JP2008547297A - 複合拡声器 - Google Patents

Abstract

複合拡声器は、音響的に放射する第一のダイヤフラムと音響的に放射する第二のダイヤフラムとを備えている。第一及び第二のダイヤフラムは、実質的に同軸にあり、第二のダイヤフラムの少なくとも一部は、第一のダイヤフラムの半径方向外側に位置している。第一と第二のダイヤフラムの間に位置する間隙が存在し、シールが間隙に提供されることにより、間隙を通る空気の通過が阻止又は妨害される。シールの提供により、この発明は間隙を通る可聴的乱気流の問題を解決している。

Description

詳細な説明

本発明は、拡声器に関し、具体的には、複合拡声器、つまり、少なくとも二つの音響的に放射するダイヤフラムを備える拡声器に関する。

複合拡声器は何年もの間知られている。例えば、米国特許第５，５４８，６５７号（ＫＥＦ Ａｕｄｉｏ （ＵＫ） Ｌｉｍｉｔｅｄ）では、音響的に放射するドーム形の高周波ダイヤフラム及び音響的に放射する円錐形の低周波ダイヤフラムを備える複合拡声器が開示されている。米国特許第５，５４８，６５７号に説明される複合拡声器は、本明細書に添付の図面の図１に示される。拡声器１の二つのダイヤフラムは実質的に同軸上にあり、低周波円錐形ダイヤフラム３は、ドーム形高周波ダイヤフラム５の半径方向外側に位置する。狭い環状空隙７は、円錐形ダイヤフラム３の首９と、ドーム形ダイヤフラムを囲む環状バッフル１１の外径との間に存在する。本間隙は、拡声器キャビネット（キャビネットは説明されないが、実際は、複合拡声器の外周及び後方を包囲するもの）の内部と外部との間の空気の通路を提供する。間隙は、狭くする必要があり、ドーム形ダイヤフラムの高周波応答が、間隙（不連続な間隙）からの回折により影響を受けないようにする。

しかしながら、状況によっては、例えば、複合拡声器のキャビネットが小さく、ならびに拡声器が低周波で動作する場合、キャビネットの内側と外側の空気圧の差は大きくなり得る。低周波ダイヤフラムが、大振幅（つまり、音声発生による大きな前後運動）で動作する場合、その空気圧差により、間隙を通って空気が流れ、可聴的乱気流を発生することが十分可能であるが、それが望ましくないことは明らかである。

本発明は、（特に）本問題に対する解決策を提供しようと努める。

したがって、本発明の第一の側面は、音響的に放射する第一のダイヤフラムと音響的に放射する第二のダイヤフラムとを備え、前記第一及び第二のダイヤフラムは実質的に同軸上にあり、前記第二のダイヤフラムの少なくとも一部は、前記第一のダイヤフラムの半径方向外側に位置し、前記第一と第二のダイヤフラムとの間に位置する間隙が存在し、シールが前記間隙に提供されることによって、前記間隙を通る空気の通過を阻止又は妨害する、複合拡声器を提供する。

前記第一と第二のダイヤフラムの間に位置する前記間隙を通る空気の通過を阻止又は妨害するシールを提供することによって、本発明は、前記間隙を通る可聴的乱気流の問題を解決することができる。

好ましくは、前記シールは、前記第一及び第二のダイヤフラムの片方又は両方の音声発生運動による前記間隙を通る空気の通過を、実質的に阻止する。

前記第一のダイヤフラムは、通常、実質的に円形の外周を有する。前記第二のダイヤフラムは、通常、実質的に環状であり、つまり、前記第二のダイヤフラムは、普通は、実質的に円形の外周を有し、普通は、前記第二のダイヤフラムの中央の円形領域が存在しないことで、前記中央の第一のダイヤフラム用の空間を提供する。結果的に、前記第一と第二のダイヤフラムの間に位置する前記間隙は、通常、実質的に環状である。したがって、前記シールは、通常、実質的に環状である必要があるが、本発明の多くの実施形態において前記間隙が前記第一と第二のダイヤフラムの間の全体距離に延在せず、例えば、前記ダイヤフラムのうちの一つと、前記ダイヤフラムの間の別の構造との間に延在してもよい。

