KR100810184B1

KR100810184B1 - 음향 에너지를 재분배하기 위한 장치

Info

Publication number: KR100810184B1
Application number: KR1020027000073A
Authority: KR
Inventors: 엠마누엘 라카루바
Original assignee: 방 앤드 오루프센 에이/에스
Priority date: 2000-05-05
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2008-03-13
Also published as: DE60144220D1; CA2379138C; WO2001087025A1; ATE502373T1; EP1228674A1; KR20020035091A; EP1228674B1; CA2379138A1; EP1228674A4; US6435301B1; JP2003533155A

Abstract

음향 에너지의 재분배를 위한 장치는 각(α1)을 통해 선(L)에 대해 회전하는 타원형 원호(A1)의 회전(R1) 표면 및 각(α2)을 통해 선(L)에 대해 회전하는 타원형 원호(A2)의 회전(R2) 표면으로 형성되는 반사 표면을 포함하는 렌즈로 구성된다. 각각의 타원형 원호(A1,A2)는 선(L) 위의 점(F1)에 위치한 초점을 갖는 타원형(E1) 혹은 (E2)의 영연으로 구성되며, 선(L) 및 반사 표면에 놓이는 끝점(P)을 공유한다. 각(α1)은 인접 표면(S1)에 대해 회전(R1)표면이 돌출되도록 선택되며, 각(α2)은 인접표면(S1)에 대해서 회전(R2) 표면이 오목하도록 선택된다.

Description

음향 에너지를 재분배하기 위한 장치{APPARATUS FOR THE REDISTRIBUTION OF ACOUSTIC ENERGY}

본 발명은 변환기에 결합되어 있을 때 왜곡이 적거나 왜곡없이 주파수 광범위 스펙트럼에 대해 소리를 넓게 퍼뜨리고 재분배할 수 있는 반사 장치에 관련된다.

음파에서 음원의 분산 패턴이 관련 요소의 크기에 관련되는 것은 잘 알려져 있다. 이것은 종래의 전자 음향 변환기 혹은 확성기가 증가된 주파수와 함께 낮아지는 축외 응답을 갖도록 한다. 이것은 확성기 설계에서 기본적인 문제점으로 여겨져왔으며 수년간 여러 가지 해결책이 제시되었다. 이것은 다중 변환기, 경적, 도파관, 정전기 요소 및 여러 가지 형태의 음향 반사체의 사용을 포함한다. 이러한 많은 해결책은 주파수 응답 편차 발생이나 복잡한 제조 기술 같은 바람직하지 않는 부작용을 갖는다. 또한 이러한 시스템은 종래의 확성기와 마찬가지로 사람의 청각 인식 시스템에 대한 인식 부족으로 통상적인 청취 환경에서 예상치 못한 방법으로 작동할 수 있다.

확성기를 통해 소리가 재발생되는 것은 확성기/청취 환경을 통해 청취자의 귀에 도달하는 소리의 스펙트럼 내용, 진폭 및 방향을 제어하여 향상될 수 있다. 본 발명의 목적은 대해서 제조하기 간단한 단일 장치로 이러한 모든 문제들을 언급하고자 함이다. 적합한 종래의 변환기에 잘 맞을 경우, 본 발명은 소리가 청취환경으로 거의 주파수 동일 수평 분산 패턴으로 전송되도록 한다. 이것은 많은 청취자들이 매우 향상된 측면 공간 반사로 인해 정확한 소리를 들을 수 있도록 한다. 또한 바닥 및 천장 반사는 줄어들어 입체음향 투영 이미지 안정성을 증가시킨다.

여러 가지 발명의 특징은 본 발명을 완성된 확성기 시스템에 통합시킬 때 설계자의 특정한 필요에 맞게 변형될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 시스템에 대한 변형은 확성기 시스템의 수직 지향성을 능동적으로 제어할 수 있도록 될 수 있다. 수직 지향성 제어는 특히 소리 강화 영역이나 공공 연설 시스템에서 중요하다. 또한 본 발명의 시스템은 상기 시스템이 소리 수신 시스템에 사용하기에 적합한 마이크로폰 같은 변환기와 사용될 수 있다.

