本公开涉及一种电动式扬声器单元的膜片,该电动式扬声器单元用在安装于用户的耳朵上并再现音频的耳机和耳塞中。
背景技术:
在用于耳机和耳塞中的小型电动式扬声器单元中,存在使用这样的膜片的情况:通过形成膜状构件,将拱顶部和沿该拱顶部周向延伸的边缘部一体地构成,该膜状构件的材料是pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pei(聚醚酰亚胺)等的树脂。在该电动式扬声器中,从后表面侧供应音频信号电流的音圈安装在一体地构成的膜片的中央拱顶部和边缘部的联接部处。膜片的边缘部的周向端侧固定在与小而轻的磁路连接的框架处,并且音圈的线圈布置在磁路的磁腔处。
膜片的形状影响由电动式扬声器单元再现的音频的质量和声压频率特性。尤其是,在拱顶部和边缘部一体成型的膜片中,存在许多这样的膜片形状:通过在凸状(穹顶状)的拱顶部和凸状(卷形)的边缘部处分别提供多个肋(突出部或槽)并赋予拱顶部强度,试图调节上下振动并变形的边缘部的振动特性。另外,存在许多这样的膜片形状:通过致力于拱顶部和边缘部的形状以及肋的布置,试图改善包括声压频率特性的平坦化等声学特性。
例如,传统上,存在一种扬声器膜片,其中,位于内周边缘和外周边缘之间的多个肋从内周边缘开始沿曲线等间隔不接触地形成(jps57-200996u)。存在将jps57-200996u的图1或图2中所示的具有多个倾斜方向的肋的边缘部称为切向边缘的情况。
jps57-200996u的图2或图4中所示的这些肋的横截面是弯折的,以使得在基材上以直线提供拐角,并且膜片的边缘部在肋中以锐角弯折。当膜片上下振动并且边缘部的向上方向和向下方向的移动性不同时(即,边缘部的位移对称性不同并且膜片的线性度变差时),容易发生诸如膜片滚动或出现异常声音之类的故障。当边缘部的位移对称性不同时,极有可能使从电动式扬声器单元传播的声波的偶数阶失真增加,从而存在再现音质劣化的问题。
此外,传统上,例如,如jp4153934b的图13a至图13f中所示,在拱顶部和边缘部两者处都设置有多个倾斜方向的肋(jp4153934b)。另选地,在拱顶部和边缘部的任一者处设置有倾斜方向的肋。就jp4153934b而言,当膜片和肋由分开的结构构成时,存在振动系统的重量变重并且导致声压降低的问题。
技术实现要素:
根据本公开的一个方面,提供了一种膜片,其中通过模制片状构件或膜状构件而构成径向的横截面为凸状的拱顶部,该膜片包括:在所述拱顶部处以旋转对称的方式形成的多个凸状肋或凹状肋,其中,所述多个凸状肋或凹状肋以中心点作为起点延伸并在径向上呈螺旋形,并且所述凸状肋或凹状肋的形状由使用下面的公式1的递推公式的函数限定,该公式1通过将前第一项和前第二项相加而得出,
公式1:
a1=a2=1
an+2=an+1+an
n是不小于1的整数。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施方式的在耳机和耳塞中使用的电动式扬声器单元的外观图。
图2是用于描述根据本公开的一个实施方式的膜片的形状的俯视图。
图3是用于描述根据本公开的一个实施方式的膜片的螺旋形肋的形状的图。
图4是根据本公开的两个实施方式的膜片和比较例的膜片的形状的俯视图。
图5是示出根据本公开的膜片的位移对称性的曲线图。
图6是示出本公开的膜片和比较例的膜片的声压频率特性的曲线图。
图7是示出本公开的膜片和比较例的膜片的声压频率特性的曲线图。
图8是示出根据本公开的其他三个实施方式的膜片的形状的俯视图。
图9是示出根据本公开的另一实施方式的膜片的声压频率特性的曲线图。
图10是示出根据本公开的另一实施方式的膜片和比较例的膜片的声压频率特性的曲线图。
具体实施方式
