JP2006500803A - ラウドスピーカー - Google Patents

Abstract

創意に富むラウドスピーカーは、ダイアフラムと、構造物伝播音を前記ダイアフラム（１２）内に生成するための第１励起手段（１４）と、前記ダイアフラム（１２）を前記ダイアフラムの延在部分に対して垂直な方向に縦方向に振動させるための第１励起手段とは異なる第２励起手段とを備える。本発明により、不十分なバス再生、および／または目に見えない組込みまたは実装に矛盾する大きさの問題は、第２励起子システムを導入することで解決され、該第２励起システムは、前記ダイアフラム（１２）、またはダイアフラムとして機能するプレートを、構造物伝播音の屈曲波のほかに前後に移動させる。したがって、音響再生は、目に見えない組込みまたは実装という目標を犠牲にすることなく、可聴周波数全体にわたって可能である。

Description

本発明は、ラウドスピーカーに関し、特にフラットパネルラウドスピーカーまたはフラットパネル音響変換器に関する。

ホームエンターテインメント製品に明らかなように、構成部品が絶えず小型化し、絶えずよりコンパクトになる傾向は、ラウドスピーカー技術にも当てはまる。この傾向は、ラウドスピーカーは小型であるのみならず、リスナーの「目に見えない」、つまり、リスナーの目からは隠れているべきであると提案されるところまで行っている。目に見えない実装の可能性は、特に、サラウンドなどのマルチチャネル再生、および波動場の合成（ＷＦＳ）に非常に有用である。そのために必要な個々のチャネル、ひいてはラウドスピーカーの数は、急速に５０個を超える品目に達する。しかし、こうした再生システムは、家庭用としても開発および提供されるべきであり、顧客は、空間上の理由から、たとえばＷＦＳシステムのために５０個の従来のラウドスピーカーを自身のリビングルームに取り付けたくはないと思う筈であるから、別法によるラウドスピーカーを使用しなければならない。

目的は、他の機器または家具のようなものに一体化できるようにラウドスピーカーを設計し、こうして、ラウドスピーカーを部屋全体に目立たないように分散させることである。たとえば、同時に額縁、モニター、またはワードローブの扉として機能するラウドスピーカーは、既に存在していた。

コーンラウドスピーカーは、こうした「隠された」ラウドスピーカーの技術的実装には適さない。なぜなら、コーンラウドスピーカーは、ダイアフラムの形状のために十分に平坦ではないからである。ダイアフラムが第１にプレートのように平坦であるものが適しており、電子音響励起システムが寸法の点でできる限り小さいラウドスピーカーが一層適している。この原理、つまり励起システムの使用に関連して、プレートをダイアフラムとして使用することは、１９２９年に公開された独国特許第４６５１８９号、並びに音響ショップウィンドウの広告に関するその追加独国特許第４８４４０９号および第４８４８７２号に既に採用されている。次に、ショーウィンドウの窓枠が、取り付けられた電気力学的励起システムにより励起されて音を再生するためのダイアフラムとして使用された。

この原理の基礎となる機能的メカニズムは、電気力学的励起システムに印加される電気信号が機械的な可聴周波数の振動に変換されることである。励起システムがダイアフラムに存在するか、または固定される励起点では、この機械的振動は、ダイアフラムとして使用されるプレートに伝達され、それにより、構造物伝播音がプレート内に生成される。空気伝搬音の生成を行なうのは、屈曲波によりダイアフラムに伝播する構造物伝播音の部分である。

その結果、このラウドスピーカーの原理では、空気伝搬音の生成は、構造物伝播音という間接的な方法を介して行なわれる。コーンラウドスピーカーと違って、励起システムの振動パルスの縦方向振動運動は、ダイアフラムによって伝達されるのではなく、直ちに空気伝搬音に変換されるが、構造物伝播音は、最初は、ダイアフラムに生成され、特に、構造物伝播音の最終波部分は、その後、周囲空気を励起して、縦波または疎密波、つまり音を形成する。ここで、構造物伝播音が空気伝搬音に変換することは、信号の連鎖におけるフィルタと同様に作用する。その結果、再生される信号部分で、構造物伝播音としてプレート内を伝播し、その後空間内に放射される部分は空気伝搬音として再生される。

上記のとおり、屈曲波の形態で伝播する構造物伝播音の部分は、プレートダイアフラムにより、空気伝搬音の生成に最も貢献するので、屈曲波の特性、特に屈曲波の励起および伝播は、屈曲波の原理に基づくフラットパネルラウドスピーカーの構造に決定的な影響を及ぼす。これらの特性を考慮に入れると、広帯域音響再生の場合、低重量および大型のダイアフラムプレートが必要であるという事実が生じる。しかし、必要なプレートサイズは、ラウドスピーカーが見えないようにリスナーの環境に組み込むという目的と矛盾する。一例として、約２００Ｈｚ未満の周波数範囲の再生は、比較的大きいプレートの場合は品質が劣る。この理由は、プレートは、対応する固有周波数を有するプレートの固有モードでのみ共振し、モードの密度、つまり周波数範囲当たりのモードの数は、音の再生に関して決定的であるからである。しかし、十分なモード密度は、これまでのところ、２００Ｈｚ未満では達成されていない。

したがって、一方では、目に見えない組込みに対応性があり、つまりフラットかつ小型であるように実装でき、他方では、中高音範囲のみならず、低音またはバス範囲でも完全な音の再生を可能にするラウドスピーカーに対する必要性が存在する。

