KR20000057689A

KR20000057689A - 진동 패널들을 구비한 전기 음향 변환기

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Publication number: KR20000057689A
Application number: KR1019990705546A
Authority: KR
Inventors: 데이비스길리언마가레트; 룬디에토마스; 맥도널드안토니말콤
Original assignee: 제프리 씨. 제이틀린; 엔시티 그룹, 인코포레이티드
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 2000-09-25
Also published as: CA2273025A1; WO1998028942A1; EP0953275A1; AU4955697A; JP2001507186A

Abstract

전기-음향 변환기는, 각각이 소리를 발생시키기 위하여 진동될 수 있는 제 1 및 제 2 패널(18A,18B), 상기 패널들에 장착하기 위한 프레임(10) 및 상기 프레임과 상기 프레임내에 상기 패널들을 고정하여, 실질적으로 상기 패널의 가장자리로부터 음향적으로 상기 프레임을 격리시켜서, 상기 패널의 가장자리로부터 상기 프레임을 실질적으로 밀봉하기 위한 패널들의 가장자리사이에 배열되어 있는 제 1 및 제 2 밀봉체(20A,B)를 포함하고 있다. 압전 요소들과 같은, 하나 또는 그 이상의 작동기(22)들은, 구동 신호를 수신하여서 그에 응답하여 진동시키기 위하여 제공되어 있고, 상기 작동기들은, 상기 제 1 패널이 상기 작동기들의 진동에 응답할 수 있도록 상기 제 1 패널의 가장자리들로부터 이격되어 있는 하나 또는 그 이상의 위치들에 기구적으로 그리고 음향적으로 결합되어 있다. 상기 제 2 패널은, 상기 제 2 패널이 또한 상기 작동기 수단의 진동에 응답하여 진동할 수 있도록 상기 제 2 패널의 가장자리로부터 이격되어 있는 하나 또는 그 이상의 위치에 있는 상기 제 1 패널 및/또는 상기 작동기들에 기구적으로 그리고 음향적으로 결합되어 있다. 상기 패널들, 상기 밀봉체들, 상기 작동기들의 음향 성질들은 상기 변환기로부터 필요한 주파수 응답을 획득하기 위하여 선택될 수 있다. 다른 실시 예들은, 그 내측에서 상기 패널들이 동조하여, 반 위상으로 그리고 매우 복잡한 방식으로 구동되는 것으로 기술되어 있다.

Description

진동 패널들을 구비한 전기 음향 변환기{ELECTROACOUSTIC TRANSDUCERS COMPRISING VIBRATING PANELS}

그러한 변환기들은, 다중 방식의, 비 연타적 방식으로, 즉, 패널의 어떤 상당한 전체적 병진 운동보다는 패널내의 굽힘 진동을 하는, 진동할 수 있도록 제조된 것으로 알려져 있다. 어떠한 상당한 전체적 병진 운동을 방지하기 위하여, 상기 패널은 단단한 프레임에 단단하게 고정되거나, 그 코너에 있는 부드러운 탄성 현가 장치에 의해 프레임내에 고정되어 있다. 그러한 변환기에 관련되고, 본 발명의 제 1 측면이 관심을 갖는 문제는, 소리가 패널의 양측부로부터 발생되어서 간섭이 일어난다는 것이다. 따라서, 만약 패널이 음향 반사 표면, 예를 들면 벽, 근처에 위치될 경우, 상당한 간섭은 상기 패널의 전방으로부터 발생되는 소리와 상기 패널의 후방으로부터 발생되는 소리사이에서 발생될 수 있다.

본 발명은 음향 파를 발생시키는 전기-음향 변환기에 관한 것이다. 오디오 확성기는 그러한 변환기의 일 예이다. 특히, 본 발명은 소리를 발생시키기 위하여 진동될 수 있는, 평평한 패널과 같은, 패널 및 상기 패널이 그 진동에 응답하여 진동될 수 있도록 상기 패널의 가장자리들로부터 이격된 하나 또는 그 이상의 위치에서 상기 패널과 결합되어, 구동 신호를 수신하여 구동 신호에 응답하여 진동하는 하나 또는 그 이상의 작동기들을 포함하고 있는 변환기에 관한 것이다.

도 1은 도 2의 1-1 절단 선을 따라서 취한, 전기-음향 변환기의 일 실시 예를 도시한 측 단면도.

도 2는 도 1의 2-2 절단 선을 따라서 취한, 도 1의 전기-음향 변환기를 도시한 후방 단면도.

도 3은 도 1 및 도 2의 변환기의 일 예를, 주파수 함수와 변환 함수로서 도시한 그래프.

도 4는 상기 패널을 상기 프레임에 고정하기 위하여 수정되어 있는, 도 1 및 도 2의 변환기의 일 예를, 주파수 함수와 변환 함수로서 도시한 그래프.

도 5 내지 도 13은 전기-음향 변환기들의 또 다른 실시 예들을 각각 도시한 측 단면도.

도 14는 도 15의 14-14 절단 선을 따라서 취한, 전기-음향 변환기의 또 다른 실시 예를 도시한 측 단면도.

도 15는 도 14의 15-15 절단 선을 따라서 취한, 도 14의 전기-음향 변환기를 도시한 후방 단면도.

도 16은 벽과 인접한 변환기를 도시한 도 11와 유사한 도면.