本発明による前記複合拡声器の音響的に放射する第一のダイヤフラムは、好ましくは、高周波ダイヤフラムを備える。前記高周波ダイヤフラムは、ドーム形ダイヤフラムであることが有利である。前記音響的に放射する第二のダイヤフラムは、好ましくは、低周波ダイヤフラム（この用語は、好ましくは中域周波数を含む）を備える。有利には、前記低周波ダイヤフラムは、通常円錐形のダイヤフラムであってもよい。

前記シールは、好ましくは柔軟性を有する。例えば、前記シールは、前記第一及び第二のダイヤフラムの片方又は両方に直接的又は間接的に装着されて、使用中の前記ダイヤフラムの音声発生運動に応じて伸縮するように配置されてもよい。前述のとおり、本発明のいくつかの実施形態において、前記拡声器は、前記第一のダイヤフラムを囲む構造を備える。そのような実施形態において、前記間隙は、通常、前記構造と前記第二のダイヤフラムとの間に延在し、結果的に、そのような実施形態において、前記シールは、通常、前記構造と前記第二のダイヤフラムに装着される。前記第一のダイヤフラムを囲む前記構造の少なくとも一部は、例えば、ホーン構造又はバッフル構造を備えてもよい。

好適な実施形態において、前記シールの少なくとも一部は、膜の形状であってもよい。例えば、前記シールは、半径方向内側及び外側の縁領域を有し、かつ前記縁領域の間に延在する柔軟性領域を有する通常環状の膜を備えてもよい。

本発明の好適な実施形態において、シールは、以下の基準のうちのいくつか又は全てを遂行する。

−前記低周波及び高周波ダイヤフラムの間のいかなる不連続性（前記低周波ダイヤフラムを囲むいかなるバッフル部分又は小さなホーン部分も含む）も、通常、前記高周波ダイヤフラムの性能を最大限に発揮させるために小さくする必要がある。

−前記シールは、通常、前記高周波ダイヤフラムアセンブリと前記低周波ダイヤフラムとの間の狭い環状間隙に適合するように、小さい半径方向幅を有する必要がある。

−前記シールは、通常、前記低周波ダイヤフラムの必要な音声発生軸方向運動を可能にしなければならない。

−前記シールは、好ましくは、非線形性コンプライアンスを前記低周波ダイヤフラムにほとんど加えない軸方向変形における剛性を有し、すなわち、前記シールの剛性とその変形との関係は、非常に線形又は非常に小さいことが好ましい。

−前記シールは、好ましくは、前記低周波ダイヤフラムと前記高周波ダイヤフラムアセンブリとの間の前記間隙を完全に密閉する。

本発明の発明者は、従来の「半ロール」包囲シールを使用することによって、上述の好適な基準を満たすことができないと発見した。「半ロール」シールは、環状シールであり、その主な柔軟性は、断面における実質的に半円形である部分によって提供され、例えば、図１の高周波ダイヤフラム５を囲むシール１３などが挙げられる。本発明者は、このようなシールが、前記間隙に適合すると共に、前記低周波ダイヤフラムの軸方向運動を十分可能にするように十分小さく作製することが不可能であると発見した。「半ロール」シールの剛性とその変形との関係は、前記シールが大きくなければならないことを意味するが、これによって、前記高周波ダイヤフラムアセンブリと前記低周波ダイヤフラムとの間の不連続性が大き過ぎるという問題を引き起こす。

本発明者は、以下の好適な特徴のいくつか又は全てを有するシールが、上記の好適な基準のいくつか又は全てを、通常満たすことができることを発見した。

上述のとおり、前記シールは、好ましくは、半径方向内側及び外側の縁領域を有し、かつ前記縁領域の間で延在する柔軟性領域を有する通常環状の膜を備える。好ましくは、前記柔軟性領域は、前記シールの各縁領域から延出し、かつ柔軟性接合領域によって前記縁領域から離れた端で接合する通常輪状の領域を備える。本発明のいくつかの実施形態において、各通常輪状の領域は、通常円筒形の領域であることが有利である。前記接合領域は、好ましくは、半径方向断面が実質的に半円形である。さらに好ましくは、輪状領域に沿った前記接合領域と縁領域との間の最小距離は、前記シールが弛緩状態の場合、前記縁領域の間の最小距離の少なくとも１．５倍である。またさらに好ましくは、この最小距離は、前記シールが弛緩状態の場合、前記縁領域の間の最小距離の少なくとも二倍である。

