JPH09215089A - 音響波放射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、同軸スピーカシステムの製造コス
トを低減することを目的とする。 【解決手段】 磁石装置中に位置された音声コイルによ
って駆動される少なくとも１つのダイアフラム13を有
し、ダイアフラム13の少なくとも一部分は層22で形成さ
れ、或いは聴音領域に向けて音響波を放射するダイアフ
ラム13の表面20が層22で覆われ、層22の表面の伸縮はダ
イアフラム13の表面の伸縮と対応する必要はなく、層22
は電圧の作用により伸縮変化を受け、それによってこの
層22から高周波の音響波を放射し、ダイアフラム13は低
音および低中音を放射することを特徴とする。層22はピ
エゾセラミック層或いはフッ化ポリビニル箔のようなピ
エゾ電気特性を有する層で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響波を放射する
ための装置に関し、特に、異なる変換器が異なる周波数
で音響信号の部分を放射する装置の簡単化された構成に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の技術において、個々の信号部分に
対して最適に設計された異なる電気音響変換器によって
異なる周波数で音響信号の部分を放射することが知られ
ている。例えば、この点において既知の分割方法では、
音響信号の低周波の部分、中間周波の部分、および高周
波の部分を別々に再生する。異なる周波数の信号部分を
別々に再生するために要求される電気音響変換器の数の
ために、そのような構成は非常に大きい容積を占め、そ
れ故に多くのアプリケーションから排除されている。こ
のために、制限された容積しか使用できない場合には、
広帯域スピーカがしばしば使用されるが、しかしなが
ら、それは前述の装置よりも明らかに劣った音質を再生
する。

【０００３】妥協案として、いわゆる同軸スピーカシス
テムがあげられ、それは一方で、広帯域スピーカと同程
度の容積を必要とするだけであるが、他方で、異なる変
換器によって異なる周波数で音響信号の部分の送信を可
能にし、それによって、広帯域スピーカよりも明らかに
良い音質の再生を行うことができる。そのような同軸ス
ピーカシステムは、それらが特定の信号部分（低周波数
あるいは低−中間周波数）のために最適に設計されたコ
ーンスピーカを有しているという点で優れている。主に
特定のスピーカの高周波数応答特性のために設計された
別のスピーカは、コーンスピーカのコーンダイアフラム
によって本質的に取り囲まれた空間に位置されている。
本発明の出発点にもなるそのような構成は、例えばDE-G
bm 9210493号明細書に詳細に説明されている。

【０００４】しかしながら、これらのスピーカは製造す
るのが非常に高価であるという欠点が認められる。とり
わけこれは純粋なコーンスピーカとは対照的に、同軸ス
ピーカシステムにおけるコーンスピーカの大半は、ダイ
アフラムの円錐中に高周波スピーカを設置できるように
するために変更された磁石装置を必要とするからであ
る。さらに、ダイアフラムの円錐における高周波スピー
カのための材料のコストも無視できない。後者は、高周
波スピーカ自体に関するコストだけでなく、コーンスピ
ーカのダイアフラムの円錐において高周波スピーカを支
持するために必要とされる素子のコストもまた含んでい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】それ故に、本発明の課
題は、同軸スピーカシステムの製造コストを著しく減少
させるような音響波再生装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題は、特許請求の
範囲の請求項１に示された特徴によって解決される。本
発明の別の利点は、特許請求の範囲の請求項２乃至６に
示されている。

【０００７】本発明の基本的なアイディアは、音声コイ
ルによって駆動されたダイアフラムの表面を覆い、それ
によって、生成された音響波が少なくとも部分的に層に
よって聴音領域に放射されること、あるいは、電気信号
電圧の作用により層の平面に関してその縦方向および／
または横方向への伸縮を変化させる材料からダイアフラ
ム自体を（全体的あるいは部分的に）作ることである。
この構造によってダイアフラムは例えば音響信号の低周
波数あるいは低−中間周波数部分を放射することが可能
になり、一方で、音響信号源に電気的に接続された層に
よって高周波数部分の放射が生じ、その層は、高周波信
号部分の作用により伸縮変化を受ける。

【０００８】当業者に知られている層の構成に適切な材
料は、特許請求の範囲の請求項２において示されている
ピエゾセラミック材料であるか、あるいは特許請求の範
囲の請求項３において示されているピエゾ電気特性を示
すフッ化ポリビニル箔（ＰＶＤＦ）である。

