(57)【要約】伝統的なトランスジューサでは難しい又は不可能な応用例における使用を可能にする寸法を有する音響学上効率的なスピーカシステムを提供するために１セット又は２セット以上の複数のダイアフラムを駆動する１個又は２個以上の電磁モータを含む音響トランスジューサ。ダイアフラムは直接的又は慣性若しくは流体により駆動されうる。ダイアフラムがそれの穴を通るロッドによって駆動されると、通し穴から漏れる空気によってノイズが作り出されるかもしれない。このノイズは、空気漏れを減少させまたは排除する手段によって減少または排除されうる。
2008502219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと；
１つのグループとしての、あるいは、２以上のグループに分けられた複数のダイアフラムであって、少なくとも１つのグループのダイアフラムにおけるダイアフラムがロッドによって互いに連結され、前記ロッドのいくつかは前記ダイアフラムの開口を通り、前記開口を備えるダイアフラムは空気が前記開口を通ることに抵抗し、あるいは、前記開口を通る空気を拡散させる要素を含む複数のダイアフラムと；
電気信号に応答して作動する１つ又は２以上のモータと；
を含んでなる音響トランスジューサであって、前記各グループの前記ダイアフラムは、該グループのすべてのダイアフラムが結合されている当該モータによって駆動される音響トランスジューサ。
【請求項２】
請求項１の音響トランスジューサであって、
互いに結合された複数のダイアフラムモジュールであって、それぞれのダイアフラムモジュールがハウジング部と、該ハウジング部に結合された１つ又は２以上のダイアフラムを含む複数のダイアフラムモジュールと；
前記１つ又は２以上のダイアフラムモジュールに結合された１つ又は２以上のモータモジュールと；
から形成される音響トランスジューサ。
【請求項３】
請求項２の音響トランスジューサであって、それぞれのダイアフラムモジュールは、その１つ以上のダイアフラムと結合された１つ以上のロッドを含む音響トランスジューサ。
【請求項４】
請求項３の音響トランスジューサであって、第１のダイアフラムモジュールにおける前記１つ以上のロッドは第２のダイアフラムモジュールの前記ダイアフラムに連結され、前記第１及び第２のダイアフラムモジュールの間に配設された第３のダイアフラムモジュールの前記ダイアフラムの開口を通る音響トランスジューサ。
【請求項５】
請求項４の音響トランスジューサであって、各ダイアフラムモジュールにおける前記１つ以上のロッドは対応するダイアフラムの１つの表面から突出し、前記対応するダイアフラムの反対の表面は各ダイアフラムモジュールと結合された前記ダイアフラムモジュールの前記１つ以上のロッドの端部を受けてそれに係合するように設けた１つ以上の取付部を持つ音響トランスジューサ。
【請求項６】
請求項４の音響トランスジューサであって、第１セットの１つ以上のロッドが対応するダイアフラムの１つの表面から突出し、第２セットの１つ以上のロッドが前記対応するダイアフラムの反対側の表面から突出し、前記２つのセットのロッドの端部は互いに係合するように設けられた音響トランスジューサ。
【請求項７】
請求項１の音響トランスジューサであって、前記要素は開口の周りに形成されたシールを含む音響トランスジューサ。
【請求項８】
請求項７の音響トランスジューサであって、前記シールは、
１つ以上の軽量発泡材であって、前記各発泡材は圧縮可能かつ伸長可能で各開口に配設された軽量発泡材と；
伸縮可能な１つ以上のベローであって、各開口に配設されたベローと；
各開口に配設された強磁性液体であって、各ダイアフラムに取り付けられた１つ以上の磁石によって適所に保持される強磁性液体と；
各開口に配設された潤滑剤と；
を含む音響トランスジューサ。
【請求項９】
請求項７の音響トランスジューサであって、前記シールは、
１つ以上の軽量発泡材であって、それぞれが開口の近くでロッドに取り付けられ、該ロッドが該発泡材を前記開口に向かって押すときに縮み、前記ロッドが該発泡材を前記開口から引っ張るときに伸長する発泡材と；
伸縮可能な１つ以上のベローであって、開口の近くでロッドに取り付けられ、該ロッドが該ベローを前記開口に押し付けるときに圧縮され、前記ロッドが該ベローを前記開口から引き離そうとするときに伸長するベローと；
前記開口の近くで前記ロッドに配設された潤滑剤と；
を含む音響トランスジューサ。
【請求項１０】
請求項１の音響トランスジューサであって、前記要素は前記ダイアフラムの特徴である前記開口の周りに配設されたサンドイッチ状の三層の材料を含み、その三層の中間層が粘弾性ポリマーなどの制振材料である音響トランスジューサ。
【請求項１１】
請求項１の音響トランスジューサであって、前記要素は前記ダイアフラムの特徴である前記開口の周りに配設されたサンドイッチ状の三層の材料を含み、その三層の外側の２層は伸長に抵抗する材料であり、中間層がウレタンフォームなどの低密度材料である音響トランスジューサ。
【請求項１２】
請求項１の音響トランスジューサであって、前記要素は前記開口の周りにスリーブを含む音響トランスジューサ。
【請求項１３】
請求項１２の音響トランスジューサであって、前記スリーブは前記ダイアフラムの各側面で異なる形状とされた音響トランスジューサ。
【請求項１４】
請求項１３の音響トランスジューサであって、前記筒状スリーブは前記ダイアフラムの一面において漏斗のように形成されている音響トランスジューサ。
【請求項１５】
請求項１２の音響トランスジューサであって、前記スリーブの内径は、前記スリーブが前記ロッドの周りにぴったりと嵌合するように十分小さい音響トランスジューサ。
【請求項１６】
請求項１５の音響トランスジューサであって、前記スリーブは前記ロッドとの摩擦を減らすために柔らかくて滑りやすい第１の材料を含む音響トランスジューサ。
【請求項１７】
請求項１６の音響トランスジューサであって、前記スリーブはまた、前記ダイアフラム上に硬質の曲がらない第２の材料を含み、前記第１の材料が前記第２の材料の上に取り付けられる音響トランスジューサ。
【請求項１８】
請求項１２の音響トランスジューサであって、前記スリーブは磁石を有し、前記開口を通り抜ける前記ロッドと、前記スリーブとの間に強磁性液体が配置されている音響トランスジューサ。
【請求項１９】
請求項１の音響トランスジューサであって、前記要素は前記開口の周りに配置された発泡材を含む音響トランスジューサ。
【請求項２０】
請求項１９の音響トランスジューサであって、前記要素は前記開口の周りにおいて前記ダイアフラムの上に取り付けたスリーブを含み、前記発泡材が前記スリーブの上に取り付けられている音響トランスジューサ。
【請求項２１】
請求項２０の音響トランスジューサであって、前記要素は前記発泡材の上に取り付けた柔らかい布地を含む音響トランスジューサ。
【請求項２２】
請求項１９の音響トランスジューサであって、前記発泡材は、リスナによって聞かれる音を伝える側とは反対側のダイアフラムの側面に取り付けられている音響トランスジューサ。
【請求項２３】
請求項１９の音響トランスジューサであって、前記発泡材は、リスナによって聞かれる音を伝える側のダイアフラムの側面に取り付けられている音響トランスジューサ。
【請求項２４】
請求項１９の音響トランスジューサであって、前記発泡材は前記ダイアフラムの両側に取り付けられている音響トランスジューサ。
【請求項２５】
請求項１の音響トランスジューサであって、前記要素は前記開口の近くで前記ロッドの周りに配設された軸受筒を含む音響トランスジューサ。
【請求項２６】
請求項２５の音響トランスジューサであって、前記要素は前記開口の周りに配設され前記軸受筒に取り付けられた可撓性材料を含む音響トランスジューサ。
【請求項２７】
ハウジングと；
１つ以上のグループとして、あるいは、２以上のグループに分けられた複数のダイアフラムであって、少なくとも１つのグループのダイアフラムにおけるダイアフラムは、該ダイアフラムを貫通しないように前記ハウジングの外に迂回したロッドによって、互いに連結された複数のダイアフラムと；
前記ハウジングに結合され電気信号に応答して作動する１つ以上のモータと；
を含んでなる音響トランスジューサであって、前記各グループの前記ダイアフラムは、該グループのすべてのダイアフラムが結合されている当該モータによって駆動され、かつ、少なくとも１つのモータはそれが駆動するダイアフラムに直接的機械的に連結されたカップリングを有する音響トランスジューサ。
【請求項２８】
請求項２７の音響トランスジューサであって：
互いに結合された複数のダイアフラムモジュールであって、各ダイアフラムモジュールがハウジング部と、該ハウジング部と結合された１つ以上のダイアフラムを含んでなる複数のダイアフラムモジュールと；