本発明の第二の側面は、半径方向内側及び外側の縁領域を有し、かつ前記縁領域の間で延在する柔軟性領域を有する通常環状の膜を備える拡声器シールを提供し、前記柔軟性領域は、各縁領域から延出し、かつ柔軟性接合領域によって前記縁領域から離れた端で接合する通常円筒形の領域を備える。

本発明の第三の側面は、半径方向内側及び外側の縁領域を有し、かつ前記縁領域の間で延在する柔軟性領域を有する通常環状の膜を備える拡声器シールを提供し、前記柔軟性領域は、各縁領域から延出し、かつ柔軟性接合領域によって前記縁領域から離れた端で接合する第一及び第二の通常輪状の領域を備え、輪状領域に沿った前記接合領域と縁領域との間の最小距離は、前記シールが弛緩状態の場合、前記縁領域の間の最小距離の少なくとも１．５倍である。

本発明の前記第三の側面のいくつかの好適な実施形態において、輪状領域に沿った前記接合領域と縁領域との間の最小距離は、前記シールが弛緩状態の場合、前記縁領域の間の最小距離の少なくとも２倍である。

本発明の前記第三の側面に係る前記シールの通常輪状の領域の各々は、好ましくは、通常円筒形の領域である。

本発明の前記第二及び／又は第三の側面に係る前記シールは、好ましくは、本発明の前記第一の側面に係る前記複合拡声器の前記シールである。

本発明のいかなる側面のいかなる特徴も、本発明のその他のいかなる側面の特徴であってもよいことが理解されたい。

本発明のその他の好適及び任意の特徴は、以下に及び独立した請求項に記載される。

本発明のいくつかの好適な実施形態が、以下の添付の図面を参照して、一例として記載される。

図１は上記に説明された。拡声器１の二つのダイヤフラムは実質的に同軸上にあり、低周波円錐形ダイヤフラム３は、ドーム形高周波ダイヤフラム５の半径方向外側に位置する。狭い環状空隙７は、円錐形ダイヤフラム３の首９と、ドーム形ダイヤフラムを囲む環状バッフル構造１１の外径との間に存在する。本間隙は、拡声器キャビネット（キャビネットは説明されないが、実際は、複合拡声器の外周及び後方を包囲するもの）の内部と外部との間の空気の通路を提供する。間隙は、狭くする必要があり、ドーム形ダイヤフラムの高周波応答が、間隙（不連続な間隙）からの回折により影響を受けないようにする。

複合拡声器１の駆動部１２の磁気構造１３は、例えば、バリウムフェライトから形成されてもよい磁石リング１５、外側柱を形成する前部環状板１８、及び後板１９及び内側柱２０を形成する部材１７を備える。通常截頭円錐形である低周波ダイヤフラム３は、その前部外端に沿って、筐体２４の前縁２３に固定される柔軟性包囲部２２により支持される。管形成部２５は、ダイヤフラム３の後端に固定され、柱１８と２０との間の空隙に延在するように配置される。形成部２５は、音声コイル２７を保持し、そのコイルは空隙を貫通するように形成部上に配置される。例えば、柔軟性脚によって相互連結される内側及び外側の縁から成る、又は環状波形を有する波形シートから成るクモ状の懸架部材２９は、形成部２５と筐体２４との間で固定され、形成部及びそれに保持される音声コイルが、磁気構造の柱と同心円上で維持されるようにし、かつ音声がダイヤフラム３の振幅生成中に物理的接触しないように維持されるようにする。後板１９及び内側柱２０を形成する部材１７は、高周波ダイヤフラム５の駆動部３３を取付けるためにその同軸上に延在する穴３１を有する。

