(57)【要約】撓み波型放射体として作動するよう企図されたパネル形音響部材と、音響部材で撓み波振動を励振するために、音響部材に取り付けられたボイスコイルを有する電気力学的可動コイル変換器とを含み、ボイスコイルと音響部材との間の接合が、音響部材のサイズに対して線駆動を示すような十分な長さからなり、その結果音響部材が、撓み波周波数に伴って平均して高くなる機械的インピーダンスを有することを特徴とするラウドスピーカ。
2004515178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撓み波型放射体として作動するよう企図されたパネル形音響部材と、
前記音響部材で撓み波振動を励振するために、前記音響部材に取り付けられたボイスコイルを有する電気力学的可動コイル変換器と、
を含み、
前記ボイスコイルと前記音響部材との間の接合が、線駆動を示すように前記音響部材のサイズに対して十分な長さからなり、その結果前記音響部材が、撓み波周波数に伴って高くなる機械的インピーダンスを有することを特徴とするラウドスピーカ。
【請求項２】
前記ボイスコイルと前記音響部材との間の接合が、円形であることを特徴とする、請求項１に記載のラウドスピーカ。
【請求項３】
前記ボイスコイルと前記音響部材との間の接合が、実質的に連続していることを特徴とする、請求項１に記載のラウドスピーカ。
【請求項４】
前記ボイスコイルと外接する前記音響部材の部分が、前記ボイスコイルの外側にある前記音響部材の部分と異なる剛性からなることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載のラウドスピーカ。
【請求項５】
前記音響部材がまた、前記変換器によって全体モードで動くことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項６】
前記ボイスコイルの直径内で前記音響部材に質量体を装荷する手段を含むことを特徴とする、請求項２から請求項５のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項７】
前記音響部材が、非円形の形状であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項８】
前記変換器のボイスコイルが、前記音響部材の幾何学的中心と同心であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項９】
前記ボイスコイルと外接する前記音響部材の部分で、該音響部材に連結された第２の変換器を含み、該第２の変換器が、前記部分の高周波数撓み波動作を引き起こすように適合されていることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１０】
前記第２の変換器が、前記ボイスコイルの軸からずれた位置にあることを特徴とする、請求項９に記載のラウドスピーカ。
【請求項１１】
前記ボイスコイルを前記音響部材に取り付ける結合手段を含み、前記連結手段が、非円形形状のフットプリントを有することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１２】
前記ボイスコイルと外接する音響部材の部分が、前記ボイスコイルの外側にある音響部材の部分よりも剛性が高いことを特徴とする、前記請求項のいずれか記載のラウドスピーカ。
【請求項１３】
前記音響部材の撓み剛性が、非等方性であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１４】
前記音響部材を囲む部分と、前記電気力学的変換器を支持する別の部分とを有するシャシを含み、前記音響部材と前記シャシ部分の間で接続され、前記音響部材を前記シャシ上で弾性支持する手段を含むことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１５】
前記支持手段が、前記シャシと前記音響部材の周縁との間で接続されることを特徴とする、請求項１４に記載のラウドスピーカ。
【請求項１６】
前記弾性支持が、前記音響部材に質量を装荷するように適合されていることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載のラウドスピーカ。
【請求項１７】
前記弾性支持が、前記音響部材を減衰するように適合されていることを特徴とする、請求項１４から請求項１６までのいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１８】
