KR100434619B1 - 스피커 장치 - Google Patents

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KR100434619B1
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 스피커 장치는 제 1 스피커, 제 2 스피커, 및 제 1 스피커와 제 2 스피커가 서로를 향하도록 제 1 스피커 및 제 2 스피커를 서로로부터 이격시키기 위한 제 1 스페이서를 포함한다. 제 1 스피커와 제 2 스피커는 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치된다. 제 1 스피커, 제 2 스피커 및 제 1 스페이서는 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 대향면들로부터 출력된 사운드가 통과하는 제 1 사운드 통로를 형성한다. 본 발명에 따른 스피커 장치는 n 개의 스피커와 (n-1) 개의 스페이서를 포함하며 짝수번째의 스피커 및 홀수번째의 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 배열될 수 있다.

Description

스피커 장치{Speaker system}
스피커는 진동판을 진동시켜서 주변 공기의 압력(음압; sound pressure)을 변화시킴으로써 사운드를 출력한다.
단일 스피커가 충분한 음압을 제공하지 않는 경우에, 소망 음압은 복수의 스피커로부터 출력되는 사운드를 합성함으로써 얻어질 수 있다.
도 12는 4개의 스피커를 포함하는 종래의 스피커 장치(1200)의 평면도이다.스피커 장치(1200)는 평면 배플판(planar baffle plate; 1210)상에 제공되는 제 1 스피커(1201), 제 2 스피커(1202), 제 3 스피커(1203) 및 제 4 스피커(1204)를 포함한다.
도 13은 스피커의 개수와 음압의 증가 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 음압의 증가는 임의 개수의 스피커로부터 합성된 음압과 단일의 스피커로부터 출력된 음압 사이의 차이로서 한정되고, 데시벨(dB) 단위로 표현된다. 도 13에 도시된 그래프는 하기의 수학식에 의해 주어지고, 여기서 L 은 70dB 이 된다.
표 1은 상기 수학식에 의해 구해진 특정한 값을 나타낸다.
a = Lp(a) =
1 -1.421·10-14
2 6.021
3 9.542
4 12.041
5 13.979
6 15.563
7 16.902
8 18.062
9 19.085
10 20
도 13 및 표 1에 도시된 바와 같이, 스피커의 개수가 증가하면, 음압이 증가한다.
평면 영역에 복수의 스피커를 포함하는 종래의 스피커 장치(1200)는 하기의 문제점을 갖는다. 예를 들어, 스피커 장치가 차량의 내부 공간에서 제한된 표면적을 갖는 실내의 벽 또는 선반상의 공간에 위치될 때, 위치될 수 있는 스피커의 개수가 제한된다. 결과적으로, 음압은 소망에 따라 증가될 수 없다.
본 발명에 따른 스피커 장치는 제 1 스피커, 제 2 스피커, 및 제 1 스피커와 제 2 스피커가 서로를 향하도록 제 1 스피커 및 제 2 스피커를 서로로부터 이격시키기 위한 제 1 스페이서를 포함한다. 제 1 스피커와 제 2 스피커는 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치된다. 제 1 스피커, 제 2 스피커 및 제 1 스페이서는 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 대향면들로부터 출력된 사운드가 통과하는 제 1 사운드 통로를 형성한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 제 1 사운드 통로를 통과하는 사운드의 전달 방향이 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 제 1 사운드 통로가 형성된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 스피커 장치는 제 1 사운드 통로를 통과하는 사운드가 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 배향되도록 제공된 적어도 하나의 배플판을 부가로 포함한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 스피커 장치는 제 1 사운드 통로를 통과하는 사운드가 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 배향되도록 제공된 적어도 하나의 배플판을 부가로 포함한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 스피커 장치는 제 3 스피커와, 제 2 스피커 및 제 3 스피커가 서로를 향하도록 제 2 스피커 및 제 3 스피커를 서로로부터 이격시키기 위한 제 2 스페이서를 부가로 포함한다. 제 2 스피커와 제 3 스피커는 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치된다. 제 2 스피커, 제 3 스피커 및 제 2 스페이서는 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 제 2 사운드 통로를 형성한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 제 2 사운드 통로는 제 2 사운드 통로를 통과하는 사운드의 전달 방향이 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 스피커 장치는 제 2 사운드 통로를 통과하는 사운드가 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 배향되도록 제공된 적어도 하나의 배플판을 부가로 포함한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 스피커 장치는 제 2 사운드 통로를 통과하는 사운드가 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 배향되도록 제공된 적어도 하나의 배플판을 부가로 포함한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 제 1 사운드 통로와 제 2 사운드 통로는 제 1 사운드 통로를 통과하는 사운드의 전달 방향과 제 2 사운드 통로를 통과하는 사운드의 전달 방향이 서로 대향되도록 형성된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 동일한 구조를 가지며, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 제 1 스피커의 전방면과 제 2 스피커의 전방면이 서로를 향하도록 위치되거나 제 1 스피커의 후방면과 제 2 스피커의 후방면이 서로를 향하도록 위치되고, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 동일한 위상으로 진동된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 동일한 구조를 가지며, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 제 1 스피커의 전방면과 제 2 스피커의 후방면이 서로를 향하도록 위치되거나 제 1 스피커의 후방면과 제 2 스피커의 전방면이 서로를 향하도록 위치되고, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 정반대의 위상으로 진동된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 각각 압전 소자를 포함하는 압전식 스피커이고, 제 1 스피커의 압전 소자의 분극 방향은 제 2 스피커의 압전 소자의 분극 방향과 정반대 방향이고, 제 1 스피커에 입력되는 전기 신호의 위상은 제 2 스피커에 입력되는 전기 신호의 위상과 동일하다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 제 1 스피커에 입력되는 전기 신호의 위상은 제 2 스피커에 입력되는 전기 신호의 위상과 정반대이다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 각각 프레임과, 진동판과, 진동판상에 제공된 압전 소자와, 진동판이 선형으로 진동하도록 진동판을 지지하기 위해 프레임 및 진동판에 연결된 댐퍼와, 상기 진동판과 프레임 사이의 틈새를 채우기 위해 제공된 에지를 포함한다. 상기 댐퍼는 전극으로서 작용한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 각각 다이나믹스피커이다.
따라서, 본원에 개시된 발명은 단일 스피커의 표면적과 동일한 표면적을 유지하면서 복수의 스피커를 사용하여 음압을 증가시키는 스피커 장치를 제공할 수 있도록 한다.
첨부 도면을 참조로 하기의 상세한 설명을 이해할 때 본 기술분야의 기술자에게는 본 발명의 이들 및 다른 장점들이 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 스피커 장치(100)의 소자들을 도시하는 분해 등각도.
도 2는 스피커 장치(100)를 제작하기 위한 공정의 일단계를 도시하는 분해 등각도.
도 3은 스피커 장치(100)를 제작하기 위한 공정의 다른 단계를 도시하는 등각도.
도 4는 스피커 장치(100)의 단면도.
도 5는 스피커 장치(100)와 그 스피커 장치(100)에 포함된 하나의 스피커의 음향 특성들을 도시하는 그래프로서, 상기 음향 특성은 일본공업규격(JIS)에 따라 제작된 스피커 박스에서 측정됨.
도 6은 사운드가 스피커들의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 전달되는 본 발명에 따른 스피커 장치(600)의 단면도.
도 7은 다이나믹 스피커를 포함하는 본 발명에 따른 스피커 장치(700)의 단면도.
