JP4173283B2 - パネル部材を備えた能動音響機器 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は能動音響機器に、より詳細には、音響作用又は性能が、パネル部材の撓み波作用の共振モード及びそれに関連した表面振動の有利な分布に依存するようになったパネル部材に関し、更にこのような能動音響機器を作るか又は改良する方法に関する。
【０００２】
音響放射器又はラウドスピーカーを含む音響機器に対して「分布モード」という用語を使用することが便利であり、文脈上許されない場合でなければ、「パネル形状」という用語について、パネル部材の分布モード作用を意味するものとするのが便利である。
【０００３】
パネル形状ラウドスピーカーでは、又はパネル形状ラウドスピーカーとして、このようなパネル部材は、入力手段がパネル部材に機械動作を与えることにより起きる撓み波作用に依存する分布モード音響放射器として作動し、その結果撓み波作用の共振モードの励振が生じ、それが通常は空気である周囲の流体と結合することにより音響出力のための表面振動が発生する。（能動又は受動分布モード音響機器のより広範な分類の中で）このような音響放射器に関する啓示的教示は、本出願人の国際特許出願ＷＯ９７／０９８４２号に示されており、本出願人の係属中の特許出願には種々の有用な追記及び改良が含まれている。
【０００４】
（発明の背景）
これまで、トランスデューサの位置は、少なくとも、曲げ剛性については実質的に等方性で、曲げ剛性に関し実効上は実質的に一定の軸方向異方性を呈するパネルに関しては、大幅にパネル部材の内側に寄せた、中心に向かう位置であって、しかし中心から偏っている位置が、実現可能で最適な位置であると考えられてきた。上記ＷＯ９７／０９８４２号は、代替例も含めてこのようなインボード領域におけるトランスデューサの取付位置に関する最適比例座標に関する特定の指針を開示し、更に２個またはそれ以上のトランスデューサを使用する際の別々の特定座標の組み合わせに関する選定について開示している。
【０００５】
音響的に非嵌入的な表面シート又は層を備えることを含む、音響機器のパネル形状に特有な種々の有利な応用例が予見されてきた。例えば、視覚的には事実上目立たないものとすることも含み、物理的にはトリム又は外装品に一体にするか又は組み込むことが考えられる。更に、絵、ポスター、書き込み／消去ボード、映写スクリーン等を含むディスプレイなどの、他の目的との機能的組み合わせも考えられる。インボード領域に取り付けられたトランスデューサを見えないように効果的に隠すことができれば、多くの用途では十分である。しかしながら、トランスデューサを見えなくすることが可能な場合であっても、大きな、特に中央のパネル領域を、トランスデューサによって遮られずに残すのが有用であるような、潜在的、実用的用途がある。例えば、ビデオ又は他の透視ディスプレイでの用途に関しては、半透明性のパネル部材、更には透明なパネル部材を追い求めることが、このようなトランスデューサのインボード配置に関しては価値あることではないとしても、パネル形状の音響機器が広い中央域を遮られずに見えるようにすることができれば非常に魅力的であろう。
【０００６】
（発明の概要）
本発明の１つの装置態様によれば、周縁位置にトランスデューサ手段を設け、その配置の結果、共振モード振動の分布と励振が音響的に満足できる効果を発揮するようになっている分布共振モード型音響パネル部材を備えたパネル形状音響機器が提供される。このような適切な周縁位置の存在は、本明細書では、１つ又はそれ以上のこのような位置設定の慎重な選択又は改良についての有益な教示がなされ、トランスデューサ手段についての好ましい位置として確立されている。この慎重な選択は、便宜的に言えば、周縁位置又は周縁場所で励振された時の対象パネル部材からの音響出力のパラメータを評価することにより、パネル部材に振動のエネルギーを十分に伝えることに関して音響放射器又はラウドスピーカーを研究することに有益であり、或いは研究した結果として選択がなされることになる。少なくとも、この最良の結果がマイクロフォンにも適用される。
【０００７】
本発明時点の関連する背景技術の教示からは、このように最適な周縁への位置設定を利用できる可能性は、少なくとも予想外である。事実、ＷＯ９７／０９８４２号に対して引用された主な最も近い先行技術は、その発明及び啓示的教示にとっての開始点であり、即ちＷＯ９２／０３０２４号から、特にＷＯ９２／０３０２４号において教示されているコーナ部における励振から逸脱するという点で進歩が始まった。このような進歩の結果、分布共振モード撓み波作用を実現可能な音響性能として要求すると、パネルのコーナ部で高い振動活動が生じることが理解できるようになったが、それは概してパネルの端辺についての因子でもある。少なくとも直観的に、かつ、幾分中心から外れて偏ってはいるがそれでも正しくインボード領域内にトランスデューサ取付位置を定めることによる実際の成功により強く裏付けられていることであるが、このような高振動作用はパネル周辺部との間で強い複合作用を生じ、自明なことではあるが、取付位置が制限されたものとなり、したがって、パネル部材全体の利用効果が減少し、この複合効果のために、従来は、端辺部励振が実現不可能なものと考えられていた。
【０００８】
本発明の適用に関して、適切な音響パネル部材又は少なくともその領域は、透明又は半透明であってよい。代表的なパネル部材は一般的には多角形で、実質的には矩形である場合が多い。複数のトランスデューサ手段は、少なくとも実質的に矩形のパネル部材に関しては、別々の端辺又はその近くにある。これらのトランスデューサ又はトランスデューサの各々は、圧電式、静電式、又は電気機械式の何れであってもよい。これらトランスデューサ又はトランスデューサの各々は、パネル端辺に対して粗密波を送るように、及び／又はパネル端辺に沿って横撓み波を送る目的で横方向にパネル端辺を撓ませるように、及び／又はパネルコーナを横切ってねじりを与えるように、及び／又はパネルの局部域に線形撓みを作り出すように配置できる。
【０００９】
パネル部材からの音響出力の評価は、パワー出力量つまり入力機械振動（自動的に通常起きる電気駆動）の音響出力への変換効率、撓み波作用の共振モードの励振の均等性の尺度としてのパワー出力の滑らかさ、各々有用な指針である数及び周波数分布又は広がりを含む、励振共振モードの周波数に関するパワー出力の検査を含む、音響出力に関する適切な判断基準に関係するものである。トランスデューサ手段の位置の実現可能性に関するこのような評価は、本発明の方法に関する態様を独立的に及び組み合わせた形で構成する。
【００１０】
少なくともパワー出力の滑らかさの評価を助けるものとして、本明細書ではある基準からの平均２乗偏差に基づく手法を用いることを提案する。平均２乗偏差の逆数を用いることにより、直接的に正の値及び／又は数式で評価のための滑らかさを表すことができるという利点がある。適切な基準は想定される場合ごとに個別的であって、例えば、関心のある周波数範囲について実際に計測されたパワー出力全体に亘り滑らかな線によりグラフで表すといった、例えば平均に基づくものである。基準が正規化標準フォーマットを有すること、及び計測された音響パワー出力がその標準フォーマットに合うように調整されることは、平均２乗偏差評価に非常に役立つ。標準フォーマットは直線的なグラフ線であって、ある特定の一定の基準値に対応する平坦な直線であることが望ましいが、共振モード及び共振モード作用が更に又は最も稠密となる高い周波数で、分布モードパネル部材に適用することが自然と分かるような同じ線又は値であることが更に望ましい。
【００１１】
これに関連して、実質的に一定の基準に対してこのように正規化を行う場合に要求される関数は全て、より低い周波数の音響出力を改善するために入力信号に適用できる等化のための関数のベースとしても有効であることは注目すべきである。実現可能な分布モードパネル部材が、そういうものとして、そして上記の本出願人の出願にあるように有利なアスペクト比と曲げ剛性を備えたものとして、共振モード及びモード状作用の稠密さがより低い低周波数に向かって及びそれを通り越して次第に衰えを見せる周波数に関する音響パワー出力特性を自然に有する場合がそうであるが、そのような周波数分布は大抵そのような低周波数範囲の音響作用に有益であることから、入力信号をそのように等化することは有用であろう。低周波数でのこの低音響パワー出力は、そのようなパネル部材の自由端振動に関係しており、必然的に低周波数パワーの損失が大きくなればなるほど、自由隣接パネル端辺周りに有効に短絡されることを含め、より多くの部分が音響として不完全に放射され、及び／又は散逸される傾向となる。予想されるように、これらの低周波数パワー損失効果は、トランスデューサが端辺又はその近辺に配置されるパネル部材、及び／又はインボードのトランスデューサ位置を利用するパネル部材に比べて剛性がより低いパネル部材に関しては、非常に大きい。しかしながら、そして入力信号の等化とは無関係に、これらの効果は、パネル部材の端辺をバッフル及び／又はクランピングで取り囲んでパネル部材を取り付けることにより十分に緩和される。実際に、間隔の空いた局所的な端辺クランプは、波長が局所的な端辺クランプの間隔よりも長い周波数に対しては有用な選択的な有益な効果をもつことができる。
