JP2016082244A - ダイアフラム、ホーンスピーカ、およびコンプレッションドライバ - Google Patents

Abstract

【課題】ドーム状のダイアフラムの振動により音を放射するスピーカから放音される音の周波数特性に悪影響を生じさせず、かつダイアフラムの成形の容易さを維持しつつ、ダイアフラムにおける同心円状の分割振動を制御する。【解決手段】本実施形態のダイアフラム１０であれば、頂点付近の加振方向の曲げ剛性は他の部分よりも高く、頂点を中心とする同心円状の分割振動の発生を抑止できる。また、仮にダイアフラム１０に同心円状の分割振動が発生するとしても、共振周波数は高周波数帯域にシフトする。上記共振周波数を可聴帯域の上限よりも上の帯域にシフトさせることができれば、結果として、ホーンスピーカ１から放音される音の聴感に悪影響が生じることはない。また、ダイアフラム１０は中心軸対称な形状に成形されているため、特許文献１に開示のダイアフラムのように周波数特性に悪影響を及ぼすこともない。【選択図】 図１

Description

本発明は、スピーカに用いられるダイアフラムに関する。

図７は、従来のホーンスピーカ８の縦断面図である。図７において、ホーン８４のスロート部９４は、バックプレート８０の一端面に固定されている。このバックプレート８０において、ホーン８４と反対側の端面にはポールピース８５の一底面が固定されている。そして、バックプレート８０とポールピース８５の中心には両者を貫いてホーン８４のスロート部９４に至る導音孔８３が穿設されている。ポールピース８５においてバックプレート８０と反対側の底面は導音孔８３に向かってすり鉢状に凹んでおり、このすり鉢状の面には複数のスリットを有するフェイズプラグ８６が嵌め込まれている。そして、フェイズプラグ８６の背後にはダイアフラム８７が支持されている。このダイアフラム８７は、ドーム状に湾曲した半真球形状をしており、その外周部に筒状のボイスコイルボビン８８が設けられている。

また、バックプレート８０におけるホーン８４と反対側の端面には、バックプレート８０と同じ直径の環状マグネット８２とトッププレート８１があり、環状マグネット８２は、バックプレート８０とトッププレート８１との間に挟持されている。環状マグネット８２は、一方の底面（例えばバックプレート８０側の底面）にＮ極があり、他方の底面（例えばトッププレート８１側の底面）にＳ極がある。

トッププレート８１の内周壁は、微小な間隔を空けてポールピース８５の外周壁と対向している。そして、バックプレート８０と、環状マグネット８２と、トッププレート８１と、フェイズプラグ８６と、ポールピース８５とからなる磁気のループは、環状マグネット８２が発生した磁力線を一巡させる磁気回路を構成している。そして、ダイアフラム８７は、この磁気回路において、トッププレート８１の内周壁とポールピース８５の外周壁との間にある磁気ギャップＡＧに周端のボイスコイルボビン８８を収めた状態で支持されている。

このダイアフラム８７を支持する構成は次の通りである。まず、トッププレート８１の環状マグネット８２と反対側の端面には、スペーサリング９０が固定されている。このスペーサリング９０の内周壁とダイアフラム８７の外周部との間にはエッジ８９が介在している。このエッジ８９がダイアフラム８７を支持する役割を果たす。

以上のような構成を有するホーンスピーカ８では、環状マグネット８２の発生した磁束がトッププレート８１とポールピース８５の間の磁気ギャップＡＧを通過する。そして、ボイスコイルボビン８８におけるボイスコイルに電流を流すと、ボイスコイルボビン８８には、ポールピース８５の中心軸ａｘに平行な方向の駆動力が与えられ、ボイスコイルボビン８８に固定されたダイアフラム８７が振動する。ダイアフラム８７が振動すると、この振動により、ダイアフラム８７とフェイズプラグ８６との間の空間ＯＳの空気がフェイズプラグ８６の各スリットを介して導音孔８３に押し出されたり引き戻されたりする。そして、この押し出されたり引き戻されたりする空気の粗密波が、音波として導音孔８３を経由し、ホーン８４から放音される。

