專利名稱：具有泡沫定片的聲波發射器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電容性或靜電聲波發射器，尤其涉及這樣的發射器包括定片部件和相關聯的作為揚聲器設備響應外加可變電壓產生聲波輸出的可動發射器薄膜。
長期以來，用與定片或驅動部件關聯并絕緣的可動靜電膜片或薄膜作為揚聲器和／或傳聲器設備的一部分在聲學中是已知的。這種設備的典型構造包括具有金屬涂層的撓性聚酯薄膜(tm)或Kapton(tm)薄膜和相關聯的由氣隙或絕緣材料隔開的導電剛性板。包括聲波信號的外加電壓輸送到該電容性組件，使撓性發射器薄膜移位以傳播期望的聲音壓縮波。
根據聲波輸出的應用和頻率，存在兩類主要的靜電揚聲器。單端揚聲器包括單個板，通常具有允許聲音通過的孔。薄膜懸在板的前面或后面，可以通過墊片使其不與板接觸。對于超聲波發射器，薄膜偏斜與不規則的板面直接接觸，從而薄膜能在袋或腔中振動。空氣、塑料薄膜或類似的非導電材料的絕緣屏障夾在薄膜和板之間，以防止電氣接觸和電弧。典型地，板和膜片與直流電源連接，在金屬涂層和板的相應導電表面產生相反極性。由這種構造帶來的電容性關系能使靜電揚聲器將可變電壓轉換成壓縮波這樣的聲波輸出。
第二類主要的靜電揚聲器以推挽結構為代表。在這種情況下，揚聲器有兩個剛性板，它們對稱地放置在導電膜片的兩側。由于外加電壓，一個板相對于膜片為負，而另一個板假定為正電荷。輸送到該電容性組件的可變電壓加強了對膜片的推挽作用，從而增大了功率輸出。通用的靜電發射器設計的理論和結構的進一步細節見ElectrostaticLoudspeaker，Ronald Wagner，Audio Amateur出版社，1993。
多年的定向研究已經對該基本系統開發出各種各樣的技術改進，但元件定義一直未變。尤其是，用作定片或靜止部件的剛性板通常為薄膜提供支承，并為期望的聲波信號的應用提供導電介質。用于板結構的典型材料包括鋁、銅平面電路板和本領域中公知的類似材料。
盡管材料選擇的這種模式主要服務于靜電揚聲器所需要的目的，但缺乏替代成分限制了揚聲器應用中的變化。例如，語音系統通常尺寸很大，以便兼容較低頻率的開發。因此，重量和幾何尺寸變成了重要的設計因素。而且，對可接受的板材料的剛度和已知硬度的要求通常導致板部件構造成揚聲器系統的承載部件。同時，板發展歷史所接受的傳統限制轉移了人們對開發靜電揚聲器設計中其他選項的注意力。
本發明的一個目的是為普通靜電揚聲器構造提供可替換的組件材料，這種構造在結構和聲學特性方面提供了新變化。
本發明的另一個目的是通過用泡沫材料作為揚聲器系統的定片部件來降低重量和硬度要求。
本發明的再一個目的是開發各種板或定片成分，這些成分基于開／關室結構提供聲音傳送的選擇度。
本發明的再一個目的是提供一種在包括聲頻和超聲頻的聲波輸出的全范圍內以單一或推挽結構工作的板或支承部件。
本發明的另一個目的是提供一種廉價的泡沫定片或板，它們重量輕并且能形成各種幾何結構，既經濟又增強了性能。
本發明的具體目的是提供一種用于聲頻應用的靜電揚聲器，其充分降低了制造成本，簡化了設計。
本發明的這些以及其他目的通過一種揚聲器設備實現。所述揚聲器設備包括靜電發射器薄膜和第一泡沫部件，靜電發射器薄膜響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出，第一泡沫部件具有前面、中間芯部分和后面。前面由硬度足以支承靜電薄膜且具有導電特性的成分組成，導電特性能用可變電壓提供期望的聲波信號。前面的表面包括小空腔，空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，每個空腔終止在與泡沫部件的前面大致重合的接觸邊緣上。薄膜加到泡沫部件的前面，被偏斜與前面的接觸邊緣直接接觸，使得前面直接支承薄膜。信號源連接揚聲器設備，用于提供包括聲波信號的可變電壓。本發明還配置有作為絕緣部件的第一前面，中間芯和／或可作為導電部件的后面。
在本發明的另一個實施例中，開發了推挽結構，利用定位在靜電發射器薄膜上的第一泡沫部件對側的類似結構的第二泡沫部件。靜電發射器薄膜夾在相應的薄膜部件之間，包括與相應的第一和第二泡沫部件成非接觸關系的導電層，以便使薄膜的第一和第二前面以推挽關系電容性地響應可變電壓。