도 8은 스피커 장치(700)와 그 스피커 장치(700)에 포함된 다이나믹 스피커의 음향 특성들을 도시하는 그래프로서, 상기 음향 특성은 일본공업규격에 따라 제작된 스피커 박스에서 측정됨.
도 9는 2개의 스피커와 하나의 스페이서를 포함하는 본 발명에 따른 스피커 장치(900)의 단면도.
도 10은 사운드가 스피커들의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 전달되는 2개의 스피커를 포함하는 본 발명에 따른 스피커 장치(1000)의 단면도.
도 11은 본 발명에 따라 이용할 수 있는 압전식 스피커(1100)의 평면도.
도 12는 4개의 스피커를 포함하는 종래의 스피커 장치(1200)의 평면도.
도 13은 스피커의 개수와 음압의 증가 사이의 관계를 도시하는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 스피커 장치 101 : 제 1 스피커
102 : 제 1 스페이서 103 : 제 2 스피커
104 : 제 2 스페이서 105 : 제 3 스피커
121 : 제 1 배플판 122 : 제 2 배플판
이제, 본 발명은 첨부 도면을 참조로 예시적인 실시예에 의해 설명될 것이다.
1. 스피커 장치의 구조
하기의 설명에서, 달리 특정되지 않는다면 스피커 장치의 소자들인 특정한 예의 스피커로서 압전식 스피커가 사용된다. 그러나, 본 발명에 따른 스피커들은 압전식 스피커에 한정되는 것은 아니다. 진동판을 가지며 진동판의 양측에서 정반대 위상의 사운드를 발생시키는 예를 들어, 다이나믹 스피커, 스태틱 스피커, 또는 전자기식 스피커와 같은 스피커들은 후술되는 압전식 스피커와 동일한 방식으로 배열될 수 있으며 동일한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스피커 장치(100)의 분해 등각도이다.
상기 스피커 장치(100)는 제 1 스피커(101)와, 제 2 스피커(103)와, 제 3 스피커(105)와, 상기 제 1 스피커(101) 및 제 2 스피커(103) 사이에 제공되는 제 1 스페이서(102)와, 상기 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105) 사이에 제공되는 제2 스페이서(104)를 포함한다.
제 1 스피커(101), 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)는 동일한 물리적인 구조를 갖는 압전식 스피커이다.
제 1 스피커(101)와 제 2 스피커(103)는 제 1 스피커(101) 및 제 2 스피커(103)의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치된다. 제 2 스피커(103)와 제 3 스피커(105)는 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치된다.
상기 배치로 인해, 제 1 스피커(101)에 대향된 제 2 스피커(103)의 면으로부터 출력된 사운드의 위상은 제 1 스피커(101)에 대향되지 않은 제 2 스피커(103)의 면으로부터 출력된 사운드의 위상에 대향된다. 제 2 스피커(103)에 대향된 제 3 스피커(105)의 면으로부터 출력된 사운드의 위상은 제 2 스피커(103)에 대향되지 않은 제 3 스피커(105)의 면으로부터 출력된 사운드의 위상에 대향된다.
제 1 스페이서(102)는 일반적으로 U-형상, 즉 한쪽이 없는 사각 프레임 형상으로 이루어진다. 제 1 스페이서(102)는 스피커 장치(100)가 완성될 때 제 1 스피커(101)와 제 2 스피커(103)가 서로를 향하도록 제 1 스피커(101) 및 제 2 스피커(103)를 서로로부터 이격시킨다. 제 2 스페이서(104)는 일반적으로 U-형상, 즉 한쪽이 없는 사각 프레임 형상으로 이루어진다. 제 2 스페이서(104)는 스피커 장치(100)가 완성될 때 제 2 스피커(103)와 제 3 스피커(105)가 서로를 향하도록 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)를 서로로부터 이격시킨다.
도 1에서, 제 1 스페이서(102)와 제 2 스페이서(104)는 스피커 장치(100)가완성될 때 제 1 스페이서(102) 및 제 2 스페이서(104)의 개방측들이 서로 반대쪽이 되도록 배열된다.
도 2는 스피커 장치(100)를 제작하기 위한 공정의 일단계를 도시하는 분해 등각도이다.
도 2에서, 제 1 스페이서(102)와 제 2 스페이서(104)는 제 2 스피커(103)에 부착된다.
도 3은 스피커 장치(100)를 제작하기 위한 공정의 다른 단계를 도시하는 등각도이다.
도 3에서, 제 1 스피커(101)는 이미 제 2 스피커(103)가 부착되어 있는 제 1 스페이서(102)에 부착되고, 제 3 스피커(105)는 이미 제 2 스피커(103)가 부착되어 있는 제 2 스페이서(104)에 부착된다. 이러한 방식으로 스피커 본체(150)가 제작된다. 적어도 하나의 배플판(도 3에는 도시되지 않음; 도 4 참조)이 상기 스피커 본체(150)에 부착되어 스피커 장치(100)가 완성된다.
도 4는 스피커 장치(100)의 단면도이다. 도 4에 도시된 실시예에서, 제 1 스피커(101)에는 제 1 배플판(121)이 제공되고, 제 3 스피커(105)에는 제 2 배플판(122)이 제공된다.
제 1 스피커(101), 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)는 사운드를 발생시키기 위해 진동된다. "진폭 방향"으로 표기된 도 4의 화살표는 제 1 스피커(101), 제 2 스피커(103), 및 제 3 스피커(105)의 진동의 진폭 방향을 도시한다. 제 1 스피커(101), 제 2 스피커(103), 및 제 3 스피커(105)는 진폭 방향으로배열된다.
제 1 스피커(101), 제 2 스피커(103) 및 제 1 스페이서(102)는 제 1 스피커(101) 및 제 2 스피커(103)의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 제 1 사운드 통로(111)를 형성한다.
제 2 스피커(103), 제 3 스피커(105) 및 제 2 스페이서(104)는 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 제 2 사운드 통로(112)를 형성한다.
제 1 사운드 통로(111)는 제 1 사운드 통로(111)를 통과하는 사운드의 전달 방향이 제 1 스피커(101) 및 제 2 스피커(103)의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성된다.
제 2 사운드 통로(112)는 제 2 사운드 통로(112)를 통과하는 사운드의 전달 방향이 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성된다.
제 1 사운드 통로(111)와 제 2 사운드 통로(112)는 양호하게는 제 1 사운드 통로(111)를 통과하는 사운드의 전달 방향과 제 2 사운드 통로(112)를 통과하는 사운드의 전달 방향이 서로 대향(즉, 180°도로)되도록 형성된다. 제 1 사운드 통로(111)와 제 2 사운드 통로(112)가 상기 방식으로 배열된 스피커 장치(100)는 두 사운드 통로를 통과하는 사운드의 전달 방향들이 동일하거나 90°다른 스피커 장치보다 용이하게 설치된다.
제 1 스피커(101)와 제 2 스피커(103)의 대향면들로부터 출력되는 사운드는제 1 스피커 장치(101), 제 2 스피커 장치(103) 및 제 1 스페이서(102)에 의해 형성되는 공간인 제 1 사운드 통로(111)를 통과한 후, 제 1 스페이서(102)의 개방측을 통해 스피커 장치(100)의 외부로 전달된다.
제 2 스피커(103)와 제 3 스피커(105)의 대향면들로부터 출력되는 사운드는 제 2 스피커 장치(103), 제 3 스피커 장치(105) 및 제 2 스페이서(104)에 의해 형성되는 공간인 제 2 사운드 통로(112)를 통과한 후, 제 2 스페이서(104)의 개방측을 통해 스피커 장치(100)의 외부로 전달된다.
