具有宽松自由空间的平板扬声器

摘要

一种平板扬声器包括:声振动板(1);振动驱动器(2),安装在声振动板的中心以外,使声振动板产生振动;控制单元50,用于控制振动驱动器使声振动板(1)产生振动。

说明书

本发明涉及扬声器，尤其涉及如板型、壁挂型、画架型以及车载型等各种应用中使用的具有宽松自由空间的平板扬声器。

常规平板扬声器具有用作底板的声振动板，当受到振动驱动器驱动时声振动板能够发出声音。据了解，日本未决专利申请(JP-A-Showa58-210800)的平板扬声器如图1所示。在该常规实例中，振动驱动器2实际是镶嵌在声振动板1的中心，给声振动板1提供在其厚度方向上的振动。

图5和图6说明振动驱动器2分别在5kHZ和15kHZ频率下驱动声振动板1的中心时的声振动板1的仿真剖面图。图中箭头所指的方向为振动驱动器2施加的振动方向，并且夸张地表现了声振动板1的振幅。

日本未决专利申请(JP-A-Heisei 4-150298)也公布了另一种常规的平板扬声器。在这个参考文献中，实际上是在声振动板的中心安装了一个单独的振动驱动器，或者相对于声振动板的中心对称安装多个振动驱动器。另外，薄板扬声器用于图片框，在把平板扬声器作为安装板安装在画架或图片框的后侧时，扬声器系统将不占用房间的内部空间。

然而，大体安装在声振动板中心的振动驱动器可能还占据着相当大的空间，并防碍任何使用平板扬声器的仪器减小尺寸。

平板扬声器的厚度为声振动板的厚度与振动驱动器厚度之和，这就需要较宽敞的空间来安置具有上述结构的平板扬声器。

考察图2A和2B所示的情况，把平板扬声器按照箭头111所示的方向放置到某处，可将声振动板1安装在和声振动板1厚度19乘以宽度18相等的空间内。然而实际上振动驱动器2被牢固地安装在声振动板1的中心，因此，还需要由后侧的振动驱动器2的厚度29和从声振动板1的边沿到振动驱动器2边沿的宽度27所决定的空间。在这种情况下，宽度方向的从声振动板1的边沿到振动驱动器2的宽度27′和振动驱动器2的厚度29所决定的空间是多余的。

另外如图3所示，如果两个扬声器并排放置，存储需要的厚度209等于平板扬声器100的厚度109和平板扬声器100′的厚度109′的和，平板扬声器100的厚度包括声振动板1和振动驱动器2的厚度，平板扬声器100′的厚度包括声振动板1′和振动驱动器2′的厚度。尤其是存储需要的全部厚度是声振动板和振动驱动器厚度之和的两倍，结果是增加了多余的空间。

图4说明减少整个厚度的尝试，图中使平板扬声器100和100′的振动驱动器2和2′不互相交迭。尽管和图3所示的上述平板扬声器相比整个厚度209减少了一个振动驱动器的厚度，然而却增加了整个高度110，这样也无法体现薄型平板扬声器的优点。

在常规扬声器的结构中，振动驱动器被大体上安装在声振动板的中心，声振动板一般用不透明的材料制成，以使振动驱动器不可见。因此，在应用中常规平板扬声器的结构将受到限制，并且很难减小使用常规平板扬声器的仪器的尺寸。

日本未决专利申请(JP-A-Heisei 2-170795)连同上述说明一起公开了一种平板型扬声器。在这份参考资料中，平板型扬声器包括板部分和电信号一振动转换器。在板部分前面板上可以贴上涂料和照片，后面板上提供一个接收振动的连接部分，转换器连接到薄板部分，以向薄板部分的方向发出振动。

日本未决专利申请(JP-A-Heisei 4-287500)也公布了一种平板扬声器。在这份参考资料中，根据放大器部件(15)在声振动板(1)中形成拱形部分(14)，把放大器部件15安装于拱形部分(14)并固定在框架(7a)上。

第2,570,679号日本专利还公布了一种防水平板扬声器。在这份参考资料中，在防水平板扬声器的树脂框架板的前后面板的缝隙部分安装树脂片，即为声振动板的前后面板提供的防水树脂片，为压电型声驱动器提供泡沫树脂板。防水树脂片的周围安装到为声振动板提供的树脂框架上，树脂框架型部件有U型或Z型缝隙。

