KR20010080941A - Acoustic Device according to Bending Wave Principle - Google Patents

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KR20010080941A KR1020017005652A KR20017005652A KR20010080941A KR 20010080941 A KR20010080941 A KR 20010080941A KR 1020017005652 A KR1020017005652 A KR 1020017005652A KR 20017005652 A KR20017005652 A KR 20017005652A KR 20010080941 A KR20010080941 A KR 20010080941A
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네일 해리스
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에이지마, 헨리
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Abstract

An acoustic device has an outer shell (1) supporting bending waves and enclosing a volume (2). The bending waves couple to the enclosed volume to provide coupled resonant modes. A transducer (3, 5) is coupled to the shell to excite the coupled resonant modes. The coupling of the enclosed volume can improve the distribution of resonant modes.

Description

굴곡파 원리에 따르는 음향 장치 {Acoustic Device according to Bending Wave Principle}Acoustic Device according to Bending Wave Principle}

국제특허출원 WO97/09842와 이에 관련된 출원은 스피커 그리고 음향 부재와 음향 부재에 연결된 변환기를 가지는 다른 음향 장치를 설명하고 있다. 이들 장치에 있어서, 부재의 많은 변수들은 부재에서 공진 굴곡파 모드(resonant bending wave mode)가 종종 고르게 분포되도록 조정될 수 있다. 공진 굴곡파 모드는 또한 부재의 표면에 고르게 분포될 수 있다. 변환기를 부재에 설치하기 위해 선호되는 위치 또한 결정된다. 전통적으로 선호되는 설치 위치는 중심뿐만이 아니라 중심 근처의 위치도 된다. 그러나 또 다른 선호되는 위치는 부재의 모양에 따라 결정될 수 있다.International patent application WO97 / 09842 and related applications describe another acoustic device having a speaker and a transducer connected to the acoustic member and the acoustic member. In these devices, many of the parameters of the member can be adjusted such that the resonant bending wave mode in the member is often evenly distributed. The resonant bending wave mode may also be distributed evenly on the surface of the member. The preferred position for installing the transducer in the member is also determined. Traditionally, the preferred installation location is not only the center but also the location near the center. Yet another preferred position can be determined depending on the shape of the member.

그러나, 특히 낮은 주파수에서 충분한 모드 밀도(modal density)를 항상 제공하는 것은 쉽지 않다. 따라서, 만약 향상된 모드 밀도 또는 다른 향상치가 특히 낮은 또는 중간의 주파수 응답에 제공된다면 유용할 것이다.However, it is not always easy to always provide a sufficient modal density, especially at low frequencies. Thus, it would be useful if improved mode density or other enhancements were provided especially for low or medium frequency responses.

이 발명은 부재의 표면에서 굴곡파(bending wave) 작동을 지속시키는 부재들을 사용하고 주위와 교대로 결합하는 굴곡파들을 사용하는 형태의 음향장치와 관계한다. 예를 들면 이런 장치들은 확성기나 마이크로폰에 사용될 수 있다.This invention relates to an acoustical device in the form of using members that sustain bending wave operation at the surface of the member and using bending waves that alternately couple with the surroundings. For example, these devices can be used in loudspeakers or microphones.

본 발명의 구체적인 실시예는 예에 의해서 첨부된 아래의 도면을 참고로 하여 설명될 것이다.Specific embodiments of the present invention will be described with reference to the following drawings, which are attached by way of example.

도 1은 타원형 셸을 가진 본 발명의 첫 번째 실시예에 따르는 확성기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a loudspeaker according to a first embodiment of the invention with an elliptical shell.

도 2는 두 번째 실시예에 따르는 확성기의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a loudspeaker according to a second embodiment.

도 3은 포트를 가지는 세 번째 실시예에 따르는 확성기의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a loudspeaker according to a third embodiment having a port.

도 4는 포트의 수정에 대한 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a modification of a port.

도5는 개방된 상자의 형태를 가진 본 발명의 네 번째 실시예에 따르는 확성기의 사시도이다.5 is a perspective view of a loudspeaker according to a fourth embodiment of the present invention in the form of an open box.

도 6은 밀폐된 상자를 가진 본 발명의 다섯 번째 실시예의 사시도이다.6 is a perspective view of a fifth embodiment of the present invention with a sealed box.

도 7은 도 6에서 나타낸 확성기에 사용될 수 있는 다양한 여자 기술(excitation technique)을 나타낸다.FIG. 7 illustrates various excitation techniques that can be used with the loudspeaker shown in FIG. 6.

도 8은 공기가 없는 개방된 상자에 있어서 여자(excitation)에 대한 응답을 나타낸다.8 shows the response to excitation in an open box without air.

도 9는 공기 커플링(air coupling)의 효과를 포함하는 도 8에서 나타낸 개방 상자에 있어서 여자에 대한 응답을 나타낸다.FIG. 9 shows the response to excitation in the open box shown in FIG. 8 including the effect of air coupling.

도 10a는 공기가 없는 도 8의 상자에 대한 여자기에서의 속도 응답을 주파수의 함수로 나타낸다.FIG. 10A shows the velocity response at the exciter for the box of FIG. 8 without air as a function of frequency.

도 10b는 공기의 효과가 있는 도 9의 상자에 대한 여자기에서의 속도 응답을 주파수의 함수로 나타낸다.FIG. 10B shows the velocity response at the exciter for the box of FIG. 9 with the effect of air as a function of frequency.

도 11은 도 9b의 상자 안의 압력을 나타낸다.FIG. 11 shows the pressure in the box of FIG. 9B.

도 12는 역상으로 구동된 두 개의 여자기를 가진 밀폐된 상자를 가지는 확성기에서의 모드들을 나타낸다.12 shows modes in a loudspeaker with a closed box with two excitators driven in reverse phase.

도 13는 정위상으로 구동된 두 개의 여자기를 가진 도 12의 확성기에서의 모드들을 나타낸다.FIG. 13 shows the modes in the loudspeaker of FIG. 12 with two excitators driven in phase.

도 14는 도 12와 도 13의 장치에 대한 속도 응답을 나타낸다.14 shows the velocity response for the device of FIGS. 12 and 13.

도 15는 전면의 굽힘 강성도가 후면의 굽힘 강성도에 조화되지 않는 6면을 가진 밀폐 상자의 속도 응답을 나타낸다.15 shows the velocity response of a closed box with six sides where the front bending stiffness does not match the back bending stiffness.

도 16은 모서리가 잘린 피라미드 형상으로 본 발명에 따르는 확성기의 사시도이다.16 is a perspective view of a loudspeaker according to the present invention in a pyramid shape with cut edges.

도 17은 4면체의 형상으로 본 발명에 따르는 확성기의 사시도이다.17 is a perspective view of a loudspeaker according to the present invention in the shape of a tetrahedron.

도 18은 12면체의 형상으로 본 발명에 따르는 확성기의 사시도이다.18 is a perspective view of a loudspeaker according to the present invention in the shape of a dodecahedron.

도 19는 실린더 형상으로 본 발명에 따르는 확성기의 사시도이다.19 is a perspective view of a loudspeaker according to the present invention in the shape of a cylinder.

도 20은 원뿔 형상으로 본 발명에 따르는 확성기의 사시도이다.20 is a perspective view of a loudspeaker according to the present invention in a conical shape.

