專利名稱：揚(yáng)聲器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及揚(yáng)聲器系統(tǒng)，尤其涉及使用小型揚(yáng)聲器箱實(shí)現(xiàn)令人滿意的低音再現(xiàn)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般而言，由于揚(yáng)聲器箱的腔室的聲勁，小型揚(yáng)聲器系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)能令人滿意地再現(xiàn)低音的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。常規(guī)地，為了在小型揚(yáng)聲器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)令人滿意的低音再現(xiàn)，提供一種將活性碳體設(shè)置于箱內(nèi)作為解決低音再現(xiàn)限制問題的方法的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中上述低音再現(xiàn)限制是基于箱的體積確定的(例如，參見專利文件1)。
圖9是示出常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的主要部分的橫截面視圖。圖9中，揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括箱101、低音揚(yáng)聲器102、活性碳103、支承部件104、振膜105、以及氣管106。將低音揚(yáng)聲器102附著到箱101的前面。將質(zhì)塊形式的活性碳103置于箱101中，并受箱101的背面、底面、頂面、左右側(cè)面以及支承部件104支承。注意，用于通氣的小氣孔形成于支承部件104的整個(gè)表面上。設(shè)置于振膜105的氣管106可用于使活性碳103和低音揚(yáng)聲器102之間的空間通風(fēng)。
以下描述的是前述揚(yáng)聲器系統(tǒng)的操作。當(dāng)將電信號(hào)施加于低音揚(yáng)聲器102上室，產(chǎn)生聲壓。箱101中的氣壓由于該聲壓而變化，且振膜105由于已變化的氣壓而振動(dòng)。隨后，由于振膜105的振動(dòng)，其中設(shè)置了活性碳103的腔中的氣壓變化。按質(zhì)塊形式提供的活性碳103由支承部件104和箱101支承，且小氣孔設(shè)置于支承部件104的整個(gè)表面上。因此，受振膜105的振動(dòng)所引起的氣壓變化影響的氣體被物理地吸收到活性碳103中，從而抑制了箱101中的氣壓變化。
如上所述，在常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，箱101等效于大體積箱進(jìn)行操作。因此，具有小箱體的揚(yáng)聲器系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)令人滿意的低音再現(xiàn)，就好像揚(yáng)聲器單元設(shè)置于大箱體中那樣。此外，在包含活性碳103并由振膜105和箱101密封的空間中設(shè)置氣管106，以防止因揚(yáng)聲器系統(tǒng)的周圍溫度或大氣壓的變化引起的氣壓變化。注意，因揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化所引起的氣壓變化在比低音揚(yáng)聲器102的低音再現(xiàn)限值(即接近于直流分量的頻率)更低的頻率下發(fā)生。
日本未審查的專利出版物No.60-500645發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題但是，在前述專利文件1中公開的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，如果因揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓變化引起的氣壓變化在由振膜105和箱101包圍并包含活性碳103的空間中發(fā)生，受該氣壓變化影響的氣壓通過氣管106釋放到低音揚(yáng)聲器102背部的箱101內(nèi)部。如果活性碳103暴露于外界空氣中，則活性碳103吸收外界空氣中所包含的氣體或濕氣，且用于物理地吸收氣體的活性碳103的效果劣化。因此，箱101的內(nèi)部被設(shè)計(jì)成比普通密封箱更氣密。因此，在常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，低音揚(yáng)聲器102背部的腔室具有高氣密性，從而包含活性碳103的空間中的氣壓變化對(duì)低音揚(yáng)聲器102的振膜施加直接影響。
假定箱101內(nèi)部的溫度上升。當(dāng)溫度上升時(shí)，活性碳103釋放已被物理地吸收到活性碳103中的氣體或濕氣，而不抑制箱101內(nèi)部的氣壓變化。因此，在閉合外殼型揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，其中活性碳103設(shè)置于箱101的內(nèi)部，箱101內(nèi)部的氣壓根據(jù)溫度變化的增加更勝于其中不設(shè)置活性碳的閉合外殼揚(yáng)聲器系統(tǒng)。當(dāng)由振膜105和箱101密封的包含活性碳103的空間中的氣壓增加時(shí)，從氣管106釋放出的高壓氣體將低音揚(yáng)聲器102的振膜推向箱101的外部。特別地，低音揚(yáng)聲器102的振膜位置偏離了正常的平衡位置，從而由音圈生成的驅(qū)動(dòng)力或懸掛的承載能力變成非線性的。結(jié)果，出現(xiàn)揚(yáng)聲器系統(tǒng)生成的再現(xiàn)聲壓失真的問題。
另一方面，為解決前述問題，可以使用在低音揚(yáng)聲器102的背部包含低氣密性腔室的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。這種揚(yáng)聲器系統(tǒng)的一個(gè)示例是具有聲學(xué)端口的反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)、或其氣密性不夠高的閉合外殼型揚(yáng)聲器系統(tǒng)。在具有低氣密性的以上揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，低音揚(yáng)聲器102背部中的腔室也具有較低的氣密性。因此，減少了溫度變化所引起的氣壓變化。因此，也減少了低音揚(yáng)聲器102的振膜相對(duì)于平衡位置的偏移。然而，在氣密性較低的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，外界空氣會(huì)進(jìn)入箱101的內(nèi)部。然后，外界空氣中所包含的濕氣或氣體被吸收到活性碳103中，從而劣化了用于物理地吸收氣體的活性碳103的效果。換言之，存在這樣的一個(gè)問題，即用于抑制因聲壓引起的箱101中氣壓變化的活性碳103的效果會(huì)隨著時(shí)間削弱。
在前述專利文件1中所公開的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，也將活性碳設(shè)置于氣管106中，以防止?jié)駳膺M(jìn)入活性碳103。在這種情況中，氣管106中設(shè)置的活性碳首先劣化，且氣管106中設(shè)置的活性碳隨著時(shí)間繼續(xù)劣化。此后，外界空氣中所包含的濕氣或氣體進(jìn)入箱101所包圍的活性碳103。即，氣管106中的活性碳僅可用于減緩由箱101包圍的活性碳103的劣化進(jìn)展，而不能長(zhǎng)時(shí)間維持用于抑制因聲壓引起的氣壓變化的活性碳103的效果。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種揚(yáng)聲器系統(tǒng)，它能長(zhǎng)時(shí)間地維持用于抑制因聲壓引起的氣壓變化的吸收部件(例如活性碳)的效果，即使出現(xiàn)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)也能執(zhí)行穩(wěn)定的操作。
問題的解決方案本發(fā)明的第一方面是一種揚(yáng)聲器系統(tǒng)，它包括箱，其中與外界空氣隔絕的密封腔室形成于該箱的內(nèi)部腔室的至少一部分中；揚(yáng)聲器單元，它設(shè)置于該箱中形成的第一開口中；吸收部件，它置于箱的密封腔室中用于物理地吸收密封腔室中的氣體；以及可變機(jī)構(gòu)，它設(shè)置于該箱中形成的與第一開口不同的第二開口中，用于至少根據(jù)直流分量的氣壓變化改變?cè)撓涞拿芊馇皇业捏w積，該氣壓變化出現(xiàn)于所述密封腔室內(nèi)，其中可變機(jī)構(gòu)包括板件，以及固定于所述第二開口上的支承部件，用于支承所述板件以使所述板件能在密封腔室的體積增加或減少的方向上移動(dòng)。
在基于第一方面的本發(fā)明的第二方面中，吸收部件是多孔材料。
在基于第一方面的本發(fā)明的第三方面中，吸收部件是活性碳。
