CN108391210A - 扬声器设备 - Google Patents

Abstract

扬声器设备包括多个分别输出第一声学信号的第一声学驱动器和具有声学通道的声学耦合器。声学通道分别包括入口，并且声学通道的出口是共用的。从多个第一声学驱动器输出的第一声学信号分别进入入口，进入入口的第一声学信号被引导到共用出口，在共用出口处第一声学信号耦合以产生第二声学信号，并输出第二声学信号。声学通道的从入口到共用出口的长度彼此相同。

Description

扬声器设备

相关申请的引用

本申请基于2017年2月3日递交的日本专利申请No.2017-019026并要求该日本申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及扬声器(speaker)设备。

背景技术

US6,394,223公开了一种扩音器(loadspeaker)，其配备有波导、多个驱动器和多个喉部(throat)，喉部在其入口处与相应的驱动器声学连结并在其出口处与波导声学连结。在扩音器中，各喉部的轴线在包括波导的较长轴线的平面中形成弧状，以优化该平面中的声能分布。

在扩音器中，为了在朝向波导的出口处使声学信号耦合，喉部需要彼此精确地定位。否则，由驱动器产生且从喉部输出的声学信号之间倾向于发生相位偏差。

在扩音器中，由于MF(中频)扬声器和HF(高频)扬声器分离地布置，所以在从MF扬声器输出的声学信号与从HF扬声器输出的声学信号之间容易出现相位偏差。

此外，由于与各个驱动器相对应的喉部的出口在波导的音孔处在较长轴线的方向上排成一列，所以声能(功率)倾向于不足。

发明内容

示例性实施方式涉及一种扬声器设备，其能够减小从各个声学驱动器输出的声学信号组之间的相位偏差并输出具有大声能的声学信号。

根据示例性实施方式，一种扬声器设备，其包括：多个第一声学驱动器，其被构造成分别输出多个第一声学信号；和声学耦合器，其具有多个声学通道。多个所述声学通道分别包括入口和共用的出口。从多个所述第一声学驱动器输出的多个所述第一声学信号分别进入所述入口，进入所述入口的多个所述第一声学信号被引导到所述共用出口，多个所述第一声学信号在所述共用出口处耦合以产生第二声学信号，并将所述第二声学信号输出。多个所述声学通道的从所述入口到所述共用出口的长度彼此相同。

根据示例性实施方式，减小了从各个声学驱动器输出的声学信号组之间的相位偏差，并且输出了具有大声能的声学信号。

附图说明

图1示出了根据第一实施方式的扬声器阵列的示例性外观。

图2A是示出扬声器模块的外观的主视图。

图2B是扬声器模块的侧视图。

图3是示出扬声器模块的示例性构造的截面图。

图4是示出MF/HF驱动器单元的外观的立体图。

图5是示出MF/HF驱动器与声学耦合器的连结部的结构的局部截面图。

图6是示出声学耦合器的在水平面中的结构的截面图。

图7是示出声学通道的竖直截面形状的截面图。

图8是当从MF/HF驱动器所在侧观察时的立体图，其示出了彼此相邻配置的两个MF/HF驱动器单元的外观。

图9是当从声学耦合器所在侧观察时的立体图，其示出了彼此相邻配置的两个MF/HF驱动器单元的外观。

图10A是示出波导的外观的立体图。

图10B是波导的俯视图。

图11A是MF/HF驱动器单元的水平方向上的声压级(sound pressure level)分布图。

图11B是MF/HF驱动器单元的竖直方向上的声压级分布图。

图11C示出了在水平面中的测量点角度与声压级(相对值)之间的关系的具体例。

图11D示出了在竖直面中的测量点角度与声压级(相对值)之间的关系的具体例。

图12A是以网格形式示出从声学耦合器到波导的三维位置的图，其中在波导处测量水平指向特性(horizontal directivity characteristic)。

图12B是示出各个三维位置处的相位特性的分布图。

图13是示出从MF/HF驱动器单元输出的声学信号的频率与水平指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。

图14A是示出从比较例1的声学驱动器输出的声学信号的频率与水平指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。

图14B是示出从比较例2的声学驱动器输出的声学信号的频率与水平指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。

图15是示出从MF/HF驱动器单元输出的声学信号的频率与竖直指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。

图16示出了根据第二实施方式的扬声器阵列的示例性外观。

图17A是示出扬声器模块的外观的主视图。

图17B是示出扬声器模块的外观的侧视图。

图18是示出扬声器模块的示例性构造的截面图。

图19A是示出波导的外观的立体图。

图19B是波导的沿着图19A中的线F-F截取的截面图。

图20是示出从HF驱动器输出的声学信号的频率与水平指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。

图21是示出从HF驱动器输出的声学信号的频率与竖直指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，将在必要时参照附图详细说明实施方式。可以避免过度详细的说明；例如，可以省略已公知的项目的详细说明和大致相同的项目的重复说明。这是为了防止以下说明变得过度冗长，由此利于本领域技术人员的理解。给出以下说明和附图是为了允许本领域技术人员充分地理解实施方式，而不应当被解释为限制权利要求的范围。

根据实施方式的扬声器设备适用于例如连接在一起以构成扬声器阵列(阵列扬声器)的扬声器模块。扬声器阵列可以用于实现如下扩音器系统：该扩音器系统安装在例如户外音乐会场所的广阔区域中，并且输出具有非常大的声能的声学信号以使大量听众能够收听到。

(实施方式1)

图1示出了根据第一实施方式的扬声器阵列5的示例性外观。扬声器阵列5包括彼此连接以形成曲线状的多个扬声器模块10。各扬声器模块10的壳体10z的顶表面和底表面分别与位于上方的扬声器模块10的壳体10z的底表面和位于下方的扬声器模块10的壳体10z的顶表面邻接并接合。通过改变组合在一起以形成曲线状的扬声器模块10的数量来改变扬声器阵列5覆盖的竖直范围、即传输从扬声器阵列5输出的声学信号的竖直范围。另一方面，即使组合在一起的扬声器模块10的数量发生改变，扬声器阵列5的声学信号的水平分散角度也维持恒定。

为了便于对说明的理解，在假设扬声器阵列5被竖直定向地使用的情况下，将扬声器阵列5的典型长度方向(即，代表性扬声器模块10的壳体10z的前表面的短轴方向)用作竖直方向，将同一扬声器模块10的壳体10z的前表面的与以上竖直方向垂直的长度方向用作水平方向。然而，实际上，可以以任意角度设定扬声器阵列5(例如，可以使扬声器阵列5水平定向)。可以将位于输出声学信号的那一侧的表面称作前表面。

如稍后所述，水平方向是与设置在各扬声器模块10中的声学耦合器连接的多个MF(中频)/HF(高频)驱动器的排列方向的示例，竖直方向是与多个MF/HF驱动器的排列方向垂直的方向的示例。

图2A和图2B分别是示出各扬声器模块10的外观的主视图和侧视图。扬声器模块10具有大致立方体形状的壳体10z。用于防止雨水等进入的疏水性防水片11布置在壳体10z的前表面。用于保持扬声器模块10的把手13安装于壳体10z的各侧面的前部位置。

图3是示出扬声器模块10的示例性构造的截面图。更具体地，图3是扬声器模块10的沿着包括壳体10z的长度方向的水平面截取的截面图。波导(也称作喇叭(horn))21布置在壳体10z的前部中央处。

MF/HF驱动器单元40以在竖直方向上被配置成两级的方式布置在波导21的后方。例如，各MF/HF驱动器单元40均具有1.75英寸HF(高频)声学驱动器(HF驱动器)和3.5英寸MF(中频)声学驱动器(MF驱动器)。各MF/HF驱动器单元40均朝向壳体10z的前方输出500Hz至6kHz的中频声学信号和高于6kHz的高频声学信号。也就是，各MF/HF驱动器单元40均输出中频/高频范围内的声学信号。稍后将详细说明各MF/HF驱动器单元40。波导21使从MF/HF驱动器单元40输出的声学信号沿水平方向扩散。

作为LF(低频)声学驱动器的LF驱动器31和32布置在壳体10z的前部、波导21的两侧。作为例如12英寸声学驱动器的LF驱动器31和32朝向壳体10z的前方输出低于或等于500Hz的低频声学信号。从LF驱动器31和32输出的低频声学信号的指向性低，并且能够部分地从例如LF驱动器31和32的背面侧输出。尽管在本实施方式中设置了两个LF驱动器，但是LF驱动器的数量可以是三个或更多个。

