ａ２と、第１区域Ａ１および第２区域Ａ２を接続する第３区域Ａ３とに分割される。さらに、閉じたラインＬが示し、このラインＬは、第３区域Ａ３内に位置し、第２区域Ａ２を囲む。ラインＬは、それぞれ、角を丸めた長方形スピーカ１または同一の形状を有する薄膜２の外側の境界に平行なので、４個の直線セクションａと、これら直線セクション間における４個の湾曲セクションｂと、を有する。さらに、図１ａおよび１ｂには２つの方向を示す。第１は、並進運動の方向ＤＭであり、これは、スピーカ１の軸線に平行であり、第２区域Ａ２の運動の方向を示す。第２は、ラインＬの方向ＤＬであり、これは、直線セクションａにおいては明白であり、湾曲セクションｂにおいてはラインＬの接線方向である。ライン方向ＤＬおよび並進運動方向ＤＭは、ラインＬの各点で互いに直交する。図１ａおよび１ｂは、そのような対の２つの例のみを示し、一方は、直線セクションａに位置し、もう一方は湾曲セクションｂに位置する（図１ｂには図示せず）。

この例の第１区域Ａ１は、薄膜２の境界であり、この境界は、ハウジング５に連結し、したがって、ハウジング５に関して不動である。第２区域Ａ２は、この例ではコイル３の外側境界よりも内側の区域である。したがって、第２区域Ａ２は、コイル３と薄膜２との間における結合部、およびいわゆるドーム部を含む。第２区域Ａ２は、第１区域Ａ１に関して並進運動することができる。実際の、したがって理想的ではないスピーカで発生する、揺動、曲げ、および若干の側方運動等、他の運動は、さらなる検討をする上で無視する。したがって、第２区域Ａ２は、全体として移動すると考えられ、これは、第２区域Ａ２がその形状を変化しないことを意味する。

第３区域Ａ３は、第１区域Ａ１を第２区域Ａ２に連結する。第２区域Ａ２は、第１区域Ａ１に対して相対移動するので、第３区域Ａ３は、その形状を変化する。直線セクションａでは、単純なローリング運動があり、これは、薄膜２の内側でライン方向ＤＬでの移動がないことを意味する。完全に異なる状況が、湾曲セクションｂに存在する。ここでは、並進運動方向ＤＭでの薄膜２の移動が、薄膜２の内側でのライン方向ＤＬでの相対運動を引き起こす。この相対運動は、湾曲セクションｂの半径変化によって引き起こされ、この半径変化は、第２区域Ａ２の並進運動によって引き起こされる。

言及された問題は、従来技術で周知であり、通常、スピーカ１の第２実施形態が有するコルゲーション６が、ライン方向ＤＬでの上述の相対運動を可能にするために曲がったセクションｂに置かれる理由である。正確な物理的説明は、ライン方向ＤＬの平面ばね定数（planar spring constant）ｐｓｃが減っていることである。したがって、通常、湾曲セクションｂでの平面ばね定数ｐｓｃは、直線セクションａより小さい。しかし、湾曲セクションｂに単純にコルゲーション６を設けることでは、スピーカの満足な機能に不十分であることがわかっており、これを以下により詳細に説明する。

したがって、図２ａにつき説明するが、図２ａには、上述のラインＬの１／４に沿った、したがって、薄膜２の長辺側における直線セクションａの半分、湾曲セクションｂ、および薄膜２の短辺側における直線セクションａの半分にわたる、上述した従来技術による薄膜２の平面ばね定数ｐｓｃおよび並進ばね定数（translatory spring constant）ｔｓｃのグラフを示す。平面ばね定数ｐｓｃは、ライン方向ＤＬの向きであり、並進ばね定数ｔｓｃは、上述した並進運動方向ＤＭの向きである。