高周波ダイヤフラム５の駆動部３３は、容器２８、円盤形磁石３５、及び円盤形内側柱３７から成る第二の磁気構造を備える。容器２８は、コイル形成部２５の内部に適合するがそこに物理的接触しないような寸法の円筒形外面を有する。容器は、環状リップ３９で形成され、外側柱を形成する。高周波ドーム形ダイヤフラム５は、環状包囲シール４１を有する。高周波音声コイル３６を保持する円筒形形成部は、ドーム形ダイヤフラム５に固定されて、音声コイルが高周波駆動部３３の磁気構造の柱の間の空隙に貫通するようにする。截頭円錐形前面を有する小さい環状ホーンバッフル１１は、高周波駆動部の前部に固定され、低周波ダイヤフラム３の表面の連続性をドーム形高周波ダイヤフラムに提供する。

本発明に係る複合拡声器は、例えば、上述の図１に示されるような複合拡声器１を備えてもよいが、間隙７を通る空気の通過を阻止又は妨害するために間隙７にシールが提供される。

低周波円錐形ダイヤフラム３は、通常円錐形であり、かつダイヤフラムの首からダイヤフラムの外周にかけて増加するフレア角を有するように図１に示される。しかしながら、ダイヤフラムは、例えば、均一なフレア角を有する円錐形であってもよいことが正しく理解されたい。また、低周波ダイヤフラムは、円形、楕円形、又は所望のその他断面であってもよい。

高周波ダイヤフラムは、ドーム形で図１に示される。このようなダイヤフラムは、その音響中心が、低周波ダイヤフラムの音響中心とほぼ一致して容易に配置されてもよいことから、ならびに、両駆動部が音響出力に大幅に寄与する周波数範囲において、波長よりも小さいそのサイズそれだけで、本質的に無方向性音響放射を提供し、効果的な指向性が低周波ダイヤフラムによって決定可能になることから、適切である。高周波ダイヤフラムは、代替的に、好ましくはこれらの特徴を提供するその他のいかなる形状であってもよいことが正しく理解されたい。

図２（図（ａ）及び（ｂ））ならびに図３は、本発明に係る拡声器シールの好適な実施形態を示す。図２（ａ）はシールの平面図を示し、図２（ｂ）はシールの断面Ａ−Ａを示す。図３は同シールの断面Ａ−Ａの詳細を示す。シール５０は、半径方向内側の縁領域５４と半径方向外側の縁領域５６とを有する通常環状の膜５２を備える。柔軟性領域５８は、縁領域５２と５４との間に延在し、その柔軟性領域は、縁領域５６及び５４のそれぞれから延出する通常輪状の領域６０及び６２を備える。本実施形態において実際は通常円筒形である、通常輪状の領域６０及び６２は、柔軟性接合領域６４によって縁領域から離れた端で接合される。柔軟性接合領域６４は、図３に示され、図面上で記された１８０弧度で表示されるように、断面が実質的に半円形である。

半径方向内側及び半径方向外側の縁領域５４及び５６は、通常截頭円錐形の膜（つまり、一般的な円錐台形の膜）の離間領域を構成する。使用の際、シール５０が複合拡声器（例えば、図１に示される型）の間隙７に位置する場合、円錐台の凹面は、好ましくは、音響的に放射するダイヤフラムと同じ通常方向の前方に向かい、例えば、低周波ダイヤフラム３の円錐部の隣接した連続性を構成する。

