CN106973339B - 用于扬声器的声透镜系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种声透镜可改进扬声器的指向音频性能。所改进的指向音频性能在收听区域的声音系统中的应用可改进音频系统的性能。所述声透镜(或相位塞)可以是不透声的并且部分地填充由扬声器锥体形成的空腔。所述声透镜可提供改进的频率响应和指向性。所改进的扬声器可提供例如在车辆、房间或音乐厅中的改进的收听位置。

Description

用于扬声器的声透镜系统

技术领域

本文所公开的方面总体涉及声透镜，并且更具体地，涉及具有声透镜的扬声器，所述声透镜可引导来自扬声器的声发射。

背景技术

许多扬声器中的中音可在中音带宽结束时的声输出中存在音色缺陷。所述音色缺陷可包括可由来自在空间上源于振动膜的不同区域的声音辐射的干涉(相长或相消)引起的尖峰和凹谷。所述尖峰和凹谷也可源自由圆锥形振动膜本身形成的亥姆霍兹空腔共振。尽管在扬声器系统中，中音换能器操作通常在限制低通滤波器的频率下受频带限制以在低于尖峰和凹谷表现其自身所在的频率下进行操作，但是这类滤波器必须是锥形的使得中音声压级衰减6-24dB SPL/倍频。因此，中音音色缺陷在频率下发现若干次，高通滤波器的频率可能影响扬声器系统的整体音色性能。

典型的扬声器可在更高频率下在频率响应中具有增加的指向性和/或空值。因此，取决于收听者与扬声器的相对位置，扬声器将不会为每个收听者提供相同的频率响应或音质。响应差异可导致在一些收听位置处的减少的高频输出。另外，在远离扬声器主轴线的角度处的响应可具有与主轴线上的响应不同的特点。通常，偏轴性能的不同特点无法通过电子方式校正。

由于直接辐射式扬声器的指向性特性，机动车音响系统当前在不同的收听位置中存在不同的音调平衡。辐射到汽车内的周围环境空间中的声音能量可取决于收听者与扬声器的相对位置而导致不同的音调平衡特性。

发明内容

本文描述具有声透镜的透镜组件。所述透镜组件可包括外壳；声透镜，所述声透镜是不透声的；声发射器，所述声发射器支撑在外壳中；以及支撑件，所述支撑件接合外壳并且将声透镜保持间隔在声发射器上方，其中声透镜的前部并不向外延伸经过声发射器。

在一个实例中，支撑件基本上是透声的。

在一个实例中，声发射器是具有锥体的中音换能器。

在一个实例中，声透镜位于由中音驱动器的锥体限定的体积中。

在一个实例中，声透镜的前部与中音驱动器的前部是共面的或从中音驱动器的前部略微凹进。

在一个实例中，在声透镜并未附接到声发射器的锥体的情况下，支撑件在声发射器的正面的前部延伸以固定声透镜。

在一个实例中，声透镜基本上填充由声发射器的扬声器振动膜形成的共振空腔，同时阻挡由于使跨扬声器振动膜的声路径长度不同而导致的相消干涉。

在一个实例中，声透镜的大小被设定来减少来自声发射器的声输出。

在一个实例中，声透镜的大小被设定来减少声发射器的特定频率下的声压级。

在一个实例中，声透镜基本上为具有与声发射器同轴的主轴线的圆盘形状。

在一个实例中，其中声透镜是圆柱形的。

在一个实例中，声透镜具有第一直径，其中声发射器具有第二直径，并且其中第一直径大约为第二直径长度的1/3。

在一个实例中，声透镜针对中音驱动器具有30-45mm的直径。

在一个实例中，声透镜具有处于约25-50mm、+/-2mm范围内的第一尺寸。

在一个实例中，声透镜整体位于由声发射器的换能器的最大向前偏移量限定的平面与由声发射器的振动膜的最靠前特征部限定的平面之间。

在一个实例中，声透镜的后表面填充由振动膜产生的空腔，同时不干涉振动膜的自由移动。

在一个实例中，声透镜向振动膜针对振动膜的最大偏移量所限定的表面提供一定余隙以允许宽带声音从振动膜传播。

本文还描述包括上述实例中的任一个的扬声器组件。扬声器组件可包括联接到振动膜的防尘盖。声透镜可联接到扬声器组件使得声透镜与振动膜之间存在一定体积。声透镜可包括第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面联合以形成边缘从而限定周边，其中第一表面、第二表面和周边并不向外延伸经过振动膜。声透镜还可包括有效孔口，所述有效孔口位于周边的外侧以允许声波从扬声器组件发射。声透镜还可包括用于使声透镜悬置的支撑件。

