專利名稱：揚聲器和輸出聲音的方法
技術領域：
本發明涉及一種揚聲器和輸出聲音的方法。更特別地，本發明涉及一種揚聲器等，其中根據聲信號被驅動的激勵器被用于與振動膜一起振動，從而得到聲輸出。
背景技術：
日本專利申請公開No.H04-313999已經公開了一種揚聲器，其中磁致伸縮激勵器被用于與振動膜一起振動，從而得到聲輸出。磁致伸縮激勵器指的是一種激勵器，其中使用形狀可通過施加外部磁場而改變的磁致伸縮元件。
圖1示出了一種用于獲得聲輸出的聲輸出裝置300的構型。該聲輸出裝置300具有播放器301、放大器302、磁致伸縮激勵器303、和振動膜304。在該裝置300中，磁致伸縮激勵器303和振動膜304構成了揚聲器305。
播放器301再現例如光盤(CD)、小型盤(MD)、數字化多用途光盤(DVD)并且輸出其聲信號。放大器302從播放器301接收這些聲信號，并且隨后使其放大并將其供給至磁致伸縮激勵器303。磁致伸縮激勵器303具有用于傳遞任何位移輸出的驅動桿303a。該驅動桿的尖端連接至振動膜304。
磁致伸縮激勵器303根據聲信號驅動振動膜304。換句話說，磁致伸縮激勵器303的驅動桿303a按照聲信號的波形移動，從而該移動可被傳遞至振動膜304。這使得振動膜304能夠輸出與聲信號相對應的聲音。
發明內容
但是，在聲輸出裝置300的上述揚聲器305中，磁致伸縮激勵器303的驅動桿303a連接至振動膜304的平面，并且磁致伸縮激勵器303僅按一個與振動膜304的平面垂直的振動分量而與振動膜304一起振動，以便獲得聲輸出。
在該裝置中，振動膜304在它的振動點處大聲地振動。聽者可聽到來自該振動點處的聲波與其它位置的聲波相比非常大聲。這使得聲像局限于振動點處。因此，在聲輸出裝置300中，很難獲得球形的聲像(Global acoustic image)。
提供一種能夠提供這種球形聲像的揚聲器和輸出聲音的方法是理想的。
根據本發明的一個實施例，提供了一種揚聲器，它具有一聲學振動膜和一根據聲信號而被驅動的激勵器。激勵器的傳遞部分連接至聲學振動膜，并且將激勵器的位移輸出傳遞至聲學振動膜。激勵器按至少它的沿聲學振動膜的平面的振動分量與聲學振動膜一起振動。
根據本發明一實施例的揚聲器具有上述聲學振動膜和激勵器。該聲學振動膜的形狀例如為管形、板形、桿形、球殼形、球形、漏斗形、錐形、和酒杯形。例如，管形的聲學振動膜由卷繞的板狀部件制成，由此可容易地制造揚聲器。該聲學振動膜通過激勵根據聲信號而被驅動的激勵器來振動。作為激勵器，例如，可使用磁致伸縮激勵器或揚聲器單元。
用于將激勵器的位移輸出傳遞至聲學振動膜的激勵器的傳遞部分連接至聲學振動膜。該激勵器按至少它的沿聲學振動膜的平面的振動分量與聲學振動膜一起振動。在該實施例中，沿聲學振動膜的平面的振動分量隨著激勵器的傳遞部分的位移方向靠近聲學振動膜的平面方向而增加。例如，如果聲學振動膜具有端面，則該激勵器按至少它的與聲學振動膜的端面垂直的振動分量與聲學振動膜一起振動。
因此，激勵器按它的沿聲學振動膜的平面的振動分量與聲學振動膜一起振動，其中該振動分量平行于聲學振動膜的平面，因此基于聲信號的彈性波在聲學振動膜的平面方向上傳播。當彈性波在聲學振動膜中傳播時，該彈性波重復縱波至橫波的模式交換，并且反之亦然，因此，縱波和橫波可在聲學振動膜中混合。橫波沿著聲學振動膜的平面方向(即，與聲學振動膜的端面垂直的方向)激勵振動。這使得振動膜可向外發射聲波，從而獲得聲輸出。
因此，激勵器按它的沿聲學振動膜的平面的振動分量與聲學振動膜一起振動，這可防止在振動點產生較大的橫波。因此，聽者不會聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自該振動點處的聲波，因此，可在整個聲學振動膜上產生聲像。這使得可獲得球形的聲像。
作為聲學振動膜，可使用杯形的聲學振動膜。激勵器的傳遞部分連接至杯形的聲學振動膜的敞開端面。在該揚聲器中，已從聲學振動膜的敞開端面傳播至該聲學振動膜的彈性波傳播至直到杯形聲學振動膜的底部。這使得聲學振動膜的底部可向外發射聲波，從而增強了球形的聲像。
例如，激勵器被設置在一底座外殼上，并且聲學振動膜通過一緩沖件設置在該底座外殼上。因此聲學振動膜通過該緩沖件設置在底座外殼上，這可防止由激勵器產生的任何振動(彈性波)傳播至底座外殼，并且防止將聲像局限在底座外殼側。
當設置聲學振動膜時，其可以可拆卸地設置在底座外殼上。這使得可在多個類別的具有不同材料、尺寸、和形狀的聲學振動膜中任意選擇聲學振動膜，以便將其安裝在底座外殼上，從而可獲得各種類型的音色和外觀等。
例如，可設置多個激勵器。該激勵器的傳遞部分分別連接至聲學振動膜的不同部分。例如，可根據例如同一聲信號來驅動多個激勵器，從而允許獲得全向性。而且，可分別利用獨立的聲信號，例如，利用多通道的聲信號，利用通過獨立地根據聲信號的水平、延遲時間、或頻率特性等來調節相同的聲信號而獲得的多個聲信號等來驅動多個激勵器，從而允許執行任何聲場處理，以便增強球形的聲像。
例如，聲學振動膜可由多個裂開式(split)聲學振動膜構成，它們完全或部分地相互分開。在該揚聲器中，多個激勵器的傳遞部分分別連接至相應的裂開式聲學振動膜，從而確保每一個激勵器的獨立地振動。這允許，例如上述聲場處理被有效地執行。
例如，聲學振動膜可被設置為使得它的一個端部位于下側，激勵器可被安裝在聲學振動膜的另一個端部上，而該激勵器的傳遞部分連接至聲學振動膜的另一個端部。這使得不具有任何固定的激勵器可通過慣性力將它的振動傳播至聲學振動膜，因為激勵器不受限制，因此可導致在聲像中出現較少的失真。
根據本發明的該實施例，由于用于將激勵器的位移輸出傳遞至聲學振動膜的激勵器的傳遞部分連接至聲學振動膜，并且激勵器按至少它的沿聲學振動膜的平面的振動分量與聲學振動膜一起振動，就有可能獲得球形的聲像。
本說明書的結論部分特別指出并且直接要求了本發明的主題。但是，本領域技術人員通過參照附圖閱讀該說明書的其余部分，其中相同的附圖標記指代相同的元件，將可以更好地理解本發明操作的組織和方法，以及它的進一步的優點和目的。
圖1是方框圖，用于說明現有技術的聲輸出裝置的構型，其中使用磁致伸縮激勵器；圖2是根據本發明一實施例的揚聲器100A的透視圖；圖3是根據本發明該實施例的揚聲器100A的豎直剖視圖；圖4是根據本發明該實施例的揚聲器100A的俯視圖；圖5是根據本發明該實施例的揚聲器100A的底視圖；圖6是磁致伸縮激勵器的剖面示意圖；
