JP2009524317A - 屈曲波音響装置と、その作成方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
先行技術においては、ピストンのように振舞う、潜在的にモーダルな振動板の作成への数多くの取り組みがなされた。
1)選択したモードの節線上でドライブし、その特定のモードを鎮圧する(通常は最低モード)。
2)静電型スピーカー又は平面磁(Magneplanar)スピーカーの場合と同様、全体の範囲に亘って均一にドライブする。
3)2つのドライバを、特定の非対称の形に配置する(例えば松下の米国特許第4,426,556号(非特許文献2)を参照)。
このことは、正味の加速度、及び軸上の圧力応答は、単に任意の周波数における運動のピストン構成要素だけによって決定されるということを意味する。
図1aは、共鳴屈曲波モードをサポートすることができる振動板10と、その振動板内で共鳴を励起するために、その上に対称的に搭載されたトランスデューサ12のペアとを含む、ラウドスピーカーを示す。振動板10は、ビーム形状パネルの形をとっている。トランスデューサはパネルの長軸に沿って配置されており、各々はパネルの短端から、パネル長の23%の距離にある。2つのトランスデューサは、第1及び第2のモードに対する節線に近接して、配置されている。
1)BMRにより教示される全ての平均節位置を強制、すなわちドライブすることにより、BMRを超える出力を生み出す。
2)BMRに対するよりもその指向性は狭いではあろうが、このことはいくつかの状況においては利点となり得る。
a)それは、意図された共鳴モーダルラジエータである。
b)軸外モード放射の寄与を設計することにより、その装置が同等のサイズのピストン装置よりも優れた電力応答を有するように、設計構成がなされている。
c)主要な音声出力を維持するために本質的に一様な全体ボディ放射を残しながら、そのモード放射がバランスされることによって、平滑な軸方向周波数応答を有する。
d)共鳴するパネル上の平均節線の領域での複数のドライブによる手段を用いることにより、それによって全ての続いて起こる低次モードがグループとして処理されるような、高次モードから出発する、モードバランシング問題を解決するための規則的な設計手段が与えられる。
e)パネルを自由空間に自由に吊り下げるか、又は、軽い重量で吊り下げてもよい。後者の場合、前方と後方の放射の間に音響的なシール(seal)を与えることができる。
Claims (65)
- 所定の面積と所定の動作周波数範囲とを有し、該動作周波数範囲内に共鳴屈曲波モードを有するような振動板と、
前記振動板に繋がれ、前記振動板とエネルギーを交換するよう構成された、複数の電子機械トランスデューサと、
を含み、
前記動作周波数範囲内において少なくとも選択されたモードをバランスさせる方向へと向かうよう、前記振動板の前記面積に亘る正味の横モードの速度が少なくとも低減され、かつ、選択された共鳴屈曲波モードのバランシングを実質的に達成するよう、前記トランスデューサの配置と機械インピーダンスとが構成されていることを特徴とする、音響装置。 - 前記トランスデューサは平均節位置に搭載される、請求項1に記載の音響装置。
- 前記トランスデューサは前記振動板上で対称的に搭載される、請求項1又は2に記載の音響装置。
- 前記振動板は長方形の振動板であって、
長い方の軸について対称的に配置された3つのトランスデューサと、
短い方の軸について対称的に配置されたトランスデューサのペアと、
を含む、請求項3に記載の音響装置。 - 前記トランスデューサのうちの少なくとも2つは異なったドライブ強度を有する、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 各々のトランスデューサの前記機械インピーダンスは、ドライブ位置における実効機械インピーダンスに適合される、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記トランスデューサは慣性的である、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記トランスデューサは、圧電型デバイス、曲げ型デバイス、又は可動コイル型デバイスである、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 質量を有して前記振動板に取り付けられたコンプライアントな中間層を含み、低周波数において出力が低減し、しかしながら高周波数においては出力が影響を受けないように該中間層の減衰とコンプライアンスとが構成されている、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記振動板を胴体に繋げる弾力的吊り下げ装置を含む、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記吊り下げ装置の機械インピーダンス効果を相殺するように前記トランスデューサの配置と機械インピーダンスとが構成されている、請求項10に記載の音響装置。
