CN109716788B - 扬声器声学波导 - Google Patents

Abstract

公开一种用于扬声器的波导的实例，所述波导包括彼此耦合的第一外壳体和第二外壳体，以及彼此耦合且位于所述第一外壳体与所述第二外壳体之间的气隙内的第一内壳体和第二内壳体，在所述第一内壳体的外表面与所述第一外壳体的内表面之间以及在所述第二内壳体的外表面与所述第二外壳体的内表面之间形成多条声音路径，所述多条声音路径中的每一条在多个平面中具有相等路径长度。

Description

扬声器声学波导

技术领域

本公开涉及扬声器波导，所述扬声器波导提供用于由扬声器的声学元件输出的声音的通路。

背景技术

一些类型的扬声器可以包括连接至向外扩展的喇叭(用于传播所产生的声波)的驱动器单元(用于产生声波)。在一些扬声器中，声波作为点声源从驱动器单元均匀地行进通过喇叭并在所有方向上向外传播。然而，由这些扬声器输出的声音的所得波形可能将声音引向包括那些没有听众的位置(例如，听众上方的天花板区域)的位置，和/或引起与定向阵列中的相邻扬声器的不期望交互。在这些情形下，用于将声波向上辐射到扬声器上方或在期望的听众位置引起干扰的扬声器的声学功率部分大部分被浪费。

发明内容

公开用于扬声器波导的实施方案，所述扬声器波导实现以下中的一个或多个：提供基本相等的声音路径长度以从压缩驱动器的出口产生平坦和/或弯曲的波前，以及提供从波导的入口至出口的受控的横截面积扩展速率。上述特征可以提供扬声器输出波形，所述扬声器输出波形在受控的方向上(例如，朝向听众的区域)传播相干声波，从而减少声音输出的浪费。

附图说明

通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述，可以更好地理解本公开，其中在下文中：

图1A和图1B示出根据本公开的一个或多个实施方案的实例扬声器系统的不同视图；

图2示出根据本公开的一个或多个实施方案的包括波导的实例扬声器的投影图；

图3至图8示出根据本公开的一个或多个实施方案的用于配置波导的气穴的实例推导；

图9示出根据本公开的一个或多个实施方案的图2的波导的壳体从出口侧的分解图；

图10示出根据本公开的一个或多个实施方案的图2的波导的外壳体的单独视图；

图11示出根据本公开的一个或多个实施方案的图2的波导的内壳体的单独视图；

图12示出根据本公开的一个或多个实施方案的图2的波导的壳体从入口侧的分解图；

图13示出根据本公开的一个或多个实施方案的连接在一起的图12的波导；

图14和图15示出根据本公开的一个或多个实施方案的附加或替代实例波导构造；

图16至图21示出根据本公开的一个或多个实施方案的通过图2的波导截取的不同横截面；

图22A和图22B示出根据本公开的一个或多个实施方案的耦合至驱动器单元的实例波导的不同视图；

图23示出根据本公开的一个或多个实施方案的包括波导的扬声器的实例配置；

图24示出根据本公开的一个或多个实施方案的图23的扬声器的横截面视图；以及

图25示出根据本公开的一个或多个实施方案的安装在扬声器中的波导阵列。

具体实施方式

为了减小从扬声器引导至非有用位置(例如，远离主收听区域的区域，例如在一些布置中处于扬声器上方的区域)的音量，扬声器可以配备有喇叭，所述喇叭控制声音的传播以创建声音输出的形状。例如，在不受控制的扬声器中，声音输出的形状可能是球形的，或者另外在所有方向上具有相等的声辐射。一些扬声器可以采用波导或波导阵列来产生具有受控水平扩展和有限竖直扩展或无竖直扩展的基本上圆柱形的输出声音形状。然而，创建这种声音输出形状的其它方法可以利用使用竖直平面的波导来产生具有相似或相同长度的声音通路。所得波导仅可以在水平平面中具有从波导的入口至出口的恒定宽度的特征，但在其它平面中具有不同(或更为不同)的路径长度。本公开描述实例波导和用于波导的波导配置技术，所述波导在基本上所有方向上提供相等的声音路径长度以产生相等长度的声道，其中声音可以从扬声器的声音输出源(例如，波导的入口)行进至扬声器的声音出口例如，波导的出口)。以此方式，相对于利用仅在一个平面中具有相等路径长度的波导的系统，可以增强对声音传播的控制。

图1A是扬声器系统100的投影图。图1B是扬声器系统100的前视图。扬声器系统100可以包括将输入信号转换为声音的任何装置。例如，扬声器系统100可以被配置成输出在包括人耳可感知的频率的频率范围(例如，20Hz至20kHz)内的声音。

扬声器系统可以包括容纳一个或多个音频产生部件的外壳102。例如，为了输出宽频率范围内的声音，扬声器系统100可以包括多个扬声器驱动器(例如，具有不同大小)。最大大小的扬声器驱动器包括低音扬声器，所述低音扬声器可以再现低频(例如，大约1kHz或更低)。中型扬声器驱动器包括中音扬声器驱动器，所述中音扬声器驱动器可以再现中频(例如，大约200Hz至2kHz)。最小大小的扬声器包括压缩驱动器，所述压缩驱动器可以再现高频(例如，大约1kHz或更高)。扬声器系统100提供扬声器的一个实例布置，包括一对低音扬声器104a和104b(例如，分别由格栅105a和105b覆盖，所述格栅可以包括允许可听声音穿过并防止灰尘和碎屑进入外壳102的紧密网格)，所述对低音扬声器位于外壳102内的至少一个压缩驱动器106的相对侧上。

如图1B的扬声器系统100的前视图中更详细地示出，压缩驱动器106可以包括波导108，所述波导被配置成控制声音从中音扬声器传播出扬声器系统100。例如，波导108可以定位成与外壳102的槽或开口110对齐，使得离开波导的声音不会受到来自外壳102的结构部件的内表面的干扰。换句话说，槽或开口110的大小和形状可以被设定成允许波导108的面向外边缘(例如，面向外壳102的前部外部的边缘)与槽或开口的区域中外壳的内部表面或槽或开口的边缘齐平。在后一实例中，槽或开口的大小和形状可大致等于波导的面向外开口。

