JPS5840998A - 高音用スピ−カ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高音用スピーカーに関し、更に詳］７くは高
周波域の音響用スピーカーであって、可動ダイアフラム
とこのダイアフラムに結合された付勢ユニットとを有し
、該ユニットが音波に変換すべき電気信号の作用のもと
に少くとも互いに反対の二つの方向に関してその寸法を
変化するようになされた高音用スピーカーに関する。こ
の種の高音用スピーカーは「ツイータ−」とも称される
。

上述した種類のスピーカーにおいては、ダイアフラムは
通常半球状で、従って球状スピーカーと称されている。

然し別の形状のダイアフラム、例えばファンネル（じょ
うご形＊のものを有する高音用スピーカーも存在する。

然しこれらのスヒ−カーは特定の方向のみに音波を送出
する。そのため、良好なステレオ性ないし四音源性効果
を得るためには、この種のスピーカーに対してこれらか
ら送出される音波が一点で、即ち１聴取領域で集まる様
に方向を向けることが必要である。聴取者はこの集合領
域に位置しなければならず、このことは第１にスピーカ
ーの空間的配列に関して不利であり、第２に全員が好ま
しい聴取領域に居ることを希望するために聴取者数に制
限が生じる欠点がある。更に、これらの公知の高音用ス
ピーカーは特別なキャビネット、多くは箱形キャビネッ
トの中に収容するのが普通である。この様な構造は音響
再生機器を高価ならしめ、相当の室面積を堆ることとな
る。

この発明の目的は、これらの公知の高音スピーカーの欠
点を減らし、冒頭に述べたタイプのスピーカーをその輻
射前が事実上全方向に発生するように改良し一０１特殊
構造を要するこさなくｉＡ造を容易にし１、優れた音質
にして場所を取らない様にすることである。

これらの目的は本発明番こよれば、以下の様に企画され
た上述の・１イブのスピーカーを提供することによって
達成される。即ち、この発明の高音用スピーカーにおい
ては、 ダイアプラムは、はぼ球形の閉鎖可変容積体を形成する
ように弾性リングで相互間が連結されにそれぞれほぼ半
球状シェル形の２個の寸法安定性ダイアプラム体で構成
され、 付勢ユニットは、この球形容積体の内部に配：１されて
各ダイア７ラーム体に固定的に連結され、付勢ユニット
からの衝撃力が、２つのダイアプラム体の境の平面に直
角な方向に沿って各ダイアフラム体に加えられるように
してあり、 さらに閉鎖容積体の内部および外部の大気圧を醇化する
装置が設けられている。

この発明のスピーカーは、これに電気信号が印加された
ときに、全方向に事実上一様に音波を輻射する脈動ない
し振動球体として作用する。従って聴取者が音波の特定
の輻射方向に位置する必要もなく、また特定環境に適応
させるためにスビーーカーの高さ、方向を変える必要も
ない。上述の特定の方向のみへの輻射の必要性の回避に
は、聴取者が音源のある部屋のどの場所に居ても、聴取
者に対して高音が例えば低音に比べて大きすぎも小さす
ぎもしない、と言う長所もある。

更に、本発明のスピーカーは小形であるに拘わらず大き
な音響出力を生じる。またスピーカーを外囲ないし箱の
中に入れる必要はなく基台上ｌこ堆付けても適当な懸吊
具でつるしてもよい。

本発明のその他の特色および長所は前述の特許請求の範
囲中および添付図面中に図示された本発明のいくつかの
実施例についての以下の説明に開示されているが、これ
らは単なる例示にすぎないと了解されたい。以下添付図
面を参照して本発明を更に詳細に説明する。

第１図詔よび第４図に示すスピーカーは弾性リング（３
１により互い１こ継ぎ合わされた非変形性の半球状シェ
ル形の２個のダイアプラム体（１）および（２）を有す
るが、これυ外の継ぎ合わせ方も可能である。結果は、
その中で２つのダイアフラム体（１゜２）に固定的に結
合された付勢ユニット（４１を内蔵する脈動ないし振動
球体を提供することである。

