(57)【要約】  電気音響変換器は、音響放射表面を有している前面部と、前面部を支持し、音響放射表面から離隔する方向に前面部の周辺領域から延在している支持部と、変換器の剛性を高める補強部と、を備えている。補強部は、そのため、補強部の一部が前面部及び／又は支持部から離間されるように、支持部から前面部まで延在している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響放射表面を有している前面部と、
前記前面部を支持し、前記音響放射表面から離隔する方向に前記前面部の周囲領域から延在している支持部と、
変換器の剛性を高める補強部と、
を備えている電気音響変換器において、
前記補強部は、前記補強部の一部が前記前面部及び／又は前記支持部から離間しているように、前記支持部から前記前面部まで延在していることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
前記補強部の一部が、前記前面部及び前記支持部から離間されていることを特徴とする請求項１に記載の変換器。
【請求項３】
前記支持部が、前記前面部の前記周囲領域から実質的に延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の変換器。
【請求項４】
前記前面部の前記周囲領域が、略円状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項５】
前記支持部が、略円筒状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項６】
前記前面部及び／又は前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも一部が、略ドーム形状又は略平頭状のドーム形状である請求項１〜５のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項７】
前記補強部の前記ドーム形状又は前記平頭状のドーム形状が、実質的に球面曲率を有していることを特徴とする請求項６に記載の変換器。
【請求項８】
前記補強部の前記ドーム形状又は前記平頭のドーム形状が、略回転楕円体の曲率を有していることを特徴とする請求項６に記載の変換器。
【請求項９】
前記前面部及び／又は前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも一部は、略錐体形状又は略平頭状の錐体形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１０】
前記前面部及び／又は前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも一部が、略連続的であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１１】
前記補強部及び／又は前記支持部及び／又は前記前面部が、１枚以上のシート状の材料から形成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１２】
前記前面部及び／又は前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも一部が、複数のセクションを備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１３】
少なくともいくつかの前記セクションは、互いに離間されていることを特徴とする請求項１２に記載の変換器。
【請求項１４】
前記セクションが、補強支柱を備えていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の変換器。
【請求項１５】
前記補強部が穿孔されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１６】
前記前面部が、ドーム形状であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１７】
前記前面部の前記音響放射表面が、ドーム形状であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１８】
前記音響放射表面が、略球形のセグメントの形態とされることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１９】
前記前面部の前記音響放射表面の半径又は最小半径が、前記前面部及び／又は前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも一部の半径又は最大半径よりも大きいことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の変換器。
【請求項２０】
前記支持部によって支持されたコイル状の電気導体をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項２１】
前記変換器のために駆動ユニットの磁気形成部をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの前記変換器を備えていることを特徴とするラウドスピーカー。
【請求項２３】
１つ以上のさらなる変換器及び／又は１つ以上の音響放射振動板をさらに含んでいることを特徴とする請求項２２に記載のラウドスピーカー。
【請求項２４】
複数の請求項２２又は２３に記載の前記ラウドスピーカーを備えていることを特徴とするラウドスピーカーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気音響変換器（electro-acoustic transducer）、特に、ラウドスピーカー（loudspeaker）内に使用するためのそのような変換器に関する。本発明は、特にドーム形状の変換器に関し、例えば、一般に「ツイーターズ（tweeters）」として言及された高周波数の変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波数の音波（例えば、約１５ｋＨｚ以上）を放射するために配置された高剛性の（「硬い」）ドーム形状の電気音響変換器は、長年ラウドスピーカーに使用されてきた。そのような硬いドーム形状の変換器は、（使用中に最小限の屈曲を示すように）略高剛性であり、（入力の最大限の割合が音響出力に変換するような）軽い質量を有することは、変換器の理想の機能において必須である。それらの一対の目的は、ドーム形状の特有の構造的剛性、及びプラスチック材料、低い密度の金属及び合金、セラミック材料及び合成材料を含む低い密度材料の使用の組み合わせによって今まで達成される。
