(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に応答して交互電磁界を発生する電磁ドライバ；
前記電磁ドライバに結合される、上下の実質的に平行な平面サスペンション部材を備える電機子であって、前記上下の実質的に平行な平面サスペンション部材がそれぞれ、平面周縁部内の中央平面領域周囲に規則的に配列される複数の独立平面非線形バネ部材によって構成される電機子；
運動質量部であって、前記運動質量部の周囲に規則的に配列される複数の永久磁石を支持し、前記中央平面領域周囲の前記上下の実質的に平行な平面サスペンション部材の間に懸架され、前記複数の永久磁石が前記交互電磁界に結合され、それに応答して前記運動質量部を交互に移動させる運動質量部；および
前記複数の永久磁石に対向する前記平面周縁部に接続される複数の磁性減衰要素であって、各磁性減衰要素が永久磁石と相互作用を行い、非線形軟化バネ応答を提供する磁性減衰要素；
によって構成されることを特徴とするトート電機子往復衝撃トランスデューサ。
【請求項２】
前記複数の独立平面非線形バネ部材の各々が、その中間点において最小対向幅に暫減する最大対向幅を有する１対のバネ部材によって規定され、前記最大対向幅が前記中央平面領域と前記平面周縁部とに結合することを特徴とする請求項１記載のトート電機子往復衝撃トランスデューサ。
【請求項３】
前記複数の独立平面非線形バネ部材が非線形硬化バネ応答を生成することを特徴とする請求項２記載のトート電機子往復衝撃トランスデューサ。
【請求項４】
各々が信号入力を共有する第１および少なくとも第２の非線形衝撃トランスデューサであって、前記第１および少なくとも第２の非線形衝撃トランスデューサのうちの少なくとも１つが、非線形軟化バネ応答を提供する非線形衝撃トランスデューサ；
サウンドボード；および
基台であって：
前記第１および少なくとも第２の非線形衝撃トランスデューサを搭載するよう形成されるプラットホーム；および
前記プラットホームと前記サウンドボードとに結合される基部であって、前記第１および少なくとも第２の非線形衝撃トランスデューサにより発生する触覚エネルギを前記サウンドボードに結合して音響エネルギを生成する基部；
によって構成される基台；
によって構成されることを特徴とする機械的音響クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項５】
非線形軟化バネ応答を提供する前記少なくとも１つの非線形衝撃トランスデューサが、前記信号入力がオーディオ信号に結合されると低周波数応答を生成することを特徴とする請求項４記載の機械的音響クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項６】
前記第１および少なくとも第２の非線形衝撃トランスデューサが：
入力信号に応答して交互電磁界を発生する電磁ドライバ；
前記電磁ドライバに結合される、上下の実質的に平行な平面サスペンション部材を備える電機子であって、前記上下の実質的に平行な平面サスペンション部材がそれぞれ、平面周縁部内の中央平面領域周囲に規則的に配列される複数の独立平面非線形バネ部材によって構成される電機子；および
運動質量部であって、前記運動質量部の周囲に規則的に配列される複数の永久磁石を支持し、前記中央平面領域周囲の前記上下の実質的に平行な平面サスペンション部材の間に懸架され、前記複数の永久磁石が前記交互電磁界に結合され、それに応答して前記運動質量部を交互に移動させる運動質量部；
によって構成されることを特徴とする請求項４記載の機械的音響クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項７】
前記第１および少なくとも第２の非線形衝撃トランスデューサのうちの少なくとも１つが、前記複数の永久磁石に結合して非線形軟化バネ応答を提供する複数の磁性減衰要素をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の機械的音響クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項８】
前記複数の独立平面非線形バネ部材の各々が、その中間点において最小対向幅に暫減する最大対向幅を有する１対のバネ部材によって規定され、前記最大対向幅が前記中央平面領域と前記平面周縁部とに結合することを特徴とする請求項６記載の機械的音響クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項９】