実線は、コルゲーションなしの従来技術における薄膜２の第１実施形態のパラメータを示す。ここで、平面ばね定数ｐｓｃは、薄膜２が均質であるならば、多少一定である。その結果、並進ばね定数ｔｓｃは、それぞれ薄膜２のコーナーまたは湾曲セクションｂで大幅に増大し、これが、次のいくつかの望まれない結果につながる。
−薄膜２のワープ。これは、ひずんだ音再生ならびにコイル３に対する局所負荷の増加につながる。これは、特にいわゆる自己支持コイルの場合に、コイル３に損傷を与える可能性がある。
−薄膜２のストロークの減少。これは、それぞれ音量の低下または低い効率につながる。
−薄膜２内の局所ピーク負荷。これは、薄膜２の座屈または破壊につながる。

破線は、湾曲セクションｂにコルゲーション６を設けた薄膜２のパラメータを示す。したがって、平面ばね定数ｐｓｃは、湾曲セクションｂでのステップダウンを示す。コルゲーション６は、明確に設計され、その結果、湾曲セクションｂの中間での並進ばね定数ｔｓｃが、直線セクションａと同一の値を有するようになっている。したがって、これによって問題が解決されると考えることができ、これは、スピーカ設計の原則において明白である。しかし、直線セクションａと湾曲セクションｂとの間の境界に、並進ばね定数ｔｓｃのグラフの予測不能な上昇および下落があり、これは、やはり、上述した好ましくない結果につながる。これは、直線セクションａと湾曲セクションｂとの間の相互作用のゆえである。第３区域Ａ３が、理論的に直線セクションａおよび湾曲セクションｂに分割される場合に、関連する変形は、第２区域Ａ２が移動する時に異なる。しかし、直線セクションａおよび湾曲セクションｂは、その端縁で相互連結されているので、並進ばね定数ｔｓｃの上述の相互作用および影響が発生する。より最近の研究が、この望ましくない影響を明らかにした。

異なる実施形態でバルジおよびコルゲーションの複雑な構造を含む従来技術における薄膜の他の実施形態がいくつかあるが、これらが、製造が難しく、上述した目的のいずれをも十分には解決しないことに留意されたい。

本発明の目的は、上述の欠点を回避する、第１段落で述べたタイプの薄膜、第１段落で述べたタイプの変換器、第１段落で述べたタイプのデバイスを提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明は、最初の段落で特徴を示した変換器用の薄膜において、前記第２区域を囲む前記第３区域内に位置する閉じたラインに沿う、前記ラインの方向に関する、各局所的な平面ばね定数を、前記ラインに沿う、前記並進運動の方向に関する各局所的な並進ばね定数がほぼ一定、またはもっぱらほぼ平坦な相互変動特性となるように決定するものとした、ことを特徴とする。

本発明の目的は、さらに、本発明による薄膜を有する変換器および本発明による変換器を有するデバイスによって達成される。

このようにして、薄膜の性能が、顕著に向上する。上述のラインに沿う並進ばね定数の変化がない、またはほとんどないので、薄膜のワープ（ゆがみ）が減少し、薄膜のストロークが改善され、薄膜の局所ピーク負荷が減少し、このことにより、改善された音再生、改善された効率、および改善された寿命が得られる。

より最近の調査によれば、驚くべきことに、薄膜の湾曲セクションにコルゲーションを単純に置くことだけでは、変換器の満足な品質を得るに十分ではないことを示した。さまざまな実験およびコンピュータシミュレーションによって、薄膜がその湾曲セクションにコルゲーションを有するときであっても、並進ばね定数の予期されない差があることがわかった。これは、コルゲーションが、円形の薄膜について満足な性能をもたらす場合にもあてはまり、これは、コルゲーションの完全な配置を有する円形の薄膜を４個の１／４象限に切断し、これらを丸めたコーナーを有する長方形の薄膜のコーナーに配置しても、完全な長方形の膜にはつながらないことを意味する。