半球状即ち帽チ状のダイアフラム体（１１およヒ（２；
はできるだけ変形しない非常に軽い材料で作られ、今こ
こで説明する実施例に詔いては、はり合わせ厚紙を使用
するが、プラスチック材を使用してもよい。上記厚紙は
プラスチック材で被覆するが、その代りに樹脂またはラ
ッカーを含浸してもよい。

ピンボン球に使用する様な材料も使用し得る。

リングに引はゴムで作るが、その代りにその他のエラス
トマも使用し得る。重要なことはダイアプラム体＋Ｉ＋
および（２１の運動を妨害しない程充分に軟らかいこと
である。りング１３１を非通気性の材料で作るときは、
球形の閉鎖容積体の内部と外気との間の気圧差を醇化さ
せるために少く共１個の通気孔（図示せず）を設ける。

この圧力バランスヲ得るために発泡エラストマまたは通
気性弾性材を使用してもよい。必須不可欠なことは音波
が内部から外部へ通過しない様Ｉこすることであるが、
これはそのために２次音波と音響的短絡が生じるおそれ
があるからである。本発明の決定的な長所は、本発明の
スピーカーには音響学的短絡防止のためのサウンドバッ
フルの様な外部的付加物の類を必要としないことである
。

付勢ユニット（４）はほぞ長い形状で、それに印加され
て音波に変換されるべき電気信号に応じて長手方向にそ
って伸縮振動する様にされている□付勢ユニット（４１
は、ここで生じた力がその長手方向振動によって２つの
ダイアフラム体＋１１おＪｌ：　ヒ１２１　ニ対しこれ
らの継ぎ合わせ面に直角な方向に伝達される様に脈動球
体の内部に位置している。付勢ユニット（４１は、２つ
のダイアフラム体（１，２）で形成された球体の直径さ
同等の長さでよく、その両端でこれらのダイアプラム体
（１，２）の頂部に直接固定してもよい。然し、この種
の構造においては、ダイアフラム体（１，２）を充分に
安定した形状の材料で作らない限り付勢ユニット（４１
の長手方向振動によってその頂部領域でこれらのダイア
フラム体の変形を防止することができないおそれがある
。頂部領域におけるダイアプラム体（１，２）の変形は
この頂部区域で生じる個有振動−ないし誘導振動を生じ
、スピーカーはこの場合最早や異方性のものとなり２次
音波を発射することとなる。そのために、長手方向振動
の振幅の絶対値が小さくはなるものの、第１図および第
４図に示す様に若干短い付勢ユニット（４１が好適とな
る。

この付勢ユニットは２つのダイアフラム体（１）オヨび
＋２１に、これに直角に交叉する形状変化性の無い伝達
部材（５）および＋６１を介して結合する。これらの結
合点は２つのダイアプラム体（１１および（２）の頂部
領域から充分に離してあく。その結果、ダイアフラム体
（１，２）は形状の変化なしに剛体として付勢ユニット
（４１の長手振動に応じて充分に運動する。好ましくは
、伝達部材１５）および１６）はダイアフラム体（１Ｂ
および（２＋にその内側に円錐角に）（第１図）が６０
度と９０度の間Ｃζなる様に結合させる。ダイアプラム
体（１）および（２）と同様に伝達部材（５；および（
６）もまたできるだけ軽くして最低限の慣性質量を有す
る様にするが、これらはその形状の変化なしにこれら番
こ印加された運動をダイ−７′７ラム体（１，２）に伝
達する様に充分に剛固でなければならない。図示の例で
は、２つの伝達部材は形状不変のプラスチック材で作ら
れているが、軽量金属合金、特に延伸されたアルミニウ
ム等、例えばジュラルミン製であってもよい。第１図、
第４図および第７図に示す様に伝達部材は球状中ギツプ
形、即ち球形帽子状である。この形状は、ダイアフラム
体（１，２）と同様に形状安定性が大きくなる。更に、
上述の角度１α）を張り乍ら同時に適当に長い従って有
利な付勢ユニット（４１を持つことができる。付勢ユニ
ット（４１の長手方向振動の振幅は、上述の通り長さに
依存し、付勢ユニット（１１の長さに伴って増大する。

