CN102316398A - 扬声器装置 - Google Patents

Abstract

一种扬声器装置，包括：声学振动膜，具有给定的形状，并且由具有物理各向异性的材料制造；以及激发装置，连接到该声学振动膜，用于考虑对应于该物理各向异性的方向而激发振动成分。

Description

扬声器装置

技术领域

本发明涉及扬声器装置，其适合于应用到能获得所希望的音像定位(sound-image localization)和扩展感觉的扬声器装置。

背景技术

此前已经提出采用磁致伸缩驱动器给声学振动膜增加振动而再现声音的扬声器系统(参考日本特开2007-166027号公报(专利文件1))。

如图1所示，在扬声器系统1中，由丙烯酸树脂等制造的圆柱管2垂直地支撑在盘状基座壳体3上，并且驱动器4以相等的间隔设置在基座壳体3的四个位置上。

在扬声器系统1中，使各驱动器4的驱动杆4A邻接在管2的下端面上，并且驱动器4由音频信号驱动，以给管2的下端面增加在垂直方向上的振动。

此时，管2的下端面由纵向波激发。弹性波(振动)在管2的表面方向(平行于表面的方向)上传播，以成为纵向波和横向波被混合的混合波，并且可获得表示弹性波在伸缩方向上的应变和垂直于伸缩方向上的应变之间关系的管2的泊松比的相互作用。结果，面内方向(垂直于表面的方向)上的振动在管2的整个表面上以均匀的幅度激发而发射声波，从而在高度方向上在整个管2上形成均匀的扩展感觉(広ガり感)的音像。

专利文件1还示出了常规的扬声器单元6连接到位于基座壳体3的中心的开口5，尽管该扬声器单元6在上述扬声器系统1中被省略。

在此情况下，管2构造为用作负责高音频带范围的高频扬声器，并且常规扬声器单元6构造为用作负责低音频带范围的低音扬声器。

发明内容

在专利文件1所述的扬声器系统1中，采用具有物理各向同性材料制造的声学振动膜的管子2，各向同性材料中物理常数在所有的方向上相等，因此，管子2的面内方向上传播的弹性波的传播速度和传播衰减在所有的方向上相同。

这里，从作为声学振动膜的管子2发射的声波的波前形状(wave-frontshape)取决于管子2的振动膜形状，并且存在在设计任意的声音波前的情况下必须事先考虑管子2的振动膜形状的制约。

考虑到上述情况，所希望的是提出具有简单结构的扬声器装置，其能获得所希望的不仅仅取决于振动膜形状的音像定位和扩展感觉。

根据本发明的实施例，所提供的扬声器装置包括：声学振动膜，具有给定的形状，并且由具有物理各向异性的材料制造；以及激发装置，连接到声学振动膜，用于考虑对应于物理各向异性的方向而激发振动成分。根据该结构，可在对应于物理各向异性的方向上激发振动成分，因此，与采用由具有物理各向同性的材料制造的声学振动膜的情况相比，可改变从声学振动膜发射的声波的波前形状和声压水平的频率特性。

根据本发明的实施例，可在对应于物理各向异性的方向上激发振动成分，因此，与采用由具有物理各向同性的材料制造的声学振动膜的情况相比，可改变从声学振动膜发射的声波的波前形状和声压水平的频率特性。结果，扬声器装置能获得不仅仅取决于声学振动膜形状的期望的音像定位和扩展感觉。