본 발명의 일 측면에 의하면, 프레임은 패널을 장착하기 위하여 제공되어 있고, 밀봉체는 상기 프레임과 상기 프레임내의 패널을 지지하여, 실질적으로 상기 패널의 가장자리로부터 음향적으로 상기 패널을 고립시켜서, 실질적으로 상기 패널의 가장자리에 상기 프레임을 밀봉하기 위한 상기 패널의 가장자리사이에 배열되어 있다. 따라서, 상기 패널의 전방 및 후방 면들에 의해서 발생되는 공기 중의 음향 진동은 음향적으로 고립될 수 있고 간섭하는 것을 방지하는 반면, 상기 패널의 가장자리에서의 음향 반사는 감소될 수 있다. 다시 말해서, 상기 밀봉체는 상기 패널 부재의 둘레를 지나는 음향 진동에 대해서 장벽으로서 작용할 수 있고, 또한 상기 패널과 상기 프레임사이의 경계면에서 음향 반사를 없애는 역활을 하여서, 준-비울림 터미네이션(termination)으로 작용한다.

바람직하게, 상기 밀봉체는 신축성 탄성 재료로된 스트립(strip)을 포함하는데, 이는 상기 패널의 가장자리 둘레를 둘러싸기 위하여 배열될 수 있다. 상기 스트립은 상기 프레임의 채널(channel)내에 수용될 수 있고, 상기 스트립은 상기 패널의 가장자리들을 수용하는 채널을 제공할 수 있다. 편리하게, 상기 스트립은, 길이 방향으로 절단되어서 패널의 가장자리너머로 고정될 수 있도록 개방되어 있는, 소정 길이의 탄성 관으로, 예를 들면 실리콘 고무, 형성될 수 있다.

몇몇 실시 예에서, 상기 프레임은 상기 패널의 일측면에 일반적으로 위치되어 있는 밀폐부의 일부를 형성한다. 따라서, 밀폐부는 상기 패널의 일측부로부터 생성되는 진동을 흡수하여 감쇠시키기 위하여 배열될 수 있고, 소리는 상기 패널의 타 측부로부터 방사될 수 있으며, 상기 밀봉체는 실질적으로 상기 밀폐부로부터 외측부로 소리가 이탈하는 것을 실질적으로 방지한다.

상기 변환기는 또한: 소리를 발생시키기 위하여 진동될 수 있고 상기 프레임에 장착되어 있는 제 2 패널; 상기 제 2 패널이 작동기 수단의 진동에 응답하여 진동할 수 있도록 상기 제 2 패널로부터 이격되어 있는 하나 또는 그 이상의 위치에 있는 제 1 패널 및/또는 작동기 수단에 상기 제 2 패널을 기구적으로 음향적으로 결합시키기 위한 제 2 결합 수단; 및 상기 프레임과 상기 프레임내의 상기 제 2 패널을 고정하여서, 실질적으로 상기 제 2 패널의 가장자리로부터 음향적으로 상기 프레임을 고립시켜서, 실질적으로 상기 제 2 패널의 가장자리에 상기 프레임을 밀봉시키기 위한 상기 제 2 패널의 가장자리사이에 배열되어 있는 제 2 밀봉체를 포함하고 있다. 만약 상기 제 1 및 제 2 패널들이 서로 평행한 경우, 상기 제 1 및 제 2 밀봉체들은 상기 패널들사이의 공간내에서 발생되는 소리가 상기 패널들의 타 측부로부터 발생되는 소리와 간섭하는 것을 회피하는 것을 방지할 수 있다. 만약, 상기 제 1 및 제 2 패널들이 나란히 있는 경우, 상기 밀봉체들은 단 하나의 패널이 있는 것처럼 동일한 효과를 갖는다.

제 1 및 제 2 밀봉체는 대체로 변환기에 플레터 주파수(flatter frequency)응답을 하는 것을 돕는 서로 다른 음향 고립 성질들을 가질 수 있는데, 이는, 예를 들면, 패널들 중 하나의 주파수 응답내의 트로프(trough)가 다른 패널의 주파수 응답내의 피크(peak)와 일치하기 위한 것이다.

본 발명의 제 2 측면은 서두에서 기술된 타입의 공지된 전기-음향 변환기에 또 다른 개선책을 제공하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 제 2 측면에 의하면, 전기-음향 변환기가 제공되어 있는데, 이는: 각각이 소리를 발생시키기 위하여 진동될 수 있는 제 1 및 제 2 패널; 구동 신호를 수신하여 그에 응답하여 진동하기 위한 작동기 수단; 제 1 패널이 상기 작동기 수단의 진동에 응답하여 진동될 수 있도록 상기 제 1 패널의 가장자리로부터 이격된 하나 또는 그 이상의 위치에 있는 작동기 수단에 상기 제 1 패널을 기구적으로 그리고 음향적으로 결합하기 위한 제 1 결합 수단; 및 상기 제 2 패널이 또한 상기 작동기 수단의 진동에 응답하여 진동될 수 있도록 제 1 패널 및 상기 제 2 패널의 가장자리로부터 이격되어 있는 하나 또는 그 이상의 위치에 있는 작동기 수단에 상기 제 2 패널을 기구적으로 그리고 음향적으로 결합하기 위한 제 2 결합 수단을 포함하고 있다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 패널들은 서로 다른 음향 특징들을 가지고 있고 그리고/또는 상기 제 1 및 제 2 결합 수단은 변환기에 플레터 주파수 응답을 제공하는 것을 조력하는, 예를 들면, 상기 패널들 중 하나의 주파수 응답내의 트로프가 다른 패널의 주파수 응답내의 피크와 일치하게 배열함으로서, 서로 다른 음향 결합 성질들을 가질 수 있다.

