DE102014224061A1

DE102014224061A1 - Dreiteiliger Membranlautsprecher

Info

Publication number: DE102014224061A1
Application number: DE102014224061.1A
Authority: DE
Inventors: c/o Apple Inc. Azmi Yacine
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2034-11-27
Also published as: CN104735594A; KR20150072372A; KR101630538B1; DE102014224061B4; US9277324B2; CN204634039U; US20150181341A1; CN104735594B

Abstract

Eine Lautsprecheranordnungsmembran, die eine Tonausstrahloberfläche (sound radiating surface, SRS) beinhaltet, die ein erstes Material aufweist; einen im Wesentlichen ebenen SRS-Ring, der konzentrisch auswärts von der SRS positioniert ist und ein zweites Material aufweist; und ein Aufhängelement, das konzentrisch auswärts von dem SRS-Ring positioniert ist und ein drittes Material aufweist. Das zweite Material ist steifer als das erste Material und das dritte Material um lokal eine Fläche zu versteifen, die die SRS umgibt und um eine Bruchmodusfrequenz der Membran zu verbessern. In einer anderen Ausführungsform kann die Lautsprecheranordnungsmembran eine Membran beinhalten, die eine erste Materialdichte aufweist; einen im Wesentlichen ebenen Versteifungsring, der sich radial auswärts von einer Außenkante der Membran ausdehnt und eine zweite Materialdichte aufweist; und ein Aufhängelement, das sich radial auswärts von einer Außenkante des Versteifungsringes ausdehnt und eine dritte Materialdichte aufweist. Die zweite Materialdichte ist größer als die erste Materialdichte und die dritte Materialdichte.

Description

Gebiet
Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf eine dreiteilige Membran gerichtet, die einen Versteifungsbereich aufweist, um akustische Leistung eines Antreibers innerhalb welchem die Membran implementiert sein kann, zu verbessern. Andere Ausführungsformen sind auch beschrieben und beansprucht.
Hintergrund
Ob beim Anhören eines MP3-Spielers während dem Reisen oder eines High-Fidelity Stereosystems zu Hause, wählen Verbraucher zunehmend Intrakanal- und Intraconcha-Kopfhörer für ihr Anhörvergnügen. Beide Arten von elektroakustischen Wandlervorrichtungen weisen ein relativ flaches Gehäuse auf, welches einen Empfänger oder Antreiber enthält (einen Kopfhörerlautsprecher). Das flache Gehäuse stellt Annehmlichkeit für den Träger bereit, während es auch sehr gute Tonqualität bereitstellt.
Diese Vorrichtungen haben jedoch nicht ausreichend Raum, um High-Fidelity-Lautsprecher zu beherbergen. Dies stimmt auch für tragbare Privatcomputer, wie beispielsweise Laptop, Notebook und Tablet-Computer und in einem geringeren Maße für Desktop-Personal-Computer mit eingebauten Lautsprechern. Solche Vorrichtungen erfordern typischer Weise Lautsprechergehäuse oder -boxen, die eine relativ niedrige Erhöhung aufweisen (d. h. Höhe, die entlang der Z-Achse definiert ist) und ein kleines Rückenvolumen aufweisen verglichen mit beispielsweise alleinstehenden High-Fidelity Lautsprechern und dedizierten digitalen Musiksystemen für handgetragene Medienspieler.
Die Antreiber (Kopfhörerlautsprecher) für solche Vorrichtungen verwenden deshalb typischerweise eine flache Membrananordnung, welche aus zwei Teilen zusammengesetzt ist. Nämlich eine Tonausstrahloberfläche (Sound radiating surface, SRS) und ein Aufhängelement. Die SRS vibriert axial, wobei sie Druckwellen außerhalb des Antreibergehäuses erzeugt. Die Aufhängung umgibt die SRS und hängt diese innerhalb des Gehäuses auf und erlaubt ihr axial zu vibrieren. Jedes dieser beweglichen Teile weist allerdings natürliche strukturelle Resonanzen auf, die bei bestimmten Frequenzen angeregt werden können, welche typischerweise unterschiedlich voneinander sind. Das hat zur Folge, dass bei bestimmten Frequenzen (d. h. die Bruchmodusfrequenz (breaking mode frequency)) sich die SRS und das Aufhängelement phasenverschoben zueinander bewegen. Solche phasenverschobene Bewegungen wie beispielsweise, wenn das Aufhängelement sich zu einem größeren Grad bewegt als die SRS, resultieren in einer ungewünschten Tondruckausgabe (d. h. Abfall im Druck) an der Bruchmodusfrequenz.
Zusammenfassung
Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine dreiteilige Lautsprecheranordnungsmembran, die eine verbesserte und/oder erhöhte Bruchmodusfrequenz aufweist. Die Lautsprecheranordnungsmembran kann eine Tonausstrahloberfläche (SRS) beinhalten, die ein erstes Material aufweist. Die Anordnung kann ferner einen im Wesentlichen ebenen SRS-Ring beinhalten, der konzentrisch auswärts von der SRS positioniert ist und ein zweites Material aufweist. Zusätzlich ist ein Aufhängelement konzentrisch auswärts von dem SRS-Ring positioniert und weist ein drittes Material auf. In einer Ausführungsform ist das zweite Material steifer als das erste Material und das dritte Material, um so lokal eine Fläche, die die SRS umgibt, zu versteifen und eine Bruchmodusfrequenz der Membran zu verbessern.
