TWI483621B - 揚聲器組合及其相位錐 - Google Patents

Description

揚聲器組合及其相位錐

本發明係關於揚聲器，且特定言之，係關於壓縮驅動器且係關於用於壓縮驅動器之相位錐。

壓縮驅動器為聲學輻射振動膜將聲波輻射進較小空腔之一類型之揚聲器。空腔藉由相位錐(亦被稱為相位轉接器、相位變換器、聲學變換器等)而連接至通常通向號角波導之孔徑。較小空腔及喉部區域給予振動膜較高聲負載，且因此，該振動膜傾向於高度有效。然而，振動膜之前的空腔在高頻下可能引起聲學問題。詳言之，空腔在通常處於壓縮驅動器之工作頻帶範圍內的不同頻率下可能顯現強大共振(被稱為腔模)。此等共振可將較大壓力回應變化不良地引入壓縮驅動器之輸出。此外，在共振被激發時出現的空腔中之較高壓力位準對驅動器線性係不良的。共振問題之激烈程度係主要由空腔形狀、相位錐之設計及(更特定地)通過相位錐之路徑(通道)的位置及尺寸確定。

本發明設法提供一種致能腔模共振之改良抑制的相位錐。

因此，本發明之第一態樣提供一相位錐，其包含一具有一用以接收聲波之輸入側及一用以傳輸聲波之輸出側的主體，該主體包括自該輸入側延伸至該輸出側以經由該主體傳播聲波之複數個通道，其中該輸入側包含一輸入表面，該輸入表面包括構成該等通道之入口之複數個狹縫，每一狹縫圍繞一延伸通過該輸入表面之中心軸而以一大體上徑向定向方式配置於該輸入表面上，其中位於該等狹縫之間的整個輸入表面大體上為凹形的且形狀大體上為球面或橢圓面之部分。

在本發明之較佳實施例中，該等狹縫中之至少一者(較佳每一狹縫)具有沿其長度(其長度位於該徑向方向上，且在本文中被稱為"徑向延伸長度")之至少一半的變化寬度。最佳地，每一狹縫具有沿大體上其整個徑向延伸長度之變化寬度。有利地，該狹縫寬度可在遠離該相位錐之中心軸延伸之徑向方向上增加。該等狹縫較佳在該相位錐之輸入表面之軸向中心區處經由一開口而彼此接合。該開口較佳為自該相位錐之主體之輸入側延伸至該輸出側的軸向中心通道之入口。

延伸通過該相位錐主體之每一通道較佳在自其入口狹縫延伸向該相位錐主體之該輸出側之方向上增加寬度(亦即，加寬)。

該相位錐較佳包括複數個間隔開之鰭片，該等鰭片至少部分地界定延伸通過該相位錐之主體之該等通道。舉例而言，每一鰭片可在自該相位錐主體之輸入表面延伸向該輸出側之方向上寬度變窄；以此方式，由該等鰭片界定之該等通道在相同方向上變寬。該等鰭片(例如)以每一鰭片自該相位錐之外部圓周部分向該中心軸突出的方式而圍繞該中心軸以大體上徑向定向方式來有利地排列。該圓周部分較佳具有一大體上截頭圓錐形狀，其中一最小半徑相鄰於該相位錐之該輸入側且一最大半徑相鄰於該相位錐之該輸出側。

本發明之第二態樣提供一相位錐，其包含一具有一用以接收聲波之輸入側及一用以傳輸聲波之輸出側的主體，該主體包括自該輸入側延伸至該輸出側以經由該主體傳播聲波之複數個通道，其中該輸入側包含一凹形輸入表面，該凹形輸入表面包括構成該等通道之入口之複數個狹縫，每一狹縫圍繞一延伸通過該輸入表面之中心軸而以一大體上徑向定向方式配置於該輸入表面上，其中該等狹縫中之至少一者具有沿其長度之至少一半的變化寬度。

本發明之第三態樣提供一相位錐，其包含一具有一用以接收聲波之輸入側及一用以傳輸聲波之輸出側的主體，該主體包括自該輸入側延伸至該輸出側以經由該主體傳播聲波之複數個通道，其中該輸入側包含一凹形輸入表面，該凹形輸入表面包括構成該等通道之入口之複數個狹縫，每一狹縫圍繞延伸通過該輸入表面之中心軸而以一大體上徑向定向方式配置於該輸入表面上，其中該等狹縫在該輸入表面之軸向中心區處經由一開口而彼此接合。