스피커 장치(100)는 2개의 사운드 통로[제 1 사운드 통로(111) 및 제 2 사운드 통로(112)]를 구비한다. 반대 위상을 갖는 사운드는 상기 2개의 사운드 통로를 통해 전달된다. 그 이유는 다음과 같다. 제 2 스피커(103)는 그 2개의 대향된 면들(즉, 도 4에서 좌측면 및 우측면)로부터 반대 위상을 갖는 사운드를 동시에 출력한다. 또한, 제 1 스피커(101)와 제 2 스피커(103)는 그들의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 배열되고, 제 2 스피커(103)와 제 3 스피커(105)는 그들의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 배열된다.
이러한 점에서, 각각의 스피커의 면들은 편의상 다음과 같이 한정된다. 도면의 좌측에 있는 면은 "좌측면"으로서 한정되고, 도면의 우측에 있는 면은 "우측면"으로서 한정된다.
제 1 스피커(101)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 1 스피커(101)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 전달된다. 제 2 스피커(103)의 우측면으로부터 출력된 사운드와 제 3 스피커(105)의 좌측면으로부터 출력된 사운드는 제 2 사운드 통로(112)를 통해 전달된다. 제 2 사운드 통로(112)를 통해 전달된 사운드는 제 2 배플판(122)에 의해 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향[즉, 제 1 스피커(101)의 좌측면으로부터 출력된 사운드의 전달 방향과 동일한 방향]으로 배향된다. 제 1 스피커(101)의 좌측면으로부터 출력된 사운드의 위상은 제 2 사운드 통로(112)를 통해 전달된 사운드의 위상과 동일하다.
그러므로, 음압은 제 1 스피커(101)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드 및 제 2 사운드 통로(112)를 통해 전달되는 사운드를 합성함으로써 증가된다. 도 4에서, 이들 사운드의 흐름은 실선(131)으로 표시된다.
제 3 스피커(105)의 우측면으로부터 출력되는 사운드는 제 3 스피커(105)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 전달된다. 제 1 스피커(101)의 우측면으로부터 출력된 사운드와 제 2 스피커(103)의 좌측면으로부터 출력된 사운드는 제 1 사운드 통로(111)를 통해 전달된다. 제 1 사운드 통로(111)를 통해 전달된 사운드는 제 1 배플판(121)에 의해 제 1 스피커(101) 및 제 2 스피커(103)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향[즉, 제 3 스피커(103)의 우측면으로부터 출력된 사운드의 전달 방향과 동일한 방향]으로 배향된다. 제 3 스피커(105)의 우측면으로부터 출력된 사운드의 위상은 제 1 사운드 통로(111)를 통해 전달된 사운드의 위상과 동일하다.
그러므로, 음압은 제 3 스피커(105)의 우측면으로부터 출력되는 사운드 및 제 1 사운드 통로(111)를 통해 전달되는 사운드를 합성함으로써 증가된다. 도 4에서, 이들 사운드의 흐름은 점선(132)으로 표시된다.
제 1 배플판(121)과 제 2 배플판(122)은 실선(131)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(132)으로 표시된 사운드의 흐름이 함께 혼합되지 않도록 제공된다. 따라서, 실선(131)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(132)으로 표시된 사운드의 흐름은 서로 방해받지 않으므로, 음압의 감소가 방지된다.
스피커 장치(100)의 사용자는 실선(131)으로 표시된 사운드의 흐름 또는 점선(132)으로 표시된 사운드의 흐름을 청취할 수 있다.
본원에서, "사운드의 전달 방향"이라는 표현은 사운드의 기본적인 전달 방향으로서 한정되는 것이지, 모든 사운드가 이 방향으로만 전달된다는 것을 의미하는 것은 아니라는 점에 주의해야 한다. 그 이유는 사운드는 회절 및 반사되면서 전달되는 성질을 가지기 때문이다. 결과적으로, 실선(131)과 점선(132)은 개념적으로 사운드의 통로를 나타낸다.
도 5는 일본공업규격에 부합되게 제작된 스피커 박스에서 측정된 본 발명에 따른 스피커 장치(100)와 스피커 장치(100)에 포함된 스피커들 중 하나의 스피커의 음향 특성들을 도시하는 그래프이다. 수평축선은 주파수를 나타내고, 수직축선은 음압을 나타낸다.
도 5에서, 실선으로 된 곡선(A)은 스피커 장치(100)의 음압-주파수 특성을 나타내고, 점선으로 된 곡선(B)은 스피커들 중 하나의 스피커[예를 들어, 제 1 스피커(101)]의 음압-주파수 특성을 나타낸다. 음향 특성을 측정하기 위해, 스피커 장치(100)에 포함된 스피커들에는 각각 3.3V 의 전압이 공급된다.
도 5의 실선으로 된 곡선(A)과 점선으로 된 곡선(B)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 스피커 장치(100)로부터의 음압은 하나의 스피커로부터의 음압보다 거의모든 주파수 범위에 걸쳐 높다. 특히, 스피커 장치(100)는 저주파 영역에서 높은 음압을 갖는 사운드를 출력한다.
사운드 통로를 통해 전달된 후의 사운드의 흐름은 실제 사용 형태에 따라 자유롭게 설정될 수 있다. 도 1 내지 도 4를 참조로 상술된 스피커 장치(100)에서, 사운드는 2개의 사운드 통로(111, 112)로부터 세개의 스피커(101, 103, 105)의 진동의 진폭 방향으로 전달된다. 본 발명은 이것에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 스피커 장치에서, 사운드는 사운드 통로로부터 임의의 방향으로 예를 들어, 스피커들의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 전달될 수 있다.
도 6은 스피커들의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 사운드가 전달되는 본 발명에 따른 스피커 장치(600)의 단면도이다.
상기 스피커 장치(600)는 3개의 스피커[제 1 스피커(601), 제 2 스피커(603) 및 제 3 스피커(605)]와 2개의 스페이서[제 1 스페이서(602), 제 2 스페이서(604)]를 포함한다. 제 1 스페이서(602)는 제 1 스피커(601)와 제 2 스피커(603)가 서로를 향하도록 제 1 스피커(601) 및 제 2 스피커(603)를 서로로부터 이격시킨다. 제 2 스페이서(604)는 제 2 스피커(603)와 제 3 스피커(605)가 서로를 향하도록 제 2 스피커(603) 및 제 3 스피커(605)를 서로로부터 이격시킨다.
제 1 스피커(601), 제 2 스피커(603), 및 제 3 스피커(605)는 사운드를 발생시키기 위해 진동한다. 도 6에서 "진폭 방향"으로 표기된 화살표는 제 1 스피커(601), 제 2 스피커(603) 및 제 3 스피커(605)의 진동의 진폭 방향을 나타낸다. 제 1 스피커(601), 제 2 스피커(603) 및 제 3 스피커(605)는 진폭 방향으로 배열된다.
제 1 스피커(601), 제 2 스피커(603) 및 제 1 스페이서(602)는 제 1 스피커(601) 및 제 2 스피커(603)의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 제 1 사운드 통로(611)를 형성한다.
제 2 스피커(603), 제 3 스피커(605) 및 제 2 스페이서(604)는 제 2 스피커(602) 및 제 3 스피커(605)의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 제 2 사운드 통로(612)를 형성한다.