第１図および第４図に示す様に、各伝達部材（５］およ
び（６１は球の一部の形状のキャップ形をしておりその
頂部で付勢ユニツ）　＋４＋の端部に固着結合されてい
る。キャップの弧状端峰はそれぞれのダイアプラム体（
１）ないしく？１に特に強力に結合されている。

第１図に図示の実施例での付勢ユニット（４１は圧電物
質製のほそい角柱状の板（７）で作られている。

この板の上下２つの対向面には導電性の電極形成層（８
２および（９）が被着されている。リング１３１内に設
けられた孔を通過して電極＋８１　、　＋９１にそれぞ
れ接続されている２つの導体０Ｉ詔よびαＢが、音波ζ
こ変換すべき電気信号を電極に印加するために設けられ
ている。付勢ユニツ）　＋４１に電気信号を印加したと
き、例えば曲げ振動の様な不所望な変形をすることを防
止するため、付勢ユニット（４１を第２図に示す様に圧
電物質製の管として作ってもよい。円筒の内外面をこの
場合電極（８１および（９）の形成のために金属製導電
層で被覆する。圧電物質製の付勢ユニット（４１は第６
図に示す様に上述の目的に合致させるために十字状断面
の棒０３の形状を取らせてもよい。

第４図においては、付勢ユニット（４１は円形断面°　
の棒（または例えば矩形断面の様なその他の形状でもよ
い）で構成されているが、この棒１１４１は極歪材料で
作られ、その周囲にコイル（１５＋を有する。このコイ
ルは棒ｕ４の外径よりも大きい内径のコイル支持ボビン
化捲回されており、支持ボビンと棒との間には、コイル
０９に干渉されることなしに棒（１４１が長手方向伸縮
振動し得る様にするための軟らかい材料のスリーブ（１
７１が位置する。一方、長手方向振動はコイル０５１に
は伝わらない。コイルと棒Ｑ４１との間にスリーブを設
ける代りに適当な保持部材、例えば円板状内壁によって
継ぎ合わせ面内にて保持することもできる。

第４図に示す通り１音波に変換すべき電気信号はトラン
ス（ｉ印を介してコイル０５１に供給さ几るが、このト
ランスの２次捲線はリング（３１内の適当な孔を通過し
ている２つの導体１１！１および■にょっ”（コイル０
５１の端子に接続されている。＋ｆ流電源ｃ２１）が棒
０４＋の偏極１化バイアス）用に設けら１ている。この
様な方法で偏極を行う代りに、棒１１４は中空、即ち第
５図に示す様に管状にしてもよい。この管状の構造にお
いては偏極を行うために中空棒０４１の中に永久磁石が
用意されている。

上述の実施例において音波に変換すべき電気信号が導体
（１０，１１）又は（１９，２０）を介して付勢ユニッ
ト（４１に印加されると、付勢ユニット（４１は長手方
向伸縮振動を生じその振幅および周波、数は電気信号の
振幅および周波数に対応する。

これらの長手方向振動で生じた力はダイアプラム体（１
）および（２）に供給されてこれらを往復運動させて音
響として聴取できる外気振動を起させる。ダイアフラム
体ｔｌ＋および（２）は付勢ユニットの長手方向軸の方
向に相互間が反対方向に往復動をするが、第１図でＩＰ
およびＧ）で示す方向への音響輻射はこれと直角の方向
へのそれとほぼ同一である。換言すればスピーカーから
の音響輻射は等方性である。

