TWI746925B - 驅動包括圖案化電極之分佈式模式揚聲器致動器 - Google Patents

驅動包括圖案化電極之分佈式模式揚聲器致動器 Download PDF

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Abstract

一種方法包括：針對經調適以引起一負載振動之一分佈式模式揚聲器之一壓電懸臂型換能器，自一頻率範圍判定輸出振動之一頻率子集，其中該換能器包括沿該換能器之一長度定位之兩個或更多個電極對，且各電極對包括該換能器之一壓電層之一第一側上之一第一電極及該換能器之該壓電層與該第一側相對之一第二側上之一第二電極；針對該頻率子集，基於該換能器上之各對之一相對位置而選擇該兩個或更多個電極對之各者之一各自輸入電壓；及將該各自輸入電壓施加至該兩個或更多個電極對之各者以引起該換能器產生一振動力。

Description

驅動包括圖案化電極之分佈式模式揚聲器致動器
一些器件使用一分佈式模式揚聲器(「DML」)來產生聲音。一DML係一種藉由引起一面板振動來產生聲音之擴音器。一DML可使用一分佈式模式致動器(「DMA」) (例如，一壓電換能器)而非一音圈致動器來引起面板振動且產生聲音。例如，一智慧型電話可包括將力施加至該智慧型電話中之一顯示面板(例如，一LCD或一OLED面板)之一DMA。該力產生該顯示面板之振動，該等振動耦合至周圍空氣以產生例如人耳可聽見之在20 Hz至20 kHz範圍內之聲波。
一分佈式模式揚聲器中之一壓電換能器可包括用於按不同頻率產生聲音之多個電極對。例如，該壓電換能器可包括一壓電材料(例如，在各電極對之間延伸的一壓電陶瓷材料)層。例如，該層可在該層頂部上具有來自一電極對之一第一電極並在該層下方具有來自該電極對之一第二電極。
該分佈式模式揚聲器包括一驅動模組，該驅動模組選擇性地供能給該多個電極對之一或多者以按該分佈式模式揚聲器可產生聲音之頻率範圍內之一特定頻率子集產生一聲音。該驅動模組可向一或多個選定電極對提供電流及/或施加一振盪電壓，以引起連接至該分佈式模式致動器之一負載(例如，一顯示面板)按該特定頻率子集產生該聲音。
通常，該換能器及該分佈式模式揚聲器之頻率回應將取決於施加至各電極對之驅動電壓而變動。此外，該回應通常將取決於其他因素而變動，諸如電極對之數目、電極幾何形狀及電極對之間的間隔。因此，為了最佳化回應，可基於該分佈式模式揚聲器之輸出聲頻及一壓電材料層上之電極對之位置而選擇各電極對之不同驅動電壓。亦可在設計階段中選擇不同數目及幾何形狀之電極對。
一般而言，在一第一態樣中，一種方法包括：針對經調適以引起一負載在一頻率範圍內振動之一分佈式模式揚聲器之一壓電懸臂型換能器，自該頻率範圍判定輸出振動之一頻率子集，其中該換能器包括沿該換能器之一長度定位之兩個或更多個電極對，且各電極對包括該換能器之一壓電層之一第一側上之一第一電極及該換能器之該壓電層與該第一側相對之一第二側上之一第二電極；針對該頻率子集，基於該換能器上之各對之一相對位置而選擇該兩個或更多個電極對之各者之一各自輸入電壓，其中該兩個或更多個電極對之至少兩者之各自輸入電壓係不同的；及將該等各自輸入電壓施加至該兩個或更多個電極對之各者以引起該換能器在該輸出頻率範圍內在該負載上產生一振動力，其中為了在該輸出頻率範圍內在該負載上產生該振動力，該換能器經歷使該壓電層沿該換能器之該長度移位達不同量之振動，且該等各自輸入電壓經選擇以減少在該換能器上對應於一電極對之一位置處一壓電回應之一啟動，其中該啟動與該壓電層之一位移異相。
該方法之實施方案可包括以下特徵之一或多者。各輸入電壓可包括一對應振幅及一對應相位。該等各自輸入電壓可經選擇以減小由換能器針對振動力汲取之一電流。
該頻率子集可包括0 kHz至10 kHz範圍內之頻率，或4 kHz至10 kHz範圍內之頻率。
該換能器可具有2個電極對且可恰好具有2個電極對。該換能器可具有3個電極對且可恰好具有3個電極對。
一般而言，在一進一步態樣中，一種系統包括：一分佈式模式揚聲器之一壓電懸臂型換能器，其經調適以引起一負載在一頻率範圍內振動，該換能器包括一壓電層及沿該換能器之一長度定位之兩個或更多個電極對，各電極對包括該壓電層之一第一側上之一第一電極及該壓電層與該第一側相對之一第二側上之一第二電極；一控制器，其經調適以自該頻率範圍判定輸出振動之一頻率子集，且針對該頻率子集，基於該換能器上之各對之一相對位置而選擇該兩個或更多個電極對之各者之一各自輸入電壓，其中該兩個或更多個電極對之至少兩者之各自輸入電壓係不同的；及一驅動模組，其與該兩個或更多個電極對之各者電連通，該驅動模組經調適以將該等各自輸入電壓施加至該兩個或更多個電極對之各者以引起該換能器在該輸出頻率範圍內在該負載上產生一振動力，其中為了在該輸出頻率範圍內在該負載上產生該振動力，該換能器經組態以經歷使該壓電層沿該換能器之該長度移位達不同量之振動，且其中該控制器經調適以選擇該等各自輸入電壓以便減少在該換能器上對應於一電極對之一位置處一壓電回應之一啟動，其中該啟動與該壓電層之一位移異相。
該系統之實施方案可包括以下特徵之一或多者。各輸入電壓可包括一對應振幅及一對應相位。該控制器可經調適以選擇各自輸入電壓以減小由該換能器針對該振動力汲取之一電流。
該頻率子集可包括0 kHz至10 kHz範圍內之頻率，或4 kHz至10 kHz範圍內之頻率。
該換能器可具有2個電極對且可恰好具有2個電極對。該換能器可具有3個電極對且可恰好具有3個電極對。
該壓電層可包括一陶瓷材料。
一般而言，本說明書中所描述之標的物之一進一步發明態樣可體現於包括以下動作之方法中：針對經調適以產生力以引起一負載在一頻率範圍內振動以產生聲波之一分佈式模式揚聲器之一壓電換能器，自該頻率範圍判定輸出聲音之一頻率子集；基於該頻率子集而自該壓電換能器中所包括之兩個或更多個電極對選擇一或多個電極對以產生該聲音，各電極對包括該壓電換能器中所包括之一層之一第一側上之一第一電極及該層與該第一側相對之一第二側上之一第二電極且經連接至該層之一不同部分；及由連接至該兩個或更多個電極對之各者之一驅動模組將電流提供至該一或多個選定電極對之各者以引起該壓電換能器產生力，該力在經提供至一負載時引起該負載在該頻率子集內產生聲音。此態樣之其他實施例包括對應電腦系統、裝置及記錄於一或多個電腦儲存器件上之電腦程式，其等各經組態以執行該等方法之動作。一或多個電腦之一系統可經組態以藉由軟體、韌體、硬體或其等組合安裝於該系統上以在操作中引起該系統執行動作來執行特定操作或動作。一或多個電腦程式可經組態以藉由包括當由資料處理裝置實行時引起該裝置執行動作之指令來執行特定操作或動作。