前記１つ以上のダイアフラムモジュールと結合された１つ以上のモータモジュールであって、各モータモジュールが１つ以上のモータを含むモータモジュールと；
から形成される音響トランスジューサ。
【請求項２９】
請求項２８の音響トランスジューサであって、各ダイアフラムモジュールはその１つ以上のダイアフラムに結合された１つ以上のロッドを含み、第１のダイアフラムモジュールの１つ以上のロッドが第２のダイアフラムモジュールのダイアフラムに連結され、かつ、前記第１及び第２のダイアフラムモジュールの間に配設された第３のダイアフラムモジュールを迂回するようにその経路が定められる音響トランスジューサ。
【請求項３０】
請求項１、２７、および７乃至２６のいずれか１つに記載の音響トランスジューサであって、２つのグループのダイアフラムと、２つのモータを含んでなり、各モータは各グループのダイアフラムを作動させ、両グループのダイアフラムが互いに反対方向に駆動される音響トランスジューサ。
【請求項３１】
請求項１、２７、および７乃至２６のいずれか１つに記載の音響トランスジューサであって、２個以上の前記ダイアフラムはそれぞれサスペンションによって前記ハウジングから吊られ、前記２個以上のダイアフラムのための前記サスペンションが異なる特性と向きを有する音響トランスジューサ。
【請求項３２】
請求項３１の音響トランスジューサであって、グループの２個以上の前記ダイアフラムはそれぞれサスペンションによって前記ハウジングから吊られ、該グループの前記ダイアフラムが異なるばね定数を持ったサスペンションを有し；該サスペンションの硬さは、該グループの前記ダイアフラムを駆動するモータにより近いダイアフラムの方がより高い音響トランスジューサ。
【請求項３３】
請求項３２の音響トランスジューサであって、２個以上の前記ダイアフラムはそれぞれサスペンションによって前記ハウジングから吊られ、グループのいくつかのダイアフラムが第１の向きのサスペンションを有し、グループの他のダイアフラムが第１の向きに反対の第２の向きのサスペンションを有する音響トランスジューサ。
【請求項３４】
請求項３１の音響トランスジューサであって、２個以上の前記ダイアフラムはそれぞれサスペンションによって前記ハウジングから吊られ、グループのいくつかのダイアフラムが第１の向きのサスペンションを有し、グループの他のダイアフラムが第１の向きに反対の第２の向きのサスペンションを有する音響トランスジューサ。
【請求項３５】
請求項４の音響トランスジューサであって、前記要素は前記開口の周りにスリーブを含む音響トランスジューサ。
【請求項３６】
請求項１２又は３５の音響トランスジューサであって、前記複数のダイアフラムの少なくとも１つのダイアフラムはドーム型又は円錐形の表面を持ち、かつ、それぞれの周囲が平坦なランディングによって囲まれた１つ以上の一体のロッドを含み、前記平坦なランディングが前記ドーム型又は円錐形の表面の下で凹む音響トランスジューサ。
【請求項３７】
請求項３６の音響トランスジューサであって、前記ハウジングの外面に設けられトランスジューサの長さに沿って前記複数のダイアフラムを横切って延伸する１つ以上のリブ又は１つ以上のフランジを含んでなる音響トランスジューサ。
【請求項３８】
請求項１２又は３５の音響トランスジューサであって、前記複数のダイアフラムの少なくとも１つのダイアフラムはドーム型又は円錐形の表面を持ち、かつ、それぞれの周囲が平坦なランディングによって囲まれた１つ以上のスリーブを持ち、前記平坦なランディングが前記ドーム型又は円錐形の表面の下で凹む音響トランスジューサ。
【請求項３９】
請求項３８の音響トランスジューサであって、前記ハウジングの外面に設けられトランスジューサの長さに沿って前記複数のダイアフラムを横切って延伸する１つ以上のリブ又は１つ以上のフランジを含んでなる音響トランスジューサ。
【請求項４０】
請求項１又は２の音響トランスジューサであって、前記ハウジングの外面に設けられトランスジューサの長さに沿って前記複数のダイアフラムを横切って延伸する１つ以上のリブを含んでなる音響トランスジューサ。
【請求項４１】
請求項１又は２の音響トランスジューサであって、前記ハウジングの外面に設けられトランスジューサの長さに沿って前記複数のダイアフラムを横切って延伸する１つ以上のフランジを含んでなる音響トランスジューサ。
【請求項４２】
請求項１又は２の音響トランスジューサであって、前記ハウジングの外面に設けられトランスジューサの長さに沿って前記複数のダイアフラムを横切って延伸する１つ以上のリブ及び１つ以上のフランジを含んでなる音響トランスジューサ。
【請求項４３】
ハウジングと；
前記ハウジングから吊られ１つのグループとして、あるいは２以上のグループに分けられた複数のダイアフラムと；
前記ハウジングに結合され電気信号に応答して作動する１つ以上のモータと；
を含んでなる音響トランスジューサであって、前記各グループのダイアフラムは該グループのすべてのダイアフラムが結合された各対応モータによって作動され、かつ、少なくとも１つのモータはそれが駆動する前記ダイアフラムに対して直接的機械的結合を持たず、間接的カップリングを有する音響トランスジューサ。
【請求項４４】
請求項４３の音響トランスジューサであって、前記間接的カップリングは前記ハウジングに連結された対応モータを含む音響トランスジューサ。
【請求項４５】
請求項４３の音響トランスジューサであって、前記間接的カップリングは前記モータを前記ダイアフラムに結合するガス又は液体の流体である音響トランスジューサ。
【請求項４６】
請求項４５の音響トランスジューサであって、対応するモータが第１のダイアフラムに連結され、前記流体は前記第１のダイアフラムをダイアフラムのグループの第２のダイアフラムに結合する音響トランスジューサ。
【請求項４７】
請求項４６の音響トランスジューサであって、前記流体は前記第１及び第２のダイアフラムの間で密封された室に置かれている音響トランスジューサ。
【請求項４８】
請求項４３の音響トランスジューサであって：
互いに結合された複数のダイアフラムモジュールであって、前記各ダイアフラムモジュールはハウジング部と、該ハウジング部に結合された１つ以上の前記ダイアフラムを含む複数のダイアフラムモジュールと；
前記ダイアフラムモジュールの１つ以上と結合された１つ以上のモータモジュールであって、各モータモジュールが前記モータの１つ以上を含むモータモジュールと；
から形成される音響トランスジューサ。
【請求項４９】
請求項４８の音響トランスジューサであって、それぞれのダイアフラムモジュールが１個以上の前記ダイアフラムと結合される１つ以上のロッドを含む音響トランスジューサ。
【請求項５０】
請求項４９の音響トランスジューサであって、少なくともいくつかの前記ロッドが前記ダイアフラムの開口を通る音響トランスジューサ。
【請求項５１】
請求項４９の音響トランスジューサであって、第１のダイアフラムモジュールにおける前記１つ以上のロッドは第２のダイアフラムモジュールのダイアフラムに連結され、かつ、前記第１及び第２のダイアフラムモジュールの間に配設された第３のダイアフラムモジュールを迂回するように経路が定められている音響トランスジューサ。
【請求項５２】
請求項４３乃至４７のいずれの１つに記載の音響トランスジューサであって、ダイアフラムの２つのグループと、２つのモータを含んでなり、各モータがそれぞれのグループのダイアフラムを作動させ、両グループのダイアフラムが互いに反対方向に駆動される音響トランスジューサ。
【請求項５３】
請求項４３乃至４７のいずれか１つに記載の音響トランスジューサあって、２つ以上の前記ダイアフラムはそれぞれサスペンションによって前記ハウジングから吊られ、前記２個以上のダイアフラムのための前記サスペンションが異なった特性又は向きを有する音響トランスジューサ。
【請求項５４】
請求項５３の音響トランスジューサであって、２つ以上の前記ダイアフラムはそれぞれサスペンションによって前記ハウジングから吊られ、グループのいくつかのダイアフラムは第１の向きを持つサスペンションを有し、前記グループの他のダイアフラムが第１の向きに反対の第２の向きを持つサスペンションを有する音響トランスジューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオーディオシステムと音響の分野に関し、より詳しくは、電気信号を音放射に変換する音響トランスジューサのための改良されたフォームファクタを供給することに関する。
【背景技術】
【０００２】
