(57)【要約】  スピーカ（１）は、シャシー（２）と、可動円錐体（３）と、当該可動円錐体（３）を並進軸Ｔに沿ってシャシー（２）に対してガイドするための弾性サスペンションと、並進軸Ｔに沿って可動円錐体（３）を駆動するための電気アクチュエータ（４）と、振動板（８）とを備える。振動板（８）及び可動円錐体（３）は、アクチュエータ支持体（７）から距離（Ｄ１）の位置に、ブリッジ素子（１０）によって相互接続され、ブリッジ素子（１０）は、アクチュエータ支持体（７）の周囲において、可動円錐体（３）との多数の別個の接触エリア（１０ａ）を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャシー（２）と、可動円錐体（３）と、該可動円錐体（３）を並進軸（Ｔ）に沿って該シャシー（２）に対してガイドするための弾性サスペンションと、前記並進軸に沿って前記可動円錐体（３）を駆動するための電気アクチュエータ（４）と、アクチュエータ支持体（７）と、振動板（８）とを備えるスピーカ（１）であって、
該センターダイアフラム（８）及び前記可動円錐体（３）は、前記アクチュエータ支持体（７）から距離（Ｄ１）の位置に、ブリッジ素子（１０）によって相互接続され、該ブリッジ素子（１０）は、前記アクチュエータ支持体（７）の周囲において、前記可動円錐体（３）との多数の別個の接触エリア（１０ａ）を有することを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記多数の接触エリアは３箇所〜８箇所であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記多数の接触エリアは４箇所〜６箇所であることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ。
【請求項４】
前記接触エリア（１０ａ）と前記アクチュエータ支持体（７）との間の前記距離（Ｄ１）は、前記可動円錐体（３）の径方向の長さ（Ｄ２）の１／５〜１／２の間であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項５】
前記接触エリア（１０ａ）と前記アクチュエータ支持体（７）との間の前記距離（Ｄ１）は、前記可動円錐体（３）の径方向の長さ（Ｄ２）の１／５〜２／５の間であることを特徴とする請求項４に記載のスピーカ。
【請求項６】
前記接触エリア（１０ａ）と前記アクチュエータ支持体（７）との間の前記距離（Ｄ１）は、前記可動円錐体（３）の径方向の長さ（Ｄ２）の０．２５〜０．３５の間であることを特徴とする請求項５に記載のスピーカ。
【請求項７】
前記ブリッジ素子（１０）は単体であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項８】
前記ブリッジ素子（１０）は、前記振動板が接続されるリング部（１１）を含むことを特徴とする請求項７に記載のスピーカ。
【請求項９】
前記スピーカは多数の対称軸を有する可動円錐体を有し、前記接触エリア（１０ａ）は、該対称軸に対して対称に配置されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャシーと、可動円錐体と、当該可動円錐体を並進軸に沿ってシャシーに対してガイドする弾性サスペンションと、可動円錐体を並進軸に沿って駆動するための電気アクチュエータと、アクチュエータ支持体と、振動板とを備えるスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなタイプのスピーカは一般的に知られている。たとえば、ＰＣＴ特許出願国際公開ＷＯ９６／１４７２２号では、そのようなスピーカが開示されている。この既知のスピーカは、シャシーと、円錐形の膜と、電磁駆動ユニットとを有する。この膜は、円錐体によって形成され、外周縁と内周縁とを有する。電磁駆動ユニットは、固定部と可動部とを設けられる。固定部は、永久磁石及び磁気ヨークを含み、フレームに固定される。可動部は、ボイスコイル、及び円筒形のコイル支持体を含む。前記膜は、その外周縁において、可撓性サスペンションによってシャシーに接続され、その内周縁においてコイル支持体に接着され、コイル支持体はさらに、スパイダ（spider）と呼ばれることもある、振動板によってフレームに接続される。