その計器測足値を第６図に示す。ここで音圧レベルＩＳ
Ｉの曲線囚は矢印１ｎおよびＵの方向で測定したもので
あり、−力曲線ＩＢ）はこれに直角な方向でのそれを示
す。周波数げ）に対する両曲線ＩＡＩおよびＩＢ＋は従
来からの形態の測定装置、即ち検出面が４分の１インチ
、即ち６．５５　ｒｒｍ　の直径を有するマイクロフォ
ンを使用して測定したものである。このマイクロフォン
は、曲線囚に対しては矢印ＩＦＩの方向で、曲紳ＩＢ＋
に対してはこれと直角の方向でスピーカーからそれぞれ
約１ｍの距離に置いた。ここに供試した本発明のスピー
カーは次の様な技術的な特性を持っている。つまり、同
様な形の２個のダイアフラム体（１）および１２１は直
径４　ｃｍ　で、ピンポンボールの半片で形成した。付
勢ユニット（４１は圧電物質製の矩形の板で作りその長
さは約２０ｍｍである。リング（°（目よ発泡軟質プラ
スチックテ作−〕た。２つの伝達部材＋５１および（６
１はシュラミン製で直径約１１ｍｎ　である。曲線囚お
よびＩＢ＋は事実上全周波数範囲にわたって美事な同一
性を有している０ 第７図の実施例においては、それぞれの個々の半球状球
殻ダイアフラム体（１１および（２１が四分の一球殻シ
エル（いわゆるダイゴナス（ｄｉｇｏｎｏｕｓ）球）か
らなる４つの小ダイアフラム体（１ａ）。

（１ｂ）および（２ａ）　、　（２ｂ）に分割されてい
る。

この実施例においては４つの小ダイアフラム体（１ａ）
ないしく２ｂ）は、まず相互間を上述の様にリング（３
目こよって、次に赤道面を取囲んでいるリング（２５）
　　で更に継ぎ合わされ“Ｃいる。即ちＭす作る。付勢
ユニット（４１は圧電セラミック物質の円板ｃ２８）で
形成されその円板の両面には電極を形成する金属導電層
を被着する。、２−ｐの導電端子は、例えばこれらのが
ングの交叉部においてリング（３）または（２３）　　
に設けた孔（図示せず）を通って電気信号を電極に供給
している。４個のかたい伝達部材が円板の端部を４個の
小ダイアプラム体（Ｉａ）ないしく２ｂ）　　に接続１
７ている。この構造はリング＋３１　＃よびリングｃ２
３）を通る２平面に関して鏡像対称である。第７図に示
す通り、各伝達部材（５゜６）は小支柱（２４）　　と
球状キャップ（２５）でできている。小支柱（２４）は
各９０度ずれており、ぞれぞれ一端が円板の端部に接続
され、その細端が対応するキャップＱ９　　の頂部に固
定されている。

これらの球形キャップの円形周線は、第１図および第４
図の実施例と同様に小ダイアプラム体（１ａ）ないしＣ
２ｂ）　　に結合されている。

この第７図の実施例においては前記の実施例よりも−に
理想的な脈動球体に近い作用を行い、音弾性リング（３
１またはＣ２３）　　を使用する代りにダイアフラム体
（１）および（２１の間の境界部分にラビリンスシール
を設けることもできる。というのはリング（３１および
（２３ン　　にダイアフラム体（１）および（２）の心
出しをさせる必要がないからである。

