JPH07507907A - 二重密度振動板を有する平形スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 二重密度振動板を有する平形スピーカ 発明の背景 本発明は、一般的にはスピーカに関し、特に実質的に平形の振動板を有する平形 スピーカに関する。

ダイナミック形スピーカは、通常、基本的にボイスコイルおよび永久磁石から構 成される電磁駆動アセンブリに連結された比較的堅い振動板を含む。そのような スピーカは、通常、外囲器すなわちバフルの開口を占存するように取付けられる 。永久磁石の磁界と、変化する電流がボイスコイルを流れる時に発生するボイス コイルの磁界との相互作用は、スピーカの振動板を振動させる。振動板の振動は 空気の運動を起こし、それがひいては音を発生させる。

スピーカから発生する音の大きさは、振動板の振動によってスピーカの前方にお いて運動せしめられる空気の体積に関係する。一般に、振動板が振動する時振動 板によって運動せしめられる空気の体積が大きいほど、音の大きさは大きくなる 。スピーカの効率は、ボイスコイルを流れる電流として供給される電気エネルギ ーに比しての、発生せしめられる音の大きさによって測定されつる。

効率および音の忠実度を最大化するために、スピーカシステムに多重振動板／ボ イスコイルアセンブリを配設することは公知である。それぞれの振動板／ボイス コイルアセンブリは、通常は特定の周波数範囲において最適のパフォーマンスを 実現するような寸法にして構成される。例えば、１つの振動板／ボイスコイルア センブリは、約１００Ｈ２から５００Ｈｚまでの低周波を再生するように設計さ れ、もう１つの振動板／ボイスコイルアセンブリは、約５００Ｈｚから２０゜０ ００Ｈ２までの高周波を再生するように設計されうる。全ての特定周波数の振動 板／ボイスコイルアセンブリ、またはドライバの組合せは、一般に、単一の振動 板／ボイスコイルアセンブリを育するシステムと比較した時、全ての音の周波数 を再生するのに、より正確な、ひずみの少ない音を発生する。

数十年間、通常のスピーカの振動板は、プレスされた紙などから作られた円錐形 の構成を有していた。近年においては、平形振動板スピーカの出現により、ダイ ナミックスピーカの設計にある進歩が得られた。そのようなスピーカは、フレー ムに取付けられ且つ背面をスピーカのボイスコイルに連結された、比較的堅く且 つ実質的に平形の（すなわち平らな）振動板を含み、それによってボイスコイル がピストンのように作用して振動板の背面を押圧し、振動板の十分な振動を生ぜ しめて効率的に音を発生させるようになっている。そのような平形振動板の例は 、共にＪｏｓｅ　Ｊ、Ｂｅｒｔａｇｎｉの名義で発行された、米国特許第４゜０ ０３．４４９号および第４，９９７，０５８号に説明されている。

通常、平形振動板は、ポリスチレンまたはスチロフォーム（ｓｔｙｒｏｆｏｒｍ ）のような、前膨張セルラープラスチック材料から構成される。平形振動板の周 波数応答は、一般的に、その材料のタイプおよび密度、および音響発生領域の面 積、厚さおよび輪郭によって決定される。通常、そのような振動板の設計におい て、設計者は、適切なタイプおよび密度の材料を選択し、次に異なる寸法および 形状の振動板により、低および高周波範囲の双方における音の再生の、受は入れ つる忠実度の実現を実験する。

従来の円錐形振動板を利用したスピーカよりも優れた、平形振動板スピーカによ って与えられるいくつかの利点には、音の分散が大きいことと、製造の経済性と が含まれる。もう１つの利点は、振動板の前面が比較的大きい音響タイルの外観 を呈するように成形されつるので、同様の外観の音響タイルから形成された商業 的構造の天井に、このスピーカを邪魔にならないように設置しうろことである。

あるいは、やはりＪｏｓｅ　Ｊ、Ｂｅｒｔａｇｎｉの名義で発行された、米国特 許第５，００７，７０７号に図示され且つ説明されているように、振動板の前面 は滑らか且つ平らに成形することができ、いくつかのそのような振動板を隣接し た継ぎ目のないアレイをなさしめて一緒に接合し、その上にビデオ画像を投射し つる音響スクリーンを作ることもできる。