可動コイル動電拡声器の一般原理はよく理解されている。音を作り出すトランスジューサの能力の中心はボリューム変位の概念である。単一のダイアフラムを持つトランスジューサのボリューム変位はそのダイアフラムの有効表面積に可動量（エクスカーション）を掛けたものに等しい。トランスジューサのボリューム変位が大きければ大きいほど、音を創成する能力はより大きい。大ボリューム変位の必要性は低周波数で特に求められる。トランスジューサにおけるより大きなボリューム変位を達成するための伝統的方法はダイアフラムの表面積を増すこと、ダイアフラムの可動量を増やすこと、またはその両方である。
【０００３】
意味のある低周波数エネルギーを発生させるのに使用される伝統的なトランスジューサは大きい表面積の単一のダイアフラムを組み込み、ダイアフラムの適切な可動範囲を与えるモータとハウジングを使用する。このことはラウドスピーカのダイアフラムの最小寸法リクワイアメントに通じ、引いては、スピーカのエンクロジャーに最小寸法リクワイアメントを課す。フラットパネルテレビやコンピュータモニタなどの応用例において優れた低周波応答を持つ伝統的なトランスジューサを使用するのは非常に難しい。これらの応用例では、現在、解決策として、低周波音を再生させるのに別のサブウーファーボックスを使用しており、その結果、コスト増と不便さをもたらしている。自動車のステレオセット応用例においても同じであり、デザイナーは車中にサブウーファーを隠す場所を見つけるのに苦労しており、通常、トランク内か座席の下に配置している。
【発明の開示】
【０００４】
伝統的なトランスジューサで満足に扱うことができない応用例において高音圧レベルでの高い信頼性を備える低周波音を再生させることができる音響トランスジューサを提供することが本発明の目的である。
【０００５】
本発明の１つの実施の態様によると、音響トランスジューサの音発生面領域は、自動車のステレオセット他フラットパネルテレビやコンピュータモニタなどの応用例における使用にはるかに適したフォームファクタで複数のダイアフラムを横切るように配設される。これらの複数のダイアフラムを１つ以上のグループに分けることができ、各グループのダイアフラムは該グループのすべてのダイアフラムに接続されている少なくとも１個のモータによって同時に駆動される。電気オーディオ信号を運動に変換できるモータも使用してグループ内のダイアフラムを駆動することができる。例えば、可動ボイスコイルと非可動（固定）磁石から成るモータを使用することができる。
【０００６】
ここで説明される音響トランスジューサの特定の実施例では、すべてのダイアフラム、若しくは、すべてのダイアフラムがマウントされているハウジングを駆動する単一のモータを使用するか、又は、半分のダイアフラムをそれぞれ駆動する２個のモータを使用する。原則として、モータの数はダイアフラムの数から独立している。例えば、音響トランスジューサは、２個のモータによって駆動される４個のダイアフラムの１グループと、１個のモータによって駆動される３個のダイアフラムの別のグループを有することができる。
【０００７】
各駆動モータはそれが駆動するすべてのダイアフラムに直接又は間接的に連結されうる。間接的な接続は、モータをハウジングに直結してハウジングをサラウンドかサスペンションによってダイアフラムに連結させ、または、ダイアフラムとモータをガスか液体を介して連結することによって達成されうる。特定の音響トランスジューサのすべてのモータは本質的には同じオーディオ信号を受けることができ、互いに直列又は並列に連結される。
【０００８】
本発明の様々な実施例の構造に使用される材料は典型的な音響トランスジューサの構造に使用される材料とすることができる。ハウジング、コネクチングロッド、およびモータは、共振、振動、またはたわみのモードが興味あるオーディオスペクトルの外にある特性振動数を有する材料で作られるかもしれない。これらの要素は、望ましくは、音発生機構の一部でないので、興味のオーディオスペクトルのモードを持つ材料の使用は、不要なオーディオアーチファクトをもたらすかもしれない。望ましくは、ダイアフラムやコネクチングロッドなどの可動部は装置の効率を高めるためにできるだけ軽い材料で作られている。例えば、ガラス又はマイカを充填したポリプロペレンポリフェニレンオキシドスチレン材料か炭素繊維材料が使用される。
【０００９】
ここで説明される実施例は円筒状のハウジングと丸いダイアフラムを持つ管状のフォームファクタを利用するら、ハウジングとダイアフラムの断面は丸である必要はない。それらは、楕円形、長方形であってもよく、本質的には望まれるいかなる他の形とすることができる。
【００１０】
本発明の種々の実施の形態に必要である追加的な複雑さと追加部分は、製造コストをげ、トランスジューサの信頼性を減少させるかもしれない。これらの問題を次のようなモジュールデザインを使うことによって緩和し又は避けることができる。例えば、ここでモータモジュールと呼ばれる１つのタイプのモジュール、即ち、磁石アセンブリと、コイルと、ダイアフラムかコーンを含むもの、そして、ここでダイアフラムモジュールと呼ばれる別のタイプのモジュール、即ち、ハウジング部と、ダイアフラムと、サスペンションと、前記ダイアフラムに連結された１セットのロッドとを含むものである。モータモジュールはダイアフラムモジュールと合うように設計されていて、モータモジュールのモータを隣接するダイアフラムモジュールのダイアフラムに機械的に結合する１セットのロッドを含むことができる。代替的に、モータモジュールは、隣接するダイアフラムモジュールのダイアフラムに流体連結されたダイアフラムを含むことができる。ダイアフラムモジュールはまた、別のダイアフラムモジュールと合うように設計されている。本質的にはいろいろな数のダイアフラムモジュールを線形モジュール配列に組み立てることができる。各ダイアフラムモジュールのロッドは、直に隣接するダイアフラムモジュールの開口を通り抜けて、次のダイアフラムモジュールのダイアフラムに機械的に繋がる。各ダイアフラムモジュールのハウジング部は隣接するダイアフラムモジュールのハウジング部と合ってモジュール間に室（チャンバ）を形成するように設けられている。それぞれの室内の空気はハウジングの外の空気から音響的に絶縁されるか、あるいは、ポート、通気口若しくは他の開口を介してハウジングの外の空気と音響的に結ばれる。
【００１１】
本発明による音響トランスジューサは前部波と後部波を発生させる。トランスジューサは通常、適当にリスナに向けられた開口であって、その開口を介して前部波を出すことができる開口を有するハウジングによって囲まれることが理解される。音響トランスジューサにおいて後部波に対処するためのよく知られ多数の標準的な方法があり、それらの方法のいずれも本発明に使用できる。例えば、後部波を遅延をもたらす伝送路を介して送ることでき、バッフルとして作用する大きい包囲体の中に送ることこともでき、あるいは、周りの空気中に直接送ることができる。後者の方法は、一般に、低周波数におけるトランスジューサのオーディオ効率を減少させる。
【００１２】
本発明による音響トランスジューサの全体サイズは低周波数におけるオーディオ効率の必要なレベルに高く依存している。高いオーディオ効率は、個々のダイアフラムの表面積を増し、個々のダイアフラムの運動範囲を大きくし、ダイアフラムの数を増し、ダイアフラムと空気の間で音響インピーダンスマッチを最適化し、あるいは、これらをいくつかを組合せることにより達成される。
【００１３】
本発明の１つの教示によると、トランスジューサは、各ダイアフラムに取り付けられた単一の駆動ロッドを使用することによって複数のダイアフラムを作動させる単一のモータを含んでいる。それぞれのダイアフラムの片面はリスニング環境に向けた開口に面している。それぞれのダイアフラムの反対面はバッフルによってリスニング環境から絶縁される。駆動ロッドはバッフル及び／又はダイアフラムの開口を通ることができる。駆動ロッドが通るすべての開口において望まれない空気漏れを防ぎ又はかなり減少させるためにシールを使用することができる。
【００１４】
本発明の別の教示によると、トランスジューサは、それぞれが複数のダイアフラムを作動させる２個のモータを含んでいる。ダイアフラムは２つのグループに構成され、１グループのダイアフラムは１個のモータによって駆動され、もう片方のグループのダイアフラムはもう片方のモータによって駆動される。望ましくは、ダイアフラムのグループは対向して駆動される。ダイアフラムは、駆動ロッドを使用することでモータによって駆動動される。駆動ロッドはバッフル及び／又はダイアフラムの開口を通ることができる。残念ながら、空気はこれらの開口から漏れうるので、多くの相互変調と高調波ひずみを生じさせる。この漏れはまた音出力レベルをかなり減少させる。ロッドが通るところの開口を含み、ダイアフラムのあらゆる開口において、望まれない空気漏れを防ぐためにシールを使用することができる。
【００１５】