独国特許出願公開第１９５４１１９７号には、電気力学的振動システム、コーン形ダイアフラム、サラウンド、およびダイアフラムをサラウンド上に懸垂するバスケットを有するコーンラウドスピーカーが記載されている。音響信号が振動システムに印加されると、ダイアフラムは、中心線に沿って上方運動を行なう。ダイアフラムには圧電材料の層が設けられ、この層は、音響信号源にも接続され、処理時に伸張変化が発生する。この層がさらに他の層に接続されるか、または反対向きに分極され、互いに接着されている２個の長手方向および／または半径方向振動プレートのバイモルフ構成であるかどうかに応じて、この層は、厚さ振動子または屈曲振動子として作用する。

独国特許出願公開第１９９６００８２号には、背面で振動駆動装置により駆動されるプレートダイアフラムを有するラウドスピーカーが記載されている。振動時、プレートダイアフラムは上方運動を行なう。

本発明の目的は、一定のサイズで、再生品質の改善を可能にするか、または一定の再生品質で、よりコンパクトな構造を可能にするラウドスピーカーを提供することである。

この目的は、請求項１に記載のラウドスピーカーにより達成される。
創意に富むラウドスピーカーは、ダイアフラムと、ダイアフラム内で構造物伝播音を励起するための第１励起手段と、ダイアフラムをダイアフラムの延在部分に対して垂直方向に縦方向振動させるための第１励起手段とは異なる第２励起手段とを備える。

本発明によると、一方では、こうした不十分な低音再生、他方では、目に見えない組込みまたは実装と矛盾するサイズの問題は、ダイアフラムまたはダイアフラムとして機能するプレートを、構造物伝播音の屈曲振動に加えて、前方および後方に均一に動かす第２励起システムを組み込むことにより解決される。その結果、目に見えない組込みまたは実装の目的を妨げることなく、全体の可聴周波数範囲で、音の再生が可能である。

換言すれば、本発明の中心のコンセプトは、ダイアフラムと、対応する励起手段とからなるコンパクトなラウドスピーカーにより広帯域再生を達成することであり、そのため、ダイアフラムを励起するための２つの異なる励起手段であって、ダイアフラムを異なる態様で振動させ、異なる周波数帯域または周波数範囲を生じる手段が用いられる。ダイアフラムに構造物伝播音を生成するための先行技術の１つ励起手段は、本発明により、高中音範囲の生成のみを行い、その作業は、できるだけ多くの屈曲波をダイアフラムに励起することのみである。これまで欠けていた低音範囲は、本発明により追加された励起手段であって、ダイアフラムを励起させて、大きいストロークで縦方向前方および後方の振動動作を行なう励起手段により可能となる。構造物伝播音励起手段により行なわれる音響再生と対照的に、ダイアフラムは、本発明により導入された第２励起手段により縦方向振動を行なうように励起され、その結果、ダイアフラムは、屈曲波の形態でダイアフラム自体の内部で振動し、さらに均一な態様で全体として前方および後方に動作する。

第２励起手段の偏向は、構造物伝播音生成手段の屈曲波の偏向より大きい。ダイアフラムは比較的大きい架空のダイアフラム表面を有するため、プレートの均一な前方および後方運動により、多量の空気が移動する。こうして、バス領域における十分な音のレベルの生成は、屈曲波の原理より明らかに容易に実現され、ダイアフラムの偏向も比較的小さい。

したがって、本発明の利益は、励起のタイプ、つまり構造物伝播音の生成、並びに縦方向の振動による前方および後方運動の両方をダイアフラム上で結合することは、可聴周波数範囲全体を明らかに、より良好に再生することを可能にする。

本発明により追加され、ダイアフラムを前方および後方に振動運動させるための励起手段は、バス範囲における比較的大きいダイアフラム動作を可能にするため、ダイアフラムの表面が減少し、かつ再生品質は維持される。これと対照的に、構造物伝播音の再生のみに基づくフラットパネルスピーカは、十分な音のレベルをバス領域に生成するために、非常に大きいダイアフラム表面積を必要とする。なぜなら、屈曲波の小さいダイアフラム動作は、同じ量の変位を達成するためには、できる限り大きいダイアフラム表面積により補正しなければならないからであり、これは、従来のフラットパネルラウドスピーカーが必然的に比較的大きくなる理由である。したがって、本発明の利益は、そのコンパクトさにより、本発明のラウドスピーカーが目に見えない組込みまたは実装に、より適することでもある。

逆に言えば、本発明の利益は、２つの励起手段の組合せにより、バス再生が明らかに改善され、かつダイアフラムのサイズは同じサイズを保つことである。目に見えない組込みまたは実装の利益は、これによって帳消しになることはなく、改善された再生品質により補足される。

本発明のさらに他の利益は、縦方向振動運動によって多量の空気が動くという事実により、従来のフラットパネルラウドスピーカーでは、バス範囲の再生の改善にはつながらなかったバス反射原理を効果的に利用することができる。

本発明のさらに他の利益は、バス範囲における再生はダイアフラムの前方および後方の振動動作の生成により行われるため、圧電原理が適する非常に狭い周波数範囲による構造物伝播音の生成のみを使用した場合、構造物伝播音生成手段は圧電原理に従って機能することであり、これは、これまで帯域幅を犠牲にすることによってのみ可能だった。ダイアフラムの縦方向振動運動のための追加の励起システムと組み合わせると、結果として音響再生の著しい改善が得られ、その結果、構造物伝播音生成手段は圧電原理に従って機能する。

