專利名稱：薄膜視頻監(jiān)視器裝置中使用的薄膜揚聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說來涉及計算機系統(tǒng)中使用的聲頻系統(tǒng)，具體說，涉及便攜式計算機中使用的一種聲頻系統(tǒng)，更具體說，本發(fā)明還涉及一種采用壓電變換器來提高形狀系數(shù)有限的便攜式膝上型計算機中的聲頻保真度從而優(yōu)化聲頻音響的聲頻系統(tǒng)。
目前，膝上型計算機系統(tǒng)已應(yīng)用到多媒體計算機。這些多媒體計算系統(tǒng)一般都具有彩色LCD(液晶顯示)顯示屏、CD ROM(只讀光盤存儲器)驅(qū)動器和聲頻場聲系統(tǒng)。在多媒體綜合系統(tǒng)應(yīng)用到膝上型計算機之前，大多數(shù)膝上型計算機只有動態(tài)范圍極其有限的單一聲源或聲頻輸出裝置。此外，大多數(shù)膝上型計算機中通常都沒有能重現(xiàn)全真高保真度音響的聲卡。隨著多媒體系統(tǒng)的出現(xiàn)，這些經(jīng)改進的聲卡系統(tǒng)加入到膝上型計算機中，而且增加了高保真度立體聲。
遺憾的是，膝上型計算機的形狀系數(shù)有限，一般筆記本或單張紙的大小大致相當(dāng)于8 1/2×11英寸的尺寸，從而使可供增設(shè)揚聲器的表面積或空間有限。目前，LCD顯示屏的大小仍然可以容許在膝上型計算機的監(jiān)視器屏面兩角上裝兩個小揚聲器。隨著LCD技術(shù)使監(jiān)視器體積的擴大化，監(jiān)視器本身完全占滿了監(jiān)視顯示器內(nèi)屏的整個表面，從而使面對用戶的屏面上沒有可裝揚聲器的位置。此外，揚聲器在大多數(shù)膝上型計算機中的位置無論在頻率響應(yīng)和動態(tài)范圍的優(yōu)化或在音響的特殊分布方面都不理想。各揚聲器安置得較近，彼此在監(jiān)視器顯示蓋四角的間距都在1英尺以內(nèi)。
解決上述問題的一種方法是更換一般場聲器中使用的動膜片揚聲器元件以構(gòu)成壓電式揚聲器。
壓電式揚聲器一般是聚合物薄片(PVDF)或陶瓷盤，實質(zhì)上可裝在任何地方，不象一般膜片式揚聲器那樣必須給磁鐵和聲道必要的移動留出一定的位置。此外，由于壓電式揚聲器薄，因而膝上型計算機上部的形狀系數(shù)就可基本上給顯示屏本身專用，而壓電式揚聲器可以隱蔽裝設(shè)。
遺憾的是，即使膝上型計算機中采用了壓電式揚聲器也還有其它本來就存在的問題。這些問題包括壓電式揚聲器的失真和缺乏高保真度的問題。一般說來，壓電式揚聲器頻率響應(yīng)的低頻端因漂移上的限制而受到限制，但用來達到高頻端頻率響應(yīng)卻是最合適不過。目前，膝上型計算機中采用壓電式揚聲器仍然存在的問題是低頻端的頻率效應(yīng)和膝上型計算機蓋的聲學(xué)性能問題。因此，需要通過提高壓電式揚聲器的性能或另行設(shè)計既與膝上型計算機蓋中擴大了的屏面相適應(yīng)又能在多媒體環(huán)境中提供音色全面而豐富的音響的揚聲器，以改進計算機中的高保真度音響系統(tǒng)。