これらのシールを圧縮かつ伸長可能で開口においてロッドに取り付けることができる軽量発泡材片から形成することができる。ロッドが発泡片を開口に向かって押すとそれは圧縮され、ロッドがそれを開口から引き離そうとするとそれは伸長する。これらのシールは、また、必要に応じて伸び縮みできるベローに使用されるようなファブリックなどのプリーテッド・ファブリックで作られる。あるいはまた、駆動ロッドはどんなダイアフラムやバッフルも通らないような方法で配設され、そのため、シールを必要としない。
【００１６】
駆動ロッドがダイアフラム及び／又はバッフルを通り抜ける実施例の場合にシールの使用を避けることが望ましいかもしれない。それは、シールがコストを増加させ実施例を複雑にするからである。このシールの使用を避けることは、駆動ロッドが通るダイアフラム及び／又はバッフルの開口のサイズを総合性能を最適化するように設計することによって達成される。これらの開口はここに「通し開口」と呼ばれる。ダイアフラムの通し開口を通る空気漏れは、可聴ひずみ又はノイズの形態としての望ましくないアーチファクトを作り及び／又は空気の総ボリューム変位を減少させるかもしれない。空気漏れによるこれらのアーチファクトは、開口を通る空気を拡散させることによって開口の気流への抵抗を増して可聴騒音をより少なくすることで減少される。例えば、空気が移動しなければならない経路長を大きくし、または開口のサイズを小さくすることによって抵抗を増すことができる。空気漏れ騒音を減少させるためのいくつかのテクニックが以下のパラグラフで説明される。これらのテクニックは、望ましい結果を獲得するために、個別又は組合せで使用される。
【００１７】
１つのテクニックによると、気流への抵抗は、空気の運行路長を増すためにより厚いダイアフラムを使用することによって増される。これには、通常、ダイアフラムの質量を増し任意の総トランスジューサボリュームの最大可動域（エクスカーション）を減ずる効果がある。
【００１８】
別のテクニックによると、２つのダイアフラムの間に粘弾性ポリマーなどの制振材料の層を挟んだ「サンドイッチ」を使用することによってダイアフラムの厚さを増す。結果として起こる合成ダイアフラムは非常に制振性が高くなり、音響アーチファクトの減少を助けるので音響トランスジューサとしてしばしば望ましい。制振材料の存在は、ダイアフラムをはるかに軽い材料から形成することを可能にし、その結果、トランスジューサの望ましくない移動質量の増加を緩和する。
【００１９】
別のテクニックによると、ダイアフラムの厚みは、紙のような伸びないスキン材料と、ウレタンフォームなどの軽量離間材との「サンドイッチ構造」を使用して増される。結果の合成ダイアフラムは、通常、モノリシックのダイアフラムよりもより軽量かつより硬い。
【００２０】
別のテクニックによれば、気流への抵抗は、通し開口の周りにおいてダイアフラムに筒状「スリーブ」を加えることによって増される。スリーブの使用はダイアフラム質量の増加を最小にする付加的効果を有する。ダイアフラムの両面でスリーブの形状を変えることが望ましいかもしれない。例えば、リスナによって聞かれる音の前部波を伝えるダイアフラムの外面に筒状スリーブを設け、該スリーブを漏斗状に形成して通し開口を通り抜ける空気の乱流ノイズを減少させることとしても良い。
【００２１】
別のテクニックによると、気流への抵抗は、気流抵抗材料から作ったスリーブを通し開口の周りに付加することによって増強される。これらのスリーブの内径は、通し開口を通る駆動ロッドの周りにスリーブがある程度ぴったりと嵌合するくらいに小さくすることができる。これらのスリーブに使用される材料は、スリーブが駆動ロッドと接触するときに望ましくない摩擦ノイズを減少させるために柔らかくて、滑りやすく、かつ、通し開口を通り抜ける空気の量を減少させのに十分な空気流抵抗を持つものが望ましい。適当な材料の例は、絹、ポリエステル、軟質の羊毛、その他弾性織物と組み合わせた材料で作られた布地を含む。望ましくは、これらの柔らかな布地はプラスチックか金属などの硬質材料で作られたより短い筒状スリーブの周りに取り付けられる。
【００２２】
空気漏れノイズを低減するための別の方法は、摩擦とノイズを最小にすると共に気流を効果的に止める材料で通し開口をシールすることである。そのような材料の例は柔らかくてフレキシブルなファブリックで作られたベロー、およびチキソトロピーゲルなどの半流動体潤滑剤を含んでいる。ロッドとスリーブの間に強磁性液体を使用することによって、同様のエフェクトを達成できる。強磁性液体はダイアフラムに取り付けられた薄いリング状の磁石によって適所で保たれる。
【００２３】
空気漏れノイズの低減のための別の方法は、通し開口を通り抜ける空気を拡散させることである。これを達成するための１つのテクニックは空気の運行路の出口点に柔らかい発泡材を加えることである。特に、柔らかい発泡材のシリンダを通し開口の周りに直接加えるか、あるいは、プラスチックか金属などの硬質材料で作ったより短い筒状スリーブの周りに間接的に加えることである。発泡材は硬質スリーブを超えてその上まで延伸し、かつ、内側に湾曲して通し開口を覆い駆動ロッドにほぼ接触するように設けられる。発泡材は、それが駆動ロッドと接触するときに望まれていない摩擦ノイズを減少させると共に、空気を拡散させるという望ましい特性を持つ網状の連続気泡ポリウレタンとすることができる。使用目的によっては、リスナによって聞かれない音の後部波を伝えるダイアフラムの内面だけに発泡材を置くことが望ましい。これは、より小さい内径を持つより長い発泡材スリーブを使用することを可能にする。通し開口を通過する空気を拡散させることに加えて気流への抵抗を増強するためにこれらの発泡材スリーブを駆動ロッドによりタイトに接触させることとしても良い。駆動ロッドによりタイトに接触させることは摩擦ノイズを増すが、そのノイズは後部波に含まれているのでリスナにはそれほど気にかかるものではない。
【００２４】
前記のテクニックの組合せにより、すなわち、ダイアフラムにスリーブを加えかつダイアフラム自体の厚みを増すことによって空気漏れノイズを低減することができる。
【００２５】
そのような組合せ技術の実施例は、各々が外側面だけにおいて通し開口の周りに筒状スリーブを有する２つのダイアフラムと、該２つのダイアフラムの間に配設された制振材料の層のサンドイッチ構造から成る合成ダイアフラムを形成することによって、気流への抵抗を増す。制振材料層の厚み、ダイアフラム要素の厚み、およびスリーブの長さを調整することによってほとんどどんな応用例にも合うように空気漏れノイズの低減、移動質量の増加量、およびダイアフラム減衰量をカスタマイズできる。空気漏れアーチファクトの低減のための組合せ技術の別の実施例は通し開口の周りに柔らかい発泡材と柔らかい布地スリーブの両方を加えている。特に、硬質スリーブの周りに柔らかい発泡材を設け、かつ、該発泡材の周りに柔らかい布地を設けることとしても良く、それにより、気流への抵抗増加効果と、通し開口を通る空気を拡散させる効果を結合することができる。
【００２６】
空気漏れアーチファクト低減のための組合せ技術の別の実施例はロッドの周りにタイトな軸受筒を使用することである。軸受筒は、望ましくは、自己潤滑性ポリマーなどの極めて低摩擦の材料で作られている。望ましくは、軸受筒をフレキシブルな気密材料を介してダイアフラムに取り付けて限定的な運動をさせるようにし、かつ、ダイアフラムを振動から絶縁する。
【００２７】
空気漏れノイズ低減のために上で説明されたテクニックは、穴を有するダイアフラム又はコーンを使用するどんなトランスジューサにも適用できる。これらのテクニックは、複数のダイアフラムを使用するアレイ型トランスジューサに制限されない。
【００２８】
本発明のさらに別の教示によると、トランスジューサは、各々がサラウンド、スパイダー他の形態のサスペンションによって吊される多数のダイアフラムを含む１つ以上の構造を直接作動させるモータを含んでいる。それぞれのダイアフラムの間隔波はバッフルによって隣接ダイアフラムから音響学的に絶縁される。それぞれのダイアフラムの前部波は通し開口を通ってリスニング環境に伝わることが許容される。駆動ロッドを使用せずに、代わりに、ダイアフラムは慣性により駆動される。この教示は複数のモータを使用することに広がるかもしれない。さらに、異なる構造を互いに反対方向に運動させることもできる。
【００２９】
本発明のさらなる教示によると、各駆動モータは単一のダイアフラムに機械的に連結される。そのダイアフラムは流体によって別のダイアフラムに連結され、該別のダイアフラムを他のダイアフラムに機械的に連結することができる。このように、複数のダイアフラムを間接的に駆動するために１つ以上の従来技術のスピーカを使用できる。空気カップリングなどの空気流体継手が直接駆動ダイアフラムと間接駆動ダイアフラムの間で使用されるなら、間接駆動ダイアフラムは、あたかも低域通過特性を備えるフィルタを通る信号によって駆動されるように作動し、一方、直接駆動ダイアフラムはあたかも完全周波数範囲を有する信号によって駆動されるように作動する。このような実施例では、直接駆動ダイアフラムが高周波音の大部分を作り出し、間接駆動ダイアフラムは低周波音の大部分を作り出す。