付勢ユニット（４）に直交して位置され且つこれにその
振動中心節点で結合された円板状支持体は上記のラビリ
ンスシールを形成するのに有用に使用し得る。

ダイアフラム体＋１＋および（２；は相互に反対方向に
相対振動を行い、換言すればどのダイアプラム体も外方
に、あるいはどのダイアプラム体モ内方に運動するとい
うことを今一度強調したい。２つのダイアプラム体で構
成される球体の中心が個々のダイアプラム体のそれぞれ
の中心と一致することは有利である。本発明のスピーカ
ーの設置、特に懸吊は、好ましくは振動の中希節点で、
狸ち付勢ユニットの中心で行うことが好ましいが、これ
は導線ＣＩＩ＋　、　０３を介して、またはりング１３
１またはＣ２６）に直接番こ行ってもよい。

上述の各実施例は発明の説明のためのみに行ったもので
、すべての可能なものを包含するものではなく、更に別
の実施例が本発明の範囲内で行い得ることは云う迄もな
い所である。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧電形付勢ユニットを備えた本発明によるスピ
ーカーの断面図、第２図は別の圧電形付勢ユニットの実
施例の断面図、第５図は更に別の圧電形付勢ユニットの
実施例の斜視図、第４図は磁歪形付勢ユニットを有する
本発明によるスピーカーの第１図と類イ以の断面図、第
５図は別の磁歪形付勢ユニットの実施例を示す長手方向
断面図、第６図は音圧の周波数特性曲線の測定例を示す
線図、第７図は４個の小ダイアプラム体を有する本発明
によるスピーカーの断面図である。 ｉｌ＋　、　＋２１−・・ダイアプラム体、（１ａ）　
、　（１ｂ）　。 （２ａ）　、　（２ｂ）・・・小ダイアプラム体、（３
）・・・弾性ＩＪング、（４１・・・付勢ユニッ）　、
１５１　、１６１・・・伝達部材、（７）・・・圧電物
質製の板、１８７　、　＋９＋・・・電極、０１ｊ、　
Ｏ１ｌ川導体重Ｃ４・・・磁歪材料製ロンド、（１５１
・・・コイル、θ９．（至）・・・導体、Ｃ２２）・・
・偏極用永久磁石、（２４）　、　（２５）・・・伝達
部材、（２４）　　・・・小支柱、（２５）　　・・・
球形キャップ。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 ２、発明の名称 高音用スピーカー 遣式図面　　“１通 を別紙のとおシ提出する ５７３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１」変位可能なダイアプラムと、該ダイアフラムに結
   合されて音波に変換すべき印加電気信号の作用のもとに
   少く共２方向に寸法を変化するようにされた付勢ユニッ
   トとを有する高音用スピーカーにおいて、 １１Ｆ記ダイアフラムは、それぞれがほぼ半球状の形状
   で弾性リング（３）によって継ぎ合わされてほぼ球状の
   閉鎖可変容積体を作る２個の寸法安定ダイアフラム体（
   １および２）からなり、 前記付勢ユニット（４１は前記容積体内に位置して各ダ
   イアプラム体（１，２）にかたく結合され、それにより
   付勢ユニット（４１からの衝撃力が２個のダイアフラム
   体（１，２）に対し＃２個のダイアプラム（１，２）の
   継ぎ合わせ面に直交する方向に印加されるようになされ
   、さらに、 前記閉鎖容積体の内外の気圧差を醇化する装置が設けら
   れていることを特徴とする高音用スピーカー０ １２１付勢ユニツト（４１は細長い形状でその軸方向の
   長手にそって長手方向振動を行うことができ、２個のダ
   イアフラム体（１，２）の対称軸（回転軸）上に配置さ
   れていることを特徴とする特許請求６Ｊ範囲第１項に記
   載のスピーカー。 （３）付勢ユニット（４１は好ましくは球形キャップ状
   の形状不変な伝達部材（５および６）を介してダイアフ
   ラム体（１，２）に連結され、また、２つの伝達部材（
   ５および６）はその頂部領域で付勢ユニット（４）の端
   部に、またその円形縁部でダイアフラム体（１，２）の
   それぞれ一方に結合されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載のスピーカー。 ［４１付勢ユニツト（４１は圧電セラミック物質製の平
   坦な矩形板（７）で構成され、この板（７）の両面は電
   極（８，９）を形成する金属導電層で被覆され、２つの