In einer anderen Ausführungsform, kann die Lautsprecheranordnungsmembran eine Membran beinhalten, die eine erste Materialdichte aufweist. Die Lautsprecheranordnung kann ferner einen im Wesentlichen ebenen Versteifungsring beinhalten, der sich radial auswärts von einer Außenkante der Membran ausdehnt und eine zweite Materialdichte aufweist. Zusätzlich dehnt sich ein Aufhängelement radial auswärts von einer Außenkante des Versteifungsrings aus und weist eine dritte Materialdichte auf. In einer Ausführungsform ist die zweite Materialdichte größer als die erste Materialdichte und die dritte Materialdichte, um so lokal eine Fläche zwischen der Membran und dem Aufhängelement zu versteifen und eine Bruchmodusfrequenz der Membran zu erhöhen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung beinhaltet einen Antreiber, der einen Rahmen und eine Membrananordnung zum Tonausstrahlen aufweist. Die Membrananordnung kann eine Tonausstrahloberfläche (SRS), einen SRS-Ring, der um eine Außenkante der SRS positioniert ist und ein Aufhängelement, das um eine Außenkante des SRS-Rings positioniert ist, beinhalten. Der SRS-Ring versteift eine Fläche zwischen der Außenkante des SRS und dem Aufhängelement. Der Antreiber kann ferner eine Schwingspule beinhalten, die mit einer Seite des SRS-Rings verbunden ist.
Die obige Zusammenfassung beinhaltet keine erschöpfende Liste aller Aspekte der gegenwärtigen Erfindung. Es ist beabsichtigt, dass die Erfindung alle Systeme und Verfahren beinhaltet, die aus allen geeigneten Kombinationen verschiedener Aspekte, die oben zusammengefasst wurden, wie auch die, die in der detaillierten Beschreibung unten offenbart werden und die insbesondere in den Ansprüchen betont werden, die mit dieser Anmeldung eingereicht wurden, ausgeübt werden können. Solche Kombinationen weisen besondere Vorteile auf, die nicht speziell in der obigen Zusammenfassung wiedergegeben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Ausführungsformen werden durch Beispiele veranschaulicht und nicht durch eine Limitierung in den Figuren der begleitenden Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente angeben. Es soll vermerkt werden, dass Bezüge zu „eine” (and) oder „eine” (one) Ausführungsform dieser Offenbarung nicht notwendigerweise die gleiche Ausführungsform sind und sie meinen zumindest eine.
1 veranschaulicht eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Membran.
2 veranschaulicht eine Querschnittsseitenansicht entlang der Linie A-A' der Membran aus 1.
3 veranschaulicht eine Querschnittseitenansicht der Membran aus 1, die innerhalb eines Antreibers integriert ist.
4 veranschaulicht Frequenzantwortkurven zum Vergleich zwischen einem Antreiber, der eine Membran wie hierin offenbart aufweist und einen Antreiber, ohne die Membran, wie sie hier offenbart wird.
5 veranschaulicht eine Ausführungsform einer elektronischen Vorrichtung, in welcher eine Membran, wie sie hierin offenbart ist, implementiert werden kann.
6 veranschaulicht eine vereinfachte schematische Ansicht einer Ausführungsform einer elektronischen Vorrichtung, in welcher die Membran implementiert sein kann.
Detaillierte Beschreibung
In diesem Abschnitt werden wir verschiedene bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklären. Immer wenn die Formen, relative Positionen und andere Aspekte der Teile, die in den Ausführungsformen beschrieben werden, nicht klar definiert sind, ist der Umfang der Erfindung nicht nur auf die gezeigten Teile beschränkt, welche nur zum Zwecke der Veranschaulichung gedacht sind. Auch wenn zahlreiche Details dargelegt sind, wird verstanden werden, dass einige Ausführungsformen der Erfindung ohne diese Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen wurden wohlbekannte Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt, um so nicht das Verständnis dieser Beschreibung unklar zu machen.
1 veranschaulicht eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Membran. In einer Ausführungsform ist eine Membran 100 dimensioniert, um Tonwellen zu generieren, wenn sie innerhalb eines Antreibers integriert ist. Der Antreiber kann z. B. ein Elektrisch-zu-Akustik-Wandler sein, der in die Membran 100 und eine Schaltung aufweist, die konfiguriert ist zum Produzieren eines Tons in Antwort auf eine elektrische Tonsignaleingabe (z. B. einen Lautsprecher). In einigen Ausführungsformen ist die Membran 100 konfiguriert um innerhalb eines 10 mm bis zu 20 mm großen Antreibers verwendet zu werden.
Die Membran 100 kann eine dreiteilige Membran sein, welche konfiguriert ist, um eine Bruchmodusfrequenz der Membran und/oder des Antreibers innerhalb von dem sie implementiert ist, zu verbessern und/oder zu erhöhen. Repräsentativ beinhaltet die Membran 100 in einer Ausführungsform eine Tonausstrahloberfläche (SRS) 102, einen SRS-Ring 104 und ein Aufhängelement 106. Die SRS 102 kann ein Mittelteil der Membran 100 bilden und sowohl der SRS-Ring 104 und das Aufhängelement 106 können konzentrisch aufwärts vom SRS 102 positioniert sein. Anders gesagt, sowohl der SRS-Ring 104 und das Aufhängelement 106 sind radial auswärts der SRS 102 positioniert. Repräsentativ in einer Ausführungsform kann die SRS 102 eine relativ flache (d. h. kleine Z-Höhe) kuppelgeformte Struktur sein, die eine Außenkante 108 aufweist. Der SRS-Ring 104 kann eine ringgeformte Struktur sein, die dimensioniert ist, um die SRS 102 zu umgeben. Eine innere Kante 110 des SRS-Rings 104 kann an die Außenkante 108 des SRS 102 befestigt sein. Das Aufhängelement 106 kann ferner im Wesentlichen eine ringgeformte Struktur sein, die dimensioniert ist, um die SRS 102 und den SRS-Ring 104 zu umgeben. In einigen Ausführungsformen kann jedes der folgenden SRS 102, SRS-Ring 104 und das gesamte oder ein Teil von dem Aufhängelement 106 Tonausstrahleigenschaften aufweisen. Eine Innenkante 114 des Aufhängelements 106 kann an der Außenkante 112 des SRS-Rings 104 befestigt sein. Zusätzlich kann eine Außenkante 116 des Aufhängelements 106 an dem Antreiberrahmen (nicht gezeigt) befestigt sein, um die SRS 102 innerhalb des Rahmens aufzuhängen. In diesem Aspekt dehnen sich sowohl der SRS-Ring 104 und das Aufhängelement 106 radial auswärts von der Außenkante 108 des SRS 102 aus, so dass sie im Wesentlichen innerhalb der gleichen horizontalen Ebene sind und deshalb im Wesentlichen eine Z-Höhe der Anordnung nicht erhöhen. Zusätzlich ist der SRS-Ring 104 zwischen der Außenkante 108 der SRS 102 und der Innenkante 114 des Aufhängelements 106, so dass die SRS 102 und das Aufhängelement 106 eine Distanz voneinander entfernt sind und sich nicht gegenseitig berühren. In anderen Worten sind sie durch den SRS-Ring 104 getrennt.