前記弾性支持が、少なくとも部分的に前記音響放射体のスキンによって形成されていることを特徴とする、請求項１４から請求項１７のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１９】
前記音響部材が、音響エネルギーが放射される前側面を有し、前記ボイスコイルと外接する前記音響部材の部分の上に配置された音響マスク手段を含み、該マスク手段が音響開口を形成することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２０】
前記電気力学的可動コイル変換器が、前記音響部材の幾何学的中心からずれた位置にあり、前記音響部材上に平衡質量を含むことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２１】
フルレンジ装置として作動するように適合されていることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２２】
前記音響部材が、皿形の形状か、或いは撓み剛性が大きくなるように形成されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２３】
前記音響部材が、コインシデンス周波数の近傍か、又はそれよりも大きい撓み周波数で励振されるように構成されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２４】
前記ボイスコイルと前記音響部材との間のサイズ、形状、又は位置が、低周波数における全体の動きから高周波数における共振撓み波運動への平滑な移行を実現するように、前記音響部材のモード分布に対して構成されていることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、例えばＷＯ９７／０９８４２に例示された型式の共振撓み波パネルスピーカのような、撓み波パネルラウドスピーカ及び該スピーカの駆動モータに関する。
【０００２】
（背景技術）
撓み波パネルスピーカ用の電気力学式、すなわち可動コイルの振動変換器を作る上で、ボイスコイルのサイズと質量に対する今日の考え方は、一般的に従来のピストン式スピーカのツイータコイルのサイズである、小口径で低質量のボイスコイルシステムを使用する傾向にある。例えばパネルがピストン式と撓み式の両方で作動可能であるように主として駆動されることが意図された、ＷＯ９８／３９９４７に例示される撓み波パネル、又はダイアフラムを駆動する特定の用途において、そのような小口径のボイスコイルでは、出力操作や偏位に関連する問題が生じる恐れがある。
【０００３】
このような小口径のボイスコイルでは、駆動点のインピーダンス（Ｚｍ）は単一の点で駆動されるパネルのインピーダンスに近づく。周波数が高くなると、Ｚｍはモード構造で振動するが、平均では以下の式で与えられる、一定で、無限大のパネルの値に近づく。
【数１】
2004515178.tif 000003
【０００４】
所与のボイスコイルの質量（Ｍｃ）の結果として、この質量の上昇インピーダンスが、一定の駆動点インピーダンスを超える高周波数の限界値（ｆ（ｂ））がある。この周波数は次の式で与えられる。
【数２】
2004515178.tif 000004
【０００５】
その結果、上式により、既知の撓み波パネル上のボイスコイルの質量は、低く保たれている。
【０００６】
オーディオ帯域においてターンオーバー周波数を高く維持するための明白な方法は、Ｚｍを大きくするか、Ｍｃを小さくすることである。ボイスコイルの直径は、これまでわずかに大きくされて、セルキャップ、ドラムモード、及び共振が支配的となり、早期のロールオフが引き起こされることが分かっているだけである。
【０００７】
ピストン式駆動パネル用の低質量ボイスコイルに対して支障となる別の問題点は、感度と帯域幅である。実際的な密閉容積内で実際的な低周波数の帯域幅を維持するために、ダイアフラムの質量は大きい必要がある。それ故に、感度を上げて維持するためには、Ｂ１力係数を高くする必要がある。Ｂ１が高い駆動器は、通常Ｂ１積を増大させる巻数に依存し、従ってボイスコイル質量を増大させる。
【０００８】
別の方向は、Ｂ１積を増大させ、従ってボイスコイルの質量を低く保つために、マグネットに依存する、下方に突出した振動励振器の設計を使用することである。これは、直径が２５ｍｍで駆動点上の剛性を大きくしたボイスコイルを使用して試験されたことがある。しかし出力操作及び偏位は依然として制限された。
【０００９】