附图说明

图1是示出现有技术扬声器装置的整体结构的示意性透视图；

图2是示出采用具有物理各向异性的声学振动膜的扬声器装置结构(1)的示意图；

图3是示出采用具有物理各向异性的声学振动膜的扬声器装置结构(2)的示意图；

图4是示出采用具有物理各向异性的声学振动膜的扬声器装置结构(3)的示意图；

图5是说明给出物理各向异性的方法(1)的示意图；

图6是说明给出物理各向异性的方法(2)的示意图；

图7A和7B是示出相对于木材的驱动方向和频率特性的示意图，其中图7A表示在垂直于直纹的方向激发的情况，图7B表示在直纹方向上激发的情况；

图8是示出根据第一实施例的扬声器装置的外观结构的示意性透视图；

图9A和9B是示出根据第一实施例的扬声器装置的上表面和侧表面结构的示意图；

图10是示出根据第一实施例的扬声器装置的底表面结构的示意性透视图；

图11是示出根据第一实施例的扬声器装置的截面结构的示意性透视图；

图12是示出根据第一实施例的驱动器的直纹方向和激发方向的示意图；

图13A和13B是示出采用丙烯酸树脂为声学振动膜时声压水平的频率特性的示意图；

图14A和14B是示出木材为声学振动膜时声压水平的频率特性的示意图；

图15是示出根据第一实施例的扬声器装置的驱动系统构造的示意性框图；

图16是示出根据第二实施例的扬声器装置的外观结构的示意性透视图；

图17A和17B是示出根据第二实施例的扬声器系统的上表面和侧表面结构的示意图；

图18是示出根据第二实施例的扬声器系统的底表面结构的示意性透视图；

图19是示出根据第二实施例的扬声器系统的截面结构的示意性透视图；

图20是示出根据第二实施例的驱动器的直纹方向和激发方向的示意图；

图21是示出根据另一个实施例的驱动器连接状态(1)的示意性截面图；

图22是示出根据另一个实施例的驱动器连接状态(2)的示意性截面图；

图23是示出根据另一个实施例的驱动器连接状态(3)的示意性截面图；以及

图24是示出根据另一个实施例的驱动器连接状态(4)的示意性截面图。

具体实施方式

在下文，将说明实施本发明的实施例。说明将以下面的顺序进行。

1.原理

2.第一实施例

3.第二实施例

4.其他实施例

<1.原理>

本公开中，将说明有意采用具有物理各向异性的声学振动膜作为材料的原理。

例如，扬声器装置100包括基座壳体101、具有物理各向异性的板状声学振动膜102和激发声学振动膜102的驱动器103，如图2所示。

在扬声器装置100中，驱动器103容放在基座壳体101的容放孔114中并被固定在其内，并且驱动器103的驱动杆103A邻接具有物理各向异性的声学振动膜102的下端侧的端面。

还优选驱动杆103A不存在于驱动器103中，并且具有物理各向异性的声学振动膜102由驱动器103直接激发。

此时，驱动器103的驱动杆103A的设置方向是垂直于端面的方向，即具有物理各向异性的声学振动膜102的Y轴方向。

在具有上述设置状态的扬声器装置100中，具有物理各向异性的声学振动膜102由驱动器103以在垂直于端面的方向上的振动成分从下端侧的端面激发，从而激发在振动成分的方向上传播的弹性波。

这里，具有物理各向异性的声学振动膜102中弹性波在Y轴方向上的诸如弹性模量或传播损耗的物理材料常数与具有物理各向异性的声学振动膜102中在X轴方向上的不同。

从而，扬声器装置100构造为采用具有物理各向异性的声学振动膜102获得声学振动膜102特有的音像定位和扩展感觉。

图2是对于弹性波在具有物理各向异性的声学振动膜102的Y轴方向上传播的情况的说明图。下面说明在声学振动膜102(图2)的X轴方向和Y轴方向稍微向逆时针方向旋转的情况下采用具有物理各向异性的声学振动膜的扬声器装置。

如图3所示，其中相同的标号表示对应于图2的部件，扬声器装置110包括基座壳体101、具有物理各向异性的板状声学振动膜112以及激发声学振动膜112的驱动器103。

在扬声器装置110中，驱动器103容放在基座壳体101的容放孔114中并被固定在其中，并且驱动器103的驱动杆103A邻接具有物理各向异性的声学振动膜112的下端侧的端面。

此时，驱动器103的驱动杆103A的设置方向为垂直于端面的方向，即几乎为具有物理各向异性的声学振动膜102的Y轴方向和X轴方向之间的中间方向。

在具有上述设置状态的扬声器装置100中，具有物理各向异性的声学振动膜112由驱动器103以在垂直于端面的方向上的振动成分从下端侧的端面激发，从而激发在振动成分的方向上传播的弹性波。

在此情况下，扬声器110(图3)中的声学振动膜112在物理各向异性上与扬声器100(图2)中的声学振动膜102不同，因此，与扬声器装置100的声学振动膜102相比，改变了声学振动膜112的面内方向上传播的弹性波的传播速度和传播损耗。

从而，扬声器装置110构造为采用具有物理各向异性的声学振动膜112获得声学振动膜112特有的音像定位和扩展感觉。

而且，如图4所示，其中相同的标号表示对应于图3的部件，扬声器装置120包括基座壳体101、具有物理各向异性的板状声学振动膜122和激发声学振动膜122的驱动器103。

在扬声器装置120中，驱动器103容放在基座壳体101的容放孔114中并固定在其内，并且驱动器103的驱动杆103A邻接具有物理各向异性的声学振动膜122的下端侧的端面。

此时，驱动器103的驱动杆103A的设置方向是垂直于端面的方向，即具有物理各向异性的声学振动膜122的X轴方向，与扬声器装置100的声学振动膜102相比，旋转90度的方向。

在具有上面设置状态的扬声器装置120中，具有物理各向异性的声学振动膜122由驱动器103以在垂直于端面的方向上的振动成分从下端侧的端面激发，以由此激发在振动成分的方向上传播的弹性波。

还是在此情况下，扬声器120(图4)中的声学振动膜122在物理各向异性上与扬声器100(图2)中的声学振动膜102相差90度，因此，与扬声器装置100的声学振动膜102相比，改变了声学振动膜122的面内方向上传播的弹性波的传播速度和传播损耗。

从而，扬声器装置120构造为采用具有物理各向异性的声学振动膜122获得声学振动膜122特有的音像定位和扩展感觉。

附带地，假设在具有物理各向异性的声学振动膜102、112和122中，X轴方向上的弹性模量为Ex，Y轴方向上的弹性模量为Ey，X轴方向上的传播损耗模量为Lx，Y轴方向上的传播损耗模量为Ly，并且声学振动膜102的体积密度为ρ，则X轴方向上传播的弹性波(在纵向波的情况下)的传播速度可表示为Vx＝(Ex/ρ)^1/2，并且Y轴方向上传播的弹性波(在纵向波的情况下)的传播速度可表示为Vy＝(Ey/ρ)^1/2。