単一の一部品形平形振動板により、広い周波数範囲にわたって高忠実度の音響再 生を実現する１つの方法は、指定された面積、厚さ、および輪郭を有する異なる 周波数部分を画定するように、振動板の背面に溝を形成することであった。振動 板のそれぞれの部分は、異なるボイスコイルに連結され、それぞれの部分とボイ スコイルとの組合せが、振動板の他の部分とは比較的に無関係に特定の範囲の音 響周波数を再生するのに用いられうるようにされている。隣接する音響再生領域 間の境界に沿って振動板に接触する剛性フレーム部材が、それらを互いに孤立さ せるのに用いられつる。

現存の平形振動板スピーカは一般に満足すべきものであるが、改良の必要はある 。単一振動板の１つの欠点は、それらのために選択された材料の密度が、低周波 範囲と高周波範囲との間の妥協を表していたことである。平形振動板は、該振動 板が高密度の材料から形成されている時は、高周波に効率的に応答する傾向があ り、逆に、振動板が低密度の材料から形成されている時は、低周波に効率的に応 答する傾向がある。解決法は、適切と考えられるが低および高周波範囲の双方に 対して最適ではない中間密度の材料を選択することであった。

さらに、住宅構造の建物の壁内に平形振動板スピーカを設置すると、極めて有利 である。その時、振動板材料の性質は、それが壁面の継ぎ目のない部分となり、 スピーカが壁または天井内に完全に隠されて、全く邪魔にならないようにされる ことを可能にする。しかし、現存の技術は、満足すべき周波数応答を有する平形 振動板スピーカを、通常の住宅構造における壁の間柱または天井の垂木の間の通 常の間隔内に嵌合するように十分小さい設計で与えることができなかった。

従って、より良い周波数応答および音の効率的な再生と、設置および動作のため により小さい空間しか要求しないより小形の設計と、を可能ならしめる、平形振 動板スピーカの改良への要求が存在する。本発明は、この要求を満たす。

発明の要約 簡単に、かつ一般的にいうと、本発明は、振動板の異なる部分に、少なくとも２ つの異なる密度の材料が用いられている、平形振動板スピーカに関する。本発明 においては、これらの異なる密度は、該異なる密度が単一の一部品形振動板内に 直接成形されるように成形工程を制御することによって実現される。

得られる振動板の異なる密度の諸部分は、低および高周波の双方を再生するため の単一の電磁ドライバに連結される１つの音響発生領域を画定することができ、 または、振動板は、多重音響発生領域を存することかできて、そのそれぞれは特 定の周波数範囲を再生するための、それ自身のドライバと、異なる密度の材料と を存する。このようにして、振動板の密度は低周波および高周波の双方の再生に おける、より高い忠実度のために、さらに綿密に最適化されつる。さらに、低周 波音の再生のために、より低密度の材料を用いうることは、特に振動板が、壁お よび他の制限された場所に設置されるのに適する、より小形のスピーカの設計の ための、より小さい全体的面積を有することを可能ならしめる。

さらに詳しく、例をあげるためにのみ述べると、本発明の平形振動板は、異なる 密度の材料が、振動板の背面に形成された溝により分けられた、振動板の異なる 音響発生領域に直接成形される、単一の一部品形構造として形成されることによ って構成されうる。従って、低周波を再生する部分の密度は、高周波を再生する 部分の密度より小さく作られつるので、低周波部分は減少せしめられた振動板面 積により満足すべき低周波応答を実現するための、より大きいたわみ性を有する 。成形工程の制御によ頃前述の三部品形振動板におけると同じ密度差が、単一振 動板において実現されつる。すなわち、使用される材料に、部分的に再び依存し て、例えば、振動板の高周波部分は、約４０ｋｇ／ｍ”　（２，５１ｂ／ｆｔ２ ）ないし６４ｋｇ／ｍ”　（４，０１ｂ／ｆｔ’）の範囲内の密度を有すること ができ、一方振動板の低周波部分は、約２４ｋｇ／ｍ”　（１，５１ｂ／ｆｔ” ）ないし４０ｋｇ／ｍ”　（２，５１ｂ／ｆｔ’）の範囲内の密度を有すること ができる。

