EP1947900A2 - Acoustic playback device and method for creating sound - Google Patents

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EP1947900A2
EP1947900A2 EP20080100142 EP08100142A EP1947900A2 EP 1947900 A2 EP1947900 A2 EP 1947900A2 EP 20080100142 EP20080100142 EP 20080100142 EP 08100142 A EP08100142 A EP 08100142A EP 1947900 A2 EP1947900 A2 EP 1947900A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vibration
exciters
acoustic
reproducing apparatus
vibration exciter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20080100142
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Bösnecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1947900A2 publication Critical patent/EP1947900A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R23/00Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00

Definitions

  • the invention relates to an acoustic reproducing apparatus and a method for generating sound.
  • flexural wave loudspeakers are known in which a suitable vibrating body, which in particular is a membrane, is provided by a vibration exciter, e.g. a voice coil is brought from its rest position.
  • a vibration body Under a vibration body is a sheet-like, self-supporting, lightweight and rigid body to understand that can be excited to vibrate.
  • a so-called bending wave spreads over the surface of the vibration body and thereby generates changes in air pressure, which the human ear perceives as sound.
  • the material properties of the vibrating body play a decisive role in the quality of the sound.
  • the material of the vibration body must be rigid and capable of vibrating to allow propagation of the bending waves. Suitable materials that can be excited to flexural wave vibration are e.g. Glass, wood, plastic and metal. However, unsuitable materials which have strong vapor properties and can not be excited in a bending wave vibration are e.g. Fabrics.
  • a device for an acoustic window display In this case, a trained as vibration exciter voice coil with a trained as a shop window vibrating body is firmly connected. By means of a control unit, the voice coil is excited to vibrate, which are transmitted to the shop window.
  • the shop window radiates an audible sound spectrum.
  • vibration exciters can also be made of a different material vibration body to vibrate and thereby bring to radiate a sound spectrum.
  • made of wood or plastic plate-shaped vibrating body can cause vibration.
  • Such an acoustic reproduction apparatus is also referred to as area loudspeaker.
  • One or more of these surface speakers can be integrated, for example, in the establishment of a room as a wall or ceiling paneling. In this way, a space-saving acoustic reproduction device can be realized.
  • a vibration body for a surface speaker which has at least a portion for coupling a differentiated acoustic signal. This is achieved in particular by a variation of the thickness and / or the material of the vibration body.
  • Each subregion of the vibration body having different acoustic properties is then assigned one or more voice coils as vibration exciters.
  • the area loudspeaker is furthermore assigned a control unit which activates each voice coil by means of a subband signal of a frequency band signal broken down into subband signals.
  • each subregion of the vibration body is acted upon by the vibration spectrum, for the reproduction of which it is optimally formed.
  • Such a splitting of a frequency band signal into a plurality of subband signals by means of a crossover is used for multi-way loudspeakers for decades.
  • the difference between a conventional multi-way loudspeaker and the described flat-panel loudspeaker lies, in particular, in the fact that the mixing of the sound spectrum occurs in the case of a multi-way loudspeaker in the air and in the case of a flat loudspeaker in the vibrating body.
  • the speaker includes a plate and a movable electrostatic membrane, which is excited by means of electrical voltage to vibrate to output two ultrasonic signals frequency, which interact in the form of pressure waves in the air with each other and generate a new pressure wave.
  • the invention has for its object to provide an acoustic playback device, which allows the formation of an ultra-flat speaker.
  • the invention is further based on the object of specifying a method for generating sound by means of such an acoustic reproduction apparatus.
  • an acoustic reproducing device in particular flat-panel loudspeaker, comprising a plurality of vibration exciters and a control unit for controlling the vibration exciter, which is arranged by a coordinated movement of at least the tops of the vibration exciter in their entirety in the manner of a changing oscillation field be deflected so that in the oscillation field, a transverse bending wave is emulated and forced by the oscillation field a sound vibration.
  • the invention is based on the consideration that to generate sound waves only a plurality of vibration exciters is required, which together form a vibration field or wave pattern comprising a plurality of particular arranged in a defined pattern tops of the vibration exciter, and controlled by their on the control unit Up and down movement mimic a bending shaft at least in the oscillation field.
  • the vibration exciters are arranged in particular very close to each other, so that they form a substantially closed surface - the oscillation field.
  • the simulated flexural wave is not a "naturally" excited flexural wave vibration of a solid resulting from the properties of the solid, but a controlled forced flexural wave in the vibrational field which is a product of the coordinated motion of the plurality of vibrational exciters.
  • the forced bending wave vibration causes a pressure fluctuation in the air surrounding the acoustic reproducing apparatus and thereby generates a sound wave which can be perceived by the human ear.
  • This functional principle can also be described as bending wave emulation.
  • Each vibration exciter is able to move in particular its top up or down.
  • the control unit converts an acoustically reproducible signal into mechanical impulses for the vibration exciters and forwards the impulses to the vibration exciters.
  • the control unit controls the vibration exciter individually or in groups to reproduce the bending wave vibration.
  • the control unit can also be designed to excite the vibration exciter individually or in groups to vibrations of different frequencies.
  • a decisive advantage of this embodiment is the fact that several components can be used as vibration exciter, whose design is possible in miniaturized form.
  • piezoactuators miniaturized electrodynamic drives (voice coils) whose installation depth is a few millimeters, or even organic-based drives which mimic the controlled contraction and relaxation of a muscle fiber can be used as the vibration exciter.
  • the individual vibration exciters can be integrated directly on a chip.
  • the vibration exciters are coupled together to a vibration body for generating a bending wave vibration in the vibration body.
  • the vibration field generated by the vibration exciter is therefore forcibly transmitted to the vibration body by the mechanical coupling.
  • the tops of the vibration exciter can also represent point-shaped coupling points with the vibration body.
  • the vibrating body may be a conventional, rigid membrane which favors the acoustic characteristics of the acoustic reproducing apparatus.
  • the vibration body may also be a textile fabric, which is stretched over the vibration exciters and is at least partially connected thereto, so that a bending wave vibration in the textile fabric is simulated by the coordinated vibration movement of the many vibration exciter.
  • the acoustic playback device can be mounted on or in a garment.
  • the acoustic playback device such as an MP3 player
  • directly into the garment such as a jacket integrated.
  • an arrangement of the acoustic reproduction device in the collar region of the jacket offers in order to achieve an acoustic reproduction with sufficient volume.
  • this can also serve as a water and / or dust protection for the acoustic playback device.
  • Another advantage of this embodiment is the fact that thanks to the vibration body no particularly dense, so each other immediately adjacent arrangement of the vibration exciter is necessary.
  • the vibration exciters are arranged in the manner of a matrix.
  • the vibration exciters each have, for example, a rectangular and in particular a square-shaped upper side, which forms an element of the oscillation field. Thanks to the uniform arrangement of the vibration exciter, the simulation and the control of the propagation of a bending wave can be carried out easily.
  • a matrix-like oscillation field allows a dense arrangement of the individual vibration exciters, which is particularly advantageous for the imitation of the bending wave oscillation in the case without a vibration body.
  • the vibration exciters are circular and / or elliptical and / or rounded and in particular arranged concentric with each other.
  • the vibration exciter thus form a pattern that consists in particular of several concentric circles, which are arranged depending on the application very close to each other or away from each other.
  • the control unit is designed to move adjacent vibration exciter in opposite directions, ie with a phase shift of 180 °.
  • adjacent vibration exciter are each driven with a sinusoidal signal having the same frequency, wherein both sine signals are offset by a half-period ⁇ to each other.
  • the individual Vibration exciters can also perform adjacent groups of vibration exciters movements in opposite directions. The simultaneous upward and downward movement of adjacent vibratory exciters in opposite directions, each followed by a change of direction, allows approximately several dynamic forced bending waves in the vibration field or body to be imitated over time.
  • each piezoelectric actuator comprises at least one piezoelectric ceramic or a piezoelectric crystal, which changes its volume during the application of an electrical voltage in very short time intervals. Repeating this procedure several times causes the piezo actuators to oscillate. If the vibration exciters are connected to a vibration body, this is thus also set in vibration. Since all piezo actuators are actuated simultaneously, the vibrations transmitted to the vibration body are superimposed. These vibrations are emitted as a sound spectrum from the vibrating body. About the properties of the individual piezo actuators, in particular their size and their material, the frequency range to be reproduced can be specified. Thanks to the piezo actuators, the acoustic reproduction device can be realized with very small dimensions. In addition, piezo actuators are simple and inexpensive to produce.
  • the vibration exciters preferably comprise two-armed lever arrangements, at the ends of which an upper side is formed and / or coupled.
  • the rotation and support point of such Hebelanrodung here is particularly centrally positioned, ie, the lever assembly has two preferably equal length lever elements. At least the distal ends of both lever elements are provided for receiving two the oscillating field forming upper sides, the pivoting of the lever assembly about its pivot point in opposite directions upwards or be moved down.
  • a lever arrangement therefore has at least two such upper sides whose movement is coordinated.
  • the upper surfaces form the oscillation field or are coupling or attack points on a vibration body whose movement is coordinated by the movement of the upper sides.
  • a particularly inexpensive acoustic playback device which is also easy to control, is when the vibration exciter have a digital behavior.
  • the vibration exciters are preferably designed to assume two defined positions. The vibration exciters then know only two states, namely the idle state and the working state as off and on, whereby an approximately optimal bending wave is generated.
  • the use of a vibrating body is particularly provided in this case, which dampens the harmonic distortion.
  • control unit is adapted to adjust a deflection of the vibration exciter.
  • each vibration exciter can have several lifting stages between the two defined positions or it can also function completely analogously. With this continuous deflection, an acoustic signal can be generated which is characterized by a very high quality.