【０００３】
周知のドーム形状の電気音響変換器の莫大な数の特定の例は、他の多くの人々の間で特許文献１及び特許文献２によって開示される電気音響変換器を含む。
【特許文献１】米国特許第４，５３１，６０８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７５７，４０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、高剛性且つ軽量な一対の特性を組み合わせ可能な一方で、その形状において従来よりも制限されない改良された電気音響変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
それに応じて、本発明の第１の態様は、音響放射表面（acoustically radiating surface）を有している前面部と、前記前面部を支持し、前記音響放射表面から離隔する方向に前記前面部の周辺領域から延在している支持部と、変換器の剛性を高める補強部と、を備えている電気音響変換器において、前記補強部の一部が前記前面部及び／又は前記支持部から離間しているように、前記補強部は前記支持部から前記前面部まで延在している電気音響変換器を提供する。
【０００６】
本発明は、支持部と前面部との間に延在している変換器に補強部を設けることによって、さらに前面部及び／又は支持部から離間されることによって、変換器が高剛性及び軽量を生み出される一方、音響放射表面の形態で多くの技術的設計自由度を提供している利点を有する。その結果として、本発明は、その形状を用いて要求された剛性を備えるために変換器の音響放射部分の必要性を実質的に避けることによって周知のドーム形状の変換器からの根本的脱却を提供する。代わりに、本発明による変換器の音響放射部分の形状は、機械的検討材料よりはむしろ音響的検討材料によって、最初に、又は（好ましくは）実質的に完全に決定され得る。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態において、前記補強部の一部が前記前面部及び前記支持部から離間されている。補強部は、変換器の前面部の後方に位置付けられる。
【０００８】
好ましくは、前記支持部は、前記前面部の周囲領域から実質的に延在している。前記前面部の周囲領域は、好ましくは略円状である。有利には、支持部は、略円筒状であってもよい。
【０００９】
好ましくは、前記前面部及び／又は前記支持部から離間された前記補強部の少なくとも一部は、略ドーム形状又は略平頭状のドーム形状である。有利には、前記補強部の前記ドーム形状又は前記平頭状のドーム形状は、実質的に略球面の曲率又は略回転楕円体の曲率を有してもよい。もう１つの方法として、前記前面部及び／又は前記支持部から離間された前記補強部の少なくとも一部は、例えば、略錘体形状で又は略平頭状の錘体形状であってもよい。前記補強部は、例えば、変換器の軸の周りに略連続的であってもよい。もう１つの方法として、前記補強部は、例えば、互いと離れて離間され、複数のセクションを備えていてもよい。そのようなセクションは、例えば補強支柱（struts）を備えていてもよい。前記補強部は、例えば、穿孔される（perforated）又は多孔性（porous）でもよい。
【００１０】
好ましくは、前記補強部及び／又は前記支持部及び／又は前記前面部は、１枚以上のシート状の材料から形成される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態において、前記変換器の前記前面部がドーム形状である。好ましくは、前記前面部の前記音響放射表面がドーム形状であり、より好ましくは、略球形のセグメントの形状を有している。
【００１２】
好ましくは、前記前面部の前記音響放射表面の半径又は最小半径は、前記前面部及び／又は前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも一部の半径又は最大半径よりも大きい。
【００１３】
本発明の少なくともいくつかの好ましい実施形態において、前記前面部及び／又は前記支持部から離間される前記変換器の前記補強部は、最大５ｍｍで離間され、より好ましくは、最大３ｍｍであり、ましてやなおさら好ましくは最大１ｍｍであり、特に最大０．５ｍｍ、例えば、最大０．３ｍｍである。
【００１４】
好ましくは、本発明による前記変換器の前記音響放射表面は、少なくとも１０mmの直径を有し、より好ましくは、少なくとも１５ｍｍの直径、例えばおよそ１９ｍｍである。好ましくは、前記変換器の前記音響放射表面は、１２０ｍｍと同じくらいの直径を有し、好ましくは１００ｍｍと同じくらいであり、より好ましくは８０ｍｍと同じくらいであり、ましてやなおさら好ましくは、６０ｍｍと同じくらいであり、特に４０ｍｍと同じくらいである。
【００１５】
前記ドーム形状の変換器は、好ましくは、例えば、金属又は合金又は合成材料、炭素繊維材料、プラスチック材料、又はセラミック材料のような略高剛性で低い密度の材料から形成される。適切な金属又は合金材料を形成するためのいくつかの好ましい金属は、チタニウム（titanium）、アルミニウム（aluminium）、及びベリリウム（beryllium）を含む。前記ドーム形状の変換器の前記音響放射表面は、例えば、（特に、化学的に析出させたダイヤモンド）ダイヤモンドのような特殊材料（specialist material）から形成されてもよい。
【００１６】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様による少なくとも１つの前記変換器を備えているラウドスピーカーを提供する。前記ラウドスピーカーは、例えば、１つ又は複数のさらなる変換器及び／又は音響放射振動板（acoustically radiating diaphragm）を含んでもよい。
【００１７】