槽或开口110的竖直伸长(例如，其在y方向上的高度可以大于在x方向上的宽度)可以控制声波的竖直扩展。槽的短水平跨度可以提供对声波的水平扩展的最小控制或无控制。当具有这种矩形形状时，槽或开口110可以被称为衍射槽。槽或开口110的竖直(例如，y方向或高度)与水平(例如，x方向或宽度)尺寸的比率可以是大于1的任何比率，例如2:1、7:1、31:1等。在槽或开口110附近的外壳的外表面可以成形为进一步控制离开波导108的声波的扩展。例如，可以由外壳102的前表面的一部分形成口部112，所述口部向前(例如，在z方向上)且从开口向外(例如，从开口110的相对侧在相反的x方向上)且分别朝向低音扬声器104a和104b的格栅105a和105b弯曲。口部112的向外扩展可以提供对离开波导108的声波的水平和/或竖直扩展的控制。

图1A和图1B中示出的扬声器系统100仅提供外壳中的扬声器部件的一个实例配置。例如，波导108可以包括在具有不同数量、类型和/或布置的扬声器的扬声器系统中。波导108可以另外或替代地用于传播来自不同类型的扬声器(例如，被配置成以与压缩驱动器106不同的频率范围输出声音的扬声器)的声波。如下文将更详细讨论，波导108和相关联的扬声器可以是实例扬声器系统中的多个(例如，阵列)类似或等效波导和相关联扬声器中的一个。

图2示出实例扬声器200的投影图，包括驱动器单元202和波导204。扬声器200可以是图1A和图1B的高频扬声器/压缩驱动器106的实例，并且波导204可以是图1A和图1B的波导108的实例。驱动器单元202可以是压缩机驱动器和/或其它声源，所述声源响应于提供给驱动器单元的电信号输入而产生声波并向波导204传播声波。例如，驱动器单元202可以通过发声元件(例如快速移动的振膜)将接收到的电信号转换为声能。声能可以迫使一个区域(例如，将驱动器单元连接至波导的喉部)内的气团朝向波导204。当气团通过喉部的限制或其它结构特征时，喉部或其它中间区域内的压力变化可以迫使气团加速并获得动能。随着气团移入并通过波导204，气团可以根据波导的内表面的轮廓而作为声波逐渐扩展。最终，这些声波可以到达听众，听众可能将所述声波视为可听见的声音。

波导204的内部横截面积通常可以在z方向上从驱动器单元202至波导204的出口区域206增加。波导204可以包括两个外壳体208a和208b以及两个内壳体210a和210b，所述壳体当如图2所示装配在一起时，为空气从驱动器单元行进到出口区域提供了基本上互补的通路组。例如，在第一外壳体208a与第一内壳体210a之间产生的通路组的大小和形状可以类似于或基本上等效于在第二外壳体208b与第二内壳体210b之间形成的通路组。下文将相对于图3至图8提供关于通路的更多细节。波导的壳体可以经由合适的耦合机构或耦合机构的组合耦合在一起，所述耦合机构例如螺钉、螺栓、焊接、粘合等。在所示的实例中，使用多个螺纹栓211耦合波导壳体，其中每个螺栓穿过所有壳体(例如，从第一外壳体208a穿过内壳体210a/b并到达第二外壳体208b)。

波导204可以经由位于波导的入口区域214处的入口侧凸缘212耦合至驱动器单元202。入口侧凸缘212可以由接合的外壳体和/或内壳体208a至210b形成。入口侧凸缘212可以提供齐平表面，驱动器单元可以安装或以其它方式耦合至所述齐平表面，以便在驱动器单元与波导之间产生基本上气密的密封。因此，入口侧凸缘212可以具有比驱动器单元202的耦合至波导204的至少部分更大的直径和/或周长。入口侧凸缘212还可以具有与驱动器单元的输出区域(例如，驱动器单元的耦合至凸缘的区域)互补的形状，例如大致环状、弯曲和/或圆形的形状。凸缘的周边区域可以不耦合至驱动器单元202，并且可以打开或耦合至相关联扬声器系统的另一部件(例如，扬声器系统的外壳的内部特征)。例如，入口侧凸缘212可以包括一个或多个突起216，所述突起从沿着凸缘的周边的点延伸。如图所示，突起216可以是实心的或包括孔，所述突起可以用于将凸缘耦合至附加部件。凸缘还可以为波导的其它部分提供结构支撑，以便为波导提供刚性。例如，一个或多个结构支撑218可以从第一外壳体208a的外表面220延伸至入口侧凸缘212的外周区域(例如，与入口侧凸缘的面向驱动器表面相对的入口侧凸缘的面向波导表面的外周区域)。

波导204可以经由出口侧凸缘222耦合至扬声器外壳或扬声器系统的其它部件。出口侧凸缘222可以在波导的出口区域206处与入口侧凸缘212相对地定位，并且可以通过接合外壳体和/或内壳体208a至210b而形成。出口侧凸缘222可以是大致矩形的形状和/或以其它方式与出口区域206(例如，用于在互补的内壳体与外壳体之间形成的声音通路的开口221a和221b)的形状互补。出口侧凸缘222可以包括从凸缘的大致矩形周边的侧面延伸的一个或多个(例如，在所示实例中为两个)突起224。图示的突起224是弯曲的并且通常是矩形的，首先从凸缘的一侧延伸，然后弯曲以远离出口区域206向外延伸(例如，在基本正z方向上)，然后在x方向上略微弯曲以形成轻微的钩形。因此，突起224可以提供钩子或凹口，用于耦合至外壳或其它扬声器结构内的互补唇缘。在所示的实例中，在出口侧凸缘222的相对侧上提供相对的突起。在其它实例中，不同数量和/或形状的突起可以从出口侧凸缘延伸，以便耦合至扬声器系统的部件的互补表面。