本發(fā)明公開了薄膜視頻監(jiān)視器裝置中使用的一種揚聲器系統(tǒng)。該視頻監(jiān)視器裝置包括一個薄膜視頻顯示屏和一個毗鄰薄膜視頻顯示屏配置的加強板。此外，加強板的一邊附有多個壓電式揚聲器變換器。加強板一般由諸如蜂窩形鋁板或聚碳酸酯板之類的材料構(gòu)成。其它可用作加強板的材料還有薄鎂板或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)塑料。這里規(guī)定各揚聲器必須配備有第一聲道和第二聲道，由這些聲道可確定適當(dāng)立體聲分布的左右聲道。視頻監(jiān)視器與加強板之間設(shè)有一個電磁干擾(EMI)屏蔽件。此外，還配置了一條傳輸線，將第一壓電式變換器與第二壓電式變換器連接成使兩變換器之間能根據(jù)給第一壓電式變換器和給第二壓電式變換器規(guī)定的傳輸線距離在頻率上出現(xiàn)重疊。此外，傳輸線與兩揚聲器的距離在頻率是否重疊無關(guān)重要的場合可以相同。設(shè)加強板的目的是增加工作過程中較低頻率中的動能。
在另一個實施例中，薄膜揚聲器裝置是為膝上型計算機中使用而設(shè)計的。在任何情況下，薄膜揚聲器都可包括多個音響補償器，每個壓電式變換器都可附上一個音響補償器。音響補償器可以在音響重播時起優(yōu)化各變換器的作用。另外，還可設(shè)一個延時器，以按設(shè)計者需要加強頻率重疊和其他音響變換。


圖1示出了本發(fā)明裝有音響揚聲器系統(tǒng)的膝上型計算機。
圖2繪出了圖1膝上型計算機上蓋的展開圖。
圖3繪出了兩個揚聲器用不同長度的傳輸線連接從而使頻率重疊的曲線。
圖4繪出了本發(fā)明音響系統(tǒng)的多聲道實施例。
圖5繪出了音響系統(tǒng)中采用延時元件和優(yōu)化音響的音響補償器的方框圖。
圖6繪出了圖2計算機上殼中采用的蜂窩形鋁板支承件的剖視圖。
圖7繪出了各揚聲器在計算機支承件上的布局。
圖8繪出了揚聲器安置在例如臺燈支架上的另一個實施例。
圖1示出了本發(fā)明的多媒體膝上型計算機10。膝上型計算機10是多媒體型計算機，具有監(jiān)視器顯示屏12、鍵盤14、指示器件16、盤存儲裝置18和聲頻揚聲器20。盤存儲裝置18可包括各種類型的盤存儲器件，例如軟磁盤驅(qū)動器、硬磁盤驅(qū)動器或只讀光盤存儲器(CD-ROM)驅(qū)動器，或本技術(shù)領(lǐng)域的行家們一般周知的其它類型可寫或可擦存儲器。鍵盤14和指示器件16一樣，供用戶輸入數(shù)據(jù)用。此外，視頻監(jiān)視器顯示屏12是基本上占滿膝上型計算機10上蓋22的那種顯示屏。鍵盤14、指示器件16和存儲裝置通常放在計算機10的下殼24中。
計算機10內(nèi)還有其它各種運作裝置。這些裝置包括中央處理機，例如那些通常由象奔騰芯片或也出現(xiàn)在膝上型計算機的IBM高效個人計算機芯片之類的個人計算微處理機的英特兒系列提供的中央處理機。此外，還裝有快速和反應(yīng)與CPU有同樣操作速度的短暫存儲器，按一般的上述硬磁盤驅(qū)動器18的大容量存儲單元那樣裝設(shè)。計算機中還裝有其它控制元件和外圍設(shè)備，膝上型計算機的基本結(jié)構(gòu)基本上與本技術(shù)領(lǐng)域行家們周知的差別不大。這些元件和外圍設(shè)備放在下殼24中。
圖2詳細(xì)示出了裝在膝上型計算機10上殼22中的聲頻輸出系統(tǒng)。聲頻輸出系統(tǒng)包括多個圖中畫出的壓電式揚聲器。圖2示出了上殼24的展開圖，上殼24同時作為膝上型計算機10的蓋，配置得使各壓電式揚聲器理想地安置成使其形狀系數(shù)與計算機10不斷在擴大的監(jiān)視器顯示屏12相適應(yīng)。各揚聲器20安置得使音響在工作過程中可以從膝上型操作裝置分布開來。這是因為在起作用狀態(tài)下，膝上型計算機蓋要打開供用戶觀測顯示屏12的緣故。在這種狀態(tài)下，膝上型計算機的上部不面向用戶，從而使各揚聲器可以將音響偏離用戶引導(dǎo)出去。這時，在音響偏離用戶的情況下可以提高音響在空間的映象作用，然后從用戶四周圍的墻壁或儂俱或兩者反射回來。此外，在播放音響時，背向用戶外伸的各揚聲器理想的情況應(yīng)在播放過程中面向聽眾。