【００１２】
興味深いことに、剛性が極めて高い特定のパネル部材では、実施可能な周縁部でのトランスデューサの位置は、上記の特許出願に特定されているような教示と手法を応用することにより好適なものとなるトランスデューサ手段に関する標準のインボード取付位置に対して相関関係を有する端辺部位置を含んでいる。一対のトランスデューサ手段を使用する場合においては、第１優先位置が、周縁部のトランスデューサ配置に関し、概念的に包含されるより広い区域に対応する前記相関関係によって見出された。実質的に矩形のパネル部材については、直交又はデカルト座標に対応させることにより前記相関関係を得ることができ、この場合には、前記第１優先位置は、トランスデューサ手段を対角線に対して反対側にある象限に配置するものとなる。しかしながら、これは特別に高い剛性／高Ｑのパネル部材に関連してのことであり、かなり高い（しかし、上述のものより低い）剛性のパネルであっても、このことがいつも当てはまるとは限らないのであり、詳しくは以下に示すいくつかの又は隣接する象限に関連して述べる見込みのある作動を参照されたい。
【００１３】
楕円形のパネル部材については、前記相関関係／対応関係は、インボード領域の位置を通って端方向に延びる双曲線共振モード関係線による。それほど良好ではないが実現可能と考えられるものが他にも様々あるが、トランスデューサ手段を一対の端辺位置に配置することは、パネル部材のコーナ位置付近又はコーナ位置を含む、インボード領域の好適なトランスデューサ取付位置周りに直交ベクトルを回転させることに基づく研究により見出された。コーナ又はコーナ近くの励振に関する別の発明の態様では、実質上周知のインボード領域における最適又は好適な駆動位置で適切に質量体の取付けを行うか、又はクランピングを行なうことを含んでおり、ここでは、このように質量体が取り付けられた最適駆動位置は、部材内の撓み波振動の「仮想的な」ソースとして、ある有効な範囲まで効果的に作用する。後者は質量体が取り付けられるため、中央部侵入を回避するものとはならないが、コーナ部における良好な周縁励振に密接な関係があることは確かである。
【００１４】
異なる剛性を有するパネル部材、特に、剛性がかなり高いパネル、非常に低いパネル、及び中程度のパネルを含め、更に深く研究が行なわれたが、各場合共に、通常の実質的に矩形の形状とし、アスペクト比及び軸方向曲げ剛性は概ねＷＯ９７／０９８４２号の通りとした。
【００１５】
剛性がより高いパネル部材において、長辺及び短辺に沿って単一のトランスデューサを配置する場合のパワー出力の滑らかさに関する評価を行うことにより、単一のトランスデューサ手段の最良位置に関して予想された通りに音響出力のピーク形状が生じる、というような、上記の好適座標位置が概ね確認された。しかしながら、補足すると、長辺の方が、辺の各中点の座標位置とこの座標位置を過ぎて、各コーナから約３分の１長までの間のトランスデューサ位置においてピークの約１５％内の平滑さを示し、更には少なくとも４分の１長の位置までは約３０％以内の平滑さを示す、という成功の見込みのある滑らかさ計測値の分布が示された。短辺に関しては、滑らかさ計測値の分布は座標位置の間で約１０％内であり、４分の１長位置では約２５％以内であった。短辺は、長辺が４分の１長位置からコーナの約１０分の１長内までに示したよりもより良好なパワー滑らかさ計測値を実際に示した。
【００１６】
２個のトランスデューサの組み合わせについても、長辺に１個を短辺に１個を配した場合につき、特に１個のトランスデューサと同じ象限と隣接する象限とに対して研究が行なわれた。一方のトランスデューサを、単一トランスデューサについて研究を行ったときの辺に沿った最良の位置に置き、もう一方のトランスデューサを他の端辺に沿って様々に位置を変えてみた。短辺に沿って動かした場合については、インボード領域の好適トランスデューサ位置の座標による複数位置の内の１箇所につき、上述した優位性が約１０分の６長での最良滑らかさ計測値により確かめられる。４分の３長にも良好に近い位置があり、４分の１と３分の１長位置では少し劣るが良好である。更に、コーナ部から約１０分の１未満以外の位置ならほとんどが、同じ象限において好適なインボード領域配置を行った場合の座標と対比して、より良いか、同程度に良いか、同程度に良好に近いか、またはそれほど悪くはない。長辺に沿って変化させた場合は、短辺のトランスデューサは望ましいとされる１０分の６に近い位置に配置された状態であり、隣接する象限内のトランスデューサ位置の組み合わせに対して好ましいものが実際にマークされ、５分の１のすぐ下が最良であり、３分の１長位置では０．４２位置よりわずかに良く、１０分の１長位置ではわずかに劣るという結果であった。４分の１長位置は、実際には、中間長位置及び好適なインボード位置の座標の隣接する象限の位置の場合とほぼ同じである。自明のことであるが、これらの手順を反復して継続すると、より好ましい組み合わせが明らかになる。
【００１７】
パワー出力の滑らかさに基づいて剛性がより低いパネル部材について行った研究は、周縁部にトランスデューサを配置した場合のピーク発生がやはりインボード配置の場合とほぼ同じであるが、パネル端辺の４分の１長の場合は良好に近く、実際に達成されたモード状分布という意味では、辺に沿った位置については概ね重要性がより低いことを示している。これは、低いパネル剛性と使用されたトランスデューサ自体の中のコンプライアンスとの間の相互作用により説明できると考えられる。
パネルの共振モード状分布がトランスデューサ位置により影響を受けて変わること、少なくともある程度まではこのような位置によることが明らかである。剛性がより高いパネルでは事実上このような影響は回避できる。しかしながら、このようなトランスデューサ内コンプライアンス、及び考えられるパネル剛性／弾性との相互作用は、有効に活用することをも含め、考慮に入れるべきもう１つの要素であることは明らかである。
【００１８】
極めて高い剛性及び相当低い剛性を持つパネル部材の研究により、トランスデューサ位置に関する重要性が大きいか少ないか、トランスデューサを１つとするか対とするか、トランスデューサ内コンプライアンスとの相互作用が大きいか少ないかを含め、周縁励振の活用について種々の事例が明らかになる。しかして、中程度の剛性のパネル部材を考慮することも適切である。
【００１９】
このような剛性が中程度のパネル部材については、予想通り、剛性がかなり低いパネル部材との間の相違点として、端辺クランピングにより音響パワー出力が増加し、中間領域周波数モードについてはパワーが著しく増し、低周波数モードについてはモード特性またはピークがより強くなることが挙げられる。剛性がより高いパネル部材の特性に近づいた場合の傾向としては、インボード領域における最適なトランスデューサ取付位置に対応する座標軸上の端辺位置が、トランスデューサ位置に関し、最良で唯一のものとして強く好まれ、また、中間点を通る位置、しかしおそらくはコーナから約１０分の１の位置にまでも、見込みのある可能性がある。周縁部に２個のトランスデューサ手段を配置する場合に関しては、インボード領域におけるトランスデューサの最適位置に関係する座標軸に対し注目される優位性が得られ、半分長又は３分の２長位置では良好度は劣るが実現可能性のある範囲が見られ、同じ象限の座標に関連する位置及び３分の２長位置では同等である。
【００２０】
撓み波作用に耐えるための基本能力を超えるパネル部材の材料パラメータにおける差は周縁部のトランスデューサ位置を決める際には重要であること、及び２つ以上のこのようなトランスデューサ位置を用いると、本出願の教示により現在可能となる実験的評価を必要とする高度に独立した解が生成されることが明らかである。
【００２１】
