JPS6276899A - 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】

〔発明の利用分野〕 本発明は、略半円筒状に形成した撮動子を並列的に連接
した振動子群の各連接部にボイスコイルが捲回又は接合
された振動板をもつスピーカに係り、振動子の構成およ
びボイスコイルを形成する構成構造ならびにそれらに付
属する分割ネットワークの接続に関する。 〔発明の背景〕 近年、耐熱性の合成樹脂シート（以後、単にプラスチッ
クシートという）が入手できるようになって、例えば実
開昭５９−１７４７９５　　にも見られるように第２図
に示すようなプラスチックシートを略半円筒状の振動子
１ａを並列的に連接した振動板１を加熱加圧成形、プロ
ー成形などの成形法によって成形

【７、振動子群の各連
接部１ｂにボイスコイルＶＣを捲回または予め捲回成形
したボイスコイルＶＣを接合し振動系を形成した第５図
に示す断面構造をもった全帯域形のスピーカーが製造さ
れるようになった（例えば実開昭５９−１８７２９５　
　）。 ここで、３および４はヨークプレート、５は柱状マグネ
ット、６は振動板１およびボイスコイルＶＣからなる振
動系を支えるエツジ、７はフレームである。 このスピーカλの利点は、振動系の質量が軽く構成でき
るので、従来のコーン形の全帯域形スピーカに比べ過渡
特性が良好で、形態的には極薄形のスピーカーに構成で
きることである。 その反面、撮動系の質量が軽くなったために、第４図に
示すように、再生音圧周波数特性イがしる。 この原因は、第８図に示すようにスピーカの放射インピ
ーダン２２１％性のＺｒ分が周波数によって変化するた
めである。 放射インピーダンスＺｒは、 ＝　　Ｒｒ＋ｊＸｒ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　−−（２１である。ただし、 Ｒｒ−い４２Ｚｏ　〔１−）−劃？（す〕、。１１１．
（３）Ｋａ ここでｓ　ＪＩはベッセル関数、Ｓｌはストルプ関数で
ある。また、Ｒｒけ放射抵抗、Ｘｒけ放射リアクタンス
と呼ばれ、Ｋａ〈１の周波数帯域では近似的に、 Ｘｒ＝　ｘａ２ＺｏＪバー−Ｑ−＝”Ａｏｌ、−１−ｔ
ｅ１３π　　　　　３Ｃ となる。ここで、 α；振動板の実効半径 ｚｏ：特性インピーダンス（Ｚｏ−ρｏＣ）ρ。：空気
の密度 Ｃ；空気中の音速 ２π に：波定数（ｋ、−又けｘ　＝　−、−）λ：波長 ω：角周波数（ω−２πｆ） ｆ：周波数 ただし、第３図、第６図で示したスピーカは角形である
が、ここでは説明を簡単にするために無限大バッフル中
のピストン円板として記述してい乙。 また、Ｘｒ＝ωＭａ　　　　・・・・・・（７）ただし
、Ｍα＝　８Ｚ、α１−見ρ。、ｌ　　　・・・・・・
（８）５ｃ　　　　　　３ とおくと、Ｍａは周波数に無関係な１つの質量である。 この質量Ｈａは振動板の片面に付加する質量で空気の付
加質量と呼ばれ、空気を振動させるときの慣性を表わす
。甘た無限大バッフル中のスピーカではこの２倍の値と
なる。しかし、この関係はにα〈１の低い周波数帯域で
はほぼ成立つが、Ｋａ〉１の高い周波数では、Ｘｒが第
８図に示すように漸次減少するので、Ｍａも減少する′
ことが分る。 一方、質量制御領域Ｃｆ＞ｆＯ＝ｆＯ”−最低共振周波
数）でにαく１の帯域での出力音圧レベル（ＳＰＬ）は
次式で求まる。 ここで、Ｃ：定数 Ｂ；磁気空隙の磁束密度 ｔ：ボイスコイルの長さ ａ：振動板の実効半径 Ｍｏ＝振動系の実効質量（Ｍｏ　＝Ｍｄ＋Ｍｖ　＋Ｈａ
