JPH0646839B2 - スピ−カ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般にスピーカ装置に関し、さらに詳しく述
べれば可聴周波信号が高忠実度用に特に作られた変換器
から高忠実度再生のために低減および高域の音に分けら
れる装置に関する。高周波音響変換器は大きさ、構造、
および作動原理さえも低周波変換器のそれらとかなり違
うことがあるのはよく知られている。与えられた周波数
帯内で音を忠実に再生し得る、別個に作動し得る変換器
が長らく利用されている。人間の耳で高忠実度の音を再
生する努力は、周波数分割を必要とする場合に、変換器
をその割当て周波数範囲内でどう作動させるべきか、ど
れだけ多くの周波数分割および変換器を使用すべきか、
変換器をどう構造配列しかつ相互に組み合わせるべき
か、またおそらく広狭両範囲の多くの他の考慮を必要と
するかといったようなことを目標にしている。

可聴信号が上方および下方周波数に分けられかつ高低周
波数音を最も良く再生するように特に作られた変換器に
分配されるスピーカ装置を提供することが従来行われて
きた。またいろいろな理由で、高周波変換器が低周波変
換器に関して同軸に取り付けられる２個以上の変換器の
組合せを単一組立体に作ることが普通であった。

同軸スピーカは過去においては独立した変換器を使用し
たが、その相互関係はほとんど全くそれから生じる音響
効果を若干配慮した機械的配置の問題である。一般に
「同軸」スピーカ装置はポストまたはブリッジ状支持に
よって低周波装置の上に取り付けられた１個以上の高周
波ドライバを使用し、その結果しばしば、ドライバ間の
位相打消しおよび支持装置に起因する回析効果による不
規則な周波数レスポンス特性を持つ。

音響変換器において、少なくとも２種類の駆動機構、す
なわち永久磁石、可動コイル型および圧電型があること
も良く知られている。

本発明のスピーカ装置は、１つの組立体に取り付けられ
た低周波ダイナミック・ラジエータ型変換器すなわちウ
ーファおよび１個以上の高周波変換器すなわちツィータ
を含むが、先行技術の精巧で高価な取付法を必要としな
い。ウーファ・ユニットは一般に永久磁石、可動コイル
構造であり、そのダイナミック・ラジエータは振動板で
ある。ツィータは前記振動板によって形成される空間に
取り付けられ、かつその頂点に圧電素子または他の駆動
素子を含むドライバ構構が置かれている直径の小さい振
動板を備えている。

この構造において、ツィータを構成する全機構はピスト
ンの範囲内で低周波振動板と調和して動き、かつ低周波
ドライバの全運動量の一部を構成する。この構成は高周
波ユニットを支持する一般に使用される取付ポストまた
はブラケットをなくすとともに、スピーカ装置の全周波
数レスポンス、分散、時間、および位相特性を改良す
る。

したがって、本発明の１つの目的は、改良された全周波
数レスポンス、分散、時間および位相特性を持つ改良さ
れたマルチ・ドライバ・スピーカ構造を提供することで
ある。

本発明のもう１つの目的は、中央または上方周波数駆動
ユニット用の別々な取付装置を必要としない改良された
マルチ・ドライバ・スピーカ構造を提供することであ
る。

本発明の上記および他の目的は、付図に関する以下の詳
細な説明を読めば当業者にとって容易に明白となるはず
である。

第１図に示される本発明の実施例では、低周波変換器す
なわちウーファは永久磁石、可動コイル型であり、全体
としてやや円錐形のフレーム１２が固定されている永久
磁石組立体を含む。フレーム１２は、全体として変換器
の前部形状および面積を形成する開口１３を構成する。
フレームによって構成される開口１３の形状は円形以外
の、例えば長円形であることができる。ウーファの振動
板１４は全体として円錐状に外方に延びたり張り出して
おり、その外縁はしなやかな吊り具１６によってフレー
ム１２の周囲に固定されている。振動板１４の内部は永
久磁石組立体１０の中央極２２を囲むボイス・コイル２
０を下方部分に持つボイス・コイル・フォーム１８に固
定されており、ボイス・コイルは通常の形の磁気空隙２
４の中に置かれる。説明のこの点までは、変換器の構造
は全く在来通りである。

