专利名称：传声膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及电声转换器系统和声电转换器系统的领域，并且具体地说，涉及用于一种用于改进的独特隔膜的系统，该隔膜具有由其支撑的多个声学元件。
背景技术：
下面的文字和文本很好地说明了普通的电声转换器设备和声电转换器设备Acoustic Engineering，Harry F.Olson，Ph.D.，Van NorstrandCompany，Inc.，New Jersey，1957(Library of Congress catalogue cardNo.57-8143)(下文称为“Olson”)；Loudspeakers，An anthology of articleson loudspeakers from the pages of the Journal of the Audio EngineeringSociety Vol.1-Vol.25(1953-1977)，2ndEdition，Audio EnngineeringSociety，Inc.，New York，N.Y.；和Loudspeakers，An anthology of articleson loudspeakers from the pages of the Journal of the Audio EngineeringSociety Vol.26-Vol.31(1978-1983)，Audio Enngineering Society，Inc.，New York，N.Y.将以上每个文献完全包括在这里并作为参考。许多设计上的努力不仅集中在材料的物理特性上，比如高模数E，低密度ρ，高E/ρ和低的总重量，而且集中在传声模的构造上。在一个方法中，美国专利No.1,757,451(1930，Crane)在隔膜中由压印的孔、条、弓起组成，在其中填充阻尼材料并且优选地以对数曲线布置。这种尝试涉及通过修正隔膜的传播特性限制或衰减驻波或分区的振荡的方法。
在通过将分层纤维包括在传声膜(acoustic diaphragm)中解决非所需振荡的问题方面已经存在一些尝试。例如，日本专利申请S58-108896(1983，Guyot)公开了一种扩音器锥，其由具有聚合体的薄片状高弹纤维薄片构造。因此，日本已发布专利No.2,693,447(1997，Tomiyake等)公开了一种扩音器锥，其由具有聚合体条的高弹纤维组成，其中将每条从锥颈引至半径方向。另外，日本已发布专利No.0946,038(1979，Morita等)描述了一种圆顶型隔膜，其由其中的具有聚合体的高弹纤维组成。将所有纤维引至圆顶的经线方向。
但是，在上述的每个申请中，所使用的构造和技术既没有利用也没有包括如人类耳膜所展现的层次的自然特性。有利地自然发生的设计解决非所需振荡的另一个实例反映了羽毛的自然分层纤维特性的优点。但是，在上述的每个申请中，所使用的构造和技术既没有利用也没有包括羽毛的特性。因而，还未实现具有人类耳膜和羽毛的优越特性的传声膜。
发明内容
可以通过对人类耳膜的成分的分层和羽毛的分层的理解说明本发明的各方面，以基于对自然原理的理解产生改进的传声膜。
本发明的目标是提供自然定向的传声膜，不仅用于包括扬声器、双耳式耳机、耳机、电话和助听器的电声转换器系统，而且用于比如麦克风的声电转换系统。
本发明的另一目标是提供改进的自然定向的传声膜，其与现有电声转换器和声电转换器设备、装置和系统是可互换的，且其中实现了显著的改进。
本发明的另一目标是提供改进的自然定向的传声膜，其具有简单的结构并且对制造来说相对便宜。
本发明的另一目标是提供改进的自然定向的传声膜，其是不受天气影响的并且具有持续性。
本发明的另一目标是提供制造自然定向的传声膜的方法。
本发明的另一目标是提供使用自然定向的传声膜的电声转换器和声电转换器。
本发明的上述的其它目标是通过传声膜实现的，该传声膜具有用于声能通信的连接至传声膜的驱动器，其包含(a)由传声膜支撑的多个声学功能和活性元件(以下称为“声学元件”)(与耳膜纤维和羽毛细枝相关的)；(b)每个元件具有连接至驱动器的近端(与耳膜锤骨和羽毛主支相关的)并且(c)以一致的锐角径向延伸至驱动器的法向(与以一致的锐角从主支延伸并连接主支的羽毛的细枝相关的)；和(d)围绕驱动器的所选刚性图形(stiffness pattern)中定向的元件(与耳膜纤维和羽毛细枝相关的)。
通过传声膜的双层结构实现性能上的进一步改善，使得(e)一层的纤维方向关于第二层纤维的方向异相。
在驱动器的法向的锐角中，对于其它层异相地排列声学元件的双层，提供了对传声膜特性的显著改进。
但是，当母体(matrix)具有现有传声膜或更少的刚性时，发明者强调在传声膜中的显而易见的改进即使在具有仅单层膜的声学元件的隔膜中也能实现。
本发明的上述和其它目标是通过制造自然定向的传声膜的方法实现的，该传声膜具有连接至隔膜用于声能通信的驱动器，其具有等间距的多个声学元件和由隔膜支撑的母体，并且在到驱动器的每个连接处以对法向一致的锐角径向延伸至驱动器，其中声学元件在围绕驱动器的所选的刚性图形中定向。
制造自然定向的传声膜的另一方法是通过使用纤维增强塑料实现的，其中纤维是声学元件并且塑料是母体。
制造自然定向的传声膜的另一方法是通过以在此所述的声学元件辅助现有传声膜实现的。
制造自然定向的传声膜的另一方法是通过塑料模制具有声学元件的隔膜实现的。本发明的原则和方法也应用于平面驱动传声膜，其中具有由电激励平面驱动系统构成的多个元件的振荡部分适合于所述的传声膜，以使当激励器是电或者电磁供能时每个元件振荡，这里每个元件具有连接至传声膜的中央部分并且以对于隔膜的中心部分的法向的一致的锐角径向延伸的近端。
本发明的原则和方法可应用于每种传声膜，而无论频率范围，并且可以在现有传声膜上获得实质性的改进。
本发明的上述和其它目标也可通过改进电声和声电转换器系统来实现，该系统使用具有用于产生声音和电信号的声学元件的自然定向的传声膜。这样的转换器也可包括音圈组件。在普通形式中，场结构包括磁铁和在最接近音圈的缝隙中产生强对称磁场的磁极片。以音圈和磁场结构将框架结构连接至传声膜并且支撑传声膜。
图1A示出具有声学元件的锥型传声膜以说明在隔膜上的声能传输点。
图1B示出具有声学元件的圆顶型传声膜以说明在隔膜上的声能传输点。
图2A示出具有声学元件的锥型传声膜以说明残留声能的反射。
图2B示出具有声学元件的圆顶型传声膜以说明残留声能的反射。
图3A示出具有双声学元件的锥型传声膜以说明在隔膜上的声能传输点。
图3B示出具有双声学元件的圆顶型传声膜以说明在隔膜上的声能传输点。
图4A示出根据本发明的用于制造具有展开的纤维绳的锥型传声膜的印模。
图4B示出根据本发明的用于制造具有展开的纤维绳的圆顶型传声膜的印模。
图5A示出根据本发明的在锥型传声膜上用于单层的纤维分布。