因此，本发明的一个目的是提供一种平板扬声器，使放置平板扬声器的空间能够最小。

本发明的另一个目的是提供一种平板扬声器，通过改变声振动板上振动驱动器的位置，能够减小平板扬声器本身或使用平板扬声器的仪器的尺寸。

本发明的另一个目的仍然是提供一种平板扬声器，其声振动板用透明材料做成，并能够在平板扬声器的广泛的应用领域里使用。

为达到本发明的目的，平板扬声器包括一个声振动板、一个偏离声振动板中心安装的、为声振动板产生振动的振动驱动器。

最好将振动驱动器安装在声振动板的中心和声振动板边沿之间连成的延伸线的中点所确定的区域之外。在这种情况下，更期望将振动驱动器安装或调整到声振动板的边沿部分。将声振动板大体上成形为矩形，并将振动驱动器置于声振动板的一个角上或其附近。

期望振动驱动器产生的振动方向是除了和声振动板面板垂直方向以外的方向。

还期望至少在声振动板上的局部设置一透明材料膜层，以便能使背景可见。另外至少在声振动板上的局部设置有一个抗反射膜，以防止外来光线的反射。

为达到本发明的另一个目的，平板扬声器包括一个声振动板、多个安装在声振动板的中心和声振动板边沿之间连通的延伸线的中点所确定的区域之外的可以在声振动板上产生振动的振动驱动器。

这里，期望多个振动驱动器的至少一个振动驱动器位于声振动板的边沿部分或其附近。实际上当声振动板大致形成为矩形时，可将该振动驱动器安装到声振动板的一个角上或其附近。

振动驱动器产生的振动方向是除与声振动板面板垂直的方向以外的方向。

还有，多个振动驱动器的至少一个振动驱动器产生的振幅可以和其余各振动驱动器产生的振幅不同，多个振动驱动器的至少一个振动驱动器产生的振动方向可以和其余各振动驱动器产生的振动方向不同，另外，多个振动驱动器的至少一个振动驱动器产生的振动相位可以和其余各振动驱动器产生的振动相位不同。

还有，为使背景可见，在声振动板上的局部设置有一个透明材料膜层，或者为防止外来光线的反射至少在声振动板上的局部设置有一个抗反射膜，或者设置有光线反射膜将进入的光线反射出去。

为实现本发明的另一个方面，平板扬声器包括一个声振动板、多个安装在声振动板的中心和声振动板边沿之间连通的延伸线的中点所确定的区域之外的可以在声振动板上产生振动的振动驱动器、一个控制多个振动驱动器中至少一个振动驱动器的控制单元。