声学振动膜102和声学振动膜122中的物理各向异性相差90度，因此，声学振动膜102中的传播速度Vy与声学振动膜122中的传播速度Vx区别很大。

在声学振动膜112(图3)中，声学振动膜102(图2)的Y轴方向和声学振动膜122(图4)的X轴方向对应于Y轴方向和X轴方向之间的中间方向，并且其传播速度为传播速度Vy和传播速度Vx的中间值。

由于弹性波的传播损耗如上所述取决于传播方向，显然弹性波的传播损耗根据传播方向而变化。

在扬声器装置100、110和120中，弹性波在具有物理各向异性的声学振动膜102、112和122的面内方向上传播，并且声波发射进入空气中，而通过声学振动膜102、112和122的泊松比(Poisson′s ratio)在声学振动膜102、112和122的面内方向(垂直于表面的方向)上激发固有振动模式。

因此，在弹性波的传播速度或传播损耗根据具有物理各向异性的声学振动膜102、112和122变化时，空气中发射的声波的波前在扬声器装置100、110和120中变化。

就是说，扬声器装置100、110和120构造为，利用具有彼此不同的物理各向异性的声学振动膜102、112和122，从声学振动膜102、112和122发射具有彼此不同的波前形状的声波，尽管声学振动膜102、112和122的形状是相同的板状。

在以片状形成声学振动膜材料MT1以对振动膜材料给出物理各向异性时，具有在X轴方向和Y轴方向上加不同的力的方法，如图5所示。

还具有交替堆叠具有不同物理各向异性的两种类型的声学振动膜材料MT2A、MT2B的方法，如图6所示。在此情况下，堆叠方式不限于此，并且还优选堆叠三片声学振动膜材料MT2A，且其上或其下堆叠两片声学振动膜材料MT2B，或者堆叠五片相同的声学振动膜材料MT2A或MT2B。

此外，可以采用根据木材的年轮方向形成振动膜的方法及其他不同类型的方法，只要可以呈现物理各向异性。

如图7A和7B所示，当木材用作声学振动膜时，可确定的是声压水平的频率特性在驱动器208在面内方向上传播的弹性波的传播方向设定为垂直于直纹(straight grain)(图7A)方向的情况与该方向设定为平行于直纹(图7B)方向的情况不同。

在此情况下，在垂直于直纹(图7A)的方向上，弹性波的传播速度低，且传播损耗大，而在平行于直纹(图7B)的方向上，弹性波的传播速度高，且传播损耗小。传播速度由声学振动膜材料的体积密度和传播方向上的硬度(杨氏模数)决定。

关于传播损耗，在垂直于直纹(图7A)方向的情况下，由于材料(声阻)在纹理边界前后的差别，弹性波被反射，这增加了损耗，且降低了传播率。然而，在直纹方向(图7B)的情况下，弹性波以近似相同的速度传播通过声学振动膜。

就是说，发现在排列驱动器208的振动成分的传播方向以沿着直纹方向的情况下与在排列驱动器208的振动成分的传播方向以沿着垂直于直纹方向的情况下，甚至在相同的声学振动膜中，传播速度和传播损耗也是变化的，且声压水平的频率特性也不同。

上述是最初采用具有物理各向异性的木材制造的声学振动膜102、112或122的原理。

尽管在此情况下作为示例说明了板状声学振动膜102、112和122，然而，其他不同形状可用作声学振动膜102、112和122的形状，例如，管状或者球状。

在扬声器装置100、110和120中，驱动器103设定为邻接声学振动膜102、112和122的下端侧的端面。然而，不限于此，并且还优选声学振动膜102、112和122中提供通孔，且驱动器103设定为邻接该位置的截面。还优选声学振动膜102、112和122中提供凹槽，且驱动器103设定为激发该凹槽的截面。

<2.第一实施例>

接下来，将具体说明利用上述原理的第一实施例的扬声器装置200。

[2-1.扬声器装置的外观结构]

如图8所示，扬声器装置200具有声学振动膜201，声学振动膜201总体上具有圆锥台(conical trapezoid)形状，其中形成有内部空间，并且从声学振动膜201的顶部到底部形成通孔202以穿透中心。

扬声器装置200包括由木材制造的声学振动膜201，其形成为直纹方向近似为图中的垂直方向。

扬声器装置200的声学振动膜201通过从一片木材切割而制造，然而，它也可通过从木材纹理被排列且粘结的多个木块切割而制造振动膜。

如图9A和9B所示，扬声器装置200在与通孔202相同的轴上提供有管状腿部分203，其具有给定的直径，并且具有腿部分203与圆锥台形状的声学振动膜201一体形成的结构。

腿部分203从声学振动膜201的下端面向下突出约23mm，形成为声学振动膜201的下端面例如在设置在地板上时不接触地板的设置表面。扬声器装置200从地板的设置表面到声学振动膜201的顶表面的高度约为170mm。

此外，如图10所示，扬声器装置200的结构为，声学振动膜201的下端由圆环状板201A封闭，该圆环状板201A由树脂等制造，其中用于低中频声音的总共三个扬声器单元204围绕从板201A突出的腿部分203在板201A的周围以120度间隔设置成环形状态。

