JP6890650B2 - 超指向性スピーカー - Google Patents

Description

本発明は、超指向性スピーカー（ＳＵＰＥＲ ＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬ ＳＰＥＡＫＥＲ）に係わり、より具体的にはスピーカーユニットを互いに隣接した状態で整列配置し、前述のスピーカーユニットから出力される音を段階的に重ねていくことで、遠距離に音をきれいに伝えることができる超指向性スピーカーに関する。

一般的なスピーカーは音を空気中のあらゆる方向に届ける。しかし必要に応じて特定の方向だけに音を届けたい場合があり得る。例えば、トンネルでの信号の伝達、工事中のエリアに関する案内や競技場での活用などが考えられる。こうした場合、パラボリックアンテナを利用する方法があるが、反射器ｃの焦点に一般スピーカーを設置し、出力された音が反射器に反射され直進性を持つようにする仕組みである。しかしこのような方式は、直径が非常に大きい皿状の反射器が必要となり、音の到達距離も短く、反射された音の相互干渉により音質も落ちることがあるため、活用性を高めるためにより簡単な仕組みで超指向性スピーカーを構成し、よりきれいな音を遠距離に届けられる方法が必要である。

韓国登録特許第１０-１９８１５７５号明細書

本発明は、前述の問題点を解決するために考案されたもので、本発明における超指向性スピーカーは少なくとも１つのスピーカーユニットによって構成され、前述のスピーカーユニットは外部から入力される信号に対応する音を出力する音出力装置、前述の音出力装置と結合され、前述の音出力装置から出力される音を外部に出力するパイプと、前述のパイプの内部に構成され、前述の音出力装置から出力される音を予め定義された方向性を有するように導くウェーブガイドを含めて構成されることが可能である。

こうした本発明の構成に基づき、各スピーカーユニットから出力される音を段階的に重ねていくことで、遠い所まできれいな音を届けることができ、従来はブーザーとしてのみ使われてきたピエゾスピーカーを改良して活用することで、サイズを大幅に縮小できる超指向性スピーカーを提供することを目的とする。

本発明の一実施例に基づく超指向性スピーカーは少なくとも１つのスピーカーユニットによって構成され、前述のスピーカーユニットは外部から入力される信号に対応する音を出力する音出力装置；前述の音出力装置と結合され、前述の音出力装置から出力される音を外部に出力するパイプ；及び前述のパイプの内部に構成され、前述の音出力装置から出力される音を予め定義された方向性を有するように導くウェーブガイド；を含むことができる。

一実施例において、前述の音出力装置は振動プレートの振動によって音を出力することができる。

一実施例において、前述の音出力装置は前述の振動プレートの両面に圧電プレートが付着されて形成されることが可能である。

一実施例において、前述のスピーカーユニットは複数で構成されることが可能である。

一実施例において、前述の超指向性スピーカーは前述の複数のスピーカーユニットそれぞれから出力される音が進行方向に沿って進行しながら段階的に重なることができる。

一実施例において、前述のスピーカーユニットは互いに隣接して予め定義された配置構造に沿って整列されることが可能である。

一実施例において、前述のスピーカーユニットは隣接した他の前述のスピーカーユニットとの中心距離が最短となるように配置されることが可能である。

一実施例において、前述のウェーブガイドは前述の整列されたスピーカーユニットそれぞれから出力される音に方向性を与えて互いに重なり合うようにする所定の形状で形成されることが可能である。

一実施例において、前述のウェーブガイドは前述の音出力装置から出力される音が通る前述のパイプの内部空間に対する間隔を変えることができる。

一実施例において、前述のウェーブガイドは先端が前述のパイプの中心に位置する円錐形に形成される上部；及び半球形に形成される下部；を含めて構成されることが可能である。

本発明の一実施例に基づく超指向性スピーカーは従来のピエゾスピーカーを改良してスピーカーユニットを構成すること、超指向性スピーカーのサイズを大幅に縮小させる効果がある。