高周波変換器すなわちツィータはツィータ・コーン３０
を含み、その中央軸はウーファ・コーン１４の中央軸と
一般に整列している。ツィータ・コーン３０は、ウーフ
ァ・コーン１４に比べてやや大きな広がりを持ち、寸法
はかなり小さい。コーン３０の外周で、フォーム・コン
プライアンス・リング３４はコーン３０と振動板１４の
表面との間に置かれることがある。コーン３０の後ろで
その表面の一部に沿って伸びる減衰材または強化材３２
および３６は、レスポンスをなめらかにしかつ必要な場
合リード線を絶縁するために具備される。ドライバ素子
３８はコーン３０の頂点に置かれる。このドライバ素子
３８は、バイモルフまたはマルチモルフとして商売上よ
く知られている圧電結晶を含む。電気リード４０は結晶
３８に結合され、在来方法でウーファ・コーン１４を通
ってフレーム１２の一部に取り付けられる入力端子４４
に出る。クリスタル３８からのリード４０は、端子４４
をボイス・コイル２０に接続するリード４３と結合す
る。結晶３８およびボイス・コイル２０はかくて電気的
に並列に接続されている。

クロスオーバ・ネットワークを用いないで両ドライバ３
８および２０に１対の入力リードを接続し得るのは、結
晶ドライバ３８が高域フィルタおよびツィータ・ドライ
バとして働くからであり、また結晶の厚さ、結合係数お
よび直径、ならびにコーン３０の直径とその形状などに
より、１〜１０KHzの範囲内のどこでも有効なクロスオ
ーバ周波数を供給するからである。外部フィルタ・ネッ
トワークを、所望の場合使用することができる。

図示のとおりファイバーグラス絶縁材料で作られる減衰
リング３２および３６は望ましくない振動モードを抑え
る一方、フォーム・コンプライアンス・リング３４はレ
スポンスのクロスオーバ領域でウーファおよびウーファ
・コーン１４，３０の間の機械結合を制御する手段を与
える。かくて所望の音響レスポンスは、ツィータ機構の
材料、寸法、対称性、および位置の適当な選択、ならび
に減結合リング３４および減衰リング３２と３６の変化
によって達成することができる。ツィータ・コーン３０
は、いく通りかの方法でウーファ・コーンの前方に吊す
ことができる。ツィータ・コーン３０の周囲はウーファ
・コーンに直接、またはしなやかな部材を介して取り付
けることができる。ツィータ・コーン３０は、その結晶
ドライバ３８からツィータ・コーン３０を支持するとと
もに結晶ドライバ３８をウーファのボイス・コイル・フ
ォーム１８にまたはウーファ・コーンの頂点に直接取り
付けることによって、コーン間に構造上の接触を作らず
に、ウーファ・コーンの前方に吊すことができる。ツィ
ータ・コーン３０は広角分散を得るためにウーファ・コ
ーン１４の本体の任意の適当な部分に取り付けることも
できる。

低周波電気信号に応じて作動するとき、変換器組立体は
ちょうど１つのピストンのようになる。クロスオーバ周
波数より高い周波数の信号に応じた作動は、高周波コー
ン３０がこれらの高周波でほとんどまたは全く動きを示
さない支持の上に実際に取り付けられる場合のほか、本
質的に、それが独自に作動しているようにその運動に加
わる。ウーファ・コーン１４とツィータ・コーン３０と
の間に置かれる減結合装置は、中間帯および上方帯レス
ポンス領域での２つのコーン間の運動および位相の程度
を制御する方法を与え、かくて相関性原理により説明さ
れる通り、ツィータ駆動素子に対する電気機械帰還を制
御する手段を与える。これは中間帯および上方帯のレス
ポンス領域においてなめらかな周波数レスポンス特性を
与える。振動板１４，３０の間のこの取付装置は、シス
テム全体の周波数レスポンスおよび分散の改良につなが
り、また所望の周波数範囲にわたる時間位相コヒアレン
スの改良にもつながる。機械的見地から、本発明の装置
は、高周波ドライバを支持するために他の同軸装置でよ
く使用される補助取付けブラケットの必要をもなくす。

第２図および第３図に示される本発明のもう１つの実施
例では、永久磁石組立体110は、６in×９in（15.24cm×
22.86cm）で図示される全体として楕円すなわち長円形
の前部開口を持つフレーム112に固定されている。ウー
ファの振動板114は全体として円錐状に外方に出てい
る。振動板114の外部リムは、しなやかな吊り具116によ
ってフレーム112の長円形前部開口に固定されている。
振動板114の内部は弾通常の形で磁気空隙124に置かれる
ウーファ・ボイス・コイル120に取り付けられるボイス
・コイル・フォーム118に固定されている。

