CN1219092A - 万向扬声器系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种万向扬声器系统。在该万向扬声器系统中,扬声器单元固定在扬声器壳体中;有一孔的第一反射板安装在扬声器壳体中,用于散射从扬声器单元发出的声波;且第二反射板配置在该孔之上。

Description

万向扬声器系统

本发明涉及万向扬声器系统，并特别涉及具有三维的360°方向性的万向扬声器系统，该系统可用于通用的小型化应用，并满足用户家庭剧院的要求。

万向扬声器系统是1958年开始生产的，并已经由几家制造商投放市场，主要用于高保真(Hi-Fi)设施。有两种与其结构相关的万向扬声器系统。

一种是通过组合多个有向扬声器得到的。尽管是一种高质量的万向声源，但这种万向扬声器系统的缺点在于，其壳体变得很大、很重、并难于制造。

图1A到1D是传统的不同构型的扬声器系统的示意图。图中，例如图1A的正六面体壳体10在其每一面上有一个扬声器单元，而图1B的正八面体壳体20在其每一面上也有一个扬声器单元。图1D的球形壳体在其上、下、左、右部分有多个扬声器单元11。这些扬声器壳体很大、很重，且难于制造。

另一种万向扬声器系统在其前面使用漫射器。如图2所示，日本先锋公司的漫射器型万向扬声器系统包括由壳体腿51支撑的球形壳体50。在壳体50的内表面使用了吸音材料52，且扬声器单元53在壳体50的上部指向上方。固定腿55安装在壳体50上以支撑漫射器54。在扬声器系统中，从扬声器53发射的声波从固定腿55上的漫射器54反射，并被双向漫射使得听者能够听到立体声。这种扬声器系统允许壳体小型化，但是在实现360°万向性和控制声音质量方面有限制。而且，由于高音和低音对方向性的敏感性和使用反射板，使高音和中音的声压与低音的声压不同，因而难于平衡高音和中音。结果是，为了用其前面有漫射器的单个扬声器得到万向性，应当使用昂贵的扬声器单元去调高高音和中音的声压水平，并应当使用复杂的漫射器。这就是为什么以上的扬声器系统没能普及的原因。

另一种也是由日本先锋公司制造的漫射器类型的万向扬声器系统示于图3。在上下密封的圆柱形壳体60的下部分，低音扬声器62安装在漫射器61之上的扬声器挡板63上，在其上部分装有导管64和三个高音扬声器65。

在这一扬声器系统中，从低音扬声器62发出的低音通过从漫射器61的反射在双向上漫射，并通过导管64向侧面漫射。从壳体60的上部高音扬声器65发出的高音在双向上漫射，使得听者能够听到立体声。这一扬声器系统需要多个扬声器，从而增加了壳体的尺寸和重量，并使其难于实现360°的万向性及控制音质。

本发明的目的是要提供一种用于在360°的每一方向上相等地产生声波的万向扬声器系统。

本发明的另一目的是要提供一种能以低价格用于通用小型化设备，并能满足家庭剧院用户需求的三维360°万向扬声器系统。

本发明的另一目的是要提供一种三维360°万向扬声器系统，其中在扬声器壳体中的扬声器单元的前面形成一半球形声音反射板，以便以不定方向反射声波，于是更宽广地漫射声波。

本发明的另一目的是要提供一种万向扬声器系统，该系统能提供声音优化的散布，并通过使用较便宜的普通锥形扬声器单元去改进高音和中音范围声音的漫射而价廉。

本发明的另一目的是要提供一种三维360°万向扬声器系统中扬声器壳体的声音反射板，该反射板有一孔以向听者提供更直接的声音成分。

为了达到以上目的，提供了一种万向扬声器系统。在该万向扬声器系统中，扬声器单元固定在扬声器壳体中，有孔的第一反射板安装在扬声器壳体中，用于散布从扬声器单元发出的声波，且第二反射板配置在孔的上方。

扬声器壳体是通过可分开地组合上和下半球形壳体形成的，上和下扬声器壳体的每一个具有固定肋，它包含啮合凸起和啮合凹槽，对应于另一扬声器壳体的啮合凹槽和啮合凸起，且扬声器单元是由可分开地组合上和下扬声器单元形成的，以便在扬声器壳体中彼此面对。

