CN1930910A - 扬声器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种扬声器,该扬声器包括:弯曲波面板型声辐射器,该声辐射器具有第一部分以及至少一个另外部分;转换器,其用于在所述辐射器中激发弯曲波,所述转换器连接在所述辐射器的所述另外部分上以使所述辐射器辐射声输出;以及将低频辐射限制在所述辐射器的所述另外部分的装置。

Description

扬声器
技术领域
本发明涉及一种弯曲波面板扬声器,更特别地但并不仅仅涉及与视觉显示屏幕组合的此类扬声器。
背景技术
国际申请WO 00/02417描述了一种扬声器,其包含视觉显示屏幕;面板型构件,该构件邻接该显示屏幕定位并且至少其一部分是透明的,透过该至少一部分可看到该显示屏幕;以及振动激发转换器,该转换器安装于该面板型构件的边缘或边界部分以将能量施加于该面板型构件上,从而使该面板型构件可担当声辐射器,其特征在于,该面板型构件设置成在音频下共振,该振动转换器适于将弯曲波能量施加于该面板型构件上以使其共振,用于在共振时担当声辐射器,并且特征在于,该面板型构件的一个或多个边界部分被夹紧或限制。此配置具有若干优点,包括:
1)在特定的应用中使该扬声器的覆盖区最小化。
2)改善使用者的体验,其中影像与声音来自相同的位置。
3)从同一板上的两个空间上分离的频道复制立体声的能力。
国际申请WO 99/37121描述了激发例如透明板的面板型弯曲波辐射器的方法,包括选择激发器位置以最佳化平滑能量转移的激发模式分布。
鉴于以下两个原因,基于此现有技术的显示系统的设计可能限于低频率:
1.来自该板的有用辐射的低频率限制由该板与该屏幕之间的间隙决定。所形成的腔表现为分布的适应性,其连同该板的面密度一起形成质量弹簧共振。在此共振频率之下,该板中所激发的模式仅微弱地辐射,而在此频率之上,则可获得有用的模态辐射,以及
2.控制该系统的有效低频限制的第二参数是该板上振动的可视性。对于高品质的视觉显示器,视觉振动可能是不可接受的。最主要的效果来自板的反射的可视性,而非屏幕的直接影像的任何干扰。可通过控制使用该单元的环境来使此效果最小化,例如降低房间中的亮度级,或使屏幕倾斜以最小化来自房间中光源的反射的可视性。板上的防反射涂覆层可改善性能。然而,在许多应用中,没有对这些环境因素直接控制,所以此问题可能是严重的。
对于屏幕前面的透明扬声器可使用的有用频宽而言,振动的可视性为其提供一个可替代的低频限制。该限制在给定低频能量时显现为最大水平。在大约250Hz以下的渐低频率下,该限制变为更严重。该数字~250Hz由人视觉系统的敏感度控制。此频率以上的振动在振辐上逐渐降低(对于给定的SPL)并以更高的速率变化。人视觉系统对这些波动平均,并且显著地降低振动的可视性。
因此,现有技术公开一种透明扬声器,为了对其激发模式的分布进行最佳化,该扬声器在低频限制以上提供高品质的声音输出。该低频限制由腔的深度与振动的可视性决定。这将最高品质的显示系统的有用声音输出限于~250Hz。
发明内容
根据本发明,提供了一种扬声器,该扬声器包括:弯曲波面板型声辐射器,该声辐射器具有第一部分以及至少一个另外部分;转换器,其用于在所述辐射器中激发弯曲波,该转换器连接在所述辐射器的所述另外部分以使所述辐射器辐射出声输出;以及用于将低频辐射限制在所述辐射器的所述另外部分的装置。
所述扬声器可包括视觉显示屏幕,并且所述辐射器的所述第一部分可以是透明的,并且邻近于所述显示屏幕定位,以透过所述第一部分可看到所述显示屏幕。
所述显示屏幕和所述辐射器的所述第一部分可被例如2mm或更小的相对较窄间隙分隔开,并且所述扬声器可包含后外壳,其邻近于所述辐射器的所述另外部分设置,并且与所述另外辐射器部分分离开例如10mm或更大的相对较大间隙。
该扬声器可包括终止所述辐射器并且适于产生系统共振的装置,以使得相关振动集中在所述辐射器的所述另外部分中。
所述扬声器可包括将所述辐射器的所述第一和另外部分分开的频率相关终止结构。该频率相关终止结构可由塑料泡沫制成。该塑胶泡沫可提供防尘密封。