本発明のさらに他の好ましい実施態様について、以下で、添付の図面に関してより詳細に説明する。

本発明について、以下で、図面に関してより詳細に説明する前に、同じであるか、または機能上同じである要素は、同じ参照符号、または類似の参照符号で図示し、説明の反復を避けるため、これらの要素の新たな説明は省略することを指摘しておく。

図１ａ〜図１ｄでは、最初に、本発明の一般的な原理を、一実施態様を使用するラウドスピーカーに関してより詳細に説明する。全体として１０で示されるラウドスピーカーは、本質的にダイアフラムとして機能するプレート１２と、構造物伝播音生成手段１４と、縦方向振動励起手段１６と、励起信号生成手段１８とから成る。

構造物伝播音生成手段１４は、電気力学的原理に従って動作し、図１ａに詳細に断面を示す。構造物伝播音生成手段１４は、磁石の回転軸に沿って分極された環状永久磁石２０と、環状永久磁石２０に対して中心または同軸状に配置された円筒状磁極体２２と、磁極体２２と永久磁石２０との間の空気の環状隙間内に延在する発振コイル２４とを備える。さらに、電気力学的駆動装置として形成される構造物伝播音生成手段１４は、たとえば、プレート状またはリング状磁極プレートを示す。明らかに、異なる構造の電動駆動装置も可能である。一方では発振コイル２４から成る構造物伝播音生成手段１４の部分、および他方では、磁極体２２および永久磁石２０から成る構造物伝播音生成手段１４の部分は、互いに対して摺動可能である。したがって、構造物伝播音生成手段１４は、振動コイル２２を含む部分を介して、プレート１２の中心に固定される。以下で説明するとおり、逆の場合も実現可能である。それは別として、構造物伝播音生成手段は固定されないか、または結合されず、つまり構成部品２０および２２からなる他の部分は自由に移動可能である。

本明細書では、ダイアフラム１２は、例示的に直立ダイアフラム１２として説明した。このダイアフラム１２はコイル２４を有し、円筒状磁極体２２と環状永久磁石２０との間のこれらの環状隙間内に埋め込まれたコイル２４がダイアフラム１２に結合され、磁極体２２および永久磁石２０は、発振コイル２４を横断して案内されるユニットであって、発振コイル２４に対して、ダイアフラム１２の延在方向に垂直な方向に摺動可能であるユニットを形成する。直立ダイアフラムは、たとえば壁部の一部である。この垂直構成では、ダイアフラム１２の表面の法線方向に向く、つまり、この部分が発振コイル２４に対して変位する方向に向く力は、駆動装置１４の結合されていない部分２０、２２上に加わらず、これらの部分２０，２２には下方に向く重力のみが加わる。励起信号が印加されない場合、必然的に、部分２０、２２を省略する理由はない。さらに、この部分は、公知のとおり、励起手段１４がダイアフラム１２に構造物伝播音を生成するために設けられるように、当然、一定量の慣性を示し、つまり、ダイアフラム１２のグリッド内を伝播する機械的波動は高周波数で励起され、その結果、ダイアフラム１２の慣性および／または重量に比べて駆動装置の自由に移動可能な部分２０、２２の十分な量の慣性および／または十分な重量を示し、この部分は実質的にその位置から離れず、空気の隙間内においてダイアフラム１２に沿って前方および後方に発振コイル２４を移動させ、自由に移動可能な部分２０、２２が重力により下方に引っ張られるのを継続的に防止する。ダイアフラム材料の弾性などの要素は、ダイアフラム１２、ひいては発振コイル２４がどの程度動くかという役割を果たし、その結果、発振コイル２４が、適切な注意を払うことで、励起手段１４の空気の隙間から滑り出すのを防止することができる。さらに、縦方向振動励起手段１６により生じる動作も、コイルが隙間から引き出されるのを防止するために考慮しなければならない。コイルが引き出されるのは、言ってみれば、自由に移動可能な部分の慣性によって停止する。これは、たとえば、コイル２４と空気の隙間との重複部分に対応する長さによって行なわれる。さらに、互いに対して摺動的に変位可能な駆動装置１４の２個の部分間に、弾性接続部が設けられ、その結果、自由に移動可能な部分は、振動が存在する時に、ダイアフラム、およびダイアフラムに固定されている部分と共に移動し、さらに、固定部分に対する比較的高い周波数運動により、ダイアフラムに構造物伝播音を生成する。

明らかに、図示のタイプのラウドスピーカーは、別の位置、たとえば天井に固定することもできる。しかし、この場合、機械的な空気隙間発振コイル案内手段のほかに、たとえば弾性接続部を介して、駆動装置１４の移動可能な部分を互いに結合し、駆動装置１４の２個の移動可能部分がそれら自体で、振動システムを形成し、駆動装置１４の自由に移動可能な部分が、コイル２４により案内手段から滑り落ちるのを防止するように、追加の備えをする必要がある。

電気力学的原理により、電気力学的駆動装置１４は、発振コイル２４を流れる電気励起信号を、２つの部分、つまりプレート１２に固定された部分と自由に移動可能な部分との間で、機械的な相対振動運動に変換する。自由に移動可能な部分は、機械的な相対振動運動をプレート１２に効果的に伝達するための十分な慣性を有利に示し、その結果、図１ａに誇張して示すように、構造物伝播音、特に屈曲波がプレート１２に生成される。発振コイル２４は、発振コイル２４を流れる励起信号を励起信号生成手段１８から受信し、次に、表現される情報を適切に示す電気音響信号から励起信号を生成する。