一般而言，本說明書中所描述之標的物之一個發明態樣可體現於一系統中，該系統包括：一分佈式模式揚聲器，其包括一壓電換能器，該壓電換能器包括兩個或更多個電極對(該兩個或更多個電極對之各者a)在該壓電換能器中所包括之一層之一第一側上包括一第一電極，b)在該層中該第一側相對之一第二側上包括一第二電極，及c)經連接至該層之一不同部分)，且經調適以產生力以引起一負載在一頻率範圍內振動以產生聲波；一控制器，其經組態以針對該壓電換能器自該頻率範圍判定輸出一聲音之一頻率子集，且基於該頻率子集而自該壓電換能器中所包括之兩個或更多個電極對選擇一或多個電極對以產生該聲音；及一驅動模組，其連接至該兩個或更多個電極對之各者並經調適以將電流提供至該兩個或更多個電極對之至少一些電極對以引起該壓電換能器產生力(該力在經提供至該負載時引起該負載產生聲音)，且經組態以將電流提供至該一或多個選定電極對之各者以引起該壓電換能器產生力(該力在經提供至該負載時引起該負載在該頻率子集內產生該聲音)。此態樣之其他實施例包括對應電腦系統、方法及記錄於一或多個電腦儲存器件上之電腦程式，其等各經組態以執行該等操作之動作。該電腦系統可包括一或多個電腦且可經組態以藉由將軟體、韌體、硬體或其等組合安裝於該系統上以在操作中引起該系統執行動作來執行特定操作或動作。一或多個電腦程式可經組態以藉由包括當由資料處理裝置實行時引起該裝置執行動作之指令來執行特定操作或動作。
一般而言，本說明書中所描述之標的物之一個發明態樣可體現於一裝置中，該裝置包括：一智慧型電話，其包括經組態以呈現內容之一顯示器；一壓電換能器，其包括兩個或更多個電極對(該兩個或更多個電極對之各者a)在該壓電換能器中所包括之一層之一第一側上包括一第一電極，b)在該層與該第一側相對之一第二側上包括一第二電極，及c)經連接至該層之一不同部分)，且經調適以產生力以引起一負載在一頻率範圍內振動以產生聲波；一控制器，其經組態以針對該壓電換能器自該頻率範圍判定輸出一聲音之一頻率子集，且基於該頻率子集而自該壓電換能器中所包括之兩個或更多個電極對選擇一或多個電極對以產生該聲音；及一驅動模組，其連接至該兩個或更多個電極對之各者並經調適以將電流提供至該兩個或更多個電極對之至少一些電極對以引起該壓電換能器產生力(該力在經提供至該負載時引起該負載產生聲音)，且經組態以將電流提供至該一或多個選定電極對之各者以引起該壓電換能器產生力(該力在經提供至該負載時引起該負載在該頻率子集內產生該聲音)；一或多個應用程式處理器，其經組態以實行該智慧型電話之一應用程式；及一或多個記憶體，其上儲存在由該一或多個應用程式處理器實行時可操作以引起該一或多個應用程式處理器實行應用程式之指令。此態樣之其他實施例包括對應電腦系統、方法及記錄於一或多個電腦儲存器件上之電腦程式，其等各經組態以執行該等操作之動作。該電腦系統可包括一或多個電腦且可經組態以藉由將軟體、韌體、硬體或其等組合安裝於該系統上以在操作中引起該系統執行特定操作或動作來執行該等動作。一或多個電腦程式可經組態以藉由包括當由資料處理裝置實行時引起該裝置執行特定操作或動作之指令來執行該等動作。
前述及其他實施例可各視情況單獨地或組合地包括以下特徵之一或多者。基於該頻率子集而自該壓電換能器中所包括之該兩個或更多個電極對選擇該一或多個電極對以產生該聲音可包括基於該頻率子集而自該兩個或更多個電極對選擇一電極對子集。自該頻率範圍判定輸出該聲音之該頻率子集可包括自該頻率範圍判定輸出該聲音之一高頻範圍子集。基於該頻率子集而自該兩個或更多個電極對選擇一電極對子集可包括基於該經判定之高頻範圍子集而自該兩個或更多個電極對選擇一個電極對。基於該經判定之高頻範圍子集而自該兩個或更多個電極對選擇一個電極對可包括基於該經判定之高頻範圍子集而選擇最靠近一支撐件之一特定電極對，該支撐件a)固定地連接至該壓電換能器，b)連接至該負載，及c)將力自該壓電換能器傳送至該負載。該方法可包括：自該頻率範圍判定輸出一第二聲音之一中頻範圍子集，該第二聲音係不同於該聲音之一聲音；基於該經判定之中頻範圍子集而自該壓電換能器中所包括之三個或更多個電極對選擇兩個或更多個特定電極對，該三個或更多個電極對包括該兩個或更多個電極對；及由連接至該三個或更多個電極對之各者之驅動模組將電流提供至該選定兩個或更多個電極對之各者，以引起該壓電換能器將一力提供至該負載且該負載在該中頻範圍子集內產生該第二聲音。
在一些實施方案中，基於該頻率子集而自該壓電換能器中所包括之該兩個或更多個電極對選擇該一或多個電極對以產生該聲音可包括基於該頻率子集而選擇所有該兩個或更多個電極對。自該頻率範圍判定輸出該聲音之該頻率子集可包括自該頻率範圍判定輸出該聲音之一低頻範圍子集。基於該頻率子集而選擇所有該兩個或更多個電極對可包括基於該經判定之低頻範圍子集而選擇所有該兩個或更多個電極對。
在一些實施方案中，該系統包括該負載。該系統可包括一智慧型電話。該負載可為該智慧型電話之一顯示器，其例如經組態以呈現內容。該顯示器可向操作該智慧型電話之一使用者呈現內容。該分佈式模式揚聲器可包括固定地連接至該壓電換能器之一支撐件，該支撐件在經連接至該負載時將由該壓電換能器產生之至少一些力傳送至該負載。來自該兩個或更多個電極對之至少一些電極對可共用一共同接地，具有一單獨接地。一些該等電極對可共用一共同接地且一些該等電極對可具有單獨接地。來自該兩個或更多個電極對之各電極對可具有一單獨接地。該層可為陶瓷。
除其他優點之外，下文所描述之系統及方法可減少分佈式模式揚聲器功率使用，增大分佈式模式揚聲器中之阻抗，減小分佈式模式揚聲器中之電容，或此等之兩者或更多者之一組合。
所揭示系統及方法之優點可包括例如在較高頻率操作期間減少分佈式模式揚聲器之電流使用，同時達成一所要效能位準。另一優點可包括在較高頻率操作期間減少分佈式模式揚聲器之功率或能量或電壓使用，同時達成一所要效能位準。一額外優點可包括增大由DML針對一給定總施加電壓產生之總力。亦可預期有效地使用換能器之慣性能量。
在隨附圖式及以下描述中闡述本說明書中所描述之標的物之一或多個實施方案之細節。自描述、圖式及發明申請專利範圍將顯而易見標的物之其他特徵、態樣及優點。
圖1A至圖1C展示包括一分佈式模式揚聲器102之一例示性器件100。器件100 (諸如一智慧型電話或另一類型之電腦)使用圖1C中所展示之分佈式模式揚聲器102來產生聲音。聲音可為任何類型之聲音，諸如一電話交談、音樂、一音訊流、一視訊聲音或一遊戲聲音。
分佈式模式揚聲器102包括振動(例如，透過彎曲波)並產生聲波之一面板104。面板104可為器件100中所包括之可產生聲波之任何適當面板。例如，面板104可為器件100中所包括之一顯示面板。該顯示面板可包括一觸控螢幕或任何其他適當類型之顯示器。
面板104經連接至圖1B至圖1C中所展示之一支撐件106，支撐件106將一力自一壓電換能器108 (或DMA)傳送至面板104。面板104剛性地連接至支撐件106使得支撐件106可將力有效地傳送至面板104。在一些實施方案中，在裝置100之製造期間，面板104可以可移除地連接至支撐件106，例如支撐件106可與面板104斷開連接。在一些實例中，面板104可固定地連接至支撐件106，例如支撐件106意欲於永久地固定至面板104而不會引起損壞以自面板104移除支撐件106。
在一些實施方案中，另一組件可為面板104與支撐件106之間的連接之部分。例如，支撐件106可剛性地連接至一底盤，該底盤剛性地連接至面板104。