본 발명은 베이스(base), 렌즈 그리고 베이스에 렌즈를 장착하는 수단으로 구성된 음향 에너지원을 재분배하기 위한 장치를 제공한다. 상기 베이스는 상단 표면, 하단 표면, 정방 표면, 후방 표면을 포함한다. 베이스의 후방 표면은 지지표면에 위치할 수 있다. 상기 렌즈는 또한 상단 표면, 하단 표면, 전방 표면, 후방 표면을 포함한다.

렌즈의 전방 표면은 반사 표면, 반사 표면에 놓인 점(P) 그리고 적어도 하나의 인접 표면(S1)을 포함한다. 선(L)은 점(P)을 통과하고 점(B)에서 베이스 하단 표면을 교차한다. 점(F1)은 점(P)과 점(B) 사이의 선(L)에 놓인다. 반사 표면은 각(α1)을 통해 선(L)에 대해 회전하는 타원형 원호(A1)의 회전(R1) 표면 및 각(α2)을 통해 선(L)에 대해 회전하는 타원형 원호(A2)의 회전(R2) 표면에 의해 형성된다. 상기 타원형 원호(A1)는 점(F1)에 위치한 초점위치를 갖고 점(P)에서 종단되는 하단 단부를 갖는 타원형(E2) 부분으로 구성된다. 각(α1)은 회전(R1) 표면이 인접 표면(S1)에 대해서 볼록하도록 선택되고, 각(α2)은 회전(R2) 표면이 인접 표면(S1)에 대해 오목하도록 선택된다.

본 발명의 주요 목적은 초점(F1)에 혹은 그에 근접하여 위치한 소리 송신기로부터 송신된 음향 에너지의 방향을 바꾸는 장치를 제공하는 것인데, 최종 분산 패턴은 수평으로 매우 넓은 주파수 범위에 대해 폭이 넓으며, 수직으로는 제한된다.

본 발명의 또 다른 목적은 주파수 응답 편차로부터 자유로운 수평 방향이 바뀐 음향을 송신하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전체 음향 송신 패턴을 맞추도록 위치한 절연 표면을 갖는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고도로 제어되는 수직 지향성을 나타내는 확성기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수평으로는 매우 넓은 주파수 범위에 대해 광대하고 수직으로는 제한되는 수신 패턴을 갖는 소리 수신 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 본 발명의 음향 송신 재분배를 위한 장치가 첨부된 도면, 상세설명 및 청구항과 함께 설명될 때 더욱 명확해질 것이다.

도 1은 투영된 내부 반사 표면의 범위를 나타내는 지지표면 위에 위치한 본 발명 장치의 실시예를 도시하는 측면도;

도 2는 지지표면에 위치한 본 발명 장치의 실시예를 도시하는 정면도;

도 3은 투영된 베이스 요소의 노출된 상단 표면의 범위를 나타내는 본 발명 장치의 실시예를 도시하는 상측면도;

도 4는 본 발명 장치의 반사 표면을 형성하는데 사용된 두 개의 투영된 타원형을 나타내는 4-4선을 따르는 도 3의 발명 장치 실시예를 도시하는 횡단면도;

도 5는 두 개의 타원형 원호의 회전으로 발명 장치의 반사 표면을 형성하는 두 개의 회전 표면 형성을 묘사하는 다이아그램.

도 6은 베이스의 상단 표면에 기울어진 방향으로 장착된 변환기를 갖는 발명장치의 실시예를 도시하는 측면도;

도 7은 발명 장치와 사용된 변환기 및 소리 시스템에 대한 전력 증폭기 사이의 고주파 통과 필터의 연결을 도시하는 다이아그램.