本發明之第四態樣提供一壓縮驅動器，其包含根據本發明之第一、第二或第三態樣之相位錐及定位成相鄰於該相位錐之輸入側的聲學輻射振動膜。

該振動膜較佳具有一凸形聲學輻射表面。舉例而言，該振動膜之聲學輻射表面之形狀大體上可為球面或橢圓面之部分。較佳地，該振動膜之聲學輻射表面為大體上剛性的。

該壓縮驅動器可有利地包括一定位成相鄰於該相位錐之輸出側之號角波導。在本發明之至少某些實施例中，該號角波導之垂直於該中心軸之橫截面為非圓形的。舉例而言，該號角之橫截面可為卵形的，或實際上可為大體上任何形狀。然而，對於本發明之許多實施例，該號角波導之垂直於該中心軸之橫截面為大體上圓形的。

該號角波導可為大體上截頭圓錐形(亦即該號角波導可為大體上圓錐形但在該號角之喉部處被截斷)。然而，該號角波導可為擴張的，例如擴張使得其遵循一大體上指數曲線，或一大體上拋物線曲線，或另一擴張曲線。其他號角波導形狀亦為可能的。

該號角波導可為一靜態波導，或其自身可為一聲學輻射振動膜，例如一錐形振動膜。因此，在本發明之某些實施例中，該號角波導可包含一從動聲學輻射振動膜。可大體上獨立於圓頂形振動膜而驅動該號角振動膜，(例如)使得該號角振動膜經配置以輻射頻率一般低於圓頂形振動膜之頻率的聲波。因此，該揚聲器可包括一驅動單元以驅動該號角振動膜。在美國專利第5,548,657號中揭示該號角波導自身包含一聲學輻射振動膜之適合配置(但不具有根據本發明之相位錐)的實例。

本發明之第五態樣提供一組合揚聲器，其包含一聲學輻射號角振動膜、一用於該號角振動膜之驅動器，及一位於該號角振動膜之喉部中或相鄰於該號角振動膜之喉部的根據本發明之該第四態樣之壓縮驅動器。較佳地，該壓縮驅動器經配置以輻射高頻聲音，且該號角振動膜較佳地經配置以輻射低頻或中頻聲音。

該組合揚聲器之聲學輻射號角振動膜可包含該壓縮驅動器之號角波導。

應瞭解，本發明之任一態樣之任一特徵可為本發明之任一其他態樣之特徵。

該相位錐較佳由下列材料中之一或多者形成：一金屬或金屬合金材料；一複合材料；一塑膠材料；一陶瓷材料。

該壓縮驅動器之振動膜較佳由一大體上剛性低密度材料(例如，下列材料中之一或多者)形成：一金屬或金屬合金材料；一複合材料；一塑膠材料；一陶瓷材料。用以形成一適合金屬或金屬合金材料之某些較佳金屬包括：鈦：鋁；及鈹。該壓縮驅動器之振動膜之聲學輻射表面可由一專門材料形成，例如，金剛石(尤其係化學沈積金剛石)。

該號角波導可由任一適合材料(例如，下列材料中之一或多者)形成：一金屬或金屬合金材料；一複合材料；一塑膠材料；一纖維材料；一陶瓷材料。對於該號角波導為一聲學輻射振動膜的本發明之彼等實施例，該號角波導較佳由(例如)一塑膠材料或一纖維材料形成。金屬及/或紙張在某些狀況下可為較佳的。

圖1為已知習知壓縮驅動器之橫截面示意圖。壓縮驅動器包含一聲學輻射振動膜1，該聲學輻射振動膜1具有一定位成相鄰於相位錐3之輸入側之凹形聲學輻射表面。號角波導5位於相位錐3之相對(輸出)側。振動膜1、相位錐3及號角波導5具有延伸通過三者之中心軸X－X。振動膜1、相位錐3及號角波導5經配置使得由振動膜1產生之聲波經由自相位錐之輸入側至輸出側延伸通過相位錐3之環形通道7而傳播且接著由號角波導5接收並傳播。振動膜1由包含一中心電極部分9、一外部電極部分11及一磁鐵13之驅動器總成驅動。特定言之，自聲學輻射表面之圓周突出的振動膜1之環形裙套部分承載導電線圈，且振動膜之線圈與裙套部分位於中心電極部分9與外部電極部分11之間的間隙15中，該間隙具有跨越自身而延伸之磁場。亦展示一夾環17及一後部外殼部分19。

