數(shù)字揚聲器裝置制造方法
【專利摘要】本申請涉及一種數(shù)字揚聲器裝置。在一些實施例中，提供一種用于生成物理效應的致動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個轉(zhuǎn)移元件陣列，其中每個轉(zhuǎn)移元件響應于第一力和第二力各自的作用被迫沿其各自的軸各自朝著第一極限位置和第二極限位置來回交替移動；以及控制器，該控制器操作以使用第一力和第二力來可選擇地將所述轉(zhuǎn)移元件的至少一個子集各自鎖定到第一極限位置和第二極限位置。
【專利說明】數(shù)字揚聲器裝置
[0001] 本申請為國際申請?zhí)枮镻CT/IL2008/001524,國際申請日為2008年11月20日，發(fā) 明名稱為"數(shù)字揚聲器裝置"的PCT申請于2010年7月6日進入中國國家階段后申請?zhí)枮?200880124089. 5的中國國家階段專利申請的分案申請。
[0002] 對共同未決申請的引用
[0003]要求自 2007 年 11 月 21 日所提交的標題為"ImprovedSpeakerApparatusAnd MethodsUsefulInConjunctionTherewith"的第60/996, 513 號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)。
[0004] 另外，據(jù)此做出對下列共同未決申請的引用：于2006年5月22日所提交的標題為 "ApparatusforGeneratingPressure"的第 60/802, 126 號美國臨時申請；于 2006年 12 月 4日所提交的標題為"VolumeControl"的第60/872, 488號美國臨時申請；于2007年4月 2 日所提交的標題為"ApparatusforGeneratingPressureandMethodsofManufacture Thereof"的第60/907, 450號美國臨時申請；于2007年5月3日所提交的標題為"Apparatus andMethodsforGeneratingPressureWaves，'的第60/924, 203號美國臨時申請；于2007 年 11 月 21 日所提交的標題為"ImprovedSpeakerApparatusandMethodsUsefulin ConjunctionTherewith"的第60/996, 513號美國臨時申請；于2007年5月21日所提交的 標題為"DirectDigitalSpeakerApparatusHavingaDesiredDirectivityPattern，' 的PCT/IL2007/000618;于 2007 年 5 月 21 日所提交的標題為"VolumeandToneControl inDirectDigitalSpeakers"的PCT/IL2007/000621 ;于 2007 年 5 月 21 日所提交的標題 為"ApparatusandMethodsforGeneratingPressureWaves，'的PCT/IL2007/000622; 于 2007 年 5 月 21 日所提交的標題為"Arraysofcurrentbearingelementsusefulfor generatingpressurewaves，' 的PCT/IL2007/000623 ;以及于 2007 年 5 月 21 日所提交的 標題為"ApparatusforGeneratingPressureandMethodsofManufactureThereof，' 的PCT/IL2007/000624。

【技術(shù)領域】
[0005] 本發(fā)明主要涉及致動器，并且更具體地說，尤其是涉及致動器。

【背景技術(shù)】
[0006] 包括了微致動器陣列的致動器技術(shù)發(fā)展水平被認為可通過以下參考文獻表示，除 非另有指明，其全部為美國專利文件：
[0007] 2002/0106093 :摘要、圖1-42以及段落0009、0023、和0028顯示了電磁輻射、致動 器和換能器以及靜電設備。
[0008] 6, 373, 955 :摘要和第4欄、第34行-第5欄、第55行顯示了換能器陣列。
[0009]JP2001016675 :摘要顯示了聲音輸出換能器陣列。
[0010] 6, 963, 654:摘要、圖1-3、7-9以及第7欄、第41行-第8欄、第54行顯示了基于 電磁力的換能器操作。
[0011] 6, 125, 189 :摘要、圖1 -4和第4欄、第1行-第5欄、第46行顯示包括了靜電驅(qū) 動的電聲換能單元。
[0012]W0 8400460 :摘要顯示具有磁體陣列的電磁-聲音換能器。
[0013] 4, 337, 379 :摘要、第3欄、第28-40行、以及圖4、9顯示了電磁力。