제 1 사운드 통로(611)는 제 1 사운드 통로(611)를 통과하는 사운드의 전달 방향이 제 1 스피커(601) 및 제 2 스피커(603)의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성된다.
제 2 사운드 통로(612)는 제 2 사운드 통로(612)를 통과하는 사운드의 전달 방향이 제 2 스피커(603) 및 제 3 스피커(605)의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성된다.
제 1 스피커(601) 및 제 2 스피커(603)의 대향면들로부터 출력되는 사운드는 제 1 스피커(601), 제 2 스피커(603) 및 제 1 스페이서(602)에 의해 형성되는 공간인 제 1 사운드 통로(611)를 통과하여 제 1 스페이서(602)의 개방측을 통해 스피커 장치(600)의 외부로 전달된다.
제 2 스피커(603) 및 제 3 스피커(605)의 대향면들로부터 출력되는 사운드는 제 2 스피커(603), 제 3 스피커(605) 및 제 2 스페이서(604)에 의해 형성되는 공간인 제 2 사운드 통로(612)를 통과하여 제 2 스페이서(604)의 개방측을 통해 스피커장치(600)의 외부로 전달된다.
상기 스피커 장치(600)는 2개의 배플판[제 1 배플판(621) 및 제 2 배플판(622)]을 부가로 포함한다.
제 1 스피커(601)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 1 배플판(621)에 의해 제 1 스피커(601)의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 배향된다. 제 2 스피커(603)의 우측면으로부터 출력되는 사운드와 제 3 스피커(605)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 2 사운드 통로(612)를 통해 전달된다. 제 2 사운드 통로(612)를 통해 전달되는 사운드는 제 2 배플판(622)에 의해 제 2 스피커(603) 및 제 3 스피커(605)의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향[즉, 제 1 스피커(601)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드의 전달 방향과 동일한 방향]으로 배향된다. 제 1 스피커(601)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드의 위상은 제 2 사운드 통로(612)를 통해 전달되는 사운드의 위상과 동일하다.
그러므로, 음압은 제 1 스피커(601)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드와 제 2 사운드 통로(612)를 통해 전달되는 사운드를 합성함으로써 증가된다. 도 6에서, 이들 사운드의 흐름은 실선(631)으로 표시된다.
제 3 스피커(605)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 2 배플판(622)에 의해 제 3 스피커(605)의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 배향된다. 제 1 스피커(601)의 우측면으로부터 출력되는 사운드와 제 2 스피커(603)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 1 사운드 통로(611)를 통해 전달된다. 제 1 사운드 통로(611)를 통해 전달되는 사운드는 제 1 스피커(601) 및 제 2 스피커(603)의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향[즉, 제 3 스피커(605)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드의 전달 방향과 동일한 방향]으로 배향된다. 제 3 스피커(605)의 우측면으로부터 출력되는 사운드의 위상은 제 1 사운드 통로(611)를 통해 전달되는 사운드의 위상과 동일하다.
그러므로, 음압은 제 3 스피커(605)의 우측면으로부터 출력되는 사운드와 제 1 사운드 통로(611)를 통해 전달되는 사운드를 합성함으로써 증가된다. 도 6에서, 이들 사운드의 흐름은 점선(632)으로 표시된다.
제 1 배플판(621)과 제 2 배플판(622)은 실선(631)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(632)으로 표시된 사운드의 흐름이 함께 혼합되지 않도록 제공된다. 따라서, 실선(631)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(632)으로 표시된 사운드의 흐름은 서로 방해받지 않으므로, 음압의 감소가 방지된다.
상술된 바와 같이, 스피커들로부터 출력되는 사운드는 스피커들의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 전달될 수 있다. 이러한 경우에, 사운드는 스피커들의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향과는 다른 방향으로 출력될 수도 있고, 이는 스피커 장치의 설치에 있어서의 자유도를 증가시킨다.
본 발명에 따른 스피커 장치에 포함되는 스피커의 개수는 3개로 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 스피커 장치에 포함되는 스페이서의 개수도 2개로 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 스피커 장치는 n 개의 스피커(여기서, n 은 2 이상의 정수)와 (n-1) 개의 스페이서를 포함할 수 있다.
이러한 경우에, 짝수번째의 스피커와 홀수번째의 스피커는 짝수번째의 스피커 및 홀수번째의 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치된다. 이러한 방식으로 스피커를 위치시킴으로써, 동일한 위상의 사운드들이 합성되어 음압이 증가된다. 스피커의 개수가 증가하면, 동일한 위상의 사운드들이 추가로 합성되어 음압이 더욱 증가된다(도 13 참조).
짝수번째의 스피커 및 홀수번째의 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하는 구조는 하기의 두가지 방식으로 실현된다.
제 1 방식에서는, 짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들이 동일한 구조를 갖는 것이 사용된다. 짝수번째의 스피커와 홀수번째의 스피커는 짝수번째의 스피커의 전방면과 홀수번째의 스피커의 전방면이 서로를 향하도록, 또는 짝수번째의 스피커의 후방면과 홀수번째의 스피커의 후방면이 서로를 향하도록 위치된다. 그후, 짝수번째의 스피커와 홀수번째의 스피커는 동일한 위상으로 진동된다.
예를 들어, 짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들은 다음과 같은 방식으로 배열될 수 있다. 동일한 물리적 구조를 갖는 제 1 (홀수번째) 스피커(101), 제 2 (짝수번째) 스피커(103) 및 제 3 (홀수번째) 스피커(105)가 사용된다. 제 1 스피커(101), 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)는 제 1 스피커(101)의 전방면 및 제 2 스피커(103)의 전방면이 서로를 향하도록, 그리고 제 2 스피커(103)의 후방면 및 제 3 스피커(105)의 후방면이 서로를 향하도록 위치된다.
짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들은 예를 들어, 짝수번째의 스피커들 및 홀수번째의 스피커들에 동일한 위상의 전기 신호들을 공급함으로써 동일한 위상으로 진동될 수 있다.
제 2 방식에서는, 짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들이 동일한 구조를 갖는 것이 사용된다. 짝수번째의 스피커와 홀수번째의 스피커는 짝수번째의 스피커의 전방면과 홀수번째의 스피커의 후방면이 서로를 향하도록, 또는 짝수번째의 스피커의 후방면과 홀수번째의 스피커의 전방면이 서로를 향하도록 위치된다. 그후, 짝수번째의 스피커와 홀수번째의 스피커는 정반대의 위상으로 진동된다.
예를 들어, 짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들은 다음과 같은 방식으로 배열될 수 있다. 동일한 물리적 구조를 갖는 제 1 스피커(101), 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)가 사용된다. 제 1 스피커(101), 제 2 스피커(103) 및 제 3 스피커(105)는 제 1 스피커(101)의 전방면 및 제 2 스피커(103)의 후방면이 서로를 향하도록, 그리고 제 2 스피커(103)의 전방면 및 제 3 스피커(105)의 후방면이 서로를 향하도록 위치된다.
짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들은 예를 들어, 짝수번째의 스피커들 및 홀수번째의 스피커들에 정반대 위상의 전기 신호들을 공급함으로써 정반대의 위상으로 진동될 수 있다.
선택적으로, 짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들이 압전 소자를 갖는 압전식 스피커인 경우에, 짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들은 다음과 같이 정반대의 위상으로 진동될 수 있다. 짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들은 짝수번째의 스피커들의 압전 소자의 분극 방향이 홀수번째의 스피커들의 압전 소자의 분극 방향에 대향되도록 위치되며, 짝수번째의 스피커들과 홀수번째의 스피커들에는 동일한 위상의 전기 신호들이 공급된다.
