JP3763848B2

JP3763848B2 - 音響装置

Info

Publication number: JP3763848B2
Application number: JP51094897A
Authority: JP
Inventors: ヘンリーアジマ; マーティンコロームス; ニールハリス
Original assignee: ニュートランスデューサーズリミテッド
Priority date: 1995-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2016-09-02
Also published as: KR19990044067A; MX9801588A; MX9801592A; KR19990044353A; CN1655645A; MX9801587A; RO120304B1; KR19990037726A; US6332029B1; US7158647B2; KR100443204B1; KR19990044030A; MX9801586A; KR19990044031A; KR19990044032A; KR19990037667A; KR19990044170A; KR19990044066A; KR19990037668A; MX9801590A

Description

発明の分野
本発明は、通常は電気力学的手段を介して電気的信号により駆動又は励起されて、ラウドスピーカーに、又は、ラウドスピーカーとして使用され、或いは、入力音響エネルギーにより駆動されて、通常は対応する電気的信号を生成するマイクロフォンに、又は、マイクロフォンとして使用され、或いは、他の音響的な装置又は目的に、又は、それらのために使用される音響装置に関する。
下記の英国特許出願、すなわち、1995年９月２日出願の第95/17918号「音響装置」、1995年10月31日出願の第95/22281号「音響装置」、1996年３月30日出願の第96/06836号「音響装置」について優先権主張がされており、その全部が参照として本出願に取り入れられる。
一般的背景
広範に使用されている従来のラウドスピーカーは、いわゆる「コーン」型の音響的空気駆動要素を採用している。このコーン型要素の各々は、その小端側で、ピストン状に機械的に駆動され、この駆動は、通常は、固定磁石組立体が作用的に組み合わされた電磁手段の可動コイルにより行われるようになっており、該固定磁石組立体は、可動コイルとコーンとの組立体に対して正確に位置合わせしてラウドスピーカーのフレーム又はシャーシーに取り付けられる。この組立体の後方への反位相の空気励起による相殺効果を避けてコーン要素の前方から所望の音響出力を得るために、注意したバッフル／囲いの設計が必要である。このコーンには、それ自身で剛性のある軽量シート材料が使用されるか、作動周波数範囲では全く曲がらない非常に剛性のある複合サンドイッチ構造が使用されており、音響的ピストン効果を改善するために、周波数が高くなるにしたがって有効放射面積を減少させる目的で、また、それに伴って高周波数で方向性が狭くなるのを抑制する目的で、コーン要素を外方に向かって剛性が低くなるようにしたものさえも使用されている。例えば、異なる周波数範囲について異なる寸法／形式のコーン要素とそれに組み合わされた駆動ユニットを使用し、適当な電子的「クロスオーバー」回路を設け、多くの場合これらのすべてを一つのスピーカーハウジング内に収めることにより、すぐれた結果を得ることができる。しかし、質量と嵩が大きくなる。しかも、生成される音は、一又はそれ以上のコーン要素を有する音源により制限され、これらのコーン要素の軸方向性が不可避的に高度の方向性を生じ、これは、周波数が高くなるほど強くなり、音量は、あたかも点音源からのように、距離に対する放射が非常に認識できるほどに逆二乗法則に従うようになる。
驚くことではないが、専有空間を小さくし、望むらくは方向性を減少させ、好ましくは重量を減少させるために、より平坦な音響要素、或いはダイアフラムを使用することについて、多くの関心及び努力が払われてきた。その結果、多くの提案がなされた。その幾つかは、可撓性のウエブ又はフィルムを、伸ばした状態で、その縁をフレームに固定し、例えば、電磁的駆動のための電流搬送用のストリップを貼り付け、大型で重量も大きい孔あき磁石で駆動するか、又は、静電的駆動のために表面に導電性を与え、極性を付与した孔あき電極板により駆動するものであり、後者は、大型で高電圧のトランスを必要とし、音量は、電圧破壊により制限されるものであった。これらの伸ばしたフィルムからなるラウドスピーカーの駆動作用は、本質的にピストン作用であり、望ましくないモード的な「ドラム」とそれに付随する共鳴を周波数によって生じる傾向があり、満足な性能を得るためには、特定の減衰のための装備を必要とした。
他の提案は、膨張状態の、又は、発泡状態のポリスチレン製パネルの縁をハウジングに取り付けるもので、これも又、本質的にピストン作用によるものであった。一例は、商品名「ポリレーナー」として知られているものであり、普通の可動コイル駆動を備える。その他に、「オーソフェーズ」として知られるものは、表面全体に磁石及びコイルのアレイを配置して、単相駆動を達成するものであった。さらに、その他に、カリフォルニア州のサウンドアドバンスシステムズから入手できるものとして、種々の形状の平坦な表面を持ったポリスチレンパネルを備えるものがあるが、これは、後部に複雑なリブを備え、縁は薄い形状とし、通常の可動コイル駆動機構をシャーシーに取り付けている。アルゼンチンのベルターニは、膨張ポリスチレンビーズを接合した、明らかに楽器が音を発生する機構に基づいている提案について特許を得ているが、これは、厚さと柔軟性が変化するように縁部を固定した複雑な構造を必要とし、これも又、基本的にピストン作用に依存すると理解される。日本のヤマハは、「耳形状」の周辺部で吊られた厚いポリスチレンのダイアフラムを使用する大型ラウドスピーカーを製造したが、これは、強力な磁石設備を位置決めするために大きなシャーシーを必要とし、効果的には、ある程度のセルフバッフリング作用を有する、非常に大きな一体型コーンの、ピストンー作用ラウドスピーカーとして機能するものである。
一つの意味では、これら他の提案は、テーブル上に置かれた音楽ボックスと関連して長年にわたって知られてきた、音の増幅について潜在的な能力を有するほとんどのパネルにおける単純な課題の変形であるとみることができる。1970年代では、この課題は、「ソナンス」（米国特許第3、728、497号参照）として知られている収容型電磁ダイナミックユニットについての基本であり、本質的に、テーブル上面の下方を含むどのような表面に対しても、ねじ込み又は接着することを意図するものであった。驚くことではないが、表面／パネルを取り付けることについての設計上のコントロールがなく、効率を適度に保つより良い方策がない状況のために、高品質の音の再生について満足できないという予期しない結果となった。
発明概念についての特定の背景
本発明の一目的は、改良された手法の、非ピストン作用による、とりわけ、より成熟したラウドスピーカーとして容易に実施できる音響要素を提供することである。
これに関連する本発明の手法は、共鳴の利用に依存するもので、音の再生の質に関し、共鳴効果を避けることに決定的に依存する、という、長期にわたる強く確立された仮説から根本的に離れるものである。
本発明の手法は、撓み波を維持して、その撓み波の作用から音を発生することができる材料を使用するものである。撓み波作用及びそれに伴う共鳴に関する分析及び計算についての一般的な理論は、種々の目的のために古くから知られており、理解されている。ここでの説明のためには、パネル状構造における撓み波作用の分析にとって、有限要素分析が適切かつ有用であり、非常に明澄かつ明瞭な広帯域性能を得ることが可能で、良好な質での音の再生に非常に適した、極めて有効でコンパクトなラウドスピーカーに到達することができる。さらに、他の価値のある、パッシブ及びアクティブ音響装置が得られる。少なくとも一つの、魅力があり、数学的すなわち統計的エネルギー分析と思われる技術は、実際には有効ではない。
撓み波作用を基本とする音再生についての幾つかの提案を知っているが、そのいずれも、ここに示す分析や理解及び実用上の教示にとって適切ではなく、これらを予見するものでもない。これら提案のうちの２つは、「周波数一致」の重要性を強調するものであり、撓み波作用に起因するパネル内での音の速度を空中での音速にマッチさせる。一つは、米国特許第3、347、335号（ワッター）に示されており、パネルが一定音速となるよう設定された特定の周波数範囲にわたって、制御された、意図的にほぼ単一の軸における撓み波が発生するように、複合構造の軽い強靱なストリップ要素を、クランプした状態で励起する。この特定の意図は、高度に方向性を持った音出力を生成し、該ストリップを代表的に700Hzから２KHzの範囲として説明されている一致周波数より上でのみ作動させることである。剪断特性が弱められることで、一定音速という切実な要求を満たすことができる、と説明されている。
他の例は、ＷＯ92／03024にみられるように、表面シートの間にハニカム形状のセル状コアを有して、すべての方向に極めて高い剛性を示す、全体がアルミニウム合金製の１メートル四方のラウドスピーカーを、特に開示し説明する。このパネルは、自由な減衰がない状態で支持体に取り付けることが必要であり、隅部において、支持体への固定取り付けで反作用的に作動する振動装置により機械的に励起されるように示されている。限られた作動音響範囲のみが示され、公衆アドレスシステムのような用途に適していると説明されており、この場合も、作動はすべて一致周波数より上に限られている。音エネルギー収束については非常に高い効率が示されているが、説明されたパネルは剛性が高いため駆動が困難で、非常に大きく、複雑な可動コイルドライバーを必要とする。事実、電気信号の観点からの全体効率は、普通のラウドスピーカーのそれよりも低くさえなる。それに加えて、製造が非常に高価になり、特に支持フレームを備えた場合はかなり重くなる。この提案が作動周波数に制限を受けることは確認されており、音の再生の範囲と質の制限には寛容であり、むしろ低コストのユニットが期待され、要求されている公衆アドレスの用途においてさえも、実用的なラウドスピーカーを達成できないように見受けられる。
しかし、発明者らの理論的及び実用化の研究開発により、上述したように、驚くほど広い周波数カバー範囲と顕著な音の広がり及び音量の能力を有することができ、方向性が低いか又は本質的に方向性がなく、音量については周辺への影響が減少される、良好に作動する音響装置としてパネルを設計し、作動させることができる途が見いだされる。実際に、電気機械的トランスデューサーにより適当に駆動される場合、広い範囲にわたり、軽量でフラットな、又は、湾曲したラウドスピーカーを、広い用途のために、製造することができ、その幾つかについては、ここで開示するラウドスピーカーは、広い周波数カバー範囲を有するものとするかどうかに係わりなく、独特の適応性を有すると思われる。再び述べると、以下に明らかになるように、他の音響装置は、完全に新規で有用な特性に起因するものである。さらに、他の数学的技術、特に統計的なエネルギー分析とは異なり、有限要素分析は、少なくともここで適用する限りにおいては、ＷＯ92／03024の周波数制限とそこでの拙い駆動手段配置が不適切な選択となることが理由となって、構造的な問題を有することが見いだされた。
本質的に、本発明者らの研究は、厚さに対して主として横方向の広がりを有し撓み波作用が可能な部材はどれでも、複合固有撓み波振動の特性を持つ、という現象の音響的適用の基本的理解を探ることに立ち返った。音響用途に特に適用性をもつものとしては、当該複合固有撓み波振動に関連する部材についての固有の基礎周波数に調和的に関係する周波数における共鳴モードの寄与がある。これら共鳴モードの各々は、それぞれ「アンチ・ノード」と「ノード」（又は「デッド・スポット」）に対応する振動的に最も活動的なサブ領域と振動的に不活性なサブ領域との間における部材の広がりにわたる範囲での撓み波振動の特定成分に寄与する。発明者らは、全体的な固有共鳴モードからのこの撓み波振動成分の組み合わせが、重畳と集合によりサブ領域でアンチ・ノードとノードのグループ分けを生じ、実質的に多かれ少なかれ振動的撓み波作用の区域を形成し、これらが、それぞれ、「組合せアンチ・ノード」及び「組合せデッド・スポット」と考えられることを見いだした。特に、ＷＯ92／03024において有効に除外された周波数すなわち一致周波数より下に、関連する部材の可能な撓み波振動の最大又は基本波長に向かって下方にいく低い周波数では、これら部材のほとんどは、音響性能が劣ることが確認された。
しかし、上述したように、発明者らは、注意深い分析と組織的な設計により、これらの部材の幾つかをラウドスピーカーに使用したとき、驚くほど広いオーディオ周波数の範囲で、著しい明澄性の再生を行うことができて、ＷＯ92／03024の教示を非常に大幅に凌ぐことができるようにする手法を確立した。実際に、これら部材の音響的特性は、これら部材を、その部材自体で目的にかなった、反響を与えるか、或いは、音響的フィルタ、又は、音響的設定又は変更、或いは、部屋等の音響特性を一般的に改善するものとしての受動的な音響装置に使用できるように、うまく計画し、或いは、規定することができる。
もちろん、音響ボードは、ピアノ及びバイオリン類の弦楽器で周知である。この種の音響ボードの製造の成功は非常に古いことであり、これらは、縁で不変的に、有効かつ剛的な状態で保持されるか、或いは中間部で固定されている。今日まで、良好で受け入れ可能な結果を得ることは、極めて「ブラック・アート」の性質の傾向があり、非常に複雑な形状を持ち、典型的には極めて複雑で立証されたテンプレートを使用して、本質的に独断的に達成される。実際に、現在でも、最良の結果は、高度に熟練した職人の手工を伴うものと一般に認識されている。これは、非常に単純なパネル状構造にでき、或いは、パネル状構造を含むようにできる高度に実用的な教示を直接的に適用することによって、本質的に自由スタンド型又は収容型装置を含むようにも、容易に達成可能な、ここでこれから説明するものとは、大きく相違する。実際に、従来の音響ボードに、ここで説明するように計算された計画的な設計の単純な変更を特に加えることが、本発明の一特徴である。
音響的撓み波作用の改良された説明及び理解から得られる洞察に基づく分析と実験から、ここで説明できる計算された計画的な設計の基準は、前述の部材における共鳴モードに伴う撓み波振動の有益な分布を達成することに基づく。本発明においては、これらの改良は、撓み波振動作用に適切な実際の物理的パラメーターを考慮しながら、調和の基準を満足させるような、上記部材の単純でさえある形状を達成できる。詳細は後の説明を参照されたい。また、付随するトランスデューサーについては、ここで高度に有効な位置その他の基準が示される。詳細は後の説明を参照されたい。本発明に関連して、ここでは、用語「トランスデューサー手段」は、適切な場合、単一及び複数のトランスデューサーを含み、後で特に説明する電磁的又は圧電的形式であるか、或いは、磁歪型のような他の形式であるかに係わりなく、撓み波を励起するように作用するものであれば、どのような形式又は構造のトランスデューサーも含むことを意図するものである。
さらに、望ましいか又は要求される縁振動効果は、部材自身に単に支持されるだけの縁フレームにより容易に得られ、場合によっては、縁を保持するだけ、又は縁を表面上に置くだけで得られ、選択的な減衰を該部材の局部的中間部に与えることができる。縁フレームの形成は、関連する周波数における共鳴モードに影響する位置において選択的に行なえばよいが、もっと普通には、完全を期して、多分、中間減衰材料を選択的に強化して行なう。しかし、一般には、この中間減衰材料は、所望の振動作用に対して縁を固定するものであってはならず、少なくとも軽く接触する程度とすべきであり、特定の要求は、製品設計を決定するにあたってケース・バイ・ケースで決定する必要があるが、一般にそれほど重要ではない。縁減衰に対する要求は、所望の作動における「リンギング」を確実に避けるためのテスト性能と、使用する材料及び振動エネルギーが到達する縁を含む寸法のような要因に依存する。局部的な中間減衰は又、対象となる周波数にとって適した領域の位置であり、対象となる周波数の波長に対応する寸法の固定された減衰又は補強材料により達成される。
発明の一般的特徴
発明者らの研究開発作業に戻ると、一般的に考えて、部材における音響特性が劣るのは、該部材の横方向の広がりにおける上述したデッド・スポットの存在及び分布とデッド・スポットの組合せに影響されるか、或いは、前述のアンチ・ノード及び該ノードの組合せの交わり、すなわち、間隔及び分布、又は広がり、或いは、組み合わされたノードの複雑さに影響されているものと思われる。本発明の一つの側面として、発明者らは、組み合わされたデッド・スポットの発生を減少させるように、好ましくは、実用上なくす状態に近くするように注意することにより、或いは、アンチ・ノード又はアンチ・ノードの組合せを部材の横方向広がりにわたってより均一に分布せせること、好ましくは、実用上できる限り均一になるようにすることにより、本質的に良好な音響性能又は作用が生じることを見いだした。少なくとも、オーディオ周波数範囲に本発明を適用した実施例についてみれば、ＷＯ92／03024においては、有用なものとして考えている周波数より低い周波数での共鳴モードに特別の注意を払っている。実際の作動上関心があるものよりも遙かに広い周波数範囲におけるより低い周波数共鳴モードに、場合によっては、その関心がある周波数範囲の高いスタート周波数より低いところでの、すなわち、可能な最低周波数により近いか又は最も近い周波数、或いは、部材の固有撓み波振動にとって概念的に基本となる周波数における共鳴モードに注意を向けるのが非常に有効であることが見いだされた。実用的な材料における周波数での通常の撓み波振動の速度は、この部材において問題なく完全に許容できる。
発明者らは又、本発明の一側面として、トランスデューサー手段の最良の位置は、一又はそれ以上のアンチ・ノードに結合される一又はそれ以上の位置であり、したがって、関心のある作動音響範囲における前記低い周波数での共鳴モードの多く、好ましくは実用的に最大又は理想的と考えられる数、より好ましくは全部が、振動的に活性なアンチ・ノードを持ち、これらアンチ・ノードは、前記位置の２又はそれ以上を使用して、複数のトランスデューサーの組合せで、有利な形では、対象となる位置における共鳴モード振動に対してできる限り補足的となるように配置して得ることができる。これらの位置は、すべての公知技術とは異なり、前記ノード及び組合せアンチ・ノードを規則的に分布させることを優先する前記部材より使用状態において有利である。
前記部材において前記アンチ・ノードを優先的に分布させることに関する本発明の側面での有用な実用的基準は、関心がある固有共鳴モードの周波数を、数値的に順番になるように、又は、より均一になるように、好ましくは、得られる最良のもの又はそれに近いものとなるようにし、あまり近過ぎるグルーピングになるか或いはでたらめな、すなわち、共通点のない間隔又は違いを減少させるか或いは避けるようにし、固有共鳴モードの周波数の間隔が集まるか又は共通点のない状態となるのを減らすように務めて、一般に不満足な音響作用又は性能を生じる状態から、より良いすなわち改良された、特に、より満足できるか又は少なくともより許容できる音響性能にすることができる、前記部材の適切なパラメーターを選定又は規定し使用することを基本とする。共鳴モードの周波数の変化は、それを規定することも含めて、前記部材の相対的寸法を変えることで生じ得るが、それは容易に計算でき、考慮することができる。一般に、異なる概念的な基本に関連させることができるそれぞれの共鳴モードについては、この基準／態様は、関連する共鳴モード周波数の「インターリーブ」とみることができる。
部材の横方向の広がりの形状と釣り合い、及び、「活性」な音響装置のトランスデューサー手段の位置は、好ましいサンドイッチ型積層構造であるかどうかに関係なく、音速すなわち周波数依存性のある代表的な撓み波も考慮して、トランスデューサー手段及び部材の反射縁に対する、共鳴モード周波数における撓み波の伝達時間の小さい規則的な隔たりのみの望ましさに関連している。２つの縁反射を備える前記部材を完全に横断した後にトランスデューサー手段に戻る共鳴モード撓み波の接近した規則的な到達、すなわち、僅かに一致から外れた到達は、該部材の全領域にわたって撓み波作用の急速な広がりと生成の増強にとって非常に有用である。
ここで、部材の音響的性能は、該部材の少なくとも意図される作動区域にわたって、固有共鳴モード及びそれに関連する振動的撓み波作用の広がり又は分布がほぼ均一な状態に近くなるか、或いはその状態に接近ればするほど、良好になると考え、判断している。実際には、音響的結果については印象的であるが、今日までの実績はむしろ少ない。実際に、ここで得られる利点は、程度の多少はあるが選択の問題として取り上げることができ、少なくともトランスデューサーの位置決め、設計及び取り付けは、共鳴モード分布と局部の複雑さを改善するように注意しない場合でも、非常に有利な用途を有するものとすることができる。
他の従来の提案
こ時点で、本出願の優先日前に公表された２つの特許明細書を、圧電トランスデューサーを使用するラウドスピーカーに本発明を実施する場合の可能性あるものとして、多くは、その場合に有利なものとして、検討することが便利であると思われる。ＷＯ92／31805及びＷＯ96／01547の両方は、圧電駆動パッチを、ラップトップコンピューターの蓋のパネル又はコンパクトディスクプレーヤーの折り畳みパネルに取り付けたり、或いは、ビデオディスプレイユニットのキャビネット内又はコンピューターのディスクドライブに取り付けたり、軽量ポリスチレンタイルの取り付けたり、他の表面に取り付けるためにアド・オン音響ユニットとして供給することに関係する。好ましい実施例の図示は、対をなす圧電駆動パッチがほぼ中央に配置されたものを示しているが、ここでは、組み合わされるラップトップ蓋を中空とし、他の特定の３次元ハウジングが３角形断面の好ましいラウドスピーカーハウジングを含んでおり、パネルの共鳴を避けるための種々のステップのすべてが提案されている。これらのステップは、明らかに単にその場だけのものであり、「試行錯誤」的性質のもので、有効と認められるときには、サイン波スイープテストにより望ましくない振動／共鳴がなくなったことが示されるまで、減衰用及び補強用ストリップを追加することを含む。本発明の教示と比較すると、パネルにおける撓み波作用による音の発生に関与するプロセスの数学及び物理について何らかの認識があったことを示すものはなく、規則的なパネル設計及びトランスデューサーの位置等から良好な音響性能に対する貢献が得られることの認識がない。少なくともほとんどの場合、対の圧電パッチは本発明の撓み波作用が不可能な表面に適用されている。意図的又は本質的に表面にピストン的音響駆動ユニットを固定するようにした遙かに古い上述のケースと比べて、それ以上の顕著なものが含まれているかどうか明らかでない。確かに、これら先行文献の教示は、中空容積が通常は共鳴を減少させて問題を解決することにより、中空容積が有利な寄与をしているようにみえる。これは、歴史的な推論と一致するもので、パネルの有用な音響的性能のために共鳴が、規則的な手法で理想化／最大化されることも含めて、共鳴が積極的に定められ／刺激され、さらに、圧電型のような可動コイルを含む利点を有するように注意深く設計された電磁トランスデューサーの所定の非対称配置との組合せで積極的に利用されている本発明とは全く異なるものである。