所述辐射器可设置成在音频频率下共振,并且所述转换器适于将弯曲波能量施加给所述辐射器以使其共振,从而在共振时担当声辐射器。
所述辐射器可包括多个另外部分,一个或多个转换器连接在所述多个另外部分的每一个上,以使所述辐射器辐射出声输出,所述配置使得所述多个另外部分的共振模式按照频率分布。
本发明因而提供一种用于显示系统前面的改进的透明弯曲波扬声器。本发明的特征如下:
1)单个辐射板,其中该板的第一部分是透明的并且位于屏幕的前面。
2)所述板的至少一个另外部分位于所述屏幕之外,通过机械终止结构与所述板分开。这可称作第二部分,但并不意味仅限于两个部分。
3)所述屏幕的第二部分之后的空气体积增加(每单位面积)。这是可能的,因为该区域在所述显示区域的区域之外。
4)至少在所述屏幕的第二部分之上的一点激发该板。应注意,这可与第二部分上的多点或其他位置处的激发相结合。
5)该屏幕的两个部分之间的终止结构的机械特性最佳化。该最佳化的目的在于将低频能量主要限制在第二部分,以允许更高频率下的能量传递到第一(透明)部分。
结果是从装置得到改善的、有用的低频频宽。首先,由于第二部分后面的每单位面积的体积更大,故该装置的低频能力得以改善。其次,远离该屏幕区域的低频能量的集中使低频率下的振动的可视性最小化,并且该系统的能力得到充分利用,而不会过早地受到这些视觉效果的限制。也可将第二部分的表面设计成使视觉振动最小化,例如无光泽表面涂层。
附图说明
通过实例,在附图中对本发明进行图解说明,其中:
图1是本发明的面板型扬声器的第一实施例的透视图;
图2是本发明的面板型扬声器的第二实施例的透视图,该面板型扬声器大体类似于图1的面板型扬声器;
图3是曲线图,其显示在第一部分的中心处面板随频率的机械偏移,以对数(分贝)刻度显示;
图4是具有(虚线)和不具有(实线)阻抗分隔器的扬声器的频率响应(随频率的声压水平)的曲线图,以及
图5是扬声器的第二实施例的透视图。
具体实施方式
图1示出了大体矩形面板型弯曲波扬声器1,其大致具有国际专利申请WO 97/09842中描述的类型,其中面板辐射器2由泡沫塑胶材料制成的带状机械阻抗分隔器5分隔成两部分或区域3、4,即由附图标记3指示的第一部分或区域1以及由附图标记4指示的另一部分或区域2。该分隔器5横跨该面板从一侧延伸至另一侧,以使得区域2与区域1相比相对较小。振动激发器6连接于区域2,以将弯曲波能量施加于其上以使该辐射器共振并响应于按正常方式施加于该激发器上的信号而辐射声音输出。然而,根据本发明,由分隔器5将低频弯曲波限于区域2,并且如下所述,该分隔器的性质设置成使高频能量可传递给该辐射器的区域1。
因而,区域1可以制成透明的并邻近于显示屏幕设置(图1中未显示,但可参见下方的图2),以使得可透过该辐射器面板的区域1部分来观察显示屏幕,从而影像与声音是来自同一位置。而且,以此方式,区域2中因低频激发所致的相对较大的面板偏移不会对透过区域1观察视觉显示器的观察者产生视觉干扰。
如图2所示,上述为透明的区域1可具有安装于其附近的VDU包覆外壳8,以使得可透过该辐射器看到视觉显示屏幕或单元。
设置于区域2中的辐射器的拐角11可悬挂在固定于支撑结构(未显示)的弹性泡沫塑料悬挂构件9上,并可将该辐射器的相对边缘12悬挂在弹性泡沫塑料带状悬挂物10上。
图3是曲线图,其示出了机械阻抗分隔器将低频振动限制在该面板辐射器的区域2中的效果。曲线图中的实线显示当机械阻抗分隔器放在适当位置时面板随频率的机械偏移,而虚线则显示在不具有分隔器的情况下随频率的机械偏移。如图4所示,应当注意的是,图1的扬声器的总体性能不受分隔器使用的显著影响。
参考图5,其示出了非常类似于图1的大体矩形面板型弯曲波扬声器1,但其在该辐射器2的相反侧上具有两个其他区域4,并且在所述两个其他区域之间是单个的透明第一区域3。阻抗分隔器5将第一区域3与所述两个其他区域4分开。所述其他区域4的每一个都具有一对连接在其上的振动激发器6。
图5所示的配置可以与液晶显示电视结合使用。