縦方向振動励起手段１６も電気力学的原理によって機能し、図１ｂに断面図が示されている。縦方向振動励起手段１６は、構造物伝播音生成手段１４に関連して同軸状に配置される。縦方向振動励起手段１６の電気力学的駆動装置も、永久磁石３０と、磁極体３２と、発振コイル３４とを備える。発振コイル３４も、その電気励起信号を励起信号生成手段１８から得て、表現される情報を示す同じ音響信号から、前記電気励起信号を生成する。発振コイル３４を含む部分は、アダプタ３６を介してプレート１２に接触するか、またはプレート１２に接続される。換言すれば、発振コイル３４はアダプタ３６に固定して接続され、アダプタ３６は発振コイル３４からプレート１２方向に延在し、その過程で半径方向に拡張して、ラウドスピーカー１０のアイドル状態で、特定の直径の環状励起領域に沿ってプレート１２上に存在するか、またはプレート１２に固定、たとえば接着されて、プレート１２と共に構造物伝播音生成手段１４を包囲する。特に、アダプタ３６は、最も狭い位置においてプレート１２の延在部分の１０分の１を超える直径であるシリンダバレル３８と、半径方向に延在し、シリンダバレル３８を発振器コイル３４と接続するリッジ４０とから成り、シリンダバレル３８は、構造物伝播音生成手段１４の機械的振動がプレート１２上に加わる励起点に同軸状に整列する。

アダプタ３６は、図１ａ〜図１ｄに示すように、環状断面または円形励起領域を呈する必要はなく、たとえば矩形でも良い。励起領域の延在部分は、プレート１２のそれぞれの延在方向におけるプレート１２の延在部分の１０分の１〜９分の１に達する。アダプタ３６は、駆動装置１６の機械的振動により、以下に説明するように、ほぼ全体的、つまり直動的にプレート１２の縦方向振動運動が生じることを可能にする。同軸または中心対称構造により、縦方向振動励起手段１６が、励起領域または支持表面領域によって、構造物伝播音生成手段１４により生成された屈曲波、構造物伝播音生成手段１４の同軸励起点からほぼ等方的に伝播する屈曲波に加わる影響は減少する。

支持部は、アダプタ３６の支持表面に沿って配置され、アダプタ３６からプレート１２方向に突出し、その結果、アダプタ３６は、支持部の絶縁点、つまり支持部の両端においてのみプレート１２を支持するか、またはプレート１２に結合される。その結果、アダプタ３６および／または縦方向振動励起手段１６が、生成される構造物伝播音に与える影響は、縦方向振動励起手段１６の駆動装置の均一性を著しく犠牲にせずに、さらに減少させることができる。

発振コイル３４から成る縦方向振動励起手段１６の電気力学的駆動装置の当該部分は、アダプタ３６を介してプレート１２に接続されるか、またはプレート１２上に支持することによりプレート１２に結合されるが、磁石３０および磁極体３２などの他の部分は、ラウドスピーカーのバックパネル（図示しない）に結合などにより不動状態で固定される。こうして、プレート１２に対する縦方向振動励起手段１６により生成された機械的振動の力の伝達は、構造物伝播音生成手段１４の場合よりもはっきりしたものになる。

図１ａ〜図１ｄのラウドスピーカーの構造について上記で説明したので、その動作モードを以下で説明する。表現される情報を指示する電気音響信号を縦波および／または疎密波の形態の空気伝搬音に変換するため、ラウドスピーカー１０は両方の手段１４および１６を備える。両方の手段１４および１６は、異なる周波数範囲または周波数帯域で表現される情報の表現を担う。構造物伝播音生成手段１４は、高中周波数範囲の再生を担い、縦方向振動励起手段１６はバス範囲を担う。電気的音響信号を両方の手段１４および１６の電気力学的駆動装置に供給し、ひいては両方の電気力学的駆動装置に同じ励起信号を供給することは可能だが、場合によっては、手段１８が不要になり、これらの電気力学的駆動装置には、周波数帯域が互いに逸脱し、それぞれ手段１４および１６のそれぞれの動作領域に最適な方法で適応された別の励起信号を供給することが好ましい。したがって、たとえば、手段１４は、手段１６よりも音響信号の比較的高周波数部分を取得する。構造物伝播音生成手段１４の励起信号の周波数範囲は、たとえば１００Ｈｚ〜２５ｋＨｚ、好ましくは１５０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲であり、縦方向振動励起手段１６の励起信号の周波数範囲は、たとえば１０Ｈｚ〜２ｋＨｚ、好ましくは２０Ｈｚ〜２００Ｈｚの範囲である。このため、励起信号生成手段１８は、たとえば周波数分離手段として実装することができる。したがって、周波数範囲は、一般に、構造物伝播音を生成する点で、縦方向振動励起の周波数範囲に含まれるすべての周波数より高い周波数を含むか、または周波数範囲は、構造物伝播音を生成するための励起信号が他の励起信号より高い第１周波数、および第１周波数より低く、縦方向振動励起の励起信号が他の励起信号と同じであるか、または他の励起信号より高い第２周波数を含むと有利である。