위에서 언급된 본 발명의 제 1 및 제 2 측면에 의한 특징들은 단 하나의 변환기에도 적용될 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 양측면에 의한 몇몇 실시 예에서, 제 1 및 제 2 패널들은 정면으로 마주보며 배열되어 있다. 이 경우, 제 2 결합 수단은 상기 제 2 패널을 상기 제 1 패널에 기구적으로 그리고 음향적으로 결합하기 위하여 배열될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 제 2 패널은 그 내측에 상기 작동기 수단을 수용하는 적어도 하나 이상의 구멍을 구비하고 있다. 선택적으로, 상기 제 2 결합 수단은 상기 작동기 수단에 상기 제 2 패널을 기구적으로 그리고 음향적으로 결합하기 위하여 배열될 수 있다. 이 경우, 상기 작동기 수단은 상기 제 1 및 제 2 패널들에 공통적일 수 있고, 상기 제 1 및 제 2 결합 수단사이를 연결하는 적어도 하나 이상의 압전 작동기를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 또는 적어도 하나 이상의 압전 작동기는 압전 재료의 층들로 형성된 스택(stack)을 포함할 수 있다.

다른 실시 예에서, 제 1 및 제 2 패널들은 나란이 배열되어 있고, 제 2 결합 수단은 상기 작동기 수단에 상기 제 2 패널을 기구적으로 그리고 음향적으로 결합될 수 있도록 배열되어 있다.

어느 한 경우에 있어서, 상기 작동기 수단은: 상기 제 1 결합 수단에 의해서 상기 제 1 패널에 결합되어 있는 제 1 작동기 수단; 및 상기 제 2 작동기 수단에 의해서 상기 제 2 패널에 결합되어 있는 제 2 작동기 수단을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 및 제 2 작동기 수단은 각각 적어도 하나 이상의 압전 작동기를 포함할 수 있다.

복수 개의 압전 작동기들이 제공되어 있는 실시 예들 중 어느 하나에서, 상기 또는 적어도 두 개 이상의 압전 작동기들은 서로 다른 전기 음향 변환 성질들을 가질 수 있고, 또한 이는 대체로 상기 변환기에 대한 플레터 주파수 응답을 얻기 위하여 사용될 수 있다.

또한, 복수 개의 상기 압전 작동기들이 제공되어 있는 실시 예들 중 어느 하나에서, 전기 회로는 입력 신호를 수신하여 서로 다른 진폭, 주파수 특성들 및/또는 상들을 가지고 있는 적어도 두 개 이상의 신호들을 그로부터 생성하기 위하여 제공될 수 있고, 출력 신호들은 상기 압전 작동기들 중 서로 다른 하나에 공급되며, 그리고 또한 이는 대체로 상기 변환기에 대한 향상된 주파수 응답을 얻기 위하여 사용될 수 있다.

한 쌍의 진동가능한 패널들을 구비하고 있는 실시 예들 중 어느 하나에서, 제 1 및 제 2 패널들은 서로에 대해서 동조하여 실질적으로 진동할 수 있도록 배열될 수 있어서, 단 하나의 패널과 같이 함께 작동할 수 있으며, 향상된 주파수 응답을 가질 수 있다.

선택적으로, 제 1 및 제 2 패널들은 서로에 대해서 반대-상으로 실질적으로 진동할 수 있도록 배열될 수 있다. 이는, 상기 표면으로부터 반사되는 소리가 상기 변환기로부터 전방으로 방사되는 소리와 구조적으로 간섭하기 위하여 배열되어 있기 때문에, 상기 패널들 중 하나가, 벽과 같은 음향적으로 반사되는 표면을 향하여 마주보는 경우에 특히 유용하다.

적어도 하나 이상의 또 다른 패널은 제 1 패널에 대해서 정면으로 마주보고 배열되어 있거나/또는 상기 제 1 패널에 대해서 나란히 배열되어 제공될 수 있다.

상기 또는 적어도 하나 이상의 결합 수단은, 상기 또는 각각의 작동기 수단의 각각의 부분을 상기 또는 각각의 패널에 부착함으로서 제공될 수 있거나, 상기 또는 각각의 작동기 수단의 각각의 부분과 상기 또는 각각의 패널사이에 부동 중간 층을 포함할 수 있다. 후자의 경우, 상기 또는 적어도 하나 이상의 중간 층들은 각각의 압전 작동기보다 더 큰 측면 치수들을 바람직하게 가지고 있고 그리고/또는 각각의 패널보다 큰 강성 및 상기 각각의 압전 작동기와 동일한 강성을 실질적으로 가지고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 확성기 형태의 전기-음향 변환기의 제 1 실시 예는, 직각 후방 패널(12)에 고정되어 있고 벽에 매달릴 수 있도록 형성된 직각 프레임(10)을 포함하고 있다. 상기 프레임(10)의 전방 가장자리는 내향 직면 립(lip)(14)들을 구비하고 있고, 배튼(batten)(16)들은 채널(17)이 상기 립(14)과 배튼(16)사이에 형성될 수 있도록 상기 프레임(10)의 내측 둘레에 고정되어 있다. 상기 변환기는 또한 직각의 진동성 패널(18)을 포함하고 있고, 그 바깥 치수는 상기 직각 프레임(10)의 내측 치수보다 약각 작다. 밀봉체(20)는 상기 진동성 패널(18)의 가장자리 둘레에 제공되어 있다. 상기 밀봉체(20)는, 그 길이를 따라서 절단되어 있고, 바깥으로 개방되어 있으며 상기 패널(18)의 가장자리 둘레에 고정되어 있는 소정 길이의 실리콘 고무 관으로 형성되어 있다. 상기 밀봉체(20)는 상기 립(14)과 상기 배튼(16)사이의 채널(17)내에 맞물려있어서, 상기 패널은 상기 프레임(10)내의 소정 위치에 고정되어 있는데, 상기 밀봉체(20)는 상기 패널(18)의 가장자리로부터 음향적으로 상기 패널(10)을 고립시키고 상기 프레임(10)을 상기 패널(18)의 가장자리에 밀봉시킨다. 상기 밀봉체(20)는 상기 후방 패널(12)을 향하여 멀어지는 상기 패널(18) 가장자리들의 미약한 운동을 허여하고, 또한 상기 패널(18)의 다중-방식의 굽힘 진동을 수용하기 위하여 상기 채널(17)내에서 상기 패널(18)의 가장자리들이 약간 비틀어질 수 있도록 한다.