스페이서들의 형상은 도 1 내지 도 4를 참조로 상술된 제 1 스페이서(102) 및 제 2 스페이서(104)의 형상에 제한되는 것은 아니다. 짝수번째의 스피커와 홀수번째의 스피커가 서로를 향하도록 스페이서가 짝수번째의 스피커 및 그것에 인접하는 홀수번째의 스피커를 서로로부터 이격시킬 수 있는 한 임의의 스피커가 사용될 수 있고, 짝수번째의 스피커와 홀수번째의 스피커 각각으로부터 출력된 정반대 위상의 사운드들은 합성되는 것이 방지된다.
제 1 사운드 통로(111) 및 제 2 사운드 통로(112) 각각으로부터 출력되는 사운드의 음향 특성은 제 1 스페이서(102) 또는 제 2 스페이서(104)의 두께를 조절하거나, 제 1 사운드 통로(111) 또는 제 2 사운드 통로(112)의 폭을 조절함으로써 변화될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조로 상술된 실시예에 있어서, 제 1 스페이서(102) 및 제 2 스페이서(104)는 동일한 형상을 갖는다. 본 발명은 이것에 제한되지는 않는다. 복수의 스페이서들은 상이한 형상을 가질 수 있다.
상술된 박형의 스피커들의 형상과는 다른 형상을 갖는 스피커들을 포함하는 본 발명에 따른 스피커 장치의 경우에, 스피커들에 적합한 형상을 갖는 스페이서들이 양호하게 사용된다.
상기 예에서, 스페이서(102, 104)는 일반적으로 U-형상을 갖는다. 진동판이 원형 또는 다른 형상을 가지는 경우에, 그것에 적합한 형상을 갖는 스페이서가 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술된 바와 같이, 짝수번째의 스피커와 홀수번째의 스피커는 짝수번째의 스피커 및 홀수번째의 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치되고, 짝수번째의 스피커 및 인접하는 홀수번째의 스피커가 서로를 향하도록 짝수번째의 스피커를 그것에 인접하는 홀수번째의 스피커로부터 이격시키기 위해 스페이서가 사용된다. 짝수번째의 스피커, 인접하는 홀수번째의 스피커 및 이들 스피커를 이격시키기 위한 스페이서는 사운드 통로를 형성하고, 짝수번째의 스피커 및 인접하는 홀수번째의 스피커의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 상기 통로를 통과한다. 따라서, 하나의 스피커와 동일한 표면적을 가지며 정반대 위상의 사운드를 서로 방해함이 없이 큰 음압을 제공하는 사운드 시스템이 얻어진다.
2. 압전식 스피커가 아닌 스피커를 포함하는 스피커 장치
도 1 내지 도 6을 참조로, 특정한 예의 스피커로서 압전식 스피커를 포함하는 스피커 장치가 설명되었다. 상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스피커는 압전식 스피커에 제한되지는 않는다. 하기에서는, 특정한 다른 예의 스피커로서 다이나믹 스피커를 포함하는 스피커 장치가 설명된다.
도 7은 다이나믹 스피커를 포함하는 본 발명에 따른 스피커 장치(700)의 단면도이다.
상기 스피커 장치(700)는 3개의 스피커[제 1 스피커(701), 제 2 스피커(703) 및 제 3 스피커(705)]와 2개의 스페이서[제 1 스페이서(702), 제 2 스페이서(704)]를 포함한다. 제 1 스페이서(702)는 제 1 스피커(701)와 제 2 스피커(703)가 서로를 향하도록 제 1 스피커(701) 및 제 2 스피커(703)를 서로로부터 이격시킨다. 제2 스페이서(704)는 제 2 스피커(703)와 제 3 스피커(705)가 서로를 향하도록 제 2 스피커(703) 및 제 3 스피커(705)를 서로로부터 이격시킨다.
제 1 스피커(701), 제 2 스피커(703), 및 제 3 스피커(705)는 사운드를 발생시키기 위해 진동한다. 도 7에서 "진폭 방향"으로 표기된 화살표는 제 1 스피커(701), 제 2 스피커(703), 및 제 3 스피커(705)의 진동의 진폭 방향을 나타낸다. 제 1 스피커(701), 제 2 스피커(703), 및 제 3 스피커(705)는 진폭 방향으로 배열된다.
스피커 장치(100)와 유사하게, 제 1 스피커(701), 제 2 스피커(703) 및 제 1 스페이서(702)는 제 1 스피커(701) 및 제 2 스피커(703)의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 제 1 사운드 통로(711)를 형성한다.
제 2 스피커(703), 제 3 스피커(705) 및 제 2 스페이서(704)는 제 2 스피커(703) 및 제 3 스피커(705)의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 제 2 사운드 통로(712)를 형성한다.
제 1 사운드 통로(711)는 제 1 사운드 통로(711)를 통과하는 사운드의 전달 방향이 제 1 스피커(701) 및 제 2 스피커(703)의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성된다.
제 2 사운드 통로(712)는 제 2 사운드 통로(712)를 통과하는 사운드의 전달 방향이 제 2 스피커(703) 및 제 3 스피커(705)의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성된다.
제 1 스피커(701) 및 제 2 스피커(703)의 대향면들로부터 출력되는 사운드는제 1 스피커(701), 제 2 스피커(703) 및 제 1 스페이서(702)에 의해 한정된 공간인 제 1 사운드 통로(711)를 통과한 후, 제 1 스페이서(702)의 개방측을 통해 스피커 장치(700)의 외부로 전달된다.
제 2 스피커(703) 및 제 3 스피커(705)의 대향면들로부터 출력되는 사운드는 제 2 스피커(703), 제 3 스피커(705) 및 제 2 스페이서(704)에 의해 한정된 공간인 제 2 사운드 통로(712)를 통과한 후, 제 2 스페이서(704)의 개방측을 통해 스피커 장치(700)의 외부로 전달된다.
제 1 스피커(701)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 1 스피커(701)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 전달된다. 제 2 스피커(703)의 우측면으로부터 출력되는 사운드와 제 3 스피커(705)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 2 사운드 통로(712)를 통해 전달된다. 제 2 사운드 통로(712)를 통해 전달되는 사운드는 제 2 배플판(722)에 의해 제 2 스피커(703) 및 제 3 스피커(705)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향[즉, 제 1 스피커(701)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드의 전달 방향과 동일한 방향]으로 배향된다. 제 1 스피커(701)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드의 위상은 제 2 사운드 통로(712)를 통해 전달되는 사운드의 위상과 동일하다.
그러므로, 음압은 제 1 스피커(701)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드와 제 2 사운드 통로(712)를 통해 전달되는 사운드를 합성함으로써 증가된다. 도 7에서, 이들 사운드의 흐름은 실선(731)으로 표시된다.
제 3 스피커(705)의 우측면으로부터 출력되는 사운드는 제 3 스피커(705)의진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 배향된다. 제 1 스피커(701)의 우측면으로부터 출력되는 사운드와 제 2 스피커(703)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 1 사운드 통로(711)를 통해 전달된다. 제 1 사운드 통로(711)를 통해 전달되는 사운드는 제 1 스피커(701) 및 제 2 스피커(703)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향[즉, 제 3 스피커(705)의 우측면으로부터 출력되는 사운드의 전달 방향과 동일한 방향]으로 배향된다. 제 3 스피커(705)의 우측면으로부터 출력되는 사운드의 위상은 제 1 사운드 통로(711)를 통해 전달되는 사운드의 위상과 동일하다.