本發明的另一個變形包括靜電發射器薄膜，可在聲頻范圍內工作，具有帶前面、中間芯和后面的支承部件，其中前面由硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分組成，導電特性能用可變電壓提供期望的聲頻信號。靜電薄膜應用到支承部件的前面并被偏斜與接觸邊緣直接接觸。再者，系統用第二支承部件可以適應推挽工作，也能對系統進行修改以使絕緣層在前面相互交換。
本發明的另一個實施例包括靜電發射器薄膜和第一泡沫部件，靜電發射器薄膜響應外加可變電壓發射聲波輸出，第一泡沫部件具有前面、中間芯部分和后面。再者，泡沫部件由包括導電特性的成分組成，導電特性能應用可變電壓將期望聲波信號從泡沫部件提供給發射器薄膜。前面包括小空腔，小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，其中圍壁結構在大致與泡沫部件的前面重合處終止。提供薄膜支承裝置，用于通過可變電壓在泡沫部件內形成的電動勢的范圍內以一定距離定位和移置泡沫部件前面的靜電薄膜。通過沿可比的方位將第二泡沫部件加到薄膜的對側上來實現推挽工作。
本發明還包括一種傳播聲波能量的方法，包括以下步驟a)選擇泡沫部件，所述泡沫部件具有由包括能將可變電壓加到前面以提供期望聲波信號的導電特性的圍壁結構限定的前面小空腔；b)將靜電發射器薄膜應用于泡沫部件的前面，靜電發射器薄膜響應外加電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出；c)使薄膜相對于前面偏斜，使得薄膜作為靜電發射器響應泡沫部件的可變電壓；d)將可變電壓提供給泡沫部件和發射器組合；以及e)聲頻壓縮波從發射器傳播到周圍空氣中。
本發明的這些和其他的目的及特征將通過結合附圖對本發明的實施例的描述而得到進一步說明。在這些附圖中
圖1是根據本發明構造的單端靜電揚聲器的截面側視圖。
圖2沿圖1的線2-2剖開的部分截面圖。
圖3示出了部分泡沫定片的仰視透視圖，其中為便于解釋隔開了空腔和特征。
圖4示出了本揚聲器設備一種可能的形狀-弓形。
圖5示出了本揚聲器設備一種可能的形狀-圓柱形。
圖6提供了在推挽結構中本揚聲器設備的一種基本形式的示意圖。
圖7示出了本發明的另一個實施例，其中薄膜部件夾在相對的泡沫定片之間。
圖8示出了具有單薄膜部件的本發明的另一個實施例。
圖9示出了包括擴網形金屬定片的另一個實施例。
圖10是本發明的另一個圓柱形實施例。
圖11示出了圖10的另一個實施例的對角線截面，沿圓柱體的中心軸剖開。
圖12和13示出了本發明的多薄膜實施例。
圖14、15和16示出了適于本發明的另一種弓形。
通過下文公開的最佳實施例來描述附帶的權利要求中提出的若干創造性概念。本領域的技術人員可以理解，可能有很多變形，本文所提供的附圖和例子是為了使本領域的普通技術人員能夠在多種不同揚聲器結構和傳播聲波能量的其他設備中應用這些創造性概念。從而，如下的描述并不作為限定，而是由后附的權利要求書來限定本發明的范圍。
例如，圖1和2示出了具有聲波輸出11的單端揚聲器設備10，聲波輸出11以正向12傳播。該揚聲器可以連接到聲頻放大器或超聲波驅動器13，放大器或驅動器13提供各種電子線路支承部件以適用期望的聲波信號。這種線路是眾所周知的，在此不作詳細描述。放大器或驅動器13只代表許多信號源，包括傳統的無線電、TV、錄音或其他聲音系統。
設備包括靜電發射器薄膜15，靜電發射器薄膜15響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出。如圖2所示，發射器薄膜包括塑料片16和薄金屬涂層17或其他導電表面。靜電放大器薄膜也是眾所周知的，已經應用到很多電容性或分層電荷系統中，它們在下文中統稱為靜電設備。典型地，塑料片是聚酯薄膜(tm)、Kapton(tm)或其他非導電成分，這些成分可充當薄金屬層17和定片部件20之間的絕緣體。具有局部導電性的表面或涂層可用于橫越膜片表面形成均勻的電荷分布。優選的電阻系數范圍是大于10k歐姆。這提供了更少的電荷遷移并防止產生引起電弧的靜電。更高的阻抗例如100兆歐在本申請中是很普通的。顯然，該選擇也影響兩個板之間的電容。