圖7是表示磁感應線的簡圖；圖8是方框圖，表示用于磁致伸縮激勵器和揚聲器單元的驅動系統的構型；圖9是一曲線圖，示出了當管件沿其徑向振動時，在管件的底部位置，中央位置和頂部位置處的頻率響應的模擬結果；圖10是簡圖，用于表示當管件沿其徑向振動時的振動方向；圖11是一曲線圖，示出了當管件沿其軸向振動時，在管件的底部位置，中央位置和頂部位置處的頻率響應的模擬結果；圖12是簡圖，用于表示當管件沿其軸向振動時的振動方向；圖13是一曲線圖，示出了當聲波僅從管件的頂部發射時，在管件的底部位置和頂部位置處的聲壓水平(SPL)測量結果；圖14是簡圖，用于表示當聲波僅從管件的頂部發射時，聲波的發射方向和待測量的位置；圖15是一曲線圖，示出了當聲波同時從管件的頂部和底部發射時，在管件的底部位置和頂部位置處的SPL測量結果；圖16是簡圖，用于表示當聲波同時從管件的頂部和底部發射時，聲波的發射方向和待測量的位置；圖17是方框圖，示出了用于磁致伸縮激勵器和揚聲器單元的驅動系統的另一構型；圖18是根據本發明另一實施例的揚聲器100B的豎直剖視圖；圖19是根據本發明該另一實施例的揚聲器100B的橫向剖視圖；圖20是根據本發明該另一實施例的揚聲器100B的部分省略的俯視圖；圖21是根據本發明又一實施例的揚聲器100C的透視圖；圖22是根據本發明又一實施例的揚聲器100D的透視圖；圖23是根據本發明又一實施例的揚聲器100D的豎直剖視圖；圖24是根據本發明又一實施例的揚聲器100E的透視圖；圖25是根據本發明又一實施例的揚聲器100F的透視圖；圖26是根據本發明又一實施例的揚聲器100G的透視圖；
圖27是根據本發明又一實施例的揚聲器100G的俯視圖；圖28是根據本發明又一實施例的揚聲器100H的透視圖；圖29是根據本發明又一實施例的揚聲器100H的豎直剖視圖；圖30A和30B是簡圖，各自示出了如何從板狀部件制造管形振動膜(管件)；圖31是簡圖，示出了管件的變型；圖32是簡圖，示出了管件的另一個變型；圖33是簡圖，示出了管件的另一個變型(兩條裂縫)；圖34是簡圖，示出了管件的另一個變型(四條裂縫)；圖35A至35H是簡圖，分別用于表示聲學振動膜的形狀；圖36A和36B是簡圖，分別用于表示聲學振動膜的變型；圖37是簡圖，用于表示聲學振動膜的振動方法；圖38A和38B是簡圖，分別用于表示聲學振動膜的另一振動方法；以及圖39A和39B是簡圖，分別用于表示聲學振動膜的另一振動方法。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述本發明的實施例。圖2-5示出了根據本發明揚聲器的一個實施例的構型。圖2是根據本發明實施例的揚聲器100A的透視圖；圖3是其豎直剖視圖；圖4是其俯視圖；圖5是其底視圖。
揚聲器100A具有底座外殼101，管件102，作為激勵器的磁致伸縮激勵器103，和揚聲器單元104。管件102構成了管形振動膜，其用作聲學振動膜。磁致伸縮激勵器103的驅動桿103a構成了用于傳遞磁致伸縮激勵器103的位移輸出的傳遞部分。
底座外殼101例如由合成樹脂制成。該底座外殼101整體上具有類似于圓盤的形狀，在其中央部分具有穿過它的圓筒形開口105。該底座外殼101還具有預定數量的腿106，在該實施例中，為三條腿，它們沿下部外圓周部分以相等的間距間隔。
如果底座外殼101具有三條腿106，則與底座外殼101具有四條腿的情形相比，有可能實現更穩定的設置，這是因為這三條腿106可以一定與待接觸的任何地方接觸。而且，在底座外殼101的底面設置腿16，可使得其底面遠離待接觸的地方，從而允許從揚聲器單元104發射的聲波能夠向外發射，該揚聲器單元104設置在底座外殼101下方。
管件102例如由預定的材料制成，例如透明的丙烯酸樹脂。管件102被設置在底座外殼101上。即，管件102的下端部被設置在底座外殼101的頂面上的多個位置，在該實施例中，通過使用L形的金屬角形件107設置在四個位置。管件102的尺寸為，例如長1000mm，直徑100mm，厚度2mm。
在L形金屬角形件107的兩端，鉆有未示出的用于螺釘的圓孔。L形角形件107的一端通過螺釘109擰在底座外殼101的頂面上。未示出的每一個螺釘孔形成在底座外殼101中，其中螺釘109的螺紋固定至該螺釘孔。L形角形件107的端部通過由環形橡膠件構成的緩沖件108固定至底座外殼101的頂面。
L形角形件107的另一端通過螺釘110和螺母111固定至管件102的下端部。未示出的每一個螺釘孔形成在管件102的底端部中，其中螺釘110的螺紋固定至該螺釘孔。均由環形橡膠件構成的緩沖件112、113位于L形角形件107的另一端和管件102的外表面之間以及螺母111和管件102的內表面之間。
這樣插入的緩沖件108、112、113可防止由磁致伸縮激勵器103產生的任何振動(彈性波)通過管件102和L形角形件107傳播至底座外殼101，從而避免將任何聲像局限于底座外殼101。
多個磁致伸縮激勵器103，在該實施例中為四個磁致伸縮激勵器，被設置在底座外殼101上。該四個磁致伸縮激勵器103在管件102的圓形下端面之下并沿該下端面以相等的間距設置。在底座外殼101的頂面上，形成有多個分別用于容納磁致伸縮激勵器103的凹陷114。磁致伸縮激勵器103以分別容納在凹陷114內的方式分別設置在底座外殼101上。
每一個磁致伸縮激勵器103通過由環形橡膠件構成的緩沖件115設置在底座外殼101的凹陷114的底部。這樣插入的緩沖件115可防止由磁致伸縮激勵器103產生的任何振動傳播至底座外殼101，從而避免將任何聲像局限于底座外殼101。
當每一個磁致伸縮激勵器103以容納在凹陷114內的方式設置在底座外殼101上時，每一個磁致伸縮激勵器103的驅動桿103a被連接至管件102的下端面。此時，每一個驅動桿103a的位移方向沿與管件102的下端面垂直的方向定向，即，沿管件102的軸向定向。該軸向與沿管件102的平面的方向(平行于管件102的平面的方向)相一致。這種構型使得磁致伸縮激勵器103可按它們的與管件102的下端面垂直的振動分量與管件102的下端面一起振動。
圖6示出了磁致伸縮激勵器103的構型。該磁致伸縮激勵器103具有沿延伸方向移動的桿狀磁致伸縮元件151；用于產生磁場的螺線管152，其定位在該磁致伸縮元件151周圍；作為驅動部件的驅動桿103a，其連接至磁致伸縮元件151的端部并傳遞磁致伸縮激勵器103的任何位移輸出；和容器154，用于將磁致伸縮元件151和螺線管152容納于其中。
容器154由固定盤支座161，永磁體162，和管狀外殼163a，163b構成。磁致伸縮元件151的另一端連接至用于支撐磁致伸縮元件151的固定盤支座161。向磁致伸縮元件151施加偏置靜磁場的永磁體162和構成磁路的管狀外殼163a、163b位于被它們包圍的磁致伸縮元件151周圍。管狀外殼163a、163b被安裝在永磁體162的兩側，即驅動桿103a側和固定盤支座161側。該管狀外殼163a、163b由鐵磁材料制成，從而偏置靜磁場可被有效地施加至磁致伸縮元件151。如果固定盤支座161也由鐵磁材料制成，則偏置靜磁場可被更有效地施加至磁致伸縮元件151。
在驅動桿103a和容器154之間有一個間隙155。驅動桿103a由鐵磁材料制成，因此它可由永磁體162吸引。這種構型使得在驅動桿103a和容器154之間產生吸引磁力。因此，該吸引磁力允許向與驅動桿103a相連的磁致伸縮元件151施加預載荷。