在一个实例中，支撑件对于扬声器组件的声频率是透声的并且连接到扬声器组件的框架。

在一个实例中，支撑件将声透镜保持为同轴地位于振动膜中的防尘盖上方。

在一个实例中，所述支撑件可包括用于支撑声透镜的两个弓形腿。声透镜可向振动膜针对最大偏移量所限定的表面提供一定余隙以允许宽带声音从振动膜传播。

附图说明

参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述，可更好地理解本公开，其中以下：

图1描绘根据实施方案的具有透镜组件的扬声器；

图2描绘根据实施方案的大体沿图1的线2-2截取的剖视图；

图3描绘扬声器的正视图；

图4描绘大体沿图2的线4-4截取的剖视图；

图5描绘根据实施方案的扬声器的正视图；

图6描绘根据实施方案的大体沿图5的线6-6截取的剖视图；

图7描绘根据实施方案的具有透镜组件的扬声器的剖视图；

图8描绘示出根据实施方案的中音透镜对初次反射的影响的曲线图；

图9描绘示出根据实施方案的中音透镜对扬声器轴线上的声压级的影响的曲线图；

图10描绘示出根据实施方案的中音透镜对声功率的影响的曲线图；并且

图11描绘示出根据实施方案的中音透镜对窗口的影响的曲线图。

具体实施方式

按照需要，本文公开了本发明的详细实施方案；然而，应理解，所公开的实施方案仅仅是可以用各种替代形式体现的本发明的实例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以便展示特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式运用本发明的代表性基础。

本说明书描述用于在扬声器(例如，独立式扬声器、机动车扬声器、厅室扬声器等)中使用的透镜组件。透镜组件可用来更改扬声器(例如，作为声发射器的中音换能器)的声音质量。透镜组件可包括定位在声发射器(例如，中音换能器)前部或其中以设定扬声器的声输出的形状的声透镜。

本说明书进一步可描述用于引导辐射式扬声器或用于修改声辐射的指向性的结构和方法。不透声透镜可通过具有比声发射器的声音产生表面(例如，振动膜)更小面积的孔口导引来自声发射器(例如，扬声器)的声音产生表面的声音能量。取决于声透镜的特征，所述声透镜可在更高频率下在扬声器组件的响应中产生空值或可降低在扬声器的某些更高频率下的声压级。声透镜可能不会影响扬声器的较低频率输出。

图1描绘可在房间、厅室或车辆中使用的扬声器100。扬声器主体101支撑多个声发射器，例如换能器102、103、104。换能器102、104可以是中音换能器。换能器103可以是高音扬声器，例如，高频换能器。换能器102和104各自包括声透镜组件105。声透镜组件105包括支撑件107和不透声透镜109。支撑件107是透声的。支撑件107使透镜109保持与换能器102、104的剩余部分同轴对准。支撑件107可包括至少两个臂，所述至少两个臂从换能器的一侧延伸到换能器的另一侧，同时透镜109固定在所述两个臂的中间。所述臂可以是弓形的，其中透镜109固定到臂的顶端。如果透镜是圆形的，那么直径可与臂的顶端对准。在一个实例中，透镜109的中心位于臂的中间长度处。透镜109可具有任意不透声材料，例如金属合金、聚合物、它们的组合等。声透镜109可不含孔口，通过所述孔口允许声音行进通过透镜内部。

图2描绘扬声器100的剖视图。透镜109可具有基本上与振动膜110或支撑振动膜110的框架的最外部表面共面的顶表面。在一个实例中，透镜109并不延伸经过扬声器102、104的正面。振动膜110从框架或外部支撑件延伸以由电磁部件112驱动，所述电磁部件112将施加到其上的电信号转化成振动膜110的机械移动。透镜109定位在由振动膜110限定的空腔中。透镜109的底表面115邻近中心防尘盖117。振动膜110可被弯曲来与位于换能器电磁部件112的中心零件上的防尘盖117匹配。电磁部件的细节在下文更加详细地解释。透镜105的侧表面从顶表面109延伸到底表面115。透镜侧表面被平滑地弯曲成不具有锐角或任何九十度角。透镜109将具有大于换能器电磁部件112的尺寸或至少一定尺寸以径向延伸到振动膜110的内部零件上方。