如上所述，在三维空间中产生基本相等长度的声学路径的波导增强了对相对于波导的声音输出形状的控制，所述波导包括仅在一个二维表面(例如，平面)中长度相等的声学路径。图3至图6示出用于配置波导的气穴的实例推导，所述波导在多个平面中提供相等长度的上述路径。图3示出波导的入口区域302和波导的出口区域304的表示。例如，入口区域302可以对应于图2的波导204的入口区域214处的开口(或开口的一部分)(例如，入口区域的大致环状开口)，并且出口区域304可以对应于图2的波导204的出口区域206处的开口(或开口的一部分，例如开口221a的一部分)(例如，出口区域的大致矩形开口)。如图所示，入口区域302包括内圆周或周边303和外圆周或周边305，声音可以在其间进入相关联的波导。

所示入口环状区段306可以是表示被引导至波导的整个声音路径(例如，从驱动器单元开始)的离散进入点的虚拟点。所示出口环状区段308可以是表示从波导引导出的整个声音路径的离散退出点的虚拟点。因此，波导的入口侧上的虚拟点可以位于与波导的端部或面向入口表面(例如，波导壳体的凸缘表面)共面的平面中。出于说明的目的，仅为波导入口的四分之一区段提供声音路径的进入点，并因此为波导出口的四分之一区段提供声音路径的对应退出点。例如，出口区域304可以对应于图2的开口221a的上半部分(或者开口221a或221b的另一半)。应理解，可以为入口区域302和出口区域304的剩余四分之三提供类似配置的声音路径和相关联的入口和出口。例如，入口区域302的所示四分之一的声音路径可以沿着入口区域的其余四分之三中的每个四分之一重复(例如，围绕入口区域的外周)，并且被引导至出口区域的其它部分(例如，以将出口区域延伸为看起来类似于图2的开口221a和221b)。

入口环状区段306被示出为沿着入口区域302中的近似正弦波曲线310分布(例如，在垂直于正弦波曲线310的正弦平面中和/或在波导的入口开口处形成的正弦曲线的中心)。当在入口区域的剩余四分之三中重复时，所得曲线可以是正弦波环。正弦波曲线可以是规则的(例如，其中正弦波曲线的每个峰到谷距离基本上彼此相等，使得内圆周303与最接近内圆周的进入点之间的距离基本上等于外圆周305与最接近外圆周305的进入点之间的距离)。在其它实例中，正弦波曲线可以是不规则的(例如，峰到谷距离沿着曲线变化)。在其它实例中，入口几何形状(例如，入口环状区段306的分布)可以形成圆环(例如，基本上遵循所示实例入口区域302的外圆周和/或内圆周，使得内圆周和/或外圆周与入口的每个进入点之间的距离基本上相等)。出口几何形状可以被配置成竖直槽，其中大部分或全部出口环状区段308在竖直方向上彼此堆叠(例如，在所示实例中彼此相邻并且彼此接触)，并且竖直尺寸大于水平尺寸(例如，大6至8倍之间)。

图4示出另一个配置阶段，其中相等(或基本上相等，例如在5％以内)长度的三维样条402放置在对应的入口环状区段306和出口环状区段308的中心之间。可以在沿着样条分布的法线平面上放置另外的环状区段404，所述环状区段的直径由表示选定膨胀率的曲线控制。以此方式，波导可以被配置成适应适合于给定环境的膨胀率以产生期望的声音输出形状，包括线性膨胀率、指数膨胀率和/或可以在X/Y图上绘制的任何其它膨胀率。

在计算机建模程序中，从入口环状区段至出口环状区段的给定路径的每个环状区段可以在从入口至出口的方向上放样(例如，通过沿着样条402的过渡耦合)至相邻的环状区段，如图5所示。以此方式，可以沿着从给定的入口环状区段至相关联的出口环状区段的每条路径形成圆锥形放样体502。

如图6和图7所示，可以形成横截面平面602(例如，在z轴上平行)，其沿着表示的z轴(例如，从入口区域302指向出口区域304的轴)均匀分布。可以通过使圆锥形放样体502与平行的横截面平面602相交来形成圆锥形区段602。如图7所示，可以构造与圆锥形区段相切的内圆周样条703/外圆周样条705。因此，可以构造从内圆周样条703竖直地穿过中心样条(例如，图4的样条402)投射并且到达外圆周样条705的直母线(例如，中线704)。

直母线或中线704可以一起放样成复杂的直纹曲面706，其形成纵向样条/边缘。如图8所示，中间面的边缘可以与新的放样体中的入口和出口环状区段一起使用，以形成波导的空气空间800。然后，最终表面(例如，内表面801和外表面803)可以由纵向和周向样条所组成的网格限定。空气空间800表示在波导的互补壳体之间形成的间隙，所述间隙可以引导从耦合至波导的驱动器单元发出的声波。例如，空气空间800可以表示在图2的波导204的入口区域214的开口与波导204的出口区域206的开口221a之间(在外壳体208a与内壳体210a之间)的气隙的一半的形状。如图所示，空气空间800的入口区域802遵循图3的入口区域302的曲线，并且空气空间800的出口区域804形成图3的出口区域304的形状。因此，在入口区域802附近，空气空间800包括对应于正弦波波峰的中间突起806，以及对应于入口区域所遵循的正弦波波谷的两个凹陷808。关于从入口区域至出口区域的空气空间800的长度，空气空间的中间部分810通常相对于入口区域突出。在中间部分810中，入口区域802的突起和凹陷呈拉伸的“S”形状向上弯曲(例如，弯曲至空气空间800的第一边缘812)，其中在空气空间的中间部分810中朝向第一边缘812的倾斜最大。入口区域802的突起和凹陷朝向出口区域804平滑化，以形成出口区域的大致矩形形状。