図８は、従来のホーンスピーカ８の要部を示す模式図である。図８は図７と同様に縦断面図であり、図８では図７と同一の構成要素には同一の符号が付されている。図９は、図８に示すホーンスピーカ８のダイアフラム８７の縦断面図である。ホーンスピーカ８では、ダイアフラム８７の剛性が低いと、ダイアフラム８７の振動中にダイアフラム８７に分割振動が発生し、この分割振動はホーンスピーカ８から放音される音の周波数特性に悪影響を及ぼす。最近では、ホーンスピーカ８の使用電力に対して放音される音のエネルギーを高くする（すなわち、高効率を得る）ことが求められるため、ダイアフラム８７の半径を大きくする傾向にある。ダイアフラム８７の半径を大きくすると、ダイアフラム８７の頂点（ダイアフラム８７とその中心軸ｂｘ８の交点）付近の加振方向（中心軸ｂｘ８方向）の曲げ剛性が低くなり、当該頂点を中心とする同心円状の分割振動が発生しやすくなる。ダイアフラム８７の剛性を高めるには、ダイアフラム８７を剛性の高い金属材料（例えば鉄など）で肉厚に形成することが考えられる。しかし、このような態様のダイアフラムは重く、高速で振動させることが困難になる。そこで、高速で振動させることを可能としつつ、ダイアフラムの剛性を高めるための技術が種々提案されており、その一例としては特許文献１や特許文献２に開示の技術が挙げられる。特許文献１には、ダイアフラムにＳ字状の稜線を設けることが開示されている。また、特許文献２には、ダイアフラムの形状を、多くの稜線を有する多角形状にすることが開示されている。

特許第４７４９４０２号公報 特許第５１６４９８９号公報

特許文献１に開示の技術のようにダイアフラムにＳ字状の稜線を設けると、形状が複雑なため、ダイアフラムの成形が困難になる。また、スピーカでは、ダイアフラムと、フェイズプラグのダイアフラムと対向している面とが同一の形状であること、両者が各々中心軸対称であること、および各々の中心軸が一致することが望ましい。なぜなら、ダイアフラムから発せられフェイズプラグを通る音波は全て同相となり、放音される音の周波数特性に悪影響が出ないからである。しかし、ダイアフラムにＳ字状の稜線を設けると、ダイアフラムの中心軸に対する対称性が崩れ、放音される音の周波数特性に悪影響が出る。

特許文献２に開示の技術に関しても、特許文献１に開示の技術と同様にダイアフラムの成形が困難になる、といった問題点がある。

本発明は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、ドーム状のダイアフラムの振動により音を放射するスピーカから放音される音の周波数特性に悪影響を生じさせず、かつダイアフラムの成形の容易さを維持しつつ、ダイアフラムにおける同心円状の分割振動の制御を可能にする技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、スピーカに用いられるドーム状のダイアフラムにおいて、中心軸対称、かつ、頂点に近づくにつれて曲率半径が小さくなる形状に成形されていることを特徴とするダイアフラムを提供する。

中心軸対称、かつ、頂点に近づくにつれて曲率半径が小さくなる形状の具体例としては、中心軸方向を長軸とする半楕円形、半紡錘形、放物線、双曲線または砲弾型等の縦断面を有する形状が挙げられる。本発明によれば、頂点に近づくほど曲率半径が小さくなるため、ダイアフラムの頂点付近の加振方向の曲げ剛性は他の部分よりも高くなり、ダイアフラム全体の剛性も半真球形状のダイアフラム（図９参照）よりも高くなる。このため、頂点を中心とする同心円状の分割振動の発生を抑止することができ、また、仮に同心円状の分割振動が発生するにしても、その共振周波数を高周波数帯域にシフトさせることができる。上記共振周波数を可聴帯域の上限（例えば、２０ｋＨｚ）よりも上の周波数帯域にシフトさせることができれば、スピーカから放音される音の聴感に悪影響が生じることはない。また、本発明のダイアフラムは、特許文献１或いは特許文献２に開示のダイアフラムと比較して単純な形状であるため、成形が容易である。また、本発明のダイアフラムは、中心軸対称な形状であるため、放音される音の周波数特性に悪影響が生じることもない。

