專利名稱：揚(yáng)聲器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種揚(yáng)聲器系統(tǒng)，尤其涉及用機(jī)電聲學(xué)變換器驅(qū)動(dòng)膜板的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已提出若干用機(jī)電聲學(xué)變換器驅(qū)動(dòng)膜板的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。一種典型的揚(yáng)聲器系統(tǒng)應(yīng)用了將機(jī)電變換器直接接膜板的方案。在另一個(gè)例子中，應(yīng)用一種機(jī)電聲學(xué)變換器通過(guò)空間使膜板聲學(xué)振動(dòng)的方案(該方案下稱聲音驅(qū)動(dòng)方案)。此處，將機(jī)電變換器直接接膜板的方案有若干缺點(diǎn)。例如，為得到需要的聲學(xué)特性，要限制接機(jī)電變換器的膜板的位置。因而從揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活性來(lái)看，聲音驅(qū)動(dòng)方案更為有利。
圖14示出應(yīng)用聲音驅(qū)動(dòng)方案的常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。圖14中，100表示板狀膜板。101表示支承膜板100外緣的懸架。102表示固定懸架外緣的板。103表示設(shè)置在板102底部的傳音孔。104表示遮蓋傳音孔103的機(jī)電聲學(xué)變換器。105表示在膜板100與機(jī)電聲學(xué)變換器104之間形成的封閉空間。在該揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，支承膜板100外緣的懸架101使整塊膜板100作活塞運(yùn)動(dòng)用以發(fā)音。也就是說(shuō)，機(jī)電聲學(xué)變換器104發(fā)出的聲音導(dǎo)向封閉空間105，其中空氣受壓以使膜板100振動(dòng)從而發(fā)出聲音。
在這里假定膜板100在任一頻段內(nèi)作活塞運(yùn)動(dòng)。在這樣的假設(shè)下，圖14所示揚(yáng)聲器系統(tǒng)的等效電路可以表示為圖15所示。在圖15所示的等效電路中，F(xiàn)表示機(jī)電聲學(xué)變換器104(驅(qū)動(dòng)器)的驅(qū)動(dòng)力，Rme表示磁阻尼電阻。Cms表示支承驅(qū)動(dòng)器振動(dòng)元件的元件的順度。Mms表示驅(qū)動(dòng)器中振動(dòng)元件的質(zhì)量。Rms表示與驅(qū)動(dòng)器的支承相關(guān)的機(jī)械阻力。Sd表示驅(qū)動(dòng)器膜片的有效面積。另外，Cab表示封閉空間105的聲學(xué)順度。Rab表示封閉空間105的聲阻。Cmp表示懸架101的順度。Rmp表示懸架101的機(jī)械阻力。Mmp表示膜板100的質(zhì)量。Sp表示由膜板100和懸架101組成的膜部分的有效振動(dòng)面積。
從圖15所示的等效電路可知，根據(jù)機(jī)電聲學(xué)變換器104膜片的有效面積Sd與膜部分的有效振動(dòng)面積Sp的面積比(Sd/Sp)構(gòu)成一聲學(xué)轉(zhuǎn)換器。因此，在揚(yáng)聲器系統(tǒng)工作時(shí)，膜部分相對(duì)機(jī)電聲學(xué)變換器104的等效質(zhì)量正比于面積比(Sd/Sp)的平方。所以，若使用膜面積小于膜板100的機(jī)電聲學(xué)變換器，膜板100的等效質(zhì)量就很小。在這種情況下，即使應(yīng)用了大質(zhì)量的膜板100，也不會(huì)劣化揚(yáng)聲器系統(tǒng)自身的效率。
在圖14所示的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，若降低封閉空間105高度Tg，則可提高高音范圍的再現(xiàn)極限頻率。在這里，高音范圍內(nèi)的再現(xiàn)極限頻率由膜板100的質(zhì)量Mmp和封閉空間105的聲學(xué)順度Cab決定。同時(shí)聲學(xué)順度Cab由封閉空間105的容量和高度Tg決定。因此，為提高高音范圍的再現(xiàn)極限頻率，可降低高度Tg，從而減小聲學(xué)順度Cab。
圖16是圖15所示等效電路預(yù)測(cè)的聲壓頻率特性曲線。圖16中，在封閉空間105高度Tg為0.2(mm)、0.4(mm)或0.8(mm)時(shí)，可預(yù)測(cè)所示的特性。上述預(yù)測(cè)條件如下。即把膜片有效面積的直徑約為φ16(mm)的電動(dòng)揚(yáng)聲器用作機(jī)電聲學(xué)變換器104。還把由聚碳酸酯制成的高72(mm)×寬51(mm)×厚1(mm)的板用作膜板100。使用的懸架101由苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)制成，尺寸為寬5(mm)×厚50(μm)。由圖16可知，由于高音范圍的再現(xiàn)極限頻率由封閉空間105的高度Tg決定，所以必須降低高度Tg以提高高音范圍的再現(xiàn)極限頻率。
在上述應(yīng)用聲驅(qū)動(dòng)方案的常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，需要懸架來(lái)支承膜板外緣。這種需求使揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。而且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)難以縮小揚(yáng)聲器系統(tǒng)的尺寸。因此，在諸如要求縮小尺寸和節(jié)省空間的便攜式終端之類的裝置中，難以使用常規(guī)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
而且，在應(yīng)用聲驅(qū)動(dòng)方案的常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，難以同時(shí)在高音和低音范圍里同時(shí)提高聲學(xué)特性。即在靠活塞作用驅(qū)動(dòng)膜板的常規(guī)方案中，要求膜板剛性高而且重量輕。然而，為實(shí)現(xiàn)改進(jìn)聲學(xué)特性而同時(shí)滿足剛性高與重量輕，存在一定的限制。具體如下。
