(57)【要約】【課題】ラウドスピーカの提供。【解決手段】ラウドスピーカ（３０）は、支持構造（３２）上に取り付けられた音生成エレメント（３１）と、音生成エレメント（３１）の互いに対向するエッジ（３４）に取り付けられた２つのロータリーアクチュエータ（１）とを備える。アクチュエータ（１）は、支持構造（３２）に対する音生成エレメント（３１）の動きであって回転成分を含む動きを駆動するように動作可能である。ラウドスピーカ（３０）は、一方のエッジのみで駆動された場合よりも大きい音出力を生成し、特に携帯電話などの携帯電子デバイスでの使用に適している。この場合、支持構造（３２）はデバイスのケーシングの一部分であってもよく、音生成エレメント（３１）は表示デバイス（３３）を覆う透明パネルであってもよい。【選択図】  図３
2007515873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラウドスピーカであって、
支持構造上に取り付けられた音生成エレメントと、
前記音生成エレメントの互いに対向するエッジに取り付けられた２つのロータリーアクチュエータであって、前記エッジを回転させることにより前記支持構造に対する前記音生成エレメントの動きを駆動するように動作可能な２つのロータリーアクチュエータと、
を備えたラウドスピーカ。
【請求項２】
２つのロータリーアクチュエータが、共通の駆動信号で駆動された場合に、互いに逆方向の回転成分を含む動きを駆動するように動作可能である、請求項１に記載のラウドスピーカ。
【請求項３】
２つのロータリーアクチュエータが同一である、請求項１または２に記載のラウドスピーカ。
【請求項４】
ロータリーアクチュエータが圧電アクチュエータである、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項５】
ロータリーアクチュエータがベンダ構造を有する、請求項４に記載のラウドスピーカ。
【請求項６】
ロータリーアクチュエータの各々が、音生成エレメントと支持構造との間で湾曲している、請求項４または５に記載のラウドスピーカ。
【請求項７】
湾曲が円弧である、請求項６に記載のラウドスピーカ。
【請求項８】
ロータリーアクチュエータの各々が、動作により回転するアクチュエータのエッジ間方向におけるよりも前記回転の軸に沿った方向において長い、請求項４から７のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項９】
ロータリーアクチュエータの各々が、一端で音生成エレメントに連結され、他端で支持構造に連結されている、請求項４から８のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１０】
アクチュエータの各々に共通の駆動信号を供給する駆動回路をさらに備えた、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１１】
アクチュエータの各々に別々の駆動信号を供給する駆動回路をさらに備えた、請求項１から９のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１２】
駆動回路が、別々の駆動信号の各々の低周波数成分と、それに対して他方側の駆動信号とを混合するように構成された低周波数ミキサ回路を備えた、請求項１１に記載のラウドスピーカ。
【請求項１３】
低周波数ミキサ回路が、
２つの信号経路であって、各々が、別々の駆動信号の各々を対応するアクチュエータに供給する２つの信号経路と、
前記信号経路の各々に設けられたフィルタ構造であって、前記２つの別々の駆動信号の低周波数成分をフィルタンリングにより除去するフィルタ構造と、
信号処理回路であって、前記フィルタ構造によって除去された前記２つの別々の駆動信号の低周波数成分を組み合わせ、組み合わされた低周波数成分を前記信号経路の各々に再導入する信号処理回路と、
を備えた、請求項１２に記載のラウドスピーカ。
【請求項１４】
低周波数成分が、所定のカットオフ周波数より低い周波数帯域の成分である、請求項１２または１３に記載のラウドスピーカ。
【請求項１５】
所定のカットオフ周波数が、400 Hz以下である、請求項１４に記載のラウドスピーカ。
【請求項１６】
駆動回路が、頭部伝達関数により前記別々の駆動信号を処理するように構成された、請求項１１から１５のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１７】
駆動回路が対向ミキサ回路を備え、前記対向ミキサ回路は、別々の駆動信号の各々から、少なくともその高周波数成分を反転させることにより対向信号を取り出し、かつ、前記対向信号の各々と、前記別々の駆動信号のうち前記対向信号が取り出されたものではない方の駆動信号とを混合するように構成されている、請求項１１から１６のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１８】
音生成エレメントが、２つのアクチュエータ間で変化する物理特性を有するシートを含む、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１９】
物理特性が、シート内において２つのアクチュエータ間の中心線に対してミラー対称に変化する、請求項１８に記載のラウドスピーカ。
【請求項２０】