＋・・・・・・） Ｚｓ：ボイスコイルの電気インピーダ ンス である。振動系の実効質ｉｉ　Ｍｏは、振動板の質１Ｍ
ｄ、ボイスコイルの質量Ｍν、空気の付加質量Ｍａなど
からなる。空気の付加質量Ｍａはｆ、（１の低い川波数
帯域では（８）式で表わしたようには＃了一定であるが
、Ｋａ〉１の高い周波数帯域では、前述したように次式
に従って漸次減少する。 Ｍａ　＝　Ｋ　Ｉ　（Ｅ”　！”Ｅ”ｕ”Σ　　　　、
−１−１−ｆｌ１２（ｆＪ” また、Ｋａ〉５の高い同波数帯域では、Ｒｒキπａ２Ｚ
０・・・・・・ｔＪ］）Ｘアキ口　　　　　　　　・・
・・・・＜１′４となシ、空気の付加質量Ｋａ中０とな
る。そのために、第４図に示すように出力音圧周波数特
性に段差人が発生し、聴感上好ましくない音質となる。 また、段差人は（９）式より、次式で求まる。 ここで、重要なことは、空気の付加質量Ｍαは、振動板
の実効半径αの三乗に比例するので、振動板が大きくな
るに従ってこの段差りは大きくなることが分る。 一方、前述したかにα〉５の高い周波数帯域ではＲｒ、
ＸｒはそれぞれＵ式、０す式のようになる。 これは指向性が鋭くなって、振動板の前方にしか音が放
射されなく平面波に近くなることを示している。 また、指向特性は、次式によって求まる。 ア、＝刀画介對　　　　　１．１１１．。。 Ｋａｚｉｎθ である。ここで、 Ｒθ；軸上の音圧と角度θでの音圧の比Ｊ１：ベソセル
関数 に：波定数（Ｋ＝２π／λ） θ：損動板の軸と測定点の中心を結ぶ直線のなす角度 θ＝　３０＠、　　θ＝６０°での音圧周波数特性を第
４図にそれぞれ口、ハに合せ示している。 同様に、振動板が大きくなるほど低い周波数から指向性
が鋭どくなることを示している。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、かかる事情を鑑みて、一枚の振動板に
おいて全帯域を再生し、音圧周波数特性が平坦でかつ音
像定位が良好で、しかも指向特性（広指向性）および過
渡特性が良好なスピーカを提供することにある。 〔発明の概要〕 振動板１の各振動子１ａの各連設部１ｈＫ複数個からな
るボイスコイルを捲回または予め捲回し成形したボイス
コイルを接合する。そして第・、６図の点線二で示すよ
うに低音側の音圧レベルを上昇させる。または鎖線ホで
示すように高音側の音圧レベルを低下させるように、各
帯域を駆動するボイスコイルにそれぞれ分割ネットワー
クを接続すると共に、駆動力に重み付けをして多重駆動
を行い音圧周波数特性を平坦にす７　。 る。 また、指向特性を改善するために高音側を再生するため
のボイスコイルは、全振動子に対して駆動力を伝達しな
いで、例えば全体の１／２゜１／３・・・　の面積に当
る振動子に対して伝達するように捲回する。その結果、
等何々実効半径（等価な放射面積）が小さくな９指向特
性が改善できる（広指向性）。 〔発明の実施例〕 以下、実施例を図により説明する。 実施例１：本実施例は、音圧レベルの高い高音側Ｈのレ
ベルを低下させる手段である。第１図は複数のボイスコ
イルとそれに付随する分割ネットワーク（Ｄ、Ｎ、Ｗ、
）　　の結線図である。ここで、８　、Ｎｄポイスコイ
ル、１０はローパスフィルタ（’Ｌ、Ｐ、Ｆ、）１１と
バイパスフィルタ（Ｈ，Ｐ、Ｆ、）１２からなる分割ネ
ットワーク（Ｄ、Ｎ、Ｗ、　）　　、　１３は減衰器（
ＡＴＴ、）　　、１４はボイスコイル９との合計で電気
インピーダンスＺ、＝８０とするための抵抗器ｒである
。 ここで、本発明の詳細な説明しやすくするために前述の
段差へが６ｄＢであると仮定して、高音側Ｈの音圧レベ