また上記課題を解決するために本発明は、スピーカに用いられるドーム状のダイアフラムにおいて、中心軸対称、かつ、円錐体形状に成形されていることを特徴とするダイアフラムを提供する。この態様によっても、ダイアフラムの頂点付近の加振方向の曲げ剛性は他の部分よりも高くなり、ダイアフラム全体の剛性も半真球形状のダイアフラム（図９参照）よりも高くなる。この態様のダイアフラムも、特許文献１或いは特許文献２に開示のダイアフラムに比較して成形は容易である。また、本態様のダイアフラムも中心軸対称な形状であるため、放音される音の周波数特性に悪影響が生じることもない。

また上記課題を解決するために本発明は、スピーカに用いられるドーム状のダイアフラムにおいて、中心軸対称、かつ、頂点付近が他の部分よりも肉厚な形状に成形されていることを特徴とするダイアフラムを提供する。この態様によっても、ダイアフラムの頂点付近の加振方向の曲げ剛性は他の部分よりも高くなり、ダイアフラム全体の剛性も半真球形状のダイアフラム（図９参照）よりも高くなる。この態様のダイアフラムも、特許文献１或いは特許文献２に開示のダイアフラムに比較して成形は容易である。また、本態様のダイアフラムも中心軸対称な形状であるため、放音される音の周波数特性に悪影響が生じることもない。

この発明の第１実施形態のダイアフラム１０を用いたホーンスピーカ１の縦断面図である。 同ホーンスピーカ１のダイアフラム１０の縦断面図である。 この発明の第２実施形態のダイアフラム２０を用いたホーンスピーカ２の縦断面図である。 同ホーンスピーカ２のダイアフラム２０の縦断面図である。 この発明の第３実施形態のダイアフラム３０を用いたホーンスピーカ３の縦断面図である。 同ホーンスピーカ３のダイアフラム３０の縦断面図である。 従来のダイアフラム８７を用いたホーンスピーカ８の縦断面図である。 同ホーンスピーカ８の要部を示す模式図である。 同ダイアフラム８７の縦断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態のダイアフラム１０を用いたホーンスピーカ１の縦断面図である。図１では、図８におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図１と図８を比較すれば明らかなように、ホーンスピーカ１のダイアフラム１０およびフェイズプラグ１６は、従来のホーンスピーカ８のダイアフラム８７およびフェイズプラグ８６に各々相当する。以下ではダイアフラム１０とフェイズプラグ１６を中心に説明する。

まず、ダイアフラム１０の形状について説明する。図２は、ホーンスピーカ１のダイアフラム１０の縦断面図である。ダイアフラム１０は、中心軸ｂｘ１を長軸とする半楕円体形状に成形されており、中心軸ｂｘ１に対して中心軸対称である。ダイアフラム１０を形成する壁面の曲率半径は頂点に近づくほど小さくなるので、ダイアフラム１０の頂点付近の加振方向（中心軸ｂｘ１方向）の曲げ剛性は他の部分よりも高くなり、ダイアフラム１０全体の剛性も半真球形状のダイアフラム（図９：ダイアフラム８７）全体の剛性よりも高くなる。

また、ダイアフラム１０は、稜線などの凹凸を表面に有さない単純な形状であるため、特許文献１に開示されたＳ字状の稜線を設けたダイアフラムや、特許文献２に開示された多くの稜線を設けたダイアフラムに比べて成形が容易である。