图3描绘扬声器零件300的正视图，所述扬声器零件300可以是中音驱动器或换能器。图4描绘扬声器零件300的大体沿图3中的线4-4截取的剖视图。扬声器零件300可包括换能器。扬声器零件300包括振动膜301，所述振动膜301在其中心开口的周边处附接到音圈703，使得音圈303的移动转化成振动膜301的移动。防尘盖可定位在音圈上方。音圈303设置在圆柱形极片305上并且能够沿所述圆柱形极片305移动。在音圈303与极片305之间存在小间隙。在例示的实施方案中，极片305与背板(或基座)309形成整体。永磁体311提供音圈303在其中移动的静态磁场。磁体311基本上是具有中心开口的环状装置，所述中心开口具有足够的直径以容纳极片305。

前板313设置在磁体311上，使得磁体311位于背板309与前板313之间。前板313的形状也基本上是具有中心开口的环状装置，所述中心开口具有足够的直径以容纳极片305。前板313的中心开口略微小于磁体311的中心开口，使得前板313与极片305之间的间隙小于磁体311与极片305之间的间隙。前板313可由磁性材料(即，具有高磁导率的材料，诸如铁、某些其他金属以及铁和/或其他金属的合金)制成。这一列表是非排他的。极片305也可由磁性材料(例如，与前板313相同的材料)制成。在一个实例中，极片305可以是中空圆柱形极。因此，由磁体311发出的静态磁场的通量聚焦(或集中)在前板313与极片305之间的余隙中。音圈303，并且具体地音圈303的具有线绕组的部分可沿极片305在前板313与极片305之间的余隙中移动。音圈303在由间隙内的静态磁场与流动通过音圈303的绕组的可变电流的相互作用产生的洛伦兹电动势的影响下移出(如图4中所示向上移动)和移进(如在图4中所示向下移动)。音圈303的移动以基本线性的方式通过振动膜的颈部区域传递给振动膜301，所述振动膜的颈部区域附接到音圈305的线圈架。振动膜301的移动响应于驱动音圈303的线绕组的电流变化而生成并辐射声波。振动膜301的共振在颈部区域处被终止或反射。

除图3中所示的振动膜301的外扩的圆锥形形状之外，振动膜可假定成各种其他形状。在一些实施方案中，例如，振动膜301是指数式喇叭外扩部分或具有直边圆锥形形状。如换能器300的特定性能特性和成本权衡所需，振动膜301可由各种材料制成。在一些实例中，振动膜301由纸、复合材料、塑料、铝和这些和其他材料的组合制成。

环状支撑架315在其外周边处附接到框架317的中间部分。支撑架315的内周边在振动膜301的下方附接到音圈303的上端。以此方式，支撑架315为音圈303提供弹性支撑，从而使音圈303在径向和轴向方向两者上关于极片305对准和对中。支撑架315可由柔性材料制成，所述柔性材料可在音圈303不被电流驱动时将其保持在适当位置并且还允许音圈303在音圈303由电流驱动时在电动势的影响下向上和向下移动。在一个实例中，支撑架315由多层织物制成。也可使用其他合适材料，例如包括柔性聚合物、橡胶等。