下面說(shuō)明減小膜板剛度會(huì)降低音壓等級(jí)的事實(shí)。圖17與18示出了在與圖16相同條件下通過(guò)測(cè)量揚(yáng)聲器系統(tǒng)的特性而得到的結(jié)果。圖17示出了常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的膜板在500(Hz)時(shí)的振動(dòng)模式。圖18的圖示出了常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的音壓頻率特性。在圖17中，封閉空間105的高度Tg為0.2(mm)。
圖17示出了其上裝有膜板100外緣的懸架101的振動(dòng)模式。在這里，白色部分代表大的振動(dòng)。由圖17可知，懸架101的大部分明顯振動(dòng)。另一方面，膜板100的外緣部振動(dòng)很大，而中央部振動(dòng)輕微。因此，在頻率為500(Hz)的低音范圍內(nèi)出現(xiàn)獨(dú)立的諧振，即膜板100的外緣振動(dòng)很大。換言之，在圖17中，膜板100不作活塞運(yùn)動(dòng)，即膜板并非整體振動(dòng)。原因在于膜板100的剛度很低。這也意味著不可使用圖15所示的等效電路。其實(shí)如圖18所示，膜板100出現(xiàn)的低音范圍內(nèi)的獨(dú)立諧振增大了聲阻抗，即增大了施加于膜片的聲負(fù)載。結(jié)果降低了膜的速度，也降低了聲壓等級(jí)。圖18中，實(shí)線表示聲壓頻率特性的實(shí)測(cè)值，虛線則表示圖15的等效電路得到的預(yù)測(cè)值。在圖18中，實(shí)測(cè)值的聲壓級(jí)比等效電路所得值的聲壓級(jí)約低10(dB)。
如上所述，當(dāng)膜板剛度很低時(shí)，低音范圍的聲壓級(jí)也降低了。為了解決該問(wèn)題，要求膜板的剛度達(dá)到一定的程度。例如，提高膜板剛度的一種途徑是將膜板100配置成具有一種夾層結(jié)構(gòu)，即具有一種與之連接的表面材料之間夾有芯部材料的結(jié)構(gòu)。然而，膜板100的這種夾層結(jié)構(gòu)有幾個(gè)缺點(diǎn)。尤其是對(duì)表面材料的使用，增大了膜板100的質(zhì)量，從而有害地降低了高音范圍內(nèi)的聲壓級(jí)。另外，膜板100的夾層結(jié)構(gòu)是一種更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且還增大了膜板100的厚度。
這樣，在使整塊膜板100作活塞運(yùn)動(dòng)的常規(guī)聲驅(qū)動(dòng)方案中，為改善低音范圍內(nèi)的聲壓級(jí)，必須提高膜板100的剛度。相反地，為改善高音聲壓級(jí)，不得不減輕膜板100的質(zhì)量。但在實(shí)踐中，從膜板的結(jié)構(gòu)與材料來(lái)看，對(duì)同時(shí)實(shí)現(xiàn)高剛度和輕重量是有限制的。因而在常規(guī)的聲驅(qū)動(dòng)方案中，難以在高低音兩個(gè)范圍同時(shí)改進(jìn)聲學(xué)特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的聲驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種便于改進(jìn)聲學(xué)特性的聲驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)上述目的的下列特征。即根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括板、機(jī)電聲學(xué)變換器和膜板。所述的板形成聲發(fā)射空間。該機(jī)電聲學(xué)變換器連接于該板，用于將聲音射入聲發(fā)射空間。該膜板的外緣部分以一定的方式固定于該板，從而與板形成空間，其剛度低于板的剛度。而且，使膜板彎曲，以利用由機(jī)電聲學(xué)變換器射入空間的聲能產(chǎn)生振動(dòng)從而向外輸出聲音。
據(jù)此，膜板的剛度低于板的剛度。因而當(dāng)聲音射入空間時(shí)，膜板彎曲而振動(dòng)，由此發(fā)聲。這樣當(dāng)膜板通過(guò)彎曲振動(dòng)時(shí)，膜板能直接連接于板而無(wú)需——比如——支承膜板邊緣的懸架。由此可簡(jiǎn)化揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。這樣，能實(shí)現(xiàn)尺寸小、省空間的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
再者，如上所述，整塊膜板的振動(dòng)不是靠活塞運(yùn)動(dòng)而是靠彎曲。在該彎曲振動(dòng)方案中，為改善聲壓級(jí)，膜板做成具有低剛度和輕重量。這樣容易改善低音范圍的聲壓級(jí)。也就是說(shuō)，運(yùn)用根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，容易改善低音范圍的聲壓級(jí)。
還有，膜板可用透明材料制作。板也可用透明材料制作。這樣膜板在視覺(jué)上可不引人注目。尤其是，根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)可用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)而不需要懸架。因此，由于膜板和板做成透明，容易實(shí)現(xiàn)視覺(jué)上不引人注目的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
另外，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)還包括發(fā)光裝置。發(fā)光裝置安裝到板和/或膜板上，用于響應(yīng)供給機(jī)電聲學(xué)變換器的輸入信號(hào)而發(fā)光。例如，發(fā)光裝置用發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)，但也可用其它器件實(shí)現(xiàn)，只要該器件能響應(yīng)電信號(hào)發(fā)光。這樣，可實(shí)現(xiàn)向用戶提供視覺(jué)享受的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