物理特性が硬度である、請求項１８または１９に記載のラウドスピーカ。
【請求項２１】
シートの硬度が、２つのアクチュエータ間の中心線の両側部分においてよりも、前記中心線に沿った部分において低い、請求項２０に記載のラウドスピーカ。
【請求項２２】
シートが全体的に均一な組成を有する材料を含み、前記シートの厚みが２つのアクチュエータ間において変化する、請求項２０または２１に記載のラウドスピーカ。
【請求項２３】
物理特性が厚みである、請求項１８に記載のラウドスピーカ。
【請求項２４】
シートが透明であり表示デバイス上に設けられており、前記シートの厚みが２つのアクチュエータ間において変化することにより前記シートがレンズを構成している、請求項２３に記載のラウドスピーカ。
【請求項２５】
支持構造が電子デバイスのハウジングの一部分である、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２６】
音生成エレメントが透明であり表示デバイスを覆っている、請求項２５に記載のラウドスピーカ。
【請求項２７】
ラウドスピーカであって、
支持構造上に取り付けられた音生成エレメントと、
前記音生成エレメントの互いに対向する半分部分に取り付けられた２つのアクチュエータであって、前記支持構造に対する前記音生成エレメントの動きを駆動するように動作可能な２つのアクチュエータと、
前記アクチュエータの各々に別々の駆動信号を供給する駆動回路であって、前記駆動回路が低周波数ミキサ回路を備え、前記低周波数ミキサ回路が前記別々の駆動信号の各々の低周波数成分と、それに対して他方側の駆動信号とを混合するように構成されている、駆動回路と、
を備えたラウドスピーカ。
【請求項２８】
ラウドスピーカであって、
支持構造上に取り付けられた音生成エレメントと、
前記音生成エレメントの互いに対向する半分部分に取り付けられた２つのアクチュエータであって、前記支持構造に対する前記音生成エレメントの動きを駆動するように動作可能な２つのアクチュエータと、
前記アクチュエータの各々に別々の駆動信号を供給する駆動回路であって、頭部伝達関数により前記別々の駆動信号を処理して方向的効果を生成するように構成された駆動回路と、
を備えたラウドスピーカ。
【請求項２９】
ラウドスピーカであって、
支持構造上に取り付けられた音生成エレメントと、
前記音生成エレメントの互いに対向する半分部分に取り付けられた２つのアクチュエータであって、前記支持構造に対する前記音生成エレメントの動きを駆動するように動作可能な２つのアクチュエータと、
前記アクチュエータの各々に別々の駆動信号を供給する駆動回路であって、前記駆動回路が対向ミキサ回路を備え、前記対向ミキサ回路が前記別々の駆動信号の各々から、少なくともその高周波数成分を反転させることにより対向信号を取り出し、かつ、前記対向信号の各々と、前記別々の駆動信号のうち前記対向信号が取り出されたものではない方の駆動信号とを混合するように構成されている、駆動回路と、
を備えたラウドスピーカ。
【請求項３０】
ラウドスピーカであって、
支持構造上に取り付けられた音生成エレメントと、
前記音生成エレメントの互いに対向する半分部分に取り付けられた２つのアクチュエータであって、前記支持構造に対する前記音生成エレメントの動きを駆動するように動作可能な２つのアクチュエータと、
を備え、
前記音生成エレメントが、前記２つのアクチュエータ間で変化する物理特性を有するシートを含む、ラウドスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的小型で携帯可能な電子デバイス（例えば携帯電話、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）またはラップトップコンピュータ）での使用に特に適したラウドスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電子デバイスでの使用に適したタイプのラウドスピーカの一例は、本願と同一の所有者を有する国際出願WO-03/001841号に記載されている。このタイプのラウドスピーカは、本明細書では「Ｃ窓スピーカ」と呼び、「Ｃモルフアクチュエータ」により駆動する音生成エレメント（ダイヤフラム）を含む。「Ｃモルフアクチュエータ」は圧電アクチュエータであって、ベンダ構造を有し、一部が除去された円筒形状（したがって断面Ｃ字形状である）を有する。アクチュエータの一端は音生成エレメントに取り付けられ、他端は電子デバイスのハウジングに取り付けられている。動作中、アクチュエータの端部は相対的に回転する。このようにアクチュエータは音生成エレメントの、回転成分を含む動作を駆動するように動作可能である。Ｃ窓スピーカは、様々な製品（例えば携帯電話およびＰＤＡ）のハウジング内のパネルがラウドスピーカとして駆動することを可能にし、以下の利点を提供する。
【０００３】
・スピーカは断面が非常に小さいため製品内部であまりスペースをとらない。
・Ｃモルフアクチュエータは電気的にはキャパシタに類似しており、消費電力が小さい。
・表示部を用いる製品（例えば携帯電話）の場合、音生成エレメントは現在ＬＣＤの保護に用いられているポリカーボネートスクリーンであってもよい。
・このようなラウドスピーカを用いることにより、製品を水分および埃に対してより効果的にシールすることができる。