* 부호 설명 *

1......장치 10......베이스

30.....렌즈 20......지지표면

50.....반사표면 60......변환기

도 1에 대해서, 음향 에너지의 재분배를 위한 발명 장치(1)의 바람직한 실시예를 도시한다. 장치(1)는 베이스(10),렌즈(30), 렌즈(30)를 베이스(10)에 장착하기 위한 수단으로 구성된다. 베이스(10)는 상단 표면(12), 하단 표면(14), 전방 표면(16) 및 후방 표면(18)을 포함한다. 하단 표면(14)은 베이스(10)가 지지표면(20)에 위치할 수 있도록 구성된다. 도시된 지지표면(20)은 평평하지만, 지지표면(20)은 사용자가 발명장치(1)를 놓기 원하는 어떠한 표면이라도 가능하다.

렌즈(30)는 상단 표면(32), 하단 표면(34), 전방 표면(36), 후방 표면(38)을 갖는다. 도 2에 대해서 전방 표면(36)은 반사표면(50)을, 반사 표면(50)에 놓인 점(P), 적어도 하나의 인접 표면(S1)을 포함하지만 여기에 제한되지는 않는다. 추가적인 (S2) 같은 인접 표면이 설계될 수 있다.

반사 표면(50)은 변환기로부터 방출된 음향 송신의 최적 분산을 제공하도록 구성되고 두 개의 회전(R1,R2)의 표면으로 형성된다. 도 4에 대해서 선(L)은 반사 표면(50)에 놓인 점(P)을 통과하며 점(B)에서 베이스(10)의 하단 표면(14)을 교차한다. 두 개의 타원형(E1,E2)은 점(P)이 각각의 타원형(E1,E2)에 위치하도록 선택될 수 있고, 타원형(E1,E2)은 점(P)과 점(B) 사이의 선(L)에 놓인 공통 초점(F1)을 공유한다. 타원형(E1)은 두 번째 초점(F2₁)을 갖고 타원형(E2)은 두 번째 초점(F2₂)을 갖는다. 타원형(E1)은 점(P)에서 종단되는 하단 단부를 포함하는 타원형 원호(A1)를 형성하고, 타원형(E2)은 점(P)에서 종단되는 상단 단부를 포함하는 타원형 원호(A2)를 형성한다. 도 5에 대해서 회전(R1) 표면은 각(α1)을 통해 타원형 원호(A1)를 회전시켜 형성되며, 회전(R2) 표면은 각(α2)을 통해 타원형 원호(A2) 를 회전시켜 형성된다. 각(α1)은 회전(R1) 표면이 인접 표면(S1)에 대해 볼록하도록 선택 되어야 하며, 각(α2)은 회전(R2) 표면이 인접 표면(S1)에 대해 오목하도록 선택되어야 한다.

발명 장치의 실시예에서, 타원형 원호(A1)의 길이는 각(α1)에서 선(L)에 대해 회전함에 따라 연속적으로 변하며, 원호(A1)는 항상 하단점(P)에서 종단한다. 효과적으로 이것은 사용자가 각각 다른 상단 범위를 갖는 반사 표면(R1)에 대해 여러 가지 변형을 할 수 있도록 한다.

도 5에 대해서 작동 중에 변환기(60)는 점(F1)에 혹은 그에 근접하여 위치한다. 발명 장치는 소리 발생 장치로 사용되며, 확성기가 사용되는 것처럼 방송 변환기로 사용된다. 그러나 발명장치는 소리 수신 장치로 사용되어져야 하며 수신 변환기는 마이크로폰으로 사용될 수 있다. 하기 설명을 목적으로 변환기는 확성기로 가정한다.

음향 송신은 F1에서 변환기(60)로부터 방출되며, 변환기의 방출 영역으로부터 모든 방향으로 외부를 향하여 분산된다. 렌즈(30)를 향하는 음향 송신 분산은 반사표면(50)에 의해 반사된다.

타원형(E1,E2)은 적합한 초점(F1), 점(P), 전술된 원호(A1) 혹은 (A2)를 갖도록 선택된 두 개의 타원형이 될 수 있는 반면에, 선호적으로 표면(R1,R2)과 부딪히는 모든 음향 송신은 제한된 수직 요소 및 광대한 수평 요소를 갖는 경로에 반사되도록 선택된다. 그러나 반사 음향 송신의 지향성은 반사 음향 송신을 만들어내는 소리 송신 위치 및 주변 환경에 대한 반사표면(50)의 방향을 갖는 여러개의 요소에 종속되지만, 그에 제하되지는 않는다. 타원형(E1,E2)의 선택 및 변환기(60)의 정확한 위치는 최적 효과를 나타내도록 맞춰질 수 있다.