扬声器壳体在其表面包含预定尺寸的多个开口，以便从扬声器单元发出的声波更好地散布，且第二反射板由多个支撑肋支撑以便同第一反射板结合在一起。

第一反射板是向扬声器壳体内部凸起的，第二反射板是向孔凸起的，且孔是球形的。

通过参照附图详细说明其优选实施例，本发明的以上目的和优点将显而易见。

图1A到1D是传统的不同构型的扬声器系统的示意图；

图2是传统的漫射型扬声器系统的示意图；

图3另一传统的漫射型扬声器系统的示意图；

图4是根据本发明的第一实施例的万向扬声器系统的透视图；

图5是根据本发明的第一实施例的万向扬声器系统的剖视图；

图6是根据本发明的第一实施例的万向扬声器系统的剖视图；

图7根据本发明的第二实施例的万向扬声器系统的部件分解透视图；

图8是图7中所示的万向扬声器系统的装配透视图；

图9是图8中所示的万向扬声器系统的剖视图；

图10是其中要安装图8中所示的万向扬声器壳体的扬声器系统的部件分解透视图；

图11是其中装有图8的万向扬声器壳体的扬声器系统局部剖开的透视图；

图12是其中装有图8的万向扬声器壳体的扬声器系统的剖视图；

图13是表示声波从图12的扬声器系统被漫射的方向的图示；

图14根据本发明的第三实施例的万向扬声器系统的透视图；

图15是图14中所示的万向扬声器系统的剖视图；

图16是图14所示的万向扬声器壳体的示意图；

图17是根据本发明的第四实施例的万向扬声器系统的透视图；

图18是图17中所示的万向扬声器系统的剖视图；以及

图19是图17中所示的万向扬声器壳体的示意图。

以下参照附图详细说明本发明的优选实施例。图中相同的标号标记相同的组件。应当注意，如果本发明已知相关功能或结构的详细说明有碍于本发明主题的表述，则这种说明将被省略。

图4和5分别是根据本发明第一实施例的万向扬声器系统的透视图和剖视图。图6是根据本发明第一实施例的万向扬声器系统的示意图。

参见图4、图5和图6，扬声器单元71固定在本发明的万向扬声器系统中球形扬声器壳体70中。第一反射板72配置在扬声器单元71的上表面之上，用于散射声波。孔73穿过第一反射板72的中心。在孔73之上形成第二反射板74。在扬声器壳体70的整个表面上形成有预定尺寸的一些开口75，用于更好地散射从扬声器单元71发出的声波并然后从第一反射板73反射。

扬声器壳体70是通过在垂直方向可分开地组合两个半球形壳体而得到的。上和下壳体的每一个具有包含对应于另一扬声器壳体固定肋中的的啮合凹槽和凸起77和76的啮合凸起和凹槽76和77的固定肋，用于啮合上和下壳体。扬声器单元71能够在垂直方向与以其下表面可分开地彼此面对地组合，或形成为整体。

第二反射板74通过多个支撑肋78支撑在孔73之上，而与第一反射板72形成整体。第一反射板72是向扬声器壳体70内部凸起的半球形。第二反射板74是向孔73凸起的半球形。孔73形成在球面内。

在以上的万向扬声器系统中，在其表面形成有预定尺寸开口75的上和下扬声器壳体中，第二反射板74是在第一反射板72的孔73之上形成的，且扬声器单元71彼此面向地固定而与第一反射板72有间隔，以便较好地散射被反射的声音。然后，使用啮合凸起和凹槽76和77组合上和下扬声器壳体。这样，扬声器壳体70成为球形而具有三维360°的方向性。

在这样构成的万向扬声器系统中，从扬声器单元71发出的声波从第一反射板72反射并通过扬声器壳体70的开口75以一入射角被散射。这里，由于反射声音的频率特性受扬声器单元71与第一反射板72之间的距离L很大的影响，故距离L应当是固定的。扬声器单元71的部分声波直接通过孔73被散射，而其它声波从第二反射板74被反射，并然后在它们被向前散射之前从第一反射板72反射。

孔73的尺寸决定了第二反射板74的尺寸并且取决于扬声器单元71和单元反射板72之间的距离。因而，孔73的尺寸与被反射的声波的频率特性密切相关。此外，第一反射板和第二反射板72和74的球面形状有助于改进频率特性。