本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様による複数の前記ラウドスピーカーを備えているラウドスピーカーシステムを提供する。
【００１８】
本発明の他の好ましく、且つ任意の特徴は、以下及び独立請求項内に記述されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施形態の例は、直ちに、一例として記述され、添付の図面を参照されうる。
【００２０】
図１及び図２は、本発明によるラウドスピーカー１の概要部分断面を示す。（両方の図は、縦軸１２の一の側面にラウドスピーカーの一の半体のみを示す。ラウドスピーカーは軸に関して対称である。）ラウドスピーカー１は、導波面５を有しているホーン型導波管（horn waveguide）３、及びホーン型導波管のスロート９に一般的に配置される本発明による凸状のドーム形状の変換器７を備えている。凸状のドーム形状の変換器７は、略高剛性の音響上放射表面（acoustically radiating surface）１１を有し、放射表面１１は好ましくは、略球形のセグメントのような形状である。（例えば、表面１１の曲率は、略球状の曲率である。）変換器７は、図２に示されるように、補強部６を含むが、図１に明瞭ではないために示されていない。ホーン型導波管３は、縦軸１２を有している一般的に円錐台（frusto-conical）状に広げられた静的導波管（static waveguide）である。ドーム形状の変換器７の周囲部１３は、スロート９の後方にホーン型導波管３に取り付けられる。
【００２１】
ドーム形状の変換器７の駆動ユニット１５は、ポット１７、ディスク型磁石、及びディスク型内部ポール２１を備えている。ポット１７は、略円筒形であり、ディスク型磁石１９及びディスク型内部ポール２１を受容するための開口部２３を有する。開口部２３は、駆動ユニット１５の外側ポールを形成する内側径方向に延在しているリップ２５によって画定される。ドーム形状の変換器７の略円筒型の支持部(又はフォーマ)２７は、支持部２７の周囲に巻かれた電気導体（例えば、金属線）のコイル２９を支持する。コイル２９及び支持部２７は、駆動ユニットの内部ポール２１と外部ポール２５との間に延在している。ドーム形状の変換器７は、駆動ユニットによって軸１２に略沿って駆動され、周囲部１３によって固定される。周囲部の可撓性のウェブ部分（web part）（又はシール部分）３１は、変換器７の軸方向の移動を可能にする。好ましくは、周囲部１３のウェブ部３１の径方向の幅の外側の少なくとも５０％は、ホーン型導波管のスロート９によって重複される。
【００２２】
図２は、電気音響変換器７の部分を詳細に示す。電気音響変換器７は、音響放射表面１１と、前面部を支持し、音響放射表面から離隔される方向に前面部の周辺領域４から延在している支持部（又はフォーマ）２７と、変換器に剛性を提供する補強部６と、を有している前面部２を備える。補強部６は、支持部２７から前面部２まで延在し、そのため、補強部の一部が間隙８によって前面部２及び／又は支持部から離間される。補強部６によって変換器７に備えられた剛性は、音響放射表面１１の形態で大きい設計自由度を備え、表面は、機械的基準（mechanical criteria）よりはむしろ略完全に音響的基準（acoustic criteria）に設計され得る。同様に、補強部の一部分が前面部２及び支持部２７から離間されるという事実は、補強部が質量において小さくすることができることを意味し、それによって、変換器に最小限の慣性質量を与えている。（変換器７の質量が小さければ小さいほど、使用される電気出力のより高い割合は音響出力に変換されるので、これは利点である。）
【００２３】
好ましくは、図示されるように、補強部（又は、支持部及び／又は変換器の前面部から離間される少なくとも一部分）は、薄いシート状の材料を備えている。補強部は、好ましくは、変換器の前面部及び／又は支持部が好ましく形成されている材料として、略同一の厚さを有しているシート状の材料を備えている。しかしながら、もう一つの方法として、補強部は、形成された変換器の前面部及び／又は支持部の材料よりもより厚く又はより薄くすることができる。同様に、補強部は、前面部及び／又は支持部として同じ材料から形成されてもよく、又は、異なる材料から形成されてもよい。例えば、補強部は、炭素繊維（carbon fibre）材料から形成されてもよい。図示されるように、補強部は、好ましくは、支持部と変換器の前面部との間に延在する平頭状のドームを備えている。有利には、補強部は、進歩的な方法で支持部と変換器の前面部との間に力を移動する。
【００２４】
図３は、本発明による補強変換器のために有限要素解析によってコンピュータ上にモデル化された可聴周波数（sound frequency）（単位Ｈｚ）に対する音圧レベル（sound pressure level）（単位ｄＢ）のグラフ表示を示し、同一形状の音響放射表面を有するが補強されていない（そして、それ故に本発明の技術的範囲に含まれない）変換器もモデル化し本発明と比較する。本発明によるコンピュータモデルの変換器の構造は、図２に示されるようである。コンピュータ上にモデル化された非補強変換器の構造は、補強部６が削除される以外図２に示されるものと同じである。
【００２５】
当業者が知っているように、電気音響変換器が適切に機能するために、変換器によって生み出された音の音圧レベルが、操作している変換器の可聴周波数範囲の略全体にわたって、可能な限り一定であることは必要である。本発明による好ましい変換器にとって、操作している周波数範囲は、通常約５ｋＨｚから約２０ｋＨｚまでである。（又は、より高い、例えば、スーパーオーディオコンパクトディスク（Super Audio Compact Disc，SACD）システムの操作している周波数範囲は２０ｋＨｚ以上に延在している。）それ故に、本発明による変換器が可能な限り一定（「平らで」）であるこの周波数の範囲にわたって音圧レベル応答を有することは、所望される。
【００２６】