【０００３】
既知のスピーカの円錐形の膜は、十分な剛性を得るためにある高さを有する。この膜は、ピストンのように動くことができるようにするために、ある最小の剛性を有するべきである。
【０００４】
オーディオ及びスピーカ市場の現在の傾向は、平坦且つ軽量なスピーカの実現である。
【０００５】
良好なスピーカは、比較的広い周波数帯域にわたって、予測可能な態様で実効性がなければならない。スピーカの効率は、その動作範囲、すなわちスピーカが効果的に音を出力する周波数帯域にわたって概ね一定であるべきであり、その動作範囲は広いことが好ましい。効率が急激に落ちると、圧力応答及び位相シフトに大きな変化が生じ、結果として、ステレオサウンドが生成されるときに音響が劣化してしまう。
【０００６】
従来技術による設計では、スピーカをさらに平坦にしようとするときに特に、使用可能な周波数帯域が限られる。
【０００７】
この理由から、スピーカの有用な周波数帯域に関して、スピーカの性能に関わる問題が生じる。
【０００８】
典型的なダイナミックスピーカをさらに平坦にすることは、設計者がスピーカを小型化するときに問題が発生する。すなわち、スピーカの全ての寸法を小さくすることは、スピーカの奥行を浅くすることになるが、スピーカの直径が短くなるので、同じく出力も小さくなる。同じ直径を維持しながら、従来のスピーカを平坦にすると、動作範囲が小さくなり、すなわち周波数帯域の高域部分（通常、５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲）において効率が極端に低下する。
【特許文献１】ＰＣＴ特許出願国際公開ＷＯ９６／１４７２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、その問題を解決することであり、すなわち、従来のスピーカの出力及び周波数帯域を概ね保持しながら、冒頭の段落において記述されたタイプのスピーカを従来のスピーカに比べて平坦にできるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、シャシーと、可動円錐体と、当該可動円錐体を並進軸に沿ってシャシーに対してガイドするための弾性サスペンションと、並進軸に沿って可動円錐体を駆動するための電気アクチュエータと、アクチュエータ支持体と、振動板とを備えるスピーカであって、振動板及び可動円錐体は、アクチュエータ支持体から或る距離の位置に、ブリッジ素子によって相互接続され、ブリッジ素子は、アクチュエータ支持体の周囲において、可動円錐体との多数の別個の接触エリアを有するスピーカによって達成される。
【００１１】
それゆえ、本発明によるスピーカでは、振動板はアクチュエータ支持体に直接接続されるのではなく、振動板と可動円錐体とを機械的にブリッジするブリッジ素子が設けられる。そのブリッジ素子は、アクチュエータ支持体の周囲で可動円錐体との多数の別個の接触エリアを有する。
【００１２】
振動板の一実施の形態は、多くの場合に「スパイダ」と呼ばれる。
【００１３】
本発明は、特に以下の洞察に基づく。最も低い周波数帯域では、アクチュエータに由来する駆動力が、純粋なピストンのように円錐体を駆動する。それよりも高い周波数帯域では、駆動力の加速度が非常に高くなるので、円錐体全体がもはや、アクチュエータの加速に従うことはできない。その結果として、円錐体及びひいてはスピーカの実効的な放射面の減少が生じる。その際、この影響は、それに応じて移動質量が減少することに繋がる。周波数をさらに高くすると、実効放射面がさらに減少し、最終的に非常に高い周波数では、放射エネルギーが残される唯一の部分はダストキャップであり、それは従来ではアクチュエータ上に配置される。既知の設計では、この影響が生じる。従来の設計においてスピーカを平坦にしていくと、その問題が大きくなり、それゆえ、スピーカの実効的な周波数帯域が実質的に減少する。
【００１４】
本発明では、振動板と円錐体との間にブリッジ素子が配設される。ブリッジ素子は、振動板と円錐体との間の機械的なブリッジとしての役割を果たす。
【００１５】
そのブリッジ素子は、アクチュエータ支持体から或る距離の位置に、アクチュエータ支持体の周囲の別個の接触エリアにおいて円錐体に接続される。