【０００９】特に、層のための材料としてのＰＶＤ箔
は、高周波信号部分によって生成された電圧の作用によ
る伸縮変化の一部分として厚さにおいてわずかに変化を
示すだけなので、層の寸法の拡大、すなわち、層の表面
それ自体が大きくなるとき、および／または層に対して
生成された信号電圧が高いときにのみ十分な音量が生成
されることができる。層に対して生成された信号電圧の
変換が必要ない場合、低周波信号の部分を放射するダイ
アフラムの表面の大部分は、層が間隙なしにダイアフラ
ムに適用されている場合、層で被覆されなければならな
い。しかしながら、層によって覆われたダイアフラムの
表面に関して、請求項４において示されているように層
の表面を拡大し、折り曲げられた、あるいはエンボス加
工された形状等の簡単なものにされるほうが明らかに都
合がよい。また、請求項４に従って層を形成することに
よって、層の表面の大部分はそれぞれの支持表面（例え
ばダイアフラム等）に直接付着されないので、縦方向の
伸縮によって生じた層の曲げ振動作用もまた十分な音量
を生成するのに使用されることができる。これによっ
て、DE 4116819号明細書に示された従来のコーンスピー
カにおいていわゆる防塵カバーによって形成された領域
に層を制限することが可能になり、それによってダイア
フラムのコーンを音声コイル支持体から独立させる。

【００１０】本来は防塵カバーのために使用された領域
に層を制限することは、高周波を再生するための球形の
放射特性が、この領域に従って層を湾曲させることによ
って非常に簡単に達成されるという付加的な利点を有し
ている。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、図面を参照して以下に
詳細に説明される。

【００１２】図１において、コーンスピーカ10の断面図
が示されている。このコーンスピーカ10は、本質的に、
スピーカフレーム11、磁石装置12、および振動システム
16とで形成され、その振動システム16は、ダイアフラム
13、音声コイル支持体14、および音声コイル15によって
形成されている。振動システム16はフレーム11中に挿入
され、そこにおいて、ダイアフラム13の上部エッジ17は
環状ビード18によってフレーム11に接続されており、ま
た、音声コイル支持体14に接続された音声コイル15は磁
石装置12中に形成された空隙19に挿入されている。

【００１３】音声コイル15が対応する供給ライン（図１
には図示されていない）を介して音響信号源の信号電圧
を受取る場合、ダイアフラム13は、中心線に沿って上下
運動を行う。その結果、ダイアフラム13の表面20は、聴
音領域21の方向に音響波を放射する。

【００１４】図１において見られるように、音声コイル
支持体14に近いダイアフラム13の領域は、聴音領域21と
向かい合った表面20上で層22によって覆われており、こ
の層22はまた、音声コイル支持体14がダイアフラム13の
開口23に挿入されてそれに接続されている領域にまで及
んでいる。結果的に、開口23の上方の領域における層22
は、従来のスピーカにおける防塵カバーによって通常行
われる機能を引き継ぐ。説明を完全にする目的のためだ
けに指摘しておくと、図１の関係をより良く示すよう
に、音声コイル支持体14および層22に近いダイアフラム
13の表面20の領域に間隙を設けたことが図では省略され
ている。

【００１５】上述されたスピーカ10の基本的な型式は、
多数の変更された方法で構成されることができる。すな
わち、例えば、層22をほぼダイアフラム13の上部エッジ
17まで作ることによって拡大することもできる。層22を
拡大するために必要である限りにおいて、この層22はま
た、ダイアフラム13の上部エッジ17を越えて延在するよ
うに構成されることもできる。後者は、図１（左側）の
鎖線によって示されている。開口23の上方に位置された
領域は、従来の防塵カバーによって閉じられることがで
き、それによって層22はこの防塵カバーの表面も覆う。
従来の防塵カバーが使用されるとき、それは間隙を有さ
ずに層22によって覆われることができ、あるいは、それ
は取付けられずに従来の防塵カバーの外形を覆って配置
され、間隙を有さずにダイアフラム13の表面20に接続だ
けされることができる。