壓電換能器108以一懸臂型結構在一端連接至支撐件106 (例如，其中該換能器之相對端未連接至支撐件106且因此可自由振動)，以允許由壓電換能器108產生之至少一些力自壓電換能器108傳送通過支撐件106且至面板104中。壓電換能器108剛性地連接至支撐件106使得壓電換能器108可將力有效地傳送至支撐件106。在一些實例中，壓電換能器108固定地連接至支撐件106，例如永久地固定至支撐件106使得移除將引起損壞支撐件106、壓電換能器108或兩者。壓電換能器108可以可移除地連接至支撐件106，例如使得壓電換能器108可與支撐件106斷開連接而不會引起損壞壓電換能器108或支撐件106。
壓電換能器108藉由回應於自分佈式模式揚聲器102中所包括之一驅動模組接收一信號而致動來產生力。例如，壓電換能器108包括多個電極對110至114，多個電極對110至114之各者經連接至驅動模組以允許對應電極對110至114自驅動模組接收一啟動信號，例如電流。當一電極對110至114自驅動模組接收一信號時，電極對110至114跨壓電換能器108之壓電材料之一層116之至少一部分產生一電場。該電場引起壓電材料尺寸之一實體變化，且致動器之相關聯位移產生一力。
電極對110至114可以任何適當方式連接至層116。例如，電極對110至114可在製造期間例如透過一沈積及圖案化程序固定地連接至層116。電極對110至114可包括單獨接地。例如，電極110a、112a及114a可為正電極，其等之各者分別具有一對應接地電極110b、112b及114b。壓電換能器108可包括正電極及接地電極之任何適當組合。例如，電極110a、112b及114b可為正電極，而其他電極110b、112a及114a係接地電極。在一些實例中，電極對110至114可包括一共同接地。例如，電極110a、112a及114a可為正電極，且電極110b、112b及114b可為單個共同接地電極。
層116可為任何適當類型之壓電材料。例如，層116可為一陶瓷或結晶壓電材料。陶瓷壓電材料之實例包括例如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鉍鐵氧體及鈮酸鈉。結晶壓電材料之實例包括黃玉、鈦酸鉛、鈮酸鋰及鉭酸鋰。
電極對110至114可包括任何適當導電材料。例如，電極可為金屬(諸如鎳、銅或銀)或導電聚合物。
由電極對110至114致動層116可為在垂直於層116之一大表面之一垂直方向118上移動層116之一部分。層116之不同部分取決於自驅動模組接收一信號之電極對110至114而單獨地致動。例如，當一第一電極對110a-b自驅動模組接收一信號時，第一電極對110a-b可主要引起層116最靠近支撐件106並連接至第一電極對110a-b之一部分致動。當一第二電極對112a-b自驅動模組接收一信號時，第二電極對112a-b可主要引起層116連接至第二電極對112a-b之一中間部分致動。當一第三電極對114a-b自驅動模組接收一信號時，第三電極對114a-b可主要引起層116最遠離支撐件106並連接至第三電極對114a-b之一端部分致動。
在一些實施方案中，各種電極對110至114主要引起層116之一各自部分回應於接收一信號而致動，因為層116之相鄰部分亦可致動至小於層116連接至該電極對之各自部分之一程度。例如，當第一電極對110a-b自驅動模組接收一信號時，第一電極對110a-b主要引起層116連接至第一電極對110a-b之部分致動並產生一力，且亦可引起層116連接至第二電極對112a-b之一些部分致動。
分佈式模式揚聲器102包括多個電極以允許層116之不同部分之單獨選擇、供能或兩者。例如，分佈式模式揚聲器102可選擇性地供能給一些電極以按特定頻率更佳地重現聲音，以降低功耗或兩者。
圖2A至圖2C展示基於一輸出頻率子集單獨供能給電極對202a至202c以致動一換能器層204之一分佈式模式揚聲器200。分佈式模式揚聲器200可為參考圖1所論述之分佈式模式揚聲器102之一實例。電極對202a至202c可對應於電極對110至114。換能器層204可對應於層116。支撐件208可對應於支撐件106。
分佈式模式揚聲器200中所包括之一驅動模組206可在產生高頻聲音時僅供能給一些電極對202a至202c，如圖2A中所展示。在一些實例中，驅動模組206可供能給一第一電極對202a用於高頻聲音產生。第一電極對202可最靠近一支撐件，包括電極202a至202c及換能器層204之一壓電換能器經連接至該支撐件。驅動模組206可在產生聲音時僅供能給一些電極對202a至202c以降低功耗。
驅動模組206可供能給多個電極對202a至202b以產生中頻聲音，如圖2B中所展示。多個電極對202a至202b可包括兩個或更多個電極對。多個電極對202a至202b可包括少於分佈式模式揚聲器200中所包括之所有電極對202a至202c之電極對。在一些實例中，驅動模組206可選擇且供能給相鄰電極對(例如，最靠近支撐件之兩個電極對202a至202b或最遠離支撐件208之兩個電極對202b至202c)以產生一中頻聲音。在一些實例中，驅動模組206可選擇且供能給彼此不相鄰之兩個電極對，例如一第一電極對202a及一第三電極對202c。
驅動模組206可供能給多個電極對202a至202c以產生低頻聲音，如圖2C中所展示。多個電極對202a至202c可包括三個或更多個電極對。例如，驅動模組206可選擇且供能給分佈式模式揚聲器200中所包括之所有電極對202a至202c以產生一低頻聲音。驅動模組206可選擇多個電極對202a至202c以由分佈式模式揚聲器200更準確地重現低頻聲音，例如以重現更寬範圍之低頻聲音。
圖3係用於將電流或電壓提供至一壓電換能器中所包括之兩個或更多個電極對之一子集之一程序300之一流程圖。例如，可由來自器件100之分佈式模式揚聲器102使用程序300。
一分佈式模式揚聲器接收識別待輸出之一聲音之輸入(302)。例如，分佈式模式揚聲器中所包括之一驅動模組或一控制器可接收識別待輸出之聲音之一信號。該信號可為用於一擴音器、一分佈式模式揚聲器或兩者之任何適當類型信號。驅動模組或控制器可自一器件上實行之一應用程式接收該輸入，例如一智慧型電話上之一電話或音樂應用程式。驅動模組可為在分佈式模式揚聲器中相同於控制器之組件。在一些實例中，驅動模組可為在分佈式模式揚聲器中不同於控制器之一組件。
分佈式模式揚聲器經組態以在一頻率範圍內產生聲波。例如，分佈式模式揚聲器之製造設計(可能包括一面板、一支撐件及一壓電換能器之組態參數，所有其等包括在分佈式模式揚聲器中)可對應於分佈式模式揚聲器可產生聲音之頻率範圍。
分佈式模式揚聲器判定輸出聲音之一頻率子集(304)。頻率子集係來自分佈式模式揚聲器可產生聲音之頻率範圍之一頻率子集。頻率子集可為分佈式模式揚聲器可產生聲音之頻率範圍之一恰當子集。驅動模組或控制器可使用來自信號之資料來判定頻率子集。例如，驅動模組或控制器可判定信號識別輸出聲音之頻率子集。
分佈式模式揚聲器基於頻率子集而自一壓電換能器中所包括之兩個或更多個電極對選擇一或多個電極對以產生聲音(306)。驅動模組或控制器可使用任何適當方法以基於頻率子集而選擇一或多個電極對。在一些實例中，驅動模組或控制器可使用一演算法，該演算法針對一頻率子集輸出待供能之電極對之一數目、用於待供能電極對之識別符或兩者以產生聲音。例如，當自壓電換能器中所包括之兩個或更多個電極對選擇一或多個電極對時，驅動模組或控制器可使用來自頻率範圍之頻率子集範圍至輸入值之一映射。