低周波数でピストン運動で作動し、高周波数で共振する、フラットパネルラウドスピーカが提供されることが、ＷＯ９７／０９８４２から知られている。また、同じ直径を有し、ボイスコイルが周辺でダイアフラムを駆動するように配置されている、可動コイル変換器及びダイアフラムを有するラウドスピーカが提供されることが、ＵＳ−Ａ−４，５４２，３８３から知られている。
【００１０】
（発明の開示）
本発明によれば、撓み波型放射体として作動するよう企図されたパネル形音響部材と、音響部材で撓み波振動を励振するために、音響部材に取り付けられたボイスコイルを有する電気力学的可動コイル変換器とを含み、ボイスコイルと音響部材との間の接合が、音響部材のサイズに対して線駆動を示すような十分な長さからなり、その結果音響部材が、撓み波周波数に伴って平均して高くなる機械的インピーダンスを有することを特徴とするラウドスピーカが提供される。ボイスコイルとダイアフラムの接合は円形であり、接合は実質的に連続している。
【００１１】
本明細書中の「十分に長いボイスコイル接合」とは、長さ又は円形接合の場合には直径が、ラウドスピーカの最大動作周波数における、接合によって規定された、又はボイスコイルによって外接された音響部材の部分内の少なくとも撓み波長に等しいものである。
【００１２】
パネルの機械的なインピーダンスは、単一の点に加えられる、結果として生じるこの点の速度に対する力の比率と同等である。パネルが線上を作用する力によって駆動される場合には、有効な機械的インピーダンスは、線の長さ全体にわたって平均化された結果として生じる速度に対する、線上で加えられる力全体の比率である。本明細書及び請求項において、「機械的インピーダンス」という用語は、両方の励振配置に関するこの比率を記述するのに使用される。
【００１３】
点駆動のプレート又はダイアフラムでは、真に一定のＺｍを有するのは無限ダイアフラムだけであることが理解されるであろう。有限ダイアフラムは、無限ダイアフラムの値の近傍で振動するＺｍを有する。同様に、ダイアフラム上の広い領域のボイスコイルで見られる機械的インピーダンスは、モード構造で振動するが、平均して周波数とともに大きくなる。
【００１４】
ボイスコイルと外接する音響部材の部分は、ボイスコイルの外側にある音響部材の部分と異なる剛性からなることができる。
【００１５】
変換器は、音響部材を全体モードで動かすと共に、音響部材に撓み波エネルギーを印可するように構成されることができる。ボイスコイルと音響部材間の接合のサイズ、形状、及び位置は、低周波数における全体の動きから高周波数における撓み波運動への平滑な移行を実現するために、ダイアフラム又は音響部材のモード分布に対して調整することができる。例示として、円形ダイアフラムの場合、正常に駆動されると、第２の共振によって出力に不規則性が生じる。円形の駆動ラインに関して、第２の共振の節円上又はその近傍にある位置及びサイズで、駆動ラインの効果的な外周を選択することができる。この状況においては、第１の共振とは、全体の共振、すなわちピストン運動に相当する共振である。第２の共振に対して節円上又はその近傍で結合することによって、その効果は減少し、モードは弱く駆動されるか、又は全く駆動されない。従って設計者は、低ピストン周波数から、中間の周波数におけるモード的に高密度の領域までの音質を向上させるよう、駆動パラメータを調整することができる。
【００１６】
ボイスコイルの直径内における質量の装荷を音響部材に適用することができる。音響部材は、非円形の形状とすることができる。変換器のボイスコイルは、音響部材の幾何学的中心と同心とすることができる。
【００１７】
第２の変換器は、ボイスコイルと外接する音響部材の部分で、該音響部材に連結され、前記部分の高周波数撓み波動作を引き起こすように適合されることができる。第２の変換器は、前記ボイスコイルの軸からずれた位置にあるものとすることができる。
【００１８】
前記ボイスコイルを音響部材に取り付ける結合手段が提供され、該結合手段は非円形形状のフットプリントを有することができる。
【００１９】
ボイスコイルと外接する音響部材の部分は、該ボイスコイルの外側にある音響部材の部分よりも剛性があるものとすることができる。音響部材の撓み剛性は、非等方性であるものとすることができる。音響部材は、湾曲しているか、皿形の形状か、或いは撓み剛性が大きくなるように形成されてもよい。
【００２０】
ラウドスピーカは、音響部材を囲む部分と、電気力学的変換器を支持する別の部分とを有するシャシを含み、音響部材とシャシ部分の間で接続され、音響部材をシャシ上で弾性支持する手段を更に含むことができる。支持手段は、シャシと音響部材の周縁との間で接続されることができる。弾性支持は、音響部材に質量を装荷するように適合されることができる。弾性支持は、音響部材を減衰するように適合されることができる。弾性支持は少なくとも部分的に音響放射体のスキンによって形成されることができる。