【００３０】
本発明のさらなる教示によると、ハウジングを備えるトランスジューサは、各々がハウジング部と、該ハウジング部から吊されたダイアフラムを有する複数のダイアフラムモジュールと、ダイアフラムに結合された１セットの１つ以上のロッドとを含む。それぞれのダイアフラムモジュールのためのハウジング部は第１表面と、その反対側の第２表面を有する。１つのダイアフラムモジュールにおけるハウジング部の第１表面は、隣接モジュールのそれぞれのダイアフラム間に室が形成されるように、別のダイアフラムモジュールにおけるハウジング部の第２裏面に合うように設計されている。モジュールのためのハウジング部は、室内の空気を室外の空気に音響学的に結合させるポート、通気口他のタイプの開口を有することができる。それぞれのダイアフラムモジュールにおけるロッドは、すぐに隣接しているダイアフラムモジュールの通し開口を通って次のダイアフラムモジュールのダイアフラムに機械的に連結される。１つの実施の態様では、１モジュールにおけるロッドのセットはダイアフラムの１表面からはみ出て、ダイアフラムの反対の表面は隣接モジュールの横で前記１モジュールのロッドの端部を受けて係合するために設けた取付手段を有する。別の実施の態様では、第１セットのロッドは対応するダイアフラムの１表面からはみ出て、第２セットのロッドは該ダイアフラムの反対の表面からはみ出る。これらの２セットにおけるロッドの端部は互いと合うように設けられている。
【００３１】
本発明のさらに別の教示によると、前記のダイアフラムモジュールはダイアフラムに連結されるロッドを有していない。それぞれのダイアフラムモジュールはハウジング部と、該ハウジング部から吊されたダイアフラムとから成る。トランスジューサの中間部がこれらの複数のダイアフラムモジュールから組み立てられた後に、ロッドは適切なダイアフラムに挿入され、のり付け（接着剤による接着）や音響式溶接のような結着プロセスによってダイアフラムに取り付けられ、そして、１つ以上のモータモジュールがトランスジューサの中間部の端部に取り付けられる。
【００３２】
上で説明したいずれの実施の態様においても、通し開口の周りにスリーブを付け足し、あるいは、ダイアフラムは、２個のダイアフラムと、それらの間にサンドイッチされた制振材料の層とで構成された合成ダイアフラムとすることができる。このサンドイッチ構造のダイアフラムはまた、望ましくない空気漏れノイズを減少させるために、その一方又は両方の表面に筒状スリーブを組み込むことができる。
【００３３】
上で説明したいずれの実施の態様においても、ダイアフラムのサスペンションはすべて同じ特性や向きを有する必要はない。例えば、ダイアフラムを直接駆動する実施の態様では、モータの近くでは、より硬いサスペンションを使用して、駆動ロッドの作動方向以外の方向の運動を最小にすることが望ましいかもしれない。さらに、単一のモータによって作動されるダイアフラムのサスペンションのいくつが他のサスペンションに関して逆方向を向くようにサスペンションを指向させることによって、トランスジューサの歪特性を減少させるためにサスペンションの非対称的特性を取り消し又は減少させることができる。
【００３４】
本発明の様々な特徴とその好適な実施例は以下の説明と添付図面を参照することによってよりよく理解されるであろう。以下の説明と図面の内容は例示的なものであり、本発明の範囲に制限を与えるものであると理解するべきでない。
【発明の実施の態様】
【００３５】
Ａ．直接駆動
図１は発明の１実施の態様を示し、電磁モータは磁石１０１０とボイスコイル１０２０を含み、駆動ロッド１０４０に結合された機械的カップリング１０３０がボイスコイル１０２０に取り付けられている。駆動ロッドは複数のダイアフラム１０５０に取り付けられ、それぞれのダイアフラムがそれぞれのサスペンション１０７０を介してハウジング１０６０に取り付けられている。オーディオ信号がボイスコイルに与えられると、ダイアフラムの一側からの音波は開口１０８０を通してリスニング環境まで広がることができる。ダイアフラムの反対側からの音波はもう１セットの開口１０８５から広がることができる。望まれない空気漏れは、バッフル１０９０とシール１１００によってかなり防がれまたは減少させられる。望まれるならば、１個以上の軸受筒をモータ内に使用して望ましくないボイスコイル動作のを防ぐことができる。あるいはまた、シールを使用しないで駆動ロッド１０４０はいくつかの又はすべてのダイアフラム１０５０を貫通することができる。ロッドとダイアフラムの間のスペースのサイズを最適化し、ダイアフラムとロッドの間の摩擦をでできる限り少なくすると共に、空気漏れを最小にすることができる。
【００３６】
図２は発明の１実施の態様を示し、電磁モータは磁石２０１０とボイスコイル２０２０を含み、駆動ロッド２０４０に結合された機械的カップリング２０３０がボイスコイル２０２０に取り付けられている。駆動ロッド２０４０は複数のダイアフラム２０５０に取り付けられ、各ダイアフラムがそれぞれのサスペンション２０７０を介してハウジング２０６０に取り付けられている。サスペンション２０７０はすべてが同じ性質を有する必要はない。例えば、ボイスコイルの近くでは、より硬いサスペンションを使用して、駆動ロッドの作動方向以外の方向のボイスコイルの移動を最小にすることが望ましいかもしれない。サスペンションの幾何学的形状と材料を制御することによってサスペンション２０７０の硬さを制御できるであろう。その上、単一のモータによって作動されるダイアフラムのサスペンションを反対方向に向くように配設することによって、トランスジューサの歪特性は減少するかもしれない。この特定の実施の態様では、駆動ロッド２０４０は、１つのダイアフラムを除いて、シール２１８０によって封をされたすべての開口２１５０を通り抜ける。１つの別のモータは磁石２１１０と、駆動ロッド２１４０に結合した機械的カップリング２１３０を有するボイスコイル２１２０を含む。駆動ロッド２１４０は複数の２１５０に取り付けられ、それぞれのダイアフラムがそれぞれのサスペンション２１７０を介してハウジング２０６０に取り付けられている。
【００３７】
この特定の実施の態様では、駆動ロッド２１４０は、１つのダイアフラムを除いて、シール２１８０によって封をされるすべてのダイアフラム２０５０の開口を通り抜ける。ボイスコイル２０２０と２１２０は、各ダイアフラムが隣のダイアフラムと向かい合って動くように接続されている。オーディオ信号がトランスジューサに与えられと、ダイアフラムの前部からの音波は開口２０９０を通してリスニング環境まで広がることができる。前部波と後部波の間の漏れはダイアフラムのシールによってかなり防がれまたは減少させられる。後部波は開口２１９０を通して輻射できる。あるいはまた、シールを使用しないで、駆動ロッド２０４０と２１４０はダイアフラム２０５０と２１５０のいくつか又はすべてを通り抜けることができる。ロッドとダイアフラムの間でできる限り摩擦を少なくすると共に、空気漏れを最小にするためにダイアフラムとロッドの間のスペースを最適化できる。発明のこの実施の態様における機械部品の製造許容誤差による部品の変化を考慮した正味の運動量変化はゼロ又は実質的にゼロであり、したがって、トランスジューサハウジング２０６０には本質的に振動がない。
【００３８】
図３は発明の１実施の態様を示し、電磁モータが磁石３０１０と、ボイスコイル３０２０を含み、該ボイスコイル３０２０は、２つの駆動ロッド３０４０が結合された機械的なカップリング３０３０に取り付けられている。駆動ロッド３０４０はダイアフラム３０５０に取り付けられ、ダイアフラムはサスペンション３０７０によってハウジング３０６０に取り付けられている。オーディオ信号がトランスジューサに適用されるとき、ダイアフラムの一側からの音波は開口３０８０を通してリスニング環境まで広がることができる。ダイアフラムの反対側からの音波は開口３１８０を通して輻射できる。個々の室の間の望まれない空気漏れはバッフル３０９０によってかなり防がれまたは減少させられる。
【００３９】