圖7示出了在圖6的磁致伸縮激勵器103中的磁感應線。該磁感應線從永磁體162開始，穿過管狀外殼163a、間隙155、驅動桿103a、和固定盤支座161，并且通過管狀外殼163b返回至永磁體162。這使得在驅動桿103a和容器154之間產生吸引磁力，因此，該吸引磁力允許向磁致伸縮元件151施加預載荷。一部分磁感應線從永磁體162開始，穿過管狀外殼163a、間隙155、驅動桿103a、磁致伸縮元件151、和固定盤支座161，并且通過管狀外殼163b返回至永磁體162。這使得可向磁致伸縮元件151施加偏置靜磁場。
在磁致伸縮激勵器103中，驅動桿103a未通過軸承支撐。這使得不會產生驅動桿103a與軸承的摩擦問題，從而可顯著降低位移輸出的損失。
在磁致伸縮激勵器103中，吸引磁力允許向磁致伸縮元件151施加預載荷。即使是磁致伸縮元件151的移動期間很短，這也能允許預載荷保持被穩定地施加于其，從而可根據供至螺線管152的控制電流獲得適當的位移輸出。
因此，在磁致伸縮激勵器103中，流過螺線管152的控制電流和驅動桿103a的位移之間的關系變成接近于線性關系。這使得可減少根據磁致伸縮激勵器103的特性產生的任何失真，從而降低反饋調節的負擔。
在磁致伸縮激勵器103中，永磁體162位于兩個管狀外殼163a，163b之間，因此，與永磁體被安裝在固定盤支座161的位置上的情形相比，可向磁致伸縮元件151更均勻地施加偏置靜磁場。在該實施例中，無需提供任何軸承以用于支撐驅動桿103a，任何聯接部件以用于將驅動桿103a聯接至容器154，任何彈簧以用于向磁致伸縮元件151施加預載荷，等等，從而可容易地減小磁致伸縮激勵器103的尺寸并以較低的價格制造它。
管件102和每一個磁致伸縮激勵器103構成了用于高聲頻頻帶范圍的揚聲器部件，以便用作高頻揚聲器。揚聲器單元104構成了用于低聲頻頻帶范圍的揚聲器部件，以便用作低頻揚聲器。
揚聲器單元104通過使用未示出的螺釘安裝在底座外殼101上，它的正面倒置并且在底座外殼101下端處封閉開口105。
在該實施例中，揚聲器單元104被設置成使得它可置于與管件102相同的軸線上。從揚聲器單元104的正面發出的正相位聲波穿過底座外殼101的底部而射出。從揚聲器單元104的背面發出的負相位聲波穿過開口105和管件102而從管件102的上端部發射到外部。在該實施例中，管件102用作共振器。
由橡膠材料制成的緩沖件116被設在管件102的下端面和底座外殼101的頂面之間。這可防止由磁致伸縮激勵器103產生的任何振動通過管件102傳播至底座外殼101，并可通過管件102增加密封，從而管件102可極好地用作共振器。
圖8示出了用于四個磁致伸縮激勵器103和揚聲器單元104的驅動系統的構型。
構成立體聲信號的該聲信號的左成分AL和右成分AR被提供至加法器121。該加法器將聲信號的這些成分AL和AR彼此相加以便產生單耳聲信號SA。高通濾波器122接收該單耳聲信號SA并從中提取高頻范圍(high range)成分SAH。均衡器123接收該高頻范圍成分SAH并調節其頻率特性，以使得它與磁致伸縮激勵器103相一致。放大器124-1至124-4分別接收并且放大該經調節的高頻范圍成分SAH，以便將其作為控制信號提供至四個磁致伸縮激勵器103。這使得四個磁致伸縮激勵器103被相同的高頻范圍成分SAH所驅動，因此它們的驅動桿103a可相應于高頻范圍成分SAH移動。
低通濾波器125接收單耳聲信號SA并從中提取低頻范圍(lowrange)成分SAL。均衡器126接收該低頻范圍成分SAL并調節其頻率特性，以使得它與由管件102構成的共振器相一致。延遲電路127接收并使經調節的低頻范圍成分SAL延遲幾毫秒。放大器128接收并放大該延遲后的低頻范圍成分SAL，以便將其作為控制信號提供至揚聲器單元104。這使得揚聲器單元104可由低頻范圍成分SAL驅動。
將延遲電路127插入到低頻范圍成分SAL供向揚聲器單元的供給路徑中，使得與高頻范圍的聲波從管件102發出時的時間點相比，低頻范圍的聲波從揚聲器單元104發出時的時間點能被延遲。這使得聽者易于感覺到在管件102上的聲像，其中管件102根據人類的聽覺特性發出高頻范圍的聲波，使得聲像根據所聽到聲音的高頻范圍而定。
下面將描述示于圖2-5的揚聲器100A的操作。
容納并且設置在底座外殼101中的四個磁致伸縮激勵器103被單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH驅動。它們的驅動桿103a相應于高頻范圍成分SAH而移動。根據每一個驅動桿103a的位移，管件102按它的與管件102的下端面垂直的振動分量(沿管件102的平面)振動。
管件102的下端面被一個縱波激勵并且一個彈性波(振動)沿著管件102的平面方向向其傳播。當該彈性波傳播到管件102時，彈性波重復縱波至橫波的模式交換，并且反之亦然，因此，縱波和橫波可在那里混合。橫波在管件102的水平方向上(即，與管件102的平面垂直的方向)激勵振動。這使得聲波能從管件102向外發射。換句話說，管件102的外表面可發出與高頻范圍成分SAH相對應的高頻范圍的聲輸出。
應該注意的是，在該實施例中，在管件102的圓形下端面之下并沿該下端面以相同間距設置在底座外殼101中的四個磁致伸縮激勵器103根據單耳聲信號SA的相同高頻范圍成分SAH被驅動，因此，管件102的圓周可向各個方向發出高頻范圍的聲輸出。
安裝在底座外殼101底部上的揚聲器單元104根據單耳聲信號SA的低頻范圍成分SAL被驅動。揚聲器單元104的正面發出低頻范圍(正相位)的聲輸出，因此，該聲輸出可從底座外殼101的底部向外發射。而且，揚聲器單元104的背面發出低頻范圍(負相位)的聲輸出，因此，該聲輸出可從管件102的頂部通過開口105和管件102向外發射。
根據圖2-5中所示的揚聲器100A，磁致伸縮激勵器103根據單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH被驅動，按它們的與管件102的下端面垂直的振動分量而與管件102的下端面一起振動。這可防止在振動點處產生較大的橫波。因此，聽者不會聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自振動點處的聲波，因此，可在整個管件102上沿其縱向產生聲像。這使得可獲得球形的聲像。
下面將描述模擬，其中輸入恒定的加速度，并且示出的輸出為管件102在它的下端面沿軸向振動(情形1)以及管件102在它的下端面沿其徑向振動(情形2)情況下的加速度。在這些模擬中，設想使用由丙烯酸樹脂制成的管件102，其具有1000mm的長度，100mm的直徑，和2mm的厚度。
圖9示出了當管件102沿其徑向，即圖10中箭頭所指的方向振動時的模擬情況。曲線“a”表示管件102的底部位置102a，即位于中心軸C上與管件102的下端面相距2.8367cm處的頻率響應；曲線“b”表示管件102的中間位置102b，即位于中心軸C上與管件102的下端面相距50cm處的頻率響應；曲線“c”表示管件102的頂部位置102c，即位于中心軸C上與管件102的下端面相距95.337cm處的頻率響應。