再者，膜板具有通過(guò)一塊襯墊固定于板的外緣部分。在這里，該板可以是揚(yáng)聲器系統(tǒng)的專用件，或是不同于揚(yáng)聲器系統(tǒng)元件的整個(gè)或部分構(gòu)成元件。即該板起著構(gòu)成元件的作用而非揚(yáng)聲器系統(tǒng)的構(gòu)成元件。構(gòu)成元件的概念包括比如，樓墻、陳列窗的玻璃表面、車體等。例如，若將墻上貼的廣告畫用作膜板，就能實(shí)現(xiàn)從墻上的廣告畫發(fā)射聲音的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。而且，若將圖片貼到墻上并將透明膜板置于該圖片上，就能實(shí)現(xiàn)能讓用戶感到好像墻上圖片本身在發(fā)聲的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。另外，例如，運(yùn)用透明膜板和作為板的玻璃窗，則能實(shí)現(xiàn)讓用戶透過(guò)板和透明板看到外景的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
還有，板有一傳音孔。在這種情況下，機(jī)電聲學(xué)變換器相對(duì)膜板定位，以使聲音從傳音孔射入空間。這樣實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)中，可將由機(jī)電聲學(xué)變換器發(fā)出的聲音導(dǎo)向膜板背面的空間。
另外，揚(yáng)聲器系統(tǒng)還可包括一根把板與機(jī)電聲學(xué)變換器連接在一起的傳音管。此時(shí)板在連接于傳音管的部分有一傳音孔。而且，機(jī)電聲學(xué)變換器通過(guò)傳音管將聲音從傳音孔射入空間。這樣，機(jī)電聲學(xué)變換器可與板和膜板分開(kāi)自由地放置。由于機(jī)電聲學(xué)變換器可裝在任何地方，所以提高了揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活性。這對(duì)自身難以制成透明而可與二者都透明的膜板和板分開(kāi)放置的機(jī)電聲學(xué)變換器尤其有利，從而實(shí)現(xiàn)膜板和板在視覺(jué)上不引人注目的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
還有，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)還包括在機(jī)電聲學(xué)變換器背面形成封閉空間的機(jī)箱。這樣可屏蔽來(lái)自機(jī)電聲學(xué)變換器背面相反相位的聲音。從而可實(shí)現(xiàn)在低音范圍內(nèi)良好再現(xiàn)聲音的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的各種目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1A和圖1B各自示出了根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2是電動(dòng)揚(yáng)聲器的剖面圖，它是圖1B所示的機(jī)電聲學(xué)變換器12的一個(gè)例子；圖3示出了根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的膜板振動(dòng)模式；圖4示出了根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲壓頻率特性；圖5示出了具有多個(gè)傳音孔的板；圖6A、6B和6C示出了在不同位置設(shè)置傳音孔時(shí)觀測(cè)到的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲壓頻率特性；圖7A與7B各自示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖8示出了將根據(jù)實(shí)施例3的揚(yáng)聲器系統(tǒng)裝在車?yán)锏牡湫褪纠?；圖9是一狀態(tài)的剖面圖，其中將圖8所示的揚(yáng)聲器系統(tǒng)40安裝到車體上；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖11是壓電揚(yáng)聲器的剖面圖，它是圖10所示的機(jī)電聲學(xué)變換器63的一個(gè)例子；
圖12A與12B各自示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖13示出了用于根據(jù)本發(fā)明揚(yáng)聲器的典型修改的情況；圖14示出了應(yīng)用聲驅(qū)動(dòng)方案的常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；圖15示出了圖14所示的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的等效電路；圖16的圖表示出了圖15所示的等效電路所預(yù)測(cè)的聲壓頻率特性；圖17示出了常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的膜板在500(Hz)時(shí)的振動(dòng)模式；以及圖18的圖表示出了常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲壓頻率特性曲線。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施例1)現(xiàn)在用圖1A、圖1B和圖2來(lái)根據(jù)描述本發(fā)明實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖1A與1B各自示出了根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在這里，圖1A是揚(yáng)聲器系統(tǒng)的正視圖。圖1B是圖1A中線A-B所示的揚(yáng)聲器示圖。在圖1A中，標(biāo)號(hào)10表示板。11表示設(shè)置在板10上的矩形傳音孔。12表示與板10相接從而遮蓋傳音孔11的機(jī)電聲學(xué)變換器。13表示設(shè)置在板10邊緣上的襯墊。14表示邊緣連接于襯墊13的膜板。15是支承板10的底座。