・生成される音が分散するため、耳の近くで大音量で用いても聴力を損なわない。
・同等サイズのスピーカに比べて音質が良い。
・スピーカのパーツおよび構造は簡素であり、従来のスピーカに対して潜在的にコスト面で勝る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの利点を有する一方で、ラウドスピーカの出力音レベルは他のラウドスピーカ同様、サイズによって制限される。携帯電子デバイスの典型的な使用の場合、例えば、音生成エレメントがデバイスのケーシングの一部分である場合には、デバイスのサイズがラウドスピーカのサイズを制限する。したがってより小さい電子デバイスを求める傾向は、内蔵ラウドスピーカが適度の出力音レベルを生成するための要件とは相容れない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の局面によると、ラウドスピーカであって、支持構造上に取り付けられた音生成エレメントと、音生成エレメントの互いに対向するエッジに取り付けられた２つのロータリーアクチュエータであって、支持構造に対する音生成エレメントのエッジの回転動作を駆動して音生成エレメントに音を生成させるように動作可能な２つのロータリーアクチュエータとを備えたラウドスピーカが提供される。
【０００６】
各アクチュエータは音生成エレメントのエッジに取り付けられる。２つのアクチュエータは音生成エレメントの互いに対向するエッジに取り付けられる。アクチュエータはロータリーアクチュエータであり、WO-03/001841号に開示されたタイプのＣモルフアクチュエータであってもよい。ダイヤフラムの両エッジは回転成分によって動く。ダイヤフラムの各エッジにドライブを設けることにより、WO-03/001841号に開示されたように１つのエッジでのみ駆動される場合に比べて、音生成エレメントが所与の面積で生成する出力音レベルが大きくなる。例えば２つのロータリーアクチュエータは共通の信号で駆動してもよい。この場合、音生成エレメントの両エッジが協調して駆動される。すなわち両エッジが同方向に動く。この場合、達成可能な出力音レベルは明らかに高い。あるいはアクチュエータは別々の信号、例えば２つのステレオ信号で駆動してもよい。この場合、単一のアクチュエータを用いる場合に比べて全体の出力音レベルが高まるだけでなく、ステレオ音の出力などのさらなる効果を得ることができる。
【０００７】
各アクチュエータは単一エレメントであることが好ましいが、複数のアクチュエータエレメントを含んでもよい。
【０００８】
各アクチュエータの一端はダイヤフラムに取り付けられている。各アクチュエータの他端は支持構造に直接取り付けられていてもよいし、ダイヤフラムの別の部分を介して支持構造に間接的に取り付けられていてもよい。
【０００９】
ラウドスピーカはアクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路を備えていてもよい。各アクチュエータに別々の信号を供給する場合、以下の特徴が有利に適用される。
【００１０】
駆動回路は、別々の駆動信号の各々の低周波数成分と、それに対して他方側の駆動信号とを混合するように構成された低周波数ミキサ回路を備えていてもよい。低周波数成分は、所定のカットオフ周波数（例えば400 Hz）より低い成分であってもよい。このことは、両方のアクチュエータが別々の信号の各々の低周波数成分を受け取るという意味で、低周波数成分がある程度組み合わされたものになるという効果を有する。したがって、音生成エレメント全体が一体的に動く傾向を得、低周波数成分をより有効に放射する。その低周波数放射効率は概してダイヤフラムまたはパネルの放射部分の面積の二乗に比例する。このアプローチが上手くいくのは、駆動周波数が増加するにつれて音生成エレメントがより屈曲し、共動する剛性物体としての挙動が減少する傾向にあるからである。他方、非常に低い周波数では、音生成エレメントは全く屈曲せず単一の硬いダイヤフラムとして有効に動作する。
【００１１】
この効果は概して、２つのアクチュエータが音生成エレメントの互いに対向する半分部分を駆動するラウドスピーカにおいて達成される。この場合、アクチュエータはロータリーアクチュエータでなく例えば線形アクチュエータであってもよい。このようなラウドスピーカは本発明のさらなる局面により提供される。
【００１２】
駆動回路は、頭部伝達関数により別々の駆動信号を処理するように構成されていてもよい。これは、リスナーに方向的効果を知覚させる。このような頭部伝達関数による処理はそれ自体、様々な方向的効果、例えば擬似ステレオ効果または擬似サラウンド効果を生じさせるものとして公知である。一例は、英国University of SouthamptonのISVRでNelsonによって設計されたステレオダイポールシステムである。
【００１３】
この効果は概して、２つのアクチュエータが音生成エレメントの互いに対向する半分部分を駆動するラウドスピーカにおいて達成される。この場合、アクチュエータはロータリーアクチュエータでなく例えば線形アクチュエータであってもよい。このようなラウドスピーカは本発明のさらなる局面により提供される。
【００１４】