使用低音反射端口BP在壳体10z的两侧端的前侧形成后方通道15和16。分别与LF驱动器31和32的背面侧连通的后方通道15和16将从LF驱动器31和32的背面侧输出的低频声学信号引导到壳体10z的前部。

在水平方向(图3中的左右方向)上，两个LF驱动器31和32可以相对于MF/HF驱动器单元40对称地布置。在这种情况下，从扬声器模块10输出的声学信号的中心线(声学中心线)与从MF/HF驱动器单元40输出的中频/高频声学信号的声学中心线一致。将从MF/HF驱动器单元40输出的中频/高频声学信号的声学中心线示出为图3中的假想轴线AX2。

如图3所示，声学中心位置sc设定在扬声器模块10的声学中心线上的预定位置处。例如，该预定位置是假想轴线AX2与波导21的中线相交的位置。

可以基于低频声学信号的频率带宽来确定从声学中心位置sc到LF驱动器31和32的各输出口31z和32z的距离。将收听位置(未示出)与两个声学驱动器(例如，LF驱动器31和32)的输出口(例如，输出口31z和32z)的中心之间的距离的差称作声学中心距离(两个声学驱动器的声学中心距离)。也就是，两个声学驱动器A和B的声学中心距离是从收听位置到声学驱动器A的输出口的中心的距离A与从收听位置到声学驱动器B的输出口的中心的距离B之间的差。收听位置是收听从扬声器模块10输出的声学信号的收听者的位置。

更具体地，在低频声学信号的频率带宽小于或等于500Hz的情况下，将LF驱动器31和32的输出口31z和32z的中心设定在围绕声学中心位置sc的半径为例如260mm至280mm(例如，268mm)的圆r1上。例如，在低频声学信号的频率带宽等于500Hz的情况下，相位偏差容许范围1/4×λ(低频声学信号的波长)为大约18cm。因而，作为粗略的措施，可以使用该值(18cm)设定声学中心距离。

通常，当两组声学信号之间的相位偏差接近180度时，产生的声学信号会因相反的相位而倾向于衰减。另一方面，当两组声学信号之间的相位偏差小于90度(1/4×λ)时，声能不倾向于衰减。对于如上所述的低频声学信号，以使声学中心距离在大约20cm以内(例如，18cm)的方式布置LF驱动器31和32(声源)是适当的。即使LF驱动器31和32的安装位置具有一些误差，产生的相位偏差也是小的，因此仅由于低频声学信号引起的影响小。

关于LF驱动器31和32，作为低频声学信号的声学中心线的假想轴线AX3(AX3a和AX3b)可以相对于作为中频/高频声学信号的声学中心线的假想轴线AX2倾斜8度。也就是，LF驱动器31和32可以被安装成在使它们的输出口31z和32z彼此靠近的方向上相对于假想轴线AX2倾斜8度。通过以这种方式使LF驱动器31和32的输出口31z和32z向内倾斜，输出口31z和32z彼此靠近(即，它们的距离变短)，因此能够使它们的声学中心距离变短。结果，能够减小从各个LF驱动器31和32输出的低频声学信号组之间的相位偏差。可以根据壳体10z的尺寸和声学信号的频率带宽来确定倾斜角度(8度)。

壳体10z具有使LF驱动器31和32与MF/HF驱动器单元40的组彼此分开的分隔壁10w。通过该措施，在扬声器模块10中，能够抑制如下现象：从各声学驱动器输出的声学信号(例如，低频声学信号)进入另一个声学驱动器的空间，导致在该空间中声学信号组之间产生干扰。

图4是示出各MF/HF驱动器单元40的外观的立体图。

各MF/HF驱动器单元40产生被耦合成单组中频/高频声学信号的中频/高频声学信号组。传输该组声学信号所沿着的声学中心线是假想轴线AX2(参见图3)。

各MF/HF驱动器单元40被以使两个MF/HF驱动器41和42与声学耦合器45连结的方式构造。MF/HF驱动器41和42均是MF驱动器与HF驱动器同轴布置的同轴驱动器单元。

在该同轴驱动器单元中，例如，MF平面波驱动器的音圈布置成围绕HF平面波驱动器的音圈。HF音圈与MF音圈同轴布置，也就是，它们的中心彼此一致。它们的中心位于由HF音圈产生的声学信号和由MF音圈产生的声学信号的声学中心线上。

由于传输高频声学信号所沿着的声学中心线与传输中频声学信号所沿着的声学中心线彼此一致，所以高频声学信号和中频声学信号不存在时间差并因此在它们之间不倾向于产生相位干扰。在本实施方式中，从MF/HF驱动器41和42均同相输出高频声学信号和中频声学信号。

由于从各MF/HF驱动器单元40输出的声音的频率范围包括中频/高频，所以除非将两个MF/HF驱动器41和42之间的距离设定得短，否则会倾向于出现相位偏差。这是因为随着声学信号组的频率范围增大(即，声学信号组的波长变短)，相位偏差越容易发生。也就是，声学信号组的频率范围越高，它们的波长越短，因此值1/4×λ减小。因而，除非将两个MF/HF驱动器41和42之间的距离设定得短且使两个MF/HF驱动器41和42相对于彼此精确地定位，否则会倾向于出现相位偏差。

由于两个MF/HF驱动器41和42之间的距离被设定得短，所以必须减小它们的尺寸，然而这会导致从各MF/HF驱动器41和42输出的声学信号的功率降低。鉴于此，在扬声器模块10中，通过采用多对MF/HF驱动器41和42来确保声学信号的必要功率。

图5是示出各MF/HF驱动器单元40的MF/HF驱动器41和42与声学耦合器45的连结部的结构的局部截面图。在图5中示出了声学耦合器45的内部声路。

声学耦合器45是具有在一起呈近似V字形的声学通道47和48的声管。声学耦合器45将从与安装部51和52的端面连接的MF/HF驱动器41和42输出的中频/高频声学信号引导到共用出口OT。MF/HF驱动器41和42安装于相应的安装部51和52。声学通道47和48的两个入口IN1和IN2被形成为与相应的安装部51和52相邻。声学耦合器45使两组中频/高频声学信号在共用出口OT处耦合并将所产生的声学信号从共用出口OT输出。

两个MF/HF驱动器41和42以在水平面中形成例如41度至43度的角度(例如，42度(见图5))并获得同相耦合的方式与声学耦合器45连结。由于两个MF/HF驱动器41和42在水平面中形成41度至43度的角度，所以能够在MF/HF驱动器41和42彼此不接触的情况下将从各个MF/HF驱动器41和42输出的中频/高频声学信号引入声学耦合器45。此外，由于从各个MF/HF驱动器41和42输出的中频/高频声学信号是同相的，所以能够提高中频/高频声学信号的输出功率，即能够提高SPL(声压级(sound pressure level))。

图6是示出声学耦合器45在水平面中的结构的截面图。在水平面中，声学通道47和48的内侧壁F1分别与位于安装部51和52的入口IN1和IN2的外侧的壁F2形成例如96度的角度。换言之，声学通道47和48的内侧壁F1分别与安装部51和52的入口IN1和IN2、即开口形成例如84度的角度。因而，声学通道47和48随着位置越靠近出口OT而在水平面中越窄。声学通道47和48的从入口IN1和IN2到出口OT的距离被设定为相同的。

利用以上结构，从MF/HF驱动器41和42输出的两组中频/高频声学信号行进通过声学通道47和48且彼此耦合，并且将所产生的中频/高频声学信号从出口OT输出。

图7是示出各声学通道47和48的竖直截面形状的截面图。各声学通道47和48的顶壁F3和底壁F4与如下虚拟轴线AX1形成例如1度的角度：虚拟轴线AX1是从入口IN1或IN2向出口OT传输的中频/高频声学信号组的声学中心线。也就是，声学通道47和48均随着位置从入口IN1或IN2向出口OT去而在竖直方向上变窄。

MF/HF驱动器单元40以在竖直方向上被配置成两级的方式安装于波导21。图8是当从MF/HF驱动器41和42所在侧观察时的立体图，其示出了在竖直方向上彼此相邻配置的两个MF/HF驱动器单元40的外观。图9是当从声学耦合器45所在侧观察时的立体图，其示出了在竖直方向上彼此相邻配置的两个MF/HF驱动器单元40的外观。