도 21은 도 5의 장치 전면의 종횡비(aspect ratio)의 함수로 모드 주파수의 평균자승 중앙 편차(root mean square central difference)를 나타낸다.FIG. 21 shows the root mean square central difference of the mode frequencies as a function of aspect ratio of the front of the device of FIG. 5.

도 22는 전면 종횡비가 2:1인 도 5의 장치의 3개의 여자기 위치에 대한 속도 분포이다.FIG. 22 is a velocity distribution for the three exciter positions of the device of FIG. 5 with a front aspect ratio of 2: 1.

도 23은 도 22에 대한 모드에서 사용되는 장치에 있어서 여자기 위치의 함수로 여자기 위치에 대한 잇점의 모양을 나타낸다.FIG. 23 shows the shape of the benefits for the exciter position as a function of the exciter position in the device used in the mode for FIG. 22.

본 발명의 첫 번째 측면에 따르면, 굴곡파가 커플 공진 모드(coupled resonant mode)를 제공하도록 공기 볼륨과 결합하기 위해 공기 볼륨(air volume)을 적어도 부분적으로 감싸기 위해서 굽혀진 형상으로 굴곡파를 유지시키는 실질적으로 연속적인 바깥 셸(outer shell) 그리고 전기적 신호를 커플 모드(coupled mode)와 결합시키기 위해서 셸과 결합되고 그 후 주위 음향과 결합되는 변환기로 구성되어 있는 음향 장치를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, a flexural wave maintains the curved wave in a bent shape to at least partially surround the air volume for coupling with the air volume to provide a coupled resonant mode. An acoustic device is provided which consists of a substantially continuous outer shell and a transducer which is coupled to the shell and then to the ambient sound to couple the electrical signal to the coupled mode.

본 발명에 따르는 장치에 있어서, 종래의 분포 모드 장치(distributed mode device)에 유용한 공진 굴곡파 모드(resonant bending wave mode)에 더해서 부가적인 모드가 존재한다. 수치 계산은 바깥 셸에 결합된 공기를 가진 증가된 모드의 수를 나타내면서 후에 설명될 것이다. 따라서 본 발명에 따르는 장치는 미리 정해진 주파수 범위에서 존재하는 모드의 수를 증가시킬 수 있다.In the device according to the invention, there are additional modes in addition to the resonant bending wave mode useful in conventional distributed mode devices. Numerical calculations will be described later, indicating the number of increased modes with air coupled to the outer shell. The device according to the invention can thus increase the number of modes present in a predetermined frequency range.

바람직하게는 커플 공진 모드는 미리 정해진 주파수 범위에 대해서 균등한 주파수로 분포된다. 실용적으로는 상기 주파수 범위는 기본적인 공진 주파수보다 1에서 2 또는 3 옥타브(octave) 높은 정도이다. 이 범위에서 공진 굴곡파 모드는 가장 성기고 이 분포에서 굴곡 그리고 평면 모드는 가장 큰 잇점을 준다.Preferably, the couple resonance mode is distributed at equal frequencies over a predetermined frequency range. In practice, the frequency range is one to two or three octaves higher than the fundamental resonant frequency. In this range, the resonant flexural wave mode is the most sparse and the flexural and planar modes in this distribution have the greatest advantage.

바깥 셸은 볼륨을 전체적으로 감싸기 위해 완전히 밀폐되기도 한다. 선택적으로 포트(ports) 또는 통기공(vents)이 바깥 셸에 제공되기도 한다. 포트와 통기공은 뚜렷한 공진 효과를 제공하기 위해 그리고 특히, 낮은 음향 주파수 범위에서 출력을 상승시키거나 제어하기 위해 디자인 될 수 있다.The outer shell may be completely sealed to enclose the volume as a whole. Optionally, ports or vents may be provided on the outer shell. The ports and vents can be designed to provide a pronounced resonant effect and to boost or control the output, especially in the low acoustic frequency range.

비록 바깥 셸이 감싸진 볼륨을 완전히 둘러쌀 필요는 없지만 바깥 셸은 효과적인 음향 작용을 나타내기 위해 실질적으로 연속적이어야 한다. 다시 말해서 바깥 셸은 너무 많은 구멍이나 창들을 가질 필요는 없다. 부재의 전면에서의 방사는 이와 역상으로 방사되는 부재의 후면에서의 방사를 방해하기 때문에 다공질 부재는 음향 방사기로 적합하지는 않다. 더욱이 셸은 감싸진 볼륨에 셸의 결합을 의미 있게 하기 위해서 충분히 연속적이어야 한다.Although the outer shell does not need to completely surround the enclosed volume, the outer shell must be substantially continuous in order to exhibit effective sonic action. In other words, the outer shell need not have too many holes or windows. Porous members are not suitable as acoustic emitters because radiation at the front of the member interferes with radiation at the back of the member which is radiated in reverse. Moreover, the shell must be contiguous enough to make the shell bound to the enclosed volume.

패널(panel)에 대한 시험들은 주위 공기와 다공질 부재의 결합이 매우 낮다는 것을 보여 주었다. 따라서 바깥 셸은 구멍이 전체 표면 넓이의 20%이상을 차지하지 않으며, 바람직하게는 10% 더욱 바람직하게는 5%이상을 차지하지 않는다.Tests on the panel showed that the bond between the ambient air and the porous member was very low. Thus, the outer shell does not occupy more than 20% of the total surface area of the pores, preferably not more than 10% more preferably not more than 5%.

볼륨 안의 공기는 또한 공동 공진(cavity resonance)을 나타낼 수 있다.Air in the volume may also exhibit cavity resonance.

본 발명에 따르는 음향 장치는 셸에 의해서 적어도 부분적으로 감싸진 볼륨과 결합하고 3차원 셸의 표면에 대해 공진 굴곡파 모드를 유지한다. 반대로 종래의 분포 모드 확성기는 하나의 패널에 분포된 공진 굴곡파 모드를 가진다.The acoustic device according to the invention combines with a volume at least partially wrapped by the shell and maintains a resonant bending wave mode with respect to the surface of the three-dimensional shell. In contrast, the conventional distribution mode loudspeaker has a resonant bending wave mode distributed in one panel.

위에서 언급한 WO 97/09842에서, 프레임의 앞면에 분포 모드 패널을 설치하는 것이 제안된다. 이러한 선행 기술 장치에서 공진 굴곡파 모드는 실질적으로 프레임이 아닌 패널 영역으로 제한된다. 따라서 이러한 장치는 향상된 모드 밀도 그리고 본 발명에 의해서 제공되는 음향 성능을 증가시키지 않는다.In WO 97/09842 mentioned above, it is proposed to install a distribution mode panel on the front of the frame. In this prior art device the resonant bending wave mode is confined to the panel region rather than the frame substantially. Thus, such a device does not increase the improved mode density and acoustic performance provided by the present invention.

다른 선행된 출원 WO 98/31188은 트레이(tray)에 설치된 평평한 패널을 설명하고 있다. 트레이는 고체 영역보다 많은 창을 가지고 있는 다공질이며 따라서 실질적으로 연속적이지 못하다. 그래서 트레이는 주위와 효과적으로 결합하지 않고또한 트레이 내의 공기와도 효과적으로 결합하지 않을 것이다.Another preceding application WO 98/31188 describes a flat panel mounted in a tray. The tray is porous with more windows than the solid area and therefore is not substantially continuous. Thus the tray will not bind effectively to the surroundings and also to the air in the tray.