在基于第一方面的本發(fā)明的第四方面中，箱的內(nèi)部腔室僅由密封腔室形成，至少根據(jù)直流分量的氣壓變化可變機(jī)構(gòu)的板件在密封腔室的體積增加或減少的方向上比揚(yáng)聲器單元的振膜更容易移動(dòng)，其中該氣壓變化出現(xiàn)于密封腔室中；以及可變機(jī)構(gòu)的諧振頻率低于揚(yáng)聲器單元的諧振頻率。
在基于第四方面的本發(fā)明的第五方面中，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)還包括無源錐無源錐盆(drone cone)，它設(shè)置于箱中形成的與第一和第二開口不同的第三開口中，其中可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化在密封腔室的體積增加或減小的方向上比無源錐盆的振膜更容易移動(dòng)，其中氣壓變化出現(xiàn)于密封腔室中，以及可變機(jī)構(gòu)的諧振頻率低于無源錐盆的諧振頻率。
在基于第一方面的本發(fā)明的第六方面中，可變機(jī)構(gòu)還包括第一分隔板，用于將密封腔室分隔成其中設(shè)置吸收部件的第一腔室、以及與板件和支承部件相接觸的第二腔室，通過過第一分隔板形成用于在第一腔室和第二腔室之間通氣的音孔，且音孔用作低通濾波器，其截止頻率低于揚(yáng)聲器單元的低音再現(xiàn)限制的頻率。
在基于第六方面的本發(fā)明的第七方面中，箱的內(nèi)部腔室僅由分成第一和第二腔室的密封腔室形成；以及可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化在密封腔室的體積增加或減少的方向上比揚(yáng)聲器單元的振膜更容易移動(dòng)，其中氣壓變化出現(xiàn)于密封腔室中。
在基于第七方面的本發(fā)明的第八方面中，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)還包括無源錐盆，它與第一腔室相接觸并設(shè)置于箱中形成的與第一和第二開口不同的第三開口中，其中可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化在密封腔室的體積增加或減少的方向上比無源錐盆的振膜更容易移動(dòng)，其中氣壓變化出現(xiàn)于密封腔室中。
在基于第六方面的本發(fā)明的第九方面中，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)還包括第二分隔板，用于分開第一腔室和第三腔室，與不包含在密封腔室內(nèi)的揚(yáng)聲器單元相接觸；傳送機(jī)構(gòu)，它設(shè)置于穿過第二分隔板形成的開口中，用于將揚(yáng)聲器單元的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)的第三腔室內(nèi)的氣壓變化傳送到第一腔室；以及一端口，它設(shè)置于箱內(nèi)，用于使第三腔室暴露給箱的外部，其中傳送機(jī)構(gòu)包括振膜，以及懸掛，它固定于穿過第二分隔板形成的開口上，用于支承振膜以使振膜能根據(jù)揚(yáng)聲器單元的再現(xiàn)聲壓振動(dòng)，以及可變機(jī)構(gòu)的板件，它至少根據(jù)直流分量的氣壓變化在由第一和第二腔室構(gòu)成的密封腔室的體積增加或減少的方向上比傳送機(jī)構(gòu)的振膜更容易移動(dòng)，其中氣壓變化出現(xiàn)于第一和第二腔室中。
在基于第九方面的本發(fā)明的第十方面中，可變機(jī)構(gòu)的板件的面積大于傳送機(jī)構(gòu)的振膜的面積。
在基于第九方面的本發(fā)明的第十一方面中，可變機(jī)構(gòu)的支承部件的剛度小于傳送機(jī)構(gòu)的懸掛的剛度。
發(fā)明效果根據(jù)前述第一方面，可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化移動(dòng)，該氣壓變化出現(xiàn)于密封腔室中。結(jié)果，密封空間的體積增加或減小，從而減小了密封腔室中的氣壓變化。因此，本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)能具有穩(wěn)定的聲學(xué)性能而不受氣壓變化的影響。此外，吸收部件設(shè)置于與外界空氣隔絕的密封腔室中，從而可能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間抑制吸收部件的劣化的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。特別地，根據(jù)本發(fā)明，即使揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境條件改變，也可確保穩(wěn)定的聲學(xué)性能，且可長(zhǎng)時(shí)間維持吸收部件所實(shí)現(xiàn)的低音再現(xiàn)范圍的擴(kuò)展。
根據(jù)前述第二和第三方面，由于吸收部件由活性碳或其它多孔材料制成，箱的體積等效地增加，從而即使較小的箱也允許擴(kuò)展低音再現(xiàn)范圍。
根據(jù)前述第四方面，可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化比揚(yáng)聲器單元的振膜更容易移動(dòng)，其中該氣壓變化發(fā)生于密封腔室中。因此，不對(duì)揚(yáng)聲器單元施加因氣壓變化引起的直接影響成為可能。此外，可變機(jī)構(gòu)的諧振頻率低于揚(yáng)聲器單元的諧振頻率，從而根據(jù)揚(yáng)聲器單元的再現(xiàn)頻率范圍的氣壓變化抑制了可變機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的振動(dòng)。具體地，可變機(jī)構(gòu)至少根據(jù)直流分量的氣壓變化在密封空間的體積增加或減小的方向上位移。因此，根據(jù)揚(yáng)聲器單元的再現(xiàn)頻率范圍中的氣壓變化，使可變機(jī)構(gòu)不發(fā)出非期望聲音成為可能。
根據(jù)前述第五方面，可變機(jī)構(gòu)至少根據(jù)直流分量的氣壓變化在密封空間的體積增加或減小的方向上移動(dòng)。因此，根據(jù)揚(yáng)聲器單元和無源錐盆的再現(xiàn)頻率范圍中的氣壓變化，使可變機(jī)構(gòu)不發(fā)出非期望聲音成為可能。此外，可能實(shí)現(xiàn)反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中低音再現(xiàn)范圍由無源錐盆的聲共振進(jìn)一步擴(kuò)展。此外，反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)可進(jìn)一步增加低音聲壓水平。
根據(jù)前述第六方面，穿過它形成音孔的分隔板僅將頻率低于揚(yáng)聲器單元的低音再現(xiàn)限值的氣壓變化傳到第二腔室。因此，即使第一腔室中的氣壓由揚(yáng)聲器單元所生成的再現(xiàn)聲壓改變，也可能防止第二腔室中的氣壓變化出現(xiàn)。結(jié)果，例如，當(dāng)揚(yáng)聲器單元再現(xiàn)音樂時(shí)，使可變機(jī)構(gòu)不發(fā)出非期望聲音成為可能。
根據(jù)前述第七方面，可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化比揚(yáng)聲器單元的振膜更容易移動(dòng)，該氣壓變化發(fā)生于密封腔室中。因此，不對(duì)揚(yáng)聲器單元施加因氣壓變化引起的直接影響成為可能。
根據(jù)前述第八方面，可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化比無源錐盆的振膜更容易移動(dòng)，該氣壓變化發(fā)生于密封腔室中。因此，不對(duì)無源錐盆施加因氣壓變化引起的直接影響成為可能。此外，可能實(shí)現(xiàn)反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中低音再現(xiàn)范圍由無源錐盆的聲共振進(jìn)一步擴(kuò)展。此外，反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)可進(jìn)一步增加低音聲壓水平。
根據(jù)前述第九方面，第三腔室與密封空間分開，且其中設(shè)置了將第三腔室暴露于箱外部的端口。因此，可能實(shí)現(xiàn)反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中低音再現(xiàn)范圍由端口的聲共振進(jìn)一步擴(kuò)展。此外，反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)可進(jìn)一步增加低音聲壓水平。
根據(jù)前述第十和第十一方面，可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化移動(dòng)，該氣壓變化發(fā)生于第一和第二腔室內(nèi)，以減少氣壓變化。因此，抑制因氣壓變化引起的對(duì)傳送機(jī)構(gòu)的影響成為可能。


圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的包括音孔15h中的聲管19的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的另一示例結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖3是示出根據(jù)第二實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖4是示出根據(jù)第二實(shí)施例的包括更長(zhǎng)音孔25h以用作聲管的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的另一示例結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖5是示出根據(jù)第三實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖6是示出根據(jù)第三實(shí)施例的包括無源錐盆32的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的另一示例結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖7是示出其中將根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)安裝于薄型電視機(jī)中的示例結(jié)構(gòu)的視圖。
圖8是示出其中將根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)安裝于車輛中的示例結(jié)構(gòu)的視圖。
圖9是示出常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的主要部分的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
標(biāo)號(hào)說明10、20、30、50箱
11、21、31、51揚(yáng)聲器單元12、15、25分離板13傳送機(jī)構(gòu)131、171、271、371、471振膜132、172、272、372、472懸掛14、24、34、54吸收部件16、26、36、56背板17、27、37、57可變機(jī)構(gòu)18端口60薄型電視主體61顯示器70揚(yáng)聲器系統(tǒng)71車輛座位具體實(shí)施方式
[第一實(shí)施例]參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖1中，揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括箱10、揚(yáng)聲器單元11、第一分隔板12、無源錐盆13、吸收部件14、第二分隔板15、背板16、可變機(jī)構(gòu)17和端口18。如圖1所示，根據(jù)第一實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)是反相型揚(yáng)聲器。
箱10由揚(yáng)聲器系統(tǒng)外殼的正面、頂面、底面、以及左右側(cè)面限定。例如，揚(yáng)聲器單元11是電動(dòng)揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器單元11被附著到箱10前面形成的開口，使得揚(yáng)聲器單元11的發(fā)聲表面面向箱10的外部。將包括可變機(jī)構(gòu)17的背板16附著到箱10的背面?？勺儥C(jī)構(gòu)17包含板狀的振膜171和懸掛172。懸掛172被固定于穿過背板16形成的開口上，并按一定方式支承振膜171使得振膜171在箱10的內(nèi)部體積增加或減小的方向上移動(dòng)。此外，在箱10的內(nèi)部，配備有無源錐盆13的第一分隔板12固定于揚(yáng)聲器單元11的背后。無源錐盆13包括振膜131和懸掛132。懸掛132被固定于穿過第一分隔板12形成的開口上，并按一定方式支承振膜131使得振膜131可根據(jù)揚(yáng)聲器單元11所產(chǎn)生的聲壓移動(dòng)。在本發(fā)明中，可變機(jī)構(gòu)的板件對(duì)應(yīng)于振膜171，且支承部件對(duì)應(yīng)于懸掛172。此外，本發(fā)明的傳送機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)于無源錐盆13。
此外，在箱10的內(nèi)部，第二分隔板15固定于第一分隔板12的背后，其中音孔15h穿過該第二分隔板15大致在中間形成。揚(yáng)聲器系統(tǒng)的內(nèi)部空間由具有無源錐盆13的第一分隔板12和第二分隔板15分隔成第一腔室R11、第二腔室R12和第三腔室R13。
注意第一腔室R11、第二腔室R12和第三腔室R13從其中設(shè)置有揚(yáng)聲器單元11的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的前部按順序形成。具有無源錐盆13的第一分隔板12置于第一腔室R11和第二腔室R12之間，且第二分隔板15置于第二腔室R12和第三腔室R13之間。第二腔室R12和第三腔室R13是與外界空氣隔絕的密封腔室。此外，端口18設(shè)置于箱10的前部，且第一腔室R11通過端口18暴露于箱10的外部。
例如，分別設(shè)定振膜171和131的面積以及懸掛172和132的剛度，以例如滿足以下條件。
根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化，箱內(nèi)部的氣壓變化在接近于直流分量的頻率上出現(xiàn)。嚴(yán)格地說，箱內(nèi)部的氣壓變化因包含由溫度變化或大氣壓變化所產(chǎn)生的頻率分量的分量而發(fā)生。但是，與揚(yáng)聲器單元11能再現(xiàn)的頻率范圍相比，該頻率分量的頻率極為接近于零。因此，不夸張地說，由于環(huán)境溫度或大氣壓的變化引起的箱內(nèi)部的氣壓變化僅僅是直流分量的氣壓變化(靜態(tài)氣壓變化)。在以下描述中，由于環(huán)境溫度或大氣壓的變化引起的揚(yáng)聲器內(nèi)部的氣壓變化被稱作“直流分量的氣壓變化”。
可變機(jī)構(gòu)17的振膜171被設(shè)置成根據(jù)直流分量的氣壓變化(它是由揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化引起的)比無源錐盆13的振膜131更容易在箱10的內(nèi)部體積增加或減小的方向上移動(dòng)?？勺儥C(jī)構(gòu)17中所包含的振膜171的位移X17由以下等式(1)表示。在以下等式(1)中，振膜171的面積由A17表示，懸掛172的剛度由S17表示，且第二腔室R12的氣壓由Pa表示。
X17＝Pa*A17/S17 (1)類似地，無源錐盆13的位移X13由以下等式(2)表示。在以下等式中，振膜131的面積由A13表示，且懸掛132的剛度由S13表示。
X13＝Pa*A13/S13 (2)面積A17和A13以及剛度S17和S13被分別設(shè)置成通過以上等式(1)和(2)計(jì)算出的位移X17和X13滿足以下等式(3)。
X17＞X13 (3)通過滿足以上等式(3)，可變機(jī)構(gòu)17的振膜171根據(jù)直流分量的氣壓變化比無源錐盆13的振膜131更容易在箱10的內(nèi)部體積增加或減少的方向上移動(dòng)。
注意以上等式(1)到(3)基于這樣的一種關(guān)系，即揚(yáng)聲器系統(tǒng)的內(nèi)部氣壓所產(chǎn)生的力在其中箱10的內(nèi)部體積增加或減小的方向上使振膜171(或振膜131)移動(dòng)，該力與振膜171(或振膜131)的面積成比例。因此，為了增加振膜171的位移X17，以上等式(1)指出振膜171的面積A17應(yīng)增加以增加施加于振膜171上的力。此外，如果振膜171的面積A17增加，則由于除根據(jù)振膜171的面積A17和內(nèi)部氣壓之間的關(guān)系所生成的力以外的因素，振膜171更容易在箱10的內(nèi)部體積增加或減少的方向上移動(dòng)。例如，如果振膜171的面積A17增加，則有機(jī)械阻抗量與振膜171的面積A17的平方成反比的因素，從而減小了振膜171的等效質(zhì)量。通過該因素，當(dāng)振膜171的面積A17被設(shè)置為大于振膜131的面積A13時(shí)，振膜171的等效質(zhì)量變得小于振膜131的等效質(zhì)量。結(jié)果，可變機(jī)構(gòu)17的振膜171根據(jù)直流分量的氣壓變化比無源錐盆13的振膜131更容易在箱10的內(nèi)部體積增加或減少的方向上移動(dòng)。
注意可變機(jī)構(gòu)17的振膜171應(yīng)被設(shè)置成至少根據(jù)直流分量的氣壓變化比無源錐盆13的振膜131更容易移動(dòng)。換句話說，根據(jù)在高于直流分量頻率的頻率范圍中出現(xiàn)的其它氣壓變化(動(dòng)態(tài)氣壓變化)，可比無源錐盆13的振膜131更容易或更不容易地移動(dòng)(振動(dòng))可變機(jī)構(gòu)17的振膜171。
吸收部件14置于第二腔室R12中。吸收部件14是物理地吸收氣體的多孔材料。例如，吸收部件14是活性碳。多孔材料可物理地將氣體吸入小孔，每個(gè)小孔都具有微米量級(jí)的大小。作為多孔材料的其它實(shí)例，可使用碳納米管、球殼狀碳分子、沸石、二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO3)、氧化鎂(MgO)、四氧化二氮(Fe3O4)、分子篩等。例如，在揚(yáng)聲器系統(tǒng)的前后方向上穿透的開口14h基本形成于吸收部件14的中間。