発明の要約
発明者らが得た理解は、本発明が、それ自身で又は公知技術に対して新規であり、種々の側面で特徴付けられるものでとする途及び観点に導く。本発明のこのような側面に関しては、請求の範囲、特に独立請求項を参照すればよいが、後で明らかになるように、一般的なものと特定的なものを含めて、それ以上のもの及び他の変形がある。
本発明の実用的な実行
発明者らの基礎的な研究開発は、本発明の実用的な実行に特に有意義であるので、以下に詳細に検討する。
多くの要因すなわち部材の固有共鳴モードに付随する振動ノードの周波数及び分布が実際に又は潜在的に撓み波作用に貢献する。実際の撓み波作用に貢献する関係ある材料パラメーター、特に、撓み剛性、剪断力等がすべての方向又は関心ある少なくとも特定の方向においてほぼ同じに保たれた部材について、該部材の形状及び寸法が、本発明の特徴を実現し実用的な装置の実施例を達成するのに、特に顕著で大きな程度の貢献をすることが認められた。
ある特定の形状について、寸法は、その本来的な貢献により、該部材において可能な実際の撓み波振動の最低固有振動数を定めることに、主として有効であるし、概念的な周波数を、関連する寸法の方向の傾斜関係を含めて、固有共鳴モードの周波数に関連する異なる基本値として定めることにさえ有効である。
形状についていえば、特に幾何学的パラメーターを定める相対的値の割合についていえば、単純な幾何学を考えるのが有用であることが、特に矩形により区画された部材、又は、閉円錐系断面の部材、例えば楕円形が有用であることが、先ず確認されており、そのためには、上述した部材の状況のもとでは、部材はすべての方向、或いは少なくとも矩形の辺、又は、楕円又は超楕円の長軸又は短軸に平行な方向に撓み剛性が一様になるようにするが、異方性の影響及び利用についてはさらにあとの説明を参照されたい。
具体的な適用／発明のさらなる特徴
矩形についていえば、特に実用的な価値を有すると認められる最初の構造は、固有共鳴モードに関連する振動アンチ・ノード及びデッド・スポットの分布に関するものであり、これは、理論的には辺を単独で考えるとき、辺の異なる長さの各々について生じ、すなわち、各々が撓み波作用について単一の軸として働き、部材には他に撓み作用がないかのように作用する。これは、非常に大きな過剰ともいえる単純化であるが、有用な結果が得られるということは、驚くべきことである。しかし、市販のプログラムパッケージによるコンピューターモデル化を含み、数学的には、このような人工的理論を表すデータを生成することは普通である。したがって、基本的及び固有共鳴モードの周波数、及び、どのようなモードについても個別に部材の横方向広がりにおける種々の位置又は要素サブ領域において発生した振動エネルギーの対応するパターンは、どのような寸法値についても計算でき、テーブル／マトリックス或いはグラフとして有用な形で提示される。関連する共鳴モードの個々のパターンは、振動的に大／最大活性領域と小／最小活性領域の補足的分布を有する意図的な一軸固有撓み波作用の少なくとも一部の複合パターンの一成分として、任意に重畳でき、重畳すべきモードの選択、すなわち、考慮される意図的な一軸固有撓み波作用の部分の選択は、その目的に対して認められた有効性を基準に提案される。この複合パターンの発生は、直角関係の（矩形の他の辺に対応する）寸法値を求めるために用いられてきたものであり、この場合には、意図的に重畳されたそれぞれの複合パターンは、関連する複合パターンの一つの振動的に大／最大活性領域と、関連する複合パターンの他のものの振動的に小／最小活性領域の間に、及びその逆の間に、少なくともある有用な程度の「マッチング」を生じる。
このマッチングは、確かに人為的に単純化され理想化されたものではあるが、ここでの教示が適用されないときにおける部材又はパネルの前述した組合せデッドスポットに貢献することになる一致を減少させることを意図するものであることが分かる。さらに、組合せデッドスポットへの貢献を少なくとも発明者の近似の限界内にまで減少させ又は最小にすることを含み、達成できる利益の限界にまで、このマッチングを探ることができる。対象となる２つの複合パターンの選定された共鳴周波数モードは、上述したように、所望の作動の音響範囲に関連があるか又は適切であるものの低いオーダーを含むことができ、かつ、含むことが好ましく、利益が得られる場合には、それよりも低いものとすることもできる。
多分、理論的には、上述した構成のうちで、できる限り多くの共鳴モード及びそれに対応する成分パターンについて最良のマッチングを探るべきであろう。実際には、上述のモード状周波数組合せに適用する場合に、共鳴モードの特定の前記体オーダーに、例えば、概念的基本周波数の各々の３次（２次元部材の横方向の広がりすべてについては９となる）まで、好ましくは、少なくとも５次（全部で２５）まで、最大又は理想的なマッチングのためには多分７次或いはそれ以上まで、考慮を限ることにより非常に満足な結果が得られた。有限の要素分析を使用して後述することではあるが、よりよいモデル化は、通常は他の共鳴を示し、これは、対角線方向寸法又は非撓み波モードにより影響されるか又はこれに寄与できる最低モードを含むものであり、これらは、この近似的構成に対しての考慮に付加されるものである。成功した実際の開発作業では、これらのマッチングルーチンにおいて考慮された共鳴撓み波モードは、矩形の２辺について基本として取り扱われる概念的な周波数から連続して生じ、単一の組合せシーケンスと考えられる、２０以上までのもの、通常は３０又はそれ以上、好ましくは少なくとも２５の周波数におけるものであった。結果は、高い周波数共鳴モードについて、非常に満足できる、純粋に必然性のある規則的な、広がりがあり、音響的作用／性能を示すものであった。
興味あることには、また実用的に価値のあることであるが、等方性撓み剛性を有する矩形形状の辺寸法の特定の縦横比が、有用な一般的用途を有することが判明した。その好ましくかつ高度に有効な縦横比は、正方形から（すなわち辺が等しい状態からの変位）約13.4％、詳細には0.882又は1.34であり、発明者らの初期の開発作業はこの値を使用した。しかし、他の潜在的な価値のある縦横比が正方形から約37％において認識されたが、この場合には、少なくとも幾つかの最低共鳴モードの減衰制御を行なうことが特に好ましいか或いは価値がある。比較的に有効であるかどうかに係わりなく少なくともより低い効力が許容できる場合、或いは、特定の用途／装置及びそれに関連する望ましい周波数範囲について単に許容できると判断されたとき、又は、（例えば特定のラウドスピーカーへの適用におけるように）共鳴モードに望まない周波数が音響作用／性能に寄与するのを最小にすることを含み、コンプロマイズ基準で、多分所望の作動周波数範囲より特に低いところで使用する場合には、他の可能性がある。トランスデューサー手段の位置については後の説明を参照されたい。
極めて明らかなように、複合パターンの重量を含む上述の構造は、前記部材の特定のものについての実際の固有撓み波振動を真に表すものとしてではなく、実用上の価値がある近似としてのみ提示されたものである。前記部材の実際の撓み波振動は、非常に複雑で、構造の有効性は極めて驚くほどである。したがって、主たる概念的に基本的な、関連する撓み波作用の間には、上述の構造においてほぼ矩形形状の２辺の寸法と方向について意図的に考慮したように、１つの撓み波作用が他に影響することによる局部的な撓みを含めて、相互作用効果があるに違いなく、反射及び減衰を含む、全体的な横方向撓み波振動と振動的に大／最大活性領域又は組合せアンチ・ノードの分布にさらに貢献する縁効果がある。この効果は、部材の横方向における個々のノード密度が必然的に高いことにより、一般には共鳴モードの高い周波数に対して、有益であるか、或いは、影響が小さいと期待されるが、発明者らは、さらに、特定の望ましくない振動又は振動的補強が、前記減衰、すなわち、全体的又は選択的な縁部減衰、或いは、部材の横方向の広がりにおける局部的な中間減衰により生じることがあることを認識した。
しかし、ほぼ矩形の部材において特に考慮することが有用であると、或いは、少なくとも有用な改良であると認められた一つの効果は、共鳴モードに関連する対角線寸法である。共鳴モードの望ましい分布に対する少なくとも主たる有用な貢献が、隅部の切り取り又はトリミング或いは湾曲、又は成形により助長されると推定するが、撓み剛性に対する異方性については、後の説明をさらに参照されたい。最終的な形状及び横方向領域について、この改良を考えることの認識できる実際上の限界は、幾つかの他の分析できる形状、例えば、超楕円又は少なくとも正多角形に近づくことからくるもので、対角線を辺の寸法の大きいもの又は小さいものを超えて減少させないことが好ましい。本質的ではないが有用な別の改良を、この隅部の切り取り又はトリミングを、部位によって異ならせること、すなわち、少なくとも異なる対角線において、例えば相互の関係が（対角線の関連する共鳴モードについて）辺寸法のマッチングと同様なマッチングを生じるように、そして多分さらに、該辺寸法マッチングと相対的な関係で、或いはこれに効果的に続いて又はこれを補足して、或いはこれに複合されるような形で、各々異なる程度まで、異ならせることにより行なうことができる。実用上は、一つの対角線に有効な短縮化を与えることだけで十分であり、例えば、各端について、対角線の全長寸法と長い方の辺の寸法の間の寸法にまで等しい短縮化を行い、好ましくは、辺寸法と対角線寸法の数列が、連続的に値を増加するのに優先的な縦横比を維持し又は繰り返す状態になるか、それに近い状態になるようにし、この作用を、寸法差が実質的に一様になるようにするか、又は、直線的寸法関係になるようにすることによって達成することが便利である。撓み剛性の等方性に関し少なくとも理想化された前記矩形部材の一つの対角線についてのみの満足できる短縮化は、上述の縦横比約13.4％及び約37％に対して、それぞれ約15％又は約10％短い点にみられる。
選定された固有共鳴モードのための上述の構造は、ほぼ矩形の部材の境界を定める異なる辺の各々について理論的な一軸撓み波作用のデータを発生／使用すること、及び／又はそれぞれの複合パターンとしての累積的な重畳、及び／又は組み合わされたデッドスポットを望ましいまでに減少させ又は一つの辺のアンチ・ノード又は組合せアンチ・ノードを他の辺のデッドスポット又は組合せデッドスポットに有効に配置して本発明の個々の又は組合せの特徴をもたらすようにするために、辺のそれぞれの寸法及び／又は比を定めるための複合パターンの組合せ、共鳴モードの選定した順序の一又はそれ以上が対象となる音響周波数の範囲内で低くなるようにすることを含む。実際に、前記部材及びその境界又は形状を定める幾何学的パラメーター、互いに直交する必要はなく、また該幾何学的パラメーターに直接関連している必要はない、それぞれ特定の方向又は特定の軸、例えば、不等辺四辺形又は規則的或いは不規則的多角形又は平行四辺形のような直線状の辺を有するもの、或いは円錐形断面又は円形に半径方向のスロットを形成したもののような湾曲した辺を有するもの、パワーファクター及び長軸／短軸比を有する超楕円、或いはこれら形状の組合せ、における少なくとも観念的な基本周波数及び関連する共鳴モードに関連する構造など、２次元共鳴モード複合性を実現できないほど狭過ぎる部材以外の広い範囲に本発明を適用することができる。
確かに、他の、より進んだ数学技術により、例えば、コンピュータープログラムパッケージでも入手できるＦＥＡにより、このような拡張が可能であり、識別可能な原因となる共鳴モード及び該共鳴モードによる固有撓み波振動全体についての分析が、境界形状の適当な定義によるプロッティングのような適切なデータの発生により実質的に可能であり、有利な周波数インターリービング及び／又は振動的に大／最大活性アンチ・ノードと振動的に小／最小活性デッドスポットの分布のパターンマッチングを観察し、操作して、共鳴モードのより均一な分布を得て、少なくともデッドスポットの組合せを減少させることができる。
２又はそれ以上の幾何学的パラメーターの一又はそれ以上に基づく上述の観察及び操作には、上述した横方向の広がりにおける基本的サブ領域の格子の振動エネルギー量、特にパラメーター変動により生じる変化、好ましくは、このパラメーターの一又は二以上の比のテーブル又はマトリックスを使用することにより特によういに実現できる。サブ領域及び全体でのエネルギー集計は、所望の情報を与えることになる。
本発明の他の特徴は、前記部材にわたる固有共鳴モードに関連する振動アンチ・ノードの分布を最良すなわち理想的又は許容できる程度にする方法又は手段として、上述のように分布した、すなわち、格子状の関係にあるエネルギーの集計により得られる。
撓み波作用が可能な楕円形の部材に戻ると、少なくともその長軸及び短軸又は全体にわたって撓み剛性の等方性があるものについて先ず考えると、対象となる固有撓み波振動は、周辺の湾曲から長軸及び短軸を通る双曲線状の又は傾斜状の成分による共鳴モードを含む。長軸及び短軸は重要であり、特にその比が重要である。真の楕円形の長軸と短軸の実際的な比は約1.182で、別の値として（興味あることに、前述した矩形の場合と同じである）約1.34が得られた。長楕円は、真楕円の湾曲した境界をその長軸と短軸の間で外向きに変形させたもので、矩形における上述した対角線短縮による隅部処理に近いもので、これと同じように見えるものであるが、さらにトランスデューサーに配置については、後の説明を参照されたい。さらに、境界を定める適切な関数には、パワーファクター２ｎと長短軸ａ、ｂ、及びその比ａ／ｂにより表される他の変数がある。
（ｘ／ａ）²ⁿ＋（ｙ＋ｂ）²ⁿ＝１
これは、２つの可能性、すなわち、あらゆるｎの値に対して好ましい長軸と短軸の比ａ／ｂを求めること、又は、あらゆるａ／ｂの値に対して好ましいｎの値を求めることである。本出願の日までに発明者らが処理した例は、ａ／ｂについて及びｎについて１及び２であり（すなわち、２ｎについては２から４まで）、この処理は、等方性の撓み剛性についてのものであり、面積の同一性についても単純化した制約のもとでのものである。興味あることに、ａ／ｂについて1.1の値は不良であるが、1,15の値は良好である。すなわち、
ａ／ｂ＝1.15に対してｎ＝1,9
ｎ＝1.8に対してａ／ｂ＝1.13ないし1.22又は1.32
がｎとａ／ｂの実用的な関係についての有利な展開を示す。また、ａ／ｂについての値1.4が実用可能な他の例である。すなわち、
ａ／ｂ＝1.4に対してｎ＝1.37ないし1.40
である。他の実用可能なものは、ｎ及びａ／ｂに関する広範なしかし本質的にはルーチンな処理作業により得ることができ、最初に説明した例におけるように、又は後で説明するように、ｎとａ／ｂをともに理想化することにより、特に有利な超楕円形状を得ることができる。
観察された一つの複合形状は、ほぼ超楕円と真楕円の部品を長軸で合体させて前述の約1.1ー1.3：１で、前記長軸と幅の縦横比が約1.2：１の前記楕円部品を得るものである。
興味あることに、矩形と楕円形の辺及び軸を等しくするという制限の場合、すなわち、各々正方形及び円形は、撓み剛性のついては等方性であるが、後述するように、トランスデューサー手段の位置に関しては、円形及び正方形を含み、前述した好ましい形状以外でもある程度の有用性が見いだされるとはいうものの、音響作用及び性能は著しく劣るものである。しかし、特に価値があり利益を伴う音響装置又は要素、必須不可欠なもの、そして本発明の特徴をなすものとしての前記部材は、不規則性／不等性（形状のついて）及び非対称性（以下に述べるトランスデューサー手段の配置について）、さらに、矩形の対角線のような、必ずしも互いに直交する必要はないが２つの交差する軸／方向又は寸法を備える形状を含む意味で、概念的な固有振動数を与える少なくとも２つの交差する軸／方向又は寸法であり、一般に、例えば他の不等辺四角形の辺や対角線、又は、辺及び角度、及び／又は、頂点空頂点への線にも適用することができ、基本的形状の形式については、共鳴モード周波数の利益あるインターリービング、及び／又は少なくとも幾つか、好ましくは実用上できる限り多くの他の寸法的関係の「フィリング」に導く概念的な周波数間の一又はそれ以上の所定の関係が組合せデッドスポットを構成する。
さらに注目すべきことに、パラメーターを定める相対的な値又は比を、先に特定的に示した値とは異なる値に変えた形状の部材も、ほぼ同等な方法で使用できることが判明した。したがって、上述の分析は、構造も含めて、撓み剛性の異方性、すなわち、矩形の長さと幅の方向で、又は真楕円或いは超楕円の長軸と短軸に平行な方向で値が異なるどのような部材にも同様に適用でき、対応する好ましい縦横比を与える。実用上は最も興味あることと思われるが、逆も同様に適用可能であり、すなわち、最初の分析した理想化された等方性の場合の与えられた変形形状に対する有効な同等物、場合によっては、その「変形」「又は「ミニックス」を形成することができる撓み剛性の異方性又は比の程度を求め、その結果、前述したのと同じ好ましい縦横比を使用すること、そして、全部ではなくても、幾分かは、前述したものと同様な有利な音響的作用又は作動を得ることが可能であり、これは、共鳴モードー全体の有用な複雑性及び相互作用を維持するのに狭過ぎない限り、可能である。
撓み剛性の望ましい異方性は、複合積層サンドイッチ構造の部材におけるコアに適用されたスキン又はシートの「グレーン」を異ならせること、例えば、「グレーン」を各辺に対して異なる方向に向けるか、相対的に傾斜させることも含めて、繊維又は層を補強するか、織成することにより達成できる。勿論、方向によって剪断係数又は剪断値が異なるようにする、といった、コアに関連するパラメーターもあり、これらは、撓み剛性に影響する可能性がある。さらに、矩形の部材については、対角線方向の有効撓み剛性又は強度を、長さ／幅撓み剛性（これらは等しくても等しくなくてもよい）と同様に調節して、全部ではなくとも幾分かは、隅部の短縮化により得られる利点、例えば、隅部をトリミング又は切り取りすることにより得られる利点を得ることができる。いずれの方向かで撓み剛性を変える他の方法は、部材自体の曲率によるもので、一つの方向のみ、或いは二又はそれ以上の方向に、及び、特定の方向に沿って、又はこの方向に対して斜めに又は横方向に、すなわち、形状及び／又は概念的に基本的な周波数（以下、請求の範囲も含めて、「概念的周波数」と呼ぶことが最も多い）を定めるパラメーターに関連する一又はそれ以上の方向に、ついて行なうことができる。撓み剛性をいずれかの軸又は方向に沿って異ならせることは、漸進的な変化又は船隊にわたる変化も含めて可能であり、これは、サンドイッチ構造のスキン層での「グレーン」の組合せ又はコア特性を領域によって異ならせること、例えば、厚さを縁から内向き又はいずれかの向きに減少又は増加させることにより行なうことができる。
本発明の特徴は、固有共鳴モード及び音響作用／性能に関連する振動アンチ・ノード及び組合せアンチ・ノード及び／又はデッドスポット及び組合せデッドスポットの分布に少なくともある程度の有用な成果を得るための、異なる方向での所定の撓み剛性差にある。
本発明の他の特徴は、ある共鳴モードのアンチ・ノードの位置的近似又は重畳からの縁反射又は相互作用に起因する増強から得られるもののような、何らかの効果、又は一つの共鳴モードを他と比較することのような他の差効果、例えば、関連する部材に生じる音響性能／作用におけるある特定の「ボイス調整」を得ることについての効果を許容し、探索し、或いは修正することにある。修正は、一般的又は選択的な縁減衰又は願水材料を局部的な中間位置に追加することによって行なうことができ、部材に孔やスロットを設けてもよい。本発明の特徴は又、振動アンチ・ノード及び／又は組合せアンチ・ノードのより均一な分布が共鳴モードの低次のもの、例えば３次或いは少なくとも３次まで、及び／又は、７次より大きくないもの（概念的周波数から絶対的に求めれるか、関連する周波数範囲内又はそれより低い最低周波数モードに対して求められる）に限られるようにすること、また、それを確実にすることにあり、より高い周波数における作動に対して結果として生じる影響を含み、ＷＯ92/03024において限界と考えられていた高い周波数より上の作動範囲まで有用に達成できる作動範囲を拡張する際に非常に有利であることを証明するものである。
本発明のさらに詳細な特徴は、ＷＯ92/03024より広い周波数範囲にわたって作動させること、及び／又は、一致周波数の上で作動させる、というその制限を除去すること、例えば、一致周波数及び／又は一致周波数より全体的に下の周波数を含む周波数範囲で作動させることを含む。
本発明の特徴を備える部材は、固有撓み波振動の注意深く関連させられた概念的周波数の共鳴モードに関連する設計的に分布された振動アンチ・ノードを有することにより、それ自身が有用な音響装置として作用できるようになる。一つの方法は、通常のラウドスピーカー又はドライバーユニット或いはそれを含む装備のような幾つかの音響装置の音響特性を、反響目的で改良するか、又は、望ましいように変更することを含む。他の方法は、音響フィルターとして入射音響範囲と所望音響範囲の間で変更を行なうことである。さらに別の方法は、周囲例えば部屋に望ましい「色彩付け」又は「ボイス調整」を行なうために、部屋の形状やプロポーション、又は、内容物のために生じる望ましくない効果を除去し、又は補償することを含む。このような使用は、ここでは、「受動的」と呼ぶ。
しかし、本発明を実施した部材の用途は、ここで「能動的」装置又は目的と呼ぶ、トランスデューサーとの組合せを必要とするものに見いだされ、ラウドスピーカーとして劇的に有益である。特に、トランスデューサーの位置が音響的作用又は性能に大きく影響し、本発明の種々の他の特徴に導くことが判明した。
トランスデューサー手段の位置
特に、ラウドスピーカーとして撓み波を装置に生じさせ、ほぼ矩形の部材を前述のＷＯ92/03024に示されたもの、すなわち、隅部で支持するものよりも、ＷＯ95/31805及び96/03024におけるようにほぼ中央において支持するように使用するためには、もっと良い位置があることを見いだした。これは、ほぼ等方性の部材がＷＯ92/03024に説明されているように正方形から外れた形に設計されるか、又は他の正方形又は比正方形についての異方性を予め定める上述の改良をした後にも、当てはまることである。