更に、少なくともテストされた実質的に矩形のパネル部材に限定すると、殆どでなくとも多くの、全部に近い、トランスデューサ手段にとって見込みが無いとされる端辺又は端辺付近の位置に関しても、局所的に質量体を取り付けるか、又は対象のパネル部材の１ヶ所又はそれ以上の選択された周縁位置にクランピングを施せば、（撓み波依存共振モード分布及び部材の音響応答への励振に関し）著しく改善することができる。発明の態様には、このように、前記駆動手段位置をパネル部材周縁の有用な別の質量体取り付け、又はクランピング位置と関連づけることが含まれる。
【００２２】
２個以上のトランスデューサ手段の使用に関しては、周縁位置の組み合わせについて完全に調べ上げるのは現実的とは言えないが、何処であれ所定の第１トランスデューサの周縁位置に対して第２トランスデューサに対する最良及び他の可能な周縁位置を見つける方法が教示されている。実際に、本出願の教示に従って、それ以上の縁部のトランスデューサ位置を調べて評価することもできる。更に、何処であれ所定のトランスデューサ周縁位置に関して、性能を向上させるために局所的周縁ダンピングを使用すれば、本出願の教示を用いてある範囲と数までは、ある共振モードの寄与を強化するか低減するか、そうでなければ計画的に他の共振モードと干渉を起こすか、或いは主として出力パワーを増加させるかについて、調査と評価が可能である。
【００２３】
最も低い共振モードは、何れのパネル部材においても、その最も長い固有軸の長さに関係があり、従って実質上矩形のパネル部材の長辺はトランスデューサ手段の位置としてかなりの程度、常時好まれるという事実を考慮することは一般的に有用であり、単一のトランスデューサ手段の場合に作動が最良となる位置では可能ならばどこであってもそのようにするということを考慮に入れることも一般的に価値があると考えられる。トランスデューサ手段を別に１個使用することが推奨されるか、又は意図される場合でさえ、ある共振モードを強化するために、計画的に他の共振モードと干渉を起こすか否か、或いは主として出力パワーを増加させるか否かについて考えるとき、このことを考慮することは意味がある。
【００２４】
更に、これに関し一般的な事柄として、対象の作動周波数範囲は、トランスデューサ手段のための取付場所に関する評価の一部を成すはずであり、最良且つ可能であるこのような場所に大きな影響を及ぼすであろうし、即ち５００Ｈｚを全体的に上回る範囲と下回る範囲については場所も異なるはずであるということがいえる。もう１つの影響を及ぼす要因は隣接面、例えばパネル部材の後に音響性能に影響を及ぼすだけの間隔を空けて設けられた隣接面の存在である。
【００２５】
前述した端辺又は端辺に隣接する好適な位置の特性は、通常、より接近するほとんどの周波数モードと結合でき、そうすることにより、おそらく通常は、ほんの少数の周波数モードまで支配するのを避けていると見られている、本出願人の前述したＰＣＴ出願及び他の特許出願中に示唆したものに向かう傾向があるということが推定又は仮定されている。このような適性は、パネル部材で局所的である実際の総振動エネルギーが高い場合よりもむしろ低い場合に当てはまるが、周波数モードの数に関して言えば高く、即ち、どのモードにもほとんど又は全く結合しないという意味でむしろ「活性化されていない」。
【００２６】
（実施の形態の説明）
図１に示す分布モード音響パネルラウドスピーカー１０では、ＷＯ９７／０９８４２号に説明されている通り、パネル部材１１の通常最適な中心に近い（しかし中心から外れている）位置に駆動手段のトランスデューサ１２を備えている。コア１４とスキン１５、１６で示されるサンドイッチ構造は一例でしかなく、他にも多くのモノリス構造及び／又は補強型構造、及び他の構造が考えられる。何れの場合でも、標準のインボード領域におけるトランスデューサ配置では、例えば透明又は半透明のパネルの場合に光を透過させたりするための、遮る物の無い利用できる区域が制限される可能性がある。
【００２７】
主に透明又は半透明の共振モード音響パネル部材は、例えばランタンドープされたジルコン酸チタニウムのような、既知の透明圧電トランスデューサを使用することになるであろう。しかし、これらは比較的高価なので、ラウドスピーカーの設計を最適化することによって、共振モード音響パネル部材１０の大部分が透明で、遮る物の無い状態にできる別のアプローチが考えられる。ラウドスピーカーの設計の最適化は、パネルの縁部又は外周に着眼した図２に示す４つのタイプの励振から選択され、それぞれのタイプは以下のようにＴ１−Ｔ４に分類される。
Ｔ１−パネル部材１１の（１８Ａに沿って示される）端辺に粗密波を送るものであり、これは慣性作用又は基準面関連駆動トランスデューサにより行なわれる。
Ｔ２−パネル部材１１の（１８Ａに沿って示される）端辺に沿って横撓み波を送るものであるが、撓み作用駆動トランスデューサを使用してパネル端辺を横方向に撓ませることにより行なわれる。
Ｔ３−端辺１８Ａと１８Ｂの間のコーナを横切って示されるようにパネル部材１１にねじれを与えるものであるが、撓み型か又は慣性型駆動トランスデューサの何れかの作用により行なわれる。
Ｔ４−端辺１８Ｂに示されるように、パネル部材１１の端辺に線形撓みを直接生成するものであるが、慣性作用駆動トランスデューサにより接点の局所域に行なわれる。
【００２８】
図３は、複合パネル１１の一部の断面図であり、高張力スキン１５、１６及び構造コア１４を示しており、上述のＴ１−Ｔ４の４タイプの端辺／周縁駆動用の駆動トランスデューサ／励振器３１−３４と共に使用される。実用に際しては、所望の作用帯域及び採用される特定の駆動タイプに関して、音響的且つ機械的に有効に最適化されるのであれば、パネル上で同時に使用される駆動タイプは４通りより少なくてもよい。つまり、最適化されたパネルは、如何なる１つまたはそれ以上の異なる駆動タイプによって駆動できるようになっている。
【００２９】
透明又は半透明の端辺駆動型音響パネルは、モノリス構造、例えばガラス製でもよく、又は適する透明／半透明のコア及びスキン材料を使い、コアがスキンで囲まれるようにした構造であってもよいが、これについては図３Ａを参照されたい。視覚的表示装置（ＶＤＵ）を説明すると、スクリーンをラウドスピーカーと考えて使用することもでき、１対のスキン１５Ａ、１６Ａが透明接着剤１５Ｂ、１６Ｂを用いてエーロゲル材料の軽量コア１４Ａを挟んでいる場合には、好適にも低質量で高い曲げ剛性を有することになる。エーロゲル材料は極端に軽く多孔質な固体材料で、例えばシリカが挙げられる。透明又は半透明スキン又は複数のスキンはラミネート構造であってもよいし、及び／又はポリエステルなどの透明プラスチック材料又はガラスから作られていてもよい。従来の透明ＶＤＵスクリーンは、遮る物の無いメインスクリーン域の外側に音響励振を備えることを含め、このような透明音響放射パネルに置き換えることもできる。
【００３０】
適切なシリカエーロゲルコア材料の具体例としては、ＢＡＳＦ社製の（ＲＴＭ）バソゲルがある。他の考えられるコア材料には、鉄及び錫酸化物のような金属酸化物、有機ポリマー、天然ゲル、及び炭素エーロゲルを含むあまり馴染みのないエーロゲル成形材料を含めることができよう。適切なプラスチックスキンラミネートの具体的な材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＲＴＭ）マイラー、又は適切な厚さ、係数、密度を備えた他の透明材料がある。エーロゲルは剪断弾性係数が非常に高いので、極端に薄い複合材を小型化及び他の物理的に重要な要素に適合するように作って、分布モード音響原理下での作動に供することができる。
【００３１】
所望であれば、このような透明パネルを現存のＶＤＵパネルに追加して、例えば一体型フロントパネルとして組み込むこともできる。プラズマ型ディスプレイでは、内部は真空に近い低圧に保たれ、音響インピーダンスが非常に低くなっている。必然的に、音響放射器の裏では殆ど無視できるほどの音響相互作用しかないので、性能を改善し、通常のフロントパネルを省くことができるようになる。フィルム型ディスプレイ技術の場合でも、分布モード放射器を使って透明なフロントウインドウを作ることができ、背面ディスプレイ構造体は、寸法と仕様を調整して、フロントパネルからの音の放射を助ける音響特性を配備することができるようにされる。例えば、背面ディスプレイ構造体を部分的に音響透過性にすると、背面への波の反射が低減され、分布モードスピーカー要素の性能が改善される。ディスプレイが発光型である場合には、音響特性に大きなインピーダンスを与えることなく、発光素子は透明な分布モードパネルの裏面上に配置されることになり、画像は表側から見えることになる。
