KR102292566B1

KR102292566B1 - 조정가능한 음향 렌즈 및 확성기 조립체

Info

Publication number: KR102292566B1
Application number: KR1020197000768A
Authority: KR
Inventors: 디레비 야콥; 올센 마르틴
Original assignee: 뱅 앤 올룹슨 에이/에스
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2021-08-23
Also published as: KR20190017927A; WO2017211365A1; CN109478404B; DK3469578T3; CN109478404A; EP3469578A1; US10741166B2; US20190259372A1; EP3469578B1

Abstract

본 발명은 확성기로부터 방출되는 사운드의 지향성을 제어하는 수단과 함께 사용되는 확성기 조립체 및 오디오 렌더링 장비 내의 이러한 조립체를 사용에 관한 것이다. 본 발명의 조립체는 하나 이상의 이동가능한 기계적 수단을 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동시킴으로써 확성기로부터 방출된 사운드의 제어된 지향성을 가능하게 하는 이동가능한 기계적 수단을 갖는 음향 렌즈를 포함한다.

Description

조정가능한 음향 렌즈 및 확성기 조립체

본 발명은 확성기로부터 분배된 사운드의 지향성을 제어하는 수단과 함께 사용되는 확성기 조립체 및 오디오 렌더링 장비 내의 이러한 조립체의 사용에 관한 것이다.

확성기 조립체는 당업계에 잘 알려져 있으며 본 발명의 범위 내에 있고, 확성기 조립체는 하나 이상의 확성기 변환기 유닛, 캐비넷, 섀시, 하나 이상의 확성기 변환기 유닛을 유지하기 위한 프레임 및 하나 이상의 음향 렌즈, 그리고 선택적으로 확성기를 위한 보호 커버 중 하나 이상을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

확성기 조립체는 당업계에 잘 알려져 있지만, 이들은 모두 공통적으로 사운드가 방출될 때 확성기로부터의 사운드 분배를 막거나 왜곡할 수 있는 방해가 발생하지 않으며, 또한 사용하지 않을 때는 이들이 노출된다는 특징을 가진다.

당업계에는 확성기에 가동부를 제공하는 것이 알려져 있다. 이러한 하나의 예시가 US7702123 B2에 개시되어 있으며, 여기에서 확성기 조립체는 모듈식 구성을 가지고, 확성기 유닛 중 하나, 즉 트위터 유닛은 트위터 변환기를 포함하는 음향 렌즈 구성으로서 구축된다. 음향 렌즈는 방출된 사운드의 방향을 바꾸기 위해 위/아래로 이동하거나, 기울거나 또는 회전될 수 있다. 또한 다수의 이유로 확성기를 사용하지 않을 때는 노출되지 않도록 숨기거나 보호할 수 있는 것이 바람직하다.

현대식 확성기 렌더링 시스템에서, 방출된 사운드 에너지의 지향성의 음향 제어는 필터, 이퀄라이저 및 지연을 제어하도록 디지털 신호 처리 수단(DSP)에 의해 제어된다.

본 발명은 이동가능한 기계적 수단을 통해 방출된 사운드 에너지의 지향성을 주파수 불변 방식으로 변화시킬 수 있는 음향 렌즈를 개시한다.

기계적으로 제어되는 음향 렌즈/반사기를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예는 5-7 DSP 제어되는 전통적인 확성기 변환기 유닛을 대체한다. 출원인에 의해 WO 2015/117616 A1에 개시된 선행기술로서 종래의 개념을 참조한다.

음향 렌즈의 구성 및 이점은 예를 들어 US5615176에 기술되어 있다. 매우 잘 정의된 분포 패턴을 갖는 음향 렌즈를 통해 음향 에너지를 재분배하는 특별한 이점은 무시할 수 있는 정도의 신호 왜곡을 가지고 관심 주파수 범위 내의 사운드 신호의 주파수에 무관하게 획득된다. 이는 확성기 조립체가 배치되고 다양한 형태 및 치수를 가질 수 있는 청취 공간과 관련한 확성기 조립체의 사용을 고려할 때 특히 관련된다. 이러한 방식으로, 청취자가 의도치 않은 왜곡, 반사 등이 없는 매우 순수한 신호를 수신하도록 예로서 다른 표면으로부터의 반사의 형태인 간섭 없는 음향 에너지를 지향시키는 것이 가능하다. 또한, 전술된 문헌에 개시된 바와 같은 음향 렌즈의 원리들 중 하나는 사운드가 변환기의 사운드 방출 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 재지향된다는 것이다. 음향 렌즈의 전체 구성 높이는 매우 제한되어 있어, 확성기 유닛(변환기)과 음향 렌즈 모두를 포함하는 완전한 확성기 조립체의 구성 높이가 매우 낮을 수 있다.