次に、フェイズプラグ１６の形状について説明する。図１に示すように、フェイズプラグ１６のダイアフラム１０と対向している面は、ダイアフラム１０と同一の形状（断面が半楕円形となる形状）に成形されている。図１に示すように、ダイアフラム１０は、その中心軸ｂｘ１がフェイズプラグ１６の中心軸ｃｘ１と一致するようにエッジ８９によって支持されている。このため、ダイアフラム１０とフェイズプラグ１６との間の空間ＯＳでは、ダイアフラム１０とフェイズプラグ１６との間隔はどこであっても同じになり、さらにフェイズプラグ１６では、一般的なフェイズプラグと同様に複数のスリットの長さが全て略等しく、ダイアフラム１０の振動により発生し、フェイズプラグ１６の複数のスリットの各々を介して導音孔８３へ案内される各音は全て同相となる。なお、本実施形態だけでなく、第２実施形態および第３実施形態においても同様に、フェイズプラグの複数のスリットの長さは全て略等しい。このため、フェイズプラグ１６の複数のスリットの各々を介して導音孔８３へ案内される各音の位相差に起因する周波数特性の乱れが生じることはない。

本実施形態のダイアフラム１０であれば、頂点付近の加振方向の曲げ剛性は他の部分よりも高く、頂点を中心とする同心円状の分割振動の発生を抑止できる。また、仮にダイアフラム１０に同心円状の分割振動が発生するとしても、共振周波数は高周波数帯域にシフトする。上記共振周波数を可聴帯域の上限よりも上の帯域にシフトさせることができれば、結果として、ホーンスピーカ１から放音される音の聴感に悪影響が生じることはない。また、ダイアフラム１０は中心軸対称な形状に成形されているため、特許文献１に開示のダイアフラムのように周波数特性に悪影響を及ぼすこともない。

なお、本実施形態ではダイアフラム１０が半楕円体形状に成形されていたが、頂点に近づくにつれて曲率半径が小さくなる形状であればよく、例えば半紡錘体形状や砲弾型形状であってもよい。また、フェイズプラグ１６の形状が周波数特性に与える影響が小さいのであれば、フェイズプラグ１６のダイアフラム１０と対向している面がダイアフラム１０と同一の形状に成形されている必要はなく、また中心軸ｃｘ１に対して対称な形状でなくてもよい。

＜第２実施形態＞
図３は、この発明の第２実施形態のダイアフラム２０を用いたホーンスピーカ２の縦断面図である。図３では、図８におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図３と図８を比較すれば明らかなように、ホーンスピーカ２のダイアフラム２０およびフェイズプラグ２６は、従来のホーンスピーカ８のダイアフラム８７およびフェイズプラグ８６に各々相当する。以下ではダイアフラム２０とフェイズプラグ２６を中心に説明する。

まず、ダイアフラム２０の形状について説明する。図４は、ホーンスピーカ２のダイアフラム２０の縦断面図である。図４に示すように、ダイアフラム２０は、円錐体形状に成形されており、中心軸ｂｘ２に対して中心軸対称である。ダイアフラム２０は頂点付近の曲率半径だけが極端に小さいので、ダイアフラム２０の頂点付近の加振方向（中心軸ｂｘ２方向）の曲げ剛性は他の部分よりも高く、ダイアフラム２０全体の剛性も半真球形状のダイアフラム（図９：ダイアフラム８７）全体の剛性よりも高い。

本実施形態のダイアフラム２０も、第１実施形態のダイアフラム１０と同様に、稜線などの凹凸を表面に有さない単純な形状であるため、特許文献１に開示されたＳ字状の稜線を設けたダイアフラムや、特許文献２に開示された多くの稜線を設けたダイアフラムに比べて成形が容易である。

次に、フェイズプラグ２６の形状について説明する。図３に示すように、フェイズプラグ２６のダイアフラム２０と対向している面は、ダイアフラム２０と同一の形状に成形されている。図３に示すように、ダイアフラム２０は、その中心軸ｂｘ２がフェイズプラグ２６の中心軸ｃｘ２と一致するようにエッジ８９によって支持されている。このため、ダイアフラム２０とフェイズプラグ２６との間の空間ＯＳでは、ダイアフラム２０とフェイズプラグ２６との間隔はどこであっても同じになり、ダイアフラム２０の振動により発生しフェイズプラグ２６の複数のスリットの各々を介して導音孔８３へ案内される各音は全て同相となる。したがって、本実施形態によっても、上記各音の位相差に起因する周波数特性の乱れが生じることはない。