本公开是为了解决上述传统技术所具有的问题而发明的,本发明的目的是提供一种扬声器单元,在该扬声器单元中,通过致力于拱顶部和边缘部的形状并通过改善声学特性(包括使声压频率特性相对于电动式扬声器单元的膜片平坦化),而使再现音质优异。
下面描述根据本公开的优选实施方式的膜片、使用该膜片的扬声器单元、耳机和耳塞。然而,本公开不限于这些实施方式。
(实施方式1)
图1是用于描述根据本公开的优选实施方式的在耳机和耳塞中使用的电动式扬声器单元1的图。具体地,图1是从前面示出扬声器单元1的外观的立体图。此外,图2是俯视图,其中,为了描述该扬声器单元1的膜片10的形状而进行了局部放大。扬声器单元1的实施方式不限于本实施方式的情况。此外,关于扬声器单元1的用于描述本公开而不必要的构造,省略了图示和描述。
本实施方式的扬声器单元1是电动式扬声器,其中,在靠近用户的耳朵布置的耳机中使用的公称直径为40mm。例如,当公称直径为35mm至50mm时,扬声器单元1适合于耳机。当公称直径是小直径(例如,公称直径为5mm至10mm的情况)时,扬声器单元1适用于耳塞。扬声器单元1安装在耳机的挡板或耳塞的壳体处,并构成耳机或耳塞。关于使用该扬声器单元1的耳机或耳塞的具体实施方式,省略了图示和说明。
扬声器单元1包括:框架2,其由树脂材料形成;磁路3(未示出),其固定在框架2处;膜片10,其由peek层压膜成型;音圈(未示出),其与膜片10接合,并且在该音圈中,磁路3(未示出)的磁腔(未图示)中布置有线圈;端子(未示出),其连接音圈的线圈的两端;以及制动构件(未示出),其安装在框架2处,并且从膜片10传播的声波经过该制动构件。在图1中,因为将磁路3、音圈以及覆盖框架2的后述的开口的制动构件定位在膜片10的后表面侧而被隐藏,所以从扬声器单元1的外观上看不到它们。
膜片10是由似球面的一部分的拱顶部11和在该拱顶部11的外周延伸的边缘部12一体地构成的膜片。在膜片10中,从后表面侧供应音频信号电流的音圈安装在拱顶部11和作为拱顶部11的外周部的边缘部12的联接部处。膜片10的边缘部12的外周边缘侧固定在框架2的膜片固定部21处,并且小而轻的磁路3固定在框架2的磁路固定部22(未示出)处。磁路固定部22的内部设置有与磁路3的磁腔连通且音圈经过的开口。与膜片10联接的音圈的线圈布置在磁路3的磁腔中。
因此,在扬声器单元1中,当音频信号电流供应至布置在产生强直流磁场的磁路3的磁腔中的音圈时,在图示的z轴方向上产生驱动力,并且由音圈和膜片10构成的扬声器振动系统在z轴方向上振动。即,扬声器振动系统仅由膜片10的边缘部12可振动地支撑。结果,在存在于膜片10前后方的空气中产生压力变化,并且音频信号电流被转换成声波(音频)。
框架2具有:大致环形的膜片固定部21,其固定膜片10的边缘部12的外周部;大致环形的磁路固定部22,其固定磁路3;联接部23(未示出),其联接膜片固定部21和磁路固定部22,并限定多个开口(未示出);以及端子固定部(未示出),其固定端子。框架2将膜片10安装在前表面侧,使得膜片10的拱顶部11和边缘部12露出,并且构成为使得再现从膜片10的前表面侧传播的声波。
此外,关于从膜片10的后表面侧传播的声波与从膜片10的前表面侧传播的声波成为反相关系,框架2构成为使得来自边缘部12的声波借助由联接部23限定的多个开口(未示出)向后表面侧再现。联接部23处可以安装有具有透气性的制动构件(未示出),以覆盖开口。在扬声器单元1中,可以借助开口和制动构件来调节框架2的内部空间所引起的顺应性(声学容量),从而使其适合于耳机或耳塞,并且可以通过调节顺应性来调节频率特性,特别是低声带的频率特性。