図３は、本発明によるモデル化された補強変換器が、特に１０ｋＨｚから２０ｋＨｚまでの周波数範囲にわたって、非補強変換器の音圧レベル応答よりも著しく平らな音圧レベル応答を表示することを明らかに示す。（これは、例えば「ツイーターズ」のような、高周波数の変換器にとって最も重要な範囲である。）その結果として、本発明による補強変換器は、非補強変換器よりも明確な音響上の利点を明示する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による電気音響変換器を組み込んでいるラウドスピーカーの概略部分断面図である。
【図２】本発明による特に電気音響変換器を図示している図１の詳細図である。
【図３】本発明による補強された変換器音波周波数（単位Hz）に対する音圧レベル（単位dB）の視覚的表示であり、同じ形状の音響放射表面を有するが補強されていない（そして、それ故に本発明の技術的範囲に含まれない）変換器もモデル化し比較する。
【符号の説明】
【００２８】
１  ラウドスピーカー
２  前面部
３  ホーン型導波管
４  周辺領域
５  導波面
６  補強部
７  凹型ドーム形状の変換器
８  間隙
９  スロート
１１  音響放射表面
１２  軸
１３  周囲部
１５  駆動ユニット
１７  ポット
１９  ディスク型磁石
２１  ディスク型内部ポール
２３  開口部
２７  支持部
２９  コイル
３１  ウェブ部分
【図１】
2008532403.tif 000003
【図２】
2008532403.tif 000004
【図３】
2008532403.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月7日(2007.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響放射表面を有している前面部と、
前記前面部を支持し、前記音響放射表面から離隔する方向に前記前面部の周囲領域から延在している支持部と、
前記補強部の一部が前記前面部及び前記支持部から離間しているように前記支持部と接した状態で係合する地点から前記前面部と接した状態で係合する地点まで延在していることによって、変換器の剛性を高める補強部と、
を備えていることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
前記支持部が、前記前面部の周囲領域から実質的に延在していることを特徴とする請求項１に記載の変換器。
【請求項３】
前記前面部の前記周囲領域が、略円状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変換器。
【請求項４】
前記支持部が、略円筒状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項５】
前記前面部及び前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも１部が、略平頭状のドーム形状である請求項１〜４のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項６】
前記補強部の平頭状のドーム形状が、実質的に球面曲率を有することを特徴とする請求項５に記載の変換器。
【請求項７】
前記前面部及び前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも一部が、略連続的であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項８】
前記補強部及び／又は前記支持部及び／又は前記前面部が、１枚以上のシート状の材料から形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項９】
前記前面部及び前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも一部が、複数のセクションを備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の変換器。
【請求項１０】
少なくともいくつかの前記セクションは、互いに離間されることを特徴とする請求項９に記載の変換器。
【請求項１１】
前記セクションが、補強支柱を備えていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の変換器。
【請求項１２】
前記補強部が穿孔されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１３】
前記前面部が、ドーム形状であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１４】
前記前面部の前記音響放射表面が、ドーム形状であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１５】
前記音響放射表面が、略球形のセグメントの形態とされることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１６】
前記前面部の前記音響放射表面の半径又は最小半径が、前記前面部及び前記支持部から離間されている前記補強部の少なくとも一部の半径又は最大半径よりも大きいことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の変換器。
【請求項１７】
前記支持部によって支持されたコイル状の電気導体をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１８】
前記変換器のために駆動ユニットの磁気形成部さらに備えていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の変換器。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの前記変換器を備えていることを特徴とするラウドスピーカー。
【請求項２０】
１つ以上の変換器及び／又は１つ又は複数の前記音響放射振動板をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載のラウドスピーカー。
【請求項２１】
複数の請求項１９又は請求項２０に記載の前記ラウドスピーカーを備えていることを特徴とするラウドスピーカーシステム。
【国際調査報告】
2008532403.tif 000006
2008532403.tif 000007
2008532403.tif 000008