如果管件102沿其徑向振動，則在振動點處將產生較大的橫波。因此，聽者可聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自振動點處的聲波，因此，這些位置處的加速度(聲壓)之間的差值可相對較大。這使得聽者在沿管件102的縱向的各個位置處可感到不均勻的聲壓。這阻止了獲得球形的聲像。
圖11示出了管件102沿其軸向，即按圖12的箭頭所示的方向發生振動的模擬情況。曲線“a”表示管件102的底部位置102a，即位于中心軸C上與管件102的下端面相距2.8367cm處的頻率響應；曲線“b”表示管件102的中間位置102b，即位于中心軸C上與管件102的下端面相距50cm處的頻率響應；曲線“c”表示管件102的頂部位置102c，即位于中心軸C上與管件102的下端面相距95.337cm處的頻率響應。
如果管件102沿其軸向(與管件102的下端面垂直的方向)振動，則在振動點處不會產生較大的橫波。因此，聽者不會聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自振動點處的聲波，因此，這些位置處的加速度(聲壓)之間的差值可相對較小。這使得聽者在沿管件102的縱向的各個位置處可感到均勻的聲壓。從而允許獲得球形的聲像。
根據示于圖2-5的揚聲器100A，磁致伸縮激勵器103與管件102的下端面一起振動，以使得聲波可從管件102沿其縱向的各位置處發射。這使得與單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH相對應的高頻范圍聲輸出可從管件102的外表面發射出去。因此，在該揚聲器100A中，在產生聲像的管件102的位置處不具有任何驅動裝置如磁致伸縮激勵器，因此，如果管件102由完全透明的材料制成，則看不到驅動裝置。因此，有可能在管件102上顯示任何可視信息，例如所發聲音的伴隨的可視信息，而不會被驅動裝置阻斷。
根據示于圖2-5的揚聲器100A，從附著在底座外殼101底部上的揚聲器單元104的正面發出的低頻范圍(正相位)的聲輸出可從底座外殼101的底部向外發射，并且從揚聲器單元104的背面發出的低頻范圍(負相位)的聲輸出可從管件102的頂部通過開口105和管件102向外發射。相對于在管件102沿其縱向的各位置處產生的低頻范圍的聲輸出，這使得聽者可感覺到均勻的聲壓，從而，可在整個管件102上沿其縱向產生聲像，以便獲得球形的聲像。
頂部位置M1和底部位置M2處的聲壓水平(SPL)通過使用麥克風在下面的測量(1)和(2)中被測量，其中頂部位置M1和底部位置M2分別距管件102的上部和底部各一米。測量(1)相應于聲波SW僅從管件102的頂部發出的情形，測量(2)相應于聲波SW同時從管件102的頂部和底部發出的情形。
圖13示出了當聲波SW僅從管件102的頂部，即按圖14的箭頭所示方向發出時測量(1)的結果。曲線“a”表示頂部位置M1處的SPL，曲線“b”表示底部位置M2處的SPL。如圖13所示，當聲波SW僅從管件102的頂部發出時，底部位置M2處的SPL小于頂部位置M1處的SPL。相對于在整個管件102上沿其縱向產生的低頻范圍聲輸出，這可阻止聽者感覺到均勻的聲壓。
圖15示出了當聲波SW同時從管件102的頂部和底部，即按圖16的箭頭所示方向發出時測量(2)的結果。曲線“a”表示頂部位置M1處的SPL，曲線“b”表示底部位置M2處的SPL。如圖15所示，當聲波SW同時從管件102的頂部和底部發出時，底部位置M2處的SPL幾乎等于頂部位置M1處的SPL。相對于在整個管件102上沿其縱向產生的低頻范圍聲輸出，這允許聽者感覺到均勻的聲壓。
用于磁致伸縮激勵器103和揚聲器單元104的驅動系統已進行描述，因此它的構型可為圖8所示的那樣，并且四個磁致伸縮激勵器103可被單耳聲信號SA的相同高頻范圍成分SAH驅動。但是，根據一個實施例，該四個磁致伸縮激勵器103可被分別的高頻范圍成分SAH驅動。
圖17示出了用于四個磁致伸縮激勵器103和揚聲器單元104的驅動系統的另一構型。在圖17中，相同的附圖標記指代與圖8相同的元件，并將省略對其的詳細描述。
由高通濾波器(HPF)122提取的單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH被提供至四個數字信號處理器(DSP)129-1至129-4。該四個數字信號處理器129-1至129-4分別獨立地調節高頻范圍成分SAH的水平，延遲時間，頻率特性等等。放大器124-1至124-4分別接收并且放大通過四個數字信號處理器129-1至129-4調節后的高頻范圍成分SAH1至SAH4。四個磁致伸縮激勵器103隨后分別接收作為驅動信號的該放大后的高頻范圍成分SAH1至SAH4。因此，該四個磁致伸縮激勵器103根據單獨的高頻范圍成分SAH1至SAH4被分別驅動，從而使得這些磁致伸縮激勵器103可根據高頻范圍成分SAH1至SAH4獨立地移動。
由低通濾波器(LPF)125提取的單耳聲信號SA的低頻范圍成分SAL被提供至DSP 130。DSP 130執行例如與如圖8所示的在均衡器126和延遲電路127中執行的處理相一致的處理。放大器128從DSP130接收并放大低頻范圍成分SAL。揚聲器單元104隨后接收作為驅動信號的被放大的低頻范圍成分SAL。因此，揚聲器單元104根據低頻范圍成分SAL被驅動。
根據示于圖17的驅動系統的構型，該四個磁致伸縮激勵器103根據由DSP129-1至129-4的處理而分別獲得的高頻范圍成分SAH1至SAH4被分別驅動，因此，有可能處理聲場以便增強球形的聲像。
應該注意的是，盡管在示于圖17的驅動系統的構型中，用于驅動四個磁致伸縮激勵器103的高頻范圍成分SAH1至SAH4從單耳聲信號SA中提取出來，但是在本發明的一個實施例中，它們可從構成立體聲信號的左聲信號AL和右聲信號AR，或者從多通道聲信號中提取出來。
下面將描述根據本發明另一實施例的揚聲器100B。圖18-20示出了根據本發明的該另一實施例的揚聲器100B的構型。圖18是揚聲器100B的豎直剖視圖；圖19是揚聲器100B的橫向剖視圖，清楚地示出了它的沿圖18中線A-A剖開的下部；圖20是揚聲器100B的俯視圖(沿圖18中線A-A剖開的下部將被部分地省略)。在圖18-20中，相同的附圖標記指代與圖2-5相同的元件，因此將省略對其的詳細說明。
除具有如圖2-5所示的揚聲器100A的構型外，揚聲器100B還具有用于支承管件102的支承件131。支承件131具有將被設置在底座外殼101的頂面上的下交叉桿132，將被設置在管件102的頂部上的上交叉桿133，和桿134。桿134的一端連接至下交叉桿132的中心，并且其另一端連接至上交叉桿133的中心。
下交叉桿132的四個端部分別具有未示出的用于螺釘的圓孔。其四個端部通過螺釘135分別固定至底座外殼101的頂面。未示出的每一個螺釘孔形成在底座外殼101中，其中每一個螺釘135的螺紋固定至該孔。
上交叉桿133的四個端部133e分別被做得較寬并呈直角向下折疊。該四個端部133e分別具有未示出的螺釘所用的圓孔。上交叉桿133的四個端部133e分別通過螺釘136和螺母137固定至管件102的頂部。未示出的每一個螺釘孔形成在管件102的頂部中，其中螺釘136的螺紋固定至該孔。