雖然圖中所示是將各揚聲器安置在LCD屏面背后，但不言而喻，各壓電式揚聲器除裝在監(jiān)視器外殼外也可以裝在其它地方。舉例說，壓電式揚聲器可以裝在LCD屏面本身或在下殼的擱掌架上。此外，膝上型計算機還可以附加一些翼板，供裝設(shè)壓電式揚聲器用，且翼板薄得足以輕易運送，由用戶裝設(shè)和操作。
揚聲器20裝在擱掌支架中時，如圖7所示，音響幾乎是暢通無阻地通過用戶的兩只手傳播出去。揚聲器20裝在擱掌架中是非強制性的，但卻具有意外的好處音響通過用戶雙手傳播，在音量的失真或變小方面比膜片式揚聲器小得多。
揚聲器裝在上殼22背后時，實際上可以設(shè)計成在制造蓋本身時一次性制取。此外，從通常裝在膝上型計算機10的一般位于鍵盤部分下面主機電路板上的聲頻輸出源引出的引線是與敷設(shè)在板內(nèi)的軟電纜連接的。
傳輸線26是為提高壓電式揚聲器20音色豐富和聲響應(yīng)而設(shè)的。圖2中所示的傳輸線使膝上型計算機10上殼22背面的壓電式揚聲器20可以裝在監(jiān)視器屏面前面。這種傳輸線形成監(jiān)視器屏面中的薄形狀態(tài)系數(shù)適用的簡單單面?zhèn)鬏斅肪€的迷宮。由于監(jiān)視器屏面可利用的厚度不大，因而隨著界面面積的減小，這種傳輸線是最適合不過的。傳輸線可以調(diào)諧到有相同的頻差，這取決于制造廠家或最終用戶的要求。
傳輸線的用處是可以使一對揚聲器占用一般因欠缺原本可以有的漂移而失去特定頻率的頻率響應(yīng)范圍。之所以如此是因為傳輸線被調(diào)節(jié)得使兩揚聲器之間一個長度與另一個長度的比值取得使兩場聲器之間的頻率響應(yīng)充滿各間隙而重疊。這方面如圖3A中的曲線所示。圖3A中，輸入信號在某頻率范圍內(nèi)是扭曲的，以便占滿圖3B中所示的間隙和響應(yīng)范圍，在圖3B的情況下，可采用另外的濾波器來截除聲波在可使用狀態(tài)下實際上不能扭曲的任何部分?，F(xiàn)在，在兩揚聲器通過傳輸線連接的情況下，聲映像擴大了，而這如果不采用傳輸線是不可能做到的。
此外，杜比實驗室研制出叫做AC3的經(jīng)改進的音響處理電路，這種電路用來合成5個聲道的前序音響。在這種AC3系統(tǒng)中，可以采用5個分立的聲道，這使視頻系統(tǒng)設(shè)計人員能將音向系統(tǒng)細(xì)調(diào)到使音響的重疊或抵消能優(yōu)化系統(tǒng)用戶實際聽到和享受的音響。舉例說，圖4中畫出的一個實施例包括第一或左聲道52、第二或右聲道54和中間聲道或第三聲道56。此外，還可以通過采用兩個分立的聲道配置低頻聲道58，各低頻聲道驅(qū)動低音揚聲器60中的同一個低頻響應(yīng)頻率?？梢钥吹?，這個實施例中采用5個分立的聲道。系統(tǒng)的聲道可以少到只有一個聲道，但理想的情況是應(yīng)至少有三個聲道，一個供左信號用，一個供右信號用，一個供低頻響應(yīng)用。此外，設(shè)計人員可以根據(jù)系統(tǒng)的需要采用其它聲道布局。
