(57)【要約】スピーカは、浅い小型のユニットを製造するためにスピーカ振動板（１５）の前に取り付けられたマグネット構造を有する。マグネット構造は磁束ギャップを定め、サウンドは発生するためにボイスコイルに印加される駆動電流が振動板を動かすように、磁束ギャップ（Ｇ）の中に存在するボイスコイル（４０）は主振動板に接続される。ボイスコイルおよびマグネット構造（３０）は磁束ギャップをマグネット構造の前後で提供し、主振動板の中心に位置し、マグネットはコーン内部の空間を占有し、後部の空間を空ける。１実施例では、マグネット構造は前端に配置された追加の磁束ギャップを有し、スピーカは追加の磁束ギャップの中に配置されたコイルにより駆動される追加の振動板を含む。主振動板および追加の振動板は、改善された空間的忠実度のために共通したサウンドの中心を維持するように配置され、広い角度範囲の正確な音源を形成するために、異なる調整技術はクロスオーバより下の広い平坦な応答を提供する。後進波は直接的にエンクロージャの内部と連絡し、エンクロージャは浅いパネルおよび取付アセンブリでもよい。マグネット構造は、構造の中心を貫通し、エンクロージャのコプライアンスまたはダンピングにより音響を制御し、システムの応答を改善するために作用する開口部を有する。
2004502366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカであって、
磁束ギャップを定めるマグネット構造、
前記磁束ギャップの中に存在するボイスコイル、及び
サウンドを発生するために前記ボイスコイルに印加される駆動電流が前記振動板を動かすように前記ボイスコイルに接続された主振動板から成り、
前記主振動板は前記ボイスコイルに背面で接続され、前記背面から前方へ拡張し、
前記ボイスコイル及びマグネット構造は、前記背面の前の位置で前記主振動板上で中心には位置され、それにより深さの減少したスピーカを形成することを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記マグネット構造が後端から前端まで拡張し、前記前端に配置された追加の磁束ギャップを定め、
前記スピーカが、追加の磁束ギャップの中に配置されたコイルによって駆動される追加の振動板を含み、前記主振動板の前方の中心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。
【請求項３】
前記主振動板及び前記追加の振動板が、サウンド再生の改善した空間的忠実度のために共通したサウンドの中心を維持するために配置され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】
後進波が中心開口部を通して前記スピーカの後ろの空間の内部と結合するように、前記振動板がフレームの中に取り付けられ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】
エンクロージャをさらに含み、前記スピーカは埋込取付システムを形成する前記エンクロージャの中に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ。
【請求項６】
スピーカアセンブリのためのマグネット構造であって、
少なくとも２つの永久磁石、
少なくとも１つの磁極形成要素を含む磁極アセンブリ、及び
前記マグネットの間に配置されたシャント部材から成り、
前記マグネット構造が２つの振動板を前後でそれぞれ駆動するように、前記シャントが前記永久磁石の間に接続され、前記永久磁石の磁束を、前記マグネット構造の前に配置された前面ボイスコイルギャップと前記ボイスコイル構造の後ろに配置された後面ボイスコイルギャップを形成する磁極面の間に集中させるために角度がついていることを特徴とするマグネット構造。
【請求項７】
前面内部を有するスピーカコーン、前記スピーカコーンに接続されたボイスコイル、及び前記ボイスコイルを駆動するために磁束が集中される磁気ギャップを形成するためのマグネットアセンブリを有し、前記マグネットアセンブリは前記コーンの前記前面内部に配置され、故に、前記コーンの後ろが遮られず、それにより前記コーンからの後進波がより効率的に穴の開いたエンクロージャと結合することを特徴とするスピーカアセンブリ。
【請求項８】