発振コイル２４を流れる励起信号により生成される機械的振動運動は、構造物伝播音、特に屈曲波をプレート１２に生じ、これらは、空気／プレート界面において空気伝搬音に変換される。このため、構造物伝播音生成手段１４は、十分な慣性モーメントを示すことが好ましい。

縦方向振動励起手段１６は、構造物伝播音生成手段１４の振幅、たとえば２０ｍｍより大きく、たとえば、構造物伝播音生成手段１４の振幅の２０倍を超える動作で、プレート１２に縦方向振動運動４２をもたらす。プレート１２が行なうこの縦方向前方および後方運動４２は、直ちに縦方向空気伝搬音または疎密波４４をバス範囲に生じる。発振コイル３４が空気隙間の領域に垂直にそれ以上埋め込まれず、したがって、縦方向振動励起手段１６の駆動装置の質量により、歪が生じることがなく、縦方向振動励起手段１６の大きい動作を可能にするために、縦方向振動励起手段１６は、磁石３０および磁極体３２を含む駆動装置の部分と共に、バックパネルなどに固定される。アダプタ３６は、プレート１２が、プレート１２の延在方向に垂直な方向に、本質的に直動振動運動を行なうように励起され、つまり、プレートが、できるだけ全体として前後に振動するように、プレート１２全体に分布するように発振コイル３４の機械的振動運動を伝達する機能を果たす。したがって、プレート１２は、図１ａに示すように屈曲波の形態で振動し、さらに、図１ｂに二重矢印で示すように、全体として均一に前後に振動する。

発振コイル３４を含む縦方向振動励起手段１６の駆動装置の部分とともにアダプタ３６を介した固定的接続によってのみ、プレート１２を支持し、ラウドスピーカーを天井に実装して、ラウドスピーカーを天井から懸垂する時などに、永久磁石３０および磁極体３２を含む当該部分に、この部分の案内手段を支持することは可能だが、以下の実施態様のように、プレート１２のブラケットをさらに設けることが好ましい。電気力学的駆動装置によってのみプレート１２の直動縦方向振動運動４２を生成することは可能だが、プレート１２は、振動するように懸垂または軸支されることが好ましく、その結果、プレート１２がプレート１２のアイドル位置から、プレートの延在部分に対して垂直な方向に、縦方向に平行移動した時に、サスペンションによって生じる力が、この直動偏向に対抗して、ダイアフラムをアイドル位置に戻すことができる。こうして、サスペンションおよびプレート１２は振動システムを形成し、プレート１２は、延在方向に垂直な方向に直動的に前後に移動することが可能である。この振動システムは、共鳴の逓増を利用することができるように、縦方向振動励起手段１６が担うバス範囲付近の固有周波数に応じて設計するべきである。

以下で、いくつかの実施態様について説明し、それにより、ダイアフラムとして機能するプレートを懸垂し、縦方向振動励起手段を結合し、縦方向振動励起手段をプレート上に配置する様々な可能性を説明する。

図２ａおよび図２ｂはラウドスピーカーの一実施態様であって、図１ａ〜図１ｄの実施態様に比較した唯一の相違は、縦方向振動励起手段が、電気力学的に動作する４個の駆動装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄから成り、ダイアフラムとして機能するプレート１２が、スパイダー５０によりフレーム５２から懸垂され、フレーム５２がバックパネル５４に結合され、パックパネル５４に、電気力学的に動作し、永久磁石３０および磁心３２を含む駆動装置１６ａ〜１６ｄの部分が結合される点である実施態様を示す。

スパイダー５０は、ゴムバンドなどの弾性バンド５６から成り、弾性バンド５６は、プレート１２の周囲に沿って実装され、プレート１２の中心から外側に向かって、プレート１２周囲の弾性バンド５６の実装端部から、本質的に星状に他方の端部がフレーム５２に結合されるように延在する。バンド５６は、その結合およびばね定数に関して、縁部の各部分が同様に影響を受けるように設計される。一方では、駆動装置１６ａ〜１６ｄがバックパネルに結合され、他方では、プレート１２がスパイダー５０により懸垂されるという事実は、駆動装置１６ａ〜１６ｄの質量により、駆動装置１６ａ〜１６ｄの発振コイル３４が、空気隙間の領域内に垂直に埋め込まれず、その結果、歪を生じる危険性をなくす。組立ての際、ダイアフラムとして機能するプレート１２、および駆動装置１６ａ〜１６ｄは、他の部分の運動方向に影響を与えないように調節することが好ましい。このようにして、ダイアフラムまたはプレートの質量、および縦方向振動励起手段１６の質量は、駆動装置１６ａ〜１６ｄの励起コイル３４の振動方向に影響を与えない。スパイダー５０は、ダイアフラムまたはプレート１２を各々の偏向後に減衰させ、始動位置またはアイドル位置に戻すサラウンド機能を果たす。バックパネル５４は、ラウドスピーカーの筐体として機能する。しかし、ラウドスピーカーの筐体を設けることは、必須ではない。駆動装置１６ａ〜１６ｄは中心に対して対称に配置されるので、構造物伝播音生成手段１４によって生成される屈曲波に関して、励起点におけるこれらの駆動装置とプレート１２との接触または接続によって生じる外乱は減少する。励起駆動装置（１６ａ〜１６ｄ）は、全く同一の励起信号により、または振幅が異なる励起信号により同相状態で駆動され、ダイアフラムプレート１２のフリンジ効果を相殺する。