框架2由树脂材料形成,该树脂材料包括聚苯醚基树脂、聚苯乙烯树脂和选自由聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物组成的组中的至少一种聚烯烃树脂。聚苯醚基树脂和聚苯乙烯树脂的重量比优选在90/10至70/30的范围内,并且相对于聚苯醚基树脂和聚苯乙烯树脂的总量为100重量份,优选包括5至20重量份的聚烯烃树脂。聚苯醚基树脂和聚苯乙烯树脂可以被合金化。
通过采用上述树脂材料,本实施方式的框架2可以具有平衡良好的高内部损耗和优异机械性能,并且可以具有轻巧且优异的耐热性和信噪(s/n)比。更详细地,通过以特定比例包括聚苯醚基树脂、聚苯乙烯树脂和聚烯烃树脂,可以获得这样的框架2,该框架2具有平衡良好的特别高的内部损耗和优异的机械性能,并具有优异的振动特性,而不失去树脂原来具有的优异的耐热性、耐湿性、成形性、尺寸稳定性以及轻质性。
膜片10由厚度为33μm的peek层压膜(peek9μm/tpu15μm/peek9μm)构件成型。膜片10的拱顶部11是横截面为凸状的穹顶形的膜片部。另外,膜片10的边缘部12是在径向的横截面上为凸状的卷边。如图1或图2中所示,拱顶部11处设置有多个凸状螺旋形肋6,这些凸状螺旋形肋的凸状表面的一部分凸出。膜片10的螺旋形肋6可以是使凸表面形的一部分凹入的凹状肋。
膜片10的拱顶部11的螺旋形肋6以设定的中心点o作为起点沿径向延伸,并且呈螺旋形。在膜片10中,沿圆周方向等间隔地布置有13条肋。由使用公式1的递推公式的函数来限定每个螺旋形肋6的形状(弯曲的状态):可以通过将前第一项和前第二项相加而得出的斐波那契数列。
(公式1)
a1=a2=1
an+2=an+1+an(n:不小于1的整数)
例如,斐波那契数列是一个持续{1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,…,…}的数列,据报道斐波那契数列出现在许多自然世界的现象中。具体地,据报道斐波那契数列以螺旋形出现,诸如向日葵的种子的排列、鹦鹉螺的壳的横截面形状、仙人掌的刺的排列等。相邻的斐波那契数之比收敛至黄金比例
图3是用于描述螺旋形肋的形状的图。例如,针对将斐波那契数列的每一项的值an作为一条边的正方形以相邻的方式依次排列而成的该正方形的集合,将以所述正方形的该一条边的长度为半径连接所述正方形的两个顶点的圆弧连续连接,由此规定螺旋形肋的形状。图3示出斐波纳契数列的各项的值为{1,1,2,3,5,8,13}的情况。
可以通过连续连接由公式2的函数离散限定的x-y坐标来限定基于斐波那契数列的螺旋形状。
(公式2)
(b:可选常数,m:参数(自然数),
膜片10的多个凸状肋6中的每一者的螺旋形的形状由公式1和公式2确定。即,基于斐波那契数列确定仿生(仿造生物)的螺旋形的形状。膜片10的螺旋形肋6是通过将公式2的值“b”设定为“0.03”来限定形状的情况下的肋。
不仅在拱顶部11处而且在边缘部12处可以设置有多个螺旋形的凸状肋或凹状肋。在本实施方式的膜片10中,不仅拱顶部11处设置有凸状的螺旋形肋6,而且在边缘部12处也设置有凹状的螺旋形肋14(16)。在本实施方式中,尽管通过模制片状构件或膜状构件,横截面为凸状的环形边缘部12与拱顶部11在拱顶部11的外径侧一体地构成,但是由不同构件构成的边缘部12可以连接至拱顶部11的外径侧。
此外,边缘部12处设置有通过使凸状表面凹进而形成的多个凹状肋13。多个凹状肋13包括:第一肋14(16),其是像切向肋一样布置的螺旋形肋;以及第二肋15,其是倾斜肋并且以旋转对称的方式布置在边缘部12处。本实施方式的膜片10的边缘部12处设置有作为凹状肋13的三十个第二肋15和五个第一肋14(16)。尽管本实施方式的第一肋14(16)是螺旋形肋,但是第一肋14可以是直形肋。