由于各组MF/HF驱动器41和42均在水平方向上配置的两组MF/HF驱动器41和42被配置在垂直方向上，所以四个声学驱动器以2×2矩阵形式彼此串联/并联连接。结果，所产生的声学信号的功率是在使用单个声学驱动器的情况下所产生的声学信号的功率的四倍。此外，由于通过声学耦合器45减小了从各对MF/HF驱动器41和42输出的声学信号组之间的相位偏差，所以扬声器模块10能够在提高声学信号的功率的同时抑制因相位偏差所导致的功率降低。

尽管在实施方式中，各对声学驱动器均与一个声学耦合器连结，但是一个声学耦合器可以与彼此串联/并联连接的四个声学驱动器连结。

在各MF/HF驱动器单元40中，通过声学通道47和48限制从MF/HF驱动器41和42输出的声学信号的行进方向，然后从波导21输出该声学信号，由此确定最终输出的声学信号的指向性。例如，对于从MF/HF驱动器41和42输出的声学信号组，声学通道47和48随着位置从入口IN1或IN2向出口OT去而在竖直方向上变窄1度。借助于该宽度变窄，使从波导21输出的声学信号的指向性在竖直方向上落在例如10度或更小的范围内。

在扬声器模块10中，可以在MF/HF驱动器41和42的上游设置处理器和放大器(均未示出)。处理器将用于声音输出的音频信号分为频率成分信号，例如，高频音频信号(例如，高于或等于6kHz)、中频音频信号(例如，500Hz至6kHz)和低频音频信号(例如，低于500Hz)。可以为各个频率范围设置多个放大器，并且放大器分别放大频率成分信号的声压级。

图10A是示出波导21的外观的立体图，图10B是波导21的俯视图。

波导21具有两个弯曲的谐振板23和24，其结果是波导21能够确保预定的水平指向性(例如，90度)。在扬声器模块10中，形成在谐振板23和24前方的空间在声学耦合器45的出口OT附近的区域中变窄，并且谐振板23和24的水平开口率(即，谐振板23和24之间的间隔)随着位置从声学耦合器45的出口OT朝向声学信号行进方向上的前方去而逐渐增大。

谐振板23和24之间的空间用于供从布置在波导21后方的MF/HF驱动器单元40输出的声学信号输入，并且用于供从波导21输出的声学信号在沿水平方向扩散的同时输出。

肋23z和24z可以从相应的谐振板23和24向后突出。肋23z和24z能够增强波导21并抑制因声学信号的压力而产生不期望的振动。

谐振板23和24均形成有例如八个螺钉孔23y或24y，用于使用螺钉将波导21固定到扬声器模块10的壳体10z。

LF驱动器31和32在沿水平方向彼此间隔开的位置处安装于谐振板23和24的背面。在扬声器模块10中，由于波导21固定于壳体10z，所以能够抑制由于声学信号产生不期望的声音。

波导21能够通过使用谐振板23和24调整开口率来改变声学信号在水平方向上的输出图案。例如，利用波导21，可以将水平指向角度设定为除了90度以外的角度，并且可以使输出图案相对于假想轴线AX2不对称。波导21对垂直方向上的指向性的贡献度低；声学耦合器45中的声学通道47和48的形状对其具有大的贡献。

接下来，将说明各MF/HF驱动器单元40的声学特性。

图11A是从各MF/HF驱动器单元40输出的声学信号的声压级的分布图，其中水平指向方向和频率是变量。图11B是从各MF/HF驱动器单元40输出的声学信号的声压级的分布图，其中竖直指向方向和频率是变量。图11A和图11B示出了模拟结果。

在图11A和图11B中，横轴代表频率。左侧竖轴代表与作为从各MF/HF驱动器单元40输出的声学信号的声学中心线的假想轴线AX2上的特定点相对应的测量点的角度。右侧竖轴代表在横轴上的频率从扬声器模块10输出的声学信号的声压级。

将从假想轴线AX2上的特定点到各组测量点的距离设定为相等(例如，半径为1m、3m或6m)。可以在相应的测量点处设定麦克风以便测量声压级。在图11A的情况下，将测量点设定在水平面中，在图11B的情况下，将测量点设定在竖直面中。

图11C和图11D示出了测量点角度与声压级(相对值)之间的关系的具体例。

在图11C中，圆的中心是与假想轴线AX2上的上述预定点相同的点。圆r11上的点p11代表与假想轴线AX2上的预定点相对应的声压级。该声压级是基准级(0dB)。如果圆r11上的测量点处的声压级被绘制在圆r11上，则声压级为0dB。如果圆r11上的测量点处的声压级被绘制在圆r11内侧，则声压级低于0dB(衰减了)。当在圆r11上的各个点处得到声压级测量结果时，获得曲线m11。

在图11C中，示出了具有不同半径的多个圆，并且相邻圆的半径之间的差对应于10dB(即，一个分度对应于10dB)。从图11C可以看出，在例如50度(相对于声学信号的行进方向(图11C中的上方)的角度)的测量点处出现6dB(-6dB)的衰减。

而图11C的测量例对应于声学信号的频率为1kHz的情况，图11A示出了在声学信号的频率变化的同时在各测量点处测量到的声压级的测量结果。声学信号的频率可以以包括例如125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz和4kHz的方式变化。

同样地，在图11D中，圆的中心是与作为假想轴线AX2上的上述预定点相同的点。圆r12上的点p12代表与假想轴线AX2上的预定点相对应的声压级。该声压级是基准级(0dB)。如果圆r12上的测量点处的声压级被绘制在圆r12上，则声压级为0dB。如果圆r12上的测量点处的声压级被绘制在圆r12内侧，则声压级低于0dB(衰减了)。当在圆r12上的各个点处得到声压级测量结果时，获得曲线m12。

在图11D中，示出了具有不同半径的多个圆，并且相邻圆的半径之间的差对应于10dB(即，一个分度对应于10dB)。从图11D可以看出，在例如35度(相对于声学信号的行进方向(图11D中的上方)的角度)的测量点处出现6dB(-6dB)的衰减。

而图11D的测量例对应于声学信号的频率为1kHz的情况，图11B示出了在声学信号的频率变化的同时在各测量点处测量到的声压级的测量结果。声学信号的频率可以以包括例如125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz和4kHz的方式变化。

在图11A中，当频率为125Hz时，在任何角度下声压级均高于或等于-6dB。当频率为250Hz时，在50度角度附近声压级近似等于-6dB。当频率为500Hz时，在50度角度附近声压级近似等于-6dB。当频率为1kHz时，在50度角度附近声压级近似等于-6dB。当频率为2kHz时，在48度角度附近声压级近似等于-6dB。当频率为4kHz时，在48度角度附近声压级近似等于-6dB。基本上，当频率较低时，在较宽的角度范围获得了高声压级。在高于500Hz的频率范围中，声压级与角度之间的关系近似相同。声压级随着角度的增大而降低。

在图11B中，当频率为125Hz时，在任何角度下声压级均高于或等于-6dB。当频率为250Hz时，在任何角度下声压级均高于或等于-6dB。当频率为500Hz时，在60度角度附近声压级近似等于-6dB。当频率为1kHz时，在35度角度附近声压级近似等于-6dB。当频率为2kHz时，在15度角度附近声压级近似等于-6dB。当频率为4kHz时，在10度角度附近声压级近似等于-6dB。基本上，当频率较低时，在较宽的角度范围获得了高声压级。获得相同声压级的角度范围随着频率的增大而变窄。声压级随着角度的增大而降低。

在图11A中，在高于或等于500Hz的整个频率范围中，声压级相对高(例如，高于或等于-6dB)的水平角度范围包括±45度的范围。也就是，各MF/HF驱动器单元40均能够始终提供在大约90度的水平指向角度范围中具有高声压级的声学信号。

如图11B所示，在500Hz至4KHz的频率范围中，存在如下部分：在该部分中，声压级相对高(例如，高于或等于-6dB)的竖直角度范围扩展±5度的范围。MF/HF驱动器单元40之间的声学信号的干扰取决于MF/HF驱动器单元40之间的距离。同样地，相位偏差的发生取决于LF驱动器31、32之间的距离。然而，根据本实施方式，两个MF/HF驱动器单元40靠近地配置(如图8和图9所示)，在4KHz以下的频率范围中MF/HF驱动器单元40之间的距离在相位偏差的容许范围内。因此，在500Hz至4KHz的频率范围中，即使竖直角度范围不在±5度的范围内，对相位偏差的影响也是小的。