【００２１】
音響部材は、音響エネルギーが放射される前側面を有することができ、前記ボイスコイルと外接する音響部材の部分の上に配置された音響マスク手段を含むことができ、該マスク手段は音響開口を形成する。
【００２２】
電気力学的可動コイル変換器は、音響部材の幾何学的中心からずれた位置にあるものとすることができ、音響部材上に平衡質量を提供することができる。
【００２３】
ダイアフラム上の大面積ボイスコイルの動きによって、周波数領域の一部を少なくとも上回る、結果として軸上での大きな放射をもたらす励振モードの分布を生成することができる。出力音響のゾーニングのような幾つかの用途においては、これは有効であるが、多くの用途では軸外の出力が望ましい。軸外出力を改善する１つの手法は、コインシデンス周波数の近傍又はそれを超える撓み波周波数でパネルを励振することである。
【００２４】
コインシデンス周波数とは、プレート内の撓み波速度が空気中の音速に等しいときの周波数である。この周波数を超えると、プレート内の撓み波速度が空気中の速度を超えて、この超音速の振動により、軸外の強い指向性放射を引き起こす可能性がある。実際、コインシデンス周波数においては、周波数が高くなるにつれ、放射は軸上の方向に近づく送出角度で直接軸外に送出される。プレートのコインシデンス周波数は、その撓み剛性（Ｂ）と質量密度（ｍｕ）とによって決定されることができる。これらのパラメータは、大面積のボイスコイルから結果として生じる放射パターンの狭小化が、コインシデンス周波数を超える撓み波振動により軸外に送出される追加のエネルギーによって、少なくともある程度まで補償されるように変化することができる。
本発明のラウドスピーカはフルレンジ装置として動作するように適合されることができる。
【００２５】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明は、例証として添付の図面で図式的に示される。
図１と図２には、例えばエンクロージャ（以下の図３及び図４参照）内のバッフルに取り付けられるように適合された、ラウドスピーカの駆動モータ（１）が示されており、該駆動モータは、例えば高張力シート材料のスキンの間にサンドイッチされたコアを含む、剛性軽量材で作られた円形で平らなダイアフラムを備えており、高周波数において撓み波共振装置として、ピストン運動及び撓みの両方で作動するように意図された音響部材、すなわち放射体を形成する。ダイアフラムの直径によって、周波数帯域又は少なくともその分散角度が高周波数に限定される（以下の図２５を参照）従来のピストン式駆動器、及びダイアフラムのサイズを極めて大きくしない限り、約２００Ｈｚ未満の周波数においてロールオフする傾向にある撓み波駆動器と違って、このような方法で本発明の駆動モータは、広範な音響分散で、オーディオスペクトル全体を実質的にカバーするフルレンジ装置として作動することができる。
【００２６】
概して従来の方法においては、ダイアフラム（２）は、例えば、離間した複数の固定孔（５）を有する環状フランジ（４）を備えて前部に形成された金属製のシャシすなわちバスケット（３）内に支持され、該固定孔によってシャシをラウドスピーカのエンクロージャの適切な開口（以下の図３及び４を参照）内に固定することができる。例えばゴム状材料からなる波形支持（６）は、ダイアフラムの外周を取り巻いて接着剤で固定され、且つクランプリング（７）を用いて環状フランジにクランプされ、これによりダイアフラムが、シャシに対してピストン運動することができる。
【００２７】
シャシは、電気力学的可動コイル変換器（８）を支持して、ダイアフラムにピストン運動をさせ、例えば、ＷＯ９７／０９８４２に全体的に記載された方法でダイアフラムに撓み波エネルギーを付与して、該ダイアフラムに共振を引き起こす。変換器は、シャシに固定されてダイアフラムと同心の環状ギャップ（１０）を形成するマグネット組立体（９）と、環状ギャップ内で軸方向に動くために取り付けられ、カプラリング（１２）によってダイアフラムに同心状に固定されたボイスコイル巻型組立体（１１）とを備える。一般的に従来の方法において、波形支持スパイダ（１３）は、ボイスコイル組立とシャシの間に固定され、環状ギャップ内におけるボイスコイルの適切な軸方向の動きが確保されるようになる。
【００２８】