在一些實例中，當控制器係不同於驅動模組之一組件且判定頻率子集時，控制器將頻率子集之資料提供至驅動模組。例如，控制器判定輸出聲音之頻率子集且將頻率子集之資料提供至驅動模組。頻率子集之資料可為識別頻率子集之資料，例如表示頻率子集之數值之資料。回應於接收頻率子集之資料，驅動模組使用頻率子集之資料來選擇壓電換能器中所包括之一或多者電極對以產生聲音。
分佈式模式揚聲器包括壓電換能器。分佈式模式揚聲器可包括大於或等於2之任何適當數目個電極對。例如，分佈式模式揚聲器可包括兩個、三個、四個、五個、六個或九個電極對。
分佈式模式揚聲器使用一驅動模組將電流或電壓提供至選定一或多個電極對之各者(308)。例如，驅動模組將電流提供至來自選定一或多個電極之正電極。當至少一些電極對共用一共同接地時，驅動模組將輸入電流提供至單獨正電極(該等正電極之各者來自該等電極對之一者)，且分佈式模式揚聲器透過該共同接地自電極對接收輸出電流。當電極對具有單獨接地電極時，分佈式模式揚聲器基於將輸入電流提供至來自選定一或多個電極對之單獨正電極而自來自選定一或多個電極對之單獨接地電極接收輸出電流。
分佈式模式揚聲器使用該選定一或多個電極對運用壓電換能器產生一力，該力在經提供至一負載時引起該負載在頻率子集內產生聲音(310)。例如，由電極對接收電流引起壓電換能器中所包括之一層致動且產生一力。分佈式模式揚聲器中所包括之一支撐件可將力或至少一部分力自壓電換能器傳送至一面板。由面板接收力或部分力引起面板振動且產生由輸入識別之聲音。
在一些實施方案中，程序300可包括額外步驟、更少步驟，或一些步驟可分成多個步驟。例如，分佈式模式揚聲器可判定輸出一聲音之一頻率子集且選擇一或多個電極對以產生聲音而不執行程序300中之其他步驟。在一些實例中，分佈式模式揚聲器可執行步驟304、306及308而不執行程序300中之其他步驟。
可回應於程序300中之一先前步驟而自動執行程序300之步驟之一或多者。例如，分佈式模式揚聲器可回應於接收輸入而判定頻率子集。分佈式模式揚聲器可回應於判定頻率子集而自壓電換能器中所包括之兩個或更多個電極對選擇一或多個電極對。驅動模組可回應於選擇一或多個電極對而將電流提供至選定一或多個電極對之各者。壓電換能器可回應於自驅動模組接收電流而產生力。
一般而言，藉由明智地選擇依據輸出聲頻而變化之各電極對之驅動電壓，可改良(例如，最佳化)一DML之效率。考量例如並參考圖4A及圖4B，一分佈式模式揚聲器(或DML) 400具有用於供能給一換能器層416之三個不同部分之電極對401a-b、402a-b及403a-b。當一交流電壓經施加至一電極對時(例如，401a-b、402a-b及403a-b)，換能器層416對應於該電極對之一部分經供能以用相同於經施加電壓之頻率之頻率移動。換能器之其他部分亦歸因於機械耦合而移動。
換能器層416係經由一支撐件406連接至一面板(或負載) 404之一換能器(或DMA) 408之部分。分佈式模式揚聲器400可為參考圖1所論述之分佈式模式揚聲器102之一實例。電極對401a-b、402a-b及403a-b可對應於電極對110至114。換能器層416可對應於換能器層116。支撐件406及面板404可對應於支撐件106及面板104。
一般而言，取決於換能器層416之輸出聲頻及幾何形狀，換能器層416之部分在z方向上之相對位移及速度(例如，振動輪廓)沿該層之長度變動。因此，換能器層之不同部分可取決於輸出頻率而彼此「同相」或「異相」地移動。
圖4A至圖4B分別藉由展示針對較低及較高輸出頻率之換能器層416之瞬時移動之一簡化實例來繪示此原理。如圖4A中所展示，在較低輸出聲頻(例如，低於4 kHz)下，換能器層416之大多數部分以及因此電極對401a-b、402a-b及403a-b在z方向上「同相」地移動。換言之，換能器層416之部分在z方向上皆具有相同速度方向。圖4A展示換能器層416之部分皆同時向下移動時之一快照。然而，在較高輸出頻率(例如，高於4 kHz)下，換能器層416對應於不同電極對401a-b、402a-b、403a-b之不同部分(沿x軸)在z方向上以不同「相位」移動，如圖4B中所繪示。例如，當換能器層416對應於電極對401a-b之部分向上移動時，對應於電極對402a-b、403a-b之部分向下移動。據信，歸因於不同模式在換能器層416中之作用，較高輸出頻率可導致此異相運動。此異相運動可導致換能器層416之部分在工作上抵抗該層之其餘部分之主要(或預期)動作及/或不促成主要(或預期)動作，如圖4B中所繪示。「主要動作」指代換能器層416之平均動量或速度。
當換能器層416之一部分在與該層之其餘部分(例如，換能器層416對應於電極對401a-b之部分)之預期主要運動相反之方向上移動時，例如針對較高輸出頻率，施加至電極對以供能給該層部分之電壓可不促成所要聲學輸出。效率可指示：關閉施加至該電極之電壓或施加相反交替極性之一電壓可減少由於該部分與換能器層416之主要動作「異相」地移動所浪費之能量。在一替代或額外經驗方法中，輸入電壓可經選擇以減少在換能器上對應於一電極對之一位置處壓電回應之啟動(例如，歸因於經施加電壓之壓電力)，其中該位置處之啟動或力與壓電層之位移異相。換言之，可在換能器之位置上減小電壓輸入，該換能器在施加至該位置之力之相反方向上移動或與施加至該位置之力異相地移動。在實施例中，輸入電壓可經選擇以最小化在換能器上對應於一電極對之一位置處壓電回應之啟動(例如，歸因於經施加電壓之壓電力)，其中該位置處之啟動或力與壓電層之位移異相。
因此，一般而言，在導致換能器層416之部分「異相」地移動之輸出頻率下(例如，在較高輸出頻率下)，有利的是以施加至不同電極對401a-b、402a-b、403a-b之不同電壓驅動換能器層416而非以單個電壓驅動整個換能器。此原理可擴展至其他輸出頻率及換能器層幾何形狀。在一些實施例中，可藉由觀察換能器在不同輸出頻率下之振動輪廓且因此修改經施加電壓來憑經驗達成最佳化。在一些實施例中，可分析地及/或透過使用最佳化演算法模擬來達成最佳化。
一般而言，各電極對401a-b、402a-b、403a-b跨換能器層416產生一電容。例如，源自單個電極對之電容可介於100 nF與1000 nF之間，或介於200 nF與450 nF之間(例如，430 nF)。電容可在三個電極上加成(例如，串聯)。例如，換能器408之總電容(或電負載)可介於300 nF與3 μF之間，或介於0.75 μF與1.5 μF之間(例如，合計達1.3 μF)。
在較高輸出頻率下，換能器408之一較高電容可需要一較大電流。例如，連接至換能器408之電子放大器可產生受供電軌限制之一受控輸出電壓。換能器之電容性負載可呈現與頻率成反比之一電阻抗。因此，由放大器汲取之電流可與頻率成比例地增大。在一些實施例中，明智地選擇依據輸出聲頻而變化之換能器層之電極對之驅動電壓之一優點可包括在較高輸出頻率(例如，高於4 kHz)之操作期間減少電流流動(或汲取)。
不希望受任何特定理論束縛，換能器408在一輸出聲頻f 下將一給定力施加於負載404上所需之無功功率(Pr)可表達為
Figure 02_image001
