WO2009142091A1

WO2009142091A1 - スピーカ

Info

Publication number: WO2009142091A1
Application number: PCT/JP2009/058039
Authority: WO
Inventors: 山崎英治
Original assignee: ジーナスオーディオ株式会社
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2009-11-26
Also published as: US20110085690A1; CN102047690A; US8848960B2; JP5290284B2; CN102047690B; JPWO2009142091A1

Abstract

【課題】各種スピーカの使用帯域外における電磁的制動力の不足を、振動板に対する充填材による機械的制動力で補償する場合に、再生音に生じる歪みを低減させ、周波数特性と過渡特性の改善を図ることを課題とする。【解決手段】ポールピース（４）を囲繞する空間に形成される磁気回路内に置かれたボイスコイル（５）に音声電流を通じることによって駆動されるボイスコイルの動きを円錐台状のコーン（６ａ）に伝達して音声出力を行うコーン・スピーカ（Ａ）において、コーン（６ａ）の中心部に取り付けられたセンタ・キャップ（７）の後背面と、これに対向するポールピース（４）の先端面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材（１１）を、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材（１２）を充填したこと、を特徴とする。

Description

スピーカ

　本発明は、再生音の歪みを充填材により解消するようにしたスピーカの改良に関する。

　従来、一般にコーン・スピーカ、ドーム・スピーカ又はホーン・スピーカでは、主にボイスコイルに発生する電磁力によって制動を行って、スピーカの過渡特性の改善を図っている。
　そのようなボイスコイルの電磁力による制動の場合、スピーカをネットワークやアッテネータを通じてアンプに接続して使用すると、一定の周波数領域で制動力が減少し、制動不足となり、過渡特性が劣化するという欠点がある。
　即ち、ネットワークは、アンプから出力される音声電流を、ツィータ、スコーカ等の各々のスピーカに適した再生帯域に分割するものであり、それぞれの周波数帯に分割するクロスオーバー周波数での音声電流の減衰は通常－３ｄｂであり、使用帯域外ではそれ以上となる。そのため、使用帯域外ではスピーカとアンプの間に、音声電流（電気的入力）の減衰による大きな抵抗（インピーダンス）が入ることになり、電磁力による制動は働かず、使用帯域外では制動力が不足することになるため、過渡特性も劣化することとなる。
　また、ハード・ドームの高域分割振動及び振動板が一体となって動くピストン振動の制動方法として、振動板の裏側に発泡ゴム等を貼付したり、振動板の裏側の空間に柔らかい吸音材を振動板と触れさせて入れ、制動抵抗として働かせたりする方法も採られていたが、周波数特性及び過渡特性の改善には余り効果的ではなかった。

　上記問題点を解決するため、本発明者は下記特許文献１において、振動板に接近した位置に振動板と略平行に設けたホルダと振動板との間、又はイコライザーと振動板との間に、軟質多孔性物質から成る音響抵抗器を設けたスピーカを開示した。
　当該スピーカにおいては、スピーカの制動力不足、特にネットワーク使用のスピーカで使用帯域外で発生する電磁力不足による過渡特性の悪化が改善されると共に、振動板が一体となって動くピストン振動に対する音響的制動力を発生させることにより、周波数特性及び過渡特性を大幅に向上させることが可能となった。
　然しながら、当該スピーカにおいては、振動板とホルダ又はイコライザーとの間に軟質多孔性物質から成る音響抵抗器を設けているため、有効な制動力を得るためにはホルダ等と振動板との距離を相当に小さくしなければならず、このため振動板の変位が大きくなると、軟質多孔性物質が圧迫されて密度が増加し、その厚さの変化により音響抵抗値が変化し、再生音に歪みが発生するという問題点があった。

　そこで本発明者は下記特許文献２において、上記音響抵抗器を、軟質多孔性物質と硬質多孔性物質との多層構造から成るものに改良したスピーカを開示した。
　そのような多層構造の音響抵抗器であると、振動板の変位が大きなときに軟質多孔性物質が圧迫されて密度が増加した場合おいても、硬質多孔性物質を通じて空気の流通が行われるので、振動板の変位の大きさに関係なく、常に略一定の音響抵抗力が得られ、振動板の振動に対して多孔性物質がよく追従し、周波数特性及び過渡特性が改善されたものである。