駆動回路は、別々の駆動信号の各々から、少なくともその高周波数成分を反転させることにより対向信号を取り出し、かつ、対向信号の各々と、別々の駆動信号のうち対向信号が取り出されたものではない方の駆動信号とを混合するように構成された対向ミキサ回路を備えていてもよい。このことは、音生成エレメントの複数の部分であって２つの音チャネルの源であると考えられる部分間の距離を増加させることによって、２つのアクチュエータに供給された２つの駆動信号のステレオ効果を高めるという利点を有する。これは、各対向信号が、音生成エレメントの反対のエッジでアクチュエータによって生成された音を打ち消し、それによって反対のエッジ方向に音を集中させることによって達成される。
【００１５】
この効果は概して、２つのアクチュエータが音生成エレメントの互いに対向する半分部分を駆動するラウドスピーカにおいて達成される。この場合、アクチュエータはロータリーアクチュエータでなく例えば線形アクチュエータであってもよい。このようなラウドスピーカは本発明のさらなる局面により提供される。
【００１６】
好ましくは、音生成エレメントが、２つのアクチュエータ間で変化する物理特性を有するパネルを含む。
【００１７】
これにより以下に詳細に述べるように、２つのアクチュエータに供給された別々の駆動信号から生成された音の分断が高まること、または音生成エレメントを表示デバイス用のレンズとして用いることなどを含む複数の効果が得られる。
【００１８】
これらの効果は概して、２つのアクチュエータが音生成エレメントの互いに対向する半分部分を駆動するラウドスピーカにおいて達成される。この場合、アクチュエータはロータリーアクチュエータでなく例えば線形アクチュエータであってもよい。このようなラウドスピーカは本発明のさらなる局面により提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のより良い理解のために本発明の実施形態を、添付の図面を参照して非限定的実施例により説明する。
【００２０】
まず図１に示すアクチュエータ１を説明する。アクチュエータ１はバイモルフベンダ構造を有しており、２つの外電極４および５と中央電極６との間に層構造で設けられた圧電材料の２つの層２および３を含む。層２および３の圧電材料は好ましくは圧電セラミック（例えばＰＺＴ）である。圧電材料の層２および３は電極４〜６に電圧を印加することにより作動する。極方向および作動電圧方向は、層２と層３とが長さ方向に異なる変化をし（例えば、層２が伸張し層３が収縮する）、それによりアクチュエータ１を屈曲させるように選択される。例えば、層２および３は同一方向の極性を有し、外電極４および５を接地して中央電極６に電圧を印加することにより逆方向の電圧によって作動してもよい。アクチュエータ１は両端１１および１２間で湾曲しており、特に円の一部の形状、この場合は完全な円の3/4の形状を有している。したがってアクチュエータ１は管状である。この形状により、アクチュエータ１が作動して屈曲すると、両端１１および１２がアクチュエータの湾曲軸を中心として相対的に回転する。
【００２１】
アクチュエータ１は細長く、横方向長さが両端部１１および１２間の長さよりも長い。これによりアクチュエータ１とダイヤフラム２１（後述）との連結部の剛性が高まり、両端部１１および１２間に所与の長さを有するアクチュエータ１に付与される力も高まる。
【００２２】
図２は、WO-03/001841号に開示され上記でＣ窓と記載した公知のタイプのラウドスピーカ２０内でのアクチュエータ１の動作を示す模式図である。この場合、アクチュエータ１はダイヤフラム２１に機械的に連結されて音を発生させる。アクチュエータ１の一端１２は支持部８に機械的に連結されており、したがって固定されている。アクチュエータ１の他端１１はダイヤフラム２１に剛性に連結されている。アクチュエータ１が作動すると、他端１１が固定端１２に対して回転する。これにより矢印２３で模式的に示すようにダイヤフラム２１が回転する（実際にはダイヤフラム２１がある程度屈曲する）。このようにアクチュエータ１はダイヤフラム２１を振動させて音を発生させるように用いられる。
【００２３】
図３は、２つの同一のアクチュエータ１が用いられたラウドスピーカ３０を示す。ラウドスピーカ３０は、音生成エレメントとして作用するダイヤフラム３１を含む。ダイヤフラム３１は、例えばポリカーボネートなどの材料の平坦なパネルとして形成されている。ダイヤフラム３１は、アクチュエータを介して携帯電子デバイス（例えば携帯電話）のケーシング３２に取り付けられている。ケーシング３２はラウドスピーカ３０の支持構造として作用する。ダイヤフラム３１はケーシング３２内のアパチャ３６を覆っており、したがってケーシング３２の一部分と考えることもできる。ダイヤフラム３１は透明であり、図４に示すように、ケーシング３２内に収容される表示デバイス３３用の保護層を形成する。
【００２４】
アクチュエータ１は、ダイヤフラム３１の互いに対向するエッジ３４に取り付けられている。各アクチュエータ１は、図２に示す公知のラウドスピーカ２０と同様の様式で連結されている。すなわち、アクチュエータ１の一端１２の側面がケーシング３２に連結され、他端１１の端面がダイヤフラム３１に剛性に連結されている。アクチュエータ１は、適切な接着剤でケーシング３２とダイヤフラム３１とに連結されて剛性連結を提供している。
【００２５】