前記プラットホームが前記第１非線形衝撃トランスデューサを搭載する第１プラットホーム部と前記少なくとも第２非線形衝撃トランスデューサを搭載する少なくとも第２プラットホーム部とによって構成されることを特徴とする請求項４記載の機械的音響クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項１０】
Ｎが前記プラットホームにより支持される非線形衝撃トランスデューサの数であるとき、前記プラットホーム部が互いに３６０度／Ｎの位置に配置されることを特徴とする請求項９記載の機械的音響クロスオーバ・ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、一般に電磁トランスデューサに関し、さらに詳しくは、非線形硬化バネおよび軟化バネ・トート電機子往復衝撃トランスデューサに関する。
【０００１】
（従来の技術）
スピーカ・システムは、低周波数（バス），中間レンジ周波数および高周波数（ツイータ）スピーカを利用して、きわめて広い周波数レンジを有するオーディオ・プログラム材料を再生するために求められる広い動作周波数レンジを提供してきた。このようなスピーカ・システムは、クロスオーバ・ネットワークを用いて、バス，中間レンジおよび高周波数スピーカによる最適な再生を行うために、オーディオ・プログラム材料を低周波数，中間周波数および高周波数成分に分割することが多かった。このようなクロスオーバ・ネットワークは、複雑である場合が多く、スピーカ・システムの価格を高くする。
【０００２】
携帯用無線周波数受信機を聴くためにはヘッドフォンを用いることが多い。このようなヘッドフォンでは、オーディオ・プログラム材料を提示するために必要な周波数応答を行うための圧電トランスデューサがよく用いられる。その結果として、オーディオ・プログラム材料の低周波数，中間周波数および高周波数成分を個別に処理するための装備はなく、このために、ヘッドフォンの広い周波数応答を最適なものにすることができない。
【０００３】
従って、低周波数応答を行うことのできるトランスデューサであって、広い動作周波数レンジを提供するためのクロスオーバ・ネットワークを必要とせずに中間レンジおよび高周波数応答を有する他のトランスデューサに結合することのできるトランスデューサが必要である。
【０００４】
（好適な実施例の説明）
図１は、本発明による機械的音響クロスオーバ・ネットワークで利用する非線形軟化バネ応答を行うトート電機子往復慣性トランスデューサ１００の上面図である。図１には、電磁ドライバとして働き、入力信号に応答して交互電磁界を発生して運動質量部１１６に対し運動を生成する電磁コイル１０２（図２）を囲むシャーシとして機能するコイル形１０２を示す。上記運動については後で詳述する。コイル形１０２は、プラスチック材料を用いる従来のダブルショット射出成形法で製造される。このプラスチック材料としては、電磁コイル１０４に対する電気接続を行う端子１２６を除いてコイル１０４を全面的に囲む３０％ガラス充填液晶ポリマなどがある。言うまでもなく、他のプラスチック材料をコイル形１０２に用いることができ、また、コイルを支持するボビンやエポキシ材料に浸漬されて構造的な剛性を持つ開放巻取コイルなど他の構造をコイル形１０２に用いることができる。コイル形１０２は、平面周縁部１０８の周囲に２つの平面周縁座面１３０（図２）を設け、この上に２つの平面サスペンション部材１１０が支持される。また、コイル形１０２は８個の連続成型されたボス１３２を備え、これらは熱または超音波などを用いて行われる頭造プロセス（ｓｔａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）により平面サスペンション部材１１０をコイル形１０２に方位付けし、固定する。上下の平面サスペンション部材１１０は、実質的に互いに平行であり、磁気運動質量部の運動を安定化させるために用いられる。これについては、本発明の譲受人に譲渡される１９９４年７月５日ＭｃＫｅｅ他により出願された米国特許第５，３２７，１２０号「Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ａｒｍａｔｕｒｅ Ｔａｃｔｉｌｅ Ｖｉｂｒａｔｏｒ」に開示される。
【０００５】
