JP2003503990A - 音響装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 音響装置は、共振撓み波モードを支持できるパネル（１１）と、該パネルに取り付けられる変換器（１９）とを備えている。パネル及び変換器の音響応答性は、特定の周波数において全体共振ピークをもつ場合がある。これを制御するために、パネル上、例えば、コンプライアント結合手段上（２３）に質量体（２１）を付加できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は音響装置に関し、より詳細には、板部材に分布共振撓み波モードを用
いる音響装置に関する。

【０００２】 （背景技術） 分布モードラウドスピーカは、ＷＯ９７／０９８４２に説明されている。撓み
波変換器は、板部材中に分布する共振モードを励振して音響を生成する。

【０００３】 しかし、このラウドスピーカは、板部材全体の移動による低周波数振動である
、全体モードによる悪影響を受けることがある。このようなモードは、例えば、
パネルを浅いエンクロージャに取り付けた場合に起こり得る。パネルの外端部を
所定位置に保持すると、パネルの中央部は前後方向に振動できる。この振動周波
数は、エンクロージャによる封入空気ばねの影響を受け、音響生成にとって比較
的重要な１０００Ｈｚ付近の周波数で発生する。全体モードの他の例は、弾性サ
スペンション上で振動するパネルに関連する振動モードである。

【０００４】 全体モードによって引き起こされる個別の共振は、周波数応答におけるピーク
の原因となる場合もある。これは不都合であり、分布モード装置は、一般にピー
クがこのモードの周波数帯域外で作用するように設計されている。しかし、この
ことが常に可能とは限らないので、分布モード音響装置の動作上のこのモードを
低減する必要がある。

【０００５】 （発明の開示） 本発明によれば、 撓み波を支持することができ、全体共振周波数での全体共振を有するパネルと
、 パネル中の分布撓み波モードを励振して該パネルに音響放射を引き起こす励振
器と、 変換器から離れた位置でパネルに取り付けられ全体共振を制御する質量体と、
を備える音響装置が提供される。

【０００６】 質量体は、高周波数において質量体をパネルから切り離す結合手段によって、
パネルに取り付けることが好ましい。この結合手段は、ばね又はコンプライアン
トな金属シート等のコンプライアント結合手段であってもよく、全体共振周波数
よりも非常に高い周波数においてパネル中の共振撓み波から質量体を実質的に切
り離す。また、コンプライアンスは、パネルの表皮とコアの弾性から生じてもよ
い。別の方法として又は追加的に、コンプライアント接着剤は、質量体をパネル
に取り付けるコンプライアント結合手段を形成できる。コンプライアント結合手
段上の質量体の共振周波数よりも非常に高い周波数では、質量体は実質的にパネ
ルから切り離すことができる。コンプライアント結合手段のコンプライアンスは
、コンプライアント結合手段上の質量体の共振周波数が所望の音響効果に適する
ように選択できる。質量体とコンプライアント結合手段の共振周波数は、全体モ
ード周波数以上であってもよい。

【０００７】 撓み波モードの基本周波数は等方性の場合には次の式で与えられる。 ここでＡはパネル面積、Ｂは撓み剛性、μは面積密度（ｋｇ／ｍ²）である。
従来技術の分布モードラウドスピーカでは、この基本周波数は適当に低い値に定
められているので、作動周波数帯域においてパネルは十分に分布モードになる。
しかし、特定の用途において、パネルは、一般に基本周波数を下げるために選択
する値よりも大きな撓み剛性Ｂの値を用いて、最適値よりも高い剛性をもつこと
、すなわち「過剛性」を必要とする場合もある。この場合、全体モードの影響を
低減することが特に有益である。

【０００８】 パネルに取り付く質量体は、パネルの有効可動質量に比例してもよく、パネル
の有効可動質量の１０％から２０％、及び質量の２００％又は３００％である。
軽量マルティメディアスピーカの有効可動パネル質量は、例えば８グラムであり
、この用途では、パネルに１から１０グラムの質量体の取り付けを必要とする場
合もある。しかし、質量体は、例えば、システムの質量、関連するばね定数、及
び現実に組立体の全体的な機械的回路に応じて変える必要がある。