6개의 압전 작동기(22)의 배열은 상기 진동성 패널(18)의 후방 면에 접착제(23)로 고정된다. 상기 작동기(22)는 와이어(24)들에 의해서 고압 오디오 구동 신호 원(source)(미 도시)에 평행하게 함께 연결된다. 상기 구동 신호에 응답하여서, 작동기(22)의 압전 재료들은 구동 신호의 주파수에서 굽어져서 상기 패널(18)이 진동할 수 있도록 한다. 상기 패널(18)은, 전체적인 병진 운동에 의해서라기 보다는 굽힘에 의해서 비 연타적 다중 형태 방식으로 우세하게 진동한다. 상기 굽힘은 상기 프레임(10)과 상기 패널(18)의 가장자리사이의 밀봉체(20)에 의해서 용이해진다. 더욱, 상기 밀봉체(20)는 상기 패널(18)과 상기 프레임(10)사이의 경계에서 일어나는 음향 반사를 감쇠하여서 준-비울림 터미네이션으로서 작용한다. 그러한 음향 반사는 다른 한편으로 상기 패널내에서의 진동과 간섭을 야기하여서 상기 변환기의 성능에 영향을 준다.

공동부(24)는 상기 진동성 패널(18)과 후방 패널(12)사이에 형성되어 있고, 상기 공동부(24)는 상기 진동성 패널(18)의 후방 면으로부터 후방으로 발생되는 음향 진동을 감쇠하기 위하여 음향 감쇠 재료로 채워질 수 있다. 또한, 상기 후방 패널(12) 그 자체는 음향 감쇠 재료로부터 제조될 수 있다.

상기 프레임(10)은 가능한 한 단단하여야 하고, 예를 들면, 나무, 금속 또는 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 패널(18)은 진동될 수 있어야 하고, 어떤 적당한 단단하고 탄성적인 재료, 예를 들면, 플라스틱, 나무, 골판지 또는 개방 또는 폐쇄된 셀로 이루어진 경량의 코어에 의해서 분리되어 연결된 고 강성(영률)(Young's modulus)을 지진 두 개의 경량 껍질로 구성된 복합 재료로 제조될 수 있다. 상기 패널(18) 및 상기 프레임(10)은 페인트칠해 질 수 있고, 그에 부착되는 사진을 가질 수 있거나, 조심성있고, 심미적인 즐거움을 주는 장식 패널을 제공하기 위하여 몇몇 다른 방식으로 적절하게 장식될 수 있다.

상기 변환기의 주파수 응답은, 다른 어떤 것 중에서도, 진동성 패널(18)의 크기, 형상, 밀도 및 강성, 및 압전 작동기(22)의 크기, 형상, 위치 및 수, 각각의 압전 작동기(22)의 상기 패널(18)에 대한 접착부(23), 상기 밀봉체(20)의 신축성 및 상기 공동부(24) 및 후방 패널(12)에 의해서 제공된 감쇠에 따라서 좌우된다. 따라서, 상기 변환기의 주파수 응답은 상기 변수들을 변화시킴으로서 조절될 수 있다.

도 3은 도 1 및 도 2의 변환기의 일 예를 변환 함수로 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 변환기의 주파수 응답은 적당하게 균일한데, 이는 변환기에 대한 확성기 적용 분야에 바람직한 특성이다. 비교해보면, 도 4는, 패널(18)이 밀봉체(20)를 사용하지 않고 상기 프레임(10)에 고정되는 것을 제외하고는, 유사하게 구성되어 있는 변환기의 일 예에 대한 변환 함수를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 후자 변환기의 주파수 응답은 고르지 않고 특히 1kHz이하의 저 주파수에서 빈약한 성능을 갖는다.

신축성 있는 탄성 재료로 구성된 스트립의 추가적인 예상 밖의 이점은, 원하지 않는 치찰음이 제거되고, 변환기로부터 방사된 소리의 질은 향상된다는 것을 알 수 있다.

도 5는, 제 1 및 제 2 진동성 패널(18A, B)이 제공되어 있고, 고정된 후방 패널(12)이 생략된 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 2의 실시 예와 유사한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 그러한 고정된 후방 패널(12)은, 도 1 및 도 2참조하여 위에서 기술된 것처럼, 고정된 후방 패널(12)이 진동할 수 있는 패널(18A,B)의 조합으로부터 후방으로 발생된 음향 진동들을 감쇠하기 위하여 추가될 수 있다는 것을 알아야 한다. 상기 제 1 진동성 패널(18A)의 내부 면은 상기 압전 작동기(22)의 각각의 제 1 면에 접착제(23)에 의해서 고정되어 있고, 상기 제 2 진동성 패널(18B)의 내부 면은 상기 압전 작동기(22)의 각각의 다른 면에 접착제(23)에 의해서 고정되어 있다. 따라서, 상기 압전 작동기(22)는 동조하여 상기 두개의 진동성 패널(18A,B)를 직접 구동시킨다. 상기 진동성 패널(18A,B)의 각각은 그 가장자리 둘레에 제공된 각각의 밀봉체(20A,B)를 구비하고 있고, 상기 밀봉체(20A,B) 둘은 상기 프레임(10)내에 제공된 공동 채널917)내에 맞물린다.