  • the vibration exciters are divided into different groups depending on the frequencies of the sound vibration to be generated. Each of these groups is particularly intended to reproduce an audible signal in a limited frequency range.
  • the vibration exciter for the different frequency ranges are constructed differently and dimensioned to the To favor playback of the signal of the corresponding frequency.
  • the vibration exciter on different sizes. Since a low tone, ie, a low frequency sound wave, is perceived by the human ear to be weaker than a high tone, low tones tend to be generated at a higher volume.
  • the vibration exciters provided for the reproduction of deep sounds are made larger than the vibration exciters for the high tones so as to be able to oscillate at a higher amplitude than the vibration exciters for the high tones.
  • a support plate is provided, on which at least a part of the vibration exciter is based. A support plate is provided in particular for supporting the larger or heavier vibration exciter for low frequencies.
  • the carrier plate is, for example, a printed circuit board, via which the activation of the vibration exciter is preferably carried out at the same time.
  • the vibration exciter for high frequencies for example, for space and weight-saving reasons can be dispensed with a support plate, wherein the vibration exciter are interconnected within a group and their own weight is used to encourage them to vibrate.
  • the second object mentioned is achieved by a method for generating sound according to claim 13, wherein in particular a plurality of vibration exciters is controlled by a control unit such that deflected by a coordinated movement of the vibration exciter in their entirety in the manner of a changing oscillation field in the oscillation field, a transverse bending wave is emulated and a vibration of sound is forced through the oscillation field.
  • an acoustic reproduction apparatus 2 (loudspeaker) is shown, furthermore also called sound generator, which essentially comprises a plurality of vibration exciters 4 arranged in a two-dimensional matrix and a control unit 6 which controls the vibration exciters 4 via control lines 8.
  • the exemplary matrix-like arrangement according to FIG. 1 comprises 5 x 5 equal vibration exciter 4.
  • Each of the vibration exciter 4 has a square-shaped upper surface 10 in this embodiment.
  • the tops 10 of the vibration exciter 4 are arranged very close to each other, so that they form a self-contained oscillation field 12 in the resting state of the vibration exciter 4.
  • the vibration exciter 4 are controlled by the control unit 6 such that by the alternating up and down movement adjacent vibrator 4 or adjacent groups of vibration exciter 4 a forced transverse bending wave in the vibration field 12 is emulated.
  • the vibrating vibrators 4 generate a pressure difference in the air, so that their vibration is transmitted to the air molecules over the vibrating field 12.
  • a sound wave is emitted from the vibration field 12 in the air.
  • the control unit 6 thus converts an audio signal to be reproduced to the vibration exciter 4 such that the entirety of its movement in the air represents the corresponding sound, which is then perceived by the human ear as a corresponding sound event. Due to the dense arrangement of the vibration exciter 4, an optimal excitation of the air molecules can be achieved, so that a good reproduction of the sound spectrum to be reproduced is achieved.
  • the acoustic reproduction device 2 further comprises an energy source, not shown here, which provides the electrical energy required to excite the vibration exciter 4.
  • this energy source is in particular a flat battery or a solar cell.
  • the entire oscillation field 12 can also be equipped with a in FIG. 1 not shown in detail vibration body 14 (s. FIG. 3 ).
  • the vibration body 14 may be, for example, a protective film, the water-tight or dust-tight the vibration field 12 closes and on the other hand favors the acoustic properties of the sounder 2.
  • the vibration body 14 is formed, for example, of a rigid material to be excited by the vibration exciter 4 to bending wave oscillations.
  • the vibrating body 14 is, for example, a textile fabric which is connected to at least some of the topsides 10, so that in the wave-like movement of the oscillation field 12, the textile fabric also assumes a wave-like shape and is caused to oscillate.
  • Sound generator 2 shown have all vibration exciter 4 equal sized top 10 and the same depth.
  • the vibration exciter 4 may alternatively have a different size, ie, the surfaces 10 are dimensioned differently large or the installation depth of the different vibration exciter 4 varies.
  • differently sized vibration exciters 4 it is advantageous that vibration exciters 4 are grouped with the same size and are provided for reproducing an acoustic signal in a limited frequency range.
  • the human ear is relatively insensitive to low frequencies. To be able to perceive low frequencies sufficiently loud, they must therefore be reproduced in the sound spectrum with a sufficiently high amplitude.
  • the vibration exciter 4 which are provided for the low frequencies, must oscillate with a higher amplitude than the vibration exciter 4 for the high frequencies, which can be achieved via the dimensioning of the vibration exciter 4.
  • the sound generator 2 may further comprise a carrier plate, not shown here, on which the vibration exciter 4 are arranged.
  • the large vibration exciter 4 for the low tones need such a support plate to support itself during swinging.
  • the smaller vibration exciters 4 for the high tones their own weight can be used to vibrate without them having to bear against a carrier plate.
  • vibration exciter 4 for example, piezo actuators, electrodynamic drives or even organic drives can be used.
  • the vibration exciter 4 are formed of piezo actuators that easily and are inexpensive to manufacture.
  • the piezo actuators have a height which is less than 1 mm, whereby an ultra-flat sound generator 2 is realized.
  • the described acoustic playback device 2 may be mounted directly on a chip, for example, the chip itself is used as a vibrating body.
  • the sounder 2 is thus particularly suitable for use in check cards and / or on the chip of ultra-flat mobile phones. In the case of a check card with an integrated sound generator 2 can be transmitted to a user before or during a pick-up of a bank account acoustic information.
  • This may be, for example, the spoken word that in a liftoff three times in succession, a wrong PIN was entered and the check card is currently not operational for further withdrawal attempts.
  • the monetary amount of a cash card can be communicated to the user via voice output.
  • the sounder 2 can also be designed as a medical hearing aid.
  • the hearing aid may be implanted under the skin, wherein the vibration exciter 4 are positioned in particular directly on a skull bone to enable this vibrate.
  • the sounder 2 can be mounted in the form of an adhesive film on a package or directly integrated in the manufacture of the packaging in this.
  • one or more such sounders 2 can be provided on a package, which can output in particular information on the product in different languages when operating.
  • a customer is e.g. the price of the product, its application or composition is communicated acoustically.
  • the sounder 2 may be integrated in garments, as he is in particular capable of a textile fabric to stimulate bending wave oscillation.
  • the vibrations of the vibration exciter 4 and the textile fabric connected to it are sufficient in this case to generate an audible sound spectrum.
  • only the region of the textile fabric which is directly adjacent to the vibration transmitter 4 is excited to vibrate.
  • Such a sounder 2 can be integrated, for example, in a collar of a designed as a jacket garment. In this way, a close positioning on the ears of the wearer of the jacket is advantageously ensured.
  • FIG. 2 an alternative embodiment of the vibration exciter 4 of a further sounder 2 is shown.
  • a middle vibration exciter 4a is circular and surrounded by a plurality of annular vibration exciters 4b, which are arranged concentrically with each other.
  • these vibrators 4a, 4b are excited, it is possible to simulate circular bending waves which propagate uniformly from the center of the oscillation field 12 in the direction of the outer edge of the oscillation field 12.
  • Such particular circular and / or annular and / or elliptical and / or rounded vibration exciter 4a, 4b can be achieved for example by means of stamped piezo film.
  • the control unit 6 can also here the vibration exciter 4a, 4b individually or selectively in groups to control.
  • the vibration exciter 4 have an analogous behavior, so that their deflection can be adjusted by a rest position.
  • a coupled to the vibration exciter 4 vibrating body 14 thus undergoes a forced movement, by which he performs a bending wave vibration.
  • the vibration body 14 is drawn for clarity, a piece on the vibration exciters 4, in reality However, he at least partially attached to the vibration exciter 4.
  • the vibration exciter 4 oscillate at the same frequency that is currently being played back.
  • the vibration exciter 4 can be controlled by the control unit 6 so that they vibrate with different frequencies.
  • the vibration exciters 4 are divided into groups, which are each provided for the acoustic replay of a limited frequency range.
  • the resonant frequency of the piezoelectric crystals can be taken into account and used selectively in order to increase the oscillation amplitudes of the vibration exciter 4. It is therefore possible that differently large vibration exciters 4 are provided for the different frequency ranges, whose resonance frequency is chosen such that it lies in particular in the frequency range to be reproduced.
  • FIG. 4 Another mode of operation of the vibration exciter 4 of a sounder 2, which have a digital behavior, is out FIG. 4 refer to.
  • the vibration exciter 4 are in this embodiment piezo stacks, ie they consist of several stacked single piezo crystals. When a voltage is applied, the crystals expand due to the piezo effect. Adjacent piezo stacks are each rotated by 180 ° to each other. Thus, all two adjacent piezo stacks slide in opposite directions, one down and the other up.
  • the vibration exciter 4 As example, be connected to an elastic film, not shown here, which prevents air flow through the spaces and also improves the acoustic properties and thus the efficiency of the sounder 2.
  • the sound generator 2 is characterized by its very small installation depth, which may be less than 1 mm in particular, so that it can be formed as a miniaturized ultra-flat sound generator.
  • the principle of forced bending wave vibration can also be used to produce very loud sounds. Using, for example, piezo stacks with a drive voltage of 50 volts or more, it is possible to produce a sound pressure of more than 120 dB and thus to use for sounding example of large arenas or sports facilities.
  • the vibration exciter 4 in the form of arranged in a matrix piezo actuators, as in FIG. 1 shown, or in the form of annular piezo films, as shown FIG. 2 it is also possible to design the vibration exciter 4 as at least two-armed lever assemblies 18 or lever, as from FIG. 5 it can be seen, which are also advantageously arranged in a pattern.
  • the pivot point D of such a lever assembly 18 is positioned centrally in this embodiment, so that both lever elements 20 of the lever assembly 18 are the same length.
  • two lever arms 22, each with an upper side 10, which is a part of the oscillation field 12, is arranged.
  • a lifting element 18 is characterized by a plurality of upper sides 10.
  • the lever assembly 18 When pivoting the lever assembly 18 according to FIG. 5 about the pivot point D, the one top 10 performs an upward movement and the other top 10 a down movement, so that the lever assembly 18, the tilting movement to a vibrating body 14, for example, a flexible film passes, and thus stimulates the surface of the vibrating body 14 to a forced bending wave oscillation ,
  • a lever arrangement 18 can thus two vibration exciter 4 according to FIG. 1 replace, wherein when tilting the lever assembly 18, the tops 10 move in pairs always in opposite directions.
  • a vibration amplitude A of the vibration field 12, that is, a distance A between two such adjacent upper sides 10 is here in particular over the length of the lever elements 20 in combination with a pivot angle ⁇ of the lever assembly 18 adjustable.