- 選択された共鳴モードの節線が、そこにおいて、又はその周辺でクラスタ化される、複数の節グループ化地点が存在するように前記振動板のパラメータは構成されていて、各々のトランスデューサは、該複数の節グループ化地点のうちの1つに搭載される、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記選択されたモードは低周波数共鳴モードである、請求項12に記載の音響装置。
- 前記選択されたモードは、奇数モード及び偶数モードの任意の組み合わせ、又は、奇数モード又は偶数モードの任意の組み合わせである、請求項12に記載の音響装置。
- 前記振動板のパラメータには、形状、サイズ、厚さ、曲げ剛性、表面面積密度、剛性率、異方性、曲率、及び減衰、が含まれる、請求項12から請求項14のいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記振動板は複雑な幾何学的形状を有し、該形状は、選択された節グループ化地点においてクラスタ化された節線の所望の位置に従って、又はその所望の組み合わせに従って選択されている、請求項12から請求項15のいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記振動板は溝を含み、それによって前記複雑な形状は規則的形状へと振動について分解される、請求項16に記載の音響装置。
- 前記振動板は全体に等高線又はうねりを有し、それによって節線は移動され、前記節グループ化地点の位置を変えるか、又は前記節グループ化地点においてクラスタ化される節線を変える、請求項12から請求項17のいずれか1つに記載の音響装置。
- 主要な屈曲平面における局所的剛性を実質的に増加はさせないような「I」形状での拡張を施すことで前記振動板の局所的な厚さが増加した、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記動作周波数範囲にはピストンからモーダルへの遷移が包含される、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記装置のパラメータは、ピストン対モーダルでの出力における所望の割合を達成するようなパラメータである、請求項20に記載の音響装置。
- 前記音響装置はラウドスピーカーであって、少なくとも1つのトランスデューサが、該トランスデューサに加えられる電気信号に応答して前記振動板に対して屈曲波エネルギーを加えるよう構成され、前記振動板は放射領域に亘って音声を放射するよう構成される、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の音響装置。
- 所定の面積と所定の動作周波数範囲とを有する振動板を持つ音響装置を作成する方法であって、
前記動作周波数範囲内に共鳴モードを持つよう、振動板パラメータを選択する段階と、
複数の電子機械トランスデューサを、前記振動板とエネルギーを交換するよう、前記振動板に繋げる段階と、
を含み、
前記動作周波数範囲内において少なくとも選択されたモードをバランスさせる方向へと向かうよう、前記面積に亘る正味の横モードの速度が少なくとも低減され、かつ、選択された共鳴屈曲波モードのバランシングを実質的に達成するよう、前記トランスデューサの配置と機械インピーダンスとを選択することを特徴とする、方法。 - 平均節位置に前記トランスデューサを搭載する段階を含む、請求項23に記載の方法。
- 前記トランスデューサを前記振動板上に対称的に搭載する段階を含む、請求項23又は24に記載の方法。
- 少なくとも2つのトランスデューサを異なったドライブ強度で繋げる段階を含む、請求項23から請求項25のいずれか1つに記載の方法。
- 各々のトランスデューサの前記機械インピーダンスを、ドライブ位置における実効機械インピーダンスに適合させる段階を含む、請求項23から請求項26のいずれか1つに記載の方法。
