CN1842222A

CN1842222A - 多媒体扬声器产品

Info

Publication number: CN1842222A
Application number: CNA2005100930961A
Authority: CN
Inventors: 苏西米恩·苏普拉普莫; 丹尼尔·国艾贺; 恩卡崇
Original assignee: Creative Technology Ltd
Current assignee: Creative Technology Ltd
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: DE112006000709T5; WO2006104466A1; GB2438801B; TW200704262A; CN1842222B; TWI318538B; GB0718973D0; US7350618B2; GB2438801A; US20060219474A1

Abstract

本发明公开了一种卫星扬声器系统，包括安装在子外壳中的侧激发低中频驱动器，该子外壳通过声阻孔而开孔到第二子外壳中，并通过可变孔径的第二孔开孔到第三子外壳。这些孔还用作枢轴以允许侧激发扬声器旋转通过预定范围，同时改变第二孔的孔径。这些枢轴由O型环隔离以对子外壳提供气密性，并提供振动控制。第三、第四及第五阻力衰减孔允许第一及第二子外壳与环境建立声学连通。再现中及高频率的(多个)前激发驱动器被安装在第四子外壳中。

Description

多媒体扬声器产品

技术领域

本发明涉及扬声器外壳。更具体的，本发明涉及具有枢轴转动的扬声器外壳的扬声器系统。

背景技术

现代扬声器设计力求获得最佳的方案以满足经常相冲突的高播放水平、高质量及紧凑性的目标。特别是通过提供扬声器配置的灵活性以适合于不同的收听环境的声学及设置，音频播放质量可以被进一步提高。

一种已知的调整扬声器特性以适于收听环境的方法涉及枢轴转动的外壳。这些扬声器系统通常涉及一种设置在相对于容纳低频驱动器的第二外壳可调整的外壳中的中频或高频驱动器。这些系统通常允许相对于低频驱动器枢轴转动或倾斜，以将高频声音向着听众定向对准。因为低频单元一般是全向发射的，所以收听感受不会受到低频外壳定向的影响。

不幸的是，低频单元通常也朝向听众定向。低频单元不仅发出低频声音，还无意地发出一些较高频率的声音。这一般被称为失真效果。

希望的是减小或消除收听轴线上的失真效果的改进的扬声器系统。

发明内容

为了实现以上目的，本发明提供了一种扬声器系统，其在减小收听轴线上的失真效果的同时可适应于收听环境。

该扬声器系统包括一种具有侧激发(side firing)低中频驱动器的卫星扬声器。该侧激发驱动器安装在第一子外壳(腔)中，该第一子外壳通过阻力衰减(resistively damped)端口(孔)开孔到第二子外壳中。具有可变孔径尺寸的第二孔将第一子外壳声学耦合至第三子外壳。孔还用作枢轴以允许侧激发扬声器驱动器旋转通过一定的角度范围，同时改变第二孔的孔径。枢轴由O型环隔离以对子外壳提供气密性，并提供振动控制。第三、第四及第五阻力衰减孔允许第一及第二及第三子外壳与外界环境建立声学连通。再现中高频带的(多个)前激发(front firing)驱动器被安装在第四子外壳中。

根据一个实施例，提供了一种具有主腔的扬声器系统，该主腔中安装有驱动器。第二腔通过第一孔声学耦合到所述主腔。第三腔通过第二孔声学耦合到所述主腔。所述主腔、第二腔及第三腔中的每个都包括到周围空间的孔。第一孔及第二孔中的每个都构造成使得主腔可以相对于第二腔及第三腔的位置枢轴转动。

根据另一个实施例，一种扩音器(loudspeaker)系统包括容纳有驱动器的主腔，该驱动器在相对于所述扬声器系统与听众之间的轴线(听众轴线)基本上侧向或横向的方向上激发。该系统还包括第二腔及第三腔，每个腔都声学耦合到所述主腔。所述主腔被构造为相对于所述第二腔及第三腔两者枢轴转动。所述扬声器系统被构造成使得所述主腔的声学特性响应于枢轴转动运动(即所述主腔相对于所述第三腔的旋转)而改变。