發射器薄膜的特性包括撓性、適當的電阻系數和抗拉強度，所有這些在現有的靜電揚聲器技術中都發展得很好。借助于本發明，已經在現有技術系統中使用的發射器薄膜組合可能在本發明新型應用中提供一定水平的可操作性。在一些實施例中，重要的是發射器能符合泡沫的袋狀表面，從而能在每個空腔隔離不同的部分。這不是建議發射器振動被限制在剛好由每個空腔捕獲的空間，但是，原因是空腔之間的邊緣效應和交叉振動可以說明該組合作為音頻揚聲器的意外功效。
本發明的主要特征之一包括用泡沫部件作為定片20。相對于輕的、撓性發射器薄膜15，定片充當提供慣量的基礎部件或剛性部件。該定片是到導電元件，為電容器組合提供一個極性。該部件的電阻系數選擇成促成均勻的電荷遷移，以避免電弧和靜電系統中固有的其他負效應。具有證實的有效特性的最佳成分是用作計算機和其他電荷敏感物體的包裝材料的傳統靜電包裝泡沫(通常稱為“導電泡沫”)。該材料用于對敏感物體提供靜電放電。它不僅保護部件不受不利的電氣放電或暴露的影響，而且重量非常輕、不昂貴。它通常實際上以任何形狀、密度或尺寸形成在普通泡沫成型的設備中。
現有技術中，材料的使用一般限制在被動地位(包裝材料)，其目的僅是保護敏感部件。象其他包裝材料一樣，作用是基于臨時放置以填充硬紙盒或箱內的空間。通常，這種材料因為沒有獨立的價值而隨箱丟掉。它在電子市場中的存在一直被認為當然的，并由全世界大量垃圾證明。
本發明人發現了不尋常且意外的特性組合，這些特性共同提供了作為靜電揚聲器系統中定片部件的有效性能。該材料的優點通過說明變得更明顯；但顯然，至今，這種廉價材料作為復雜昂貴的靜電揚聲器系統的潛能是能節約成本和更接近公眾市場。大家知道，現有技術靜電揚聲器系統對運動非常敏感、體積大、笨重且通常比同型聲波技術昂貴。用輕型“包裝”泡沫作為揚聲器的主要部件有利地影響了上述每個因素，從而打開了靜電揚聲器技術應用的新局面。
附圖示出了隨機袋或空腔的泡沫成分。用可用技術還能使塑料基質內的空隙尺寸更均勻。因此，可以為具體頻率應用、諧振和相關特性而調整和優化定片部件。泡沫的硬度或剛度是材料特性和袋密度及限定各空隙或袋的壁厚度的函數。因此，在控制隨機-均勻間隙尺寸之外，可以通過改變各種物理參數來進一步控制定片聲學響應。定片部件內剛度的重要性是眾所周知的，目前能通過與泡沫成分獨特性有關的新的設計因素來局部加以影響。
只是為了討論目的，泡沫部件20理論上分成三個部分。盡管物理上可以構造多層泡沫材料和部分，但這種顯示同樣適用于均勻的單一成分。具體地說，泡沫定片部件包括前面21、中間芯部分22和后面23。以對于本領域的技術人員來說明顯的方法，通過這些部分中的一個或多個可以完成下文所述各種功能。
例如，這些部分中的任何一個部分或所有部分可以由硬度足以支承作為揚聲器系統的一部分的靜電薄膜的成分組成。而且，這些部分中的任何一個部分或多個部分可以包括能用可變電壓驅動發射器膜片或薄膜的導電特性。圖1示出了使用具有所需硬度和導電性的單一成分；但是，根據特殊揚聲器系統的需要，這些特性也同樣可以限制在前面。類似地，導電特性可以限制在中間和／或后面，尤其在下文所述的前面作為絕緣體的實施例中。
再次參考附圖，具體參考圖3，前面21包括表面25，表面25包括小空腔26，小空腔26具有限定每個空腔的圍壁結構27。圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合的接觸邊緣上。這里，這些特征25、26和27的尺寸和外形可以選擇成使期望的系統性能最優。在需要均勻特性的地方，可以使用模具精確形成期望的前面結構。
通過薄膜貼合裝置30例如框架、夾具或托架結合發射器薄膜和定片，以便將靜電薄膜施加到泡沫部件的前面上。在圖1的該實施例中，薄膜與前面直接接觸。因此，導電部件是泡沫和金屬涂層，而塑料薄膜在其間提供適當的絕緣。或者用偏斜裝置使薄膜偏斜直接接觸前面的接觸邊緣，從而薄膜直接由前面支承。可以通過線路13對該偏斜裝置外加的電壓，或者通過獨立源，包括機械裝置。提供導線32或其他連接裝置將信號源13連接到揚聲器設備，以提供包括聲波信號的可變電壓。盡管這種泡沫和薄膜組合具有簡易廉價的特征，但能產生高品質的聲波輸出11。這也可以是聲頻或超聲頻的。