图5B示出根据本发明的在锥型传声膜上用于双层的纤维分布。
图6A示出根据本发明的在圆顶型传声膜上用于单层的纤维分布。
图6B示出根据本发明的在圆顶型传声膜上用于双层的纤维分布。
图7A示出根据本发明的在锥型和圆顶形组合类型的传声膜上用于单层的纤维分布。
图7B示出根据本发明的在锥型和圆顶形组合类型的传声膜上用于双层的纤维分布。
图8A至8AC示出根据本发明的在传声膜外围的声学元件的布置的圆周截面图。
图9A至9C示出根据本发明的用于锥型和圆顶型传声膜的单向纤维切片。
图10A至10B示出根据本发明的用于制造使用单向纤维条的传声膜的过程的正视图。
图11A至11D示出根据本发明的用于制造使用单向纤维条的锥型传声膜的过程的平面图。
图12A至12C示出根据本发明的具有辅助声学元件的锥型和圆顶型传声膜的平面图。
图13A至13F示出根据本发明的具有环形同心部分和具有辅助声学元件的锥型和圆顶型传声膜的平面图。
图14A至14K示出根据本发明的连接至驱动器的声学元件的示意图。
图15A至15B示出根据本发明的平面驱动传声膜的平面图。
图16示出根据本发明的扩音器的中心截面图。
图17示出根据本发明的圆顶型扬声器的中心截面图。
图18示出根据本发明的具有环形同心部分的圆顶型耳机的中心截面图。
图19是根据本发明的麦克风的中心截面图。
图20示出根据本发明的椭圆传声膜的平面图。
图21示出根据本发明的在其中具有对称螺旋的复传声膜组的正视图。
图22示出如在此参考的羽毛的主支和细枝构造。
图23示出如图11D中示出的，具有300mm直径50μt预浸料坯(prepreg)的锥型传声膜的示例实施例。
图24示出如图11D中示出的，具有33mm圆顶直径和120mm锥直径，都具有20μt预浸料坯的圆顶型和锥型传声膜的示例实施例。
图25示出如图12A中示出的具有辅助声学元件，120mm直径的锥型传声膜、纸浆和漆。
图26示出如图12B中示出的具有辅助声学元件，100mm直径的圆顶型传声膜、纸浆和漆。
图27示出来自Sony的具有辅助声学元件，使用银质标记笔的直径16mm的立体声双耳式耳机的实例。
具体实施例方式
在此描述传声膜。在下面的描述中，通过示例性实施例的方式阐明多个特殊细节以提供本发明的更彻底的描述。但是很明显，对本领域的技术人员来说，可以实践本发明而不需要这些特殊细节。在其他情况中，未具体描述已知特点以免模糊本发明。在图示、照片和具体描述中描述本发明的实施例。除非特别提出，意在为说明书和权利要求中的词汇和短语给定如可使用的领域中那些普通技术人员所理解的普通的和习惯的含义。如果意指任何其它含义，说明书将特别声明将特殊含义应用于词汇或短语。
本发明通过考虑“自然”，使用现有技术的替代方法。以传声膜中有效的和一致的声能传输、衰减和加强解决非所需振荡的问题。如在Olson(p.558，)中所述的，“所有再现的声音的最终的重要目的地是人的耳朵。”人的听觉是通过声音振荡耳膜产生的。
实际中，将原始声音通过麦克风的隔膜转换为电信号，电气地传送，并且然后由声音再现装备中的隔膜再生为声音以振荡上述的耳膜。
尽管已经开发和引进了更先进的测量装备和复杂的测量方法，事实却是人耳最后始终是声音质量最好的判断。在由测量设备获得的数据和人类听觉证明的实际声音之间仍然存在着相当大的差异。
根据Olson(pp.558-9，)“在任何声音再现系统中，再现的声音的生理的和心理的效果是最重要的因素。……收集到关于讲和听的大量有价值的数据。这个信息在声音再现系统的开发和设计中是极其有用的。……当声波撞击在耳朵上时，其进入耳道并且促使耳膜振荡。”发明者在此将人类“耳膜”考虑为通过进化过程获得的最终传声膜。
人类耳膜作为传声膜的模型参考Speech and Hearing Science，(p.550)，WilliardR.Zemlin，prof.，1981 by Prentice Hall，Inc.，Englewood Ciffs，N.J.07632，(以下称为“Zemlin”)和ATLAS of OTOLOGY，(Jikagaku Atolasu)，(p.54)，Yasuya Nomura，M.D.，Fumihisa Hiraide，M.D.，1974 by CHUGAI-IGAKU Co.，Tokyo，(以下称为“Nomura”)，将每个文献的内容完全包括在这里并作为参考。Zemlin如下描述人类耳膜“结构上，耳膜由三层组织组成薄的外皮肤层，其与外听道的内层是连续的；纤维性的中层，其主要负责耳膜的弹力；和浆(黏)膜的内层，其与鼓室的内层是连续的。纤维层实际包含彼此紧密连接的两层。两层中更表面的一层由从中心向外围放射的纤维组成。这些纤维十分均匀地分布在鼓膜的大部分，给纤维层奇异的与轮子中的辐条共同的特点(在此称为“径向纤维”)。更深的一层由具有不均匀分布的纤维组织的同心环组成(在此称为“圆形纤维”)。它们的密度朝向外围，以及在膜接触锤骨的柄状突起端的中心是最大的。”如上所述，两个纤维层连结至锤骨并且紧密连接，但是既不交织也不编结组织。已经在医学上证明了这些层可以独立地分开。参见，Middle Ear，Inner Ear Scanning Microscope Atlas，(Chuuji，NaijiSousadenken Atolasu)，(pp.4-5)，Yasuo Harada，Prof.，1980 by Kanahara& Co.，LTD.Tokyo，(以下“Harada”)的内容，将其完全包括在这里并作为参考。
传声膜的设计可受人类耳膜的启发，其可通过以下特征定义(1)径向纤维和圆形纤维都连接至驱动器；(2)没有由于交织和编结的扭曲和缠绕的障碍，而进行声能有效和一致地传输；(3)纤维材料自身导致适当的内部损耗，其中当振荡时每层的异相运动给出附加阻尼，使得径向纤维在圆形方向移动并且圆形纤维在径向移动；
(4)由圆形纤维减少从外围和锤骨的柄状突起反射的驻波；(5)由适当重量的纤维刚性加固耳膜。如上所述，耳膜的纤维是发明者以下称为“声学元件”的功能活性元件的实例；和(6)由杠杆作用类型的机械连接将耳膜连接至听觉器官。结果，耳膜的构造不能直接应用于需要机械地隔离往复运动的传声膜。
羽毛作为传声膜的模型本发明新颖的另一实施例是通过另一实例的自然阻尼膜——羽毛说明的。羽毛构造是用于传声膜的极好的模型，因为它已经存在了超过一亿年。
照片1中和包括在这里并作为参考的The Nihon Keizai Shinbun(Daily News)，10/27/2002，p.26“A Diffraction Grating in Nature”(以下称为“Nikkei”)中示出羽毛的特写。用于在本描述中讨论，羽毛包含以锐角连接至主支(驱动器)并且在单层上排列的“细枝”(空气动力能量发送元件)。连接至相邻主支的另一细枝层与第一细枝层交叉。羽毛的细枝作为母体的和空气的空气动力功能元件。