トランスデューサー手段の位置を定めるためのここでの改良は、意図的な一方向撓み波振動と改良された共鳴モード分布を得るための該振動の組合せに関する上述の構造から始まった。好ましいトランスデューサー位置の表示のための有効な方法及び手段は、関連するいずれの共鳴モードについてもデッドスポットの数が低く又は最少になるか、或いは、関連する振動的に活性な共鳴アンチ・ノードの数が高く又は最高になる位置、すなわち、組合せデッドスポットになる筈の部分を「埋める」ように共鳴モードを考慮することである。上述した約15％非正方形の縦横比をもったほぼ矩形の部材ついての特定の辺寸法割合は、座標位置についてさらに分析することにより容易に得られ、各隅部から約3/7、4/9、5/13にトランスデューサー位置があり、重複を無視して２４の位置が得られる。とていのトランスデューサー手段についていえば、トランスデューサー手段の各位置が、異なる長さの辺に沿った異なる２つの比例座標を使用することが好ましく、これは、単一のトランスデューサー手段であるか又は（パワー及び／又は周波数カバーにとって有利な）複数のトランスデューサー手段の各々であるかに係わりはなく、さらに、3/7と4/9を組み合わせることが好ましい。これらの比例座標位置についての近似は、最初は上述の意図的構造からくるものである。
興味あることに、これらの同一の比例座標値は、ほぼ矩形形状を有し共鳴モードを含む振動的撓み波作用が可能などのような部材においてもトランスデューサーの位置として優先的又は有利に適用される。特に、これは、寸法割合及び対応する等方性／異方性についての本発明に上述した特徴を完全には満足しないか、或いは、「バルク」減衰、すなわち、部材の材料自体における損失のためにトランスデューサーにより発生させられた撓み波振動の際立った又はあらゆるエネルギーレベルにおける移動距離の制限を有する部材、該部材の面積又はある寸法からみてトランスデューサー手段をどの位置に配置しても、部材の縁において振動エネルギーが僅かしか又は全く反射されないか、或いは、届きもしないため、この縁で見るべき反射がない部材をも含むものである。このような部材は、本発明の特徴として先に述べたように好ましい割合にされた部材におけるほど有効ではないが、上述した寸法割合基準を、一又はそれ以上の隅部（又は対角線の一又はそれ以上について端部短縮化をしたものでは概念的隅部）に対してトランスデューサーを配置するのに適用して、該部材の側縁からの最低間隔が少なくとも幅及び長さ寸法の約5/13又は３８％になるようにすることで、ラウドスピーカーとしての作動に使用する可能性が認められる。実際には、トランスデューサーを中央又は縁に隣接して配置した場合に比較して、問題外と思われる全く損失の大きい材料／構造の場合も含めて、明瞭な音響出力に関し驚くほど改良された結果が得られる。トランスデューサーの位置に関し後述する許容範囲は、さらに融通性を与えるものと思われ、限界は必然的に材料依存性があり、使用可能な材料は非常に幅広く、十分に検討する必要がある。
トランスデューサー手段の取り付けに関して、ほぼ矩形の部材の縁からの少なくとも最小間隔を求めるための考察において得られた基準は、公知の技術における教示を超えるものであり、巧妙な選択により得られたもののみについても同様である。
一般に、ここで教示する分析は、トランスデューサーについての好ましい位置だけでなく、大きな実用上の価値、すなわち、このトランスデューサー手段の適正な特定位置、望ましくない周波数の対策として選定的に減衰を与えるべき実際の位置を表示する可能性に関する事項／特徴を与えるものである。
部材の真楕円形状についていえば、長軸及び短軸に関する共鳴モードの主シリーズは、前述したように楕円及び双曲線的性質のものであり、トランスデューサー手段の好ましい位置は、上述した長短軸比が1.182のものについては、中心に対する座標位置がそれぞれ半長軸及び半短軸に沿って約0.43及び0.20である。直角座標は実際に適当でなく、適当な座標によってのみ、特に、楕円座標／円筒座標によってのみ、理想的でない長短軸比（すなわち1.182以外）の場合の撓み剛性の異方性への適用を含み、他の楕円形状すなわち異なる長軸／短軸比の楕円形状に一般的に適用されるトランスデューサー手段の位置が得られ、各々の場合について３角法の関係を使用してデカルト等量が得られる。
ここで、ほぼ矩形の部材については、もっと精密な分析又は実験で、トランスデューサー手段についての有益な可能性のある調節及び他の位置に関する選択肢を、特定の共鳴モードのカップリングも含めて求めることができるが、作動の効率は、悪い影響なしに各トランスデューサー手段を実用上できる限り多くの共鳴モードにカップリングすることに非常に関係する。
トランスデューサー手段の上述した好ましい位置は、矩形の部材においては十分に中心から外れた位置であり、幅方向及び長さ方向には中心線から離れた位置であり、また、対角線からもある程度変位した位置で、真に非対称である。さらに、ほぼ楕円形形状の部材におけるトランスデューサー手段の好ましい位置は、中心から外れた位置及び長軸と短軸から外れた位置である。その上に、好ましい比例座標は、ほぼ矩形の部材の辺についてのデカルト座標のように直接的に、ほぼ楕円形の部材についての楕円／円筒座標に対して間接的に、撓み剛性の等方性／異方性に関係なくほぼ維持される。
実際に、本発明の一つの特徴は、少なくとも一つのトランスデューサー手段についての指示された位置がこの性質であるということであり、すなわち、好ましい組合せアンチ・ノード位置におけるカップリングの理由による中心外れ、ほぼ矩形の部材及びほぼ真楕円形状の部材の両方についての軸外れ、典型的には中心線から長さ及び幅の約７％と約12.5％の間だけ対角線から外れること、及び、約２０％或いはそれ以上長軸から、約１０％短軸から、それぞれ外れることである。
超楕円形状については、直観的に驚くほどの結果を得ており、トランスデューサー手段の好ましい位置は、矩形又は真楕円のいずれよりも円において最良と認められたものに非常に似ており、特に、中心から境界までの距離の約７０％にリング状の可能性がある。
しかし、矩形形状の場合におけるように、注目すべきことであり、本発明の特徴である点は、トランスデューサー手段の好ましい位置が、数において複数であるだけでなく、長軸及び短軸又は中心線に対して十分に外れているということであり、一般的に、約１０％（真楕円の場合）から約３５％（超楕円の場合）の位置であり、規定され又は規定できる形で定められることが好ましい。
トランスデューサー手段の好ましい配置場所がこれ以外である複雑な形状もあるが、本発明の一特徴は、少なくとも全体的に単純な形状についての好ましい実施例では、最大／最小寸法の点を結ぶ軸又は線、或いは、幾何学的パラメーターを定める方向に対して外れた非対称位置にこれら配置場所を個別に持つことであり、これらは、関連する一又はそれ以上の組を構成し、各組において、それら自体はグループとして中心に対して対称その他の規則的配置となるようにすることができる。ほぼ矩形形状についてのここでのトランスデューサー手段の幾何学的配置から得られる上述の比較的有益な結果は、ここで好ましいとした割合の関係にないパネル部材にも、一般的に発明的有用性を見いだすことができるものである。
パネルラウドスピーカーに一又はそれ以上のトランスデューサー手段を使用した場合には、全領域すなわち上述の縁境界までにわたって作動可能な前述の好ましい部材は、トランスデューサー手段から縁境界までのほぼ全領域にわたって分布した撓み波振動を有する。さらに、結果として得られる音響的作用は、（前述の米国特許第3,347,335号におけるように）方向性を持つ必要はないが、例えば望ましい場合や必要な場合には、ラウドスピーカーの出力の少なくとも一部として方向性を持ってもよい。この撓み波振動の面積的広がりは、認識されたラウドスピーカーの距離依存性音量効果を大幅に減少させ、方向性をもって作動する必要がない場合には、コーン要素を使用するラウドスピーカーにおいて最低周波数より上で典型的にみられる狭くかつ狭まる傾向のビームよりお、遙かに良い広がりをもって作動させることができる。さらに、コーン要素ラウドスピーカーに付随する反位相の問題は、ほとんど又は全くないので、結果として得られる振動効果は、最低周波数を除いて、部材のー前後の両方で使用することができる。
トランスデューサー手段
トランスデューサー手段に戻ると、ラウドスピーカーからの音再生の最高のパワー及び最良の音質は、低パワー又は低音質性能に明らかに適している圧電形式のものよりも、磁石・コイル形式のドライバーにより達成される。興味あることには、原理的に、コイル部品と磁石部品のどちらが動いて撓み波作用を与えるか、は重要ではないが、可動コイル式ドライバーの技術が非常によく知られており発展している（コーン式ラウドスピーカーにおいて）ので、以下に説明し、示す種々の特に有用で優れた新規な設計は、発展している可動コイル型の範疇のものである。詳細な観察と開発により、寸法及び／又は質量基準について可動部品が片手に載る程度にすることで特別の利点が得られることが判明した。原理的には、最大寸法は、部材への機械的結合が少なくとも主要な制限要因であり、これに適合させることと、前述した最高及び最低共鳴モードに適合させることにより定まり、特にオーディオ用途に場合には、そうである。近似計算では、理論的な最大寸法は、矩形又は楕円／超楕円形状の部材について、長さ／幅及び／又は長軸／短軸寸法の約９％ないし１０％、すなわち、横方向の作動領域の約１％までが示されるが、これは、少なくとも圧電型のパッチタイプトランスデューサーにおけるように、少なくとも２％まで（複数の場合には各々について）超えてもよい。実用上特に有用な基準は、どのような部材又はパネルについても、基本的にパネル内の波長がトランスデューサーの寸法と同様なオーダーに接近するか又は到達するときに周波数のロールオフを生じる寸法がある、ということである。これらの要因は、電磁石を含むトランスデューサー手段の可動部品の質量考察とともにさらに検討する必要があり、可動部品の質量についての目安は、この能動的部品を穴に取り付けるために部材から除去した該部材の部分又は表面取り付けで覆われる部分の質量の約１ないし２倍が最大である。
他の構造等の要素
前記部材の縁における条件を、例えば、自己支持できるフレーム又は他の縁支持体に対する弾性／伸縮振動により、場合によっては選定的なクランプにより、或いは、上下、前後、横方向及び捩じり振動に対する拘束に対する反作用の形で準基本的な音響的作用／性能が可能になるようにすることができる。このような成分は、前記部材にトランスデューサー手段を取り付ける場合の取付部におけるコンプライアンス等によって生じ得るものであり、特に、可動コイル型の電磁トランスデューサーについては、低周波数応答にとって有益な、その比較的固定状態の磁石部品を部材（したがって可動コイルが相対的に振動を行なう相手）に取り付ける場合の弾性によって生じる。この準基本的効果が有効寸法の変形であるか、又は、付加的なピストン作用であるか、は音響的作用／応答全体への貢献に関して重要ではない。
部材について言及すると、種々の理由から、該部材の横方向の広がり全体より少ない範囲が、本発明を実施する目的から音響的に作動可能であるべきであり、又は、作動可能である必要があるような場合、例えば、部材が全体として実質的にオーバーサイズであるか、又は、所望の又は許容できる程度に有効な音響的作用／出力を得るのに、少なくともラウドスピーカーとしての音響的作用／出力を得るのに、撓み剛性の異方性によって所望の又は実用的な調整を達成できる割合から外れている場合にも、適用性は見いだされる。上述した割合及び位置等についての基準を完全に適用するためには、所望の作動領域の内側の区画を定めることが便利であり、例えば、この作動領域の境界で切断し、両方の部品を通常は上述の要求を満たさない支持シート又は支持パネルに取り付けるか、又は、この境界で部分的に切断又は変形を与えるか、或いは、この境界の外側にリブを設けるか又は減衰又は補強材料を追加する、等の対策をとることができる。勿論、トランスデューサー手段の割合付け及び場所設定は、前述したと同様に内側作動領域にも適用できる。
後でもっと詳細に説明するように、本発明の実施例及び適用例においては、非常に広い範囲の種々の材料を使用することができる。すなわち、能動的な音源又はラウドスピーカーとしては、寸法及び／又は品質の範囲は、グリーティング等のカード又は本、ノートブック又はラップトップコンピューター、車内等のためのオーディオ、天井等のタイル又は壁パネル、高い明澄性の公衆放送用システムについての印象的な結果から、一般のステレオ及び周辺音響システム、家庭用映画、及び、ハイファイ品質の音の再生まで、さらには、映画スクリーンのような大スケールの用途及び屋外又はスタジアムコンサート用の高出力の用途まで含むことができ、最大の用途のために多数のモジュールを並べる使用方法も含むことができる。また、実存の又は有効な多層積層構造を含む種々の広い範囲の材料からの選択のためのさらに詳細なガイダンスとしては、撓み波振動の伝播損失に影響するコア剪断要求事項に関する事項を含めて特に好ましいサンドイッチ構造の表皮又は表シートとコアを適当にマッチングさせ、特定の音響装置について剪断値がある程度該部材のサイズに依存するようにすることがある。しかし、上述の範囲の適用についての部材の構造的に少なくとも最低の要求事項は、構造的強度／一体性の、及び／又は、撓み剛性の低いものから高いものまでにわたり、典型的にはトランスデューサー手段を駆動又は励起するパワーの低いものから高いものまでにわたる。この範囲の低い部分では、撓み波伝播は極めて損失が大きくなることがあり、他の場合には好ましいものとされるサンドイッチ構造ではなく、単一シートを使用することもある。一般に、上述した寸法割合の決定及びトランスデューサー位置決めの基準の許容範囲は、高性能の部材の場合には極めて厳密で、寸法割合については約３％の外れまで、トランスデューサー位置については約５％の外れまでであるが、より高い損失及び低い性能が許される場合には、それぞれ５％及び１０％まで、或いはそれ以上まで許される。
従来のラウドスピーカー又はウーファーを、このパネル要素に追加して使用することもでき、この種のパネル要素の組合せにより最高品質で広い周波数帯域での使用が可能になり、幾つかのパネルについてはピストン作用のものを加えることもできるのであるが、本発明の特別の特徴と形態並びに利点は、単一のパネル要素で、約１００Ｈｚ以下から、例えば大型にするか或いはバッフルを設けた場合には約５０Ｈｚから、１５ＫＨｚを超えるまで、場合によっては２５ＫＨｚ又はそれ以上までの、驚くほど広い周波数帯域を処理できるということである。この作動周波数の下限は、最低共鳴モード周波数より上である。確実に、４ＫＨｚを越える音響帯域を容易に得ることができる。
これらに関連して、特に単一部材すなわちパネルのラウドスピーカーについては、設計等に関して種々の選択肢があり、一致周波数を上げたり下げたり、或いは中間値にしたり、実際の適当な作動周波数範囲の高域側又は低域側端部に定めて、この作動周波数範囲を定める助けとすること、電子回路を使用して、音に変換すべき入力音声信号の相対的値を選択的に調整することなどが可能であり、従来のコーン要素ラウドスピーカーにおいて、例えば抵抗・誘導方式の場合には約３dbまでしか選択的な変更及び／又は高周波数での容量増加ができなかったものに比べて一般に遙かに簡単である。これは勿論、関連して設けられる周囲構造及びバッフルの「ボックス」効果といったものに付随して生じるものではない。また、ラウドスピーカーパネルとして使用される部材の後方への音出力は、本来的に逆位相ではなく、除去を必要とはしないが、剛性のある音反射性表面に対面して、又は、その近傍に配置されるラウドスピーカーユニットにおいては、後方に、浅い吸収性／バッフル部材を配置することが有利な場合がある。
ラウドスピーカーに使用する本発明の部材の特定の設計の各々は、物理的及び作動上のパラメーターと要求との間の妥協を含む相互作用的な決定を必要とするものである。すなわち、撓み剛性及び単位面積当たりの質量は、（前者を後者で割った商Ｂ／μの平方根を介して）寸法／面積とともに、真の撓み波周波数に影響するものであり、ヤング率（Ｅ）及び部材のサンドイッチ構造の表皮の厚さとコア厚さの平方が撓み波剛性に特に影響する。また、この撓み波剛性と単位面積当たりの質量が、上述の商の逆数μ／Ｂの平方根を介して、空中での音速の平方と部材内の（撓み波による）音の速度の比とともに、実際の一致周波数を設定するのに影響し、コアの剪断係数（Ｇ）とコアの厚さ（ｄ）が該比に影響し、前述の単位面積当たりの質量が特に影響を持っており、実際の一致周波数は、コアの剪断を考慮しない場合、すなわち前記の比を考慮しない場合の、はるかに簡単な計算から得られる結果よりも常に大きくなる。前記の比を増減することで、一致周波数を低下させたり増加させたりすることが可能になる。
コアの剪断係数（Ｇ）に関しては、それ自体が、表皮を離れた状態で、所望の撓み波作用ができるように十分な剛性で保持するのに十分なほど、顕著な設計要因である。比較的低い値又は高い値では、トランスデューサーにより与えられたエネルギーが、所望の表皮撓み波とならずコアの剪断波となって伝達される程度が、それぞれ大き過ぎるか又は小さ過ぎるようになる。この剪断波は音を発生せず、コアの剪断係数値が低い場合の最終的な音響効果は、部材の有効音放射面積が周波数とともに減少する傾向になるが、それでも、同程度の従来型の高度に方向性を持った点音源を模したコーン要素小型スピーカーよりも、かなり大きい。作動における振動効率を周波数とともに低下させる、という剪断の影響は、カード又は本形式のもの、場合によっては掲示板の形式のもの、代表的にはほぼＡ５又はＡ４サイズのオーダーで、時にはＡ１サイズまでの場合もあり、一致周波数が２０ＫＨｚ又はそれよりも高く、作動周波数範囲が約２００Ｈｚと３５０Ｈｚの間から、約１５ＫＨｚ程度までで、関連する最低共鳴周波数モードが約１００Ｈｚから約２５０Ｈｚまでとなるような用途に適した圧電式トランスデューサー手段を使用する場合に利点となる。
単位面積当たりの質量（μ）、どのようなラウドスピーカーにおいても、効率に関し逆比例の関係があり、これをできる限り低くすること、すなわち、作動に関しての最終目標と、他の物理的パラメーターに関する要求に合致させること、特に、剛性対質量比と、コアの剪断係数（Ｇ）及び単位面積当たりの質量（μ）とコア厚さ（ｄ）の比を含む特定の係数とを、少なくとも合理的な程度に高くすることが、一般的に利点となり、これらは、本発明の部材として、表皮・コア積層複合構造を特に適したものとする。
これらの要因を特定のラウドスピーカー等の設計に適用する場合、例えば入手可能な実際の材料とその対応するパラメーターに値を使用する場合において、満足できる軽量コア材料は、一般に発泡剛性プラスチック材料又はハニカム、或いは他のシート材料から製造したオープン・ワーク形態のものであり、これらについては後述する。
これらの要因は、さらに、表皮及びコアの特性についてのさらに別の要因を提起することになり、これらは単独で、或いは相互に組み合わされて、及び／又はトランスデューサー手段の活性部分と組み合わされて、コアのコンプライアンス及び表皮或いはトランスデューサー活性部分の質量による影響のように、他の共鳴を生じる可能性のあるものとして考慮の対象となる。特に、コアのセルの寸法及び容積による共鳴、コンプライアントなコアの圧縮・回復による共鳴、コアの開放セル上にある表皮部分が微小ドラムを形成して付加的な振動効果を生じること、などが考慮の対象となる。このような他の共鳴は有用な場合があり、実際の作動周波数範囲を、通常は高周波数側で、典型的には、約２０ＫＨｚに近い値或いはそれを越える値、例えば１９ＫＨｚ〜２２ＨＫｚに拡張する場合もあり、肯定的に利用できる。これら他の共鳴が性能にとって有用でない場合、或いは有害でさえある場合には、材料の選択に際してこれを避けるように考慮することができる。
望ましいか又は有効な要求サイズ及び形状は、自明な設計的事項で、異方性をもたらすものであり、この異方性については、入手可能なハニカムの少なくとも幾つかが持っており、また確実に持つことができる、方向によって異なる剪断係数がある。明らかに、本発明の部材をホストシート又はパネルに組み込むことが可能であり、上述したように、変形によるか又は作動領域形成用材料を追加することにより、作動領域を定めることが可能である。トランスデューサー手段の望ましい形式は、有効に強制したり制限したりすることの選択性についてさえも、さらに考慮すべき重要な要素であり、少なくともその活性部分における本発明の部材への取り付けのコンプライアンスに関し、さらに、トランスデューサーの該部分の部材はの取り付けを反作用的な機械結合でなく本質的に抵抗特性をもった結合という通常の要求に関し、かつ、トランスデューサー手段の入力及びその可動部分により与えられる力がコア材料の挫屈等に関する特性／抵抗と調和したものであることが望ましいという切実な要求に関し、考慮する必要がある。
一般に、以上から、入手可能な材料がもっており必要とされる要因は、上述した非常に広い範囲の満足できるラウドスピーカー及び他の音響装置を達成するように適合させることができ、そのための種々の材料の個々のパラメーター又はその組合せを適合させること、及び、相反する効果を均衡させることの範囲は、自明のこととなる。
本発明の上述の部材をトランスデューサー手段と組み合わせてマイクロフォンとすることは、勿論、可能なことである。この場合、多数のトランスデューサー手段を使用することが特に好ましく、適切な場合には、それぞれ順次外側に向けてトランスデューサー手段を好ましい位置に配置するようにして、可能な活性共鳴モードの最善の可能なサンプルを得ることが好ましい。ここで、ラウドスピーカーとは反対の作用で、明瞭な再生及び／又はデータ処理機械への容易で意味のある入力を形成できる信号を生成することが可能になる。さらに、ラウドスピーカートシテ作用している部材上に別のトランスデューサー手段を追加して、外装又はケーシングとする組合せを備えることも可能である。
さらに、トランスデューサー手段に関し、２つの特定の形式、すなわち、圧電型と電磁型について、長年にわたって確立されたコーン要素ラウドスピーカーのための、部材により支持される磁石装置の質量に対して作用する可動コイル手段を固定又は接着する手法の継続として特に説明し、可動コイルの別の用法としてここで励起目的で使用することを説明した。ここでのパネル状部材への機械的結合の明らかな違いは、コーン要素を往復運動させるためのピストン運動ではなく撓み波を励起することである旨も、反作用的でなく特に少なくとも機械的に抵抗性にすることにより、より有効にすることについても述べた。軽量の可動磁石と比較的重いコイルの構成は、より反作用的で抵効率であるが、それでも使用できる。この場合の主要な相違点は、固定磁石部品を固定フレームに取り付けるのではなく、意図的に固定的に又は可動部品として本発明の部材に取り付けることも含めて、新規な部分及びその相互関係に反映されることであり、この構成は、本発明の部材にとって、最低周波数において付加的にピストン作用を得るために望ましい場合又は好ましい場合に採用でき、またこれが必要とされる場合もある。さらに、極めて新規な手法が、すなわち、「慣性的」貢献が、少なくとも撓み波振動を誘起するのに満足で利点のある作用を達成できることが見いだされた。