下面参考附图描述本发明的这些及其他特征和优点。

附图说明

图1是示出根据本发明一个实施例的扬声器系统的正视图的示图。

图2是示出根据本发明一个实施例的扬声器系统的俯视图的示图。

图3是示出根据本发明一个实施例的扬声器系统的立体图的示图。

图4A和4B分别示出了根据本发明一个实施例的孔的立体图。

图5A和5B分别示出了根据本发明一个实施例的孔枢轴机构的俯视图及剖视图。

具体实施方式

现详细参考本发明的优选实施例。优选实施例的示例在附图中示出。虽然将结合这些优选实施例来说明本发明，但应该理解的是无意将本发明限制为这些优选实施例。相反，意在涵盖可以包括在由所附权利要求所界定的本发明的精神及范围中的各种替代、修改和等同方案。在以下说明中，为了提供对本发明的完全理解，阐述了很多具体细节。没有这些具体细节中的一些或全部也可以实现本发明。在其他情况下，为了避免不必要地使本发明不清楚，没有对公知的机构进行详细描述。

这里应该注意的是，在不同的附图中相似的标号指示相似的部件。这里示出并描述的不同附图用于说明本发明的不同特征。如果特定的特征在一个附图中示出而未在另一个中示出，除了特别指出或结构本身阻止包含此特征，则应理解为这些特征可适于包含在其他附图所表示的实施例中，就好像其在这些附图中完全示出一样。除非特别指出，附图不一定是成比例的。附图中的任何尺寸都无意限制本发明的范围，而仅仅是说明性的。

为了减小可听到的失真，本发明的实施例提供了一种扩音器系统，其具有利用侧激发(side firing)扬声器增强以覆盖较低频率的前激发(frontfiring)中/高频扬声器。这样，中/高频驱动器无需低频工作，且由此对于相同的播放音量，以明显较低的驱动器偏移及较低的平均输入功率工作。通常，热效应和非线性效应限制了输出音频信号。由于较低的平均输入功率，而由此减小了例如来自驱动器声音线圈加热的热压缩效应。这在帮助确保中/高驱动器具有限制在线性范围内的偏移的同时，提供了有效的音频播放。

此配置的另一重要优点是失真的降低。由侧激发驱动器产生的失真包括较高频率的谐波及噪音，与前激发设置相比，在收听位置处有效降低了该失真的水平。侧激发驱动器的定向提供了声学低通滤波器。就是说，驱动器本身提供了在较高频率下对声音的窄化散射。由此，通过将低频率驱动器侧向定位，感知到的失真减小了。这里所使用的侧激发指的是驱动器主要在侧向定向，即基本上位于与听众和扩音器系统之间的听众轴线垂直的方向上。在并非限制本发明范围的情况下，在一个实施例中，侧激发低频驱动器主要设计用于音频再现，以覆盖至少在低中音区域的频率，即覆盖近似在40Hz至80Hz范围内的频率。

为了适应扬声器收听环境的改变，提供了独特的可调整声学加载机构。侧激发驱动器安装在第一子外壳(主腔)中，该第一子外壳通过一个孔开口到第二子外壳中。侧激发驱动器优选地被安装成使得其后表面与主腔的封闭气体体积相接触。具有可变孔径尺寸的第二孔将第一子外壳在声学上连接至第三声学腔。第一及第二孔还起枢轴的作用，以允许侧激发扬声器在一定的角度范围(优选地至少为+/-10度)内旋转，同时改变第二孔的孔径。枢轴优选地由垫圈(更优选地是O型环式的)隔离，以对子外壳提供合理的气密性密封(以防止声学泄露)，并提供振动控制。

图1是示出根据本发明一个实施例的扬声器系统的正视图的示图。扩音器系统100优选地包括安装在主腔104中的侧定向驱动器102。第一孔106在声学上将主腔104耦合到第二腔110。第二孔108在声学上将主腔104耦合到第三腔112。第三孔(114)、第四孔(116)和第五孔(118)提供了各个主腔、第二腔和第三腔与周围环境之间的声学耦合。在优选实施例中，扩音器系统100还包括容纳一个或更多前激发驱动器122、124的第四腔120，以再现中频和高频波段。就是说优选地，用于前激发驱动器的主音频再现频率波段比主腔的频率波段更高。