盡管所示泡沫部件包括開室結構，但也可以使用開室和閉室結構的組合。開室結構的優點是聲音的雙向傳播。這種雙向方案在圖1實施例中通過將無孔膜片35附著在泡沫部件的后面上而受到阻抑。該膜片也可以由塑料或某種其他剛性材料形成的堅硬部件代替。可以附著堅硬部件以符合期望的揚聲器結構。例如，傳統的靜電揚聲器通常是平面的，因為膜片不與定片接觸而是懸在定片的前方。因此，難以在不扭曲定片和薄膜間間隙的情況下以曲線路徑彎曲膜片。但是由于本發明使發射器薄膜直接接觸泡沫的面，所以形成曲線結構與形成平面形狀一樣簡單。實際上，曲線形表面提供了可取的阻力來抵制實現部分偏斜功能以增強接觸的薄膜。事實上，能將泡沫模制成任何形式或形狀同樣允許將揚聲器面構造成各種形狀。例如，揚聲器可以是圖4所示的曲線形表面，改進了聲音傳播的分散；或者可以是圓柱形(圖5)圓周和球形(圖6)圓周。這些實施例中每個實施例特別是對聲頻輸出提供了獨特的分散模式，這些模式很難并入靜電揚聲器系統中。
除了本泡沫發射器結構上的優點之外，前面和發射器薄膜之間的接觸關系提供了顯著功效的優點。眾所周知，加到發射器膜片上的靜電力以分隔距離的平方減少。傳統的聲頻揚聲器特別在定片和膜片之間設計一個間隙，用于在揚聲器面上形成聲頻信號時允許膜片位移。這種位移必然削弱上述場的強度。
在本發明中，露出的泡沫室或空腔為發射器薄膜提供振動部分。在前面的接觸邊緣上，間隙為最小-基本是聚酯薄膜或塑料薄膜成分的厚度。但每個外圍空腔在接近零以至延伸到空腔深度中的更長距離的范圍內承受外加電壓的場效應。換言之，接觸發射器薄膜形成一個場效應范圍，這個范圍包括圍繞每個空腔的“邊緣電荷”。該邊緣電荷承載在圍室壁上，其通常非常薄。意外的結果是本發明變成了聲學透明定片，出現了很多優于經常阻抑所發射的聲波輸出的現有技術定片部件的優點。
通過這些觀察發現的其中一個重要設計準則是發射器薄膜的開室部分或未被夾住的部分(ⅰ)大到足以允許期望的膜片或薄膜運動從而獲得諧振低頻，(ⅱ)但沒有大到導致邊緣電荷損失使得它不能伸過具有有效力的空腔開口。直徑范圍可以從幾微米的超聲波頻率延伸到幾厘米的更低聲頻輸出。
泡沫內的空腔或空隙實現很多重要功能。除了通過改變空隙尺寸和形狀來修改聚合物基體的物理特性之外，加之相應改變包圍材料的壁厚，靜電場內這種空隙的存在形成了幾種電效應。最顯著的效應之一是場強作用，這取決于來自發射器膜片的空腔深度。對于朝向超聲波區域的更高頻率來說，深度可以是微米級，而聲頻則降低到毫米級。因此空腔尺寸的選擇就取決于期望頻率輸出和所需的聲音品質。本領域的技術人員可以針對每個特定應用來優化這個因素。這種應用包括直接音頻產生、具有載波的信號輸入和旁帶聲波信號。
除了直接聲頻傳播之外，本發明還應用于所發射的壓縮波在超聲波區域內情況下的參數揚聲器應用。這里，泡沫結構包括閉室成分，閉室成分用于阻擋各個前、后面之間的空氣傳輸。該系統涉及混合有超聲波載波的旁帶聲頻信號的使用。然后根據聲學外差原理在周圍空氣中解耦聲頻信號。
根據所需的硬度和空隙尺寸，泡沫定片的厚度可以有很大變化。最好的范圍是從幾毫米擴展到幾厘米。泡沫部件也可以由整體連接在一起的至少兩個不同泡沫成分形成，以形成前面、中間部分和后面。這允許使用不同的泡沫成分以在泡沫部件內提供不同等級的硬度。具有不同彈性系數值的泡沫部件可以結合起來實現結構支承和諧振頻率響應。本領域技術人員可以為每個應用確定系數值的大致范圍，但通常是在當前導電泡沫成分的范圍內。
也可以修改泡沫部件的系數或硬度，以便能跨過泡沫部件的面差動接觸發射器泡沫。例如，除了連續接觸泡沫部件的整個前面之外，設備可以構造成在前面的中央部分周圍形成與接觸邊緣的直接接觸。從而，可以在工作期間使薄膜的中間部分從泡沫部件前面的中央部分移置，以增強低頻響應。
本發明的另一個實施例提供了推挽操作，如圖6所示。它包括第一泡沫部件59，具有前面61、中間芯部分62和后面63的第二泡沫部件60。第二泡沫部件的前面(稱為第二前面)定位在靜電發射器薄膜65與第一泡沫部件相對的一側。第二前面由硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分組成，所述導電特性能將可變電壓外加到第二前面上來提供期望聲波信號。第二前面包含一個包括上述小空腔的表面，小空腔具有限定每個空腔的圍壁，所述圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合的接觸邊緣上。用于將靜電薄膜施加到第二泡沫部件的前面的薄膜貼合裝置(未示出)采用上述單端實施例的格式。如上所述，偏斜裝置連接第二泡沫部件，以使薄膜偏斜與第二前面的接觸邊緣直接接觸，使得薄膜由第二前面直接支承。信號源也以包括聲波信號的可變電壓外加到第二前面上。靜電發射器薄膜65需要包括與相應的第一和第二泡沫部件成非接觸關系的導電層，以便能使薄膜通過第一和第二前面電容性響應推挽關系的可變電壓。就第二泡沫部件而言，需要絕緣部件。