对相位偏差的影响开始增大的频率范围是近似4KHz的频率范围。如图11B所示，在近似4KHz以上的频率范围中，声压级相对高(例如，高于或等于-6dB)的竖直角度范围在±5度的范围内。也就是，相邻的MF/HF驱动器单元40之间的干扰小。因此，在500Hz以上的频率范围中、在竖直指向角度在10度内的范围中，MF/HF驱动器单元40提供竖直方向上的声压级高且相位偏差小的声学信号。

在图11A和图11B中的每一幅图中，指向性随着频率的减小而降低。在非常低的频率范围中，声学信号在任何水平或竖直角度下均在维持高声压级的同时被传输。

从图11B可以看出，竖直指向角度范围随着频率的增大而变窄。

在图11B的分布图的高频范围中，声压级在声压级低的角度区域中非连续地提高。这意味着声学信号的旁瓣(side lobe)在竖直方向上是最小的，因而声学信号的品质高。结果，在通过在竖直方向上连接扬声器模块10而构造的扬声器阵列5中，能够使旁瓣的无序度低，并且能够抑制相位干扰的增加。在水平方向上也是如此。

图12A是以网格形式示出从声学耦合器45到波导21的三维位置的图，其中在波导21处测量水平指向特性。图12B是示出从声学耦合器45到波导21的各个三维位置处的水平相位特性的分布图。

如图12B所示，在由波导21的谐振板23和24包围的范围中，通过声学耦合器45和波导21产生以恒定间隔重复的条纹图案。因此可以理解，穿过声学耦合器45的声学信号和从声学耦合器45的出口OT输出的声学信号均具有小的相位偏差。

图13是示出从本实施方式中采用的各MF/HF驱动器单元40输出的声学信号的频率与水平指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。横轴和竖轴分别代表声学信号的频率和水平指向角度。

在图13中，虚线e1表示在整个频率范围水平指向角度均维持在90度的理想特性。利用与图11A的情况相同的方法测量声学信号的声压级。基于在各个测量点处测量到的声压级计算图13所示的各水平指向角度值。

曲线g1是通过连接如下水平指向角度(在各个频率下计算出的)而获得的-6dB轮廓线：在这些水平指向角度下，获得了-6dB声压级。也就是，曲线g1是通过连接均根据从MF/HF驱动器单元40的声学中心线(与假想轴线AX2一致)上的声压级衰减6dB的位置计算出的角度(在各个频率下计算出的)而获得的-6dB轮廓线。同样地，曲线g2是通过连接如下水平指向角度(在各个频率下计算出的)而获得的-3dB轮廓线：在这些水平指向角度下，获得了-3dB声压级。曲线g3是通过连接如下水平指向角度(在各个频率下计算出的)而获得的-9dB轮廓线：在这些水平指向角度下，获得了-9dB声压级。

在图13中，在200Hz至10kHz的频率范围中曲线g1(-6dB轮廓线)与虚线曲线e1(理想特性)近似一致。该一致发生在90度水平指向角度处。因而，在扬声器模块10中，通过进行调整使得从波导21输出的声学信号在90度的角度范围中，能够在减少声能损失的情况下发出声学信号。

图14A是示出从比较例1的声学驱动器输出的声学信号的频率与水平指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。横轴代表声学信号的频率，竖轴代表水平指向角度。同样地，图14B是示出从比较例2的声学驱动器输出的声学信号的频率与水平指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。横轴代表声学信号的频率，竖轴代表水平指向角度。

在图14A中，虚线e11表示理想特性。曲线g11、g12和g13分别是-6dB轮廓线、-9dB轮廓线和-3dB轮廓线。在图14B中，虚线e21表示理想特性。曲线g21、g22和g23分别是-6dB轮廓线、-9dB轮廓线和-3dB轮廓线。

比较例1的构造和比较例2的构造与第一实施方式的构造不同。比较例1的系统和比较例2的系统不具有MF/HF驱动器单元40且不具有声学耦合器45。也就是，在比较例1的系统和比较例2的系统中，不关心声学通道的长度和角度。相比之下，根据第一实施方式，MF/HF驱动器单元40具有声学耦合器45，并且设计声学通道47、48的长度和角度。

因此，在根据本实施方式的扬声器模块10中，-6dB轮廓曲线比比较例1和比较例2接近理想特性。因此可以理解，在本实施方式中，在200Hz至10kHz的频率范围中能够比比较例1和比较例2精确地维持如下状态：在该状态下，水平指向角度接近90度，并且能够获得大的声能。在扬声器模块10中，通过进行调整使得从波导21输出的声学信号为90度角度，能够在减少声能损失的情况下发出声学信号。

图15是示出从本实施方式中采用的各MF/HF驱动器单元40输出的声学信号的频率与竖直指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。横轴和竖轴分别代表声学信号的频率和竖直指向角度。

利用与图11B的情况相同的方法测量声学信号的声压级。基于在各个测量点处测量到的声压级计算图15所示的各竖直指向角度值。

在图15中，曲线g31、g32和g33分别是-6dB轮廓线、-9dB轮廓线和-3dB轮廓线。图15所示的-6dB轮廓曲线g31是如下的轮廓线：在500Hz至6kHz的频率范围中竖直指向角度随着频率的增大而逐渐减小，并且在更高的频率范围中竖直指向角度具有为10度的近似恒定值。

如上所述，在扬声器模块10中，各对声学驱动器的声学中心距离被设定得短，由此能够实现良好的相位特性。由于扬声器模块10配备有具有实现适当水平指向性的曲率的波导21，所以能够在中频和更高频率的范围中实现恒定的水平指向性。如此，扬声器模块10能够提供如下声学特性：在所覆盖的角度范围中(例如，在水平方向上小于或等于90度，在竖直方向上小于或等于10度)，该声学特性均匀且相位无序度低。例如，可以根据预定的函数推导出具有如上述的曲率的波导21的形状。

在扬声器模块10中，由于多个MF/HF驱动器41和42与声学耦合器45精确地连结，所以能够使竖直指向角度小于或等于例如10度，并且能够获得高的功率容量(powerhandling)(例如，在MF范围为600W，在HF范围为300W)。

在扬声器模块10中，由于采用了同轴的MF/HF驱动器41和42，所以MF驱动器和HF驱动器的声学中心距离减小为最小值0，因此能够使相位偏差最小化。结果，与专利文献US6,394,223中公开的扩音器不同，扬声器模块10无需用于频率范围分离的分离构件。

可以通过在竖直方向上连接扬声器模块10来构建扬声器阵列5。由于能够在整个频率范围使竖直指向角度小于或等于10度，所以能够以如下方式传输声学信号：在水平方向上覆盖预定的范围，同时在竖直方向上仅小幅度地扩散。如此，因为能够大程度地减弱从构成扬声器阵列5的扬声器模块10输出的声学信号组之间的干扰，所以能够给予扬声器阵列5良好的声学特性。

在诸如音乐会场所和容纳非常多的人的体育场等的需要非常响的声学信号的大规模场所，可以使用扬声器模块10和扬声器阵列5。

如上所述，各MF/HF驱动器单元40均配备有MF/HF驱动器41和42(权利要求中使用的术语“第一声学驱动器”的示例)以及声学耦合器45。MF/HF驱动器41和42各自输出多组中频/高频声学信号(权利要求中使用的术语“第一声学信号”的示例)。声学耦合器45具有声学通道47和48，声学通道47和48在各自的入口IN1和IN2处接收从MF/HF驱动器41和42各自输出的多组中频/高频声学信号。声学通道47和48将在多个入口IN1和IN2处接收到的多组中频/高频声学信号引导到共用出口OT。声学通道47和48使多组中频/高频声学信号在共用出口OT处耦合以生成耦合的声学信号(权利要求中的术语“第二声学信号”的示例)。声学通道47和48输出耦合的声学信号。声学通道47和48的从入口IN1和IN2到出口OT的长度彼此相等。

因为扬声器模块10使用多个声学驱动器(MF/HF驱动器41和42)输出声学信号，所以扬声器模块10能够产生大的声能。此外，由于声学耦合器45的声学通道47和48的长度相等，所以在整个频率范围中传输各组声学信号的长度相同。因而，在扬声器模块10中，能够在整个频率范围中抑制声学信号组之间的相位偏差。结果，扬声器模块10能够确保大的声能，同时减小从各个MF/HF驱动器41和42输出的声学信号组之间的相位偏差。