每个凹状第一肋14均通过使边缘部12的凸状表面凹进而形成,使得第一肋14沿着第一规定线t1,该第一规定线t1以角度θ=45度与经过中心点o的第一径向线r1相交。第一径向线r1是经过第一肋14的大致中央附近的假想线。例如,如图2中所示,第一肋14形成为槽,其中,边缘部12的与中心点o沿第一径向线r1分开预定距离的凸表面沿以角度θ=45度相交的第一规定线t1凹进。
此外,限定第一肋14的第一规定线t1也是中心为中心点o的同心圆的切线。即,第一规定线t1是与所示的角度θ=45度的径向线r0以角度θ=90度相交的同心圆的切线。因此,沿第一规定线t1的第一肋14形成边缘部12的切向肋。
此外,如图2中所示,另一个第一肋14形成为槽,其中,边缘部12的与中心点o沿所示的第一径向线分开预定距离的凸状表面沿以角度θ=45度相交的第一规定线凹进。这些第一肋14是与x轴相交的第一肋14以中心点o为中心旋转72度并复制的凹状肋。类似地,在膜片10中,还布置了两个与x轴或y轴相交的第一肋14,使得两个第一肋14以旋转对称的方式复制。结果,总共五个第一肋14从中心点o以旋转对称的方式以72度的角度布置。
此外,通过使边缘部12的凸状表面凹进而形成凹状第二肋15,使得第二肋15沿着与经过中心点o的第二径向线相交的第二规定线。第二径向线是经过第二肋15的大致中央附近的假想线。例如,如图2中所示,布置在与x轴相交的第一肋14附近并不与该第一肋14相交的位置的第二肋15a形成为槽,其中,边缘部12的与中心点o沿穿过中心点o的第二径向线ra分开预定距离的凸表面沿以角度
因此,限定第二肋15a的第二规定线ta不是以中心点o为中心的同心圆的切线,而是成为这样的关系:第二规定线ta相对于限定与相邻的第一肋14的第一规定线t1倾斜,并与第一规定线t1相交。因此,沿第二规定线ta的第二肋15a不形成边缘部12的切向肋,并且形成不与第一肋14相交的倾斜肋。
接下来,如图2中所示,另一个第二肋15b布置在使第二肋15b与作为倾斜肋的第二肋15a相邻的位置。具体地,第二肋15b布置成使得第二肋15a以恒定的角度λ的间隔分别从中心点o以旋转对称的方式复制。类似地,其他第二肋15c至15f分别布置成使得第二肋15a以恒定的角度λ的间隔分别从中心点o以旋转对称的方式复制。结果,第二肋15a至15f形成由六个第二肋组成的肋组。该肋组(第二肋15a至15f)布置在处于与上述x轴相交的位置处的第一肋14与另一第一肋14之间。
在本实施方式的膜片10中,五对由六个第二肋15构成的肋组布置成使得肋组从中心点o以72度的角度以旋转对称的方式复制。因此,在边缘部12的一周,作为类似一个切向肋的螺旋形肋的第一肋14(16)和由六个倾斜肋构成的第二肋15的肋组布置成使由第一肋14(16)和肋组构成的五对依次出现。
结果,如上所述,在本实施方式的膜片10的边缘部12中,作为凹状肋13的五个第一肋14(16)和三十个第二肋15布置成包括单位面积凹状肋13的存在密度高的部分和低的部分。因此,边缘部12的刚度和强度变得不均匀并且共振频率分散。边缘部12的凹状肋13改善了膜片10的位移对称性,防止了诸如膜片10滚动或异常声音出现之类的故障,并改善了再现音质。在本实施方式的情况下,不限于此,抑制了声压频率特性的峰值下降,并且再现音质可以是优异的。
第一肋14和第二肋15中的每一者的长度和深度可以基于边缘部12的形状而适当地限定。即,从凹状肋13的边缘部12的凸状表面开始的深度变化,使得边缘部12的中央位置处的深度与靠近边缘部12的内周侧边缘部或外周侧边缘部的位置处的深度不同。凹状肋13在凸状边缘部12的两个边缘部以外的部分处设置成为细长的槽状部。凹状肋13的内侧边缘未到达与边缘部12的连接部(拱顶部11的外周部),并且凹状肋13的外侧边缘未到达固定到框架2的膜片固定部21的平坦表面部。