框架317，另外被称为“底架”或“篮架”，用于附接换能器300的各种部件，包括支撑架315。框架317也支撑换能器300以用于安装在挡板中。所述框架可由金属、聚合物或具有足够结构刚度的另一种材料制成。在一个实例中，框架317和前板313用螺栓保持在一起，而前板313和背板309用粘合剂(例如，胶水或环氧树脂)附接到磁体311。在一个实例中，所有这些部件用粘合剂或用一个或多个螺栓附接。其他合适的附接方法以及方法组合也可用于使这些部件彼此附接。外部辊密封件319将振动膜301的外周边连接到框架317的上唇缘。外部辊密封件319是柔性的以允许振动膜301的外周边相对于框架317进行受限移动。外部密封件319的尺寸是使得它允许足够的移动来容纳振动膜301和音圈303的所设计的峰到峰偏移量。在截面中，外部密封件319可以是拱状的，例如，半圆形、半卵形或折叠的。然而，应注意，本公开不一定受限于具有呈拱状截面的外部密封件的换能器，但可包括具有正弦曲线状和其他外部密封件截面和形状的换能器。外部密封件319的材料可被选择来终止振动膜301中不想要的共振或使所述不想要的共振衰减。外部密封件319可例如由柔性塑料(例如，弹性材料、多层织物、已浸渍的织物或另一种材料)制成。

声透镜组件在图3-4中未示出以便示出扬声器零件300的各零件。应理解，声透镜可如本文所述居中地定位在振动膜301中。

图5描绘扬声器零件300以及被添加到换能器300的透镜组件105的正视图。图6描绘扬声器零件300和透镜组件105的剖视图。透镜组件105在声学上从振动膜301向外定位。向外可以是指由扬声器产生的声波的方向。向外也可以是指扬声器的正面。声透镜组件105包括定位在上方(如图6中所示)、由支撑件107悬置在适当位置的声透镜109。透镜109可包括可与振动膜301或换能器300的外表面共面的平坦的顶表面。透镜109可基本上填充由处于振动膜310的外周边下方、向下至振动膜顶端的体积限定的空腔330。通过基本上填充空腔330，声透镜109减少了换能器300的音频响应中的失真。透镜支撑件107从透镜109延伸到框架317以将透镜109定位和支撑在空腔330中。透镜支撑件107是透声的并且对换能器300的声学性能具有可忽略不计的影响。在一个实例中，透镜支撑件107包括从到框架317的至少一个连接件延伸到透镜109的窄臂。在一个实例中，透镜支撑件107包括至少两个臂或2^N个臂。在一个实例中，透镜支撑件可以是具有大于50％的开放空间以允许在支撑透镜109的同时使声波通过其中的筛网。透镜支撑件107可在振动膜301或框架317的外端处沿空腔330的外部开口延伸。

声透镜109可与换能器300的电磁部件和振动膜301同轴定位。声透镜109的顶表面可与振动膜301或框架317的外表面共面。声透镜109的底表面凹入空腔330中但并未延伸到空腔330中使得它干涉振动膜301或极305的机械行进。在一个实例中，顶表面实质上是平面的。声透镜109的底表面自顶表面呈碗形。声透镜109的外部尺寸径向向外延伸经过极305并且覆盖从极到振动膜301的过渡区。底表面是弓形或圆形的。在一个实例中，底表面不具有任何直角。在一个实例中，底表面不存在平面表面。声透镜109的主体可由任何适当的声衰减材料制成并且可以是实心的或中空的、平滑的或粗糙的、软的或硬的、或具有连续或不连续的表面或它们的组合。

不透声透镜109的形状可以是这样的，使得透镜109使换能器300的移动零件清晰可见。在一个实例中，透镜109可最小化(例如，减少)声音能量的衍射。在一个实例中，当音圈303静止时，透镜109向前大约延伸至由振动膜301的外周边限定的平面。声透镜109可径向向外延伸到振动膜701的中心辐射区域上方，以便遮蔽振动膜的中心部分。声透镜109可在声学上阻挡声音以免直接从振动膜301的中心发射。声透镜109可进一步在视觉上遮蔽扬声器或换能器300的中心零件。

不透声透镜109可包括联合以形成边缘从而限定周边的第一表面和第二表面。第一表面、第二表面和周边并不向外延伸经过振动膜。第一表面可面向声发射器(例如，扬声器)的外面。第二表面可面向声发射器的里面。所述表面和所述周边被弯曲成使得它们不具有可产生反射的任何锐角。