그러므로, 음압은 제 3 스피커(705)의 우측면으로부터 출력되는 사운드와 제 1 사운드 통로(711)를 통해 전달되는 사운드를 합성함으로써 증가된다. 도 7에서, 이들 사운드의 흐름은 점선(732)으로 표시된다.
제 1 배플판(721)과 제 2 배플판(722)은 실선(731)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(732)으로 표시된 사운드의 흐름이 함께 혼합되지 않도록 제공된다. 따라서, 실선(731)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(732)으로 표시된 사운드의 흐름은 서로 방해받지 않으므로, 음압의 감소가 방지된다.
도 8은 일본공업규격에 부합되게 제작된 스피커 박스에서 측정된 다이나믹 스피커를 사용하는 스피커 장치(700)와 그 스피커 장치(700)에 포함된 스피커들 중 하나의 스피커의 음향 특성들을 도시하는 그래프이다. 수평 축선은 주파수를 나타내고, 수직 축선은 음압을 나타낸다.
도 8에서, 실선(A)은 스피커 장치(700)의 음압-주파수 특성을 나타내고, 점선(B)은 스피커 장치(700) 내의 스피커들 중 하나의 스피커의 음압-주파수 특성을나타낸다. 음향 특성을 측정하기 위해, 스피커 장치(700) 내의 스피커들에는 각각 0.89V 의 전압이 공급된다. 각각의 스피커의 임피던스는 8Ω 이다.
도 8의 실선으로 된 곡선(A) 및 점선으로 된 곡선(B)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 다이나믹 스피커들을 포함하는 스피커 장치(700)로부터의 음압은 하나의 다이나믹 스피커로부터의 음압보다 거의 전체 주파수 범위에 걸쳐 크다.
3. 2개의 스피커를 포함하는 스피커 장치
도 1 내지 도 8을 참조로, 3개의 스피커와 2개의 스페이서를 포함하는 스피커 장치가 설명되었다. 본 발명에 따른 스피커 장치는 상기 구조에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 스피커 장치는 2개의 스피커 및 하나의 스페이서를 포함할 수 있다.
도 9는 2개의 스피커 및 하나의 스페이서를 포함하는 본 발명에 따른 스피커 장치(900)의 단면도이다.
상기 스피커 장치(900)는 제 1 스피커(901)와, 제 2 스피커(903)와, 상기 제 1 스피커(901) 및 제 2 스피커(903)가 서로를 향하도록 제 1 스피커(901)와 제 2 스피커(903)를 서로로부터 이격시키는 제 1 스페이서(902)를 포함한다.
상기 제 1 스피커(901)와 제 2 스피커(903)는 소리를 발생시키기 위해 진동한다. 도 9에서 "진폭 방향"으로 표기된 화살표는 제 1 스피커(901) 및 제 2 스피커(903)의 진동의 진폭 방향을 나타낸다. 제 1 스피커(901) 및 제 2 스피커(903)는 진폭 방향으로 배열된다.
상기 스피커 장치(100)와 유사하게, 제 1 스피커(901), 제 2 스피커(903) 및제 1 스페이서(902)는 제 1 스피커(901) 및 제 2 스피커(903)의 대향면들로부터 출력된 사운드가 통과하는 제 1 사운드 통로(911)를 형성한다.
제 1 사운드 통로(911)는 제 1 사운드 통로(911)를 통과하는 사운드의 전달 방향이 스피커들(901, 903)의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성된다.
제 1 스피커(901) 및 제 2 스피커(903)의 대향면들로부터 출력되는 사운드는 제 1 스피커(901), 제 2 스피커(903) 및 제 1 스페이서(902)에 의해 한정되는 공간인 제 1 사운드 통로(911)를 통과한 후, 제 1 스페이서(902)의 개방측을 통해 스피커 장치(900)의 외부로 전달된다.
스피커 장치(900)는 2개의 배플판[제 1 배플판(921) 및 제 2 배플판(922)]을 부가로 포함한다.
제 1 스피커(901)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 1 스피커(901)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 전달된다. 제 2 스피커(903)의 우측면으로부터 출력되는 사운드는 제 2 배플판(922)에 의해 제 2 스피커(903)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향[즉, 제 1 스피커(901)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드의 전달 방향과 동일한 방향]으로 배향된다. 제 1 스피커(901)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드의 위상은 제 2 스피커(903)의 우측면으로부터 출력되는 사운드의 위상과 동일하다.
그러므로, 음압은 제 1 스피커(901)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드와 제 2 스피커(903)의 우측면으로부터 출력되는 사운드를 합성함으로써 증가된다. 도 9에서, 이들 사운드의 흐름은 실선(931)으로 표시된다.
제 1 스피커(901)의 우측면으로부터 출력되는 사운드와 제 2 스피커(903)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 1 사운드 통로(911)를 통해 전달된다. 제 1 사운드 통로(911)를 통해 전달되는 사운드는 제 1 배플판(921)에 의해 스피커들(901, 903)의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 배향된다. 도 9에서, 이들 사운드의 흐름은 점선(932)으로 표시된다.
제 1 배플판(921)과 제 2 배플판(922)은 실선(931)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(932)으로 표시된 사운드의 흐름이 함께 혼합되지 않도록 제공된다. 따라서, 실선(931)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(932)으로 표시된 사운드의 흐름은 서로 방해받지 않으므로, 음압의 감소가 방지된다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 2개의 스피커(901, 903) 및 하나의 스페이서(902)를 포함하는 스피커 장치(900)에 적용할 수 있다.
상술된 스피커 장치(600)는 3개의 스피커를 포함하고, 스피커들의 진동의 진폭 방향에 실질적으로 수직한 방향으로 사운드를 전달시킨다. 2개의 스피커를 포함하는 스피커 장치도 스피커들의 진동의 진폭 방향에 실질적으로 수직한 방향으로 사운드를 전달시킬 수 있다.
도 10은 스피커들의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 사운드가 전달되는 2개의 스피커를 포함하는 본 발명에 따른 스피커 장치(1000)의 단면도이다.
상기 스피커 장치(1000)는 제 1 스피커(1001)와, 제 2 스피커(1003)와, 상기 제 1 스피커(1001) 및 제 2 스피커(1003)가 서로를 향하도록 제 1 스피커(1001)와 제 2 스피커(1003)를 서로로부터 이격시키는 제 1 스페이서(1002)를 포함한다.
제 1 스피커(1001)와 제 2 스피커(1003)는 사운드를 발생시키기 위해 진동한다. 도 10에서 "진폭 방향"으로 표기된 화살표는 제 1 스피커(1001)와 제 2 스피커(1003)의 진동의 진폭 방향을 나타낸다. 제 1 스피커(1001)와 제 2 스피커(1003)는 진폭 방향으로 배열된다.
상기 스피커 장치(100)와 유사하게, 제 1 스피커(1001), 제 2 스피커(1003) 및 제 1 스페이서(1002)는 제 1 스피커(1001) 및 제 2 스피커(1003)의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 제 1 사운드 통로(1011)를 형성한다.
제 1 사운드 통로(1011)는 제 1 사운드 통로(1011)를 통과하는 사운드의 전달 방향이 스피커들(1001, 1003)의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성된다.