在實(shí)施例1中，板10和膜板14用透明材料制成。板10和襯墊13也用諸如玻璃、聚碳酸酯或丙烯酸之類的透明材料制成。膜板14用PET(聚對(duì)苯二甲酸乙酯)等透明材料制成。在這里，選用的膜板14具有比板10低的剛度。在實(shí)施例1中，膜板14構(gòu)成膜的形狀。而且襯墊13用作將板10與膜板14的外緣部分接合在一起的接頭。這樣，運(yùn)用板10和通過(guò)襯墊13與之固定在一起的膜板14的外緣部分，在板10和膜板14的中心部分之間形成空間16。聲音從機(jī)電聲學(xué)變換器12射入空間16。較佳地，空間16是一封閉空間，但這不作為限制。
如上所述，圖1A與圖1B所示的揚(yáng)聲器系統(tǒng)具有的結(jié)構(gòu)，在其中不使用常規(guī)上用于使膜板14振動(dòng)的懸架。因而可簡(jiǎn)化常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
圖2是電動(dòng)揚(yáng)聲器的剖面圖，它是圖1B所示機(jī)電聲學(xué)變換器12的一個(gè)例子。在圖2中，標(biāo)號(hào)20表示瓶形軛架。21表示設(shè)置在軛架20中央的磁鐵。22表示接磁鐵21上表面的板。23表示軛架23內(nèi)緣與板22外緣之間形成的磁性空間。26表示中心部分接軛架20下表面外緣的揚(yáng)聲器框架。25表示外緣接揚(yáng)聲器框架26的膜片。24表示與膜片25中心部接合從而位于磁性空間22的音圈。而且，揚(yáng)聲器框架26連接于板10，以便使機(jī)電聲學(xué)變換器12遮蓋傳音孔11。機(jī)電聲學(xué)變換器12關(guān)于板10與膜板14相對(duì)設(shè)置。在實(shí)施例1中，機(jī)電聲學(xué)變換器12直接連接板10?；蛘邫C(jī)電聲學(xué)變換器12可通過(guò)以下將描述的傳音管連接于框架26。
下面描述上述結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的操作。向位于機(jī)電聲學(xué)變換器12的磁性空間23內(nèi)的音圈24施加一電信號(hào)以驅(qū)動(dòng)音孔24。這使膜25振動(dòng)從而發(fā)聲。機(jī)電聲學(xué)變換器12將該發(fā)出的聲音射入空間16。具體而言，膜25發(fā)出的聲音從傳音孔11傳播到空間16。關(guān)于形成空間16的板10和膜板14，正是膜板14具有較低的剛度。所以正是膜板14利用從機(jī)電聲學(xué)變換器12發(fā)射到空間16的聲音的能量(聲壓)而振動(dòng)。即機(jī)電聲學(xué)變換器12以聲學(xué)方式驅(qū)動(dòng)膜板14振動(dòng)。由于膜板14的外緣部分通過(guò)襯墊13固定于板10，所以膜板14外緣部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高于其中心部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因此，膜板14的中心部分振動(dòng)從而發(fā)聲。利用這種振動(dòng)，揚(yáng)聲器系統(tǒng)向外發(fā)聲從而再現(xiàn)音響。
下面參照?qǐng)D3與圖4描述根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的特性。圖3示出了根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)膜板14的振動(dòng)模式。在這里，圖3所示的振動(dòng)模式，其頻率為500(Hz)。與圖17所示的振動(dòng)模式相比，圖3所示的振動(dòng)模式較復(fù)雜，片狀膜板14被彎曲成波形。因而在本發(fā)明中，膜板14彎曲而振動(dòng)，而不像整塊膜板14如活塞運(yùn)動(dòng)般振動(dòng)的情況那樣。膜板14較佳地能彎曲，而且因此較佳地重量輕、剛度低。另外，為了振動(dòng)，膜板14的剛度應(yīng)比板低。
圖4示出了根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲壓頻率特性。在圖4中，實(shí)線表示根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲壓頻率特性，虛線表示圖15所示的等效電路所預(yù)測(cè)的值(與圖18的虛線一樣)。圖4中，膜板14的尺寸也與圖18所示的相似，即高72(mm)×寬51(mm)。在本發(fā)明中，膜板14最好也能彎曲，并因此使厚度為125(μm)。如圖4所示，可以看出，與常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)相比，根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的特性使低音范圍的聲壓級(jí)更高。因此，選用低剛度的膜板14，根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)可容易地改善低音范圍內(nèi)的聲壓級(jí)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5和圖6A到6C來(lái)描述板10上傳音孔11的位置與聲壓特性之間的關(guān)系。圖5示出了具有多個(gè)傳音孔的板。圖5所示的板17設(shè)有傳音孔11a到11e。其中只有一個(gè)傳音孔設(shè)有機(jī)電聲學(xué)變換器12，其它傳音孔均閉合不用。圖6A、圖6B和圖6C示出了揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲壓頻率特性，是按準(zhǔn)備配置機(jī)電聲學(xué)變換器12的傳音孔的變化而測(cè)得的。在圖5和圖6A到6C的描述中，將直徑φ為16(mm)的電動(dòng)揚(yáng)聲器示例性地用作機(jī)電聲學(xué)變換器12。而且，作為膜板14，示例性地使用了一種高87(mm)×寬66(mm)×厚0.188(mm)的PET透明材料。另外，每個(gè)傳音孔11都是高3(mm)×寬12(mm)的矩形。圖6A到6C各自示出了聲壓頻率特性的測(cè)量結(jié)果，測(cè)量時(shí)將話筒置于離膜板14的中心0.1(m)的位置，并對(duì)機(jī)電聲學(xué)變換器12輸入0.1(W)的功率。