したがって、新規なトランスデューサー部品、該部品の相互関係、及び、表面又は凹部への、或いは場合によってはその側部の貫通穴への取り付けのような、その取り付けに派生する本発明の特徴に加えて、トランスデューサー手段に関する本発明の他の特徴は、トランスデューサー手段の作動的に運動する部分に質量を追加的に加えることであり、この追加は、部材に取り付けられた該部分のほぼ中間部で行ない、該部分が追加質量を越えて又はその外側に位置するようにすること、例えば、周辺上に、好ましくは該部材の隣接する縁に位置するようにすること、部材の凹部又は穴の縁に位置させ、前記追加の質量を該凹部又は穴に突入させること、さらに好ましくはこの凹部又は穴との間に適当な間隙をもたせるようにすること、特に有利には、本発明の部材を好ましいサンドイッチ構造としてその表皮に取り付け、コアに突入させるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
以下、特定の装置及び用途についての実施例を、例示の目的と本発明の装置についての一層の理解に導くために、添付の図面を参照して詳細に説明する。
撓み波振動面積的分布に関し、少なくとも実効的には固有共鳴モードに関する本発明の上述の概念を実現する全体としてパネル状の部材は、「分布モード共鳴子」、又は「分布モード共鳴パネル」、「分布モード共鳴ラウドスピーカー」、「ＤＭＬ」、或いは「マルチモード共鳴パネル」など、種々の用語で呼ばれる。
また、用語「共鳴」は、正確な意義のものではなく、所望の又は許容できる程度に面積的に分布し、規則的な固有共鳴モードに関する撓み波振動、この共鳴に基づく振動の設計により、積極的かつ真摯な励起を行なわせることも含めて、この振動を達成することについての便利で短縮した用語として使用するものであって、振動が本質的に問題であるとするこの用語の他の用例（そして、多分、しばしば対応する部品の不正確性及び／又は磨耗に関連して生じる場合の用例）と混同してはならない。
図において、
図１は、分布モード型ラウドスピーカーの外観図であり、
図２ａは、図１のＡ−Ａ線における部分断面図であり、
図２ｂは、図２ａに示す形式の分布モード型放射器を２つの異なる構造について示す拡大断面図であり、
図３ａは、ほぼ矩形のパネルについての好ましいトランスデューサー位置を示し、
図３ｂ及び図３ｃは、ほぼ真楕円形及び超楕円形のパネルについての同様な図であり、
図３ｄは、複合型のパネルについてのものであり、
図４は、分布モードラウドスピーカーを示し、
図５ａは、他の分布モードラウドスピーカーの斜視図であり、
図５ｂは、図４ａのラウドスピーカーの部分断面図であり、
図６ａは、他の分布モードラウドスピーカーの斜視図であり、
図６ｂは、図５ａのラウドスピーカーの部分断面図であり、
図７ａは、分布モードラウドスピーカーの正面図であり、
図７ｂは、図７ａに示す分布ラウドスピーカーの側面図であり、
図７ｃは、図７ａに示す分布ラウドスピーカーの背面図であり、
図８は、分布モードラウドスピーカーを示し、
図９は、第１の電磁トランスデューサーの側面図であり、
図１０は、第２の電磁トランスデューサーの断面図であり、
図１１ａは、第３の電磁トランスデューサーの断面図であり、
図１１ｂは、第４の電磁トランスデューサーの側面図であり、
図１１ｃは、第５の電磁トランスデューサーの断面図であり、
図１２は、第６の電磁トランスデューサーの断面図であり、
図１３は、第１の圧電トランスデューサーを示し、
図１４は、第２の圧電トランスデューサーを示し、
図１５は、第３の圧電トランスデューサーを示し、
図１６は、さらに別の圧電トランスデューサーを示し、
図１７は、他の圧電トランスデューサーを示し、
図１８は、分布モードラウドスピーカーを示し、
図１９は、駆動／励起信号の印加を示し、
図２０及び２１は、その変形を示し、
図２２は、分布モードラウドスピーカーとマイクロフォンの組合せの実施例の概略図であり、
図２３は、分布モードマイクロフォンの外観図であり、
図２４は、結晶ディスク型圧電トランスデューサーを示し、
図２５ａは、吊り下げ天井を備える部屋の概略斜視図であり、
図２５ｂは、天井タイルの形態の分布モードラウドスピーカーの横方向断面図であり、
図２７は、ビジュアルディスプレイユニットの外観斜視図であり、
図２８は、図２２のラウドスピーカーを通る部分断面図であり、
図２９は、ラップトップコンピューターの斜視図であり、
図３０は、図２９の詳細の部分断面図であり、
図３１は、第１のポータブルコンパクトディスクプレーヤーを格納位置で示す斜視図であり、
図３２は、図３１のプレーヤーの使用状態の斜視図であり、
図３３は、図３１及び図３２のプレーヤーの部分図であり、
図３４は、ポータブルコンパクトディスクプレーヤーの第２の実施例の斜視図であり、
図３５は、図３４のプレーヤーの部分図であり、
図３６は、車両の乗員室の斜視図であり、
図３７は、図３６の詳細の部分断面図であり、
図３８は、従来の自動車用ドアの斜視図であり、
図３９は、自動車ドアの斜視図であり、
図４０は、図６の詳細の部分断面図であり、
図４１は、自動車の斜視図であり、
図４２は、図４１の詳細の部分断面図であり、
図４３は、キーボード電子楽器の概略斜視図であり、
図４４は、図３の楽器の下側の平面図であり、
図４５は、図３及び図４の楽器の部分断面図であり、
図４６は、第２の楽器の斜視図であり、
図４７は、自動販売機の斜視図であり、
図４８は、図３の自動販売機の詳細の部分断面図であり、
図４９は、自動販売機の変形を示す斜視図であり、
図５０は、第１の掲示板の斜視図であり、
図５１は、第２の掲示板の斜視図であり、
図５２は、図５０及び図５１に示す掲示板の部分断面図であり、
図５３は、パッケージの斜視図であり、
図５４は、本発明をグリーティングカードに実施した例を示す外観斜視図であり、
図５５は、投影スクリーンの外観を示す斜視図であり、
図５６は、図５５のスクリーンの詳細の部分図であり、
図５７は、図５５の投影スクリーンを備える部屋の平面図であり、
図５８は、縁部スロットを有するラウドスピーカーパネルの斜視図であり、
図５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄは、入力帯域幅制御に関する回路の図であり、
図６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、受動的均等化に関する図表であり、
図６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、本発明の湾曲拡散型及び収斂型パネルラウドスピーカーとその室内での使用を示し、
図６２は、幾つかのパネルラウドスピーカーを使用する５チャンネルホームムービーシステムの部屋の外観を示す平面図であり、
図６３は、本発明の受動型パネルを備える部屋の内部の図であり、
図６４は、本発明の受動型パネルをオーディオユニットの取り付けベースに使用する斜視図であり、
図６５は、本発明の受動型パネルを従来のラウドスピーカーの箱に使用する斜視図であり、
図６６ａ、６６ｂは、本発明の受動型パネルを音響板として使用するピアノの斜視図及び部分図であり、
図６７ａ、６７ｂは、本発明のラウドスピーカーを製造する場合を示す外観図及び拡大部分図である。
関係を示し、理解に資するために、図を通して機能的に同じ部品には同じ符号を付してあり、特に、共鳴パネル２、トランスデューサー９、縁支持フレーム１及び中間部材３等については、同じ符号が付してある。
発明を実施するための最良の形態
図１を参照すると、パネル形状のラウドスピーカー８１は、そのの内周に沿って弾性サスペンション３を支持する矩形フレーム１を備え、該サスペンション３は、構造的及び形状的に上述した用に形成される分布モード型音放射パネル２を支持する。例えば図９ないし図１７について後述するようなトランスデューサー９が、寸法ｘ及びｙで定義される所定の位置において、全体がパネル２のみに取り付けられる。寸法ｘ及びｙは勿論、前述したように、（いずれかの隅部からみて）側辺長に沿った座標系である。例えば、パネル部材２の隅部を、音響作用／性能の向上のために、前述したように破線（２ｄ）のようにトリムしたり、切断したり、短縮仕上げたりした場合には、極座標に変換する方が一般的な価値を持つ。これとは別に、或いはこれに加えて相互作用を達成するように、図に概略的に矢印Ｖ、Ｗで示す対角線方向の剛性を規定することにより同様な向上が有効に達成できる。
トランスデューサー９は、パネルに撓み波を発生させ又は励起して、該パネルを共鳴させ、音響出力を発生させるもので、リード導体２８を介してトランスデューサーに接続された信号増幅器１０により、例えばオーディオ増幅器により駆動されるように示されている。増幅器の負荷及び電力要求は従来のコーン型スピーカーと同様にすることができ、感度は、室内負荷状態で、８６ないし８８db／ワットとすることができる。増幅器の負荷インピーダンスは、６オーム及び出力が２０ないし８０ワットのもとでは高い抵抗を示す。パネルのコア及び／又は表皮が金属製の場合には、これらはトランスデューサーの熱吸収部として作用し、トランスデューサーのボイスコイルから熱を除去して出力特性を改善する。
図２ａ、２ｂは、図１のラウドスピーカー８１の部分断面図である。図２ａは、フレーム１と周囲材料３とパネル２が、それぞれ接着剤接合２０により互いに結合されていることを示す。フレームに適当な材料は、絵画の枠に使用されているものであり、例えば、金属（例えばアルミニューム合金）の押し出し材又はプラスチック等がある。適当な周囲材料は、上述の要求に合致するもので、発泡ゴム又は発泡プラスチックのような弾性材料がある。接合２０のために適当な接着剤はとしては、エポキシ、アクリル、及び、シアノ・アクリレート等の接着剤がある。
図２ｂは、パネル２を拡大して示すもので、パネル２は、例えば剛性のプラスチック発泡体９７、又は、金属箔或いはプラスチック等のハニカムマトリックスのようなセル状マトリックス９８をセルがパネルの平面に対して横向きになるように配置したコア２２の両側を、例えば紙、カード、プラスチック又は金属の箔或いはシートのような表皮２１により閉じられた構造の、剛性ある軽量積層サンドイッチ形態のパネルである。
表皮がプラスチックである場合には、これは、例えばカーボン、ガラス、ケブラー等の繊維で、公知の手法により補強し、その引っ張り特性を改善する。使用可能な表皮層材料及び補強材料としては、カーボン、ガラス、ケブラー（登録商標）、ノーメックス（登録商標）又はアラミッド等の繊維を層状にしたり、織成したりしたもの、紙、ボンド紙積層体、メラミン、高係数の種々の合成プラスチックフィルム、例えばマイラー（登録商標）、カプタン（登録商標）、ポリカーボネート、フェノール系、ポリエステル又はそれに関連するプラスチック等及び金属のシート又は箔がある。ベクトラ級の液晶ポリマー熱可塑性プラスチックは、例えば直径３０ｃｍまでの小型の超薄肉表皮又はシェルの射出成形に有用であることが判明した。この材料は、射出方向に補強筋を自動的に形成し、駆動点からパネル周辺に向けての高音エネルギーの良好な伝播のための好ましい方向を定める。
パネル９の矢印Ｃ、Ｄで示すような辺の対に平行な方向に沿って、或いはどの方向ででも、上述の撓み剛性を異ならせることができ、その手法としては、層又は織構造、或いは方向性を持った補強材を矢印Ｅ、Ｆのように配置すること、及び／又は複数の層を方向が矢印Ｇ、Ｈで示すように適当な相対的角度で重ねることなどがあり、矢印Ｇ、Ｈは４５°の対称配置で示されているが、角度及び対称性については別の形態でもよい。コアの剪断は、入手可能な材料において方向によって異なる場合が多く、撓み剛性の方向性に寄与する。
通常は熱可塑性材料であるプレーンな或いは強化プラスチックをさらに追加的にモールドする手法により、成形用型に、トランスデューサー部品、例えば例示コイル及び／又は磁石サスペンションの正確な位置決めのための溝又はリングのような位置決め及び位置合わせのための手段をもたせることが可能になる。さらに、幾つかの弱いコア材料を備えたものにおいては、表皮の厚さを局部的に増加させること、例えばトランスデューサー直径の１５％まで増加させることによってその部分を補強し、撓み波振動誘起エネルギーをパネルに結合することが可能になる。幾つかの発泡材料の場合には、この手法で高周波応答性を改善することができる。
利用可能なコア層材料としては、アルミニューム合金シート又は箔のハニカム又は波板、或いはケブラー（登録商標）、ノーメックス（登録商標）、プレーン又はボンド紙、種々の合成プラスチックフィルム、及び延伸又は発泡プラスチック或いはパルプ材料があり、適当に低い密度であればエーロゲルメタルも使用できる。幾つかの適当なコア層材料は、製造中又は他の状態で、自動的に表皮を形成する傾向を示し、この表皮はコアを表皮層の間に配置して使用しなくても十分な固有の剛性を有する。高性能のセル状コア材料が、「Rehacell」という商品名で知られており、これは、音放射パネルとして適当であり、表皮なしで使用できる。実用上は、狙いとするところは、特定の目的に適した全体としての軽さと剛性を備えることであり、特に、コア及び表皮の貢献とこれらの間の境界を理想化することも含まれる。
パネルの形成に好ましい幾つかのものは、金属又は金属合金を使用するか、或いはカーボン繊維補強材を使用するパネルである。これらの両者、及び合金エーロゲル又は金属ハニカムコアを使用するものも又、かなりの程度のラジオ周波数スクリーニング特性を有し、この特性はいくつかのＥＭＣ用途にとって重要である。従来のパネル又はコーン型スピーカーは固有のＥＭＣスクリーニング特性を有していない。
本明細書の冒頭でサンドイッチ構造に関する材料パラメーターについて、コア及び表皮に関連して詳細に説明した。さらに、今日では、材料技術の進歩は非常に急速である。しかし、現在の時点で入手できる材料を基に、材料選択に関連して発明者らが開発した有用で実用的な基準についてもう少し述べておくことは有用であろう。すなわち、本発明者らは、下記のガイドラインを使用する。
(a)セル状コアは、少なくとも約１０メガパスカルの剪断係数を有し、接着された表皮のヤング率は少なくとも約１ギガパスカルである。
(b)パネル部材寸法が約0.1ｍ²以下のものについては、最低の撓み波周波数が約１００Ｈｚ以上で、撓み剛性は約１０ニュートンメートルとすることができ、コア剪断係数は約１０メガパスカル或いはそれ以下まで低くすることができ、表皮のヤング率は約0.5から約2.5ギガパスカルの範囲とすることができる。
(c)約0.1から約0.3ｍ²までの範囲の寸法については、最低の撓み波周波数を約７０Ｈｚまで低くすることができ、撓み剛性は約５から約５０ニュートンメートルの範囲又はそれ以上とすることができ、コア剪断係数は通常は約１０メガパスカル以上、典型的には約１５メガパスカルから約８０メガパスカル又はそれ以上までであり、表皮のヤング率は少なくとも約２ギガパスカルで、約７０ギガパスカル又それ以上とすることができる。
(d)約0.3から約１ｍ²までの範囲の寸法については、最低の撓み波周波数を約５０Ｈｚまで低くすることができ、撓み剛性は通常は約２０メガパスカルより上で、典型的には約５０から約５００ニュートンメートルの範囲又はそれ以上とすることができ、コア剪断係数は通常は約１０メガパスカル以上、典型的には約20メガパスカルから約９０メガパスカル又はそれ以上までであり、表皮のヤング率は少なくとも約２ギガパスカルで、約７０ギガパスカル又それ以上とすることができる。
(e)約１から多分約５ｍ²までの範囲の寸法については、最低の撓み波周波数を約２５から７０Ｈｚまで低くすることができ、撓み剛性は約２５メガパスカルより上で、コア剪断係数は通常は約３０メガパスカル以上であり、表皮のヤング率は少なくとも約２０ギガパスカルで、少なくとも約1、000ギガパスカルの範囲とすることができる。
(e)一般に、寸法及び用途に応じて、最低が約0.1から約1、000で、最高が約４から約3、500ニュートンメーターの範囲の撓み剛性と、最低が約0.05から約1.5で、最高が約１から約４kg／ｍ²ｎｏ範囲の単位面積当たりの質量とする。
これらのガイドラインは、膨大なテストと計算及び研究等によって得られたものであるが、限定的なものではない。すなわち、撓み剛性が7.5ニュートンメーターまで高いものでも、目的をもって設計されたラウドスピーカーに求められるはど効率はよくないが、構造を駆動／励起するのに成功している。原理的には、特定の上限を定めるのは困難で、必要な入力が非常に高くなり、効率は低くなるが、例えば実存の構造及び被覆材料にマッチさせるためにそれが許容され、或いは好ましい場合には、高い撓み剛性を採用することもできる。また、材料技術の進歩が、予測を越えた特性の組合せの構造を可能にすることは確かであり、発明者の知識は、全く短い期間に集めたものであるから、完全に網羅するものではない。
さらに、好ましい形態の圧電型トランスデューサー及び強磁性トランスデューサーは、電磁放射又は浮遊磁界が無視できる程度である。従来のスピーカーは、特定の消去手段を採用しないと、１メートルの範囲まで大きな磁界を有する。
用途によってスクリーニングを有し又は維持することが重要な場合には、適当なＤＭＬパネルの電導性部分に電気的接続をすることができ、或いは縁部の取り付けに導電性の発泡体又は同様なインターフェースを使用することができる。
サスペンション３は、パネル２の縁を減衰させて、所望の縁部の振動を全体として妨害せずに該パネルの縁部の過剰な動きを阻止することができる。さらに、或いはそれに加えて、例えばパッチのような別の減衰手段を破線２Ｐで示すようにパネルの選定した位置に接着して、特定の周波数モードでの過剰な動きの減衰を制御し、パネル全体にわたってより均一に共鳴が分布するようにしてもよい。パッチは、通常のラウドスピーカーの箱に使用されているような歴青ベースの材料でも、弾性又は剛性のポリマー材のシート材料でもよい。幾つかの材料、特に紙及びカード、さらに幾つかのコアは自己減衰性を有する。望ましい場合には、剛的に硬化するのではなく弾性的に硬化する接着剤を使用してパネルの構造段階で減衰性を増大させることもできる。
前記した選定的な減衰を有効に達成するには、パネルのシート材料に永久的な手段を特に含ませる。縁及び隅は、パネルの主要な分散性が少ない低周波数振動モードにとって特に顕著な部分となり得る。減衰手段を縁に固定することで、例えば低周波数作動領域に希望するように拡張する場合に、前記シート材料を完全にフレーム状態にでき、それでも、少なくとも隅部を自由状態にできる。取り付けは、接着剤を使用しても、自己接着性の材料を使用してもよい。他の形態の有用な減衰、特により緻密な効果及び／又は中間周波数及び高周波数に関連する減衰は、適当な質量を前記領域の有効な中間部においてシート材料に固定することで達成することができる。
本発明の音響パネルは、真に２方向性である。後方からの音エネルギーは、前方からのそれと位相的に関連していない。したがって、室内の音響パワーの全部を剛性でき、均一周波数分布の音エネルギーが得られ、反射波及び定常波効果が減少し、音の記録において自然の空間及び大気を良好な形で利用できるという利点が得られる。
音響パネルからの音等の放射は多くは無方向性であるが、軸線から外れると位相関連の情報の割合が増加する。いわゆるファントムステレオイメージのために改善されたフォーカスを得るには、スピーカーを絵のように配置すること、すなわち立った状態の人の高さにスピーカーを配置することが，通常の状態で座った聴者に対して軸外れ状態を緩和し、ステレオ効果を理想的にする。同様に、聴者に対する左右３角形配置がさらに角度成分をもたらす。このようにして、良好なステレオ効果が得られる。
聴者のグループに対しては、従来のスピーカーによる再生よりもさらに利点が得られる。音響パネルの音放射が固有の性質として持つ分散性は、音量を与え、同等の点音源の場合とは異なり距離に対する逆二乗法則による効果から完全にフリーである。したがって、中心から外れて悪い位置にある聴者にとっては、従来のスピーカーに比べてパネルの強度領域がすぐれたステレオ効果を与える。これは、中心から外れて位置する聴者が、近くのスピーカーの接近し過ぎることによる二重の問題、第一に近いスピーカーからの音が大き過ぎること、及び遠いスピーカーからの音がそれに相当するだけ小さくなることの問題を受けないことに起因するものである。従来のスピーカーでは、耳は先に到達する音を聞く傾向があり、どのスピーカーチャンネルも最も近くならないように注意しなければならない。
この音響パネル部材は、共鳴的に外側の領域にマッチさせるように撓み剛性差を調節できるようにすることも含めて、通常は寸法を定められているが、それは重要でない。図２ａ及び図２ｂに破線で示す他の手段は、一方の表皮２１からコア２２に部分的な切り込み２２ｃを入れるか、意図された作動領域のまわりの少なくとも一部に内側フレームとして減衰又は補強材料／部材を追加して、関連するパネル部材構造の好ましい寸法を幾分か減少させるものである。
図３を参照すると、図３ａは、縦横比が1.34：１の上述したほぼ矩形のパネル部材についての好ましいトランスデューサー位置を示し、直角座標の交点「ｘ」についてその隅部から辺の長さに沿って3/7、4/9、5/13に示してあり、他の隅部における配置も図示した通りである。他の図では、基準となるどの隅部についても、６個のトランスデューサー位置が、表されたような形で、個別に又は集合的に（しかし、トランスデューサーの配置については各「集合」内で個別に使用される）適用される。
図３ｂは、縦横比が1.182：１、すなわち、中心からの長軸と短軸の長さが0.43及び0.20で、次式：
ｘ＝h.cosh(u.um).cos(V) y=h,sinh(u.um).sin(v)
ここに、h≡√(a²-b²) um≡q.tanh(a/b)
を使用し（0.366、0.239π）においてｕ（０・・・１）及び（０・・・π／２）について定数を有するものとして楕円円筒座標から求めた上述のほぼ真楕円についての一つの好ましいトランスデューサー位置を示すものである。
図３ｃ及び図３ｂは、同様に、ほぼ超楕円形及び一部超楕円形／一部楕円形のパネル形状について、それぞれ上述のように好ましいトランスデューサー位置を示すもので、その位置は概略のアウトラインのみで示してある。
図４から図６までに関して、図４は、ほぼ図１及び図２に示す形式の第１の分布モードパネル状ラウドスピーカー８１を示すもので、フレーム１の代わりに、中程度の密度の繊維板のようなバッフル板６が設けられ、この板は矩形の穴８２を有し、この穴に分布モード放射パネル２が弾性サスペンション３を介して取り付けられている。バッフル板６は、低周波数にとって及び／又は壁に非常に接近した場合に助けとなる。図９ないし図１７について説明するトランスデューサー９は、パネル２のみに全体が取り付けられて、パネルを励起し、該パネルに共鳴を生じさせて音声出力を発生させる。