第２区域を囲む第３区域内に位置する、閉じたラインに沿う、ラインの方向に関する、各局所的な平面ばね定数を、ラインに沿う、並進運動の方向に関する各局所的な並進ばね定数がほぼ一定、またはもっぱらほぼ平坦な相互変動特性を有するように決定すると、有利である。この場合、本発明の特徴を、第３区域全体に適用し、このことは、並進ばね定数を、第３区域全体にわたって等しくすることを意味する。したがって、薄膜の性能が、さらに改善される。

最大並進ばね定数と最小並進ばね定数との間の比が１．５を超えないときに、薄膜の有利な実施形態が達成される。前記比のさらに有利な限界が、１．３である。最後に、前記比が１．１を超えないときが、極めて有利である。このようにすると、並進ばね定数は、ある帯域幅の中に保持され、したがって、ある定数値の前後で若干の変動が可能になる。したがって、要件の厳密さがより少ないので、薄膜の設計が単純になる。

相対並進ばね定数を、並進ばね定数と最小並進ばね定数との間の比と定義し、相対長さを、ラインの部分長さと全長との間の比と定義し、前記相対長さに対する前記相対並進ばね定数の微分勾配（differential slope）が１００を超えない時に、薄膜のさらに有利な実施形態が達成される。この微分勾配のさらに有利な限度は、５０である。最後に、微分勾配が、前記ラインのどの点においても２０を超えないときが、極めて有利である。このようにすると、隣接する並進ばね定数の間の差が、ある帯域幅の中に保たれ、したがって、緩慢なだけとなる。したがって、前記ラインに沿う、並進ばね定数の段差的変化または急激な変化が回避され、これは、薄膜内のピーク負荷の減少をもたらし、より長い寿命をもたらす。この点で、前述の限度が、並進ばね定数の巨視的グラフに関係付けられることに留意されたい。「巨視的グラフ」を生成する可能性は、たとえば各コルゲーションの中間で、すなわち、その最高点で並進ばね定数の離散値をとり、その間で値を補間することである。しかし、２個の隣接する離散値によって微分勾配を決定することも考えられる。

前記ラインを、前記第３区域の境界にほぼ平行にするとき、有利である。したがって、ラインの位置を簡単に定義でき、コイルに対する（第２区域との境界を考慮するとき）および／またはハウジングに対する（第１区域との境界を考慮するとき）均質な負荷が、同時に達成される。

前記第３区域をリングの形状とし、前記ラインを前記第３区域の中心線とすると、さらに有利である。これは、ラインの定義が簡単になり、コイルならびにハウジングに対する均質な負荷も達成できる。

平面ばね定数を、前記薄膜の厚さの変動によって決定するものとすると、本発明薄膜の極めて有利な実施形態が得られる。これは、均等化した並進ばね定数を達成する簡単な手法である。というのは、たとえば長方形の薄膜は、通常はコーナーでより柔らかくしなければならず、薄膜は、アイロニングプロセス中にコーナーが多少は自動的により薄くなるからである。しかし、また、特に薄膜をダイキャストするときに、厚さを制御するこの特定の例は、本発明の目的を達成するための有利なパラメータである。

薄膜が、コルゲーションを有し、平面ばね定数を、前記コルゲーションの形状変動によって決定するものとすると、本発明薄膜の極めて有利な実施形態が、さらに得られる。コルゲーションは、湾曲セクションでの薄膜の伸縮を可能にする極めて一般的な手段である。したがって、本発明の目的に周知のコルゲーションを適合させることは、比較的簡単である。ほとんどの場合に、コルゲーションのみで、均等化した並進ばね定数を得るのに十分であり、その結果、膨出部などの追加の構造を回避できるようになり、これによって、薄膜の製造、特に対応する金型の製造が大幅に簡素化される。