この方法を利用する本発明のここで採用される実施例においては、振動板は、全 体的に長方形の形状を有し、滑らかで、平らな表面を有する。振動板の背面は、 比較的大きい長方形状の低周波領域と、小さい長方形状の高周波部分とに分けら れる。低周波部分は、中央に低周波ドライバが連結されつる平らな窪みを有する 高くされた対称十字形パターンと、該十字形のアーム間に位置する高くされたブ ロックと、を特徴とする。直線的たわみ性を大きくするために、十字形の少なく とも２つの反対側のアーム内にはグループが形成される。高周波部分は同様に、 振動板の背面における、高周波ドライバに連結するための平らなランドを特徴と し、該ランドを跨いだ溝を有する。

この振動板を用いたスピーカは、通常の住宅の壁または天井の間柱または小梁の 間に、振動板の表面が石膏ボードまたは他の壁面被覆と同一平面をなして設置さ れるよう十分小形に作られつる。その時、振動板と壁面被覆材料との間の継ぎ目 が、充填され被覆されることにより、振動板は壁または天井の継ぎ目のない部分 になり、次に振動板全体は、スピーカの音響再生品質を著しく劣化させることな く、ペイントによって、または壁紙の層によってさえ、隠蔽されつる。

このようにして、これらの平形振動板、およびそれらを組み込んだスピーカは、 簡単で経済的に製造でき、しかも低および高音周波数の実質的に全範囲にわたっ て改善された周波数応答を与える、比較的に小形の設計で作られうる。本発明の 池の特徴および利点は、本発明の原理をさらに例示している添付図面を併せて参 照する時、実施例に関する以下の説明によって明らかにされる。

図面の簡単な説明 第１図は、一部品形二重密度振動板を利用した本発明の二重ボイスコイル、平形 振動板スピーカの斜視図てあって、該振動板の低周波および高周波再生部分の背 面を示し、 第２図は、スピーカのフレーム構造およびボイスコイルから分離された、第２図 に示されている一部品形振動板の背面の平面図であり、第３図は、第２図に示さ れている一部品形振動板の３−３線における断面図であり、 第４図は、第２図に示されている単一振動板の高周波部分の４−４線における断 面図である。

実施例の説明 ここで図面、特に第１図を参照すると、支持フレーム構造１０８内に取付けられ た、低周波および高周波音再生のそれぞれのための二重ボイスコイルアセン１１ 月０４および＋０６を有する一部品形二重密度平形振動板１０２を含む、全体を 参照数字＋００によって指示された平形振動板スピーカが示されている。第１図 においては、一部品形振動板１０２の背面１１０が、低周波部分１１２と高周波 部分１１４とに分けられていることを示すために、スピーカ１００の背面が図示 されている。低周波ボイスコイルアセンブリ１０４は、振動板１０２の低周波部 分１１２の中央に連結され、高周波ボイスコイルアセンブリ０６は、振動板の低 周波部分＋１４の中央に連結されている。振動板１０２のの前面１１５は滑らか で平らである。

第２図から第４図までにおいては、平形振動板１０２の背面のみの細部が、フレ ーム構造１０８から取出されて示されている。振動板１０２はほぼ平らで長方形 状をなし、低周波および高周波部分１１２および１１４もそれぞれ、はぼ長方形 の全体的な形状を存する。

第２図を第３図と共に観察すると、低周波部分１１２は、高くされた対称十字形 １１６であって、該部分の隅の近くの、十字形のアーム間に位置する高くされた ブロック１１８を有する該対称十字形１１６を含むことがわかる。十字形１１６ は、振動板１０２の低周波部分１１２が、低周波ボイスコイルアセ２１１月０４ からの振動に応答して対称的カリ直線的に運動することを助長する。十字形ｌ１ ６の反対側のアーム内に形成された横方向に延長するグループ１２０は、低周波 部分１１２の運動の直線性を、そのたわみ性を増すことによって改善することが わかっている。４つの高くされたブロック１１８は、低周波部分１１２の往復運 動の制御を助け、隅において要求される剛性を与える。十字形１１６および高く されたブロック１１８を取巻く振動板１０２の背面１１０内の溝１２２は、振動 板における低周波音響エネルギー発射領域を画定する。