상기 두 개의 패널(18A,B)의 주파수 응답은 대체로 상기 변환기에 대한 플레터 주파수 응답을 이루기 위하여 다르게 만들수 있다. 예를 들면, 상기 패널(18A,B)들중 하나의 주파수 응답내의 피크(peaks)들은 또 다른 패널상의 주파수 응답내의 트로프와 일치하여 배열될 수 있어서, 대체로 변환기에 대한 플레터 주파수 응답을 제공한다. 이는, 서로 다른 강성 및/또는 밀도를 가지고 있는 서로 다른 재료들로부터 두 개의 패널(18A,B)을 구성함으로서, 서로 다른 두께 및/또는 면적을 가지고 있는 패널(18A,B)을 사용함으로서, 서로 다른 강성을 가지고 있는 밀봉체(20A,B)를 사용함으로서 그리고/또는 두 개의 패널(18A,B)에 상기 압전 작동기(22)를 부착시키는 서로 다른 접착제를 사용함으로서 이루어질 수 있다.

도 6은 진동성 패널(18A-E)들 중은 다섯개가 서로 평행하게 제공되어 있는 것을 제외하고는, 도 5의 실시 예와 유사한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 각각의 패널(18A-E)은 각각의 밀봉체(20A-E)를 구비하고 있고, 상기 밀봉체(20A-E)는 상기 프레임(10)내의 공동 채널내에서 맞물려있다. 상기 패널(18A-E)의 인접 쌍들은 그들사이에 있는 각각의 6 개의 압전 작동기(22)의 각각의 반대 면들에 접착제(23)에 의해서 고정되어 있다.

변환기의 전체 주파수 응답에 영향을 미치는 위에서 언급된 단계들에 추가하여서, 도 6의 실시 예에서는, 전체 주파수 응답은, 인접한 쌍들의 진동성 패널(18A-E)들 중 다른 것사이에 있는 압전 작동기(22)의 두께와 다른 두께를 가지고 있는 몇몇 인접 쌍들의 진동성 패널(18A-E)사이에 있는 압전 작동기(22)를 사용함으로서 그리고/또는 서로 다른 인접 쌍들의 패널(18A-E)들사이의 서로 다른 압전 작동기(22)의 갯수를 사용함으로서 영향을 받을 수 있다.

도 7은, 단지 제 1 진동성 패널(18A)이 상기 압전 작동기(22)에 의해서 직접 구동되는 것을 제외하고는 도 5의 실시 예와 유사한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 상기 제 2 진동성 패널(18B)은 하나 또는 그 이상의 음향 링크(26)에 의해서 상기 제 1 진동성 패널(18A)에 음향적으로 연결되어서, 상기 압전 작동기(22)로부터 이격되어 고정되어 있다. 따라서, 상기 제 2 진동성 패널(18B)는 상기 제 1 진동성 패널(18A) 및 상기 음향 링크(26)를 통해서 상기 압전 작동기(22)에 의해서 간접적으로 구동된다.

상기 변환기의 전체 주파수 응답에 영향을 미치는 위에서 언급된 특징들에 추가하여, 도 7의 실시 예에서는, 전체 주파수 응답은 상기 또는 각각의 음향 링크(26)에 의해서 제공된 음향 결합도 및 상기 음향 링크(26)의 숫자 및 위치들에 의해서 영향을 받는다.

상기 제 2 진동성 패널(18B)이 상기 압전 작동기(22)가 접촉없이 수용되는 홀을 구비하여 형성되어 있는 것을 제외하고는 도 7의 실시 예와 유사한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 따라서, 상기 음향 링크(26)는 도 7의 실시 예보다 더 얇게 제조될 수 있고, 접착제의 작은 덩이에 의해서 제공될 수 있다. 따라서, 도 8의 실시 예는 도 7의 실시 예보다 더 가는 윤곽으로 제조될 수 있다. 또한, 단 하나의 밀봉체(20)가 두 개의 진동성 패널(18A,B)를 둘러싸기 위하여 사용될 수 있다는 것을 도 8의 실시 예에서 알 수 있다.

도 9는, 제 2 진동성 패널(18B)이 상기 제 1 패널(18A)의 후방 표면 및 그에 고정되어 있는 상기 압전 작동기(22)에 일치하는 더 얇은 막에 의해서 제공되어 있는 것을 제외하고는, 도 8과 유사한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 상기 막(18B)은 상기 압전 작동기(22)의 중간에 있는 영역(30)에서 제 1 패널(18A)에 부착되어 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 부착된 영역(30)은 상기 압전 작동기(22)상에 제공될 수 있다. 상기 부착된 영역(30)은 상기 패널 구조를 위의 여분의 점들일 수 있다. 상기 막(18B)은 느껴지는 것처럼 음향적으로 성질을 잃은 재료들일 수 있다. 단 하나의 밀봉체(20)가 도 9에 도시되어 있는데, 이는 제 1 패널(18A) 및 막(18B)의 가장자리를 둘러싼다. 선택적으로, 상기 막(18B)의 가장자리는 상기 제 1 패널(18A)의 가장자리의 숏(short)을 정지시키기위하여 배열될 수 있어서, 상기 밀봉체는 상기 제 1 패널(18A)의 가장자리 만을 에워싼다.