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Abstract

The reproduction device (2) has multiple vibration stimulators (4) e.g. piezoactuators, and a control unit (6) for controlling the vibration stimulators. The control unit is provided such that it is linked with its body according to a changeable vibration field (12) by coordinate movement of an upper side (10) of the vibration stimulators, so that sound vibration is generated by the vibration field. The vibration stimulators are coupled to a vibration body for generating a bending wave vibration in the vibration body, where the vibration stimulators are arranged in a matrix form. An independent claim is also included for a method for generating sound.

Description

Die Erfindung betrifft eine akustische Wiedergabevorrichtung sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Schall.The invention relates to an acoustic reproducing apparatus and a method for generating sound.

Heutzutage sind Biegewellen-Lautsprecher bekannt, bei denen ein geeigneter Schwingungskörper, der insbesondere eine Membran ist, durch einen Schwingungsanreger, z.B. eine Schwingspule, aus seiner Ruhelage gebracht wird. Unter einem Schwingungskörper ist ein flächenförmiger, selbsttragender, leichter und biegsteifer Körper zu verstehen, der zu Schwingungen anregbar ist. Dabei breitet sich eine so genannte Biegewelle über die Fläche des Schwingungskörpers aus und erzeugt dadurch Luftdruckveränderungen, die das menschliche Ohr als Schall wahrnimmt.Nowadays, flexural wave loudspeakers are known in which a suitable vibrating body, which in particular is a membrane, is provided by a vibration exciter, e.g. a voice coil is brought from its rest position. Under a vibration body is a sheet-like, self-supporting, lightweight and rigid body to understand that can be excited to vibrate. At the same time, a so-called bending wave spreads over the surface of the vibration body and thereby generates changes in air pressure, which the human ear perceives as sound.

Bei den herkömmlichen Lautsprechern spielen die Materialeigenschaften des Schwingungskörpers eine entscheidende Rolle bei der Qualität des Klangs. Das Material des Schwingungskörpers muss biegesteif und schwingungsfähig sein, um eine Ausbreitung der Biegewellen zu ermöglichen. Geeignete Materialien, die zu einer Biegewellenschwingung angeregt werden können, sind z.B. Glas, Holz, Kunststoff und Metall. Ungeeignete Materialien, die starke Dämpfeigenschaften aufweisen und sich nicht in einer Biegewellenschwingung anregen lassen, sind hingegen z.B. Textilstoffe.In the case of the conventional loudspeakers, the material properties of the vibrating body play a decisive role in the quality of the sound. The material of the vibration body must be rigid and capable of vibrating to allow propagation of the bending waves. Suitable materials that can be excited to flexural wave vibration are e.g. Glass, wood, plastic and metal. However, unsuitable materials which have strong vapor properties and can not be excited in a bending wave vibration are e.g. Fabrics.

Aus der DE 484 872 ist eine Einrichtung für eine akustische Schaufensterreklame bekannt. Dabei ist eine als Schwingungsanreger ausgebildete Schwingspule mit einem als Schaufensterscheibe ausgebildeten Schwingungskörper fest verbunden. Mittels einer Steuereinheit wird die Schwingspule zu Schwingungen angeregt, die auf die Schaufensterscheibe übertragen werden. Dabei strahlt die Schaufensterscheibe ein hörbares Klangspektrum ab. Mittels eines oder mehrerer Schwingungsanreger lässt sich auch ein aus einem anderen Werkstoff gefertigter Schwingungskörper zum Schwingen und dadurch zum Abstrahlen eines Klangspektrums bringen. So lassen sich beispielsweise aus Holz oder aus Kunststoff gefertigte plattenförmige Schwingungskörper zum Schwingen anregen. Eine derartige akustische Wiedergabevorrichtung wird auch als Flächenlautsprecher bezeichnet. Einer oder mehrere dieser Flächenlautsprecher lassen sich beispielsweise in die Einrichtung eines Raumes als Wand- oder Deckenverkleidung integrieren. Auf diese Weise ist eine Platz sparende akustische Wiedergabevorrichtung realisierbar.From the DE 484 872 is known a device for an acoustic window display. In this case, a trained as vibration exciter voice coil with a trained as a shop window vibrating body is firmly connected. By means of a control unit, the voice coil is excited to vibrate, which are transmitted to the shop window. The shop window radiates an audible sound spectrum. By means of one or more vibration exciters can also be made of a different material vibration body to vibrate and thereby bring to radiate a sound spectrum. Thus, for example, made of wood or plastic plate-shaped vibrating body can cause vibration. Such an acoustic reproduction apparatus is also referred to as area loudspeaker. One or more of these surface speakers can be integrated, for example, in the establishment of a room as a wall or ceiling paneling. In this way, a space-saving acoustic reproduction device can be realized.

In der DE 20 2004 020 473 U1 ist ein Schwingungskörper für einen Flächenlautsprecher beschrieben, der zumindest einen Teilbereich zum Einkoppeln eines differenzierten akustischen Signals aufweist. Dies wird insbesondere durch eine Variation der Dicke und/oder des Werkstoffs des Schwingungskörpers erreicht. Jedem Teilbereich des Schwingungskörpers mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften werden anschließend eine oder mehrere Schwingspulen als Schwingungsanreger zugeordnet. Dem Flächenlautsprecher ist weiterhin eine Steuereinheit zugeordnet, die jede Schwingspule durch ein Teilbandsignal eines in Teilbandsignale zerlegten Frequenzbandsignals ansteuert. Somit wird jeder Teilbereich des Schwingungskörpers mit dem Schwingungsspektrum beaufschlagt, für dessen Wiedergabe er optimal ausgebildet ist. Eine derartige Aufspaltung eines Frequenzbandsignals in mehrere Teilbandsignale mittels einer Frequenzweiche findet bei Mehrwegelautsprechern seit Jahrzehnten Anwendung. Der Unterschied zwischen einem konventionellen Mehrwegelautsprecher und dem beschriebenen Flächenlautsprecher liegt insbesondere darin, dass die Mischung des Klangspektrums bei einem Mehrwegelautsprecher in der Luft und bei einem Flächenlautsprecher im Schwingungskörper geschieht.In the DE 20 2004 020 473 U1 a vibration body for a surface speaker is described, which has at least a portion for coupling a differentiated acoustic signal. This is achieved in particular by a variation of the thickness and / or the material of the vibration body. Each subregion of the vibration body having different acoustic properties is then assigned one or more voice coils as vibration exciters. The area loudspeaker is furthermore assigned a control unit which activates each voice coil by means of a subband signal of a frequency band signal broken down into subband signals. Thus, each subregion of the vibration body is acted upon by the vibration spectrum, for the reproduction of which it is optimally formed. Such a splitting of a frequency band signal into a plurality of subband signals by means of a crossover is used for multi-way loudspeakers for decades. The difference between a conventional multi-way loudspeaker and the described flat-panel loudspeaker lies, in particular, in the fact that the mixing of the sound spectrum occurs in the case of a multi-way loudspeaker in the air and in the case of a flat loudspeaker in the vibrating body.

In der US 2005/0244016 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Schall nach dem Prinzip eines elektrostatischen Lautsprechers beschrieben. Der Lautsprecher umfasst eine Platte und eine bewegliche elektrostatische Membran, welche mittels elektrischer Spannung zum Vibrieren angeregt wird, um zwei Ultraschall-Signale Frequenz auszugeben, welche in Form von Druckwellen in der Luft miteinander zusammenwirken und eine neue Druckwelle erzeugen.In the US 2005/0244016 A1 A method for generating sound according to the principle of an electrostatic loudspeaker is described. The speaker includes a plate and a movable electrostatic membrane, which is excited by means of electrical voltage to vibrate to output two ultrasonic signals frequency, which interact in the form of pressure waves in the air with each other and generate a new pressure wave.

Der Einsatzbereich der herkömmlichen Flächenlautsprecher ist Nachteiligerweise durch ihre Einbautiefe beschränkt. Mit Hilfe von elektrodynamischen Schwingspulen lassen sich insbesondere keine ultraflachen Lautsprecher bauen, die bei Hörgeräten oder ultraflachen Mobiltelefonen Anwendung finden können, dessen Dicke im Bereich von wenigen Millimetern liegt und insbesondere wenigstens kleiner als 1 mm ist.The field of application of conventional flat panel speakers is disadvantageously limited by their installation depth. In particular, with the help of electrodynamic voice coils, it is not possible to build ultra-flat loudspeakers which can be used in hearing aids or ultra-flat mobile telephones whose thickness is in the range of a few millimeters and in particular is at least less than 1 mm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine akustische Wiedergabevorrichtung anzugeben, welche die Ausbildung eines ultraflachen Lautsprechers ermöglicht. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Schall mittels einer solchen akustischen Wiedergabevorrichtung anzugeben.The invention has for its object to provide an acoustic playback device, which allows the formation of an ultra-flat speaker. The invention is further based on the object of specifying a method for generating sound by means of such an acoustic reproduction apparatus.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine akustische Wiedergabevorrichtung, insbesondere Flächenlautsprecher, umfassend eine Mehrzahl von Schwingungsanregern und eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Schwingungsanreger, die dafür eingerichtet ist, durch eine koordinierte Bewegung wenigstens der Oberseiten der Schwingungsanreger diese in ihrer Gesamtheit nach Art eines sich ändernden Schwingungsfeldes ausgelenkt werden, so dass im Schwingungsfeld eine transversale Biegewelle emuliert wird und durch das Schwingungsfeld eine Schallschwingung erzwungen wird.The object is achieved by an acoustic reproducing device, in particular flat-panel loudspeaker, comprising a plurality of vibration exciters and a control unit for controlling the vibration exciter, which is arranged by a coordinated movement of at least the tops of the vibration exciter in their entirety in the manner of a changing oscillation field be deflected so that in the oscillation field, a transverse bending wave is emulated and forced by the oscillation field a sound vibration.

Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass zum Erzeugen von Schallwellen lediglich eine Mehrzahl von Schwingungsanregern erforderlich ist, die gemeinsam ein Schwingungsfeld oder Wellenmuster, das mehrere insbesondere in einem definierten Muster angeordneten Oberseiten der Schwingungsanreger umfasst, bilden und die durch ihre über die Steuereinheit kontrollierte Auf- und Abbewegung eine Biegewelle wenigstens im Schwingungsfeld nachahmen. Hierbei sind die Schwingungsanreger insbesondere sehr nahe aneinander angeordnet, so dass sie im Wesentlichen eine geschlossene Oberfläche - das Schwingungsfeld - bilden. Bei der nachgeahmten Biegewelle handelt es sich nicht um eine "natürlich" angeregte Biegewellenschwingung eines Festkörpers, die durch die Eigenschaften des Festkörpers zustande kommt, sondern um eine angesteuerte erzwungene Biegewelle im Schwingungsfeld, die ein Produkt der koordinierte Bewegung der Mehrzahl von Schwingungsanregern ist.The invention is based on the consideration that to generate sound waves only a plurality of vibration exciters is required, which together form a vibration field or wave pattern comprising a plurality of particular arranged in a defined pattern tops of the vibration exciter, and controlled by their on the control unit Up and down movement mimic a bending shaft at least in the oscillation field. Here, the vibration exciters are arranged in particular very close to each other, so that they form a substantially closed surface - the oscillation field. The simulated flexural wave is not a "naturally" excited flexural wave vibration of a solid resulting from the properties of the solid, but a controlled forced flexural wave in the vibrational field which is a product of the coordinated motion of the plurality of vibrational exciters.