바깥 셸은 일정한 두께를 가지며 선택적으로는 느리거나 연속적으로 또는 더 빠르게 다양할 수 있다.The outer shell has a constant thickness and can optionally vary slowly or continuously or faster.

골격 또는 다른 연장 부재들이 바깥 셸에 제공될 수 있다.Skeleton or other elongate members may be provided in the outer shell.

셸은 하나의 구성요소로 된 셸일 수 있으며, 선택적으로는 바깥 셸은 바람직한 음향 방사기 구조를 만들기 위해 기계적으로 결합된 부재들의 조합으로 구성될 수 있다. 부재들 사이 결합에 있어서 경계조건은 유용하게 특정될 수 있다.The shell may be a one-component shell, and optionally the outer shell may consist of a combination of mechanically coupled members to make the desired acoustic emitter structure. Boundary conditions can be usefully specified in the engagement between the members.

바깥 셸은 다면체의 형상일 수 있으며 또한 각각 복수의 면들을 가지는 부분일 수 있다.The outer shell may be in the shape of a polyhedron and may be a part having a plurality of faces, respectively.

각각의 면은 자연 공진 주파수(natural resonant frequency)를 가지고 자연 공진 주파수는 다른 값들을 갖도록 선택되어질 수 있다. 이것은 전체적으로 바깥 셸의 모드 밀도(modal density)를 증가시 킬 수 있다. 더욱이 다른 자연 공진 주파수들은 다른 면에서 삽입된 주파수상에 공진 모드들이 있도록 선택되어질 수 있다. 이러한 방법은 특히 낮은 10에서 20사이 공진 모드에 있어서 모드 밀도를 증가시키는 데 유용하다.Each face has a natural resonant frequency and the natural resonant frequency can be chosen to have different values. This can increase the modal density of the outer shell as a whole. Moreover, other natural resonant frequencies may be chosen such that there are resonant modes on the inserted frequency on the other side. This method is particularly useful for increasing the mode density in low 10-20 resonance modes.

각각의 면들과 분리된 패널 부재들은 균일한 기계적인 물성치를 가질 필요는 없으며 강성도(stiffness), 강성도의 등방성(isotropy), 댐핑(damping) 또한 두께에 있어서 다양하다.Panel members separated from the respective surfaces need not have uniform mechanical properties, and stiffness, isotropy of rigidity, and damping also vary in thickness.

음향 장치는 확성기, 여자기(exciter)를 가지는 변환기(transducer)일 수 있다.The acoustic device may be a loudspeaker, a transducer with an exciter.

음향 장치는 패널을 형태로 전방과 후방의 면들을 포함할 수 있으며, 이와 함께 전방으로부터 후방으로 공진 모드를 위한 경로를 제공하는 패널을 적어도 하나 더 포함할 수 있고 이에 따라 전방과 후방 패널들을 연결한다. 전방과 후방 패널들은 실질적으로 평면이며, 따로 따로 분리된 여자기들에 의해 구동되고 또한 하나의 여자기는 전방과 후방 패널 모두에 결합될 수 있다.The acoustic device may comprise front and rear faces in the form of a panel, and together with at least one panel providing a path for the resonant mode from front to back, thus connecting the front and rear panels. . The front and rear panels are substantially planar, driven by separate exciters and also one exciter can be coupled to both the front and rear panels.

실시예에서, 여자기의 음성 코일(voice coil)은 패널들 중 하나에 연결되며 여자기의 자석 어셈블리(magnet assembly)는 다른 패널에 연결된다. 자석 어셈블리는 무겁기 때문에 패널과의 연결은 높은 주파수 하강을 일으킬 것이다. 이것은 음향 장치의 저음(bass) 응답(response)을 증가시킬 수 있다. 복수개의 변환기가 제공되며, 여자기는 동상(in-phase)으로, 이상(out of phase)으로 또는 서로 서로에 대한 적절한 위상 관계로 구동될 수 있다.In an embodiment, the excitation voice coil is connected to one of the panels and the magnet assembly of the exciter is connected to the other panel. Since the magnet assembly is heavy, the connection with the panel will cause a high frequency drop. This may increase the bass response of the acoustic device. A plurality of transducers are provided and the exciters can be driven in-phase, out of phase or in a suitable phase relationship with each other.

종래의 평평한 패널 확성기에서, 어떤 동상의 압축파(compression wave)도 음향 출력을 거의 또는 전혀 만들어 내지 못한다. 이것은 평평한 패널의 평면상(in-plane)의 압축과 팽창이 주위 공기와 결합하지 않기 때문이다. 반대로 본 발명에 따르는 장치에 있어서, 바깥 셸은 굽어져 있으며, 따라서 평면상의 압축과 팽창은 셸을 국부적으로 또는 전체적으로 수축 팽창시키고 셸의 팽창과 수축은 압축파를 감싸여진 볼륨 그리고 주위와 결합시키 위한 메카니즘으로써 작용한다. 따라서, 평면상의 압축파는 커플 모드에 유용하게 기여할 것이다. 사실 공진 모드는 몇몇 실시예에서 굴곡파, 평면상 모드(in-plane mode) 그리고 감싸여진 볼륨과 결합될 수 있다. 따라서 모드 밀도는 향상될 수 있다.In conventional flat panel loudspeakers, no in-phase compression wave produces little or no acoustic output. This is because the in-plane compression and expansion of the flat panel do not combine with the ambient air. In contrast, in the device according to the invention, the outer shell is bent so that the compression and expansion on the plane constricts and expands the shell locally or globally, and the expansion and contraction of the shell is intended to couple the compressed wave with the enclosed volume and the surroundings. It acts as a mechanism. Therefore, the compressed wave on the plane will be usefully contributed to the coupling mode. In fact, the resonant mode may be combined with flexural waves, in-plane mode and enclosed volume in some embodiments. Thus, the mode density can be improved.

본 발명의 두 번째 측면에 따르면, 셸과 감싸여진 볼륨을 결합하는 복수의 공진 모드를 유지하며 볼륨을 감싸는 실질적으로 연속적인 셸, 셸에 걸쳐진 공진 모드, 그리고 전기적 신호를 공진모드와 결합하기 위해 셸과 결합되며 그 후 차례로 주위 음향과 결합되는 변환기를 포함하는 음향 장치를 제공한다.According to a second aspect of the present invention, a shell is provided to substantially maintain a plurality of resonant modes of combining the shell and the enclosed volume, and to substantially enclose the volume, the resonant mode spanning the shell, and the electrical signal to resonate. It provides a sound device comprising a transducer coupled to and then in turn coupled with the ambient sound.

본 발명의 두 번째 측면에 따르는 장치에 있어서, 공진 모드는 전방에서 후방까지, 측면에서 측면까지 그리고 위에서 아래까지 표면에 걸치며, 감싸여진 볼륨으로 전표면에 대해 모드들을 이상적으로 결합시킨다. 모드들이 전 표면을 감싸는 것을 필요로 하지 않으며, 예를 들면 포트나 공진하지 않는 영역을 가질 수 있다.In the device according to the second aspect of the invention, the resonant mode spans the surface from front to back, side to side and from top to bottom, ideally combining the modes with respect to the entire surface with wrapped volume. The modes do not need to surround the entire surface and may have for example a port or an area that does not resonate.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 커플 공진 모드를 제공하도록 굴곡파를 볼륨에 결합시키기 위해 적어도 부분적으로 공기 볼륨을 감싸도록 굽혀진 형상을 가지며 굴곡파를 유지하는 대체적으로 연속적인 바깥 셸 그리고 셸에 결합된 일반적인 전기 신호로 두 개의 변환기를 같은 위상으로 구동시키고 음향에너지를 커플 모드로부터 주위 공기로 방사하는 것을 포함하는 두 개의 변환기를 구비한 음향 장치를 구동시키는 방법을 제공한다. 여기서 상기의 변환기는 셸과 볼륨(volume)의 커플 모드를 단극 형상으로 구동시킨다.According to another aspect of the present invention, there is provided a generally continuous outer shell and a shell having a shape that is bent to at least partially surround the air volume to couple the flexion wave to the volume to provide a couple resonance mode. Provided are a method of driving an acoustic device having two transducers comprising driving two transducers in phase with a combined general electrical signal and radiating acoustic energy from the coupled mode into the ambient air. Here, the transducer drives the coupling mode of the shell and the volume in a unipolar shape.