本発明の一実施例に基づく超指向性スピーカーは、各スピーカーユニットから出力される音に方向性を与える方法を取ることで、各スピーカーユニットから出力される音が進行しながら互いに段階的に重なり合うようにすることで、音が持続的に一定以上のデシベルを保つようにし、それと同時に遠い所までハウリング（Ｈｏｗｌｉｎｇ）現象を起こすことなく、きれいな音が届けられるようにすることができる。

本発明の一実施例に基づく音出力装置（２１０）の構成を説明するための内部投影図である。 は本発明の一実施例に基づく音出力装置（２１０）の断面を示した図面である。 本発明の一実施例に基づくスピーカーユニット（２００）の構成を説明するための図面である。 本発明の一実施例に基づくスピーカーユニット（２００）の構成を説明するための図面である。 本発明の一実施例に基づくスピーカーユニット（２００）の構成を説明するための図面である。 本発明の一実施例に基づくスピーカーユニット（２００）の配置構造を説明するための図面である。 本発明の一実施例に基づき、超指向性スピーカー（１００）を通じて音を重ねる過程を説明するための図面である。 本発明の一実施例に基づき、超指向性スピーカー（１００）を通じて音を重ねる過程を説明するための図面である。 本発明の一実施例に基づく超指向性スピーカー（１００）を通じて出力される音の伝達効果を示すグラフである。

本発明について、添付の図面を参照しながら詳しく説明すると次の通りである。ここで、重複する説明、本発明の要旨を余計に不明確にする恐れのあれる公知の機能や構成に関する詳細な説明は省略する。本発明の実施形態は、当業界において平均的な知識を有する者に対し本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及びサイズ等は、より明確な説明のために誇張されることがある。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む・含める」といった場合、これば特に相反する記載がない限り他の構成要素を排除するのでなく他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

本発明の一実施例に基づく超指向性スピーカー（１００）は、少なくとも１つのスピーカーユニット（２００）で構成されることができ、スピーカーユニット（２００）は音出力装置（２１０）、パイプ（２２０）及びウェーブガイド（２３０）を含めて構成されることが可能である。

スピーカーユニット（２００）は、スピーカーから出力される音を指向された特定の方向に向けて一般的なスピーカーより一層遠くそして明確に伝えられる本発明の超指向性スピーカー（１００）を構成する単位スピーカー装置を意味することがあり、一実施例に基づき、複数で構成されることが可能である。

図５及び図６を参照すると、本発明の一実施例に基づくスピーカーユニット（２００）の形状を見ることができる。図５はスピーカーユニット（２００）ひとつの断面構成を示しており、図６はこうしたスピーカーユニット（２００）が複数で構成されて超指向性スピーカー（１００）を構成している実施例を示している。図６の実施例によると、スピーカーユニット（２００）それぞれから出力される音は互いに重なり合うことが可能であり、これによって前述の超指向性スピーカー（１００）を構成できるようになる。また、スピーカーユニット（２００）の構成及びスピーカーユニット（２００）の配置を通じて超指向性スピーカー（１００）を構成する詳しい方法については後述する。

一実施例において、スピーカーユニット（２００）が複数で構成される場合、各スピーカーユニット（２００）が互いに隣接して予め定義された配置構造に沿って整列されることが可能である。

これについて、図６は本発明の一実施例に基づくスピーカーユニット（２００）の配置構造を説明するための図面である。図６では、本発明の好ましい実施例に基づき、８ｘ８の形で計６４のスピーカーユニット（２００）を使って配置しており、各スピーカーユニット（２００）から出力される音を重ねるために互いに隣接するように配置している。しかし、複数で構成されるスピーカーユニット（２００）の配置構造は、図６の実施例に限られるものではなく、その必要性や目的に応じて４ｘ４、５ｘ１０等の配置構造でスピーカーユニット（２００）が整列されることが可能である。

一実施例において、各スピーカーユニット（２００）は隣接した他のスピーカーユニット（２００）との中心距離が最短となるように配置されることが可能である。図６を参照すると、各スピーカーユニット（２００）は互いの中心距離が最短となるように配置されている。図６の実施例では、各スピーカーユニット（２００）が円筒形に構成された場合において隣接した他のスピーカーユニット（２００）との中心距離が最短となるように配置されている様子を示しているが、本発明のスピーカーユニット（２００）の外形（後述のパイプ（２２０）を意味することがあり得る）はこれに限られるものではなく、四角形や六角形の柱の形状を含む多様な形状に形成されることが可能である。