【００１６】さらに、ダイアフラム13それ自体が例えば
層22を形成している材料で作られている場合、層22の付
加的な形成を省略できることが指摘されなければならな
い。そのような層22をカンチレバー構造にしたものは、
図１の開口23の上方の領域に示されている。

【００１７】図１の構成の実施例において層22を形成す
るために使用される材料は、一例においてはピエゾセラ
ミック材料であり、別の例においてはフッ化ポリビニル
箔である。

【００１８】層22が２つの反対極性を与えられ、セメン
ト接合され、縦方向あるいは半径方向に振動する２枚の
プレートのバイモルフ構造であり、この対のプレートが
専門家に知られている方法で音響信号源に接続されてい
る場合（図１には示されていない）、この信号電圧の作
用によって、両方のプレートにおいて縦あるいは半径方
向に対向して伸縮が生成される。対のプレートがその端
部においてただクランプして取付けられているだけなら
ば、層22を形成している２枚のプレートにおいて縦ある
いは半径方向で反対方向に伸縮することによって、その
対のプレートを横断する方向の伸縮を生じる。換言する
と、そのような構成は屈曲する共振器として動作し、音
響信号を放射するために使用されることができる。ま
た、別の状況では、層22あるいは対のプレートが端部で
クランプ結合されてはいないが、別の層（図１における
ダイアフラム13の表面20）に完全に接続されている場
合、その対のプレートの任意の縦あるいは半径方向への
伸縮はほぼ排除される。しかしながら、これは、そのよ
うな構成が音響信号の伝送に適していないということで
はない。対のプレートにおいて信号電圧の作用により厚
さに変化が生じるので、縦あるいは半径方向への伸縮に
加えて、別の層に接続された層22は、いわゆる厚さ共振
器として機能するだけであり、それは主としてそのよう
な構成を超音波の範囲における音響信号の送信に制限す
る。

【００１９】完全にする目的で、このアプリケーション
と関連して、縦あるいは半径方向への伸縮および層22の
厚さにおける変化は一緒にされて伸縮の変化と呼ばれる
ことを指摘しておく。

【００２０】図１に示された構成に対して、ダイアフラ
ム13の表面20に間隙なく接続された層22の領域は、それ
らの厚さの変化を通して音の伝送だけに貢献し、一方、
開口23上でカンチレバー構造を有し、それ故にダイアフ
ラム13にも従来の防塵カバーにも表面接続されていない
層22の領域は、縦あるいは半径方向への伸縮ならびに厚
さにおける変化を通して音の放射に貢献している。開口
23の上方のカンチレバー構造の層22の領域が平坦ではな
く、アーチ形（図１において実線で示されている）を形
成している場合、以下の効果がそのような形状によって
達成されることができる。

【００２１】一方では、平坦な構造の領域と比較する
と、アーチ形状は開口23上の距離の寸法に関して領域の
大きさを増加させる。結果的に、表面におけるこの増加
によって、層22に与えられた信号電圧の作用により一層
大きい縦あるいは半径方向への伸縮が達成され、それに
よって、開口23にわたる領域の横方向のクランプ結合の
ために、前記領域がより強く横断方向に伸縮する。前記
領域の横断方向への偏向は、図１の破線によって示され
ている。