在声学耦合器45中，通过使来自多个声学驱动器的多组声学信号在扬声器模块1处耦合，在扬声器模块10的再现频率范围中，抑制了相位特性的劣化。在再现频率范围是整个频率范围的情况下，因为多个声学通道47和48具有相同的长度，所以能够可以在整个频率范围维持相位相同。

声学通道47和48均可以随着位置从入口IN1或IN2向出口OT去而在竖直方向上变窄。“竖直方向”可以是与作为MF/HF驱动器41和42的排列方向的水平方向垂直的方向。声学通道47和48均可以以如下方式变窄：顶壁F3和底壁F4(术语“在与多个声学通道的排列方向垂直的方向上配置的壁”的示例)可以分别与假想轴线AX1(权利要求中使用的术语“第一假想轴线”的示例)形成1度角度。假想轴线AX1分别是穿过声学通道47和48的多组中频/高频声学信号的声学中心线(权利要求中使用的术语“第一声学中心线”的示例)。

利用该措施，在扬声器模块10中，由于声学通道47和48在竖直方向上变窄，所以能够抑制声学信号在竖直方向上的扩展；能够使竖直指向角度例如小于或等于10度。由于声学信号组同相地行进穿过声学通道47和48，所以声学信号能够在维持它们的声能恒定的情况下传输。此外，声学信号组同时到达声学耦合器45的出口OT，在扬声器模块10中能够在各频率下抑制相位偏差。因而，在通过在竖直方向上连接扬声器模块10而构建的扬声器阵列5中，从在竖直方向上邻接的扬声器模块10输出的声学信号组不容易彼此干扰，因此能够抑制声音品质的劣化。

声学通道47和48均可以随着位置从入口IN1或IN2向出口OT去而在水平方向上变窄。声学通道47和48的内侧壁F1可以分别与安装部51和52的位于入口IN1和IN2外侧的壁F2形成96度角度。

利用该措施，在扬声器模块10中，由于声学通道47和48在水平方向上变窄，所以能够抑制声学信号在水平方向上的扩展。由于由声学通道47和48形成了水平角度，所以能够使水平指向角度例如小于或等于90度。由于声学信号组同相地行进穿过声学通道47和48，所以声学信号能够在维持它们的声能恒定的情况下传输。此外，声学信号组同时到达声学耦合器45的出口OT，在扬声器模块10中能够在各频率下抑制相位偏差。

扬声器模块10还可以配备有输出低频声学信号组(权利要求中使用的术语“第三声学信号组”的示例)的LF驱动器31和32(权利要求中使用的术语“多个第二声学驱动器”的示例)，其中低频声学信号组的频率低于中频/高频声学信号的频率。可以基于低频声学信号组的频率带宽(例如，500Hz)确定LF驱动器31和32的用于输出低频声学信号组的输出口31z和32z(术语“多个第二出口”的示例)之间的距离。

利用该措施，在扬声器模块10中，能够根据频率带宽缩短LF驱动器31和32的声学中心距离，由此能够使从各个LF驱动器31和32输出的声学信号组之间的相位差例如小于90度。在这种情况下，在扬声器模块10中，低频声学信号组的相位不反相，因此能够抑制声能的降低。

LF驱动器31和32可以以如下方式布置：作为低频声学信号组的声学中心线(权利要求中使用的术语“第二声学中心线”的示例)的假想轴线AX3a和AX3b(权利要求中使用的术语“第二假想轴线”的示例)在输出口31z和32z彼此靠近的方向上相对于假想轴线AX2倾斜8度角度。

利用该措施，在扬声器模块10中，由于LF驱动器31和32的输出口31z和32z被设定为彼此靠近，所以能够使LF驱动器31和32的声学中心距离较短。结果，在扬声器模块10中，低频声学信号组之间不容易发生相位偏差。

尽管在本实施方式中，LF驱动器31和32处理低于或等于500Hz的相同频带的音频信号，但是它们可以处理不同频带的音频信号。例如，LF驱动器31和32可以用作处理例如低于或等于250Hz的第一频带的音频信号的LF驱动器，并且可以用作处理高于第一频带的第二频带(例如，250Hz至500Hz)中的音频信号的LF驱动器。能够以这种方式构建4路扬声器系统。在扬声器模块10中，两个LF驱动器31和32处理不同频带的音频信号，由于这些频带彼此分离，所以不容易发生相位偏差，因此即使LF驱动器31和32的声学中心距离略长，也会抑制相位干扰。

以下使用不同的表述对第一实施方式的扬声器模块10和扬声器阵列5进行补充说明。

第一实施方式的系统可以适用于被设计成在需要如下高声学输出扬声器系统的任何应用中使用的专业扩音器系统：该高声学输出扬声器系统具有优异的竖直和水平无线特性以及优异的相位响应，并且能够在从小到大的任何类型的会场中使用。

作为线阵列扩音器(line array loudspeaker)，该系统可以适用于行业中已知的且本领域技术人员熟悉的扩音器系列。

线阵列扩音器需要非球形的、竖直定向的平面波前(planar wave front)，以便使竖直成分适当地耦合，以便在近场和远场生成优异的相位响应和频率响应。

如本文所说明的系统包括竖直线阵列扬声器元件(例如，扬声器模块10)。以竖直结合的方式使用多个这样的系统，以生成在需要对演讲、电影、现场音乐进行放大和需要放大声音的其它这样的应用的会场中提供优异的声音所需的竖直覆盖。如本文所说明的系统覆盖从近似45Hz至20KHz的音频频率范围。还可以想到比这小的频率范围，并且由这里所包含的动作覆盖。

如本文所说明的系统包括三路扩音器系统(被说明为具有三个带宽，经由低频、中频和高频装置覆盖音频频谱的低频、中频和高频部分，其中中频和高频装置(例如，MF/HF驱动器41、42)包含在电声学驱动器(例如，MF/HF驱动器单元40)的同轴组内)。实施方式的设备适用于两路系统以及四路系统，包括使用无源、有源或它们的组合的系统、交叉系统和采用二个至三个放大器子系统的系统，其中放大器子系统经由交叉系统以带域分割方法(band-split method)驱动，并且驱动扬声器的低频部、中频部和高频部或其任意组合。

可以使用许多措施来制出竖直线阵列系统(例如，扬声器阵列5)和竖直线阵列系统元件(例如，扬声器模块10)所需的必要的平面波前。

根据实施方式，可以使用BMS公司的以同轴形式包含中频元件和高频元件的两路同轴平面驱动器来制出平面波前，两个波前均隔着作为单个部分的共用声口(例如，出口OT)地存在。其它这样的产品是可行的，并且可以适用于诸如本文所说明的设计。

在线阵列扩音器系统设计中可以使用这样的同轴平面驱动器。

本文所说明和教导的新颖且独特的设计以独特的方式使用同轴平面驱动器来生成更多的声能，同时维持具有优异的频率响应和相位响应的平面波前，该设计与平面波前波导组合，并且在定义新颖的线阵列扩音器元件的手段中包括连结低频转换器的手段。本领域技术人员可以使用本文所教导的设计的一部分来制出这些设计的变型，并且这样的系统可看做并包括为本发明的意图和范围的一部分。

如本文所说明的系统可以使用被配置成双重并排构造的四个同轴平面波驱动器，该双重并排构造是与处于并排同轴阵列的另两个驱动器上下层叠而成，总共为四个同轴驱动器。本文所说明的系统还可以适用于使用少至被并排配置的两个同轴平面驱动器和多至被并排配置且与如本文所说明的四个驱动器的使用类似的方式层叠的八个平面同轴驱动器的系统。这样的系统和设计可以包括低频元件以便得到全范围扩音器器系统，尽管仅使用同轴驱动器的有限带宽设计也被看做并包括为本发明的范围的一部分。

可以使用各种措施将三个带通(band pass)(低频、中频和高频)连结到声学空间中。

本文所说明的系统的意图是使用新颖的和新的实施手段来改善几个关键方面。

根据实施方式，通过以使多个同轴平面驱动器的声能在无破坏性干扰的情况下组合的方式组合多个同轴平面驱动器来提高中频和高频灵敏度和功率容量，以便增加声学输出，同时保持优异的相位-频率响应以及保持声学平面波前的完整性。

根据实施方式，平面同轴驱动器提供共用连结喉部(coupling throat)和共用波导。

根据实施方式，为了保持低频驱动器的水平发射(horizontal radiation)，将低频转换器连结到具有最小低频干扰的近似一体化的中频范围和高频范围波导，同时保持良好的连结。注意，如本文所教导的，通过以仅在非常低的频率下才使用两个低频驱动器以因此改善低中频和低频水平覆盖范围的方式向各低音喇叭(woofer)(例如，LF驱动器31、32)发送分离的有限带域的信息，可以将系统用作四路系统。