본 발명은 음향 렌즈를 포함하는 확성기 조립체를 제공함으로써 음향 렌즈로 획득되는 것과 비교하여 복수의 서로 다른 제어 지향성 설정에 대한 요구를 해결하며, 상기 음향 렌즈는 하나 이상의 이동가능한 부재를 가지고, 상기 이동가능한 부재는 음향 렌즈의 지향성에 대해 이동가능한 부재가 제 1 영향을 갖는 제 1 위치로부터 음향 렌즈의 지향성에 대해 이동가능한 부재가 제 2 영향을 갖는 제 2 위치로, 그리고 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 임의의 위치로 이동될 수 있다.

이미 언급된 바와 같은 음향 렌즈는 매우 얕은 구조 높이를 가지며 동시에 특히 수직 방향에서 포커스된 사운드 방출을 제공한다. 또한 수평면에서 지향성을 방해하거나 제어/변경할 수 있는 이동가능한 부재를 제공함으로써 음향 렌즈가 사운드를 청취자의 위치에 대해 비교적 정확하게 초점을 맞출 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 음향 변환기는 제 1 방향으로 사운드를 방출하도록 음향 렌즈에 인접하게 배치되며, 여기서 이동가능한 부재는 제 1 방향에 평행한 하나 이상의 축 둘레에서 회전한다.

가동 부재는 방출된 사운드를 반사하므로 이동가능한 부재의 형태가 중요하다. 따라서, 다른 바람직한 실시예에서 본 발명은 이동가능한 부재가 제 1 축의 방향에서의 범위 및 제 1 축에 대한 반경 방향에서 이동가능한 부재가 곡선 형태를 갖는 상기 제 1 축에 대해 반경 방향의 범위를 갖도록 제공한다.

곡선 형태는 이동가능한 부재의 반사로부터의 간섭이 곡선 형태의 신중한 설계에 의해 방지될 수 있음을 예견한다. 하나의 바람직한 곡선 형태는 청취 위치에서 볼 때 볼록하다.

이동가능한 부재의 이동을 제어하기 위해, 본 발명은 이동가능한 부재가 정확하게 그리고 원하는 대로 위치되도록 이동가능한 부재를 제어하는 전자기계적 수단을 제공한다. 전자기계적 수단은 확성기 조립체 내의 또는 확성기 조립체에 연결되는 오디오 시스템 내의 제어 유닛을 통한 원격 제어에 의해 추가로 제어될 수 있으며 그에 따라 원거리 위치에 있는 청취자가 해당 특정 청취 위치로부터 최적의 사운드 재생을 획득하도록 이동가능한 부재의 위치를 변경할 수 있다. 이러한 동작이 청취자에게 보다 용이하게 하도록, 이동가능한 부재의 서로 다른 프리셋 위치들이 상기 제어 유닛과의 상호작용을 통해 선택될 수 있다. 전자기계식 수단은 이동가능한 부재의 동작이 안정적이고 정확한 방식으로 달성되도록 예를 들어 전기 액추에이터용 스텝 모터 또는 모터와 결합된 톱니형 기어휠 및 마찰 바퀴의 조합일 수 있다.

본 발명은 확성기 조립체에 관한 것으로, 이 조립체는 다른 바람직한 실시예에서 하나 이상의 저역 변환기, 하나 이상의 중역 변환기, 그리고 고역 변환기를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈를 포함하며, 증폭기로부터 하나 이상의 저역 변환기, 하나 이상의 중역 변환기, 그리고 고역 변환기를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈의 각각으로 전달된 신호는 하나 이상의 저역 변환기, 하나 이상의 중역 변환기, 그리고 고역 변환기를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈의 각각에 대한 유한 임펄스 응답(FIR) 필터 및 무한 임펄스 응답(IIR) 필터를 통과한다.

필터를 제공함으로써, 지연 등이 청취자에 의해 지향성의 변화로서 감지되는 방식으로 필터를 프로그램할 수 있다. 따라서, 확성기 조립체 내의 각각의 그리고 모든 변환기 유닛의 필터를 프로그래밍 할 수 있음으로써 전체 확성기 조립체의 지향성 및 그에 따라 사운드 재생을 매우 정확하게 결정할 수 있다.

하나의 특정 실시예에서, 저역 및 중역 변환기의 지향성은 음향 렌즈의 이동가능한 부재에 의해 제어되는 고역 변환기의 지향성과 일치하는 지향성을 갖도록 필터에 의해 제어된다(이것은 공통 주파수 범위에서 충분한 분산을 갖는 사운드 에너지를 재생할 수 있는 각각의 유형의 하나보다 많ㅇ느 변환기를 필요로 한다).

대안적으로, 중역 주파수의 지향성은 다른 곳에서 설명된 것처럼 필터 제어를 갖는 다중 변환기를 사용하는 대신 (더 큰) 이동가능한 렌즈 및 하나의 단일 변환기를 사용하여 제어될 수도 있다.

이러한 확성기 조립체의 다른 바람직한 실시예는 변환기에 개별 전력 증폭기를 제공하는 것으로, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서 하나 이상의 저역 변환기, 하나 이상의 중역 변환기 및 고역 변환기를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈 각각에 대한 유한 임펄스 응답(FIR) 필터 및 무한 임펄스 응답(IIR) 필터를 통과한 후의 신호들은, 하나 이상의 저역 변환기, 하나 이상의 중역 변환기 및 고역 변환기를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈 각각에 접속된 개별 전력 증폭기에 전송된다.