상기 도 1에 나타난 바와 같이 밀폐된 타원형 셸(1)은 볼륨(2)을 감싸고 타원의 단축상에 대향하는 위치로 셸의 내부에 설치된 변환기(3, 5)를 포함한다. 셸(1)은 감싸여진 볼륨에 결합된 공진 굴곡파 요소들로부터 형성된 공진 모드들을지속시킨다.As shown in FIG. 1, the closed oval shell 1 comprises transducers 3 and 5 installed inside the shell in a position surrounding the volume 2 and opposing the minor axis of the ellipse. The shell 1 sustains the resonant modes formed from the resonant bending wave elements coupled to the enclosed volume.

변환기들은 전기적 신호를 셸과 볼륨의 커플 공진 모드에 연결시킨다. 실시예에서 변환기들은 음향 출력을 만들어내도록 커플 모드를 여자시키기 위해 유용하게 구동될 수 있는 여자기들이다. 변환기는 전기적 전류가 음향 코일을 통과할 때 음향 코일이 접지된 자석 어셈블리에 대해 상대적으로 움직이는 종래의 형태일 수 있다. 변환기는 자석 어셈블리가 자유롭고 음향 코일의 힘이 자석 어셈블리의 관성에 대해 반대로 작용하는 경우 관성을 가질 수 있다. 선택적으로, 접지된 변환기는 자석 어셈블리가 지속되는 경우에 사용될 수 있다. 실시예에서 분포 모드 패널을 구동시키기 위해 사용되는 상업적으로 유용한 변환기들은 하나의 관성 형태로 사용된다.The transducers connect the electrical signal to the coupled resonance mode of the shell and volume. In an embodiment the transducers are excitators that can be usefully driven to excite the couple mode to produce an acoustic output. The transducer may be of a conventional type in which the acoustic coil moves relative to the grounded magnet assembly as electrical current passes through the acoustic coil. The transducer may have inertia if the magnet assembly is free and the force of the acoustic coil acts against the inertia of the magnet assembly. Optionally, a grounded transducer can be used if the magnet assembly persists. Commercially useful transducers used to drive the distribution mode panel in the embodiment are used in one inertial form.

알려진 극성으로 변환기를 구동함으로써, 분사된 음향으로 바람직한 극성 행동을 만들 수 있다. 단극원(monopole source)에 있어서 변환기들은 정위상으로 구동될 수 있고 반면에 쌍극원(dipole source)으로 만들기 위해서는 변환기들은 역상으로 구동될 수 있다. 선택적으로 여자기들은 적절한 위상 관계에서 구동될 수 있다.By driving the transducer to a known polarity, it is possible to produce the desired polarity behavior with the injected sound. For a monopole source, the transducers can be driven in phase, while to make a dipole source, the transducers can be driven in reverse. Optionally, the exciters can be driven in an appropriate phase relationship.

본 발명은 확성기를 배플(baffle)없이 사용되도록 한다. 종래의 피스톤식 또는 하나의 격판이나 패널을 사용하는 분포 모드 확성기에 있어서, 후방에서 방사되는 음향은 전방에서 방사되는 음향에 대해 역상이다. 따라서 간섭 효과를 피하기 위해 상자의 격판을 감싸거나 확성기 주위에 배플을 제공함으로써 후방으로부터 방사되는 음향이 전방에 도달하지 못하게 해야 한다. 정위상으로 작동하는 2개의 변환기를 가지는 단극으로 본 발명에 따르는 확성기를 구동함으로써 위와 같은 배플의 필요성을 피할 수 있다.The present invention allows loudspeakers to be used without baffles. In a conventional piston-type or distribution mode loudspeaker using one diaphragm or panel, the sound radiated from the rear is inverse to the sound radiated from the front. Therefore, to avoid the interference effect, it is necessary to wrap the box diaphragm or provide a baffle around the loudspeaker so that the sound radiated from the rear cannot reach the front. Such a baffle can be avoided by driving the loudspeaker according to the invention with a single pole having two transducers operating in phase.

커플 모드는 감싸여진 볼륨에 결합된 두가지 형태의 셸 진동으로 구성될 수 있다. 이들 중 하나의 형태는 셸의 국부적인 평면으로부터 셸을 굽히는 굴곡파이다. 또 다른 형태는 셸의 평면에서의 팽창 또는 수축이다.Coupled mode may consist of two types of shell vibration coupled to the enclosed volume. One form of these is a flexure wave that bends the shell from its local plane. Another form is expansion or contraction in the plane of the shell.

전체적으로 평평한 판은 공진 굴곡파 모드를 가진 결합된 팽창-수축 모드를 제공하지 않는다. 비록 평평한 판이 팽창과 수축의 진동 모드를 가질 수 있더라도 이들은 단순히 자신의 면으로 판을 이동시키는 것이며, 주위 공기 분자들의 운동에 영향을 주지 않는다. 따라서 평판에 있어서 그와 같은 모드는 거의 또는 전혀 음향 효과를 가지지 않는다. 이와 달리 만약 평판이 스스로 뒤쪽으로 충분히 굽혀져 있다면 또는 심지어 완전히 밀폐된 몸체를 형성하더라도, 평면상의 압축파 모드는 몸체의 전체적인 팽창과 수축을 야기시키며 이는 공기와 결합할수 있고 음향 효과를 가진다.The flat plate as a whole does not provide a combined expansion-contraction mode with a resonant bending wave mode. Although flat plates may have vibrational modes of expansion and contraction, they simply move the plates to their faces and do not affect the movement of surrounding air molecules. Thus, such modes in the plate have little or no sound effect. On the other hand, if the plate is bent sufficiently backwards by itself or even forms a fully enclosed body, the planar compressed wave mode causes the overall expansion and contraction of the body, which can be combined with air and have an acoustic effect.

셸의 진동의 실제적인 모드는 순수한 굴곡파 모드일 필요는 없으며 또한 순순한 압축파 모드일 필요도 없다. 오히려 모드는 커플 모드들을 제공하기 위해 서로서로 방해하고 결합한다. 그러나 이들 모드들은 여전히 특이한 굴곡파 성질을 유지한다. 그리고 나서 셸에서 이들 파동들은 커플 공진 모드들을 만들기 위해 포함된 볼륨(volume)과 결합한다.The actual mode of oscillation of the shell need not be a pure flexural wave mode nor a pure compressed wave mode. Rather, the modes interfere and combine with each other to provide couple modes. However, these modes still maintain unusual flexural properties. Then in the shell these waves combine with the included volume to create the couple resonance modes.