シール５０の内側及び外側縁領域５４及び５６は、柔軟性を有してもよく、好ましくは柔軟性である。半径方向内側及び外側の縁領域５４及び５６の間で、柔軟性領域５８は、截頭円錐形膜の「折り畳み」形状をとり、その折り畳み部が縁領域によって形成される円錐台から突出する。柔軟性領域によって形成される「折り畳み部」は、膜の円錐台の外部（例えば、図２及び３に示される）又は膜の円錐台の内部（図示されないが、例えば表示方向の反対方向）に突出してもよい。これは、折り畳み部が使用中の音響的に放射するダイヤフラム前部の後ろ（前部からの突出ではない）に突出することを通常は意味するため、折り畳み部は円錐台外部に突出することが通常好ましい。このような突出により、折り畳み部は、円錐台の前方接面の不連続性減少を呈する。折り畳み部は、好ましくは、図２及び３に示されるように、円錐台の軸と実質的に同軸上で突出する。しかしながら、折り畳み部は、円錐台と非同軸上に突出することもできる。また、図示されるように、輪状領域６０及び６２によって提供される折り畳み形状の存在により、縁領域５２と５４との間に開口部６６がもたらされる。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態において、開口部６６は、縁領域５２、５４の片方又は両方から突出する延長部材（例えば、フラップ）によって開口部６６を横切って部分的に閉鎖されてもよい。このように、シール５０の前方接面の不連続性は減少すると共に、折り畳み部が大気にさらされることによって、内部空気圧により実質的に妨害されることなく図４に示されるような（以下に説明）形状が変化（変形）可能になる。

図２及び３に示される拡声器シール５０の実施形態において、輪状領域に沿った接合領域６４と縁領域との間の最小距離は、シールが弛緩状態の場合（図２及び３の状態）、縁領域の間の最小距離Ｃの少なくとも１．５倍である。図２及び３に示されるシール５０について、輪状領域６２は輪状領域６４より短いため、輪状領域に沿った接合領域６４と縁領域との間の最小距離は、輪状領域６２に沿った距離Ｂである（輪状領域６４に沿った距離ではない）。したがって、距離Ｂは、距離Ｃの少なくとも１．５倍である（図２及び３に示されるシール５０について、実際は、距離Ｂは距離Ｃの約１．６倍である）。距離ＢとＣのこの最小比率は、本発明者により発見され、低周波ダイヤフラム３の必要な音声発生軸方向運動を可能にすると共に、高周波ダイヤフラムの性能を大幅に落とさないように、低周波ダイヤフラム３と高周波ダイヤフラム５との間の不連続性を十分小さく維持できるようになった。

図４は、使用中の本発明に係る拡声器シールの実施形態の変形に関するコンピュータモデリングシミュレーション（図（ｂ））を、既知の型のシールのもの（図（ａ））と比較して示す。図示されるように、既知の「半ロール」型シール７０（例えば、図１の参照数字４１で表示の型）は、比較的小さい最大振幅距離Ｄのみを、シールの縁領域７４と７６の間の一定間隔Ｃに提供することができる（最大振幅距離Ｄは、音声発生軸方向運動を受けるため、低周波ダイヤフラム３の首の最大振幅距離である）。対照的に、本発明に係るシール５０は、比較的大きな最大振幅距離Ｄをシールの縁領域５４と５６の間の一定間隔Ｃに提供する。

既知の型のシール７０について、間隔Ｃが、高周波ダイヤフラム５の性能を大幅に落とさないよう十分小さい場合、振幅距離Ｄは、低周波ダイヤフラム３に不十分となり、すなわち、シール７０は、低周波ダイヤフラムの音声発生運動を妨害する。あるいは、振幅距離Ｄが低周波ダイヤフラム３に十分であるように既知のシール７０が大きく形成される場合、間隔Ｃは、高周波ダイヤフラム５の性能を大幅に落とすほど大きくなる。対照的に、本発明にかかるシール５０について、間隔Ｃが、高周波ダイヤフラム５の性能を大幅に落とさないよう十分小さい場合、振幅距離Ｄは、低周波ダイヤフラム３に十分となり、すなわち、シール５０は、低周波ダイヤフラムの音声発生運動をほとんど妨害しない。また、複合拡声器１の間隙７におけるシール５０の存在により、低周波ダイヤフラムの音声発生運動により間隙に通される空気を阻止する。結果的に、低周波ダイヤフラムの運動による可聴的乱気流の問題は解決する。

図１は、米国特許第５，５４８，６５７号に説明される既知の複合拡声器を示す。 図２（図（ａ）及び（ｂ））は、本発明に係る拡声器シールの実施形態を示す。 図３は、図２に示される拡声器シールの詳細を示す。 図４は、使用中の本発明に係る拡声器シールの実施形態の変形に関するコンピュータモデリングシミュレーション（図（ｂ））を、既知の型のシールのもの（図（ａ））と比較して示す。