十字形１１６の中央の、平らな円形の窪み１２４は、低周波ボイスコイルアセ２ １１月０４がエポキシセメントまたは他の適切な手段によって連結されつる表面 を与える。低周波ボイスコイルアセンブリ１０４と振動板！０２との間には、熱 絶縁材料（図示されていない）の剛性パッドが介在せしめられることにより、高 電力レベルにおいてボイスコイルアセンブリから発生しうる過剰な熱から、振動 板材料を保護する。低周波部分１１２内には、振動板１０２の運動を平衡させ、 その安定化を助け、それが直線的に運動することを助長するための、重り（図示 されていない）を収容する複数の穴１２６が形成されている。他の六１２８は、 低周波ボイスコイルアセ２１１月０４をフレーム構造１０８（第１図）に取付け るために用いられる、ねじまたは他の締め具に対する間隙として設けられたもの である。

ここて第３図および第４図の双方と共に第２図を見ると、高周波部分１１４の中 央もまた、取巻く溝１３１により画定された平らな円形のランド１３０を含み、 それは、高周波ボイスコイルアセン１１月０６がエポキシセメントまたは他の適 切な手段によって連結されつる表面を与える。ランド１３０は、音響エネルギー を振動板１０２の前面１１５に局部化し、それによって高周波ボイスコイルアセ ２１１月０６の効率を増大させる。円形ランド１３０を跨ぐ２つの溝１３２は、 高周波部分１１４のスチフネスを増大させ、その周波数応答を改善する。前記溝 は、ボイスコイルアセン１１月０６が振動する時、高周波部分１１４の運動の直 線性の改善を助ける垂直壁１３４と、傾斜壁１３６とを存する。高周波部分１１ ４はまた、振動板１０２の背面１１０内の溝１３８により取巻かれ、抜溝は、振 動板における高周波音響エネルギー発射領域を画定する。第３図の断面図は、高 周波部分＋１４の全体的な高さが、低周波部分１１２の全体的な高さより大きい ことを示しているが、円形の窪み１２４と、ランド１３０との高さは、はぼ等し い。

第３因において、斜線表示は再び、低周波部分１１２の密度（２７ｋ　ｇ／ｍ” （１，７ｌｂ／ｆ　ｔ”　）’Ｉが、高周波部分１１４の密度（４８ｋｇ／ｍ” 　（３゜０１ｂ／ｆｔ”））より低いことを示す。この二重密度振動板１０２は 、スコツト（Ｓｃｏｔｔ）のＭＢ５００ポリスチレンから、公知の工程によって 一部品形構造に成形される。この目的のために、振動板＋０２用の型は、該型内 において最初に低周波部分と高周波部分とを互いに孤立させるための通常のゲー トを利用する。ポリスチレンのビーズは、前と同様に所望密度を実現するために 前膨張せしめられ、次に型の適切な部分に注入される。その時ゲートは、一部品 形振動板を生じる成形工程が行われるのに伴い持ち上げられ、すなわち開かれる 。

第１図に示されているフレーム構造１０８は、端部において接合されて振動板１ ０２と実質的に同じ寸法の長方形を形成する４つの溝部材１０８Ａ−１０９Ｄを 含む。振動板＋０２は、両面テープのような適切な手段により、フレーム構造＋ ０８の面に接着される。横材１０８Ｅは、フレーム構造１０８の２つの縦方向の 溝部材１０８Ａおよび１０８Ｃの間を横方向に延長し、高周波および低周波部分 １１２および１１４のそれぞれの間の振動板＋０２の背面１１０に接触している 。横材１０８Ｅは、一方の周波数部分によって再生される周波数が、他方の部分 によって再生されるのを防止する、機械的な分割回路のように作用する。一対の フレーム取付は部材１０８Ｆおよびｌ０８Ｇは、２つの横方向溝部材１０８Ｂお よび１０８Ｄの間を縦方向に延長する。取付は部材１０８Ｆおよび１０８Ｇは、 ２つのボイスコイルアセンブリ１０４および１０６が取付けられうる、またフレ ーム１０８を強化する、便利な支持体を与える。