，其中C 係換能器408之總電容且V 係輸入電壓。該方程式指示：在較高輸出頻率f 下，一較高電容C 需要一較高功率Pr來產生一給定力。在一些實施例中，一優點可包括在較高頻(例如，高於4 kHz)下操作期間減少所要功率。功率Pr及電流I 之關係如下：
Figure 02_image003
。因此，如上文所論述，減少電流流動與降低功耗相關。
參考圖5A，展示依據輸出聲頻而變化之由一分佈式模式揚聲器之一DMA (例如，換能器408)產生之力(每伏特)之總振幅之一模擬圖表。在模擬中，DMA具有面積相等之三個電極對(例如，401a-b、402a-b、403a-b)及一1.3 μF總電容(或電負載)，所有電極對係在相同振盪輸入電壓下驅動。
參考圖5B，展示圖5A之DMA之依據輸出聲頻而變化之由各電極對1、2及3 (例如，401a-b、402a-b、403a-b)個別地產生之力之振幅。該圖表展示：當在相同振盪輸入電壓下驅動時，各電極對之輸出效率可不同且可取決於輸出聲頻。例如，儘管電極對1 (例如，401a-b)在較低輸出聲頻下產生高於其他電極對之功率輸出，但在較高輸出聲頻(例如，高於4 kHz)下，該相同電極產生小於其他電極對2及3 (例如，402a-b、403a-b)之功率輸出。
參考圖6，展示依據輸出聲頻而變化之圖5A至圖5B中模型化之DMA之各電極對1、2及3之相對相位。如參考電極對(例如，401a-b、402a-b、403a-b)所使用之「相對相位」指代換能器在該對之位置處遞送至負載(例如，404)之力。例如，在較低頻率下，所有力貢獻彼此同相。在較高頻率下，電極對1之貢獻係180o 異相(即，反相)。
如圖6中所見，在高於4 kHz之輸出頻率下，電極1之相位變得與電極2及3之相位相反。換言之，電極1抵抗換能器之主要動作(例如，產生一相反力及/或動量)。
參考圖7，在一些實施例中，一方法700取決於一DMA (例如，408)之聲頻輸出選擇該DMA之各電極對(例如，401a-b、402a-b、403a-b)之不同輸入電壓。例如，該選擇可導致由DMA產生之總力增大及/或由DMA用來產生一給定輸出力之電流(例如，「電流負載」或「電流汲取」)減小。例如，可由圖4A至圖4B中所展示之分佈式模式揚聲器400使用程序700。
一分佈式模式揚聲器接收識別待輸出之一聲音之輸入(702)。例如，分佈式模式揚聲器中所包括之一驅動模組(例如，206)或一控制器可接收識別待輸出之聲音之一信號。該信號可為用於一擴音器、一分佈式模式揚聲器或兩者之任何適當類型信號。驅動模組或控制器可自一器件上實行之一應用程式(例如一智慧型電話上之一電話或音樂應用程式)接收輸入。
分佈式模式揚聲器判定輸出聲音之一頻率子集(704)。頻率子集係來自分佈式模式揚聲器可產生聲音之頻率範圍之一頻率子集。驅動模組或控制器可使用來自信號之資料來判定頻率子集。例如，驅動模組或控制器可判定信號識別輸出聲音之頻率子集。
在一些實施例中，分佈式模式揚聲器可產生聲音之頻率範圍介於0 kHz與20 kHz之間(例如，20 Hz至10 kHz，或50 Hz至10 kHz)，或介於200 Hz與10 kHz之間。
「較低」頻率與「較高」頻率之間的轉變可在模式頻率下發生，其中換能器之部分之異相行為開始出現。針對具有一低基本諧振頻率(例如，4 kHz)之實施方案，在較高階模式(例如，10 kHz)下音頻帶內可存在進一步轉變。在一些實施例中，輸出聲音之頻率子集介於0 kHz至4 kHz之間(例如，「較低頻率」)，或介於4 kHz至10 kHz之間(例如，「較高頻率」)。在一些實施例中，一較低頻率子集介於4 kHz至10 kHz之間，且較高頻率子集介於10 kHz至20 kHz之間。
分佈式模式揚聲器針對頻率子集基於換能器上之各對之一相對位置而選擇(706)兩個或更多個電極對(例如，401a-b、402a-b、403a-b)之各者之各自輸入電壓，其中兩個或更多個電極對之至少兩者之各自輸入電壓係不同的。
在一些實例中，驅動模組或控制器可使用一演算法，該演算法針對一頻率子集將一不同振盪輸入電壓(例如，具有一各自振幅及相對相位)輸出至各電極對以供能給DMA之各自部分。在一些實施例中，輸入電壓可經選擇以增大由DMA針對一給定總施加電壓產生之總力及/或減小由DMA用來施加一給定力之電流。例如，該演算法可為美國專利第9,041,662號中所描述之一系統最佳化演算法，該專利之全部內容以引用方式併入本文中。
在一些實施例中，一電極對之輸入電壓係一振盪輸入電壓。在一些實施例中，輸入電壓具有一對應振幅及一對應相位。輸入電壓之振幅在-15 V與+15 V之間之範圍內。電壓可取決於壓電層厚度，且經施加電壓之極限可根據電場強度(例如，500 kV/m)來指定。輸入電壓之相位在-180o 與+180o 之間之範圍內。相位差可在-90o 與+90o 之間之範圍內。
替代地或另外，DMA上之一電極對(例如，電極對401a-b)在其與DMA之主要動作異相地移動時(例如，在高於4 kHz之頻率下)可保持未被供電。替代地或另外，DMA上之一電極對(例如，電極對401a-b)可在其與DMA之主要動作異相地移動時(例如，在高於4 kHz之頻率下)以與其他電極對(402a-b、403a-b)之輸入電壓異相之一振盪電壓來供能。不希望受任何特定理論束縛，使一異相電極對未被供電或在一特定頻率子集下以一不同相位之電壓供電可幫助減少DML之電流汲取。
在一些實例中，如關於圖3所詳述，當控制器係不同於驅動模組之一組件且判定頻率子集時，控制器將頻率子集之資料提供至驅動模組。
分佈式模式揚聲器使用驅動模組將各自輸入電壓施加(708)至兩個或更多個電極對之各者，以引起換能器在輸出頻率範圍內在負載上產生一振動力。振動力在經提供至一負載時引起該負載在頻率子集內產生聲音。
在一些實施方案中，程序700可包括額外步驟、更少步驟，或一些步驟可分成多個步驟。
參考圖8A至圖8B，使用美國專利第9,041,662號中所描述之一系統最佳化演算法以在模擬中選擇一DML (例如，400)之各相等大小電極1至3 (例如，對應於對401a-b、402a-b、403a-b)之一振盪輸入電壓以減少由DML汲取之電流及/或增大由DML產生之力。一般而言，美國專利第9,041,662號中所描述之演算法可用來在輸入「功率」保持恆定之約束內最大化或最小化一目標回應。在圖8A至圖8B中所展示之實例中，目標回應係力，且輸入係電壓。出於比較目的，三個電極對之電壓經正規化使得其等振幅(或量值)平方和為1。在圖8A中，依據輸出頻率繪製表達為各電極1至3 (例如，對應於對401a-b、402a-b、403a-b)之一增益之輸入電壓之實部Vr 。在圖8B中，依據輸出頻率繪製表達為各電極1至3 (例如，對應於對401a-b、402a-b、403a-b)之一增益之輸入電壓之虛部Vim 。藉由該演算法，總功率增益係1。此等增益可同時施加至任何輸入信號，諸如音樂。
如圖8A至圖8B中所展示，不同電壓經施加至各電極，且電壓輸入取決於DML (例如，400)之輸出頻率。在一給定頻率下各電極對之經施加電壓之振幅(或量值)係
Figure 02_image005
，且相對相位θ 係
Figure 02_image007
。