[0014] 4, 515, 997 :摘要和第4欄、第16-20行顯示了音量級。
[0015] 6, 795, 561 :第7欄、第18-20行顯示微致動器陣列。
[0016] 5, 517, 570 :摘要顯示將聽覺現(xiàn)象映射到離散且可尋址的聲音點陣上。
[0017]JP57185790 :摘要顯示消除了對D/A變換器的需要。
[0018]JP51120710 :摘要顯示數(shù)字揚聲器系統(tǒng)，其不需要任何D-A變換器。
[0019]JP09266599 :摘要顯示將數(shù)字信號直接應用到揚聲器上。
[0020] 6, 959, 096 :摘要和第4欄、第50-63行顯不了排列在陣列內(nèi)的多個換能器。
[0021] 在以下出版物中描述了關于制造聚合物磁體的方法：
[0022] Lagorce，L.K?和M.G.Allen，"MagneticandMechanicalPropertiesof Micro-machinedStrontiumFerrite/PolyimideComposites，'，IEEEJournalof Micro-electromechanicalSystems，6 (4)，1997 年 12 月；以及
[0023]Lagorce，L.K.，Brand, 0?和M.G.Allen，"Magneticmicroactuatorsbasedon polymermagnets，'，IEEEJournalofMicro-electromechanicalSystems, 8 (1), 1999年 3 月。
[0024]Nakaya的第4, 337, 379號美國專利描述了包括圖4A中的類似線圈結(jié)構(gòu)的平面電 動力的電聲換能器。
[0025]Sotma等人的第6, 963, 654號美國專利描述了有隔膜的扁平式聲音換能器和扁平 式隔膜。Sotme系統(tǒng)包括圖7中的類似線圈的結(jié)構(gòu)。
[0026]半導體數(shù)字擴音器陣列是已知的，例如美國專利文件20010048123、被轉(zhuǎn)讓給德州 儀器公司并于2002年6月11日頒布的DavidThomas的第6, 403, 995號美國專利、Sony的 美國專利 4, 194, 095、WalterStinger的美國專利 4, 515, 997、以及DiamondBrettM?等人 在 2003 年 6 月 8 日至 12 日于Boston所舉行的Transducers' 03,第 12 屆International ConferenceonSolidStateSensors,ActuatorsandMicrosystems上所發(fā)表的、標題為 "DigitalsoundreconstructionusingarrayofCM0S-MEMSmicro-speakers，'中所描述 的陣列；以及例如BBE的DS48數(shù)字揚聲器管理系統(tǒng)。
[0027]YSP1000是由Yamaha所制造的相控陣揚聲器的例子。
[0028] 聲學波導是已知的，并可以被設計使用在關于聲學的傳統(tǒng)文本中所描述的 原理，所述傳統(tǒng)文本包括例如：1997年4月22日的由MalcolmJ.Crocker所著的 Wiley-Inter-science的EncyclopediaofAcoustics； 由LawrenceE.Kinsler所 著的FundamentalsofAcoustics；由DanielR.Raichel所著的TheScienceand ApplicationsofAcoustics;由ThomasD.Rossing所著的PrinciplesofVibrationand Sound;以及由FrankJ.Fahy所著的FoundationsofEngineeringAcoustics。
[0029] 在本說明書中所提及的所有申請和專利文件的公開內(nèi)容，以及在其中被直接或間 接地引用的申請和專利文件的公開內(nèi)容在此處通過引用而被并入。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0030] 本發(fā)明的確定實施方式尋求提供一種改進的揚聲器。
[0031] 因此根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在這里提供了一種用于生成物理效應的致動方法， 所述物理效應的至少一個屬性相應于根據(jù)時鐘被周期性地采樣的數(shù)字輸入信號的至少一 個特征，所述方法包括：提供至少一個移動元件陣列，當陣列有交流磁場的情況下，每個移 動元件響應于在陣列上操作的電磁力而被迫沿其各自的軸來回交替移動，最初將所述移動 元件陣列帶入至少一個鎖定（latching)位置并且隨后減少電磁力的量值，有選擇地將移 動元件的至少一個子集鎖定在至少一個鎖定位置中，由此防止單獨移動元件響應于電磁 力，接收時鐘信號并相應地控制對移動元件陣列的電磁力的施加，以及接收數(shù)字輸入信號 并相應地控制鎖定。