上下の平面サスペンション部材１１０は、後述するように４つの独立した平面非線形バネ部材１１２によって構成され、これらが平面中央部１１４の周囲に規則的に配列される。平面中央部１１４は、好ましくは、この場合も頭造プロセスを用いて２つの平面サスペンション部材１１０に運動質量部１１６を配置および固定するために用いられる。平面非線形バネ部材１１２は、好ましくは、下記の図３に図示されるような円形の外縁部と楕円形の内縁部とを有する１対のバネ部材として定義される。これは、本発明の譲受人に譲渡された１９９６年６月４日Ｍｏｏｎｅｙ他により出願された米国特許第５，５２４，０６１号「Ｄｕａｌ Ｍｏｄｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」に図示および説明される。平面サスペンション部材１１０は、好ましくは、Ｓａｎｄｖｉｋ（登録商標）７Ｃ２７Ｍ０２モリブデン合金ステンレス・マルテンサイト・クロム鋼や、１７−７ＰＨ熱処理ＣＨ９００沈積硬化ステンレス鋼などの金属薄板から作られる。言うまでもなく、他の抗磁性材料も同様に利用することができる。平面サスペンション部材は、好ましくは化学エッチングまたは機械加工法により形成される。運動質量部１１６は、Ｚａｍａｋ３亜鉛ダイカスト合金を用いる従来のダイカスト法で作成されるが、もちろん他の材料を利用することもできる。
【０００６】
トート電機子往復慣性トランスデューサ１００の部分の構造は、運動質量部１１６が２つの平面サスペンション部材１１０の面に垂直な方向に上方および下方に変位できるようになっており、この変位は変位に応答して独立平面非線形バネ部材１１２により与えられる復元力により制約を受ける。運動質量部１１６は、運動質量部１１６が極端に移動すると独立平面非線形バネ部材１１２を貫通して、またその周囲に延在することができる整形溝１１８ができるように形成される。これにより、トート電機子往復慣性トランスデューサ１００の質量対体積比が溝１１８のない場合よりも大きくなる。運動質量部１１６は、たとえば、４個の放射状に分極された永久磁石１２０を備え、これらは質量部１１６の周縁部に規則的に配列される。この４個の放射状に分極された永久磁石１２０は、電磁コイル１０４に磁気結合され、電磁コイル１０４により発生する電磁界が質量部１１６を交互に移動させる。質量部１１６の移動は、平面非線形バネ部材１１２とシャーシまたはコイル形１０２により、質量部１１６の軸１４２に平行な方向に発生する運動エネルギに変換される。また、サウンドボードに結合されると音響エネルギを発生する。これについては後述する。
【０００７】
４個の放射状に分極された永久磁石１２０は、好ましくは２８〜３３の最大エネルギ積を有し、Ｎ−Ｓ放射状方位を有して８Ｋ〜１１Ｋエルステッドの抗磁力を生むサマリウム・コバルトを用いて作成されるが、言うまでもなく、発生する音響エネルギの量に関して対応する性能に変更を加えて、Ａｌｎｉｃｏ（登録商標）などの他の磁性材料も同様に用いることができる。
【０００８】
図１に示される他の詳細部は、コイル形１０２の各表面（上下）に垂直な方向に突出する４つの放射状突出部１２２で構成され、これらは上平面サスペンション部材１１０の平面周縁部１０８に圧縮係合する。突出部１２２は、平面サスペンション部材１１０が各突出部１２２の一方に位置するボス１３２を用いてコイル形１０２の表面に付着された後で、平面周縁部１０８を予め載置する。ボス１３２は、熱または超音波により頭造されて、平面サスペンション部材１１０をコイル形１０２の平面周縁部１０８に固定する。予め載置する目的は、トート電機子往復衝撃トランスデューサ１００の動作中の可聴（高周波）寄生振動を防ぐことである。
【０００９】
図２を参照して、図１のトート電機子往復慣性トランスデューサの直線２−２で切断した断面図には空隙１２４が示される。空隙１２４は運動質量部１１６（一部のみ図示）を囲んで、それによって運動質量部１１６が２つの平面サスペンション部材１１０の面に垂直な方向に動くことができるようにする。トート電機子往復衝撃トランスデューサ１００は、そのままで、あるいは銅またはベリリウム銅などの抗磁性材料または射出成形熱可塑性材料などの非磁性材料で作られたハウジング内に、封止して利用することができる。
【００１０】