図３に関して、図２ａ〜図２ｂのラウドスピーカーとはサスペンションが異なるが、ダイアフラムとして機能するプレート１２が、やはり、ほぼアイドル位置で直動する縦方向振動前後運動を行なうことが可能なラウドスピーカーの一実施態様について説明する。この実施態様では、ダイアフラム１２は、ダイアフラムとして機能する矩形プレート１２のコーナーごとに、それぞれ１個の心棒６０上にばね実装される。心棒６０は、やはり駆動装置１６ａ〜１６ｄが実装されたバックパネル５４にしっかりと結合され、心棒６０は、プレート１２に平行に延在するバックパネル５４から垂直に突出し、つまり、心棒６０は、駆動装置１６ａ〜１６ｄによって生じる直動縦方向振動運動の方向に延在する。プレート１２を各コーナーに実装するのは、たとえば、個々の心棒６０が貫通して延在する各コーナーにおけるそれぞれの孔により行われる。プレート１２を各コーナーにおいて心棒６０上にばね実装することは、たとえば、コイルばね６２により行なわれ、コイルばね６２は心棒６０の周囲に形成され、心棒６０により案内されて、プレート１２のそれぞれのコーナーに結合された端部と、たとえばバックパネル５４に接続された固定端部とを有する。明らかに、その他の弾性手段は、それぞれのコーナーに対する最小のポテンシャルを画定するために使用される。

駆動装置１６ａ〜１６ｄのばねコイルが垂直に埋め込まれることも、図３のサスペンションにより確保される。さらに、やはり、組立体は、ダイアフラム１２および駆動装置１６ａ〜１６ｄがそれぞれの運動方向に相互に影響を与えないように実装することが好ましい。やはり図２ａおよび図２ｂの場合と同様、バックパネル５４は、ラウドスピーカー筐体の一部として機能する。ダイアフラムの質量および縦方向振動励起手段１６の質量が、駆動装置１６ａ〜１６ｄの発振コイル３４の振動方向に与える影響は比較的少なく、つまり、発振コイル３４は、組み立てられていない状態のように、それぞれの空気隙間内に埋め込まれる。コイルは、ダイアフラム１２を各々の偏向後に減衰させ、ダイアフラム１２を始動位置に戻すサラウンド機能を果たす。

図１ａ〜図１ｄに関して既に説明したように、発振コイルを含む縦方向振動励起手段の駆動装置部分は、プレート１２に確実に接続されるか、またはプレート１２を単に支持する。どちらの場合も、図２ａ、図２ｂおよび図３のラウドスピーカーの組立て時に、ダイアフラムプレート１２のアイドル位置におけるダイアフラムプレート１２と駆動装置１６ａ〜１６ｄとの間の距離は、これらが、アイドル位置においてほぼ接触するが、互いに力を加えないように設定される。ダイアフラムプレートが駆動装置１６ａ〜１６ｄの動作を追跡することを容易にするために、発振コイル２２または３４を備える駆動装置１６ａ〜１６ｄの部分は、たとえばプレート１２に接着することが好ましい。

図４は、図３のラウドスピーカーと違って、縦方向励起手段を構成する駆動装置１６ａ〜１６ｄが、発振コイル３４を含む部分を介して、たとえば発振コイル支持体を介してダイアフラムプレート１２に結合されるのではなく、永久磁石３０を含む電気力学的励起システムの部分を介して結合されるラウドスピーカーの実施態様を示す。しかし、発振コイル３４は、ダイアフラムプレート１２ではなくラウドスピーカーバックパネル５４に結合される。永久磁石３０と磁極体３２との間の隙間内に発振コイル３４を垂直に埋め込むのは、サスペンション、つまりばね６２を含む心棒６０、および／またはスパイダー５０により継続的に行なわれる。

図５は、上記の実施態様と同様、励起手段１４および１６が共に、電気力学的原理に従って動作するラウドスピーカーであって、縦方向振動励起手段１６の電気力学的駆動装置が、構造物伝播音生成手段１４の永久磁石を磁石として使用するラウドスピーカーの一実施態様を示す。サスペンションおよび構造物伝播音生成手段１４に関して、図５の実施態様は図３および図４の実施態様に対応する。しかし、図３および図４の実施態様と違って、縦方向振動励起手段は発振コイル７０のみを備え、発振コイル７０は、構造物伝播音生成手段１４の駆動装置の発振コイル２４と同軸状に配置され、バックパネル５４に結合される。発振コイル２４および７０は共に、同じ永久磁石２０と相互作用する。この構造では、その他の磁極体は、発振コイル７０の周囲にさらに設けられてもよい。したがって、発振コイル７０は、構造物伝播音生成手段１４の周囲に円を形成する。図２ａ、図２ｂおよび図３の実施態様と同様、発振コイル７０を含む縦方向振動励起手段１６の駆動装置の部分は固定され、他の部分はダイアフラムプレート１２に結合されており、つまり、この場合、他の部分は構造物伝播音生成手段１４の永久磁石２０である。対照的に、構造物伝播音生成手段１４の駆動装置は、プレート１２、つまり発振コイル２４を含む部分にのみ結合される。

図６は、構造物伝播音生成手段１４をダイアフラムとして機能するプレート１２に結合する特定の形態の一実施態様を示す。上記の実施例で行ったように、励起領域の環状発振コイル支持体を介して発振コイルをダイアフラムプレート１２に結合するのではなく、図６の実施態様は、発振コイル２４を支持する発振コイル支持体８０を有し、ダイアフラムプレート１２に対向する側部に、円錐の頂点がダイアフラム１２に接続された円錐形の部分を呈する。その結果、屈曲波、および構造物伝播音生成手段のより高い最高カットオフ周波数を形成するために、ダイアフラムとして機能するプレート１２の最適なドット励起が達成される。