在此情况下，在上述的扬声器装置200中，声学振动膜201的下端面在通过腿部分203设置在地板上时不接触地板的设置表面，因此，从三个扬声器单元204发射的声波不被设置表面妨碍，并且作为低中频声音发射到外面。

另外，扬声器装置200提供有总计十二个LED装置207，以30度间隔在连接到声学振动膜201下端的板201A的外圆周上布置成环形状态。

还是在此情况下，在如上所述的扬声器装置200中，声学振动膜201的下端面在通过腿部分203设置在地板上时不接触地板的设置表面，因此，十二个LED装置207照射的光不被地板的设置表面妨碍，并且光被照射到该设置表面以及该设置表面附近的外部区域。

[2-2.扬声器装置的截面结构]

如图11所示，扬声器装置200的结构为，其中具有圆锥台形状的声学振动膜201的内部空间中提供的扬声器单元204连接到板201A的背表面侧，并且扬声器单元204的振动膜部分从板201A的表面侧暴露。

在此情况下，扬声器装置200的声学振动膜201的下端由板201A封闭，声学振动膜201和板201A用作相对于连接到板201A的扬声器单元204的围绕物(enclosure)。

在扬声器装置200中，具有给定直径的管道209提供在与声学振动膜201的腿部分203一体形成的侧壁上，并且在总计两个位置上连接到通孔202且彼此面对。管道209和通孔202形成该结构的低音反射端口(bass reflex port)。声学振动膜201中提供足够的音量时，不必总是提供管道209，且可采用密封结构。

还是在扬声器装置200中，用于在箭头H的方向上激发侧壁的总计四个驱动器208在隐蔽于声学振动膜201内的状态下以环形状态并以90度间隔连接在声学振动膜201的外圆周侧的侧壁的下部。

在此情况下，驱动器208产生的位移定向为从声学振动膜201的下方到上方(面内方向)，并且声学振动膜201可被四个驱动器208激发。

这里，作为驱动器208，例如，采用压电式驱动器、磁致伸缩驱动器和动力驱动器。

此时，在扬声器装置200中，声学振动膜201的外圆周侧的侧壁的下部由纵向波激发，并且振动弹性波在声学振动膜201的从下到上的方向(直纹方向)上传播，并且作为混合纵向波和横向波的混合波发射到声学振动膜201，结果，形成在高度方向上在整个声学振动膜201上均匀的音像。

从而，在扬声器单元200中，声学振动膜201形成负责高音频带范围的扬声器以用作高音扬声器，并且扬声器单元204形成负责中低音频带范围的扬声器以用作低音扬声器。

附带地，扬声器装置200以环形状态并以90度间隔提供有四个驱动器208，从而激发方向对应于如图12所示的声学振动膜201的直纹方向。

这里，四个驱动器208由单独的四种类型的音频信号驱动，并且由振动成分在箭头H的方向上相对于声学振动膜201的外圆周侧的侧壁激发声学振动膜201。此时，根据四种类型音频信号的各振动成分沿着直纹方向有效传播，并且难于在垂直于直纹方向的方向上传播。

就是说，扬声器装置200提供有四个驱动器208，四个驱动器208连接为使激发方向对应于声学振动膜201的直纹方向，因此，可避免四个驱动器208产生的各振动成分的混合，并且可显著地减少串扰。

附带地，从外面输入四种类型音频信号且给四个驱动器208和三个扬声器单元204提供信号的软线210连接到扬声器200(图11)，其假设在例如通过腿部分203连接到壁等的状态下使用。

扬声器装置200在声学振动膜201内容放未示出的电源电池和放大器，允许扬声器装置200用作有源扬声器。然而，不必总是容放电源电池和放大器等，并且扬声器装置200可仅用作无源扬声器，不包括电源电池和放大器等。

[2-3.材料差异所致的声压水平的频率特性]

接下来，关于激发使用具有各向同性的诸如丙烯酸树脂的树脂为材料的管状声学振动膜时声压水平的频率特性以及激发使用具有物理各向异性的木材为材料的管状声学振动膜时声压水平的频率特性，将证明由于材料物理各向异性的不同引起的影响。

这里，通过利用管状声学振动膜而不是圆锥台形状的声学振动膜证明的实验结果来进行具体说明。

图13A和13B示出了在扬声器装置340中当以诸如丙烯酸树脂的树脂为材料的管状声学振动膜241的正面侧和背面侧的两点被两个驱动器342、343从下端面朝着垂直方向激发时获得的声压水平。

另一方面，图14A和14B示出了在扬声器装置350中当以木材为材料的管状声学振动膜351的正面侧和背面侧的两点被两个驱动器352、353从下端面朝着垂直方向激发时获得的声压水平。

在两种情况比较时，可发现，与具有以诸如丙烯酸树脂的树脂为材料的声学振动膜341的扬声器装置340(图13A)相比，具有以木材为材料的声学振动膜351的扬声器装置350(图14A)在正面侧具有较小的峰谷(peak dip)(实线)。