音出力装置（２１０）は、スピーカーユニット（２００）を構成する要素の一つであり、スピーカーユニット（２００）から出力される音を発生させることのできる装置である。

これについて、図１は本発明の一実施例に基づく音出力装置（２１０）の構成を説明するための内部投影図であり、図２は本発明の一実施例に基づく音出力装置（２１０）の断面を示した図面である。

図１及び図２によると、本発明の一実施例に基づく音出力装置（２１０）は、振動プレート（２１１）、圧電プレート（２１２）、導線（２１３）、端子（２１４）、フィルム（２１５）、音出力ホール（２１６）及びハウジング（２１７）を含めて構成されることが可能である。

一実施例において、音出力装置（２１０）は、外部から入力される信号に対応する音を出力することができる。図１を参照すると、音出力装置（２１０）は、ハウジング（２１７）の一側に備えられた端子（２１４）を通じて音を出力するための信号の入力を受けることができる。

一実施例において、音出力装置（２１０）は、振動プレート（２１１）の振動によって音を出力することができる。ハウジング（２１７）の一側に形成される端子（２１４）を通じて外部から入力された信号は導線（２１３）を通じて振動プレート（２１１）に届くことができる。 ここで、振動プレート（２１１）は、金属製素材のような導電性物質で構成されることで、導線（２１３）を通じて送られる信号を圧電プレート（２１２）に伝える役割を遂行することができる。圧電プレート（２１２）は、逆圧電効果を発生させるための構成であり、このために水晶またはロッシェル塩等の物質で構成されることができ、振動プレート（２１１）に付着され互いにつながることで、信号を受け取ることができる。圧電プレート（２１２）は、振動プレート（２１１）から受け取った電気的信号に基づき収縮や膨張を含む物理的変形を起こすことができ、圧電プレート（２１２）で発生する物理的変形によって振動プレート（２１１）が振動することで、スピーカーユニット（２００）から出力されることのできる音が発生するようになる。

一実施例において、音出力装置（２１０）は、振動プレート（２１１）の両面に圧電プレート（２１２）が付着されて形成されることが可能である。図２の実施例によると、振動プレート（２１１）の両面に付着された圧電プレート（２１２）を確認することができる。従来のピエゾ（Piezo）スピーカーは振動プレート（２１１）にひとつの圧電プレート（２１２）が付着される構成になっているが、本発明の一実施例に基づく音出力装置（２１０）は、振動プレート（２１１）の両面に圧電プレート（２１２）が付着されて構成されることでスピーカーとしての機能が拡大し、こうした改良型ピエゾスピーカーを含むスピーカーユニット（２００）によって超指向性スピーカー（１００）を構成することができるようにした。

一実施例において、振動プレート（２１１）で発生する音はフィルム（２１５）によって音出力ホール（２１６）の方向に進むことができる。フィルム（２１５）は薄い膜で構成されることができ、振動プレート（２１１）の下段に付着された圧電プレート（２１２）とつながることで、発生する音が特定の方向に集まって進むようにすることができる。図１の実施例を参照すると、音出力ホール（２１６）はハウジングの一面に形成されることができ、フィルム（２１５）によって集まって進む音をハウジング（２１７）の外に出す役割をすることができる。内容を整理すると、振動プレート（２１１）を通じて発生する音はフィルム（２１５）によって導かれ、音出力ホール（２１６）を通じてハウジング（２１７）の外に出力されることが可能である。

また、図１及び図２に示された音出力装置（２１０）は、本発明の好ましい実施例に基づいて構成されているが、その構成要素が図１及び図２に示された実施例に限られるものではなく、必要に応じて一部の構成要素が追加、変更又は削除されることが可能である。