이 구조는 사운드를 임의의 원하는 청취 위치로 매우 정밀하게 제어 및 재생할 수 있는 매우 다양하고 제어가능한 확성기 조립체를 제공한다.

본 발명에서 음향 렌즈는 넓은 모드로부터 좁은 모드로 또는 넓은 모드와 좁은 모드 사이에서의 어느 지향성 모드에서도 사운드 에너지를 분배되도록 동적으로 구성될 수 있다. 이것은 음향 렌즈의 하나 이상의 이동가능한 부재가 이동가능한 부재의 제 1 위치로부터 이동가능한 부재의 다른 제 2 위치로 또는 제 1 위치와 제 2 위치 사이인 제 3 위치로 이동함으로써 획득된다. 2 개의 이동가능한 부재의 이동은 0-120도의 범위에서의 각도 회전에 대응하며; 2 개의 이동가능한 부재는 동일한 회전 중심을 갖거나, 또는 평행한 비-동축인 축 둘레로 회전한다. 또한 2 개의 이동가능한 부재가 자신의 축 둘레에서 대칭으로 (커플링되어) 또는 비대칭으로 (독립적으로) 이동하도록 제공되는 것이 고안된다.

다른 바람직한 실시예는 확성기 및/또는 음향 렌즈 대상을 이동시키기 위한 전자기계적 수단이 하나 이상의 스핀들/암 및/또는 톱니 바퀴를 포함하도록 제공되고, 이들 수단은 선택적으로 기어 박스에 포함되거나 개별적인 기계적 물체로서 나타난다.

음향 렌즈를 제 1 비노출 위치로부터 제 2 노출 위치로 이동시키는 것과 관련된 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 확성기 및/또는 음향 렌즈를 이동시키는 수단은 스피커 조립체가 하우징 내에 배치되고 상기 음향 렌즈가 상기 하우징 내로 들어갈 수 있는 다른 바람직한 실시예에서 제공되는 바와 같이, 예를 들어 확성기 조립체 하우징 내부의 주변에 고정된 하나 이상의 레일을 포함한다. 이 수단은 상기 레일을 따라 미끄러지도록 음향 렌즈 상에 제공되어 음향 렌즈가 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동될 수 있도록 제공될 수 있다.

확성기 음향 렌즈의 이동을 제공하기 위한 2 개의 서로 다른 실시예에 보충적으로, 본 발명은 다른 바람직한 실시예에서 확성기를 이동시키는 수단을 제공하고, 이 수단은 선택적으로 가요성인, 대응하는 톱니 바퀴와 확성기에 고정된 하나 이상의 이동 랙을 포함하며 톱니 바퀴를 회전함으로써 랙(들)이 이동할 것이고 그에 따라 확성기가 이동할 것이다.

일반적으로 조립체의 대상을 이동시키기 위한 임의의 다른 적절한 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어, 가위 배열을 포함하는 콘서티노 메커니즘으로서, 가위 팔의 단부를 함께 이동시킴으로써 상승/배치가 획득되며 가위팔을 멀어지게 이동시킴으로써 철회된다. 또한 예를 들어 구조의 적절한 부분에 고정된 액추에이터의 영향에 의해 평행사변형의 하나의 꼭지점에 고정된 조립체가 평행사변형의 형태가 변형될 때 직선식으로 이동하도록 조립체를 평행사변형 구조로 배치한다.

렌즈 기술을 이용하면 음향 렌즈를 통한 음향 에너지의 잘 정의된 분포 패턴이 매우 잘 정의된다는 점에서 천장 및/또는 바닥으로부터의 왜곡 및 의도하지 않은 반사가 강하게 제한될 수 있으므로 특히 바람직하며, 이는 음향 에너지, 즉 청취자에게 실질적으로 방해가 되지 않는 사운드를 지향시키는 것을 가능하게 한다.

다른 바람직한 실시예에서, 본 발명의 원리는 텔레비전 세트, 하이-파이 사운드 설비 또는 다른 확성기에 배치될 수 있다. 일상적인 사용에 있어서, 예를 들어 텔레비전 세트의 경우 돌출형 스피커가 없는 것이 바람직할 수 있다. 반면에 텔레비전이 보다 적극적인 역할을 가질 때, 예를 들어 텔레비전 세트의 디자인이 아닌 화면에 초점이 맞춰지는 프라임타임 스포츠 경기 또는 장편 영화를 시청의 경우에, 여분의 확성기가 그러한 텔레비전 세트로부터 돌출되는 것이 보다 수용적일 수 있다. 특히, 예를 들어 음향 렌즈를 포함하는 여분의 확성기의 제공를 제공한다면 전송/컨텐츠의 음질을 크게 향상시키고 그에 따라 사용자의 전반적인 경험치를 향상시킬 것이다. 동일한 이유로, 소위 게토 블래스터(ghetto blasters), 평면 스크린 TV(LCD/플라즈마/OLED), 신호 수신기, 오디오/비디오 미디어 플레이어, 증폭기, 차량용 엔터테인먼트 시스템, 랩탑, PC 또는 그외의 수송가능한 음향 장비와 같은 하이-파이 사운드 설비에서 이러한 스피커 조립체를 배치하는 것이 또한 바람직할 수 있다.