Der SRS-Ring 104 kann aus jedem Material gemacht sein, das geeignet ist zum lokalen Versteifen einer Fläche um die SRS 102 herum, insbesondere eine Fläche zwischen SRS 102 und dem Aufhängelement 106, welche im Wesentlichen innerhalb derselben horizontalen Ebene des SRS 102 ist, um so nicht eine Z-Höhe der Anordnung zu erhöhen. Repräsentativ können, wie vorhin diskutiert, zu bestimmten Frequenzen, typische Lautsprechermembranen einen Bruchmodus erfahren, in welchem die Membrankomponenten phasenverschoben zueinander sind und deshalb eine Abnahme in der Tondruckausgabe von dem Antreiber an der Hochmodusfrequenz vorkommen kann. Durch Versteifung der Fläche um die SRS 102 und zwischen der SRS 102 und dem Aufhängelement 106, unter Verwendung des SRS-Rings 104, kann diese Bruchmodusfrequenz zu einer Frequenz erhöht werden, welche über dem Arbeitsbereich des Antreibers ist. Da die Bruchmodusfrequenz über dem Arbeitsbereich des Antreibers ist, wird jede Auswirkung in der Tonausgabe von dem Antreiber aufgrund des Bruchmodus im Wesentlichen unbemerkt an dem Benutzer vorbeigehen. Zum Beispiel in einigen Ausführungsformen, in denen der Arbeitsbereich des Antreibers von ungefähr 0,02 kHz bis ungefähr 20 kHz oder von ungefähr 4 kHz bis ungefähr 14 kHz ist, ist der SRS-Ring 104 konfiguriert zum Erhöhen der Bruchmodusfrequenz zu einer Frequenz, die größer als beispielsweise 4 kHz, größer als ungefähr 14 kHz oder z. B. einer Bruchmodusfrequenz, die größer als 20 kHz ist. Zum Beispiel kann die Bruchmodusfrequenz innerhalb eines Bereichs von ungefähr 4 kHz zu ungefähr 25 kHz, z. B. von ungefähr 10 kHz bis ungefähr 20 kHz oder von ungefähr 14 kHz zu ungefähr 16 kHz erhöht werden.
Auf eine andere Art gesagt, kann die gewünschte Erhöhung oder Verbesserung der Bruchmodusfrequenz durch ein Verhältnis zwischen der Bruchmodusfrequenz und des Durchmessers der Membran quantifiziert werden. Repräsentativ, wobei f die Bruchmodusfrequenz und D der gesamte Durchmesser der Oberfläche ist, von der erwartet wird, zu dem Wandlungsverfahren beizutragen, z. B. die Membran 100, kann das Verhältnis f/D sein und eine Verbesserung oder Erhöhung der Bruchmodusfrequenz kann vorhanden sein, wo f/D zumindest 0,2e6 [1/(s·m)] oder zumindest 1e6 [1/(s·m)] ist. Es wird vermerkt, dass die Bruchmodusfrequenz und/oder f/D Werte, die hierin beschrieben werden, als eine Verbesserung und/oder eine Erhöhung der Bruchmodusfrequenz angesehen werden, weil sie eine Verbesserung und/oder Erhöhung mit Bezug zu einer Bruchmodusfrequenz und/oder eines f/D Bereichs sind, welche aufgefunden werden würden in einer Membran ohne lokalisierte Versteifung unter Verwendung des SRS-Rings 104.
Lokale Versteifung der Fläche um die SRS 102 herum kann erreicht werden durch Herstellen des SRS-Rings 104 aus einem Material, das eine größere Steifheit aufweist, als das Material, das verwendet wird zum Herstellen der SRS 102 und/oder des Aufhängelements 106. In noch weiteren Ausführungsformen kann lokale Versteifung erreicht werden durch Herstellen des SRS-Rings 104 aus einem Material, das eine größere Dichte aufweist als das Material das verwendet wird zum Herstellen der SRS 102 und/oder des Aufhängelements 106. Zum Beispiel kann die SRS 102 aus einem ersten Material hergestellt sein, der SRS-Ring 104 kann aus einem zweiten Material hergestellt sein und das Aufhängelement 106 kann aus einem dritten Material hergestellt sein. In einer Ausführungsform können jedes der ersten Materialen, der zweiten Materialen und der dritten Materialen unterschiedliche Materialen sein, die unterschiedliche Steifheiten und/oder unterschiedliche Dichten aufweisen.