포물선은 타원형의 특별한 경우인데, 여기서 타원형의 두 번째 초점은 타원형의 첫 번째 초점으로부터 무한히 떨어져 위치한다. 또한 여기서 사용된"타원형 원호"라는 표현은 포물선 혹은 "포물선에 가까운" 원호를 포함한다. "포물선에 가까운" 타원형 원호는 작은 축의 길이 보다 약 2.5 배 긴 큰 축의 길이를 갖는 타원형 원호이다. 발명 장치의 실시예에서 포물선 혹은 거의 포물선인 원호(A1,A2)는 소리 강화 및 공공 연결 시스템에 특히 바람직한 수직 지향성의 특징을 갖는다.거의 포물선인 원호는 진정한 정확한 포물선 원호와 실질적으로 일치하는 방법으로 소리 파장의 지향성을 제어할 것이다.

변환기(60)는 도 6에 도시된 바와 같이 기울어질 수 있으므로, 변환기가 송신되는 것으로부터 음향 에너지가 방출된 곳의 방향을 바꾼다. 변환기(60)의 축(62)과 선(L) 사이에서 만들어지는 각(β)으로 측정되는 변환기(60)가 기울어진 각도는 전체 주파수 응답 및 상기 장치의 수직 지향성을 맞추도록 변할 수 있다.

도 4에 대해서 반사 표면(50) 보다 장치(1)의 표면은 또한 전체 소리 생성에 영향을 준다. 렌즈(30)를 베이스(10)에 장착하기 위한 수단은 선호적으로 상단 표면(42), 하단 표면(44), 전방 표면(46), 후방 표면(48)을 갖는 흡수 재료 절연체(40)로 구성된다. 절연체(40)의 하단 표면(44)은 베이스(10)의 상단 표면(44)에 고정된다. 렌즈(30)의 하단 표면(34)은 절연체(40)의 상단 표면(42)에 고정된다.

절연체(40)는 다른 적합한 흡수 재료 혹은 펠트(felt)로 구성된다. 절연체(40)의 수직 두께는 분명히 도시할 목적으로 도 1 및 도 4에 크게 도시되었음을 주의해야 한다. 절연체(40)의 사용 이점은 성능을 저하시킬 수 있는 음향 공명 감쇠를 포함하지만 제한되지는 않는다.

절연체(40)의 배치는 첫 번째 덮여진 영역(17) 및 베이스(10)의 상단 표면(12)의 두 번째 덮혀지지 않는 영역(19)을 형성한다. 상단 표면(12)의 덮혀지지 않은 영역(19)은 아래쪽으로 기울어질 수 있다. 이러한 아랫방향 기울어짐의 이점은 설계자의 필요에 알맞도록 수직 분산 맞춤을 포함하지만 그에 제한되지는 않는다. 흡수 재료 절연체는 베이스(10)의 상단 표면(12) 전체를 덮을 수가 있고, 만약 증가한다면 소리 흡수가 바람직하다.

비슷하게 인접한 표면(S1,S2)은 음향 송신을 흡수하거나 그렇지 않으면 반사되기 위한 몇가지 흡수 재료(72)로 덮혀질 수 있다. 이러한 기술은 전체 시스템 주파수 응답을 맞추도록 사용될 수 있고 수평 분산의 양을 제한할 수 있다.