제 1 스피커(1001) 및 제 2 스피커(1003)의 대향면들로부터 출력되는 사운드는 제 1 스피커(1001), 제 2 스피커(1003) 및 제 1 스페이서(1002)에 의해 한정되는 공간인 제 1 사운드 통로(1011)를 통해 통과한 후, 제 1 스페이서(1002)의 개방측을 통해 스피커 장치(1000)의 외부로 전달된다.
스피커 장치(1000)는 2개의 배플판[제 1 배플판(1021) 및 제 2 배플판(1022)]을 부가로 포함한다.
제 1 스피커(1001)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 1 배플판(1021)에 의해 제 1 스피커(1001)의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 배향된다. 제 2 스피커(1003)의 우측면으로부터 출력되는 사운드는 제 2 배플판(1022)에 의해 제 2 스피커(1003)의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향[즉, 제 1 스피커(1001)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드의 전달 방향과 동일한 방향]으로 배향된다. 제 1스피커(1001)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드의 위상은 제 2 스피커(1003)의 우측면으로부터 출력되는 사운드의 위상과 동일하다.
그러므로, 음압은 제 1 스피커(1001)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드와 제 2 스피커(1003)의 우측면으로부터 출력되는 사운드를 합성함으로써 증가된다. 도 10에서, 이들 사운드의 흐름은 실선(1031)으로 표시된다.
제 1 스피커(1001)의 우측면으로부터 출력되는 사운드와 제 2 스피커(1003)의 좌측면으로부터 출력되는 사운드는 제 1 사운드 통로(1011)를 통해 전달된다. 제 1 사운드 통로(1011)를 통해 전달되는 사운드는 스피커들(1001, 1003)의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 배향된다. 도 10에서, 이들 사운드의 흐름은 점선(1032)으로 표시된다.
제 1 배플판(1021)과 제 2 배플판(1022)은 실선(1031)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(1032)으로 표시된 사운드의 흐름이 함께 혼합되지 않도록 제공된다. 따라서, 실선(1031)으로 표시된 사운드의 흐름과 점선(1032)으로 표시된 사운드의 흐름은 서로 방해받지 않으므로, 음압의 감소가 방지된다.
상술된 바와 같이, 2개의 스피커를 포함하는 스피커 장치(1000)로부터 출력되는 사운드는 스피커들의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 전달될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술된 바와 같이, 스페이서는 2개의 스피커가 서로를 향하도록 위치되고, 상기 스피커들 및 스페이서는 스피커들의 대향면들로부터 출력된 사운드가 통과하는 사운드 통로를 형성한다. 따라서, 하나의 스피커의 표면적과 동일한 표면적을 가지며 정반대 위상의 사운드가 서로를 방해하지 않으면서 큰 음압을 제공하는 사운드 장치가 얻어진다.
4. 압전식 스피커의 구조
본 발명에 따른 스피커 장치에 이용할 수 있는 압전식 스피커가 설명된다.
도 11은 압전식 스피커(1100)의 평면도이다.
상기 압전식 스피커(1100)는 외부 프레임(1110), 내부 프레임(1120), 진동판(1131 내지 1134), 및 상기 진동판(1131 내지 1134)에 진폭을 전달하는 압전 소자(1140)를 포함한다.
진동판(1131)은 댐퍼(1151 및 1152)를 통해 내부 프레임(1120)에 연결된다. 진동판(1132)은 댐퍼(1153 및 1154)를 통해 내부 프레임(1120)에 연결된다. 진동판(1133)은 댐퍼(1155 및 1156)를 통해 내부 프레임(1120)에 연결된다. 진동판(1134)은 댐퍼(1157 및 1158)를 통해 내부 프레임(1120)에 연결된다.
내부 프레임(1120)은 댐퍼(1161 내지 1164)를 통해 외부 프레임(1110)에 연결된다. 외부 프레임(1110)은 압전식 스피커(1100)의 고정 부재(도시되지 않음)에 고정된다.
댐퍼(1151 내지 1158)와 댐퍼(1161 내지 1164)는 그 형상으로 인해 "나비형 댐퍼(butterfly dampers)"로서 인용된다.
댐퍼(1151 및 1152)는 진동판(1131)이 선형으로 진동하도록 진동판(1131)을 지지한다. 본원에서, "진동판(1131)이 선형으로 진동한다"는 표현은 "진동판(1131)이 실질적으로 기준면에 수직한 방향으로 진동하고, 진동판(1131)의 평면은 실질적으로 상기 기준면에 평행하게 유지된다"는 것을 의미하는 것이다. 이러한 한정은나머지 진동판(1132 내지 1134)에도 적용된다. 예를 들어, 외부 프레임(1110)이 도 11의 지면의 평면(기준면)과 동일한 평면에 고정된다고 가정한다. 이러한 경우에, 진동판(1131)은 실질적으로 지면의 평면에 수직한 방향으로 진동하도록 지지되고, 진동판(1131)의 평면은 실질적으로 지면의 평면에 평행하게 유지된다.
유사하게, 댐퍼(1153 및 1154)는 진동판(1132)이 선형으로 진동하도록 진동판(1132)을 지지한다. 댐퍼(1155 및 1156)는 진동판(1133)이 선형으로 진동하도록 진동판(1133)을 지지한다. 댐퍼(1157 및 1158)는 진동판(1134)이 선형으로 진동하도록 진동판(1133)을 지지한다.
댐퍼(1161 내지 1164)는 진동판(1131 내지 1134)이 함께 선형으로 진동하도록 진동판(1131 내지 1134)을 지지한다.
댐퍼(1151 내지 1158, 및 1161 내지 1164)가 금속 재료로 형성될 때, 상기 댐퍼들은 전극선으로서 이용할 수 있다. 다시 말해, 압전 소자(1140)는 진동판(1131 내지 1134)에 전기적으로 접속된다. 진동판(1131 내지 1134)은 댐퍼(1151 내지 1158)를 통해 내부 프레임(1120)에 연결되고, 내부 프레임(1120)은 댐퍼(1161 내지 1164)를 통해 외부 프레임(1110)에 연결된다. 따라서, 신호는 외부 프레임(1110)으로부터 압전 소자(1140)까지 입력될 수 있다.
상기 압전식 스피커(1100)는 진동판(1131 내지 1134)과 내부 프레임(1120) 사이의 틈새를 통해 공기가 누출하는 것을 방지하기 위해 형성된 에지(1171)와, 내부 프레임(1120)과 외부 프레임(1110) 사이의 틈새를 통해 공기가 누출하는 것을 방지하기 위해 형성된 에지(1172)를 부가로 포함한다. 진동판(1131 내지 1134)과내부 프레임(1120) 사이의 틈새 또는 내부 프레임(1120)과 외부 프레임(1110) 사이의 틈새를 통해 공기가 누출할 때, 진동판(1131 내지 1134)의 양 측면에서 발생된 정반대 위상의 사운드들은 서로 간섭하고, 그에 따라 음압을 감소시킨다. 상기 에지(1171, 1172)는 상기 공기 누출을 방지하고, 그에 따라 공기 누출의 경우에 상기 특성들이 현저하게 열화되는 저주파 영역에서의 음압의 감소를 방지한다. 그러므로, 본 발명에 따른 압전식 스피커(1100)는 종래의 압전식 스피커보다 저주파 영역에서 청명한 사운드를 재생할 수 있다.