各聲道調(diào)節(jié)得使極坐標(biāo)聲圖形達到最佳的布局，這可采用多個壓電式變換器。在此實例中，各左聲道、中間聲道和右聲道都有三個分立的壓電式揚聲器。所有這些揚聲器放在膝上型計算機監(jiān)視器屏面后面。此外，各聲道還配有一個專用的音響補償器(EQ)62，如圖5中所示。一般都配有延時器(T)64和音響補償器62，從圖5的方框圖中可以看到這兩個器件。圖5中，下右聲道可以進行音響補償然后延時，接著下左聲道也可以進行音響補償和延時，然后輸出到其各種不同的揚聲器裝置或壓電式變換器上。此外，中間揚聲器56和左右低音揚聲器一樣也進行音響補償連同延時。
此外，壓電式揚聲器都是定制和優(yōu)化到使其達到所要求的聲映像，而一旦達到所要求的聲映像時，技術(shù)行家是完全可以滿足這個最優(yōu)化的要求的。
圖2的監(jiān)視器上殼22還有一個蜂窩狀鋁支架70，如圖6中的局部透視圖所示，其作用有二首先是增強裝有LCD監(jiān)視器的塑料殼，其次是通過降低自然頻率響應(yīng)(fo)提高音響重放的質(zhì)量，從而提高Nrad效率并優(yōu)化從壓電式揚聲器至上殼22的效率。支架70的厚度在0.125英寸至0.250英寸之間。監(jiān)視器上殼22中還配有電磁干擾(EMI)屏蔽件72，可在揚聲器20與LCD監(jiān)視器屏面18之間移動。此外，還配有塑料外殼74，將整個裝置直到上殼22都罩住。
有了蜂窩狀鋁支架70，壓電式揚聲器20就可以裝在支架70的任一邊，在某些實施例中可以彼此對置地裝在支架70的兩邊。其它類型的支架70可以用聚碳酸酯或ABS塑料或甚至鎂板制取。
這之后，壓電式變換器20也可以調(diào)諧到不同時協(xié)調(diào)狀態(tài)，以提高聚束作用從而進一步分離聲道。其次，根據(jù)LCD/屏面空氣隙檢驗邊界條件，然后適當(dāng)加以抑制和加強。接著，再檢查邊界條件以確定各屏面附著點是否引起了不希望有的作用，以便進一步抑制和消解反作用力從而優(yōu)化空間音響和音量的質(zhì)量。這是通過用機械方法緩沖加強板支架70或改變各驅(qū)動器之間的相對協(xié)調(diào)情況進行的。此外，優(yōu)化較低頻率的模態(tài)能，方法是維持模態(tài)密度和采用加強支架70來提高輻射效率。
雖然上面是就傳輸線在膝上型計算機中的應(yīng)用進行說明的，但如此舉例說明的傳輸線系統(tǒng)也同樣適用于在薄形狀系數(shù)(即缺乏深度)下采用壓電式揚聲器變換器的理想場合。這適用于設(shè)計出簡單的LCD監(jiān)視器供桌面式計算機用的不適宜將笨重的揚聲器安置在桌面式計算機本身上的場合。這種揚聲器設(shè)計可以用到這種LCD桌面監(jiān)視器上，而且當(dāng)將其設(shè)計成配合與LCD監(jiān)視器一起使用的特定監(jiān)視器外殼時也能達到同樣的音響質(zhì)量。這樣做保持了原本安置各揚聲器所需用的桌面式計算機的寶貴空間。
此外，具有任何一般與用戶有關(guān)的可利用表面(例如圖8中所示的臺燈支架)時，壓電式揚聲器可以裝在音響支架的上表面上，使音響朝用戶播出或背向扁平表面以擴大音響的播放效果。
這里就一種新型的供形狀系數(shù)有限的環(huán)境(例如膝上型計算機)使用的、采用多聲道、傳輸線和傳統(tǒng)調(diào)諧的音響系統(tǒng)進行了說明。上面對本發(fā)明的說明僅僅是舉例而已，在不脫離本發(fā)明精神實質(zhì)前提下是可以對其大小、形狀、材料、部件、電路元件配線和觸點以及所舉設(shè)計細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)和操作方法進行種種修改的。