前面内部を有するスピーカコーン、前記スピーカコーンに接続されたボイスコイル、及び前記ボイスコイルを駆動するために磁束が集中される磁気ギャップを形成するためのマグネットアセンブリを有し、前記マグネットアセンブリは深さの減少したアセンブリを形成するための前記コーンの前記前面内部に配置されることを特徴とするスピーカアセンブリ。
【請求項９】
前面振動板、背面振動板、及び前記前面振動板と前記背面振動板の間に配置された単一のマグネットアセンブリを有し、前記単一のマグネットアセンブリが前記前面振動板及び前記背面振動板の両方を駆動することを特徴とするスピーカアセンブリ。
【請求項１０】
前記単一のマグネットアセンブリが環状アセンブリであることを特徴とする、請求項９に記載のスピーカアセンブリ。
【請求項１１】
前記マグネットアセンブリ、及び少なくとも前記背面振動板の部分を支持するフレームをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載のスピーカアセンブリ。
【請求項１２】
少なくとも１つの振動板の後進波が前記エンクロージャの内部に結合するように、穴の開いたエンクロージャの中に取り付けられることを特徴とする、請求項１１に記載のスピーカアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［本発明の背景］
本発明はオーディオスピーカ及びシステムに関し、さらに詳細には、小型スピーカ及びスピーカ／エンクロージャシステムに関する。
【０００２】
近年、小型スピーカが取り付けられる多くのアプリケーションが実質的に成長している。この成長は部分的には民生電子機器及びパーソナル電子音楽演奏装置の多数の新しい形態の出現によるものであり、民生電子機器及びパーソナル電子音楽演奏装置の多くは、高品位サウンドの最大音量放出のための付属スピーカの使用を要求又は促進する。また、小型スピーカの使用の増加は、何十年にもわたってオーディオ性能に対する基準を形成してきた指物細工の大きなスピーカエンクロージャよりも小型のブックシェルフ又はデスクトップシステムへの一般的傾向によって支持されてきた。スピーカエンクロージャの変化は、それ自体が壁又は自動車のパネルに取り付けられているシェル又はエンクロージャの中に取り付けられる小さなスピーカに歩調を合わせて進んできた。
【０００３】
これらのアプリケーションの多くにとって、軽量性及び可搬性が重要である。さらに他のアプリケーションにとっては、コストが主な要因である。さらに他のアプリケーションにとっては、キャビネット又は他のスピーカハウジングに関するそのようなスピーカの性能を最適化することが望ましい。そのようなケースでは、詳細な検討がスピーカ及びハウジング双方の構造及び音響効果に対して為されなければならない。しかし、小さなスピーカへの趨勢は、（特にスペクトルの低周波端において）多数の技術的問題を提起する。何故ならば、小さな振動板は放射中の低い周波数において効率が低く、高い固有共鳴を一般に有するからである。低音応答がキャビネット又はエンクロージャへの結合により伸びるか豊かになるとき、エンクロージャ自体が深いか大きくなければならないことがある。補いの特徴（例えば、高い駆動電流、長いスローコイル（ｔｈｒｏｗ ｃｏｉｌ）構造、強力なマグネットギャップ、改良された振動板材料、折返しホーン経路、及び他のキャビネット形態の使用）の完全装備が、小さなサイズのシステムでの所望するオペレーションを達成するために考慮される必要がある。さらに、システムのサイズはスピーカに依存する。何故ならば、スピーカ自体のサイズがそのエンクロージャに物理的に必要な最小寸法を決定するからである。
【０００４】
部屋を満たすサウンドを合成システム（例えば、オーディオスペクトルのサブバンドに各々が最適化された複数のスピーカ又はスピーカ振動板を有するステレオ又はサラウンド・サウンドシステム）を用いて提供することを所望するとき、他の問題が発生する。この場合、複数の異なる楽器（例えば、コーラス、ジャズアンサンブル、又はカルテット）が聞こえて、発生したサウンドの中で個々に聞き分けられるとき、ピッチがもともと同じ静止した楽器から発生され録音されたときでさえ、ピッチが変化するにつれてサウンドの明らかな中心又は源が動き回るかあちこちに跳ぶという問題が発生する。この問題は部分的に発生する。何故ならば、人間の聴覚が位相情報に対して極めて敏感だからであり、位相情報はサウンドがシステムの異なる領域のスピーカ振動板又はエンクロージャポートから出るときに変化する。この問題は、物理的分離が軸方向のみであり、高々数インチであるように種々の基本要素（例えば、ツィータ、及び中音域変換器）を同心円状に取り付けることによりある程度は扱われてきた。しかし、エンクロージャから出るサウンドの部分もこの効果に寄与し、真に正確なサウンドの達成を不確かにする。さらに、種々のマグネット、フレーム、及び振動板構造の物理的寸法が、異なる音源の近傍のスピーカ又はスピーカシステムの配置限界を構成する。