平面ばね定数を、コルゲーションの深さ、密度、長さ、曲率半径、および／または幅の変化によって決定するものとすると、極めて有利な他の実施形態が得られる。これらは、各薄膜の平面ばね定数または薄膜のコンプライアンスに影響する、コルゲーションの有利なパラメータである。コルゲーションが、深く、長く、高密度であるほど、薄膜がより柔軟になり、これは、その平面ばね定数が小さくなることを意味する。対照的に、コルゲーションの幅が広いほど、またはコルゲーションの曲率半径が大きいほど、薄膜は、より堅く、これは、その平面ばね定数が大きくなることを意味する。

最後に、前記ラインが、直線セクションおよび湾曲セクションを含み、前記コルゲーションの前記変動または前記薄膜の前記変動が、前記湾曲セクションに、ならびに少なくとも部分的に前記直線セクションに位置させると、とくに有利である。コルゲーションを湾曲セクションだけに配置することまたは湾曲セクションで薄膜をより薄くすることでは、薄膜の満足な品質を得るに不十分であることがわかっている。これらの手法は、非常に驚くべきことに直線セクションに延長されなければならない。というのは、直線セクション内に、単純なロール運動があり、これが、既に上述した、薄膜内のライン方向での相対運動がないことを意味するからである。したがって、従来技術の変換器は、直線セクション内のコルゲーションを含まない。というのは、これが、運動学的理由から必要ないからであり、直線セクションのコルゲーションが、ロール運動を妨げるからである。既知の原則とは反対に、機械的理由に起因して、コルゲーションが直線セクションに延長すると、有利であることがわかった。

本発明の上記および他の態様は、下で説明する実施形態から明白であり、これらの実施形態を参照して説明される。

本発明を、図面に示された実施形態を参照して、非限定的な例によって以下により詳細に説明する。

図面は、線図的に描かれ、縮尺通りではなく、異なる図面内の同一の符号は、対応する要素を指す。本発明の代替ではあるが同等の実施形態が、真の発明的概念から逸脱せずに可能であることと、本発明の範囲が、特許請求の範囲のみによって限定されることは、当業者に明白であろう。

図５ａは、コルゲーション６を含む本発明による薄膜２′の４つの可能な実施形態の第１の組を示し、各実施形態は、４つの象限Ｉ〜ＩＶのうち１つに示す。第１象限Ｉの実施形態では、コルゲーション６の長さを変化させ、すべてのコルゲーション６は、第３区域Ａ３の内側境界を起点とする。第２象限ＩＩの実施形態では、やはりコルゲーション６の長さを変化させるが、第１の実施形態とは対照的に、コルゲーション６を、第３区域Ａ３の中間に配置する。第３象限ＩＩＩの実施形態では、同一のコルゲーション６の密度を変化させる。最後に、第４象限ＩＶの実施形態では、等間隔のコルゲーション６の幅を変化させる。コルゲーション６を、湾曲セクションｂだけに配置するのではなく、直線セクションａにも存在させることに留意されたい。

図５ｂは、コルゲーション６を含む本発明による薄膜２′の４つの可能な実施形態のもう１つの組を示し、各実施形態は、やはり４つの象限Ｉ〜ＩＶのうち１つに示す。ここで、コルゲーション６の種類は、４つの象限Ｉ〜ＩＶのすべてについて同一である。この図は、本発明が、長方形のコイル３を有する長方形のスピーカ１だけに適用されるのではなく、円筒形のコイル３を有する長方形のスピーカ１（第１象限Ｉ）、円筒形のコイル３を有する楕円形のスピーカ１（第２象限ＩＩ）、楕円形のコイル３を有する楕円形のスピーカ１（第３象限ＩＩＩ）、および最後に楕円形のコイル３を有する長方形のスピーカ１（第４象限ＩＶ）にも適用されることを示すためのものである。

コルゲーション６のさらなる変更実施形態を、図６ａ〜図６ｆに示すが、これらの図のすべてが、直線セクションａの一部、湾曲セクションｂ、および直線セクションａの一部を通る、ラインＬに沿った断面を展開した状態を示す。図６ａ〜６ｆのすべてが、湾曲セクションｂの中および前後で平面ばね定数ｐｓｃを減らすコルゲーション６の構成を示す。