上記のトート電機子往復慣性トランスデューサ１００は、Ｍｏｏｎｅｙ他による米国特許第５，５２４，０６１号に開示されるような非線形硬化バネ応答を提供し、また装置の基本動作周波数より上の動作周波数レンジを可能にする。非線形硬化バネ応答をもたらす上記のトート電機子往復慣性トランスデューサ１００を非線形軟化バネ応答をもたらすようにすることもできる。これは後述するが、きわめて低い周波数またはバス応答を提供する際に必要とされるように、動作周波数レンジが装置の基本動作周波数より下回ることが望ましい場合に行われる。
【００１１】
上記のトート電機子往復慣性トランスデューサに特徴的な非線形硬化バネ応答を改変して、放射状に分極された永久磁石１２０の各々に隣接して配置される磁性減衰要素１０６（用いられる８個のうち４個が図１に図示される）を加えることにより非線形軟化バネ応答をもたらすことができる。磁性減衰要素１０６は、好ましくは軟鉄などの容易に磁化しない金属薄板から形成する。磁性減衰要素１０６は、好ましくは、４個の放射状に分極された永久磁石１２０の面の幾何学形状と同形に形成され、さらに突出部１２２に接触せずに通過するよう形成する。これによって、磁性減衰要素１０６を、コイル１０２の上面および底面に固定される平面非線形バネ部材１１２の表面に、接着剤を用いて固定することができる。
【００１２】
トート電機子往復慣性トランスデューサ１００により通常与えられる非線形硬化バネ応答は、平面非線形バネ部材１１２により制御されて、トート電機子往復慣性トランスデューサ１００の基本動作周波数を設定する。磁性減衰要素１０６を付加することにより、非線形軟化バネ応答が得られる。この応答の強度は、磁性減衰要素１０６の厚みを変え、また、４個の放射状に分極された永久磁石１２０と磁性減衰要素１０６の面との間の空隙１２４を小さくするなど、４個の放射状に分極された永久磁石１２０に対する磁性減衰要素１０６の近接性を調節することによって調整することができる。非線形軟化バネ応答をもたらすトート電機子往復慣性トランスデューサ１００の応答は図６に後述する。
【００１３】
図３を参照して、本発明によりトート電機子往復慣性トランスデューサ１００に利用することができる上記の平面非線形バネ部材１１２の上面図が図示される。平面非線形バネ部材１１２は、最大対向幅が暫減してバネ対の中点で最小対向幅となる１対のバネ部材により定義される。最大対向幅は、中央平面部と平面周縁部とに結合される。平面非線形バネ部材１１２は、図３に図示されるように平面の、実質的に円形のバネ部材であって、ある実施例では円形の内径３０４と楕円形の外径３０６とを有するバネ部材を有する。また、別の実施例では楕円形の内径３０４と円形の外径３０６とを有する。バネ部材の幅を暫減して非線形硬化バネ応答をもたらす他のバネ部材の形状も同様に利用することができる。
【００１４】
図４を参照して、これもトート電機子往復衝撃トランスデューサ１００で利用することができる平面非線形バネ部材１１２の上面図を示す。平面非線形バネ部材１１２は、連続平面中央部１１４の周囲に対称に接続された１対の並置平面複合ビーム４０２，４０４によって構成される。並置平面複合ビーム４０２，４０４は、平面周縁部１０８にも接続される。並置平面複合ビーム４０２，４０４は、それぞれ、１つの独立した同心円弓形ビームである内側ビーム４０２Ａ，４０４Ａと、外側ビーム４０２Ｂ，４０４Ｂによって構成され、各ビームは同一の実質的に一定のバネ比（ｓｐｒｉｎｇ ｒａｔｅ）（Ｋ）を有する。バネ比を実質的に一定にするには、内側ビームの幅を外側ビームの幅に対してビームの機能長を越えて小さくする。これについては、本発明の譲受人に譲渡され、本明細書に参考文献として含まれる１９９６年８月１３日Ｈｏｌｄｅｎ他により出願された米国特許第５，５４６，０６９号「Ｔａｕｔ Ａｒｍａｔｕｒｅ Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」に説明される。
【００１５】
並置平面複合ビーム４０２，４０４は、平面中央部１１４と平面周縁部１０８とに隅肉領域すなわち隅肉４１６および隅肉４１８によって接続される。これら隅肉部は、外側ビーム４０２Ｂ，４０４Ｂの中心幅よりも大きい半径を有する。隅肉４１６，４１８により、並置平面複合ビーム４０２，４０４の平面中央部１１４および平面周縁部１０８に対する接続部で発生する応力が大幅に小さくなる。
【００１６】
図５は、非線形硬化バネ応答をもたらすトート電機子往復衝撃トランスデューサの入力周波数の関数としての衝撃出力応答を示すグラフ５００である。トート電機子往復衝撃トランスデューサは、低衝撃出力５０２を提供する第１駆動周波数と、上衝撃出力５０４を提供する第２駆動周波数との間で動作する掃引入力周波数により駆動して、触覚警告装置とすることができる。これはＨｏｌｄｅｎ他による米国特許第５，５４６，０６９号およびＭｏｏｎｅｙ他による米国特許第５，５２４，０６１号に説明される。入力周波数をより高い駆動周波数まで引き続き掃引すると、不安定になり衝撃出力５１０までジャンプする衝撃出力５０６が生成される。