ボイスコイルの直径は撓み波の波長と比較して大きく、その結果、ボイスコイルの直径が小さな電気力学的励振器を使用する撓み波型放射体では標準である点駆動の代わりに、ダイアフラムに対して線駆動とされる。この線駆動により、ボイスコイルに生じる機械的駆動インピーダンスが大幅に増加し、この高い機械的駆動インピーダンスにより、高周波数が早期にロールオフすること無く、システムが比較的高質量のボイスコイルに耐えることが可能となる。更に、ボイスコイルの直径が大きいので、ダイアフラムのパネルの剛性を操作できるようになり、ダイアフラムの一部がボイスコイルと外接して、直径の小さなボイスコイルで発生する可能性のある単一の支配的なドラムモードの替わりに、多重モードを有することができるようになる。図１から分かるように、ダイアフラムの内側部（１６）はボイスコイルと外接し、一方ダイアフラムの外側部（１７）はボイスコイルの外側に半径方向に延びている。
【００２９】
図１及び図２に示されるように、音響放射体の周波数応答を調整し、及び／又は平滑化するために、ボイスコイル直径の内側のダイアフラムに小質量体（１４、１５）が取り付けられる。このような質量体は常に不可欠ではないが、通常は望ましいものとすることができる。これらの質量体は、別々のものとして示されているが、必ずしも別々である必要はない。これらの質量体の質量は、０．５ｇから１００ｇの範囲とすることができ、通常２から２０ｇの範囲とすることができる。１つ又はそれ以上の質量を与えることができる。
【００３０】
図１及び図２のラウドスピーカ駆動器の実施形態は、音響周波数帯を通してフラットな電圧伝達関数を有する増幅器に結合された場合の、ハイファイ・ラウドスピーカ用途のために最適化されてきた。これによってこの実施形態の設計基準の一部として、以下の設計パラメータが適用可能である。
【００３１】
変換器は、通気孔（１８）を有し、極片すなわち前面プレート（２０）上に銅製渦電流遮蔽部（１９）を有する、低インダクタンスのモータシステムに取り付けられた、直径７５ｍｍの大きなボイスコイルを有する。図２は、ネオジウム製のマグネットリング（２１）の断面を示し、マグネットカップ（２２）と前面プレート（２０）とを備えたスチール製の磁気回路内の中心に取り付けられ、結果として平均０．８ＴのＢフィールドが生じる。ボイスコイル（１１）は、マグネット前面プレート（２０）の上に覆い被り、オーバーハング配置となる。高さ１４．５ｍｍのアルミニウム巻線から成るボイスコイルは、０．１ｍｍ厚さのアルミニウム巻型上に巻かれる。ボイスコイルのパラメータは下記の通りである。
心棒すなわち巻型の直径＝７５ｍｍ
コイル層の数＝２
線径＝０．３ｍｍ
巻数＝７１
【００３２】
カプラリング（１２）は、ボイスコイルとダイアフラムとの間に、確実な境界面を形成する必要がある。これはボイスコイルの内側に入れ子状にする。２．５ｍｍオーバーラップさせることにより、カプラとボイスコイル巻型との間に良好な接着領域が形成される。カプラリングはボイスコイルの有効長さを１．７ｍｍだけ延ばし、リング幅３．５ｍｍでダイアフラムと結合する。これは図２に示される。カプラリングの材料は、質量３．４ｇの、例えばＡＢＳのような市販銘柄の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である。ボイスコイルとカプラ間の接着用として、耐熱シアノアクリレート（Ｌｏｃｔｉｔｅ　４２１２）が使用される。これはまた、カプラをダイアフラムに接着するのにも使用される。
【００３３】
カプラリングを有するモータシステムの動的パラメータは、以下の通りである。
Ｍｍｓ＝１１ｇ（ボイスコイル組立体の可動質量）
Ｒｍｓ＝１．９５Ｎｓ／ｍ（支持の機械抵抗）
Ｂｌ＝８．１Ｔｍ（モータの変換要素）
Ｒｅ＝６．５オーム（ボイスコイルの直流抵抗）
Ｆｓ＝４０Ｈｚ（システムの質量バネ共振）
Ｌｅ＝０．２ｍＨ（１ｋＨｚにおけるボイスコイルのインダクタンス係数）
【００３４】
パラメータと一緒に使用されるダイアフラムの材料は以下の通りである。
材料＝Ｒｏｔｒｅｘ　Ｌｉｔｅ　５１ＬＳ（商標）３．５ｍｍ、（ガラス被覆／熱可塑性スキンを有する硬質独立気泡ポリメタクリルイミド熱可塑性発泡樹脂の３．５ｍｍ厚さの５１ＬＳ銘柄非圧縮性のＲｏｈａｃｅｌｌ（商標）コア）、直径＝１２０ｍｍ
【００３５】
パラメータは以下の表１に示される。
【表１】
表１
2004515178.tif 000005
【００３６】
表１に示されたパラメータから、最大動作周波数すなわち２０ｋＨｚにおけるパネルの波長が計算できる。この計算により、２．１Ｎｍの平均撓み剛性に基づいて、２８ｍｍの波長が得られる。従ってボイスコイルの直径は、最大動作周波数における波長の２．７倍である。従来技術の撓み波スピーカでは、第１の開口共振はボイスコイル内の半波長に相当する。
【００３７】