【００１６】
低い周波数では、円錐体は純粋なピストンとして作動し、周波数が高くなると、実効面積が減少していく。ブリッジ素子を用いることによって、そのスピーカは、従来のスピーカと概ね同じ出力及び周波数範囲を提供することができ、すなわち、その設計によれば、はるかに平坦な構成が可能でありながら、従来の構成と同じように良好に動作することができる。
【００１７】
接触エリアの数は３箇所〜８箇所であることが好ましく、４箇所〜６箇所であることがより好ましく、４箇所であることが最も好ましい。
【００１８】
接触エリアの数が多くなると（８箇所より多くなると）、円錐体と振動板との間が機械的に結合されるようになり、それによって、円錐体が著しく硬化するという影響が出てくる。全体が接触するリングは、高い周波数範囲、一般的には５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲において周波数応答を著しく劣化させる。音響的な位相シフトを確保することも、そのユニットを、たとえばマルチウェイシステム内にある他のユニットと組み合わせるのを難しくする。
【００１９】
接触エリアが２箇所では、限られたプラス効果しか得られない。
【００２０】
接触エリアとアクチュエータ支持体との間の距離は、円錐体の径方向の長さの１／５〜１／２の間であることが好ましく、１／５〜２／５の間であることがより好ましく、０．２５〜０．３５の間であることが最も好ましい。円錐体の径方向の長さは、アクチュエータ支持体と円錐体の弾性サスペンションとの間の円錐体の長さである。
【００２１】
ブリッジ素子の効果は、高い周波数で顕著になり始め、その高い周波数においてスピーカの動作が改善される。低い周波数では、ブリッジ素子の効果の必要性はない。実際には、それはわずかに有害となる。接触エリアをアクチュエータ本体から離していくと、ブリッジ素子の効果が顕著になる周波数が低くなる。アクチュエータ支持体への距離が短くなると、周波数が高くなっても効果が出にくくなる。上記の範囲では、プラス効果が非常に顕著且つ好都合であるのに対して、低い周波数におけるマイナス効果は無視できるほど小さい。
【００２２】
ブリッジ素子は、リングを介してスパイダと接続される単体であることが好ましい。ブリッジ素子は、それぞれが円錐体とスパイダすなわち振動板との間の接続を形成する、多数の構成要素から形成することができるが、リング状の部分を用いることによって、接触点において振動板に剛性が与えられる。
【００２３】
特許請求の範囲に関連して、特許請求の範囲において規定される特徴の種々の組み合わせが可能であることに留意されたい。
【００２４】
本発明の上記の形態及び他の形態は、限定はしないが、例示として、後に説明される実施の形態を参照することにより明らかになり、解明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１に示される従来技術のダイナミックスピーカは、シャシー２と、可動円錐体３と、可動円錐体が並進方向Ｔに動くように可動円錐体を作動させるための電磁アクチュエータ４とを備える。本発明によるスピーカユニットを形成するために、そのスピーカは、ハウジング内に収容することができる。この目的を果たすために、シャシー２は、そのようなハウジングの壁の適当な開口内に固定手段５によって固定することができる。図１では、ハウジングは、壁部１によって、破線で概略的に示される。
【００２６】
可動円錐体３は、弾性素子６を介して、シャシー２に接続される。弾性素子６は、それ自体で既知であるロール構造を有することができ、たとえば、湾曲したゴム又は発砲環状片から形成される。弾性素子は、その外周部において、シャシー２に固定、たとえば接着され、その内周部において、可動円錐体３の外周縁に固定される。可動円錐体３は、アクチュエータ支持体又はアクチュエータハウジング７に接続される。振動板８は、シャシー２とアクチュエータハウジング７との間に延在し、その両方に接続される。この振動板８は、スパイダとも呼ばれ、可動円錐体３が、シャシー２に対して方向Ｔに沿って所定の並進移動を実行できることを可能にする。ダストキャップ９が、アクチュエータハウジング７上に従来通りに設けられる。こうして、スピーカは、可動円錐体３をシャシー２から懸垂支持し、且つ可動円錐体を並進軸Ｔに沿ってガイドするための弾性サスペンションを備える。その弾性サスペンションは、可動円錐体３の外周部とシャシー２との間に弾性素子６を含み、シャシー２とアクチュエータハウジング７との間に振動板８を含む。