【００１７】
トート電機子往復衝撃トランスデューサ１００は、たとえば、動作状態５０１より上の衝撃応答だけが望まれる音楽的表現を再生するための音響トランスデューサとしても動作することができる。しかし、言うまでもなく、状態５０２と５０４との間で動作するトート電機子往復衝撃トランスデューサの動作を起こす音楽的表現の再生中に発生される瞬間的な衝撃応答は、聞き手にとっては、多くは認知することができず、音響応答よりはむしろ触覚応答として認知される。
【００１８】
図６は、上記のような非線形軟化バネ応答を提供するトート電機子往復衝撃トランスデューサ１００の入力周波数の関数としての衝撃出力応答を表すグラフ６００である。非線形硬化バネ応答を提供するトート電機子往復衝撃トランスデューサとは異なり、非線形軟化バネ応答を提供するトート電機子往復衝撃トランスデューサは、送信入力周波数が動作状態６０２，６０４の間で減少すると衝撃応答を増大させる。本発明においては、非線形軟化バネ応答は、上記の如く、４つの放射状に分極された永久磁石１２０と磁性減衰要素１０６との相互作用によるものである。運動質量部１１６の変位が大きくなるにつれて、４つの放射状に分極された永久磁石１２０と磁性減衰要素１０６との間の相互作用のレベルも大きくなり、これは、衝撃出力６０６になるまで続く。衝撃出力６０６は不安定であり、この時点で衝撃出力６１０となる。
【００１９】
図７は、本発明による機械的音響クロスオーバ・ネットワーク７００の電気ブロック図である。機械的音響クロスオーバ・ネットワーク７００は、好ましくは、３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサを備える。これらは音源７０８により提供されるような音楽プログラミングに対して、バス，中間レンジおよび高周波数応答を提供するように周波数応答特性に関して選択されたものである。バス，中間レンジおよび高周波数応答を以下の要領で組み合わせて広い周波数レンジを持つ（ハイファイの）トランスデューサを生み出す。言うまでもなく、許容できる広周波数レンジのトランスデューサは、音楽プログラミングに対して低周波数および高周波数応答を提供するように周波数応答特性に関して選択された２つのトート電機子往復衝撃トランスデューサを用いることで得ることができる。これも、以下の説明から明らかになる。
【００２０】
機械的音響クロスオーバ・ネットワーク７００で利用されるトート電機子往復衝撃トランスデューサの特性を表１に示す：
0003602792.tif 000002
トート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２は軟化バネ応答を提供し、図３に示すような単純な平面非線形バネ１１２と磁性減衰要素１０６とを有する上下平面サスペンション部材１１０を利用して、音楽プログラミングに対してバス周波数応答を提供する。硬化バネ応答を提供するトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０４も図３に示すような単純な平面非線形バネ部材１１２を有する上下平面サスペンション部材を利用して、音楽プログラミングに対して中間レンジ周波数応答を提供する。硬化バネ応答を提供するトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０６は、図４に示すような複合平面非線形バネを有する上下平面サスペンション部材１１０を利用して、音楽プログラミングに対して高周波数を提供する。
【００２１】
トート電機子往復衝撃トランスデューサ１００では、単独の上平面サスペンション部材と単独の下平面サスペンション部材のみの利用を示すのに対して、トート電機子往復衝撃トランスデューサ７０６は、各々が図３に示すように単純な平面非線形バネ１１２を有して音楽プログラミングに対して高周波数を提供する２つの上平面サスペンション部材と下平面サスペンション部材など複数の上下平面サスペンション部材１１０を利用することもできる。機械的音響クロスオーバ・ネットワーク７００はオーディオ増幅器の出力に接続することができ、バス，中間レンジおよびツイータ・スピーカがラウドスピーカ・システムに接続される場合に必要とされるような電気的クロスオーバ・ネットワークの使用を必要としない。