为了在波导中提供空气空间800，形成遵循空气空间800的外表面803的曲率的外壳体，并且形成遵循空气空间800的内表面816的曲率的内壳体。因此，将外壳体接合至内壳体将形成具有空气空间800的特性的气隙。例如，空气空间800可以形成在图2的外壳体208a与内壳体210a之间引入的气隙的一半。因此，图2的外壳体208a的内表面的一半可以遵循空气空间800的外表面803的曲率。图2的内壳体210a的外表面的一半可以遵循空气空间800的内表面816的曲率。内壳体表面和外壳体表面的其余半部也可以以互补的方式遵循空气空间800的曲率。因此，壳体的这些表面的描述也可以描述空气空间800的表面。

现在转向图9，示出图2的波导204的壳体的分解图，包括壳体的出口侧(例如，在出口区域206中)。如图所示，外壳体208a的内表面902通常远离内壳体210a的外表面904向外突出。由于外壳体208b和内壳体210b与外壳体208a和内壳体210b基本上重复(波导相对于安置在内壳体之间的中心平面906对称)，因此外壳体208b的内表面908通常远离内壳体210b的外表面910向外突出。应理解，外壳体208a和内壳体210a的描述类似地分别适用于外壳体208b和内壳体210b。同样，外壳体208b和内壳体210b的描述类似地分别适用于外壳体208a和内壳体210a。因此，将在本公开中基于相关附图中可用的视图对给定壳体进行描述，但是所述描述将理解为适用于所述类型的其它壳体(例如，内部或外部)。

外壳体和内壳体的内表面902和外表面904的形状分别是连续的、平滑的、波状的表面，所述表面提供从入口区域214至出口区域206(例如，从入口区域的正弦曲线至出口区域的矩形出口)沿着表面的不间断通路(例如，没有阻碍)。内表面902和外表面904可以不具有任何边缘或拐角。例如，内表面902和外表面904可以连续且不间断，直到相应的表面在外周区域处与另一表面相遇，例如在下文描述的平面凸缘处。

图10示出外壳体208a的单独视图。接缝1002可以表示壳体的竖直(例如，y)尺寸的中间点。因此，在一些实例中，外壳体208a的内表面902的在接缝上方的区域可以遵循图8的空气空间800的外表面的曲率。同样地，外壳体208a的内表面902的在接缝下方的区域也可以遵循图8的空气空间800的外表面的曲率，使得外壳体相对于接缝1002对称(或者至少外壳体的内表面902相对于接缝1002对称)。

内表面902从入口区域214朝向出口区域206向外弯曲，以允许沿着表面行进的声波的竖直扩展。内表面902在y方向上的曲率在入口区域214中比在出口区域206中更快地变化。例如，内表面的高度(在y方向上)可以从入口区域214至近似中心区域1004(在z方向上)快速增加，然后可以从中心区域1004至出口区域206保持基本相同。因此，内表面902的周边1006可以在y方向上从入口区域214朝向中心区域1004具有大的斜率，并且在y方向上从中心区域1004朝向出口区域206具有小的斜率或零斜率。

外壳体208a可以包括凸缘1008，所述凸缘提供用于将外壳体耦合至互补内壳体(例如，内壳体210a)和/或扬声器的其它部件的表面。凸缘1008可以包括：耦合机构，例如突片1010，所述耦合机构从凸缘突出并被配置成与相关联内壳体上的互补结构配合；以及孔1012，所述孔被配置成与相关联内壳体上的互补结构配合。内表面902内的孔1014可以为用于将波导固持在一起的螺栓或其它耦合机构提供连接点。

如上文关于空气空间800所讨论，内表面902可以包括凹坑和/或突起，其根据将在外壳体与相关联内壳体之间的间隙中形成的声音通路的布置而改变外壳体在x方向上的宽度。例如，外壳体从凸缘1008至外表面220(和/或内表面902的不同区域)的宽度可以由于凹坑和/或突起而变化。从凸缘1008的表面至内表面902的宽度在靠近内表面902的周边1006的区域中比在朝向内表面的中心的区域中更小。此外，从凸缘的表面至内表面的宽度在沿着正弦入口区域214的向外延伸曲线(例如，峰)的区域中比在正弦入口区域214的向内延伸谷的区域中更大。

例如，区域1016可以具有比区域1018更大的宽度。此外，从区域1016朝向出口区域206延伸的内表面902的区域通常可以具有比从区域1018朝向出口区域206延伸的内表面902的区域更大的宽度。例如，区域1016中最下面一个区域处的突起1020a可以在正弦入口区域214的峰1016a处开始，然后朝向内表面的周边1006的底部弯曲，同时通常在z方向上朝向中心区域1004延伸至突起1020a的中点1016b。因此，突起1020a遵循与入口到中心区域中的周边1006类似的曲线。突起1020a可以略微向后朝向接缝1002弯曲，同时从中点1016b延伸至端点1016c(例如，朝向出口侧凸缘222)。由突起引起的变形量(例如，在突起1020a的区域中从凸缘1008的表面至内表面902的宽度)可以沿着突起的长度变化(例如，在大致z方向上，从波导的入口至出口)，但是可以始终大于在与突起相邻的区域中(例如，在凹坑1022a和1022b的区域中)从凸缘1008的表面至内表面902的宽度。如1020b处所指示，可以存在类似的突起。此外，存在于接缝1002下方的突起和凹坑也可以在接缝1002上方对称地重复。在内表面和出口侧凸缘222的交叉点处，内表面可以具有在沿着y方向的所有点处取得的基本相等的宽度。

内表面902和出口侧凸缘222的交叉点可以形成开口边缘或周边1024。如图所示，开口边缘或周边1024可以形成具有至少一个弯曲边缘(在所示实例中的两个弯曲边缘1026a和1026b)的矩形的三个侧边。在弯曲边缘1026a/b之间，开口边缘或周边1024可以是基本上平坦的(例如，在y方向上基本笔直地延伸)。矩形的第四剩余侧边(例如，其形成图2的开口221a)由互补内壳体210a的边缘提供，如下文关于图11所述。