Claims (20)

1. 音響的に放射する第一のダイヤフラムと、音響的に放射する第二のダイヤフラムとを備える複合拡声器であって、
   前記第一及び第二のダイヤフラムは、実質的に同軸上にあり、
   前記第二のダイヤフラムの少なくとも一部は、前記第一のダイヤフラムの半径方向外側に位置し、
   前記第一及び第二のダイヤフラムの間に位置する間隙が存在し、
   シールは、前記間隙に提供されることによって、前記間隙を通る空気の通過を阻止又は妨害する、複合拡声器。
2. 前記シールは、前記第一及び第二のダイヤフラムの片方又は両方の音声発生運動によって引き起こされる、前記間隙を通る空気の通過を実質的に阻止する、請求項１に記載の拡声器。
3. 前記シールは柔軟性を有する、請求項１又は請求項２に記載の拡声器。
4. 前記シールは膜を含む、先行請求項のいずれかに記載の拡声器。
5. 前記シールは通常環状である、先行請求項のいずれかに記載の拡声器。
6. 前記シールは、前記第一及び第二のダイヤフラムの片方又は両方に直接的又は間接的に装着され、使用中の前記ダイヤフラムの音声発生運動に応じて伸縮するように配置される、先行請求項のいずれかに記載の拡声器。
7. 前記第一のダイヤフラムを囲む構造を備え、前記間隙は、前記構造と前記第二のダイヤフラムとの間に存在し、前記シールは、前記構造及び前記第二のダイヤフラムに装着される、先行請求項のいずれかに記載の拡声器。
8. 前記第一のダイヤフラムを囲む前記構造の少なくとも一部は、バッフル構造又はホーン構造を含む、請求項７に記載の拡声器。
9. 前記シールは、半径方向内側及び外側の縁領域を有してかつ前記縁領域の間で延在する柔軟性領域を有する通常環状の膜を含む、先行請求項のいずれかに記載の拡声器。
10. 前記柔軟性領域は、前記シールの各縁領域から延出してかつ柔軟性接合領域によって前記縁領域から離れた端で接合する通常輪状の領域を含む、請求項９に記載の拡声器。
11. 通常輪状の領域の各々は通常円筒形の領域である、請求項１０に記載の拡声器。
12. 前記接合領域は、半径方向断面において実質的に半円形である、請求項１０又は１１に記載の拡声器。
13. 前記シールの弛緩状態において、輪状領域に沿った前記接合領域と縁領域との間の最小距離が前記縁領域の間の最小距離の少なくとも１．５倍である、請求項１０から１２のうちのいずれか一つに記載の拡声器。
14. 前記音響的に放射する第一のダイヤフラムは、高周波ダイヤフラムを含む、先行請求項のいずれかに記載の拡声器。
15. 前記高周波ダイヤフラムはドーム形ダイヤフラムである、請求項１４に記載の拡声器。
16. 前記音響的に放射する第二のダイヤフラムは、低周波ダイヤフラムを含む、先行請求項のいずれかに記載の拡声器。
17. 前記低周波ダイヤフラムは実質的に円錐形ダイヤフラムである、請求項１６に記載の拡声器。
18. 半径方向内側及び外側の縁領域を有してかつ前記縁領域の間で延在する柔軟性領域を有する通常環状の膜を含む拡声器シールであって、
    前記柔軟性領域は、各縁領域から延出してかつ柔軟性接合領域によって前記縁領域から離れた端で接合する通常円筒形の領域を含む、拡声器シール。
19. 半径方向内側及び外側の縁領域を有し、かつ前記縁領域の間で延在する柔軟性領域を有する通常環状の膜を含む拡声器シールであって、
    前記柔軟性領域は、各縁領域から延出してかつ柔軟性接合領域によって前記縁領域から離れた端で接合する第一及び第二の通常輪状の領域を備え、前記シールの弛緩状態において、輪状領域に沿った前記接合領域と縁領域との間の最小距離が前記縁領域の間の最小距離の１．５倍である、拡声器シール。
20. 通常輪状の領域の各々は、通常円筒形の領域である、請求項１９に記載のシール。

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