圖2展示根據本發明之相位錐21之一實施例的六個視圖((a)至(f))。圖2之相位錐21包含具有一用以接收聲波之輸入側23及一用以傳輸聲波之輸出側25的主體。複數個通道27自輸入側23延伸至輸出側25以經由相位錐21之主體傳播聲波。輸入側23包含一凹形輸入表面29，該凹形輸入表面29包括構成通道27之入口的以狹縫為形式之複數個開口31。輸入表面之形狀大體上為球面(或橢圓面，但較佳為球面)之部分。狹縫31圍繞中心軸X－X而以大體上徑向定向方式配置於輸入表面29上。在圖2中所說明之實施例中，相位錐3包括七個通道及(因此)七個狹縫，但可替換使用更少或更多數量之狹縫。每一通道27(及(因此)每一狹縫31(其為通道之入口))由一對間隔開之鰭片37部分地界定，並與鄰近通道27分離。因為存在七個通道，所以亦存在七個徑向配置之間隔開的鰭片37。每一鰭片自相位錐21之外部圓周部分39向中心軸X－X突出。圓周部分39具有大體上截頭圓錐形狀，其中其最小半徑相鄰於輸入側23且其最大半徑相鄰於輸出側25。

狹縫31之寬度隨圖2中所說明之相位錐21之輸入表面29上的徑向位置而改變。更特定言之，狹縫31之寬度隨離開中心軸X－X之徑向距離而增加。延伸通過相位錐21之軸向中心通道的軸向中心開口33將所有狹縫31彼此接合。在圖2之視圖(c)中指示狹縫之寬度W及長度L尺寸。

每一通道27自相位錐21之輸入側23至輸出側25在平行於中心軸X－X之方向上以大致指數方式變寬。此係因為每一鰭片37自相位錐21之輸入側23至輸出側25而減小寬度。如圖2之視圖(f)中所示，每一鰭片37之輸出邊緣41具有較薄大體上恆定寬度。此外，每一鰭片37之輸出邊緣41自相位錐21之輸出側25處的圓周部分39至輸入表面29處之鰭片的徑向最內部分大體上連續地彎曲。

圖3為根據本發明之組合揚聲器51的示意性橫截面圖，其包含一凸形圓頂形輻射振動膜53、圖2中所說明之類型的一相位錐3及一輻射號角振動膜55。凸形輻射振動膜53及相位錐3位於號角振動膜55之喉部中。凸形輻射振動膜53經配置以輻射高頻聲音，且號角振動膜55經配置以輻射低頻或中頻聲音。組合揚聲器51包括號角振動膜55之喉部中之一"環繞物"57，該"環繞物"57經由一可撓性環形腹板59而支撐凸形輻射振動膜53，且一用於相位錐3之支撐物61附著至此環繞物57。號角振動膜55之一內部圓柱形部分65承載用於號角振動膜的驅動器之導電線圈，其延伸進入驅動器之磁間隙(未圖示)。號角振動膜55在其外部周邊處由一第二可撓性環形腹板67支撐，且第二可撓性環形腹板67之外部周邊附著至一外部支撐物69。

應瞭解，本發明之其他實施例及本發明之經描述並經說明之實施例的修改可能在隨附申請專利範圍中提供之本發明之定義的範圍內。

1．．．聲學輻射振動膜

3．．．相位錐

5．．．號角波導

7．．．環形通道

9．．．中心電極部分

11．．．外部電極部分

13．．．磁鐵

15．．．間隙

17．．．夾環

19．．．後部外殼部分

21．．．相位錐

23．．．輸入側

25．．．輸出側

27．．．通道

29．．．凹形輸入表面

31．．．狹縫

33．．．軸向中心開口

37．．．鰭片

39．．．外部圓周部分

41．．．輸出邊緣

51．．．組合揚聲器

53．．．凸形輻射振動膜

55．．．號角振動膜

57．．．環繞物

59．．．可撓性環形腹板

61．．．支撐物

65．．．內部圓柱形部分

67．．．第二可撓性環形腹板

69．．．外部支撐物

圖1為已知習知壓縮驅動器之橫截面示意圖；圖2展示根據本發明之相位錐之一實施例的六個視圖((a)至(f))；及圖3為根據本發明之組合揚聲器的示意性橫截面圖，其包含凸形輻射振動膜、圖2中所說明之類型的相位錐及輻射號角振動膜。