　本発明者は、その後、上記の如く改良された特許文献２に記載のスピーカに関し検討を重ねた結果、作動中再生音に歪みが生じ、周波数特性等に悪影響を及ぼしていることを発見した。
　即ち、特許文献２に記載のスピーカにおいては、軟質多孔性物質と硬質多孔性物質とが層状に重ねられているため、周辺部では硬質多孔性物質を通じて空気の流通が良好に行われるが、中央部では空気の流通が行われ難く、再生音に歪みを生じやすかった。

特公平０３－０５９６３９号公報特開平０１－３２０９００号公報

　本発明は、上記の問題点を解決するためなされたものであり、その目的とするところは、使用帯域外における電磁的制動力の不足を、振動板に対する充填材による機械的制動力で補償する場合に、再生音の歪みを低減させ、周波数特性と過渡特性の改善を図ることにある。

　上記の目的は、
　コーン・スピーカの場合においては、
　コーンの中心部に取り付けられたセンタ・キャップの後背面と、これに対向するポールピースの先端面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材を、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材を充填することによって達成できる。

　また、ドーム・スピーカの場合においては、
　ドーム型振動板の後背面と、これに対向するポールピースの先端面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材を、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材を充填することによって達成できる。

　また、前方へ向けて凸状の振動板を有するホーン・スピーカにおいては、
　振動板の後背面と、これに対向するポールピースの先端面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材を、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材を充填することによって達成できる。

　更にまた、後方へ向けて凸状の振動板を有するホーン・スピーカにおいては、
　振動板の背後に所定の間隙を介して背面カバーを取り付け、上記振動板の後背面と背面カバーの内面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材を、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材を充填することによって達成できる。

　上記第１充填材及び第２充填材は、いずれも、外気に通じる開口部に近い中心軸の近傍では空隙率が高く、中心軸から離れるに従って空隙率が減少するよう構成することが推奨される。
　また、通常は、上記第２充填材が、円柱状に充填され、その前端側は上記第１充填材内に収容され、後端側はスピーカの背面側において外気に開放されるよう設けられることが推奨される。
　上記第１充填材及び第２充填材の少なくとも一方は、繊維又は合成樹脂発泡体から構成されることが望ましい。

　本発明においては、上記の如く、振動板等の後背面とポールピースの先端面との間の空間内に、両者に接触するよう空隙率の低い（即ち、空気流動抵抗の高い）軟質の多孔質体から成る第１充填材を充填すると共に、当該第１充填材の略中心軸に沿って、第１充填材と接触させた状態で、第１充填材よりも空隙率の高い（即ち、空気流動抵抗の低い）軟質の多孔質体から成る第２充填材を充填することにより、従来の如く第１充填材の中心部での空気の流通性の悪さと振動板の振動による充填材の密度変化に起因して再生音に歪みが生じるのを防止でき、これによって、周波数特性と過渡特性の改善を図ることが可能となるものである。

　以下、図面に示す実施例を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
　図１は、本発明に係るコーン・スピーカの一実施例の中心軸に沿った断面図、
　図２は、本発明に係るドーム・スピーカの一実施例の中心軸に沿った断面図、

　図３は、本発明に係るホーン・スピーカの一実施例の中心軸に沿った断面図、
　図４は、本発明に係るホーン・スピーカのもう一つの実施例の中心軸に沿った断面図である。

　まず、図１に示す実施例について説明する。
　図１中、Ａは本発明に係るコーン・スピーカ、１はマグネット、２はトップ・プレート、３はバック・プレート、４はポールピースであり、これらによって磁気回路が形成されるようになっている。
　５はボイスコイル、６ａはコーン、６ｂはそのエッジ部であり、ボイスコイル５は、ドーナツ形のトップ・プレート２の中心孔と同軸となるよう設けられたポールピース４の周囲の空間内の磁気回路中に配置され、このボイスコイル５に音声電流を通じることによってボイスコイルが音声電流に対応した振動を行い、このボイスコイルの動きが円錐台状のコーン６ａに伝達され、音声出力がなされるようになっている。
　７は上記円錐台状のコーン６ａの中心部に取り付けられたセンタ・キャップ、８はダンパ、９はコーン６ａのエッジ部６ｂを固定するためのフレーム、１０はガスケットである。