   導体（１０，１１）がリング（６または２６）に設けら
   れた開孔を通って前記２つの電極に接続されて電気信号
   が電極（８，９）に外部から給電されるようになされて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項ま
   たは第６項に記載のスピーカー。 （５＋付１１ユニツトはその内外面を電極（８，９）形
   成用の金属導電層で被覆された圧電セラミック物質で作
   られた管体ａ２の形状を有し、２つの導体（１０および
   １１）がリング（３１に設けられた少く共１個の孔を通
   って電極（８，９）に接続されて一気信号が外部から電
   極に給電される様になされていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項、第２項または第５項に記載のスピー
   カー。 （６１付勢ユニツト（４１は圧電セラミック物質製十字
   状断面形状のロッド０３で形成され、該ロッド０３１は
   １゛極（８，９）を形成する導電層で被覆された両面を
   有し、２つの導体（１０，１１）がリング（３１中の少
   く共１個の孔を通って電極（８，９）に接続されてこれ
   ら電極に電気信号を外部から給電できるようになされて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項ま
   たは第６項に記載のスピーカー。 （７）付勢ユニットは磁歪材料製ロッド■で構成され、
   電磁誘導コイルＱ５１が該ロッド（１４１に取付けられ
   、２つの導体（１９および２０）がリング（３：に設け
   られた少く共１個の孔を通って誘導コイル（＋５１の両
   端に接続されて電気信号が外部から通過できる様になっ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
   または第５項に記載のスピーカー。 （８１前配ロツドは中空で、偏極用永久磁石（２２）が
   その内部に取付けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第７項に記載のスピーカー。 （９１気圧差等化装置はリング（３）自体が構成され、
   該リングが通気性材料で作られていることる特徴とする
   特許請求の範囲＃１１項、第２項、第６項、第４項、第
   ５項、第６項、第７項または第８項に記載のスピーカー
   。 ０１気圧差等化装置はリング（３または２５）内に設け
   られた少く共１個の孔で構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項、＠３項、Ｉｆ！４項
   、第５項、第６項、第７項または第８項に記載のスピー
   カー。 ０１１各ダイアフラム体（１，２）はそれぞれ四分の一
   球面に等しい形状の２つの小ダイアプラム体（１ａ、１
   　ｂ、２ａ、２ｂ）に分割され、これらの４つの小ダイ
   アフラム体（１ａないし２ｂ）ｊ；；リング（３：およ
   び追加リングｃ２６）によって継ぎ合わされ、追加リン
   グＱ５）　　は第１のリングに引のｌ’＋と１１角な面
   内に配置され、付勢ユニット（４）は圧１・１セラミツ
   ク物質の円板ｃ２８）で構成されその両面は電極（８，
   ９）を形成する金属導電層で被覆され、２つの導体がこ
   れらリング（５，２３）内の少く共１個の孔を通過して
   電極（８，９）に接続されて外部からこれら電極に電気
   信号を伝送できるようにされ、非変形性の４個の伝達部
   材（２４゜２５）が円板の端部を４つの小ダイアフラム
   体（１ａから２ｂ）に連結し、リング（２，２り）の位
   置する平面に対して対称にこれら構造が配列されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲紀１項に記載のスピー
   カー。 ｕｚ各伝達部材は小支柱ｃ２４）と球形キャップＣ２５
   ）で構成され、前記支柱（２４）　　の一端が円板（８
   ）に、他端が球形キャップＣ２５）　　の頂部に各々固
   着され、各球状キャップ（２５）　　の円形縁部は小ダ
   イアプラム体（ＩＨないし２ｂ）の内の１つずつにそれ
   ぞれ連結されていることを特徴とする特１ト請求の範囲
   第１１項に記載のスピーカー。