Die erzwungene Biegewellenschwingung ruft eine Druckschwankung in der die akustische Wiedergabevorrichtung umgebende Luft hervor und erzeugt dadurch eine Schallwelle, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden kann. Man kann dieses Funktionsprinzip auch als Biegewellen-Emulation bezeichnen. Jeder Schwingungsanreger ist in der Lage, insbesondere seine Oberseite nach oben oder unten zu bewegen. Die Steuereinheit rechnet ein akustisch wiederzugebendes Signal in mechanische Impulse für die Schwingungsanreger um und gibt die Impulse an die Schwingungsanreger weiter. Die Steuereinheit steuert die Schwingungsanreger einzeln oder in Gruppen an, um die Biegewellenschwingung nachzubilden. Die Steuereinheit kann außerdem dafür ausgebildet sein, die Schwingungsanreger einzeln oder gruppenweise zu Schwingungen unterschiedlicher Frequenz anzuregen.The forced bending wave vibration causes a pressure fluctuation in the air surrounding the acoustic reproducing apparatus and thereby generates a sound wave which can be perceived by the human ear. This functional principle can also be described as bending wave emulation. Each vibration exciter is able to move in particular its top up or down. The control unit converts an acoustically reproducible signal into mechanical impulses for the vibration exciters and forwards the impulses to the vibration exciters. The control unit controls the vibration exciter individually or in groups to reproduce the bending wave vibration. The control unit can also be designed to excite the vibration exciter individually or in groups to vibrations of different frequencies.

Ein entscheidender Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass als Schwingungsanreger mehrere Bauelemente herangezogen werden können, deren Ausgestaltung in miniaturisierter Form möglich ist. Als Schwingungsanreger können beispielsweise Piezo-Aktoren, miniaturisierte elektrodynamische Antriebe (Schwingspulen), deren Einbautiefewenige Millimeter beträgt, oder sogar Antriebe auf organischer Basis, welche die gesteuerte Kontraktion und Entspannung einer Muskelfaser imitieren, eingesetzt werden. Weiterhin können die einzelnen Schwingungsanreger direkt auf einen Chip integriert werden.A decisive advantage of this embodiment is the fact that several components can be used as vibration exciter, whose design is possible in miniaturized form. For example, piezoactuators, miniaturized electrodynamic drives (voice coils) whose installation depth is a few millimeters, or even organic-based drives which mimic the controlled contraction and relaxation of a muscle fiber can be used as the vibration exciter. Furthermore, the individual vibration exciters can be integrated directly on a chip.

Somit ist es möglich, eine akustische Wiedergabevorrichtung "on-chip" zu realisieren.Thus, it is possible to realize an on-chip acoustic reproducing apparatus.

In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Schwingungsanreger gemeinsam an einen Schwingungskörper zur Erzeugung einer Biegewellenschwingung im Schwingungskörper angekoppelt. Das von den Schwingungsanregern erzeugte Schwingungsfeld wird daher durch die mechanische Ankopplung zwangsweise auf den Schwingungskörper übertragen. Die Oberseiten der Schwingungsanreger können hierbei auch punktförmige Ankopplungspunkte mit dem Schwingungskörper darstellen. Der Schwingungskörper kann eine konventionelle, biegesteife Membran sein, welche die akustischen Eigenschaften der akustischen Wiedergabevorrichtung begünstigt. Der Schwingungskörper kann jedoch auch ein Textilgewebe sein, das über den Schwingungsanregern gespannt ist und zumindest teilweise mit diesen verbunden ist, so dass durch die koordinierte Schwingbewegung der vielen Schwingungsanreger eine Biegewellenschwingung im Textilgewebe simuliert wird. So lässt sich die akustische Wiedergabevorrichtung beispielsweise auf oder in einem Kleidungsstück anbringen. Auf diese Weise kann die akustische Wiedergabevorrichtung, z.B. ein MP3-Abspielgerät, direkt in das Kleidungsstück, beispielsweise eine Jacke, integriert werden. Aufgrund der vergleichsweise starken Dämpfungseigenschaften des Textilgewebes bietet sich eine Anordnung der akustischen Wiedergabevorrichtung im Kragenbereich der Jacke an, um eine akustische Wiedergabe mit hinreichender Lautstärke zu erreichen. Bei geeignet gewählten Materialeigenschaften des Schwingungskörpers kann dieser zudem als Wasser- und/oder Staubschutz für die akustische Wiedergabevorrichtung dienen. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass dank des Schwingungskörpers keine besonders dichte, also einander unmittelbar benachbarte Anordnung der Schwingungsanreger notwendig ist. Viel mehr ist es ausreichend, dass durch eine Anzahl voneinander beabstandete Schwingungsanreger an mehreren Stellen punktuell zum Schwingen angeregt werden. Dies stellt also eine kostengünstige Ausgestaltung dar, bei der weniger Schwingungsanreger zur Ausbildung der akustischen Wiedergabevorrichtung als im Falle ohne Schwingungskörper erforderlich sind.In a preferred development, the vibration exciters are coupled together to a vibration body for generating a bending wave vibration in the vibration body. The vibration field generated by the vibration exciter is therefore forcibly transmitted to the vibration body by the mechanical coupling. The tops of the vibration exciter can also represent point-shaped coupling points with the vibration body. The vibrating body may be a conventional, rigid membrane which favors the acoustic characteristics of the acoustic reproducing apparatus. However, the vibration body may also be a textile fabric, which is stretched over the vibration exciters and is at least partially connected thereto, so that a bending wave vibration in the textile fabric is simulated by the coordinated vibration movement of the many vibration exciter. For example, the acoustic playback device can be mounted on or in a garment. In this way, the acoustic playback device, such as an MP3 player, directly into the garment, such as a jacket integrated. Due to the comparatively strong damping properties of the textile fabric, an arrangement of the acoustic reproduction device in the collar region of the jacket offers in order to achieve an acoustic reproduction with sufficient volume. With suitably chosen material properties of the vibration body, this can also serve as a water and / or dust protection for the acoustic playback device. Another advantage of this embodiment is the fact that thanks to the vibration body no particularly dense, so each other immediately adjacent arrangement of the vibration exciter is necessary. Rather, it is sufficient that are excited by a number of spaced apart vibration exciter at several points selectively to vibrate. So this represents a cost-effective design, in which less vibration exciter to form the acoustic Reproduction device as in the case without vibration body are required.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schwingungsanreger nach Art einer Matrix angeordnet. Die Schwingungsanreger weisen jeweils beispielsweise eine rechteckige und insbesondere eine quadratförmige Oberseite auf, die ein Element des Schwingungsfeldes bildet. Dank der gleichmäßigen Anordnung der Schwingungsanreger ist hierbei die Simulation und die Ansteuerung der Ausbreitung einer Biegewelle einfach durchzuführen. Zudem ermöglicht ein matrixartiges Schwingungsfeld eine dichte Anordnung der einzelnen Schwingungsanreger, die für die Nachahmung der Biegewellenschwingung im Falle ohne einen Schwingungskörper besonders vorteilhaft ist.According to a preferred embodiment, the vibration exciters are arranged in the manner of a matrix. The vibration exciters each have, for example, a rectangular and in particular a square-shaped upper side, which forms an element of the oscillation field. Thanks to the uniform arrangement of the vibration exciter, the simulation and the control of the propagation of a bending wave can be carried out easily. In addition, a matrix-like oscillation field allows a dense arrangement of the individual vibration exciters, which is particularly advantageous for the imitation of the bending wave oscillation in the case without a vibration body.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Schwingungsanreger kreis- und/oder ellipsenförmig und/oder abgerundet ausgebildet und insbesondere konzentrisch ineinander liegend angeordnet. Die Schwingungsanreger bilden also ein Muster, das insbesondere aus mehreren konzentrischen Kreisen besteht, die je nach Anwendungsfall sehr nahe aneinander oder entfernt voneinander angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform lässt sich durch eine geringe Anzahl von Schwingungsanregern eine besonders große Fläche zu einer Biegewellenschwingung anregen. Durch die kreisförmige Anordnung der Schwingungsanreger lassen sich hierbei konzentrische Biegewellen simulieren, die etwa die gleichmäßigen, konzentrischen Wellen an der Oberfläche des Wassers darstellen, wenn ein Stein ins Wasser geworfen wird.According to a further embodiment, the vibration exciters are circular and / or elliptical and / or rounded and in particular arranged concentric with each other. The vibration exciter thus form a pattern that consists in particular of several concentric circles, which are arranged depending on the application very close to each other or away from each other. In this embodiment, can be excited by a small number of vibration exciters a particularly large area to a bending wave oscillation. Due to the circular arrangement of the vibration exciter concentric bending waves can be simulated, which represent approximately the uniform, concentric waves on the surface of the water when a stone is thrown into the water.

Um eine Ausbreitung einer Biegewelle auf einfache Weise simulieren zu können, ist die Steuereinheit dafür ausgebildet, benachbarte Schwingungsanreger in entgegengesetzten Richtungen, also mit einem Phasenversatz von 180° zu bewegen. Beispielsweise werden zwei benachbarte Schwingungsanreger jeweils mit einem sinusförmigen Signal mit der gleichen Frequenz angesteuert, wobei beide Sinus-Signale um eine Halbperiode π zueinander versetzt sind. Anstelle der einzelnen Schwingungsanreger können auch benachbarte Gruppen von Schwingungsanregern Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen ausführen. Durch die gleichzeitige Bewegung nach oben und unten von benachbarten Schwingungsanregern in entgegengesetzten Richtungen, die dann jeweils von einem Richtungswechsel gefolgt ist, lassen sich annährend mehrere dynamische erzwungene Biegewellen im Schwingungsfeld bzw. im Schwingungskörper über die Zeit nachahmen.In order to simulate a propagation of a bending wave in a simple manner, the control unit is designed to move adjacent vibration exciter in opposite directions, ie with a phase shift of 180 °. For example, two adjacent vibration exciter are each driven with a sinusoidal signal having the same frequency, wherein both sine signals are offset by a half-period π to each other. Instead of the individual Vibration exciters can also perform adjacent groups of vibration exciters movements in opposite directions. The simultaneous upward and downward movement of adjacent vibratory exciters in opposite directions, each followed by a change of direction, allows approximately several dynamic forced bending waves in the vibration field or body to be imitated over time.