适当终止结构或机械阻抗分隔器的实例是在一条线上提供机械阻抗终止的泡沫塑料带。该机械阻抗分隔器可由塑料泡沫带构造而成,其中内在的适应性与机械抵抗性的特性是相关的。这些是选定材料的整体特性,例如,3mm厚的Miers泡沫具有1×10-8M3/N的适应性以及1.2×104Ns/m3的抵抗性。在本申请中,其与该带的宽度与厚度以及材料的选择有关。选择相关的参数,以定义与面板尺寸、其机械阻抗以及所需分割频率相关的机械阻抗的高通频率分割函数。
塑料泡沫的特性可包括抵抗性与适应性。将终止结构的特性最佳化,以限制能量在低频率下转移到板中,从而将振动主要限制在其他或第二部分,即区域2。
泡沫的机械阻抗随着频率的降低而增加,并且其在给定的频率以下时通常占板阻抗的主要部分。一条线上的板阻抗亦随着频率的降低而增加,但与大多数泡沫的线性相关性相反,此通常具有较慢的平方根相关性。在低频率下,该泡沫阻抗占主导地位,并且该终止结构近似于简单的支架。随着频率增加,该板阻抗以慢于泡沫的速率降低,从而该泡沫与该板分离,并且能量可自由地传送给该板。在这两个区域之间,该泡沫可能是有效的吸收器。通过泡沫的抵抗性与适应性来控制频率范围和吸收的水平/频宽。可以采用不同的泡沫构成而将这些控制成频率的函数。
这样简单的情况将限制能量在低频率下的转移,并允许能量在高频率下的转移。然而,由于围绕枢轴旋转,能量将以低频率仍然在两个区域之间传递。在窄频带上可获得良好的分离,然而将此延伸到更宽的范围可能会有问题。可将该实例延伸到对板的终止结构,特别是对板边缘的终止结构(在第二部分周围)采用额外的控制。这可实现更宽的分离频宽,或者可替代地用于产生和调谐振动集中在第二部分的系统共振。可采用与第二部分相关的一个或多个共振来提供该系统所需的额外的低频辐射。如果采用远离该板的可视区域的多个另外部分或区域,例如如图5所示,则可采用例如国际申请WO 97/09842中所述的方式分布其频率。具有一个以上另外部分或区域的原因为,(1)提供多频道输出,例如立体声,(2)增加辐射面积,从而减小给定输出水平的音圈偏移与面板位移,以及(3)满足特定的设计要求或产品布局。

Claims (10)

1、一种扬声器,该扬声器包括:弯曲波面板型声辐射器,所述声辐射器具有第一部分以及至少一个另外部分;转换器,其用于在所述辐射器中激发弯曲波,所述转换器连接在所述辐射器的所述至少一个另外部分上以使所述辐射器辐射声输出;以及将低频辐射限制在所述辐射器的所述至少一个另外部分的装置。
2、如权利要求1所述的扬声器,其包含视觉显示屏幕,所述辐射器的所述第一部分是透明的,并且邻近于所述显示屏幕定位,以透过所述第一部分可看到所述显示屏幕,并且所述另外部分从所述显示屏幕横向位移。
3、如权利要求2所述的扬声器,其中,所述显示屏幕和所述辐射器的所述第一部分被相对较窄的间隙分开,并且包括后外壳,所述后外壳邻近于所述辐射器的所述另外部分设置并且与所述另外辐射器部分分隔开相对较大的间隙。
4、如上述权利要求中任何一项所述的扬声器,其包括终止所述辐射器并且适于产生系统共振的装置,以使得相关振动集中在所述辐射器的所述另外部分中。
5、如上述权利要求中任何一项所述的扬声器,其包括频率相关终止结构,该终止结构将所述辐射器的所述第一和另外部分分离开。
6、如权利要求5所述的扬声器,其中,所述频率相关终止结构由塑料泡沫制成。
7、如权利要求6所述的扬声器,其中,该塑胶泡沫提供防尘密封。
8、如上述权利要求中任何一项所述的扬声器,其中,所述辐射器设置成在音频频率下共振,并且其中,所述转换器适于将弯曲波能量施加在所述辐射器上以使其共振,从而在共振时担当声辐射器。
9、如权利要求8所述的扬声器,其中,所述辐射器包括多个另外部分,转换器连接在所述多个另外部分的每一个上,以使所述辐射器辐射声输出。
10、如权利要求9所述的扬声器,其中,所述配置使得所述多个另外部分的共振模式按照频率分布。
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