[0032] 進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，一旦移動元件陣列被帶入至少一個鎖定位置，則 將電磁力的量值減少到零。
[0033] 更進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，一旦移動元件陣列被帶入至少一個鎖定位置， 則將電磁力的量值減少到大于零的水平。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，也提供了一種用于生成物理效應的致動器裝置， 所述物理效應的至少一個屬性相應于根據(jù)時鐘被周期性地采樣的數(shù)字輸入信號的至少一 個特征，所述裝置包括至少一個致動器設備，每個致動設備包括：移動元件陣列，其中每個 單獨移動元件響應于交流磁場，并且在有交流磁場的情況下，每個單獨移動元件響應于操 作在其上的電磁力而被迫沿著其各自的軸來回交替移動；至少一個鎖定器，其操作以有選 擇地將移動元件至少一個子集鎖定到至少一個鎖定位置中，由此防止單獨移動元件響應于 電磁力；磁場控制系統(tǒng)，其操作以接收時鐘信號，并相應地控制對移動元件陣列的電磁力的 施加；以及鎖定器控制器，其操作以接收所述數(shù)字輸入信號并響應于地控制至少一個鎖定 器，其中一旦移動元件陣列最初已經(jīng)被帶入至少一個鎖定位置，則操作磁場控制系統(tǒng)以減 少電磁力的量值。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，還提供了用于生成物理效應的致動器裝置，所述 物理效應的至少一個屬性相應于根據(jù)時鐘被周期性地采樣的數(shù)字輸入信號的至少一個特 征，所述裝置包括至少一個致動器設備，每個致動設備包括：移動元件陣列，其中每個單獨 移動元件響應于交流磁場，并且當陣列在有交流磁場的情況下，每個單獨移動元件響應于 操作在所述陣列上的電磁力而被迫沿其各自的軸來回交替移動；至少一個鎖定器，其操作 以有選擇地將移動元件的至少一個子集鎖定到至少一個鎖定位置中，由此防止單獨移動元 件響應于電磁力；磁場控制系統(tǒng)，其操作以接收時鐘信號，并相應地控制對移動元件陣列的 電磁力的施加；以及鎖定器控制器，其操作以接收數(shù)字輸入信號，并相應地控制至少一個鎖 定器，其中所述陣列包括一組移動元件，其具有的表面配置比單一平面更復雜。
[0036] 進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述表面配置包括曲面部分。
[0037] 更進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述曲面部分包括球面的一部分。
[0038] 另外根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述曲面部分包括圓柱面的一部分。
[0039] 還是根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述表面配置包括多個平面部分。
[0040] 仍進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述多個平面部分共同形成了分段的平面部 分。
[0041] 另外根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述多個平面部分被一個壓一個地堆疊放置。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，還提供了用于生成物理效應的致動器裝置，所述物理效 應的至少一個屬性相應于根據(jù)時鐘被周期性地采樣的數(shù)字輸入信號的至少一個特征，所述 裝置包括至少一個致動器設備，每個致動設備包括：移動元件陣列，其中每個單獨移動元件 包括至少一個響應于交流磁場的磁體，并且當陣列是在有交流磁場的情況下時，每個單獨 移動元件響應于操作在所述陣列上的電磁力而被迫沿其各自的軸來回交替移動；磁場發(fā)生 器，其圍繞移動元件陣列中的單獨移動元件纏繞以便生成交流磁場，移動元件中的磁體被 可轉(zhuǎn)移地布置在所纏繞的磁場發(fā)生器之上的具體水平位置處；至少一個鐵電元件，其被布 置在磁場發(fā)生器之下，并且在至少一個布置在磁體以下的水平位置處向上突出穿過所述磁 場發(fā)生器；至少一個鎖定器，其操作以有選擇地將移動元件的至少一個子集鎖定到至少一 個鎖定位置中，由此防止單獨移動元件響應于電磁力；磁場控制系統(tǒng)，其操作以接收時鐘信 號，并相應地控制對移動元件陣列的電磁力的施加；以及鎖定器控制器，其操作以接收數(shù)字 輸入信號，并相應地控制至少一個鎖定器。