另外，可发现，与包括以诸如丙烯酸树脂的树脂为材料的声学振动膜341的扬声器装置340相比，具有以木材为材料的声学振动膜351的扬声器装置350(图14A)具有从正面侧到背面侧的较小的振动成分衍射(可想象，由于正面侧和背面侧之间的声压水平差异较大，振动成分的衍射较小)。这是因为圆周方向上的振动传播衰减在声学振动膜351中因木材的直纹变得较大。

由该结果可见，与采用以诸如丙烯酸树脂的树脂为各向同性材料的声学振动膜341(图13A)的情况相比，在采用以直纹的木材为具有物理各向异性材料的声学振动膜351(图14A)的情况下，圆周方向上的振动传播衰减由于直纹变得较大，并且振动成分从正面侧到背面侧的衍射变得较小，因此，可显著减少串扰。

[2-4扬声器装置驱动系统的构造]

接下来，将说明扬声器装置200的驱动系统。如图15所示，扬声器装置200主要包括DSP块(block)301和放大器块302、303。

DSP块301包括驱动器208(208A至208D)侧的信号纠正和声场控制单元301A和扬声器单元204(204A至204C)侧的信号纠正和声场控制单元301B。

驱动器208侧的信号纠正和声场控制单元301A包括四个信号处理单元311(311A至311D)和四个高通滤波器312(312A至312D)以对应于四个驱动器208(208A至208D)。

信号纠正和声场控制单元301A还包括八个衰减器(310A1、310A2、310B1、310B2、...、310D1、310D2)，用于衰减和输入形成立体音频信号的左音频信号AL和右音频信号AR分别进入四个信号处理单元311(311A至311D)。

各信号处理单元311(311A至311D)执行分别输入的左音频信号AL和右音频信号AR的信号水平、延时和频率特性等的调整，并且还执行相对于左音频信号AL和右音频信号AR的混合处理(声场控制处理)以及关于驱动器208(208A至208D)的输出特性的信号纠正处理。

各高通滤波器312(312A至312D)分别提取从信号处理单元311(311A至311D)提供的音频信号的高频成分，并且将该成分提供给放大器块302的各放大器302A至302D。

在此情况下，作为DSP块301中的信号纠正和声场控制单元301A分别执行声场控制处理和信号纠正处理的结果而获得的音频信号的高频成分在被放大器块302放大后提供给四个驱动器208(208A至208D)。

根据上述情况，扬声器装置200可提高声音的扩展感觉，这是由于由分别执行声场控制处理的高频成分驱动的四个驱动器208(208A至208D)的高频音频输出。

另一方面，扬声器单元204上的信号纠正和声场控制单元301B包括信号处理单元321A至321C和低通滤波器322A至322C以对应于扬声器单元204A至204C。

信号纠正和声场控制单元301B还包括衰减器320A1、320A2、320B1、320B2、320C1和320C2，用于衰减和输入形成立体音频信号的左音频信号AL和右音频信号AR分别进入信号处理单元321A至321C。

各信号处理单元321A至321C执行左音频信号AL和右音频信号AR的信号水平、延时和频率特性等的调整，并且还执行相对于左音频信号AL和右音频信号AR的混合处理(声场控制处理)以及关于共鸣管(resonance tube)特性的信号纠正处理。低通滤波器322A至322C提取从信号处理单元321A至321C提供的音频信号的低频成分，并且提供该成分到各放大器303A至303C。

在此情况下，作为DSP块301中信号纠正和声场控制单元301B执行声场控制处理和信号纠正处理的结果而获得的音频信号的低频成分在由放大器303A至303C放大后提供给扬声器单元204A至204C。

根据如上所述，扬声器装置200可提高声音的扩展感觉，这是由于由分别执行声场控制处理的低频成分驱动的扬声器单元204A至204C的低频音频输出。

信号纠正和声场控制单元301A中信号处理单元311(311A至311D)和高通滤波器312(312A至312D)的位置可以颠倒，并且信号纠正和声场控制单元301B中信号处理单元321(321A至321C)和低通滤波器322(322A至322C)的位置也可以颠倒。

[2-5.扬声器装置的运行]

随后，将说明扬声器装置200(图8至图12)的运行。

在扬声器装置200中，声学振动膜201内提供的四个驱动器208(208A至208D)由左音频信号AL和右音频信号AR驱动，并且沿从声学振动膜201的下方至上方的箭头H的方向(图11)的振动成分激发声学振动膜201。

此时，声学振动膜201由纵向波激发，并且弹性波(振动)在从下到上的方向(面内方向)上传播通过声学振动膜201。然后，当弹性波在声学振动膜201中传播时，重复纵向波、横向波、纵向波...的模式转换，以成为纵向波和横向波的混合波。声学振动膜201的面内方向(垂直于表面的方向)上的振动由横向波激发。

根据如上所述，扬声器装置200从声学振动膜201的表面发射声波。就是说，扬声器装置200可从声学振动膜201的外表面获得高频音频输出。

由于声学振动膜201的下端面因腿部分203而不接触地板的设置表面，扬声器装置200还可从连接在板201A上的三个扬声器单元204获得中低频音频输出，并且由于低音反射端口由管道209和通孔202形成，可增加低频范围。

[2-6.扬声器装置中的照明效果]