多个开孔，即第三孔(114)、第四孔(116)和第五孔(118)允许扬声器被调谐至多个频率。此外，孔106和可变孔径孔108(单独或者结合起来)也被构造成对调谐起作用。因此，比起使用传统低音反射外壳的可能范围，驱动器102的偏移可以在更宽的范围上被减小。这得益于将第三至第五孔调谐至不同谐振频率。如相关领域的技术人员所知的，具体的调谐控制依赖于各种参数，包括目标外壳尺寸以及安装在主腔104内的驱动器的具体特性。因此，本发明的范围无意被限制于任何特定的调谐配置。

优选地，第一孔106是固定孔，其同时允许在主腔104与第二腔110之间枢轴转动。第二孔108是可变孔径孔，其允许对外壳低频校准的细调。第一至第五孔中的每个都优选地是阻力衰减(resistively damped)的。本发明的范围意在包括所有的阻力衰减形式。就是说，衰减的范围可以从其中孔用作亥姆霍兹(Helmholtz)谐振器(低音反射端口)的最小阻力衰减，到其中阻力孔不再用作谐振器而用作阻力衰减端口的完全阻力衰减。就是说，在一个实施例中，阻力衰减端口基本上不表现出特征谐振。如相关领域的技术人员所知的，亥姆霍兹谐振器被调谐至特定频率，以提高并延长低频响应。

为了允许主腔104相对于第二腔110和第三腔112枢轴转动，固定孔径的第一孔106和可变孔径的第二孔108位于同一轴线130上。在优选实施例中，孔(孔径)106和108起枢轴的作用，并且利用如O型环的垫圈或其他合适的衰减机构来在各个腔之间提供气密性密封并提供振动控制。此机械隔离有助于避免将振动引入相邻的腔内。虽然优选地，同时用作枢轴的第一孔106和第二孔108设有弹性密封件，该密封件对空气密封枢轴与主扬声器组件之间的接合部并提供振动衰减。但是，本发明的范围并不限制于此，而是意在包括任何具有合适衰减及密封特性的柔性垫圈。如下面针对图4进一步描述的，在一些情况下，形成可变孔径孔的盘可以提供合适的密封，而不用设置额外的柔性或弹性垫圈。

本发明的范围意在延伸至在第一至第五孔中的阻力衰减的所有组合。就是说，对于没有限制的示例，本发明的一个实施例可以包括轻微衰减的孔114、116和118与完全阻力衰减的孔106和108的组合。在此示例性的结构中，孔114、116和118将用作亥姆霍兹谐振器，而孔106和108将仅用作阻力衰减孔或端口。

使用三个腔且其中超过一个孔用作谐振器，将获得多个孔调谐频率。如相关领域的技术人员所知的，获得的频率数量依赖于每个端口中的衰减量，以及孔及外壳的尺寸。主要利用各种声阻作为设计工具，以允许在可变孔径孔可提供的宽的调整范围上控制系统响应。通过将扬声器系统调谐至多个频率，与传统的开孔的扬声器相比，实现了较低的驱动器偏移、较高的声压水平以及较低的失真。对第三腔的可变孔径开孔(如孔108)允许对外壳低频校准的细调，这使得扬声器在不同位置都最优化地运行。例如，通过收缩孔108的孔径，就减小了扬声器系统的低频延伸。

如相关领域的技术人员所知的，将扬声器定位在室内环境中会影响扬声器的音频再现特性。例如，将扬声器更靠近诸如墙壁之类的房间边界布置会具有改善低频内容的典型效果。如这里所使用的，房屋边界包括任何房屋表面，如墙壁、地板和天花板。在将足够大的物体(如书桌及其他家具)布置在扬声器附近的情况下，其也就用作这些边界的延伸。扬声器到这些边界的距离改变了较低的中低频率与较高中高频率之间的平衡。相反地，将扬声器移动远离墙壁或其他边界就减小了低频再现。根据不同的实施例，阻力衰减端口和外壳被构造成提供可变水平的较低频率的增强，以补偿不同的边界效应。优选地，可变孔径孔108与主腔104耦合，使得向前和向后旋转驱动器102的方向(通过旋转主腔104)分别导致孔径尺寸相应的增加或减小。反映在各个实施例中的配置使得扬声器系统特性可以根据收听环境而定制。