변환기들이 단축상에 설치되는 것은 필수적인 것은 아니다. 도 2에서 나타낸 것과 같이 축에 벗어나게 설치하거나 또는 적당한 위치에 설치하는 것이 편리할 수있다. 최적의 또는 바람직한 응답을 위해 선택된 위치에 변환기를 설치하는 것이 더 좋다. 타원형과 같은 일정한 형상을 사용하는 것은 유용하다. 선택적으로 유한요소해석(finite element analysis) 접근 방법이 적절한 변환기 위치를 조사하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 분포 모드 확성기에 대해서 사용된 것과 유사한 접근 방법이 적당할 것이다. 특히 비대칭 변환기 위치에는 적절하다는 것이다. 이에 대한 예는 도 21에서 23을 가지고 후에 설명할 것이다.It is not necessary for the transducers to be installed on the short axis. It may be convenient to install off-axis or at an appropriate location as shown in FIG. 2. It is better to install the transducer in the location chosen for optimal or desired response. It is useful to use certain shapes such as ellipses. Optionally, a finite element analysis approach can be used to investigate the appropriate transducer position. In general, an approach similar to that used for distributed mode loudspeakers would be appropriate. It is particularly suitable for asymmetrical transducer positions. An example of this will be explained later with reference to FIG. 21.

하나의 단독 변환기는 몇몇 출원들에 대해서 충분할 것이다. 다른 출원에 있어서는 셸에 장착된 몇 개의 변환기가 필요할 수 있다. 변환기의 설치는 바깥 셸의 주위와의 결합에 영향을 줄 수 있다.One single converter will suffice for some applications. Other applications may require several transducers mounted on the shell. The installation of the transducer can affect the engagement with the surroundings of the outer shell.

감싸여진 볼륨의 제공은 포트를 볼륨안에서 공진을 제어하기 위해 사용하게 한다. 도 3은 타원형의 한쪽 끝에 단순한 홀의 형상으로 포트(7)를 나타내고 있다. 선택적으로 덕트 포트(9)는 도 4에서 나타낸 것과 같이 제공될 수 있다.Providing a wrapped volume allows the port to be used to control resonance in the volume. 3 shows the port 7 in the shape of a simple hole at one end of an ellipse. Optionally, the duct port 9 may be provided as shown in FIG. 4.

포트는 종래의 피스톤식 확성기 또는 파이프들에서 만들어내는 효과와 유사한 효과를 일으킨다. 포트들은 비대칭 횡단면을 가질 수 있다.The port produces an effect similar to that produced in conventional piston loudspeakers or pipes. The ports may have an asymmetric cross section.

위에서 언급한 바와 같이 볼륨은 셸에 의해서 전체적으로 감싸여 질 필요는 없다. 오히려 필요한 것은 음향 효과를 만들어 내기 위해서 셸의 공진 모드가 밀폐된 볼륨의 공기와 결합하도록 셸이 자체적으로 충분히 뒤로 굽혀지는 것이다.As mentioned above, the volume does not need to be entirely wrapped by the shell. Rather, what is needed is that the shell bends itself far enough back so that the shell's resonant mode combines with the enclosed volume of air to produce a sound effect.

도 5는 전면(11)에 대해 직각인 네 개의 측면(15)으로 구성된 프레임(13)에 의해 둘러싸인 커다란 전면(11)을 포함하는 개방 상자를 나타낸다. 하나의 단독 변환기(3)가 제공되며, 오디오 커넥션(9)에 의해 증폭기(amplifier)와 연결된다. 측면들(15)은 모두 음향적으로 전면(11)과 연결되어 있다. 전면(11)에서 공진 굴곡파 모드는 단순히 전면에 남아 있지 않고 측면들(15)에 돌아가며 연결한다.FIG. 5 shows an open box comprising a large front face 11 surrounded by a frame 13 consisting of four sides 15 perpendicular to the front face 11. One sole transducer 3 is provided and is connected to an amplifier by an audio connection 9. The sides 15 are all acoustically connected to the front face 11. In the front face 11 the resonant bending wave mode simply connects to the sides 15 instead of remaining in the front face.

상자는 또한 볼륨)을 수용하도록 밀봉 밀폐를 형성하기 위해 전면(11)과 후면(17) 그리고 전면(11)을 후면(17)과 결합시키는 4개의 측면(13)을 가진 밀봉 밀폐된 형상(도 6)으로 실시될 수 있다. 두 개의 변환기(3, 5)들은 각각의 면(11, 17)에 하나씩 제공된다.The box also has a hermetically sealed shape with a front face 11 and a rear face 17 and four side faces 13 joining the front face 11 with the back face 17 to form a hermetic seal to receive the volume (Figure 3). 6). Two transducers 3, 5 are provided, one on each side 11, 17.

또한 도 6에서 나타낸 것은 두 개의 변환기의 전환 그리고 비전환 구동을 스위치하는 전기 회로(19)이다. 더블 폴 더블 쓰로우 스위치(double pole double throw switch)(21)는 변환기의 평행 구동과 비평행 구동 사이를 스위치한다.Also shown in FIG. 6 is an electrical circuit 19 for switching the switching and non-switching driving of the two transducers. A double pole double throw switch 21 switches between parallel drive and non-parallel drive of the transducer.

변환기 또는 전면 그리고 후면은 도 7a처럼 결합되지 않을 수 있다. 선택적으로는 두 개의 종래의 움직이는 코일 변환기의 자석 어셈블리는 도 7b에서 보여진 바와 같이 함께 결합될 수 있다. 보다 선택적인 것으로서, 하나의 단독 변환기는 전면(11)에 연결된 음향 코일과 후면(17)에 연결된 자석 어셈블리를 가질 수 있다. 자석 어셈블리는 음향 코일보다 훨씬 무거우며 따라서 어셈블리는 후면에 낮은 주파수를 결합시키는 것을 선호할 것이다. 따라서 이 배열은 확성기의 저음 응답을 증가시키기 위해서 사용될 수 있다. 전면과 후면은 바뀔 수 있다.The transducer or the front and the back may not be combined as in FIG. 7A. Optionally, the magnet assemblies of two conventional moving coil transducers can be joined together as shown in FIG. 7B. As an alternative, one single transducer can have an acoustic coil connected to the front face 11 and a magnet assembly connected to the back face 17. The magnet assembly is much heavier than the acoustic coil and therefore the assembly will prefer to couple low frequencies to the back. Thus this arrangement can be used to increase the bass response of the loudspeaker. The front and back side can be changed.

음향 장치의 응답에 대한 유한요소해석에 의한 계산은 도 5에서 나타낸 것과 유사하게 5개의 측면을 가진 장치에 대해서 적용되었다. 편의를 위하여 이 형태는 개방 상자로 언급될 것이다. 도 8은 공기가 존재하는 상태에서 178 Hz(도 8a), 348 Hz(도 8b) 그리고 1000 Hz(도 8c)에서의 여자(excitation)에 응답하는 상자의 행동을 나타낸 것이다. 도 9는 공기가 존재하는 상태에서 같은 주파수 즉 178 Hz(도 9a), 348 Hz(도 9b) 그리고 1000 Hz(도 9c)에서의 행동을 나타낸 것이다. 도면으로부터 알 수 있듯이 응답은 평평한 면들 중 어느 하나의 면에 한정되지 않고 상자의 5면 전체에 대해서 결합되어 나타난다. 더욱이 공기의 존재는 형태를 더욱 복잡하게 만든다.The calculation by finite element analysis of the response of the acoustic device was applied for a device with five sides similar to that shown in FIG. For convenience, this form will be referred to as an open box. FIG. 8 shows the behavior of the box in response to excitation at 178 Hz (FIG. 8A), 348 Hz (FIG. 8B) and 1000 Hz (FIG. 8C) in the presence of air. FIG. 9 shows the behavior at the same frequencies, 178 Hz (FIG. 9A), 348 Hz (FIG. 9B) and 1000 Hz (FIG. 9C) in the presence of air. As can be seen from the figure, the response is not limited to any one of the flat faces, but combined for all five sides of the box. Moreover, the presence of air makes the form more complicated.