【００３２】
透明な分布共振モードラウドスピーカーは、背面投影システムの用途にも使うことができ、その場合、スピーカーは、半透明のスクリーンに付加されるものとなるか、又はこの機能自体が背面投影用に適切に準備された面に組み込まれることになる。この場合、投影面及びスクリーンは、便益性及び経済性の両方を備えているばかりでなく、音響性能を最適化する１つのコンポーネントとなる。背面スキンを投影された画像を写すよう選択してもよいし、もしくはコアの光学特性を投影用途に合わせて選定してもよい。例えば、比較的薄いコアを有するラウドスピーカーパネルの場合、完全な光学的透明性は要求されてはおらず、単なる理想であり、代わりに光透過性のコア、例えば別の等級のエーロゲル又はより経済的な代用品を選定することもできる。特別の光学特性をコア及び／又はスキン面に組み合わせて、送出される光学画像のために方向性のある明度強化特性を生成することもできる。
【００３３】
透明な分布モードスピーカーが、露出した前面を有する場合、例えば、視認できるか又は透明な導電性パッド又は導電領域を設けて、ユーザーがスクリーンにデータ又はコマンドを入力できるようにすれば、更に価値を高めることができる。透明パネルは、反射を低減し及び／又は耐引っかき性を改善するための光学的コーティング、或いは単に耐引っかきコーティングを施すことによっても価値を高めることができる。透明パネル用のコア及びスキンは、色にシェードをかけるため、又はくすんだ色相の場合は可視明度比を改善するために、分布モード透明パネルスピーカーと共に使用され、或いはそれに組み込まれたディスプレイに、光学的に淡い色を付けるようにしてもよい。透明な分布モードパネルの製造の間に、例えばマイクロワイヤ又は透明導電膜の形態の目に見えない配線を、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のようなインジケータと共に組み込んで、透明パネルと一体化して保護されるようにすることもできるし、この技法は音響性能の悪化を最小限に抑えることにもなる。全体的な透明性が必要とされないような、例えばパネルの片方のスキンだけを透明にしてその面の下の一体型ディスプレイが見えるようにするような設計も考えられる。
【００３４】
トランスデューサは、値段及び性能を含む設計基準に従って圧電式でもエレクトロ・ダイナミック式でもよく、図３に単純な輪郭要素として示すように適切な接着剤でパネルに接合される。上記Ｔ１タイプの駆動励振については、慣性トランスデューサ３１がパネル３０へ縦方向の粗密波を励振している状態を示している。上記Ｔ２タイプの駆動励振については、撓み型トランスデューサ３２が、ラウドスピーカパネル３０の中を通って撓み波を送るために、直接的且つ局所的に曲げを加えている状態を示している。上記Ｔ３タイプの駆動励振については、慣性トランスデューサ３３が、パネルのコーナを斜めに撓ませ、それによってラウドスピーカーパネル３０全体を撓ませるように励振する状態を示している。上記Ｔ４タイプの駆動励振については、別の１個の慣性トランスデューサ３４が、ブロック又は半円形状であって、ラウドスピーカパネル３０の１つの辺を撓ませる。
【００３５】
各タイプの励振は、それぞれ特徴のある駆動形態をパネル３０に発生させ、それはパネル３０自体のパラメータを含むラウドスピーカー全体の設計に際して考慮される。パネル端辺に沿うトランスデューサ３１−３４の配置は、実際には撓み波のモード状分布を最適化するため又は少なくとも作動上許容できるものとするために、パネル設計パラメータと共に繰り返される。例えば制御されたロス、及び縁辺又は縁辺付近の駆動の位置及びタイプを含むパネル特性に従って、１つより多いオーディオチャネルを、例えば複数の駆動トランスデューサを介して対象のパネル３０に適用することが考えられる。このマルチチャネルの可能性は、音質を最適化するため、及び／又は音響放射特性を制御するため、及び／又は感知されるチャネル間セパレーション及び空間効果を改良するために、信号処理することにより高まる。
【００３６】
実質的に矩形のパネル部材の端辺に沿う、特に満足できる駆動トランスデューサ位置は、本出願人の上記ＰＣＴ出願によれば、インボード領域の最適又は好適駆動トランスデューサ位置を通って直交する、辺に平行な線又は座標軸で表される端辺位置にあり、これを図４の４２から４５−４８に引いた破線で示す。このような座標関連端辺位置４５−４８の少なくとも２箇所に駆動トランスデューサを使用することは、実際に実用的である。図６は、Ａ及びＢの２個及び４個の駆動トランスデューサについての同相直列及び直列／並列接続を示している。トランスデューサ手段毎に直接１対１で接続することも含め他の駆動機器の接続も考えられるし、それが好ましい場合も多く、またトランスデューサ間の及び／又は電気信号源に伴う不要な相互作用を低減し、インボードの好適な位置ＰＬに対する図５の好ましい駆動トランスデューサ位置ＣＰ１−ＣＰ４に合わせるため、差動遅延、フィルタリング等、何れであれ希望される信号条件を適用してもよい。ペアリングは各座標軸から１つ、即ちＣＰ１とＣＰ２、ＣＰ２とＣＰ３、ＣＰ３とＣＰ４、ＣＰ４とＣＰ１であり、第１の好適なペアリングは、最大包含面積を概念的に定義するもの、すなわち、対になるトランスデューサによって囲まれる領域が最大となるようなトランスデューサ位置であり、実際に幾何学上の中心Ｘを含んでいる。このような概念上の面積は、無論更に、他の通常最適な又は好適なインボード領域における駆動トランスデューサ取付位置を通るか又は含んでおり、駆動トランスデューサ位置の第１好適ペアリングに対する相補位置ＣＬ及びＣＰ５及びＣＰ６の標示を参照されたい。
【００３７】
非常にＱの高いパネルでは、高周波数範囲内では適度の変動ではあるが、直交座標軸に関連する駆動位置の好適又は最適ペアが、先の好適なインボードのより中心に近い位置のものよりも、更に広がり均一的に分布する低周波数出力を生成できることに言及するのは興味深いことである。軸から外れたところの応答は高周波数でも同様であるが、低周波数では実際には幾分より対称的である。
【００３８】
図７は、直角相対関係を保つ１対のトランスデューサについて、上記の標準のインボード領域における好適なトランスデューサ位置と周辺部に配置される一対のトランスデューサ位置の各々とをそれぞれ結ぶ線が直角をなすようにして、具体的には座標関連縁部駆動位置ＳＰ１及びＳＰ４のように直角の関係を維持するようにして、周辺部のトランスデューサ位置を該周辺部に沿って移動させてテストした場合の実験の結果を示している。最も実行可能な／見込みのあるペア位置は、１ａ、１ｂから６ａ、６ｄのペア位置で標示されている。図７は実際には、トランスデューサのペアが、好適なインボード駆動位置ＳＰ１、２を通る直線の両側の端部にある別の実験の結果も示している。位置２ａ、２ｄと３ａ、３ｄでは実現可能な／見込みのある位置は殆ど見つけられなかった。他のペア又はもっと多くの端辺駆動位置について実験をより多く行なうことは価値があり、理論的／システム化した研究が試みられている。引用した寸法から、そして、実現可能な／見込みのある、計測された／評価された結果を与えるペア位置で測定されたものとして、図７は厳格に縮尺合わせされてはいないことを理解されたい。
【００３９】
図８は、コア７４とスキン７５、７６からなる構造のパネル７０を示したもので、コーナ付近に取り付けられたトランスデューサ７２を有し、実質的に、標準のインボード領域におけるトランスデューサ取付位置、すなわち好適なトランスジューサ取付位置に質量体７８が取り付けられており、この質量体取付位置は、実際にはトランスジューサ７２による励振コーナから最も遠くに離れた１つの位置又は複数位置のグループであり、これは、撓み波振動の「仮想の」ソースとして挙動するように見せかけるのには特に効果的であることが分かっている。トランスデューサが、コーナから側辺寸法の５％だけ実質的に中心に寄せられた座標位置を避けること、すなわち少なくともその位置の外側に取り付けられるようにすることは有利なことであり、この避けるべき位置は、多数の共振モードがノードを有する場所であること、即ち低振動活動域であることが確認されている。
【００４０】