アクチュエータ１は、ケーシング３２に直接連結される代わりに、ダイヤフラム３１の一部分を介してケーシング３２に間接的に連結されてもよい。連結の様式は同時係属中の国際出願PCT/GB04/004314号に開示されている。上記出願の教示は本発明に適用可能であり、その内容を参考のため本明細書に組み込まれる。この場合、ラウドスピーカは自己包含型ユニットとして製造することができ、後の製造工程でケーシング３２に簡単に組み込むことができる。
【００２６】
ダイヤフラム３１は、エッジのうちアクチュエータ１が存在しない部分にシール部材（図示せず）を備えていてもよい。シール部材は、同時係属中の国際出願PCT/GB04/004314号に開示されているように、ダイヤフラム３１の平面の周囲に設けられてもよい。このようなシール部材を設ける主な目的は、流体および粉体の進入を阻止するシールとして作用させることであり、この目的のためにはダイヤフラム３１の動きを制限しない、完全にフレキシブルな材料が適している。しかし、音にある程度の制動を与えることによりラウドスピーカ３０の周波数応答の平坦度が向上するため、そのような材料を用いることが有利である。シール部材の材料は、高度な柔軟性（低硬度）を有する泡状エラストマー（例えばポリウレタンフォーム）であってもよい。例えば、シール部材の材料の圧縮力偏向(Compression Force Deflection)は好ましくは25〜500 kPaの範囲であり、より好ましくは100〜300 kPaの範囲（0.2インチ／分の歪み率および25％偏向で測定）である。Shore「A」スケールでのデュロメータ硬度は好ましくは8〜45の範囲であり、より好ましくは約25である。シール部材６７に適した材料の一例はポリウレタンフォーム、例えばRogers CorporationによりPORON（商標）の名称で提供されているフォーム（PORON 4701-40 Softなど）であり、好ましくは高密度グレード（例えば480 kg/m3）、厚み0.8 mm、典型的圧縮力偏向173 kPaおよびShore「A」硬度25を有するものである。
【００２７】
ラウドスピーカ３０はさらに、各アクチュエータ１に駆動信号を供給する駆動回路３５を含む。図５に、駆動回路３５の１つの使用可能構成を示す。この場合、駆動回路３５は、入力信号を受け取る入力５１を有する。入力信号は増幅器５２の入力に供給され、増幅器５２は入力信号を増幅して駆動信号を生成する。増幅器５２の出力は、駆動回路３５の２つの出力５３に接続されており、出力５３は各々アクチュエータ１のうちの１つに接続されている。
【００２８】
これにより駆動回路３５は共通駆動信号を２つのアクチュエータ１に供給する。各アクチュエータ１は、ダイヤフラム３１のエッジ３４のうちそれが接続されている方のエッジ３４の回転動作を駆動する。アクチュエータ１は互いに逆の方向に向けられているため、共通駆動信号により各々の軸回りに、互いに逆方向に回転する。したがって両方のアクチュエータ１が同期してダイヤフラム３１の全体的動きを同方向に駆動して音を生成するが、各アクチュエータ１が生成する回転成分によりダイヤフラムが屈曲する。その結果得られる動きの振幅を図４に破線４０で模式的に示す（図４では明瞭化のため動きが誇張されている）。ダイヤフラム３１は、２つのアクチュエータ１の互いに逆方向の回転に順応するに十分フレキシブルであるように設計されている。すなわち、ダイヤフラム３１の材料および寸法は、適切なレベルの硬度を提供するように、つまりダイヤフラム３１が隣接する空気を有効に動かして音を生成するには十分硬いが互いに対向するエッジ３４を逆方向に回転させるには十分フレキシブルとなるように選択されている。さらにダイヤフラム３１は、表示デバイス３３を適切に保護するに十分硬い。例えばダイヤフラム３１は、一般に表示デバイス用保護カバーとして用いられるものと同じタイプのポリカーボネートにより形成されていてもよい。
【００２９】
アクチュエータ１をダイヤフラム３１の各エッジ３４に設けた場合、ダイヤフラム３１の面積が同じであれば、WO-03/001841号に開示されているように単一アクチュエータ１によって駆動される場合に比べて、ダイヤフラム３１の出力音レベルがより高くなる。
【００３０】
図６は、駆動回路３５の別の構成であって、アクチュエータ１に２つの別々の駆動信号を供給する構成を示す。この場合駆動回路３５は、２つの別々の入力信号ＶＬおよびＶＲを受け取って対応する信号経路６２に沿って各アクチュエータ１に接続された対応する出力６３に供給する２つの入力６１を有する。入力信号ＶＬおよびＶＲは典型的にはステレオ信号の左チャネルと右チャネルである。各信号経路６２は増幅器６４を有し、増幅器６４は入力信号を増幅して駆動信号を生成する。この駆動モードでは、ダイヤフラム３１の左部分が主に左ステレオ入力信号ＶＬに応答して動き、ダイヤフラム３１の右部分が主に右ステレオ入力信号ＶＲに応答して動く。これは左および右のアクチュエータ１がそれぞれダイヤフラム３１の左および右エッジ３４に近いからであり、かつダイヤフラム３１および周囲のシール部材が有限の硬度を有しているからである。このように２つのアクチュエータ１に隣接する、ダイヤフラムの左部分および右部分は別々の信号を出力する傾向があり、それにより音の放出を局地化しステレオ効果を提供する。これを図７に模式的に示す。図７において、第１の信号の結果起こる動きを破線７１で模式的に示し、第２の信号の結果起こる動きを破線７２で模式的に示す（図７では明瞭化のため動きが誇張されている）。ダイヤフラム３１の動きの変動は、低い周波数よりも高い周波数においてより強調される。これは、ダイヤフラム３１の弾性力と慣性、およびシール部材の弾性力と制動による。したがってステレオ「距離」は低い周波数よりも高い周波数においてより大きい。