장치(1)의 외부 표면에 관해서 곡선 표면은 통상적으로 적은 분열 회절 효과를 만들게 된다. 또한 전방 표면(16)은 선호적으로 일반적인 타원형 혹은 원형 원호 같은 곡선 원호를 형성한다. 또한 베이스(1)의 후방 표면(18,38,48),렌즈(30), 절연체(40)는 바람직하게는 함께 곡선이며 베이스(10)의 하단 표면(14)을 렌즈(30)의 상단 표면(32)에 연결하는 후방 표면(70)을 형성한다. 하단 표면(14)의 적어도 하나의 영역은 곡선이며 후방 표면(70)과 만나기 위해 위쪽으로 기울어지는 것이 바람직하다. 베이스(10)의 하단 표면(14) 및 전방 표면(16), 후방 표면(70) 및 렌즈(30)의 상단 표면(32)은 회절효과를 억제하기 위해 흡수 재료(72)로 덮힐 수가 있다.

모든 종래의 확성기 변환기는 감소 주파수와 함께 증가하는 소리 출력을 갖는다. 장치가 소리 전력을 동일하게 재분배하기 때문에, 시스템의 전체 응답은 감소 주파수에 대한 상응하는 증가된 응답을 갖는다. 도 7에 대해서 이러한 문제를 설명하기 위해 바람직한 실시예에서 단순 감소 주파수와 함께 전기 에너지를 감소시키는 단일 고주파 통과 필터는 본 발명 장치의 변환기(60)에 연결된다. 신호 공급원(110)의 출력은 필터(100)를 통과하는 소리 시스템을 구동시키도록 사용되며, 상기 시스템이 실질적으로 동일한 모든 주파수에서 출력을 갖도록 한다. 다중 변환기(60)가 상기 장치를 사용하는 소리 시스템에 설치되는 곳에서 필터는 다준 변환기(60)를 연결하도록 사용되는 교차 네트워크의 부분이 될 수 있다.

본 발명의 장치가 음향 에너지를 재분배하는 것으로 설명되었지만, 상기 장치는 전자기파 같은 다른 에너지 파형을 재분배하는데 사용될 수 있음을 인지해야 한다.

전술된 발명이 분명한 이해를 위해 예시적인 방법으로 자세히 설명되었지만 당해업자들은 본 발명의 청구항의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 변형을 할 수가 있다.

Claims

음향 에너지의 재분배를 위한 장치(1)에 있어서,

상기 장치는,

하단 표면(14)을 갖는 베이스(10),

전방 표면(36)을 갖는 렌즈(30),

상기 베이스(10)에 렌즈(30)를 장착하기 위한 수단으로 구성되고,

상기 렌즈(30)의 상기 전방 표면(36)은 반사표면(50), 상기 반사 표면(50)에 놓인 점(P), 하나이상의 인접한 표면(S1), 상기 점(P)를 통과하고 점(B)에서 상기 베이스(10)의 하단 표면을 교차하는 선(L), 상기 점(P)과 상기 점(B) 사이에 선(L)에 놓인 점(F1)을 포함하고,

상기 반사 표면(50)은 각(α1)를 통해 상기 선(L)에 대해 회전하는 타원형 원호(A1)의 회전(R1) 표면 및 각(α2)을 통해 상기 선(L)에 대해 회전하는 타원형 원호(A2)의 회전(R2) 표면으로 형성되며,

상기 타원형 원호(A1)는 상기 점(P)에서 종단되는 하단 단부를 갖고 점(F1)에 위치한 초점을 갖는 타원형(E1) 영역으로 구성되며,

상기 타원형 원호(A2)는 점(P)에서 종단되는 상단 단부를 갖고 점(F1)에 위치한 초점을 갖는 타원형(E2) 영역으로 구성되고,

상기 각(α1)은 인접 표면(S1)에 대해 회전(R1)표면이 돌출되도록 선택되며,

상기 각(α2)은 인접표면(S1)에 대해서 회전(R2) 표면이 오목하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나이상의 상기 타원형 원호(A1,A2)는 포물선인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나이상의 상기 타원형 원호(A1,A2)는 거의 포물선인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 두 개의 상기 타원형 원호(A1,A2)는 포물선이거나 거의 포물선인 것을 특징으로 하는 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 점(F1)에 혹은 그에 근접하여 위치한 변환기(60)로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 변환기(60)는 확성기인 것을 특징으로 하는 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 변환기(60)는 마이크로폰인 것을 특징으로 하는 장치.