第二腔室R12、第二分隔板15和音孔15h用作低通濾波器，用于從第二腔室R12經(jīng)過第三腔室R13僅傳送在低于揚(yáng)聲器單元11的低音再現(xiàn)限值的頻率上的氣壓變化。換言之，第二腔室R12、第二分隔板15和音孔15h用作低通濾波器，用于阻止揚(yáng)聲器單元11的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)的氣壓變化通過可變機(jī)構(gòu)17傳送。例如，如果揚(yáng)聲器單元11的低音再現(xiàn)限值是50Hz，則低通濾波器的截止頻率被設(shè)定為低于聲頻范圍的頻率(例如，20Hz)。注意，通過滿足以上等式(3)，可變機(jī)構(gòu)17的振膜171至少根據(jù)直流分量的氣壓變化比無源錐盆13的振膜131更容易地移動(dòng)。但是，在其它頻率范圍內(nèi)，可變機(jī)構(gòu)17的振膜171可由于從揚(yáng)聲器單元11生成的聲壓而振動(dòng)。因此，上述低通濾波器可抑制由可變機(jī)構(gòu)17的振膜171的聲壓產(chǎn)生的振動(dòng)。
以下描述的是根據(jù)第一實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的操作。圖1中，揚(yáng)聲器單元11是按公知方式工作的電動(dòng)揚(yáng)聲器，且這里省去了其詳細(xì)描述。當(dāng)把音頻信號(hào)應(yīng)用于揚(yáng)聲器單元11時(shí)，音圈生成一作用力，以振動(dòng)錐形膜片，從而產(chǎn)生聲壓。錐形膜片生成的聲壓經(jīng)由箱10中形成的第一腔室R11發(fā)送到無源錐盆13的振膜131。由于振膜131由懸掛132支承以根據(jù)聲壓移動(dòng)，所以振動(dòng)膜131振動(dòng)以改變第二腔室R12中的內(nèi)壓。然而，吸收部件14被置于第二腔室R12內(nèi)。因此，吸收部件14抑制第二腔室R12中的氣壓變化，從而提供了物理吸收的效果，且等效地增加了第二腔室R12的體積。具體地，揚(yáng)聲器系統(tǒng)像揚(yáng)聲器單元設(shè)置于較大體積的箱中那樣工作，并由于端口18的作用像揚(yáng)聲器系統(tǒng)是體積較大的反相型揚(yáng)聲器那樣工作。
如上所述，由第二腔室R12、第二分隔板15和音孔15h構(gòu)成的低通濾波器的截止頻率低于揚(yáng)聲器單元11所生成聲壓的頻率。因此，該聲壓將不通過音孔15h傳送。即，前述低通濾波器可用于阻止該聲壓傳送到可變機(jī)構(gòu)17，從而使得抑制由可變機(jī)構(gòu)17的振動(dòng)產(chǎn)生的不期望聲音的發(fā)射成為可能。
另一方面，第二腔室R12的內(nèi)壓根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化、揚(yáng)聲器單元11的發(fā)熱等而變化。例如，當(dāng)?shù)诙皇襌12的內(nèi)部溫度增加時(shí)，第二腔室R12中的空氣膨脹，從而增加了第二腔室R12中的氣壓。此后，吸收部件14工作以抑制氣壓增加。然而，在氣壓增加連同溫度增加的情況下，吸收部件14可用于提供釋放其中吸收的空氣或濕氣的效果，而不抑制壓力增加。因此，一般來說，與沒有吸收部件14的第二腔室R12相比，具有吸收部件14的第二腔室R12中的氣壓增加。如上所述，由于前述壓力增加引起的氣壓變化發(fā)生于比揚(yáng)聲器單元11的低音再現(xiàn)限值頻率低得多的頻率，并發(fā)生于接近于直流分量的頻率。
第二腔室R12、第二分隔板15和音孔15h用作低通濾波器，用于從第二腔室R12經(jīng)過第三腔室R13僅傳送在低于揚(yáng)聲器單元11的低音再現(xiàn)限值的頻率上的氣壓變化。因此，由于第二腔室R12中增加的氣壓是要在接近于直流分量的頻率下變化的氣壓，該氣壓經(jīng)由音孔15h傳送到第三腔室R13。此外，可變機(jī)構(gòu)17的振膜171被設(shè)置成至少根據(jù)直流分量的氣壓變化比無源錐盆13的振膜131更容易移動(dòng)。因此，通過傳送到第三腔室R13的氣壓，可變機(jī)構(gòu)17的振膜171只在朝向箱10的背部的方向上移動(dòng)。如果腔室R13中的內(nèi)壓變得高于預(yù)定氣壓，則無源錐盆13的振膜131也移動(dòng)。但是，無源錐盆13的振膜131的位移與可變機(jī)構(gòu)17的振膜171的位移相比相當(dāng)小。由于可變機(jī)構(gòu)17的振膜171的位移，增加了第三腔室R13的體積。結(jié)果，減小了第二腔室R12和第三腔室R13中的氣壓增加。此外，由于減小了氣壓增加，會(huì)抑制由于氣壓增加而施加于無源錐盆13上的影響。
如上所述，當(dāng)根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化出現(xiàn)第二腔室R12中的氣壓變化時(shí)，可變機(jī)構(gòu)17的振膜171根據(jù)直流分量的氣壓變化在第三腔室R13的體積增加或減小的方向上移動(dòng)。隨后，第二和第三腔室R12和R13中的內(nèi)壓通過以上位移而減小，從而抑制了施加于無源錐盆13上的直接影響。因此，揚(yáng)聲器系統(tǒng)可維持與初始狀態(tài)中(在氣壓變化根據(jù)環(huán)境溫度或大氣壓的變化出現(xiàn)前)相類似的性能。
將吸收部件14置于第二腔室R12中，且密封第二腔室R12以與外部空氣隔絕。因此，可防止吸收部件14因外部空氣的影響而劣化，從而允許將吸收部件14長(zhǎng)時(shí)間地維持?jǐn)U展低音再現(xiàn)范圍的效果而不被劣化。
本實(shí)施例說明了一示例，其中低通濾波器的截止頻率應(yīng)設(shè)定于低于揚(yáng)聲器單元11的低音再現(xiàn)限值的頻率。然而，低通濾波器的截止頻率最好設(shè)定于一較低頻率。在前述示例中，即使揚(yáng)聲器單元11的低音再現(xiàn)限值的頻率是50Hz，截止頻率也被設(shè)定于低于音頻范圍的頻率(例如20Hz)，從而進(jìn)一步抑制由于揚(yáng)聲器單元11生成的聲壓而施加于可變機(jī)構(gòu)17上的影響。在設(shè)定低通濾波器的截止頻率的情況中，在例如吸收部件14未被置于揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的假設(shè)下，截止頻率被設(shè)定于預(yù)定頻率。實(shí)際上，第二腔室R12的體積由吸收部件14偽增加。因此，實(shí)際截止頻率變得低于已設(shè)定的預(yù)定頻率。換言之，使用吸收部件14，該截止頻率不會(huì)變得高于已設(shè)定的預(yù)定頻率。因此，不會(huì)從可變機(jī)構(gòu)17發(fā)射意外的、非期望的聲音?；蛘撸深A(yù)先估計(jì)吸收部件14所產(chǎn)生的偽體積增加以設(shè)定截止頻率。
本實(shí)施例說明了一示例，其中揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括穿過第二分隔板15形成的音孔15h，以用作低通濾波器。但如圖2所示，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)可包括連接到音孔15h的聲管19，以具有更長(zhǎng)的孔。圖2是示出包括音孔15h內(nèi)的聲孔19的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的另一示例性結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。在該揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，可將聲負(fù)荷進(jìn)一步施加于聲管19，從而允許將低通濾波器的截止頻率設(shè)定于更低的頻率。結(jié)果，當(dāng)揚(yáng)聲器單元11處于操作中時(shí)，聲壓較不易傳送到可變機(jī)構(gòu)17，從而進(jìn)一步抑制了由可變機(jī)構(gòu)17產(chǎn)生的非期望聲音的發(fā)射。
此外，本實(shí)施例說明了一示例，其中可變機(jī)構(gòu)17和無源錐盆13中的每一個(gè)分別都包括振膜和懸掛。然而，可整體形成由相似或不同材料制成的振膜和懸掛。
此外，本實(shí)施例說明了一示例，其中揚(yáng)聲器系統(tǒng)是其中設(shè)置了端口18的反相型揚(yáng)聲器。然而，不具有端口18，揚(yáng)聲器系統(tǒng)可以是其中設(shè)置了無源錐盆的反相型揚(yáng)聲器?；蛘撸擅芊庠摀P(yáng)聲器系統(tǒng)，其中不設(shè)置端口18。在這種情況中，緊鄰揚(yáng)聲器單元11之后放置的第一腔室R11被密閉密封。但如上所述，即使第二腔室R12中的氣壓變化根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化而出現(xiàn)時(shí)，也抑制了施加于無源錐盆13上的影響。因此，沒有對(duì)揚(yáng)聲器單元11和前述無源錐盆的直接影響，從而使得確保穩(wěn)定的操作成為可能。
此外，本發(fā)明說明了一示例，其中分開形成了背板16和箱10。然而，箱10可整體地形成其背面。在這種情況中，將可變機(jī)構(gòu)17附著到在箱10的背面上形成的開口。
