JPH06113397A - 拡散共振減衰を有する二重駆動スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 より一定の出力応答を有する二重駆動スピー
カを提供する。 【構成】 二重駆動要素２２−１，２４−１を用いるこ
とによって、出力応答がより一定となるように改善され
る。二重駆動要素の各々は、異なる緩衝材料２２８およ
び２４８を用いて、異なる駆動要素の共振周波数を調整
する。異なる緩衝器を有する二重駆動部を用いたスピー
カ１０の結合された出力応答は、異なる材料の緩衝器を
用いないで得られるものよりも、約３ｄＢ円滑となって
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピーカに関する。更
に特定すれば、本発明は圧電駆動式スピーカに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】スピーカ技術において、圧電スピーカの
感度は、一定ではなく周波数と共に変動することが知ら
れている。一定電圧の入力信号に応答したスピーカ出力
におけるこれら変動は、種々の要因によるものである。
圧電スピーカがある周波数範囲にわたって一定の出力を
有さない１つの理由は、スピーカの駆動要素（ｅｌｅｍ
ｅｎｔ）およびダイアフラム構造体の自然共振周波数で
ある。スピーカの感度は、入力周波数が駆動要素および
ダイアフラム構造体の共振周波数に対応する時、増加す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】いわゆる二重駆動オー
ディオスピーカでは、単一のホーン（ｈｏｒｎ）が２つ
以上の別個の駆動要素に結合されており、駆動要素とダ
イアフラム構造体が共通の共振周波数を有する場合、周
波数応答のピークおよび谷（ｖａｌｌｅｙ）が、単一駆
動要素スピーカのそれと同様になる。したがって、より
均一な、即ちより一定した出力応答を有する二重駆動ス
ピーカがあれば、従来技術を改良することができよう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明による二重駆動（ホーンツイータ）オーデ
ィオスピーカは、少なくとも２つの駆動要素を受容し得
るスロートと出力とを有するホーンと、前記スロートに
ほぼ隣接して配置された第１円錐型ダイアフラムに結合
された第１圧電駆動要素であって、第１所定材料層から
なる第１緩衝器に結合されている、前記第１圧電駆動要
素と、前記スロートにほぼ隣接して配置された第２円錐
型ダイアフラムに結合された第２圧電駆動要素であっ
て、第２所定材料層からなる第２緩衝器に結合されてい
る、前記第２圧電駆動要素と、電気信号を前記第１およ
び第２圧電駆動要素に結合する手段と、から成り、周波
数応答を改善する二重駆動オーディオスピーカである。

【０００５】

【実施例】図１は、二重駆動圧電オーディオスピーカ
（１０）の斜視図を示す。図１に示すスピーカ（１０）
は、圧電駆動要素を用いており、これは、いわゆるホー
ンツイタ(horn tweeter)およびその他の高周波数スピー
カ、ならびにスピーカシステムに用いるための、当技術
ではよく知られているものである。図１に示す二重駆動
オーディオスピーカ（１０）は、マウス(mouth)すなわ
ちホーン（１２）の出力開口部を明確に示しており、こ
こからオーディオ音波が発散する。（圧電スピーカにお
ける、駆動要素の選択は、バイ−モルフ(bi-morph)、ま
たはジルコン酸チタン酸鉛またはＰＺＴのモノ−モルフ
(mono-morph)層を金属製の中央ベーンまたは背板層と組
み合せたものである。）図２は、図１に示したスピーカ
（１０）の分解図を示す。スピーカホーン（１４）は、
スロート端部(throat end)を有し、そして図２に示すよ
うに、それぞれ参照番号（１６−１，１６−２）で識別
された、２つの別個のスロート開口またはオリフィスを
有する。ホーンのマウスは、図１では参照番号（１２）
によって識別されている。２つの整相(phasing)フ゜ラグ
（１８−１，１８−２）が、空気とダイアフラムとの間
でインピーダンスを整合し、更に位相が外れた圧力波が
互に打ち消しあうのを防止する。

【０００６】ダイバータ(diverter)（２０）は、ダイア
フラムと圧電駆動要素（２２，２４）とを受容するよう
な大きさおよび形状で形成されており、ダイアフラムお
よび駆動要素からの音響波を効率的にホーン（１４）の
スロートに結合するように、所定の大きさおよび形状を
有する開口を備えている。