3．．．相位錐

21．．．相位錐

37．．．鰭片

39．．．外部圓周部分

51．．．組合揚聲器

53．．．凸形輻射振動膜

55．．．號角振動膜

57．．．環繞物

59．．．可撓性環形腹板

61．．．支撐物

65．．．內部圓柱形部分

67．．．第二可撓性環形腹板

69．．．外部支撐物

Claims (15)

1. 一種揚聲器組合，包含：一凸形輻射振動膜；一擴張式聲學輻射之號角振動膜；及一相位錐，其包含：一具有一用以接收由該凸形振動膜所發出之聲波之輸入側及一用以傳輸聲波進入該號角振動膜區域之輸出側的主體，該主體包括自該輸入側延伸至該輸出側以經由該主體傳播聲波之複數個通道，其中該輸入側包含一輸入表面，該輸入表面包括構成該等通道之入口之複數個狹縫，每一狹縫圍繞一延伸通過該輸入表面之中心軸而以一大體上徑向定向方式配置於該輸入表面上，其中位於該等狹縫之間的該整個輸入表面大體上為凹形的且形狀大體上為一球面或一橢圓面之部分。
2. 如請求項1之揚聲器組合，其中該等狹縫中之至少一者具有一沿其徑向延伸長度之至少一半的變化寬度。
3. 如請求項2之揚聲器組合，其中每一狹縫具有一沿其徑向延伸長度之至少一半的變化寬度。
4. 如請求項3之揚聲器組合，其中每一狹縫具有一沿其大體上整個徑向延伸的長度而變化的寬度。
5. 如請求項3之揚聲器組合，其中每一狹縫具有一沿其大體上整個徑向延伸的長度而增加的寬度。
6. 如請求項4之揚聲器組合，其中該等狹縫在該輸入表面之一軸向中心區處經由一開口而彼此接合，該開口為一 由該相位錐主體輸入側延伸至輸出側之軸向中心通道之入口。
7. 如請求項1之揚聲器組合，其中每一通道在一自其入口狹縫延伸向該相位錐主體之該輸出側之方向上增加寬度。
8. 如請求項1之揚聲器組合，其亦包含複數個間隔開之鰭片，該等鰭片至少部分地界定延伸通過該相位錐之該主體之該等通道。
9. 如請求項8之揚聲器組合，其中該等鰭片圍繞該中心軸而以大體上徑向定向方式配置。
10. 如請求項8之揚聲器組合，其中每一鰭片在一自該輸入表面延伸向該相位錐主體之該輸出側之方向上縮小寬度。
11. 如請求項8之揚聲器組合，其中每一鰭片自該相位錐之一外部圓周部分向該中心軸突出。
12. 如請求項11之揚聲器組合，其中該圓周部分具有一大體上截頭圓錐形狀，其中一最小半徑相鄰於該輸入側且一最大半徑相鄰於該輸出側。
13. 一種揚聲器組合，包含：一凸形輻射振動膜；一擴張式聲學輻射之號角振動膜；及一相位錐，其包含：一具有一用以接收由該凸形振動膜所發出之聲波之輸入側及一用以傳輸聲波進入該號角振動膜區域之輸出 側的主體，該主體包括自該輸入側延伸至該輸出側以經由該主體傳播聲波之複數個通道，其中該輸入側包含一凹形輸入表面，該凹形輸入表面包括構成該等通道之入口之複數個狹縫，每一狹縫圍繞一延伸通過該輸入表面之中心軸而以一大體上徑向定向方式配置於該輸入表面上，其中該等狹縫中之至少一者具有一沿其徑向延伸長度之至少一半的變化寬度。
14. 一種相位錐，適用於一種揚聲器組合，具有一凸形輻射振動膜及一擴張式聲學輻射之號角振動膜，其包含一具有一用以接收由該凸形振動膜所發出之聲波之輸入側及一用以傳輸聲波之輸出側的主體，該主體包括自該輸入側延伸至該輸出側以經由該主體傳播聲波之複數個通道，其中該輸入側包含一凹形輸入表面，該凹形輸入表面包括構成該等通道之入口之複數個狹縫，每一狹縫圍繞一延伸通過該輸入表面之中心軸而以一大體上徑向定向方式配置於該輸入表面上，其中該等狹縫在該輸入表面之一軸向中心區處經由一開口而彼此接合。
15. 如請求項1之揚聲器組合，其中該凸形輻射振動膜大體上為剛性的且形狀大體上為一球面或一橢圓面之部分。