图11示出内壳体210a的单独视图。接缝1102可以表示壳体的竖直(例如，y)尺寸的中间点。因此，在一些实例中，内壳体210a的外表面904的接缝上方的区域可以遵循图8的空气空间800的内表面的曲率。同样地，内壳体210a的外表面904的接缝下方的区域也可以遵循图8的空气空间800的内表面的曲率，使得内壳体相对于接缝1102对称(或至少内壳体的外表面904相对于接缝1102对称)。外表面904从入口区域214朝向出口区域206向外弯曲以允许沿着表面行进的声波的竖直扩展。外表面904在y方向上的曲率在入口区域214中比在出口区域206中更快地变化。例如，外表面的高度(在y方向上)可以从入口区域214至近似中心区域1104(在z方向上)快速增加，然后可以从中心区域1104至出口区域206保持基本相同。因此，外表面904的周边1106可以在y方向上从入口区域214朝向中心区域1104具有大的斜率，并且在y方向上从中心区域1104朝向出口区域206具有小的斜率或零斜率。

内壳体210a可以包括凸缘1108，所述凸缘提供用于将内壳体耦合至互补外壳体(例如，外壳体208a)、互补内壳体(例如，内壳体210b)和/或扬声器的另一部件的表面。凸缘1108可以包括：耦合机构，例如凹口1110，所述耦合机构朝向外表面的周边1106切入凸缘且被配置成与相关联外壳体和/或内壳体上的互补结构(例如，图10的突片1010)配合；以及孔1112，所述孔被配置成与相关联外壳体和/或内壳体上的互补结构配合。外表面904内的孔1114可以为用于将波导固持在一起的螺栓或其它耦合机构提供连接点。

如上文关于空气空间800所讨论，外表面904可以包括凹坑和/或突起，其根据将在内壳体与相关联外壳体之间的间隙中形成的声音通路的布置而改变内壳体在x方向上的宽度。例如，在给定区域中内壳体从凸缘1108的表面至外表面904的宽度可以由于凹坑和/或突起而变化。从凸缘1108的表面至外表面904的宽度在靠近外表面904的周边1106的区域中比在朝向外表面的中心的区域中更小。此外，从凸缘的表面至外表面的宽度在遵循正弦入口区域214的向外延伸曲线(例如，峰)的区域中比在正弦入口区域214的谷的区域中更大。

例如，区域1116可以具有比区域1118更大的宽度。此外，从区域1116朝向出口区域206延伸的外表面904的区域通常可以具有比从区域1118朝向出口区域206延伸的外表面904的区域更大的宽度。因此，可以形成从区域1116中的峰延伸的突起1120a、1120b和1120c，同时形成邻近突起且从区域1118中的谷延伸的凹坑1122a、1122b和1122c。在1123处所指示的区域中，波导可以在凸缘1108与外表面904之间具有最大宽度，所述区域可以沿着通常遵循入口区域214的正弦曲线的曲线从波导的顶部区域延伸至波导的底部区域(例如，在y方向上)。

在外表面和出口区域206的交叉点处，外表面可以具有在沿着y方向的所有点处取得的基本相等的宽度。此外，凸缘1108与外表面904之间的波导的宽度通常可以从中心区域1104朝向出口区域206减小，直到在内壳体210a的周边1124处宽度基本为零(例如，凸缘1108与外表面904齐平)。以此方式，突起和凹坑可以在1126处指示的中点区域中平滑并且在1128处指示的端部区域中变平。从凸缘1108至外表面904的宽度变化可以在区域1123与区域1126之间比在区域1126与区域1128之间更大。当内壳体耦合至相关联外壳体(例如，图10的外壳体208a)时，周边1124可以形成出口开口的矩形的剩余第四侧边(例如，如上文关于图10所讨论)。

图12示出图2的波导204的分解图，所述波导包括波导壳体的入口区域214。如图所示，内壳体210a和210b的入口区域处的峰和谷可以分别与外壳体208a和208b的入口区域处的峰和谷互补。如进一步所示，图2的入口凸缘212可以具有外壳体部分和内壳体部分。例如，外壳体208a可以包括外凸缘部分1202，并且内壳体210a可以包括内凸缘部分1204。每个凸缘部分可以包括用于耦合至驱动单元或其它发声源的基本上平坦的表面。外壳体208b和内壳体210b可以类似地包括一起形成凸缘212的凸缘部分。

图13示出图12的波导204，所述波导接合在一起以针对在入口区域214处从驱动器单元行进至波导中的声音形成声音路径1302a和1302b。如图所示，每个声音路径入口1304a和1304b由入口侧凸缘部分1202和1204的边缘或周边形成。因此，声音路径入口1304a和1304b可以各自形成连续的半环状曲线，所述曲线遵循壳体的入口区域的基本上正弦曲率。当如图13所示接合时，声音路径入口可以形成连续的波状环(例如，围绕入口处的开口的环延伸)，所述波状环仅通过内壳体的入口表面在环的顶部和底部中断。每个声音路径入口可以具有由互补的外壳体与内壳体之间的交叉点限定的顶部终止点1306和底部终止点1308。沿着声音路径入口1304a和1304b的波状路径(例如，围绕由声音路径入口形成的环)，声音路径入口可以具有基本上相等的宽度(例如，在入口曲线周围的给定位置处在外壳体部分1202的边缘与内壳体部分1204的边缘之间的距离)。

图14和图15示出另外的或替代的实例波导1400，所述波导包括接合在一起的外壳体1402a和1402b(图14)以及接合在一起的内壳体1502a和1502b(图15)。在一些实例中，波导1400可以类似于图2和图9至图13的波导204。例如，波导1400可以具有入口区域1404，其类似于图2的波导204的入口区域214。然而，在图15所示的实例中，内壳体的入口区域1404可以包括在入口区域处的正弦曲线的峰处的突起1504。突起1504可以用于将内壳体分别耦合至相关联外壳体1402a和1402b。