(第二實(shí)施例)
參考圖3描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。圖3是示出根據(jù)第二實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
在圖3中，揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括箱20、揚(yáng)聲器單元21、吸收部件24、背板26和可變機(jī)構(gòu)27。如圖3所示，根據(jù)第二實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)是閉合外殼型揚(yáng)聲器。第二實(shí)施例中的揚(yáng)聲器單元21、第一分隔板25和背板26分別具有與第一實(shí)施例中的揚(yáng)聲器單元11、第二分隔板15和背板16相同的功能。因此，這里省去其詳細(xì)描述。吸收部件24類似于第一實(shí)施例中的吸收部件14，區(qū)別在于這些吸收部件形狀不同。
箱20由揚(yáng)聲器系統(tǒng)外殼的前面、上面、下面和左右側(cè)面限定。將揚(yáng)聲器單元21附著到在箱20前部形成的開口，使得揚(yáng)聲器單元21的發(fā)聲表面面向箱20的外部。將包含可變機(jī)構(gòu)27的背板26附著到箱20的背部?？勺儥C(jī)構(gòu)27包括板狀的振膜271和懸掛272。懸掛272被固定到穿過背部26形成的開口，并按一定方式支承振膜271，使得振膜271能在箱20的內(nèi)部體積增加或減少的方向上移動(dòng)。在本發(fā)明中，可變機(jī)構(gòu)的板件對(duì)應(yīng)于振膜271，且支承部件對(duì)應(yīng)于懸掛272。
此外，在箱20的內(nèi)部，其中形成音孔25h的第一分隔板固定于揚(yáng)聲器單元21的背面。揚(yáng)聲器系統(tǒng)的內(nèi)部空間由第一分隔板25分隔成第一腔室R21和第二腔室R22。
第一腔室R21和第二腔室R22從其中設(shè)置了揚(yáng)聲器單元21的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的前部按序形成。第一分隔板25置于第一腔室R21和第二腔室R22之間。第一腔室R21和第二腔室R22是密封腔室，與外部空氣隔絕。由于本實(shí)施例中的揚(yáng)聲器系統(tǒng)是閉合外殼型揚(yáng)聲器，第一腔室R21和第二腔室R22被密閉地密封。
在可變機(jī)構(gòu)27中，例如，分別設(shè)定振膜271的面積和懸掛272的剛度，以滿足以下條件。可變機(jī)構(gòu)27的振膜271被設(shè)置成根據(jù)直流分量的氣壓變化在第一腔室R21和第二腔室R22的體積增加或減少的方向上比揚(yáng)聲器單元21的振膜更容易移動(dòng)，該氣壓變化是由揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化引起的。振膜271的位移X27由以下等式(4)表示。在以下等式(4)中，振膜271的面積由A27表示，懸掛272的剛度由S27表示，且第一腔室R21的氣壓由Pb表示。
X27＝Pb*A27/S27 (4)類似地，揚(yáng)聲器單元21的振膜的位移X21由以下等式(5)表示。在以下等式(5)中，揚(yáng)聲器單元21的振膜面積由A21表示，且懸掛的剛度由S21表示。
X21＝Pb*A21/S21 (5)面積A27和剛度S27被分別設(shè)置成通過以上等式(4)和(5)計(jì)算出的位移X27和X21滿足以下等式(6)。
X27＞X21 (6)通過滿足以上等式(6)，可變機(jī)構(gòu)27的振膜271根據(jù)直流分量的氣壓變化在第一腔室R21和第二腔室R22的體積增加或減小的方向上比揚(yáng)聲器單元21的振膜更容易移動(dòng)。
類似于以上第一實(shí)施例，可變機(jī)構(gòu)27的振膜271應(yīng)被設(shè)置成至少根據(jù)直流分量的氣壓變化比揚(yáng)聲器單元21的振膜更容易移動(dòng)。換言之，根據(jù)高于直流分量頻率的頻率范圍內(nèi)發(fā)生的其它氣壓變化，可變機(jī)構(gòu)27的振膜271可比揚(yáng)聲器單元21的振膜更容易或更難地移動(dòng)。
吸收部件24置于第一腔室R21內(nèi)。吸收部件24是多孔材料，類似于第一實(shí)施例中所述的吸收部件14。
類似于上述第一實(shí)施例，第一腔室R21、第一分隔板25和音孔25h用作低通濾波器，用于從第一腔室R21經(jīng)過第二腔室R22僅傳送在低于揚(yáng)聲器單元21的低音再現(xiàn)限值的頻率上的氣壓變化。例如，在本實(shí)施例中，揚(yáng)聲器單元11的低音再現(xiàn)限制被設(shè)定為50Hz，且低通濾波器的截止頻率被設(shè)定為低于聲頻范圍的頻率(例如，20Hz)。
接著描述根據(jù)第二實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的操作。圖3中，當(dāng)音頻信號(hào)施加于揚(yáng)聲器單元21上時(shí)，音圈產(chǎn)生一作用力來振動(dòng)錐形膜片，從而產(chǎn)生聲壓。通過錐形膜片產(chǎn)生的聲壓，增加第一腔室R21的內(nèi)壓。但是，由于吸收部件24設(shè)置于第一腔室R21內(nèi)，第一腔室R21中的氣壓變化被提供物理吸收效果的吸收部件24抑制，且等效地增加第一腔室R21的體積。具體地，揚(yáng)聲器系統(tǒng)就像揚(yáng)聲器單元被置于較大體積的箱中那樣工作。
如上所述，由第一腔室R21、第一分隔板25和音孔25h形成的低通濾波器的截止頻率低于揚(yáng)聲器單元21所生成聲壓的頻率。因此，該聲壓將不通過音孔25h傳送。即，前述低通濾波器可用于阻止該聲壓傳送到可變機(jī)構(gòu)27，因此使抑制因可變機(jī)構(gòu)27的振動(dòng)產(chǎn)生的非期望聲音的發(fā)射。
另一方面，第一腔室R21的內(nèi)壓根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化、揚(yáng)聲器單元21的發(fā)熱等而變化。由釋放氣體的吸收部件24所引起的氣壓變化的原因與以上第一實(shí)施例中的相同。第一腔室R21、第一分隔板25和音孔25h用作低通濾波器，用于從揚(yáng)聲器單元21經(jīng)過第二腔室R22僅傳送在低于揚(yáng)聲器單元21的低音再現(xiàn)限值的頻率上的氣壓變化。因此，由于第一腔室R21中增加的氣壓是要以接近于直流分量的頻率變化的氣壓，該氣壓經(jīng)由音孔25h傳送到第二腔室R22。此外，可變機(jī)構(gòu)27的振膜271被設(shè)置成至少根據(jù)直流分量的氣壓變化比揚(yáng)聲器單元21的振膜更容易移動(dòng)。因此，通過傳送到第二腔室R22的氣壓，可變機(jī)構(gòu)27的振膜271僅在朝向箱20背面的方向上移動(dòng)。如果第一腔室和第二腔室中的每一個(gè)內(nèi)壓都變得高于預(yù)定氣壓，則揚(yáng)聲器單元21的振膜也移動(dòng)。然而，與可變機(jī)構(gòu)27的振膜271的位移相比，揚(yáng)聲器單元21的振膜的位移相當(dāng)小。通過可變機(jī)構(gòu)27的振膜271的位移，增加了第一腔室R21和第二腔室R22的體積。結(jié)果，第一腔室R21和第二腔室R22中的氣壓增加減小。此外，由于減小了氣壓增加，將抑制該氣壓增加作用于揚(yáng)聲器單元21上的直接影響。即，揚(yáng)聲器單元21的振膜位置將不偏離正常平衡位置，從而使確保穩(wěn)定操作成為可能。
如上所述，當(dāng)?shù)谝磺皇襌21和第二腔室R22中的氣壓根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓而變化時(shí)，可變機(jī)構(gòu)27的振膜271根據(jù)直流分量的氣壓變化在第一腔室R21和第二腔室R22的體積增加或減小的方向上移動(dòng)。隨后，第一和第二腔室R21和R22的體積因以上位移而增加或減小，且減小了第一和第二腔室R21和R22中的氣壓，從而抑制了作用于揚(yáng)聲器單元21上的直接影響。
由于本實(shí)施例中的揚(yáng)聲器系統(tǒng)是閉合外殼型揚(yáng)聲器，吸收部件24被設(shè)置成與外界空氣隔離。因此，即使在環(huán)境溫度或大氣壓出現(xiàn)變化的環(huán)境下，也防止吸收部件24因外界空氣的影響而劣化，從而使吸收部件24能長(zhǎng)時(shí)間地保持?jǐn)U展低音再現(xiàn)范圍的效果。
類似于以上的第一實(shí)施例，本實(shí)施例說明了這樣的一個(gè)示例，其中低通濾波器的截止頻率應(yīng)設(shè)定為低于揚(yáng)聲器單元21的低音再現(xiàn)限值的頻率。但是，低通濾波器的截止頻率最好設(shè)定于可能的最低頻率。