In einer Ausführungsform kann das erste Material der SRS 102 jedes Material sein, das fähig ist, eine relativ steife axialvibrierende Membran zu bilden. Es ist weiterhin wichtig, dass die SRS 102 aus einem relativ leichten Material und/oder einem Material mit einer relativ niedrigen Dichte hergestellt ist, um so nicht eine Masse der SRS 102 wesentlich zu erhöhen und demzufolge eine Auswirkung auf eine gewünschte Hochfrequenzantwort der Membran 100 zu haben. Repräsentativ kann ein geeignetes Material für die SRS 102 beinhalten, ist jedoch nicht beschränkt auf, ein Polyestermaterial. Ein geeignetes Polyestermaterial kann beinhalten, ist aber nicht beschränkt auf, Polyethylennaphtalat (PEN). Zum Beispiel in einer Ausführungsform kann die SRS 102 eine integral gebildete kuppelgeformte Struktur sein, die aus einer PEN-Thermofolie hergestellt ist.
Ein geeignetes zweites Material für den SRS-Ring 104 kann beinhalten, ist jedoch nicht beschränkt auf, ein Material, das eine größere Steifheit und/oder Dichte aufweist, als das Material, das verwendet wurde, um die SRS 102 herzustellen. Zum Beispiel kann der SRS-Ring 104 aus einem Material hergestellt sein, welches zumindest zweimal dichter ist als die SRS 102. Zum Beispiel in einer Ausführungsform, wobei das erste Material der SRS 102 eine Dichte von ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,5 g cm^–3 aufweist, kann das zweite Material der SRS 104 eine Dichte von ungefähr 2 bis ungefähr 3 g cm^–3 aufweisen. Repräsentativ kann der SRS-Ring 104 aus einem Legierungsmaterial hergestellt sein, insbesondere einem Aluminiumlegierungsmaterial. In einer Ausführungsform kann der SRS-Ring 104 eine im Wesentlichen ebene, ringgeformte Struktur sein, die integral aus einem Einzelmaterial, wie beispielsweise einem Legierungsmaterial gebildet ist.
Ein geeignetes drittes Material für das Aufhängelement 106 kann beinhalten, ist jedoch nicht beschränkt auf, ein Material, das weniger steif ist, als der SRS-Ring 104 und in einigen Fällen die SRS 102. Zum Beispiel kann ein geeignetes drittes Material ein sehr nachgiebiges Material sein, das ein relativ niedriges Young'sches Modul aufweist (z. B. ein niedrigeres Young'sches Modul als der SRS-Ring 104 und die SRS 102). Ein repräsentatives sehr nachgiebiges Material, das ein relativ niedriges Young'sches Modul aufweist, kann beinhalten, ist jedoch nicht beschränkt auf, ein Polymermaterial wie beispielsweise Polyurethan (PU). In einer Ausführungsform kann das Aufhängelement 106 integral aus einem einzigen Material gebildet sein, wie beispielsweise ein Polymermaterial. Das Aufhängelement 106 kann eine im Wesentlichen flache gebogene Form in der Z-Höhenrichtung aufweisen.
In noch weiteren Ausführungsformen ist es beabsichtigt, dass zusätzlich zu, oder anstelle von Verwendung eines unterschiedlichen Materials, um den SRS-Ring 104 steifer zu machen als die SRS 102 und das Aufhängelement 106, der SRS-Ring 104 dicker sein kann (entlang der Z-Achse) als die SRS 102 und in einigen Fällen als das Aufhängelement 106. Zusätzlich soll verstanden werden, dass eine Breite des SRS-Rings 104, in einer Ausführungsform, weniger ist als die der SRS 102 und in einigen Fällen die des Aufhängelements 106, so dass es keine wesentliche Auswirkung auf eine Tonausstrahloberflächenfläche der SRS 102 hat. In anderen Worten dehnt sich der SRS-Ring 104 nicht in die Tonausstrahloberflächenfläche der SRS 102 aus. Vielmehr ist der SRS-Ring 104 um die Kanten der SRS 102 herum positioniert (anstelle von einer Seite der SRS 102) und dehnt sich außerhalb der Außenkante 108 der SRS 102 aus. Da der SRS-Ring 104 sich radial auswärts an der SRS 102 ausdehnt, im Gegensatz zum Positioniertsein entlang der Seite der SRS 102, erhöht er die Masse der Tonausstrahloberflächenfläche, die bewegt werden muss, um Ton zu generieren unter Verwendung der SRS 102 nicht wesentlich.
Die SRS 102 und wiederum der SRS-Ring 104 und das Aufhängelement 106 können jede Form und Größe sein, die geeignet ist zum Generieren von Tondruckwellen wenn sie in einen Antreiber integriert sind. Zum Beispiel in einer Ausführungsform kann jeder der folgenden, die SRS 102, der SRS-Ring 104 und das Aufhängelement 106 ein im Wesentlichen kreisförmiges Profil aufweisen. Es wird allerdings beabsichtigt, dass in anderen Ausführungsformen die SRS 102, der SRS-Ring 104 und das Aufhängelement 106 andere Formen und Größen aufweisen können, z. B., ein quadratisches, rechteckiges oder elliptisches geformtes Profil.
2 veranschaulicht eine Querschnittsseitenansicht entlang der Linie A-A' der Membran aus 1. Aus dieser Ansicht kann gesehen werden, dass in einigen Ausführungsformen die SRS 102 eine flache Kuppelform aufweisen kann. Zusätzlich kann gesehen werden, dass die Innenkante 110 des SRS-Rings 104 direkt mit der Außenkante 108 der SRS verbunden ist und die Außenkante 112 des SRS-Rings 104 direkt mit der Innenkante 114 des Aufhängelements 106 verbunden ist. Zum Beispiel in einer Ausführungsform kann ein Oberseitenteil der inneren Kante 110 und der Außenkante 112 des SRS-Rings 104 an eine Unterseite der Außenkante 108 der SRS 102 und an die Innenkante 114 des Aufhängelements 106 jeweils geklebt sein. Somit trennt der SRS-Ring 104 die SRS 102 von dem Aufhängelement 106 in einer radialen Richtung um eine Distanz (d), so dass die SRS 102 das Aufhängelement 106 nicht berührt. Der SRS-Ring 104 kann eine im Wesentlichen ebene Struktur sein, so dass angrenzende Kanten der SRS 102 und des Aufhängelements 106, nämlich die Kanten 108 und 114, im Wesentlichen koplanar mit einander sind und/oder parallel zu dem SRS-Ring 104 sind. In diesem Aspekt hat der SRS-Ring 104 keine Auswirkung auf eine Z-Höhe der Membran 100.