Vorzugsweise sind die Schwingungsanreger Piezo-Aktoren. Jeder Piezo-Aktor umfasst mindestens eine piezoelektrische Keramik oder einen piezoelektrischen Kristall, der beim Anlegen einer elektrischen Spannung in sehr kurzen Zeitabständen sein Volumen verändert. Durch mehrmaliges Wiederholen dieses Vorgangs werden die Piezo-Aktoren zum Schwingen gebracht. Wenn die Schwingungsanreger mit einem Schwingungskörper verbunden sind, wird dieser somit ebenfalls in Schwingungen versetzt. Da sämtliche Piezo-Aktoren gleichzeitig angesteuert werden, überlagern sich die auf den Schwingungskörper übertragenen Schwingungen. Diese Schwingungen werden als Klangspektrum vom Schwingungskörper abgestrahlt. Über die Eigenschaften der einzelnen Piezo-Aktoren, insbesondere über deren Größe und deren Werkstoff, lässt sich der wiederzugebende Frequenzbereich vorgeben. Dank der Piezo-Aktoren lässt sich die akustische Wiedergabevorrichtung mit sehr geringen Abmessungen realisieren. Zudem sind Piezo-Aktoren einfach und kostengünstig herstellbar.Preferably, the vibration exciter piezo actuators. Each piezoelectric actuator comprises at least one piezoelectric ceramic or a piezoelectric crystal, which changes its volume during the application of an electrical voltage in very short time intervals. Repeating this procedure several times causes the piezo actuators to oscillate. If the vibration exciters are connected to a vibration body, this is thus also set in vibration. Since all piezo actuators are actuated simultaneously, the vibrations transmitted to the vibration body are superimposed. These vibrations are emitted as a sound spectrum from the vibrating body. About the properties of the individual piezo actuators, in particular their size and their material, the frequency range to be reproduced can be specified. Thanks to the piezo actuators, the acoustic reproduction device can be realized with very small dimensions. In addition, piezo actuators are simple and inexpensive to produce.

Alternativ oder in Kombination mit den Piezo-Aktoren umfassen die Schwingungsanreger bevorzugt zweiarmige Hebelanordnungen, an deren Enden eine Oberseite ausgebildet und/oder angekoppelt ist. Der Dreh- und Unterstützungspunkt einer solchen Hebelanrodung ist hierbei insbesondere mittig positioniert, d.h. die Hebelanordnung weist zwei vorzugsweise gleich lange Hebelelemente auf. Zumindest die Distalenden beider Hebelelemente sind zur Aufnahme zweier das Schwingungsfeld bildenden Oberseiten vorgesehen, die beim Schwenken der Hebelanordnung um ihren Drehpunkt in gegenläufigen Richtungen nach oben bzw. nach unten verfahren werden. Eine Hebelanordnung weist also wenigstens zwei solche Oberseiten auf, deren Bewegung koordiniert ist. Die Oberseiten bilden das Schwingungsfeld oder sind Ankopplungs- bzw. Angriffspunkte an einem Schwingungskörper, dessen Bewegung durch die Bewegung der Oberseiten koordiniert ist. Somit kann die Anzahl der Schwingungsanreger, die von der Steuereinheit angesteuert werden, deutlich reduziert werden.Alternatively or in combination with the piezoelectric actuators, the vibration exciters preferably comprise two-armed lever arrangements, at the ends of which an upper side is formed and / or coupled. The rotation and support point of such Hebelanrodung here is particularly centrally positioned, ie, the lever assembly has two preferably equal length lever elements. At least the distal ends of both lever elements are provided for receiving two the oscillating field forming upper sides, the pivoting of the lever assembly about its pivot point in opposite directions upwards or be moved down. A lever arrangement therefore has at least two such upper sides whose movement is coordinated. The upper surfaces form the oscillation field or are coupling or attack points on a vibration body whose movement is coordinated by the movement of the upper sides. Thus, the number of vibration exciters, which are controlled by the control unit, can be significantly reduced.

Eine besonders preiswerte akustische Wiedergabevorrichtung, die zudem einfach zum Ansteuern ist, liegt vor, wenn die Schwingungsanreger ein digitales Verhalten aufweisen. Dabei sind die Schwingungsanreger bevorzugt dafür ausgebildet, zwei definierte Stellungen anzunehmen. Die Schwingungsanreger kennen dann nur im Wesentlichen zwei Zustände, nämlich den Ruhezustand und der Arbeitszustand als aus und an, wodurch eine angenähert optimale Biegewelle erzeugt wird. Um einen möglichen hohen Klirrfaktor als negative Folge des digitalen Verhaltens der Schwingungsanreger zu vermeiden, ist in diesem Fall insbesondere der Einsatz eines Schwingkörpers vorgesehen, der den Klirrfaktor dämpft.A particularly inexpensive acoustic playback device, which is also easy to control, is when the vibration exciter have a digital behavior. The vibration exciters are preferably designed to assume two defined positions. The vibration exciters then know only two states, namely the idle state and the working state as off and on, whereby an approximately optimal bending wave is generated. In order to avoid a possible high harmonic distortion as a negative consequence of the digital behavior of the vibration exciters, the use of a vibrating body is particularly provided in this case, which dampens the harmonic distortion.

Alternativ ist die Steuereinheit dafür ausgebildet, eine Auslenkung des Schwingungsanregers einzustellen. Hierbei kann jeder Schwingungsanreger mehrere Hubstufen zwischen den beiden definierten Stellungen aufweisen oder er kann auch vollständig analog funktionieren. Bei dieser kontinuierlichen Auslenkung lässt sich ein akustisches Signal erzeugen, das durch eine sehr hohe Qualität gekennzeichnet ist.Alternatively, the control unit is adapted to adjust a deflection of the vibration exciter. In this case, each vibration exciter can have several lifting stages between the two defined positions or it can also function completely analogously. With this continuous deflection, an acoustic signal can be generated which is characterized by a very high quality.

Vorteilhafterweise sind die Schwingungsanreger in Abhängigkeit von den zu erzeugenden Frequenzen der Schallschwingung in unterschiedliche Gruppen unterteilt. Jede dieser Gruppen ist insbesondere dafür vorgesehen, ein akustisches Signal in einem begrenzten Frequenzbereich wiederzugeben. Somit sind die Schwingungsanreger für die unterschiedlichen Frequenzbereiche unterschiedlich aufgebaut und dimensioniert, um die Wiedergabe des Signals der entsprechenden Frequenz zu begünstigen.Advantageously, the vibration exciters are divided into different groups depending on the frequencies of the sound vibration to be generated. Each of these groups is particularly intended to reproduce an audible signal in a limited frequency range. Thus, the vibration exciter for the different frequency ranges are constructed differently and dimensioned to the To favor playback of the signal of the corresponding frequency.

Zweckdienlicherweise weisen die Schwingungsanreger unterschiedliche Größen auf. Da ein tiefer Ton, d.h. eine Schallwelle mit einer niedrigen Frequenz vom menschlichen Ohr schwächer wahrgenommen wird als ein hoher Ton, müssen tiefe Töne in der Regel mit einer höheren Lautstärke erzeugt werden. Somit sind die Schwingungsanreger, die für die Wiedergabe von tiefen Tönen vorgesehen sind, beispielsweise größer ausgebildet als die Schwingungsanreger für die hohen Töne, damit sie mit einer höheren Amplitude als die Schwingungsanreger für die hohen Töne schwingen können.
Weiterhin von Vorteil ist, dass eine Trägerplatte vorgesehen ist, auf die sich zumindest ein Teil der Schwingungsanreger stützt. Eine Trägerplatte ist insbesondere zum Abstützen der größeren bzw. schwereren Schwingungsanreger für tiefe Frequenzen vorgesehen. Die Trägerplatte ist beispielsweise eine Leiterplatte, über die bevorzugt zugleich auch die Ansteuerung der Schwingungsanreger vorgenommen wird. Bei den Schwingungsanregern für hohe Frequenzen kann beispielsweise aus Platz und Gewicht sparenden Gründen auf eine Trägerplatte verzichtet werden, wobei die Schwingungsanreger innerhalb einer Gruppe untereinander verbunden sind und ihr Eigengewicht genutzt wird, um sie zum Schwingen anzuregen.
Conveniently, the vibration exciter on different sizes. Since a low tone, ie, a low frequency sound wave, is perceived by the human ear to be weaker than a high tone, low tones tend to be generated at a higher volume. Thus, for example, the vibration exciters provided for the reproduction of deep sounds are made larger than the vibration exciters for the high tones so as to be able to oscillate at a higher amplitude than the vibration exciters for the high tones.
A further advantage is that a support plate is provided, on which at least a part of the vibration exciter is based. A support plate is provided in particular for supporting the larger or heavier vibration exciter for low frequencies. The carrier plate is, for example, a printed circuit board, via which the activation of the vibration exciter is preferably carried out at the same time. In the vibration exciter for high frequencies, for example, for space and weight-saving reasons can be dispensed with a support plate, wherein the vibration exciter are interconnected within a group and their own weight is used to encourage them to vibrate.

Die zweit genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung von Schall nach Anspruch 13, bei dem insbesondere eine Mehrzahl von Schwingungsanregern von einer Steuereinheit derart angesteuert wird, dass durch eine koordinierte Bewegung der Schwingungsanreger diese in ihrer Gesamtheit nach Art eines sich ändernden Schwingungsfeldes ausgelenkt werde, wobei im Schwingungsfeld , eine transversale Biegewelle emuliert wird und durch das Schwingungsfeld eine Schallschwingung erzwungen wird.The second object mentioned is achieved by a method for generating sound according to claim 13, wherein in particular a plurality of vibration exciters is controlled by a control unit such that deflected by a coordinated movement of the vibration exciter in their entirety in the manner of a changing oscillation field in the oscillation field, a transverse bending wave is emulated and a vibration of sound is forced through the oscillation field.

Die bereits angegebenen Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auf dieses Verfahren zu übertragen.The already indicated advantages and preferred embodiments are to be transferred analogously to this method.

Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Hierin zeigen:

FIG 1
eine Draufsicht auf eine akustische Wiedergabevorrichtung mit mehreren Schwingungsanregern, die nach Art einer Matrix angeordnet sind,
FIG 2
eine Draufsicht auf eine akustische Wiedergabevorrichtung mit mehreren Schwingungsanregern, die konzentrische Kreise bilden,
FIG 3
einen Längsschnitt durch eine akustische Wiedergabevorrichtung mit Schwingungsanregern, die ein analoges Verhalten aufweisen,
FIG 4
einen Längsschnitt durch eine akustische Wiedergabevorrichtung mit Schwingungsanregern, die ein digitales Verhalten aufweisen, und
FIG 5
eine Seitenansicht auf eine Anordnung von Schwingungsanregern, die zweiarmige Hebel umfassen.
The further explanation of the invention will be made with reference to the embodiments illustrated in the drawings. Herein show:
FIG. 1
a top view of an acoustic reproducing apparatus with a plurality of vibration exciter, which are arranged in the manner of a matrix,
FIG. 2
a top view of an acoustic reproducing apparatus with a plurality of vibration exciter, which form concentric circles,
FIG. 3
a longitudinal section through an acoustic reproducing device with vibration exciters, which have an analogous behavior,
FIG. 4
a longitudinal section through an acoustic reproducing device with vibration exciter, which have a digital behavior, and
FIG. 5
a side view of an array of vibration exciters, the two-armed lever.