此外，類似于以上的第一實(shí)施例，本實(shí)施例說明了這樣的一個(gè)示例，其中揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括穿過第一分隔板25形成的音孔25h，以用作低通濾波器。然而，如圖4所示，揚(yáng)聲器系統(tǒng)可包括更長(zhǎng)的音孔25h以用作聲管。圖4是示出根據(jù)第二實(shí)施例的包含更長(zhǎng)音孔25h以用作聲管的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的另一示例性結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。在該揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，聲負(fù)荷可進(jìn)一步施加于該更長(zhǎng)的音孔25h，從而允許將低通濾波器的截止頻率設(shè)定為較低的頻率。結(jié)果，當(dāng)揚(yáng)聲器單元21在操作中時(shí)，聲壓較不易于傳送到可變機(jī)構(gòu)27，從而進(jìn)一步抑制了可變機(jī)構(gòu)27所產(chǎn)生的非期望聲音的發(fā)送。
圖4所示的揚(yáng)聲器系統(tǒng)是包括無源錐盆22的反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)。在圖4中，應(yīng)根據(jù)直流分量的氣壓變化分別設(shè)定可變機(jī)構(gòu)27的振膜271的面積以及可變機(jī)構(gòu)27的懸掛272的剛度，以滿足以上等式(6)和以下等式(7)。注意，由第一腔室R21中的氣壓引起的無源錐盆22的振膜位移由X22表示。
X27＞X22 (7)通過滿足以上的等式(6)和(7)，可變機(jī)構(gòu)27的振膜271根據(jù)直流分量的氣壓變化在箱20的內(nèi)部體積增加或減少的方向上比揚(yáng)聲器單元21的振膜和無源錐盆22的振膜更容易移動(dòng)。因此，即使第一腔室R21中的氣壓根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化而變化，也能抑制作用于揚(yáng)聲器單元21和無源錐盆22上的直接影響。即，揚(yáng)聲器單元21和無源錐盆22的振膜的每個(gè)位置將不偏離正常平衡位置，從而使確保穩(wěn)定操作成為可能。
(第三實(shí)施例)將參考圖5描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。圖5是示出根據(jù)第三實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
在圖5中，揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括箱30、揚(yáng)聲器單元31、吸收部件34、背板36和可變機(jī)構(gòu)37。如圖5所示，根據(jù)第三實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)是閉合外殼型揚(yáng)聲器，其腔室R31通過箱30和背板36封閉。第三實(shí)施例中的揚(yáng)聲器單元31和背板36的功能分別與第一實(shí)施例中的揚(yáng)聲器單元11和背板16相同。因此，這里省去其詳細(xì)描述。吸收部件34類似于第一實(shí)施例中的吸收部件14，區(qū)別在于這些吸收部件具有不同的形狀。
箱30由揚(yáng)聲器系統(tǒng)的外殼的前面、上面、底面以及左右側(cè)面限定。將揚(yáng)聲器單元31附著到箱30前部中形成的開口，以使揚(yáng)聲器單元31的發(fā)聲表面面向箱30的外部。包含可變機(jī)構(gòu)37的背板36附著到箱30的背部?？勺儥C(jī)構(gòu)37包括板形振膜371和懸掛372。懸掛372被固定于穿過背板36形成的開口上，并支承振膜371以使振膜371能在箱30的內(nèi)部體積增加或減少的方向上移動(dòng)。在本發(fā)明中，可變機(jī)構(gòu)的板件對(duì)應(yīng)于振膜371，且支承部件對(duì)應(yīng)于懸掛372。
在可變機(jī)構(gòu)37中，例如，將振膜371的面積以及懸掛372的剛度分別設(shè)置成滿足以下條件。將可變機(jī)構(gòu)37的振膜371設(shè)置成根據(jù)直流分量的氣壓變化在腔室R31的體積增加或減少的方向上比揚(yáng)聲器單元31的振膜更容易移動(dòng)，其中該氣壓變化是因揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化引起的。振膜371的位移X37由以下等式(8)表示。在以下等式(8)中，振膜371的面積由A37表示，懸掛372的剛度由S37表示，且腔室R31的氣壓由Pc表示。
X37＝Pc*A37/S37 (8)類似地，揚(yáng)聲器單元31的振膜的位移X31由以下等式(9)表示。在以下等式9中，揚(yáng)聲器單元31的振膜的面積由A31表示，且懸掛的剛度由S31表示。
X31＝Pc*A31/S31 (9)面積A37和剛度S37被分別設(shè)置成使通過以上等式(8)和(9)計(jì)算出的位移X37和X31滿足以下等式(10)。
X37＞X31 (10)通過滿足以上等式(10)，可變機(jī)構(gòu)37的振膜371根據(jù)直流分量的氣壓變化在腔室R31的體積增加或減少的方向上比揚(yáng)聲器單元31的振膜更容易移動(dòng)。
注意，可變機(jī)構(gòu)37的振膜371應(yīng)設(shè)置成至少根據(jù)上述直流分量的氣壓變化比揚(yáng)聲器單元31的振膜更容易移動(dòng)。但在本實(shí)施例中，還需要以下條件。
可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37要求設(shè)置成低于揚(yáng)聲器單元31的諧振頻率f31。因此，可變機(jī)構(gòu)37的振動(dòng)被抑制在揚(yáng)聲器單元31的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)。結(jié)果，在揚(yáng)聲器單元31的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)，可變機(jī)構(gòu)37較不可能產(chǎn)生非期望的聲音。諧振頻率f37是基于腔室R31的剛度、振膜371的質(zhì)量以及懸掛372的剛度來計(jì)算的。類似地，諧振頻率f31是基于腔室R31的剛度、揚(yáng)聲器單元31的振膜的質(zhì)量以及懸掛的剛度來計(jì)算的。因此，振膜371的質(zhì)量和懸掛372的剛度被適當(dāng)設(shè)置成使可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37被設(shè)定為低于揚(yáng)聲器單元31的諧振頻率f31。注意，振膜371的質(zhì)量越大，可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37就變得越低，且懸掛372的剛度越小，可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37就變得越低。此外，可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37最好設(shè)定為可能的最低頻率。例如，可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37可設(shè)定為低于聲頻范圍的頻率(20Hz或以下)。吸收部件34是多孔材料，類似于第一實(shí)施例中所述的吸收部件14。
接著描述根據(jù)第三實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的操作。在圖5中，當(dāng)音頻信號(hào)施加于揚(yáng)聲器單元31時(shí)，音圈產(chǎn)生一作用力來振動(dòng)錐形膜片，從而產(chǎn)生聲壓。通過錐形膜片所產(chǎn)生的聲壓，增加腔室R31的內(nèi)壓。然而，吸收部件34置于第一腔室R31內(nèi)。因此，腔室R31中的氣壓變化被提供物理吸收效果的吸收部件34抑制，且等效地增加腔室R31的體積。具體地，揚(yáng)聲器系統(tǒng)就像揚(yáng)聲器單元被置于較大體積的箱中那樣工作。
如上所述，可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37被設(shè)定為低于揚(yáng)聲器單元31的諧振頻率f31。因此，在揚(yáng)聲器單元31的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)抑制了可變機(jī)構(gòu)37的振動(dòng)。即，在揚(yáng)聲器單元31的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)抑制了可變機(jī)構(gòu)37產(chǎn)生的非期望聲音的發(fā)射。