図４において、ラウドスピーカーは、上部１４８と下部１４９と両側部１５０と背部１５１と前部１５２を有する浅い箱型の外装８を備える。該外装８の前部１５２は、図１及び図２について説明した剛性の軽量分布モード放射パネル２から構成され、対向する表皮２１により囲まれたコア２２を備える。パネル２は、その周囲のコンプライアントなサスペンション１７、例えばラテックスゴムのストリップにより外装８に支持されている。
例えば図９ないし図１７について説明する種類のトランスデューサー９が、前述した所定の位置でパネル２の内向きの面上にのみ、その全体を取り付けられて該パネルに撓み波振動を励起して該パネルを共鳴させ、音声出力を発生する。外装８は、例えば片側１５０のみにポート１０９が形成され、ラウドスピーカーの低音性能を改善し、箱内のパネル取り付けのコンプライアンスに許される幾分かのピストン運動を生じさせる。
図５は、図４について説明したのとほぼ同様な別のラウドスピーカー８１を示す。このラウドスピーカーは、壁に取り付けられる前部箱型部５２と分離できスタッド構造壁のような壁に嵌め込まれる後部箱型部１１０とを備え、浅い外形深さのラウドスピーカー外装の深さをさらに減少させたものである。前部箱型部の前面５１は、剛性軽量マルチモード放射器２からなり、これは、図３におけるように、対向する表皮２１により囲まれたコア２２から構成される。パネル２は、例えばゴムラテックスのストリップのような弾性サスペンション１を介して周囲を外装８により支持されている。ラウドスピーカーは、このように、図１及び図２について上述した一般的形式のものである。例えば、図９ないし図１７について説明するトランスデューサー９が、上述した所定の位置でパネル２の内向きの面にのみ、その全体を取り付けられて、該パネルを撓み波モードで励起し振動させ、共鳴させて音声出力を発生する。
このラウドスピーカーは、製造が比較的簡単で、深さが比較的に浅く、或いは従来のラウドスピーカーに比べて明らかに深さが小さく、従来のピストン式ラウドスピーカーに比べて広い分散角を有する。放射パネルが金属箔又は金属シートで制作されるか、或いは、金属箔又は金属シートの表皮を有する場合には、ラウドスピーカーは、ラジオ周波数に対してシールドするようにしてもよい。
したがって、本発明の装置に態様は、共鳴マルチモード音響放射器と、該放射器に取り付けられ該放射器にマルチモード共鳴を励起する駆動手段と、該放射器を囲み支持するバッフルとを備えるパネル形状のラウドスピーカーを含み、放射器と周囲の間には、弾性サスペンション、典型的にはゴムのような、また例えば発泡ゴム等のスポンジ状のものでもよいエラストマー材料を介在させることができ、バッフルは、ほぼ平坦な形状又は例えば箱状のような囲い体の形状でも、さらには、例えば中間密度の繊維板のようなどのような適当な剛性材料でもよく、いわゆる「無段バッフル」の形態のように囲い体に成形されたものでも、穴が形成されたものでもよく、囲い体は、壁又は同様な面に埋め込まれる後部箱型部と壁等から突出する前部箱型部からなる構成でもよく、これらの箱型部は物理的に分離可能で所望の形に結合できる構成とすることもできる。
図７は、床置き型のパネル状ラウドスピーカー８１を示すもので、概略は図１及び図２に示すものと同様で、軽量剛性の矩形分布モード音放射パネル２が、床スタンド２３の上にある矩形フレーム１内に支持されたように示される弾性周囲体３内に取り付けられ、床スタンド２３は、地面に係合する足８３とステム８４を備えており、該ステムの４個のほぼ水平のアーム８５がその先端８６でフレーム１のそれぞれの隅部８７に結合されている。図９ないし図１７に示す種類のトランスデューサー９のバランスされた対が、それぞれの一端においてパネル２に取り付けられ、他端がステム８４のラグ８８に支持されてパネルを駆動する。
この対のトランスデューサー９は前述した所定の位置でパネル２上に配置される。この配置は、ステム８４に対する反作用により低周波数でパネル２をピストン状に駆動するように作用させることを意図するもので、ステム８４は、アーム８５とともに、従来のラウドスピーカー駆動ユニットのシャーシとして作用するが、ピストン作用の低周波数以外では、パネルに撓み波振動を発生させ、励起するものであり、すなわち、共鳴を生じさせて対応する音声出力を発生する。サスペンション３はコンプライアントであり、すなわち、従来のピストン型ラウドスピーカーのコーン駆動体のロール状周囲体のようなものである。このパネル形態のラウドスピーカーは、製造が比較的簡単であり、平坦性は、収納を容易にし、従来のラウドスピーカーと比較して音の広がり角が広い。
したがって、本発明の特定の装置態様は、周辺部を有する共鳴分布モード音響放射器としてのパネル形態のラウドスピーカーを備え、該放射器にはトランスデューサーが取り付けられて、該放射器に分布モード共鳴を励起し、フレームが該放射器を支持し、トランスデューサーは放射器とフレームの間に結合されてパネルを振動させ該パネルに共鳴を生じさせて音声出力を発生させるものであり、フレーム手段は放射器をその周辺部で、好ましくは付加的なピストン式音響作用が生じるように、支持しており、便利な形では、弾性サスペンション手段がフレームと放射器の周辺部の間を結合しており、さらに、フレームは、放射器パネル及び／又はエラトマー材料の弾性サスペンションを囲む部分を有している。トランスデューサーが放射器に共鳴とピストン的な動きの両方をさせるようになっていることは、フレームが、地面係合部と、該地面係合部からほぼ直立するように延びる部分と、該直立部分から延びる複数のアームとからなり、該アームの端末部が弾性サスペンションを支持する場合の特別の発明的特徴である。放射器は、どのような形状でもよく、周辺部がアームにより保持されることが好ましく、トランスデューサーをフレームの直立部分上又はそれに隣接して取り付けることが便利である。
図８は、ピストンモードと分布モード共鳴挙動をラウドスピーカー８１に組み込む他の手法を示す。図１及び図２に示すような軽量剛性の分布モード音響放射パネル２は、側部１３５と後壁１２を有し例えば中間密度の繊維板から形成されてキャビティ１５５を構成する箱状の包囲体８の前壁を形成する。音波吸収材料のパネル５１がキャビティ１５５内に設けられる。音波吸収材料のパネル５１は定常波を減衰させるためにキャビティ内に設けられる。放射器パネル２は、コンプライアントなサスペンション７により、例えば従来のピストン作動のコーン型ラウドスピーカーにおけるロール周囲体の代わりになり、上述したように所定位置で全体がパネル２のみに取り付けられた図９ないし図１７に示すトランスデューサー９を支持するサスペンションにより包囲体８内に取り付けられる。
包囲体８の内部キャビティ１５５は、バスポンプ１１に、すなわちピストン型バスラウドスピーカー駆動ユニット４２を含む箱状包囲体１８５に、パイプ状導管９０を介して取り付けられ、バス領域の音響周波数の空気圧力波が包囲体の内部１５５に与えられ、コンプライアントなサスペンション７上でパネル２にピストン状の動きを生じさせ、低周波数音声出力を発生させる。これに加えて、パネルはトランスデューサー９により共鳴を生じさせられ、高周波数の音声出力を発生する。音声信号をバスポンプ１１及びトランスデューサー９に送ってラウドスピーカーを駆動するために、増幅器１が配置されている。
したがって、本発明の装置態様は、包囲体と、該包囲体内の音響放射器と、該包囲体に対して制限されたピストン運動が可能なように該包囲体内に放射器を取り付けるコンプライアントなサスペンションとを備え、該放射器は、パネル形状の分布モード音響放射器であり、第１トランスデューサーが全体を該放射器のみに取り付けられ該放射器に振動を与えて共鳴を生じさせ、包囲体内の空気圧を変化させて放射器にピストン運動を生じさせ、空気圧変更手段は空気ポンプ、例えば副包囲体と該副包囲体内に取り付けられたピストン式駆動装置と該ピストン式駆動装置の動きが該包囲体に伝達されるようにそれぞれの包囲体の内部を連結する手段とからなるポンプから構成され、該包囲体及び／又は副包囲体内に例えばワッディングのような音響的な吸収手段が設けられたラウドスピーカーから構成される。
図９から図１７までに関しては、図９は、両側が表皮２１に面するコア２２からなる剛性の軽量分布モードパネル２の内部に全体が埋め込まれて、該パネルに撓み波を励起／発生させるように配置された可動コイル型トランスデューサー９を示す。このトランスデューサー９は、パネル２のコア２２に形成したキャビティ２９内において、例えばエポキシ樹脂の固定部１６に埋め込まれたコイル１３を備え、該コイルのまわりに円筒形コイルフォーマー１８があり、該コイル１３とコイルフォーマー１８は、パネル２に剛に固定されている。コイルフォーマー１８により形成されたキャビティ２９には、極形成部材１４により分離された対向する対の磁石からなる磁石組立体が配置され、この磁石組立体は、例えば発泡ゴムのようなゴム状材料のコンプライアントな対向するサスペンション部材１９によりパネル２の表皮２１の内面に取り付けられており、サスペンション部材は磁石組立体とパネルの表皮２１の内面に接着されている。磁石組立体１４、１５はコイル１３に対して同軸に取り付けられ、サスペンション１９上で軸方向に可動である。トランスデューサー９は、振動することによりパネルに撓み波を発生／励起させ、磁石組立体とコイルの間の相対的軸方向運動によりパネルに局部的弾性変形を生じさせる。磁石組立体の質量を増加させることにより駆動／励起効果を増大させることができる。作動においては、磁石組立体の質量がパネルのそれに比して大きいので、少なくとも高周波数のもとで、磁石組立体の慣性が該磁石組立体を静止状態に保持し、該磁石組立体に対してパネルを振動させる。
図１０は、図９のトランスデューサーと同様に表皮２１に対面するコア２２からなる剛性の軽量分布モード放射器パネル２の内部に全体が埋め込まれるように配置されて、該パネルに撓み波を発生させる可動コイル型トランスデューサー９を示す、トランスデューサー９は、パネル２への組み込みを容易にするために、モジュール式組立体として形成されている。図示のように、パネル２は、トランスデューサー９を受け入れる適当なキャビティ１２０を有するように形成されている。該トランスデューサーは、コイル１３が剛性接着剤のポッティング２０によりコイルフォーマー１８の内壁に固定されており、該フォーマー１８は、トランスデューサーの外ケースを形成しており、軸方向の両端で軽量の端蓋１１９により閉じられ、該端蓋が例えば接着剤による接着２２０等の所望の手法でコイルフォーマーに剛に固定されている。この組立体は、矢印Ａで示すように動かして分布モードパネル２のトランスデューサーキャビティ１２０内に配置される。トランスデューサーは、接着剤によりキャビティ内に固定される。コイルフォーマー１８により形成されるキャビティ２９内には、極形成部材１４により分離された対向する対の磁石を備える磁石組立体が配置されており、この磁石組立体は、例えば発泡ゴムのようなゴム状材料のコンプライアントな対向する対のサスペンション部材１９によりコイルフォーマー１８の端蓋１１９に取り付けられ、サスペンション部材は磁石組立体とそれぞれの端蓋の内面に接着剤によち接着されている。磁石組立体１４、１５は、コイル１３に対して同軸に取り付けられ、サスペンション１９上で軸方向に可動である。トランスデューサー９は、振動によりパネル２に撓み波を発生／励起して、図９の実施例について説明したのと同様にパネルに局部的変形を生じさせる。
図１０のトランスデューサー９は、低プロフィールの装置として意図されてものであり、分布モードパネル２の厚み内にほぼ埋め込むことができる。該トランスデューサーは、例えば接着剤により、パネル２の対応する穴２９内に固定されるようになった円筒形コイルフォーマー１８を備える。コイル１３が、例えば接着剤により、フォーマー１８の内面に固定される。フォーマー１８の軸方向両端は、例えばゴム又は同様なものからなる円盤状のコンプライアントなサスペンション部材５９により閉じられており、サスペンション部材の各々には、その周辺の付近で環状の溝１３６が形成され、従来のピストン型コーンラウドスピーカー駆動ユニットに使用されているものと同様なロール状囲い部材を構成している。部材５９の周辺は、コイルフォーマー１８の軸方向端部に例えばクランプ、接着剤、その他適当な手法により固定されている。環状溝１３６により定まる両部材５９の中心部の間には、極片１４を挟むように対向する対の磁石１５を備える磁石組立体が支持されている。磁石１５の外面は、接着その他の手段により部材５９の中心部に固定され、これによって磁石組立体１４、１５はコイル１３に対して同軸に配置され、該コイルに対して制限された範囲で軸方向に動くことができる。磁石組立体は、トランスデューサー近辺でパネルまわりにある浮遊磁界を阻止又は制限するために、パネル２に支持された環状の弾性部材１７に取り付けられた円盤状スクリーン１２１によりシールドされている。
図１１ａのトランスデューサー配置９は、対応するプッシュプルドライバーから構成され、このドライバーは、パネル２の両側に配置されて、対向する表皮２１により囲まれたコア２２を備える剛性軽量分布モード放射器２に撓み波を発生させ、パネルを共鳴させる。コイル１３が、例えば接着剤によりコイルフォーマー１８の外側に固定され、ボイスコイル組立体を形成し、この組立体は放射器パネル２の両側の表皮２１にエポキシ接着剤により剛に接着される。磁石１５は対の極１４により囲まれ、該極の一つは円盤状で周辺が各コイルフォーマー１８の内部に近接しており、他方はコイル１３を囲む周辺フランジ１６２を有する。ほぼ円筒形状の固定部材９３が、パネル２の穴２９内を通って自由に動くことができるように配置されている。この固定部材９３は、対向するほぼ相補的な部品からなり、これら部品の各々はヘッド９５が形成され、該ヘッドはをれぞれの対のトランスデューサー９の軸方向端部に対してクランプされ、ドライバーを互いに結合する。固定部材９３の相補的な部品は、対応するネジ部１６０、１６１により互いに固定されている。固定部材はどのような適当な材料でもよく、例えばプラスチック又は金属でよい。図１１ａのトランスデューサー配置９は、穴２９の近傍でパネル２に、剛にクランプするのではなく、図３に示すのと同様な形でパネルの穴２９に近接して配置された、例えば発泡ゴムからなる弾性パッド１７を介して取り付けられており、トランスデューサーは、それぞれのドライバーの質量の組合せによる慣性効果でパネルに撓み波を発生させる。
図１１ｂのトランスデューサー９は、図１１ａのそれとほぼ同様であるが、パネル２の片側にのみ取り付けられるようになっている。すなわち、磁石組立体１４、１５は、外側極片１４のフランジ１６２の周辺に取り付けられた、例えばゴムのような弾性サスペンション１７によりパネル２の表面に固定されている。図１１ｃは、図１１ｂに示す種類であるが、パネル表面への取り付けが容易になるように意図されたトランスデューサー９を示す。すなわち、トランスデューサー９は、フォーマー１８とで弾性サスペンション１７により、自己接着性の外層が形成された基体１４７上に取り付けられ、この自己接着性の外層によりトランスデューサーが所定位置に取り付けられる。
したがって、本発明の特定の装置態様は、管状部材と該管状部材に剛に固定されたコイルを有するボイスコイル組立体と、該ボイスコイル内に同軸に配置された磁石組立体と、磁石組立体をボイスコイルに対して軸方向に相対的に運動可能なように支持する弾性手段とを備え、該ボイスコイルが分布モード放射器に剛に取り付けられるようになった慣性振動トランスデューサーを含むものであり、上記の弾性手段が対向するエラストマー部材を備えることができ、ボイスコイルの軸方向端部は蓋により閉じることができ、弾性手段はこの蓋の上に取り付けることができ、コイルは管状部材の内面に取り付けて、ボイスコイル組立体を形成するか、或いは放射器内の対応形状になったキャビティ内に挿入できるようになっており、蓋は弾性手段により形成でき、例えば各々の蓋は環状のコンプライアントなロール状囲み体から構成できる。さらに、ボイスコイル組立体は、放射器及び／又は磁石組立体の表面に剛に固定することができ、対向するほぼ円盤状の極片をそなえることができ、一方の極片の周辺はボイスコイル組立体内又はその近傍に配置され、他方の極片の周辺にはボイスコイル組立体に隣接してこれを囲むフランジが形成され、また、弾性手段は，一方の極片と放射器及び／又はトランスデューサーの面の間に挟まれ、放射器の両面上に磁石組立体及びボイスコイル組立体が対応して設けられ、磁石組立体を互いに結合してプッシュプル作用を行なわせる手段を備える。他の発明的特徴は、前述したように慣性トランスデューサーを備えるラウドスピーカー、及び、分布モード音響放射器とトランスデューサーが、放射器を振動させて共鳴を生じさせるように結合されたラウドスピーカーにある。
図１３は、圧電トランスデューサー９を示すもので、このトランスデューサーにおいては、輪郭がはっきりした形状の、円盤状圧電ベンダー２７が、その中心で、剛性発泡プラスチックの軽量剛性円筒ブロック９３の一端に取り付けられ、該円筒ブロックは、分布モードパネル２の穴２０内に例えば接着剤により剛に固定され、該ブロックの上記一端２８は、パネル２の面から突出して、ベンダー２７の周３１がパネル２の面の近くで自由なように支持されている。例えばミネラルを添加したポリビニルクロライドのようなプラスチックの環状リング２５が圧電ベンダー２７の周に固定され、該圧電ベンダーに自由な縁に質量を付加する。したがって、トランスデューサーが音声信号により励起されると、圧電ベンダー２７は振動し、その質量のために、撓み波をパネル２に投入して該パネルを共鳴させ、音声出力を発生し放射する。トランスデューサー９は、該トランスデューサーを保護するために、パネル２に固定したドーム状ハウジング２６により覆うことができる。
図１４の圧電トランスデューサー９は、円盤状圧電ベンダー２７がその周辺で例えば接着剤によりパネル２に取り付けられ、ベンダー２７の中央部はパネル２のキャビティ２９上に自由に吊られており、ベンダー２７の周辺部のみがパネルと接触する形式である。例えばプラスチック材料の質量２５が、例えば弾性ポリマーのような弾性材料の減衰パッド３０を介してベンダー２７の中心部に取り付けられている。したがって、圧電ベンダーに与えられた音声信号は、ベンダーを振動させ、撓み波をパネルに投入する。トランスデューサーの駆動効果は、ドライバー２７に質量を付加して慣性を増加させることにより増強される。
図１５のトランスデューサー配置は図１４のものと同様であるが、この実施例においては、パネル２を貫通するキャビティ２９の両側に一対の圧電ベンダー２７が取り付けられ、プッシュプルモードで作用する点で異なる。この配置では、両方のベンダー２７の中心が共通質量２５により互いに結合され、各ベンダー２７と質量２５の間に弾性減衰パッド３０が配置されている。この形式のトランスデューサーは、構造が簡単で使用が効果的である。
したがって、本発明の特定の装置の態様は、板状圧電ベンダーと該ベンダーを振動させられるべき部材に取り付ける手段とを有する慣性振動トランスデューサーを含み、ベンダーの主要部分は部材に対して運動できるように該部材から離れており、ベンダーの該主要部分には質量が取り付けられ、該ベンダーは例えば円盤状のように輪郭がはっきりした形状であり、取り付け手段をその中心部に配置することができ、質量はベンダーの周辺部に固定することができる。別の形態としては、円盤状ベンダーの周辺部を部材に固定し、質量はベンダーの中心部に固定することができる。質量をベンダーに取り付けるのに弾性部材を使用することもでき、上述したようなベンダーを、撓み波振動を行なう部材の両側に取り付けて、共通の質量で連結し、プッシュプルモードで作用するようにすることもできる。他の発明的特徴として、ラウドスピーカーは、上述の取り付けが分布モード音響放射器に結合され、該放射器を撓み波モードで振動させるようになった構成である。
図１６及び図１７を参照すると、図１６は、撓み波を、図１及び図２に示すように、対向する表皮２１により囲まれたコア２２を有する、剛性の軽量分布モード放射器２に励起し／投入して、該パネルを共鳴させるトランスデューサー９を示す。トランスデューサーは、例えば接着剤によりコイルフォーマー１８の外側に剛に固定されたコイル１３を備え、コイルフォーマーは放射器パネル２の表皮２１に例えばエポキシ接着剤１６により剛に接着されている。磁石１５は、一対の極１４により囲まれており、一方の極は円盤状であり、その周辺がコイルフォーマー１８の内部に接近して配置され、他方がコイル１３を囲むように配置されたフランジ９０を有する。磁石１５及び極１４を含む磁石組立体が、パネル２を貫通する例えば金属又は硬質プラスチックの固定部材９３によりパネル２上に取り付けられている。固定部材９３は、各々がヘッド９５を有する対応形状の対のネジ部材９１、９２からなり、一方のヘッドはトランスデューサー９の外面に接しており、他方のヘッドはトランスデューサーが取り付けられている側とは反対側においてパネル２の面に接している。トランスデューサーをパネルから離すために、トランスデューサー９とパネル２の間にスペーサー１２７が配置されている。このトランスデューサー９は、該トランスデューサーに音声信号が与えられたとき、固定部材９３とフォーマー１８の間でパネルを局部的弾性的に撓ませ、パネルに撓み波を投入／又は励起して、該パネルを共鳴させる。
図１７のトランスデューサー配置９は、図１６について説明したものと同じであるが、トランスデューサーは、図１６に示すような種類のトランスデューサーが反対側にも補足的に配置されてプッシュプルドライバーを形成している。固定部材９３は、パネル２の穴２９を貫通するように配置され、２つのトランスデューサーを互いに結合し、パネルにも結合する。固定部材９３は、対向配置されたほぼ相補的な部品からなり、該部品の各々にはヘッド９５が形成され、該ヘッドはそれぞれの対のトランスデューサー９の軸方向端部にクランプされてドライバーを互いに連結する。固定部材９３の相補的な部品は、相補的なネジ部分９４、９６により互いに固定されている。固定部材は、どのような適当な材料で形成してもよく、例えばプラスチック又は金属により形成することができる。本例においては、トランスデューサー装置９は、パネル２と穴２９に隣接する極１４の間に配置された、例えば硬質プラスチックのような剛性パッド１９により、パネル２に剛にクランプされ、これによって、トランスデューサーは、パッドとコイルフォーマー１８との間のパネルの局部的な撓みにより、パネルに撓み波を与えるように作用する。
したがって、本発明の特定の装置態様は、表面を有する部材を振動させる振動トランスデューサー、例えば該部材に撓み波作用を誘起するものを含み、該トランスデューサーにおいて、ボイルコイル組立体が管状部材に剛に固定されたコイルを有し、該組立体は、該部材の前記表面に固定されるようになっており、対向する円盤状極片を備える磁石組立体が設けられ、一方の極片の周辺はボイスコイル組立体に隣接して配置され他方の極片の周辺にはボイスコイル組立体に隣接してこれを囲むようになった囲みフランジが形成され、磁石組立体はその中心部において振動させられるべき部材に固定されるようになっており、また、トランスデューサーは、磁石組立体を前記部材に固定するための固定手段を備えることができ、固定手段は該部材内のキャビティに係合する固定具を備えることができ、該固定具は、極片の周辺を前記部材から離すスペーサーを備えることができ、振動トランスデューサーは、前記部材の両面に取り付けるようになった相補的なボイスコイル組立体及び磁石組立体から構成し、磁石組立体の中心を、例えばヘッドを有する固定具を使用して、互いに結合してプッシュプル作用をもたせ、この場合に、ヘッドは互いに反対側の端に位置するようにしてそれぞれの磁石組立体に係合させ、該固定具には好ましくは一対の互いに係合するネジ部を形成し、該固定具に隣接して、それぞれの磁石組立体と前記部材の対向する表面との間にスペーサー手段を有するものとすることができる。他の発明的特徴は、分布モード音響放射器に結合されてこれを振動させ、共鳴を生じさせる、上述したトランスデューサーを有する分布モード音響放射器のラウドスピーカーにある。