图2是示出根据本发明一个实施例的图1所示扬声器系统的俯视图的示图。为了便于说明，第二腔和第三腔没有示出，除了表示其大体方位的轮廓202。主腔104优选地绕由第一孔(和枢轴)106与第二孔(和枢轴)108(即，可变孔径)形成的轴线130旋转。在示出的实施例中，枢轴/孔的组合位于主腔的几何中心处。在另一实施例中，枢轴/孔可以位于任何其他位置，即偏心定位。例如，枢轴/孔可以定位在也不与驱动器轴线共线的偏心位置处。

尽管根据一个实施例本发明的范围意在延伸至主腔相对于其相邻腔(即，第二腔和第三腔)的任何角度的旋转，但是主腔被构造为旋转约正或负十度。优选地并且根据另一实施例，主腔被构造为最小旋转正或负十度。如相关领域的技术人员所理解的，较大的旋转范围提供了更大的声学优势的潜力。

第一孔106用作枢轴，并且还提供了一种用于在主扬声器组件或外壳内的主(第一)腔与第二腔之间声学连通的手段。第二孔108(枢轴组件)用作可变孔径孔及枢轴，并提供了一种用于在主扬声器组件内的第一腔与第三腔之间声学连通的手段。

在一个实施例中，当第一子外壳朝向扬声器系统100前方(朝向听众-扬声器系统轴线219)枢轴转动(旋转)时，第二孔108增大孔径尺寸，并当第一子外壳朝向扬声器系统后方旋转时减小孔径尺寸。在运行时，这增强或减小了低音效果。例如，旋转主腔104及其驱动器以朝向后方(由α-角变化表示)使孔径收缩，导致外壳的中低音输出增大。伴随的中低音输出的增大以及侧激发(横激发)驱动器102的向后定向，使得扬声器系统更适于远离围绕扬声器系统的边界(如后壁)210布置。相反地，从名义上的侧激发方向212旋转主腔104以使得驱动器102朝向前方使孔径扩大，这增加了低频范围并减小了中低音输出，以更靠近边界210布置。将主腔104向前旋转还使驱动器102远离后边界。在两种情况下，由于失真信号从房间边界反射，驱动器102的定向帮助最大化该失真信号到达的延迟时间，并帮助减小其在收听位置218处的大小。

这里所提供的扬声器在室内相对于边界的定向及布置的示例仅是示意性的，而无意限制本发明的范围。应认识到，扩音器系统及房间边界的相互作用将在不同频带中变化，并且依赖于扩音器外壳的调谐以及扩音器系统中的外壳与一个或多个边界之间的实际距离。由此，本发明的范围意在包括设置有可调声学加载机构的所有扩音器系统，该可调声学加载机构被构造为响应于主腔的枢轴转动运动来进行调节。由此，本发明的范围包括但不限于当不变孔径收缩时在除较低中间范围之外的频带中增大输出水平的扩音器系统，以及设计成仅仅覆盖人类可听到的频率范围的一小部分的扩音器系统。此外，本发明的范围还包括当主子外壳的驱动器朝向扬声器系统前方枢轴转动时收缩的可调孔，以及设置有任何与所耦合主腔的运动相关的任何形式的孔径调节的可调孔。