図９において、１つの端辺又は端辺に隣接したトランスデューサの取り付けについて１つの位置、即ちそれぞれにコーナ部、半辺長、４分の１辺長、８分の３辺長を指すＳＴ１−ＳＴ４、を選択すること、及びパネル周りの端辺位置の端辺クランピング／質量体取り付けの位置を選択することに係わる研究に関する概要を示している。例えば図９Ａのパネル９０に対する９２のような励振用トランスデューサを、パネル側面保持／把持用９３Ａ／Ｂ磁石という手段によるロード／クランプと共に使用した。
【００４１】
コーナ部励振トランスデューサ位置ＳＴ１を使用した場合の性能は、位置Ｐｏｓ．１３、１４、１８、１９において質量体取り付け（図９Ａ）を行うことにより補助されたが、さらに他の位置との組み合わせも含まれる。励振トランスデューサ位置ＳＴ２では、良好な単一の質量体取り付け位置はＰｏｓ．６、７、８、おそらくは９、１１、特に１２、１５であるが、この場合も他の位置との組み合わせが考えられる。組み合わせ５と１１及び６と１１は特定の値であり、他の組み合わせを含むこともできる。励振トランスデューサ位置ＳＴ３では、良好な単一のマスローディング位置はＰｏｓ．５、６、７、１３、特に組み合わせ５＋１３と１０＋１３、組み合わせ６＋１８であるが他の組み合わせもある。励振トランスデューサ位置ＳＴ４では、最良位置は６、１８であるが、どちらも他の励振器位置ＳＴ１−ＳＴ３に対する位置ほどには良くない。
【００４２】
図１０は、標準のインボード領域における好適な駆動トランスデューサ位置の全部、そしてそれを越えて広がるインボード領域の障害物のない領域８１を有するパネル形状のラウドスピーカー８０と、周縁に位置するトランスデューサ８２を示している。領域８１は直接的にディスプレイの用途に供してもよければ、音響効果に影響を与えることなくパネル８０により支持される実在物、又はラウドスピーカーパネル８０が裏を通る実在物を象徴してもよく、閉じた空間及び／又は透明又は半透明でもよい。音量及音質は共に容易に強化できるようになっており、音量は慎重に配置された追加駆動トランスデューサ（図示せず）により、そして音質はパネル終端として効果的に特定のモード状振動点を制御するのに有益な局所化された端辺クランピングにより強化される。パネル８０は更に、実現される音響性能に関して中立的若しくは有利に配置された局所化弾性サスペンション８４を備えた状態で示されている。ハイパスフィルタ８５は、入力信号がトランスデューサ８２を駆動するのに好ましく、便宜的に最良の再生の範囲まで、例えばＡ４サイズ又は同等のパネルに対し１００Ｈｚ以上に制限する。従って、問題となる低周波数のパネル／励振器振動がなくなる。
【００４３】
音響性能に関し、パネル８０上で音響インピーダンスローディングを制御し、例えば周縁又は周辺域で、特に表面速度が速くなる傾向の強い駆動トランスデューサ８２付近で、比較的低くなるようにするのは有用である。このような有益な制御手段を設けることとして、局所的平面部材に対する十分な隙間（例えば約１−３センチメートル）、及び／又は隣接する周辺フレーム、又は支持手段又はグリル要素上のスロット又は別の開口を挙げることができる。
【００４４】
区域８１又はその周縁部の損失を含めた音響改善につながるよう慎重に機械的減衰を整えることは実現可能であり有用でもあり、少なくとも高周波数で遮断されるべきではない。これは材料を選定することにより達成でき、モノリス構造なポリカーボネート又はアクリル、及び／又は適切な表面コーティング、或いはラミネート構造が挙げられる。
【００４５】
その結果、複数の駆動トランスデューサ周りの周縁領域に音響放射を効果的に集中させることができ、コンピュータゲームといった少なくとも局所化された仮想的なサウンドステージをもつアプリケーションのための近距離聴音について、１つの音響チャネルよりも多くの再生を行うことが著しく容易になる。更には、少なくとも視聴覚プレゼンテーションなどに関して、複数の活性化された音源を組合わせる場合でも、加え合わせることにより問題が起きることはなくなる。
【００４６】
次の表は、図１１−２８が関係する研究に使用された実際のパネル部材に関連する物理的パラメータを示す。

【００４７】
図１１−１４は２列目の高剛性パネル部材に関するものであり、図１５−２４は１列目の低剛性パネル部材に関するものであり、図２５−２８は３列目の中剛性パネル部材に関するものである。
【００４８】
グラフは全て、縦軸に音響出力パワー（ｄＢ／Ｗ）を、横軸に周波数をとっており、測定された音響出力パワーを周波数の関数として実際にプロットした点線で示している。グラフのほとんどは上側の真パワーライン調整も示している。前文で述べたように、この調整は平坦な直線に対して正規化を行なう機能を適用することによるもので、低周波数でのパワーの落ち込みというしばしば遭遇する影響を受けることなく、パネルの共振に際しての挙動の評価ができるようにしている。パワーの滑らかさが音質に大きく寄与することが分っている。実際のパワー出力のこのように正規化された値から、平均２乗偏差の逆数により滑らかさの評価を生成することは有益であり、棒グラフのほとんどはそのタイプである。
【００４９】
図１１−１４に関する高剛性パネル部材は、先の図７−９に用いられたものよりも実際には幾分か剛性が低いが、インボードのトランスデューサの、先に最適であるとされた配置、即ちコーナから３／７、４／９長、即ち０．４２−０．４４長の座標に対応する位置に単一のトランスデューサを配置するのが好ましいことを明示している。しかしながら、それぞれの端辺毎に、このような位置の間に、そしてこのような位置を越えて使用できる見込みのありそうな位置が実質的に拡がっており、実際には短辺及び長辺それぞれの中間領域の約１０％及び１５％以内、及び更には４分の１長位置の２８％及び３０％以内がそれに当たる。
【００５０】
別の間隔は０．０９までとしてはいるが、少なくとも殆どの部分につき、トランスデューサの端辺又は端辺付近の配置に対する試行位置は、インボードのトランスデューサ位置に対する０．４２という好適な座標値と端辺の中間点（０．５）との間の差に実質的に相当する間隔に基づいている。通常の試行位置は、従って０．０８、０．１７、０．２８、０．３３、０．４２、０．５０である。
【００５１】
図２３を参照すると、図示したグラフ及び棒グラフは、トランスデューサの取り付けについては最良且つ見込みがありそうな位置を示しており、局所的に設けられたクランピングについては、見込みの少ないトランスデューサ取り付け位置の場合にも性能をを改良する可能性がある位置を示していることは明らかである。
【００５２】
単一のトランスデューサを端辺又は端辺付近に配置することに関する限り、図１５及び２５が示すように、剛性がかなり低いものと中間のものという別の２種類のテスト用パネル部材も、パワーの滑らかさに関しては、インボードにおける好適な取付位置と対等の優位性を示している。しかしながら、剛性が低いパネル部材は、見込みのある位置範囲に近いものとして、コーナから測定して辺寸法の約４分の１から１０分の１より低い位置までの別の帯域を示している。興味深いことに、図３１Ａの平均２乗偏差棒グラフから分かるように、評価が効率即ちパワー出力の大きさに基づく場合、例えば真の出力パワープロットを通る中心線に基づいて平均２乗偏差をとるような場合には、上記帯域は斜めになって４分の１長位置が強調されるようになり、殆どの場合、インボードにおける好適な取付位置よりも好ましいものとなる。剛性が中程度のパネル部材は、剛性が高いパネル部材の特徴の方向に近づいており、インボードの好適取付座標位置の間に広がるように見込みのある取付位が存在することを示しているが、１０分の１位置周りにも見込みのある取付位置が存在することも示している。
【００５３】
真の出力パワープロットを吟味すれば、モード特性が重要な要素と考えられる音響再生の予想される質、即ち共振モードの励振の数及び均一度に対する影響という意味では、トランスデューサの標示される最良の端辺位置と実現可能な端辺位置の間には差があることが当業者には自明であろう。出力パワーの滑らかさ評価に基づき好適であると示される位置に関し、モード特性のような特性がより見込みがあるように見える場合には、無論、入力信号を上記の正規化の後に示されるものに向けて処理することは可能であり、特に、信号調整又は等化という形で低周波数を選択的に増幅することができる。このことは効率ベースで最適化された位置を使用して入手できるパワー（実際にそれを超える）を実現するが、より多くの入力パワーを使用しなければならないので、効率的といえないのは明らかである。
【００５４】