도 10은 변환기에서 주파수의 함수로 속도 응답을 나타낸 것이다. 도 10a는 공기가 없는 경우 또 10b는 공기가 존재하는 경우의 결과는 나타낸 것이다. 큰 값은 해당 주파수에서 여자에 의해 발생된 높은 속도를 가르킨다. 특히 큰 속도는 공진에서 발생한다. 알 수 있듯이 공기가 없는 경우의 응답은 더 적은 수의 큰 최대치를 나타낸다. 이것은 더적은 수의 공진 모드가 존재한다는 특성을 나타낸다. 감싸여진 공기가 존재하는 경우 더 많은 수의 최대치를 나타내며 각각의 수치는 더 작다. 이것은 더 약한 모드가 더 많이 존재한다는 특성을 나타낸다. 알 수 있듯이 패널에서 감싸여진 볼륨에로의 모드의 결합은 공진 모드의 수를 증가시키고 따라서 음향 장치를 향상시킨다. 놀라운 것은 이 효과는 심지어 개방 상자에서도 나타난다는 것이다.10 shows the velocity response as a function of frequency in the transducer. FIG. 10A shows the results when there is no air and 10B when there is air. Larger values indicate the higher velocity generated by the excitation at that frequency. Especially large speeds occur at resonance. As can be seen, the response in the absence of air represents a smaller, larger maximum. This is indicative of a smaller number of resonance modes. The presence of enclosed air indicates a greater number of maximums and each value is smaller. This is a characteristic of having more weaker modes. As can be seen, the coupling of the modes to the enclosed volume in the panel increases the number of resonant modes and thus improves the acoustics. Surprisingly, this effect is even seen in open boxes.

도 11은 348 Hz에서 상자안의 공기 압력을 나타낸 것이다. 비대칭적인 공기 압력 형태가 확실히 보여진다. 이 공기 압력 분포는 공진 모드와 결합된 공기의 복잡한 모드 형상을 일으키게 한다.11 shows the air pressure in the box at 348 Hz. Asymmetric air pressure forms are clearly seen. This air pressure distribution causes a complex mode shape of the air combined with the resonance mode.

비슷한 계산은 도 6에서 나타낸 것과 유사한 음향 장치, 즉 전면, 후면 그리고 4개의 측면을 가지는 밀폐된 6면의 상자에 대해서 수행되었다. 이들의 몇몇 결과들은 도 12와 13에 나타나 있다. 모든 계산은 공기가 포함된 상태이다. 다시 말하면 커플 모드는 상자의 모든 표면(앞과 뒤, 좌측과 우측, 위와 아래)에 대해 결합한다.Similar calculations were performed for an acoustic device similar to that shown in FIG. 6, namely a closed six-sided box with front, back and four sides. Some of these results are shown in FIGS. 12 and 13. All calculations include air. In other words, couple mode combines for all surfaces of the box (front and back, left and right, up and down).

도 12a는 정위상에서 속도를 가진 밀폐 상자를 구동함으로써 야기되는 178 Hz에서의 모드를 나타낸 것이다. 이 결과는 전면과 후면들이 서로 대향하고 있으므로 후면 패널상의 변환기가 패널을 안쪽으로 이동시킬 때 전면 패널상의 변환기가 패널을 바깥쪽으로 이동시킴에 따라 얻어질 수 있다. 이는 예를 들면 도 6에서 나타낸 스위치를 사용하여 전기적으로 변환기를 다른 위상으로 연결시킴으로써 얻어질 수 있다. 도 12b는 1000Hz에서 진동을 나타낸 것이다.Figure 12a shows the mode at 178 Hz caused by driving a closed box with velocity at phase. This result can be obtained as the transducer on the front panel moves the panel outwards as the transducer on the rear panel moves the panel inward since the front and rear sides face each other. This can be achieved, for example, by electrically connecting the transducers to different phases using the switches shown in FIG. 6. 12B shows vibration at 1000 Hz.

도 13a와 13b는 정위상으로 변환기들에 전기적인 접속을 가지고 역상으로 움직이는 전방과 후방 패널을 가진 단극과 동일한, 상자 작용을 가지는 주파수 모드를 나타낸다. 도시된 바와 같이 복잡한 응답이 다시 얻어진다.13A and 13B show a box-like frequency mode, identical to a monopole with front and rear panels moving in reverse with electrical connections to the transducers in phase. As shown, a complex response is obtained again.

도 12c와 13c는 도 12b와 13b에서 나타낸 상자의 응답에 따라 각각 양극과 단극으로 1000 Hz에서 구동된 상자안의 공기 압력을 나타낸다. 도 12b는 비록 구동과 상자가 대칭이라도 확실히 비대칭 응답을 나타낸다. 도 13c는 다른 방법으로 같은 상자를 구동함으로써 야기되는 매우 다른 압력 응답을 나타낸다.12C and 13C show the air pressure in the box driven at 1000 Hz with positive and single poles, respectively, according to the response of the boxes shown in FIGS. 12B and 13B. Figure 12b clearly shows an asymmetric response even though the drive and box are symmetrical. 13C shows very different pressure responses caused by driving the same box in different ways.

밀폐된 상자에서 얻어지는 주파수 그래프에 대한 변환기 속도는 도 14에서 제시하고 있다. 도 14a와 14b는 예측한 바와 같이 대칭적인 밀폐 상자의 전면과 후면에서의 응답(단극으로 구동됨)이 조화를 이룬다는 것을 나타낸다. 도 14c는 같은 상자의 양극 구동에 대해 얻어진 결과로 상당히 덜 평평하고 따라서 바람직하지 못한 결과를 나타낸다.The transducer speed for a frequency graph obtained in a closed box is shown in FIG. 14. 14A and 14B show that, as expected, the response (driven by a single pole) at the front and back of the symmetrical sealed box is harmonized. 14C shows significantly less flat and therefore undesirable results with results obtained for positive drive of the same box.

물론, 위 결과 모두 단지 계산들이나 볼륨(volume)을 감싸기 위해서 자체로 뒤쪽으로 굽어진 셸을 사용하는 데 개선점을 안내할 수 있다.Of course, all of the above results can lead to improvements in using the shell bent back on its own just to enclose the calculations or volume.

도 15는 전면이 후면과 다른 강성도를 가지며, 전방에 하나(도 15a) 그리고 후방에 하나(도 15b) 총 두 개의 변환기에 의해 구동되는 상자에 대한 속도 응답 그래프를 나타낸다. 알 수 있듯이 전면의 응답은 후면의 응답과 달리 양호하다. 따라서 비대칭인 것을 사용함으로써, 종종 모드 밀도를 양호하게 증가시킬 수 있다.FIG. 15 shows a graph of the velocity response for a box driven by two transducers, one in front (FIG. 15A) and one in back (FIG. 15B), with stiffness different from the rear. As you can see, the response on the front is good, unlike the response on the back. Thus, by using asymmetric ones, it is often possible to increase the mode density well.