[0043] 進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述鐵電元件包括平面部分，其上規(guī)定了多個 帶開口的直立構(gòu)件，其中每個直立構(gòu)件突出通過布置在磁體之下水平位置處的磁場發(fā)生 器，所述磁體則包括在移動元件陣列內(nèi)的單獨移動元件中，每個直立構(gòu)件規(guī)定了氣路（air passage),通過它可以傳播由單獨移動元件所生成的聲波。
[0044] 更進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，至少一些直立構(gòu)件包括截錐體（truncated cone)。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，還提供了用于生成物理效應的致動方法，所述物理效應 的至少一個屬性相應于根據(jù)時鐘被周期性地采樣的數(shù)字輸入信號的至少一個特征，所述方 法包括提供至少一個移動元件陣列，當陣列在有交流磁場的情況下，每個移動元件響應于 在陣列上操作的電磁力而被迫沿其各自的軸來回交替移動；有選擇地將移動元件的至少一 個子集鎖定到至少一個鎖定位置中，由此防止單獨移動元件響應于電磁力；接收時鐘信號， 并相應地控制對移動元件陣列的電磁力的施加；以及接收數(shù)字輸入信號并相應地控制鎖定 步驟，其中根據(jù)引入了關于陣列中移動元件的延遲的定時圖樣（timingpattern)發(fā)生鎖 定，以便獲得具有預定方向圖（directivitypattern)的聲音，所述預定方向圖不同于固有 方向圖，如果陣列中的所有移動元件被同步操作，將會出現(xiàn)所述固有方向圖。
[0046] 更進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，預定方向圖包括的全方位圖規(guī)定了一個具有中 心點的球，并且其中所述延遲包括關于陣列中每個移動元件P的下列商：= 這里 C r2=中心點與移動元件P之間的距離，以及c為穿過媒體的聲音速率，揚聲器就在所述媒體 中操作。
[0047] 另外根據(jù)本發(fā)明的實施方式，預定方向圖包括的圓柱圖樣規(guī)定了具有圓柱體軸的 圓柱體，并且其中延遲包括關于陣列中每個移動元件P的下列商：心/巧,這里ri =圓 柱體軸與壓力產(chǎn)生元件P之間的距離，以及c為穿過媒體的聲音速率，揚聲器就在所述媒體 中操作。
[0048] 另外根據(jù)本發(fā)明的實施方式，預定方向圖包括的單方向圖規(guī)定了具有平面波陣面 和波傳播方向的波束（beam)，并且其中所述延遲包括關于陣列中每個移動元件P的下列 商：= 這里r3 =預定平面與壓力產(chǎn)生元件P之間的距離，所述預定平面位于壓力 產(chǎn)生元件的表面之后，且平行于平面波陣面并垂直于波的傳播方向，以及c為穿過媒體的 聲音速率，揚聲器就在所述媒體中操作。
[0049]仍根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，還進一步提供了用于生成物理效應的致動器裝 置，所述物理效應的至少一個屬性相應于根據(jù)時鐘被周期性地采樣的數(shù)字輸入信號的至少 一個特征，所述裝置包括至少一個致動器設備，每個致動設備包括：第一移動元件陣列，其 中每個單獨移動元件響應于交流磁場，并且當有交流磁場的情況下，每個單獨移動元件響 應于操作在其上的電磁力而被迫沿其各自的軸來回交替移動；波導，其引導由陣列所生成 的聲波，以便實現(xiàn)期望方向圖；至少一個鎖定器，其操作以有選擇地將移動元件的至少一個 子集鎖定到至少一個鎖定位置中，由此防止單獨移動元件響應于電磁力；磁場控制系統(tǒng)，其 操作以接收時鐘信號，并相應地控制對移動元件陣列的電磁力的施加；以及鎖定器控制器， 其操作以接收數(shù)字輸入信號，并且相應地控制至少一個鎖定器，包括單獨移動元件時間上 的交錯運動，以便通過減少移動元件之間的干擾來實現(xiàn)期望的方向圖。
[0050] 進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，波導和陣列交叉，由此規(guī)定了波導陣列交叉，并且 其中操作鎖定器控制器，以在時間上交錯運動陣列中的單獨移動元件，使得單獨移動元件 按它們各自到波導陣列交叉的距離的順序移動。