- コンプライアントな中間層を前記振動板に取り付ける段階と、
低周波数において出力が低減し、しかしながら高周波数においては出力が影響を受けないよう、前記中間層の質量と、減衰と、コンプライアンスとを選択する段階と、
を含む、請求項23から請求項27のいずれか1つに記載の方法。 - 弾力的吊り下げ装置を通じて前記振動板を胴体に繋げる段階を含む、請求項23から請求項28のいずれか1つに記載の方法。
- 前記吊り下げ装置の機械インピーダンス効果を相殺するように前記トランスデューサの配置と機械インピーダンスとを選択する段階を含む、請求項29に記載の方法。
- 共鳴モードの数を選択する段階と、
選択された数の共鳴モードの節線が、そこにおいて、又はその周辺でクラスタ化される、複数の節グループ化地点が存在するように、前記振動板のパラメータを選択する段階と、
各々のトランスデューサを、前記複数の節グループ化地点のうちの1つに搭載する段階と、
を含む、請求項23から請求項28のいずれか1つに記載の方法。 - 低周波数共鳴モードを選択する段階を含む、請求項31に記載の方法。
- 奇数モード及び偶数モードの任意の組み合わせ、又は、奇数モード又は偶数モードの任意の組み合わせを選択する段階を含む、請求項31に記載の方法。
- 前記振動板のパラメータには、形状、サイズ、厚さ、曲げ剛性、表面面積密度、剛性率、異方性、曲率、及び減衰、が含まれる、請求項31から請求項33のいずれか1つに記載の方法。
- 選択された節グループ化地点においてクラスタ化される節線の所望の位置、又はその所望の組み合わせを選択する段階と、
前記所望の位置又は前記所望の組み合わせをもたらすような、前記振動板のための複雑な幾何学的形状を選択する段階と、
を含む、請求項31から請求項34のいずれか1つに記載の方法。 - 前記複雑な形状を規則的形状へと振動について分解するために、溝を前記振動板に作る段階を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記振動板に全体的に等高線又はうねりを与えることにより、前記振動板における節線を移動させる段階を含み、それによって、選択された節グループ化地点の位置が変わるか、又は選択された節グループ化地点においてクラスタ化される節線が変わる、請求項31から請求項36のいずれか1つに記載の方法。
- ピストン対モーダルでの出力における所望の割合を達成するように前記装置のパラメータを選択する段階を含む、請求項23から請求項28のいずれか1つに記載の方法。
- 所定の面積と所定の動作周波数範囲とを有し、該動作周波数範囲内に共鳴モードを有するような振動板と、
前記振動板に繋がれた、前記振動板とエネルギーを交換するよう構成された、少なくとも1つの電子機械トランスデューサと、
を含み、
選択された数の共鳴モードの節線が、そこにおいて、又はその周辺でクラスタ化する、複数の節グループ化地点が存在するように前記振動板のパラメータは構成され、前記少なくとも1つのトランスデューサは、該複数の節グループ化地点のうちの1つに搭載されることを特徴とする、音響装置。 - 前記選択されたモードは低周波数共鳴モードである、請求項39に記載の音響装置。
- 前記選択されたモードは、奇数モード及び偶数モードの任意の組み合わせ、又は、奇数モード又は偶数モードの任意の組み合わせである、請求項39に記載の音響装置。
- 前記振動板のパラメータには、形状、サイズ、厚さ、曲げ剛性、表面面積密度、剛性率、異方性、曲率、及び減衰、が含まれる、請求項39から請求項41のいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記振動板は複雑な幾何学的形状を有し、該形状は、選択された節グループ化地点においてクラスタ化された節線の所望の位置に従って、又はその所望の組み合わせに従って選択されている、請求項39から請求項42のいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記振動板は溝を含み、それによって前記複雑な形状は規則的形状へと振動について分解される、請求項43に記載の音響装置。