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, like-acting parts are provided with the same reference numerals.

In FIG 1 ist eine akustische Wiedergabevorrichtung 2 (Lautsprecher) dargestellt, weiterhin auch Schallgeber genannt, die im Wesentlichen eine Mehrzahl von in einer zweidimensionalen Matrix angeordneten Schwingungsanregern 4 sowie eine Steuereinheit 6, die über Steuerleitungen 8 die Schwingungsanreger 4 ansteuert, umfasst. Die exemplarische matrixartige Anordnung gemäß FIG 1 umfasst 5 x 5 gleich große Schwingungsanreger 4. Jeder der Schwingungsanreger 4 weist eine in diesem Ausführungsbeispiel quadratförmige Oberseite 10 auf. Die Oberseiten 10 der Schwingungsanreger 4 sind sehr eng aneinander angeordnet, so dass sie im Ruhezustand der Schwingungsanreger 4 ein in sich geschlossenes Schwingungsfeld 12 bilden.In FIG. 1 an acoustic reproduction apparatus 2 (loudspeaker) is shown, furthermore also called sound generator, which essentially comprises a plurality of vibration exciters 4 arranged in a two-dimensional matrix and a control unit 6 which controls the vibration exciters 4 via control lines 8. The exemplary matrix-like arrangement according to FIG. 1 comprises 5 x 5 equal vibration exciter 4. Each of the vibration exciter 4 has a square-shaped upper surface 10 in this embodiment. The tops 10 of the vibration exciter 4 are arranged very close to each other, so that they form a self-contained oscillation field 12 in the resting state of the vibration exciter 4.

Die Schwingungsanreger 4 werden von der Steuereinheit 6 derart angesteuert, dass durch die alternierende Auf- und Abbewegung benachbarter Schwingungsanreger 4 oder benachbarter Gruppen von Schwingungsanregern 4 eine erzwungene transversale Biegewelle im Schwingungsfeld 12 emuliert wird. Die schwingenden Schwingungsanreger 4 erzeugen eine Druckdifferenz in der Luft, so dass ihre Schwingung an die Luftmoleküle über dem Schwingungsfeld 12 übertragen wird. Somit wird vom Schwingungsfeld 12 eine Schallwelle in die Luft abgestrahlt. Die Steuereinheit 6 rechnet also ein wiederzugebendes Audiosignal so auf die Schwingungsanreger 4 um, dass die Gesamtheit ihrer Bewegung in der Luft den entsprechenden Schall darstellt, der dann vom menschlichen Ohr als entsprechendes Schallereignis wahrgenommen wird. Durch die dichte Anordnung der Schwingungsanreger 4 lässt sich eine optimale Anregung der Luftmoleküle erreichen, so dass eine gute Wiedergabe des wiederzugebenden Klangspektrums erreicht wird.The vibration exciter 4 are controlled by the control unit 6 such that by the alternating up and down movement adjacent vibrator 4 or adjacent groups of vibration exciter 4 a forced transverse bending wave in the vibration field 12 is emulated. The vibrating vibrators 4 generate a pressure difference in the air, so that their vibration is transmitted to the air molecules over the vibrating field 12. Thus, a sound wave is emitted from the vibration field 12 in the air. The control unit 6 thus converts an audio signal to be reproduced to the vibration exciter 4 such that the entirety of its movement in the air represents the corresponding sound, which is then perceived by the human ear as a corresponding sound event. Due to the dense arrangement of the vibration exciter 4, an optimal excitation of the air molecules can be achieved, so that a good reproduction of the sound spectrum to be reproduced is achieved.

Die akustische Wiedergabevorrichtung 2 umfasst weiterhin eine hier nicht angezeigte Energiequelle, welche die zum Anregen der Schwingungsanreger 4 erforderliche elektrische Energie zur Verfügung stellt. Aus Gründen der Miniaturisierung des Schallgebers 2 ist diese Energiequelle insbesondere eine Flachbatterie oder eine Solarzelle.The acoustic reproduction device 2 further comprises an energy source, not shown here, which provides the electrical energy required to excite the vibration exciter 4. For reasons of miniaturization of the sounder 2, this energy source is in particular a flat battery or a solar cell.

Das gesamte Schwingungsfeld 12 kann außerdem mit einem in FIG 1 hier nicht näher gezeigten Schwingungskörper 14 (s. FIG 3) überzogen sein. Der Schwingungskörper 14 kann z.B. eine Schutzfolie sein, die wasser- oder staubdicht das Schwingungsfeld 12 abschließt und andererseits die akustischen Eigenschaften des Schallgebers 2 begünstigt. Der Schwingungskörper 14 ist beispielsweise aus einem biegesteifen Material ausgebildet, um von den Schwingungsanregern 4 zu Biegewellenschwingungen angeregt zu werden. Alternativ ist der Schwingungskörper 14 beispielsweise ein Textilgewebe, das zumindest mit einigen der Oberseiten 10 verbunden ist, so dass bei der wellenartigen Bewegung des Schwingungsfeldes 12 das Textilgewebe ebenfalls eine wellenartige Form annimmt und zum Schwingen gebracht wird.The entire oscillation field 12 can also be equipped with a in FIG. 1 not shown in detail vibration body 14 (s. FIG. 3 ). The vibration body 14 may be, for example, a protective film, the water-tight or dust-tight the vibration field 12 closes and on the other hand favors the acoustic properties of the sounder 2. The vibration body 14 is formed, for example, of a rigid material to be excited by the vibration exciter 4 to bending wave oscillations. Alternatively, the vibrating body 14 is, for example, a textile fabric which is connected to at least some of the topsides 10, so that in the wave-like movement of the oscillation field 12, the textile fabric also assumes a wave-like shape and is caused to oscillate.

Bei dem in FIG 1 dargestellten Schallgeber 2 weisen alle Schwingungsanreger 4 gleich groß ausgebildeten Oberseiten 10 sowie die gleiche Einbautiefe auf. Die Schwingungsanreger 4 können alternativ eine unterschiedliche Größe aufweisen, d.h. die Oberflächen 10 sind unterschiedlich groß dimensioniert oder die Einbautiefe der unterschiedlichen Schwingungsanreger 4 variiert. Bei unterschiedlich groß ausgebildeten Schwingungsanregern 4 ist es von Vorteil, dass Schwingungsanreger 4 mit der gleichen Größe gruppiert sind und zur Wiedergabe eines akustischen Signals in einem begrenzten Frequenzbereich vorgesehen sind. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen, dass das menschliche Ohr für niedrige Frequenzen vergleichsweise unempfindlich ist. Um niedrige Frequenzen hinreichend laut wahrnehmen zu können, müssen sie im Klangspektrum daher mit einer hinreichend hohen Amplitude wiedergegeben werden. Dies bedeutet, dass die Schwingungsanreger 4, die für die niedrigen Frequenzen vorgesehen sind, mit einer höheren Amplitude schwingen müssen als die Schwingungsanreger 4 für die hohen Frequenzen, was über die Dimensionierung der Schwingungsanreger 4 erreicht werden kann. Somit ist es vorteilhaft die Schwingungsanreger 4 für niedrige Frequenzen bzw. tiefe Töne mit einer größeren Oberseite 10 und/oder länger auszubilden als die Schwingungsanreger 4 für höhere Frequenzen bzw. höhere Töne.At the in FIG. 1 Sound generator 2 shown have all vibration exciter 4 equal sized top 10 and the same depth. The vibration exciter 4 may alternatively have a different size, ie, the surfaces 10 are dimensioned differently large or the installation depth of the different vibration exciter 4 varies. In the case of differently sized vibration exciters 4, it is advantageous that vibration exciters 4 are grouped with the same size and are provided for reproducing an acoustic signal in a limited frequency range. It should be noted in particular that the human ear is relatively insensitive to low frequencies. To be able to perceive low frequencies sufficiently loud, they must therefore be reproduced in the sound spectrum with a sufficiently high amplitude. This means that the vibration exciter 4, which are provided for the low frequencies, must oscillate with a higher amplitude than the vibration exciter 4 for the high frequencies, which can be achieved via the dimensioning of the vibration exciter 4. Thus, it is advantageous to form the vibration exciter 4 for low frequencies or low tones with a larger top 10 and / or longer than the vibration exciter 4 for higher frequencies or higher tones.

Darüber hinaus kann der Schallgeber 2 außerdem eine hier nicht gezeigte Trägerplatte umfassen, auf der die Schwingungsanreger 4 angeordnet sind. Insbesondere die großen Schwingungsanreger 4 für die tiefen Töne brauchen eine solche Trägerplatte, um sich beim Schwingen abzustützen. Bei den kleineren Schwingungsanregern 4 für die hohen Töne kann zum Schwingen ihr Eigengewicht benutzt werden, ohne dass sie sich gegen eine Trägerplatte abstützten müssen.In addition, the sound generator 2 may further comprise a carrier plate, not shown here, on which the vibration exciter 4 are arranged. In particular, the large vibration exciter 4 for the low tones need such a support plate to support itself during swinging. In the case of the smaller vibration exciters 4 for the high tones, their own weight can be used to vibrate without them having to bear against a carrier plate.

Als Schwingungsanreger 4 können beispielsweise Piezo-Aktoren, elektrodynamische Antriebe oder sogar organische Antriebe eingesetzt werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schwingungsanreger 4 aus Piezo-Aktoren gebildet, die leicht und günstig herzustellen sind. Die Piezo-Aktoren weisen eine Höhe auf, die geringer ist als 1 mm, wodurch ein ultraflacher Schallgeber 2 realisiert ist. Zudem kann die beschriebene akustische Wiedergabevorrichtung 2 direkt auf einem Chip angebracht sein, wobei beispielsweise der Chip selbst als Schwingungskörper benutzt wird. Der Schallgeber 2 ist somit insbesondere für den Einsatz in Scheckkarten und/oder auf dem Chip von ultraflachen Mobiltelefonen geeignet. Im Falle einer Scheckkarte mit einem integrierten Schallgeber 2 lässt sich z.B. an einen Benutzer vor oder während eines Abhebevorgangs von einem Bankkonto akustische Information übermitteln. Dies kann beispielsweise der gesprochene Hinweis sein, dass bei einem Abhebevorgang dreimal hintereinander eine falsche PIN eingegeben wurde und die Scheckkarte momentan für weitere Abhebungsversuche nicht einsatzfähig ist. Ebenso kann der Geldbetrag einer Geldkarte über Sprachausgabe dem Benutzer mitgeteilt werden.As vibration exciter 4, for example, piezo actuators, electrodynamic drives or even organic drives can be used. In this embodiment, the vibration exciter 4 are formed of piezo actuators that easily and are inexpensive to manufacture. The piezo actuators have a height which is less than 1 mm, whereby an ultra-flat sound generator 2 is realized. In addition, the described acoustic playback device 2 may be mounted directly on a chip, for example, the chip itself is used as a vibrating body. The sounder 2 is thus particularly suitable for use in check cards and / or on the chip of ultra-flat mobile phones. In the case of a check card with an integrated sound generator 2 can be transmitted to a user before or during a pick-up of a bank account acoustic information. This may be, for example, the spoken word that in a liftoff three times in succession, a wrong PIN was entered and the check card is currently not operational for further withdrawal attempts. Likewise, the monetary amount of a cash card can be communicated to the user via voice output.