일부 응용에서, 사운드를 지향시키는 추가 가능성이 있는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 다른 바람직한 실시예에서의 확성기 조립체는 확성기 조립체 및/또는 음향 렌즈가 이동 축 둘레에서 회전할 수 있도록 배치된다. 따라서, 음향 렌즈 또는 확성기를 제 2 축 둘레로 회전시킬 수 있음으로써, 가능한 한 최적의 사운드 에너지를 청취자에게 향하게 할 수 있다.

또한 이동 축 둘레에서 음향 렌즈 부재의 회전을 제공함으로써, 최소의 왜곡 및 반사음을 갖는 사운드 에너지를 청취자에게 향하게 하는 것이 가능할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 확성기 조립체 및 음향 렌즈의 부재의 이동은 컴퓨터로부터 수신된 지시에 따라 수행될 수 있으며, 청취자의 위치 및/또는 실내 구성 및/또는 가구 조각들 등에 관한 정보로부터의 입력이 이동가능한 부재에게 확성기 조립체를 현재 환경에 따른 최적의 사운드 에너지 전달 위치에 위치시키는 방법 또는 운반하는 임의의 다른 방법에 관한 지시를 줄 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 음향 렌즈에는 발광 수단이 제공되고, 상기 발광 수단은 선택적으로 확성기의 상태에 대응하여 상이한 색광 및/또는 상이한 광 강도를 방출하도록 제어될 수 있다.

표시등은 스피커의 상태를 나타내기 위해 서로 다른 색상/색조를 가질 수 있으며, 예를 들어 적색 표시등은 대기 상태를 나타낼 수 있고, 녹색 표시등은 활성 상태를, 점멸 표시등은 확성기 조립체의 소프트웨어가 업데이트 중임을 나타낼 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 개시된 바와 같이, 조립체가 두 개의 음향 렌즈를 포함하는 것이 또한 고안되고, 여기에서 제 1 음향 렌즈는 고음에 대응하는 더 높은 주파수를 위해 제공되며 제 2 음향 렌즈는 미드-톤 주파수를 위해 제공된다. 이러한 구성으로 사운드 방출을 더욱 최적화할 수 있다. 저주파수는 지향시키기가 어렵고 저주파수 스피커에 대해 매우 넓은 방출 각도에서 큰 정도로 분포될 것이라는 것은 잘 알려져있다. 보다 높은 주파수(미드-톤 및 하이-톤)에 있어서 특정 방향으로 사운드 방출을 지시하는 것이 더 쉽다. 하이- 및 미드-톤 스피커 모두를 특히 이동가능한 부재를 갖는 음향 렌즈에 제공함으로써 지향성이 증가되고, 따라서 특정 청취자의 위치에서 사운드 경험을 더욱 향상시킬 수 있다. 중역 음향 렌즈는 일반적으로 하이-톤 음향 렌즈보다 물리적 치수가 더 클 것이다.

본 발명에서 적어도 미드-톤 스피커는 일반적으로 250Hz 내지 2000Hz의 주파수 범위에서 사운드를 방출/재생하는 스피커로 이해되어야 하고, 트위터 또는 하이-톤 스피커는 일반적으로 대략 1500Hz 이상으로부터의 주파수 범위에서 사운드를 재생하도록 설계되며, 로우-톤 또는 저음 스피커는 350Hz 이하의 주파수 범위에서 사운드를 재생한다. 인간의 귀는 일반적으로 대략 30-40Hz의 주파수까지 검출할 수 있다.

본 발명은 이제 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 음향 렌즈를 포함하는 확성기 조립체를 도시한다.
도 2 및 3은 음향 렌즈가 노출된 확성기 조립체를 도시한다.
도 4 및 5는 음향 렌즈의 대체 위치를 도시한다.
도 6a는 음향 렌즈의 이동가능한 부재의 예시를 도시한다.
도 6b는 렌즈의 상단이 제거된 음향 렌즈의 모습을 도시한다.
도 7은 음향 렌즈의 일 실시예의 측면도를 도시한다.
도 8a는 음향 렌즈 구성에 따른 이동가능한 부재의 대체 위치를 도시한다.
도 8b는 이동가능한 부재의 선택적인 기하학적 형태의 평면도를 도시한다.
도 9는 지향성의 넓고 좁은 모드와 관련된 음장을 도시한다.
도 10은 주파수의 함수로서 사운드 에너지의 제어된 수평 분산을 도시한다.
도 11은 확성기 조립체의 블록도를 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 확성기 조립체(2)를 도시하고, 이 조립체는 음향 렌즈에 내장된 트위터를 포함하며, 음향 렌즈 상부 표면(1)은 확성기 조립체(2)의 표면 내로 들어가서 확성기 조립체(2)의 상부 표면과 솔기없이 통합된다.