根据实施方式，缩小了驱动器与驱动器分离，由此改善了系统整体(包括与中频/高频同轴元件耦合的低频元件)的相位响应和频率响应。

如本文所说明的，系统可以使用用于中频和高频范围的同轴型扬声器构造。通过减小各同轴单元的声学中心距离差来实现令人满意的相位特性。

通过构建具有实现了适当且期望的水平指向性的喇叭形状，相对于中频和高频实现了固定的水平指向性(在这种情况下为90度，本领域技术人员可以认识到通过本文所说明的并且在本文所教导的发明的范围内的发明可以合理地实现任何适当的水平图案)。

根据实施方式，实现了在竖直域和水平域中在覆盖区域内均匀且具有小的相位干扰(理想相位响应)的声学特性的扬声器系统设计。

根据实施方式，系统可以以如下方式具体地利用与平面波导连结的固有平面波耦合器：为了用作线阵列扬声器元件的一部分而制出特定维度的有效平面波前。

对本领域技术人员显而易见的是，还可以在无波导的情况下使用本文所说明的耦合器作为衍射槽装置(diffraction slot device)，以便容易地制出宽水平覆盖范围的装置。

本文所说明的线阵列扬声器元件可以包括驱动器，该驱动器具有：两个12英寸锥形驱动器；和四个(被配置成每两个具有一种图案)同轴驱动器。

本领域技术人员能够容易地看出，基于本文的教导可以容易地推导出其它构造，并且将该其它构造看做是本发明的一部分。

以下，更详细地说明实施方式的设备。

通过采用平面波同轴驱动器，通过使用被称作耦合器的声学通路以在41度至43度的水平角度下同相的方式连接两个驱动器，并且使被连接的耦合器和驱动器沿竖直方向接合，实现了10度或更小的竖直指向性。为发出声能，通过耦合器将声能传输到波导。

通过上下连接两个驱动器，并且组合总共四个同轴平面波驱动器，实现了具有高灵敏度和高功率容量的单元。

关于耦合器，其被设计成以水平方向上的内侧作为声学通路、具有大致96度的倾斜角度，并且被设计成在竖直方向上具有大致负1度的倾斜角度，以便在同相的情况下沿竖直方向朝向正下方变窄。

关于波导，其是通过在接近声学中心的位置处具有窄的空间，并且开口率自此沿水平方向逐渐扩张而实现的，以便维持恒定的水平方向特性。

作为三路(低频、中频和高频)线阵列扬声器(如本文所说明的，尽管还可以想到两路或4路系统)，LF单元、MF单元、HF单元的声学中心距离被构造成在半径260cm至280cm之间。如本文所说明的系统可以利用不同尺寸的低频驱动器和不同数量的同轴或非同轴驱动器来实现，并且这被看做并包括为本发明的一部分。

为了消除LF单元与MF/HF单元之间的距离差(相位和频率干扰)，LF单元倾斜大致8度，以在声学上实现令人满意的特性。可以使用其它角度，并且在我们看来包括在本发明中。

注意，本文所说明的系统中可以使用非同轴平面波驱动器，并且仍在本发明的范围内。

通过具有上述特征，实现了如下扬声器系统：该扬声器系统具有非常小的相位干扰、优异的频率响应以及包括10度或更小的竖直方向特性(作为线阵列扬声器所必须的指向角度)的均匀的水平和竖直方向特性，并且通过借助于耦合器精确地连接四个驱动器而具有高的功率容量(MF：600W，HF：300W，来自AES的说明书的单元)。注意，包括少于10度竖直覆盖范围或多于10度竖直覆盖范围的其它设计可以看做并包括为本发明的范围的一部分。

图4和图5是示出如本文所说明的设计的一半的耦合器的图(其示出了角度)。本文所说明的设计包括如图4和图5所示地两两并排配置的总共4个驱动器以及位于该驱动器下方的另一类似组件，如图示的，所有这些驱动器和另一类似组件共用同一连结装置。

图10A是波导的立体图，图10B是波导的俯视图。

图3示出了单元布局。可以将声学中心距离设定为260cm至280cm。

图11A示出了本文所说明的线阵列扬声器的竖直覆盖范围。图11B示出了线阵列扬声器的水平覆盖范围。如图11A和图11B所示，对于竖直和水平方向上的频率响应实现了优异的覆盖范围。

图12A和图12B用于示出与本文所说明的耦合器连结的波导的优异性能。

图12A示出了波导的机械设计(示出了一半)，而图12B示出了波导的相同视图，并且用于表示系统的优异的相位响应(用当传播和离开波导时的声能的几乎直的色带表示)。

图13、图14A和图14B用于将如本文所说明的系统与来自其它的两个竞争品且类似的系统进行比较。在图13中的如本文所说明的扬声器作为RAMSA WS-LA4。穿过图13的水平中心的线e1可以表示完美的扬声器。线e1的上方和下方示出的是与完美的偏差。注意，在如线g1所示的WS-LA4的情况下，与如线g2和g3所示的两个竞争品扬声器相比，注意到偏差非常小。

(实施方式2)

第一实施方式针对包括LF驱动器、MF驱动器和HF驱动器(实际上是MF/HF驱动器单元)的3路扬声器系统。相比之下，第二实施方式主要针对包括LF驱动器和HF驱动器的两路扬声器系统。

在说明根据第二实施方式的各扬声器模块110时，将对具有与根据第一实施方式的各扬声器模块10中的各组成部件相同的组成部件给予相同的附图标记，并且将省略或简化其说明。

图16示出了根据第二实施方式的扬声器阵列105的示例性外观。扬声器阵列105包括彼此连接形成曲线状的多个扬声器模块110。各扬声器模块110的壳体110z的顶表面和底表面分别与位于上方的扬声器模块110的壳体110z的底表面和位于下方的扬声器模块110的壳体110z的顶表面邻接并接合。与在第一实施方式中相同，通过改变组合在一起以形成曲线状的扬声器模块110的数量来改变扬声器阵列105覆盖的竖直范围。另一方面，即使组合在一起的扬声器模块110的数量改变，扬声器阵列105的声学信号的水平分散角度也维持恒定。

图17A和图17B分别是示出各扬声器模块110的外观的主视图和侧视图。扬声器模块110具有大致立方体形状的壳体110z。用于防止雨水等进入的疏水性防水片111布置在壳体110z的前方。用于保持扬声器模块110的把手113安装于壳体110z的各侧面的前部位置。

图18是示出扬声器模块110的示例性构造的截面图。更具体地，图18是扬声器模块110的沿着包括壳体110z的长度方向的水平面截取的截面图。波导121布置在壳体110z的前部中央处。

扬声器模块110配备有输出低频(低于或等于1kHz)声学信号的LF驱动器131和132以及输出高频(高于1kHz)声学信号的HF驱动器140。与根据第一实施方式的扬声器模块10不同，扬声器模块110不配备声学耦合器。

HF驱动器140以在竖直方向上被配置成两级的方式布置在波导121的后方。例如，各HF驱动器140均是1.75英寸扬声器。各HF驱动器140均朝向壳体110z的前方输出高频声学信号。波导121使从HF驱动器140输出的高频声学信号沿壳体110z的水平方向均匀地扩散。

LF驱动器131和132布置在壳体110z的前方、波导121的两侧。作为例如作为8英寸声学驱动器的LF驱动器131和132朝向壳体110z的前方输出低频声学信号。从LF驱动器131和132输出的低频声学信号的指向性低，并且能够部分地从例如LF驱动器131和132的背面侧输出。尽管在本实施方式中设置了两个LF驱动器，但是LF驱动器的数量可以是三个或更多个。

使用低音反射端口BP2在壳体110z的两侧端的前方侧形成后方通道115和116。分别与LF驱动器131和132的背面侧连通的后方通道115和116将从LF驱动器131和132的背面侧输出的低频声学信号引导到壳体110z的前部。

在水平方向(图18中的左右方向)上，两个LF驱动器131和132可以相对于HF驱动器140对称地布置。在这种情况下，从扬声器模块110输出的声学信号的中心线(声学中心线)与从HF驱动器140输出的高频声学信号的声学中心线一致。将从HF驱动器140输出的高频声学信号的声学中心线示出为图18中的假想轴线AX12。