以下参见图7、8和9，详细说明根据本发明第二实施例的万向扬声器系统。

在该声器系统中，相对于扬声器壳体80中的隔板87，扬声器单元81互相面对面固定安装。其中心有孔85的第一反射板82是在扬声器单元81中孔83的前面形成的，用于散射声波。第二反射板84位于孔85的前面。第一和第二反射板82和84的作用是在每一方向反射、并从而散射从固定在扬声器壳体80中的扬声器单元81发出的声波。

扬声器壳体80最好是一正六面体，它是通过可分开地组合在其边缘有固定肋的两个壳体而形成的。

第一反射板82由多个支撑肋88支撑而与扬声器壳体80结合为一体。第二反射板84由多个支撑肋89支撑而与第一反射板82结合为一体。第一反射板82是向扬声器壳体80的孔83凸起的半球形，而第二反射板84是向第一反射板82的孔85凸起的半球形。孔83和85是球面形的。

为了在以上的万向扬声器系统中实现被反射的声音良好的散射，扬声器单元81彼此面向地固定在前和后两个壳体中。扬声器单元81与第一反射板82以预定距离间隔开。

如图9所示，从扬声器单元81的孔83发出的声音a从第一反射板82以一入射角反射，并向侧面和后方散射。反射的声音a的频率特性随扬声器单元80和单元反射板82之间的距离而变化。于是，该距离应当是固定的。从扬声器单元发出的声波b的一部分通过第一反射板82的孔83直接散射，而其余的声波b从第二反射板84反射，并然后从第一反射板82反射，从而向前散射。

第一反射板82的孔85的尺寸决定了第二反射板84的尺寸，并且取决于扬声器单元81和第一反射板82之间的距离。因而，孔85的尺寸与被反射的声音的频率特性密切相关。而且，第一和第二反射板82和84的半球形状有助于改进频率特性。

以下将参照图10和11说明其中的上万向扬声器壳体装有高音扬声器壳体的扬声器系统。

六面体的中音和低音扬声器壳体90在其内壁涂有吸音材料91，并在其底板形成有孔92。中音和低音扬声器单元93插入孔92，其上表面指向下方。底座94有其中心为凸起的反射板95及其四角的腿96，该底座通过螺钉97与中音及低音壳体90结合。然后把前板98装到中音和低音扬声器壳体90的前表面。具有高音和中音扬声器单元81的高音和中音扬声器壳体80安装在中音和低音扬声器壳体90上。有格栅99的上板100装在中音和低音扬声器壳体90上，以格栅99盖住万向扬声器壳体80。格栅99装在上板100的中心，向上伸出呈矩形。

在以上扬声器系统中，矩形六面体扬声器壳体可由根据本发明第一实施例的球形扬声器壳体代替。

在以上扬声器系统中，如图12和13所示，在中音和低音扬声器壳体90的孔92下面从中音和低音扬声器单元93发出的声波c，从底座94上的凸起反射板95反射，并通过中音和低音扬声器壳体90和底座94之间的空间散射。从扬声器单元81的孔83发出的声波a从第一反射板82以一入射角反射，并向侧面和后方散射。从高音和中音扬声器单元80发出的声波b的一部分直接通过第一反射板82的孔83散射，而其余的声波b从第二反射板84并然后从第一反射板82反射，从而被散射。即，从中音和低音扬声器单元93发出的声波从凸起的反射板95反射并在各个方向散射，而从高音和中音扬声器单元81发出的声波被第一和第二反射板83和84在每一方向散射。

如上所述的三维360°万向扬声器系统以360°在每一方向相等地散射声波，这可用于低价格的小型化应用中，并能够满足用户家庭剧院的要求。

如图14、15和16所示，在根据本发明的第三实施例的万向扬声器系统中，把扬声器单元71固定在球形壳体70-1中。声音反射板72-1在扬声器单元71的上表面上方形成，用于声波的散射。声音反射板72向壳体70-1的内部凸起。壳体70-1通过可分开地组合半球形壳体而形成。上壳体有包括啮合凸起76和凹槽77的固定肋74-1。下壳体有包括啮合凸起76和凹槽77的固定肋75-1。上壳体的啮合凸起76和凹槽77对应于下壳体的啮合凹槽77和凸起76。扬声器单元71可以可分开地彼此面对面地组合或整体地形成。