圖9A至圖9B分別針對各電極對之電壓輸入集之兩個選擇比較依據輸出聲頻而變化之經模擬之總DML力輸出及電流汲取。再者，出於比較目的，三個電極對之電壓集經正規化使得其等平方和為1。實線「最佳化」曲線係由圖8A至圖8B中所展示之輸入電壓施加至三個電極對1至3造成。虛線「相等」曲線對應於對三個電極對1至3之各者施加相等同相恆定電壓(例如，量值各為
Figure 02_image009
)。
參考圖9A，針對相同於「相等」曲線之總輸入電壓量值，電壓之「最佳化」選擇導致在所有頻率下DMA之較高輸出力。參考圖9B，尤其針對高於4 kHz之輸出頻率，電壓之「最佳化」選擇之電流汲取低於「相等」曲線。換言之，在以一較低電流汲取產生一較高力方面，具有電壓之一「最佳化」選擇之一DML被展示為比將相同恆定電壓用於所有三個電極對之一DML更有效。
儘管圖4A至圖4B展示具有相同大小之三個電極對401a-b、402a-b、403a-b之一DMA 408，但預期其他數目個電極對及/或不同大小之電極。在一些實施例中，可使用系統最佳化演算法(諸如美國專利第9,041,662號中所描述之系統最佳化演算法)來選擇電極對之數目以及電極對之位置及面積，以便增大由DMA產生之總力及/或減小由DMA用來施加一給定力之電流。不希望受任何特定理論束縛，使用較少電極對可係有利的，因為各對可需要一單獨電輸入，從而潛在地增加DML之成本及復雜性。
參考圖10A，一分佈式模式揚聲器(或DML) 1000具有用於供能給一換能器層1016之兩個不同部分之兩個電極對1001a及1002a。換能器層1016係經由一支撐件1006連接至一面板(或負載)之一換能器(或DMA)之部分。分佈式模式揚聲器1000可為參考圖1所論述之分佈式模式揚聲器102之一實例，但具有兩個電極對。
在一些實施例中，電極對1001a及1002a之大小(例如，面積)係相等的。在一些實施例中，電極對1001a及1002a具有不等大小。不希望受任何特定理論束縛，電極對之大小(面積)可判定其電容。如上文所論述，較高電容可導致較高電流使用及/或能量使用要求。
在一些實施例中，當電極對(例如，1001a及1002a)具有不同大小時，選擇電極之輸入電壓之一方法可考量電極對之不同電容。
在一些實施例中，可使用一最佳化演算法(例如，美國專利第9,041,662號中所描述)來判定電極對(例如，1001a及1002a)之輸入電壓以最佳化以下之一者：(1)電壓使用，例如從而增大由DMA針對一給定總施加電壓產生之力；(2)電流使用，例如從而減小由DMA用來施加一給定力之電流；或(3)能量使用，例如從而減少由DMA用來施加一給定力之總能量，其中能量係電流乘以電壓。
在一些實施例中，用於最佳化演算法之正規化技術取決於正在最佳化上述(1)至(3)之哪一者。針對電壓使用最佳化，施加至各電極i 之電壓Vi 之平方和等於1：
Figure 02_image011
。針對電流使用最佳化，各電極i 之電容Ci 及電壓Vi 之和經正規化為：
Figure 02_image013
。針對能源使用最佳化，正規化為：
Figure 02_image015
。在一些實施例中，若電極皆具有相同電容C ，則所有三個最佳化可導致電極對之輸入電壓之相同比率。
在一些實施例中，最佳化亦可考量DMA外部之外部電路之組態(例如，併入DMA之一行動電話之放大器中之導線)。在一些實施例中，最佳化亦可考量實施方案之財務成本。
在一些實施例中，一懸臂型換能器(例如，416)之模態(例如，彎曲回應及/或慣性)可用來判定將電極對定位於該換能器上之何處。換言之，在何處「分裂」沿換能器之整個長度定位之一連續電極。在一些實施例中，該換能器取決於輸出頻率具有不同模態。不希望受理論束縛，基於模態之此最佳化可允許更有效地使用換能器之能量。
參考圖10B，展示一雙區段壓電換能器1040之一力矩圖。換能器1040之兩個區段1011a及1012a可對應於兩個電子對(例如，1001a及1002a)。在較高頻率下，區段1011a及1012a具有相反相位(例如，在相反方向上移動)。各區段1011a及1012a在其端部處提供相反力矩，區段1011a提供力矩1020a及1020b且區段1012a提供力矩1020c及1020d。在頁面之平面中用箭頭展示各端部之彎曲力矩之方向。兩個區段1011a及1012a可在位置1032處分裂。
在一些實施例中，可在換能器1040之彎曲力矩之一局部最大值處選擇位置1032。不希望受理論束縛，當兩個區段1011a及1012a之力矩1020b及1020c分別同相(例如，具有相同方向)並相互加強時出現一局部最大值。
在一些實施例中，可使用一分析模型來判定換能器1040之彎曲力矩之局部最大值。例如，依據換能器上之經正規化位置ξ而變化之模態Y之一公式(例如，z軸位移)係：
Figure 02_image017
其中取決於模式編號(對應於一不同模態)，ξ介於0與1之間，σ趨向於+/-1，且λ係π/2之奇數倍之一特徵值乘數(例如，3π/2、5π/2等)。方程式改編自Robert D. Blevins (ISBN: 9781575241845)第108頁Formulas for Natural Frequency and Mode Shape 。
可藉由找到Y之二階導數之一最大值來導出彎曲力矩之局部最大值。
Figure 02_image019
Y’’之局部最大值(例如，波腹) (例如，其中分裂1032可定位於換能器1040上)大致在ξ等於第N模式之1/N之倍數之情況下出現。表1展示前4種模式之ξ至3小數位之實際值。 表1
Figure 108102193-A0304-0001
基於此分析模型，在換能器之模態力學方面，在1/N位置處分裂換能器1040看似接近最佳。換言之，覆蓋換能器1040之長度之一電極可在換能器1040之近似中間長度處分裂，以產生兩個相等之電極對。替代地或另外，覆蓋換能器1040之長度之一電極可在換能器1040之近似1/3及2/3長度處分裂，以產生三個相等電極對。
參考圖11A，展示依據頻率而變化之由具有兩個電極對(例如，1001a及1002a)之一DMA (例如，1000)產生之每伏特之經模擬總力。虛線「相等」曲線係具有兩個相同大小電極對之一DMA產生之力。不希望受理論束縛，「相等」曲線可表示一電壓使用或一電流使用最佳化，因為其等導致相同大小電極對之相同曲線。虛線「電壓最佳化」及「電荷最佳化」曲線表示其中電極對在如由上述分析模型所規定之0.529處分裂之一DMA產生之力。利用如上文所描述之美國專利第9,041,662號中描述之一最佳化演算法執行最佳化。所有三條曲線在圖11A中近似相等。
圖11B展示依據頻率而變化之由具有兩個電極對(例如，1001a及1002a)之一DMA (例如，1000)汲取之總電流。曲線對應於相同於圖11A中之類型之DMA電極分裂。再者，所有曲線近似相等。
不希望受任何特定理論束縛，圖11A至圖11B中之結果指示將電極分裂成相等部分導致類似於使用由分析模型找到之確切值之優點。此類似性可能由DMA僅近似為一懸臂樑之事實造成。