因此，羽毛的构造可通过以下特征定义(1)细枝以锐角连接至主支。锐角的细枝的优点是在两个维度加固主支；(2)没有由于交织和编结的扭曲和缠绕的障碍，而进行有效和一致的空气动力能量的传输；(3)细枝自身导致适当的内部损耗，由每细枝层的异相运动给出附加阻尼；(4)由细枝减少从主支反射的驻波并且衰减羽毛的振荡和波动；(5)由适当重量的纤维细枝构成空气动力膜；和(6)包括具有细枝和作为母体的空气的双面主支的展开的平面基于机械连接发送空气动力驱动力。结果，羽毛构造不能直接应用于需要机械地隔离的往复运动和闭环模式的驱动器的传声膜。
本发明的实施例本发明的声学元件受如上所述的耳膜纤维和羽毛细枝的新颖启发。本发明的一个实施例的物理构造在图1A中示出。声学元件1由锥型传声膜2支撑。声学元件1以对于驱动器3的法向8的锐角4连接至驱动器3并且向外延伸到边界5。将点7的声能传输6考虑为两个向量，在8处所示的一个法向分量，和在9处所示的一个切向分量。换言之，声学元件1将声能传送至图1A中8、9a、8a和9组成的区域。
在图1B中，声学元件10由圆顶型传声膜11支撑。声学元件10以对于驱动器12的法向8的锐角4连接至驱动器12并且向内延伸到中心13。将点7的声能传输6考虑为两个向量，在8处所示的一个法向分量，和在9处所示的一个切向分量。。换言之，声学元件10将声能传送至图1B中8、9a、8a和9组成的区域。
同时，由声学元件1和10给出法向分量向量和切向分量向量的加强。这样在声学元件1和10与传声膜的母体之间引起内部损耗。
当所述的锐角4是45度角时，法向分量和切向分量是相等的，其中8、9a、8a和9组成的区域变得最大。由于上述的向量的减少少于30％，45度角加或减10度是可接受的。关于传声膜上的切面确定该锐角。
参考图2A，由锥型传声膜2支撑声学元件1，声学元件1具有连接至驱动器3并且以对于法向16的锐角4径向延伸的近端，其中末端在传声膜边界5的方向中从驱动器3向外隔开。在图2A中，来自边界5的残留声能14由传声膜2上的声学元件1在方向15反射，并且因而导致内部损耗并衰减驻波。来自驱动器3的残留声能14a由传声膜2上的声学元件1在方向15反射，并且因而导致内部损耗并衰减驻波。
优选地以彼此异相的关系在第一层之上叠加声学元件19的第二层，同样地在图3A中示出。点7的声能传输6和22在相对的方向具有双重法向分量8和21，和双重切向分量9和22。在交叉的切向分量9和22之间的相对的运动是关于彼此异相的，并且从而增加内部损耗。
参考图2B，由圆顶型传声膜11支撑声学元件10，声学元件10具有连接至驱动器12并且以对于法向16的锐角4径向延伸的近端，其中末端在传声膜中心12的方向中从驱动器12向内隔开。在图2B中，来自中心13的残留声能17由传声膜11上的声学元件10在方向18反射，并且因而导致内部损耗并衰减驻波。来自驱动器12的残留声能17a由传声膜11上的声学元件10在方向18反射，并且因而导致内部损耗并衰减驻波。
优选地以彼此异相的关系在第一层之上叠加声学元件23的第二层，同样地在图3B中示出。点7的声能传输6和24在相对的方向具有双重法向分量8和25，和双重切向分量9和26。在交叉的切向分量9和26之间的相对的运动是关于彼此异相的，并且从而增加内部损耗。
当声学元件的锐角对于半径处的，并且更优选地每个半径的每个法向实质上相等时，获得一致的声能分布和用于反射声波的衰减。因此，在一个优选实施例中，声学元件具有对数螺旋样式的曲线部分或弯曲部分。
当上述的锐角4的每层是45度时，结果是双层的两个声学元件的交叉角度是90度。多于两层的分层是可能的。
本发明包括如表1中所列的五个结构。
表1结构(a)合成的纤维加固塑料(b)辅助(c)去除(d)模制(e)浮雕在本发明的一个实施例中，在现有技术上显著增加的性能是使用纤维加固塑料实现的，(参见表2-1(a))，使用表3的“成品”纤维作为声学元件。
表2-1纤维加固塑料结构(a)具有母体的纤维性材料(b)纤维预浸料坯(c)(a)&(b)混合(d)耳膜类型[类皮肤层—纤维层—阻尼材料]表3材料现有传声膜和材料可用于本发明(例如，“成品”)。传声膜上的每种材料可以作为声学元件使用。
(a)纤维，[有机的、无机的]兼性纤维(例如，碳、芬芳多聚酸胺，等)很好地记录在下面的文字中The World of NewFibers，(Nyu-senni no sekai)TatsuyaHongu，Dr.，Nikkankougyoushinbunsha，Tokyo，1998，The World of High-Tech Fibers，(Haiteku-senni no sekai)Tatsuya Hongu，Dr.，Nikkankougyoushinbunsha，Tokyo，1999，将每个文献完全包括在此并作为参考。
(b)纱、麻的粗纤维、绳、预浸料坯、片(c)金属箔、膜、薄片、条纹、布、织物、纸浆、纸[有机的、无机的][层叠的][铝、铝合金、钛、钛合金、镁、镁合金](d)粉末、薄层、长方形[有机的、无机的][铝、铝合金、钛、钛合金、镁、镁合金]陶瓷、纳米碳(管、杯、角、富勒聚合物(fullerene))(e)油漆、漆、颜料、标记笔、墨水、UV墨水、色素[铝、铝合金、钛、钛合金、云母、陶瓷](f)树脂、热硬化树脂、UV底座、热塑料聚丙烯、聚酯、环氧、酚醛树脂、液晶聚合体(LCP)(g)包括/不包括[有机的、无机的]粘合剂(h)用于辅助蒸发的原料[有机的、无机的][铝、铝合金、钛、钛合金、镁、镁合金、陶瓷、纳米碳](i)层叠的镀层(j)铁磁的粉末、用于电磁系统的长方形薄片(k)压电[有机的、无机的](l)静电生产本发明的锥型传声膜的方法可包含以下阶段(1)提供凸模27和凹模28，如图4A中所示，具有不可粘着凸表面29和凹表面30，使用比如碳氟化合物聚合体的优选材料之一。
(2)例如，使用具有360kg-f/mm2的张力强度和24000kg-f/mm2的张力弹性的碳化纤维。为了制造如图5A中所示的，具有120mm外直径和33mm内直径的圆锥型的传声膜39，准备大约三十四股100mm长，每股由3000根纤维组成的长碳化纤维。其优选地覆盖声学元件的整个表面使得其具有比它的有效半径长的有效长度。
(3)然后可使用粘着的环氧树脂涂覆凸表面29。
(4)将碳纤维股33平行地并排布置并且由碳氟化合物聚合体胶带包围在颈34周围。如图4A中所示，将具有近端32的碳化纤维31连接至驱动器并且根据传声膜半径的增加在膜表面的切平面上以对法向的锐角径向延伸。由于碳化纤维的体积基本相同，声学元件、碳化纤维的线密度根据隔膜半径减少并且从而线性纤维在每半径内均匀地分布。
(5)一旦所有碳化纤维股适当地覆盖整个凸表面，如果需要，将附加的环氧树脂涂覆应用于碳化纤维。从而环氧树脂组成母体。