该控制单元控制至少一个振动驱动器产生的振动幅度、或至少一个振动驱动器产生的振动相位，该控制单元还控制多个振动驱动器，以控制声振动板中振动的传播。

还有，为使背景可见，在声振动板上的至少局部设置有透明材料膜层，或者至少在声振动板上的局部设置防止外来光线反射的抗反射膜，或者设置反射外来光线的光线反射膜。

图1是说明常规平板扬声器结构的示意图；

图2A和图2B是描述常规平板扬声器厚度构想的示意图；

图3是说明两个常规平板扬声器并排放置的示意图；

图4是说明两个常规平板扬声器按照另一种关系并排放置的示意图；

图5是当给图1中所示的常规平板扬声器中的声振动板施加5kHz振动时的声振动板的振动形态图；

图6是当给图1中所示的常规平板扬声器中的声振动板施加15kHz振动时的声振动板的振动形态图；

图7是根据本发明第一实施例的平板扬声器的示意图；

图8A和图8B是说明图7中所示的平板扬声器厚度概念的示意图；

图9是说明图7中所示的第一实施例中的两个常规平板扬声器按照另一种关系并排放置的示意图；

图10是根据本发明第二实施例的平板扬声器的示意图；

图11是根据本发明第三实施例的平板扬声器的示意图；

图12是根据本发明第四实施例的平板扬声器的示意图；

图13A和13B是说明图12中所示的平板扬声器厚度概念和常规平板扬声器厚度概念的示意图；

图14是当给图11中所示的平板扬声器施加5kHz振动时的声振动板的振动形态图；

图15是当给图11中所示的平板扬声器施加15kHz振动时的声振动板的振动形态图；

图16是根据本发明第五实施例的平板扬声器的示意图；

图17是当给图11中所示的平板扬声器施加5kHz振动时的声振动板的振动形态图；

图18是当给图11中所示的平板扬声器施加15kHz振动时的声振动板的振动形态图；

图19是根据本发明第六实施例的平板扬声器的示意图；

图20是当给图19中所示的平板扬声器施加5kHz振动时的声振动板的振动形态图；

图21是当给图19中所示的平板扬声器施加15kHz振动时的声振动板的振动形态图；

图22是根据本发明第七实施例的平板扬声器的示意图；

图23是根据本发明第八实施例的平板扬声器的示意图；

图24是根据本发明第九实施例的平板扬声器的示意图；

图25是根据本发明第十实施例的平板扬声器的示意图；

以下将参考附图详细说明本发明的平板扬声器。

图7是根据本发明第一实施例的平板扬声器的示意图，图7中所示的平板扬声器包括声振动板1和振动驱动器2。在本实施例中振动驱动器2未安装在声振动板1的中心。

图8A和图8B是说明图7的平板扬声器按照箭头111指示的方向放置时所需空间的示意图。如上所述，在图1所示的常规平板扬声器的结构中，振动驱动器2被安装在声振动板的中心附近。和常规平板扬声器相比，后侧沿箭头方向的、从声振动板1的边沿到振动驱动器2边沿的宽度27减小了，结果可减小其放置占用空间。

还是如图7所示，将振动驱动器2安装在由声振动板1的各角和中心之间的连接线中点所构成的区域之外。在这种情况下，由于声振动板1相对于其中心具有了较宽的自由空间区域，从而可以减小存储所需空间。因此，较宽的区域可以为减小平板扬声器本身以及使用平板扬声器的平板扬声器系统的尺寸做出贡献，较宽的区域也使得在更多的应用中可以利用声振动板。

还有，在第一平板扬声器100包括声振动板1和振动驱动器2、第二平板扬声器100′包括声振动板1′和振动驱动器2′的情况下，假定如图9所示将两个平板扬声器并排放置。在这种情况下，第一平板扬声器100的振动驱动器2的位置和第二平板扬声器100′的振动驱动器2′的位置不同，因此，当两个平板扬声器并排放置时，它们的高度110保持不变，此时的厚度等于声振动板1和1′厚度的两倍与振动驱动器厚度的和。因此，可以减小平板扬声器的尺寸，并将减小其存储需求空间。

图10是根据本发明第二实施例的平板扬声器的示意图。如图10所示，第二实施例中的平板扬声器包括声振动板1和振动驱动器2。在这个实施例中，振动驱动器2安装在声振动板1的边沿部分。在这种情况下，和第一实施例中的平板扬声器相比能够大大减小后侧沿放置方向的、从声振动板1的边沿到振动驱动器2边沿的宽度27，因此能进一步减小存储所需空间。还是在第二实施例中的平板扬声器用作图片框架扬声器的情况下，可将振动驱动器2安装在图片框架中，这时的图片框架扬声器的厚度降低，从而保持宽阔的生活空间。

图11是根据本发明第三实施例的平板扬声器的示意图。如图11所示，该平板扬声器包括声振动板1和振动驱动器2。第三实施例中的振动驱动器2位于声振动板1的一个角上。按照这种方法，和第一实施例中的情况相比，能够进一步减小后侧沿放置方向的、从声振动板1的边沿到振动驱动器2边沿的宽度27。因此，能够进一步减小存储所需空间。还是在第三实施例中的平板扬声器用作图片框架扬声器的情况下，可将振动驱动器2安装在图片框架中，这样使图片框架扬声器的厚度减小，从而保持宽阔的生活空间。

图14和图15说明当图11中所示的本发明第三实施例的平板扬声器在其声振动板1的角上分别施加频率为5kHz和15kHz振动时声振动板1振动的仿真结果的形态。图中箭头标示振动的作用方向，并且夸张地表现了声振动板1的振动幅度。