従って、先に示したように、低周波数のパワーを上げる他の方法が研究されており、それらは、バッフル配置及び／又は選択的に間隔を空けた局所的クランピング又は全端辺クランピングである。図１８Ａ、Ｂ、Ｃは、低剛性パネルよりも６０％多くの区域で周辺バッフルを施したもの、トランスデューサ位置には使わない３端辺全てに固定クランピングを施したもの、及びこのようなバッフルとクランピングの両方を施したたものにつき、低周波数出力が概ね有効に上がることを示している。このようなバッフルはモード特性を維持する傾向にあるが、特定の用途では必ずしも実行できるわけではない。したがって、クランピングをよく研究することは、低剛性のパネル部材について代替のトランスデューサ端辺位置という観点で価値があるように思われる。その結果は、図３１Ｂ、Ｃ、Ｄの棒グラフそれぞれから分かるように、効率に基づく評価は、トランスデューサ位置の端辺は長さに沿ってクランプしないで、平行な２端辺又は３端辺での全端辺クランピングをした場合と、図２９“Ｘ”に示すようなコーナ及び中間点７点の局所クランピングをした場合の両方共、４分の１長点を強調する傾向にあることを示した。しかし、図２９の“Ｘ”及び“Ｏ”の１３点クランピングの場合は、インボードの好適座標位置にはっきりと強調点が移った。パワー滑らかさに基づくクランピングしたパネル部材の評価は、図１９Ａ、２０Ｂ、２１Ｂ、２２の棒グラフに示すように、最良のトランスデューサ位置に関してはほぼ同じ結果を出しているが、次に好適な位置についてはかなり異なり、実際の出力パワーのプロットを調べることにより概ね確認される。
【００５５】
実際に、熟練者による検討に基づいた好適な結果とパワー出力の滑らかさに基づく評価との間には一般的に強い相関のあることが分かっている。このことは、いずれにしてもあまり違いはないが、音質ではなく効率を優先するという実際上の要因がなければ、このような評価がわずかにでも好ましいことを確認する方向にある。
【００５６】
局所化された端辺クランピングに対する別の適用は、見込みのないトランスデューサ端辺位置を改善することに関連があり、これについては、図２３Ａ、Ｂの棒グラフの図において対象としている左側ではなくて右側に示された部分を参照されたい。対象の事例は低剛性パネル部材に関するものであり、３つの端辺は全体をクランピングし、トランスデューサ手段が配置される端辺と同じ端辺に沿って局所化されたクランプを行い、７点にわたってクランピング位置を変化させたものである。両方の場合、励振器からより遠いコーナからの約４分の１長の位置では改善が見られたが、クランピング条件なしについては図２３Ｂの右側の棒グラフを参照されたい。図２３Ａに示すように、全端辺クランピングの場合は範囲がより大きい。
【００５７】
パワー効率に基づく評価とパワー滑らかさに基づく評価との間に不一致がある場合は、トランスデューサが取り付けられている端辺に対するコーナ部にクランピングを施したパネル部材は、コーナ部の動きを強制的にゼロにすることを心に留めておくことが大事である。つまり、振動活動が反ノードのピークに到達する前には、関係する共振モードに対し、半波長の距離までしかないはずである。コーナ部に近いトランスデューサ位置が優位であることがパワー滑らかさ評価によって示される場合は、関係する全ての共振モード波形と結びつくことにより、平滑さがその波形中に極めて小さい***となるものの、低パワー／効率となりかねないので用心して扱われるべきである。従って、対応するパワー／効率の評価を調べることが推奨される。実際に最良のものは、評価の２つの基本の間に実質的一致がある場合であることが多く、そうでなければ特定の用途に対してはある妥協が特別に当てはまる場合であり、評価目的に合わせて正規化無しでも有りでも有利であればどちらでも良いが、パワー／周波数グラフの熟練者による検討を考慮にいれることが望ましい。
【００５８】
高い剛性又は中程度の剛性を有する幾つかの調査したパネル部材については、最良のトランスデューサ端辺位置に関し計測結果に相当一貫性のある尺度が認められたが、他の見込みのある位置に関してはかなり差が認められた。更に低い剛性のパネル部材は見込みのあるトランスデューサ端辺位置に関しては、あまり決定的なことがないことがはっきりした。
【００５９】
この位置は、同一パネル部材の端辺に２個以上のトランスデューサ手段を配して使用する場合を考慮する際には更により明白になる。パネル部材の共振モードとの連結を強化する位置は、それら共振モードとパネル部材が本来持っている共振振動パターンとの避けられない組み合わせ相互作用の複雑さに付きまとわれ、パネル端辺だけに生じるこのような分布振動パターンにより合成されたものとなる。確立されたインボード領域におけるトランスデューサの好適な取付位置の座標軸に基づく単純な規則と比べて注目すべき変化がある。しかし、評価手順には、端辺配置されたトランスデューサ位置の良好な組み合わせを見つけるための有効なツールを使用できる。
【００６０】
図１３Ａ、１４Ａでは、前記の表の高剛性パネルについて、一つのトランスデューサ手段を長辺に沿って、０．４２の好適位置に対して約０．３８−０．４５の許容差範囲内の位置に配置している。第２のトランスデューサ手段は、最も近い短辺に沿って位置を変化させてあり、図１４Ａでは、０．４２好適位置を最も遠い位置とし、０．５８を中心として、共通のコーナから約４分の１、３分の１、３分の２長の他の位置と比べて周縁優位性を示している。興味深いことに、第２トランスデューサ手段を短いパネル端辺に沿う約０．５８好適位置に固定し、他のトランスデューサを長いパネル端辺に沿って位置を変化させると（図１３Ｂ、１４Ｂ参照）、最適位置及び次に最適な位置は長いパネル端辺に沿う約５分の１（０．１７）及び４分の１長位置になり、両方の位置ともにパワー滑らかさに関して開始位置（約０．４２）よりも良好となっている。これは明らかに反復法で更に適用することのできる手順ではあるが、しかしながら、パワー／効率評価と熟練者による検討の何れか又は両方を展開することが推奨され、特に、手順内で位置が収束しないか、又は良好な位置として示されるところが実際には希望よりも好ましくない（又は以前に手順内で好ましくなかった）場合において推奨される。
【００６１】
図１６Ａ、Ｂは、低剛性パネル部材で、長辺に対して好適な約０．４２トランスデューサ位置を適用し、第２のトランスデューサは最も近い短辺に沿って位置を変えた場合の研究の結果を示している。パワー滑らかさ増加には大した違いは見られず、最適な３箇所は直近の両コーナと最も近い０．４２優位位置であり、その他にも幾つかの組み合わせに対する概ね好適な位置がどれかの象限内にある。
【００６２】
中程度の剛性をもつパネル部材に対する同様の研究は、図２８Ａ、Ｂにある通り、隣接する象限において好ましい０．４２トランスデューサ位置（実際には０．５８）が好ましいことを強く示した。
はるかに低剛性のパネル部材の事例に戻るが、２つの効果が、十分に定義された最適の励振器位置／最適に近い励振器位置に寄与していることが分かる。１つは、最適化周波数範囲に対するパネルモードが、高剛性パネル部材の場合よりも高いことである。従って、パネル部材は連続体により近い近似体になり、出力パワーの滑らかさがトランスデューサ位置に依存する程度、特に第２トランスデューサ位置に依存する程度が弱まる。
もう１つの効果は、パネル部材の機械的インピーダンスが非常に低く、そのために、エネルギー伝達に関してトランスデューサ位置への依存がそれほど強くなくなることに関連する。関連するメカニズムについて以下に説明する。
【００６３】
図３０の１００、１０１を参照すると、パネル部材の機械的インピーダンス（Ｚｍ）が印加された点荷重のもとで生じる動きを決める。パネルのインピーダンスより非常に小さいか、それとほとんど等しいような機械的インピーダンスを持つ物体がパネル部材に取り付けられている場合には、その物体が取り付けられた位置ではパネル運動に強力な偏が生じる。可動コイル型の励振用トランスデューサをパネルに取り付けると、パネルを接地質量体（トランスデューサの磁石カップ、１０２参照）にばね（ボイスコイルサスペンション、１０２参照）を介して接続するのと同じになる。このようなばねのインピーダンスがパネルインピーダンスにあまりにも近ければ、トランスデューサ位置でのパネル運動をある程度規定することになる。トランスデューサ位置の点運動を全体的に定めるこのばねの限界点では、入力パワーの励振器位置への依存はないことになる。実際には、ばねインピーダンスのパネルインピーダンスに対する割合は、最適トランスデューサ位置に深く影響するので、結果は最良の／最良に近いトランスデューサ位置にとってもはやそれほど明白ではない。
【００６４】