(6)在凸模27之上应用凹模28，并且然后保持夹紧一段特定时间和特定温度以固化。在优选实施例中，使用至少一小时的120℃的固化温度。也可使用更低温度的环氧树脂。冷却之后，将传声模从模具去除。图5A示出在锥型传声膜39上的碳化纤维31的分布。图8A中示出外围处的圆形截面图。
(7)在本发明的一个实施例中，可以应用如图5B中所示的反向碳化纤维31b。如果需要，可以在初始应用于上述阶段(5)中的第一碳化纤维层31a上添加薄纸片或薄膜表层，然后重复从(2)至(6)的上述过程。图5B示出锥型传声膜40上的碳化纤维31a和31b的分布。图8B中示出外围的圆形截面图。
可以理解本发明的传声膜包括人类耳膜和羽毛的有利特征(参考“Zemlin”、“Nomura”、“Harada”、“Nikkei”和“照片1”)，如下面的解释中所见。
对于图5A和5B的锥型传声膜，隔膜和耳膜和羽毛共同的特征如下(a)隔膜的声学元件31、31a和31b可与耳膜的纤维和羽毛的细枝相关联。
(b)每个元件具有连接至驱动器3的近端，如耳膜的锤骨和羽毛的主支。
(c)每个元件以对于驱动器3的法向一致的锐角径向延伸，如羽毛的细枝，其以一致的锐角从主支延伸，如照片1中所示。
(d)在纤维和母体之间引起适当的内部损耗，如耳膜的纤维成分和羽毛的细枝与作为母体的空气。
(e)在双层结构中，在第一层中纤维的方向相对于第二层中纤维的方向异相，如耳膜的纤维和羽毛的细枝的情况。
(f)声学元件减少从外围和驱动器反射的驻波，如耳膜的纤维和羽毛的细枝。
(g)关于在适当重量内所需的纤维量，发明者发现在实践中传声膜具有多达三倍的重量/面积比，优选地为两倍，人类耳膜的这一比例表现出充分的特性。人类耳膜的重量/面积比是0.25mg/mm2(14mg/有效可移动面积(55mm2))，(参考“Zemlin”和“Nomura”)，以下称为“G/S比”。G/S比的减少增加传声膜的有效频带宽度。
用于产生本发明的圆顶型传声膜的方法可包含以下阶段(1)图4B中示出凸模35和凹模36。凸表面37和凹表面38是不可粘着的，优选地由比如氟碳聚合体制成。
(2)例如，可以使用360kg-f/mm2的张力强度和24000kg-f/mm2的张力弹性的碳化纤维。为了制造图6A的圆顶型传声膜42，使用展开宽度约10mm并且形如毛笔的3000股制备碳化纤维股33。
(3)然后使用粘着环氧树脂涂覆凸表面37和颈34。
(4)将碳纤维股33平行地并排布置并且由碳氟化合物聚合体胶带包围在颈34周围。如图4B中所示，将具有近端32的碳化纤维31连接至驱动器并且根据传声膜半径的减少在膜表面的切平面上以对法向的锐角径向延伸。声学元件、碳化纤维的线密度根据给定的半径基本相同，并且从而碳化纤维在每半径内均匀地分布。
(5)一旦所有碳化纤维股应用于整个凸表面，如果需要，将附加的环氧树脂涂覆于碳化纤维。然后环氧树脂组成母体。
(6)凹模36应用在凸模35之上，并且然后保持夹紧一段特定时间和特定温度以固化。在优选实施例中，使用最小一小时的100℃的固化温度。冷却之后，将传声模从模具去除。图6A示出在圆顶型传声膜42上的碳化纤维33的分布。图8A中示出外围处的圆形截面图。
(7)在本发明的一个实施例中，可以应用如图6B中所示的附加的反向碳化纤维33b。如果需要，可以在初始应用于上述阶段(5)中的第一碳化纤维层33a上增加薄纸片或薄膜表层，然后重复从(2)至(6)的上述过程。图6B示出锥型传声膜43上的碳化纤维33a和33b的分布。图8B中示出外围的圆形截面图。
可以理解本发明的传声膜包括人类耳膜和羽毛的有利特征(参考“Zemlin”、“Nomura”、“Harada”、“Nikkei”和“照片1”)，如下面的解释中所见。
对于图6A和6B的圆顶型传声膜，隔膜和耳膜和羽毛共同的特征如下(a)隔膜的声学元件33、33a和33b可与耳膜的纤维和羽毛的细枝相关联。
(b)每个元件具有连接至驱动器12的近端，如耳膜的锤骨和羽毛的主支。
(c)每个元件以对于驱动器12的法向一致的锐角径向延伸，如羽毛的细枝，其以一致的锐角从主支延伸。
(d)在纤维和母体之间引起适当的内部损耗，如耳膜的纤维成分和羽毛的细枝与作为母体的空气。
(e)在双层结构中，在第一层中纤维的方向相对于第二层中纤维的方向异相，如耳膜的纤维和羽毛的细枝的情况。
(f)由声学元件减少从中心和驱动器反射的驻波(与耳膜的纤维和羽毛的细枝相关联)。
(g)关于在适当重量内所需的纤维量，发明者发现在实践中传声膜具有多达三倍的G/S比，优选地为两倍，人类耳膜的这一比例表现出充分的特性。
在上述的锥型或圆顶型传声膜中，可能以单一或混合的方式使用表3中所列的任何种类的纤维。例如，当需要内部损耗和阻尼增加时芬芳多聚酸胺是优选的。
在本发明的另一实施例中，图5A的锥型传声膜和图6A的圆顶型传声膜的组合产生图7A的组合型传声膜。另外图5B的锥型传声膜和图6B的圆顶型传声膜的组合产生图7B的组合型传声膜，两个都显示出相比现有技术极大增长的性能。
这样，本发明的传声膜利用“成品”纤维作为声学元件。这表示在任何现有传声膜上的主要进步，具有现实中存在的宽频带响应、高效和大动态范围、高持久性和不受气候影响的自然的高保真声音再现的结果。
本发明的另一实施例相比现有技术极大增加了性能，使用标准“成品”单向“碳化纤维预浸料坯”(表2-1(b))作为声学元件。图9中示出根据特定尺寸和所需的传声膜的形状剪裁碳化纤维预浸料坯。
为了制造本发明的锥型传声膜，执行下列步骤(1)图4A的凸面29由薄纸、薄膜、薄片或粘着的环氧树脂涂层或热塑料覆盖。
(2)图9A中示出具有裂缝45的预浸料坯薄片44。上侧的非裂缝区域(图中)由氟碳聚合体胶带缠绕在图10A的颈34周围。如图10A和11A中所示，具有近端32的每个碳化纤维预浸料坯条46被连接至驱动器3并且通过在47a处反转，以对于隔膜表面的切平面上的法向的锐角径向延伸并且被布置在具有导轨的预定线上。使用比如例如烙铁的热尖端将碳化纤维预浸料坯条46粘在凸表面29上。如果需要，进一步倒转47b和47c。
(3)可以将附加的碳化纤维预浸料坯条层46b和46c添加在如图10B、11B和11C中所示的第一层上。当应用全部层时获得碳化纤维预浸料坯条46在外围5处的最优分布。这样，将锥型传声膜的外直径和内直径的比率制成理想的。例如，在外直径是120mm，并且内直径是33mm的情况中，它们的比率是120/33＝3.6。这样，在这种情况中，三层产生最优比率。
(4)为了制造交叉层，如图11D中所示在相反方向建立如层46d、46e和46f的附加层。
(5)然后将附加的环氧树脂涂层应用于碳化纤维预浸料坯。
(6)将图4A的凹模28应用于图10的凸模27之上并夹紧，然后保持以在特定温度下对于特定的时间进行固化。可接受在130℃下固化预浸料坯的树脂和涂层1.5至2个小时。用于固化环氧树脂的温度可以增加。已经测试了上至180℃的温度用于高温环氧。冷却之后，将传声模从模具去除。外围处的圆形截面图在图8C中示出用于单层组和图8D中示出用于双层组。如图8D中所示，第一层的条46a、46b和46c与第二层的条46d、46e和46f交织。