도 2는 폐쇄(비노출) 위치로부터 사운드 변환기/트위터(8)의 일부가 보이는 개방 위치로의 이동 중의 중간 위치에 있는 음향 렌즈(1)를 도시한다. 음향 렌즈의 측벽(3)이 부분적으로 보인다.

도 3은 트위터(8)가 보이는 개방(노출) 위치에서의 음향 렌즈(1)를 도시한다. 음향 렌즈의 측벽(3)은 부분적으로 노출된다. 음향 렌즈의 바닥 플레이트(4)의 부분 및 상판(1)의 하부(9)는 음향 렌즈로부터 방출된 사운드의 분산을 특히 수직으로 제어할 수 있는 갭을 정의한다. 트위터의 사운드 방출 방향은 점선(40)으로 나타내어졌다.

도 3, 4 및 5에서, 음향 렌즈는 이동가능한 부재(5, 5', 6, 6', 7, 7')와 함께 사용되며, 제 1 위치(5, 5')에서는 넓은 지향성을 갖는 제 1 모드가 사용되고 제 2 노출 위치(6, 6')에서는 보다 좁은 방향성을 갖는 제 2 모드가 사용되며, 노출 위치(7, 7')를 갖는 제 3 모드에서 더욱 좁은 지향성이 가능해진다. 단지 예시로서, 본 발명에 따른 음향 렌즈를 제 1 모드에서 제 2 및 제 3 모드/위치로 가져가기 위한 수단은, 이동을 제공하기 위한 임의의 적절한 수단이 적용될 수 있기 때문에 도시되지 않았다.

도 6a는 트위터(8)로부터 나오는 분배된 사운드의 수평 지향성을 제어하는 이동가능한 부재(61, 62)를 이동시키도록 사용되는 전자기계적 수단의 실시예를 도시한다. 이 수단은 이동가능한 부재(5, 5', 6, 6', 7, 7')에 접속하는 수단(64)과 결합하는 적어도 하나의 모터(63), 글고 톱니 바퀴(65) 및/또는 마찰 바퀴(67) 및/또는 구동 바퀴(66)의 조합을 포함한다. 힌지 수단(68)은 2 개의 부재(61, 62)에 연결되고 상기 부재의 공통 축(60) 둘레로 회전을 가능하게 한다. 예시된 실시예에서, 이동가능한 부재(61, 62)의 대칭적 (커플링된) 이동이 달성되며, 예로서 그에 따라 방출된 사운드는 (수평으로 사용시) 대칭으로 방출될 것이다. 그러나 2 개의 이동가능한 부재(61, 62)의 비대칭 (독립적) 이동을 생성하는 이동 메커니즘을 구성하는 것 또한 가능하다. 이는 예를 들어 각각의 이동가능한 부재를 액추에이터, 스텝-모터 등으로 분리하도록 연결하는 것일 수 있다.

도 6b에는 렌즈의 상단이 제거된 본 발명에 따른 음향 렌즈(1)의 모습이 도시되었다. 트위터(8)는 렌즈(1)의 실질적으로 중심에 배치되고, 도 6a에 도시된 바와 같이 이동가능한 부재(5, 5')의 회전을 위한 중심축(60)은 트위터(8)의 중심축(40)과 일치한다. 이동가능한 부재(5, 5')가 자신의 가장 넓은 위치 - 정지 부(45, 45')가 대응하는 정지부(46, 46')에서 후방 커버(44)와 결합하는 위치 - 로부터 볼록 표면(5, 5') 뒤의 개구가 곡선형 벽(43, 43')에 의해 커버되는 것으로 나타내어진 위치로 이동된다. 이러한 방식으로, 음향 렌즈는 자신의 지향성 각도, 즉 이동가능한 부재들 사이의 상대적인 각도 및 그에 따른 곡선형 표면(5, 5')에 무관하게, 배면 커버(44), 곡선형 벽(43, 43') 및 볼록 표면(5, 5')의 제공으로 인한 전체 외부 표면을 항상 가질 것이다.

도 7은 상판(9), 고정 측벽(3), 바닥 플레이트(4), 이동가능한 부재(5, 5') 및 트위터(8)를 갖는 음향 렌즈 장치(1)의 사시 측면도를 도시한다.

이동가능한 음향 렌즈를 구성할 때, 이동가능한 부재와 음향 렌즈의 상판 및 하단 플레이트 사이에 넓은 갭을 피하는 것이 중요하다. 이러한 넓은 갭은 사운드의 왜곡을 초래한다. 또한, 이동가능한 부재 뒤의 임의의 공동이 나머지 갭을 통해 새는 사운드 에너지의 임의의 잔여 누설로 인한 사운드의 왜곡을 방지하기 위해 흡음재로 채워져야 한다.