機械的インピーダンスは、パネル端辺部ではたの部分よりも相当に低いので、この低い機械的インピーダンスは、インボード領域にトランスデューサが取り付けられる場合よりも端辺部にトランスデューサが取り付けられる場合の方が大きな影響を及ぼし、これはトランスデューサ、ボイスコイルサスペンションがより大きな影響力を有することを意味する。特に、前記の表の低剛性パネル部材では、
パネル本体の機械インピーダンスは、
Ｚｍｂｏｄｙ＝２．７Ｎｓｍ^-1である。
パネル端辺での機械インピーダンスは約Ｚｍｂｏｄｙの半分、即ち、
Ｚｍｅｄｇｅ＝１．３Ｎｓｍ^-1である。
使用するトランスデューサのボイスコイルサスペンションのコンプライアンスは、
Ｃｍｓ＝０．５２×１０^-3ｍＮ^-1である。
【００６５】
共振モード周波数それぞれにおける機械的インピーダンスは、平均インピーダンスＺｍｅｄｇｅよりも低い程度になるはずである。従って、それ以下で励振器がパネル部材に強い影響を及ぼす周波数を推定することが可能であり、例えば、ボイスコイルサスペンションのインピーダンスがパネル縁辺での平均インピーダンスの約５分の１となるところがそうである。従って、

であり、１２００Ｈｚの推定値を与え、これより下ではトランスデューサ及びパネルは意図的に連結されるが、それは最適化の周波数範囲内である。
【００６６】
トランスデューサとこのような低機械インピーダンスを有するパネル部材を、１つの連結されたシステムとして考えると、トランスデューサはパネル部材のインピーダンスを部分的に規定し、出力パワーの滑らかさのトランスデューサ位置への依存度が低くなる。
高剛性パネルにつきこのような分析を繰り返すことにより、１３０Ｈｚという対応する周波数が得られるが、これは最適化周波数範囲を外れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本出願人による他のＰＣＴ出願に概括的に説明しているトランスデューサを取り付けた分布モード音響パネルを示す図である。
【図２】 音響パネルの周縁又は端辺を励振する４つの異なる方法を示す略図である。
【図３】 図２に示す作用を実行するため、音響パネルの縁部にトランスデューサをどのように配置できるかを示す図である。
【図３Ａ】 図３のパネルが透明パネルとなっているものを示す。
【図４】 破線で示す図１のインボード配置のトランスデューサに対応する、トランスデューサにとって好ましい４箇所の周縁位置を示す略図である。
【図５】 もう１つの好適なインボード駆動位置に対応する、同じく４つの好ましい位置と、相補的又は仮想のインボード駆動位置に対応する好ましい一対の位置を示す図である。
【図６】 このような好ましい位置にある任意の対及び全４個の駆動トランスデューサがテスト用にどのように接続されたかを示す図である。
【図７】 好適な対になった縁部駆動トランスデューサ位置が少ない場合に可能なものを示す図である。
【図８】 コーナ駆動位置とインボード好適駆動位置にある有用な質量体取り付けとを示す図である。
【図９】 ４箇所の通常は好ましくないとされる縁部駆動トランスデューサ位置を、多くの縁部質量体取り付け又はクランピング位置と共に示す図である。
【図９Ａ】 テスト用質量体と駆動トランスデューサがどのようにパネルと関連しているかを示す図である。
【図１０】 駆動トランスデューサ、クランプ終端、弾性サスペンション／取り付けに対する周縁位置内の障害物のないインボード区域を示す図である。
【図１１Ａ】 剛性が極めて高い実質的に矩形のパネル部材で、単一のトランスデューサが長い辺に沿って配置されている場合に関する、出力パワー／周波数の関係を示すグラフである。
【図１１Ｂ】 剛性が極めて高い実質的に矩形のパネル部材で、単一のトランスデューサが短い辺に沿って配置されている場合に関する、出力パワー／周波数の関係を示すグラフである。
【図１２Ａ】 出力パワーの滑らかさの計測値を示す関連棒グラフである。
【図１２Ｂ】 出力パワーの滑らかさの計測値を示す関連棒グラフである。
【図１３Ａ】 ２個のトランスデューサを配し、１個の位置を短辺又は長辺の上で動かした場合の、出力パワー／周波数の関係を示すグラフである。
【図１３Ｂ】 ２個のトランスデューサを配し、１個の位置を短辺又は長辺の上で動かした場合の、出力パワー／周波数の関係を示すグラフである。
【図１４Ａ】 出力パワーの滑らかさの測定値を示す関連棒グラフである。
【図１４Ｂ】 出力パワーの滑らかさの測定値を示す関連棒グラフである。
【図１５Ａ】 剛性がかなり低いパネル部材で、単一のトランスデューサが長辺に沿って配置されている場合についての、出力パワー／周波数の関係を示すグラフである。
【図１５Ｂ】 剛性がかなり低いパネル部材で単一のトランスデューサが長辺に沿って配置されている場合についての、パワー滑らかさ棒グラフである。
【図１６Ａ】 第２トランスデューサが短辺に沿って配置されている場合についての、出力パワー／周波数の関係を示すグラフである。
【図１６Ｂ】 第２トランスデューサが短辺に沿って配置されている場合についての、パワー滑らかさ棒グラフである。
【図１７】 剛性の低いパネル部材で、トランスデューサが好適にインボードにある場合と辺にある場合にパワー出力を比較したグラフである。
【図１８Ａ】 バフリングの効果を示すグラフである。
【図１８Ｂ】 ３端辺クランピングの効果を示すグラフである。
【図１８Ｃ】 バフリングの効果、３端辺クランピングの効果、の両方の効果を示すグラフである。
【図１９Ａ】 剛性の低いパネル部材で、３つの端辺に沿ってクランプされ、トランスデューサが第４辺にある場合の、出力／周波数の関係を示すグラフである。
【図１９Ｂ】 剛性の低いパネル部材で、３つの端辺に沿ってクランプされ、トランスデューサが第４辺にある場合の、パワー滑らかさ棒グラフである。
【図２０Ａ】 剛性の低いパネル部材で、平行な２つの端辺上でクランプされ、トランスデューサが別の辺にある場合の、出力／周波数の関係を示すグラフである。
【図２０Ｂ】 剛性の低いパネル部材で、平行な２つの端辺上でクランプされ、トランスデューサが別の辺にある場合の、関連パワー滑らかさ棒グラフである。
【図２１Ａ】 剛性の低いパネル部材で、コーナ／端辺中間で局所的にクランプされ、トランスデューサが別の長辺にある場合の、出力／周波数の関係を示すグラフである。
【図２１Ｂ】 剛性の低いパネル部材で、コーナ／端辺中間で局所的にクランプされ、トランスデューサが別の長辺にある場合の、出力／周波数の関係を示すグラフである。
【図２２】 剛性の低いパネル部材で、局所的クランピングが更に、別のコーナ／中間点クランピングの間に施されている場合のパワー滑らかさ棒グラフである。
【図２３Ａ】 剛性の低いパネル部材で、３端辺が７点でクランプされ、もう１箇所の局所クランプの位置はトランスデューサ手段が好ましくない位置にある別の辺に沿ってある場合の、正規化なしのパワー評価を示す棒グラフである。
【図２３Ｂ】 剛性の低いパネル部材で、全端辺クランプなしで、他の１箇所の局所クランプの位置はトランスデューサ手段が好ましくない位置にある別の辺に沿ってある場合の、正規化なしのパワー評価を示す棒グラフである。
【図２４Ａ】 ３端辺がクランプされた事例で正規化をして評価されたものについての、パワー出力／周波数の関係を示すグラフである。
【図２４Ｂ】 ３端辺がクランプされた事例で正規化をして評価されたものについての、関連パワー滑らかさ棒グラフである。
【図２５Ａ】 剛性が中程度のパネル部材で、単一のトランスデューサが長辺に沿って配置され、正規化が行なわれた場合のパワー出力／周波数の関係を示すグラフである。
【図２５Ｂ】 剛性が中程度のパネル部材で、単一のトランスデューサが長辺に沿って配置され、正規化が行なわれた場合の関連パワー滑らかさ棒グラフである。
【図２６Ａ】 剛性が中程度のパネル部材で、７点で局所的にクランプされ、正規化無しで評価された場合についての出力／周波数の関係を示すグラフである。
【図２６Ｂ】 剛性が中程度のパネル部材で、７点で局所的にクランプされ、正規化無しで評価された場合についてのパワー評価棒グラフである。
【図２７Ａ】 図２６Ａと同じであるが、パワー滑らかさ評価につき正規化が行なわれた場合を示すグラフである。
【図２７Ｂ】 図２６Ｂと同じであるが、パワー滑らかさ評価につき正規化が行なわれた場合を示すグラフである。
【図２８Ａ】 剛性が中程度のパネル部材で、第２トランスデューサが短辺に沿って配置されている場合についてのパワー出力グラフである。