本実施形態のダイアフラム２０においても、頂点付近の加振方向の曲げ剛性は他の部分よりも高く、頂点を中心とする同心円状の分割振動の発生を抑止でき、仮に同心円状の分割振動が発生するとしても、その共振周波数は高周波数帯域にシフトする。また、本実施形態のダイアフラム２０も中心軸対称な形状に成形されているため、特許文献１に開示のダイアフラムのように周波数特性に悪影響を及ぼすことはない。なお、本実施形態においても、フェイズプラグ２６の形状が周波数特性に与える影響が小さいのであれば、フェイズプラグ２６のダイアフラム２０と対向している面がダイアフラム２０と同一の形状に成形されていなくてもよく、中心軸ｃｘ２に対して対称な形状でなくてもよい。

＜第３実施形態＞
図５は、この発明の第３実施形態のダイアフラム３０を用いたホーンスピーカ３の縦断面図である。図５では、図８におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図５と図８を比較すれば明らかなように、ホーンスピーカ３のダイアフラム３０およびフェイズプラグ３６は、従来のホーンスピーカ８のダイアフラム８７およびフェイズプラグ８６に各々相当する。以下ではダイアフラム３０とフェイズプラグ３６を中心に説明する。

まず、ダイアフラム３０の形状について説明する。図６は、ホーンスピーカ３のダイアフラム３０の縦断面図である。図６に示すように、ダイアフラム３０は、図９のダイアフラム８７と同様に半真球形状に成形されており、中心軸ｂｘ３に対して中心軸対称である。しかし、ダイアフラム３０は、ダイアフラム８７と異なり、頂点付近が他の部分よりも肉厚な形状に成形されている。なお、ダイアフラム３０の頂点付近のフェイズプラグ３６に対向する面は平面を成し、その平面は中心軸ｂｘ３に垂直である。ダイアフラム３０の頂点付近は肉厚な形状であるので、ダイアフラム３０の頂点付近の加振方向（中心軸ｂｘ３方向）の曲げ剛性は他の部分よりも高く、ダイアフラム３０全体の剛性もダイアフラム８７全体の剛性よりも高い。

本実施形態のダイアフラム３０は、その外形を維持しつつ頂点付近の厚みがフェイズプラグ３６方向に増すように成形されているが、頂点付近の厚みが反対方向に増すような形状に成形されていてもよい。後者のほうが、ダイアフラム３０の成形が容易だからである。また、フェイズプラグ３６方向とフェイズプラグ３６の反対方向との両方向に頂点付近の厚みが増すようにダイアフラム３０を成形してもよい。フェイズプラグ３６方向と反対方向の何れか一方に厚みが増す態様よりも、ダイアフラム３０の頂点付近の加振方向の曲げ剛性が高くなるからである。

本実施形態のダイアフラム３０も、稜線などの凹凸を表面に有さない単純な形状であるため、特許文献１に開示されたＳ字状の稜線を設けたダイアフラムや特許文献２に開示された多くの稜線を設けたダイアフラムに比べて成形が容易である。

次に、フェイズプラグ３６の形状について説明する。図５に示すように、フェイズプラグ３６のダイアフラム３０と対向している面は、ダイアフラム３０と同一の形状（縦断面が半真円形の形状）に成形されている。図５に示すように、ダイアフラム３０は、その中心軸ｂｘ３がフェイズプラグ３６の中心軸ｃｘ３と一致するようにエッジ８９によって支持されている。このため、ダイアフラム３０とフェイズプラグ３６との間の空間ＯＳでは、ダイアフラム３０とフェイズプラグ３６との間隔はどこであっても同じになり、ダイアフラム３０の振動により発生しフェイズプラグ３６の複数のスリットの各々を介して導音孔８３へ案内される各音は全て同相となる。したがって、本実施形態によっても、上記各音の位相差に起因する周波数特性の乱れが生じることはない。