扬声器单元71固定在壳体70-1中，与声音反射板72-1离开预定的距离。然后，通过啮合固定肋74-1的凸起76和固定肋75-1的凹槽77把上和下壳体结合成球形，于是壳体70-1具有三维360°方向性。

半球形声音反射板72在扬声器单元71上方形成，用于反射和散射声波。声音反射板72的尺寸被设置为等于扬声器单元71的振动半径，即扬声器单元71中振动板的截面面积，以增加声音反射板72-1的反射效果和尺寸。反射板72-1呈半球形，以便无定向地从而更广地反射声波，用于三维360°万向扬声器系统。

从扬声器单元71发出的声波以一入射角从声音反射板72-1反射，且第一反射的声波b通过壳体70-1被散射。被反射的声音的频率特性受到扬声器单元71和声音反射板72-1之间的距离L的很大影响。这样，距离L应当是固定的。从扬声器单元71发出的声波从半球形声音反射板72-1反射并在每一方向散射。

如上所述的万向扬声器系统能以360°在每一方向相等地散射声波，这改进了中音和高音的散射，这是在万向扬声器系统中最重要的问题，并通过使用比较廉价和普通的锥形扬声器单元而能够以低价格提供。

现在参照图17、18和19说明根据本发明的第四实施例的万向扬声器系统。

扬声器单元71固定在球形壳体70-1中，而声音反射板72是在扬声器单元71的上表面之上形成的，用于声波的散射。声音反射板72在其中心有孔73。壳体70-1是通过可分开地结合半球形壳体而形成的。上壳体具有包含啮合凸起76和凹槽77的固定肋74-1。下壳体具有包含啮合凸起76和凹槽77的固定肋75-1。上壳体的啮合凸起76和凹槽77对应于下壳体的啮合凹槽77和凸起76。扬声器单元71可以彼此面向、可分开地结合或者整体地形成。

声音反射板72向壳体70-1的内部凸起。孔73形成为预定尺寸的球面，以便改进扬声器向上和向下的方向性、声压、和频率响应特性。

扬声器单元71固定在壳体70-1内，与声音反射板72离开预定的距离。然后，通过使得固定肋74-1的啮合凸起76与固定肋75-1的啮合凹槽77啮合，把上和下壳体组合成球壳体，从而壳体70-1具有三维360°的方向性。

从扬声器单元71发出的声波a通过声音反射板72的孔73直接散射。从扬声器单元71发出的声波b从声音反射板72以一入射角反射，并向侧面穿过壳体70-1散射。反射声波的频率特性主要受扬声器单元71和声音反射板72之间的距离L的影响。于是，距离L应当是固定的。从扬声器单元71发出的部分声波通过声音反射板72的孔73直接向前散射，而其余的声波从半球形声音反射板72反射并向侧面散射。

孔73的尺寸受到扬声器71和声音反射板72之间的距离L的影响。因而，孔73的尺寸与被反射的声波的频率特性密切相关。

如上所述的万向扬声器系统能够以360°在每一方向相等地散射声波。从诸如乐器和喉咙等声源直接到达听者的直接声音，对从诸如房间的地板、天花板或墙壁等障碍物反射然后到达听者的非直接声音的比率，应当为7∶3，以便向听者提供有自然感的音乐。于是，可向听者提供较多的直接声音。

虽然已经参照特定的实施例对本发明进行了详细说明，但它们只是作为示例之用。于是，应当清楚地理解，任何本专业人员的在本发明的范围和精神之内可以作出许多改变。

Claims (28)