儘管上述實施例預期一樑狀、矩形DMA幾何形狀，但亦預期其中寬度係長度之相當大分率(例如，板狀)之裝置。例如，預期矩形及梯形幾何形狀，如美國專利第7,149,318號中所展示，該專利之全部內容以引用方式併入本文中。關於基於上述分析模型將電極分裂成對之教示亦可藉由直接類比法應用於此等其他幾何形狀。
在一些實施方案中，當分佈式模式揚聲器包括在一智慧型電話中時，該智慧型電話可包括一顯示器(例如，一顯示面板)、一或多個處理器及一或多個記憶體。顯示器可為由分佈式模式揚聲器用來產生聲音之一負載。在一些實例中，智慧型電話可包括不同於分佈式模式揚聲器之顯示器、用來在產生一聲音時使用之一負載。
記憶體可儲存用於一應用程式之指令，例如分佈式模式揚聲器自該應用程式接收識別待輸出聲音之輸入。一或多個處理器(例如，一或多個應用程式處理器)可使用儲存於一或多個記憶體上之指令來實行應用程式。在實行應用程式(例如，一電話應用程式或一音樂應用程式或一遊戲)期間，應用程式可判定待輸出至一使用者之一聲音。應用程式將聲音之資料提供至分佈式模式揚聲器。
分佈式模式揚聲器中之控制器或驅動模組接收聲音之資料作為輸入。控制器可為在智慧型電話中相同於驅動模組之組件。在一些實例中，控制器係在智慧型電話中不同於驅動模組之組件。控制器、驅動模組或兩者之一組合使用聲音之資料來判定頻率子集，選擇一或多個電極對，且將電流提供至選定一或多個電極對。
在一些實例中，一或多個處理器、一或多個記憶體或兩者與驅動模組、控制器或兩者分離。例如，控制器、驅動模組或兩者可包括至少一個處理器、至少一個記憶體或兩者。至少一個處理器可為不同於一或多個處理器之一組處理器。至少一個記憶體可為不同於一或多個記憶體之一記憶體。
本說明書中所描述之標的物及功能操作之實施例可在數位電子電路中、在有形體現之電腦軟體或韌體中、在電腦硬體(包括本說明書中所揭示之結構及其等結構等效物)中或在其等之一或多者之組合中實施。本說明書中所描述之標的物之實施例可經實施為一或多個電腦程式，即，在一有形非暫時性程式載體上編碼以供資料處理裝置實行或控制資料處理裝置之操作之一或多個電腦程式指令模組。替代地或另外，可在一人工產生之傳播信號(例如，一機器產生之電、光學或電磁信號)上編碼程式指令，該信號經產生以編碼待傳輸至合適接收器裝置之資訊以供一資料處理裝置實行。電腦儲存媒體可為一機器可讀儲存器件、一機器可讀儲存基板、一隨機或串列存取記憶體器件、或其等之一或多者之一組合。
術語「資料處理裝置」指代資料處理硬體且涵蓋用於處理資料之所有種類之裝置、器件及機器，包括舉例而言一可程式化處理器或多個處理器。該裝置亦可為或進一步包括專用邏輯電路，例如一FPGA (場可程式化閘陣列)或一ASIC (特定應用積體電路)。除硬體之外，該裝置亦可視情況包括針對電腦程式產生一實行環境之程式碼(例如，構成處理器韌體之程式碼)、一協定堆疊、一作業系統或其等之一或多者之一組合。
例如，一分佈式模式揚聲器(例如，一驅動模組或一控制器或兩者)可包括一資料處理裝置。分佈式模式揚聲器可結合至少一個記憶體使用資料處理裝置來執行本文件中所描述之操作之一或多者。
一電腦程式(其亦可稱為或被描述為一程式、軟體、一軟體應用程式、一模組、一軟體模組、一指令碼或程式碼)可用任何形式之程式設計語言(包括編譯或解譯語言、或宣告或程序語言)撰寫，且其可以任何形式部署，包括作為一獨立程式或作為一模組、組件、子常式或適用於一運算環境中之其他單元。一電腦程式可但無需對應於一檔案系統中之一檔案。一程式可經儲存於保存其他程式或資料(例如，儲存於一標記語言文件之一或多者指令碼)之一檔案之一部分中、專用於所討論程式之單個檔案中，或多個協調檔案(例如，儲存一或多個模組、子程式或程式碼之部分之檔案)中。一電腦程式可經部署以在一個電腦上或在定位於一個位點上或跨多個位點分佈且藉由一通信網路互連之多個電腦上實行。
本說明書中所描述之程序及邏輯流程可由一或多個可程式化電腦執行，該一或多個可程式化電腦實行一或多個電腦程式以藉由對輸入資料進行操作且產生輸出來執行功能。程序及邏輯流程亦可由專用邏輯電路執行，且裝置亦可經實施為專用邏輯電路，例如一FPGA (場可程式化閘陣列)或一ASIC (特定應用積體電路)。
適用於實行一電腦程式之電腦包括舉例而言通用微處理器或專用微處理器或兩者，或任何其他種類之中央處理單元。通常，一中央處理單元將自一唯讀記憶體或一隨機存取記憶體或兩者接收指令及資料。一電腦之基本元件係用於執行或實行指令之一中央處理單元以及用於儲存指令及資料之一或多個記憶體器件。通常，一電腦亦將包括或可操作地耦合以自用於儲存資料之一或多個大容量儲存器件接收資料或將資料傳輸至用於儲存資料之一或多個大容量儲存器件(例如，磁碟、磁光碟或光碟)或兩者。然而，一電腦無需具有此等器件。此外，一電腦可嵌入於另一器件中，例如一行動電話、一個人數位助理(PDA)、一行動音訊或視訊播放器、一遊戲控制台、一全球定位系統(GPS)接收器或一可攜式儲存器件，例如一通用串列匯流排(USB)快閃磁碟機等等。
適用於儲存電腦程式指令及資料之電腦可讀媒體包括所有形式之非揮發性記憶體、媒體及記憶體器件，包括舉例而言半導體記憶體器件，例如EPROM、EEPROM及快閃記憶體器件；磁碟，例如內部硬碟或可抽換式磁碟；磁光碟；及CD-ROM及DVD-ROM光碟。處理器及記憶體可由專用邏輯電路補充或併入專用邏輯電路中。
一分佈式模式揚聲器可包括儲存指令之一或多個記憶體，該等指令在由該分佈式模式揚聲器實行時引起該分佈式模式揚聲器執行本文件中所描述之一或多個操作。例如，指令可引起分佈式模式揚聲器判定一輸出頻率子集，供能給一或多個電極或兩者。在一些實例中，驅動模組或控制器或兩者可包括一或多個記憶體、或該一或多個記憶體之一些記憶體。
為了提供與一使用者之互動，本說明書中所描述之標的物之實施例可在一電腦上實施，該電腦具有：一顯示器件(例如，一LCD (液晶顯示器)監視器)，其用於向使用者顯示資訊；及一鍵盤及指向器件(例如，一滑鼠或一軌跡球)，使用者可藉由其將輸入提供至該電腦。亦可使用其他種類之器件來提供與一使用者之互動；例如，提供至使用者之回饋可為任何形式之感覺回饋，例如視覺回饋、聽覺回饋或觸覺回饋；且可以任何形式接收來自使用者之輸入，包括聲學、語音或觸覺輸入。另外，一電腦可藉由將文件發送至由一使用者使用之一器件及自由一使用者使用之一器件接收文件而與該使用者互動；例如，藉由回應於自一使用者器件上之一網頁瀏覽器接收之請求而將網頁發送至該網頁瀏覽器。
雖然本說明書含有諸多特定實施方案細節，但此等不應被解釋為限制所主張內容之範疇，而是描述特定於特定實施例之特徵。本說明書在單獨實施例之背景內容下所描述之特定特徵亦可在單一實施例中組合地實施。相反，在單一實施例之背景內容下所描述之各種特徵亦可單獨地或以任何合適子組合在多項實施例中實施。此外，儘管特徵可在上文被描述為以特定組合起作用且甚至最初如此主張，但在一些情況下來自一所主張組合之一或多個特徵可自該組合剔除，且該所主張組合可旨在一子組合或一子組合變動。
類似地，雖然在圖式中以一特定順序描繪操作，但此不應被理解為要求以所展示之特定順序或以循序順序執行此等操作，或要求執行所有所繪示操作，以達成所要結果。在特定境況中，多任務處理及並行處理可係有利的。此外，上文所描述之實施例中之各種系統模組及組件之分離不應被理解為在所有實施例中要求此分離，且應理解，所描述程式組件及系統通常可一起整合於單個軟體產品中或封裝成多個軟體產品。