図４は発明の１実施の態様を示すものであり、電磁モータが磁石４０１０とボイスコイル４０２０を含み、該ボイスコイルは、駆動ロッド４０４０と結合された機械的カップリング４０３０に取り付けられている。駆動ロッド４０４０はダイアフラム４０５０に取り付けられ、ダイアフラムはサスペンション４０７０によってハウジング４０６０に取り付けられている。別の１つのモータは磁石４０８０と、駆動ロッド４１１０に結合された機械的カップリング４１００を有するボイスコイル４０９０を含む。駆動ロッド４１１０はダイアフラム４１２０に取り付けられ、ダイアフラムはサスペンション４１３０によってハウジング４０６０に取り付けられている。ボイスコイルは、各ダイアフラムはそれに隣接するダイアフラムと向かい合って動くように接続されている。オーディオ信号がトランスジューサに適用されるとき、ダイアフラムの前部からの音波は開口４１６０を通してリスニング環境まで広がることができる。ダイアフラムの後部からの音波は開口４１８０を通して輻射できる。発明のこの実施の態様における機械部品の製造許容誤差による部品の変化を考慮した正味の運動量変化はゼロであるか実質的にゼロである。したがって、トランスジューサハウジングには本質的に振動がない。
【００４０】
図２に示す実施の態様と図４に示す実施の態様の主要な違いは、トランスジューサにおける半分の数のダイアフラムを駆動するそれぞれのロッドの構成である。本発明の別の実施の態様は、各グループが複数のロッドを含む２つのグループのロッドを使用する。各グループのロッドは半分の数のダイアフラムに連結され、もう半分のダイアフラムを通り抜ける。例えば、図７−１０に図示された実施の態様は、ダイアフラムの中心の周りに円形パターンで対称的に配設された６つのロッドを使用する。隣接するロッドは互いに６０度の角度を成す。６つのロッドは３つのロッドの２つのグループに分割される、これら２つのグループのロッドは互いに交互に置かれる。これは、各グループの３つのロッドがダイアフラムの中心からの等しい距離の円形パターンで対称的に配設されることを意味し、同じグループの隣接するロッドは１２０度の角度をなしている。３つのロッドを備える各グループは、半分の数のダイアフラムに取り付けられ、ロッド２０４０と２１４０に関して上で説明し図２に示したのと同様の方法でもう半分の数のダイアフラムのシールされ又はシールされていない開口を通り抜ける。この構成では、各ダイアフラムは、３つのロッドのダイアフラムへの３つの取付点が対称的に配付され３次元空間でユニークな二次元平面を画定する３つのロッドによって対称的に作動させられる。すべてのロッドが互いに平行になるようにロッドとダイアフラムが適切に整列されるならば、すべてのダイアフラムが平行であり、かつ、すべてのロッドがすべてのダイアフラムの表面に垂直であり、故に、望ましくない音響アーチファクトをもたらすかもしれないどんな望ましくない振動モードも生じさせることなく、ダイアフラムを望ましい縦方向に運動させるような対称的に分散した垂直力をダイアフラムもたらすことができる。
【００４１】
本発明の別の実施の態様は同心の１つのロッドと１個のチューブを使用する。それらが同心に取り付けられたとき、ロッドがチューブに触れないようにロッドの外径はチューブの内径よりわずかに小さい。ロッドは、トランスジューサにおけるすべてのダイアフラムの半分の数から成る第１セットのダイアフラムに取り付けられ、残りの半分の数のダイアフラムから成る第２セットのダイアフラムのうちの１つ又は２以上のダイアフラムを通り抜ける。チューブは第２セットのダイアフラムに取り付けられて、第１セットのダイアフラムのうちの１又は２以上のダイアフラムを通り抜ける。ロッドはそれがチューブの中に完全に含まれているということにより第２セットのダイアフラムを通り抜ける。チューブは、第１なットのダイアフラムの開口を通るロッドによって互いに接続された複数のセクションで構成される。望ましくは、３個の接続ロッドがチューブセクションの円周に対称的に配設される。
【００４２】
ここに説明されるいずれの直接駆動の態様に関し、ダイアフラムサスペンションのすべてが同じ性質や向きを有する必要はない。例えば、駆動ロッドの作動方向以外の方向における移動を最小にするためにモータの近くにおいてより硬いサスペンションを使用することが望ましいかもしれない。サスペンションの堅さはサスペンションの幾何学的形状と材料を性御すことによって制御できるであろう。その上、いくつかのサスペンションが他のサスペンションに関して逆方向に面するように、単一のモータによって作動される複数のダイアフラムのサスペンションを指向させることによって、サスペンションの非対称的な特性を取り消しまたは減少することができるであろう。典型的な実施の態様では、サスペンションは、駆動モータによって生成される力に対して非対称応答を有する。非対称応答は通常、可動ダイアフラムによって作り出される音波に歪みを生じさせる。いくつかのサスペンションの向きを逆にすることによって、総サスペンション応答の非対称を減少させることができ、その結果、結果として起こる音波の歪みを抑えることができる。
【００４３】
Ｂ．間接駆動
図５は発明の１実施の態様を示し、電磁モータは磁石５０１０とボイスコイル５０２０を含み、ハウジング５０４０と結合された機械的カップリング５０３０が前記ボイスコイルに取り付けられている。ハウジングはサスペンション５０６０によってダイアフラム５０５０に連結される。個々の室はバッフル５０７０によって作成される。ダイアフラムの前部からの音波は、開口５０８０を通してリスニング環境に輻射できる。ダイアフラムの後部からの音波は開口５１８０を通して輻射できる。ダイアフラムの前部と後部の間のキャンセルはバッフル５０７０によってかなり防がれまたは抑えられる。ダイアフラム／サスペンションアセンブリの共振周波数よりもかなり下の振動数では、ダイアフラムは主にハウジングと同調して運動し、そのため、実質的に音は全く引き起こされない。ダイアフラム／サスペンションアセンブリの共振周波数よりもかなり上の振動数では、ダイアフラムはほとんど動かず、ハウジングとダイアフラムの間の相対運動は音を引き起こす。そのため、トランスジューサの必要な周波数応答を達成するためにダイアフラム／サスペンションアセンブリの共振振動数を選ぶことができる。
【００４４】
サスペンションはすべて、同じ性質か向きを有する必要はない。上で議論するようにサスペンションの向きを変えることによって、サスペンションの非対称的な特性は、トランスジューサの歪特性を減少できるように取り消されまたは減少するかもしれない。
【００４５】
Ｃ．モジュール構造
図６Ａ−６Ｃ、７、および８は本発明の別の実施の態様を示し、この例では、音響トランスジューサがモジュールに組み立てられる。そのようなモジュールの態様は非モジュール形の態様と比べて、よりすばらしい生産性、柔軟性、および性能を与えるであろう。
【００４６】
図６Ａ−６Ｃはダイアフラムモジュールの１実施の態様を示す。図６Ａはそのダイアフラムモジュールの正面図を示し、図６Ｂは同じダイアフラムモジュールの背面図を示す、図６Ｃは同じダイアフラムモジュールの断面を示す。ダイアフラムモジュールは、サスペンション６０７０を介してハウジング部６０６０に取り付けられたダイアフラム６０５０を含んでいる。ハウジング部６０６０は前部側に１つの開口６１９０を有し、後部側に別の開口６２９０を持つ。ハウジング部６０６０は前部側に突起６１６２を、後部側に突起６２６２を有し、それらの突起に対応するスロット６１６４と６２６４をそれぞれ前部側と後部側に有する。ダイアフラムモジュールはまた、３つのロッド６０４０から成るセクションを含み、各ロッドは前部側に突起６０４１を有し、後部側に係合開口６０４２を有する。改良された構造的保全のために、ロッド６０４０をダイアフラム６０５０と一体的にすることとしてもよい。そのようなダイアフラム／ロッド要素は、例えば、成形工程においてガラスかマイカで満たされたポリプロペレンポリフェニレンオキシドスチレンのような材料を使用して製造されうるだろう。ダイアフラム６０５０は、隣接しているダイアフラムモジュールのロッドがダイアフラム６０５０を通るための３つの開口６０８０を有する。望まれているなら、ダイアフラムモジュールは上で議論するように異なった性質か異なった向きのサスペンションを有するかもしれない。
【００４７】
トランスジューサの１実施の態様を形成するために２つの隣接しているダイアフラムモジュールが一緒に組み立てられるとき、第１ダイアフラムの前部側は第２ダイアフラムの前部側に取り付けられる。第１ダイアフラムのロッド６０４０は第２ダイアフラム６０８０の穴を通り抜ける。２つのそれぞれのダイアフラムモジュールの突起６１６２は、他方のモジュール６１６４のスロット内に滑り込み、これらを互いにのり付け又は音響式溶接などの操作で接着することとしてもよい。第１及び第２のダイアフラムの前部開口６１９０が結合されて周りの空気に伝えられるための前部音波のための開口を作成する。この様に組み立てられる２つのダイアフラムモジュールを含むアセンブリは、後部側が第２ダイアフラムモジュールの後部側に取り付けられる３番目のダイアフラムモジュールと共に組み立てられる。２番目と３番目のダイアフラムモジュールのそれぞれの突起６２６２は、他のモジュールのスロット６２６４に滑り込み、これらをのり付け又は音響溶接などの操作で接着することとしてもよい。第１ダイアフラムのロッド突起６０４１３番目のダイアフラムの後部開口６０４２に滑る込み、これらをのり付け又は音響溶接などの操作で接着することとしてもよい。２番目と３番目のダイアフラムの後部開口６２９０を結合して周りの空気に通気する音波のための開口を作成する。