【００３１】
図８は、駆動回路３５のさらに別の構成を示す。この構成もアクチュエータ１に２つの別々の駆動信号を供給する。この場合も駆動回路３５は、２つの別々の入力信号ＶＬおよびＶＲを受け取って対応する信号経路８２に沿って各アクチュエータ１に接続された対応する出力８３に供給する２つの入力８１を有する。入力信号ＶＬおよびＶＲは典型的にはステレオ信号の左チャネルと右チャネルである。各信号経路８２は増幅器８４を有し、増幅器８４は信号経路８２上で入力信号を増幅して駆動信号を生成する。しかし駆動回路３５はさらに、信号が増幅器８４の入力に供給される前に信号を処理する回路を含む。上記回路は具体的には、低周波数ミキサ回路８５と、対向ミキサ回路８６と、方向的効果回路８７である。
【００３２】
低周波数ミキサ回路８５を図９に示す。低周波数ミキサ回路８５は、各入力信号ＶＬおよびＶＲの低周波数成分を他方の入力信号ＶＬまたはＶＲと混合することにより、ラウドスピーカ３０の低周波数出力をできるだけ最大にするように作用する。低周波数ミキサ回路８５は２つの入力９１を有し、２つの入力９１は２つの別々の入力信号ＶＬおよびＶＲを受け取って対応する信号経路９２（駆動回路３５の全体的信号経路８２の一部分を形成する）に沿って対応する出力９３に供給する。入力信号ＶＬおよびＶＲは、各信号経路９２上の周波数分割フィルタ９４に供給される。周波数分割フィルタ９４は、各入力信号ＶＬおよびＶＲの低周波数成分ＶＬＬおよびＶＲＬをフィルタリングにより除去し、入力信号ＶＬおよびＶＲのうちの残った高周波数成分ＶＬＨおよびＶＲＨを信号経路９２に沿って供給する。周波数分割フィルタ９４は、低周波数成分ＶＬＬおよびＶＲＬを、入力信号ＶＬおよびＶＲのうち所定のカットオフ周波数（典型的には400 Hz）未満の成分とするようなフィルタ特性を有する。
【００３３】
低周波数成分ＶＬＬおよびＶＲＬは両方のフィルタ９４から第１の加算器９５に出力される。第１の加算器９５はこれらを組み合わせて、組合せ低周波数信号Ｖｌｏｗを生成する。第１の加算器９５から出力された組合せ低周波数信号Ｖｌｏｗは、必要に応じて設けられる利得調整器９７を介して、信号経路９２にそれぞれ設けられた２つの加算器９６の両方に供給される。利得調整された組合せ低周波数信号Ｖｌｏｗは、信号経路９２上に残る高周波数成分ＶＬＨおよびＶＲＨに追加される。このように第２の加算器９６は組合せ低周波数信号Ｖｌｏｗを信号経路９２上の信号に再導入する効果を有する。
【００３４】
最終的な効果は、各入力信号ＶＬおよびＶＲの低周波数成分ＶＬＬおよびＶＲＬの一部、おそらく半分を他方の入力信号ＶＬまたはＶＲと混合することである。その結果、低周波数成分ＶＬＬおよびＶＲＬに関しては、図４を参照して上記したようにダイヤフラム３１全体が共通信号により駆動されて共通音放射源として動く傾向を得る。この結果、低周波数成分ＶＬＬおよびＶＲＬがより有効に放出され、その低周波数放射効率は概してダイヤフラム３１の放射部分の面積の二乗に比例する。しかし信号経路９２上に残る高周波数成分ＶＬＨおよびＶＲＨに関しては、ダイヤフラム３１のうち２つのアクチュエータ１に隣接する左部分および右部分が別々の信号を出力する傾向を得、それにより図７を参照して上記したようにステレオ効果を提供する。このアプローチが上手くいくのは、駆動周波数が増加するにつれてダイヤフラム３１がより屈曲し、共動する剛性物体としての挙動が減少する傾向にあるからである。他方、非常に低い周波数では、ダイヤフラム３１はほとんど屈曲せず単一の硬い物体として有効に動作する。このタイプの有効なラウドスピーカを構築するためには、ダイヤフラム３１の硬度をフィルタ９４の所定のカットオフ周波数に合致させることが望ましい。これによりカットオフ周波数より上の周波数では、ダイヤフラム３１のうち２つのアクチュエータ１に隣接する２つの半分部分から有用な放射を独立して得ることができ、カットオフ周波数より下の周波数ではダイヤフラム３１全体から有用な放射を均一に得ることができる。
【００３５】
言うまでもなく低周波数ミキサ回路８５は他の構成を有していてもよく、特に、各低周波数成分ＶＬＬおよびＶＲＬの半分以外の量が他方の入力信号ＶＬまたはＶＲと混合された場合も同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図１０に対向ミキサ回路８６を示す。対向ミキサ回路８６は２つの入力１０１を有する。２つの入力１０１は、２つの別々の入力信号ＶＬおよびＶＲを受け取って対応する信号経路１０２（駆動回路３５の全体的信号経路８２の一部分を形成する）に沿って対応する出力１０３に供給する。対向ミキサ回路８６は、２つの入力信号ＶＬおよびＶＲを対応するインバータ１０４に供給し、インバータ１０４は入力信号ＶＬおよびＶＲを反転させる。対向ミキサ回路８６は必要に応じて、１前後の利得を印加して対応する対向信号ＶＬＯおよびＶＲＯを生成する。各対向信号ＶＬＯおよびＶＲＯは、他方の入力信号ＶＬまたはＶＲの信号経路１０２上の加算器１０５に供給される。このように対向ミキサ回路８６は、各入力信号ＶＬおよびＶＲを反転させて、反転した信号を他方の入力信号ＶＬまたはＶＲと混合するという効果を有する。