スピーカｌＯＯは、住宅構造の天井または壁内の、通常の間隔を有する間柱また は小梁の間の適切な開口内に取付けられる大きさに作られる。振動板１０２の前 面＋１５は、実質的に滑らかで平らであり、フレーム１０８の面に接着されるの で、それは周囲の壁面と同一平面をなして設置可能であり、継ぎ目を充填し、テ ーピングすることにより、スピーカ１００は壁の継ぎ目のない部分にされうる。

前面１１５は、さまざまな材料で塗布、または壁紙で被覆可能であり、いずれも 所望の外観を与える。しかし、もし振動板がスチレンプラスチックから構成され ていれば、油性ペイントまたは他の溶剤は、スチレンを冒すので塗布されてはな らない。

以上においては、本発明が理解されうるように、本発明を実施例に関して説明し てきた。しかし、本発明が適用されうるスピーカおよび振動板のための多くの構 成が、ここでは特に説明されていない。従って、本発明は、上述の特定の実施例 に限定されるものと認識されるべきではない。添付の請求の範囲内にある全ての 改変、変形、または同等の構成は、従って、本発明の範囲内にあるものと考えら れるべきである。

’ｆｆｊ　ｆｆ’ＦＩｊ’　Ｌｉｄ　宮殿１．１１ｎ出ｇｍノ表示　ＰＣＴ／Ｕ Ｓ９３１０３２４１；ｔ、情詐出閤人 １、異なる音響周波数範囲を再生するようにされた高周波部分および低周波部分 を含む少なくとも２つの隣接する周波数部分を有する実質的に堅い平形振動板を 含み、さらに、前記高および低周波部分のそれぞれの背面に連結されたボイスコ イルであって、それぞれのボイスコイルが電気信号を受け、それに応答して振動 し、それによって音を前記平形振動板の前面から発せしめる前記ボイスコイルを 含むスピーカにおいて、前記低周波部分の前記背面が、複数の放射アームによっ て画定され高くされた十字形パターンを含み、さらに、該高くされた十字形パタ ーンの表面が、はぼ前記背面の平面内において延長する第１軸に関して対称であ る、スピーカ。

２、前記高周波部分の密度が前記低周波部分の密度と異なるように、前記平形振 動板が単一の一部品形構造として前膨張セルラープラスチック材料から形成され ている、請求項第１項記載のスピーカ。

３、前記高周波部分の密度か約４０ｋｇ／ｍ”　（２，５１ｂ／ｆｔ”）ないし ６４ｋｇ／ｍ”　（４，Ｏ１ｂ／ｆｔ”）の範囲内にあり、前記低周波部分の密 度か約２４ｋｇ／ｍ”　（１，５１ｂ／ｆｔ’）ないし４０ｋｇ／ｍり　（２， ５１ｂ／ｆ　ｔ”）の範囲内にある、請求項第２項記載のスピーカ。

４、前記放射アームがその中に形成されたグループを有する、請求項第１項記載 のスピーカ。

５、前記低周波部分が溝によって取巻かれている、請求項第１項記載のスピーカ 。

６、前記高周波部分が、周囲の溝によって画定され高くされた円形部分と、該高 くされた円形部分の反対側にある高くされたブロック部分と、を含む、請求項第 １項記載のスピーカ。