【０００７】第１圧電駆動要素および円錐型ダイアフラ
ム（２２）は、ダイバータ（２０）内に、前記スロート
にほぼ隣接して取り付けられ、電気信号を第１圧電駆動
要素（２２−１）に結合するために用いられる２本のワ
イヤを備えている。第２ダイアフラムに結合されている
第２圧電駆動要素（２４−１）も、図示のように、実質
的にダイバータ（１６−２）内に配置されている。第２
ワイヤ対も、電気信号を第２圧電駆動要素（２４−１）
に結合するために、第２圧電駆動要素に結合されてい
る。

【０００８】１対の金属製端子（２６，２８）が、圧電
駆動要素に結合されたワイヤに結合され、後部カバー
（３０）を突き抜けて延びている。後部カバー（３０）
は複数の取り付け用螺（３２）によって、ダイバータ
（２０）に取り付けられている。

【０００９】図３は、図２において参照番号（２２）で
識別された、第１圧電駆動要素およびダイアフラムの断
面図を示す。図３において、第１圧電駆動要素は、バイ
−モルフ圧電駆動部を備えており、これは薄い金属ディ
スクの両側に取り付けられた２つの圧電セラミックディ
スクで構成されている。（モノ−モルフおよびバイ−モ
ルフ圧電駆動要素の構造および動作は、当技術では公知
である。）ここに開示される発明は、その目的のため
に、バイ−モルフまたはモノ−モルフ駆動要素のいずれ
かと共に作用する。簡単明瞭にするために、バイ−モル
フ駆動要素のみがこの図に描かれている。モノ−モルフ
要素は、図３および図４に参照番号（２４０）として描
かれたピエゾセラミックディスク（２２０）の一方を欠
くものであることを、当業者は認めよう。

【００１０】圧電駆動要素（層２２０，２２２から成
る）は、例えば適切な接着剤を含む、適切な方法を用い
て、スピーカ円錐（２３０）に結合されている。圧電駆
動要素の上側面に隣接して、第１の所定材料からなる第
１緩衝器(dampener)すなわち緩衝要素（２２８）を結合
する接着剤層（２２６）がある。好適実施例では、この
接着剤層（２２６）は、アルミニウムのスティフナ(sti
ffener)（２２８）と共に用いられる時は、緩衝器自体
となる。

【００１１】好適実施例は、第１緩衝器を有していた
が、これは本質的に、アルミニウムのスティフナによっ
て支持された接着剤層（２２６）であった。この第１緩
衝器においては、接着剤自体が緩衝器となった。第２駆
動要素上の第２緩衝器は、圧電駆動要素に接合されたエ
ラストマ(elastomer)層で構成されていた。

【００１２】本発明の代替実施例では、同一のまたはほ
ぼ同一の材料であるが異なる質量を有する第１および第
２緩衝器が、含まれることもあろう。第１駆動部に結合
され、第１質量を有する第１材料から成る第１緩衝器
は、スピーカの周波数応答を第１量だけシフトさせる。
第１材料で作られ、第２駆動部に結合されているが、第
１質量とは異なる第２質量を有する、第２緩衝器は、ス
ピーカの周波数応答を第２量だけシフトさせる。異なる
質量の同一材料を用いる例を実施するとすれば、異なる
厚さのエラストマを基本とした緩衝器を用いているであ
ろう。更に他の例として、仮想的に同一の厚さのエラス
トマ製緩衝器に鉛を加えることもでき、これによって、
厚さをほとんど変化させずにそれらの質量を変化させる
ことができる。

【００１３】本発明の更に別の実施例には、同一質量か
ら成るが、弾性率が異なる第１および第２緩衝器を備え
たものも考えられる。堅固な支持板が、例えば適切な接
着剤によって、圧電駆動要素に結合されると、支持板の
剛性(stiffness)が駆動要素の周波数応答に影響を与え
る。駆動部の剛性を変えると、スピーカの周波数応答も
変わる可能性がある。したがって、第１および第２の弾
性率を有し、それぞれ第１および第２駆動要素に結合さ
れている緩衝器を用いて、スピーカの特性を変えること
ができる。