最後に、筐体を有する創意に富むラウドスピーカーであって、ダイアフラムとして機能するプレートが、気密サスペンションにより筐体に懸垂されて、筐体を気密的に封止するラウドスピーカーを製造することが可能であることを指摘しておく。これを可能にするには、たとえば、プレート１２の周囲からラウドスピーカーボックスのそれぞれの凹部の周囲まで伸張する連続弾性バンドなど、特殊なサラウンドを使用する。非常に重量のあるダイアフラムプレート、またはダイアフラムプレートと固着された励起システムとの組合せの場合、サラウンドは、さらに図３のばね−心棒サスペンション、または図２ａおよび図２ｂのスパイダーサスペンションによっても支持される。ダイアフラム全体の縦方向の直動運動により十分な空気量が移動するため、この場合、さらにバスリフレックス原理が使用される。このため、リフレクションチャネル用の孔を、筐体内、たとえば側部に組み込む。

上記の各々の実施態様には、１つの構造物伝播音生成手段のみを設けたが、さらに数個のこうした手段を使用することができることを指摘しなければならない。この場合、ダイアフラムプレートの中心周囲に分布させることが好ましい。しかし、１個の構造物伝播音生成手段のみを有する場合、および数個の構造物伝播音生成手段を有する場合のいずれも、中心から離れた距離に分散して配置することも可能である。この配置は、屈曲波が最適な状縦で励起されるように選択するべきである。

さらに、ダイアフラムプレートを縦方向前後に振動動作させるため、１個または４個の駆動装置だけではなく、必要に応じて任意の数の駆動装置を備えることができる。数個のこうした縦方向に振動する駆動装置を使用する場合、これらの駆動装置は、ダイアフラムプレートが、表面全体にわたって均一に駆動されるように配置すると有利である。数個の駆動装置の場合、アダプタは、図２〜図４の実施例と同様に省略することができる。こうした数個の縦方向振動駆動装置を配置する場合、これらの駆動装置は、ダイアフラムプレートに対して常に中心対称に配置することが好ましい。数個の縦方向振動駆動装置を使用すると、ラウドスピーカーのポテンシャル音響レベルが増加する。

さらに、図１ａ〜図６の実施態様の上記の変形は、サスペンション、および駆動装置の位置の両方に関して望ましい任意の方法で互いに組合せ、互いに対して移動可能な駆動装置の部分を実装することができることを指摘しなければならない。

また、図２ａ〜図５の上記の説明に関して、上記の弾性手段によるダイアフラムプレートの弾性または振動サスペンション、つまり弾性バンド５６およびばね６２ではなく、弾性サスペンションまたは縦方向振動励起手段の駆動装置の取り付けを準備することもでき、ダイアフラムプレートは心棒６０によってのみ案内されるか、または自由な状態である。

さらに、上記の駆動装置以外の駆動装置、電気力学的原理とは異なる変換器原理に基づく駆動装置を準備することもできる。特に、構造物伝播音の生成に使用される駆動装置は、圧電原理に従って動作するように、たとえば一方の側部上でダイアフラムに接続し、他方の側部上でウェイトに接続され、ウェイトから離れて自由に動く圧電結晶として実現することも可能である。

また、最後に、構造物伝播音生成手段をダイアフラムにしっかりと接続するのではなく、適切なデバイスにより、特定の高さで上から懸垂するように保持し、さもなければ、垂直に整列したダイアフラムの縦方向振動方向に自由に移動可能であるように保持し、ダイアフラムをアイドル位置に支持することも可能であることを指摘しなければならない。

図１ａは、本発明の一実施態様によるフラットパネルラウドスピーカーの部分側断面図であり、ダイアフラムとして機能するプレートのみを、縦方向振動励起手段を備えない構造物伝播音生成手段と共に示し、ダイアフラムの振動挙動、つまり構造物伝播音生成手段により生成される屈曲波が示されている。 図１ｂは、図１ａのラウドスピーカーの部分側断面図であり、構造物伝播音生成手段ではなく、ダイアフラムとして機能するプレート、および縦方向振動励起手段のみが図示され、やはり縦方向振動励起手段による振動挙動、つまりプレートの前方および後方振動運動が示されている。 図１ｃは、図１ａおよび図１ｂのラウドスピーカーの前面図である。 図１ｄは、ラウドスピーカーの部分平断面図であり、図１ｂの縦方向振動励起手段および図１ａの構造物伝播音生成手段はラウドスピーカー内に結合されている。 図２ａは、本発明のさらに他の実施態様によるラウドスピーカーの前面図である。 図２ｂは、本発明のさらに他の実施態様によるラウドスピーカーの部分平断面図である。 図３は、本発明のさらに他の実施態様によるラウドスピーカーの部分平断面図である。 図４は、本発明のさらに他の実施態様によるラウドスピーカーの部分平断面図である。 図５は、本発明のさらに他の実施態様による部分平断面図である。 図６は、本発明のさらに他の実施態様によるラウドスピーカーの部分平断面図であり、縦方向振動励起手段ではなく、構造物伝播音生成手段のみが示されている。

Claims (21)