Der Schallgeber 2 kann außerdem als ein medizinisches Hörgerät ausgebildet sein. Das Hörgerät kann unter der Haut implantiert sein, wobei die Schwingungsanreger 4 insbesondere direkt auf einem Schädelknochen positioniert sind, um diesen in Schwingungen zu versetzen.The sounder 2 can also be designed as a medical hearing aid. The hearing aid may be implanted under the skin, wherein the vibration exciter 4 are positioned in particular directly on a skull bone to enable this vibrate.

Ein weiteres mögliches Einsatzgebiet des Schallgebers 2 ist im Handel zur Ausgabe von produktrelevanten Informationen. Der Schallgeber 2 kann dabei in Form einer Klebefolie auf eine Verpackung angebracht werden oder beim Herstellen der Verpackung in diese direkt integriert werden. Beispielsweise können auf einer Verpackung auch ein oder mehrere solcher Schallgeber 2 vorgesehen sein, die beim Betätigen insbesondere Informationen über das Produkt auf unterschiedlichen Sprachen ausgeben können. Beim Aktivieren eines der Schallgeber 2 wird einem Kunden z.B. der Preis des Produkts, seine Anwendung oder seine Zusammensetzung akustisch mitgeteilt.Another possible application of the sounder 2 is commercially available for the issue of product-relevant information. The sounder 2 can be mounted in the form of an adhesive film on a package or directly integrated in the manufacture of the packaging in this. For example, one or more such sounders 2 can be provided on a package, which can output in particular information on the product in different languages when operating. Upon activation of one of the sounders 2, a customer is e.g. the price of the product, its application or composition is communicated acoustically.

Darüber hinaus kann der Schallgeber 2 in Kleidungsstücken integriert sein, da er insbesondere in der Lage ist, ein Textilgewebe zu einer Biegewellenschwingung anzuregen. Die Schwingungen der Schwingungsanreger 4 und des mit ihm verbundenen Textilgewebes reichen hierbei aus, um ein hörbares Klangspektrum zu generieren. Dabei wird lediglich der direkt an die Schwingungsgeber 4 angrenzende Bereich des Textilgewebes zu Schwingungen angeregt. Ein derartiger Schallgeber 2 lässt sich beispielsweise in einem Kragen eines als Jacke ausgeführten Kleidungsstückes integrieren. Auf diese Weise ist vorteilhafterweise eine nahe Positionierung an den Ohren des Trägers der Jacke gewährleistet.In addition, the sounder 2 may be integrated in garments, as he is in particular capable of a textile fabric to stimulate bending wave oscillation. The vibrations of the vibration exciter 4 and the textile fabric connected to it are sufficient in this case to generate an audible sound spectrum. In this case, only the region of the textile fabric which is directly adjacent to the vibration transmitter 4 is excited to vibrate. Such a sounder 2 can be integrated, for example, in a collar of a designed as a jacket garment. In this way, a close positioning on the ears of the wearer of the jacket is advantageously ensured.

In FIG 2 ist eine alternative Ausführung der Schwingungsanreger 4 eines weiteren Schallgebers 2 dargestellt. Ein mittlerer Schwingungsanreger 4a ist kreisförmig ausgebildet und von mehreren ringförmigen Schwingungsanregern 4b umschlossen, die zueinander konzentrisch angeordnet sind. Beim Anregen dieser Schwingungsanreger 4a, 4b lassen sich kreisförmige Biegewellen simulieren, die sich vom Zentrum des Schwingungsfeldes 12 gleichmäßig in Richtung zum äußeren Rand des Schwingungsfeldes 12 ausbreiten. Solche insbesondere kreis- und/oder ringförmigen und/oder elliptischen und/oder abgerundeten Schwingungsanreger 4a, 4b können beispielsweise mittels gestanzter Piezo-Folie erreicht werden. Die Steuereinheit 6 kann auch hier die Schwingungsanreger 4a, 4b einzeln oder wahlweise in Gruppen ansteuern.In FIG. 2 an alternative embodiment of the vibration exciter 4 of a further sounder 2 is shown. A middle vibration exciter 4a is circular and surrounded by a plurality of annular vibration exciters 4b, which are arranged concentrically with each other. When these vibrators 4a, 4b are excited, it is possible to simulate circular bending waves which propagate uniformly from the center of the oscillation field 12 in the direction of the outer edge of the oscillation field 12. Such particular circular and / or annular and / or elliptical and / or rounded vibration exciter 4a, 4b can be achieved for example by means of stamped piezo film. The control unit 6 can also here the vibration exciter 4a, 4b individually or selectively in groups to control.

In FIG 3 ist die Funktionsweise eines Schallgebers 2 gezeigt, dessen Schwingungsanreger 4 ein analoges Verhalten aufweisen, so dass ihre Auslenkung von einer Ruhelage eingestellt werden kann. Jeder der Schwingungsanreger 4, der beispielsweise ein aus einem Piezokristall gebildeten Piezo-Aktor ist, kann angesteuert von der Steuereinheit 6 eine beliebige Position zwischen einer Hochstellung 16a und einer Tiefstellung 16b annehmen. Ein an die Schwingungsanreger 4 angekoppelter Schwingungskörper 14 erfährt somit eine erzwungene Bewegung, durch die er eine Biegewellenschwingung ausführt. Der Schwingungskörper 14 ist der Übersichtlichkeit halber ein Stück über den Schwingungsanregern 4 gezeichnet, in Wirklichkeit ist er jedoch zumindest teilweise an den Schwingungsanregern 4 befestigt.In FIG. 3 the operation of a sounder 2 is shown, the vibration exciter 4 have an analogous behavior, so that their deflection can be adjusted by a rest position. Each of the vibration exciter 4, which is for example a piezoelectric actuator formed from a piezoelectric crystal, can, triggered by the control unit 6, assume an arbitrary position between a high position 16a and a low position 16b. A coupled to the vibration exciter 4 vibrating body 14 thus undergoes a forced movement, by which he performs a bending wave vibration. The vibration body 14 is drawn for clarity, a piece on the vibration exciters 4, in reality However, he at least partially attached to the vibration exciter 4.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 3 schwingen alle angezeigten Schwingungsanreger 4 mit der gleichen Frequenz, die aktuell wiedergegeben werden soll. Einzeln oder gruppenweise können die Schwingungsanreger 4 derart von der Steuereinheit 6 angesteuert sein, dass sie auch mit unterschiedlichen Frequenzen schwingen. Insbesondere sind die Schwingungsanreger 4 in Gruppen unterteilt, die jeweils für die akustische Wiederhabe eines begrenzten Frequenzbereichs vorgesehen sind. Bei der Festlegung der Frequenzbereiche kann die Resonanzfrequenz der Piezokristalle berücksichtigt und gezielt genutzt wird, um die Schwingungsamplituden der Schwingungsanreger 4 zu vergrößern. Möglich ist also, dass für die unterschiedlichen Frequenzbereiche unterschiedlich große Schwingungsanreger 4 vorgesehen sind, deren Resonanzfrequenz derart gewählt ist, dass sie insbesondere im wiederzugebenden Frequenzbereich liegt.In the embodiment according to FIG. 3 all displayed vibration exciter 4 oscillate at the same frequency that is currently being played back. Individually or in groups, the vibration exciter 4 can be controlled by the control unit 6 so that they vibrate with different frequencies. In particular, the vibration exciters 4 are divided into groups, which are each provided for the acoustic replay of a limited frequency range. When determining the frequency ranges, the resonant frequency of the piezoelectric crystals can be taken into account and used selectively in order to increase the oscillation amplitudes of the vibration exciter 4. It is therefore possible that differently large vibration exciters 4 are provided for the different frequency ranges, whose resonance frequency is chosen such that it lies in particular in the frequency range to be reproduced.

Eine weitere Arbeitsweise der Schwingungsanreger 4 eines Schallgebers 2, die ein digitales Verhalten aufweisen, ist aus FIG 4 zu entnehmen. Die Schwingungsanreger 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel Piezo-Stacks, d.h. sie bestehen aus mehreren aufeinander gestapelten Einzel-Piezo-Kristallen. Bei Anlegen einer Spannung dehnen sich die Kristalle aufgrund des Piezo-Effekts aus. Einander benachbarte Piezo-Stacks sind jeweils um 180° zueinander gedreht montiert. Somit schieben alle zwei benachbarte Piezo-Stacks in entgegengesetzten Richtungen, der eine nach unten und der andere nach oben.Another mode of operation of the vibration exciter 4 of a sounder 2, which have a digital behavior, is out FIG. 4 refer to. The vibration exciter 4 are in this embodiment piezo stacks, ie they consist of several stacked single piezo crystals. When a voltage is applied, the crystals expand due to the piezo effect. Adjacent piezo stacks are each rotated by 180 ° to each other. Thus, all two adjacent piezo stacks slide in opposite directions, one down and the other up.

Untereinander können die Schwingungsanreger 4 gemäß FIG 4 beispielsweise mit einer hier nicht gezeigten elastischen Folie verbunden sein, die eine Luftdurchströmung der Zwischenräume verhindert und zudem die akustischen Eigenschaften und somit den Wirkungsgrad des Schallgebers 2 verbessert.One behind the other, the vibration exciter 4 according to FIG. 4 For example, be connected to an elastic film, not shown here, which prevents air flow through the spaces and also improves the acoustic properties and thus the efficiency of the sounder 2.