图4是示出本实施方式的膜片10的z轴方向的位移对称性的曲线图。横轴示出使施加至安装有膜片10的音圈的位置的驱动力标准化的值(%),纵轴示出膜片的z轴方向相对于驱动力的位移量(位移[mm])的绝对值,并且图4是重写的向上方向(上:实线,前表面方向)和向下方向(下:点线,后表面方向)的曲线图。在边缘部12的z轴方向的位移对称性优异的理想膜片的情况下,向上方向的特性曲线和向下方向的特性曲线不分离,并且接近并大致匹配。
当参考图4的曲线图时,在本实施方式的膜片10中,向上方向的特性曲线和向下方向的特性曲线非常接近,并且边缘部12的z轴方向的位移对称性优异。因此,使用膜片10的电动式扬声器单元1能够通过使由音圈和膜片10等构成的扬声器振动系统滚动来抑制异常声音的发生。当膜片10的z轴方向的位移对称性优异时,位移对称性接近在膜片10的向上方向和向下方向的位移的绝对值相等时排出的空气量相等的方向。因此,抑制了偶数阶失真的发生,并且再现音质可以是优异的。
另外,图5是示出本实施方式的膜片10和比较例的膜片100的声压频率特性的曲线图。横轴示出输入音频信号的频率(10hz至100khz),并且纵轴示出所再现的声压水平。在本实施方式的膜片10的情况下,抑制了采用比较例的膜片100时在大约3k至30khz中出现的峰值下降。因此,根据使用本实施方式的膜片10的电动式扬声器单元1,能够使包括该膜片的耳机或耳塞的再现音质优异。
图6是示出本实施方式的其他膜片10a和10b以及比较例的膜片100中每一者的形状的俯视图。在膜片10a中,类似于上述膜片10,通过将公式2中的值“b”设定为“0.03”,拱顶部11处布置有十三个螺旋形肋6a。此外,膜片10b不同于上述膜片10,并且通过将公式2中的值“b”设定为“0.005”,拱顶部11处布置有四个螺旋形肋6b。另一方面,比较例的膜片100的拱顶部11处未设置螺旋形肋6。
此外,作为一个切向肋的第一肋14和由九个倾斜肋构成的第二肋15的肋组分别布置在膜片10a和10b的边缘部12和比较例的膜片100的边缘部12处,使得四对第一肋14和肋组依次出现。即,在上述膜片10包括位于边缘部12处的螺旋形肋16的情况下,膜片10与膜片10a、膜片10b和比较例的膜片100的不同点在于,膜片10a、膜片10b和比较例的膜片100不包括位于边缘部12处的螺旋形肋,其他设定相同。
另外,图7是与图5的曲线图类似地示出本实施方式的膜片10a和膜片10b以及比较例的膜片100的声压频率特性的曲线图。在膜片10a和膜片10b的情况下,抑制了采用比较例的膜片100时在大约3k至30khz中出现的峰值下降。因此,通过使用本实施方式的膜片10a和10b的电动式扬声器单元1,包括扬声器单元1的耳机或耳塞的再现音质可以是优异的。
在包括使用本实施方式的膜片10、10a和10b的电动式扬声器单元1的耳机(未示出)的情况下,作为比较听觉的结果,可以证明,与比较例的耳机相比,本实施方式的耳机的再现音质更加优异。在本实施方式的情况下,因为拱顶部11处包括仿造自然的凸状螺旋形肋,所以加强膜片10的拱顶部12的强度,能够带来中高音带中的共振分散的效果。此外,可以抑制由电动式扬声器单元1的膜片10滚动引起的诸如异常声音之类的不必要的声波的发生。使用该膜片10的电动式扬声器单元1可以用在耳塞(未示出)中,该耳塞使壳体直接支撑在用户的耳朵上。
图8是示出其他实施方式的膜片10c、10d和10e的形状的俯视图。此外,图9和图10中的每一者均是示出声压频率特性的曲线图。在这些实施方式的膜片10c、10d和10e中,布置在拱顶部11处的螺旋形肋6和布置在边缘部12处的螺旋形肋16的形状和布置不同于本实施方式的膜片10,其他设定相同。
类似于上述膜片10b,通过将公式2中的值“b”设定为“0.005”,在图8的(a)中所示的膜片10c的拱顶部11处布置有四个螺旋形肋6c。此外,通过将公式2中的值“b”设定为“0.005”,在边缘部12处以旋转对称的方式布置有五个凹状螺旋形肋16c。