有幾種發射器薄膜的結構是可能的。例如，圖7示出了將薄膜部件夾在中間的第一和第二泡沫部件70和71。在該例中，靜電發射器薄膜包括至少兩片非導電發射器薄膜72和73，它們分別包括導電表面74和75。非導電發射器薄膜在導電層和對應的第一和第二前面之間設有絕緣。
各導電表面74和75結合起來形成整體導電層。或者，可以使用圖8所示的單個薄膜元件，其中在薄膜元件82上，對應的第一和第二泡沫部件相對于導電涂層83以推挽結構工作。
圖9示出了另一個實施例，其中用擴網形金屬定片91代替第二泡沫部件。在該例中，金屬定片的導電特性在薄膜82的最近側面上或者金屬定片的前面93上需要絕緣材料涂層。也可以預想其他與現有技術靜電發射器不同的各種定片組合結構。
類似地，泡沫部件的極性和絕緣側面可以是相反的，使得泡沫的前面絕緣以及發射器薄膜接觸面是導電的。圖10示出了作為圓柱形揚聲器的這種設備。設備包括靜電發射器薄膜102，靜電發射器薄膜102響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出。具有上述前面、中間芯部分和后面的第一泡沫部件100位于外部且包括傳送聲音的開室結構。第一泡沫部件包括硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分，導電特性能用可變電壓提供期望聲波信號。第一前面104包括一個包括小空腔的表面，小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合的接觸邊緣上。該前面104具有絕緣材料涂層，以防止中間泡沫部分和薄膜102內的電壓產生電弧。在相反方向上設置結構相當的第二泡沫部件101來實現推挽結構。該泡沫可以是局部開室和局部閉室，以阻抑聲音向后傳輸。絕緣條設在薄膜(金屬表面)的鄰接側上，或者在定片101的第二前面。因此，聲音傳播方向從圓柱體向外輻射，通過兩個定片部件的動態效應得以加強。絕緣裝置位于靜電發射器薄膜和具有導電特性的第一泡沫部件的導電成分之間。
泡沫部件的變形可以是更常見的支承部件，如圖11所示。在該實施例中，設備包括靜電發射器薄膜112，該薄膜響應可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出。具有前面、中間芯部分和后面的支承部件110由導電材料形成，導電材料包括由硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分組成的前面，導電特性能用可變電壓施加到前面上以提供期望聲波信號。前面包括有凹坑的表面，所述表面包括小空腔，小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，圍壁結構終止在與支承部件的前面大致重合的接觸邊緣上。這可以由金屬或擴網形金屬材料形成，其工作方式與泡沫結構類似。這里，如上所述，導電和絕緣表面可以是相反的。通過第二支承部件111提供推挽結構。
圖12和13示出了夾在泡沫或通用支承部件120、121、130、131之間的多層發射器薄膜122和132。每個附加的發射器薄膜將大約3db的輸出加到所發射的聲波信號上。顯然，很多結構都適合這種多層組合模式。
這些優選實施例可以由一種產生聲波輸出的方法來實現，所述方法的步驟如下a)選擇泡沫部件，所述泡沫部件具有由包括導電特性的圍壁結構限定的前面小空腔，導電特性能將可變電壓施加到前面來提供期望的聲波信號；b)將靜電發射器薄膜施加到泡沫部件的前面，靜電發射器薄膜響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出；c)使薄膜相對于前面偏斜，使得薄膜作為靜電發射器響應泡沫部件的可變電壓；d)將可變電壓提供給泡沫部件和發射器組合；以及e)將聲頻壓縮波從發射器傳播到周圍空氣中。