图16至图18示出如从波导的入口区域214观察到的在不同高度(例如，在y方向上)穿过图2的波导204获取的不同横截面。图19至图21示出如从波导的出口区域206观察到的在不同高度(例如，在y方向上)穿过图2的波导204获取的不同横截面。在每组横截面视图中，声音路径1302的宽度增加(例如，在x方向上，其中在沿着声音路径的特定位置处，在从波导的入口区域214至出口区域206的大致z方向上并且在沿着大致y方向从波导的顶部至底部的特定位置处，声音路径的宽度是给定的外-内壳体对(例如外壳体208a和内壳体210a)的外壳体的内表面与内壳体的外表面之间的距离)。然而，宽度变化的程度在不同的横截面高度处变化。例如，如图18至图21所示，路径1302朝向波导的底部1602比朝向波导的顶部(例如，在y方向上与底部1602相对)更宽。以此方式，内壳体与相关联外壳体之间的距离在底部截面视图中比在较高截面视图中更大。此外，路径1302在波导的中间区域1604(在x方向上)比在入口区域214处更宽。如图18和图21所示，路径1302在入口区域中的开口下方延伸。

如图16所示，穿过波导高度的大致中间的横截面平面处的声音路径的顶部通常可以在从入口区域214至出口区域206的方向上增加宽度。例如，图16中所示的横截面区域中外表面904的外周边缘从入口区域214至中点1606基本上是线性的。随后，外表面904的外周边缘朝向内壳体210b向内弯曲，直至到达出口区域206。外壳体208a的内表面902的外周边缘从入口区域214至中点1608略微弯曲，然后略微弯曲至出口区域206。内表面902的向内曲率小于外表面904的向内曲率，从而增加了声音路径1302a的宽度。由于壳体是对称的，因此为外壳体208b和内壳体210b提供与如上所述为外壳体208a和内壳体210a提供的曲率基本上相同的曲率。

如1610处所示，内壳体210a和210b的中心区域可以被挖空以减小波导的重量和/或成本和/或促进壳体的弹性。一个或多个腹板1612可以分离开口，以便为波导提供额外的结构完整性和/或提供结构表面，波导和/或扬声器的另一部分可以耦合至所述结构表面以耦合至内壳体。类似地，可以在外壳体上形成外部切口1614，以减小波导的重量和/或成本和/或促进壳体的弹性。一个或多个支撑件1616可以从外壳体的外表面的区段突出，以提供结构稳定性和/或提供结构表面，波导和/或扬声器的另一部分可以耦合至所述结构表面。突出环1618可以从内壳体210a和210b的面向入口表面延伸，并且可以用作键或其它耦合机构以将波导耦合至驱动单元或其它声源。

在示出高度低于图16的横截面的波导204的横截面的图17中，相对于图16所示的横截面高度处内壳体210的曲率，沿着从入口区域214至出口区域206的路径，内壳体210的曲率更加显著例如，变化量更大)。例如，从入口区域206至中点1702，外表面904的边缘向外弯曲(例如，朝向外壳体208a)。从中点1702至出口区域206，外表面904向内弯曲(例如，朝向内壳体210b)的量大于图16的较高横截面处的外表面904。图17所示的横截面处外壳体208的内表面902的曲率类似于图16所示的横截面处内表面902的曲率，曲率半径稍大。然而，外表面904的更显著曲率导致相对于图16所示的横截面处的声音路径整体增加的声音路径宽度。示出内壳体210a和210b中的开口1610在图17的较低横截面处比在图16的较高横截面处更大。

在示出高度低于图16和图17的横截面的波导204的横截面的图18中，相对于图16和图17所示的横截面高度处内壳体210的曲率，沿着从入口区域214至出口区域206的路径，内壳体210的曲率较不显著(例如，变化量更小)。例如，从入口区域206至中点1802，外表面904的边缘向外弯曲(例如，朝向外壳体208a)。从中点1802至出口区域206，外表面904向内弯曲(例如，朝向内壳体210b)的量小于图16和图17的较高横截面处的外表面904。图18所示的横截面处外壳体208的内表面902的曲率比图16和图17所示的横截面处内表面902的曲率更显著，曲率半径更大。外表面904的组合的较小曲率半径和内表面902的较大曲率导致相对于图16和图17所示横截面处的声音路径整体增加的声音路径宽度。图19至图21示出与图16至图19中所示的路径宽度和表面曲率类似的路径宽度和表面曲率。

图22A和图22B分别示出耦合至扬声器2200中的驱动器单元2204的实例波导2202的出口侧视图和入口侧视图。波导2202可以是图2的波导204的实例，并且波导204的一些或全部上述描述可以适用于波导2202。驱动器单元2204可以是图2的驱动器单元202的实例，并且驱动器单元202的一些或全部上述描述可以适用于驱动器单元2204。如图所示，驱动器单元2204可以包括出口开口2206，所述出口开口被配置成将声波输出至波导2202。出口开口2206的形状和位置可以类似于波导2202的入口开口2208。在所示的实例中，出口开口2206可以是不连续的，其中在正弦环的区段之间放置了固体材料，而波导2202的入口开口2208可以是连续的以形成不间断的正弦环。在具有波导的环状入口开口的实例配置中可以使用类似配对的开口。

图23示出包括耦合至驱动器单元2304的波导2302的扬声器2300的实例配置。波导2302可以是图2的波导204的实例，并且波导204的一些或全部上述描述可以适用于波导2302。驱动器单元2304可以是图2的驱动器单元202的实例，并且驱动器单元202的一些或全部上述描述可以适用于驱动器单元2304。如图所示，波导2302的出口区域2306耦合至扬声器的口部2308。口部2308可以是图1的口部112的实例，并且口部112的描述可以适用于口部2308。例如，口部2308可以提供用于引导由波导2302输出的声音的表面。图24示出扬声器2300的横截面视图，示出了通过波导2302并向外朝向口部2308行进的声波路径2402。图24的横截面视图还示出了耦合机构2404，波导2302可以通过所述耦合机构耦合至与口部2308相关联的扬声器的外壳2406。耦合机构2404还可以帮助将出口区域2306处的开口与口部2308对齐，使得外壳体2408a和2408b的每个边缘或外周2406a和2406b分别与口部2308的边缘或外周2410齐平。以此方式，口部2308可以不阻止直接在波导出口处的声音流动。