Zusätzlich kann eine gesamte Breite (w) des SRS-Rings 104 weniger sein als die der SRS 102 und des Aufhängelements 106, so dass sie nicht eine gesamte Breite der Membran 100 wesentlich erhöht oder einen wesentlichen Teil der Tonausstrahloberflächenfläche der SRS 102 nicht wesentlich belegt, wobei die Tonausstrahloberflächenfläche, die der kuppelgeformte Bereich der SRS 102 ist, welche in Antwort auf eine elektrische Eingabe vibriert, um Tonwellen auszugeben. In diesem Aspekt stellt die Membran 100 den Vorteil bereit, eine große Tonausstrahloberflächenfläche zu haben, während ein relativ kleines (z. B. schmales) Aufhängsystem beibehalten wird. (Zum Beispiel der SRS-Ring 104 und das Aufhängelement 106).
Ein Durchmesser (D) der Membran 100 ist ferner in 2 veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen, z. B. in welchen der Durchmesser (D) ungefähr 14 mm ist (14e-3m), resultiert die lokale Steifheit, die durch den SRS-Ring, wie vorher diskutiert, verursacht wird, in einer erhöhten oder verbesserten Bruchmodusfrequenz (f) von zumindest 4 kHz, oder zumindest 14 kHz. Anders gesagt, wo die Erhöhung oder die Verbesserung in der Bruchmodusfrequenz durch f/D dargestellt wird, kann eine Verbesserung oder Erhöhung in der Bruchmodusfrequenz gegenwärtig sein, wo f/D zumindest 0,2e6 [1/(s·m)] oder zumindest 1e6 [1/(s·m)] ist.
3 veranschaulicht eine Querschnittsseitenansicht der Membran aus 1 integriert innerhalb eines Antreibers. Ein Antreiber 300 kann jede Art von elektrischzu-akustischem Wandler sein, welcher eine druckempfindliche Membran verwendet und Schaltungen verwendet zum Produzieren eines Tons in Antwort auf eine elektrische Tonsignaleingabe (z. B. ein Lautsprecher). Repräsentativ kann die Membran 100, welche die SRS 102, den SRS-Ring 104 und das Aufhängelement 106 beinhaltet, wie mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben, innerhalb des Antreibers 300 integriert sein, um einen Ton zu produzieren. Das elektrische Tonsignal kann eine Musiksignaleingabe zu dem Antreiber 300 durch eine Tonquelle sein. Die Tonquelle kann jede Art von Tonvorrichtung sein, die fähig ist, ein Tonsignal auszugeben, z. B. eine tonelektrische Vorrichtung, wie beispielsweise ein tragbarer Musikspieler, ein Heimstereosystem oder ein Heimtheatersystem, das fähig ist, ein Tonsignal auszugeben. Der Antreiber 300 kann innerhalb von Kopfhörer, Intrakanalohrhörer, Interconchaohrhörer oder ähnlichem integriert sein.
Repräsentativ kann die Außenkante des Aufhängelements 106 an dem Rahmen 302 befestigt sein, um die Membran 100 innerhalb des Antreibers 300 aufzuhängen. Der Rahmen 302 kann ein Teil des Antreiber-Gehäuses oder -Box sein, dessen/deren Höhe (oder Erhöhung) und Lautsprecherrückenvolumen (eine akustische Kammer genannt) als relativ klein angesehen sein. Zum Beispiel kann die Gehäusehöhe oder Erhöhung im Bereich von ungefähr 8,5 Millimetern (mm) bis ungefähr 10 mm sein. Die Konzepte, die hier beschrieben sind, brauchen jedoch nicht auf Antreibergehäuse beschränkt zu sein, deren Erhöhungen innerhalb dieser Bereiche sind.
Der Antreiber 300 kann eine Magnetanordnung 314 beinhalten, die entlang einer Seite der Membran 100 positioniert ist. Die Magnetanordnung 314 kann einen Spalt definieren, in welchem ein Anteil der Spule 306 (auch Schwingspule genannt) und der verbundene Körper 304, der verwendet wird, um die Schwingspule 306 zu unterstützen, positioniert werden können. Der Körper 304 und/oder die Spule 306 können an einer Seite oder Seitenfläche des SRS-Rings 104 befestigt werden, der Magnetanordnung 314 zugewandt.
Die Spule 306, welche an dem Körper 304 angebracht ist, kann um ein zentrales Magnetstück 308 positioniert sein. Es wird vermerkt, dass obwohl der Körper 304 veranschaulicht wird, der Körper 304 optional ist und in einigen Ausführungsformen weggelassen werden kann. Spule 306 kann eine vorgewickelte Spulenanordnung sein (welche die Drahtspule beinhaltet, die in ihrer angedachten Position durch einen Lack oder ein anderes klebendes Material gehalten wird), welche direkt mit dem Körper 304 verbunden sein kann, z. B. mit der Außenoberflächenwand des Körpers. In anderen Ausführungsformen kann der Körper 304 weggelassen werden und die Spule 306 kann direkt an eine Oberfläche des SRS-Rings 104 befestigt sein.
Obwohl nicht gezeigt, kann die Spule 306 elektrische Verbindungen aufweisen zu einem Paar von Anschlüssen, durch welche ein Eingabetonsignal empfangen wird, in Antwort auf dieses die Spule 306 ein wechselndes Magnetfeld produziert, welches mit dem Magnetfeld interagiert, das durch die Magnetanordnung 314 produziert wird, zum Bereitstellen eines Antriebsmechanismus für den Antreiber 100.