圖6A示出了在傳音孔11a設(shè)置機(jī)電聲學(xué)變換器而其它傳音孔閉合時(shí)測(cè)得的聲壓頻率特性。同樣地，圖6B示出了在傳音孔11b設(shè)置機(jī)電聲學(xué)變換器12而其它傳音孔閉合時(shí)測(cè)得的聲壓頻率特性。圖6C示出了在傳音孔11e設(shè)置機(jī)電聲學(xué)變換器12而其它傳音孔閉合時(shí)測(cè)得的聲壓頻率特性。從圖6A到圖6C可知，聲壓頻率特性很少受哪個(gè)傳音孔設(shè)置機(jī)電聲學(xué)變換器12的影響。雖然未作圖示，但是對(duì)使用傳音孔11c或11d的情況，同樣如此。因而在如本發(fā)明的聲驅(qū)動(dòng)方案中，聲壓用于聲驅(qū)動(dòng)膜板14作聲驅(qū)動(dòng)。所以隨便使用板10上的哪個(gè)傳音孔，都可以同樣驅(qū)動(dòng)膜板14。另一方面，在變換器直接裝到膜板上的驅(qū)動(dòng)方案中，聲頻特性隨變換器安裝的位置而顯著地變化。這不利地限制了變換器的安裝位置。與之不同的是，在根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，機(jī)電聲學(xué)變換器12可裝在板10的任何位置從而遮蓋傳音孔。這便提高了揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活性與通用性。
此外，根據(jù)實(shí)施例1，膜板14和板10均用透明材料制作。因此膜板14和板10不會(huì)干擾揚(yáng)聲器系統(tǒng)的背景。這種視覺(jué)上不引人注目的揚(yáng)聲器系統(tǒng)可提高其使用的通用性。下面在實(shí)施例3和4中再描述不引人注目的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的特定應(yīng)用例。
另外，諸如常規(guī)的框架(板)與膜板用懸架連在一起的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。因此難以使揚(yáng)聲器系統(tǒng)透明。更具體地說(shuō)，由于必須用粘劑將多種材料接合在一起，所以難以使板與膜板的邊緣透明。相比之下，在本發(fā)明中，可不用懸架而簡(jiǎn)化揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。故能容易地實(shí)現(xiàn)在視覺(jué)上不引人注目的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
(實(shí)施例2)
下面參照?qǐng)D7A與7B描述根據(jù)實(shí)施例2的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。圖7A與7B各自示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。這里，圖7A是揚(yáng)聲器系統(tǒng)的后視圖，圖7B是圖7A中用線C-D表示的揚(yáng)聲器系統(tǒng)視圖。在圖7A和圖7B中，30表示板。31表示設(shè)置在板30上的傳音孔。32表示連接板30從而遮蓋傳音孔31的機(jī)電聲學(xué)變換器。33表示設(shè)置在板30外緣上的襯墊。34是連接襯墊33的膜板。35是支承板30的底座。36表示設(shè)置在機(jī)電聲學(xué)變換器32背面的機(jī)箱。
在根據(jù)實(shí)施例2的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上與根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的差異在于板30和膜板34為圓形，而且還設(shè)置了機(jī)箱36。機(jī)箱36在機(jī)電聲學(xué)變換器32背面(相對(duì)于傳音孔31)形成封閉空間37。除了上述差異外，根據(jù)實(shí)施例2的揚(yáng)聲器系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與實(shí)施例1相似。因而在實(shí)施例2中，與常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)相比，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)也可在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行簡(jiǎn)化。
在實(shí)施例2中，與實(shí)施例1一樣，對(duì)機(jī)電聲學(xué)變換器32施加一電信號(hào)以便使膜板34振動(dòng)。在實(shí)施例2中，圓形的板30和膜板34對(duì)上述工作無(wú)任何影響。在本發(fā)明中，板30與膜板34可以是任何形狀。即本發(fā)明揭示的方案用由機(jī)電聲學(xué)變換器32發(fā)出的聲壓來(lái)驅(qū)動(dòng)膜板34。因此，諸如半圓、橢圓或多邊形等任意形狀都能夠使板30與膜板34實(shí)現(xiàn)音頻再現(xiàn)。與通過(guò)變換器直接驅(qū)動(dòng)膜板的方案相比，這樣可提高揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活性。
在根據(jù)實(shí)施例2的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，與根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的差別在于機(jī)箱36。機(jī)電聲學(xué)變換器32背面產(chǎn)生的聲音射入由機(jī)箱36形成的空間37。因而這樣能防止抵消來(lái)自膜板34的聲音和來(lái)自機(jī)電聲學(xué)變換器32背面反相位的聲音。尤其這樣能改善低音范圍的聲壓級(jí)。