另一方面，腔室R31的內(nèi)壓根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化、揚(yáng)聲器單元31的發(fā)熱等而變化。由釋放氣體的吸收部件24所引起的氣壓變化的原因與以上第一實(shí)施例中的相同?？勺儥C(jī)構(gòu)37的振膜371被設(shè)置成至少根據(jù)直流分量的氣壓變化比揚(yáng)聲器單元31的振膜更容易移動(dòng)。因此，通過腔室R31中增加的氣壓，可變機(jī)構(gòu)37的振膜371僅在朝向箱30背面的方向上移動(dòng)。如果腔室R31中的內(nèi)壓變得高于預(yù)定氣壓，則揚(yáng)聲器單元31的振膜也移動(dòng)。但是，揚(yáng)聲器單元31的振膜的位移與可變機(jī)構(gòu)37的振膜371的位移相比相當(dāng)小。通過可變機(jī)構(gòu)37的振膜371的位移，增加了腔室R31的體積。結(jié)果，減小了腔室R31中的氣壓增加。此外，由于減小了腔室R31中的氣壓增加，將抑制由于氣壓增加而作用于揚(yáng)聲器單元31上的直接影響。即，揚(yáng)聲器單元31的振膜位置將不偏離正常平衡位置，從而使確保穩(wěn)定操作成為可能。
如上所述，當(dāng)腔室R31中的氣壓根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化而變化時(shí)，可變機(jī)構(gòu)37的振膜371根據(jù)直流分量的氣壓變化在腔室R31的體積增加或減少的方向上移動(dòng)。隨后，通過以上移動(dòng)來增加或減少腔室R31的體積，從而抑制作用于揚(yáng)聲器單元31上的直接影響。
由于本實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)是閉合外殼形揚(yáng)聲器，具有吸收部件34的腔室R31被密封與外界空氣隔離。因此，即使在環(huán)境溫度或大氣壓出現(xiàn)變化的環(huán)境下，也防止了諸如活性碳的吸收部件34因外界空氣的影響而劣化，從而使吸收部件34長(zhǎng)時(shí)間地保持?jǐn)U展低音再現(xiàn)范圍的效果。此外，第一和第二實(shí)施例中提供的低通濾波器在本實(shí)施例中并非是必要的，由此簡(jiǎn)化了揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
如圖5所示，上述本實(shí)施例說明了這樣的一個(gè)示例，其中揚(yáng)聲器系統(tǒng)是閉合外殼形揚(yáng)聲器系統(tǒng)。但如圖6所示，揚(yáng)聲器系統(tǒng)是包含無源錐盆32的反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)。圖6是示出根據(jù)第三實(shí)施例的包含無源錐盆32的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的另一示例性結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。在可變機(jī)構(gòu)37中，應(yīng)將振膜371的面積和懸掛372的剛度分別設(shè)置成滿足以上等式(10)和以下等式(11)。注意，因腔室R31中的氣壓引起的無源錐盆32的振膜位移由X32表示。
X37＞X32 (11)通過滿足以上等式(10)和(11)，可變機(jī)構(gòu)37的振膜371根據(jù)直流分量的氣壓變化比揚(yáng)聲器單元31的振膜和無源錐盆32的振膜更容易移動(dòng)。
此外，可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37要求設(shè)定為低于揚(yáng)聲器單元31的諧振頻率f31和無源錐盆32的諧振頻率f32。因此，在揚(yáng)聲器單元31和無源錐盆32的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)抑制了可變機(jī)構(gòu)37的振動(dòng)。結(jié)果，使可變機(jī)構(gòu)37不發(fā)出在揚(yáng)聲器單元31和無源錐盆32的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)的非期望聲音成為可能。在一般揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，揚(yáng)聲器單元31的諧振頻率f31高于無源錐盆32的諧振頻率f32。此外，無源錐盆32的諧振頻率f32約為50Hz。因此，如果可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37被設(shè)定為諧振頻率f32(例如，20Hz或以下)，則可變機(jī)構(gòu)37可與揚(yáng)聲器單元31和無源錐盆32分開操作。
如上所述，如圖6所示，在包含無源錐盆32的反相型揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，將可變機(jī)構(gòu)37的振膜371的面積以及可變機(jī)構(gòu)37的懸掛372的剛度分別設(shè)置成滿足可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37低于揚(yáng)聲器單元31的諧振頻率f31和無源錐盆32的諧振頻率f32的條件，并滿足以上的等式(10)和(11)。因此，當(dāng)腔室R31中出現(xiàn)直流分量的氣壓變化時(shí)，可變機(jī)構(gòu)37的振膜371比揚(yáng)聲器單元31的振膜和無源錐盆32的振膜更容易地移動(dòng)。換言之，即使腔室R31中的氣壓根據(jù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化而變化，也抑制了作用于揚(yáng)聲器單元31和無源錐盆32上的直接影響。結(jié)果，揚(yáng)聲器單元31和無源錐盆32的振膜的每個(gè)位置將不偏離正常平衡位置，從而使確保穩(wěn)定操作成為可能。此外，可變機(jī)構(gòu)37的諧振頻率f37低于揚(yáng)聲器單元31的諧振頻率f31和無源錐盆32的諧振頻率f32，從而抑制了可變機(jī)構(gòu)37在揚(yáng)聲器單元31和無源錐盆32的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)。結(jié)果，使可變機(jī)構(gòu)37在揚(yáng)聲器單元31的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)不發(fā)出非期望聲音成為可能。
例如，根據(jù)前述第一到第三實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)安裝于視聽系統(tǒng)中。作為一示例，根據(jù)前述第一到第三實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)安裝于電視機(jī)中(例如，陰極射線管電視機(jī)、液晶電視機(jī)、等離子體電視機(jī)等)。
圖7是示出將前述揚(yáng)聲器系統(tǒng)安裝于薄型電視機(jī)的示例性結(jié)構(gòu)的視圖。圖7包括薄型電視機(jī)的前視圖和薄型電視機(jī)的側(cè)視圖，示出了沿著前視圖的線OA的薄型電視機(jī)的一部分的橫截面視圖。在圖7中，薄型電視機(jī)包括薄型電視機(jī)主體60、顯示器61、兩個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)5。揚(yáng)聲器系統(tǒng)5是第一到第三實(shí)施例中所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，并可以是以上實(shí)施例中的任一揚(yáng)聲器系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，假定每個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)5都包括箱50、揚(yáng)聲器單元51、吸收部件54、背板56和可變機(jī)構(gòu)57，并且是第三實(shí)施例中所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
將揚(yáng)聲器系統(tǒng)5的箱50嵌入顯示器61的下半部。揚(yáng)聲器單元51是例如具有橢圓形形狀并安裝于箱50中的揚(yáng)聲器單元。吸收部件54和可變機(jī)構(gòu)57的各自結(jié)構(gòu)的功能與第三實(shí)施例中所述的相應(yīng)結(jié)構(gòu)的功能相同。因此，這里省去其詳細(xì)描述。如上所述，通過在薄型電視機(jī)60中安裝根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，即使箱體積與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的箱體積相同，也可能實(shí)現(xiàn)能擴(kuò)展低音再現(xiàn)范圍的薄型電視機(jī)60。
此外，當(dāng)薄型電視機(jī)60可以獲得與常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)相同的低音再現(xiàn)范圍的水平時(shí)，每個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)5的各個(gè)箱55的大小可比常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的更小。因此，在問題在于在進(jìn)一步減小薄型電視機(jī)60的大小或厚度時(shí)用于安裝揚(yáng)聲器系統(tǒng)的空間的情況下，通過將揚(yáng)聲器系統(tǒng)5裝入薄型電視機(jī)可以減小薄型電視機(jī)60的大小或厚度。雖然本實(shí)施例示出了將圖7所示的揚(yáng)聲器系統(tǒng)5的箱50裝入顯示器61的下半部的示例，但箱50也可分別設(shè)置于顯示器61的右側(cè)和左側(cè)。