(7)本发明利用条L的长度与条W的宽度的大于10的，优选为20的纵横比。在一个实施例中，该条的纵横比是35。
(8)在图9B的情况中，使用薄片并且消除第一反转点47a。
(9)具有120mm外直径和33mm内直径的锥型传声膜的实施例由单向碳化纤维预浸料坯制成，20微米厚，如表5中示出的制造的标准合成物理规格，具有180kg/mm2的弯曲强度、15.5T/mm2的弯曲弹性、用于在相反方向层叠三层(总共六层)的9.5kg/mm2的层间剪力、在9.5kg/mm2的层之间的剪力、2.8克的最终重量、少于两倍的G/S比率＝[(120/2)2×π-(33/2)2×π×0.25(G/S比)×2＝5.2克]。具有300mm外直径和100mm内直径的锥型传声膜由50μm厚的预浸料坯制成，具有仅24克的最终重量，其少于两倍的G/S比率[(300/2)2×π-(100/2)2×π×0.25(G/S比)×2＝31.4克]。如果隔膜由70μm厚的预浸料坯制成，则35克的最终重量仍少于它的G/S比率的三倍。
表5预浸料坯标准合成物理规格弯曲强度 弯曲弹性 剪力180kg/mm215.5T/mm29.5kg/mm2为了制造本发明的圆顶型传声膜，执行下列步骤
(1)图4B的隔膜的凸表面37由薄纸、薄膜、薄片或粘着的环氧树脂涂层或热塑料覆盖。
(2)如图9C中所示，图底部的非裂缝区域由氟碳聚合体胶带缠绕在颈34周围。如图4B和9C中所示，将每个碳化纤维预浸料坯叶50如50a中变形并且具有连接至驱动器的近端32，其以对于各膜表面的切平面上的法向的锐角径向延伸并且在预定线中布置。使用比如烙铁的尖端将碳化纤维预浸料坯叶50粘在凸表面37上。
(3)为了制造两层或交叉，以相反方向应用附加层。
(4)然后将附加的环氧树脂涂层应用于碳化纤维预浸料坯。
(5)图4B的凹模36应用于凸模35之上并且然后在特定温度下保持夹紧特定的时间以固化。先前在说明书中讨论了用于固化的时间和温度。冷却之后从模中去除传声膜。
(6)具有33mm直径的传声膜的实施例由0.28克的重量、少于两倍的G/S比率[(33/2)2××π×0.25(G/S比)×2＝0.43克]制成。
在上述锥型或圆顶型传声模中，可使用利用表3中所列的纤维或如表2-1(c)中的它们的混合的任何种类的预浸料坯。当增加内部损耗并且需要阻尼时芬芳多聚酸胺是优选的。
在上述的纤维定向结构的描述中，可能确定具有横向可粘着纱、丝带或胶带的纤维，包括热收缩胶带，而不弯曲或交织声学元件以用于简单制造。
如图8E中所示，具有与耳膜同一结构(表2-1(d)并参考“Zemlin”)的实施例包括三层组织作为外皮肤层的薄纸或非交织织物51、上述的纤维性中间层，和作为浆(黏)膜的聚合体阻尼材料涂层53的内层。在本发明中可以在任何地方使用聚合体阻尼材料的涂层。
在本发明的另一实施例中，辅助结构表2-2示出可以使用表3中所列的标准“成品”材料，或辅助现有传声膜的作为声学元件的任何种类的可固定材料来实现在现有技术上极大提高的性能和具有减少的成本的进一步简化的制作过程，。
表2-2辅助结构a)手册[毛笔、分配者][直接的，具有粘着性的]b)印刷，直接的[丝绢网印花法]，间接的[喷墨，喷泡][在辅助雾或离子模式的材料之前在母体上可提供掩膜]c)空气中的金属飞溅d)在真空中蒸发，飞溅，CVD[热，等离子，微波，离子束]e)着漆[张开的，静电的]f)电镀[电气的，化学的]g)粘加[金属箔、薄片、缎带、条、片、薄层、粉末]h)铁磁为了使用标准“成品材料”制造本发明的传声膜，进行下列步骤a-1)如图12A中所示，可以在现有锥型传声膜55上使用油漆、漆、颜料、标记笔、墨水或其它色素手工绘制辅助声学元件54。因为其相对较高的弹性密度比，具有云母、铝或铝合金粉末、薄层、比如纳米碳或陶瓷的碳材料的漆，比如金色、银色、黑色或任何颜色是优选的。图8F中示出外围处的圆形截面图。
如图12B中所示，可以在上述的圆顶型传声膜57上使用油漆、漆、颜料、标记笔、墨水或其它色素手工绘制辅助声学元件56。因为其相对较高的弹性密度比，具有云母、铝或铝合金粉末、薄层、比如纳米碳或陶瓷的碳材料的漆，比如金色、银色、黑色或任何颜色是优选的。图8F中示出外围处的圆形截面图。图12C示出在本发明的传声膜的另一侧上提供的附加的反向声学元件58或59。图8G中示出外围处的圆形截面图。
120mm外直径和33mm内直径的现有纸浆圆锥可以以金色漆的声学元件辅助，制成3.5克内，少于两倍的G/S比的重量。[G/S比重量×2＝5.2克]。
33mm外直径的现有纸浆圆锥可以以金色漆的声学元件辅助，制成0.21克内，等于G/S比的重量。
100mm外直径的现有纸浆圆锥可以以金色漆的声学元件辅助，制成3.8克内，少于两倍的G/S比的重量。[G/S比重量×2＝3.9克]a-2)如图8H和8I中所示，可以在上述传声膜的实施例之一上，使用比如环氧树脂的粘合剂60手工地制造辅助声学元件61，然后传声膜由声学元件61覆盖。最小12个小时25℃的温度优选地用于固化环氧。声学元件61的材料可以从表3中选择。
b)用于制造声学元件的另一替代是使用任何直接印刷方法印刷，比如丝绢网印花法，或间接印刷方法，比如使用喷墨打印机或喷泡打印机。当使用喷墨打印方法时，3微米宽度的声学元件是可能的。
如图8J中所示，将掩膜62放在传声膜55或57上，然后使用比如雾化、或电离，空气中的金属飞溅、蒸发、飞溅、真空中的化学蒸镀(CVD)、涂漆和电镀技术来应用辅助材料63，如图8J和8K中所示。
如图8L和8M中所示，粘合剂60通过掩膜62也可应用于传声膜55或57的，然后将声学元件61放在粘合剂60上。
如图8N和8O中所示，将根据声学元件的磁铁64的磁场放在传声膜55或57之后并且铁磁材料65与声学元件对准。然后，将铁磁材料65通过预混的粘合剂固定至传声膜55或57或在其上提供。
在本发明的修改的实施例中，去除结构表2-3在现有技术上极大地增加了性能并且使用标准“成品”材料实现了降低的费用和进一步简化的制造工艺，比如在表3中，从传声膜去除非必要材料并且保留声学元件。
表2-3去除结构可去除材料覆盖或包层在传声模和保留声学元件上。
a)手工的[在使用下面方法去除之前可在传声膜的声学元件上提供掩膜]b)物理的[喷沙、等离子、由能量束蒸发]c)化学的[蚀刻、电化学蚀刻]实现这样的改进性能的具体方法如下图8P示出从声学元件去除层叠或包层在传声膜68或69上的材料66的另一方法。制造掩膜62用于保留的声学元件材料，并且将该掩膜放在材料66上，然后通过手工的、物理的或化学的方法去除非必要的材料。保留的声学元件67在图8Q中示出。掩膜可留在传声膜上以更好地改进隔膜的声学特征。