【００２７】
既知の設計は多くの場合に満足のいくように動作するが、依然として改善の余地があり、特にこれらのスピーカをさらに平坦にする必要がある。
【００２８】
詳細には、出力を下げることなく、実効的な周波数帯域を広げること、及びその実効的な周波数帯域にわたって一定の動作を得ることが望ましい。
【００２９】
従来技術の設計には、実効的な周波数帯域及びその周波数帯域にわたる動作へのマイナス効果をもたらす多数の欠点があることを本発明者らは理解している。
【００３０】
最も低い周波数帯域では、電磁アクチュエータ４による駆動力が、純粋なピストンのように、可動円錐体３を駆動する。さらに高い周波数になると、駆動力の加速度が非常に大きくなるので、可動円錐体３の全体がもはや、電磁アクチュエータ４の加速に従わなくなる。その結果として、可動円錐体３及びひいてはスピーカの実効的な放射面の減少が生じる。その際、この影響は、それに応じて移動質量が減少することに繋がる。周波数をさらに高くすると、実効的な放射面がさらに減少することになり、最終的には、非常に高い周波数では、放射エネルギーが残される唯一の部分はダストキャップ９であり、それは従来ではアクチュエータハウジング７上に配置される。既知の設計では、この影響が生じる。従来の設計においてスピーカを平坦にしていくと、その問題が大きくなり、すなわち、動作範囲のうちの高域部分に影響がおよぼされる。
【００３１】
図２は、本発明による、より平坦なスピーカの一実施形態を示す概略的な断面図である。
【００３２】
振動板８はアクチュエータハウジング７に直に接続されるのではなく、ブリッジ素子１０が、アクチュエータハウジングから或る距離を置いて、振動板８と可動円錐体３との間に延在し、アクチュエータハウジング７の周囲に配置される接触エリアにおいて、可動円錐体３に接続される。
【００３３】
ブリッジ素子は、周波数が高くなるのに応じて生じる、実効質量及び実効面積の減少にプラス効果をもたらす。その結果として、実効的な周波数帯域は広がり、その周波数帯域にわたる動作はさらに一定になる。周波数が高くなるのに応じて、実効面積は減少するが、ブリッジ素子１０によって形成される、可動円錐体と振動板との間の機械的なブリッジに起因して、実効面積が接触エリア１０ａに接近し始めるのに応じて、その減少は小さくなる。結果として、実効的な周波数帯域が広くなる。
【００３４】
低い周波数における接触エリアの影響は相対的に小さくなるはずである。ブリッジ素子１０と可動円錐体３との間に完全な接触リングが存在するなら、低い周波数であっても、可動円錐体が硬化するであろう。それゆえ、ブリッジ素子１０は、アクチュエータ支持体７の周囲の多数の接触エリア１０ａにおいて接続される。
【００３５】
接触エリア１０ａの数は３箇所〜８箇所であることが好ましく、４箇所〜６箇所であることがより好ましく、４箇所であることが最も好ましい。
【００３６】
低い周波数では、接触エリアの効果は、仮にあったとしても相対的に小さい。
【００３７】
接触エリアの数が多く（８箇所よりも多く）なると、可動円錐体と振動板との間が機械的に結合されるようになり、それによって、周波数帯域の低い部分においても、可動円錐体が著しく硬化するという影響が出るであろう。
【００３８】
接触エリアが２箇所では、限られたプラス効果しか提供できないであろう。
【００３９】
接触エリア１０ａとアクチュエータ支持体７との間の距離Ｄ１は、可動円錐体の径方向の長さＤ２の１／５〜１／２の間であることが好ましく、１／５〜２／５の間であることがより好ましく、０．２５〜０．３５の間であることが最も好ましい。可動円錐体の径方向の長さは、アクチュエータ支持体７と可動円錐体の弾性サスペンション６の間の可動円錐体の長さである。
【００４０】