- 前記振動板は全体に等高線又はうねりを有し、それによって節線は移動され、前記節グループ化地点の位置を変えるか、又は選択された節グループ化地点においてクラスタ化される節線を変える、請求項39から請求項44のいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記動作周波数範囲にはピストンからモーダルへの遷移が包含される、請求項39から請求項45のいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記振動板の前記面積に亘る正味の横モードの速度がゼロへと向かうよう、共鳴屈曲波モードがバランスされ、かつ、該共鳴屈曲波モードのバランシングを全面的に達成するよう、前記トランスデューサの配置と機械インピーダンスとが構成されている、請求項39から請求項46のいずれか1つに記載の音響装置。
- 前記トランスデューサは平均節位置に搭載される、請求項47に記載の音響装置。
- 前記振動板を胴体に繋げる弾力的吊り下げ装置を含む、請求項47又は48に記載の音響装置。
- 前記吊り下げ装置の機械インピーダンス効果を相殺するように前記トランスデューサの配置と機械インピーダンスとが構成されている、請求項49に記載の音響装置。
- 前記トランスデューサのうちの少なくとも2つは異なったドライブ強度を有する、請求項39から請求項50のいずれか1つに記載の音響装置。
- 各々のトランスデューサの機械インピーダンスは、ドライブ位置における実効機械インピーダンスに適合される、請求項39から請求項51のいずれか1つに記載の音響装置。
- 質量を有して前記振動板に取り付けられたコンプライアントな中間層を含み、低周波数において出力が低減し、しかしながら高周波数においては出力が影響を受けないように該中間層の減衰とコンプライアンスとが構成されている、請求項39から請求項52のいずれか1つに記載の音響装置。
- 所定の面積と所定の動作周波数範囲とを有する振動板を持つ音響装置を作成する方法であって、
前記動作周波数範囲内に共鳴モードを持つよう、振動板パラメータを選択する段階と、
少なくとも1つの電子機械トランスデューサを、前記振動板とエネルギーを交換するよう、前記振動板に繋げる段階と、
を含み、
選択した数の共鳴モードの節線が、そこにおいて、又はその周辺でクラスタ化する、複数の節グループ化地点が存在するように前記振動板のパラメータを選択し、前記少なくとも1つのトランスデューサを、該複数の節グループ化地点のうちの1つに繋げることを特徴とする、方法。 - 低周波数共鳴モードを選択する段階を含む、請求項54に記載の方法。
- 奇数モード及び偶数モードの任意の組み合わせ、又は、奇数モード又は偶数モードの任意の組み合わせを選択する段階を含む、請求項54に記載の方法。
- 前記振動板のパラメータには、形状、サイズ、厚さ、曲げ剛性、表面面積密度、剛性率、異方性、曲率、及び減衰、が含まれる、請求項54から請求項56のいずれか1つに記載の方法。
- 節グループ化地点の所望の位置、又は、節グループ化地点においてクラスタ化される節線の所望の組み合わせを選択する段階と、
前記所望の位置又は前記所望の組み合わせをもたらすような、前記振動板のための複雑な幾何学的形状を選択する段階と、
を含む、請求項54から請求項57のいずれか1つに記載の方法。 - 前記複雑な形状を規則的形状へと振動について分解するために、溝を前記振動板に作る段階を含む、請求項58に記載の方法。
- 前記振動板に全体的に等高線又はうねりを与える段階を含み、それによって、前記節グループ化地点の位置が変わるか、又は選択された節グループ化地点においてクラスタ化される節線の位置が変わる、請求項54から請求項59のいずれか1つに記載の方法。
- ピストン対モーダルでの出力における所望の割合を達成するように前記装置のパラメータを選択する段階を含む、請求項54から請求項60のいずれか1つに記載の方法。
- 各々のトランスデューサの機械インピーダンスを、ドライブ位置における実効機械インピーダンスに適合させる段階を含む、請求項54から請求項61のいずれか1つに記載の方法。
- コンプライアントな中間層を前記振動板に取り付ける段階と、
低周波数において出力が低減し、しかしながら高周波数においては出力が影響を受けないよう、前記中間層の質量と、減衰と、コンプライアンスとを選択する段階と、
を含む、請求項23から請求項62のいずれか1つに記載の方法。 - 弾力的吊り下げ装置を通じて前記振動板を胴体に繋げる段階を含む、請求項54から請求項63のいずれか1つに記載の方法。
- 前記吊り下げ装置の機械インピーダンス効果を相殺するように前記トランスデューサの位置と機械インピーダンスとを選択する段階を含む、請求項64に記載の方法。
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