設備和方法的其他變形將通過以下權利要求變得清楚。例如，圖14、15和16示出了在發射器薄膜142、152、162周圍相對放置的泡沫定片140、141、150、151、160、161。各前面的中央部分是凹進的，從而允許薄膜相對于定片的更大移動。這對以較低頻工作是重要的。得到的空腔143、153、163能實現更大位移。另外，構建過程類似于上述安裝程序。
權利要求
1．一種揚聲器設備，包括靜電發射器薄膜，響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出；第一泡沫部件，具有前面、中間芯部分和后面；至少所述前面由硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分組成，所述導電特性能將可變電壓外加到前面以提供期望的聲波信號；所述前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合的接觸邊緣；薄膜貼合裝置，用于將靜電薄膜施加到泡沫部件的前面；偏斜裝置，用于使薄膜偏斜直接接觸前面的接觸邊緣，使得薄膜由前面直接支承；以及連接裝置，用于將信號源與揚聲器裝置相連接，以提供包括聲波信號的可變電壓。
2．根據權利要求1所述的設備，其中，泡沫部件包括形成相應前面、中間芯部分和后面的單一泡沫成分。
3．根據權利要求1所述的設備，其中，泡沫部件包括開室結構。
4．根據權利要求1所述的設備，還包括整體附著在泡沫部件上以提高泡沫部件剛度的加強部件。
5．根據權利要求1所述的設備，其中，空腔直徑的范圍從約10微米至約25毫米。
6．根據權利要求1所述的設備，其中，空腔直徑的范圍從約1毫米至5毫米。
7．根據權利要求1所述的設備，其中，圍壁結構的壁厚度在5微米至約5毫米的范圍內。
8．根據權利要求1所述的設備，其中，圍壁結構的壁厚度在50微米至約．5毫米的范圍內。
9．根據權利要求1所述的設備，還包括與揚聲器設備相連接的聲波信號源。
10．根據權利要求9所述的設備，其中，聲波信號源提供載波和旁帶聲波信號。
11．根據權利要求10所述的設備，其中，載波在超聲波頻率范圍內。
12．根據權利要求11所述的設備，其中，泡沫結構包括阻擋相應前、后面之間空氣傳輸的閉室成分。
13．根據權利要求12所述的設備，其中，旁帶聲波信號包括根據聲學外差原理在周圍空氣中被解耦的聲頻信號。
14．根據權利要求1所述的設備，其中，靜電發射器薄膜包括與泡沫部件成非接觸關系的導電表面，用于使薄膜以第一前面對可變電壓作出電容性響應，所述薄膜由基本非導電性的聚合物成分組成。
15．根據權利要求1所述的設備，其中，泡沫部件包括整體結合在一起形成前面、中間芯部分和后面的至少兩個不同的泡沫成分。
16．根據權利要求15所述的設備，其中，至少兩個不同的泡沫成分在泡沫部件內提供不同的硬度等級。
17．根據權利要求1所述的設備，其中，揚聲器設備構造成管狀外形，泡沫部件的前面形成管狀外形的外表面。
18．根據權利要求1所述的設備，其中，通常凹進的表面包括尺寸基本均勻的空腔。
19．根據權利要求1所述的設備，其中，偏斜裝置包括與信號源分開的電壓源。
20．根據權利要求1所述的設備，其中，后面包括用于阻擋未受阻的聲音傳輸的無孔部件。
21．根據權利要求1所述的設備，其中，偏斜裝置、薄膜貼合裝置和發射器薄膜都構造成適于在前面的中央部分周圍與接觸邊緣形成直接接觸，所述發射器薄膜在工作期間從中央部分被移置以增強低頻響應。
22．根據權利要求1所述的設備，還包括第二泡沫部件，具有前面、中間芯部分和后面，第二泡沫部件的所述前面(稱為第二前面)位于靜電發射器薄膜與第一泡沫部件相對的對面；所述第二前面由硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分組成，所述導電特性能將可變電壓外加到第二前面以提供期望的聲波信號；所述第二前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合的接觸邊緣；薄膜貼合裝置，用于將靜電薄膜施加到第二泡沫部件的前面；所述偏斜裝置與第二泡沫部件連接，用于使薄膜偏斜直接接觸第二前面的接觸邊緣，使得薄膜由第二前面直接支承；所述連接裝置包括用可變電壓將信號源與第二前面相連接的裝置，所述可變電壓包括聲波信號；所述靜電發射器薄膜包括與各個第一和第二泡沫部件成非接觸關系的導電層，用于使薄膜以第一和第二前面以推挽關系對可變電壓作出電容性響應。