图3是示出根据本发明一个实施例的扬声器系统300的立体图的示图。主腔302示为具有侧激发定向的驱动器304。尽管已经描述了具有位于如外壳308的较大外壳中的各个腔的各个实施例，但本发明并不限于此。就是说，本发明的范围意在延伸至具有相互物理分离且仅通过孔声学结合的腔的任意构造的扬声器系统。驱动器306、307是位于分离子外壳中的前激发驱动器，以提供中高频播放。优选地，扬声器系统300以及其他实施例中描述并说明的扬声器系统与分离的低音扩音器(subwoofer)结合使用。即优选地，扩音器系统被构造成这样，结合侧激发中低及低音驱动器和前激发中高驱动器，使得低音扩音器主要提供最低频率音频信号的音频再现。但是，本发明的范围意在延伸至其中未利用分离低音扩音器的系统构造，例如，由侧激发驱动器提供所再现的最低频率。优选地，中低驱动器覆盖上至较低的中音(约300Hz)的低音频率，然而这里所描述的中/高频率驱动器一般覆盖从约300Hz至20KHz的范围。

无论如何无意限制本发明而仅仅为了说明的目的，低音频率一般覆盖从约20Hz至160Hz的范围。中音频率覆盖从约160Hz至1300Hz的范围的频率范围。高音或高频覆盖从约1300Hz至约20KHz的范围。

图4A及4B分别示出了根据本发明一个实施例的孔的立体图。图4A示出了固定孔400，例如如图1所示位于主腔104与第二腔110之间的孔106。就是说，固定孔400可以由合适成份的管状材料形成或由相关领域技术人员已知的其他制造技术和材料形成。在孔中提供声阻的技术也是相关领域技术人员已知的，因此在这里将不再详述。

根据一个实施例，如图4B所示，可变孔径孔/枢轴(例如，图1所示的孔108)包括两个相邻的盘，每个盘都包括至少一个槽并优选地包括两个环形槽。通过相对于第二盘406旋转第一盘404，以使得环形槽410-411之间的重叠量增加或减小，来实现孔径的扩大及收缩。材料的成份并不关键，但一定程度的“气密性”是优选的。优选的是，孔径的大小被设为所需的实际阻力量的函数，且应与设计的其他参数一同被确定。相邻盘402中的第一盘404耦合到主腔(图1中的104)且第二盘406耦合至第三腔(图1中的112)。这样，主腔的运动同时导致孔径的收缩或扩大，这允许根据收听环境来调整扬声器系统的特性，特别是扬声器系统相对于墙壁或室内的其他声音边界或物体的定位。盘404和406在组装好时构造成叠置的布置，并且当组装当盘404和406彼此相对旋转时形成面积变化的孔径。如果在盘404和406之间提供适当的密封程度，则用于孔径的材料不受限制。根据其他实施例，盘404与构成主腔104的外壳一体成形，且盘406与腔112一体成形。就是说，在特定的实施例中，盘404与形成主腔104的外壳模制成形，而盘406与形成第三腔112的外壳模制成形。

由侧激发驱动器提供的声学滤波主要是驱动器大小、外壳尺寸、关心的频率以及听众与扬声器驱动器的轴线之间的角度这些参数的函数。

图5A和5B分别示出了根据本发明一个实施例的扬声器系统的俯视图和剖视图。如图5A所示，孔枢轴机构504、505位于主腔502中的偏心位置处。通过定位孔枢轴504使其轴线512位于偏离驱动器轴线506的位置处，当侧激发扬声器驱动器508振动时，附加的扭曲应力施加到形成于孔枢轴504中的O型环518或其他柔性垫圈上。如果孔枢轴504的管状体与各个主外壳壁516及第二腔514壁之间的摩擦力很低，则用于枢轴组件(孔枢轴)的单个O型环518将对主腔502相对于第二腔及第三腔(图中未示出)的运动提供有效衰减。根据另一实施例，例如可能更适合于位于驱动器轴线506上或附近的枢轴，一个或更多O型环位于管状体510与形成在外壳壁中的孔之间。此构造可提供更大的灵活性和衰减。图5B示出了图5A所示的孔枢轴机构504沿剖面线5B-5B的剖视图。优选地，第二孔枢轴机构(505)是如图4B构造的可变孔径孔。应认识到，本发明的范围应包括用于形成孔枢轴以及可变孔径机构或组件的其他技术，并且所提供的附图仅用于说明一个或更多实施例。

虽然为了清楚理解的目的而详细说明了上述本发明，但是很明显可以在所附权利要求的范围内进行某些变化和修改。由此，这里的实施例应被视为说明性的而非限制性的，且本发明不限于这里所给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围及等同方案内进行修改。