注意，在實(shí)施例2中，不一定要裝機(jī)箱36。而且，也可為根據(jù)實(shí)施例1到5的揚(yáng)聲器系統(tǒng)安裝這種機(jī)箱，這將在下面再進(jìn)行描述。
(實(shí)施例3)以下參照?qǐng)D8和9來(lái)描述根據(jù)實(shí)施例3的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。圖8示出了根據(jù)實(shí)施例3的揚(yáng)聲器系統(tǒng)裝在車內(nèi)的示例情況。在圖8中，標(biāo)號(hào)40表示根據(jù)實(shí)施例3的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。41表示車體。42表示儀表板。43表示檔風(fēng)玻璃。44表示方向盤。下面描述根據(jù)實(shí)施例3的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
圖9是把圖8所示的揚(yáng)聲器系統(tǒng)40裝到車體上的狀態(tài)剖面圖。在圖9中，45表示板。46表示設(shè)置在板45上的傳音孔。47表示連接于板45從而遮蓋傳音孔46的傳音管。48表示其上安裝傳音管47的機(jī)電聲學(xué)變換器。49表示設(shè)置在板45外緣上的襯墊。50表示接襯墊49的膜板。
在實(shí)施例3中，揚(yáng)聲器系統(tǒng)40與根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的差異在于還設(shè)置了傳音管47，用于將板45上的傳音孔46與機(jī)電聲學(xué)變換器48連接在一起。也就是說(shuō)，傳音管47把板45與機(jī)電聲學(xué)變換器48連在一起以遮蓋傳音孔46，機(jī)電聲學(xué)變換器48與板45和膜板50分開(kāi)放置。除了上述差異外，揚(yáng)聲器系統(tǒng)40類似于根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。另外，在揚(yáng)聲器系統(tǒng)40中，傳音管47貫穿地裝在儀表板42上。在上述結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)40中，聲音通過(guò)傳音管47從機(jī)電聲學(xué)變換器48導(dǎo)向傳音孔46，然后傳到由板45、膜板50和襯墊49形成的空間51。注意，除上述情況外，根據(jù)實(shí)施例3的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的工作類似于根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，即機(jī)電聲學(xué)變換器48通過(guò)傳音管47把聲音發(fā)送到傳音孔46后再送到空間51。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例3，可將難以做成透明的機(jī)電聲學(xué)變換器48隱藏在車體內(nèi)。另外與實(shí)施例1一樣，板45、襯墊49和膜板50都用透明材料制作。因此，若傳音管47也用聚碳酸酯或丙烯酸等透明材料制作，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶肉眼幾乎透明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，并因此不會(huì)引起用戶注意。考慮到駕駛員的安全，這種透明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)尤其適用于車輛，因?yàn)檠b在儀表板等上的揚(yáng)聲器系統(tǒng)并不妨礙車輛前面的視野。
在實(shí)施例3中，在儀表板42上表面中央只安裝單個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)40?；蛘呖稍谄渥笥也苛硌b多個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)40，與位于中央用作中央聲道的揚(yáng)聲器系統(tǒng)40一起實(shí)現(xiàn)立體聲再現(xiàn)等多聲道重現(xiàn)。另外，揚(yáng)聲器系統(tǒng)40的安裝位置不限于儀表板42，而是可裝在車上任何地方從而獲得實(shí)施例3的效果。
(實(shí)施例4)下面參照?qǐng)D10與圖11描述根據(jù)實(shí)施例4的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖10示出了根據(jù)實(shí)施例4的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在圖10中，標(biāo)號(hào)60表示組成樓房的墻(用作揚(yáng)聲器系統(tǒng)的板)。61表示設(shè)置在墻60上的傳音孔。62表示貫穿接到墻60而遮蓋傳音孔61的傳音管。63表示機(jī)電聲學(xué)變換器。64表示安裝在墻60上的襯墊。65表示連接襯墊64的膜板。
在根據(jù)實(shí)施例4的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上與根據(jù)實(shí)施例1的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的差異在于，樓房的墻60用作揚(yáng)聲器系統(tǒng)的板。即根據(jù)實(shí)施例4的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的板也用作大樓的結(jié)構(gòu)元件。注意，襯墊64和膜板65類似于實(shí)施例1。另外，與上述其它實(shí)施例一樣，墻60必須具有比膜板65更高的剛度。