この実施例のツィータは、ツィータ・コーン130を有す
るが、その中央軸は第３図に最も良く示される通りウー
ファ・コーン114の軸から約45゜離れている。接合区域1
31がコーン130の外周に備えられている。この接合区域1
31は、ウーファ・コーン114に備えられた開口133の外周
縁135に、しなやかな部材と共にまたはこれを使わず
に、にかわ付けされたり、他の方法で取り付けられる。
圧電バイモルフ結晶ドライバ素子138がコーン130の頂点
に置かれている。電気リード140は結晶138に接続されか
つウーファ・コーン114の外面に具備された端子145へ延
びる。結晶138からのリード140は、リード142によっ
て、支持フレーム112の上に具備される入力端子144に接
続されている。またリード142は端子144をウーファ・ボ
イス・コイル120に接続している。ウーファ・ボイス・
コイル120およびツィータ・ドライバ138はかくて並列に
接続されている。

この場合もまた、ディバイダまたはクロスオーバ・ネッ
トワークを使わずに１対の入力リード142を両ドライバ1
38および120に接続できるのは、結晶ドライバ138が高域
フィルタとして働くからである。

第４図に示される本発明のもう１つの実施例では、永久
磁石組立体（図示されていない）は全体として円形前部
開口を持つフレーム212に固定されている。ツィータ・
コーン230をウーファ・コーン本体214の中に形作って、
ウーファ・コーン214の周囲部分をツィータ・コーン本
体の延長部とすることができる。ウーファ振動板214は
全体として円錐形に外方に広がる。その外周は、しなや
かな吊り具216によってフレーム212に具備される円形前
部開口に固定される。振動板214の内部はボイス・コイ
ル・フォームに固定されるが、それに具備されるボイス
・コイルはすべて前に説明した方法で永久磁石組立体の
中央極を囲み、空隙の中に置かれる。４個の高周波変換
器すなわちツィータ229は、第３図に示されたツィータ
振動板の取付けに似た方法で、ウーファ振動板214に取
り付けられる。各ツィータ229はツィータ・コーン230を
含むが、その中央軸は第２図および第３図の実施例のよ
うに、ウーファ・コーン214の中央軸から４５゜離れて
いる。またツィータ・コーンの中央軸は、ウーファ・コ
ーン214の軸の回りに９０゜おきに置かれている。前述
の通り、ツィータ・コーン230はウーファ・コーン214よ
りも少し大な広がりを有し、かつ寸法はずっと小さい。
各コーン230の頂点に圧電ドライバ素子（図示されてい
ない）が置かれている。ツィータ・コーン230を駆動す
る結晶の電気成端（図示されていない）は前の実施例と
同様に作られている。この場合もまた、結晶ドライバは
高域フィルタとして働き、またドライバの周波数レスポ
ンスはいろいろなドライバおよびツィータ・コーン230
の物理パラメータの適当な選択によって一部選択可能で
ある。

第１図から第４図までの実施例においてツィータ軸をウ
ーファ軸から離して置くことの利点は、第５図ないし第
７図を見れば最もよく分かる。

第５図は、「ウィッアー」と呼ばれる同軸二次コーンを
持つ先行技術の６in×９in（15.24cm×22.86cm）の長円
形スピーカ周波数レスポンスを示す。３つの周波数レス
ポンス曲線は、スピーカの同軸（０゜）周波数レスポン
ス、スピーカの３０゜離軸周波数レスポンス、およびス
ピーカの４５゜離軸周波数レスポンスに相当する。ウィ
ッア・コーンを持つ場合でも、スピーカの離軸（３０゜
および４５゜離軸）レスポンスは２KHzのような低い周
波数でも、同軸レスポンス（１〜３dB）よりずって低
い。約４KHzで、離軸性能の低下は著しくなる（３０゜
離軸は５dB、４５゜離軸は１４dB低下する）。１５KHz
では、３０゜離軸は１３dB低下し、４５゜離軸は約同量
の低下を示す。

第６図は、第１図にしたがって作られた６″×９″（1
5.24cm×22.86cm）長円形スピーカの周波数レスポンス
を示す。２KHzにおける離軸レスポンスは約１および３d
Bの低下（それぞれ３０゜離軸および４５゜離軸で）に
保されるが、５KHzでは、３０゜の離軸レスポンスは約
１〜1.5dBしか低下せず、第５図よりも3.5〜４dB改良さ
れ、また４５゜の離軸レスポンスは８〜8.5dBしか低下
せず、第５図よりも5.5〜６dB改良される。１５KHzで
は、改良は同等に著しく、３０゜の離軸レスポンスは約
10.5dBしか低下せず、第５図よりも2.5dBの改良とな
り、４５゜の離軸レスポンスは8.5dBしか低下せず、第
５図よりも5.5dBの改良となる。