パイプ（２２０）は、音出力装置（２１０）と結合され、音出力装置（２１０）から出力される音を外部に出力することができる。

これについて、図３乃至図５によると、音出力装置（２１０）と結合されつながることのできるパイプ（２２０）に係る実施例を確認することができる。

一実施例において、図５によると、音出力装置（２１０）から出力される音は音出力装置（２１０）に結合されたパイプ（２２０）の内部を通って進むことができる。パイプ（２２０）は、音出力装置（２１０）から出力される音をパイプ（２２０）が指向する方向に進むようにする役割をすることができる。これによって、各スピーカーユニット（２００）が含むパイプ（２２０）の構成を通じて本発明の超指向性スピーカー（１００）が指向する方向に音が進むことができる。

ウェーブガイド（２３０）は、パイプ（２２０）の内部に構成され、音出力装置（２１０）から出力される音を予め定義された方向性を有するように導くことができる。

これについて、図３乃至図５によると、本発明の好ましい実施例に基づきパイプ（２２０）の内部に構成されるウェーブガイド（２３０）の形態を確認することができる。

一実施例において、ウェーブガイド（２３０）は、スピーカーユニット（２００）それぞれから出力される音に方向性を与えて互いに重なり合うようにする所定の形状で形成されることが可能である。本発明の好ましい実施例として前述のスピーカーユニット（２００）が複数で構成されて予め定義された配置構造で整列する場合、ウェーブガイド（２３０）の構成が存在しない状態ではスピーカーユニット（２００）から出力される音が直進のみすることになり互いに重なり合うことが難しい場合がある。従って、音が直進する成分以外に他の方向に進む成分を有するようにする必要がある。これによって、ウェーブガイド（２３０）は、音出力装置（２１０）から出力される音がパイプ（２２０）内部を通る過程で予め定義された方向性を持つようにする役割をすることができる。また、ウェーブガイド（２３０）の形態が図３乃至図５に示されている実施例に限られるものではなく、超指向性スピーカー（１００）が目標とする音の重なる効果を達成するために他の形で構成されることが可能である。

一実施例において、ウェーブガイド（２３０）は、音出力装置（２１０）から出力される音が通るパイプ（２２０）の内部空間に対する間隔を変えることができる。前述のように、ウェーブガイド（２３０）の形状は超指向性スピーカー（１００）が目標とする音の重なる効果を達成するためにいくらでも変形されることができ、これによって音出力装置（２１０）から出力される音が通るパイプ（２２０）内部の空間を変化させる方法を通じて音に方向性を付与することができる。

一実施例において、ウェーブガイド（２３０）は、先端がパイプ（２２０）の中心に位置する円錐形に形成される上部（２３１）及び半球形に形成される下部（２３２）を含めて構成されることが可能である。図５には本発明の好ましい実施例に基づいて構成されたウェーブガイド（２３０）の形状が示されている。 ウェーブガイド（２３０）の上部（２３１）は、円錐形に形成されることができ、その先端がパイプ（２２０）内部又はパイプ（２２０）の端の部分と一直線上に置かれるように位置することができる。ウェーブガイド（２３０）は、上部（２３１）の先端から下部（２３２）側に進行するにつれその幅（厚さ）が広くなり一定の幅に達するとそれ以上広くならないこともあり得る。ウェーブガイド（２３０）の上部（２３１）と下部（２３２）の間にはパイプ（２２０）の内部で固定されるためのつなぎ目となる部分が構成されることがあり得る。ウェーブガイド（２３０）の下部（２３２）は、音出力装置（２１０）から出力される音が最初ぶつかる部分であり、音が進行するとき発生する抵抗を減らすために球形に形成されることが可能である。結果的に、ウェーブガイド（２３０）を側面からみると、下部（２３２）側が曲線形に形成され、上部（２３１）側の端に進むほど薄くなり尖った形態に形成される流線形に形成されることが可能である。

図７及び図８は本発明の一実施例に基づき超指向性スピーカー（１００）を通じて音が重なる過程を説明するための図面である。

図７及び図８には、８つのスピーカーユニット（２００）で構成された超指向性スピーカー（１００）の例が示されている。各スピーカーユニット（２００）から出力される音の最初のデシベル（ｄＢ）が１２５ｄＢである場合、音の進行方向にそってもう１段重なれば場合１２８ｄＢになることができ、同じ方法によって段階的に重なり、５段重なれば１４０ｄＢに達することができる。 このように音が段階的重なることは本発明の一実施例に基づくウェーブガイド（２３０）によって音出力装置（２１０）から出力される音が導かれ方向性を持つようになることで発生できる。