把第三实施例中的声振动板1的振动和图5和图6中所示的常规平板扬声器中的振动相比，在15kHz时二者类似，但在5kHz时却很不相同。尤其是根据施加的频率，第三实施例中的声振动板1的振动产生的声音和施加到常规平板中心的振动产生的声音存在大小差异。

图12是根据本发明第四实施例的平板扬声器的示意图。如图12所示，该平板扬声器包括声振动板1和振动驱动器2。第四实施例中的振动驱动器2被安装在声振动板1的一个角上，以给声振动板1提供与垂直于声振动板1面板的方向不同的振动方向。

图13A说明振动驱动器2与声振动板1的面板垂直的情况。图13B说明振动驱动器2′与声振动板1′的面板成θ(0≤θ＜90度)角度放置。θ角的设置减小了平板扬声器整体的厚度，图13B所示的厚度109′比图13A所示的平板扬声器的整体厚度109要小，当θ角趋近于0度时，效果能够达到最大。因此，能减小平板扬声器的尺寸，并改善其存储需要的环境。

图16是根据本发明第五实施例的平板扬声器的示意图。第五实施例中的平板扬声器包括声振动板1、第一振动驱动器2、第二振动驱动器2′和控制单元50-1。第一振动驱动器2安装在声振动板1的一个角上，为在常规平板扬声器的振动的旁边产生振动，第二振动驱动器2′安装在声振动板的另一个角上，以在常规平板扬声器的振动的旁边产生振动。控制单元50-1接收音频信号以驱动第一和第二振动驱动器2和2′。

图17和图18说明第五实施例中的在两个不同的角上的两个振动驱动器2和2′以5kHz和15kHz的频率振动时的声振动板振动形态的仿真结果。图中，箭头标示的是振动的方向，并夸张地表现了声振动板1的振动幅度。在这种情况下，第五实施例中声振动板1在5kHz频率上的振动和图5中所示的常规平板扬声器在5kHz频率上的振动局部上类似。另外和第三实施例相同，第五实施例中声振动板1在15kHz频率上的振动和图6中所示的常规平板扬声器在15kHz频率上的振动类似。本实施例允许声振动板1在5kHz上减小存在于第三实施例和常规平板扬声器之间的振动差，而第三实施例在15kHz频率上的振动和常规平板扬声器的振动保持类似。因此，和第三实施例相比，第五实施例产生的声音能得到改善。

图19是根据本发明第六实施例的平板扬声器的示意图。第六实施例中的平板扬声器包括声振动板1、第一振动驱动器2、第二振动驱动器22和控制单元50-2。在本实施例中，第二振动驱动器22比第一振动驱动器2的尺寸要小，并且被放置在和第一振动驱动器2所在的角落不同的角落上。控制单元50-2控制第二振动驱动器22驱动声振动板1，使其振幅比提供给第一振动驱动器2的振幅要小。因此控制单元50-2控制声振动板中的振动传播。即通过给第一振动驱动器2和第二振动驱动器22施加不同振幅的振动，能够改变或控制所施加振动的矢量。

图20和图21说明第六实施例中声振动板1仿真结果的形态，其中声振动板1的两个不同的角上分别施加频率为5kHz和15kHz的振动。图中，箭头标示出施加振动的方向，并且夸张地表示了声振动板1的振动幅度。从仿真模型可明显见到，与第五实施例相比较，声振动板1在5kHz频率上的振动和图5中所示的常规平板扬声器在5kHz频率上的振动非常相似，另外与在第五实施例中的情况相同，声振动板1在15kHz频率上的振动和常规平板扬声器在15kHz频率上的振动相似。

根据第六实施例，减小了第五实施例和常规平板扬声器之间在5kHz频率上的振动差。另一方面，保留了第三实施例或第五实施例与常规平板扬声器在15kHz频率上的振动的相似之处。因此和第五实施例的效果相比较，由第六实施例产生的声音得到了改善。因此，从上述可以了解到，控制单元50-2可以根据振动驱动器的尺寸和/或位置来选择频率范围，则控制单元50-2控制振动驱动器2给声振动板1提供包括15kHz在内的振动频率范围，并控制振动驱动器2和22给声振动板1提供包括5kHz在内的另一个振动频率范围。按照这种方法将进一步降低能量消耗，而再生声音的电平保持不变。