ル（Ｓ、Ｐ、Ｌ、）　　を６ｄＢ低下させるには、スピ
ーカの端子から見た電気インピーダンスＺ５．＝８０と
すると、ボイスコイル８．９はそれぞれ同じ線長ｔで振
動板全体に、平行又は並列的に捲回し直列接続としてい
る。゛また電気インピーダンスはそれぞれ４Ωとし、抵
抗器１４は４Ωとする。それぞれのボイスコイル８゜９
は磁束＠度Ｂなる磁気空隙に位置している。 スピーカの端子にｉなる電流の信号が印加されると、低
音側りの信号は、ボイスコイル８．９の両方に流れるの
で、駆動力Ｆ−Ｂ×２ｔ×ｉ＝　２ＢＬｉである。一方
、高音側Ｈはボイスコイル９だけに流れるので部層１力
Ｆ　＝ＢＬｉとなり、・高音側Ｈの駆動力Ｆは６ｄＢ低
い。その結果、槁７図に示すように、ローパスフィルタ
（Ｌ、Ｐ、Ｆ、）１】を通した低音側りは音圧周波数特
性となる（　Ｌ、Ｐ、Ｆ、１］を通さない場合、点線で
示す特性トチする）。またバイパスフィルタ（Ｈ，Ｐ、
Ｆ、）　　１２を通した高音側Ｈは音圧周波数特性チと
なる（　Ｈ，Ｐ、Ｆ、を通さない場合、点線で示す特性
りである）。特性へとチを合成すると全帯域にわたり平
坦な音圧同波数特性ヌとなシ、ボイスコイル９の電気イ
ンピーダンスは４Ωであるので抵抗器１４との和で８０
とするととによってスピーカの入力端子から見た電気イ
ンピーダンス曲線は所定値Ｚｓ＝８０を大幅に低下する
ことはない。 このように、ボイスコイル８，９を単に直列接続して電
気インピーダンスＺｓ＝８０で構成した全帯域形のスピ
ーカの音圧周波数特性の段差りが６ｄＢの場合、本実施
例のように全帯域にわたって平坦な音圧用波数特性ヌが
得られる。 段差りがｌ、ｄＢ以上の場合、ボイスコイル８の長さｔ
を長く（〉４Ω）、ボイスコイル９の長さｔを短かく（
〈４Ω）、合成の電気インピーダンスを８０になるよう
に、抵抗器１４の抵抗値を太き（（ｒ＞４０）する方法
と、減衰器（ＡＴＴ、）１３で高音側Ｈの音圧レベルを
下げる方法が考えられる。 次に段差りがｌ、ｄＢ以下の場合は、前述と逆にボイス
コイルＢの長さｔを短かく（く４Ω）、ボイスコイル９
の長さｔを長く（〉４Ω）シテ、合成の電気インピーダ
ンスを８０になるように、抵抗器１４の抵抗値を小さく
　（ｒ＜４０）すれば良い。 このように、本発明によれば、平坦な音圧同波数特性が
得られ、電気インピーダンス特性は所定値Ｚｓを大幅に
低下することはない。 本発明では、最も簡素な２個のボイスコイルを用いて説
明したが、さらに多くのボイスコイルを用いることも可
能である。 実施例２：本実施例は、実施例１で述べたスビーカヱに
おいて、指向特性を合せ改善する方法である。実施例１
では、高音側Ｈを再生するボイスコイル９は低音側りを
再生するボイスコイルを兼ねているので振動板１全体に
駆動力Ｆを伝達するように、振動板１全体にボイスコイ
ル８．９は同じ線長ｔ＜ｖｉ電気インピーダンス同じ）
で平行又は並列的に捲回しているので、その場合の指向
特性は振動板１０口径によってきまり第８図に示すよう
になる。特に３０°、６０＠　　はｆａ＞２の高い周波
数帯域で大幅に劣化する。そのために、スピーカ２の正
面軸上（Ａ×１５）からずれた場合、高音成分が足シな
い音質となる。 そこで、指向特性を改善するには、振動板１の放射面積
Ｓ（実効半径ａ）を小さくすれば良い。第９図に示すよ
うに、第１図で示したボイスコイル８，９を捲回する。 つまシ、ボイスコイル８は振動板１０半分の振動子１α
−１，１α−２，１α−６，１α−４に捲回し、ボイス
コイル９は同様に振動板１０半分の振動子１ａ−５、１
ｃＬ−６、１ａｔ−７、１（！−８に捲回する。ボイス