1. ラウドスピーカーであって、
   ダイアフラム（１２）と、
   構造物伝播音を前記ダイアフラム（１２）内に生成するための第１励起手段（１４）と、
   前記ダイアフラム（１２）を前記ダイアフラムの延在部分に対して垂直な方向に縦方向振動運動（４２）させるための、第１励起手段とは異なる第２励起手段（１６）とを備えるラウドスピーカー。
2. 前記第１励起手段（１４）が、電気力学的または圧電原理に従って動作するように構成される、請求項１に記載のラウドスピーカー。
3. 第１周波数範囲を有する第１電気励起信号と、第２周波数範囲を有する第２電気励起信号とを、表現される情報を指示する電気信号から生成する手段（１８）をさらに備え、前記第１周波数範囲が、前記第２周波数範囲に含まれるすべての周波数範囲より高い周波数を含むか、または前記第１および第２周波数範囲が第１周波数を含み、第１励起信号が第２励起信号より高く、かつ第２周波数が第１周波数より低く、第２励起信号が第１励起信号に等しく、または第２励起信号が第１励起信号より高い、請求項１または２に記載のラウドスピーカー。
4. 前記第１励起手段（１４）がダイアフラム（１２）に結合され、さもなければ結合されない、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のラウドスピーカー。
5. 前記第２励起手段（１６）が不動状態で固定される、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のラウドスピーカー。
6. 前記第２励起手段（１６）が、アイドル状態において、前記第２励起手段（１６）と前記ダイアフラム（１２）とが互いに力を及ぼさない距離だけ、前記ダイアフラム（１２）から離間配置される、請求項５に記載のラウドスピーカー。
7. 前記第２励起手段（１６）が前記ダイアフラム（１２）に接続される、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のラウドスピーカー。
8. 前記第２励起手段（１６）が、前記ダイアフラム（１２）に沿った近接拡張領域において前記ダイアフラム（１２）を励起するように構成される、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のラウドスピーカー。
9. 前記第２励起手段（１６）が、前記ダイアフラム（１２）に沿った複数の励起点において前記ダイアフラム（１２）を励起するように構成される、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のラウドスピーカー。
10. 前記第２励起手段が、前記ダイアフラム（１２）を均一に励起するように構成される、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のラウドスピーカー。
11. 前記近接する拡張領域または複数の励起点が、前記ダイアフラム（１２）に対して中心対称に配置される、請求項８または請求項９に記載のラウドスピーカー。
12. 前記第２励起手段が、互いに離間配置された支持体を介してダイアフラムを支持するか、またはプレートに結合されるアダプタを備える、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のラウドスピーカー。
13. 前記第２励起手段（１６）が、電気力学的原理に従って動作するように構成される、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のラウドスピーカー。
14. 前記第２励起手段（１６）が、アダプタ（３６）を介して前記ダイアフラム（１２）に結合された発振コイル（３４）を有し、その結果、前記発振コイル（３４）の振動が、環状励起領域に沿って前記ダイアフラム（１２）に伝達される、請求項１３に記載のラウドスピーカー。
15. 前記第２励起手段（１６）が、同じ励起信号により駆動される数個の励起子ユニット（１６ａ〜１６ｄ）を有する、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載のラウドスピーカー。
16. 前記ダイアフラム（１２）を振動するように実装するためのサスペンション（５０、６０、６２）であって、その結果、前記ダイアフラム（１２）がアイドル位置から前記ダイアフラムの延在部分に垂直な方向に長手方向平行移動することが可能であり、前記アイドル位置からの前記ダイアフラム（１２）の平行移動が前記平行移動を抑えるように作用するサスペンションをさらに備える、請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載のラウドスピーカー。
17. スパイダー（５０）をさらに備え、前記ダイアフラム（１２）が前記スパイダー（５０）によって懸垂される、請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載のラウドスピーカー。
18. 前記ダイアフラム（１２）が、前記ダイアフラムの延在部分に垂直な方向に移動可能に周囲に沿って、前記ダイアフラムの延在部分に垂直に延在する心棒（６０）により実装され、ばね手段（６２）が、一方の端部が前記ダイアフラム（１２）の周囲に結合されると共に、他方の端部が不動状態に固定される各心棒（６０）に設けられる、請求項１ないし請求項１７のいずれかに記載のラウドスピーカー。
19. 前記第１および第２励起手段（１４、１６）が、第１発振コイル（２４）および永久磁石（２０）を有すると共に、前記ダイアフラム（１２）に結合される第１励起手段（１４）と、前記第１励起手段（１４）を包囲して、前記第１永久磁石（２０）と相互作用する第２発振コイル（７０）を有する第２励起手段（１６）とを電気力学的に作動させるように構成される、請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載のラウドスピーカー。
20. 前記第１励起手段（１４）が、前記第１励起手段（１４）のさらに非結合部分方向に移動可能な円錐形部分を有し、前記円錐形部分の円錐の頂点が、前記ダイアフラム（１２）に結合されて、前記第１励起手段（１４）の機械的振動が前記ダイアフラム（１２）に伝達される励起点を画定する、請求項１ないし請求項１９のいずれかに記載のラウドスピーカー。
21. ダイアフラム（１２）が、前記ダイアフラムの延在部分に垂直な方向に直動的に移動可能であるように懸垂され、前記第２励起手段（１６）が結合されて、前記ダイアフラムと共にバスリフレックス筐体を形成するバックパネル（５４）をさらに備える、請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のラウドスピーカー。

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