【００３７】
対向ミキサ回路８６の効果は、ダイヤフラム３１上の複数の位置であって２つの入力信号ＶＬおよびＶＲの発信源であると考えられる位置間の距離を増加させることによってステレオ効果を高めることである。これは各対向ＶＬＯおよびＶＲＯが、ダイヤフラム３１のアクチュエータ１に隣接する半分部分であって他方のアクチュエータ１による駆動とは反対に対向信号ＶＬＯおよびＶＲＯが印加される半分部分を駆動し、それにより上記他方のアクチュエータに印加される信号ＶＬおよびＶＲの効果をある程度打ち消すからである。すなわち、右チャネルがダイヤフラム３１の左半分で打ち消され、その逆も同じである。その結果、２つの別々の信号間の距離が増加し、ステレオ効果が高められる。これを図１１に模式的に示す。図１１は、単一の入力信号ＶＲが図中右側のアクチュエータ１に印加された場合を示す。入力信号ＶＲはダイヤフラム３１を、ライン１１１で模式的に示す振幅で振動させる（明瞭化のため振幅は誇張されている）。右側のアクチュエータ１近傍では、右にいくにつれて振幅が増大している。そのため右チャネルの音はダイヤフラム３１の中心より右側の点、例えば位置１１２から出ているように思える。同時に左側のアクチュエータ１は対応信号ＶＲＯ、すなわち右側のアクチュエータ１に印加された入力信号ＶＲに対して負であるか又は部分的に負である信号で駆動され、ライン１１３で示すダイヤフラム振幅を生じさせる。この対向振動はダイヤフラム３１の左エッジに向かってピークとなる。その結果得られる２つの振動の振幅の合計はライン１１４で示すようになり、そのピークはライン１１１よりも狭い。そのため右チャネルの音はダイヤフラム３１の右側エッジ近傍の点、例えば位置１１５から出ているように思える。左側のアクチュエータ１に印加される入力信号ＶＬにも同様の効果が得られる。単純なステレオ駆動に比べて、２つのチャネル間の距離が増加し、ステレオ効果が高まる。
【００３８】
実際には、ダイヤフラム３１に沿った音の有限速度のために、インバータ１０４の相訂正を追加することにより、各周波数での反転振幅がアクチュエータの互いに対向する端部に駆動されること、すなわちインバータ１０４が一方のアクチュエータ１から他方のアクチュエータ１までダイヤフラム３１に沿って音経路を相追跡すべきであることを確認することがさらに必要となり得る。
【００３９】
対向ミキサ回路８６は供給された入力信号ＶＬおよびＶＲを処理するが、これにより得られる効果は高周波数成分にとって特に重要である。そのため別の実施形態として、対向ミキサ回路８６は高周波数成分のみを抽出し処理することも可能である。これは例えば、対向ミキサ回路８６と低周波数ミキサ回路８５とを組み合わせて、フィルタ９４から出力される信号を処理することにより行われる。
【００４０】
方向的効果回路８７は、２つの駆動信号ＶＬおよびＶＲを、頭部伝達関数によって処理するように構成されている。頭部伝達関数は、知覚された方向的効果、例えば、音がラウドスピーカ３０以外の位置から出ているとリスナーに知覚させる擬似ステレオまたは擬似サラウンド効果を生成する。このような頭部伝達関数による処理はそれ自体公知であり、本発明にも適用可能である。公知の一例は、英国University of SouthamptonのISVRでNelsonによって設計されたステレオダイポールシステムである。ステレオダイポールシステムでは、２つの別々の放射ラウドスピーカが好ましくは互いに近接しており、場合によっては用いるトランスデューサの物理的サイズによってラウドスピーカを実際どのくらい近接して取り付けることができるかが限定される。本発明のラウドスピーカ３０では、アクチュエータ間の距離、パネルサイズ、厚み、材料、物理特性の不均一性を適切に選択することができ、それにより主に放射する領域が左および右駆動信号ＶＬおよびＶＲに応答する。駆動信号ＶＬおよびＶＲはダイヤフラム３１内であれば、ほぼいずれの間隔で設けられてもよい。すなわち音響トランスデューサ間の有効距離はほぼゼロからパネル幅までのいずれでもよく（パネルを駆動するアクチュエータはダイヤフラム３１のエッジに固定されてはいるが）、さらに所望であれば、このトランスデューサ間の有効距離は周波数に応じて変化するように設計することもできる。このようにラウドスピーカ３０は、適切な位置にいるリスナーにステレオおよび／またはサラウンド音を提供するように用いることができる。
【００４１】
ラウドスピーカ３０の構造は様々に変更することが可能である。
【００４２】
１つの可能性としては、ダイヤフラム３１の形態を変更することができる。上記したラウドスピーカでは、ダイヤフラム３１が平坦な平面シートであり、その領域内に均一な物理特性を有している。これに代えて、ダイヤフラム３１において１以上の物理特性を変化させることが可能である。特定の利点を有する変化を以下に述べる。
【００４３】
ダイヤフラムは概していずれの形態でもよい。例えばリブ状でもよいし、任意のパターンの構造であってもよい。しかし物理特性を２つのアクチュエータ１間の中心線に対してミラー対称にすることにより特定の利点が得られる。この場合、両方のアクチュエータ１の動作に対する効果は同一であるが、さらに追加の効果をも得ることができる。上記に加えてまたは上記に代えて、物理特性を２つのアクチュエータ１の中心を結ぶ線に対してミラー対称に変化させることができる。
【００４４】