声透镜109形成有效孔口，所述有效孔口位于周边的外侧以允许声波从扬声器组件发射。

图7描绘扬声器零件700(例如，电动声换能器)的剖视图。换能器700包括振动膜701，所述振动膜701在其中心开口的周边处附接到音圈703，使得音圈703的移动转化成振动膜701的移动。音圈703设置在圆柱形极片705上并且能够沿所述圆柱形极片705移动。在音圈703与极片705之间存在小间隙707。在例示的实施方案中，极片705与背板(或基座)709形成整体。永磁体711提供音圈703在其中移动的静态磁场。磁体711基本上是具有中心开口的环状装置，所述中心开口具有足够的直径以容纳极片705。

前板713设置在磁体711上，使得磁体711位于背板709与前板713之间。前板713的形状也基本上是具有中心开口的环状装置，所述中心开口具有足够的直径以容纳极片705。前板713的中心开口略微小于磁体711的中心开口，使得前板713与极片705之间的间隙小于磁体711与极片705之间的间隙。前板713可由磁性材料(即，具有高磁导率的材料，诸如铁、某些其他金属以及铁和/或其他金属的合金)制成。这一列表是非排他的。极片705也可由磁性材料(例如，与前板713相同的材料)制成。因此，由磁体711发出的静态磁场的通量聚焦(或集中)在前板713与极片705之间的余隙中。音圈703，并且具体地音圈703的具有线绕组的部分可沿极片705在前板713与极片705之间的余隙中移动。音圈703在由间隙内的静态磁场与流动通过音圈703的绕组的可变电流的相互作用产生的洛伦兹电动势的影响下移出(如图7中所示向上移动)和移进(如在图7中所示向下移动)。音圈703的移动以基本线性的方式通过振动膜的颈部区域传递给振动膜701，所述振动膜的颈部区域附接到音圈705的线圈架。振动膜701的移动响应于驱动音圈703的线绕组的电流变化而生成并辐射声波。振动膜701的共振在颈部区域处被终止或反射。

除图7中所示的振动膜701的外扩的圆锥形形状之外，振动膜可假定成各种其他形状。在一些实施方案中，例如，振动膜701是指数式喇叭外扩部分或具有直边圆锥形形状。如换能器700的特定性能特性和成本权衡所需，振动膜701可由各种材料制成。在一些实例中，振动膜701由纸、复合材料、塑料、铝和这些和其他材料的组合制成。

环状支撑架715在其外周边处附接到框架717的中心部分。支撑架715的内周边在振动膜701的下方附接到音圈703的上端。以此方式，支撑架715为音圈703提供弹性支撑，从而使音圈703在径向和轴向方向两者上关于极片705对准和对中。支撑架715可由柔性材料制成，所述柔性材料可在音圈703不被电流驱动时将其保持在适当位置并且还允许音圈703在音圈703由电流驱动时在电动势的影响下向上和向下移动。在一个实例中，支撑架715由多层织物制成。还可使用其他合适的材料。

框架717，另外被称为“底架”或“篮架”，用于附接换能器700的各种部件，包括支撑架715。框架717也支撑换能器700以用于安装在挡板中。所述框架可由金属、聚合物或具有足够结构刚度的另一种材料制成。在一个实例中，框架717和前板713用螺栓保持在一起，而前板713和背板709用粘合剂(例如，胶水或环氧树脂)附接到磁体711。在一个实例中，所有这些部件用粘合剂或用一个或多个螺栓附接。其他合适的附接方法以及方法组合也可用于使这些部件彼此附接。外部辊密封件719将振动膜701的外周边连接到框架717的上唇缘。外部辊密封件719是柔性的以允许振动膜701相对于框架717进行受限移动。外部密封件719的尺寸是使得它允许足够的移动来容纳振动膜701和音圈703的所设计的峰到峰偏移量。在截面中，外部密封件719可以是拱状的，例如，半圆形、半卵形或折叠的。然而，应注意，本公开不一定受限于具有呈拱状截面的外部密封件的换能器，但可包括具有正弦曲线状和其他外部密封件截面和形状的换能器。外部密封件719的材料可被选择来终止振动膜701中不想要的共振或使所述不想要的共振衰减。外部密封件719可例如由柔性塑料(例如，弹性材料、多层织物、已浸渍的织物或另一种材料)制成。