扬声器装置200(图12)可获得照明效果，允许光在声学振动膜201的周围泄漏出来，从而来自连接到板201A的总计十二个LED装置207的照射光通过照射声学振动膜201的下部而照亮。

由于扬声器装置200的结构在外观上不像扬声器，因此，扬声器装置200不仅可用作音频输出装置，而且可用作装饰照明装置，例如，床边灯或房间的间接照明。

[2-7运行与效果]

在上面的结构中，扬声器装置200包括四个驱动器208，连接为通过利用具有圆锥台形状的声学振动膜201的各向异性允许激发方向对应于声学振动膜201的直纹方向，声学振动膜201形成为纹理是垂直的。

根据该结构，扬声器装置200利用声学振动膜201的各向异性不仅增加了声学振动膜201的形状，而且增加了声波的传播方向作为参数，用于改变从声学振动膜201发射声波的波前形状和声压水平的频率特性，这可扩展了音像定位和扩展感觉的可控区域。

扬声器装置200还由独立的四种类型的音频信号驱动四个驱动器208，以由振动成分在箭头H的方向上相对于声学振动膜201的外圆周侧的侧壁激发声学振动膜201。

根据上述结构，对应于四种类型音频信号的各振动成分沿着声学振动膜201的直纹方向有效传播，并且在整个声学振动膜201的高度方向上均匀的音像可形成在扬声器装置200中。

此外，四个驱动器208连接为使激发方向对应于扬声器装置200中声学振动膜201的直纹方向，因此，在四个驱动器208的各振动成分中垂直于直纹的方向上的传播损耗大，并且可避免振动成分的混合，结果，可事先防止串扰，以获得良好的声学特性。

扬声器装置200还允许光在声学振动膜201周围泄漏出来，以由来自连接到板201A的总计十二个LED装置207的照射光照亮。

根据该结构，扬声器装置200可用作音频输出装置，能获得良好的声学特性，同时防止串扰，并且可用作装饰照明装置。

根据上述构造，扬声器装置200提供有四个驱动器208，以利用具有圆锥台形状的声学振动膜201的各向异性允许激发方向对应于声学振动膜201的直纹方向，声学振动膜201形成为木材纹理是垂直的，从而事先防止由于四个驱动器208的各振动成分的混合引起的串扰，并且获得良好的声学特性。

<3.第二实施例>

接下来，如图16以及图17A和17B所示，将具体地说明根据第二实施例的采用上面原理的扬声器装置400。

扬声器装置400与根据第一实施例的扬声器200的主要区别在于，声学振动膜401的直纹方向不是垂直方向，而是圆周方向，并且驱动器的连接位置(稍后描述)不同。

[3-1扬声器装置的外观结构]

如图16所示，扬声器装置400具有总体上为圆锥台形状的声学振动膜401，其中形成有内部空间，并且通孔402形成为从声学振动膜401的顶部到底部穿透中心。

扬声器装置400包括也是由木材制造的声学振动膜401，其形成为使直纹方向为图中的圆周方向。

扬声器装置400的声学振动膜401通过从一片木材上切割而制造，然而，也可通过从将木材纹理排列并且粘合的多个木块切割而制造振动膜。

如图17A和17B所示，扬声器装置400在与通孔402相同的轴上提供有具有给定直径的管状腿部分403，其具有腿部分403与圆锥台形状的声学振动膜401一体形成的结构。

腿部分403从声学振动膜401的下端面向下突出约23mm，形成为使声学振动膜401的下端面例如在退部分403设置在地板上时不接触地板的设置表面。扬声器装置400从地板的设置表面到声学振动膜401的上表面测量的高度约为170mm。

还是在扬声器装置400中，声学振动膜401的下端由树脂等制造的环状板201A封闭，以形成图18所示的内部空间，其中相同的标号以与扬声器装置200(图10)相同的方式表示对应于图10的部分。

此外，在扬声器装置400中，用于低中频声音的总计三个扬声器单元204围绕从板201A突出的腿部分403以120度间隔在板201A的圆周上设置成环形状态。

另外，扬声器装置400提供有总计十二个LED装置207，以30度间隔在声学振动膜401的下端连接的板201A的外圆周处设置成环形状态。

[3-2.扬声器装置的截面结构]

如图19所示，其中相同的标号表示对应于图11的部分，扬声器装置400的结构为具有圆锥台形状的声学振动膜401的内部空间中提供的扬声器单元204连接到板201A的背表面侧，并且扬声器单元204的振动膜部分从板201A的表面侧暴露。

在此情况下，扬声器装置400的声学振动膜401的下端由板201A封闭，声学振动膜401和板201A用作相对于连接到板201A的扬声器单元204的围绕物。

在扬声器装置400中，具有给定直径的管道409在总计两个位置上以连接到通孔402且彼此面对的状态提供在与声学振动膜401的腿部分403一体形成的侧壁处，并且管道409和通孔402以该结构形成低音反射端口。

还是在扬声器装置400中，用于在圆周方向上激发侧壁的总计四个驱动器208以隐藏于声学振动膜401内的状态在圆周方向上的四级高度位置连接到声学振动膜401的外圆周侧的侧壁。