23．根據權利要求21所述的設備，其中，所述發射器薄膜包括在中間層相對側面上具有非導電暴露層的導電中間層。
24．根據權利要求21所述的設備，其中，靜電發射器薄膜包括至少兩片分別包括導電表面的非導電發射器薄膜，所述各導電表面接觸形成導電層，所述非導電發射器薄膜在導電層和各個第一和第二前面之間提供絕緣。
25．根據權利要求23所述的設備，其中，各個導電表面結合起來形成整體導電層。
26．一種揚聲器設備，包括靜電發射器薄膜，響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出；第一泡沫部件，具有前面、中間芯部分和后面；所述第一泡沫部件包括硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分，所述導電特性能用可變電壓提供期望的聲波信號；所述前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合的接觸邊緣；薄膜貼合裝置，用于將靜電薄膜施加到泡沫部件的前面；絕緣裝置，位于靜電發射器薄膜和具有導電特性的第一泡沫部件的導電成分之間；偏斜裝置，用于使薄膜偏斜直接接觸前面的接觸邊緣，使得薄膜由前面直接支承；以及連接裝置，用于將信號源與揚聲器裝置相連接，以提供包括聲波信號的可變電壓。
27．根據權利要求25所述的設備，其中，絕緣裝置包含前面和包括導電特性的中間芯部分。
28．根據權利要求25所述的設備，還包括第二泡沫部件，具有前面、中間芯部分和后面，第二泡沫部件的所述前面(稱為第二前面)位于靜電發射器薄膜與第一泡沫部件相對的對面；所述第二前面由硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分組成，所述導電特性能用可變電壓提供期望的聲波信號；所述第二前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合的接觸邊緣；薄膜貼合裝置，用于將靜電薄膜施加到第二泡沫部件的前面；所述偏斜裝置與第二泡沫部件連接，用于使薄膜偏斜直接接觸第二前面的接觸邊緣，使得薄膜由第二前面直接支承；所述連接裝置包括用可變電壓將信號源與第二前面相連接的裝置，所述可變電壓包括聲波信號。
29．一種揚聲器設備，包括靜電發射器薄膜，響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出；支承部件，具有前面、中間芯部分和后面；至少所述前面由硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分組成，所述導電特性能將可變電壓外加到前面以提供期望的聲波信號；所述前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與支承部件的前面大致重合的接觸邊緣；貼合裝置，用于將靜電薄膜施加到支承部件的前面；偏斜裝置，用于使薄膜偏斜直接接觸前面的接觸邊緣，使得薄膜由前面直接支承；以及聲頻源與揚聲器裝置相連接，以提供可變電壓。
30．一種揚聲器設備，包括靜電發射器薄膜，響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出；第一支承部件，具有前面、中間芯部分和后面；所述第一支承部件包括硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分，所述導電特性能用可變電壓提供聲頻輸出；所述前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與支承部件的前面大致重合的接觸邊緣；薄膜貼合裝置，用于將靜電薄膜施加到支承部件的前面；絕緣裝置，位于靜電發射器薄膜和具有導電特性的第一支承部件的導電成分之間；偏斜裝置，用于使薄膜偏斜直接接觸前面的接觸邊緣，使得薄膜由前面直接支承；以及將聲頻信號源與揚聲器裝置相連接，以提供包括聲頻信號的可變電壓。