【０００５】
従って、改良された小型スピーカを提供することが望ましい。
【０００６】
また、正確なサウンドを複数振動板又は広帯域スピーカを用いて提供することが望ましい。
【０００７】
また、その中で小型スピーカの性能がさらに改善されるハウジングを提供することが望ましい。
【０００８】
また、ハウジング自体がキャビネット、壁スペース、又はユニットのような他の位置に取り付けられるように最適化されたスピーカ及びハウジングを発明し、それにより取付構造を広範な音響工学又は個別化された設計なしに適応させることが望ましい。
【０００９】
［発明の要約］
１又は複数のこれら及び他の望ましい特徴が本発明によるスピーカで達成され、前記スピーカは、磁束ギャップ、磁束ギャップの中に存在するボイスコイル、及びサウンドを発生するためにボイスコイルに印加される駆動電流が振動板を動かすようにボイスコイルに接続された主振動板を定めるマグネット構造を有する。振動板はボイスコイルへ背面で接続され、背面の前方へ拡張し、ボイスコイル及びマグネット構造は背面の前方の位置にある振動板の中心に置かれ、従って、深さの減少したスピーカを形成する。従って、磁束ギャップはマグネット構造の後方にあり、マグネット構造は振動板の前方にある。好ましい実施例では、マグネット構造は前端に配置された追加の磁束ギャップを有し、スピーカは追加の磁束ギャップの中に配置されたコイルにより駆動される追加の振動板を有する。振動板及び追加の振動板はサウンド再生の改善した空間的忠実度のために共通したサウンドの中心を維持するように配置され、広帯域オーディオ再生を悩ます明らかな空間的動き回りの無い正確さを提供する。２つの振動板は独立に、又はオーディオ信号の異なる帯域もしくは周波数部で作動する。
【００１０】
好ましい実施例では、マグネット構造は構造の中心を貫通する開口部を有し、エンクロージャに取り付けられるとき、この開口部はエンクロージャの内部と連絡し、前面の振動板がエンクロージャと結合し、応答を改善することを可能にする。或いは、前面の振動板が存在しなければ、エンクロージャへの追加の開口部は、小さなエンクロージャのコプライアンス又はダンピングに作用し、システムの応答を改善するために使用される。
【００１１】
［本発明の詳細な記載］
本明細書では、出願人の以下の特許及び特許出願を参照する。米国特許第５，８０２，１９１号、米国特許出願第０９／１００，４１１号、米国特許出願第０９／４３９，４１６号（及び対応する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９９／２７０１１号）、米国特許出願第０９／６３９，４１６号（及び対応する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ００／２２１１９号）。
【００１２】
図１は本発明によるスピーカ１０の１実施例を通る直径断面図であり、その構造を詳細に示す。スピーカは（ここでは区別なく「コーン」と呼ばれる）振動板１５を含み、フレームＦにより支持される。コーンはサウンドを放出するために前方に面し、フレームは実際にはエンクロージャ又は構造（例えば、壁又はパネル）の内部に拡張するか上に固定する。マグネットアセンブリ３０はフレームＦにより振動板１５の前に保持され、１又は複数のアクティブな磁気要素（例えば、ネオジウムマグネットのような永久磁石）の配列、ならびに高磁束磁気ギャップＧを一括して定める１又は複数のシャント及び磁極片を含む。ボイスコイル４０は振動板に取り付けられ、サウンドを発生するためにボイスコイルに印加されるオーディオ周波数電気駆動信号が振動板１５を動かすように、ギャップＧの中の中心に乗る。例えば、ボイスコイル４０は、（例えば、Ｋａｐｔｏｎ又は他のポリマシート、硬い紙、又は同様のものから形成される）円筒型ボビン上の銅又は他の導電巻線から成る。マグネット構造３０は磁束を磁気ギャップＧの中に集中させる。