【図２８Ｂ】 剛性が中程度のパネル部材で、第２トランスデューサが短辺に沿って配置されている場合についてのパワー滑らかさ棒グラフである。
【図２９】 上記に適用された７点及び１３点の局所的クランピングを示す図である。
【図３０】 トランスデューサ内コンプライアンスの影響力を説明するのに有効な概略図である。
【図３１Ａ】 剛性が低いパネル部材について、種々の端辺条件に対するパワー効率を示す棒グラフである。
【図３１Ｂ】 剛性が低いパネル部材について、種々の端辺条件に対するパワー効率を示す棒グラフである。
【図３１Ｃ】 剛性が低いパネル部材について、種々の端辺条件に対するパワー効率を示す棒グラフである。
【図３１Ｄ】 剛性が低いパネル部材について、種々の端辺条件に対するパワー効率を示す棒グラフである。
【図３１Ｅ】 剛性が低いパネル部材について、種々の端辺条件に対するパワー効率を示す棒グラフである。

Claims (23)

1. 複数の辺を有するパネル部材と該パネル部材に連結されたトランスデューサとを備え、前記トランスデューサにより前記パネル部材に誘起される撓み波振動の複数の共振モードが前記パネル部材内に分布して音響出力を発生するようになった分布共振モード型能動音響機器であって、
   前記パネル部材は、該パネル部材の面方向に広がる能動区域にわたって作動周波数範囲の複数の撓み波を維持することができ、撓み波振動の複数の共振モードの分布がトランスデューサと共に音響性能を左右するようになっており、
   前記パネル部材は、前記能動区域内において、前記作動周波数範囲内の複数の低周波数共振撓み波モードが振動的に活性の反ノードとなる少なくとも１つのインボード領域を有し、
   前記トランスデューサは、前記少なくとも１つのインボード領域の点で交差する２つの直交座標軸に対応する前記パネル部材の周縁位置において該パネル部材に連結され、前記少なくとも１つのインボード領域を実質的に遮られない状態にして、パネル部材と該トランスデューサとの作動上の相互作用が達成されるようになった、
   ことを特徴とする分布共振モード型能動音響機器。
2. 複数の辺を有するパネル部材と該パネル部材に連結されたトランスデューサとを備え、前記トランスデューサにより前記パネル部材に誘起される撓み波振動の複数の共振モードが前記パネル部材内に分布して音響出力を発生するようになった分布共振モード型能動音響機器であって、
   前記パネル部材は、該パネル部材の面方向に広がる能動区域にわたって作動周波数範囲の複数の撓み波を維持することができ、撓み波振動の複数の共振モードの分布がトランスデューサと共に音響性能を左右するようになっており、
   前記パネル部材は、前記能動区域内において、前記作動周波数範囲内の複数の低周波数共振撓み波モードが振動的に活性の反ノードとなる少なくとも１つのインボード領域を有し、
   前記トランスデューサは、前記少なくとも１つのインボード領域の点を通り前記能動区域の主軸に平行又は直交する線上にある前記パネル部材の周縁位置において該パネル部材に連結され、前記少なくとも１つのインボード領域を実質的に遮られない状態にして、パネル部材と該トランスデューサとの作動上の相互作用が達成されるようになっており、ここで、前記能動区域の前記主軸は、前記能動区域の中心を通り該能動区域の最長辺に平行な軸として定義される
   ことを特徴とする分布共振モード型能動音響機器。
3. 前記パネル部材は、その端辺の一部に沿ってクランプされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分布共振モード型能動音響機器。
4. 前記端辺のクランプは、局所的に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の分布共振モード型能動音響機器。
5. 前記局所化された端辺のクランプは複数であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の分布共振モード型能動音響機器。
6. 前記複数の局所化された端辺のクランプの相互の間隔は、低周波数共振モードの波長に関連させられており、それによって機器の音響作用に対するそれらの寄与を増大させることを特徴とする請求項５に記載の分布共振モード型能動音響機器。
7. 前記複数の局所化された端辺のクランプは、１つより多い辺に関連させられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の分布共振モード型能動音響機器。
8. 前記パネル部材は、実質的に矩形であり、前記複数の局所化された端辺のクランプは、前記トランスデューサに組み合わされていない辺に関連させられていることを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の分布共振モード型能動音響機器。
9. 前記複数の局所化された端辺のクランプは、各コーナ及び前記辺の中点にあることを特徴とする請求項８に記載の分布共振モード型能動音響機器。
10. 前記端辺のクランプは、前記パネル部材に沿って延びていることを特徴とする請求項３に記載の分布共振モード型能動音響機器。
11. 前記端辺のクランプは、前記トランスデューサに組み合わされていない少なくとも１つの辺に沿って延びていることを特徴とする請求項１０に記載の分布共振モード型能動音響機器。
12. 前記パネル部材は実質的に矩形であり、前記端辺のクランプは、２つの平行する辺に沿って延びていることを特徴とする請求項１１に記載の分布共振モード型能動音響機器。
13. 前記端辺のクランプは、３つの辺に沿って延びていることを特徴とする請求項１１に記載の分布共振モード型能動音響機器。
14. 前記パネル部材は４つのコーナと４つの辺を有するほぼ矩形であり、前記周縁位置は、該パネル部材の短辺と長辺の１つに沿ったそれぞれの中間領域において、該辺の前記コーナの１つから該辺の全長の１０％ないし１５％だけ離れた範囲内にあることを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の分布共振モード型能動音響機器。
15. 前記パネル部材は４つのコーナと４つの辺を有するほぼ矩形であり、前記周縁位置は、該パネル部材の１つの辺に沿って、前記コーナの１つから該辺の全長の２８％ないし３０％離れた範囲内にあることを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の分布共振モード型能動音響機器。
16. 前記パネル部材は４つのコーナーと４つの辺を有するほぼ矩形であり、前記周縁位置は、該パネル部材の１つの辺に沿って、前記コーナの１つから該辺の全長の３８％ないし４５％離れた範囲内にあることを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の分布共振モード型能動音響機器。
17. 前記周縁位置は、前記パネル部材の１つの辺に沿って前記コーナの１つから該辺の全長の４２％ないし４４％離れた範囲内にあることを特徴とする請求項１６に記載の分布共振モード型能動音響機器。
18. 前記パネル部材は、前記トランスデューサを有する端辺に少なくとも２つの前記トランスデューサを有することを特徴とする請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載の分布共振モード型能動音響機器。
19. 前記パネル部材は複数の辺を有する形状であり、前記トランスデューサが少なくとも２つの側辺に組み合わされていることを特徴とする請求項１８に記載の分布共振モード型能動音響機器。
20. 前記パネル部材は実質的に矩形であり、前記トランスデューサがその長辺及び短辺に組み合わされていることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の分布共振モード型能動音響機器。
21. 前記パネル部材の周り及びそれを越えて延びるバッフルを更に備えていることを特徴とする請求項１から請求項２０までのいずれか１項に記載の分布共振モード型能動音響機器。
22. 前記パネル部材は、少なくとも部分的に透明又は半透明であることを特徴とする請求項１から請求項２１までのいずれか１項に記載の分布共振モード型能動音響機器。
23. 前記トランスデューサは、電気機械式であることを特徴とする請求項１から請求項２２までのいずれか１項に記載の分布共振モード型能動音響機器。

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