Claims

1.一种扩音器扬声器系统，包括：

主腔，其具有第一驱动器，所述第一驱动器在其后表面与所述主腔的封闭气体体积接触的情况下被安装；

第二腔，其通过第一孔声学耦合到所述主腔；和

第三腔，其通过第二孔声学耦合到所述主腔；其中所述主腔、第二腔和第三腔中的每个都包括一个耦合到周围环境的孔，且其中所述第二孔是可变孔径的孔。

2.如权利要求1所述的扩音器系统，其中所述主腔可绕所述第一孔和第二孔相对于所述第二腔和第三腔枢轴转动。

3.如权利要求2所述的扩音器系统，其中所述可变孔径孔被耦合来随着所述主腔相对于所述第三腔的枢轴转动运动而收缩和扩大。

4.如权利要求3所述的扩音器系统，其中所述主腔可从中间位置相对于所述第二腔和第三腔在从0到至少+/-10度的范围内枢轴转动。

5.如权利要求1所述的扩音器系统，其中所述主腔基本上被定向成使得所述第一驱动器在与所述扬声器和听众位置之间的轴线垂直的侧向上激发。

6.如权利要求1所述的扩音器系统，还包括其中安装有第二驱动器的第四腔，所述第二驱动器b被构造用于再现具有比所述主腔的主音频再现频带更高频带的音频。

7.如权利要求6所述的扩音器系统，其中所述第四腔和第二驱动器的组合被构造用于再现中/高频带的音频。

8.如权利要求6所述的扩音器系统，其中安装在所述第四腔中的所述第二驱动器被构造为基本上沿听众与所述扬声器系统之间的轴线激发。

9.如权利要求3所述的扩音器系统，其中所述枢轴转动运动被构造为绕孔枢轴轴线进行，且所述孔枢轴轴线定位成基本上与所述第一驱动器轴线相交。

10.如权利要求3所述的扩音器系统，其中所述枢轴转动运动被构造为绕孔枢轴轴线进行，且所述孔枢轴轴线定位成偏离所述第一驱动器轴线。

11.如权利要求1所述的扩音器系统，其中所述第一至第五端口中的至少一个子集是阻力衰减孔。

12.如权利要求1所述的扩音器系统，其中所述第一至第五端口中的至少一个子集是亥姆霍兹谐振器。

13.如权利要求1所述的扩音器系统，其中所述可变孔径孔通过两个相邻的盘的开口中的重叠来控制。

14.一种扩音器系统，包括：

主腔，其容纳有相对于所述扩音器系统与听众之间的轴线在基本上侧向的方向上激发的驱动器；

第二腔，其声学耦合到所述主腔；

第三腔，其声学耦合到所述主腔，其中所述主腔被构造为相对于所述第二腔和第三腔两者枢轴转动，且其中所述扬声器系统被构造成使得所述主腔的声学特性响应于所述主腔相对于所述第三腔的旋转而变化。

15.如权利要求14所述的扩音器系统，其中位于所述主腔与所述第二腔和第三腔中的每个之间的组合孔枢轴使得所述主腔可以相对于所述第二腔和第三腔枢轴转动，并提供了所述腔之间的声学耦合。

16.如权利要求15所述的扩音器系统，其中所述组合孔枢轴沿枢轴转动轴线形成，且所述枢轴转动轴线基本上与所述主腔驱动器轴线相交。

17.如权利要求15所述的扩音器系统，其中至少一个组合孔枢轴是可变孔径孔，其被构造为响应于所述主腔相对于所述第三腔的旋转运动而同时改变所述孔径尺寸。

18.如权利要求15所述的扩音器系统，其中所述可变孔径孔中的开口尺寸通过形成所述孔的两个相邻的盘的开口中的重叠来控制。

19.如权利要求15所述的扩音器系统，其中所述主腔中的所述驱动器相对于目标听众在侧激发方向上被定向，并被构造来再现较低的中低音频率，并且所述扩音器系统还包括其中安装有前激发第二驱动器的第四腔，所述第二驱动器被构造用于再现中/高频率。