[0051] 更進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，波導包括第二移動元件陣列，其與所述第一陣 列一起充當關于通過這兩個陣列所產(chǎn)生的聲波的波導。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，還提供了用于生成物理效應的致動器裝置，所述 物理效應的至少一個屬性相應于根據(jù)時鐘被周期性地采樣的數(shù)字輸入信號的至少一個特 征，所述裝置包括至少一個致動器設備，每個致動設備包括：第一移動元件陣列，其中每個 單獨移動元件響應于交流磁場，并且在有交流磁場的情況下，移動元件響應于操作在其上 的電磁力而被迫沿其各自的軸來回交替移動；波導，其包括了第二移動元件陣列，引導由陣 列所生成的聲波，以便實現(xiàn)期望的方向圖；至少一個鎖定器，其操作以有選擇地將移動元件 的至少一個子集鎖定到至少一個鎖定位置中，由此防止單獨移動元件響應于電磁力；磁場 控制系統(tǒng)，其操作以接收時鐘信號，并相應地控制對移動元件陣列的電磁力的施加；以及鎖 定器控制器，其操作以接收數(shù)字輸入信號，并且相應地控制至少一個鎖定器。
[0053]另外根據(jù)本發(fā)明的實施方式，波導和陣列交叉。
[0054] 進一步根據(jù)本發(fā)明的實施方式，波導具有表面區(qū)域且陣列具有平坦的主要表面， 并且波導表面的大部分平行于該主要表面。
[0055] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，還提供了用于生成物理效應的致動器裝置，所述 物理效應的至少一個屬性相應于根據(jù)時鐘被周期性地采樣的數(shù)字輸入信號的至少一個特 征，所述裝置包括至少一個致動器設備，每個致動設備包括：移動元件陣列，其中每個單獨 移動元件響應于交流磁場，并且當有交流磁場的情況下，每個單獨移動元件響應于操作在 其上的電磁力而被迫沿其各自的軸來回交替移動，由此規(guī)定運動幅度，該運動幅度小于幅 值e，這是源自假設（a)意指由每個移動元件產(chǎn)生的期望壓力P的期望總聲壓級和（b)專 用振蕩頻率fs，以及使用以下傳統(tǒng)公式，從壓力P和振蕩頻率取得幅值：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于生成聲音的致動器陣列，所述致動器陣列包括至少一個致動器設備，所述 至少一個致動器設備包括： (a) 鎖定電極； (b) 彎曲部分，其包括一個或多個柔性元件，所述柔性元件外設到中心部分并且與所述 中心部分整體形成，所述中心部分被配置為響應于通過在所述鎖定電極和所述彎曲部分之 間施加電壓生成的靜電力沿垂直于所述鎖定電極的各自的軸來回移動； (c) 絕緣層，其將所述鎖定電極與所述彎曲部分分離。
2. 如權(quán)利要求1所述的致動器陣列，其中所述鎖定電極通過被反向充電從而使得所述 至少一個致動器設備的所述鎖定電極以及所述中心部分組成一對反向充電的電極而被設 計作用為鎖定元件。
3. 如權(quán)利要求1所述的致動器陣列，其進一步包括控制器，所述控制器被配置為用于 在所述鎖定電極與所述彎曲部分之間施加電壓，以控制所述至少一個致動器設備的中心部 分的驅(qū)動和鎖定。
4. 如權(quán)利要求3所述的致動器陣列，其被配置為接收數(shù)字輸入信號，并且其中所述控 制器被配置為控制所述至少一個致動器設備的中心部分的驅(qū)動和鎖定，以生成聲音，所述 聲音的至少一個屬性相應于所述數(shù)字輸入信號的至少一個特征。
5. 如權(quán)利要求1所述的致動器陣列，其中所述鎖定電極包括部分環(huán)狀開口，所述開口 面向所述彎曲部分的外設柔性元件。
6. 如權(quán)利要求1所述的致動器陣列，其中所述鎖定電極進一步包括穿孔的陣列。
7. 如權(quán)利要求6所述的致動器陣列，其中所述穿孔的陣列面向所述彎曲部分的中心部 分。
8. -種用于生成聲音的致動系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 鎖定電極； 至少一個轉(zhuǎn)移元件陣列，每個轉(zhuǎn)移元件響應于靜電力的致動而被迫沿垂直于所述鎖定 電極的軸從所述鎖定電極來回交替移動； 控制器，其操作以使用所述靜電力來可選擇地利用所述鎖定電極將所述轉(zhuǎn)移元件的至 少一個子集鎖定。
9. 如權(quán)利要求8所述的致動系統(tǒng)，其中每個單獨轉(zhuǎn)移元件上的所述靜電力是通過施加 在所述單獨轉(zhuǎn)移元件與所述鎖定電極之間的至少一個電壓生成的。
【文檔編號】H04R1/00GK104506975SQ201410610368
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2007年11月21日
【發(fā)明者】Y·科恩, D·勒溫, S·卡普蘭, A·斯羅敏, M·本西蒙 申請人:奧迪歐彼塞爾斯有限公司