１つの可能性は、物理特性としてダイヤフラム３１の硬度を変化させることである。これにより音響特性を制御することが可能となる。硬度を変化させるには、ダイヤフラム３１の材料を変化させて不均一にし、その密度、モジュラス、またはその両方を位置に応じて変化させることが可能である。しかし硬度を変化させるには、ダイヤフラム３１の材料の組成を均一にしたまま厚み（すなわち音が主に放射される前方方向に直交する方向のパネル寸法）を変化させる方が簡便である。
【００４５】
上記の１つの好ましい例を図１２に示す。図１２は、ダイヤフラム３１の別の形態を示す。この形態においてダイヤフラム３１の厚みおよびしたがって硬度は、アクチュエータ１が連結されているエッジ３４間の中心線１２０に沿う部分が他の部分よりも小さい。ダイヤフラム３１のこの形態は、２つのアクチュエータ１に供給される別々の駆動信号によって駆動されるダイヤフラム３１の２つの半分部分の別々の音放射モードを分断することを補助する。上記分断によりラウドスピーカ３０の前にいるリスナーが聞くステレオ効果が高まる。ラウドスピーカ３０のダイヤフラム３１が表示デバイス３３の前にある透明且つおそらくは保護的な窓として用いられる場合、ダイヤフラム３１の厚みを位置に応じて非常に滑らかに変化させて表示デバイス３３上の像がダイヤフラム３１によって光学的に歪むことを最低限に抑えることが望ましい。
【００４６】
図１３は、ダイヤフラム３１の別の形態を示す。図１３においては、ダイヤフラム３１の厚みが変化し、ダイヤフラム３１はレンズとして作用する。特に、厚みはアクチュエータ１間の中心線１３０に向かって平滑に増加し、ダイヤフラム３１がその下の表示デバイス３４上の像をある程度拡大するレンズを構成する。厚みは中心線１３０に平行な線に沿って均一であるため、このように形成されたレンズは円筒レンズとして公知のタイプであるが、形状はかならずしも円筒形状である必要はない。あるいは中心線１３０に平行な線にそって厚みを変化させて球状レンズを形成し、表示デバイス３４上の像を拡大してもよいが、形状はかならずしも球状である必要はない。
【００４７】
図１２および図１３はダイヤフラム３１の一方側のみで厚みが変化し他方側は平坦であるように示しているが、実際には厚みの変化は片側のみでもよいし両側にあってもよい（すなわち一方の側が平坦で他方の側が厚み方向に変化があってもよいし、両側で厚み方向に変化があってもよい）。
【００４８】
あるいは、他の物理特性を位置に応じて変化させることによりダイヤフラム３１をレンズとして用いてもよい。
【００４９】
上記の物理特性のいずれか又はすべての組み合わせが１つのダイヤフラム３１に適用可能である。これにより例えばダイヤフラム３１は中央に向かって薄くなり、中央に向かってモジュラスが低くなり、エッジに向かって密度が高くなることがあり得る。その場合、様々なパネル特性が選択されて、パネルが透明である場合には関連する光学的効果を位置に応じて増加させたり最小限にしたりし、および／または依存するパネル特性、すなわちパネル硬度を位置に応じて増加させたり最小限にしたりする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、層構造の詳細図を含むＣモルフアクチュエータの斜視図である。
【図２】図２は、図１のアクチュエータを用いたラウドスピーカアセンブリの模式的側面図である。
【図３】図３は、図１に示すアクチュエータを２つ用いたラウドスピーカの斜視図である。
【図４】図４は、第１の動作モードにある図３のラウドスピーカの側面図である。
【図５】図５は、図３のラウドスピーカに用いられる駆動回路の回路図である。
【図６】図６は、図３のラウドスピーカに用いられる別の駆動回路の回路図である。
【図７】図７は、第２の動作モードにある図３のラウドスピーカの側面図である。
【図８】図８は、図３のラウドスピーカに用いられるさらに別の駆動回路の回路図である。
【図９】図９は、図８の駆動回路の低周波数ミキサ回路の回路図である。
【図１０】図１０は、図８の駆動回路の対向ミキサ回路の回路図である。
【図１１】図１１は、対向ミキサ回路の効果を示す、図３のラウドスピーカの側面図である。
【図１２】図１２は、図３のラウドスピーカに用いられるダイヤフラムの第１の変形例の斜視図である。
【図１３】図１３は、図３のラウドスピーカに用いられるダイヤフラムの第２の変形例の斜視図である。
【図１】
2007515873.tif 000003
【図２】
2007515873.tif 000004
【図３】
2007515873.tif 000005
【図４】
2007515873.tif 000006
【図５】
2007515873.tif 000007
【図６】
2007515873.tif 000008
【図７】
2007515873.tif 000009
【図８】
2007515873.tif 000010
【図９】
2007515873.tif 000011
【図１０】
2007515873.tif 000012
【図１１】
2007515873.tif 000013
【図１２】
2007515873.tif 000014
【図１３】
2007515873.tif 000015
【国際調査報告】
2007515873.tif 000016
2007515873.tif 000017
2007515873.tif 000018