權(quán)利要求
1.一種薄膜視頻監(jiān)視器裝置，包括一個薄膜視頻顯示屏；一塊加強板，與所述薄膜視頻顯示屏毗鄰配置；多個壓電式變換器，附在所述加強板的至少第一邊上。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜視頻監(jiān)視器裝置，其特征在于，所述加強板由蜂窩狀鋁板構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜視頻監(jiān)視器裝置，其特征在于，所述加強板由聚碳酸酯板構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜視頻監(jiān)視器裝置，其特征在于，所述多個壓電式變換器有至少第一聲道和第二聲道，分別對應(yīng)于第一壓電式變換器和第二壓電式變換器。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜視頻監(jiān)視器裝置，其特征在于，它還包括一個電磁干擾(EMI)屏蔽件，靠近所述薄膜視頻顯示屏的后部和所述加強板配置。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜視頻監(jiān)視器裝置，其特征在于，它還包括一條傳輸線，供連接從所述多個壓電式變換器中選取的第一壓電式變換器和第二壓電式變換器，連接成使所述第一壓電式變換器具有第一距離，使所述第二壓電式變換器具有第二距離，且使所述兩壓電式變換器之間的頻率重疊，所述第一和第二壓電式變換器基本上相同。
7.如權(quán)利要求1所述的薄膜視頻監(jiān)視器裝置，其特征在于，在所述薄膜視頻顯示屏與所述加強板之間還有一個空氣間隙。
8.如權(quán)利要求1所述的薄膜視頻監(jiān)視器裝置，其特征在于，所述多個壓電式變換器還包括一個低頻聲道揚聲器變換器，裝在所述加強板上供維持所述較低頻率的模態(tài)能。
9.如權(quán)利要求1所述的薄膜視頻監(jiān)視器裝置，其特征在于，所述加強板包括一塊蜂窩狀鋁板。
10.一種薄膜揚聲器裝置，包括一個薄膜視頻顯示屏；一個加強板，與所述薄膜視頻顯示屏毗鄰配置；多個壓電式變換器，附在所述加強板的至少第一邊上；和多個音響補償器，各耦合到所述多個壓電式變換器相應(yīng)的一個上。
11.如權(quán)利要求10所述的薄膜揚聲器裝置，其特征在于，還包括一個延時器，耦合到所述多個音響補償器之一上。
12.如權(quán)利要求10所述的薄膜揚聲器裝置，其特征在于，所述加強板由蜂窩狀鋁板構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求10所述的薄膜揚聲器裝置，其特征在于，所述加強板由聚碳酸酯板構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求10所述的薄膜揚聲器裝置，其特征在于，所述多個壓電式變換器具有至少第一聲道和第二聲道，分別對應(yīng)于第一壓電式變換器和第二壓電式變換器。
15.如權(quán)利要求10所述的薄膜揚聲器裝置，其特征在于，還包括一個電磁干擾(EMI)屏蔽件，靠近所述薄膜視頻顯示屏的后面部分和所述加強板配置。