７、前記高周波部分が溝によって取巻かれている、請求項第６項記載のスピーカ 。

８、それぞれの隣接する１対のアーム間の高くされたブロック部分をさらに含む 、請求項第１項記載のスピーカ。

フロントページの続き （７２）発明者　ベルタグニ、エドウアルド　ジェイ。

アメリカ合衆国　９２６８０　カリフォルニア（７２）発明者　フェリン、アル フレッド　ディー。

アメリカ合衆国　９２７２０　カリフォルニア州アービン、ルーズベルト　スト リート

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．前面および背面を有する実質的に平形の振動板と、該振動板の背面に連結さ れた少なくとも１つの電磁ドライバであって、該ドライバが電気信号に応答して 前記振動板の前記前面を振動させ、音を再生させるようになっている前記電磁ド ライバと、を含むスピーカにおいて、前記平形振動板が単一の一部品形構造を有 する前膨張セルラープラスチック材料から形成されており、該振動板の異なる部 分が特定の周波数範囲の音を再生するための異なる密度の前記プラスチック材料 を有する、スピーカ。
2. ２．前記振動板の少なくとも第１部分が約４０ｋｇ／ｍ３（２．５１ｂ／ｆｔ３ ）ないし６４ｋｇ／ｍ３（４．０１ｂ／ｆｔ３）の範囲内の密度を有し、該振動 板の第２部分が約２４ｋｇ／ｍ３（１．５１ｂ／ｆｔ３）ないし４０ｋｇ／ｍ３ （２．５１ｂ／ｆｔ３）の範囲内の密度を有する、請求項第１項記載のスピーカ 。
3. ３．前記振動板が１つの音響発生領域のみを有し、単一電磁ドライバに連結され ている、請求項第１項記載のスピーカ。
4. ４．前記振動板が少なくとも２つの音響発生領域を有し、それぞれの音響発生領 域が特定の周波数範囲の音を再生するための異なる密度の前膨張セルラープラス チック材料を有し、さらにそれぞれの音響発生領域に連結された別個の電磁ドラ イバを含む、請求項第１項記載のスピーカ。
5. ５．前面および背面を有する実質的に堅い平形振動板であって、該振動板が、そ れぞれ異なる音響周波数範囲を再生するようにされた高周波部分および低周波部 分を含む少なくとも２つの隣接する周波数部分を有する前記平形振動板と、周波 数部分の数に等しい数の複数のボイスコイルであって、異なるボイスコイルがそ れぞれの周波数部分に連結され、それぞれのボイスコイルが電気信号を受け、そ れに応答して振動する前記ボイスコイルと、を含むスピーカにおいて、前記高周 波部分の密度が前記低周波部分の密度と異なるように、前記平形振動板が膨張セ ルラープラスチック材料から構成されている、スピーカ。
6. ６．前記振動板の前記背面が前記高周波部分を前記低周波部分から分離する溝を 含む、請求項第５項記載のスピーカ。
7. ７．前記高周波部分の密度が前記低周波部分の密度より大きい、請求項第５項記 載のスピーカ。
8. ８．前記高周波部分の密度が約４０ｋｇ／ｍ３（２．５１ｂ／ｆｔ３）ないし６ ４ｋｇ／ｍ３（４．０１ｂ／ｆｔ３）の範囲内にあり、前記砥周波部分の密度が 約２４ｋｇ／ｍ３（１．５１ｂ／ｆｔ３）ないし４０ｋｇ／ｍ３（２．５１ｂ／ ｆｔ３）の範囲内にある、請求項第７項記載のスピーカ。
9. ９．前記前面が実質的に平らであり、前記低周波部分の前記背面が高くされた対 称パターンを含む、請求項第５項記載のスピーカ。
10. １０．それぞれ異なる音響周波数範囲を再生するようにされた高周波部分および 低周波部分を含む少なくとも２つの隣接する周波数部分を有する実質的に堅い平 形振動板を含み、さらに、周波数部分の数に等しい数の複数のボイスコイルであ って、異なるボイスコイルがそれぞれの周波数部分の背面に連結され、それぞれ のボイスコイルが電気信号を受け、それに応答して振動し、音を前記平形振動板 の前面から発せしめる前記複数のボイスコイルを含むスピーカにおいて、前記高 周波部分の密度が前記低周波部分の密度と異なるように、前記平形振動板が単一 の一部品形構造として前膨張セルラープラスチック材料から形成されている、ス ピーカ。
11. １１．前記高周波部分の密度が約４０ｋｇ／ｍ３（２．５１ｂ／ｆｔ３）ないし ６４ｋｇ／ｍ３（４．０１ｂ／ｆｔ３）の範囲内にあり、前記低周波部分の密度 が約２４ｋｇ／ｍ３（１．５１ｂ／ｆｔ３）ないし４０ｋｇ／ｍ３（２．５１ｂ ／ｆｔ３）の範囲内にある、請求項第１０項記載のスピーカ。
12. １２．前記低周波部分の前記背面が、複数の放射アームと、それぞれの隣接する １対のアーム間の高くされたブロック部分と、によって画定され高くされた対称 十字形パターンを含む、請求項第１１項記載のスピーカ。