这里，作为驱动器208，例如，采用压电式驱动器、磁致伸缩驱动器和动力驱动器。

此时，在扬声器装置400中，在圆周方向上对应于声学振动膜401外侧的侧壁的四级高度位置的部分由纵向波激发，并且振动的弹性波在声学振动膜401的圆周方向(直纹方向)上传播，并且作为纵向波和横向波被混合的混合波发射到声学振动膜401，结果，形成在对应于四级高度方向的圆周方向上在整个声学振动膜401上均匀的音像。

从而，在扬声器装置400中，声学振动膜401形成负责高音频带范围的扬声器以用作高音扬声器，并且扬声器单元204形成负责中低音音频带范围的扬声器以用作低音扬声器。

附带地，扬声器装置400在侧壁的圆周方向上的四级高度位置上提供有四个驱动器208，从而激发方向对应于图20所示的声学振动膜401的直纹方向。

这里，四级高度位置处连接的四个驱动器208分别由单独的四种类型音频信号驱动，并且由振动成分在圆周方向上相对于声学振动膜401的外圆周侧的侧壁激发声学振动膜401。此时，根据四种类型音频信号的各振动成分沿着直纹方向有效传播，并且难于在垂直于该直纹方向的方向上传播。

就是说，扬声器装置400提供有四个驱动器208，其连接为使激发方向对应于声学振动膜401的直纹方向，可避免四个驱动器208的各振动成分的混合，并且可显著减少串扰。

附带地，用于从外面输入四种类型音频信号且给四个驱动器208和三个扬声器单元204提供信号的软线210连接到扬声器400(图19)，这是假设使用在例如通过腿部分403连接到房间墙壁等的状态下。

扬声器装置400在声学振动膜401内容放未示出的电源电池和放大器，允许扬声器装置400用作有源扬声器。然而，不必总是容放电源电池和放大器等，并且扬声器装置400可仅用作无源扬声器，不包括电源电池和放大器等。

如在[2-3.因材料的差别引起的声压水平的频率特性]中所说明，与也是在扬声器装置400中采用诸如丙烯酸树脂的树脂为材料的声学振动膜的情况相比，在包括采用木材为材料的声学振动膜401的情况下，圆周方向上的振动传播衰减因直纹而变得较大。

由于扬声器装置400中采用声学振动膜401，其中圆周方向对应于直纹方向，声学振动膜401中垂直方向上振动成分的衍射较小，并且可显著减少串扰。

由于扬声器装置400的驱动系统的构造与扬声器装置200基本上相同，在此省略对其的说明。

[3-3.扬声器装置的运行]

随后，将说明扬声器装置400(图16至图20)的运行。

在扬声器装置400中，声学振动膜401内提供的四个驱动器208(208A至208D)由左音频信号AL和右音频信号AR驱动，并且由振动成分朝着声学振动膜401的圆周方向激发声学振动膜401。

此时，声学振动膜401由纵向波激发，并且弹性波(振动)在圆周方向上传播通过声学振动膜401。然后，当弹性波在声学振动膜401中传播时，重复纵向波、横向波、纵向波...的模式转换，以成为纵向波和横向波的混合波。声学振动膜401的面内方向(垂直于表面的方向)上的振动由横向波激发。

根据如上所述，扬声器装置400从声学振动膜401的表面发射声波。就是说，扬声器装置400可从声学振动膜401的外表面获得高频音频输出。

由于腿部分403，声学振动膜401的下端面不接触地板的设置表面，扬声器装置400也可从板201A上连接的三个扬声器单元204获得中低频音频输出，并且由于低音反射端口由管道209和通孔402形成，可增加低频范围。

[3-4.扬声器装置中的照明效果]

扬声器装置400(图18)可获得照明效果，其允许光在声学振动膜401的周围泄漏出来，以用从连接到板201A的总计十二个LED装置207的照射光照射声学振动膜401的下部而照亮。

由于扬声器装置400具有外观上不像扬声器的结构，因此，扬声器装置400不仅可用作音频输出装置，而且可用作装饰照明装置，例如，床边灯或者房间的间接照明。

在上面的结构中，扬声器装置400包括四个驱动器208，利用具有圆锥台形状的声学振动膜401的各向异性连接为允许激发方向对应于声学振动膜401的直纹方向，声学振动膜401形成为使纹理垂直。

根据该结构，扬声器装置400不仅增加声学振动膜401的形状，而且增加因声学振动膜401的各向异性声波的传播方向作为参数，用于改变从声学振动膜401发射的声波的波前形状和声压水平的频率特性，这可扩展了音像定位和扩展感觉的可控区域。

扬声器装置400还由独立的四种类型的音频信号驱动四个驱动器208，以由振动成分在圆周方向(直纹方向)上相对于声学振动膜401的外圆周侧的侧壁激发声学振动膜401。

根据上面的结构，对应于四种类型音频信号的各振动成分沿着声学振动膜401的直纹方向有效传播，并且在扬声器装置400中可形成整个声学振动膜401上圆周方向上均匀的语言图像。

此外，四个驱动器208连接为使激发方向对应于扬声器装置400中声学振动膜401的直纹方向，因此，在四个驱动器208的各振动成分中垂直于直纹的方向上的传播损耗大，可避免振动成分的混合，结果，可事先防止串扰，以获得良好的声学特性。