　本発明に係る上記コーン・スピーカＡにおいては、センタ・キャップ７の後背面と、ポールピース４の先端面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い（即ち、空気流動抵抗の高い）軟質の多孔質体から成る第１充填材１１が、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い（即ち、空気流動抵抗の低い）軟質の多孔質体から成る第２充填材１２が充填されている。
　即ち、上記ドーム型の振動板１３ａの後背面と、ポールピース４の先端面との間の空間内に、空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材１１が充填されると共に、当該第１充填材の略中心軸に沿って、第１充填材と接触させた状態で、第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材１２が充填されている。
　空隙率の異なる（空気流動抵抗の異なる）充填材を上記の如く組み合わせてセンタ・キャップ７の後背面にこれと接触するように充填することにより、第１充填材１１の中心部での空気の流通性の悪さと振動板の振動による充填材の密度変化に起因して再生音に歪みが生じるのを防止でき、これによって、周波数特性と過渡特性の改善を図ることが可能となるものである。

　即ち、例えば、センタ・キャップ７の後背部全体に充填材１１だけを充填すると、ボイスコイル５の振動に対応してセンタ・キャップ７が振動したときに、充填された充填材１１の密度が変化（空気流動抵抗が変化）し、制動力が影響を受け、再生音の歪みとなる。
　これを防止するために、本発明においては、充填材１１の中心部に、充填材１１よりも空隙率の高い（空気流動抵抗の低い）第２の充填材１２を充填するか、又は、この部分を空洞のままとするものである。
　そうすることにより再生音の歪みが防止できることは、密度の大きい（空気流動抵抗の高い）第１充填材１１だけでセンタ・キャップ７の後背部の空間全体を充填した場合と、図１において、第２充填材１２を全く充填せずその部分を空の空間とし、第１充填材１１を図１に示す箇所にだけ充填した場合とを比較すれば、前者では空気の抜ける道が開放口の面積に限定され、振動板の振動による密度変化の影響が大きく、後者の場合（第２充填材１２を全く充填せずその部分を空の空間とし、第１充填材１１を図１に示す箇所にだけ充填した場合）の方が、開口面が円形から円筒側面に広がったことになるため空気の抜けが良く、流路が短くなり明らかに歪みが少なくなることが理解される。

　上記の如く再生音の歪みを少なくするには、第１充填材１１がセンタ・キャップ７と接触する箇所から離れる程、充填材内部の空気流動抵抗を少なくすることが望ましく、そのためには、充填される充填材が、中心軸の近傍では空隙率が高く、中心軸から離れるに従って空隙率が減少するよう構成されることが望ましい。
　充填材内部のそのような空気流動抵抗の分布調整を行うため、図示する如く、空隙率の高い第２充填材１２を円柱状に充填し、その前端側を空隙率の低い第１充填材１１内に収容し、後端側はスピーカの背面側において外気に開放されるよう設けることが推奨される。
　充填材の具体的な素材としては、繊維若しくは合成樹脂発泡体を採用することが推奨される。

　次に、図２に示す実施例について説明する。
　図２中、Ｂは本発明に係るドーム・スピーカであり、同図中において、図１と同一の参照番号を付したものは図１におけるものと同一の構成要素を示しているので、それらについての具体的な説明は省略する。
　更に、図２中、１３ａはドーム型の振動板（ダイヤフラム）、１３ｂはそのエッジ部、１４はイコライザである。
　この実施例においては、上記ドーム型の振動板１３ａの後背面と、ポールピース４の先端面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材１１が、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材１２が充填されている。
　即ち、ドーム型の振動板１３ａの後背面と、ポールピース４の先端面との間の空間内に、空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材１１が充填されると共に、当該第１充填材の略中心軸に沿って、第１充填材と接触させた状態で、第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材１２が充填されている。
　図１の実施例の場合と同様に、第２充填材１２を円柱状に充填し、その前端側は上記第１充填材１１内に収容し、後端側はスピーカの背面側において外気に開放されるよう構成することが望ましい。
　このように、空隙率の異なる充填材を上記の如く組み合わせて振動板１３ａの後背面にこれと接触するように充填することにより、図１の実施例の場合と同様に、第１充填材１１の中心部での空気の流通性の悪さに起因して再生音に歪みが生じるのを防止でき、これによって、周波数特性と過渡特性の改善を図ることが可能となるものである。