圖11是一壓電揚(yáng)聲器的剖面圖，這是圖10所示的機(jī)電聲學(xué)變換器63的一個(gè)例子。在圖11中，標(biāo)號(hào)70與71表示壓電元件。72表示兩側(cè)接有壓電元件的中間電極。73表示連接于中間電極72用于接收電輸入的導(dǎo)線。74表示連接于壓電元件71的導(dǎo)線。75是連接壓電元件70的導(dǎo)線。78表示接中間電極72外緣的揚(yáng)聲器框架。中間電極72用磷青銅或不銹鋼等導(dǎo)電材料制作。導(dǎo)線連接輸入端子77，導(dǎo)線74與75連接輸入端子76。揚(yáng)聲器框架78與傳音管62相連。
在根據(jù)實(shí)施例4的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，工作時(shí)與根據(jù)實(shí)施例3的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的差別在于壓電型機(jī)電聲學(xué)變換器63的操作。在機(jī)電聲學(xué)變換器63中，對(duì)輸入端子76和77施加電信號(hào)時(shí)，連接中間電極72兩側(cè)的壓電元件70和71被彎曲從而振動(dòng)。這樣使中間電極72和壓電元件70與71都發(fā)聲。除了上述操作外，根據(jù)實(shí)施例4的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的操作類似于實(shí)施例3。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例4，把為構(gòu)成元件的墻60用作揚(yáng)聲器系統(tǒng)的板，并把機(jī)電聲學(xué)變換器63置于墻60的外側(cè)。這樣從墻60表面將看不出機(jī)電聲學(xué)變換器63。另外，像實(shí)施例1中所述，襯墊64和膜板65用透明材料制作。因而，根據(jù)實(shí)施例4，可以實(shí)現(xiàn)不引起注意的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
根據(jù)實(shí)施例4的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例如下。例如，可將揚(yáng)聲器系統(tǒng)安裝在室內(nèi)的墻上用作DVD多聲道再現(xiàn)揚(yáng)聲器。也可在透明膜板65背墻上貼廣告畫或圖片，從而讓用戶覺(jué)得聲音似乎來(lái)自廣告畫或圖片。這種揚(yáng)聲器系統(tǒng)不僅適合家用，也可作展示。而且，根據(jù)實(shí)施例4的揚(yáng)聲器系統(tǒng)可將陳列窗玻璃表面、車體、家具、電器等用作揚(yáng)聲器系統(tǒng)的板。
(第五實(shí)施例)下面參照?qǐng)D12A與12B描述根據(jù)實(shí)施例5的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。圖12A與12B各自示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的揚(yáng)聲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在這里，圖12A是該揚(yáng)聲器系統(tǒng)的正視圖。圖12B是圖12A中線E-F所表示的揚(yáng)聲器視圖。在圖12A與12B中，標(biāo)號(hào)80表示板。81表示設(shè)置在板81上的傳音孔。82表示連接板81并遮蓋傳音孔81的機(jī)電聲學(xué)變換器。83表示置于板80外緣的襯墊。84表示連接襯墊83的膜板。85、86、87與88表示設(shè)置在板80四只角上的發(fā)光二極管。89表示CD播放機(jī)。90表示連接CD播放機(jī)89和機(jī)電聲學(xué)變換器82的放大器。91表示連接CD播放機(jī)89和發(fā)光二極管85到88的信號(hào)控制器。
以下描述上述結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的工作。CD播放機(jī)89再現(xiàn)的音樂(lè)信號(hào)經(jīng)放大器90放大后加到機(jī)電聲學(xué)變換器82。后者根據(jù)所施加的音樂(lè)信號(hào)發(fā)聲，從而以聲學(xué)方式驅(qū)動(dòng)膜板84產(chǎn)生音響。該操作類似于實(shí)施例1。
根據(jù)實(shí)施例5的揚(yáng)聲器系統(tǒng)與根據(jù)實(shí)施例1的差別在于還設(shè)置了僅作發(fā)光裝置實(shí)例的發(fā)光二極管85到88和信號(hào)控制器91。CD播放機(jī)89提供了音樂(lè)信號(hào)之后，信號(hào)控制器91向發(fā)光二極管85到88提供對(duì)應(yīng)于音樂(lè)信號(hào)的信號(hào)。這樣可實(shí)現(xiàn)根據(jù)音樂(lè)信號(hào)發(fā)光的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。這種揚(yáng)聲器系統(tǒng)為用戶提供視覺(jué)上的享受。根據(jù)音樂(lè)信號(hào)的幅值和/或頻率，可改變發(fā)光二極管85到88的發(fā)光圖案和亮度。信號(hào)控制器91還可向發(fā)光二極管85到88提供不同的信號(hào)。這可實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管根據(jù)音樂(lè)信號(hào)以不同亮度級(jí)照明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
膜板84可以半透明。若膜板84為透明，則從發(fā)光二極管85到88發(fā)出的光線只通過(guò)膜板84。若膜板84半透明，光線也會(huì)被膜板84漫射。這樣可期望引人入勝的發(fā)光效果。再者，發(fā)光二極管發(fā)出的光線不一定是單色，可以有不同顏色。還有，可在板80的任何位置設(shè)置任意數(shù)量的發(fā)光二極管。如將發(fā)光二極管裝在板80內(nèi)，以造成板80好像自身發(fā)光的效果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，不需要懸架。因而可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的聲驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)。而且，膜板靠彎曲而不靠活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)。這便于實(shí)現(xiàn)低音范圍聲壓級(jí)得到改善的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