図６ａは、単純に、薄膜２′を、湾曲セクションｂで連続的により薄くすることができることを示す。図６ｂは、等間隔のコルゲーション６の幅ｗｉｄを変化させることを示す。幅ｗｉｄが狭いほど、薄膜２′がより滑らかになり、これは、その平面ばね定数ｐｓｃが小さくなることを意味する。もう１つ他の実施形態を、図６ｃに示す。ここでは、等間隔のコルゲーション６の深さｄｅｐを、同一の理由から変化させる。図６ｄは、さらに、コルゲーションの密度ｄｅｎを、湾曲セクションｂ内の平面ばね定数ｐｓｃを減らすために変化させることができることを示す。ここでは、同一コルゲーション相互間の空間（密度ｄｅｎの逆数の値）が異なる。もう１つの実施形態の可能性を、図６ｅにし、この図では、形状、具体的にはコルゲーション６のそれぞれの曲率半径ｒａｄを変化させる。曲率半径ｒａｄが小さいほど、平面ばね定数ｐｓｃが小さくなる。最後に、図６ｆは、上述したすべての実施形態の組合せを示す。この図では、薄膜２′の厚さ、幅ｗｉｄ、深さｄｅｐ、密度ｄｅｎ、ならびにコルゲーション６の曲率半径ｒａｄを変化させて、湾曲セクションｂ内の平面ばね定数ｐｓｃをより一層減少させるようにする。

本発明が、単一の実施形態（図６ａ〜図６ｅ）または図示の組合せ（図６ｆ）に制限されるのではなく、上述した実施形態の任意の組合せが、原理において可能であることに留意されたい。２つの反対の実施形態を組み合わせることも考えられる。例として、薄膜２′は、アイロニングプロセスの後にコーナーまたは湾曲セクションｂで非常に薄いものとすることができる。この薄膜は、湾曲セクションｂでの少なくともいくつかの並進ばね定数ｔｓｃが、直線セクションａにおけるもより小さくなるほどに薄く、したがって、本発明の目的が反転されると仮定する。この特殊事例では、これらの区域で平面ばね定数ｐｓｃを増やさなければならない。したがって、コルゲーション６の長さｌｅｎを例にとり、並進ばね定数ｔｓｃの最小値が、湾曲セクションｂの中間に配置されると仮定すると、コルゲーション６の長さｌｅｎは、図３ａおよび３ｂに示した構成と反対に、中間位置の近傍で減少させる。

図５ａ〜５ｂおよび６ａ〜６ｆに示したコルゲーション６のそのような構成の結果を説明するために、ここで図２ｂを参照すると、図２ｂには、図２ａに示された図に似た、ラインＬの１／４に沿った薄膜２′の若干のパラメータを示す。したがって、やはり、薄膜２′の長辺側直線セクションａの半分、湾曲セクションｂ、および薄膜２′の短辺側直線セクションａの半分を示す。図２ｂには、ライン方向ＤＬの向きの平面ばね定数ｐｓｃと、並進運動方向ＤＭの向きの並進ばね定数ｔｓｃとを示す。

図２ｂに示した、ラインＬに沿って一定の並進ばね定数ｔｓｃを得るために、平面ばね定数ｐｓｃは、湾曲セクションｂ中および前後で滑らかなくぼみを有する図示のグラフのような変化曲線を有しなければならない。これは、薄膜２′を、それぞれコーナーまたは湾曲セクションｂでより柔らかくしなければならないことを意味する。正確なグラフは、有限要素法を使用するコンピュータシミュレーションによって計算しなければならない。その結果、コルゲーション６の密度ｄｅｎ、深さｄｅｐ、または長さｌｅｎを、湾曲セクションｂ中および前後で増大させなければならない。その代わりに、コルゲーション６の幅ｗｉｄ、曲率半径ｒａｄ、ならびに薄膜２′の厚さを、湾曲セクションｂの中および前後で減らさなければならない。この図が、図を簡単にするために単純化されており、これは、もちろん、たとえば深さｄｅｐのグラフおよび長さｌｅｎのグラフを、平面ばね定数ｐｓｃの同一のグラフを得るために異なるものにすることができることを意味することに留意されたい。したがって、この図は、正確な値ではなく、一般的な原理（たとえば、深さｄｅｐが少ないほど、平面ばね定数ｐｓｃが小さくなる）を示すものである。