図１８から図２１までに関しては、図１８は図１及び図２のラウドスピーカーとほぼ同じパネル型ラウドスピーカー８１を示すもので、本例では、分布モードパネル２には、その境界内にほぼ矩形の穴８２が形成され、その中に第２の分布モード音放射パネル４が弾性サスペンション３を介して取り付けられている。パネル４は、パネル２と同じように、例えば中央コア２２が表皮２１を分離する形式に構成されている。パネル４は、全体が所定位置で該パネル４にのみ取り付けられて高周波数出力を発生する、それ自身のトランスデューサー９により駆動され、パネル２は別のトランスデューサー９により駆動されて低周波数の音響出力を発生し、ラウドスピーカーは、全音響スペクトルを容易に取り込み得るようになる。
図１９は、本発明の分布モードパネル２が、又は図１及び図２の例がトランスデューサー９の対７０、７１によりどのようにして駆動され、共鳴するかを示すものである。小さい方のトランスデューサー７０は例えば図２４に示す形式の高周波数圧電トランスデューサーであり、大きい方のトランスデューサー７１は例えば図９から図１７までに示す形式の電磁ダイナミック型のものである。
トランスデューサー７０、７１は、それぞれのトランスデューサーに、高電圧要求のため圧電トランスデューサーへのラインに配置されたステップアップ変圧器７２及びマッチング抵抗７３を介して並列に接続された増幅器１０により駆動される。図２０は、例えば図１及び図２に示す形式の本発明の分布モードパネル２が、トランスデューサー９の対７０、７４によりどのようにして駆動されるかを示すものであり、トランスデューサー７０は例えば図２４に示す形式の高周波数圧電トランスデューサーであり、トランスデューサー７４は図１３から図１５までに示された形式の低周波数圧電トランスデューサーである。符号７５は、トランスデューサー７４に慣性を増加させるための質量が付加されていることを示す。トランスデューサー７０、７４は、増幅器１０に並列に接続され該増幅器によって駆動されるようになっており、周波数分割ネットワークを構成するために抵抗７８が配置されている。
図２１は、例えば図１及び図２に示す形式の本発明の分布モードパネル２が、例えば図９から図１７までに示す形式の電磁ダイナミック型のトランスデューサーの対６８、６９によりどのようにして駆動されるかを示す。トランスデューサー６８は高周波数ドライバーとして構成され、したがって低インダクタンスであり、トランスデューサー６９は低周波数ドライバーとして構成され、したがって高インダクタンスである。トランスデューサー６８、６９は増幅器１０により並列に駆動され、トランスデューサー６８へのラインには、高周波数信号のほとんどを該トランスデューサー６８に通す周波数分割器として作用するコンデンサー７７が配置されている。
特定の発明的装置態様は、分布モード音響放射器と該放射器に結合され該放射器に分布モード共鳴を励起する第１のトランスデューサーとを備えるパネル形態のラウドスピーカーにおいて、第２のトランスデューサーが該放射器を振動させるように結合されているものであり、第１と第２のトランスデューサーは、異なる周波数範囲で作動するようにでき、一方のトランスデューサーは電磁型とするか、一方のトランスデューサーは圧電型とし、このパネル形態のラウドスピーカーは、第１の前記したうような放射器に取り付けた第２の分布モード音響放射器を備えることができ、第１及び第２の放射器の間を結合するように弾性サスペンションを配置し、第１にトランスデューサーは全体が第１の放射器のみにに取り付けられ、第２のトランスデューサーは全体が第２の放射器のみに取り付けられるようにし、第２の放射器は、第１の放射器の穴内に配置することもできる。
図２２は、例えば相互作用環境で使用するための、ラウドスピーカー及び音レシーバーすなわちマイクロフォンの両方の作用を持つように意図された、例えば図１及び図２に示す形式の本発明の分布モードパネル２を示す。図２２には示されていないが、パネル２は囲みフレーム１に取り付けられており、弾性サスペンション３を介して図１及び図２に示す手法で該フレームに取り付けられている。フレームは一対のワイヤー３３で例えば天井又は床置きフレーム（図示せず）から吊られている。パネルは、増幅器１０に接続されて該増幅器により駆動されるトランスデューサー９により駆動されて共鳴し音響出力を発生する。
パネルは又、一対の振動感知トランスデューサー６３を支持しており、これら振動感知トランスデューサーは、さきに示した圧電式ベンダーでよく、並列接続されて出力６６に接続された信号レシーバー及びコンディショナー６５を駆動する。例えばさきに述べたように、パネル２上の他の振動トランスデューサー６３がフィルター／コリレーターに結合されてこれを駆動し、その出力は、信号レシーバー及びコンディショナー６５に送られて、信号修正を行なう。この簡単なラウドスピーカー／マイクロフォンは、例えば相互作用環境等、広い範囲の産業上の用途を有する。
したがって、本発明の特定の装置態様は、分布モード音響放射器と該放射器に結合されてこれを振動させ共鳴させるトランスデューサーとを有し、該放射器には、第２のトランスデューサーが結合されて、入力音響エネルギーによる放射器の共鳴に応答して信号を発生するようになっており、好ましくは、外部モード音響放射器は、弾性サスペンションを介在させて、これを取り囲むフレームに取り付けようにし、また、前記第２のトランスデューサーを少なくとも２個、放射器上の間隔を持った位置に設け、あるいは又、さらに別のトランスデューサーと、前記第２のトランスデューサーの一つ又は各々が発生した信号を前記第２のトランスデューサーが発生した信号と比較する手段を設けることができ、この場合の適当な比較手段は、信号レシーバー及びコンディショナーと、信号出力手段とから構成することができる。
マイクロフォンに関しては、特に図２３においては、図１及び図２についてほぼ前述したような分布モードパネル部材が、パネル上に音響振動として現れる音の良好なレシーバーである。好ましくは軽量のパネル構造が感度を向上させ、振動は、一個の、好ましくはそれ以上の簡単なトランスデューサー、例えば先に述べた形式の圧電型トランスデューサーにより感知される。複数のトランスデューサー及びトランスデューサーの配置位置が分布されたパネル振動から所望の出力信号への結合の質を理想的にする。配置は、高モード密度の位置であるべきで、好ましくは、パネルに内側で複数のトランスデューサーについて様々に変わるようにし、パネル自体は、良好なモード分布のために実際上又は等価的に優先幾何学形状をもつべきである。
パネルに入射する音エネルギーは、自由モード撓み波振動に変換され、これは光学的又は電気ダイナミック的なトランスデューサーにより感知され、その結果がマイクロフォンとなる。極限的でない用途のためには、単一の好ましい位置又は理想的な位置に配置した単一のセンサーで有効である。高品質のものでは、本発明が関係するパネル部材変換原理による自由空気／撓み波の非可逆的性質を考慮する必要がある。２つの適切な要因があり、第１は、フラットな周波数応答に到達する何らかの周波数依存の均等化を設定することであり、第２は、音響パネルの複雑な振動のサンプリングを広く、できる限り広く行なうことである。少なくとも３個のトランスデューサーが好ましく、これらは、廉価な圧電式ベンダーとすることができ、これらを並列に接続する。別の構成としては、大面積のポリマー圧電フィルムを使用してもよく、例えば、感度対周波数応答特性の必要な理想化のために、適当な幾何学的ピックアップパターンを形成して、振動集合領域を定める。
マイクロフォンの用途では、空気の放射インピーダンスとパネル内の撓み波振動の間の達成し得る最良のマッチを得るために、パネルは軽量であること、好ましくは可能な限り軽量であることが有利である。パネルの単位容積当たりの質量が低いほど、最低になるほど、高い又は最高の感度が得られる。一個のトランスデューサーについては、理論モデルの計算から、少なくとも一個の感知トランスデューサー位置をパネル隅部とすることが示されており、これは、すべての振動モードが隅部で「有声化」される（本発明のラウドスピーカーとしては良好に駆動／励起されないが）からである。
図２３は、図１及び図２に示すような前記部材を音レシーバー又はマイクロフォンとして使用するようにした分布モードパネル２において、このパネルを囲むフレーム１に、図２３では省略してあるが図１及び図２に示すように弾性サスペンション３を介して該パネルを取り付ける構成を示す。フレームは、一対のワイヤー３３により、例えば天井又は床置きフレーム（図示せず）から吊り下げる。パネルは、４個の振動トランスデューサー６３のアレーを支持するように示されており、これらトランスデューサーは、パネルの全体にわたって間隔をもって配置され、このトランスデューサーはいかに述べる図２４に示す形式の圧電トランスデューサーでよく、並列に接続されて出力６６に接続された信号レシーバー及びコンディショナー６５を駆動する。実線で示すトランスデューサー位置は概略的なものであり、実際の位置は、トランスデューサーのセンターリングに関しては、図３に示す側辺についての直角座標の隅部から3/7、4/9、5/13の上述した位置の異なる組合せに対応するものとすることができ、これらが位置的には非常に近いものであり、特に3/7及び4/9については総合的に一つの線で示してあり、上述したようにラウドスピーカーに関してはこの座標に基づく正確な位置決めが有効ではあるが、小さなパネルの場合には効果的に単一の「スィートスポット］と合理的に考えることもできる。
図２４は、パネル２の表面に例えば接着剤２０により接着された例えば真鍮製の円盤１１８に取り付けられた輪郭の定まった円盤形状の圧電ベンダー形態２７の、分布モードパネル２のためのトランスデューサー９を示す。作動において、リード２８を介してトランスデューサー９に与えられた音響信号が圧電円盤２７に撓みを発生させ、パネル２を局部的かつ弾性的に変形させ、撓み波をパネルに投入する。
本発明の特定の装置態様は、分布モード音響部材と、各々が全体を該部材のみに結合されて入力音響エネルギーにより部材に発生した共鳴に応答して信号を発生する少なくとも一つのトランスデューサーとを備えるパネル形態のマイクロフォンを含み、該部材は、好ましくは、該部材を囲むフレームに弾性支持体を介して取り付けられ、また、部材上には少なくとも２つのトランスデューサーが間隔をもった位置に配置され、該部材上にさらに別のトランスデューサーを設けて入力による部材の共鳴に応答して信号を発生するようにし、この別のトランスデューサーが発生する信号を前述のトランスデューサーが発生する信号と比較する手段が設けられる。適当な比較手段は、単一のレシーバー及びコンディショナーと信号出力手段とから構成でき、分布モード音響部材は、表皮の間に挟まれたセル状コアを有する軽量のパネルとすることができ、該トランスデューサー又は各トランスデューサーは圧電装置とすることができる。
図２５は、格子状吊り下げフレーム９９内に支持されて吊り下げフレームを構成するようになった形式の天井タイル３６を示すものであり、このタイルは、ほぼ図１及び図２に示す種類のもの、すなわち、両側の表皮２１により囲まれたコア２２を有する剛性のある軽量多モード共鳴パネル２からなるラウドスピーカー８１として形成されている。パネル２は、その周辺が、フレーム９９に支持された発泡ゴムの弾性サスペンション３に取り付けられている。サスペンション３はパネル２又はフレームのいずれかに接着剤により取り付けることができるが、連結は重力のみによってもよい。パネル２は、例えば図７から図１２までに示すような種類の、パネルに撓み波を投入して該パネルを共鳴させ、音響出力を発生させるトランスデューサー９を支持している。
良品質の好ましい実施例では、パネル２は、典型的には、密度が100g/m³で厚さが８mmのポリスチレン発泡コアに0.1mmの硬質アルミニューム表皮を設けたものである。天井フレームに配置する場合に、周辺には、３mm程度の軟質発泡体又はフェルトストリップを固定して、特定のコンプライアントなマウントを形成し、天井フレーム部分に生じる振動を抑制する。
励起の好ましい形態は、一体型の可動コイル慣性トランスデューサーで、25mm又は35mmのボイスコイルを備え、６オームのインピーダンスで、40ワットの出力性能のものであり、コイルはパネル表面に直接に接着される構成である。囲いを有しセルフシーリングのコップ状磁石システムも、振動・機械特性と寸法安定性のために選択される弾性デカップリングリングを介してパネルに直接に接着することができる。
用途に応じて、低コスト天井タイルを、発泡プラスチックのコアと紙の表皮からなるボード材料により形成することができ、火災対策としてこれに軽合金箔の層を設けることもでき、低価格の圧電振動エキサイターにより駆動することができる。最大音量レベルが低くなるが、個人的放送、ボイスオーバー及びバックグラウンドミュージックには十分過ぎるほどである。広い領域のカバーは達成される。
金属又はカーボンの導電性表皮又はコアを採用する場合には、スピーカーはアース接続すなわち接地して、設置構造物のEMCスクリーニングを維持することができる。
したがって、本発明の特定の装置態様は、吊り下げ天井のための天井タイル及びラウドスピーカーの装備であり、タイルは分布モード音響放射器の形態で、トランスデューサーが全体を該放射器のみに取り付けられ、該放射器を振動させて該放射器に共鳴を生じさせ、好ましくは、該放射器の周に弾性サスペンションを設け、これによって放射器が吊り下げられた天井に支持されるようにし、放射器は、高係数の表皮により挟まれたセル状コアからなる剛性のある軽量パネルとするものである。
前述した部分切断／内部フレームの特徴の本質は、この発泡ポリスチレン天井タイルにも適用でき、例えば後方に所望の作動領域を定めるようにリブを形成して、その中に優先トランスデューサー配置を定めることができる。
この天井タイルラウドスピーカーは、フレーム、シャーシー、或いは音響バッフルを必要としない。スピーカーパネル全体が一体で、受動的装飾天井タイルと同様に配置することができる。音響パネルは比較的軽量で、天井負荷を軽減し、取り付けの助けになる。これは、容易に耐火性にすることができる。音響を悪化させることなく、装飾や塗装をしたり、天井取り付けにおいて見えないようにすることができる。非常に壊れ易いコーン形式のスピーカーにおけるダイヤフラムと比較すると、小さな損傷は性能を損なわない。また、重要なことは、音響パネルスピーカーにより与えられる大きな利点である。その高度の明瞭性と広い角度のカバー範囲の組合せは、典型的な大面積の設備において優れた音響性能が、従来のラウドスピーカーの半分の数で達成できることを意味し、取り付けコストを大幅に減少させることができる。
図２７は、例えばコンピューターモニター等の可視ディスプレイユニット１３７を示すもので、スクリーンは例えば陰極線管又は液晶ディスプレイ等、どのようなものでもよい。このユニット１３７は、両側の側部１０２を有する箱型ハウジング１０１を備え、側部の各々が図１及び図２について前述したと同様なラウドスピーカー８１を構成する多モード音響放射器２を有する。
ハウジング１０１はプラスチックから成形され、両側部１０２は、ハウジングの全体的な厚さとは異なり、全体が矩形で、比較的薄く溝１００により区画されて放射器２を形成する矩形領域を有するように成形されている。これらの領域２は、その内面が軽量コア２２により補強され、その裏側に内側表皮２１があり、例えば図１及び図２について前述した種類の剛性の多モード放射パネル２を形成する。この溝は図１及び図２に示す種類の弾性サスペンション３を効果的に形成するものであり、周囲のハウジング１０１がフレーム１を形成する。ここでの教示によるトランスデューサー９が、各パネル２に取り付けられて該パネルに撓み波を投入／励起し、該パネルを共鳴させ音響出力を発生する。
本発明の特定の装置態様は、ディスプレイスクリーンと該ディスプレイスクリーンが取り付けられるハウジングとからなる可視的ディスプレイユニットを含むものであり、ハウジングは、分布モード音響放射器と該放射器のみに全体が取り付けられて放射器を振動させて共鳴を生じさせるトランスデューサー手段とからなるラウドスピーカーを支持しており、好ましくは、放射器はハウジングと一体であり、例えばハウジングの外壁と一体であり、放射器は、表皮層により挟まれたセル状コアを有する剛性で軽量のパネルからなり、表皮層の一方は、ハウジングと一体にすることができ、この一方の表皮層はハウジングの平均壁厚より薄くなっており、ハウジングの外壁は該放射器を囲む溝が形成され、この溝は、ラウドスピーカーをハウジングに結合する弾性サスペンションを提供するのに有用である。
図２９及び図３０は、キーボード１３７と可視ディスプレイスクリーン１２９を備えた部材１３０を有するラップトップパーソナルコンピューター１２８を示し、上記部材には、可視ディスプレイ部材１３０に取り付けられた対向する対のラウドスピーカー３９、４０が設けられて、コンピューターをマルチメディア用途等に適用できるようにしている。ラウドスピーカー３９、４０は、本発明の薄い矩形パネルとして形成されており、３９に矢印「Ａ」として示すように、図に示す使用位置からスロット８２を通して部材１３０内の収納位置に挿入することができる。別の構成として、４０に矢印「Ｂ」で示すように、ラウドスピーカーパネルは、ヒンジ３４のまわりに、図に示す使用位置から該パネル４０がスクリーン部材１３０上に重なる収納位置に畳むことができるように構成することもできる。
本発明のラウドスピーカー３９、４０の各々は、図１及び図２について上述した形式の軽量多モード音響放射器として形成されている。すなわち、各ラウドスピーカー３９、４０は、両側に表面シートによる表皮が形成されたセル状コア２２を有する剛性のある軽量パネル２を備え、パネル２は、例えばプラスチックのような囲みフレーム１に支持されたエラストマー材料の弾性サスペンション３に支持されている。各パネル３９、４０には上述したように所定の位置にトランスデューサー９が取り付けられ、撓み波をパネル２に投入／励起して音響出力を発生する。トランスデューサー９はここで示した通りでよい。ラウドスピーカーを見え難くするために、パネル２と囲み体３とフレーム１の上に軽量カバー（図示せず）を配置してもよい。
本発明の特定の装置態様は、キーボードとディスプレイスクリーンの組合せからなるラップトップコンピューターであり、対向する対のラウドスピーカーが該コンピューターに取り付けられ、各ラウドスピーカーは、分布モード音響放射器を備え、該放射器の上にのみ全体が取り付けられるようにトランスデューサーが設けられる。ウラドスピーカーは、ディスプレイスクリーンに取り付けることができる。ラウドスピーカーは、ディスプレイスクリーンにヒンジ止めすることができる。
ディスプレイスクリーンは、ハウジングを備えることができ、ラウドスピーカーは、ディスプレイスクリーンハウジングのスロット内に収められており、該スロット内にラウドスピーカーのほぼ全体が収められる収納位置と、ラウドスピーカーがディスプレイスクリーンの両側に位置する使用位置の間をすべり運動することができる。
各放射器は、両側の高係数の表皮層に挟まれたセル状コアを有する剛性の軽量パネルからなり、該パネルは、弾性サスペンションにより囲みフレーム内に支持することができる。
図３１及び図３５は、ディスクがロードされたり取り出されたりするスロット８２が形成された本体と、該プレーヤーを作動させるボタン１３７を有する形式のポータブルパーソナルコンパクトディスクプレーヤー４１を示す。このプレーヤー４１には、該プレーヤー４１の両側にヒンジ止めされて該プレーヤーを挟む薄いパネル状部材４０の形態の対向する対のラウドスピーカー８１が設けられている。ラウドスピーカー４０は、プレーヤーと同じ範囲にわたる寸法で、図３１に示す閉じ位置から図４に示す開位置まで、矢印「Ｃ」で示すようにヒンジ運動可能に配置されている。開位置では、プレーヤー４１の本体８５は両ラウドスピーカー４０を分離する中央バッフルとして作用する傾向を持つ。
パネル形態のラウドスピーカー４０の各々は、ほぼ図１及び図２におけるような本発明の分布モード音響放射器である。すなわち、各ラウドスピーカーは、表皮層２１により囲まれたセル状コア２２から形成される剛性軽量パネル２を備えており、該パネルは、例えば発泡ゴムのような周囲の弾性サスペンション内に取り付けられ、該サスペンションは、例えばプレーヤーの軽量矩形フレーム１に取り付けられている。例えば図２４について説明したような種類のトランスデューサー９が各パネルに取り付けられて、該パネルに撓み波を投入／励起し該パネルを共鳴させ、音響出力を発生する。トランスデューサー９は、前述した所定の位置でそれぞれのパネルに配置される。
図３４及び図３５は、ターンテーブル８６を支持する本体と、作動ボタン１３７と、矢印「Ｄ」で示す方向にターンテーブル上に閉じることができるようにヒンジ止めされた蓋１３９を備える形式のポータブルコンパクトディスクプレーヤー４１を示す。プレーヤー４１は、薄いパネル形状の部材の形態の対向する対のラウドスピーカー８１が設けられ、この部材は、４０で示すように蓋１３９の側部にヒンジ取り付けされ、矢印「Ｅ」で示すように閉じ位置（図示せず）から開位置まで動くことができる。別の構成では、３９で示すように、パネル形態のラウドスピーカー８１は、蓋１３９のスロット（図示せず）内に収められて、矢印「Ｆ」で示すように、展開位置と引っ込み位置の間をすべり運動することができる。パネル形態のラウドスピーカー３９、４０の各々は、本発明の分布モード音響放射器である。すなわち、ラウドスピーカーは、表皮層２１により囲まれたセル状コア２２から形成される剛性の軽量パネル２からなり、該パネルは、周囲を囲む例えば発泡ゴムの弾性サスペンション３内に取り付けられ、該サスペンションは、例えばプラスチックの軽量矩形フレーム１に取り付けられる。例えば図２４に示す種類のトランスデューサー９が各パネル２に取り付けられてパネルに撓み波を投入／励起して該パネルを共鳴させ、音響出力を発生させる。本発明の教示にしたがって、それぞれのパネル２にトランスデューサー９が配置される。