복수개의 면을 가진 도 5에서 설명하는 것과 같은 장치들과 연속적인 곡선의 형태로 도 1과 같은 장치들과 사이에는 차이가 있다는 것은 주목해야 한다. 면들 사이의 결합(23)은 힌지로 작용하고 그래서 공진 굴곡파 모드는 단순히 하나의 면에서 다음 면으로 이동하지 않는다. 오히려 모드의 더욱 복잡한 결합을 일으킨다.It should be noted that there is a difference between the devices as described in FIG. 5 with multiple planes and the devices as in FIG. 1 in the form of a continuous curve. The coupling 23 between the faces acts as a hinge so the resonant bending wave mode does not simply move from one face to the next. Rather, it leads to more complex combinations of modes.

다른 다수의 면을 가진 구조가 또한 가능하다. 도 16에서 20은 면이 잘려진 사각 피라미드, 사면체, 12면체, 실린더 그리고 원뿔과 같은 형상을 가진 다향한 구조의 단면도를 제시하고 있다. 예를 들면 실린더 형상은 끝면을 가질 수도 가지지 않을 수도 있고 원뿔 형상 후면을 가질 수도 가지지 않을 수도 있어 각각의 형태들은 개방 또는 밀폐될 수 있다. 각각의 면들은 분리하여 형성되어 결합될 수 있으며, 또한 면들의 집합 심지어는 전체의 구조가 집합적으로 형성될 수 있다.Other multi-sided structures are also possible. 16 to 20 show cross-sectional views of various structures having the same shape as the truncated rectangular pyramid, tetrahedron, dodecahedron, cylinder and cone. For example, the cylinder shape may or may not have an end face and may or may not have a conical back face so that each shape may be open or closed. Each of the faces can be formed separately and joined, and a set of faces or even an entire structure can be formed collectively.

WO97/09842에서 언급한 듯이, 등방 사각형 패널의 종횡비(aspect ratio)는 0.707:1 과 0.882:1 이다. 셸의 물성치를 조절함으로써 주파수에 있어서 공진 모드를 최대로 하기 위해 그리고 패널에 변환기를 정확히 위치시킴으로써 모드에 대한변환기의 합리적인 결합을 제공하기 위해 본 발명에 따르는 음향 장치를 최적화시키는 것 또한 가능하다.As mentioned in WO97 / 09842, the aspect ratios of isotropic rectangular panels are 0.707: 1 and 0.882: 1. It is also possible to optimize the acoustic device according to the invention in order to maximize the resonant mode in frequency by adjusting the properties of the shell and to provide a reasonable coupling of the transducer to the mode by accurately positioning the transducer in the panel.

이는 다양하게 분포된 모드 특허 출원에서 언급된 기술을 사용하면서 행해질 수 있다. 특히, 최적의 종횡비를 찾는 방법과 가능한 좋은 결과를 제공하기 위해서 변환기 위치를 찾는 방법의 사용은 WO99/41939 (1999.8.19 New Transducers Ltd.의 이름으로 공개)에 설명되어 있다.This can be done using the techniques mentioned in the variously distributed mode patent applications. In particular, the method of finding the optimal aspect ratio and the use of the method of finding the transducer position in order to provide as good a result as possible is described in WO99 / 41939 (published in the name of New Transducers Ltd.).

개방 상자에 대한 적절한 물성치를 찾기 위해서, 수행되어졌던 첫 번째 단계는 도 5의 개방 상자의 중앙 패널의 종횡비를 다양하게 모델화하는 것이다. 종횡비는 1부터 2.25까자 다양하고 모드에 일치하는 주파수는 유한요소해석에 의해 계산되었다. 모드 주파수의 평균자승 중앙 편차를 종횡비에 대하여 나타내었다(도 21 참조). 모드 주파수의 중앙 편차는 n번째 모드에 대해서 n+1번째 모드의 주파수에 n-1번째 모드의 주파수를 더한 값에서 n번째 모드의 2배의 주파수를 뺀 것이다. 만약 모드가 동등한 간격이라면 이 수치는 제로일 것이다. 따라서 평균자승 중앙편차는 다양한 종횡비에 대한 잇점을 가진 그림을 제공한다. 평균자승 중앙 편차값이 작으면 작을수록 더 좋다.In order to find the appropriate physical properties for the open box, the first step that has been performed is to variously model the aspect ratio of the center panel of the open box of FIG. 5. The aspect ratio varied from 1 to 2.25, and the mode-matched frequencies were calculated by finite element analysis. The mean square center deviation of the mode frequencies is shown for the aspect ratio (see FIG. 21). The median deviation of the mode frequencies is obtained by subtracting twice the frequency of the nth mode from the n + 1th mode plus the frequency of the n-1th mode for the nth mode. If the modes are equally spaced this value will be zero. Therefore, the mean square median deviation provides a picture with advantages for various aspect ratios. The smaller the mean squared mean, the better.

도 21로부터 종횡비가 1.6과 2.2사이에서 바람직한 결과가 얻어짐을 알 수 있다. 종횡비가 1.95에서 2.05사이에서 특히 바람직한 결과가 얻어진다. 종횡비가 2인 것은 앞으로의 연구에 있어서 유용한 값으로 취해진다.It can be seen from FIG. 21 that a preferable result is obtained between an aspect ratio of 1.6 and 2.2. Particularly preferred results are obtained with an aspect ratio between 1.95 and 2.05. An aspect ratio of 2 is taken as a useful value for future studies.

다음 단계는 면에 대해서 최적화된 구동점(drive point)을 찾는 것이다. 주파수의 함수로서 속도 응답은 몇 개의 구동점 위치에 대하여 계산된다. 도 22는 중앙에서(22a), 평평하게 분포된 모드 패널에 대한 표준 구동점에서(22b) 그리고 최적의 구동점에서(22c)의 3가지 예를 제공한다. 이들과 같은 그래프에서의 표준 편차는 도 23에 위치의 함수로 나타난다. 가장 좋은 결과는 검게 나타난 가장 작은 편차를 가진 것이다. 패널의 가장자리에서는 나타나지 않으며 이들은 좋지 않은 구동점임을 나타낸다.The next step is to find a drive point that is optimized for the face. Velocity response as a function of frequency is calculated for several drive point positions. 22 provides three examples at the center 22a, at the standard drive point 22b for the flatly distributed mode panel, and at the optimal drive point 22c. Standard deviations in these graphs are shown as a function of position in FIG. 23. The best results are with the smallest deviations that are black. It does not appear at the edges of the panels, indicating that they are bad drive points.

도면을 관찰함으로써 알 수 있듯이 최적의 구동점은 4개의 영역에서 발생한다. 첫 번째 영역은 장측(long side)을 따라 약 30%의 거리와 단측(short side)을 따라 30%의 거리 위치의 영역이며, 다른 3개의 영역은 중앙의 대칭축에 대해서 첫 번째 영역을 반사시킴으로써 찾아질 수 있으며 이는 장축을 따라 약 70% 위치와 단축을 따라 30%위치, 각각의 축들을 따라 30%와 70% 위치 그리고 각각의 축들을 따라 70%와 70% 위치의 영역이다. 이들 위치들은 측면을 따라 거리의 비로 표현되는 약 3/7, 4/9 좌표의 거의 중앙에서 발생하며, 단순한 사각형에 대한 최적의 구동점과 다르다.As can be seen by observing the figure, the optimum drive point occurs in four regions. The first area is about 30% of the distance along the long side and 30% of the distance along the short side, and the other three areas are found by reflecting the first area about the central axis of symmetry. It is an area of about 70% along the long axis and 30% along the short axis, 30% and 70% along each axis, and 70% and 70% along each axis. These positions occur about the center of the approximate 3/7 and 4/9 coordinates, expressed as ratios of distance along the side, and differ from the optimal driving point for a simple rectangle.