도 10은, 상기 제 1 및 제 2 패널(18A,B)이 넓게 이격되어 있고, 도 5의 압전 작동기(22)가 압전 스택(32)에 의해서 교체되는 것을 제외하고는, 도 5의 실시 예와 유사한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 상기 스택(32)들의 각각은 인가된 전기 신호에 응답하여 휠 수 있도록 함께 부착되어 있는 복수 개의 평행한 압전 재료 층(34)을 구비하고 있고, 이는 상기 진동성 패널(18A,B)에 향상된 구동 력을 제공할 수 있다.

도 11은, 상기 진동성 패널(18A,B)의 밀봉체(20A,B)가 상기 프레임(10)내의 각각의 채널(17A,B)내에 맞물려있고, 각각의 상기 진동성 패널(18A,B)이 서로 도 10의 압전 스택(32)를 공유하기 보다는, 그 자체의 압전 작동기(22A,B)가 제공되어 있는 것을 제외하고는, 도 10의 실시 예와 유한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다.

상기 변환기의 전체적 주파수 응답에 영향을 미치는 위에서 언급된 단계들에 추가하여, 도 11의 실시 예에서는, 전체 주파수 응답은, 예를 들면 숫자, 형상, 크기 및 위치가 다른 상기 두 개의 진동성 패널(18A,B)에 적합한 압전 작동기(22A,22B)를 사용함으로서 영향을 받을 수 있다.

도 12는, (a)프레임(10) 및 밀봉체(20A,B)가 제공되어 있지 않고, 대신 진동성 패널(18A,B)이 상기 진동성 패널(18A,B)들사이의 외주 밀봉 부재(36)에 의해서 그 가장자리에서 결합되어 있고, (b) 상기 압전 작동기(22)들이 상기 진동성 패널(18A)에 직접적으로 접착제(23)에 의해서 부착되어 있지 않지만, 대신 각각의 중간 층(38)에 의해서 상기 진동성 패널(18A)에 음향적으로 결합되어 있는 것을 제외하고는, 도 5의 실시 예와 유사한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 상기 중간 층(38)들은 그것들의 각각의 압전 작동기(22)보다는 더 큰 측면 치수를 가지고 있고, 상기 압전 작동기(22)와 동일한 강성 및 상기 패널(18A)보다 더 큰 강성을 실질적으로 가지고 있는 재료로 제조된다. 상기 중간 층(38)들은 상기 압전 작동기(22)와 상기 패널(18A)사이에 더욱 효과적인 음향 결합을 제공할 수 있다.

변환기의 전체 주파수 응답에 영향을 받을 수 있는 위에서 언급된 단계에 추가하여서, 도 12의 실시 예에서는, 상기 전체 주파수 응답은 상기 중간 층(38)의 크기, 두께 및 강성의 선택에 의해서 영향을 받을 수 있다.

도 13은, 그러한 중간 층(38A,B)이 상기 압전 작동기(22)와 상기 진동성 패널(18A,B)사이에 제공되어 있는 것을 제외하고는 도 12의 실시 예와 유사한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 본 실시 예에서, 상기 변환기의 변환 기능은 향상될 수 있고, 상기 전체 주파수 응답은 서로 다른 특성들을 가지고 있는 다양한 중간 층(38)들을 사용함으로서 균일해질 수 있다.

도 14 및 도 15는, 감소하는 크기의 3 개의 그러한 진동성 패널(18A,B,F)이 차례로 제공되어 배열되어 있는 것을 제외하고는 도 1 및 도 2의 실시 예와 유사한 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 상기 프레임(10)은, 그 아래에 더 큰 진동성 패널(18A)이 위치되어 있고 그 위에 중간 크기 및 더 작은 패널(18B,F)이 위치되어 있는 제 1 수평 분할 부재(10A)를 구비하고 있다. 또한, 상기 프레임(10)은 상기 중간 크기 패널(18B)과 더 적은 패널(18F)사이에 있는 제 2 수직 분할 부재(10B)를 구비하고 있다. 상기 프레임(10,10A,B)은 상기 3 개의 패널(18A,B,F)의 가장자리 둘레에서 밀봉체(20A,B,F)를 수용하는 채널(17A,B,F)를 제공한다. 압전 작동기(22A,B,F)들의 다양한 형상들 및 크기들은 상기 3 개의 진동성 패널(18A,B,F)에 접착제(23)에 의해서 부착되어 있고, 상기 압전 작동기(22A,B,F)들은 상기 3 개의 패널(18A,B,F)들이 동조하여 진동할 수 있도록 와이어(24)들에 의해서 평행하게 서로 연결될 수 있다. 알수 있는 바와 같이, 상기 3 개의 패널(18A,B,F)들은 오디오 스펙트럼의 하부, 중간, 상부 부분내에서 최고로 높은 응답을 제공할 것이다.

도 5 내지 도 15에 대해서 위에서 언급된 실시 예에서, 동일한 동조 신호들은 압전 작동기들에 인가되고, 상기 진동성 패널(18)들은 서로 동조하여 진동할 수 있도록 배열되어 있다. 다른 배열들도 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 14 및 도 15의 실시 예는, 공동 입력치를 가지고 있는 일반적인 수동 3 방식 교차 회로 및 더 큰 진동성 패널(18A)의 압전 작동기(22A)에 연결되어 있는 저 영역 출력 신호, 상기 중간 크기의 패널(18B)의 압전 작동기(22B)에 연결되어 있는 중간 영역 출력 신호 및 더 적은 진동성 패널(18F)의 압전 작동기(22F)에 연결되어 있는 고 영역 출력 신호를 포함할 수 있도록 수정될 수 있다. 더욱 정교한 다른 회로들은 또한, 그 내측에 위치되는 청취 공간내에서 대체로 상기 변환기에 대한 원하는 주파수 응답을 얻기 위하여, 서로 다른 진동성 패널들 및 실제로 동일한 진동성 패널상에 있는 작동기들에 적용되는 신호들의 위상, 진폭 및/또는 주파수를 변경하기 위하여 사용될 수 있다.