本発明の特定の装置態様は、プレーヤーに取り付けられ対向配置された一対のパネル状ラウドスピーカーを有するポータブルコンパクトディスクプレーヤーを含み、各ラウドスピーカーは、本発明の分布モード音響放射器型であって、トランスデューサーが全体を該放射器のみに取り付けられ、放射器を振動させて該放射器を脳名させる。ポータブルコンパクトディスクプレーヤーは、ターンテーブルを有する本体部と該ーターンテーブル上に閉じられるようになった蓋とから構成することができ、ラウドスピーカーは該蓋に取り付けられ、例えば該蓋にヒンジ止めされる。別の構成として、ラウドスピーカーの各々は、蓋のスロットに収められ、該ラウドスピーカーがほとんど全部該スロットに収められる収納位置と該ラウドスピーカーが蓋の両側に置かれる使用位置の間をすべる用に動くことができる。
図３６及び図３７においては、例えば航空機、鉄道車両、自動車又はフェリーのような乗客乗り物のキャビン１０２が列になった客席１０３を有し、その背２０３にラウドスピーカー８１が収められている。通常のように、客席の背２０３は、適当なプラスチック材料の成形によるシェルである。図３７に詳細に示すように、客席１０３の成形された背２０３は、溝１００により仕切られたほぼ矩形の比較的薄い領域２を備えるように成形されている。これらの領域２は、内面を軽量セル状コア２２により補強されており、該コア２２には、内側表皮２１が当てられて、一般的には本発明による、特定的には図１及び図２に示す形式の剛性軽量多モード放射器パネル２を形成している。溝１００は、効果的に弾性サスペンション３を定め、周囲の客席の背２０３はフレーム１を形成する。例えばここに詳細に説明するトランスデューサー９が、各パネル２に取り付けられて該パネルに撓み波を投入又は励起し、該パネルを共鳴させ音響出力を発生する。
図３８は、通常の自家用自動車のドア１４０を示すもので、該ドアには、成形又はプレスによるドアライニング１０４のポケット１４１に従来のコーン型ピストン式ラウドスピーカー駆動ユニット４２が取り付けられている。この配置による通常の結果として、該駆動ユニット４２により放射される音が自動車の乗員の足に向けられることになり、通常のラウドスピーカードライバーの方向性により結果は悪くなる。
図３９においては、自動車ドア１４０は、ライニング１０４のポケット１４１に本発明のラウドスピーカー８１を備えている。従来のように、ドアライニング１０４はプラスチック又は繊維ボードから成形又はプレスにより形成される。ライニングには、溝１００により仕切られたほぼ矩形の薄い領域２が形成されている。領域２は、その内面が軽量のセル状コア２２により補強されており、該コアには、内側表皮２１が当てられて、図１及び図２について前述した種類の剛性軽量の多モード放射器パネル２を形成している。溝は効果的に弾性サスペンション３を定め、周囲のライニング１０４はフレーム１を形成する。例えば図２４について詳細に説明したトランスデューサー９がパネル２に取り付けられて該パネルに撓み波を投入／励起し、該パネルを共鳴させ、音響出力を発生させる。本発明のラウドスピーカーにより発生される音の広い分散は、車両の乗員に改良された音の領域を提供し、局部的な「ホット」スポットが減少される。
図４１及び図４２は、後部の荷物棚１０５にラウドスピーカー８１を配置した自動車１０６を示す。荷物棚は、縦方向の構造リブ４３によって２つの領域に分割され、ステレオ対のラウドスピーカー８１が形成されている。その他では、ラウドスピーカーの形状は図３９及び図４０に示すものと同じである。
したがって、本発明の特定の装置態様は、本発明の分布モード音響放射器型ラウドスピーカーを設けた乗員室を有する車両にあり、トランスデューサーは、全体が該放射器のみに取り付けられて、該放射器を振動／励起させ、該放射器を共鳴させる。該放射器は、車両内の客席と一体にするか、乗員室のドアと一体にすることができる。放射器は、乗員室の内部構造と一体にすることができる。車両は、乗員室の一部を形成するプラスチック成形部品を備えることができ、放射器は、該部品と一体にすることができる。放射器は、表皮層に挟まれたセル状コアを有する剛性軽量パネルを備えることができ、この場合において、一方の表皮を該成形部品と一体にすることができる。該一方の表皮は、該部品の平均壁厚に比べて薄くすることができる。該一方の表皮は該部品内の溝により囲み、該溝は放射器の弾性囲み体を定めるようにすることができる。他の態様においては、車両部品は、分布モード音響放射器と全体が該放射器のみに取り付けられて該放射器を振動させ、共鳴させるトランスデューサーとを有するラウドスピーカーを備える。
図４３、図４４及び図４５は、地面係合脚１３９に支持された本体１３８からなる、例えばピアノのような電子キーボード楽器を示す。本体１３８には、該楽器を演奏するためのキーボード１４０が形成されている。従来の形態のように、楽器には、キーに接続された信号発生器と、ラウドスピーカーを駆動する信号増幅器とが設けられ、ラウドスピーカーは、本発明の分布モード音響放射器８１であり、図１及び図２におけるように、周辺が弾性サスペンション３を介してフレーム１に取り付けられた剛性軽量のパネル２を備え、該パネル２は、図１及び図２について前述したようにトランスデューサー９により駆動される。図示するように、ラウドスピーカー８１は、本体１３８のベースを構成する。図４６は、図４３及び図４４に示すものと全く同様にキーボード１４０を備える本体１３８を有する電子キーボード楽器１３７を示すものである。本体は、前脚１４１により支持され、楽器の後部支持としてパネル形態のラウドスピーカー８１が設けられる。
ラウドスピーカー８１は、周辺が例えば発泡ゴムからなる周りの弾性サスペンション３内に取り付けられた剛性軽量分布モード音響放射器パネル２からなり、該サスペンションは、例えば中間密度の繊維ボードからなるバッフル状フレーム６により支持されている。該パネル２にはトランスデューサー９が取り付けられて該パネルに撓み波を投入し、パネルを共鳴させて音響出力を発生する。このように、この配置は、図１及び図２に示す種類のものである。トランスデューサー９は、概ね従来の手法でキーボードのキーを押すことによって生じる信号を受けるように接続された増幅器（図示せず）によって駆動される。
本発明の特定の装置態様は、ラウドスピーカーが分布モード音響放射器と全体が該放射器のみに取り付けられて該放射器を共鳴させるトランスデューサーとからなる、キーボードを有する電子楽器を含むもので、放射器は、ほぼここで説明したように、例えば一対の高係数表皮に挟まれたセル状コアを有する剛性軽量パネルとして構成されるもので、フレームが該パネルを囲み、弾性サスペンションがパネルをフレームうえに支持する。この電子楽器は、該楽器を地上に支持するための脚を持つことができ、放射器は楽器のベースに設けることができる。ラウドスピーカーは、放射器をほぼ垂直にした状態で支持することもできる。ラウドスピーカーは、楽器の地上支持体を形成することもできる。
図４７は、ラウドスピーカー８１を備え、該ラウドスピーカーが前面を構成するようになった、飲料販売機のような自動販売機１０８を示す。ラウドスピーカー８１は、機械が販売可能な内容及び／又は操作方法についての音声情報を提供するように配置されている。機械の前面は、通常のコイン等の投入機構１４３、製品選択用パネル１３７及び販売品取り出し口１４２を支持している。ラウドスピーカー８１は、両面に表皮層２１を有するセル状コア２２からなる矩形状の軽量剛性分布モード放射器パネル２を備え、パネルはその周辺で例えば発泡ゴムのような弾性サスペンション３により支持されている。サスペンションは、機械１０８の前面１０９に取り付けられた矩形フレーム１に取り付けてある。このように、ラウドスピーカーは図１及び図２について説明した種類のものである。例えばグラフ及び９テキストの形態の可視的情報を上述のパネル２に設けることもできる。パネル２は、共鳴形態の撓み波振動を励起して音響出力を発生するためのトランスデューサー９を支持する。機械は、必要なメッセージを生成するのに要求される信号発生器とトランスデューサー９を駆動するための増幅器（図示していない）を備える。望まれる場合には、この装置は、分布モードパネル２が図４９に示すようにラウドスピーカー及び音レシーバーすなわちマイクロフォンの両方に使用できるように配置することにより、両用性にすることができる。
パネルは、図２４に示す圧電トランスデューサー９により駆動されるように示されており、該トランスデューサーは増幅器１０に接続されて該増幅器により駆動される。パネルは又、一対の振動トランスデューサー６３を支持しており、該トランスデューサーも図２４にしめすのと同様な圧電型であり、これらトランスデューサーは並列に接続されて出力に接続された信号レシーバ及びコンディショナーを駆動する。パネル２に設けた例えば図６に示す形式の他の振動トランスデューサー６３が、フィルター／コレレーターを駆動するように接続され、該フィルター／コレレーターの出力は信号レシーバー／コンディショナーに９接続されてしんごうの矯正を行なう。少なくとも一つのトランスデューサーが、自動販売機に口頭の指示を与えられるように構成されている。
本発明の特定の装置態様は、例えば機械の操作方法又はその内容物についての情報を提供する目的のラウドスピーカーの形態で本発明の能動的音響装置を含む自動販売機であり、自動販売機は、販売される物品又は製品の貯蔵と、販売される物品又は製品を選択するための使用者が操作する手段と、例えば販売を承認するコイン投入機構のような手段と、音声通信を可能にする本発明のラウドスピーカーとを備えることができ、便利な形として、例えば一対の表皮の間に挟まれたセル状コアを有する軽量パネルの形態の放射器に可視的ディスプレイパネルを付随させ、該パネルはフレームにより囲まれて、弾性サスペンションにより該フレームに取り付けられる構成とする。この自動販売機は、本体を備え、フレームは該本体に取り付けるか、又は本体似寄り形成することができ、入力音響エネルギーにより放射器を生じた共鳴に応答して信号を生成するように第２のトランスデューサーを放射器に結合することもできる。好ましくは、少なくとも２つの上記トランスデューサーが、放射器上の間隔を持った位置に設けられる。入力音響エネルギーにより放射器に生じた共鳴に応答して信号を発生するように、別のトランスデューサーを放射器うえに設けることができ、この別のトランスデューサーにより形成された信号を前記第２のトランスデューサーにより形成された信号と比較／コンディショニングするための手段が設けられる。
図５０から図５２までを参照すると、図１及び図２並びに一般的に本発明による音響パネル技術が、掲示及び広告表示のために通常使用される通常のボード材料の設計に適用でき、例えば積層やスクリーン印刷又はスプレーペインティング等の通常のボード処理は妨げられない。ボードそれ自体は、広い範囲をカバーする音響放射パネルの平坦なラウドスピーカーとして特定化され、寸法を定められて、電気的動的に駆動される。このように、小型の0.56m²パネルについて１０人までの聴衆、0.7から1.2m²までのサイズのパネルについてに３０から５０人の聴衆に対して、自然の音声レベルで、スピーチを高度に明瞭な再生状態で、またバックグラウンドミュージック又は適当な音を要求されるように提供することができる。パネルの自然に分散する音響放射特性のために、局部的な境界反射による歪み効果が最小になる。音響パネルのプロポーションについての実質的な物理的障害は、音の分布を目立ったほど妨げない。
明瞭さ／分かり易さを所定のレベルにするために、音及び電気入力のレベルを低くすることが求められる。好ましい形態では、音響パネルは、３ないし６mm厚のペーパーハニカム又は発泡コアに0.08ないし0.3mm厚の補強用の紙、プラスチックフィルム又はプラスチックフィルムを被覆した紙からなる表皮を接着した低価格の構造により構成することができる。平坦の表面を有するか又は埋め込まれた形態のトランスデューサーを使用する低価格のために好ましい駆動装置は、圧電型で、撓み作動するか又は質量付加され、振動結合された形態である。これらのトランスデューサーは、周波数とともに音響出力が自然に増加し、これは、直列抵抗駆動をトランスデューサーの容量負荷に組み合わせること、また圧電素子に質量負荷を加えること（所定の質量に対しては加速は周波数に逆比例する）、及びボードの機械的特性を詳細に設定することにより、予測可能に、かつ、理想的に平坦な応答に調節できる。表皮における繊維損失ファクター、表皮をコアに接着する接着剤及び表面積層体荷より圧電素子を表皮に接着する接着剤の粘弾性特性、表示される像又はテキストの裏材、及び剪断と圧縮に対するコアのバルク特性を制御することにより、所望の周波数応答を達成できる。
高い音声レベル及び大型パネルに関しては、パネル全体にわたって合金又は部分合金の表皮が良好なエネルギーカバー状態を与え、それに比例して損失ファクターが低くなり、これは、高電力の可動コイル型トランスデューサーに適当にマッチするものである。後者は、周波数応答に平坦な領域を有する。パネルの両側に平坦な邪魔者のない表面が要求される場合には、トランスデューサーは、内部に隠された埋め込み型とすればよい。後者において磁気スクリーンが要求される場合には、トランスデューサー領域で表皮面の下に薄い0.5mmの軟鉄箔を配置すればよい。磁束結合の改善により僅かな効率の利得も得られる。
掲示板の低コスト実施例では、特別のフレーム又は特定の減衰は必要でない。デスクトップ又はカウンタートップの形態では、音響パネルの下縁を、それが置かれる表面に対して単に接触させるだけで、十分な減衰が与えられる。この装置は、写真フレーム型のバックレストとすることもでき、光カードとして製造しても有効である。幾つかのクラスの剛性発泡プラスチック、例えば塑性化されていないPVCは、自己表皮形成でも、表皮なしでも、音響パネル理論範囲内で作動するのに適当なバルク特性を有する。これらは、補強用に表皮なしで、この種の音響パネルとして使用することができる。
図５０から図５２までに、本発明の、図１及び図２に示すようなラウドスピーカー技術を使用した掲示板、広告用表示板又は同様なものを示す。すなわち、図１及び図２に示す種類の剛性軽量の分布モード音響放射器パネル２を備えるラウドスピーカー８１は、望まれるどのような形態でもよい例えばテキスト及び／又は画像のようなグラフィック情報がパネル２に印刷されている。グラフィック情報は、そのメッセージを補強するために、ラウドスピーカーを介してオーディオメッセージが補充される。図５０に示すように、ラウドスピーカー／ディスプレイ板４８は、イーゼルの形態のスタンド２３に取り付けられている。別の構成として、ラウドスピーカー／ディスプレイ板は、図５１に示すようにワイヤーで吊り下げてもよい。或いは、掲示板は、他のどのような手法で指示してもよい。図５２に示すように、フレーム１は、その後面とパネル２の周辺縁部との間に取り付けられた弾性サスペンション３を隠すための折り返しリップ４１を備えてもよい。適当なトランスデューサーは図２４に示すようなもの、例えば円盤に圧電ベンダーが設けられた形式である。
本発明の特定の装置態様は、分布モード音響放射器にトランスデューサーの全体が該放射器のみに取り付けられるようにして配置されて、該放射器を振動させて共鳴させるようになった形式の掲示等のための板からなる可視的ディスプレイ装置を含むものであり、これは、そこに表示される情報を補強するために使用できるラウドスピーカーであり、放射器は、表皮層の間にセル状コアが挟まれた剛性軽量のパネルと周囲のフレームとパネルを該フレームに取り付ける弾性サスペンションとから構成でき、フレームは、サスペンションを隠す折り返しリップを有することができ、表皮は、紙を有するか紙から形成でき、コアはペーパーハニカムから形成することができ、トランスデューサーは、圧電ベンダーとすることができる。
図５３は、本発明のラウドスピーカー技術を使用するパッケージを示す。このパッケージは、蓋１３９がヒンジ止めされた箱１１１の形で示されており、この箱又は箱の少なくとも一部は、クラフトボードのシートの間に発泡プラスチックにコアが挟まれて図２に示すパネルを形成するようになった複合体からなり、したがって、この箱は、図１及び図２について説明した剛性軽量の分布モード音響放射器を構成する。箱の後パネル１４０が分布モード放射器ラウドスピーカー８１を形成するものとして示されているが、箱の側部を形成するどのパネルも構成が適当であれば、適切に使用できる。トランスデューサー９の別の配置位置は破線で示してある。
圧電トランスデューサー９は図２４に詳細に示すものでよく、箱の後パネル１４０の内面に取り付けられ、同様に後パネルに取り付けられた音発生／増幅／バッテリーユニット１１２により駆動されるように示されている。ユニット１１２は、蓋１３９を箱に固定するヒンジ５３と一体に形成されたスィッチにより制御され、これによって蓋が開けられたとき音発生器が活性化される。この配置においては、パネル２の縁の終端は箱の隅部により形成され、したがって、図１及び図２に示すような別のフレーム一又はサスペンション３は必要でない。パッケージは図に示すような形状である必要はなく、例えば内容物の要求に応じて形状を定めることができる。すなわち、パッケージは、コンパクトディスク又は同様なものを収容する形状とすることができ、コンパクトディスクの内容を見ることができるように、又はそれに関連する他の情報を見ることができるように、配置することもできる。
この発明の特定の装置態様は、分布モード音響放射器のみに全体が取り付けられて該放射器を振動させて共鳴させるトランスデューサーを有する板部品を備えるパッケージを含むもので、板は、表皮層により挟まれたセル状コア、典型的にはクラフトボードのシート間に挟まれた発泡プラスチックのコアを有するパネルとすることができ、トランスデューサーは圧電ベンダーとすることができ、板は蓋を有することができる箱の片側を形成し、蓋には、該蓋を箱に対して動かしたとき、トランスデューサーの作動をトリガーする手段を組み合わせることができる。パッケージは、さらに、信号発生器、増幅器及びバッテリーを備えることができる。
図５４は、本発明のラウドスピーカー技術を備えるグーティングカード又は同様なカード４４を示す。このカードは、前側リーフ１４５と後側リーフ１４６を有する折り畳み部材の形態である。少なくとも後側リーフ１４６がクラフトボードの表皮２１により挟まれた発泡プラスチックのコア２２からなって図１及び図２について説明した種類の剛性軽量分布モード音響放射器パネル２を形成する複合ボードである。この複合ボードは、商品名KAPPABOARDとして知られている。ヨーロッパ規格のＡシリーズによる形状のパネルが適当であることが判明した。図２４に示すようなトランスデューサー９が後リーフ１４６に取り付けられ、パネル２を振動させて該パネルを共鳴させ、音響出力を発生する。トランスデューサー９は、信号発生器／増幅器／バッテリーユニット１１２により駆動され、該ユニットはカードの折り畳み内に隠されたスイッチ５３により作動させられ、カードが開かれたとき信号発生器を作動状態にする。この配置では、フレーム１や囲み体３は必要でない。カードが制作される材料及び／又はカードを保持することにより、或いはカードを表面に立てることで、十分な減衰が得られる。
本発明の特定の装置態様は、カードの少なくとも一部を構成するものとしてボードを有するグリーティングカード又は同様なカードを含み、このボードは分布モード音響放射器であり、トランスデューサー、好ましくは圧電ベンダー型の、例えば輪郭がはっきりした円盤型のトランスデューサーが全体を、放射器のみに取り付けられて該放射器を振動させ共鳴させるものであり、該ボードは、好ましくは、表皮層の間に挟まれたセル状コアを有するパネル、例えばクラフトボードのシート間に発泡プラスチックのコアが挟まれたパネルである。このボードは、カードのリーフを形成し、カードは一対のリーフを備え、好ましくは、リーフを他のリーフに対して動かしたとき放射器の作動をトリガーする手段が設けられ、グリーティングカード又は同様なカードは、カードのリーフ上に信号発生器、増幅器及びバッテリーを備える構成とすることができる。
図５５は、図１及び図２に示す種類のラウドスピーカーパネル３２により形成された投影スクリーン上に画像を投影するように配置された動画投影機３１からなるマルチメディアオーディオビデオシステムを示す。ラウドスピーカーパネル３２は、アルミニューム箔のハニカムコア２２を挟むアルミニューム又はカーボン繊維補強の表皮２１を有するパネル２からなる。この複合体は、エポキシ系接着剤を使用して互いに固定すりことができる。1.22×1.38ｍのスクリーンパネルサイズの対しては、アルミニューム表皮の厚さは３００ミクロンでよい。コアの厚さは１１mmで、ハニカムのセルサイズは9.5mmでよい。このパネルは剛性があり、低密度で、高係数であり、撓み剛性についてはほぼ等方性である。
図１及び図２について説明した種類の一対の小さな補助ラウドスピーカー１１４が、中央チャンネルラウドスピーカー３２の両側に、ヒンジ３４により取り付けられており、この補助パネルは、使用しない状態では主パネル３２上に畳まれており、使用状態では図示の位置に鵜が貸すことができる。この補助パネル１１４は、例えばステレオ作動のために、それぞれ左及び右チャンネルの情報を受けたり放射したりする。補助ラウドスピーカー１１４は、アルミニューム箔の表皮又はカーボン繊維或いはガラス繊維強化のプラスチックからなる表皮２１を有するパネル２からなる。例えばメラネックスのような装飾フィルムを表皮の一方又は両方に適用することができる。パネル１１４のコア２２は、例えばハニカムセル配置のアルミニューム箔、或いは、紙のセルとすることができる。紙を採用した場合には、紙の剛性を改良するため、フェノール系化合物のようなプラスチック材料を含浸させることができる。セルサイズは３ないし６mmの範囲であり、コア厚は３ないし１０mmのオーダーである。表皮がアルミニューム箔製である場合には、その厚さは２５ないし１００ミクロンとする。パネルの組み立てにはエポキシ接着剤を使用する。
ステレオ再生少なくとも２チャンネルの音再生には、最初の録音時の音源の位置、その等距離性及びアンビアンスの特性を含むサウンドステージイリュージョンの創成が含まれる。従来のスピーカーによるステレオは、仮想音源位置の様相が強く、時には等距離性であるが、自然の間隔とアンビアンスの表現は弱い。これは、従来のピストン作用スピーカーの近点音源特性が聴覚的にその物理的位置を識別するのを容易にしており、全体のステレオイメージの極限化についての願望とあわないことによる。
再生装置としては、ラウドスピーカーはサウンドステージイリュージョンに消えていくべきであると言われている。問題の一部は、従来のスピーカーでは比較的狭い前方放射の方向性があることによる。加えて、囲いの側方及び後方に対する音バランス、室内に反響音界を強く発生させる音が、カラーを生じ、周波数応答に顕著な不釣り合いを生じる。これは、自然の音響的スペース及びアンビアンスからの乖離を生じる。
図５５の実施例は、左及び右のチャンネルのための一対の音響パネルスピーカーを採用するもので、これは、全表面にわたり広い周波数範囲で、典型的には、１００Ｈｚから２０ｋＨｚまでの範囲にわたる複合振動を生じるように設定されている。中央／主ラウドスピーカーパネル３２はサスペンション手段３３により吊り下げられた状態で示されているが、該パネルは、床スタンドに支持してもよい。