細い実線は、それぞれコルゲーション６または薄膜２′の所定特性の最適なグラフを示す。明らかに、たとえば密度ｄｅｎのグラフは、コルゲーション６が有限のサイズを有するので、連続的に変化することができない。言い換えると、ある有限の個数のコルゲーション６だけが薄膜２′におさまり、その結果、平面ばね定数ｐｓｃのある有限の個数の変化だけを達成することができる。第１近似として、ステップがグラフに示されている（太い実線）。唯一の例外は、薄膜２’の厚さである。もちろん、この厚さは、連続的に変化することができる。さらなる結果として、並進ばね定数ｔｓｃは、ラインＬのどの単一の点においても同一の値を有しない。このグラフは、有限の個数のコルゲーション６によって引き起こされる小さい変動を示す。したがって、ラインＬに沿った並進ばね定数ｔｓｃは、巨視的に見て一定であるとき、本発明による意味では一定と見なすことができ、これは、上述の理由で変動を回避できないことを意味する。並進ばね定数ｔｓｃは、ある最小並進ばね定数ｌｔｓｃとある最大並進ばね定数ｈｔｓｃとの間に留まらなければならないと結論する。

ここで、図２ｃに、図２ｂに類似の他の図を示す。ここでは、一定の並進ばね定数ｔｓｃを得るために必要となる平面ばね定数ｐｓｃの所望のグラフが、湾曲セクションｂで顕著な窪みを示す（実線）。この場合、平面ばね定数ｐｓｃを減少するすべての可能性の組合せであっても、所望のグラフを得るのに十分ではないと仮定する。したがって、並進ばね定数ｔｓｃのグラフの少なくとも平坦な傾斜を目指す。その結果を、図２ｃに見ることができる。実際に、並進ばね定数ｔｓｃ（実線）は、一定ではないが、その変化は、図２ａに示された従来技術のスピーカにおける並進ばね定数ｔｓｃの変化よりはるかに滑らかである。

図２ｃには、さらに、上で言及したアイロニングプロセスに起因してコーナーにおいて極めて薄くした薄膜２′の事例を示し、この場合、並進ばね定数ｔｓｃの最小値が、湾曲セクションｂの中間に位置すると仮定する。平面ばね定数ｐｓｃの所望のグラフ（破線）は、１個の隆起部の前後に２個の窪みを示す。したがって、コルゲーション６の長さｌｅｎ（破線）は、直線セクションａから緩慢に増大が、湾曲セクションｂの中間で再び減少する。その結果、並進ばね定数ｔｓｃ（破線）は、ラインＬに沿って一定となる。図２ｃならびに図２ａでは、コルゲーション６の有限個数によって生ずるすべての段差は、図を簡単にするために省略されていることに留意されたい。しかし、実際には、有限個数のコルゲーション６が、これらの実施例でも並進ばね定数ｔｓｃのグラフに波形変動を生ずる。