本発明の第２図および第３図の実施例の周波数レスポン
ス特性は第７図に示されている。第７図について試験さ
れた実施例では、周囲のウーファ・コーンの面に突き出
るツィータ・コーンの頂点は、ウーファ・コーン軸から
コンプライアンス・リングに至る途中にある換言すれ
ば、ツィータはウーファ・コーン軸からコンプライアン
ス・リングに至る途中でウーファ・コーンから離れて取
り付けられている。２KHzで、３０゜離軸レスポンスは
約1.5〜２dBの低下を示し、４５゜離軸レスポンスは約
５dBの低下を示す。４KHzで、３０゜離軸性能は実際に
同軸性能より１〜1.5dB高く、４５゜離軸性能は同軸性
能よりほんの約1.5〜２dB低く、いずれも第５図の実施
例を大幅に改善する。１５KHzでは、３０゜離軸性能お
よび４５゜離軸性能は実際にいずれも同軸性能よりずっ
て高く、３０゜では同軸性能より約４〜５dB高く、４５
゜では同軸性能より約１０dB高い。本発明は、第２変換
器を支持する支柱を設けることなく低域および高域用の
コーンを直接または柔軟性の中間取付手段を介して一体
化するので、これらのコーン間を接続するための支持部
材によりスピーカの周波数応答に歪が発生する現象を防
止することができ、しかも取付け構造を簡単にすること
ができる。

また、第１ダイヤフラムの面に開口を設け、この開口の
外側周縁に第２ダイヤフラムを直接または柔軟性部材を
介して取り付け、第２ダイヤフラムは、第１ダイヤフラ
ムとともに動くように、第２変換器が第１ダイヤフラム
により支持されているので、ツイータコーンをウーファ
コーンと調和させて駆動することができ、さらにはコー
ンを駆動するドライバ間の位相打ち消しおよび支持装置
に起因する回折現象による不規則な周波数応答を取り除
くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により作られたマルチ・ドライバのスピ
ーカ装置の断面図、第２図は本発明により作られたマル
チ・ドライバのスピーカ装置の正面図、第３図は第２図
の装置の線３−３に沿って全体としてとられた第２図の
装置の断面図、第４図は本発明により作られたマルチ・
ドライバのスピーカ装置の正面図、第５図から第７図ま
では先行技術のスピーカおよび本発明により作られた２
つのスピーカの周波数レスポンス特性を示す図である。 10……永久磁石組立体；12……フレーム； 14……ウーファ・コーン；20……ボイス・コイル； 24……磁気空隙；30……ツィータ・コーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可聴周波数範囲の低音域における音を再生
   するためにドライバ(20)と第１ダイヤフラム(14)を有す
   る第１変換器と、 可聴周波数範囲の高音域における音を再生するために圧
   電ドライバ素子(38)と第２ダイヤフラム(30)を有する第
   ２変換器と、 前記第２変換器を支持するために第１ダイヤフラム(14)
   に取付けた中間取付手段(32,34,36)とを備え、 前記第２ダイヤフラムは中間取付手段を介して前記第１
   ダイヤフラムに取付けられ、前記第２ダイヤフラムを第
   １ダイヤフラムの周辺部内側から第１ダイヤフラムに連
   結しており、 前記第２変換器が、第１ダイヤフラムにより支持され、
   かつ抑制されない方法で第１ダイヤフラムとともに自由
   に動きうることを特徴とするマルチドライバのラウンド
   スピーカー。
2. 【請求項２】可聴周波数範囲の低音域における音を再生
   するためにドライバ(120)と第１ダイヤフラム(114)を有
   する第１変換器と、 可聴周波数範囲の高音域における音を再生するために圧
   電ドライバ素子(138)と第２ダイヤフラム(130)を有する
   第２変換器を備え、 さらに、第１ダイヤフラム(114)の面に開口(133)を設
   け、該開口の外側周縁(135)に第２ダイヤフラム(130)を
   直接または柔軟性部材を介して取り付け、前記第２ダイ
   ヤフラムは、第１ダイヤフラム(114)とともに一緒に動
   くように前記第２変換器が第１ダイヤフラム(114)によ
   り支持されていることを特徴とするマルチドライバのラ
   ウンドスピーカー。