図９は本発明の一実施例に基づく超指向性スピーカー（１００）を通じて出力される音の伝達効果を示すグラフであり、各地点でのデシベル（ｄＢ）の測定結果が示されている。

より具体的に、本発明の好ましい実施例に基づき、振動プレート（２１１）の両面に圧電プレート（２１２）を付着して音出力装置（２１０）を構成し、こうした音出力装置（２１０）と前述のパイプ（２２０）とウェーブガイド（２３０）とを含むようにスピーカーユニット（２００）を構成した上で、こうしたスピーカーユニット（２００）を前述の８ｘ８の配置構造に沿って整列し実験した結果に係るデータを示すグラフである。

図９によると、図７及び図８の実施例から分かるように、本発明の一実施例に基づく超指向性スピーカー（１００）は、各スピーカーユニット（２００）から出力される音を互いに段階的に重ね合っていき、これを通じて超指向性スピーカー（１００）が指向する方向（図９のｙ方向）に進行する音については持続的に高いデシベル（ｄＢ）を保つことができることが分かる。

ここまで本発明の好ましい実施例を参照しながら説明しているが、当該技術分野の熟練した当業者は、下記の特許請求範囲に記載された本発明の思想と領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様な形に修正したり変更することができることを理解できる。

１００:超指向性スピーカー
２００:スピーカーユニット
２１０:音出力装置
２１１:振動プレート
２１２:圧電プレート
２１３:導線
２１４:端子
２１５:フィルム
２１６:音出力ホール
２１７:ハウジング
２２０:パイプ
２３０:ウェーブガイド
２３１:上部
２３２:下部

Claims (10)

1. 少なくとも１つのスピーカーユニットで構成される超指向性スピーカーにおいて、
   前記スピーカーユニットは、
   外部から入力される信号に対応する音を出力する音出力装置；
   前記音出力装置と結合され、前記音出力装置から出力される音を外部に出力するパイプ；及び
   前記パイプの内部に構成され、前記音出力装置から出力される音を予め定義された方向性を有するように導くウェーブガイド；を含み、
   前記音出力装置は、振動プレート、圧電プレート、およびフィルムを含み、前記フィルムは薄い膜から構成されて、前記圧電プレートに接続されている、超指向性スピーカー。
2. 請求項１において、
   前記音出力装置は、
   前記振動プレートの振動によって音を出力することを特徴とする、超指向性スピーカー。
3. 請求項２において、
   前記音出力装置は、
   前記振動プレートの両面に前記圧電プレートが付着されて形成されることを特徴とする、超指向性スピーカー。
4. 請求項１において、
   前記スピーカーユニットは、
   複数で構成されることを特徴とする、超指向性スピーカー。
5. 請求項１において、
   前記超指向性スピーカーは、
   複数の前記スピーカーユニットそれぞれから出力される音が進行方向に沿って進行しながら段階的に重なるようにすることを特徴とする、超指向性スピーカー。
6. 請求項４において、
   前記スピーカーユニットは、
   互いに隣接して予め定義された配置構造に沿って整列することを特徴とする、超指向性スピーカー。
7. 請求項６において、
   前記スピーカーユニットは、
   隣接した他の前記スピーカーユニットとの中心距離が最短となるように配置されることを特徴とする、超指向性スピーカー。
8. 請求項６において、
   前記ウェーブガイドは、
   前記整列されたスピーカーユニットそれぞれから出力される音に方向性を与えて互いに重なり合うようにする所定の形状で形成されることを特徴とする、超指向性スピーカー。
9. 請求項８において、
   前記ウェーブガイドは、
   前記音出力装置から出力される音が通る前記パイプの内部空間に対する間隔を変えることを特徴とする、超指向性スピーカー。
10. 請求項９において、
    前記ウェーブガイドは、
    先端が前記パイプの中心に位置する円錐形に形成される上部；及び
    半球形に形成される下部；を含めて構成されることを特徴とする、超指向性スピーカー。

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