【００１３】
本発明の主要な側面により、マグネット構造又はアセンブリ３０は振動板の（後ろより）前に配置され、故に全体のフレーム及びマグネットは浅い空間だけを共に占有する。図示される実施例では、マグネット構造３０は円錐振動板１５により既に占有された全体の体積の内部に存在し、全体構造に深さを加えない。後方マグネットが無ければ、振動板１５の後ろのフレームの部分２２，２３は非常に浅く、マグネット及び全面フレーム部分を支持するだけのために役立つ。実質的に、この構造を有するスピーカは、前面から背面までが、所要のマグネットアセンブリの高さ又は厚さに等しい量だけ従来のスピーカよりも浅い。実施例として、サブウーファ構造は２インチ（５．０８センチメートル）以下の深さを有し、浅いパネル又はエンクロージャの中に同等に装着する。
【００１４】
同軸スピーカを形成するために、マグネットアセンブリが図２に示されるように実施される。この実施例では、マグネットアセンブリ３０’が、数個のマグネットブロックと磁極片ブロックの間に配置された角度のついたシャント部材Ｓを用いて構成され、故にそれらの素子と連動して、マグネットアセンブリ３０’が、磁束を２つのボイスコイルギャップＧ１，Ｇ２の内部にそれぞれ集中させる２つの向かい合う磁極面Ｐ１，Ｐ２を提供する。
【００１５】
図２では、マグネット、シャント、及び磁極片超硬合金構造が、アセンブリの構造を図示するために磁束に重ね合わされた実線として描かれる。図示される実施例では、ギャップＧ２は深い（ｌｏｎｇ ｔｈｒｏｗ）ボイスコイルギャップであり、ギャップＧ１は深さが少ない。種々のマグネット及び磁極要素はリング状であり、マグネットアセンブリを通る軸に沿って伸びる中心開口部Ｃが存在する。
【００１６】
本発明の他の側面によると、上記のような２重ギャップマグネット構造３０’は、図１に示されるような前面マグネットパンケーキ・スピーカを駆動するために利用される。この場合、第２のスピーカ振動板は、ボイスコイルをマグネットアセンブリの第２のギャップの中に備える。従って、コーン１５（図１）は背面ギャップＧ１又はＧ２により駆動され、第２の振動板は他の（前面）ギャップＧ２又はＧ１により駆動される。従って、両方の振動板は前後軸に沿って近くに配置され、同じマグネット構造に乗る。
【００１７】
この場合、前面スピーカ素子はマグネットアセンブリ自体により支持され、後部コーンの前に前面スピーカ素子を配置するための取付スパイダ又はブラケットを必要としない。前面の振動板はスピーカの円板状中心領域を基本的に占有するフラット（又はドーム型もしくは皿型）振動板であり、その周囲は中心マグネットアセンブリの周囲領域に取り付けられ、後部コーンは中心の周りに広がる。従って、２つの振動板は互いにかみ合わない。振動板は浅い領域又は平面の中で同心円状に配置されているので、発生するサウンドは正確な忠実度を有し、広帯域スペクトルにわたって安定である。
【００１８】
図１に示されるようなコーン１５は、一般に、コーン１５をフレームに取り付ける可撓樹脂、生ゴム、又はポリマバンド１６により外囲を支持され、磁気ギャップＧの中のセンタリングを維持するためにボイスコイルの領域の中のボイスコイル又は振動板に取り付けられた可撓であるが寸法が変わらない材料１８のもう１つのシート又はさらに広いバンドにより後方領域で中心に配置されることが分かるであろう。
【００１９】
さらに大きな後方コーン１５（又は、他のコーン）は、例えば、６もしくは８インチ（１５．２もしくは２０．３センチメートル）であり、これは所望する構造（例えば、ファイバ、気泡ガラスエポキシ、又は他の材料）でよい。同様の方法で、さらに小さな前面の中心振動板は、適切な材料（例えば、アルミニウム、チタニウム、ファイバをベースにしたシート、又は他の材料）から作られる。好ましい実施例では、中心振動板は質量を増加させ固有共鳴を減少させるために生ゴムで被覆された金属振動板（ここでは「ピストン」ともいう）である。
【００２０】