상기 에지(1171 및 1172) 각각은 진동판(1131 내지 1134)을 지지하는 지지 부재의 일부분으로서 작용한다. 진동판(1131 내지 1134)의 주변을 에지(1171 및 1172)로 지지함으로써, 진동판(1131 내지 1134)은 보다 용이하게 진동할 수 있다. 에지(1171 및 1172)가 진동판(1131 내지 1134)을 지지하는 지지 부재의 일부분으로서 작용하지 않고 진동판(1131 내지 1134)이 댐퍼(1151 내지 1158, 및 1161 내지 1164)에 의해서만 지지되는 구조에서는, 진동판(1131 내지 1134)은 원하지 않는 방향으로 이동하기 쉽다. 결과적으로, 불필요한 공진이 발생하기 쉽다.
단일 금속 진동판과 그것에 부착되는 압전 부재를 포함하는 종래의 간단한 구조의 압전 소자가 상술된 압전식 스피커 대신 사용되어도, 음압을 증가시키는 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 압전식 스피커(1100)에 있어서, 진동판들은 선형으로 진동하도록 지지되고, 에지들은 진동판들과 프레임들 사이의 틈새를 통해 공기가 누출하는 것을 방지하기 위해 또한 기준면에 대해 보다 평행하게 유지되면서 진동하도록진동판을 지지하기 위해 제공된다. 상기 구조로 인해, 저주파 영역에서 종래의 압전식 스피커에서보다 청명한 사운드가 재생될 수 있다.
본 발명에 따른 스피커 장치에 있어서, 제 1 스피커와 제 2 스피커는 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치된다. 제 1 스피커, 제 2 스피커 및 제 1 스페이서는 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 사운드 통로를 형성한다. 따라서, 단일 스피커의 표면적과 동일한 표면적을 유지하면서 복수의 스피커를 사용하여 음압을 증가시키는 스피커 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 스피커 장치는 2개의 스피커와 하나의 스페이서를 포함하는 것으로 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 스피커 장치는 n 개의 스피커(여기서, n 은 2 이상의 정수)와 (n-1) 개의 스페이서를 포함할 수 있다. 상기 스피커 장치에 있어서, n 개의 스피커들 중에서, 짝수번째의 스피커와 홀수번째의 스피커는 짝수번째의 스피커 및 홀수번째의 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치된다. 스페이서는 짝수번째의 스피커와 그것에 인접하는 홀수번째의 스피커가 서로를 향하도록 짝수번째의 스피커를 그것에 인접하는 홀수번째의 스피커로부터 이격시키기 위해 제공된다. 짝수번째의 스피커, 그것에 인접하는 홀수번째의 스피커, 및 짝수번째의 스피커를 그것에 인접하는 홀수번째의 스피커로부터 이격시키기 위한 스페이서는 스피커들의 대향면들로부터 출력되는 사운드가 통과하는 사운드 통로를 형성한다. 따라서, 단일 스피커의 표면적과 동일한 표면적을 유지하면서 복수의 스피커를 사용하여 음압을 증가시키는 스피커 장치가 제공될 수 있다.
다양한 다른 변형은 본 발명의 정신 및 범위로부터 일탈함이 없이 본 기술분야의 기술자들에게는 자명한 것이며 그들에 의해 용이하게 행해질 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 상세한 설명에 제한되는 것이 아니라 보다 넓게 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 제 1 스피커와,
    제 2 스피커와,
    상기 제 1 스피커와 제 2 스피커가 서로를 향하도록 상기 제 1 스피커 및 제 2 스피커를 서로로부터 이격시키기 위한 제 1 스페이서를 포함하고,
    상기 제 1 스피커와 제 2 스피커는 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치되고,
    상기 제 1 스피커, 제 2 스피커 및 제 1 스페이서는 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 대향면들로부터 출력된 사운드가 통과하는 제 1 사운드 통로를 형성하는 스피커 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 사운드 통로는 제 1 사운드 통로를 통과하는 사운드의 전달 방향이 상기 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성되는 스피커 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 사운드 통로를 통과하는 사운드가 상기 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 배향되도록 제공된 적어도 하나의 배플판을 부가로 포함하는 스피커 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 사운드 통로를 통과하는 사운드가 상기 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 배향되도록 제공된 적어도 하나의 배플판을 부가로 포함하는 스피커 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 3 스피커와,
    상기 제 2 스피커 및 제 3 스피커가 서로를 향하도록 상기 제 2 스피커와 제 3 스피커를 서로로부터 이격시키기 위한 제 2 스페이서를 부가로 포함하고,
    상기 제 2 스피커와 제 3 스피커는 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 대향면들이 동일한 위상의 사운드를 출력하도록 위치되고,
    상기 제 2 스피커, 제 3 스피커 및 제 2 스페이서는 상기 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 대향면들로부터 출력된 사운드가 통과하는 제 2 사운드 통로를 형성하는 스피커 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 사운드 통로는 제 2 사운드 통로를 통과하는 사운드의 전달 방향이 상기 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 진동의 진폭 방향에 수직하도록 형성되는 스피커 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 사운드 통로를 통과하는 사운드가 상기 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 진동의 진폭 방향에 평행한 방향으로 배향되도록 제공된 적어도 하나의 배플판을 부가로 포함하는 스피커 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 사운드 통로를 통과하는 사운드가 상기 제 2 스피커 및 제 3 스피커의 진동의 진폭 방향에 수직한 방향으로 배향되도록 제공된 적어도 하나의 배플판을 부가로 포함하는 스피커 장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 사운드 통로와 제 2 사운드 통로는 제 1 사운드 통로를 통과하는 사운드의 전달 방향과 제 2 사운드 통로를 통과하는 사운드의 전달 방향이 서로 대향되도록 형성되는 스피커 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스피커 및 제 2 스피커는 동일한 구조를 가지며, 상기 제 1 스피커와 제 2 스피커는 제 1 스피커의 전방면과 제 2 스피커의 전방면이 서로를 향하도록 또는 제 1 스피커의 후방면과 제 2 스피커의 후방면이 서로를 향하도록 위치되고, 상기 제 1 스피커와 제 2 스피커는 동일한 위상으로 진동되는 스피커 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스피커 및 제 2 스피커는 동일한 구조를 가지며, 상기 제 1 스피커와 제 2 스피커는 제 1 스피커의 전방면과 제 2 스피커의 후방면이 서로를 향하도록 또는 제 1 스피커의 후방면과 제 2 스피커의 전방면이 서로를 향하도록 위치되고, 상기 제 1 스피커와 제 2 스피커는 정반대의 위상으로 진동되는 스피커 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 스피커와 제 2 스피커는 각각 압전 소자를 포함하는 압전식 스피커이고, 상기 제 1 스피커의 압전 소자의 분극 방향은 상기 제 2 스피커의 압전 소자의 분극 방향에 대향되며, 상기 제 1 스피커에 입력되는 전기 신호의 위상은 상기 제 2 스피커에 입력되는 전기 신호의 위상과 동일한 스피커 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 스피커에 입력되는 전기 신호의 위상은 상기 제 2 스피커에 입력되는 전기 신호의 위상과 정반대인 스피커 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스피커 및 제 2 스피커 각각은,
    프레임과,
    진동판과,
    상기 진동판상에 제공되는 압전 소자와,
    상기 진동판이 선형으로 진동되도록 진동판을 지지하기 위해 상기 프레임과 진동판에 연결되는 댐퍼와,
    상기 진동판과 프레임 사이의 틈새를 채우기 위해 제공되는 에지를 포함하고,
    상기 댐퍼는 전극으로서 작용하는 스피커 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스피커 및 제 2 스피커는 각각 다이나믹 스피커인 스피커 장치.
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