或者，根據(jù)前述第一到第三實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)例如可以是用于車輛的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。圖8是示出將揚(yáng)聲器系統(tǒng)裝入車輛的示例性結(jié)構(gòu)的視圖。圖8中，例如將揚(yáng)聲器系統(tǒng)70安裝于車輛座位71下。揚(yáng)聲器系統(tǒng)70是根據(jù)前述第一到第三實(shí)施例的任一揚(yáng)聲器系統(tǒng)，且在這里省去其詳細(xì)描述。如上所述，通過將揚(yáng)聲器系統(tǒng)70裝入車輛，即使箱體積與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的箱體積相同，也可以提供能擴(kuò)展低音再現(xiàn)范圍的車內(nèi)收聽環(huán)境。
車輛內(nèi)的溫度更可能高于室內(nèi)等的溫度。即使在這種溫度條件下，與使用吸收部件的常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)相比，揚(yáng)聲器系統(tǒng)70也能用于減小氣壓增加，從而保持聲學(xué)性能。因此，將該揚(yáng)聲器系統(tǒng)70用作暴露于高溫的車輛的揚(yáng)聲器系統(tǒng)特別有效。
當(dāng)可以獲得與常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的低音再現(xiàn)范圍相同的低音再現(xiàn)范圍水平時(shí)，揚(yáng)聲器系統(tǒng)70的箱的大小可以小于常規(guī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的箱大小。因此，在將揚(yáng)聲器系統(tǒng)70裝入車輛的情況下，可節(jié)省更多的空間。此外，在諸如亞低音揚(yáng)聲器的低音揚(yáng)聲器中，由于該低音揚(yáng)聲器一般需要較大體積的箱，它是特別有效的。
工業(yè)實(shí)用性即使在較小的箱體積的情況下，根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)令人滿意的低音再現(xiàn)，并可應(yīng)用于液晶電視機(jī)、PDP(等離子體顯示器)、立體聲設(shè)備、5.1聲道家庭影院揚(yáng)聲器、車載揚(yáng)聲器等。
權(quán)利要求
1.一種揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括箱，其中與外界空氣隔絕的密封腔室形成于所述箱的內(nèi)部腔室的至少一部分中；揚(yáng)聲器單元，它設(shè)置于所述箱中形成的第一開口中；吸收部件，它設(shè)置于所述箱的密封腔室中，用于物理地吸收所述密封腔室中的氣體；以及可變機(jī)構(gòu)，它設(shè)置于所述箱中形成的與第一開口不同的第二開口中，用于至少根據(jù)直流分量的氣壓變化改變所述箱的密封腔室的體積，所述氣壓變化出現(xiàn)于所述密封腔室內(nèi)，其中所述可變機(jī)構(gòu)包括板件；以及支承部件，它固定于所述第二開口上，用于支承所述板件以使所述板件能在所述密封腔室的體積增加或減少的方向上移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述吸收部件是多孔材料。
3.如權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述吸收部件是活性碳。
4.如權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述箱的內(nèi)部腔室僅由所述密封腔室形成，所述可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化而在密封腔室的體積增加或減少的方向上比揚(yáng)聲器單元的振膜更容易移動(dòng)，其中所述氣壓變化出現(xiàn)于密封腔室中；以及所述可變機(jī)構(gòu)的諧振頻率低于所述揚(yáng)聲器單元的諧振頻率。
5.如權(quán)利要求4所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，還包括無源錐盆，它設(shè)置于箱中形成的與第一和第二開口不同的第三開口中，其中所述可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化而在所述密封腔室的體積增加或減小的方向上比無源錐盆的振膜更容易移動(dòng)，其中所述氣壓變化出現(xiàn)于密封腔室中，以及所述可變機(jī)構(gòu)的諧振頻率低于所述無源錐盆的諧振頻率。
6.如權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述可變機(jī)構(gòu)還包括第一分隔板，用于將所述密封腔室分隔成其中設(shè)置吸收部件的第一腔室以及與板件和支承部件相接觸的第二腔室，穿過所述第一分隔板形成用于在第一腔室和第二腔室之間通氣的音孔；以及所述音孔用作低通濾波器，其截止頻率低于所述揚(yáng)聲器單元的低音再現(xiàn)限值的頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述箱的內(nèi)部腔室僅由分成第一和第二腔室的密封腔室形成；以及所述可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化而在所述密封腔室的體積增加或減少的方向上比所述揚(yáng)聲器單元的振膜更容易移動(dòng)，其中所述氣壓變化出現(xiàn)于所述密封腔室中。
8.如權(quán)利要求7所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，還包括無源錐盆，它與所述第一腔室相接觸并設(shè)置于所述箱中形成的與所述第一和第二開口不同的第三開口中，其中所述可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化而在所述密封腔室的體積增加或減少的方向上比所述無源錐盆的振膜更容易移動(dòng)，其中所述氣壓變化出現(xiàn)于所述密封腔室中。
9.如權(quán)利要求6所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二分隔板，用于分開第一腔室和第三腔室，與不包含在密封腔室內(nèi)的揚(yáng)聲器單元相接觸；傳送機(jī)構(gòu)，它設(shè)置于穿過第二分隔板形成的開口中，用于將在揚(yáng)聲器單元的再現(xiàn)頻率范圍內(nèi)的第三腔室內(nèi)的氣壓變化傳送到第一腔室；以及一端口，它設(shè)置于所述箱內(nèi)，用于使所述第三腔室暴露給箱的外部，其中所述傳送機(jī)構(gòu)包括振膜，以及懸掛，它固定于穿過所述第二分隔板形成的開口上，用于支承所述振膜以使振膜能根據(jù)揚(yáng)聲器單元的再現(xiàn)聲壓振動(dòng)，以及所述可變機(jī)構(gòu)的板件至少根據(jù)直流分量的氣壓變化而在由所述第一和第二腔室構(gòu)成的密封腔室的體積增加或減少的方向上比所述傳送機(jī)構(gòu)的振膜更容易移動(dòng)，其中所述氣壓變化出現(xiàn)于所述第一和第二腔室中。
10.如權(quán)利要求9所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述可變機(jī)構(gòu)的板件的面積大于所述傳送機(jī)構(gòu)的振膜的面積。
11.如權(quán)利要求9所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述可變機(jī)構(gòu)的支承部件的剛度小于所述傳送機(jī)構(gòu)的懸掛的剛度。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括箱(10)、揚(yáng)聲器單元(11)、第一分隔板(12)、無源錐盆(13)、吸收部件(14)、第二分隔板(15)、背板(16)、可變機(jī)構(gòu)(17)和端口(18)。所述揚(yáng)聲器單元(11)所產(chǎn)生的聲壓通過無源錐盆(13)引起第二腔室(R12)中的氣壓變化。具有物理吸收效果的吸收部件(14)可用于抑制該氣壓變化。此外，通過移動(dòng)振膜(171)，可變機(jī)構(gòu)(17)可用于減小直流分量的氣壓變化，它是由揚(yáng)聲器系統(tǒng)的環(huán)境溫度或大氣壓的變化引起的。
文檔編號(hào)H04R1/02GK1910951SQ20058000237
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月13日
發(fā)明者佐伯周二, 久世光一, 松村俊之, 狩野佐和子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社