声透镜组件720在声学上从振动膜701向外定位。声透镜组件720包括定位在极片705上方(如图7所示)的声透镜725并且基本上填充由处于振动膜310的外周边下方、向下至极片的体积限定的空腔730。通过填充空腔730，声透镜725减少了换能器700的音频响应中的失真。透镜支撑件727从透镜725延伸到框架717以将透镜定位和支撑在空腔730中。透镜支撑件727是透声的并且对换能器700的声学性能具有可忽略不计的影响。在一个实例中，透镜支撑件727包括从到框架717的至少一个连接件延伸到透镜725的窄臂。在一个实例中，透镜支撑件727包括至少两个臂或2^N个臂。在一个实例中，透镜支撑件725是具有大于50％的开放空间以允许在支撑透镜725的同时使声波通过其中的筛网。透镜支撑件727可在振动膜701或框架717的外端处沿空腔730的外部开口延伸。

声透镜725可与极705、磁体711和振动膜701中的至少一个同轴定位。声透镜725的顶表面731可与振动膜701或框架717的外表面共面。声透镜725的底表面732凹入空腔730中但并未延伸到空腔730中，使得它干涉振动膜701或极705的机械行进。在一个实例中，顶表面731和底表面732实质上是平面的。声透镜725的侧表面径向向外延伸经过极705并且覆盖从极到振动膜701的过渡区。侧表面733是弓形或圆形的。在一个实例中，侧表面不具有任何直角。在一个实例中，侧表面733不存在平面表面。声透镜725的主体可由任何适当的声衰减材料制成并且可以是实心的或中空的、平滑的或粗糙的、软的或硬的、或具有连续或不连续的表面或它们的组合。

不透声透镜725的形状可以是这样的，使得透镜725使换能器700的移动零件清晰可见；最小化(减少)声音能量的衍射；当音圈703静止时，向前大约延伸至由振动膜701的外周边限定的平面。声透镜725可径向向外延伸到锥体的中心辐射区域上方，以便遮蔽振动膜的中心部分。

扬声器100、300操作来发射某些波长的声音，所述某些波长的声音各自具有不同路径长度。所述声音由线圈和振动膜的移动产生。声透镜109、725在共振空腔中定位在振动膜的前部。共振空腔由声发射器的扬声器振动膜形成。声透镜可阻挡可通过使跨扬声器振动膜的声学路径长度不同而形成的相消音频干涉。

图8描绘示出不透声透镜对初次反射的影响的曲线图800。初次反射是在声波反射离开第一表面之后对所述声波的测量。频率在横坐标上以对数标度示出。纵坐标是以dB(参考声压20μPA)为标度的声压级(SPL)。在具有透镜的情况下，初次反射处的声压级作为频率的函数在801处用实线示出。在没有透镜的情况下，声压级作为频率的函数在802处用虚线示出。如在约2-3KHZ处所示，没有透镜的情况下的SPL 802经历SPL中的凹谷和尖峰。SPL801示出更加平滑的响应而没有凹谷或尖峰。在更低频率下，SPL 802与SPL 801近乎吻合，具体地，在中音换能器正在操作时所处的频率下。因此，声透镜产生更好的SPL频率响应。

图9描绘示出中音透镜对扬声器轴线上的声压级的影响的曲线图900。频率在横坐标上以对数标度示出。纵坐标是以dB(参考声压20μPA)为标度的声压级(SPL)。在具有透镜的情况下，轴线上的声压级作为频率的函数在901处用实线示出。在没有透镜的情况下，声压级作为频率的函数在902处用虚线示出。如在约2-3KHZ处所示，没有透镜的情况下的SPL902经历SPL中的尖峰。SPL 901示出更加平滑的响应而没有凹谷或尖峰。在更低频率下，SPL902与SPL 901近乎吻合，具体地，在中音换能器正在操作时所处的频率下。因此，声透镜产生更好的SPL频率响应。

图10描绘示出中音透镜对声功率的影响的曲线图1000。频率在横坐标上以对数标度示出。纵坐标是以dB(参考声压20μPA)为标度的声压级(SPL)。在具有透镜的情况下，声压级作为频率的函数在1001处用实线示出。在没有透镜的情况下，声压级作为频率的函数在1002处用虚线示出。如在约2-3KHZ处所示，没有透镜的情况下的SPL 1002经历SPL中的凹谷并且然后经历尖峰。SPL 1001示出更加平滑的响应而没有凹谷或尖峰。在更低频率下，SPL1002与SPL 1001近乎吻合，具体地，在中音换能器正在操作时所处的频率下。因此，声透镜产生更好的SPL频率响应。