【０００９】 質量体は、パネルの中心付近の位置に好適に取り付けられる。この選定は、モ
ード駆動に関連して行うのではなく、追加の質量体が全体モードを制御できるよ
うに、質量体をパネルの質量中心付近に取り付けるべきことを考慮に入れたもの
である。好ましい位置は、全体モード以外に低共振モードとの結合が非常に弱い
位置である。この位置は、体系的な実験やパネルの機械的回路のコンピュータ解
析によって見出せる。

【００１０】 エンクロージャはパネル背面に設けることができ、エンクロージャは開放型又
は密閉型であってもよく、特に、エンクロージャは好都合に浅いてもよい。エン
クロージャはバッフルとして作用してもよい。

【００１１】 また、本発明は、音響装置を作る方法に関し、撓み波を支持することができる
パネルと、パネル上に変換器を準備する段階と、変換器を用いてパネルに分布撓
み波モードを励振して該パネルに音響放射を引き起こす段階と、パネルの周波数
応答性を確定する段階と、全体共振周波数における全体共振を識別する段階と、
パネルの特定位置に全体共振を制御するための質量体を付加する段階とを含んで
いる。

【００１２】 パネルの周波数応答は、体系的な解析又は数値計算によって確定できる。

【００１３】 一度音響装置を作ると、同様の変換器と同様の方法で取り付けた同様の質量体
とを備える同様のパネルを用いて、作られた全てのユニットの全体共振周波数を
確定することなく簡単に複製できる。

【００１４】 パネルに質量体を取り付ける段階は、コンプライアント結合手段を用いて行っ
てもよい。

【００１５】 以下に、添付図面を参照して単に例示を目的とする本発明の特定の実施形態を
説明する。

【００１６】 （発明を実施するための最良の形態） パネル１１は、フレーム１３上に取り付けられている。パネル１１は、厚さが
０．３５ｍｍ、長さが２０６．５ｍｍ、幅が１４７ｍｍ、機械インピーダンスが
６．２２Ｎｍ、基本周波数が２０３Ｈｚ、及び共振周波数が７．８ｋＨｚである
。フレーム１３は、容積が０．６リットルの浅いエンクロージャ１５を形成して
取り囲む後部構造体である。

【００１７】 同じ材料の最適なパネルは、厚さが０．３５ｍｍ、機械インピーダンスが６．
２２Ｎｍ、長さが３３３ｍｍ、幅が２８４ｍｍ、基本周波数が７８Ｈｚ、及び共
振周波数が７．８ｋＨｚであるかもしれない。本発明による基本周波数は２０３
Ｈｚであり、７８Ｈｚに対して非常に高い。

【００１８】 パネル１１は、パネル１１の周縁部の周りに接着された、厚さ４ｍｍの両面フ
ォーム・テープによってフレーム１３上に弾性支持され、比較的コンプライアン
トな支持をもたらす。有用であればクランプ支持体又は単純に支える支持体等の
他の端部支持体を設けてもよい。

【００１９】 図２に示すように、２つの励振器１９は、ＷＯ９７／０９８４２で好都合であ
ると教示される位置に取り付いている。２つの励振器は、直列抵抗が９Ωとなる
ように直列に配線された２５ｍｍ励振器である。並列接続も可能である。

【００２０】 図３は、距離１ｍの点で測定した、周波数を関数とするパネル音圧レベルの測
定値である。５００Ｈｚ−１ｋＨｚ付近の実質的なピークは、エンクロージャ１
５内の空気ばね上で振動するパネル１１によって引き起こされる全体モードの影
響を示し、全体モードはエンクロージャ内の空気によって制御されると考えられ
る。