Der Schallgeber 2 zeichnet sich durch seine sehr kleine Einbautiefe aus, die insbesondere weniger als 1 mm betragen kann, so dass er als ein miniaturisierter ultraflacher Schallgeber ausgebildet werden kann. Das Prinzip der erzwungenen Biegewellenschwingung kann auch zur Erzeugung von sehr lauten Tönen eingesetzt werden. Verwendet man beispielsweise Piezo-Stacks mit einer Ansteuerungsspannung von 50 Volt oder mehr, so ist es möglich, einen Schalldruck von mehr als 120 dB zu erzeugen und somit zur Beschallung beispielsweise von großen Arenen oder Sportstätten einzusetzen.The sound generator 2 is characterized by its very small installation depth, which may be less than 1 mm in particular, so that it can be formed as a miniaturized ultra-flat sound generator. The principle of forced bending wave vibration can also be used to produce very loud sounds. Using, for example, piezo stacks with a drive voltage of 50 volts or more, it is possible to produce a sound pressure of more than 120 dB and thus to use for sounding example of large arenas or sports facilities.

Neben einer Ausbildung der Schwingungsanreger 4 in Form von in einer Matrix angeordneten Piezo-Aktoren, wie in FIG 1 gezeigt, oder in Form von ringförmigen Piezofolien, wie aus FIG 2 ersichtlich, ist es auch möglich, die Schwingungsanreger 4 als wenigstens zweiarmige Hebelanordnungen 18 oder Hebel auszugestalten, wie aus FIG 5 ersichtlich ist, die ebenfalls vorteilhafterweise in einem Muster angeordnet sind. Der Drehpunkt D einer solchen Hebelanordnung 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittig positioniert, so dass beide Hebelelemente 20 der Hebelanordnung 18 gleich lang sind. An den beiden Distalenden der Hebelanordnung 18 sind zwei Hebelarme 22 mit je einer Oberseite 10, die ein Teil des Schwingungsfelds 12 ist, angeordnet. Es können auch beispielsweise mehr als zwei solcher die Oberseiten 10 tragenden Hebelarme 22 entlang der Hebelelemente 20 parallel zueinander angeordnet sein, so dass ein Hebelement 18 durch mehrere Oberseiten 10 gekennzeichnet ist. Beim Schwenken der Hebelanordnung 18 gemäß FIG 5 um den Drehpunkt D führt die eine Oberseite 10 eine Aufbewegung und die andere Oberseite 10 eine Abbewegung aus, so dass die Hebelanordnung 18 die Kippbewegung an einen Schwingungskörper 14, beispielsweise eine biegsame Folie, weitergibt und somit die Oberfläche des Schwingungskörpers 14 zu einer erzwungenen Biegewellenschwingung anregt. Eine Hebelanordnung 18 kann somit zwei Schwingungsanreger 4 gemäß FIG 1 ersetzen, wobei beim Kippen der Hebelanordnung 18 sich die Oberseiten 10 paarweise immer in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Eine Schwingungsamplitude A des Schwingungsfeldes 12, d.h. ein Abstand A zwischen zwei solchen benachbarten Oberseiten 10 ist hierbei insbesondere über die Länge der Hebelelemente 20 in Kombination mit einem Schwenkwinkel α der Hebelanordnung 18 einstellbar.In addition to a design of the vibration exciter 4 in the form of arranged in a matrix piezo actuators, as in FIG. 1 shown, or in the form of annular piezo films, as shown FIG. 2 it is also possible to design the vibration exciter 4 as at least two-armed lever assemblies 18 or lever, as from FIG. 5 it can be seen, which are also advantageously arranged in a pattern. The pivot point D of such a lever assembly 18 is positioned centrally in this embodiment, so that both lever elements 20 of the lever assembly 18 are the same length. At the two distal ends of the lever assembly 18 are two lever arms 22, each with an upper side 10, which is a part of the oscillation field 12, is arranged. It is also possible, for example, for more than two such lever arms 22 carrying the upper sides 10 to be arranged parallel to one another along the lever elements 20, so that a lifting element 18 is characterized by a plurality of upper sides 10. When pivoting the lever assembly 18 according to FIG. 5 about the pivot point D, the one top 10 performs an upward movement and the other top 10 a down movement, so that the lever assembly 18, the tilting movement to a vibrating body 14, for example, a flexible film passes, and thus stimulates the surface of the vibrating body 14 to a forced bending wave oscillation , A lever arrangement 18 can thus two vibration exciter 4 according to FIG. 1 replace, wherein when tilting the lever assembly 18, the tops 10 move in pairs always in opposite directions. A vibration amplitude A of the vibration field 12, that is, a distance A between two such adjacent upper sides 10 is here in particular over the length of the lever elements 20 in combination with a pivot angle α of the lever assembly 18 adjustable.

Claims (13)

Akustische Wiedergabevorrichtung (2), insbesondere flächenhaft ausgebildeter Schallgeber, umfassend eine Mehrzahl von Schwingungsanregern (4) und eine Steuereinheit (6) zur Ansteuerung der Schwingungsanreger (4), die dafür eingerichtet ist, dass durch eine koordinierte Bewegung wenigstens der Oberseiten (10) der Schwingungsanreger (4) diese in ihrer Gesamtheit nach Art eines sich ändernden Schwingungsfeldes (12) ausgelenkt werden, so dass im Schwingungsfeld (12) eine transversale Biegewelle emuliert und durch das Schwingungsfeld (12) eine Schallschwingung erzwungen wird.Acoustic reproducing apparatus (2), in particular planar sound generator, comprising a plurality of vibration exciters (4) and a control unit (6) for controlling the vibration exciters (4), which is arranged so that by a coordinated movement of at least the tops (10) of Vibration exciters (4) are deflected in their entirety in the manner of a changing oscillation field (12), so that in the oscillation field (12) emulates a transverse bending wave and by the oscillation field (12) a sound vibration is forced. Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die Schwingungsanreger (4) an einem Schwingungskörper (14) zur Erzeugung einer Biegewellenschwingung im Schwingungskörper (14) angekoppelt sind.An acoustic reproduction apparatus (2) according to claim 1, wherein the vibration exciters (4) are coupled to a vibration body (14) for generating a bending wave vibration in the vibration body (14). Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schwingungsanreger (4) nach Art einer Matrix angeordnet sind.Acoustic reproducing apparatus (2) according to claim 1 or 2, wherein said vibration exciters (4) are arranged in a matrix manner. Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsanreger (4) kreis- und/oder ellipsenförmig und/oder abgerundet ausgebildet sind und insbesondere konzentrisch ineinander liegen.Acoustic reproducing apparatus (2) according to any one of the preceding claims, wherein the vibration exciter (4) are formed circular and / or elliptical and / or rounded and in particular are concentric with each other. Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (6) dafür ausgebildet ist, benachbarte Schwingungsanreger (4) in entgegen gesetzten Richtungen zu bewegen.Acoustic reproducing apparatus (2) according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (6) is adapted to move adjacent vibrators (4) in opposite directions. Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsanreger (4) Piezo-Aktoren sind.Acoustic reproducing apparatus (2) according to any one of the preceding claims, wherein the vibration exciter (4) are piezo actuators. Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsanreger (4) eine zweiarmige Hebelanordnung (18) aufweisen, an deren Enden jeweils eine Oberseite (10) des Schwingungsanregers (4) vorgesehen ist.Acoustic reproducing apparatus (2) according to one of the preceding claims, wherein the vibration exciter (4) has a two-armed lever arrangement (18), at whose ends in each case an upper side (10) of the vibration exciter (4) is provided. Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsanreger (4) dafür ausgebildet sind, lediglich zwei definierten Stellungen (16a, 16b) anzunehmen.Acoustic reproduction apparatus (2) according to any one of the preceding claims, wherein the vibration exciters (4) are adapted to accept only two defined positions (16a, 16b). Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinheit (6) dafür ausgebildet ist, eine Auslenkung der Schwingungsanreger (4) einzustellen.Acoustic reproducing apparatus (2) according to any one of claims 1 to 7, wherein the control unit (6) is adapted to adjust a deflection of the vibration exciter (4). Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsanreger (4) in unterschiedliche Gruppen unterteilt sind, wobei die einzelnen Gruppen für unterschiedliche Frequenzen der zu erzeugenden Schallschwingung vorgesehen sind.Acoustic reproducing apparatus (2) according to any one of the preceding claims, wherein the vibration exciters (4) are divided into different groups, wherein the individual groups are provided for different frequencies of the sound vibration to be generated. Akustische Wiedergabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsanreger (4) unterschiedliche Größen aufweisen.Acoustic reproducing apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the vibration exciters (4) have different sizes. Akustische Wiedergabevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Trägerplatte vorgesehen ist, auf die sich zumindest ein Teil der Schwingungsanreger (4) stützt.Acoustic reproducing apparatus (2) according to any one of the preceding claims, wherein a support plate is provided on which at least a part of the vibration exciter (4) is supported. Verfahren zur Erzeugung von Schall, bei dem eine Mehrzahl von Schwingungsanregern (4) von einer Steuereinheit (6) derart angesteuert wird, dass durch eine koordinierte Bewegung der Schwingungsanreger (4) diese in ihrer Gesamtheit nach Art eines sich ändernden Schwingungsfeldes (12) ausgelenkt werde, wobei im Schwingungsfeld, (12) eine transversale Biegewelle emuliert wird und durch das Schwingungsfeld (12) eine Schallschwingung erzwungen wird.Method for generating sound, in which a plurality of vibration exciters (4) is controlled by a control unit (6) such that by a coordinated movement of the vibration exciter (4) these are deflected in their entirety in the manner of a changing oscillation field (12) , wherein in the oscillation field, (12) a transverse bending wave is emulated and by the oscillation field (12) a sound vibration is forced.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021106243B4 (en) 2021-03-15 2023-08-10 ITP GmbH Gesellschaft für intelligente textile Produkte Dispensing device with at least one vibration generator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE484872C (en) 1929-10-26 Bothe & Bauch Facility for acoustic shop window advertising
DE202004020473U1 (en) 2004-06-12 2005-08-11 Puren Gmbh Oscillatory/vibratory body for panel-form loudspeaker system, uses part-zone of coupling region for coupling-in differentiated signal component
US20050244016A1 (en) 1997-03-17 2005-11-03 American Technology Corporation Parametric loudspeaker with electro-acoustical diaphragm transducer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE484872C (en) 1929-10-26 Bothe & Bauch Facility for acoustic shop window advertising
US20050244016A1 (en) 1997-03-17 2005-11-03 American Technology Corporation Parametric loudspeaker with electro-acoustical diaphragm transducer
DE202004020473U1 (en) 2004-06-12 2005-08-11 Puren Gmbh Oscillatory/vibratory body for panel-form loudspeaker system, uses part-zone of coupling region for coupling-in differentiated signal component

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021109134A1 (en) 2021-04-13 2022-10-13 Deutsche Institute Für Textil- Und Faserforschung Denkendorf bending wave transducer

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