可以在锥或圆顶形状形成之前或之后应用所有辅助和去除过程。
声学元件部分之间的所需空间应制造得比传声膜的各个载频的波长短。
图13示出在双耳式耳机、耳机和动态麦克风中普遍使用的传声膜，其由圆顶68，具有或不具有相切楔的同心环部分69和驱动器70组成。图13A示出圆顶型传声膜68底侧上的声学元件71。图13B示出同心环部分69底侧上的声学元件72。将声学元件与楔一起如图13B中所示的布置。这种布置是优选的并且其改进隔膜的低频特性。图13C示出同心环部分69中的圆顶68和72的底侧上的声学元件71。将中心片73连接至声学元件71的尖端并且作为用于高频范围的次级隔膜工作。通过在圆顶68的上侧上提供反向声学元件71a实现性能上的更进一步的改进，如图13D(a)和13D(b)中所示。通过在同心环部分69的上侧上提供反向声学元件72a实现性能上的更进一步的改进，如图13E中所示。通过在圆顶68和同心环部分69的上侧上提供反向声学元件71和72实现性能上的更进一步的改进，如图13F中所示。图13B和13D的组合也是优选的。
在本发明的修改的实施例中，模制结构表2-4使用标准“成品”单片塑料材料，在现有技术上极大地增加了性能并且实现了降低的费用和进一步简化的制造工艺。
表2-4模制结构a)模制b)具有外部声学元件c)具有带、条、片或粉末的内部声学元件d)具有矫正的流长方形、片、纸浆或液晶聚合体(LCP)e)部分发泡f)铁磁g)磁h)激光建模a)图8R和8S示出具有单侧和双侧模制的声学元件74的传声膜。
b)图8T和8U示出具有模制的外部声学元件75的传声膜。
c)图8V和8W示出具有模制的内部声学元件75的传声膜。
d)图8X示出通过图8Y的扭曲模或凹槽模，以长方形、包括的片、纸浆或液晶聚合体(LCP)材料的矫正流处理的传声膜，以用于材料流控制。这些原则也被应用于本发明的纸锥和圆顶传声膜制造。关于LCP整体结晶定位，可以参考日本专利1924436。关于具有片或薄片整体结晶定位的LCP可以参考日本专利1875159。
e)图8Z示出具有发泡的声学元件79的传声膜。模制的发泡树脂制成的扬声器模参考美国专利申请公开No.US2002/0027040 A1。
f)可以使用磁场作为声学元件排在聚合体中的铁磁粉组列，如图8N和8O中所示，提供的压摸被制成比如陶瓷的非磁性材料。
g)可以使用磁铁条作为声学元件排列在聚合体中的铁磁粉组，如图12中所示，提供的压摸被制成比如陶瓷的非磁性材料。
h)对于本发明的实施例的小尺寸和预生产激光模制是优选的。
在本发明的修改的实施例中，在浮雕结构表2-5中的材料的使用在现有技术上极大地增加了性能并且进一步简化了制造工艺。使用表3中所列的标准“成品”材料实现更少的费用。
表2-5浮雕结构a)印花，压印，凹印(热的或冷的)b)具有辅助的粘合c)放射能量扫描[光，激光，x射线]固化，重组，(快速冷却)a)如图8AA和8AB中所示，将声学元件80在冷或热的条件下浮雕、印花、压印或凹印在传声膜55或57上。
b)如图8AC中所示，加固材料81，比如表3的金属箔、薄膜或薄片被粘在声学元件80上。
c)在图表图5或6之后在适当地传声膜上扫描辐射能量束(光，激光，紫外线，x射线)，通过固化或重组制造声学元件。
声学元件在驱动器上以圆形方式延伸，并且它优选地大于其宽度的20％。
声学元件也可用于具有同心波纹的传声膜和无源散热器并且改进它的特性。
在本发明的优选事实例中，为了提供声能的高效传输，声学元件延伸并且与驱动器连接，如表4中所示。在本实施例中使用表3中的标准“成品”材料实现了相对现有技术极大增加的性能。
表4与驱动器连接的声学元件a)与声学元件连接的一个或多个驱动器表面b)纤维加固塑料c)辅助d)去除e)模制f)声学阻抗匹配a)一般地，将声学元件连接至驱动器的一个或多个表面以提供本发明的显著特性。
b)在纤维加固塑料结构中，将声学元件连接至驱动器的一个或多个表面，比如移动线圈。图14A示出将纤维31连接至驱动器12的一个表面。图14B示出将纤维31和附加纤维82连接至驱动器12的两个或三个表面。
图14C示出双层的纤维31a和31b，将每个连接至驱动器12的两个或三个表面。图14D示出两个附加纤维82a和82b，夹层驱动器12和纤维31。结果，在驱动器12的三个表面内产生实质的连接。
c)在辅助结构中，声学元件54是与驱动器12的一个或多个表面连接的，如图14E、14F和14G中所示。声学元件71和72与驱动器70连接用于具有同心环部分69的圆顶68，如图14H和前面的图13A至F所示和它们各自的描述。对圆顶68和72、同心环部分69和108，和驱动器70同时辅助声学元件71，如图14K中所示，也提供了出色的结果。
d)在去除结构中，声学元件71和72与驱动器70的一个表面连接，也如图14H中所示。
e)在模制结构中，声学元件74与驱动器的两个或多个表面连接，如图14I和J中所示。
f)在本发明中，由于高效的一致声能传输和由声学元件提供的高内部阻尼特性，声学元件和驱动器之间的声学阻抗匹配是重要的。实验的听觉测试结果显示由透射率表示的声学阻抗匹配应该大于55％或优选的70％。在下述文件中很好记录了透射率，The UltrasonicEngineering(Chouonpa Kougaku)，p.17，Seiken Shimakawa，Dr.，KougyoChousakai Publishing Co.，Ltd.，1977，Japan，将它们完全包括并作为参考。
在本发明的修改的实施例中，使用标准铁磁材料作为平面驱动电磁系统，比如电话、耳机和助听器的传声膜实现了相对现有技术极大地增加的性能，如图15A中所示。它由用于中央驱动区域83的铁磁薄膜或薄片和层叠有母体85的声学元件84组成。图15B示出其中关于半径声学元件84的厚度减少的铁磁传声膜。
图15A也可用于压电材料或静电材料。
为了提供驱动器的稳定的往复运动，参考已知的“三脚架”原则，需要三个或多个声学元件。
图16示出普通动态移动线圈圆锥形扩音器系统86的侧交叉部分。语音线圈12携带从外部源提供的变化电流，比如，例如，音频系统(未示出)。构造扩音器系统86使得语音线圈12位于由场结构87形成的恒定磁场内。典型的场结构87包括连接至前板89和后板90的永久磁铁88。极片91在它和前板89之间形成缝隙92。语音线圈12位于缝隙92内。后板90、前板89，和极片91一般由比如铁的高度可渗透材料制成，其提供用于磁铁88的磁场的路径。磁铁88典型地由陶瓷/铁酸盐材料制成并且是环形的。在完成磁电路的缝隙92中形成强恒定磁场。由第一“内部”或“较低”悬浮系统93可移动地支撑语音线圈12，并且被连接至其中提供声学元件的圆锥形隔膜94。较低悬浮系统93也被普遍地称为“波纹阻尼器”。圆锥形膜94在其外围由第二“外部”或“上部”悬浮系统95支撑。上部悬浮系统95也被普遍称为“边缘”。中心缝隙96不仅被作为更高频率的散热器而且作为防尘帽提供。场结构87，波纹阻尼器93，和边缘95被连接至适当的框架结构97并且由其支撑。