【００２１】 軽量の質量体２１は、パネルの長手方向に８８ｍｍ、側面から６３ｍｍの位置
に付加される。質量体は、一般の粘着テープと同様の両面接着性の一片の薄いコ
ンプライアントなプラスチック２３を用いて取り付けた。

【００２２】 図４から分かるように、ピークは、高い周波数で顕著な変化を引き起こすこと
なく実質的に制御される。

【００２３】 意図するところは、質量体２１が選択的に出力を制御して、実質的に全体モー
ドに対する感度を十分に低減して共振周波数を低くすることである。質量体２１
は、パネルがモード密集になるほど、高周波数でパネル１１からますます切り離
されるようになる。

【００２４】 質量体の位置は、制御を微調整するために重要であることは明らかである。パ
ネル上の質量体の位置、質量、及び質量体取り付けコンプライアンスは調整可能
であり、例えば、周波数を関数としてより均一な音響応答性をもたらすといった
、システム応答性を制御する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるラウドスピーカの側面図を示す。

【図２】 本発明によるラウドスピーカの図を示す。

【図３】 追加質量体をもたないラウドスピーカの周波数応答性を示す。

【図４】 追加質量体をもつラウドスピーカの周波数応答性を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撓み波を支持することができ、全体共振周波数での全体共振を有するパネルと
   、 前記パネル中の分布撓み波モードを励振して前記パネルに音響放射を引き起こ
   す励振器と、 前記変換器から離れた位置で前記パネルに取り付けられ前記全体共振を制御す
   る質量体と、 を備えることを特徴とする音響装置。
2. 【請求項２】 前記質量体が、高周波数において前記パネルから前記質量体
   を実質的に切り離す結合手段によって、前記パネルに取り付けられていることを
   特徴とする請求項１に記載の音響装置。
3. 【請求項３】 前記結合手段が、前記全体共振周波数よりも非常に高い周波
   数において前記パネル前記質量体を実質的に切り離す、コンプライアント結合手
   段であることを特徴とする請求項２に記載の音響装置。
4. 【請求項４】 前記パネルの周波数応答性が、前記質量体がない場合に、前
   記全体周波数においてピークを有し、前記周波数応答性のピークが、前記パネル
   に取り付けられた前記質量体を有する前記音響装置において実質的に平滑化され
   ることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の音響装置。
5. 【請求項５】 前記質量体が、前記パネルの有効可動質量の１０％から３０
   ０％の間であることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の音響装置。
6. 【請求項６】 前記質量体が、前記パネルの中央付近の位置において前記パ
   ネルに取り付けられることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の音響
   装置。
7. 【請求項７】 前記パネルの背面にエンクロージャを形成する後部構造体を
   更に備えることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の音響装置。
8. 【請求項８】 前記パネルの端部の周りに更にバッフルを備えることを特徴
   とする前記請求項のいずれか１項に記載の音響装置。
9. 【請求項９】 音響装置を作る方法であって、 撓み波を支持することができるパネルと、前記パネル上に変換器を準備する段
   階と、 前記変換器を用いて前記パネルに分布撓み波モードを励振して前記パネルに音
   響放射を引き起こす段階と、 前記パネルの周波数応答性を確定する段階と、 全体共振周波数における全体共振を識別する段階と、 前記パネルの特定位置に前記全体共振を制御するための質量体を付加する段階
   と、 を含むことを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 付加された前記質量体と前記変換器とを有する前記パネル
    を実質的に複製することによって、別の音響装置を作る段階を更に含むことを特
    徴とする請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記質量体を前記パネルに取り付ける段階が、コンプライ
    アント結合手段を用いて行なわれることを特徴とする請求項９又は１０に記載の
    方法。
12. 【請求項１２】 前記パネルの周波数応答性が、前記質量体がない場合に、
    全体周波数においてピークを有するように確定され、前記周波数応答性のピーク
    が、前記パネルに取り付けられた前記質量体を有する前記音響装置において実質
    的に平滑化されることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の方
    法。