【００４８】
好適な実施の態様では、ダイアフラムモジュールのハウジング部６０６０は、トランスジューサが好ましくないアーチファクトを作り出さないように、ダイアフラムのための安定した支持構造を供給するために十分な強度と剛性を持った材料で作られる。しかしながら、ハウジング部がガラスかマイカで満たされたポリプロペレンポリフェニレンオキシドスチレンのような剛塑性材料で作られるなら、結果のトランスジューサの剛性は十分でないかもしれない。その場合、モジュールのアセンブリの剛性は、ハウジング部の外壁にリブを加えることによって改良されるかもしれない。
【００４９】
図２２Ａは外面に一体化されたフランジ２２１６０とリブ２２２６０を備えるハウジング部２２０６０を示す。隣接しているハウジング部は、剛性を高めるために、開口２２４６０を介して接着剤とねじでお互いに取り付けられる。結果のモジュールトランスジューサアセンブリ２２０００を図２２Ｂに示す。
【００５０】
本質的には必要などのような長さのダイアフラムモジュールの直線配列を形成するために、ダイアフラムモジュールを付け加えるために上に概説されたアセンブリ手順を続けることができる。ここでモータモジュールと呼ばれる２番目のタイプのモジュールはダイアフラムモジュール後部側に取り付けるように設計された機械的カップリングを含む。
【００５１】
ダイアフラムモジュールの直線配列１つ以上のモータモジュールと共にで組み立てられて完全なトランスジューサを創成できる。例えば、図と８は、２つのモータモジュール７１００と１２個のダイアフラムモジュールで構成される本発明によるトランスジューサの１実施の態様を図示する。それぞれのモータモジュール７１００は磁石アセンブリ７１１０と、コイル７１２０と、１つのモータを第１のダイアフラムに連結し、そこから、ロッド６０４０を介して他のダイアフラムに連結させる機械的カップリング７１３０を含む。この方法で連結できるダイアフラムモジュールの数は任意の長さと任意のボリューム変位のトランスジューサを創成するために選択できる。但し、モータが該選択された数のダイアフラムモジュールの荷重を作動させることができる十分なパワーを有することが必要である。
【００５２】
Ｄ．流体式駆動装置
図９と図１０は本発明の別の実施の態様を示し、ここでは、モータモジュール９１００は伝統的なトランスジューサで使用されるモータと同様であり、磁石アセンブリ９１１０、コイル９１２０、およびコーン（円錐）９１３０を含む。コーン９１３０は密封された室９１５０に入れられた流体を介して第１のダイアフラム９１４０に流体連結合されている。ダイアフラム９１４０はロッド６０４０を介して残りのダイアフラム６０５０と機械的に結合される。直接駆動されるコーン９１３０から出る後部波はダイアフラム６０５０の前波に寄付することができる。直接駆動されるコーン９１３０と間接的に駆動されるダイアフラム６０５０との間の密封された室９１５０で使用される流体が空気などのガスであるならば、該流体式駆動装置はローパスフィルタを含む。この場合、直接駆動されるコーン９１３０はそれらの全周波数に渡って意義のある音エネルギーを創成するように駆動され、一方、間接駆動のダイアフラム６０５０は低周波数においてのみ意義のある音エネルギーを創成する。
【００５３】
Ｅ．空気漏れノイズの低減
図１１Ａ−１１Ｃ、１２Ａ−１２Ｃ、および１３Ａ−１３Ｃは、ダイアフラムの通し開口を通って望ましくない空気漏れノイズを低減するために様々な組合せに使用されうる３つの異なったテクニックを示す。
【００５４】
図１１Ａ−１１Ｃは合成ダイアフラム１１０５０を使用するテクニックを示す。図１１Ａは、２つのダイアフラム要素１１１５０，１１２５０と、それらの要素間の制振材料１１３５０の層を備える合成ダイアフラム１１０５０の分解図である。制振材料１１３５０の層は、のり付け又はモールドなどのプロセスを使用することでダイアフラム要素１１１５０と１１２５０に取り付けられるかもしれない。図１１Ｂは合成ダイアフラム１１０５０の背面図であり、図１１Ｃは断面図である。
【００５５】
図１２Ａ−１２Ｃは通し開口の周りにスリーブを備えるダイアフラム１２０５０を使用する別のテクニックを示す。図１２Ａは通し開口の周りにスリーブ１２４５０があるダイアフラム１２０５０の背面図、図１２Ｂは正面図、図１２Ｃは断面図である。
【００５６】
図１３Ａ−１３Ｃは通し開口の周りにスリーブを備える合成ダイアフラム１３０５０を使用するさらに別のテクニックを示す。図１３Ａは、２個のダイアフラム要素１３１５０，１３２５０と、それらの間に配設された制振材料１３３５０の層とを備える合成ダイアフラム１３０５０の分解図である。制振材料１３３５０の層をのり付け又はモールドなどのプロセスを使用することでダイアフラム要素１３１５０と１３２５０に取り付けることができる。２個のダイアフラム要素１３１５０と１３２５０はそれぞれ、対応する通し開口の周りに複数のスリーブ１３４５０を有する。スリーブはそれぞれのダイアフラム要素の外面（制振材料１３３５０に背く面）に形成される。図１３Ｂと、図１３Ｃは、合成ダイアフラム１３０５０の背面と、断面をそれぞれ示す図である。
【００５７】
図１４Ａと１４Ｂは、通し開口の周りに硬質スリーブと軟質の布地スリーブを有するダイアフラム１４０５０を使用する別のテクニックを示す。図１４Ａと、図１４Ｂは、各通し開口の周りでダイアフラム１４０５０の両側上に設けた硬質筒状スリーブ１４４５０を備えるダイアフラム１４０５０を含むサブアセンブリーの側面と、断面をそれぞれ示す図である。柔らかい布地スリーブ１４５５０が硬質スリーブ１４４５０の外側に取り付けられ、該硬質スリーブを超えて延伸し、ダイアフラム１４０５０の通し開口に滑り込んで延伸するロッド１４０４０にほぼ接触する。
【００５８】
図１５Ａと１５Ｂは、通し開口の周りに硬質スリーブと柔らかい発泡スリーブを備えるダイアフラム１５０５０を使用する別のテクニックを示す。図１５Ａと、１５Ｂはそれぞれ、各通し開口の周りにおいてダイアフラム１５０５０の両側部上に設けた硬質筒状スリーブ１５４５０を備えるダイアフラム１５０５０を含むサブアセンブリーの側面と断面を示す図である。柔らかい発泡スリーブ１５６５０が硬質スリーブ１５４５０の外側に取り付けられ、望ましくは、それを超えて延伸し、湾曲して、ダイアフラム１５０５０の通し開口に滑り込んで延伸するロッド１５０４０にほぼ接触する。
【００５９】
図１６Ａと１６Ｂは、通し開口の周りに硬質スリーブ、柔らかい発泡スリーブ、および柔らかい布地スリーブを備えるダイアフラム１６０５０を使用する別のテクニックを示す。図１６Ａと、１６Ｂは、通し開口の周りにおいてダイアフラム１６０５０の両側上に設けた硬質筒状スリーブ１６４５０を備えるダイアフラム１６０５０を含むサブアセンブリーの側面と、断面をそれぞれ示す図である。柔らかい発泡スリーブ１６６５０は硬質スリーブ１６４５０の外側に取り付けられる。柔らかい布地スリーブ１６５５０は柔らかい発泡スリーブ１６６５０の外側に取り付けられ、それを超えて延伸し、ダイアフラム１６０５０の通し開口に滑り込んで延伸するるロッド１６０４０にほぼ接触する。
【００６０】
図１７Ａと１７Ｂは、通し開口の周りに硬質スリーブと柔らかい発泡スリーブを有するダイアフラム１７０５０を使用するさらに別のテクニックを示す。図１７Ａと、図１７Ｂは、通し開口の周りでダイアフラム１７０５０の両側部上に設けられた硬質筒状スリーブ１７４５０を備えるダイアフラム１７０５０を含むサブアセンブリーの側面と、断面をそれぞれ示す図である。柔らかい発泡スリーブ１７６５０はダイアフラム１７０５０の内側面だけにおいて硬質スリーブ１７４５０の外側に取り付けられ、それらは気流への抵抗をさらに抑えるためにロッド１７０４０にきつく接触している。スリーブ１７４５０はダイアフラム１７０５０の外側面で漏斗形を呈し、空気漏れノイズをより大きく減少させる。
【００６１】
図１８Ａと１８Ｂは、通し開口の周りに柔らかいベローを備えるダイアフラム１８０５０を使用して空気漏れを防止するテクニックを示す。図１８Ａと、１８Ｂは、内面に柔らかいベロー１８７５０を備えるダイアフラム１８０５０を含むサブアセンブリーの側面と、断面をそれぞれ示す図である。ベロー１８７５０の一側は各通し開口の周りにおいてダイアフラム１８０５０に結合している。ベロー１８７５０の反対側はロッド１８０４０に結合している。ダイアフラム１８０５０とロッド１８０４０が相対運動するとき、柔らかいベロー１８７５０は伸縮する。