各自由環形橡膠件構成的緩沖件138、139位于上交叉桿133的四個端部133e中每一個和管件102的外表面之間，以及螺母137中每一個和管件102的內表面之間。這可防止由磁致伸縮激勵器103產生的振動(彈性波)通過管件102和支承件131而傳播至底座外殼101。
圖18-20所示的揚聲器100B的其余部分與圖2-5所示的揚聲器100A類似。圖18-20所示的揚聲器100B的操作與圖2-5所示的揚聲器100A的操作類似。
根據揚聲器100B，可獲得與揚聲器100A類似的極好的效果，并且，如果管件102是細長的，由于支承件131支承著管件102，這可保證它的平衡。支承件131由上述的桿134等制成，因此，它在管件中的占據容積可以較小，這對于作為共振器的管件102的任何功能來說幾乎沒有影響。
下面將描述根據本發明又一實施例的揚聲器100C。圖21示出了根據本發明該又一實施例的揚聲器100C的構型。圖21是揚聲器100C的透視圖。在圖21中，相同的附圖標記指代與圖2相同的元件，因此省略對其的詳細說明。
在該揚聲器100C中，作為具有底部的管件的杯狀件102c被用于代替圖2所示的揚聲器100A的管件102。該杯狀件102c倒置地設置在底座外殼101的頂面上，其上部被底部102d封閉并且其下部敞開。怎樣設置杯狀件102c類似于管件102的設置，因此省略對其的詳細說明。
設置在底座外殼101中的磁致伸縮激勵器103的驅動桿103a分別連接至杯狀件102c的下端面。這使得杯狀件102c可通過磁致伸縮激勵器103按它們的與杯狀件102c的下端面垂直的振動分量從它的下端面開始振動，這與上述管件102類似。
應該注意的是，在該揚聲器100C中，在杯狀件102c的下端面和底座外殼101之間不像圖2所示的揚聲器100A那樣設置有緩沖件。這是因為，杯狀件102c的上部被底部102d封閉，因此不具有共振器的功能，所以無需像共振器那樣增強它的密封。
圖21所示的揚聲器100C的其余部分與圖2所示的揚聲器100A類似。圖21所示的揚聲器100C的操作與圖2所示的揚聲器100A的操作類似，除了杯狀件102c不具有共振器的功能之外。
根據該揚聲器100C，磁致伸縮激勵器103根據單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH被驅動，按它們的與杯狀件102c的下端面垂直的振動分量而與杯狀件102c的下端面一起振動。這可防止在振動點處產生較大的橫波。因此，聽者不會聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自振動點處的聲波，因此，可在整個杯狀件102c上沿其縱向產生聲像。這使得可獲得球形的聲像。
根據該揚聲器100C，由于杯狀件102c的上部被底部102d所封閉，因此由磁致伸縮激勵器103產生的任何振動(彈性波)可傳播至直到該底部102d，以至于底部102d也可向外發射聲波，從而增強球形聲像。
下面將描述根據本發明又一實施例的揚聲器100D。圖22和23示出了根據本發明該又一實施例的揚聲器100D的構型。圖22是揚聲器100D的透視圖，圖23是沿示于圖22的線B-B剖開的揚聲器100D的豎直剖視圖。在圖22和23中，相同的附圖標記指代與圖2和3相同的元件，因此將省略對其的詳細說明。
盡管在示于圖2和3的揚聲器100A中，管件102被用作管形的聲學振動膜，但是在根據本發明的該實施例的揚聲器100D中，矩形丙烯酸板102D被用作板形的聲學振動膜。
丙烯酸板102D被設置在底座外殼101上。即，丙烯酸板102D的下端部被設置在底座外殼101的頂面上的多個位置，在該實施例中，通過兩個L形金屬角形件141a和141b設置在兩個位置。
在每一個L形金屬角形件141a和141b的兩端，分別鉆有用于螺釘的未示出的圓孔。每一個L形角形件141a和141b的一端通過螺釘142a或142b擰在底座外殼101的頂面上。未示出的每一個螺釘孔形成在底座外殼101中，其中每一個螺釘142a、142b的螺紋固定至該螺釘孔。L形角形件141a、141b的端部通過各自由環形橡膠件構成的緩沖件143a、143b分別固定至底座外殼101的頂面。
L形角形件141a、141b的另一端通過螺釘144和螺母145固定至丙烯酸板102D的下端部。未示出的每一個螺釘孔形成在丙烯酸板102D的下端部中，其中每一個螺釘144的螺紋固定至該螺釘孔。應該注意的是，L形角形件141a位于丙烯酸板102D的一側，而L形角形件141b位于丙烯酸板102D的另一側。各自由環形橡膠件構成的緩沖件146a、146b位于L形角形件141a的另一端和丙烯酸板102D的側面之間以及L形角形件141b的另一端和丙烯酸板102D的另一側面之間。
這樣插入的緩沖件143a、143b、146a和146b可防止由磁致伸縮激勵器103產生的任何振動(彈性波)通過丙烯酸板102D和L形角形件141a、141b傳播至底座外殼101，從而避免將任何聲像局限于底座外殼101。
多個磁致伸縮激勵器103，在該實施例中為兩個磁致伸縮激勵器被設置在底座外殼101中。該兩個磁致伸縮激勵器103位于丙烯酸板102D的下端面之下并沿該下端面設置。在底座外殼101的頂面上，形成有多個分別用于容納磁致伸縮激勵器103的凹陷147。磁致伸縮激勵器103以容納在凹陷147內的方式分別設置在底座外殼101上。
每一個磁致伸縮激勵器103通過由環形橡膠件構成的緩沖件148設置在底座外殼101的凹陷147的底部。這樣插入的緩沖件148可防止由磁致伸縮激勵器103產生的任何振動傳播至底座外殼101，從而避免將任何聲像局限于底座外殼101。
當每一個磁致伸縮激勵器103以容納在凹陷147內的方式設置在底座外殼101上時，每一個磁致伸縮激勵器103的驅動桿103a被連接至丙烯酸板102D的下端面。此時，每一個驅動桿103a的位移方向沿與丙烯酸板102D的下端面垂直的方向定向，即，沿著丙烯酸板102D的平面的方向定向。這種構型使得磁致伸縮激勵器103按它們的與丙烯酸板102D的下端面垂直的振動分量與丙烯酸板102D的下端面一起振動。
兩個磁致伸縮激勵器103由例如圖8所示的驅動系統根據相同的高頻范圍成分SAH驅動，因此它們的驅動桿103a可相應于高頻范圍成分SAH移動。可替換地，該兩個磁致伸縮激勵器103分別由例如圖17所示的驅動系統根據分別的高頻范圍成分SAH1、SAH2驅動，因此它們的驅動桿103a可分別相應于它們的相應高頻范圍成分SAH1、SAH2移動。
下面將描述圖22和23所示的揚聲器100D的操作。
容納并且設置在底座外殼101中的兩個磁致伸縮激勵器103例如通過單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH驅動。它們的驅動桿103a相應于高頻范圍成分SAH而移動。根據每一個驅動桿103a的位移，磁致伸縮激勵器103按它們的與丙烯酸板102D的下端面垂直的振動分量與丙烯酸板102D的下端面一起振動。