图11描绘示出中音透镜对窗口的影响的曲线图。频率在横坐标上以对数标度示出。纵坐标是以dB(参考声压20μPA)为标度的声压级(SPL)。在具有透镜的情况下，声压级作为频率的函数在1101处用实线示出。在没有透镜的情况下，声压级作为频率的函数在1102处用虚线示出。如在约2-3KHZ处所示，没有透镜的情况下的SPL 1102经历SPL中的凹谷并且然后经历尖峰。SPL 1101示出更加平滑的响应而没有凹谷或尖峰。在更低频率下，SPL 1102与SPL 1101近乎吻合，具体地，在中音换能器正在操作时所处的频率下。因此，声透镜产生更好的SPL频率响应。

可使用如图1所示的换能器102、104再现上述曲线图800-1100。

本透镜组件可在可以是车辆、移动电子装置(例如，耳机、扬声器、平板电脑等)、家用音频设备、专业音频设备、公共广播系统等的一部分或与其一起使用的扬声器中使用。

描述了定位在扬声器锥体中以改进扬声器性能的透镜组件。透镜组件包括不透声的声透镜以及将所述不透声透镜保持在换能器或驱动器上方的适当位置处的支撑件。在一个实例中，支撑件基本上是透声的。在一个实例中，透镜组件定位在中音驱动器或换能器的锥体中。透镜的前部与中音换能器的正面是共面的或从中音换能器的正面略微凹进。在一个实例中，支撑件沿正面延伸以在透镜未附接到锥体本身时将透镜固定在适当位置。声透镜被设计成基本上填充由扬声器振动膜形成的共振空腔，同时阻挡由于使跨振动膜的路径长度不同而导致的相消干涉，但所述声透镜又不会太大以致于其减少声输出。在一个实例中，声透镜基本上为具有与换能器同轴的主轴线的圆盘或圆柱形形状。在一个实例中，声透镜具有大约为振动膜大小的1/3的直径，这导致针对中音换能器具有30-45mm的直径。在一个实例中，声透镜具有处于约25-50mm、+/-2mm范围内的第一尺寸(例如，直径或主轴线)。

在一个实施方案中，声透镜整体位于由换能器的最大向前偏移量限定的平面与由扬声器锥体的最靠前特征部限定的平面之间。声透镜的后表面在可能的程度上填充由基本呈锥体形状的振动膜产生的空腔，同时不干涉振动膜的自由移动并且同时向处于最大偏移量时的振动膜所限定的表面提供一定余隙使得来自振动膜的宽带声音的传播不被减少。

在一个实施方案中，从邻近驱动器的角度来看，透镜和支撑结构的组合将呈现基本平坦的表面以便最小化衍射效应。

当从扬声器前部的角度来看时，如本文所示的声透镜具有模仿扬声器零件或振动膜的这一类形状的形状。当从前部的角度来看时，声透镜可具有大体为圆形、椭圆形、星形(etoile)、六芒星形(estoile)、三角形或近似星形(star-like)的形状。声透镜的形状可以是不规则形状。所述形状的侧边的长度可以相等或不等。孔口基本上可以是二维或三维的。可基于使用环境(例如，房间、车辆或厅室)中所需的频率响应来选择声透镜的形状。这些形状的最外侧点并不向外延伸经过扬声器零件的前部。声透镜的边缘不是直角并且可以是圆的或平滑的以减少衍射。声透镜可不含孔口，通过所述孔口使得声波不会行进通过透镜。

声透镜可充当相位塞以改进扬声器的指向音频性能。声透镜在其中可不具有狭缝、狭槽或其他孔口。因此，声波不能在声透镜的外周边内行进。声波必须通过处于居中地定位的声透镜与锥体或振动膜的外边缘之间的间隙从扬声器向外扩散。所改进的指向音频性能在收听区域的声音系统中的应用可改进音频系统的性能。声透镜的配置可包括对称和非对称特征两者以提供改进的频率响应和指向性。所改进的扬声器可提供例如在车辆中的改进的收听位置。