图22是根据本发明第七实施例的平板扬声器的示意图。第七实施例中的平板扬声器包括声振动板1、第一振动驱动器2、第二振动驱动器2′和控制单元50-3。第二振动驱动器2′产生的振动方向与第一振动驱动器2产生的振动方向不同。这时，第二振动驱动器2′产生的振动幅度也可以与第一振动驱动器2产生的振动幅度不同。在本实施例中，第一振动驱动器2和第二振动驱动器2′被安装在声振动板1的不同的两个角上，使它们产生的振动方向互不相同，这提供了与第五实施例和第六实施例相同的改善再生声音质量的效果。

图23是根据本发明第八实施例的平板扬声器的示意图。第八实施例中的平板扬声器包括声振动板1、第一振动驱动器2、第二振动驱动器2′和控制单元50-4。第二振动驱动器2′向声振动板1提供的振动方向与第一振动驱动器2提供的振动方向是相反的。第八实施例适合于把两个振动驱动器2和2′都安装在声振动板1的前面板上和后面板上。控制单元50-4根据第一振动驱动器2和第二振动驱动器2′的位置对它们进行控制，以便使第二振动驱动器2′产生的振动相位和第一振动驱动器2产生的振动相位相反，在这种情况下能得到和第五、第六实施例相同的效果。

值得注意的是，前面各实施例中用到的振动驱动器数量不限定为一个或两个，如果需要可以是三个或者更多。图24表示的是本发明第九实施例，在本实施例中将三个以上的振动驱动器2安装在声振动板1上。在这种情况下，分别把振动驱动器2安置在声振动板1的中心到声振动板1边沿之间的连接线的中点所构成的区域之外，这样使声振动板1的中心部分保持较宽的空间，以留作他用。

图25说明根据本发明第十实施例的使用了三个以上的振动驱动器平板扬声器，在本实施例中，所有的振动驱动器2都安装在声振动板1的中心到声振动板1边沿之间的连接线的中点所构成的区域之外。此外，所有的振动驱动器2都安装在靠近声振动板1的一侧。在第十实施例中，除第九实施例的效果以外，为了放置有必要进一步减小平板扬声器的体积。

如前所述，由振动驱动器产生的振动位置不在声振动板的中心。因此，声振动板可以根据振动的频率和幅度以及振动提供的位置和方向的组合而具有和任何常规平板扬声器不同的振动。

在上述第五至第十实施例中，控制单元可以根据外部需求，至少控制一个振动驱动器具有最适宜的振动幅度、振动方向或振动相位，从而改善再生声音的质量。

可以给平板扬声器加上反馈电路，以动态控制从平板扬声器发出声音的频率特性，使之达到期望值。

在如上所述的本发明的各实施例中，各振动驱动器不是安装在声振动板的中心，因此中心部分可用作自由空间。因此，通过有效地使用自由空间能够减小使用平板扬声器的系统的尺寸。平板扬声器的形状可以是上述的矩形或多边形。在这种情况下，可将振动驱动器安装在一个角上。声振动板的应用领域也能扩大，可以使用各种材料来做成声振动板。例如，在前面所述的任何一个实施例平板扬声器中，声振动板1可以用透光或透明薄片成分制成其整体或局部，在这种情况下，能够容易地将平板扬声器用作图片框架扬声器的透明保护膜、显示器、防护材料、窗户及其他用途。平板扬声器也可以在其声振动板的表面覆盖有光抗反射膜。在这种情况下，平板扬声器能顺利地用于显示器。另外，当在声振动板表面设置光反射膜时，平板扬声器可用于各种类型的镜子。

应当理解的是本发明不限于前面所述的实施例，而且在不违反本发明技术精神和范围的情况下可以做出任何变化和改进。

根据本发明的平板扬声器，其各振动驱动器离开声振动板的中心被安装在声振动板的边沿或角上。因此，可以减小平板扬声器放置时的整个厚度，结果能使平板扬声器的操作或者使用平板扬声器的系统做得简单些。

当用透光材料制作声振动板时，没有振动驱动器的妨碍而能够看见背景。当平板扬声器用作图片框架扬声器时，由透明膜制成的声振动板能够使后面的照片或图片清晰可见，此外，平板扬声器能够在具有显示器、防护罩、窗口以及其他场合的各种应用中使用。