图25示出实例扬声器2500，其包括位于外壳2504内的波导2502的阵列。在所示实例中，波导阵列竖直堆叠并且彼此直接相邻(例如，没有中间空气和/或结构)。在其它实例中，可以使用其它布置来产生选定的声音输出形状和图案。波导2502可以是图2的波导204的实例，并且波导204的一些或全部上述描述可以适用于波导2502。

通过采用波导，所述波导在基本所有方向上提供相等的声音路径长度以形成相等长度的声道，在所述声道中声音可以从扬声器的声音输出源(例如，波导的入口)行进到扬声器的声音出口(例如，波导的出口)，上述扬声器系统可以减少从扬声器引导至非有用位置(例如，远离主收听区域的区域，例如在某些布置中在扬声器上方的区域)的声音量。这些特征的技术效果是，与仅利用在一个平面中具有相等路径长度的波导的系统相关，可以对声音传播提供增强的控制，从而使得给定收听区域的发声效率提高。

上述系统和方法还提供一种用于扬声器的波导，所述波导包括：外壳体；以及耦合至所述外壳体的内壳体，所述内壳体的第一端和所述外壳体的第一端形成第一连续环，所述第一连续环限定所述外壳体的内表面与所述内壳体的外表面之间的气隙的入口开口的外周，所述内壳体的第二相对端和所述外壳体的第二相对端形成第二连续环，所述第二连续环限定所述气隙的出口开口的外周，所述气隙的所述入口开口处的虚拟点与所述气隙的所述出口开口处的虚拟点之间的多条三维路径中的每一条具有基本上相等的路径长度。在所述波导的第一实例中，所述第一连续环可以另外或替代地形成基本上正弦曲线，并且所述气隙的所述入口开口处的所述虚拟点可以另外或替代地沿着所述第一连续环内的所述正弦曲线并且在与所述内壳体的所述第一端共面并垂直于所述第一连续环的中心的平面中定位。所述波导的第二实例任选地包括第一实例，并且还包括波导，其中所述内壳体的所述第二端形成矩形的第一侧边，并且所述外壳体的所述第二端形成所述矩形的剩余三个侧边。所述波导的第三实例任选地包括第一实例和第二实例中的一个或两个，并且还包括所述波导，其中所述矩形包括至少一个圆形边缘。所述波导的第四实例任选地包括第一至第三实例中的一个或多个，并且还包括所述波导，其中所述内壳体的所述外表面和所述外壳体的所述内表面中的每一个形成连续的平滑表面，所述表面具有多个凸出的突起和多个凹进的凹陷。所述波导的第五实例任选地包括第一至第四实例中的一个或多个，并且还包括所述波导，其中所述多条路径中的每一条具有在虚拟入口平面与虚拟出口平面之间延伸的相等路径长度，其中所述第一连续环位于所述虚拟入口平面上并且所述第二连续环位于所述虚拟出口平面上。所述波导的第六实例任选地包括第一至第五实例中的一个或多个，并且还包括所述波导，其中所述第一连续环适于耦合至驱动器单元，所述驱动器单元产生用于传播通过所述波导的声波。

上述系统和方法还提供一种扬声器，所述扬声器包括：驱动器单元；以及耦合至所述驱动器单元的波导，所述波导包括外壳体和耦合至所述外壳体的内壳体，所述内壳体的第一端和所述外壳体的第一端形成第一连续环，所述第一连续环限定所述外壳体的内表面与所述内壳体的外表面之间的气隙的入口开口的外周，所述内壳体的第二相对端和所述外壳体的第二相对端形成第二连续环，所述第二连续环限定所述气隙的出口开口的外周。在第一实例中，所述内壳体的所述外表面和所述外壳体的所述内表面中的每一个可以另外或替代地形成连续的平滑表面，所述表面具有多个凸出的突起和多个凹进的凹陷。所述扬声器的第二实例任选地包括第一实例，并且还包括所述扬声器，其中所述第一连续环形成基本上正弦曲线。所述扬声器的第三实例任选地包括第一实例和第二实例中的一个或两个，并且还包括所述扬声器，其中所述内壳体的所述第二端形成矩形的第一侧边，并且所述外壳体的所述第二端形成所述矩形的剩余三个侧边。所述扬声器的第四实例任选地包括第一至第三实例中的一个或多个，并且还包括所述扬声器，其中所述驱动器单元包括形成所述正弦曲线的多个出口开口。所述扬声器的第五实例任选地包括第一至第四实例中的一个或多个，并且还包括所述扬声器，其中所述气隙的所述入口开口处的虚拟点与所述气隙的所述出口开口处的虚拟点之间的多条三维路径中的每一条具有基本上相等的路径长度。所述扬声器的第六实例任选地包括第一至第五实例中的一个或多个，并且还包括所述扬声器，其中所述多条路径中的每一条从所述波导的入口侧至所述波导的出口侧具有线性扩展速率。所述扬声器的第七实例任选地包括第一至第六实例，并且还包括所述扬声器，其中所述多条路径中的每一条从所述波导的所述入口侧至所述波导的所述出口侧具有指数扩展速率。

上述系统和方法还提供一种扬声器系统，所述扬声器系统包括：多个驱动器单元；以及多个波导，所述波导中的每一个耦合至所述多个驱动器单元中的一个，所述波导中的每一个包括彼此耦合的第一外壳体和第二外壳体，并且所述波导中的每一个包括彼此耦合且位于所述第一外壳体与所述第二外壳体之间的第一内壳体和第二内壳体，所述外壳体和所述内壳体中的每一个通过具有多个凸出的突起和多个凹进的凹陷的连续光滑表面从所述波导的入口区域处的波状环延伸至所述波导的出口区域处的矩形开口，每个第一内壳体的外表面的所述凸出的突起和凹进的凹陷位于相应互补的第一外壳体的内表面的所述凸出的突起和凹进的凹陷上，以在每个互补的第一内壳体与第一外壳体之间形成气隙。在第一实例中，所述多个波导可以另外或替代地在所述扬声器系统的外壳内以竖直阵列布置在彼此之上。第二实例任选地包括第一实例，并且还包括所述扬声器系统，其中在所述气隙的入口开口处的点与所述气隙的出口开口处的点之间的多条路径中的每一条具有基本上相等的路径长度。第三实例任选地包括第一和第二实例中的一个或两个，并且还包括所述扬声器系统，其中在所述波导的所述入口区域处的所述波状环形成正弦曲线。第四实例任选地包括第一至第三实例中的一个或多个，并且还包括所述扬声器系统，其中所述第一内壳体的出口侧形成所述矩形开口的一个侧边，并且所述第一外壳体的出口侧形成所述矩形开口矩形的剩余三个侧边，并且其中所述第一外壳体的所述内表面相对于所述波导的外周区域在所述波导的中间区域中突出。