16.如權(quán)利要求10所述的薄膜揚聲器裝置，其特征在于，還包括一個傳輸線，供連接從所述多個壓電式變換器中選取的第一壓電式變換器和第二壓電式變換器，連接成使所述第一壓電式變換器具有第一距離，使所述第二壓電式變換器具有第二距離，且使所述兩壓電式變換器之間的頻率重疊，所述第一和第二壓電式變換器基本上相同。
17.如權(quán)利要求10所述的薄膜揚聲器裝置，其特征在于，在所述薄膜視頻顯示屏與所述加強板之間還有一個空氣間隙。
18.如權(quán)利要求10所述的薄膜揚聲器裝置，其特征在于，所述薄膜視頻顯示器耦合到一個便攜式計算機裝置上，從而形成一個便攜式計算機。
19.如權(quán)利要求10所述的薄膜揚聲器裝置，其特征在于，所述加強板由蜂窩狀鋁板構(gòu)成。
20.形狀系數(shù)受限制的計算機部件中使用的一種聲頻揚聲器系統(tǒng)，包括第一壓電式揚聲器變換器，裝在所述計算機部件的第一位置；第二壓電式揚聲器變換器，裝在所述計算機部件的第二位置；第一和第二音向補償器，分別耦合到所述第一和第二揚聲器變換器上；一條傳輸線，供將所述第一壓電式揚聲器變換器連接到所述第二壓電式揚聲器變換器，且所述第一壓電式揚聲器變換器的第一距離和所述第二壓電式揚聲器變換器的第二距離使所述第一和第二壓電式揚聲器變換器之間的頻率重疊。
21.如權(quán)利要求20所述的膝上型計算機，包括第一聲道，對應(yīng)于所述第一壓電式揚聲器變換器；和第二聲道，對應(yīng)于所述第二壓電式揚聲器變換器。
22.如權(quán)利要求20所述的膝上型計算機，其特征在于，所述傳輸線還有一個音響室，沿所述第二殼體的第一邊緣配置。
23.如權(quán)利要求21所述的膝上型計算機，其特征在于，所述第一聲道對應(yīng)于左聲道，所述第二聲道對應(yīng)于右聲道，用以將從所述第一壓電式揚聲器變換器和所述第二壓電式揚聲器變換器發(fā)出的所述音響以立體聲映像的形式發(fā)出去。
24.如權(quán)利要求20所述的膝上型計算機，其特征在于，所述聲頻揚聲器系統(tǒng)包括多達5個分立的聲道，且與A-3音響處理系統(tǒng)相適應(yīng)。
25.如權(quán)利要求20所述的膝上型計算機，其特征在于，所述聲頻揚聲器系統(tǒng)保證所述揚聲器變換器安裝成使其在所述第二殼體垂直取向時將聲壓從用戶處引開，從而便于所述用戶觀測所述視頻監(jiān)視器。
26.如權(quán)利要求20所述的膝上型計算機，其特征在于，所述傳輸線為單面迷宮。
27.如權(quán)利要求20所述的膝上型計算機，其特征在于，還包括一個延時器，耦合到所述多個音響補償器之一上。
全文摘要
有薄膜視頻顯示屏和相鄰加強板的薄膜視頻監(jiān)視器裝置中的揚聲器系統(tǒng)。加強板通常由蜂窩狀鋁板或聚碳酸酯板等材料構(gòu)成,其一邊有多個壓電式揚聲器變換器。其它可用材料包括鎂殼或ABS塑料。規(guī)定揚聲器須有第一和第二聲道,以適當(dāng)反映立體聲左右聲道。監(jiān)視器與加強板間設(shè)有電磁干擾(EMI)屏蔽件。還有一傳輸線將第一和第二變換器連成能按對兩變換器規(guī)定的傳輸線距離在變換器間有頻率重疊。不涉及頻率重疊時兩揚聲器間傳輸線可有相同距離。加強板用于增加工作時較低頻率中的動能。
文檔編號H04R1/02GK1201181SQ98107139
公開日1998年12月9日 申請日期1998年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月4日
發(fā)明者M·A·馬科 申請人:康帕克電腦公司