【００２２】他方、平坦な領域とは対照的に、アーチ形
領域は、層22に与えられた信号電圧を横断方向への偏向
に効率良く変換する。

【００２３】最後に、皿形あるいはアーチ形の前記領域
によって、層22の球形放射特性が改良され、それは特に
高周波の再生に有利である。

【００２４】音響流の大きさ、すなわち、単位時間当り
に層22によって移動される空気の容積を拡大する必要が
ある場合、層22に与えられる信号電圧の増加を使用する
ことができる。しかしながら、そのような方法は非臨界
的でなく、また、対応する電圧を使用可能にするために
付加的な努力が要求される。それ故に、層22の表面を増
加させることによって十分な音響流を生成する方が著し
く容易である。図１に示されているダイアフラム1 を使
用すると、この層22の表面は、ダイアフラム13の表面20
を例えば層22でほぼ完全に覆う、すなわち間隙を有さず
に上部エッジ17まで覆うことによって増加されることが
できる。しかしながら、コーンダイアフラム13をほぼ完
全に覆うことは、高周波の再生に望ましい球形放射特性
に関して理想的であるとはいえない。依然として層22の
球形放射特性が確保され、同時に層の表面を増加させる
ことによって良好な音響流を生成しなければならない場
合、層22をエンボス加工された形状にする必要がある。
これの意味するものが図３において詳細に示されてい
る。図３の左側において、エンボス加工された層22が示
されており、それは円錐台24の形状のエンボス加工され
たパターンを有している。円錐台24の流動領域24a にお
いて、この層22は支持層（この例においてはダイアフラ
ム13）に接続されている。層22がこの形状であるために
結果的に層22の表面は支持層の表面よりも大きく、それ
はこの層22によって覆われて広がっている。層22の形成
によってもまた達成されるような表面におけるこの利得
によって、結果的に信号電圧の作用により層22に縦方向
の大きい伸縮が生じ、それによって、カンチレバー構造
の層の領域（図３の左側の円錐台24のジャケット領域）
をアーチ形にすることによって良好な音響流が提供され
る。音響流を十分なものにするために表面の大部分ある
いはダイアフラム13（図１）の表面20全体を覆い、ある
いは広がるためにエンボス加工された形状の層22はもは
や必要とされないので、エンボス加工された層22は、防
塵カバーが通常のコーンスピーカで位置される領域に制
限されることができる。エンボス加工された層22を従来
の防塵カバーの領域に制限することによって、結果的に
この領域はエンボス加工されることができるだけでな
く、付加的にアーチ形（図３参照）にされることがで
き、それによって球形の放射に近い非常に良好な放射特
性を達成する。どのエンボス加工の形状が最終的に層22
に与えられるかは、個々の場合の特色に依存する。図３
の中心線の右側のエンボス加工された層22の輪郭が弓形
のノブ25は、単に例として示されているだけである。説
明を完全にする目的のために、図３に図示され、支持層
として説明されたダイアフラム13は、図示されていない
別の構成の例において従来の既知の防塵カバーであって
もよい。

【００２５】図２において、スピーカ10の断面図が示さ
れており、それは、ダイアフラム13の形状が多少変更さ
れているという点で図１のものとは異なっている。この
ダイアフラム13は円錐状ではないが、聴音領域21の方向
にアーチ形に湾曲している。聴音領域21に面しているダ
イアフラム13のアーチ形の表面20は、図２の左側に図示
されたエンボス加工にされた層22を設けられている。こ
の層22は、ＰＶＤ箔をエンボス加工することによって生
成され、ダイアフラム13に接着剤で接着されている。一
方において、このダイアフラム13の形状によって、音声
コイル15の駆動作用の下で非常に良好な低音あるいは中
低音の再生を達成することができ、他方において、層22
によって高周波が再生されるときに球形の特徴を示す放
射効果が生成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】スピーカの断面図。

【図２】変更されたスピーカの断面図。

【図３】層の断面図。

フロントページの続き (72)発明者 ギュンター・ラシュケ ドイツ連邦共和国、94336 フンデルトド ルフ、タウベンシュトラーセ 13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石装置中に位置された音声コイルによ
   って駆動される少なくとも１つのダイアフラムを有する
   音響波放射装置において、 ダイアフラムの少なくとも一部分は層で形成され、或い
   は聴音領域に向けて音響波を放射するダイアフラムの表
   面が層で覆われ、 前記層の表面の伸縮はダイアフラムの表面の伸縮と対応
   する必要はなく、 層は電圧の作用により伸縮変化を受けることを特徴とす
   る音響波放射装置。
2. 【請求項２】 層はピエゾセラミック層であることを特
   徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 層はフッ化ポリビニル箔（ＰＶＤＦ）で
   あることを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】 両方の表面が互いに向かい合っている領
   域においてダイアフラムの表面に関して層の表面を拡大
   するために、層はダイアフラムの表面に関して少なくと
   も部分的に弓形あるいは三角形であることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか１項記載の装置。
5. 【請求項５】 ダイアフラムは防塵カバーを設けられ、
   その防塵カバーは層を生成するために使用される材料に
   よって構成されていることを特徴とする請求項１乃至４
   のいずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】 ダイアフラムに接続された音声コイルは
   音響信号源から低周波数あるいは低−中間周波数範囲の
   音響信号の部分を受取り、層は音響信号源から高周波数
   部分を受取ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
   か１項記載の装置。