此外,通过将公式2中的值“b”设定为“0.005”,在图8的(b)中所示的膜片10d的拱顶部11处布置有五个螺旋形肋6d。此外,通过将公式2中的值“b”设定为“0.005”,在边缘部12处以旋转对称的方式布置有八个凹状螺旋形肋16d。
另外,在图8的(c)所示的膜片10e中,布置在拱顶部11处的螺旋形肋6e的构造不同于上述膜片10b。即,在螺旋形肋6e中,与上述的膜片10b相似,通过将公式2中的值“b”设定为“0.005”而布置有四个螺旋形肋6b,另外添加四个螺旋形肋6b,这四个螺旋形肋倒置,从而总共布置有八个螺旋形肋。在膜片10e的边缘部12处,布置有与膜片10b的边缘部12处的肋相同的凹状肋13。
当参考图9和图10的曲线图时,在膜片10c、10d和10e中,与膜片10和10b类似,与比较例的膜片100相比,拱顶部11以及边缘部12的刚度和强度变得不均匀,并且共振频率分散。结果,抑制了声压频率特性的峰值下降,并且再现音质可以是优异的。与比较例的膜片100相比,使用膜片10c、10d和10e的电动式扬声器单元1可以抑制由包括音圈和膜片10的扬声器振动系统滚动引起的异常声音的发生。
作为上述实施方式,作为边缘部12中的凹状肋13,第一肋14(切向肋)和第二肋15可以至少布置成使得两者不相交而相邻。作为切向肋的第一肋14沿着与经过中心点的第一径向线以45度相交的第一规定线,第二肋15可以沿着与第二径向线以小于45度的预定度数相交的第二规定线。此外,形成为使得第一肋14和第二肋15相邻的肋组可以布置成使得肋组在边缘部12的一周交替出现。
构成膜片10的树脂材料不限于peek(聚醚醚酮)的层压膜状构件。例如,形成膜片10的材料可以是轻质树脂材料膜(通过热压片材形成的一种或将弹性体片材压制成型的一种),例如另一种膜状的pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pei(聚醚酰亚胺)、pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)、pc(聚碳酸酯)、pi(聚酰亚胺)、par(聚芳酯)、pps(聚苯硫醚)等。此外,形成膜片10的材料可以是由诸如纤维素等的天然纤维或合成纤维或纸材料制成的无纺织物。膜片10可以是层压多种材料的膜片。例如,当层压诸如peek、pei、pet、pen之类的树脂膜时,可以将弹性体片材或粘合剂层作为中间层夹在树脂膜之间。
通过将音圈3连接至限定在拱顶部11的外周部处的音圈安装部,可以将膜片10操作成构成电动式扬声器单元1的扬声器振动系统的组装部。包括螺旋形肋6或凹状肋13的脊线部分被倒角的曲面尺寸,能够根据音圈3的直径尺寸和构成膜片10的树脂材料的厚度尺寸来改变拱顶部11和边缘部12中每一者的形状尺寸。
此外,在膜片10中,拱顶部11可以由与边缘部12不同的构件构成,并且与边缘部12的中央侧连接。即,由与构成径向的横截面为凸状的边缘部12的片状构件或膜状构件不同的构件构成的拱顶部11可以连接至边缘部12的中央侧。
虽然本实施方式的框架2通过采用包括如上所述的特定比例的聚苯醚基树脂、聚苯乙烯树脂、聚烯烃树脂的树脂材料,可以具有平衡良好的高内部损耗和优异机械特性,并且轻巧并具有优异的耐热性和信噪比,但框架2也可以由比例不同的其他树脂材料或金属材料制成。
本公开的膜片不限于所示的电动式扬声器单元,并且可以是还包括阻尼器并且构成扬声器振动系统的扬声器单元。此外,膜片不限于电动式扬声器单元,还可以适用于压电式扬声器单元。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年9月11日提交的日本申请第2019-165002号的优先权,其全部内容通过引用合并于此。