虽然上文描述示例性实施方案，但并不意味着这些实施方案描述了本发明的所有可能形式。实际上，在说明书中使用的措词是用于描述而非限制性的措辞，并且应理解，可在不背离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。另外，各种执行的实施方案的特征可加以组合来形成本发明的其他实施方案。

Claims (15)

1.一种声学组件，其包括：

扬声器，其与轴对齐，具有与轴相交的直径，并且包括

框架，其与轴对齐并且具有与后侧间隔的前侧；

振动膜，被配置成沿着轴移动并且朝向框架的前侧输出声音，其中振动膜从轴成角度地延伸并且附接到框架的前侧，其中振动膜和框架的前侧限定前空腔；

透声的支撑件，其延伸跨过框架的前侧，该支撑件包括第一腿和第二腿，第一腿从框架的第一部分延伸到框架的第二部分，第二腿从框架的第三部分延伸到框架的第四部分，其中框架的第二部分面对第一部分，并且框架的第四部分面对第三部分，其中所述支撑件具有大于50％的开放空间以允许在支撑透镜的同时使声波通过其中，从而对换能器的声学性能具有可忽略不计的影响；以及

不透声的透镜，附接到每个腿，位于前空腔中的振动膜之前，与轴对齐，并且具有与轴相交的直径，其中透镜的直径大约为扬声器的直径的三分之一，并且透镜被配置成通过在目标频率范围内平滑声压级来改善扬声器的频率响应。

2.如权利要求1所述的声学组件，其中透镜附接到第一腿的中间和第二腿的中间，使得透镜被保持在前空腔的振动膜之上并且在前空腔的振动膜之上被间隔开。

3.如权利要求2所述的声学组件，其中扬声器的直径与第一腿的中间和第二腿的中间相交。

4.如权利要求3所述的声学组件，其中第一腿是弓形形状并且第二腿是弓形形状。

5.如权利要求1所述的声学组件，其中所述透镜包括顶表面、底表面和在其间的侧表面，其中底表面位于前空腔中的振动膜的前面并且在前空腔的振动膜之上被间隔开。

6.如权利要求5所述的声学组件，其中所述透镜的底表面位于前空腔中，在振动膜沿着轴行进时不干涉振动膜。

7.如权利要求5所述的声学组件，其中所述透镜的顶表面与框架的前侧共面。

8.如权利要求5所述的声学组件，其中所述透镜的侧表面从轴径向延伸并且平滑地弯曲。

9.如权利要求5所述的声学组件，其中所述扬声器包括极片，其与轴对齐，并且固定到框架，所述极片包括延伸通过轴的径向尺寸，其中侧表面限定透镜的直径，其中经由侧表面的透镜的直径比极片的径向尺寸大。

10.如权利要求1所述的声学组件，其中透镜不含延伸穿过其的孔口，并且设置在前空腔中，同时阻挡由于跨所述振动膜的声路径长度不同而导致的相消干涉。

11.一种声学组件，包括

扬声器，其与轴对齐，具有与轴相交的直径，并且包括

联接到振动膜的防尘盖；

支撑件，其包括延伸跨过振动膜的至少两个腿，包括第一腿和第二腿，第一腿从框架的第一部分延伸到框架的第二部分，第二腿从框架的第三部分延伸到框架的第四部分，其中框架的第二部分面对第一部分，并且框架的第四部分面对第三部分，其中所述支撑件具有大于50％的开放空间以允许在支撑透镜的同时使声波通过其中，从而对换能器的声学性能具有可忽略不计的影响；以及

不透声的透镜，附接到腿，透镜被配置成通过在目标频率范围内平滑声压级来改善扬声器的频率响应。

12.如权利要求11所述的声学组件，其中所述支撑件对于所述扬声器组件的声频率是透声的并且连接到所述扬声器组件的框架。

13.如权利要求12所述的声学组件，其中所述腿将所述透镜保持为同轴地位于所述防尘盖上方。

14.如权利要求13所述的声学组件，其中所述透镜向所述振动膜针对最大偏移量所限定的表面提供一定余隙以允许宽带声音从所述振动膜传播。

15.如权利要求11所述的声学组件，其中所述透镜至少部分地设置在由防尘盖和振动膜限定的空腔中，而不干涉振动膜的自由移动。

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