도 8a는 지향성 모드 및 이동가능한 부재(5, 5')의 관련 위치를 나타낸 음향 렌즈의 평면도를 도시한다. 이동가능한 부재(5, 5')는 도 6a에 도시된 바와 같이 공통 축(60) 상에 회전 중심을 갖는다. 기능적 및/또는 산업적 설계 요건에 따라, 상기 회전의 중심축은 트위터(8)의 중심축(40) 또는 중심축(40') 오프셋과 동일할 수 있으며 트위터 중심(40)을 통과하는 수직선 상에 있을 수 있다.

넓은 지향성 모드는 폐쇄 위치(제 1 위치)에 있는 이동가능한 부재(5, 5')를 갖는 (10', 10)이다.

좁은 지향성 모드는 개방 위치(제 2 위치)에 있는 이동가능한 부재(5, 5')를 갖는 (20', 20)이다.

이와 관련하여 "개방" 및 "폐쇄" 위치는 이동가능한 부재가 노출되는 방법을 나타낸다. 이동가능한 부재가 제 1 위치에 있을 때, 이들은 방출된 사운드와 최소로 간섭하며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

지향성의 중간 모드는 부분적으로 개방 위치(제 3 위치)에 있는 이동가능한 부재(5, 5')를 갖는 (30', 30)이다. 이것은 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하는 동안의 위치를 나타낸다. 선택적으로 이러한 모드는 중간으로 좁은 동작 모드로 적용되어 중간으로 좁은 지향성을 제공한다. 어쨌든, 가장 넓은 위치(10, 10')와 가장 좁은 위치(20, 20') 사이의 이동가능한 부재(5, 5')의 임의의 위치가 사용될 수 있다. 또한, 이동가능한 부재(5, 5') 사이의 상대적인 위치의 임의의 비대칭 조합이 사용될 수 있다. 이것은 수평 지향성이 제어 및 활용되는 경우에 특히 흥미롭다. 예를 들어, 하나의 이동가능한 부재(5)는 다른 이동가능한 부재(5')가 위치(20')에 있는 동안 위치(10)에 있을 수 있다. 이러한 구성에서 음향 렌즈는 도 8a에서 볼 수 있는 바와 같이 (청취자의 위치에서 볼 때) 오른쪽을 향해 사운드 방출을 지시한다.

도 8b는 이동가능한 부재(5, 5')의 선택적인 기하학적 형태의 평면도이다. 일 실시예(11)에서, 직선은 경계선을 정의한다. 다른 실시예(12)에서, 곡선은 경계선을 정의한다. 상기 곡선은 음향 렌즈를 포함하는 원의 중심점(40)에서 시작점을 갖는 직선이며 주변부에서 종점(10 및 10')을 갖는 선의 구부러진 부분이다. 곡선의 정확한 모양은 복잡할 수 있으며 음향 렌즈의 사운드 재생에 어떠한 원치 않는 영향도 방지하는 음향 렌즈의 음향 특징을 최적화하는 목표를 가지고 신중한 설계, 시뮬레이션 및 측정을 통해 결정된다.

도 9는 좁은(92) 또는 넓은(91) 두 가지 지향성 모드 동장을 나타내며 및 수평 분산을 갖는 사운드 방사 패턴의 예시를 도시한다.

도면은 음향 방사 패턴을 극선도로 도시한다. 두 개의 극선도는 0도 방향에 대해 정규화되었다. 극성 영역(25)은 이동가능한 부재(5, 5')의 좁은 위치(도 8a의 (20, 20')에 대응)에 대응하고 극성 영역(26)은 이동가능한 부재의 가장 넓은 위치(도 8a의 (10, 10')에 대응)를 나타낸다.

도 10은 본 발명에 따른 음향 렌즈를 포함하는 확성기 조립체로부터 방출된 사운드의 수평 분산의 예시를 도시한다. 조립체로서 트위터와 음향 렌즈로부터의 제어된 지향성 효과는 4kHz 이상의 주파수 범위(95)에서 효과적이다. 저역 주파수(93)의 지향성은 적절한 필터 설정과 함께 다수의 저역 확성기 변환기에 의해 제어된다. 중역 주파수(94)의 지향성은 적절한 필터 설정 또는 단일 중역 확성기 변환기와 결합된 음향 렌즈와 다수의 중역 확성기 변환기에 의해 제어될 수 있다.

도 11에 개시된 본 발명의 실시예에서, 전체 시스템의 사운드 분산을 제어하기 위해 음향 렌즈의 이동가능한 부재의 기계적 이동을 DSP 제어와 결합시키는 것이 아이디어이다.

시스템(100)은 3 개의 저역 변환기(101, 102, 103)(우퍼), 3 개의 중역 변환기(104, 105, 106), 그리고 전술된 바와 같이 형태를 변경할 수 있는 기계적 반사기 - 음향 렌즈(9)에 장착된 트위터(8)로 이루어진다. 도면에서, 음향 렌즈(9)는 넓은 모드(91)와 좁은 모드(92)의 2 개의 서로 다른 모드로 도시되었다. 이들 모드는 예를 들어 도 8a를 참조하여 전술된 바와 같이 이동가능한 부재(5, 5')의 위치에 대응한다. 입력 신호(110)는 이것이 각 변환기에 연결된 개별 전력 증폭기(111'-111''''''')에 전송되기 전에 FIR(유한 임펄스 응답) 및 IIR(무한 임펄스 응답) 필터에 의해 필터링된다. 신호 흐름은 도 11에 도시되었다.