　次に、図３に示す実施例について説明する。
　図３中、Ｃ１は本発明に係るホーン・スピーカであり、同図中において、図１と同一の参照番号を付したものは図１におけるものと同一の構成要素を示しており、更に、図３中、１５ａは、前方へ向けて凸状の振動板（ダイヤフラム）、１５ｂはそのエッジ部、１６はイコライザ、１７はスロート、１８はホーンである。
　この実施例においては、上記前方へ向けて凸状の振動板１５ａの後背面と、ポールピース４の先端面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材１１が、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材１２が充填されている。
　即ち、前方へ向けて凸状の振動板１５ａの後背面と、ポールピース４の先端面との間の空間内に、空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材１１が充填されると共に、当該第１充填材の略中心軸に沿って、第１充填材と接触させた状態で、第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材１２が充填されている。
　図１の実施例の場合と同様に、第２充填材１２を円柱状に充填し、その前端側は上記第１充填材１１内に収容し、後端側はスピーカの背面側において外気に開放されるように構成することが望ましい。
　このように、空隙率の異なる充填材を上記の如く組み合わせて振動板１５ａの後背面にこれと接触するように充填することにより、図１の実施例の場合と同様に、第１充填材１１の中心部での空気の流通性の悪さに起因して再生音に歪みが生じるのを防止でき、これによって、周波数特性と過渡特性の改善を図ることが可能となるものである。

　次に、図４に示す実施例について説明する。
　図４中、Ｃ２は本発明に係るホーン・スピーカであり、同図中において、図１及び図３におけると同一の参照番号を付したものは図１及び図３におけるものと同一の構成要素を示しており、更に、図４中、１９ａは、後方へ向けて凸状の振動板、２０は背面カバーである。
　この実施例においては、上記後方へ向けて凸状の振動板１９ａの後背面と、背面カバー２０の内面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材１１が、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材１２が充填されている。
　即ち、後方へ向けて凸状の振動板１９ａの後背面と、背面カバー２０の内面との間の空間内に、空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材１１が充填されると共に、当該第１充填材の略中心軸に沿って、第１充填材と接触させた状態で、第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材１２が充填されている。
　図１の実施例の場合と同様に、第２充填材１２を円柱状に充填し、その前端側は上記第１充填材１１内に収容し、後端側はスピーカの背面側において外気に開放されるように構成することが望ましい。
　このように、空隙率の異なる充填材を上記の如く組み合わせて振動板１９ａの後背面にこれと接触するように充填することにより、図１の実施例の場合と同様に、第１充填材１１の中心部での空気の流通性の悪さに起因して再生音に歪みが生じるのを防止でき、これによって、周波数特性と過渡特性の改善を図ることが可能となるものである。

　なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、その目的の範囲内において、上記の説明から当業者が容易に想到し得るすべての変更実施例を包摂するものである。

　上記の如く、本発明によるときは、充填材の中心部での空気の流通性の悪さに起因して再生音に歪みが生じるのを防止でき、これにより、各種形態のスピーカの周波数特性と過渡特性の改善を図ることが可能となるものであるから、本発明は産業上多大の利用価値を有するものである。

本発明に係るコーン・スピーカの一実施例の中心軸に沿った断面図である。本発明に係るドーム・スピーカの一実施例の中心軸に沿った断面図である。本発明に係るホーン・スピーカの一実施例の中心軸に沿った断面図である。本発明に係るホーン・スピーカのもう一つの実施例の中心軸に沿った断面図である。