コイルと分割ネットワークなどの接続は第１図と同一と
して以下を記述する。又前述の段差は／、ｄＢと仮定し
て同様に説明する。 高音側Ｈの音圧レベル（ｓｐりをＯｄＢ低下させるには
、スピーカの端子から見た電気インピーダンスＺ５−８
０とすると、ボイスコイル８，９はそれぞれ同じ線長ｔ
で第９図に示したように振動板１に捲回し、ボイスコイ
ル８．９は直列接続とする。また、ボイスコイルａ、９
０！気インピーダンスはそれぞれ４Ωとし、抵抗器１４
は４Ωとする。それぞれのボイスコイル８，９け磁束密
度Ｂなる磁気空隙に位置している。 スピーカの端子に一々る電流の信号が印加されると、低
音ｆｌｊＬの信号は、ボイスコイル８゜９の両ボイスコ
イルに流れるので、駆動力Ｆ−Ｂ　Ｘ　２　Ｌ　Ｘ　ｊ
　：　２　Ｂｔｉである。一方、高音側Ｈはボイスコイ
ル９だけに流れるので駆動力Ｆ＝Ｅｔｉとなり、高音側
Ｈの駆動力Ｆは６ｄＢ低い。 その反面、振動板１およびボイスコイルの質量が丁とな
るので、実効質量Ｍ。は約７となる。さらに高音側Ｈは
、振動板１の７の放射面積であるので（９）式を参照す
れば、低音側りに比べ高音側Ｈの音圧レベルは６ｄＢ低
くなることが分る。 その結果、第１０図に示すように、ボイスコイル８，９
によった低音側りは音圧周波数特性ルとなる（　Ｌ、Ｐ
、Ｆ　１）を通した場合、実線で示す特性ヲである）。 またボイスコイル９によった高音側Ｈけ音圧周波数特性
ワとなる（　ＨｏＰ、Ｆ、１２を通した場合、実線で示
す特性力である）。このとき、高音側Ｈの音圧周波数特
性ワは、第７図に示した高音側Ｒの音圧周波数特性チ、
りに比べ周波数特性の形が音圧レベルが６ｄＥ低下する
だけではなく、１オクターブだけ高同波数域にシフトし
ている。特性ヲと力を合成すると全帯域にわたり平坦な
音圧周波数特性ヨとなる。そのときの指向特性は第１１
図に示すように、３０゜特性夕、６０°　特注し共に第
８図に示した実施例１に比べ、撮動板１の放射面積が７
であるので１オクターブ高音域まで改善される。また、
ボイスコイル９によって生じる高音側Ｈの駆動力Ｆが振
動板１の全体に伝達しんいように、第９図に示すように
メカニカルフィルタの役目をする例えばコルゲーション
１ｂを振動子１ａ−５〜１ａ−８の外周に設けると良い
。 また、ボイスコイル９の電、気インピーダンスは４Ωで
あるので抵抗器１４との和で８０とすることによって電
気インピーダンスＺｓは所定値を低下することはない。 段差ルが６ｄＢ以上の場合、実施例１と同様にボイスコ
イルの長さｔを長く（〉４Ω）、ボイスコイル９の長さ
ｔを短かく（〈４Ω）合成の電気インピーダンスを８Ω
に々るように抵抗器１４の抵抗値を太き（（ｒ＞４０）
する方法と、ボイスコイル９を捲回する振動子１ａの数
を減らし、等価な放射面積を減らせば良く、このとき指
向特性は更に改善される。 次に段差が６ｄＢｖ下の場合は、実施例１と同様に、前
述とけ逆にボイスコイル８の長さｔを短かく（〈４Ω）
、ボイスコイル９の長＜（〉４Ω）する方法と、ボイス
コイル９を捲回する振動子１αの数を段差りに合わせ増
減（放射面積を増減）する。 このように、ボイスコイル８，９を単に直列接続して（
ボイスコイル１個と等価）電気インピーダンスＺｓ＝１
３Ωで構成した全帯域形のスピーカの音圧周波数特性の
段差りが７．ｄＢの場合、１５　。 本実施例のように全帯域にわたって平坦な音圧周波数特
性が得られ、かつ指向特性を改善できる。 上記したスピーカは、１個のスピーカでメカニカルにか
つ電気的に２　ｗａｙの構成になっているが、Ｓｗａｙ