【００２２】
図８および図９は、本発明による機械的音響クロスオーバ・ネットワーク７００の垂直図８００である。機械的音響クロスオーバ・ネットワーク７００は、サウンドボード８０２を備える。これは、図示されるヘッドフォンなどのように、ユーザの耳に結合するよう形成することができる。図８に示されるように、３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６が基台を通じてサウンドボード８０２に結合される。この基台は各々が３つのトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６のうちの１つを搭載するよう形成される３個の別々のプラットホーム部８０４，８０６，８０８となるプラットホーム８０１によって構成される。３個のプラットホーム部８０４，８０６，８０８は図９に示されるように基部８１０に結合され、基部８１０は３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６により発生する触覚エネルギをサウンドボード８０２に結合して、ユーザがヘッドフォンを着けると音響エネルギを生成する。３個のプラットホーム部８０４，８０６，８０８は、たとえば、基部８１０とサウンドボード８０２の中央を通る軸８１４に関して互いに１２０度（３６０度／Ｎ；ただしＮはプラットホームが支持する非線形衝撃トランスデューサの数である）の間隔をおいて配置される。基部８１０は、好ましくはプラットホーム８０１およびサウンドボード８０２と連続して形成され、従来の射出成型法および熱硬化性プラスチック材料を用いて製造することができる。基部８１０と３個のプラットホーム部８０４，８０６，８０８は、３つのトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６によって生成されるバス，中間レンジおよび高音域の応答を効果的に混合する。また、基部８１０は実質的にサウンドボード８０２よりも寸法が小さいので、サウンドボード８０２の剛性を最小限にして、その結果サウンドボード８０２が生成することのできる低周波数応答を最大にすることができる。それによって、サウンドボード８０２は３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６のバス，中間レンジおよび高音域応答をより忠実に再生することができる。機械的音響クロスオーバ・ネットワーク７００をハウジング８１２内に封止して、サウンドボード８０２をユーザの耳に結合するヘッド・ストラップなどの装備を有するヘッドフォン８００とすることができる。ヘッドフォンで用いるのに適したヘッド・ストラップは当技術では周知である。２つの機械的音響クロスオーバ・ネットワークをヘッド・ストラップに付けて、機械的音響クロスオーバ・ネットワークがステレオ・オーディオ源に結合されるとステレオ・サウンドを提供するヘッドフォン・セットとすることもできる。
【００２３】
本発明による機械的音響クロスオーバ・ネットワークは、図１０および図１１に示されるような、Ｈｏｌｄｅｎ他による米国特許第５，５４６，６０９号「Ｔａｕｔ Ａｒｍａｔｕｒｅ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」に開示される矩形のトート電機子往復衝撃トランスデューサを用いて実現することもできる。矩形のトート電機子往復衝撃トランスデューサを利用すると、３個のトランスデューサのうち少なくとも１つが非線形軟化バネ応答を提供する磁性減衰要素を備える。機械的音響クロスオーバ・ネットワーク１０００は、図示されるようにヘッドフォンのイア・カップとして形成することのできるサウンドボード１００２を備える。３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６は、３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６を搭載するために形成されるプラットホーム１０１０で構成される基台を通じてサウンドボード１００２に結合される。プラットホーム１０１０は図１１に示すように基部１０１２に結合され、基部１０１２は３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６により発生する音響エネルギをサウンドボード１００２に結合する。