丙烯酸板102D的下端面被一個縱波激勵并且一個彈性波(振動)傳播至丙烯酸板102D的平面方向。當該彈性波傳播到丙烯酸板102D時，彈性波重復縱波至橫波的模式交換，并且反之亦然，因此，縱波和橫波可在那里混合。橫波在丙烯酸板102D的水平方向上(即，與丙烯酸板102D的平面垂直的方向)激勵振動。這使得聲波能從丙烯酸板102D的兩個側面發射。換句話說，丙烯酸板102D的外表面可發出與高頻范圍成分SAH相對應的高頻范圍的聲輸出。
安裝在底座外殼101底部上的揚聲器單元104根據單耳聲信號SA的低頻范圍成分SAL被驅動。揚聲器單元104的正面發出低頻范圍(正相位)的聲輸出，因此，該聲輸出可從底座外殼101的底部向外發射。而且，揚聲器單元104的背面發出低頻范圍(負相位)的聲輸出，因此，該聲輸出可從底座外殼101的頂面通過開口105向外發射。
根據圖22和23的揚聲器100D，磁致伸縮激勵器103根據單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH被驅動，按它們的與丙烯酸板102D的下端面垂直的振動分量與丙烯酸板102D的下端面一起振動。這可防止在振動點處產生較大的橫波。因此，聽者不會聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自振動點處的聲波，因此，可在丙烯酸板102D的整個表面上產生聲像。這使得可獲得球形的聲像。
根據圖22和23所示的揚聲器100D，磁致伸縮激勵器103與丙烯酸板102D的下端面一起振動，因此聲波可從丙烯酸板102D沿其縱向的各位置發射。這使得與單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH相對應的高頻范圍聲輸出可從丙烯酸板102D的外表面發射出去。因此，在該揚聲器100D中，在產生聲像的丙烯酸板102D的位置處不具有任何驅動裝置，例如磁致伸縮激勵器，因此，如果丙烯酸板102D由完全透明的材料制成，則看不到驅動裝置。因此，有可能在丙烯酸板102D上顯示任何可視信息，例如所發聲音伴隨的可視信息，而不會被驅動裝置阻斷。
下面將描述根據本發明另一實施例的揚聲器100E。圖24示出了根據本發明該另一實施例的揚聲器100E的構型。圖24是揚聲器100E的透視圖。在圖24中，相同的附圖標記指代與圖2相同的元件，因此將省略對其的詳細說明。
在該揚聲器100E中，不具有開口的盤狀底座外殼101E被用于代替圖2所示的揚聲器100A的底座外殼101。管件102被設置在盤狀底座外殼101E的頂面上，并且四個磁致伸縮激勵器103(在該圖中僅示出了兩個磁致伸縮激勵器103)被容納并設置在其中。設置該管件102和磁致伸縮激勵器103的方式類似于圖2所示的揚聲器100A，因此將省略對其的詳細說明。
應該注意的是，在該揚聲器100E中，在底座外殼101E上未安裝揚聲器單元。
四個磁致伸縮激勵器103通過例如圖8所示的驅動系統根據相同的高頻范圍成分SAH驅動，因此它們的驅動桿103a可相應于它們的相應高頻范圍成分SAH移動。可替換地，該四個磁致伸縮激勵器103分別通過例如圖17所示的驅動系統根據分別的高頻范圍成分SAH1至SAH4驅動，因此它們的驅動桿103a可分別相應于它們的相應高頻范圍成分SAH1至SAH4移動。
圖24所示的揚聲器100E的其余部分與圖2所示的揚聲器100A類似。該揚聲器100E中的管件102和磁致伸縮激勵器103的操作與圖2所示的揚聲器100A的操作類似，從而可從管件102的外表面獲得與高頻范圍成分SAH相應的高頻范圍的聲輸出。
根據該揚聲器100E，與圖2所示的揚聲器100A類似，磁致伸縮激勵器103根據單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH被驅動，按它們的與管件102的下端面垂直的振動分量而與管件102的下端面一起振動。這可防止在振動點處產生較大的橫波。因此，聽者不會聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自振動點處的聲波，因此，可在整個管件102上沿其縱向產生聲像。這使得可獲得球形的聲像。
下面將描述根據本發明另一實施例的揚聲器100F。圖25示出了根據本發明該另一實施例的揚聲器100F的構型。圖25是揚聲器100F的透視圖。在圖25中，相同的附圖標記指代與圖22相同的元件，因此將省略對其的詳細說明。
在該揚聲器100F中，不具有開口的盤狀底座外殼101E被用于代替圖22所示的揚聲器100D的底座外殼101。丙烯酸板102D被設置在盤狀底座外殼101E的頂面上，并且兩個磁致伸縮激勵器103被容納并設置在其中。設置該丙烯酸板102D和磁致伸縮激勵器103的方式類似于圖22所示的揚聲器100D，因此將省略對其的詳細說明。
應該注意的是，在該揚聲器100F中，在底座外殼101E上未安裝揚聲器單元。
兩個磁致伸縮激勵器103通過例如圖8所示的驅動系統根據相同的高頻范圍成分SAH驅動，因此它們的驅動桿103a可相應于它們的相應高頻范圍成分SAH移動。可替換地，該兩個磁致伸縮激勵器103分別通過例如圖17所示的驅動系統根據分別的高頻范圍成分SAH1和SAH2驅動，因此它們的驅動桿103a可分別相應于它們的相應高頻范圍成分SAH1和SAH2移動。
圖25所示的揚聲器100F的其余部分與圖22所示的揚聲器100D類似。該揚聲器100F中的丙烯酸板102D和磁致伸縮激勵器103的操作與圖22所示的揚聲器100D的操作類似，從而可從丙烯酸板102D的外表面獲得與高頻范圍成分SAH相應的高頻范圍的聲輸出。
根據該揚聲器100F，與圖22所示的揚聲器100D類似，磁致伸縮激勵器103根據例如單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH被驅動，按它們的與丙烯酸板102D的下端面垂直(沿丙烯酸板102D的平面方向)的振動分量與丙烯酸板102D的下端面一起振動。這可防止在振動點處產生較大的橫波。因此，聽者不會聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自振動點處的聲波，因此，可在丙烯酸板102D的整個表面上產生聲像。這使得可獲得球形的聲像。
下面將描述根據本發明另一實施例的揚聲器100G。圖26和27示出了根據本發明該另一實施例的揚聲器100G的構型。圖26是揚聲器100G的透視圖，圖27是揚聲器100G的俯視圖。在圖26和27中，相同的附圖標記指代與圖2-5相同的元件，因此將省略對其的詳細說明。
該揚聲器100G具有外殼171，用作聲學振動膜的管件102，和用作激勵器的磁致伸縮激勵器103。外殼171例如由合成樹脂制成并且具有盤狀形狀。該外殼171安裝在管件102的頂部上。