已描述標的物之特定實施例。其他實施例在下文發明申請專利範圍之範疇內。例如，發明申請專利範圍中所列出之動作可以一不同順序執行且仍達成所要結果。作為一個實例，附圖中所描繪之程序未必需要所展示之特定順序或循序順序來達成所要結果。在一些情況中，多任務處理及並行處理可係有利的。
100‧‧‧器件 102‧‧‧分佈式模式揚聲器 104‧‧‧面板 106‧‧‧支撐件 108‧‧‧壓電換能器 110‧‧‧電極對 110a‧‧‧電極 110b‧‧‧接地電極 112‧‧‧電極對 112a‧‧‧電極 112b‧‧‧接地電極 114‧‧‧電極對 114a‧‧‧電極 114b‧‧‧接地電極 116‧‧‧層 118‧‧‧垂直方向 200‧‧‧分佈式模式揚聲器 202a‧‧‧電極對 202b‧‧‧電極對 202c‧‧‧電極對 204‧‧‧換能器層 206‧‧‧驅動模組 208‧‧‧支撐件 300‧‧‧程序 302‧‧‧步驟 304‧‧‧步驟 306‧‧‧步驟 308‧‧‧步驟 310‧‧‧步驟 400‧‧‧分佈式模式揚聲器 401a‧‧‧電極 401b‧‧‧電極 402a‧‧‧電極 402b‧‧‧電極 403a‧‧‧電極 403b‧‧‧電極 404‧‧‧面板 406‧‧‧支撐件 408‧‧‧換能器 416‧‧‧換能器層 700‧‧‧方法/程序 702‧‧‧步驟 704‧‧‧步驟 706‧‧‧步驟 708‧‧‧步驟 1000‧‧‧分佈式模式揚聲器 1001a‧‧‧電極對 1002a‧‧‧電極對 1006‧‧‧支撐件 1011a‧‧‧區段 1012a‧‧‧區段 1016‧‧‧換能器層 1020a‧‧‧力矩 1020b‧‧‧力矩 1020c‧‧‧力矩 1020d‧‧‧力矩 1032‧‧‧位置 1040‧‧‧雙區段壓電換能器
圖1A至圖1C展示包括一分佈式模式揚聲器之一例示性器件。
圖2A至圖2C展示基於一輸出頻率子集單獨供能給電極對以致動一換能器層之一分佈式模式揚聲器。
圖3係用於將電流提供至一壓電換能器中所包括之兩個或更多個電極對之一子集之一程序之一流程圖。
圖4A至圖4B係在兩個不同輸出聲頻下之一分佈式模式揚聲器之示意圖。
圖5A係由一分佈式模式揚聲器(DML)產生之依據輸出聲頻而變化之力(每伏特)之總振幅之一模擬圖表。
圖5B係由圖5A之DML之各電極對個別地產生之依據輸出聲頻而變化之力之振幅之一模擬圖表。
圖6係依據輸出聲頻而變化之圖5A至圖5B中模型化之DML之各電極對之相對相位之一模擬圖表。
圖7係用於選擇一DML之各電極對之不同輸入電壓之一程序之一流程圖。
圖8A至圖8B分別係依據輸出頻率而變化之一DML中之各電極對之輸入電壓之實部及虛部之一模擬圖表。
圖9A至圖9B分別係依據輸出聲頻而變化之一DML之經模擬總力輸出及電流汲取之圖表。
圖10A係具有兩個電極對之一DML之一示意圖。
圖10B係一雙區段壓電換能器之一力矩圖。
圖11A至圖11B分別係依據頻率而變化之由具有兩個電極對之一DML產生之每伏特總力及電流汲取之圖表。
各個圖式中之類似元件符號及名稱指示類似元件。
300‧‧‧程序
302‧‧‧步驟
304‧‧‧步驟
306‧‧‧步驟
308‧‧‧步驟
310‧‧‧步驟

Claims (15)

  1. 一種用於驅動分佈式模式揚聲器致動器之方法，其包含：針對經調適以引起一負載在一頻率範圍內振動之一分佈式模式揚聲器之一壓電懸臂型換能器，自該頻率範圍判定輸出振動之一頻率子集，其中該換能器包含在一壓電層之一第一側上之一第一複數個電極及在該壓電層相對於該第一側之一第二側上之一第二複數個電極，該第一複數個電極及該第二複數個電極經排列以形成沿該換能器之一長度定位之兩個或更多個電極對，且各電極對包含該第一複數個電極之一第一電極及該第二複數個電極之一第二電極；針對該頻率子集，基於該換能器上之各對之一相對位置而選擇該兩個或更多個電極對之各者之一各自輸入電壓，其中該兩個或更多個電極對之至少兩者之各自輸入電壓係不同的；及將該等各自輸入電壓施加至該兩個或更多個電極對之各者以引起該換能器在輸出頻率範圍內在該負載上產生一振動力，其中為了在該輸出頻率範圍內在該負載上產生該振動力，該換能器經歷使該壓電層沿該換能器之該長度移位達不同量之振動，且該等各自輸入電壓經選擇以減少在該換能器上對應於一電極對之一位置處一壓電回應之一啟動，其中該啟動與該壓電層之一位移異相。
  2. 如請求項1之方法，其中各輸入電壓包含一對應振幅及一對應相位。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該頻率子集包含0kHz至10kHz。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該頻率子集包含4kHz至10kHz。
  5. 如請求項1或2之方法，其中該等各自輸入電壓經選擇以減小由該換能器針對該振動力汲取之一電流。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該換能器總共具有2個電極對。
  7. 如請求項1或2之方法，其中該換能器總共具有3個電極對。
  8. 一種用於驅動分佈式模式揚聲器致動器之系統，包括：一分佈式模式揚聲器之一壓電懸臂型換能器，其經調適以引起一負載在一頻率範圍內振動，該換能器包含在一壓電層之一第一側上之一第一複數個電極及在該壓電層相對於該第一側之一第二側上之一第二複數個電極，該第一複數個電極及該第二複數個電極經排列以形成沿該換能器之一長度定位之兩個或更多個電極對，各電極對包含該第一複數個電極之一第一電極及該第二複數個電極之一第二電極；一控制器，其經調適以自該頻率範圍判定輸出振動之一頻率子集，且針對該頻率子集，基於該換能器上之各對之一相對位置而選擇該兩個或更多個電極對之各者之一各自輸入電壓，其中該兩個或更多個電極對之至少兩者之各自輸入電壓係不同的；及一驅動模組，其與該兩個或更多個電極對之各者電連通，該驅動模組經調適以將該等各自輸入電壓施加至該兩個或更多個電極對之各者以引 起該換能器在輸出頻率範圍內在該負載上產生一振動力，其中為了在該輸出頻率範圍內在該負載上產生該振動力，該換能器經組態以經歷使該壓電層沿該換能器之該長度移位達不同量之振動，且其中該控制器經調適以選擇該等各自輸入電壓以便減少在該換能器上對應於一電極對之一位置處一壓電回應之一啟動，其中該啟動與該壓電層之一位移異相。
  9. 如請求項8之系統，其中各輸入電壓包含一對應振幅及一對應相位。
  10. 如請求項8或9之系統，其中該頻率子集包含0kHz至10kHz。
  11. 如請求項8或9之系統，其中該頻率子集包含4kHz至10kHz。
  12. 如請求項8或9之系統，其中該控制器經調適以選擇各自輸入電壓以減小由該換能器針對該振動力汲取之一電流。
  13. 如請求項8或9之系統，其中該換能器總共具有2個電極對。
  14. 如請求項8或9之系統，其中該換能器總共具有3個電極對。
  15. 如請求項8或9之系統，其中該壓電層包含一陶瓷材料。
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