ブリッジ素子の効果は、高い周波数で顕著になり始め、その高い周波数においてスピーカの動作が改善される。低い周波数では、ブリッジ素子の効果の必要性はない。実際には、それはわずかに有害である。接触エリアをアクチュエータ本体から離していくと、ブリッジ素子の効果が顕著になる周波数が低くなる。アクチュエータ支持体への距離が短くなると、周波数が高くなっても効果が出にくくなる。上記の範囲では、プラス効果が非常に顕著且つ好都合であるのに対して、低い周波数におけるマイナス効果は無視できるほど小さい。また、振動板の機能のうちの１つは、可動円錐体３を方向Ｔに沿ってガイドすることである。距離Ｄ１が大きすぎると、この効果は小さくなるであろう。
【００４１】
ブリッジ素子１０は、リング１１を介して振動板と接続される単体であることが好ましい。ブリッジ素子１０は、それぞれが可動円錐体３と振動板８との間の接続を形成する、多数の構成要素から形成することができる。しかしながら、ブリッジ素子１０は単体であり、振動板と接続するためのリング１１を有することが好ましい。リング１１は、接触エリアにおいて振動板８に剛性を与え、振動板８において振動が発生する可能性を低減する。振動板の振動は、振動板のガイド機能に悪影響を及ぼすであろう。
【００４２】
図３は、図２のスピーカの分解組立斜視図である。
【００４３】
図４は、図２のスピーカの平面図である。
【００４４】
図５は、ｄＢで表される従来のスピーカの音圧レベル（ライン５１ａ）を周波数（ｆ）の関数として示し、同じく本発明によるスピーカの音圧レベル（ライン５１ｂ）を周波数の関数として示すグラフである。いずれのスピーカも、１０．１６ｃｍ（４インチ）の直径を有し、概ね同様の機械的なストロークを有し、概ね同様の出力要件及び出力温度である。いずれの設計の場合でも、音圧レベルは、１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚで概ね一定のままである。しかしながら、２つの設計の差は、従来の設計では、スピーカの奥行がこの例では６ｃｍであるのに対して、本発明による同等のスピーカは３．５ｃｍの奥行を有するということである。したがって、本発明によれば、従来の設計の出力及び周波数応答を概ね保持しながら、はるかに平坦な構成が可能になり、それゆえ、説明の冒頭の部分において特定された問題を少なくとも大部分に対して、解決策を提供することができる。
【００４５】
本発明の枠組みの中で、数多くの変形形態が実現可能であることは明らかであろう。本発明が、これまでに詳細に図示及び説明されてきたものによって限定されないことは当業者には理解されよう。本発明は、ありとあらゆる新規の特徴及び特徴のありとあらゆる組み合わせの中にある。特許請求の範囲において参照符号が記載されていても、その保護範囲は限定されない。動作「備える」及びその活用形を使用することは、特許請求の範囲において述べられる要素以外の要素の存在を除外するものではない。要素に先行する冠詞「１つの」を使用しても、それは、複数のそのような要素が存在することを除外するものではない。
【００４６】
たとえば、スピーカは長円形又は概ね長方形であってもよい。そのような設計では、接触エリア１０ａを、可動円錐体の対称軸に対して対称に配置することが好都合である。図６は、長円形の設計を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来技術において示されるスピーカの一例を示す図である。
【図２】本発明による、より平坦なスピーカの一実施形態を示す概略的な断面図である。
【図３】図１のスピーカの分解組立斜視図である。
【図４】図２のスピーカの平面図である。
【図５】ライン５１ａが従来のスピーカを例示し、ライン５１ｂが本発明による周波数応答が同等であるが、より平坦な構成のスピーカを例示する本発明の効果を示すグラフである。
【図６】長円形設計の本発明によるスピーカの一実施形態を示す図である。
【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６】
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【国際調査報告】
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2008527949.tif 000010
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