在典型的操作中，当电流应用于语音线圈12时，相应的电磁场在对电流和缝隙92中的恒定磁场的直角方向产生，导致驱动语音线圈系统12的机械力，并且相应的锥形膜94在箭头98指示的往复式类活塞运动中。更具体地说，应用于语音线圈12的音频信号典型地是变换频率的正弦波形式的交流。在正半交替周期的一个方向中的语音线圈12中的电流将引起磁场的极性并且将导致语音线圈12和附加隔膜94在第一方向(例如，向外)中的运动。当经过语音线圈12的电流在负半周期反向时，由语音线圈12产生的磁场的极性反转，并且语音线圈12和隔膜94的运动同样地反转(例如，向内)。这样，引起语音线圈12和附加的圆锥形膜94以在对应于输入至语音线圈12的交替电流的频率的频率的类活塞运动移动。
图17示出普通动态移动线圈圆顶形扬声器系统99的侧交叉部分。语音线圈12承载从外部源提供的变化电流，比如，例如，音频系统(未示出)。构造圆顶形扬声器系统99使得语音线圈12位于由场结构87形成的恒定磁场内。典型的场结构87包括连接至前板89和后板90的永久磁铁88。极片91在它和前板89之间形成缝隙92。语音线圈12位于缝隙92内。后板90、前板89，和极片91一般由比如铁的高度可渗透材料制成，其提供用于磁铁88的磁场的路径。磁铁88典型地由陶瓷—铁酸盐材料制成并且是环形的。在完成磁电路的缝隙92中形成强恒定磁场。语音线圈12被可移动地支撑并且被连接至其中提供了声学元件的圆顶膜100。圆顶膜100在其外围处由外悬浮系统95支撑。外悬浮系统95也被普遍称为“边缘”。将场结构87和边缘95连接至适当的框架结构97并且由其支撑。圆顶形扬声器的典型操作类似于上述的锥形扩音器。
图18示出用于双耳式耳机、耳机和麦克风的具有同心环部分系统101的普通圆顶形的侧交叉部分。语音线圈70承载从外部源提供的变化电流，比如，例如，音频系统(未示出)。构造系统101使得语音线圈12位于由场结构87形成的恒定磁场内。典型的场结构87包括连接至极片91和后筐102的永久磁铁88。极片91在它和后筐102之间形成缝隙92。语音线圈70位于缝隙92内。后筐102，和极片91一般由比如铁的高度可渗透材料制成，其提供用于磁铁88的磁场的路径。磁铁88典型地由稀土永恒磁铁制成。在完成磁电路的缝隙92中形成强恒定磁场。语音线圈70被可移动地支撑并且被连接至由圆顶100和同心环部分103组成的隔膜。具有同心环部分103的隔膜100由“边缘”104支撑。
场结构87和边缘84被连接至具有后筐102的一片框架结构105并且由其支撑。具有同心环部分的圆顶的典型操作类似于上述的锥形扩音器。
图19示出普通动态麦克风系统106的侧交叉部分。语音线圈12引起反馈至外部设备，比如，例如，音频放大器系统(未示出)的变化电压。构造麦克风系统106使得语音线圈12位于由场结构87形成的恒定磁场内。典型的场结构87包括连接至极片91和后筐102的永久磁铁88。极片91在它和后筐102之间形成缝隙92。语音线圈12位于缝隙92内。后筐102，和极片91一般由比如铁的高度可渗透性材料制成，其提供用于磁铁88的磁场的路径。磁铁88典型地由稀土材料制成。在完成磁电路的缝隙92中形成强恒定磁场。语音线圈12被可移动地支撑并且被连接至其中提供了声学元件的隔膜100。
隔膜100在其外围处由外悬浮系统95支撑。外悬浮系统95也普遍被称为“边缘”。将场结构87和边缘95连接至并且由适当的框架结构97支撑。
在典型操作中，当将声波用于隔膜100时，由箭头98指示的语音线圈的相应的往复式类活塞运动在对应于声波频率的频率处产生电信号。
很明显可以在传声膜的形状中作出各种更改，不仅圆形的而且可以是椭圆形的，如图20中所示，方形、矩形和倾斜的，甚至平板类型的。
由于耳朵的对称性和声学元件引起的声波中的螺旋成分，用于声学元件的螺旋地对称的布置，图21中的107a和107b，优选地用于多扬声器组。
相信从上面的描述中将理解本发明的改进的传声膜和最终改进的电声和声电转换系统和它们的许多附带优点，并且很明显在不脱离本发明的精神或范围的情况下可在形式、构造和部件的布置中作出各种更改或放弃所有材料的优点，上述的形式仅是其优选的或示例性的实施例。
权利要求
1.一种用于传递声能的传声膜，其包含连接至驱动器的传声膜；和多个声学元件，其由所述的传声膜支撑，每个所述的声学元件具有连接至所述的驱动器、且以关于所述的驱动器不大于90度的角度并且在关于所述的传声膜的切平面上从其径向延伸的近端；其中，所述的多个声学元件被在围绕所述驱动器的所选的刚性图形中定向。
2.如权利要求1所述的传声膜，其中，在所述多个声学元件的每一个之间的所述角度在相同的半径处是相等的。
3.如权利要求1所述的传声膜，其中，在所述多个声学元件的每一个之间的所述角度在每个半径恒定。
4.如权利要求1所述的传声膜，其中，至少一个所述多个声学元件具有不直的部分。
5.如权利要求1所述的传声膜，其中，在所述多个声学元件的每一个之间的所述角度约为45度。
6.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述的声学元件的长度比半径长。
7.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述的声学元件具有包含波长的工作频率，并且其中所述的多个声学元件之间的距离比所述的波长短。
8.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述声学元件的弹性模数与密度的比至少是母体的弹性模数与密度比。
9.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述多个声学元件占用所述驱动器的多于百分之二十。
10.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述多个声学元件包含至少三个声学元件。
11.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述多个声学元件在所述的传声膜的表面上均匀分布。
12.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述多个声学元件的每一个具有多个层。
13.如权利要求12所述的传声膜，其中，将所述声学元件的所述的多个层的第一层以对于所述声学元件的第二层异相的角度布置。
14.如权利要求13所述的传声膜，其中，所述角度约为90度异相。
15.如权利要求12所述的传声膜，其中，将所述声学元件的所述多个层的第一层与所述声学元件的第二层在所述隔膜的外围处交织。