如图18所示，声学中心位置sc2设定在扬声器模块110的声学中心线上的预定位置处。例如，预定位置是假想轴线AX12与波导121的中线相交的位置。

可以基于低频声学信号的频率带宽来确定从声学中心位置sc2到LF驱动器131和132的各输出口131z和132z的距离。

更具体地，在低频声学信号的频率带宽小于或等于1kHz的情况下，将LF驱动器131和132的输出口131z和132z的中心设定在围绕声学中心位置sc2的半径为165mm至175mm(例如，169mm)的圆r2上。例如，在低频声学信号的频率带宽等于1kHz的情况下，相位偏差容许范围1/4×λ为大约9cm。因而，作为粗略的措施，可以使用该值设定声学中心距离。

关于LF驱动器131和132，作为低频声学信号的声学中心线的假想轴线AX13(AX13a和AX13b)可以相对于假想轴线AX12倾斜10度。也就是，LF驱动器131和132可以被安装成在使它们的输出口131z和132z彼此靠近的方向上相对于假想轴线AX12倾斜10度。通过以这种方式使LF驱动器131和132的输出口131z和132z向内倾斜，输出口131z和132z彼此靠近(即，它们的距离变短)，因此能够使它们的声学中心距离变短。结果，能够减小从各个LF驱动器131和132输出的低频声学信号组之间的相位偏差。可以根据壳体110z的尺寸和声学信号的频率带宽来确定倾斜角度(10度)。

由于LF驱动器131和132的10度倾斜角度大于第一实施方式中采用的LF驱动器31和32的8度倾斜角度，所以前者的声学中心距离比后者短。尽管LF驱动器131和132输出低于或等于1kHz的低频声学信号，并因此包括LF驱动器31和32不产生的频率成分，但是能够通过缩短声学中心距离来抑制相位偏差的增大。通过抑制相位偏差的增大，LF驱动器131和132能够使旁瓣最小化，由此改善了声学特性。

图19A是示出波导121的外观的立体图，图19B是波导121的沿着图19A中的线F-F截取的截面图。

波导121具有两个弯曲的谐振板123和124，其结果是波导121能够确保预定的水平指向性(例如90度)。在扬声器模块110中，形成在谐振板123和124前方的空间在靠近HF驱动器140的输出口的区域中窄，并且谐振板123和124的水平开口率(即，谐振板123和124之间的间隔)随着位置从HF驱动器140的输出口朝向声学信号行进方向上的前方去而逐渐增大。

谐振板123和124之间的空间用于供从布置在波导121后方的HF驱动器140输出的声学信号输入，并且用于供从波导121输出的声学信号在沿水平方向扩散的同时输出该声学信号。

突起125连接谐振板123和124。突起125用作在竖直方向上进行分割的分隔件，并且还可以用作声学耦合口。突起125通过使从在竖直方向上配置的两个相应的HF驱动器140输出的两组声学信号的波前平滑而有助于这两组声学信号的连接，由此能够抑制这两组声学信号之间的干扰。

谐振板123和124均形成有用于将波导121固定到扬声器模块110的壳体110z的例如六个螺钉孔123y或124y。在竖直方向上被配置成两级的HF驱动器140安装于谐振板123和124的后端面的内侧部分。LF驱动器131和132在沿水平方向彼此间隔开的位置处安装于谐振板123和124的背面。

顶板121w和底板121v与谐振板123和124接合以增强波导121。顶板121w和底板121v能够抑制声音在竖直方向上的扩展。顶板121w和底板121v各自的内表面可以随着位置沿声学信号的行进方向去而向外略微弯曲，这改善了从波导121发出的声学信号组的耦合(总和)。结果，在从一个扬声器模块110输出的声学信号与从各扬声器模块110或邻接的扬声器模块110输出的声学信号之间不容易发生相位干扰。

图20是示出从本实施方式中采用的各HF驱动器单元140输出的声学信号的频率与水平指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。横轴和竖轴分别代表声学信号的频率和水平指向角度。采用与第一实施方式相同的声学信号测量方法。

在图20中，虚线e4表示理想特性。曲线g41、g42和g43分别是-6dB轮廓线、-9dB轮廓线和-3dB轮廓线。在图20中，在高于或等于1kHz的频率范围中，曲线g41(-6dB轮廓线)的水平指向角度近似恒定(大约90度)。该一致发生在水平指向角度90度处。因而，在扬声器模块110中，通过进行调整使得在90度的角度范围中从波导121输出声学信号，能够在减少声能损失的情况下发出声学信号。

图21是示出从本实施方式中采用的各HF驱动器单元140输出的声学信号的频率与竖直指向角度(测量值)之间的关系的曲线图。横轴和竖轴分别代表声学信号的频率和垂直指向角度。采用与第一实施方式中相同的声学信号测量方法。

在图21中，曲线g51、g52和g53分别是-6dB轮廓线，-9dB轮廓线和-3dB轮廓线。图21所示的-6dB轮廓线曲线g51是如下的曲线：在高于或等于1kHz的频率范围中竖直指向角度逐渐减小，然后随着频率的增大而开始呈现近似10度的恒定值。

如上所述，在作为两路扬声器系统的扬声器模块110中，由于HF驱动器140以及LF驱动器131和132布置在适当的声学中心距离内，所以能够产生相位无序小且具有均匀的水平指向特性的声学信号。在扬声器模块110中，能够使从在竖直方向上被配置成两级的HF驱动器140传输的高频声学信号组彼此耦合。此外，在扬声器模块110中，能够在不使用声学耦合器的情况下将竖直指向角度设定为10度或更小。

可以通过在竖直方向上连接扬声器模块110来构建扬声器阵列105。由于能够在整个频率范围使竖直指向角度小于或等于10度，所以能够以如下方式传输声学信号：在水平方向上覆盖预定的范围，同时在竖直方向上仅小幅度地扩散。

扬声器模块110和扬声器阵列105能够用作通用或家用的扬声器系统。在这种情况下，可以使扬声器模块110和扬声器阵列105的尺寸小于根据第一实施方式的扬声器模块10和扬声器阵列5的尺寸。

扬声器模块110和扬声器阵列105可以是一路系统。尽管当从例如放大器观察时一路系统是一个音频信号频道，但是可以通过用作为形成于基板的模拟回路的滤波器对放大了的音频信号进行分频来产生高频音频信号和低频音频信号。

扬声器模块110可以通过内置放大器而被实施为自完成型模块(self-completedmodule)。放大器可以设置在扬声器模块110的外部。

尽管在第二实施方式中，LF驱动器131和132处理相同频带(低于或等于1kHz)的音频信号，但是它们可以处理不同频带的音频信号。

例如，LF驱动器131和132可以用作用于处理例如低于或等于500Hz的第一带域的音频信号的LF驱动器，并且可以用作用于处理高于第一带域的第二带域(例如，500Hz至1kHz)的音频信号的LF驱动器。能够以这种方式构建3路扬声器系统。在两个LF驱动器131和132处理不同频带的音频信号的情况下，由于这些频带彼此分离，所以不容易发生相位偏差，因此即使LF驱动器131和132的声学中心距离略长，也会抑制相位干扰。

以下用不同的表述对实施方式的扬声器模块110和扬声器阵列105进行补充说明。

根据实施方式，扩音器系统(例如，包括扬声器模块110和扬声器阵列105)具有独一无二的特征和性质。

该系统是线阵列扬声器模块，意图用于两个或更多个扬声器模块的竖直阵列，以便形成竖直覆盖角度可变、水平分散角度固定的高功率扩音器系统。

在线阵列扬声器型的系统中，需要平面或相对非扩散性的波前，以便允许在竖直线阵列形式中成功使用。

在实现所需的平面状波前的现有技术中已经讨论了各种手段。

根据现有技术，用不同的手段获得了来自中频和高频的平面波前。

这些手段包括用于成形声学上的波形的各种类型的波导，同时在中频和高频确保良好的频率响应和相位响应。

根据现有技术，公开了各种系统，并且伴随着图案控制和平面波前生成的不同手段，各种系统由各种尺寸的驱动器、各种数量的驱动器构成。

根据本发明的实施方式，采用不同的方法来解决线阵列模块的关键要求。

根据实施方式，可以使用由德国BMS制造的中/高频驱动器、产品号为4510ND。

尽管该单元基本上提供了所需的平面波前，但是需要添加声学分散限制装置。

声学分散限制装置用于允许平面波前在水平方向上扩展成近似90度的水平图案。

注意，对本领域技术人员显而易见的是，可以制得其它水平分散图案，包括非对称图案和用户可变的水平图案(user variable horizontal pattern)，并且所有这些派生均在本发明的范围内。