多個磁致伸縮激勵器103，在該實施例中為四個磁致伸縮激勵器上下倒置地設置在外殼171中。該四個磁致伸縮激勵器103在管件102的圓形頂端面之上并沿該頂端面以相等的間距設置。在外殼171的底面上，形成有各自用于容納磁致伸縮激勵器103的未示出的凹陷。磁致伸縮激勵器103以容納在這些凹陷內的方式分別設置在外殼171中。
設置并且容納在外殼171中的四個磁致伸縮激勵器103的前端分別與管件102的頂端面連接。在該實施例中，每一個驅動桿103a的位移方向被定向為沿著與管件102的頂端面垂直的方向，即，定向于管件102的軸向。該軸向與沿管件102的平面方向(平行于管件102的平面的方向)相一致。這種構型使得磁致伸縮激勵器103可按它們的與管件102的頂端面垂直的振動分量而與管件102的頂端面一起振動。
四個磁致伸縮激勵器103通過例如圖8所示的驅動系統根據相同的高頻范圍成分SAH驅動，因此它們的驅動桿103a可相應于高頻范圍成分SAH移動。可替換地，該四個磁致伸縮激勵器103分別通過例如圖17所示的驅動系統根據分別的高頻范圍成分SAH1至SAH4驅動，因此它們的驅動桿103a可分別相應于它們的相應高頻范圍成分SAH1至SAH4移動。
該揚聲器100G中的管件102和磁致伸縮激勵器103的操作與圖2所示的揚聲器100A的操作類似，從而可從管件102的外表面獲得與高頻范圍成分SAH相應的高頻范圍的聲輸出。
根據該揚聲器100G，與圖2所示的揚聲器100A類似，磁致伸縮激勵器103根據單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH被驅動，按它們的與管件102的頂端面垂直的振動分量與管件102的頂端面一起振動。這可防止在振動點處產生較大的橫波。因此，聽者不會聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自振動點處的聲波，因此，可在整個管件102上沿其縱向產生聲像。這使得可獲得球形的聲像。
根據該揚聲器100G，磁致伸縮激勵器103被設置在安裝于管件102的頂端面上的外殼171中，因此，每一個磁致伸縮激勵器103不固定，并且可通過慣性力向管件102傳播任何振動。這使得磁致伸縮激勵器103能不受限制，從而聲像中失真較小。
下面將描述根據本發明另一實施例的揚聲器100H。圖28和29示出了根據本發明另一實施例的揚聲器100H的構型。圖28是揚聲器100H的透視圖，圖29是揚聲器100H的豎直剖視圖。在圖28和29中，相同的附圖標記指代與圖2和3相同的元件，因此將省略對其的詳細說明。
該揚聲器100H具有底座外殼101、用作聲學振動膜的管件102、和用作電動激勵器的揚聲器單元172。
揚聲器單元172安裝在底座外殼101上，它朝向上并且封閉著開口105。如圖29所示，該揚聲器單元172具有單元框架172a、錐172b、邊緣172c、極靴172d、磁鐵172e、磁軛172f，和頂板172g。
管件102的下端部被設置在單元框架172a的多個位置，在該實施例中，被設置在四個位置。在單元框架172a和管件102的每一個中，分別鉆有未示出的用于螺釘的圓孔。管件102的下端部通過螺釘173和螺母174固定至該單元框架172a。各自由環形橡膠件構成的緩沖件175、176位于單元框架172a和管件102的外表面之間，以及螺母174和管件102的內表面之間。
當管件102的下端部按照上述被設置至單元框架172a時，管件102的下端面連接至揚聲器單元172的錐172b。錐172b構成了激勵器的傳遞部分，用于將激勵器的位移輸出傳遞至聲學振動膜。這種構型使得揚聲器單元172的錐172b可按它的與管件102的下端面垂直的振動分量與管件102的下端面一起振動。
這樣插入的緩沖件175，176可防止由揚聲器單元172的錐172b產生的任何振動通過管件102和單元框架172a傳播至底座外殼101，從而避免將任何聲像局限于底座外殼101。
揚聲器單元172通過例如從單耳聲信號SA中提取出來的高頻范圍成分SAH驅動，以使得錐172b可相應于該高頻范圍成分SAH移動。
下面將描述圖28和29所示的揚聲器100H的操作。
連接至底座外殼101的揚聲器單元172通過單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH被驅動。它的錐172b相應于高頻范圍成分SAH而移動。根據錐172b的位移，管件102的下端面按錐172b的與管件102的下端面垂直(沿管件102的平面)的振動分量而振動。
管件102的下端面被一個縱波激勵并且一個彈性波(振動)傳播至管件102。當該彈性波傳播到管件102時，彈性波重復縱波至橫波的模式交換，并且反之亦然，因此，縱波和橫波可在那里混合。橫波在管件102的水平方向上(即，與管件102的平面垂直的方向)激勵振動。這使得聲波能從管件102發射。換句話說，管件102的外表面可發出與高頻范圍成分SAH相應的高頻范圍的聲輸出。
根據圖28和29的揚聲器100H，揚聲器單元172根據單耳聲信號SA的高頻范圍成分SAH被驅動，按它的與管件102的下端面垂直的振動分量與管件102的下端面一起振動。這可防止在振動點處產生較大的橫波。因此，聽者不會聽到與來自其它位置的聲波相比聽起來非常大聲的來自振動點處的聲波，因此，可在整個管件102上沿其縱向產生聲像。這使得可獲得球形的聲像。
盡管在上面的實施例中，圓筒形的管件102被用作管形的聲學振動膜，但是本發明并不限于此。也可以使用方形的管件。而且，作為圓筒形的管件，其可通過卷繞板狀部件來制造。這使得管形的聲學振動膜可被容易地制造。例如，如圖30A所示的板狀部件181可被卷繞以制造如圖30B所示的管件182。在該管件182中，在圖30B中以箭頭P表示的邊緣通過膠粘劑等相互粘結在一起。應該注意的是，如圖31所示，不將其邊緣粘接在一起而被制造的具有字母C形斷面的管件182’也可被用作管形的聲學振動膜。
圖32示出了通過折疊板狀部件制造的方形管件183。盡管在該管件183中，以箭頭Q表示的邊緣沒有相互粘接在一起，因此它可裂開一個裂縫，但是本發明并不限于此。該邊緣可完全地彼此粘接在一起。
盡管在上面的實施例中，已經示出了整體的聲學振動膜(管件或丙烯酸板)，其中磁致伸縮激勵器103與該聲學振動膜一起振動，但是本發明并不限于此。例如，如圖33所示，可使用被劈成至少兩個部分的方形管件184。圖33示出了方形管件184被兩條裂縫184a、184b裂開的情形。而且，圖34示出了管件185被四條裂縫185a-185d裂開的情形。
應該注意的是，盡管在圖33中，方形管件184被裂縫184a、184b完全裂開，但是本發明并不限于此。被兩條其長度小于管件的整個長度的裂縫部分地裂開的管件也可使用。可替換地，盡管在圖34中，管件185被裂縫185a-185d部分地裂開，但是本發明并不限于此。被四條其長度等于管件的總長度的裂縫完全地裂開的管件也可使用。
管件184、185底部的箭頭表示振動傳遞的方向。這種構型，即聲學振動膜被裂成至少兩個部分，允許保證在每一個激勵器上的激勵可獨立進行，從而能有效地執行上述聲場處理。