Wie vorher diskutiert, kann die SRS 102 mit dem Rahmen 302 gekoppelt sein durch das Aufhängelement 106. Das Aufhängelement 106 erlaubt im Wesentlichen vertikale Bewegung der SRS 102, die in eine im Wesentlichen Auf- und Abrichtung ist oder auch Vorwärts- und Rückwärtsrichtung genannt wird, relativ zu dem fixierten Rahmen 302. Das Aufhängelement 106 kann jedes geeignete Material sein, beispielsweise die vorher besprochenen, welches ausreichend flexibel ist, um Bewegung der SRS 102 zu erlauben, um akustische Wellen oder Tonwellen zu produzieren. Der SRS 102 kann starrer oder weniger flexibel sein, um effizienter zu sein beim Produzieren von hochfrequenzakustischen Wellen. In einem Fall ist das Aufhängelement 106 eine einteilige flexible Membran und der SRS 102 beinhaltet eine starre Platte oder Kuppel, die an dem Aufhängelement 106 durch den SRS-Ring 104 wie vorher diskutiert befestigt sein kann. Dies kann gemacht werden durch direktes Zusammenkleben der SRS 102, des SRS-Rings 104 und des Aufhängelements 106 an ihren entsprechenden Kanten und/oder Seiten. Zusätzlich zum Erlauben von axialer Bewegung der SRS 102, kann das Aufhängelement 106 auch dazu dienen, die SRS 102 in einer wesentlichen Ausrichtung zu erhalten relativ zu einer zentralen vertikalen Achse des Körpers 304 während dem Betrieb des Antreibers 300. Diese Ausrichtung dient auch der Verhinderung einer sich bewegenden Spule, sich in den Wänden des Magnetsystems zu verhaken.
Der Körper 304 kann eine typische, üblicherweise zylindrische oder ringähnliche Struktur aufweisen, um welche eine Ringspule gewickelt sein kann. Alternativ kann der Körper 304 eine flache Platte sein, mit einer zentralen Öffnung darin, welche sich im Wesentlichen horizontal auswärts von einem Peripherieanteil der SRS 102 ausdehnt. Der Körper 304 kann aus jedem geeigneten Leichtgewicht jedoch starren Material hergestellt sein, um so das Gewicht der aufgehängten Kombination mit der Membran 100 auf einem Minimum zu halten für größere Leistung und Effizienz. Ein Beispielmaterial ist eine Aluminiumlegierung. Andere geeignete Materialien beinhalten Titanium und Keramik, wobei beide dieser ausreichend leichtgewichtig, jedoch starr hergestellt werden können.
4 veranschaulicht Frequenzantwortkurven zum Vergleich zwischen einem Antreiber, der eine Membran aufweist, wie hierin offenbart und einem Antreiber ohne die Membran wie hierin offenbart. Insbesondere beinhaltet ein Frequenzantwortdiagramm 400 eine gestrichelte Linie 402, die eine Frequenzantwortkurve für einen Antreiber veranschaulicht, der eine Membran ohne einen lokalversteiften Bereich wie hierin offenbart aufweist. Wie man aus der gestrichelten Linie 402 sehen kann, kommt ein wesentlicher Abfall im Tondruck an einer Frequenz vor, welche weniger als 14 kHz ist (d. h. die Bruchmodusfrequenz), z. B. weniger als 4 kHz. Die Antwortkurve eines Antreibers, der eine Membran aufweist mit dem Versteifungs-SRS-Ring wie hierin offenbart, wird durch durchgängige Linie 406 veranschaulicht. Die Antwortkurve, die durch die durchgehende Linie 406 gebildet ist, ist normal innerhalb des Arbeitsbereichs des Antreibers (z. B. ein Frequenzbereich und ungefähr 400 kHz bis ungefähr 14 kHz) und erfährt eine leichte Senkung im Tondruck an einer Frequenz (d. h. der Bruchmodusfrequenz) außerhalb des Arbeitsbereichs. Somit wird die Bruchmodusfrequenz des Antreibers erhöht.
5 veranschaulicht eine Ausführungsform einer elektronischen Vorrichtung in welcher eine Membran, wie sie hierin offenbart ist, implementiert werden kann. Eine elektronische Vorrichtung 500 kann beispielsweise ein Interkanalohrhörer oder Intraconchaohrhörer sein, der dimensioniert ist, um in ein Ohr eines Benutzers zu passen. In diesem Aspekt kann die Vorrichtung 500 ein Gehäuseteil 502 beinhalten, das dimensioniert ist, um in das Ohr eines Benutzers zu passen und den Antreiber zu beherbergen, z. B. den Antreiber 300, welcher die Membran 100 beinhaltet, wie mit Bezug auf 1 bis 4 diskutiert. Ein Rohranteil 504 kann sich von dem Gehäuseanteil 502 ausdehnen und einen Kanal bereitstellen, durch welchen jede Schaltung (z. B. Drähte), die sich vom Antreiber 300 ausdehnen, laufen können. Der Gehäuseanteil 502 kann ferner eine Tonausgangsöffnung 506 beinhalten, durch welche Ton (sound S) der von dem Antreiber 300 ausgegeben wird, zu dem Ohr des Benutzers ausgegeben werden kann.
6 veranschaulicht eine vereinfachte schematische Ansicht einer Ausführungsform einer elektronischen Vorrichtung, in welcher eine Membran, wie sie hierin offenbart ist, implementiert werden kann. Zum Beispiel sind Interkanalohrhörer, Intraconchaohrhörer oder Kopfhörer, wie sie mit Bezug auf 5 beschrieben wurden, Beispiele von Systemen, die einige oder alle der Schaltungen, die durch eine elektronische Vorrichtung 600 veranschaulicht werden, beinhalten können.