已经出于说明和描述的目的呈现了实施方案的描述。可以根据以上描述执行或者可以从实践方法获得对实施方案的适当修改和变型。所描述的系统本质上是示例性的，并且可以包括额外元件和/或省略元件。图2至图25按比例示出，但是如果需要，可以使用其它相对尺寸。本公开的主题包括各种系统和配置的所有新颖和非显而易见的组合和子组合，以及所公开的其它特征、功能和/或特性。

如在本申请中所使用，以单数形式叙述并且在单词“一”或“一个”后继续的元件或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非说明了这种排除。此外，对本公开的“一个实施方案”或“一个实例”的引用并不意图被解释为排除也结合了所述特征的另外实施方案的存在。术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，且并不意图对其对象施加数字要求或特定的位置顺序。术语“基本上”，例如基本上等于”用于解释由于机械精度考虑而引起的公差，并且可以指由术语“基本上”修饰的属性的5％以内的值。所附权利要求特别指出了来自上述公开内容的被认为是新颖且非显而易见的主题。

Claims (15)

1.一种用于扬声器的波导，所述波导包括：

外壳体；以及

耦合至所述外壳体的内壳体，所述内壳体的第一端和所述外壳体的第一端形成第一连续波状环，所述第一连续波状环限定所述外壳体的内表面与所述内壳体的外表面之间的气隙的入口开口的外周，所述内壳体的第二相对端和所述外壳体的第二相对端形成第二连续环，所述第二连续环限定所述气隙的出口开口的外周，所述第一连续波状环仅在顶部区域和底部区域中断，所述气隙的所述入口开口处的虚拟点与所述气隙的所述出口开口处的虚拟点之间的多条三维路径中的每一条具有基本上相等的路径长度。

2.如权利要求1所述的波导，其中所述第一连续波状环基本上形成正弦曲线的形状，并且其中所述气隙的所述入口开口处的所述虚拟点沿着所述第一连续波状环内的所述正弦曲线并且在与所述内壳体的所述第一端共面并垂直于所述第一连续波状环的中心的平面中定位。

3.如权利要求2所述的波导，其中所述内壳体的所述第二相对端形成矩形的第一侧边，并且所述外壳体的所述第二相对端形成所述矩形的剩余三个侧边。

4.如权利要求3所述的波导，其中所述矩形包括至少一个圆形边缘。

5.如权利要求1所述的波导，其中所述内壳体的所述外表面和所述外壳体的所述内表面中的每一个形成连续的平滑表面，所述连续的平滑表面具有多个凸出的突起和多个凹进的凹陷。

6.如权利要求1所述的波导，其中所述多条三维路径中的每一条具有在虚拟入口平面与虚拟出口平面之间延伸的相等路径长度，其中所述第一连续波状环位于所述虚拟入口平面上并且所述第二连续环位于所述虚拟出口平面上。

7.如权利要求1所述的波导，其中所述第一连续波状环适于耦合至驱动器单元，所述驱动器单元产生用于传播通过所述波导的声波。

8.一种扬声器，包括：

驱动器单元；以及

耦合至所述驱动器单元的波导，所述波导包括外壳体和耦合至所述外壳体的内壳体，所述内壳体的第一端和所述外壳体的第一端形成第一连续波状环，所述第一连续波状环限定所述外壳体的内表面与所述内壳体的外表面之间的气隙的入口开口的外周，所述内壳体的第二相对端和所述外壳体的第二相对端形成第二连续环，所述第二连续环限定所述气隙的出口开口的外周，其中所述第一连续波状环仅在顶部区域和底部区域中断。

9.如权利要求8所述的扬声器，其中所述内壳体的所述外表面和所述外壳体的所述内表面中的每一个形成连续的平滑表面，所述连续的平滑表面具有多个凸出的突起和多个凹进的凹陷。

10.如权利要求8所述的扬声器，其中所述第一连续波状环基本上形成正弦曲线的形状，并且其中所述第一连续波状环由第一连续半环形曲线和第二连续半环形曲线形成，所述第一连续半环形曲线从第一顶部终止点不间断地延伸到第一底部终止点，所述第二连续半环形曲线从第二顶部终止点不间断地延伸到第二底部终止点。

11.如权利要求10所述的扬声器，其中所述内壳体的所述第二相对端形成矩形的第一侧边，并且所述外壳体的所述第二相对端形成所述矩形的剩余三个侧边。

12.如权利要求10所述的扬声器，其中所述驱动器单元包括形成所述正弦曲线的多个出口开口，其中所述第一顶部终止点、所述第二顶部终止点、所述第一底部终止点和所述第二底部终止点由外壳体与内壳体之间的交叉点限定，其中所述第一顶部终止点与所述第二顶部终止点相邻，且所述第一底部终止点与所述第二底部终止点相邻。

13.如权利要求8所述的扬声器，其中所述气隙的所述入口开口处的虚拟点与所述气隙的所述出口开口处的虚拟点之间的多条路径中的每一条具有基本上相等的路径长度。

14.如权利要求13所述的扬声器，其中所述多条路径中的每一条从所述波导的入口开口侧至所述波导的出口开口侧具有线性扩展速率。

15.如权利要求13所述的扬声器，其中所述多条路径中的每一条从所述波导的入口开口侧至所述波导的出口开口侧具有指数扩展速率。

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