盡管在上面的實施例中，作為管形聲學振動膜的管件102和作為板狀聲學振動膜的丙烯酸板102D被用作聲學振動膜，但是本發明并不限于此。也可使用具有其它形狀的聲學振動膜。例如，圖35A示出了桿形的聲學振動膜186a；圖35B示出了球殼形的聲學振動膜186b；圖35c示出了球形的聲學振動膜186c；圖35D示出了圓錐形的聲學振動膜186d；圖35E和35F分別示出了漏斗形的聲學振動膜186e，186f；圖35G示出了酒杯形的聲學振動膜186g；圖35H示出了圓筒形的聲學振動膜186h，其直徑逐漸變大。應該注意的是，當聲學振動膜具有如圖35D或35E所示的圓錐形或漏斗形時，一個磁致伸縮激勵器103與該圓錐或漏斗的頂點一起振動，從而可獲得全向的聲學振動膜。
即使是使用這些聲學振動膜，當磁致伸縮激勵器按至少其沿聲學振動膜的平面的振動分量與聲學振動膜中的任意一個一起振動時，來自振動點處的水平也可降低，從而能夠獲得球形的聲像。
在上面的實施例中，管件102和丙烯酸板102D通過其下端面設置在底座外殼101的頂面上(見圖2和22)。在那種情況下，它們可通過螺釘109、142a固定或松開，從而它們可根據需要被連接或拆卸。此時，用戶可根據他或她的選擇改變聲學振動膜，因此如圖36A所示，丙烯酸板102D可被設置在底座外殼101上，或者如圖36B所示，木制板102D’可被設置在底座外殼101上。
因此，聲學振動膜可拆卸地設置在底座外殼101上，允許用戶在多個類別的具有不同材料、尺寸、和形狀的聲學振動膜中任意選擇聲學振動膜，并將其連接至底座外殼101，從而可獲得各種類型的音色和外觀。
在如圖2所示的揚聲器100A中，在管件102的圓形下端面之下并沿該下端面以相等間距設置的四個磁致伸縮激勵器103按它們的與管件102的下端面垂直的振動分量與管件102一起振動，因此管件102的整個外表面可以全向發射高頻范圍的聲輸出。如圖37所示，如果一個磁致伸縮激勵器103的驅動桿103a連接至管件191的整個下端面，并且磁致伸縮激勵器103與管件191一起振動，則管件191的整個外表面就有可能以全向發射高頻范圍的聲輸出。
盡管在圖2所示的揚聲器100A和圖22所示的揚聲器100D中，每一個磁致伸縮激勵器103的驅動桿103a直接連接至作為聲學振動膜的管件102和丙烯酸板102D中每一個的下端面，但是本發明并不限于此。每一個磁致伸縮激勵器103的驅動桿103a可間接連接至聲學振動膜并與其一起振動。
例如，圖38A和38B示出了聲學振動膜的一種情形，其中丙烯酸圓盤193連接至管件192的整個下端面并且該磁致伸縮激勵器103的驅動桿103a連接至該丙烯酸圓盤193的下端面。圖38A是該聲學振動膜的透視圖，圖38B是其豎直剖視圖。在該聲學振動膜中，例如，0.5mm的薄且輕的聚碳酸酯管可被用作管件192，因此磁致伸縮激勵器103可按它的與管件192的下端面垂直的振動分量與管件192一起振動，從而使得管件192的整個外表面可以全向發射高頻范圍的聲輸出。應該注意的是，圖38B所示的箭頭表示在管件192中傳遞任何振動的方向。這種構型可通過一個磁致伸縮激勵器103以低成本實現。
而且，圖39A和39B示出了聲學振動膜的一種情形，其中，例如在丙烯酸管件194的圓形下端面之下并沿該下端面以相等間距設置的兩個磁致伸縮激勵器103按它們的與管件194的下端面垂直的振動分量與管件194一起振動，并且插入板195分別位于磁致伸縮激勵器103的驅動桿103a和管件194的下端面之間。圖39A是該聲學振動膜的透視圖，圖39B是其豎直剖視圖。在該聲學振動膜中，插入板195可由各種材料制成，例如木頭、鋁、和玻璃。由于特征振動模式根據材料而互不相同，因此可根據所選定的材料獲得任意類型的音色。
盡管在上面的實施例中，磁致伸縮激勵器103和電動激勵器用作激勵器，但是本發明并不限于此。當然，壓電激勵器等也可被用作激勵器以實現與上面的實施例相同的揚聲器。
根據本發明的上述實施例，有可能在可接受的較寬范圍內獲得球形的聲像，因此本發明適用于視聽設備的揚聲器等。
本發明的技術人員應該理解，各種改進、組合、變型和改變可根據設計要求和其它因素產生，只要它們落在所附權利要求或其等效物的范圍內。
權利要求
1.一種揚聲器，包括聲學振動膜；和根據聲信號而被驅動的激勵器，所述激勵器具有將激勵器的位移輸出傳遞至聲學振動膜的傳遞部分，所述傳遞部分直接或間接連接至聲學振動膜，其中激勵器按至少它的沿聲學振動膜的平面的振動分量與聲學振動膜一起振動。
2.根據權利要求1所述的揚聲器，其中聲學振動膜具有一端面；并且其中激勵器按至少它的與聲學振動膜的端面垂直的振動分量與聲學振動膜一起振動。
3.根據權利要求1所述的揚聲器，其中聲學振動膜為杯形；并且其中激勵器的傳遞部分連接至杯形聲學振動膜的敞開端面。
4.根據權利要求1所述的揚聲器，其中聲學振動膜為管形，并且激勵器的傳遞部分連接至管形聲學振動膜的一側的端面；并且其中管形的聲學振動膜由卷繞的板狀部件制成。
5.根據權利要求1所述的揚聲器，還包括底座外殼，其中激勵器被設置在該底座外殼上；并且其中聲學振動膜通過一緩沖件設置在該底座外殼上。
6.根據權利要求5所述的揚聲器，其中聲學振動膜可拆卸地設置在底座外殼上。
7.根據權利要求1所述的揚聲器，其中設置有多個激勵器；并且其中激勵器的傳遞部分分別連接至聲學振動膜的不同部分。
8.根據權利要求7所述的揚聲器，其中多個激勵器通過相同的聲信號驅動。
9.根據權利要求7所述的揚聲器，其中多個激勵器分別通過獨立的聲信號驅動。
10.根據權利要求1所述的揚聲器，其中激勵器是磁致伸縮激勵器和電動激勵器之一。
11.根據權利要求7所述的揚聲器，其中聲學振動膜包括多個裂開式聲學振動膜；并且其中多個激勵器的傳遞部分分別連接至相應的裂開式聲學振動膜。
12.根據權利要求1所述的揚聲器，其中聲學振動膜被設置為使得它的一個端部位于下側；并且其中該激勵器被安裝在聲學振動膜的另一個端部上，而該激勵器的傳遞部分連接至聲學振動膜的另一個端部。
13.一種輸出聲音的方法，所述方法包括以下步驟通過使用基于聲信號的彈性波沿著聲學振動膜的水平方向激勵振動，所述彈性波沿聲學振動膜的平面傳播；和向外部發射聲波。
14.一種輸出聲音的方法，其中具有一端面的聲學振動膜通過具有一用于傳遞激勵器的位移輸出的傳遞部分的激勵器振動，所述激勵器根據聲信號被驅動，所述方法包括以下步驟使激勵器的傳遞部分連接至聲學振動膜的端面；和按至少激勵器的與聲學振動膜的端面垂直的振動分量與聲學振動膜一起振動。
全文摘要
一種揚聲器，包括聲學振動膜，和根據聲信號而被驅動的激勵器。該激勵器具有直接或間接連接至聲學振動膜并且將激勵器的位移輸出傳遞至聲學振動膜的傳遞部分。該激勵器按至少它的沿聲學振動膜的平面的振動分量與聲學振動膜一起振動。
文檔編號H04R15/00GK1980491SQ20061016591
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月11日 優先權日2005年12月9日
發明者鈴木伸和, 瓜生勝, 大橋芳雄 申請人:索尼株式會社