図５７は、シート１４６を備えた室１４５にどのように投影装置を配置するかを示している。装置は、画像をスクリーン３２に投影するプロジェクター３１を有し、また、一対のサブウーファー３５を含み、このサブウーファーは、従来の構造でよく、バスオーディオ拡張性を改善するために室の側部に配置され、室の後部には、一対の後方効果ラウドスピーカー１１７、すなわち、いわゆるアンビアンススピーカーが配置されている。後方スピーカー１１７は、広い均一な音分散特性に着目して、図１及び図２に示す種類のものとすることが適当である。後方効果スピーカーは、補助ラウドスピーカー１１４と同じ構造でよい。
本発明の分布モードパネルラウドスピーカーは、顕著な非方向特性を有している。音響システムのアンビアンスチャンネルの音響再生には、エネルギーは、広く理想的には非方向性の音源から分散されなければならない。音源は極端に局部化されないことが重要であり、さもなければ、大きなアンビアントスペースの認識、聴衆の背後の疑似音響領域が、不満足なものとなる。
従来は、通常の方向性及び／又は小音源スピーカー、一般に可動コイル型であるスピーカーが、アンビアンス再生に使用されてきた。聴覚に認識の強度現象により、アンビアンススピーカーの近くに座った聴衆メンバーは、該スピーカーにより強く局部化された印象を受け、アンビアンス効果が損なわれ、マルチチャンネル音界の全体としての認識が損なわれる。局部化は強力であるため、聴覚の注意が正面ステージの主音チャンネルから引き離されることがある。
本発明の教示によるラウドスピーカーを１又はそれ以上使用して構築したアンビアンス再生システムは、大きな音のフィールド又は均一強度に近い音を、故意に局部化ができない形で送り出す。大人数の聴衆を処理でき、何人かの人はパネルラウドスピーカーの近くに（0.5ｍまでも接近して）位置しても、今再生中のチャンネルの局部化は生じず、重要な正面チャンネルの聴覚的認識が阻害されないという肝要な特性が得られる。音響パネル再生装置の望ましい放射特性の結果として、マルチチャンネル音再生システムの全体にわたり、大幅に改善されたリアリズムが達成される。望ましい場合には、アンビアンスラウドスピーカーは、ワイヤーで吊り下げ、パネル２に適当な像を付けて絵に似せることで偽装することもできる。
図５６は、投影／ラウドスピーカーパネルのフレーム１にに折り返しリップ３６を形成してサスペンション３を隠す構成を示す。補助ラウドスピーカー１１４及びアンビアンスラウドスピーカー１１７のフレームは、同様な構成でよい。
本発明の特定の装置態様は、光反射性表面を有するパネルからなる投影スクリーンを含み、該スクリーンは、分布モード音響放射器であり、トランスデューサーが全体として該放射器のみに取り付けられて、該放射器を共鳴させるようにしたものであり、該放射器は、好ましくは、一対の高係数表皮の間にセル状コアが挟まれた剛性軽量のパネルと、周囲のフレームと、該パネルをフレームに取り付ける弾性サスペンションとからなり、セル状コアはハニカム状のアルミニューム箔であることが好ましく、表皮は、繊維強化プラスチック製であることが好ましく、投影スクリーンは、パネル状ラウドスピーカーがその両側に取り付けられて左右のチャンネル情報を提供するようにし、例えば左右のラウドスピーカーは、放射器上にヒンジ取り付けして、収納のためには該放射器上に畳むことができ、それ自身が、各々分布モード音響放射器として形成され、トランスデューサーが全体として該放射器のみの上に取り付けられて、該放射器を振動させ共鳴を生じさせるものとし、上述した投影スクリーンによってオーディオビジュアル装置としての特徴があり、該オーディオビジュアル装置は、分布モード音響放射器の形態でトランスデューサーが全体として該放射器のみの上に取り付けられて該放射器を振動させ該放射器を共鳴させるようになった、少なくとも１個の後部チャンネルラウドスピーカーを備えるものである。
スチール、フィルム及びビデオ映像のための投影スクリーンとして作用するのに十分なサイズに構成されたこの音響パネルは、同時に音の再生器だあり、ホームシアター設備の中央チャンネル又はダイアローグチャンネルとして有用なものであり、良好なサイズを有する本発明の音響パネルは、例えば幅が0.6mで、聴衆に対して非常に良好な音のカバー領域を有する。ワーキングデモンストレーションにより、高度の分かり易さと音の明澄性が聴衆の全体にわたって認められ、スクリーンに最も近い人も、従来の直接放射型コーンベーススピーカーの欠点とは対象的に、過剰の近接音量でブラースティングの弊害を受けることがないという利点があることが認められた。
さらに、本発明の投影スクリーンの他の発明的特徴は、従来の中央チャンネルスピーカーでは、コーン／ダイアフラムラウドスピーカーの音響中心を探るという耳が陥りやすい傾向との関係で、すべての音はその集中された小さな音源からくるように思われ、リアリズムの間隔がなくなるのに対して、本発明の音響パネルにおいては、その独特の非方向性放射特性が、音は一つの分離された点ではなく、スクリーンの全体的音響領域からくるように見え、映像にパネル上の音が伴うときには、そこに強力な通間隔効果が得られ、特定の音源局部化がないことにより、耳／脳の音感知の組合せが自由に想像的、虚像的、不確定／近似的な音源の位置認識をもたらし、音響面に現れる可視像の位置と同期及び／又は整合するように見え、例えば声を口と顔に非常に緊密にかつ正確に関連させ得るようになる。うまく記録したダイアローグとともに、虚像的又は知覚された音響像は、実際の可視像を追尾するように見え、しかも、認識に必要な情報を、深く／眺望的なまでに運ぶことができ、映画的経験に聴衆が引き込まれる程度が大幅に増大される。
本発明の共鳴モードパネル部材の縁に図５８のようにスロットを形成することは、撓み波作用の一様性を改善するのに有用である場合があり、また、一般的に特定の周波数を制御して、適切な共鳴モードに影響させることも有用な場合がある。
望まれる他の修正に関して、或いは所望の周波数関連応答性に関して、多分特に作動範囲の低又は高周波数端において、例えば一致周波数がこの端又は中間部に含まれる場合には、電子的入力信号処理を行なうことができる。
図５９は、圧電トランスデューサー９（図５９ａ）のためのコンデンサー７７及び抵抗７８とコンデンサー７７の増幅器回路１０（図５９ａ、図５９ｂ）を介して単純な入力信号バンド幅制御を行なうこと及び所望の範囲応答９６（図５９ｃ）の評価を行なうことを示すものである。
さらに別のサンプル的な受動的エコライザー回路（通常のコア型クロスオーバーネットワークと対比したもの）が、特定の周波数応答要求（図６０ｂ、図６０ｄ）に対するものとして、図６０ａ（増幅器１０を並列ＬＣＲネットワーク１１３、７７、７８とともに使用する）及び図６０ｃ（並列抵抗・コンデンサー回路７８、７７）に示されており、含まれる一致周波数効果を処理するのに特に適している。
本発明の共鳴パネル部材の面積的湾曲が関連するパネル部材の寸法における撓み剛性に影響するものとして述べられてきた。しかし、湾曲したラウドスピーカー又はマイクロフォン、或いは受動的な反響、フィルタリング又はボイスパネルにとって他に必要なもの或いは要求事項があり、例えば柱のような湾曲面に逆らわずに適合することがある。図６１は湾曲した共鳴パネルラウドスピーカー５５の使用又はリピーター或いはサテライトとしての使用を示し、拡散（図６１ａ）と合焦（図６１ｂ）、及び前方合焦ラウドスピーカー、典型的には、後方で拡散５７するステレオを定めるためのもの及び後方拡散ラウドスピーカー、典型的には、アンビアンスを改善するためのものを示している。
全５チャンネルホームシアターアンビアンスシステムに関しては、本発明の共鳴パネルラウドスピーカーを使用して達成でき、中央チャンネル及び所望のサブウーファー３５として、スクリーン自体を使用することもできる。しかし、従来のコーン型の前方ステレオラウドスピーカーが何らかの理由で実際に好ましいので、後方アンビアンスラウドスピーカーのみを、図６２の１１７のように共鳴パネル型としたシステムで特定のメリットが得られる。
本発明のパネル部材を純粋に受動的音響装置として使用する場合について述べると、図６３は、小型劇場又はダンススタジオのための音響設備を示し、図６４は、ハイファイユニット４６としての取り付けに、例えばパッド又は脚４５上のベース４４に使用する場合を示す。図６５は、通常のコア型４２ラウドスピーカーユニットのキャビネットの構造パネル４４に使用する場合を示し、彩色を最低にするのに高度に有効であり、適当に「変えた」場合には室その他の彩色を修正するのに有効である。図６６ａ及び図６６ｂは、パネル２２を縦型ピアノ音響ボード４７取り付け用バッキング材として使用する場合を示し、該音響ボードの弦フレーム１０８にスタッド１０７により固定され、該スタッドは、クランプ作用を持ってもよいし単なる保持作用のものでもよく、本発明のパネルを貫通する穴は、適当に計算された位置であれば有害にはならず、特定のモード周波数に関しては利点でさえある。振動性能に望ましくない影響が出ないように良好な位置に取り付けることが適当である。
図６７は、幾つかのパネル部材２をとることができるコア２２用原材料シートに少なくとも一つの表皮が取り付けられた（図６７ｂの下部分）点からの製造に関するもので、他方の表皮２１は、トランスデューサー９が取り付けられた後にコアシートの全体まで望むだけ取り付けられ（６７ａの上部分）、トランスデューサーは、なるべくなら、プリント配線トラック１２２及びトランスデューサーリード線２８とともに取り付けられ、この場合にリード線は上側の表皮２１より前にリールから引き出して接続し、コア原材料の浅い切り込みに嵌め込むことが好ましい。矢印１２５で示す動きは、一方のパネル寸法（長さ）における切断１２４を可能にし、他方（幅）はコア原材料の幅により設定できるか又は図示のように分割することで、高度に有効な大量生産に導くことが可能になる。パネル部材の寸法は、勿論、この方法を実施する際に容易に決定でき、矩形のものから本発明により決定される適切な縦横比の矩形以外の形状も仕上げることも可能である。
産業上の利用可能性
本発明の実施例は，多量に存在する従来のコーン型ラウドスピーカーと同一及びより多くの用途と適用可能性を有する。

Claims

厚さに対して横方向に広がり、該横方向広がりのうちの音響的に活性となる領域にわたって撓み波を維持できる部材を備え、前記部材は、値が前記活性領域における撓み波振動の共鳴モード分布に影響するパラメーターである、部材の幾何学的形状、、撓み剛性、面積質量密度及び減衰特性を含むパラメーターを有する音響装置を製造する方法であって、
前記部材における固有撓み波振動の複数の共鳴モードの分布を前記領域にわたって分析し、
該複数の固有共鳴モードの分布が前記装置の所望の音響的作動にとって望ましい周波数範囲にわたるように前記パラメーターのうちの少なくとも一つのパラメーターの値を選定し、
前記パラメーターの前記選定した値をもつ前記部材を前記装置の少なくとも一部品とする、
ことを特徴とする方法。
請求項１に記載した方法であって、前記パラメーターは、前記部材の前記領域上で少なくとも２つの異なる方向に関連するものである方法。
前記請求項のいずれか１項に記載した方法であって、前記分析は、前記複数の共鳴モードの周波数を評価するものであり、前記選定は、これら周波数が実際上最適な間隔を達成できるように行うものである方法。
前記請求項のいずれか１項に記載した方法であって、前記パラメーターは前記複数の共鳴モードの周波数が関連する可能性のある少なくとも２つの周波数に関連するものである方法。
厚さに対して横方向に広がり、該横方向広がりのうちの音響的に活性となる領域にわたって撓み波を維持できる部材を備え、前記部材は、値が前記活性領域における撓み波振動の共鳴モードの分布に影響するパラメーターである、部材の幾何学的形状、撓み剛性、面積質量密度及び減衰特性を含むパラメーターを有する音響装置を製造する方法であって、
前記装置の所望の音響的作用を達成するように、間隔をもった相互位置関係にある複数の周波数における複数の共鳴モードに関係する複数の周波数の値を与える前記パラメーターの値を選定するための分析を行い、
選定された前記パラメーターの値をもつ前記部材を前記装置の少なくとも一部品として製造する、
ことを特徴とする方法。
請求項５に記載した方法であって、前記複数の共鳴モードの不一致のために、かつ、前記複数の共鳴モード間隔の均一さのために理想的又はそれに近い状態となる間隔で、前記複数の共鳴モード周波数の相互位置関係を生じさせる関係にある複数の周波数をもたらすように前記パラメーターを選定することからなる方法。
請求項５に記載した方法であって、前記複数の共鳴モードに関係する前記複数の周波数を定める前記パラメーターを選定することからなる方法。
前記請求項のいずれか１項に記載した方法であって、幾何学的形状に関係するパラメーター及び／又は異なる方向における撓み剛性に関係するパラメーターを選定することを含む方法。
前記請求項のいずれか１項に記載した方法であって、同様な性質のものであり、比又はパーセンテージの形の相対的な値により選定できるパラメーターを選定することを含む方法。
請求項８又は請求項９に記載した方法であって、前記部材の少なくとも前記領域において与えられた撓み剛性もたらすように前記領域の形状を定める幾何学的パラメーターを選定することを含む方法。
前記請求項のいずれか１項に記載した方法であって、低周波数範囲の共鳴モードを分析することを含む方法。
前記請求項のいずれか１項に記載した方法であって、前記複数の共鳴モードの１つ又はそれ以上に対応する周波数を制御するための前記部材に対する減衰手段を選定的に分析することを含む方法。
請求項１２に記載した方法であって、前記領域の中間部分に減衰手段を適用することを含む方法。
前記請求項のいずれか１項に記載した方法であって、前記部材の境界を定める縁が前記領域の境界であるようにする方法。
前記請求項のいずれか１項に記載した方法であって、撓み波振動を所望の範囲まで許容する状態で前記音響装置の縁のまわりにフレームを取り付けることを含む方法。
前記請求項のいずれか１項に記載した方法であって、前記部材の前記横方向広がり内で、前記領域を越えて撓み波が通過するのに対して悪影響を与える手段により、前記領域を定めることを含む方法。
所定の作動周波数範囲にわたって作動する音響装置であって、
厚さに対して横方向に広がり、該横方向広がりのうちの活性領域にわたって撓み波を維持できる部材を備え、
前記部材は、値が前記活性領域における撓み波振動の共鳴モード分布に影響する物理的パラメーターである、部材の幾何学的形状、曲げ剛性、面積質量密度及び減衰特性を含むパラメーターを有し、前記パラメーターの少なくとも一つは、前記活性領域において撓み波の複数の共鳴モードが周波数にわたり有益な形で分布され、該部材が前記周波数範囲において振動するとき音響要素として良好に挙動するように選定された値をもち、
トランスデューサーが、前記部材の前記活性領域において、前記作動周波数領域内での撓み波の複数の低周波数共鳴モードが振動的に活性なアンチ・ノードを有するような位置で、前記部材に結合された、
ことを特徴とする音響装置。
請求項１７に記載した音響装置であって、前記部材は、その領域を横切る異なる方向に異なる撓み剛性を有し、寸法は、異なる方向についてほぼ等しい撓み剛性を有するパネルにおける共鳴モードの分布と実質的に近い共鳴モードの分布をもたらすように選定される音響装置。
請求項１７又は請求項１８に記載した音響装置であって、前記部材には、前記複数の共鳴モードの１つ又はそれ以上に対応する周波数を制御するために減衰手段が取り付けられた音響装置。
請求項１９に記載した音響装置であって、前記減衰手段は前記領域の中間部分に取り付けられた音響装置。
請求項１７から請求項２０までのいずれか１項に記載した音響装置であって、前記部材の境界を定める縁が前記領域の境界である音響装置。
請求項１７から請求項２１までのいずれか１項に記載した音響装置であって、前記部材の縁のまわりには、フレームが撓み振動を所望の範囲まで許容する状態で取り付けられた音響装置。
請求項２２に記載した音響装置であって、前記フレームと前記縁の間に振動制御材料を介在させてなる音響装置。
請求項１７から請求項２０までのいずれか１項に記載した音響装置であって、前記領域は、前記部材の前記横方向広がり内で、前記領域を越えて撓み波が通過することに対して悪影響を与える手段により定められる音響装置。
請求項１７から請求項２４項までのいずれか１項に記載した音響装置であって、前記部材は、一致周波数を含む作用的音響周波数範囲を有するものである音響装置。
請求項２５に記載した音響装置であって、前記部材は、撓み剛性が、０．１から３５００ニュートン・メーターの間であり、単位面積当たりの質量が、０．５から４ｋｇ／ｍ²の間である音響装置。
請求項１７から請求項２６までのいずれか１項に記載した音響装置であって、前記部材は、剛性のセル状コアとこれに接着された表皮とからなり、撓み波を伝達して関連する周波数において前記共鳴モードを維持する積層サンドイッチ型の剛性軽量構造である音響装置。
請求項２７に記載した音響装置であって、前記セル状コアは、少なくとも１０メガパスカルの剪断係数を有し、接着される表皮は、少なくとも１ギガパスカルのヤング率である音響装置。
請求項２７に記載した音響装置であって、前記部材は、少なくとも、サイズが０．１ｍ²から０．３ｍ²の間で、最低撓み波周波数が７０Ｈｚまでの低さのものについて、撓み剛性が５から５０ニュートン・メーターの間であり、前記コアの剪断係数が１０から８０メガパスカルの間であり、表皮のヤング率は２から７０ギガパスカルの間である音響装置。
請求項２７に記載した音響装置であって、前記部材は、少なくとも、サイズが０．１ｍ²以下で、最低撓み波周波数が１００Ｈｚより上のものについて、撓み剛性が１０ニュートン・メーター以下であり、前記コアの剪断係数が１０メガパスカル又はそれ以下であり、表皮のヤング率は０．５から２．５ギガパスカルの間である音響装置。
請求項２７に記載した音響装置であって、前記部材は、少なくとも、サイズが０．３ｍ²から１ｍ²の間のものについて、最低撓み波周波数が５０Ｈｚ以上であり、撓み剛性が２０から５００ニュートン・メーターの間であり、前記コアの剪断係数は１０から９０メガパスカルの間であり、表皮のヤング率は２から７０ギガパスカルの間である音響装置。
請求項１７から請求項３１までのいずれか１項に記載した音響装置であって、前記部材に可動コイル型電磁振動トランスデューサーが結合され、該電磁振動トランスデューサーが、該部材の撓み振動を励起し、該部材を共振させて、該部材が共振により音響出力を放射する放射器として機能するようにする音響装置。
請求項１７から請求項３１までのいずれか１項に記載した音響装置であって、前記部材の表面に振動トランスデューサーが結合され、該振動トランスデューサーが、該部材の撓み振動を励起し、該部材を共振させて、該部材が共振により音響出力を放射する放射器として機能するようにする音響装置。
請求項３２又は請求項３３に記載した音響装置であって、前記振動トランスデューサーは前記部材に全体が支持された音響装置。
請求項３２から請求項３４までのいずれか１項に記載した音響装置であって、前記部材は、ほぼ矩形の音響的に作動可能な領域を有し、前記振動トランスデューサーは、前記部材又は前記領域の隅部からの座標として、前記部材の辺の長さの３／７及び／又は４／９及び／又は５／１３にほぼ対応する位置に配置された音響装置。
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載した方法であって、大きい数の又は最大の数の共鳴モードが存在する前記領域の少なくとも１つの区域を最初に見出すことにより、撓み波振動トランスデューサーを配置するための少なくとも１つの位置を前記領域内に決定することを含む方法。
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載した方法であって、前記複数の共鳴モードのほとんど又は全部が組み合わされて存在する区域を最初に見出すことにより、撓み波振動トランスデューサーを配置するための２つ又はそれ以上の位置を前記領域内に決定することを含む方法。
所定の形状の領域にわたり厚さに対して横方向に広がり該領域において撓み波を維持することができる部材を有する音響装置を製造する方法であって、前記領域上での撓み波振動の複数の共鳴モード分布の分析により前記領域における撓み波振動トランスデューサーの位置を決定し、大きい数又は最大の数の共鳴モードが存在する少なくとも１つの区域を前記領域内において特定し、前記振動トランスデューサーを、前記特定された領域に取り付けて、前記部材に撓み波振動を励起してそれを共振させ、共振により前記部材が音響出力を放射する音響放射器を形成するようにすることからなる方法。
請求項３８に記載した方法であって、前記複数の共鳴モードのほとんど又は全部が組み合わされて存在する前記領域内の区域に、撓み波トランスデューサーのための２つ又はそれ以上の位置が特定されることを含む方法。
請求項３２に記載した音響装置を備えるパネル状ラウドスピーカーであって、前記部材に振動トランスデューサーが結合され、該振動トランスデューサーが、該部材の撓み振動を励起し、該部材を共振させて、該部材が共振により音響出力を放射する放射器として機能するようにしており、該放射器をバッフルが囲んでいるパネル状ラウドスピーカー。
請求項４０に記載したパネル状ラウドスピーカーであって、前記放射器と前記バッフルの間にあって該放射器を該バッフル内に支持する弾性サスペンションを備えるパネル状ラウドスピーカー。
請求項４１に記載したパネル状ラウドスピーカーであって、前記弾性サスペンションはエラストマー材料製であるパネル状ラウドスピーカー。
請求項４０から請求項４２までのいずれか１項に記載したパネル状ラウドスピーカーであって、前記振動トランスデューサーは全体が前記放射器のみに取り付けられたパネル状ラウドスピーカー。
請求項３２に記載した音響装置を備え、前記音響装置の放射器は周辺を有し、フレームが該放射器の周辺との間の弾性サスペンションを介して該放射器をその周辺で支持しており、振動トランスデューサーが、前記放射器と前記フレームの間に結合され、該放射器をピストン状に動かすようになったパネル状ラウドスピーカー。
請求項４４に記載したパネル状ラウドスピーカーであって、前記フレームは前記放射器を囲む部分を有するパネル状ラウドスピーカー。
請求項４４又は請求項４５に記載したパネル状ラウドスピーカーであって、振動トランスデューサーのバランスした対を備えるパネル状ラウドスピーカー。
請求項３２に記載した音響装置であって、前記振動トランスデューサーは、管状体に剛に固定されたコイルを含むボイスコイル組立体と、前記ボイスコイル組立体に対して同軸に配置された磁石組立体と、前記磁石組立体を前記ボイスコイル組立体に対して軸方向移動可能に支持する弾性手段とからなる慣性振動トランスデューサーであり、前記管状体は前記部材に剛に取り付けられた音響装置。
請求項４７に記載した音響装置であって、前記管状体は接着手段によって前記部材に直接剛に取り付けられた音響装置。