또한, 위에서 언급된 실시 예들의 몇몇은, 상기 진동성 패널들의 쌍들이 서로에 대해서 반대 위상으로 진동할 수 있도록 수정될 수 있다. 이는, 상기 전기 음향 변환기가 벽과 같은 음향적으로 반사되는 표면 근처에 위치될 때 바람직하다. 상기 벽을 향하여 마주보고 있는 진동성 패널에 의해서 발생되는 소리는 벽으로부터 떨어져 반사될 수 있고, 상기 벽으로부터 떨어져 마주보고 있는 진동성 패널에 의해서 발생되는 소리와 구조적으로 그리고/또는 파괴적으로 간섭할 것이다. 어떤 경우에 있어서, 전방으로 그리고 후방으로 마주보고 있는 진동성 패널들사이의 단순한 반대 상 관계는 좋은 결과를 낳을 것이다. 다른 경우에, 전방으로 그리고 후방으로 마주보고 있는 패널들의 진동사이의 상 주파수 관계는 더 낳은 결과를 이루기 위하여 더 복잡한 회로에 의해서 맞추어질 수 있다.

전방으로 그리고 후방으로 마주보고 있는 패널들의 진동사이의 반-위상 관계를 이루는 일 실시 예에서, 도 10을 참조하여 위에서 기술된 실시예는, 압전 재료의 층(34)들의 스택(32)들이, 굽힘보다는, 인가된 전기 신호에 응답하여 진동성 패널(18A,B)사이의 방향으로 팽창 및 수축될 수 있도록 수정되어 있다. 따라서, 상기 패널(18A,B)는 반 위상으로 진동할 것이다.

단순한 반 위상 관계를 이루는 다른 실시 예에서, 도 11의 실시 예는 후방으로 마주보고 있는 진동성 패널(18B)에 부착되어 있는 압전 작동기(22B)의 각각에 대한 전기적 연결을 역전시킴으로서 수정될 수 있다. 따라서, 도 16에 있어서, 상기 전방으로 마주보고 있는 진동성 패널(18A)이, 화살표(40)에 의해서 나타낸것처럼, 죄측으로 휘어지는 기본적인 신호에 응답할 때, 상기 후방으로 마주보고있는 진동성 패널(18B)은 화살표(42)에 의해서 나타난 것처럼, 오른쪽으로 휘어짐으로서 동일한 신호에 응답할 것이다. 후방을 향하는 소리는, 상기 변환기가 상기 벽(44)에 인접하여 위치될 때, 대부분의 오디오 스펙트럼을 넘는 전방을 향하는 진동성 패널(18A)에 의해서 발생되는 소리를 구조적으로 보강할 화살표(46)에 의해서 표시된 것과 같은 소리를 생성하기 위하여 음향적 반사 벽(44)에 의해서 반사될 것이다.

본 발명의 실시 예들은 단지 예로서 위에서 기술되어 있고, 많은 수정안들 및 개선안들이 가능하다는 것을 알아야 한다.

예를 들면, 도 12 및 도 13을 참조하여 기술된 중간 층(38)들은 본 발명의 다른 실시 예들 중 어느 것과 함께 사용될 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 11 및 도 14 내지 도 16을 참조하여 위에서 기술된 밀봉체(20,20A,B)는 도 12 및 도 13의 실시 예들에 사용될 수 있고, 도 12 및 도 13을 참조하여 위에서 기술된 밀봉 부재(36)는 다른 실시 예들과 함께 사용될 수 있다.

Claims

소리를 발생시킬 수 있도록 진동될 수 있는 패널(18;18A);

구동 신호 및 그에 응답하여 진동하기 위한 작동기 수단(22;22A,32);

상기 패널이 상기 작동기 수단의 진동에 응답하여 진동할 수 있도록 상기 패널의 가장자리로부터 이격되어 있는 하나 또는 그 이상의 위치들에 있는 작동기 수단에 상기 패널을 기구적으로 그리고 음향적으로 결합하기 위한 결합 수단(23;38;38A);

상기 패널 상에 장착하기 위한 프레임(10); 및

상기 프레임내에 상기 패널을 고정하여, 실질적으로 상기 패널의 가장자리로부터 음향적으로 상기 프레임을 격리하여서, 실질적으로 상기 패널의 가장자리에 상기 프레임을 밀봉하기 위한 밀봉체(20;20A)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 1 항에 있어서,

상기 밀봉체는 신축적인 탄성 재료로 제조된 스트립(20;20A)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 2 항에 있어서,

상기 스트립은 상기 패널의 가장자리 둘레를 감싸기 위하여 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 스트립은 상기 프레임내의 채널(17;17A)내에 수용되고, 상기 스트립은 상기 패널의 가장자리를 수용하는 채널을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 스트립은 길이 방향으로 절단되고 상기 패널의 가장자리 위에 고정하기 위하여 개방된 소정 길이의 탄성 관(20;20A)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 프레임은 상기 패널의 일 측부에 일반적으로 위치된 밀폐부의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

소리를 발생시키기 위하여 진동될 수 있고, 상기 프레임에 장착될 수 있는 제 2 패널(18B);

제 1 패널 및 상기 제 2 패널이 상기 작동기 수단의 진동에 응답하여 진동될 수 있도록 상기 제 2 패널의 가장자리로부터 이격되어 있는 하나 또는 그 이상의 위치들에 있는 상기 작동기 수단에 상기 제 2 패널을 기구적으로 그리고 음향적으로 결합시키기 위한 제 2 결합 수단(23;26;38B); 및