ここで、図３に、相対長さｌｒｅｌに対する相対並進ばね定数ｔｓｃｒｅｌの微分勾配をどのように計算するかを示す。第１に、相対並進ばね定数ｔｓｃｒｅｌは、並進ばね定数ｔｓｃと最小並進ばね定数ｌｔｓｃとの間の比と定義される。したがって、ｘ軸は、１００％でｙ軸と交差させ、このことは、この１００％の値が、ラインＬに沿う並進ばね定数ｔｓｃの最小値であることを意味する。さらに、図示の隆起部が、ラインＬに沿う最大値であると仮定する。したがって、最大並進ばね定数ｈｔｓｃと最小並進ばね定数ｌｔｓｃとの間の比、図３では１２０％が示されている。第２に、Ｌの相対長さｌｒｅｌは、ラインＬの部分長さと全長との比と定義される。図３には、ラインＬの全長に対する約２．５％の小さい断片だけを示す。この場合、相対長さｌｒｅｌに対する相対並進ばね定数ｔｓｃｒｅｌの微分勾配を計算することができる。したがって、２個の相対並進ばね定数の差分Δｔｓｃｒｅｌおよび２つの相対長さの差分Δｌｒｅｌをとって、微分勾配は次式で計算する。

ただし、ｔｓｃ１およびｔｓｃ２は、並進ばね定数ｔｓｃの２個の（絶対）値であり、ｌｔｓｃは、上述した最小並進ばね定数ｌｔｓｃであり、ｌ１およびｌ２は、部分長さの２個の（絶対）値であり、ｌｔｏｔは、ラインＬの全長である。図示の例では、微分勾配が、ほぼ以下の通りとなる。

この点で、図３のグラフは、相対並進ばね定数ｔｓｃｒｅｌを巨視的に見たものであり、これが、コルゲーション６内での変動を示していないことを意味するものであることに留意されたい。たとえば、それぞれコルゲーション６の中間部分における離散値を取り上げ、これら離散値間で補間し、結果として図３に示すグラフとなる。同様に、各コルゲーション６における最大高さまたは最小高さにおける離散値をとることができる。

最後に、図４に、第１区域Ａ１および第２区域Ａ２を接合する接合線に沿った平面ばね定数ｐｓｃおよび並進ばね定数ｔｓｃのグラフを示す。次の例では、接合ラインが、第２区域Ａ２を囲むラインＬに直交すると仮定する。第１区域Ａ１は、薄膜２′をハウジング５に接合する薄膜２′の取付け部分であり、第２区域Ａ２は、薄膜２′のうちで、薄膜２′をコイル３に接合する部分である。ハウジング５およびコイル３は、少なくとも薄膜２′と比較して極めて硬いと仮定されるので、平面ばね定数は、それぞれ第１区域Ａ１と第３区域Ａ３との間、または第２区域Ａ２と第３区域Ａ３との間の境界区域でほぼ無限大である。それらの中間では、平面ばね定数は、より柔らかく、何らかの値を有し、この値は、上述の手法（図５ａ〜５ｂ、６ａ〜６ｆ参照）によって大きく影響される。並進ばね定数ｔｓｃも、第１区域Ａ１と第３区域Ａ３との間の境界で無限大である。というのは、第３区域Ａ３が、その境界で第１区域Ａ１に関して移動できないからである。接合ライン上では、並進ばね定数ｔｓｃの値は、減少し、第２区域Ａ２と第３区域Ａ３との間の境界で、ある値に達する。この値は、コイル３の設計に関係する。というのは、磁石系４内のコイルを通る電流が、力を発生させ、この力が、並進ばね定数ｔｓｃの前記値に従う第２区域Ａ２の移動を発生させるからである。したがって、一定である、またはほぼ平坦な相互変動特性を有することを目指す並進ばね定数ｔｓｃは、第２区域Ａ２と第３区域Ａ３との間の境界にあるものとすることができ、必ずしも平面ばね定数ｐｓｃが変動するラインＬ上ではない。

ほとんどがスピーカに対して言及したが、本発明は、マイクロホンにも同様に関係することができる点に留意されたい。唯一の相違は、作用および反作用の状況である。スピーカの場合には、電流が音波を生じるが、マイクロホンの場合には、音波が電流を生じる。しかし、運動力学的および機械的原理は、両方のデバイスについて同一である。