이 위치들은 상당히 변화의 가능성을 가지고 있으며 바람직한 결과는 장측의 14%에서 42%사이, 단측을 따라 22%에서 34%사이 위치에서 이들에 반사된 위치들과 함께 얻어진다.These positions have the potential for significant changes and a desirable result is obtained with positions reflected on them at positions between 14% and 42% of the long side and between 22% and 34% along the short side.

비록 위의 계산들이 공기의 영향을 고려하지 않고 수행되었지만, 실제 장치에 있어서 적당한 종횡비와 변환기 위치에 대한 좋은 지표가 될 것이다. 물론 공기와의 결합과 면들의 약간의 이방성과 같은 특징은 최적의 종횡비와 구동 위치를 약간 이동시킬 수 있다.Although the above calculations were performed without considering the effects of air, it would be a good indicator of the proper aspect ratio and transducer position in a practical device. Of course, features such as coupling with air and slight anisotropy of the faces can shift the optimum aspect ratio and drive position slightly.

상기 설명한 실시예는 확성기 즉 전기 에너지를 음향으로 바꾸는 장치와 관계한다. 본 발명의 방법들은 발생한 음향 에너지가 변환기에 의해 전기적 에너지로 바뀌는 마이크로폰(microphone)에도 동등하게 적용될 수 있다.The embodiment described above relates to a loudspeaker, ie a device for converting electrical energy into sound. The methods of the present invention are equally applicable to microphones in which the generated acoustic energy is converted into electrical energy by the transducer.

Claims (16)

굴곡파를 지속시키는 실질적으로 연속적인 바깥 셸(outer shell)을 구비하고 상기 셸은 커플 공진 모드를 제공하도록 굴곡파를 볼륨에 결합시키기 위해 공기 볼륨을 적어도 부분적으로 감싸도록 굽혀지며; 그리고A substantially continuous outer shell for sustaining the flexure wave, the shell being bent to at least partially enclose the air volume to couple the flexure wave to the volume to provide a couple resonance mode; And 전기적 신호를 커플 모드와 결합하기 위해 셸에 결합되며 이후 차례로 주위 음향과 결합되는 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 음향 장치.And a transducer coupled to the shell to couple the electrical signal to the coupled mode, which in turn is coupled to the ambient sound. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공진 모드는 셸에 걸쳐있는 것을 특징으로 하는 음향 장치.The resonance mode spans the shell. 볼륨(volume)을 감싸는 실질적으로 연속적인 셸을 포함하며 상기 셸은 셸과 감싸여진 볼륨을 결합하는 복수개의 공진 모드를 유지시키며 이 공진 모드는 셸에 걸쳐지고; 그리고A substantially continuous shell surrounding the volume, the shell maintaining a plurality of resonant modes combining the shell and the enclosed volume, the resonant modes spanning the shell; And 전기적 신호를 공진 모드와 결합하기 위해 셸에 결합되고 이후 차례로 주위 음향과 결합되는 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장치.And a transducer coupled to the shell for coupling the electrical signal to the resonant mode and then in turn to ambient sound. 상기의 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method of claim 1, wherein 상기 변환기는 음향 장치가 확성기로서 작동하도록 공진 모드를 여자시키기 위한 여자기인 것을 특징으로 하는 음향 장치.The transducer is an exciter for exciting a resonant mode for the acoustic device to act as a loudspeaker. 상기의 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method of claim 1, wherein 바깥 셸에 포트를 가지는 것을 특징으로 하는 음향 장치.A sound device, characterized in that it has a port in the outer shell. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 포트는 바깥 셸로부터 볼륨안으로 연장되는 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장치.And the port includes a duct extending from the outer shell into the volume. 상기의 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method of claim 1, wherein 상기 바깥 셸은 복수개의 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장치.And the outer shell comprises a plurality of faces. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 각각의 면은 자연 공진 주파수를 가지고 자연 공진 주파수는 각각 상이한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 음향 장치.Wherein each face has a natural resonant frequency and the natural resonant frequency has a different value. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 각기 다른 자연 공진 주파수는 10에서 20사이의 가장 낮은 주파수 공진 모드가 인터리브된 주파수로 존재하도록 선택되어지는 것을 특징으로 하는 음향 장치.Wherein said different natural resonant frequencies are selected such that the lowest frequency resonant mode between 10 and 20 is present at the interleaved frequency. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 바깥 셸은 앞면을 포함하고 있으며 앞면은 종횡비가 1.6에서 2.2인 것을 특징으로 하는 음향 장치.The outer shell comprises a front face, wherein the front face has an aspect ratio of 1.6 to 2.2. 제 7항 또는 제 10항에 있어서,The method according to claim 7 or 10, 상기 바깥 셸은 직사각형의 전면을 포함하고 변환기는 장측을 따라 가장자리에서 14%에서 42%사이 그리고 단측을 따라 가장자리부터 22%에서 34%사이의 위치에서 전면과 접하는 것을 특징으로 하는 음향 장치.Wherein the outer shell comprises a rectangular front face and the transducer contacts the front face at a position between 14% and 42% at the edge along the long side and between 22% and 34% from the edge along the short side. 제 7항, 제 10항 또는 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7, 10 or 11, 상기 바깥 셸은 대향하는 전면과 후면을 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장치.Said outer shell comprising opposing front and rear surfaces. 제 12항에서,In claim 12, 제1 변환기는 상기 전면에 제공되고 제2 변환기는 상기 후면에 제공되는 것을 특징으로 하는 음향 장치.A first transducer is provided at the front side and a second transducer is provided at the rear side. 제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 제1 및 제2 변환기는 기계적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 음향 장치.And the first and second transducers are mechanically coupled. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 한 개의 변환기가 전면과 후면 모두에 결합되는 것을 특징으로 하는 음향 장치.An acoustic device, characterized in that one transducer is coupled to both the front and the rear. 굴곡파를 지속시키는 실질적으로 연속적인 바깥 셸을 포함하며 상기 셸은 커플 공진 모드를 제공하도록 굴곡파를 불륨에 결합하기 위해 볼륨을 적어도 부분적으로 감싸기 위해 굽혀지며,; 그리고 셸에 연결된 두 개의 변환기를 포함하는 음향장치를 구동하는 방법에 있어서,A substantially continuous outer shell that sustains the bending wave, the shell being bent to at least partially wrap the volume to couple the bending wave to the volume to provide a couple resonance mode; And in a method of driving an acoustic device comprising two transducers connected to the shell, 단극 형태로 셸과 볼륨의 커플 모드를 구동시키도록 공통된 전기적 신호의 위상으로 2개의 변환기를 구동하는 단계, 그리고Driving two transducers with a phase of a common electrical signal to drive a coupled mode of shell and volume in unipolar form, and 커플 모드로부터 음향 에너지를 주위 공기로 방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Radiating acoustic energy from the coupled mode into the ambient air.
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