Die elektronische Vorrichtung 600 kann beispielsweise eine Stromversorgung 602, Speicher 604, einen Signalprozessor 606, Speicher 608, einen Prozessor 610, eine Kommunikationsschaltung 612 und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung 614 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die elektronische Vorrichtung 600 mehr als eine Komponente der Schaltung beinhalten, aber der Einfachheit halber, wird nur eine von jeder in 6 gezeigt. Zusätzlich versteht der Fachmann, dass die Funktionalität von bestimmten Komponenten kombiniert oder weggelassen werden kann und das zusätzliche oder weniger Komponenten, welche nicht in 6 gezeigt sind, beinhaltet sein können, wie beispielsweise Vorrichtung 500.
Die Stromversorgung 602 kann Strom für die Komponenten der elektronischen Vorrichtung 600 bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Stromversorgung 602 an ein Stromnetz gekoppelt sein, wie beispielsweise eine Wandsteckdose. In einigen Ausführungsformen kann die Stromversorgung 602 eine oder mehrere Batterien beinhalten zum Bereitstellen von Strom für die Ohrhörer, Kopfhörer oder andere Arten von elektronischer Vorrichtung, die mit dem Kopfhörer verbunden sind. Als ein anderes Beispiel kann die Stromversorgung 602 konfiguriert sein zum Generieren von Strom aus einer natürlichen Quelle (z. B. Solarstrom unter Verwendung von Solarzellen).
Der Speicher 604 kann z. B. eine Festplatte, Flashspeicher, Zwischenspeicher (Cache), ROM und/oder RAM beinhalten. Zusätzlich kann der Speicher 604 lokal in und/oder fern der elektronischen Vorrichtung 600 sein. Zum Beispiel kann der Speicher 604 ein integriertes Speichermedium, entfernbare Speichermedien, Speicherplatz auf einem Fernserver, drahtloses Speichermedium oder eine Kombination davon beinhalten. Ferner kann der Speicher 604 Daten, wie beispielsweise Systemdaten, Benutzerprofildaten und jede anderen relevanten Daten speichern.
Der Signalprozessor 606 kann beispielsweise ein digitaler Signalprozessor sein, der für Realzeitverarbeitung von digitalen Signalen verwendet wird, die von analogen Signalen durch beispielsweise die Eingabe/Ausgabeschaltung 614 umgewandelt werden. Nachdem die Verarbeitung von digitalen Signalen fertiggestellt ist, könnten die Signale dann zurück in analoge Signale umgewandelt werden.
Der Speicher 608 kann jede Art von temporärem Speicher beinhalten, wie beispielsweise RAM, Buffers und/oder Zwischenspeicher. Der Speicher 608 kann auch verwendet werden zum Speichern von Daten, die verwendet werden, um elektronische Vorrichtungsanwendungen zu betreiben (z. B. Betriebssystemanweisungen).
Zusätzlich zu dem Signalprozessor 606, kann die elektronische Vorrichtung 600 zusätzlich einen allgemeinen Prozessor 610 enthalten. Der Prozessor 610 kann fähig sein zum Interpretieren von Systemanweisungen und zum Verarbeiten von Daten. Zum Beispiel kann der Prozessor 610 fähig sein, Anweisungen oder Programme auszuführen wie beispielsweise Systemanwendungen, Firmwareanwendungen und/oder jede andere Anwendung. Zusätzlich hat der Prozessor 610 die Fähigkeit, Anweisungen auszuführen, um mit einer oder allen der Komponenten der elektronischen Vorrichtung 600 zu kommunizieren.
Die Kommunikationsschaltung 612 kann jede geeignete Kommunikationsschaltung sein, die betriebsbereit ist zum Initiieren einer Kommunikationsanfrage, zum Verbinden eines Kommunikationsnetzwerks und/oder zum Übermitteln von Kommunikationsdaten zu einem oder mehreren Servern oder einer oder mehreren Vorrichtungen innerhalb des Kommunikationsnetzwerks. Zum Beispiel kann die Kommunikationsschaltung 612 eines oder mehrere von WiFi (z. B. ein 802.11 Protokoll), Bluetooth^®, Hochfrequenzsystemen, Infrarot, GSM, GSM plus Edge, CDMA oder andere Kommunikationsprotokolle und/oder jede Kombination davon unterstützen.
Die Eingabe/Ausgabeschaltung 614 kann analoge Signale und andere Signale auch (z. B. physische Kontakteingaben, physische Bewegungen, analoge Audiosignale, usw.) in digitale Daten umwandeln (und kodieren/dekodieren, falls notwendig). Die Eingabe/Ausgabeschaltung 614 kann auch digitale Daten in jede andere Art von Signal umwandeln. Die digitalen Daten können bereitgestellt werden für und Empfangen werden von dem Prozessor 610, dem Speicher 604, dem Speicher 608, dem Signalprozessor 606 oder jeder anderen Komponente der elektronischen Vorrichtung 600. Die Eingabe/Ausgabeschaltung 614 kann verwendet werden als Schnittstelle mit jeden geeigneten Eingabe- oder Ausgabevorrichtungen wie beispielsweise einem Mikrofon. Ferner kann die elektronische Vorrichtung 600 eine spezialisierte Eingabeschaltung, die mit Eingabevorrichtungen die beispielsweise einen oder mehrere Annäherungssensoren, Beschleunigungsmesser, usw. beinhalten. Die elektronische Vorrichtung 600 kann auch spezialisierte Ausgabeschaltungen beinhalten, die mit Ausgabevorrichtungen wie beispielsweise einem oder mehreren Lautsprechern, Ohrhörer, usw. verbunden sind.