最後に、上で述べた実施形態が、本発明を限定するのではなく例示することと、当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱せずに多数の代替実施形態を設計できることとに留意されたい。請求項では、括弧に囲まれた符号のいずれをも、請求項を限定するものと解釈してはならない。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇおよびｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および類似物は、任意の請求項または本明細書全体にリストされたもの以外の要素またはステップの存在を除外しない。要素の単数形の言及は、そのような要素の複数形の言及を除外せず、逆も同様である。複数の手段を列挙するデバイス請求項では、複数のこれらの手段を、１個のまた同一のハードウェア品によって実施することができる。ある手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用できないことを示すものではない。

従来技術における長方形スピーカの２つの実施形態を示す説明図である。 従来技術における長方形スピーカの断面図である。 従来技術における薄膜の平面ばね定数および並進ばね定数を示すグラフである。 本発明による薄膜の薄膜パラメータ、平面ばね定数、および並進ばね定数の間の相関を示すグラフである。 本発明による薄膜の他の実施例における図２ｂに類似のグラフである。 相対長さに対する相対並進ばね定数の微分勾配をどのように計算するかを示すグラフである。 第１区域および第２区域を結ぶラインに沿った平面ばね定数および並進ばね定数を示すグラフである。 本発明による薄膜の４つの実施形態を示す図である。 本発明による薄膜のさらなる４つの実施形態を示す図である。 コルゲーションの変更実施形態を示す図である。 コルゲーションの変更実施形態を示す図である。 コルゲーションの変更実施形態を示す図である。 コルゲーションの変更実施形態を示す図である。 コルゲーションの変更実施形態を示す図である。 コルゲーションの変更実施形態を示す図である。

Claims (10)

1. 第１区域と、この第１区域に対して並進運動するよう構成した第２区域と、前記第１区域および前記第２区域を連結する第３区域とを有する電気音響変換器用の薄膜において、前記第２区域を囲む前記第３区域内に位置する閉じたラインに沿う、前記ラインの方向に関する、各局所的な平面ばね定数を、前記ラインに沿う、前記並進運動の方向に関する各局所的な並進ばね定数（ｔｓｃ）がほぼ一定、またはもっぱらほぼ平坦な相互変動特性となるように決定するものとしたことを特徴とする、薄膜。
2. 前記第２区域を囲む前記第３区域内に位置する、閉じたラインに沿う、前記ラインの方向に関する、各局所的な平面ばね定数を、前記ラインに沿う、前記並進運動の方向に関する各局所的な並進ばね定数がほぼ一定、またはもっぱらほぼ平坦な相互変動特性有するように決定するものとした、請求項１に記載の薄膜。
3. 最大並進ばね定数と最小並進ばね定数との間の比を、１．５を超えないようにした、請求項１に記載の薄膜。
4. 相対並進ばね定数を、並進ばね定数（ｔｓｃ）と最小並進ばね定数との間の比と定義し、相対長さを、前記ラインの部分長さと全長との間の比と定義し、前記相対長さに対する前記相対並進ばね定数の微分勾配は、前記ラインのどの点でも１００を超えないものとした、請求項１に記載の薄膜。
5. 前記平面ばね定数を、前記薄膜の厚さの変動によって決定するものとした、請求項１に記載の薄膜。
6. コルゲーション（６）を備え、前記平面ばね定数を、前記コルゲーション（６）の形状変化によって決定するものとした、請求項１に記載の薄膜。
7. 前記平面ばね定数（ｐｓｃ）を、前記コルゲーションの深さ、密度、長さ、曲率半径、および／または幅の変化によって決定するものとした、請求項６に記載の薄膜。
8. 前記ラインは、直線セクション（ａ）および湾曲セクション（ｂ）を有し、前記コルゲーションまたは前記薄膜の前記変化を、前記湾曲セクション（ｂ）ならびに少なくとも部分的に前記直線セクション（ａ）に配置した、請求項１に記載の薄膜。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の薄膜を有する変換器。
10. 請求項９に記載の変換器を有するデバイス。

Images