このパネルのコインシデンスローブ（ｌｏｂｅ）により、上記の表１に示されたコインシデンス周波数に近い、又はそれを超える、軸外の強い音響出力がもたらされる。図２５の指向性プロットに示されるように、細線すなわち軌跡（４５）は、ダイアフラム直径が３００ｍｍの本発明によるスピーカのプロットであり、太線の軌跡（４４）は、ダイアフラム直径が２５０ｍｍの従来のピストン型ダイアフラムのものである。
【００３８】
シャシは、変換器（８）を支持するためのアルミニウムの裏板（２３）からなり、該裏板は前面フランジ（４）につながっている。クランプリング（７）をフランジ（４）に固定するために、アレンボルト（図示せず）が使用される。
【００３９】
ダイアフラムに固定された一対の質量体（１４、１５）は、２ｋＨｚ近辺における、ダイアフラムの内側部分内の第１のドラムモードを平滑化するものである。
モータ駆動ユニットのパラメータは次の通りである。
ｄＤ＝１４ｃｍ（放射領域の直径（周縁の中心間））
Ｍｍｓ＝２７ｇ（ボイスコイル及びダイアフラム組立体の可動質量）
Ｒｍｓ＝２．４Ｎｓ／ｍ（支持の機械抵抗）
Ｂｌ＝８．１Ｔｍ（モータの変換係数）
Ｒｅ＝６．５オーム（ボイスコイルの直流抵抗）
Ｆｓ＝３３Ｈｚ（システムの質量バネ共振）
Ｌｅ＝０．２ｍＨ（１ｋＨｚにおけるボイスコイルのインダクタンス係数）
【００４０】
図３と図４は、図１及び図２の駆動ユニット用の、傾斜した前面（２４）と側面（２６）とを有するラウドスピーカのエンクロージャ（２４）を示す。駆動ユニット又はモータを収容するために、前面（２５）に開口（２７）が設けられる。エンクロージャには、１７リットルの容積を設け、平坦な位置合わせを最大限に与えるように設計されてきた。エンクロージャの形状は、内部エンクロージャの定常波をスミアするように選定されるが、これはスピーカの設計と作動に対しては必須のものではない。エンクロージャは、１８ｍｍの中間密度のファイバーボード（ＭＤＦ）で構成される。接合は、接着（ＰＶＡ木工用接着剤を使用して）、及び気密シールのためのネジ止めにより行なわれる。
【００４１】
スピーカの上記の実施形態について、無響室でマイクロフォンを（ダイアフラムの軸線上で）１ｍに置いて、２．８３ｖで以下の計測がなされた。図５に示される計測において、約２００Ｈｚ未満で誤差が発生するので、低周波数特性を示す近接音場の計測値を図６に示す。
【００４２】
図１及び図２の実施形態が、単一の大きな直径のボイスコイル駆動器を使用する間は、ラウドスピーカの高周波数レベル及び／又は延長及び指向性特性を改善するために、補助的な励振装置を使用することができる。補助的な励振器は、より小さな放射領域を提供するように、ダイアフラム上の任意の場所に配置することができる。大きい面積の又は小さい面積の或いは帯状の形状の圧電装置、又は小さな可動コイル装置を使用することができる。これは図７から図９に示される。図７において、円形の圧電板振動励振器（２８）がダイアフラム（２）の中心に、及びボイスコイル（１１）の直径の内側に取り付けられているのが分かるであろう。図８の実施形態において、圧電帯状振動励振器（２９）は、ダイアフラム（２）上に同心状に、及びボイスコイル（１１）の直径の内側に取り付けられている。図９において、円形板振動励振器（３０）は、ボイスコイル直径（１１）の内側のダイアフラム（２）上に、中心からずれて取り付けられている。
【００４３】
ボイスコイルの可動質量は、スピーカの高周波数拡大部に殆ど影響しないことが分かる。従って、本発明は、軽量のボイスコイルに限定されない。これは、撓み波スピーカの小さい駆動領域すなわち点駆動の設計から現在は除外されている、可動マグネットモータシステム、及び／又はボイスコイル組立体とダイアフラム間の比較的高質量のカプラリングを適用する範囲を意味する。これにより、ボイスコイル・リングを別の有利な形状に変える複合カプラの設計が可能になり、その結果性能が改善される。三角形、長方形、及び楕円形のカプラリングの実施例が、図１０から図１２に参照番号（３１）から（３３）でそれぞれ示されている。これらの形状には、励振されたモード分布上の意味があり、従って指向性の意味がある。例えば図１３に示されるように、長方形のダイアフラム（３４）が選択された場合、ダイアフラム側に対してある角度だけ回転された長方形のカプラリング（３２）と共に、これは更に不規則な様式のパターンをダイアフラムに提供することができる。また、これにより軸上及び軸外の周波数特性も更に改善することができる。
【００４４】
図１及び図２の実施例において、ボイスコイルの直径は７５ｍｍである。これは設計仕様に応じて拡大及び縮小することが可能である。設計仕様により、ゾーニング用途向けに狭い指向性が要求される場合、波速が遅いパネル、すなわち非常に高いＦｃを有するパネルに結合された大きなボイスコイルを使用することができる。反対に広い指向性が要求された場合、線駆動の基準内の小さなボイスコイルを使用することができる。しかしながら、音響帯域幅全体を通して一定の圧力を維持するために、これには電気的に高い周波数ブーストが要求される。