【００６２】
図１９Ａと１９Ｂは、硬質スリーブ、リング状磁石、および強磁性液体を備えるダイアフラム１９０５０を使用することで空気漏れを防ぐ別のテクニック示す。図１９Ａと、１９Ｂは、通し開口の周りにおいてダイアフラム１９０５０の両側上に硬質筒状スリーブ１９４５０を備えるダイアフラム１９０５０を含むサブアセンブリーの側面と、断面をそれぞれ示す図である。リング状磁石１９９５０はダイアフラム１９０５０の内面において硬質スリーブ１９４５０の外側に取り付けられ、望ましくは、効率改善のために縦方向に分極される。強磁性液体１９９６０は、スリーブ１９４５０とロッド１９０４０の間に置かれ、ロッド１９０４０がダイアフラム１９０５０に対して運動するとき、リング磁石１９９５０の磁力によって適所に保たれる。
【００６３】
図２０Ａと２０Ｂは、硬質スリーブ、リング状磁石、および強磁性液体を備えるダイアフラム２００５０を使用することで空気漏れを防ぐ別のテクニックを示す。図２０Ａと、２０Ｂは、通し開口の周りにおいてダイアフラムの外面上に硬質筒状スリーブ２０４５０を備えるダイアフラム２００５０を含むサブアセンブリーの側面と、断面をそれぞれ示す図である。リング状磁石２０９５０はダイアフラム２００５０の周りにおいてダイアフラム２００５０の内面に取り付けられ、望ましくは、効率改善のために縦方向で分極される。強磁性液体２０９６０は、リング状磁石２０９５０とロッド２００４０の間に置かれ、ロッド２００４０がダイアフラム２００５０に対して移動するとき、リング磁石２０９５０の磁力によって適所に保たれる。
【００６４】
図２１Ａと２１Ｂは、チキソトロピーゲルなどの半流動体潤滑剤を備えるダイアフラム２１０５０を使用することで空気漏れを防ぐ別のテクニックを示す。図２１Ａと、２１Ｂは、ダイアフラムの両側において通し開口の周りを覆う半流動体潤滑剤２１９８０を備えるダイアフラム２１０５０を含むサブアセンブリーの側面と、断面をそれぞれ示す図である。潤滑剤２１９８０はロッド２１０４０が通し開口を摺動することを許容するが、一方、通し開口をシールして気流が通し開口を通過することを本質的に排除する。
【００６５】
ダイアフラムの厚みと、スリーブの長さを、通し開口を通る空気路の全長が２ｍｍと短くなり、あるいは、２５ｍｍ以上と長くなるように、調整することができる。応用例のニーズと音質の必要なレベルに従って空気路程を設定することができる。多くの応用例に関して、およそ１５ｍｍの路程が好まれる。
【００６６】
図は平坦又は平面のダイアフラムを有する音響トランスジューサの実施の態様を示す。ダイアフラムの形状は原則として重要でない。円錐（コーン）かドームなどの他の形状を使用することができる。
【００６７】
図２３Ａ−２３Ｃは一体化されたロッド２３０４０とスリーブ２３４５０を備えるドーム型ダイアフラム２３０５０を示す。図２３Ａと、図２３Ｂと、図２３Ｃは、ダイアフラム２３０５０の正面側面と、背面側面と、断面をそれぞれ示す図である。ダイアフラムのドーム形状のために、空気漏れ低減要素を収容し、かつ、剛性を改良するために平坦なランディングが加えられる。スリーブ２３４５０の周囲に接する平坦なランディング２３４５５は、例えば、図１７に示す柔らかい発泡スリーブ１７６５０又は図１９に示すリング状磁石１９９５０のような、空気漏れノイズの低減のための要素を取り付けるために使用されている。ロッド２３０４０の周囲に接する平坦なランディング２３０４５は、ダイアフラム２３０５０を射出成形などのボリューム製法にとってより従順にるために加えられる。がセット（補強板）２３０４７はまた、ロッド２３０４０とランディング２３０４５の間のジョイントの構造的支持のために加えられる。平坦なランディング２３０４５，２３４５５は、隣接しているダイアフラムの間のクリアランスを増すためにダイアフラム２３０５０の前側に向かって押され、これはトランスジューサ全体の最大許容エクスカーションを増す。
【００６８】
図２４Ａと、２４Ｂはそれぞれ、モジュール組立トランスジューサ２４０００の斜視図と、断面図である。トランスジューサは外面に一体化されたフランジ２４１６０とリブ２４２６０を有し、また、一体化されたロッド２４０４０とスリーブ２４４５０を備えるドーム型のダイアフラム２４０５０を有する。スリーブ２４４５０は後部側で柔らかい発泡スリーブ２４６５０によって囲まれている。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】バッフル、単一の内蔵型駆動ロッド、および単一のモータを使用する本発明の実施の態様の略図である。
【図２】バッフルがなく、複数の内蔵型駆動ロッド、および２個のモータを使用する本発明の実施の態様の略図である。
【図３】バッフル、複数の外付け型駆動ロッド、および単一のモータを使用する本発明の実施の態様の略図である。
【図４】バッフルがなく、複数の外付け型駆動ロッド、および２個のモータを使用する本発明の実施の態様の略図である。
【図５】駆動ロッドがなく、バッフル、および単一のモータを使用する本発明の実施の態様の略図である。
【図６】図６Ａ−６Ｃは本発明による音響トランスジューサを製造するのに使用可能なダイアフラムモジュールの略図である。
【図７】図６Ａ−６Ｃに示すようなダイアフラムモジュールを使用する機械的結合駆動装置を備える本発明による音響トランスジューサの実施の態様の概略斜視図である。
【図８】図７に示すトランスジューサの概略断面図である。
【図９】図６Ａ−６Ｃに示すようなモジュールを使用する流体結合駆動装置を備える本発明による音響トランスジューサの実施の態様の概略斜視図である。
【図１０】図９に示すトランスジューサの概略断面図である。
【図１１】図１１Ａ−１１Ｃは２個のダイアフラムの間に制振材料層がサンドイッチされた合成ダイアフラムの略図である。
【図１２】図１２Ａ−１２Ｃは、通し開口の周りに筒状のスリーブを設けたダイアフラムモジュールの略図である。
【図１３】図１３Ａ−１３Ｃは、２個のダイアフラムで構成される合成ダイアフラム略図である。各ダイアフラムの外側の一側には、通し開口の周りにおいて筒状スリーブが設けられ、２個のダイアフラムの間に制振材料層がサンドイッチされている。
【図１４】図１４Ａ−１４Ｂはダイアフラムの略図であり、通し開口の周りに筒状スリーブがあり、該筒状スリーブの周りにやわらかな布地スリーブがあるものである。
【図１５】１５Ａ−１５Ｂはダイアフラムの略図であり、通し開口の周りに筒状スリーブがあり、該筒状スリーブの周りに柔らかい発泡スリーブがあるものである。
【図１６】図１６Ａ−１６Ｂはダイアフラムの略図であり、通し開口の周りに筒状スリーブを設け、該筒状スリーブの周りに柔らかい発泡スリーブを設け、該発泡スリーブの周りに柔らかな布地スリーブを設けたものである。
【図１７】図１７Ａ−１７Ｂはダイアフラムの略図であり、通し開口の周りにおいてダイアフラムの外面上に漏斗形の筒状スリーブがあり、かつ、通し開口の周りおいてダイアフラムの内面上に筒状スリーブがあり、該筒状スリーブの周りに柔らかい発泡スリーブがあるものである。
【図１８】図１８Ａ−１８Ｂは、通し開口の周りの内側面だけに柔らかいベローがあるダイアフラムの略図である。
【図１９】図１９Ａ−１９Ｂはダイアフラムの略図であり、通し開口の周りに筒状スリーブがあり、該スリーブの周りにおいて内側面だけにリング磁石があり、該磁石と駆動ロッドの間に強磁性の液体があるものである。
【図２０】図２０Ａ−２０Ｂはダイアフラムに関する略図であり、通し開口の周りにおいて外面上だけに筒状スリーブがあり、かつ、通し開口の周りにおいて内面上にだけリング状の磁石があり、該磁石と駆動ロッドの間に強磁性液体があるものである。
【図２１】図２１Ａ−２１Ｂは、通し開口を覆う半流動体潤滑剤を備えるダイアフラムの略図である。
【図２２】図２２Ａはリブ付ダイアフラムモジュールハウジング部の略図である。図２２Ｂはリブ付モジュールのハウジング部を含む音響トランスジューサの略図である。
【図２３】図２３Ａ−２３Ｃは一体的なロッドとスリーブを持つドーム型のダイアフラムの略図である。
【図２４】図２４Ａは、リブ付モジュールハウジング部と、柔らかい発泡スリーブがあるドーム型のダイアフラムを含むモジュールタイプのトランスジューサの略斜視図である。図２４Ｂは、ドーム型ダイアフラムと柔らかい発泡スリーブがあるモジュールタイプのトランスジューサの概略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【国際調査報告】
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