図３は、本発明により構成された２振動板単一マグネット同軸スピーカを示す。図示されるように、前面に取り付けられたマグネットは、さらに大きなコーンがスピーカフレームの後ろまで実質的に拡張することを可能にする。６インチ（１５．２センチメートル）のブチル−マウント（ｂｕｔｙｌ−ｍｏｕｎｔｅｄ）気泡ガラスエポキシ主コーンは、クロスオーバ無しで２００Ｈｚ−２０ｋＨｚのレンジを達成し、直径１インチ（２．５４センチメートル）の小さな生ゴム被覆前面ピストン３５は約２８０Ｈｚでクロスオーバを可能にし、故に、全てのサウンドは正確な時間にリスナの耳へ１つの地点から到達する。全ての基音及び倍音は同じ中心が起源であり、狭い時間窓の内部で、スピーカは広い放射パターンを有し、従って、大きなリスニング領域を作り出す。
【００２１】
本発明の他の側面によると、統合されたシステム性能を達成するために、本発明の浅い変換器が浅いエンクロージャの中に取り付けられる。例えば、そのようなエンクロージャは、成形エンクロージャ又は金属／成形複合エンクロージャである。図４は、そのようなスピーカ／エンクロージャシステムの１実施例２００を示す。図示されるように、エンクロージャは前面フラットパネル２０１、及び数インチだけ拡張する包囲後方本体部分２０２を有し、故にユニットは浅い壁又は仕切パネルの中の開口部の上方に直接取り付けるのに適している。標準的な壁構造に適合して約１２．５リットルのエンクロージャ体積を提供するために、エンクロージャは約２．７５ｘ１３．５ｘ２４インチ（６．９９ｘ３４．３ｘ７０センチメートル）の占有場所を占める。２重ギャップマグネット設計は、＋／−５ミリメートルのｘｍａｘを＝／−１４ｍｍの距離で提供する。
【００２２】
図５は、図３及び図４のシステムの周波数応答及びインピーダンス曲線を示す。パネルＡに示されるように、６インチ（１５．２センチメートル）のパンケーキ・サブウーファは平坦で著しく低い周波数応答を有する。パネルＢのインピーダンス曲線は、小型の内部サブウーファアセンブリの４４Ｈｚでの異常に低いバス調整の存在を立証する。
【００２３】
好都合なことに、主コーンの前にマグネットアセンブリを取り付けることは浅いスピーカを生み出すだけでなく、振動板の後ろの中心障害物から免れる。フレーム自体はスケルトン又は比較的オープンな支持構造から成り、スピーカは、従来技術の後方マグネット構造が課された妨害物又は邪魔物無しに、後進波をエンクロージャの空気バネ又はポートに結合させる大きな穴を有する点でユニークである。従って、本発明の構造は、小型スピーカ又はシステムで達成される応答のレンジを拡大するための新しい調整技術を提供する。
【００２４】
従って、本発明は開示され実施例を記載されたが、他の変更及び修正が当業者により行われ、全ての変更及び修正は請求項により定められた本発明の範囲内にあると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による小型スピーカの第１の実施例である。
【図２】
本発明の他の実施例のマグネット構造及び力線である。
【図３】
２重振動板パンケーキ・スピーカの中の図２のマグネット構造である。
【図４】
浅いエンクロージャの中の図１のスピーカである。
【図５】
図４のスピーカシステムの周波数応答及びインピーダンスである。
【符号の説明】
１０　スピーカ
１５　コーン
１６　ポリマバンド
１８　材料
２２，２３　フレームの部分
３０，３０’　マグネットアセンブリ
３５　生ゴム被覆前面ピストン
４０　ボイスコイル
２０１　前面フラットパネル
２０２　包囲後方本体部分
【国際公開パンフレット】
2004502366.tif 000003
2004502366.tif 000004
2004502366.tif 000005
2004502366.tif 000006
2004502366.tif 000007
2004502366.tif 000008
2004502366.tif 000009
2004502366.tif 000010
2004502366.tif 000011
2004502366.tif 000012
2004502366.tif 000013
2004502366.tif 000014
2004502366.tif 000015
2004502366.tif 000016
2004502366.tif 000017
2004502366.tif 000018
【国際調査報告】
2004502366.tif 000019