【００４５】
上記の図１３に示されるように、本発明は、図１及び図２の実施形態に示された円形形状のパネルに限定されない。パネルの幾何形状に起因して種々のモード形状が結果として生じることから、指向性及び／又は周波数応答の点で他の形状を有利とすることができる。パネル内でのモード形状が複雑になる程、音響出力の指向性が小さくなることが予想される。実施例として、正方形、長方形、及び六角形のパネルが含まれる。
【００４６】
また、図１４に示されるように、本発明は低周波数においてダイアフラムの純粋なピストン運動には制約されず、低周波数では擬似鼓膜とすることができる。ダイアフラム（３４）は大きな放射パネルとすることができる。これにより、対向する矢印で示されるような双極子低音域応答を与える自己バッフル手段を提供することになる。パネル端部は、自由か又はクランプされているものとすることができる。
【００４７】
本発明は、平坦なダイアフラム、又は単一の材料形式に制約されるものではない。ダイアフラムの輪郭及び形状を用いて、モード運動を変更することができる。例えば、ボイスコイルと外接するダイアフラムの一部は、異なる材料でもよく、又は同じ材料でも厚い材料又は薄い材料で構成されてもよい。例示的な実施形態が、図１５から図１８に示される。輪郭によってダイアフラムに剛性を付与することができる。また、材料の等方性を利用することにより剛性を変化させることができる。従って図１５において、ダイアフラム（２）の内側部分（１６）は、底面を皿状に凹ませることによって薄くされる。図１６において、ダイアフラム（２）の内側の部分（１６）は厚くされている。図１７において、ダイアフラム（２）の内側の部分（１６）は、ダイアフラムの外側の部分（１７）よりも均一に薄くなっている。図１８において、ダイアフラム（２）の外側の部分（１７）は、図の左側に示されるように、内側部分に向かって厚さが徐々に薄くなり、図の右側に示されるように、厚さが変化する湾曲した輪郭で形成されている。
【００４８】
ダイアフラム周縁が音響特性に影響するのが分かる。ピストン領域及びモード領域は両方とも、周縁の材料特性を変更することによって変化させることができる。特に、図１９の（３６）に示されるように、ダイアフラムの周辺に質量体が付与されると、高周波数特性を改善することができる。ダイアフラムの端部減衰は、そのモード運動を制御するために適用することができる。図２０の（３７）によって示されるように、これは表面処理の形態か、又は端部減衰が周縁のフットプリントによるものとすることができる。複数のパネルスキン、又はその一つを使用して、図２１に示されるように、周縁を形成することができる。この実施形態では、ダイアフラムは、コア（３８）と、該コアを覆うスキン（３９、４０）とを含む。下側スキン（４０）は、周縁又は支持（６）を形成するために延びている。これはコスト的に有利である。また、利点として、ダイアフラムの低損失終端部を含む。
【００４９】
コインシデンス周波数（ｆｃ）近傍又はそれよりも大きい周波数における放射が、高周波数における指向性を拡げるための好適な実施形態で使用される。しかしながら、コインシデンスは、スペクトルの両端で設定することができる。パネルの剛性を増大させ、及び／又はコインシデンス周波数を低下させると、指向性が拡がりモード領域感度が改善される。
【００５０】
例えばＦｃの約２倍において、等方性のダイアフラムを使用すると、両平面の同じ位置に側面ローブが与えられることになる。非等方性パネルを使用すると、コインシデンスを別の平面に別個に設定することができ、従って平滑な全パワー応答を与えることができる。
【００５１】
例えば質量又はボイスコイルのようなパネルに結合される機械的構成要素によって、機械的濾過手段を提供することができる。ボイスコイルカプラとパネルとの間にインターフェースを配置することにより、周波数応答を変更することができる。また、受動要素の緩い電気的勾配又は増幅器転送機能の緩い勾配／高い周波数ブーストを使用して、装置の音響出力を変更することができる。
【００５２】
図１及び図２の実施形態においては、ボイスコイルがダイアフラムに固定されている環状領域から干渉性の音が放射する。これは、空気中の波長に対して放射領域が大きいことにより、高い周波数のビームを生じる可能性がある。図２２に示すように、高周波数における指向性を拡げるために、シャシ（３）上に取り付けられた支持体（４３）上のダイアフラム（２）の内側部分（１６）上に、小さな開口（４２）を有するマスク（４１）を載置して、該ダイアフラムを小さな放射領域に変えることができる。この効果は、装置の後部から計測されたときに確認された。図１及び図２の実施形態においては、モータシステム内の通気孔（１８）は、後方の放射と関連してマスクの開口を形成する。