线阵列扬声器系统在声学分散限制装置的各侧还包括两个8英寸锥形驱动器，以生成低频能量。

为了匹配8英寸驱动器的平面波前，并且为了提高SPL灵敏度和功率容量，将两个这样的平面装置上下层叠，并且将整个平面波前的总和给送到声学分散限制装置中的共用入口。

对于作为在竖直方向上添加的装置的最佳线阵列元件总成，声学分散限制装置的输出应当等于近似10度的竖直分散。

本文所说明的线阵列元件允许大致10度的竖直分散。

8英寸驱动器之间的间隔可以是通常通过具有一对水平相邻的驱动器而产生的这样的情况：8英寸驱动器之间的间隔在水平域中完美地相加，并且使旁瓣和其它这样的离轴问题最小化。

这通过如下数种方式实现。

驱动器被部分地放置在声学分散限制装置之后，这允许到交叉点的适当的空间。

归因于8英寸驱动器的相对大的尺寸，8英寸驱动器随着其越接近交叉点而在声学上表现为越小的驱动器，从而从上部的低音转变为中频范围。这通过8英寸驱动器的角度以及声学分散限制装置的后部用作另一声学限制装置以使8英寸驱动器在声学上表现为4英寸驱动器的事实来实现。

注意，线阵列元件典型地用作两路装置，但是对本领域技术人员显而易见的是，该元件可以通过允许8英寸驱动器接通而以带通模式运行来作为三路装置运行，使得在低频率条件下两个8英寸驱动器都投入使用，但是在较高频率条件下，能量较多地结合到单个8英寸驱动器中，从而允许更好的离轴水平方向旁瓣控制。

线阵列元件是对称设计的，其中中频和高频驱动器放置在元件的中间，低频驱动器放置在左右。

对称有助于保证线阵列元件的所需的轴上对称和离轴对称(on and off axissymmetry)。

实施方式可以进一步说明如下：

1)线阵列扬声器元件；

2)本文所公开的设计的线阵列扬声器元件及其合乎逻辑的派生；

3)如本文所说明的线阵列扬声器元件由两个平面中-高频驱动器和两个低频驱动器构成；

4)如本文所说明的线阵列扬声器元件利用在竖直方向上配置且进入共用耦合口的两个或更多个平面驱动器；

5)如本文所说明的线阵列扬声器元件包含覆盖从中频到高频的频率范围的声学分散限制装置；

6)如本文所说明的线阵列扬声器元件，其中在竖直方向上配置的平面驱动器与共用耦合口结合，该平面驱动器的出口包括声学分散限制装置；

7)如本文所说明的线阵列扬声器元件包含在水平方向上被配置成对称图案的两个8英寸低频驱动器；

8)如本文所说明的线阵列扬声器元件，其中在竖直方向上配置的平面中-高频驱动器位于两个8英寸低频驱动器的阵列的中心；

9)如本文所说明的线阵列扬声器元件，其包括以如下方式使8英寸低频驱动器靠近结合的措施：通过适当地使各8英寸驱动器朝向线阵列扬声器元件的中心成角度来改善并限制水平分散；

10)如本文所说明的线阵列扬声器元件，其包括经由声学阴影(shadowing)装置将8英寸低频驱动器耦合到中-高频平面驱动器的交叉频率的手段，从而使8英寸驱动器在交叉点附近表现为较小的驱动器；

11)在以上10)中说明的方法是中-高频声学分散限制装置的后部；

12)如本文所说明的线阵列扬声器元件，其是紧凑式设计并包括用于将箱体连接在一起以形成由2个或更多个这样的元件构成的较大的竖直阵列所需的机械手段；

13)如本文所说明的线阵列扬声器元件，其能够在电子驱动两路系统以及带通结合三路系统或无源单路系统中运行；

14)如本文所说明的线阵列扬声器元件，其能够任选地包括用于使其成为完全自完成型、自供电型线阵列扬声器元件所需的电子元件；

15)如本文所说明的线阵列扬声器元件，其以水平方向为90度、竖直方向名义上为10度的分散图案运行。

尽管以上已经参照附图说明了实施方式，但是显而易见的是，本发明不限于这些实施方式。显而易见的是，本领域技术人员容易想到在权利要求的范围内的各种改变或变型，并且这些改变或变型应被自然地解释为包括在本发明的技术范围内。

尽管在第一实施方式中，两个MF/HF驱动器41和42与一个声学耦合器45连接，但是可以是四个MF/HF驱动器与一个声学耦合器45连接。

在第一实施方式和第二实施方式中，可以省略波导21或121。在这种情况下，在扬声器模块10和110中，所输出的声学信号的扩展在水平方向上不受限制。由于在水平方向上是无指向性的，所以扬声器模块10和110能够在水平方向上覆盖宽的范围。

在第一实施方式和第二实施方式中，水平方向和竖直方向可以互换。

本发明在实现例如能够减小从各个声学驱动器输出的声学信号组之间的相位偏差并输出具有大声能的声学信号的扬声器设备方面是有帮助的。

附图标记说明

5、105：扬声器阵列

10、110：扬声器模块

10z、110z：壳体

11、111：防水片

13、113：把手

15、16、115、116：后方通道

21、121：波导

23、24、123、124：谐振板

23y、24y、123y、124y：螺钉孔

23z、24z：肋

31、32、131、132：LF驱动器

31z、32z、131z、132z：输出口

40：MF/HF驱动器单元

41、42：MF/HF驱动器

45：声学耦合器

47、48：声学通道

51、52：安装部

121v：底板

121w：顶板

125：突起

140：HF驱动器

AX1、AX2、AX3a、AX3b、AX12、AX13a、AX13b：假想轴线

IN1、IN2：入口

OT：出口

sc、sc2：声学中心位置

Claims (5)

1.一种扬声器设备，其包括：

多个第一声学驱动器，其被构造成分别输出多个第一声学信号；和

声学耦合器，其具有多个声学通道，

其中，多个所述声学通道分别包括入口，并且多个所述声学通道包括共用出口，

从多个所述第一声学驱动器输出的多个所述第一声学信号分别进入所述入口，进入所述入口的多个所述第一声学信号被引导到所述共用出口，多个所述第一声学信号在所述共用出口处耦合以产生第二声学信号，所述第二声学信号从所述声学耦合器输出，

多个所述声学通道的从所述入口到所述共用出口的长度彼此相同。

2.根据权利要求1所述的扬声器设备，其特征在于，

多个所述声学通道中的一个声学通道随着位置从所述入口向所述共用出口去而在与多个所述第一声学驱动器的排列方向垂直的方向上变窄，并且

在多个所述声学通道中的所述一个声学通道中，多个所述声学通道中的所述一个声学通道的配置在与所述排列方向垂直的方向上的内壁面相对于第一假想轴线倾斜大致1度的角度，其中，所述第一假想轴线与多个所述第一声学信号中的穿过多个所述声学通道中的所述一个声学通道的对应声学信号的第一声学中心线相对应。

3.根据权利要求1所述的扬声器设备，其特征在于，

多个所述声学通道中的一个声学通道随着位置从所述入口向所述共用出口去而在多个所述第一声学驱动器的排列方向上变窄，并且

在多个所述声学通道中的所述一个声学通道中，多个所述声学通道中的所述一个声学通道的在所述排列方向上的内壁面在安装部处相对于位于所述入口的外侧的端面倾斜大致96度的角度，其中，所述安装部供多个所述声学驱动器中的对应声学驱动器安装，并且所述安装部形成所述入口。

4.根据权利要求1所述的扬声器设备，其特征在于，所述扬声器设备还包括：

多个第二声学驱动器，其被构造成分别输出频率低于多个所述第一声学信号和所述第二声学信号的多个第三声学信号，

其中，来自多个所述第二声学驱动器的多个所述第三声学信号分别从多个第二出口输出，并且

基于多个所述第三声学信号的频率带宽来确定多个所述第二出口之间的距离。

5.根据权利要求4所述的扬声器设备，其特征在于，

各所述第二声学驱动器均以如下方式布置：与多个所述第三声学信号中的对应第三声学信号的第二声学中心线相对应的第二假想轴线相对于所述第二声学信号的声学中心线倾斜大致8度的角度。