プラットホーム１０１０は、基部１０１２とサウンドボード１００２の中心を通って延在する軸１０１４の周囲でサウンドボード１００２に付着される。基部１０１２は好ましくはプラットホーム１０１０およびサウンドボード１００２と連続して形成され、従来の射出成型法および熱硬化性プラスチック材料を用いて製造することができる。上記の如く、基部１０１２とプラットホーム１０１０は、３つのトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０４，７０６，７０８のバス，中間レンジおよび高音域応答を効果的に混合する。また、基部１００２はサウンドボード１００２よりも実質的に寸法が小さいので、サウンドボード１００２の剛性を最小限にして、サウンドボード１００２の低周波数応答を最大にする。これによって、サウンドボード１００２は３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６のバス，中間レンジおよび高音域応答を忠実に再生することができる。プラットホーム１０１０上での３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６の位置は入れ替えることができる。
【００２４】
機械的音響クロスオーバ・ネットワーク７００および機械的音響クロスオーバ・ネットワーク１０００で用いられる３個のトート電機子往復衝撃トランスデューサ７０２，７０４，７０６がきわめて広い周波数レンジにわたり触覚エネルギを発生し、この触覚エネルギがサウンドボード内で音響エネルギに変換されることに注目されたい。触覚エネルギが生成されるので、サウンドボードを直接的に乳様突起に当てて置いて「骨伝導」突起を用いる知覚刺激により音を生成することができる。
【００２５】
要するに、非線形硬化バネ応答を通常は行いながら非線形軟化バネ応答を行うように改変することのできるトート電機子往復衝撃トランスデューサが上記に開示された。２つ以上のトート電機子往復衝撃トランスデューサを用いて、２つのトート電機子往復衝撃トランスデューサのうち少なくとも一方が非線形軟化バネ応答を行う場合に、本発明により動作する機械的音響クロスオーバ・ネットワークを作成することができる。機械的音響クロスオーバ・ネットワークは複数のトート電機子往復衝撃トランスデューサを単独の入力から共に動作させて、きわめて広い周波数応答を有するトランスデューサを提供することができる。機械的音響クロスオーバ・ネットワークをハウジング内に封止すると、機械的音響クロスオーバ・ネットワークをヘッドフォンとして動作させて、音楽プログラミングなどのオーディオ出力を配信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による機械的音響クロスオーバ・ネットワークで用いるのに適したトート電機子往復慣性トランスデューサの上面図である。
【図２】図１のトート電機子往復慣性トランスデューサの直線２−２で切断した断面図である。
【図３】図１のトート電機子往復慣性トランスデューサで利用される独立平面非線形バネ部材の上面図である。
【図４】図１のトート電機子往復慣性トランスデューサで利用される平面非線形複合バネ部材の上面図である。
【図５】非線形硬化バネ型共鳴システムをトランスデューサとして駆動して利用する図１のトート電機子往復慣性トランスデューサの周波数の関数としての衝撃出力を示すグラフである。
【図６】非線形軟化バネ型共鳴システムをトランスデューサとして駆動して利用する図１のトート電機子往復慣性トランスデューサの周波数の関数としての衝撃出力を示すグラフである。
【図７】本発明による機械的音響クロスオーバ・ネットワークの垂直図である。
【図８】本発明による機械的音響クロスオーバ・ネットワークの垂直図である。
【図９】本発明による機械的音響クロスオーバ・ネットワークの電気ブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施例による機械的音響クロスオーバ・ネットワークの垂直図である。
【図１１】本発明の第２実施例による機械的音響クロスオーバ・ネットワークの垂直図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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