16.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述传声膜的重量与面积比少于0.25kg/mm2的三倍。
17.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述声学元件直接连接至所述驱动器。
18.如权利要求17所述的传声膜，其中，在所述声学元件与所述驱动器之间的声学透射比大于55％。
19.如权利要求17所述的传声膜，其中，所述声学元件与所述驱动器的至少一个表面接触。
20.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述传声膜至少由类皮肤层、纤维层和阻尼材料组成
21.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述声学元件的所述末端向外地朝着所述传声膜的边界延伸。
22.如权利要求21所述的传声膜，其中，所述传声膜是锥形的。
23.如权利要求21所述的传声膜，其中，所述声学元件在每个半径处具有恒定体积。
24.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述声学元件的所述末端从所述传声膜的边界向内延伸。
25.如权利要求24所述的传声膜，其中，所述传声膜是圆顶形的。
26.如权利要求24所述的传声膜，其中，所述声学元件的线密度是每半径恒定的。
27.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述传声膜是锥和圆顶形状的结合。
28.如权利要求1所述的传声膜，其中，所述传声膜是具有同心环部分的圆顶形。
29.一种音频扬声器，其包含连接至驱动器的传声膜；和多个声学元件，其由所述传声膜支撑，每个所述声学元件具有连接至驱动器、且从其以关于所述驱动器的不大于90度的角度且在关于所述传声膜的切平面上径向延伸的近端；并且其中，所述多个声学元件在围绕所述驱动器的所选的刚性图形中定向。
30.以如权利要求29所述的音频扬声器制造声音的方法。
31.一种音频麦克风，其包含连接至驱动器的传声膜；和多个声学元件，其由所述传声膜支撑，每个所述声学元件具有连接至驱动器、且从其以关于所述驱动器的不大于90度的角度且在关于所述的传声膜的切平面上径向延伸的近端；并且其中，所述多个声学元件在围绕所述驱动器的所选的刚性图形中定向。
32.以权利要求31所述的音频麦克风产生电信号的方法。
33.一种音频扬声器系统，其包含多个扬声器，其中，至少一个所述扬声器包含对称地布置的多个声学元件，将所述扬声器的至少一个所述声学元件以和另一声学元件方向相反的螺旋方向布置。
34.一种制造传声膜的方法，其包含提供具有传声膜的形状的基座；提供具有连接至驱动器、且从其以关于所述驱动器的不大于90度的角度并在关于所述传声膜的切平面上径向延伸的近端的声学元件；使用粘合材料在所述基座上固定具有预定的刚性图形的所述声学元件。
35.如权利要求34所述的方法，其进一步包含提供具有非粘着凸表面的凸模；提供具有非粘着凹表面的凹模；在所述的凸模上散布至少一层纤维股；以粘着材料涂覆所述凸模的凸表面以产生母体；在所述压摸的颈周围排列所述纤维股；将所述纤维股绑在一起；和以固定温度对于固定时间在所述凸模上夹紧所述凹模。
36.如权利要求35所述的方法，其中，所述粘着材料是环氧树脂。
37.如权利要求34所述的方法，其进一步包含提供具有非粘着凸表面的凸模；提供具有非粘着凹表面的凹模；在所述凸模上放置至少一层条；在所述颈和所述压摸的所述凸表面周围排列所述条；以粘着材料涂覆所述凸表面以产生母体；和以固定温度对于固定时间在所述凸模上夹紧所述凹模。
38.如权利要求37所述的方法，其中，所述条是纤维预浸料坯。
39.如权利要求38所述的方法，其中，所述纤维预浸料坯是单向的。
40.如权利要求37所述的方法，其中，所述粘着材料是环氧树脂。
41.如权利要求37所述的方法，其中，所述条具有大于十的纵横比。
42.如权利要求37所述的方法，其中，所述条由扭曲形成。
43.如权利要求37所述的方法，其中，所述条由打滑形成。
44.如权利要求37所述的方法，其中，所述条层的数目是由所述传声膜的外直径除以所述传声膜的内直径的整数结果。
45.如权利要求34所述的方法，其中，所述声学元件包含纤维。
46.如权利要求45所述的方法，其中，所述传声膜包含基本上由所述纤维和所述母体的混合材料组成的声学元件。
47.如权利要求45所述的方法，其中，所述纤维包含人造纤维。
48.如权利要求47所述的方法，其中，所述人造纤维包含碳纤维。
49.如权利要求34所述的方法，其中，所述传声膜基本上由层叠材料组成。
50.如权利要求34所述的方法，其中，所述传声膜基本上由单片材料组成。
51.如权利要求34所述的方法，其中，所述传声膜基本上由各向异性的塑料组成。
52.如权利要求34所述的方法，其中，所述传声膜基本上由纸浆组成。
53.如权利要求34所述的方法，其中，所述声学元件由浮雕过程制成。
54.如权利要求34所述的方法，其中，所述声学元件由辅助过程制成。
55.如权利要求54所述的方法，其中，所述辅助过程包含可固定的材料。
56.如权利要求54所述的方法，其中，所述辅助过程包含蒸发。
57.如权利要求54所述的方法，其中，所述辅助过程包含蚀刻。
58.如权利要求54所述的方法，其中，所述辅助过程包含印刷。
59.如权利要求54所述的方法，其中，所述辅助过程包含电镀。
60.如权利要求54所述的方法，其中，所述辅助过程包含能量束扫描。
61.如权利要求54所述的方法，其中，所述辅助过程包含用于制作所述声学元件并且与所述驱动器连接的同时辅助过程。
62.一种传声膜，其包含振荡部件，其包含从平面驱动系统形成的多个元件；电激励装置，当所述电激励装置被供能时，其适于传声膜以使得每个所述元件振荡；其中，所述每个元件具有连接至所述传声膜的中心部分和以对于所述传声膜的所述中央部分的法向的不大于90度的一致角度径向延伸的近端。
63.如权利要求62所述的传声膜，其中，所述电激励装置包含电磁装置。
64.如权利要求62所述的传声膜，其中，所述振荡部件是铁磁材料制成的。
65.如权利要求62所述的传声膜，其中，所述振荡部件是压电材料制成的。
全文摘要
公开了一种传声膜，其具有由隔膜支撑的多个声学元件。在优选形式中，将每个元件连接至驱动器并且以对驱动器的法向的一致的锐角径向延伸。在优选实施例中，布置元件的多层使得每个元件的方向相对于彼此异相，优选地在大约90度的范围内。也将元件补充至现有传声膜。改进的传声膜在宽频率范围内用于具有改进性能的电声和声电转换系统。
文档编号H04R7/02GK1897762SQ20051008189
公开日2007年1月17日 申请日期2005年7月6日 优先权日2004年7月7日
发明者长冈忠 申请人:长冈忠