1．一种万向扬声器系统，它包括：

扬声器壳体；

固定在扬声器壳体中的扬声器单元；

有孔并安装在扬声器壳体中的第一反射板，用于散布从扬声器单元发出的声波；以及

配置在孔的上方的第二反射板。

2．权利要求1的万向扬声器系统，其中扬声器壳体是通过可分开地组合上和下半球形壳体形成的。

3．权利要求2的万向扬声器系统，其中上和下扬声器壳体的每一个皆具有固定肋，它包含对应于另一扬声器壳体的啮合凹槽和啮合凸起的啮合凸起和啮合凹槽。

4．权利要求1的万向扬声器系统，其中扬声器单元是通过可分开地组合上和下扬声器单元形成的，使在扬声器壳体中彼此面对。

5．权利要求1的万向扬声器系统，其中扬声器壳体在其表面上包含预定尺寸的多个开口，以便更好地散布从扬声器单元发出的声波。

6．权利要求1的万向扬声器系统，其中第二反射板由多个支撑肋支撑以便同第一反射板结合在一起。

7．权利要求6的万向扬声器系统，其中第一反射板是向扬声器壳体内部凸起的。

8．权利要求6的万向扬声器系统，其中第二反射板是向孔凸起的。

9．权利要求1的万向扬声器系统，其中孔是球形的。

10．一种万向扬声器系统，它包括：

在其两侧有孔的扬声器壳体；

在扬声器壳体的中心的隔板；

对于隔板彼此面对配置的扬声器单元；

安装在扬声器壳体每一孔的前面的在其中心有孔的第一反射板，用于散射从扬声器单元发出的声波；以及

在每一第一反射板的孔前面的第二反射板，

从而从扬声器单元发出的声波由第一和第二反射板在每一方向散射。

11．权利要求10的万向扬声器系统，其中扬声器壳体是通过可分开地组合一些每一个皆在其两侧有固定肋的壳体形成的。

12．权利要求10的万向扬声器系统，其中第一反射板由多个支撑肋支撑以便同扬声器壳体结合为一体，且第二反射板由多个支撑肋支撑以便同第一反射板结合为一体。

13．权利要求12的万向扬声器系统，其中第一反射板向扬声器壳体的内部凸起。

14．权利要求12的万向扬声器系统，其中第二反射板向第一反射板的孔凸起。

15．权利要求10的万向扬声器系统，其中孔是球形的。

16．一种万向扬声器系统，它包括：

在其内壁涂有吸音材料并在其底板形成有孔的中音和低音扬声器壳体；

插入孔中的中音和低音扬声器单元；

具有用于支撑中音和低音扬声器壳体的腿的底座，及在底座中心的反射板；

安装在中音和低音扬声器壳体前表面的前面板；

在纵向具有高音和中音扬声器单元、且在其前部和后部有第一和第二反射板的万向扬声器壳体；以及

用于覆盖万向扬声器壳体的有格栅的上面板。

17．权利要求16的万向扬声器系统，其中底座的第一反射板在其中心向中音和低音扬声器单元凸起。

18．权利要求16的万向扬声器系统，其中第一反射板由多个支撑肋支撑以便同万向扬声器壳体结合为一体，且第二反射板由多个支撑肋支撑以便同第一反射板结合为一体。

19．权利要求16的万向扬声器系统，其中第一和第二反射板形成为向万向扬声器壳体内部凸起的半球状。

20．一种万向扬声器系统，它包括：

具有三维360°方向性的球形扬声器壳体；

彼此面对面地固定在扬声器壳体上和下部分的扬声器单元；以及

在每一扬声器单元之上与扬声器壳体形成一体的声音反射板，用于散射声波，

从而从扬声器单元发出的声波从扬声器壳体中的声音反射板反射，并然后以三维360°方向性散射。

21．权利要求20的万向扬声器系统，其中声音反射板向扬声器壳体内部凸起。

22．权利要求20的万向扬声器系统，其中扬声器壳体包括上和下半球壳体。

23．权利要求20的万向扬声器系统，其中上和下扬声器单元彼此面对面地、可分开地组合。

24．一种万向扬声器系统，它包括：

具有三维360°方向性的球形扬声器壳体；

彼此面对面地固定在扬声器壳体上和下部分的扬声器单元；以及

配置在每一扬声器单元之上、并与扬声器壳体形成一体用于散射声波的声音反射板，在其中心有预定尺寸的球形孔，用于改进扬声器单元的垂直方向性、声压、和频率响应特性，

从而从扬声器单元发出的声波从扬声器壳体中的声音反射板反射，并然后以三维360°方向性散射。

25．权利要求24的万向扬声器系统，其中声音反射板向扬声器壳体内部凸起。

26．权利要求24的万向扬声器系统，其中扬声器壳体包括上和下半球壳体。

27．权利要求24的万向扬声器系统，其中上和下扬声器单元彼此面对面地可分开地组合。

28．权利要求24的万向扬声器系统，其中上和下扬声器单元彼此面对面地结合为整体。

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