以上の構成にすることも可能である。そして高音側Ｈの
放射面積Ｓを小さくすればさらに指向特性を改善できる
。 本発明では、最も簡素な２個のボイスコイルを用いて説
明したが、さらに多くのボイスコイルを用いることも可
能である。 〔発明の効果〕 以上により明らかなように本発明によれば、一枚の振動
板によって、全帯域をメカニカルかつ電気的に複合形（
マルチウェイ形）のスピーカが構成でき、平坦な音圧周
波数特性が得られ、指向特性の改善ができる。さらに、
電気インピーダンス特性は所定値ＺｓＣ例えば８Ω）を
低下することもない。 その結果、音信定位が良くしかも過渡特性の良い自然な
音質のスピーカが得られる。さらにスピーカを駆動する
電力増幅器の動作を安定にする効果がある。 また、本発明の技術は、例えば他の方式の動電形スピー
カにも応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１のスピーカのボイスコイル、
分割ネットワークなどの構成を示す結線図、第２図は薄
形スピーカに用いているプラスチックシート成形振動板
の斜視図、第６図は本発明および従来の薄形スピーカの
構造断面図、第４図は従来の薄形スピーカの音圧周波数
特性と指向特性、第５図はピストン円板の放射インピー
ダンス特性図、第６図は従来の薄形スピーカの音圧周波
数特性図と改善の模式図、第７図は第１図に示した本発
明の実施例１のスピーカにおける本発明の主旨を示す特
性図、第８図は実施例１での本発明の駆動方法によった
スピーカの音圧周波数特性と指向特性図、第９図は本発
明の実施例２のスピーカの振動板とボイスコイルの関係
を示す模式図、第１０図は本発明の実施例２のスピーカ
における本発明の主旨を示す特性図、第１１図は本発明
の実施例２の音圧周波数特性と指向特性図である。 １・・・振動板　　　　　　１ａ・・・振動子１ｈ・・
・連設部 １Ｃ・・・メカニカルフィルタの作用をもつコルゲーシ
ョン λ・・・スピーカ ３．４・・・ヨークプレート ５・・・柱状マグネット　　６・・・エツジ７・・・フ
レーム ＶＣ・・・複数からなるボイスコイル ８．９・・・ボイスコイル　ｉｏ・・・分割ネットワー
ク１】・・・ローパスフィルタ　１２・・・バイパスフ
ィルタ１３・・・抵抗減衰器　　　　１４・・・外部抵
抗器イ〜し・・・音圧周波数特性 粥１図 １９゜ Ｋα→ 預５四 にα→ 竿Ｇ図 〒７叢 ＫＯＬ→ ４６図 １　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
イ、。・：ＡＸ１５）べα 粥３回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、略半円筒状に形成した振動子を並列的に連接した振
   動子群の各連接部にボイスコイルが捲回又は接合された
   振動板を有する平面駆動形スピーカにおいて、該ボイス
   コイルを複数に捲回し、該ボイスコイルを周波数帯域別
   に分け、それぞれに帯域分割ネットワークを接続し、低
   音に比べ高音の駆動力が減少するように駆動力に重み付
   けをして多重駆動を行い平坦な音圧周波数特性を得たこ
   とを特徴とするスピーカ。 ２、特許請求の範囲第１項のスピーカにおいて、駆動力
   に重み付けをすると共に振動子群を複数に分割し、低音
   では全振動子が振動し、高音では一部の振動子が振動す
   るように、放射面積に重み付けをして音圧周波数特性を
   平坦にし、かつ指向特性を合せ改善したことを特徴とす
   るスピーカ。