Ａ　　　コーン・スピーカ
１　　　マグネット
２　　　トップ・プレート
３　　　バック・プレート
４　　　ポールピース
５　　　ボイスコイル
６ａ　　コーン
６ｂ　　エッジ部
７　　　センタ・キャップ
８　　　ダンパ
９　　　フレーム
１０　　ガスケット
１１　　空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材
１２　　空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材
Ｂ　　　ドーム・スピーカ
１３ａ　振動板
１３ｂ　エッジ部
１４　　イコライザ
Ｃ１　　ホーン・スピーカ
１５ａ　振動板
１５ｂ　エッジ部
１６　　イコライザ
１７　　スロート
１８　　ホーン
Ｃ２　　ホーン・スピーカ
１９ａ　振動板
１９ｂ　エッジ部
２０　　背面カバー

Claims

　ポールピース（４）を囲繞する空間に形成される磁気回路内に置かれたボイスコイル（５）に音声電流を通じることによって駆動されるボイスコイルの動きを円錐台状のコーン（６ａ）に伝達して音声出力を行うコーン・スピーカ（Ａ）において、
　コーン（６ａ）の中心部に取り付けられたセンタ・キャップ（７）の後背面と、これに対向するポールピース（４）の先端面との間の空間内に、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材（１１）を、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材（１２）を充填したこと、
　を特徴とする上記のコーン・スピーカ（Ａ）。
　ポールピース（４）を囲繞する空間に形成される磁気回路内に置かれたボイスコイル（５）に音声電流を通じることによって駆動されるボイスコイルの動きを、前方へ凸状のドーム型振動板（１３ａ）に伝達して音声出力を行うドーム・スピーカ（Ｂ）において、
　上記ドーム型振動板（１３ａ）の後背面と、これに対向するポールピース（４）の先端面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材（１１）を、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材（１２）を充填したこと、
　を特徴とする上記のドーム・スピーカ（Ｂ）。
　ポールピース（４）を囲繞する空間に形成される磁気回路内に置かれたボイスコイル（５）に音声電流を通じることによって駆動されるボイスコイルの動きを、前方へ凸状の振動板（１５ａ）に伝達して音声出力を行い、振動板（１５ａ）の前方に設けたホーン（１８）を通じて拡声するホーン・スピーカ（Ｃ１）において、
　上記前方へ凸状の振動板（１５ａ）の後背面と、これに対向するポールピース（４）の先端面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材（１１）を、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材（１２）を充填したこと、
　を特徴とする上記のホーン・スピーカ（Ｃ１）。
　ポールピース（４）を囲繞する空間に形成される磁気回路内に置かれたボイスコイル（５）に音声電流を通じることによって駆動されるボイスコイルの動きを、後方へ凸状の振動板（１９ａ）に伝達して音声出力を行い、振動板（１９ａ）の前方に設けたホーン（１８）を通じて拡声するホーン・スピーカ（Ｃ２）において、
　上記後方へ凸状の振動板（１９ａ）の背後に所定の間隙を介して背面カバー（２０）を取り付け、上記振動板（１９ａ）の後背面と背面カバー（２０）の内面との間の空間内に、、周辺部には空隙率の低い軟質の多孔質体から成る第１充填材（１１）を、中心部には第１充填材よりも空隙率の高い軟質の多孔質体から成る第２充填材（１２）を充填したこと、
　を特徴とする上記のホーン・スピーカ（Ｃ２）。
　上記第１充填材（１１）及び第２充填材（１２）が、いずれも、中心軸の近傍では空隙率が高く、中心軸から離れるに従って空隙率が減少するよう構成されたこと、を特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか一に記載のスピーカ。
　上記第２充填材（１２）が、円柱状に充填され、その前端側は上記第１充填材（１１）内に収容され、後端側はスピーカの背面側において外気に開放されるよう設けられたこと、を特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか一に記載のスピーカ。
　上記第１充填材（１１）及び第２充填材（１２）の少なくとも一方が、繊維から成る、請求項１ないし６のうちいずれか一に記載のスピーカ。
　上記第１充填材（１１）及び第２充填材（１２）の少なくとも一方が、合成樹脂発泡体から成る、請求項１ないし６のうちいずれか一に記載のスピーカ。