시스템(100)은 모든 주파수에서 스피커 조립체의 지향성을 변경할 수 있는 기회를 제공한다. 음향 렌즈(9)의 형태를 변경하는 기계적 이동은 트위터 지향성을 제어하고, 예로서 도 9에서 방사 패턴을 참조한다. 우퍼(101, 102, 103) 및 중역 변환기(104, 105, 106)의 지향성을 적응시키기 위해, 모든 섹션(우퍼, 중역 및 트위터)의 지향성이 일치하도록 FIR 및 IIR 필터 계수가 동시에 변경된다. 트위터 FIR 및 IIR 필터는 마찬가지로 변경되어 모든 섹션의 주파수 응답이 원하는 주파수 응답에 정렬 및 합산된다.

좁은 지향성 타깃은 예를 들어 ±45°의 분산을 가지며, 넓은 지향성 타겟은 축상 사운드 레벨(0 dB)에 비해 예를 들어 -3dB의 사운드 레벨에서 예를 들어 ±90°의 분산을 갖는다(0 dB). 도 8a에서 누적된 지향성 타겟인 지향 각도가 아크(15)로서 도시되었다. 각각의 기계적 각도는 해당 특정 각도에서 트위터의 지향성과 일치하는 해당 필터 세트(아래의 표 참조)를 가진다.

지향성은 주파수에 걸쳐 일정해야 한다는 것이 중요하다. 그러나 더 높은 주파수에서 지향성이 넓어지지 않는 것이 중요하다. 따라서, 결과적인 중역의 지향성이 트위터 지향성보다 좁아서는 안된다.

일반적으로 우퍼 섹션(101, 102, 103)은 400Hz 미만, 중역(104, 105, 106)은 400Hz와 4000Hz 사이, 그리고 트위터(8)는 4000Hz 위에서 동작한다. 그러나 드라이버의 자연 지향성을 가능한 한 많이 활용하도록 주파수 범위가 변경될 수 있다.

필터 순서는 고정되어 있지 않다. 이들은 시스템의 물리적인 구현, 정밀도 요구 및 샘플링 속도에 의존한다.

표 1에는 2 개의 기계적 렌즈 형태에 대한 필터 계수가 도시되었다. LFIRx는 FIR 필터 x의 FIR 필터 길이를 나타내고 LIIRy는 IIR 필터 y의 바이쿼드의 수를 나타낸다.