Zuletzt kann der Bus 616 einen Datenübertragungspfad zum Übertragen von Daten bereitstellen zu oder von oder zwischen dem Prozessor 610, Speicher 604, Speicher 608, Kommunikationsschaltung 612 und jeder anderen Komponente, die in der elektronischen Vorrichtung 600 beinhaltet ist. Obwohl der Bus 616 als eine einzelne Komponente in 6 veranschaulicht wird, wird der Fachmann verstehen, dass die elektronische Vorrichtung 600 eine oder mehrere Buskomponenten beinhalten kann.
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden und den begleitenden Zeichnungen gezeigt wurden, muss verstanden werden, dass solche Ausführungsformen nur veranschaulichend und nicht beschränkend für die breite Erfindung sind und dass die Erfindung nicht auf die spezifischen Konstruktionen und Anordnungen, die gezeigt und beschrieben sind, beschränkt ist, da verschiedene andere Modifikationen sich dem Fachmann ergeben können. Zum Beispiel obwohl eine dreiteilige Membran, die einen lokalisierten Versteifungsbereich aufweist, primär offenbart ist als in einem Lautsprecherantreiber für Ohrhörer oder Kopfhörer implementiert, wird beabsichtigt, dass die dreiteilige Membran, die hierin offenbart ist, in jeder Art von Antreiber verwendet werden kann und in jede Art von elektronischer Vorrichtung integriert werden kann, die von einer erhöhten Bruchmodusfrequenz profitieren könnte, wie beispielsweise Notebook, Laptop, Smartphone oder jede andere Art von Vorrichtung, die verwendet werden kann, um Ton an einen Benutzer auszugeben. Diese Beschreibung ist somit als veranschaulichend anstelle von beschränkend anzusehen.

Claims

Lautsprecheranordnungsmembran umfassend: eine Tonausstrahloberfläche (sound radiating surface, SRS), die ein erstes Material aufweist; einen im Wesentlichen ebenen SRS-Ring, der konzentrisch auswärts von der SRS positioniert ist und ein zweites Material aufweist; und ein Aufhängelement, das konzentrisch auswärts von dem SRS-Ring positioniert ist und ein drittes Material aufweist, und wobei das zweite Material steifer als das erste Material und das dritte Material ist, um so lokal eine Fläche zu versteifen, die die SRS umgibt und um eine Bruchmodusfrequenz der Membran zu verbessern.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, wobei die Bruchmodusfrequenz als verbessert angesehen wird, wenn ein Verhältnis zwischen einer Bruchmodusfrequenz (f) der Membran und einem Durchmesser (D) einer Membran größer als 0,2e6 [1/(s*m)] ist.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, wobei der SRS-Ring eine Innenkante, die mit einer Außenkante der SRS verbunden ist und eine Außenkante, die mit der Innenkante des Aufhängelements verbunden ist, umfasst, so dass die SRS und das Aufhängelement eine Distanz voneinander entfernt sind.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, wobei das dritte Material ein niedrigeres Young'sches Modul aufweist als das erste Material und das zweite Material
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, wobei das erste Material, das zweite Material und das dritte Material unterschiedliche Materialien sind.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, wobei das zweite Material eine größere Materialdichte als das erste Material und das dritte Material aufweist.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, wobei das Aufhängelement dimensioniert ist, um die SRS an einem Rahmen der Lautsprecheranordnung aufzuhängen.
Lautsprecheranordnungsmembran umfassend: eine Membran, die eine erste Materialdichte aufweist; einen Versteifungsring, der sich radial auswärts von einer Außenkante der Membran ausdehnt und eine zweite Materialdichte aufweist; und ein Aufhängelement, das sich radial auswärts von einer Außenkante des Versteifungsringes ausdehnt und eine dritte Materialdichte aufweist, wobei die zweite Materialdichte größer als die erste und die dritte Materialdichte ist, um so lokal eine Fläche zwischen der Membran und dem Aufhängelement zu versteifen und um eine Bruchmodusfrequenz der Membran zu erhöhen.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 8, wobei die Bruchmodusfrequenz als erhöht angesehen wird, wenn ein Verhältnis zwischen einer Bruchmodusfrequenz (f) der Membran und einem Durchmesser (D) der Membran zumindest 1e6 [1/(s·m)] ist.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 8, wobei das erste Material ein Polyestermaterial umfasst.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 8, wobei das zweite Material ein Legierungsmaterial umfasst.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 8, wobei das dritte Material ein geeignetes Polymermaterial umfasst.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 8, wobei eine Innenkante des Versteifungsringes direkt mit der Außenkante der Membran verbunden ist und die Außenkante des Versteifungsringes direkt mit dem Aufhängelement verbunden ist.
Lautsprecheranordnung nach Anspruch 8, wobei die Membran eine Kuppelform umfasst.
Antreiber umfassend: einen Rahmen; eine Membrananordnung zum Ausstrahlen von Ton, wobei die Membrananordnung umfasst: eine Tonausstrahloberfläche (sound radiating surface, SRS); einen SRS-Ring, der um eine Außenkante der SRS herum positioniert ist; und ein Aufhängelement, das um eine Außenkante des SRS-Ringes herum positioniert ist, wobei der SRS-Ring eine Fläche zwischen der Außenkante der SRS und dem Aufhängelement versteift; und eine Schwingspule, die mit einer Seite des SRS-Rings verbunden ist.
Antreiber nach Anspruch 15, wobei der Antreiber ein Lautsprecherantreiber ist.
Antreiber nach Anspruch 15, wobei die Bruchmodusfrequenz des Antreibers über einer Frequenz von 4 kHz ist.
Antreiber nach Anspruch 15, wobei der SRS-Ring sich über einen Tonausstrahlbereich der SRS hinaus ausdehnt.
Antreiber nach Anspruch 15, wobei der Versteifungsring ein einzelnes, integral geformtes Stück ist, das eine Innenkante aufweist, die direkt mit der SRS verbunden ist und die Außenkante direkt mit dem Aufhängelement verbunden ist.
Antreiber nach Anspruch 15, wobei der Versteifungsring im Wesentlichen eben ist.