【００１４】好適実施例では、第１圧電駆動要素上の第
１緩衝器は、好ましくは０．０５ミリから０．２５ミリ
の間のアルミニウム層によって支持された接着剤層から
成る。図２において参照番号（２４）で識別されている
第２圧電駆動要素が、図４に断面図で示されている。第
２圧電駆動要素は、中央ベーン(vane)層（２４２）のい
ずれかの側面上で狭持された圧電層（２４０）から成
る。上述のように、スピーカ用圧電駆動要素の構造およ
び動作は、当技術では公知であるので、ここでは詳細に
は説明しない。

【００１５】接着剤層（２４６）を用いて、第２の所定
材料から成る第２緩衝器（２４８）を駆動要素に結合す
る。この第２緩衝器は、第１緩衝器のように、第２駆動
要素（２４）の共振周波数を、図３に示す第１駆動要素
の共振周波数から変化させるために用いられる。好適実
施例では、第２緩衝器は、エラストマ層、好ましくはほ
ぼ０．５０ないし１．５ミリのネオプレーン(neoprene)
ゴムから成るものである。各圧電駆動要素上に異なるタ
イプの緩衝器を用いることによって、駆動要素の各々の
共振周波数を変えることができ、それら個々の出力が単
一のホーンに加えられる時、結果的に得られる出力信号
の周波数応答が、いずれか一方の駆動要素のみによって
得られるもの、または両側に同一タイプの緩衝器を有す
る２つの駆動要素の出力を組み合せたものよりも、一層
更に一定となる。図３に示した駆動要素の場合、緩衝器
はアルミニウムによって支持された接着剤であるが、低
質量で比較的堅固なアルミニウム層と接着剤との組み合
せによって、駆動部（２２）の共振周波数を高めるよう
に作用する。例えば、黄銅または銅のような別の金属で
も、同様に作用することができよう。他の緩衝器には、
同一材料であるが異なる質量を有する層を含むものもあ
るだろう。このような材料は、例えば鉛を含んだエラス
トマを含むことができる。より高い質量のエラストマ製
緩衝器をそれ自体の接着剤と組み合せると、図４に示し
た駆動要素の共振周波数を低下させることになる。した
がって、異なる緩衝要素を用いて、駆動部の組み合せに
よって得られる出力周波数応答が、対象周波数範囲、即
ち３ＫＨｚおよび２５ＫＨｚ、においていくらか平坦な
周波数応答となることは明白である。

【００１６】好適実施例では、圧電駆動要素は、バイ−
モルフまたは２層ベンダ(bender)であった。（これらの
圧電層は、典型的に、ジルコン酸チタン酸鉛であるが、
他の材料でも同様に作用することができる）。当業者で
あれば、モノ−モルフ駆動要素もまた同等に受け入れ可
能であることを、認めるであろう。

【００１７】好適実施例におけるアルミニウム緩衝層
は、ほぼ００５ミリおよび０２５ミリの間の厚さを有し
ていた。エラストマ層の厚さは、０．０５ミリにほぼ等
しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】周波数応答を改善した、二重駆動圧電オーディ
オスピーカを示す斜視図。

【図２】図１に示したスピーカの要素の分解斜視図。

【図３】図２に示した圧電駆動要素とダイアフラム構造
体の断面図。

【図４】これも図２に示す圧電駆動要素とダイアフラム
構造体の別の断面図。

【符号の説明】

１０ 二重駆動（ホーンツイータ）オーディオスピーカ １４ ホーン ２２−１ 第１圧電駆動要素 ２４−１ 第２圧電駆動要素 ２２８ 第１緩衝器 ２３０ 第１円錐型ダイアフラム ２４８ 第２緩衝器 ２５０ 第２円錐型ダイアフラム