扬声器装置400还允许光在声学振动膜401周围泄漏出来，以通过来自连接到板201A的总计十二个LED装置207的照射光照亮。

根据该结构，扬声器装置400可用作音频输出装置，能获得良好的声学特性，同时防止串扰，并且可用作装饰照明装置。

根据上述构造，扬声器装置400提供有四个驱动器208，以利用具有圆锥台形状的声学振动膜401的各向异性允许激发方向对应于声学振动膜401的直纹方向，声学振动膜401形成为使木纹水平，从而事先防止由于四个驱动器208的各振动成分混合引起的串扰，并且获得良好的声学特性。

<4.其他实施例>

在上面的第一实施例中，已经描述了这样的情况，用于在箭头H的方向上激发侧壁的总计四个驱动器208以环形状态并以90度间隔连接在声学振动膜201内，并且在声学振动膜201的外圆周侧的侧壁的下部。然而，本公开不限于此，并且还优选用于在箭头J的方向上激发侧壁的例如三个、六个、八个或不同数量的驱动器208以环形状态并以90度间隔连接在声学振动膜201内，且在如图21所示的声学振动膜201侧壁的天花板部分。

另外，如图22所示，还优选的是，用于在箭头H的方向上激发侧壁的例如三个、六个、八个或不同数量的驱动器208以环形状态并以90度间隔连接在声学振动膜201的外部，且在声学振动膜201的外圆周侧的侧壁的下部。

此外，如图23所示，还优选的是，用于在箭头K的方向上激发侧壁的例如三个、六个、八个或不同数量的驱动器208以环形状态并以90度间隔连接在声学振动膜201的外部，且在声学振动膜201的形成通孔202的侧壁处。

在上述的第二实施例中，已经描述了这样的情况，用于在圆周方向上激发侧壁的总计四个驱动器208在声学振动膜401的外圆周侧的侧壁以四级高度位置连接在声学振动膜401内。然而，本发明不限于此，并且还优选用于在圆周方向上以四级高度位置激发侧壁的总计四个驱动器208在声学振动膜401的外表面侧的侧壁连接在声学振动膜401的外部。

另外，在第一和第二实施例中，已经说明了以木材为材料的声学振动膜201、401的情况，然而，本发明不限于此，并且可采用由树脂、碳和其他各种材料制造的声学振动膜201、401，只要材料可在给定的方向上给出物理各向异性，该给定的方向例如为木材等的直纹方向或平纹方向等。

此外，在第一和第二实施例中，已经描述了声学振动膜201、401具有圆锥台形状的情况。然而，本公开不限于此，并且可采用具有其他不同形状的声学振动膜，例如，管状和板状等，只要其材料具有物理各向异性。

此外，在第一和第二实施例中，已经描述了这样的情况，其中采用直纹方向与垂直方向和圆周方向对准的声学振动膜201、401。然而，本发明不限于此，并且可采用诸如直纹方向和平纹(flat grain)方向的不同类型木纹混合的声学振动膜，其通过从木纹没有对齐且粘合的多个木块切割而制造振动膜。

此外，在第一和第二实施例中，已经描述了形成管道209、409的情况。然而，本发明不限于此，并且在不太必要使通孔202、402用作低音反射端口时，不必总形成管道209、409。

此外，在第一和第二实施例中，已经描述了这样的情况，根据本发明实施例的扬声器装置利用声学振动膜201、401为声学振动膜以及驱动器208为激发装置而形成。然而，本发明不限于此，并且扬声器装置可利用具有其他不同结构和形状的声学振动膜和激发装置而形成。

根据本发明实施例的扬声器装置可应用于主要用作内部装饰且结合音频输出装置的照明设备。

本申请包含2010年7月7日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP2010-155121中公开的相关主题，其全部内容通过引用结合于此。

本领域的技术人员应当理解的是，在权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。

Claims (7)

1.一种扬声器装置，包括：

声学振动膜，具有给定的形状，并且由具有物理各向异性的材料制造；以及

激发装置，连接到该声学振动膜，用于考虑对应于该物理各向异性的方向而激发振动成分。

2.根据权利要求1所述的扬声器装置，

其中该声学振动膜使用木材作为材料，并且

该激发装置沿着该木材的直纹方向连接，该木材的直纹方向是对应于该物理各向异性的方向。

3.根据权利要求2所述的扬声器装置，

其中该声学振动膜具有圆锥台形状，并且

该激发装置以隐藏的方式连接到具有该圆锥台形状的该声学振动膜的侧壁。

4.根据权利要求3所述的扬声器装置，

其中该声学振动膜连接为使扬声器单元的振动膜从提供在该圆锥台形状的底表面处的板暴露，并且该扬声器单元的主体容放在由该声学振动膜和该板形成的内部空间中。

5.根据权利要求4所述的扬声器装置，

其中该声学振动膜在该圆锥台形状的中心具有通孔，该通孔通过相对于该内部空间提供在该声学振动膜的侧壁的管道而用作低音反射端口。

6.根据权利要求4所述的扬声器装置，

其中该声学振动膜以从该板暴露发光装置的状态连接。

7.根据权利要求2所述的扬声器装置，

其中该激发装置的激发方向对应于该直纹方向。

Images