本実施形態によっても、ダイアフラム３０の頂点付近の加振方向の曲げ剛性は他の部分よりも高くなり、頂点を中心とする同心円状の分割振動の発生を抑止できる。また、仮にダイアフラム３０に同心円状の分割振動が発生するとしても、共振周波数は高周波数帯域にシフトする。また、本実施形態のダイアフラム３０も、中心軸対称な形状に成形されているため、特許文献１に開示のダイアフラムのように周波数特性に悪影響を及ぼすことはない。

また、本実施形態においても、フェイズプラグ３６の形状が周波数特性に与える影響が小さいのであれば、フェイズプラグ３６のダイアフラム３０と対向している面がダイアフラム３０の断面と同一の形状に成形されていなくてもよく、また中心軸ｃｘ３に対して対称な形状でなくてもよい。また、本実施形態では、ダイアフラム３０は半真球形状であるが、第１実施形態のような半楕円体形状であってもよいし、第２実施形態のような円錐体形状であってもよい。第１実施形態のような半楕円体形状のダイアフラムの頂点付近を他の部分よりも肉厚にすることで、当該頂点付近の加振方向の曲げ剛性を第１実施形態や第３実施形態のダイアフラムよりも一層高めることができると考えられるからである。第２実施形態のような円錐体形状のダイアフラムについても同様に、ダイアフラムの頂点付近を他の部分よりも肉厚にすることで、当該頂点付近の加振方向の曲げ剛性を第２実施形態や第３実施形態のダイアフラムよりも一層高めることができると考えられるからである。第２実施形態のような円錐体形状のダイアフラムでは、ダイアフラムの頂点付近の空間ＯＳ側を他の部分よりも肉厚かつ滑らかにするとともに、対応するフェイズプラグの形状も滑らかにすることで、不要な共振の発生を回避できる。

＜変形例＞
上記各実施形態では、本発明のダイアフラムをホーンスピーカに用いたが、当該ダイアフラムをホーンスピーカ以外のスピーカに用いてもよい。例えば、平面バッフル型スピーカに用いてもよい。また、上記各実施形態で用いた本発明のダイアフラムと、当該ダイアフラムによって一定間隔を開けて覆われ、当該ダイアフラムの振動により発生した音を放射するフェイズプラグを有するコンプレッションドライバを提供してもよい。

１，２，３，８……ホーンスピーカ、１０，２０，３０，８７……ダイアフラム、１６，２６，３６，８６……フェイズプラグ、８０……バックプレート、８１……トッププレート、８２……環状マグネット、８３……導音孔、８４……ホーン、８５……ポールピース、８８……ボイスコイルボビン、８９……エッジ、９０……、スペーサリング、９４……スロート部、ａｘ，ｂｘ１，ｂｘ２，ｂｘ３，ｃｘ１，ｃｘ２，ｃｘ３……中心軸、ＯＳ……空間、ＡＧ……磁気ギャップ。

Claims (5)

1. スピーカに用いられるドーム状のダイアフラムにおいて、
   中心軸対称、かつ、頂点に近づくにつれて曲率半径が小さくなる形状に成形されている
   ことを特徴とするダイアフラム。
2. スピーカに用いられるドーム状のダイアフラムにおいて、
   中心軸対称、かつ、円錐体形状に成形されている
   ことを特徴とするダイアフラム。
3. スピーカに用いられるドーム状のダイアフラムにおいて、
   中心軸対称、かつ、頂点付近が他の部分よりも肉厚な形状に成形されている
   ことを特徴とするダイアフラム。
4. 請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のダイアフラムと、
   ホーンと、
   前記ダイアフラムによって一定間隔を開けて覆われ、前記ダイアフラムの振動により発生した音波を前記ホーンへ案内するフェイズプラグと、
   を具備する
   ことを特徴とするホーンスピーカ。
5. 請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のダイアフラムと、
   前記ダイアフラムによって一定間隔を開けて覆われ、前記ダイアフラムの振動により発生した音を放射するフェイズプラグと、
   を具備する
   ことを特徴とするコンプレッションドライバ。
   
   
   
   

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