상기 프레임내의 상기 제 2 패널을 고정하여, 실질적으로 상기 제 2 패널의 가장자리로부터 음향적으로 상기 프레임을 격리시켜서, 실질적으로 상기 제 2 패널의 가장자리에 상기 프레임을 밀봉시키기 위하여 상기 프레임과 상기 제 2 패널의 가장자리들사이에 배열되어 있는 제 2 밀봉체(20B)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 밀봉체들은 서로 다른 음향 차단 성질들을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
각각이 소리를 발생시키기 위하여 진동될 수 있는 제 1 및 제 2 패널(18A,18B);

구동신호를 수용하여서 그에 응답하여 진동하기 위한 작동기 수단(22;22A;22B;32);

상기 제 1 패널이 상기 작동기 수단의 진동에 응답하여 진동할 수 있도록 상기 제 1 패널의 가장자리로부터 이격되어 있는 하나 또는 그 이상의 위치들에 있는 작동기 수단에 상기 제 1 수단을 기구적으로 그리고 음향적으로 결합하기 위한 제 1 결합 수단(23;38A); 및

상기 제 1 패널 및 상기 제 2 패널이 상기 작동기 수단의 진동에 응답하여 진동될 수 있도록 상기 제 2 패널의 가장자리들로부터 이격되어 있는 하나 또는 그 이상의 위치들에 있는 작동기 수단에 상기 제 2 패널을 기구적으로 그리고 음향적으로 결합하기 위한 제 2 결합 수단(23;26;38B)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 패널들은 서로 다른 음향 성질들을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 결합 수단은 서로 다른 음향 결합 성질들을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 또는 첫번째로 언급된 패널 및 상기 제 2 패널은 정면으로 마주보면서 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 12 항에 있어서,

상기 제 2 결합 수단(26)은 상기 제 2 패널을 기구적으로 그리고 음향적으로 상기 제 1 패널에 결합하기 위하여 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 13 항에 있어서,

상기 제 2 패널은 그 내측에 상기 작동기 수단을 수용하는 홀(28)을 적어도 하나 이상 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 12 항에 있어서,

상기 제 2 결합 수단(23;38B)은 상기 제 2 패널을 상기 작동기 수단에 기구적으로 그리고 음향적으로 결합하기 위하여 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 15 항에 있어서,

상기 작동기 수단(22;32)은 상기 제 1 및 제 2 패널들에 공통적인 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 16 항에 있어서,

상기 작동기 수단은 상기 제 1 및 제 2 결합 수단사이를 연결하는 적어도 하나 이상의 압전 작동기(22;32)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 17 항에 있어서,

상기 또는 적어도 하나 이상의 압전 작동기들은 압전 재료의 층들로 형성되어 있는 스택(32)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 또는 첫번째로 언급된 패널 및 상기 제 2 패널은 나란히 배열되어 있고; 그리고

상기 제 2 결합 수단(23)은 상기 제 2 패널을 상기 작동기 수단에 기구적으로 그리고 음향적으로 결합하기 위하여 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 15 항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 작동기 수단은:

상기 제 1 결합 수단에 의해서 상기 제 1 패널에 결합되는 제 1 작동기 수단(22A); 및

상기 제 2 결합 수단에 의해서 상기 제 2 패널에 결합되는 제 2 작동기 수단(22B)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 20 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 작동기 수단은 각각 적어도 하나 이상의 압전 작동기(22A,22B)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 17 항, 제 18 항 및 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

복수 개의 압전 작동기들이 제공되어 있고; 그리고

상기 또는 적어도 두 개 이상의 압전 작동기들은 서로 다른 전기-음향 변환 성질들을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 17 항, 제 18 항, 제 21 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,

복수 개의 압전 작동기들이 제공되어 있고;

전기 회로는 입력 신호를 수신하여 그로부터 서로 다른 진폭, 주파수 특성들 및/또는 상들을 가지고 있는 적어도 두 개 이상의 출력 신호들을 생성하기 위하여 제공되어 있으며; 그리고

상기 출력 신호들은 상기 압전 작동기들중 서로 다른 것들에 제공되는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 7 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 패널들은 서로 동조하여 실질적으로 진동할 수 있도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 7 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 패널들은 서로에 대해서 반 위상으로 실질적으로 진동할 수 있도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 7 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 패널에 대해서 정면으로 마주보면서 배열되어 있는 적어도 하나 이상의 또 다른 패널(18C-E)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 7 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 패널에 대해서 나란히 배열되어 있는 적어도 하나 이상의 또 다른 패널(18F)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 또는 적어도 하나 이상의 상기 결합 수단(23)은 상기 또는 상기 각각의 패널에 상기 또는 상기 각각의 작동기 수단의 각 부분을 부착함으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 또는 적어도 하나 이상의 상기 결합 수단은, 상기 또는 각각의 작동기 수단의 각각의 부분과 상기 또는 상기 각각의 패널사이에 위치되어 있는 부동 중간 층(38;38A,38B)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 17 항 또는 제 21 항에 직접적으로 또는 간접적으로 종속되는 경우의, 제 29 항에 있어서,

상기 또는 적어도 하나 이상의 중간 층들은 각각의 압전 작동기보다 더 큰 측면 치수를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.
제 17 항 또는 제 21 항에 직접적으로 그리고 간접적으로 종속되는, 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,

상기 또는 적어도 하나 이상의 중간 층들은 상기 각각의 패널보다 더 큰 강성 및 상기 각각의 압전 작동기와 실질적으로 동일한 강성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기-음향 변환기.