31．一種揚聲器設備，包括第一支承部件，具有前面、中間芯部分和后面；所述第一支承部件包括硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分，所述導電特性能用可變電壓提供聲波輸出；所述前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與第一支承部件的前面大致重合的接觸邊緣；薄膜貼合裝置，用于將靜電薄膜施加到第一支承部件的前面；絕緣裝置，位于靜電發射器薄膜和具有導電特性的第一支承部件的導電成分之間；偏斜裝置，用于使薄膜偏斜直接接觸前面的接觸邊緣，使得薄膜由前面直接支承；第二支承部件，具有前面、中間芯部分和后面，第二支承部件的所述前面(稱為第二前面)位于靜電發射器薄膜與第一支承部件相對的對面；所述第二支承部件由硬度足以支承靜電薄膜且包括導電特性的成分組成，所述導電特性能用可變電壓提供期望的聲波輸出；所述第二前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與第二支承部件的前面大致重合的接觸邊緣；薄膜貼合裝置，用于將靜電薄膜施加到第二支承部件的前面；所述偏斜裝置與第二支承部件連接，用于使薄膜偏斜直接接觸第二前面的接觸邊緣，使得薄膜由第二前面直接支承；連接裝置，用于以包括聲波信號的可變電壓將信號源與第一和第二支承部件相連接。
32．根據權利要求30所述的設備，其中，靜電發射器薄膜包括與各個第一和第二支承部件成接觸關系的偏斜的導電層，用于使薄膜以第一和第二前面以推挽關系對可變電壓作出電容性響應。
33．一種揚聲器設備，包括靜電發射器薄膜，響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出；第一泡沫部件，具有前面、中間芯部分和后面；至少所述泡沫部件由包括導電特性的成分組成，所述導電特性能用可變電壓將期望的聲波信號從泡沫部件提供給發射器薄膜；所述前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合處；薄膜支承裝置，用于通過可變電壓在泡沫部件內形成的電動勢范圍內以一定距離定位和移置泡沫部件前面的靜電薄膜；以及連接裝置，用于將信號源與揚聲器裝置相連接，以提供包括聲波信號的可變電壓。
34．根據權利要求32所述的設備，還包括第二泡沫部件，具有前面、中間芯部分和后面，第二泡沫部件的所述前面(稱為第二前面)位于靜電發射器薄膜與第一泡沫部件相對的對面；所述第二前面由包括導電特性的成分組成，所述導電特性能將可變電壓施加到第二泡沫部件上以提供期望的聲波信號；所述第二前面包含一個包括小空腔的表面，所述小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構，所述圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合處；薄膜支承裝置，用于通過可變電壓在泡沫部件內形成的電動勢范圍內以一定距離定位和移置泡沫部件前面的靜電薄膜；以及連接裝置，將信號源與各個第一和第二泡沫部件相連接，用于作為推挽結構的一部分相對于夾在泡沫部件之間的發射器薄膜提供可變電壓。
35．一種傳播聲波能量的方法，包括以下步驟a)選擇泡沫部件，所述泡沫部件具有由包括導電特性的圍壁結構限定的前面小空腔，導電特性能將可變電壓施加到前面來提供期望的聲波信號；b)將靜電發射器薄膜施加到泡沫部件的前面，靜電發射器薄膜響應外加可變電壓，根據期望的聲波信號發射聲波輸出；c)使薄膜相對于前面偏斜，使得薄膜作為靜電發射器響應泡沫部件的可變電壓；d)將可變電壓提供給泡沫部件和發射器組合；以及e)將聲頻壓縮波從發射器傳播到周圍空氣中。
全文摘要
一種揚聲器設備,包括靜電發射器薄膜(15),該薄膜響應外加可變電壓(13),根據期望的聲波信號發射聲波輸出(11),與至少一個具有前面(21)、中間芯部分(22)和后面(23)的第一泡沫部件(20)組合使用。前面(21)由硬度足以支承靜電薄膜(15)且包括導電特性的成分組成,導電特性能用可變電壓提供期望的聲波信號。前面(21)的表面包括小空腔(26),小空腔具有限定每個空腔的圍壁結構,圍壁結構終止在與泡沫部件的前面大致重合的接觸邊緣(27)。將薄膜施加到泡沫部件的前面并偏斜直接接觸前面的接觸邊緣。
文檔編號H04R19/02GK1290468SQ99802767
公開日2001年4月4日 申請日期1999年1月7日 優先權日1998年1月7日
發明者艾爾伍德·G·諾里斯, 詹姆斯·J·克勞夫特三世 申請人:美國技術公司