機(jī)電聲學(xué)變換器12在實(shí)施例1中用電動(dòng)揚(yáng)聲器示例性地實(shí)現(xiàn)，在實(shí)施例4中用壓電揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)。這里，在實(shí)施例1到5中，機(jī)電聲學(xué)變換器可以是任何一種，只要能讓膜板發(fā)聲。而且，用于機(jī)電聲學(xué)變換器12的常規(guī)方案可以是任何一種，諸如電磁型、壓電型或靜電型等。
在實(shí)施例1到5中，板與膜板的外緣部分靠襯墊接合從而形成聲驅(qū)動(dòng)膜板的空間(比如，圖1B所示的空間16)?；蛘撸灰迮c膜板形成上述的空間，則該板可具有任意結(jié)構(gòu)。圖13示出了板結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖13示出了用于根據(jù)本發(fā)明揚(yáng)聲器的板的示例修正。注意，在圖13中，對(duì)結(jié)構(gòu)類似于圖1B的元件標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。在圖13中，使用了中心部朝里彎的平面板18，膜板14直接連到板18的外緣。這樣，板和膜板可不需要襯墊而直接固定在一起。此時(shí)，彎曲的中心部分形成空間19用于聲驅(qū)動(dòng)膜板14。另外，該空間可通過(guò)用于粘合平板和平膜板的粘合層來(lái)形成。
此外，在實(shí)施例1到5中，板與膜板都是平表面，但也可以是曲線表面。即使在這種情況下，膜板也能振動(dòng)，只要板與膜板形成空間。在板與膜板之一具有曲線表面時(shí)也是這樣。同樣地，即使板的形狀復(fù)雜，也可實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
還有，在實(shí)施例1到5中，膜板用PET膜構(gòu)成。這并不意在限制。膜板可用剛度比板更低的任何材料制作。比如用紙制作膜板。這特別適合于實(shí)施例4。將紙質(zhì)廣告畫或照片用作膜板，可實(shí)現(xiàn)聲音從廣告畫或照片自身發(fā)出的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。此時(shí)，若設(shè)計(jì)這種膜板可從板上取下，那么用戶就可按其愛(ài)好更換用作膜板的廣告畫或照片。反之，膜板可用預(yù)定的張力固定于板上。
盡管詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是這種描述在各方面都是示例性的而非限制性的。應(yīng)理解，可以在不脫離本發(fā)明范圍的前提下設(shè)想出各種其它修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于包括形成發(fā)聲空間的板；連接于板的機(jī)電聲學(xué)變換器，用于將聲音射入發(fā)聲空間；以及膜板，其外緣部分以與板形成空間的方式固定于板，其具有比板更低的剛度，并利用從機(jī)電聲學(xué)變換器射入空間的聲能進(jìn)行彎曲從而振動(dòng)以便向外輸出聲音。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，膜板用透明材料制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，板用透明材料制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，還包括安裝在板和/或膜板上的發(fā)光裝置，用于響應(yīng)供給機(jī)電聲學(xué)變換器的輸入信號(hào)而發(fā)光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，膜板具有通過(guò)層疊固定于板的外緣部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，板具有傳音孔，而且機(jī)電聲學(xué)變換器相對(duì)于膜板設(shè)置，以使聲音從傳音孔射入空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，還包括傳音管，用于將板與機(jī)電聲學(xué)變換器接在一起，其中板在連接于傳音管的部分具有一傳音孔，而且機(jī)電聲學(xué)變換器通過(guò)傳音管將聲音從傳音孔射入空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，還包括機(jī)箱，用于在機(jī)電聲學(xué)變換器背后形成一封閉空間。
全文摘要
提供了一種以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并能便于改善聲學(xué)特性的聲驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)通過(guò)用機(jī)電聲學(xué)變換器(12)驅(qū)動(dòng)膜板(14)而發(fā)聲。該揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括板(10)、膜板(14)和機(jī)電聲學(xué)變換器(12)，其中膜板的邊緣固定地連接于板(19)而形成空間(16)而且具有比板(10)更低的剛度，機(jī)電聲學(xué)變換器(12)用于將聲音射入空間(16)。這種結(jié)構(gòu)可利用機(jī)電聲學(xué)變換器(12)發(fā)出的聲音使膜板(14)彎曲從而振動(dòng)。
文檔編號(hào)H04R1/28GK1446021SQ0312167
公開(kāi)日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月15日
發(fā)明者佐伯周二, 薄木佐和子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社