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周波数応答を改善した二重駆動（ホーンツ
   イータ）オーディオスピーカ（１０）であって：少なく
   とも２つの駆動要素を受容し得るスロートと出力とを有
   するホーン（１４）；前記スロートにほぼ隣接して配置
   された第１円錐型ダイアフラム（２３０）に結合された
   第１圧電駆動要素（２２−１）であって、第１所定材料
   層からなる第１緩衝器（２２８）に結合されている、前
   記第１圧電駆動要素（２２−１）；前記スロートにほぼ
   隣接して配置された第２円錐型ダイアフラム（２５０）
   に結合された第２圧電駆動要素（２４−１）であって、
   第２所定材料層からなる第２緩衝器（２４８）に結合さ
   れている、前記第２圧電駆動要素（２４−１）；電気信
   号を前記第１および第２圧電駆動要素に結合する手段；
   から成ることを特徴とする二重駆動オーディオスピー
   カ。
2. 【請求項２】請求項１記載の二重駆動オーディオスピー
   カ（１０）であって、前記第１緩衝器（２２８）は、金
   属層と所定の接着剤層とから成ることを特徴とする二重
   駆動オーディオスピーカ。
3. 【請求項３】請求項１記載の二重駆動オーディオスピー
   カ（１０）であって、前記第２緩衝器（２４８）は、接
   着剤層によって前記第２圧電駆動要素に結合されてい
   る、エラストマ層から成ることを特徴とする二重駆動オ
   ーディオスピーカ。
4. 【請求項４】請求項１記載の二重駆動オーディオスピー
   カ（１０）であって、前記第１圧電駆動要素（２２−
   １）は、モノ−モルフ圧電駆動部であることを特徴とす
   る二重駆動オーディオスピーカ。
5. 【請求項５】請求項１記載の二重駆動オーディオスピー
   カ（１０）であって、前記第２圧電駆動要素（２４−
   １）は、モノ−モルフ圧電駆動部であることを特徴とす
   る二重駆動オーディオスピーカ。
6. 【請求項６】請求項１記載の二重駆動オーディオスピー
   カ（１０）であって、前記第１圧電駆動要素（２２−
   １）は、バイ−モルフ圧電駆動部であることを特徴とす
   る二重駆動オーディオスピーカ。
7. 【請求項７】請求項１記載の二重駆動オーディオスピー
   カ（１０）であって、前記第２圧電駆動要素（２４−
   １）は、バイ−モルフ圧電駆動部であることを特徴とす
   る二重駆動オーディオスピーカ。
8. 【請求項８】請求項３記載の二重駆動オーディオスピー
   カ（１０）であって、前記エラストマ層は、ほぼ０．５
   ０ミリと１．５０ミリとの間の厚さを有することを特徴
   とする二重駆動オーディオスピーカ。
9. 【請求項９】周波数応答を改善した二重駆動（ホーンツ
   イータ）オーディオスピーカ（１０）であって：少なく
   とも２つの駆動要素を受容し得るスロートと出力とを有
   するホーン（１４）；前記スロートにほぼ隣接して配置
   された第１円錐型ダイアフラム（２３０）に結合された
   第１圧電駆動要素（２２−１）であって、第１質量を有
   する第１緩衝器（２２８）に結合されている、前記第１
   圧電駆動要素（２２−１）；前記スロートにほぼ隣接し
   て配置された第２円錐型ダイアフラム（２５０）に結合
   された第２圧電駆動要素（２４−１）であって、第２質
   量を有する第２緩衝器（２４８）に結合されている、前
   記第２圧電駆動要素（２４−１）；電気信号を前記第１
   および第２圧電駆動要素に結合する手段；から成ること
   を特徴とする二重駆動オーディオスピーカ。
10. 【請求項１０】周波数応答を改善した二重駆動（ホーン
    ツイタ）オーディオスピーカ（１０）であって：少なく
    とも２つの駆動要素を受容し得るスロートと出力とを有
    するホーン（１４）；前記スロートにほぼ隣接して配置
    された第１円錐型ダイアフラム（２３０）に結合された
    第１圧電駆動要素（２２−１）であって、第１弾性率を
    有する第１緩衝器（２２８）に結合されている、前記第
    １圧電駆動要素（２２−１）；前記スロートにほぼ隣接
    して配置された第２円錐型ダイアフラム（２５０）に結
    合された第２圧電駆動要素（２４−１）であって、第２
    弾性率を有する第２緩衝器（２４８）に結合されてい
    る、前記第２圧電駆動要素（２４−１）；電気信号を前
    記第１および第２圧電駆動要素に結合する手段；から成
    ることを特徴とする二重駆動オーディオスピーカ。