【００５３】
必要があれば、図２３に示されるように、ダイアフラム内で励振される共振モード分布を改善するために、ロッキングを防止するためにダイアフラム上に配置される平衡質量体（３５）と共に、ボイスコイル（１１）をダイアフラム（２）上の中心から外れた位置に配置することができる。
【００５４】
図２４に示されるように、ダイアフラム（２）は平坦である必要はなく、皿形或いは剛性を増大させるように形成されてもよい。これは図に示すように、ダイアフラムの端部に向かって剛性が大きくなるように、ダイアフラム全体にわたって曲率が変化する形状とすることができる。ダイアフラムのこの曲率又は輪郭は、ダイアフラムのスケーリングに役立ち、一方でｆｃが一定に保たれ、特に大きなダイアフラムの場合、モードの移行に対してピストンを平滑化する上でも有利とすることができる。
【００５５】
図２６には、変換器のボイスコイル（図示せず）によって駆動される円形ダイアフラム（２）が示されており、該ダイアフラムは、図１及び図２の実施例のカプラリング（１２）に相当する直線カプラ（４６）を有しており、該カプラは、ボイスコイルとダイアフラムとの間に連結されて、直線の駆動接合部を形成する。カプラ（４６）は、ダイアフラムの直径上に構成及び配置され、該カプラの両端は、ダイアフラムの対向する端部から等距離に配置されている。
【００５６】
図２７には、変換器のボイスコイル（図示せず）によって駆動される長方形のダイアフラム（２）が示されており、該ダイアフラムは、ボイスコイルとダイアフラムの間に連結されて直線の駆動接合部を形成する直線のカプラ（４６）を備えている。カプラ（４６）は、ダイアフラムの中心を外れた位置に配置され、ダイアフラムの両側に対して傾斜している。
【００５７】
（産業上の利用可能性）
従って、本発明は、撓み波スピーカの周波数帯域幅を拡大する効果的な方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ラウドスピーカの駆動モータの正面図である。
【図２】
図１の駆動モータの横断面図である。
【図３】
ラウドスピーカのエンクロージャの正面図である。
【図４】
ラウドスピーカのエンクロージャの側面図である。
【図５】
周波数応答のグラフである。
【図６】
近接音場の低音域周波数応答のグラフである。
【図７】
補助の振動励振器を有するダイアフラムの実施形態の正面図である。
【図８】
補助の振動励振器を有するダイアフラムの実施形態の正面図である。
【図９】
補助の振動励振器を有するダイアフラムの実施形態の正面図である。
【図１０】
ダイアフラムの別の実施形態の正面図である。
【図１１】
ダイアフラムの別の実施形態の正面図である。
【図１２】
ダイアフラムの別の実施形態の正面図である。
【図１３】
ダイアフラムの別の実施形態の正面図である。
【図１４】
ダイアフラムの別の実施形態の斜視図である。
【図１５】
ダイアフラムの実施形態の断面図である。
【図１６】
ダイアフラムの実施形態の断面図である。
【図１７】
ダイアフラムの実施形態の断面図である。
【図１８】
ダイアフラムの実施形態の断面図である。
【図１９】
ダイアフラム周縁又は支持の実施形態の断面を示す。
【図２０】
ダイアフラム周縁又は支持の実施形態の断面を示す。
【図２１】
ダイアフラム周縁又は支持の実施形態の断面を示す。
【図２２】
スピーカ駆動モータの実施形態の断面図である。
【図２３】
ダイアフラムの実施形態の正面図である。
【図２４】
ダイアフラムの実施形態の断面図である。
【図２５】
従来のピストン式スピーカの応答と本発明のスピーカの応答を比較する極座標図である。
【図２６】
ボイスコイル／ダイアフラムラインの駆動接合の別の実施形態の正面図である。
【図２７】
ボイスコイル／ダイアフラムラインの駆動接合の別の実施形態の正面図である。
【図５】
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【図６】
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【図２５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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