필터	좁은 지향성	넓은 지향성
FIR1	a_{FIR1_N_0},a_{FIR1_N_1},…,a_{FIR1_N_LFIR1}	a_{FIR1_W_0},a_{FIR1_W_1},…,a_{FIR1_W_LFIR1}
IIR1	b_{IIR1_N_1_0},b_{IIR1_N_1_1},b_{IIR1_N_1_2},a_{IIR1_N_1_1},a_{IIR1_N_1_2} b_{IIR1_N_2_0},b_{IIR1_N_2_1},b_{IIR1_N_2_2},a_{IIR1_N_2_1},a_{IIR1_N_2_2} … b_{IIR1_N_LIIR1_0},b_{IIR1_N_LIIR1_1},b_{IIR1_N_L_2},a_{IIR1_N_LIIR1_1},a_{IIR1_N_LIIR1_2}	b_{IIR1_W_1_0},b_{IIR1_W_1_1},b_{IIR1_W_1_2},a_{IIR1_W_1_1},a_{IIR1_W_1_2} b_{IIR1_W_2_0},b_{IIR1_W_2_1},b_{IIR1_W_2_2},a_{IIR1_W_2_1},a_{IIR1_W_2_2} … b_{IIR1_W_LIIR1_0},b_{IIR1_W_LIIR1_1},b_{IIR1_W_L_2},a_{IIR1_W_LIIR1_1},a_{IIR1_W_LIIR1_2}
FIR2	a_{FIR2_N_0},a_{FIR2_N_1},…,a_{FIR2_N_LFIR2}	a_{FIR2_W_0},a_{FIR2_W_1},…,a_{FIR2_W_LFIR2}
IIR2	b_{IIR2_N_1_0},b_{IIR2_N_1_1},b_{IIR2_N_1_2},a_{IIR2_N_1_1},a_{IIR2_N_1_2} b_{IIR2_N_2_0},b_{IIR2_N_2_1},b_{IIR2_N_2_2},a_{IIR2_N_2_1},a_{IIR2_N_2_2} … b_{IIR2_N_LIIR2_0},b_{IIR2_N_LIIR2_1},b_{IIR2_N_L_2},a_{IIR2_N_LIIR2_1},a_{IIR2_N_LIIR2_2}	b_{IIR2_W_1_0},b_{IIR2_W_1_1},b_{IIR2_W_1_2},a_{IIR2_W_1_1},a_{IIR2_W_1_2} b_{IIR2_W_2_0},b_{IIR2_W_2_1},b_{IIR2_W_2_2},a_{IIR2_W_2_1},a_{IIR2_W_2_2} … b_{IIR2_W_LIIR2_0},b_{IIR2_W_LIIR2_1},b_{IIR2_W_L_2},a_{IIR2_W_LIIR2_1},a_{IIR2_W_LIIR2_2}
FIR3	a_{FIR3_N_0},a_{FIR3_N_1},…,a_{FIR3_N_LFIR3}	a_{FIR3_W_0},a_{FIR3_W_1},…,a_{FIR3_W_LFIR3}
IIR3	b_{IIR3_N_1_0},b_{IIR3_N_1_1},b_{IIR3_N_1_2},a_{IIR3_N_1_1},a_{IIR3_N_1_2} b_{IIR3_N_2_0},b_{IIR3_N_2_1},b_{IIR3_N_2_2},a_{IIR3_N_2_1},a_{IIR3_N_2_2} … b_{IIR3_N_LIIR3_0},b_{IIR3_N_LIIR3_1},b_{IIR3_N_L_2},a_{IIR3_N_LIIR3_1},a_{IIR3_N_LIIR3_2}	b_{IIR3_W_1_0},b_{IIR3_W_1_1},b_{IIR3_W_1_2},a_{IIR3_W_1_1},a_{IIR3_W_1_2} b_{IIR3_W_2_0},b_{IIR3_W_2_1},b_{IIR3_W_2_2},a_{IIR3_W_2_1},a_{IIR3_W_2_2} … b_{IIR3_W_LIIR3_0},b_{IIR3_W_LIIR3_1},b_{IIR3_W_L_2},a_{IIR3_W_LIIR3_1},a_{IIR3_W_LIIR3_2}
FIR4	a_{FIR4_N_0},a_{FIR4_N_1},…,a_{FIR4_N_LFIR4}	a_{FIR4_W_0},a_{FIR4_W_1},…,a_{FIR4_W_LFIR4}
IIR4	b_{IIR4_N_1_0},b_{IIR4_N_1_1},b_{IIR4_N_1_2},a_{IIR4_N_1_1},a_{IIR4_N_1_2} b_{IIR4_N_2_0},b_{IIR4_N_2_1},b_{IIR4_N_2_2},a_{IIR4_N_2_1},a_{IIR4_N_2_2} … b_{IIR4_N_LIIR4_0},b_{IIR4_N_LIIR4_1},b_{IIR4_N_L_2},a_{IIR4_N_LIIR4_1},a_{IIR4_N_LIIR4_2}	b_{IIR4_W_1_0},b_{IIR4_W_1_1},b_{IIR4_W_1_2},a_{IIR4_W_1_1},a_{IIR4_W_1_2} b_{IIR4_W_2_0},b_{IIR4_W_2_1},b_{IIR4_W_2_2},a_{IIR4_W_2_1},a_{IIR4_W_2_2} … b_{IIR4_W_LIIR4_0},b_{IIR4_W_LIIR4_1},b_{IIR4_W_L_2},a_{IIR4_W_LIIR4_1},a_{IIR4_W_LIIR4_2}
FIR5	a_{FIR5_N_0},a_{FIR5_N_1},…,a_{FIR5_N_LFIR5}	a_{FIR5_W_0},a_{FIR5_W_1},…,a_{FIR5_W_LFIR5}
IIR5	b_{IIR5_N_1_0},b_{IIR5_N_1_1},b_{IIR5_N_1_2},a_{IIR5_N_1_1},a_{IIR5_N_1_2} b_{IIR5_N_2_0},b_{IIR5_N_2_1},b_{IIR5_N_2_2},a_{IIR5_N_2_1},a_{IIR5_N_2_2} … b_{IIR5_N_LIIR5_0},b_{IIR5_N_LIIR5_1},b_{IIR5_N_L_2},a_{IIR5_N_LIIR5_1},a_{IIR5_N_LIIR5_2}	b_{IIR5_W_1_0},b_{IIR5_W_1_1},b_{IIR5_W_1_2},a_{IIR5_W_1_1},a_{IIR5_W_1_2} b_{IIR5_W_2_0},b_{IIR5_W_2_1},b_{IIR5_W_2_2},a_{IIR5_W_2_1},a_{IIR5_W_2_2} … b_{IIR5_W_LIIR5_0},b_{IIR5_W_LIIR5_1},b_{IIR5_W_L_2},a_{IIR5_W_LIIR5_1},a_{IIR5_W_LIIR5_2}
FIR6	a_{FIR6_N_0},a_{FIR6_N_1},…,a_{FIR6_N_LFIR6}	a_{FIR6_W_0},a_{FIR6_W_1},…,a_{FIR6_W_LFIR6}
IIR6	b_{IIR6_N_1_0},b_{IIR6_N_1_1},b_{IIR6_N_1_2},a_{IIR6_N_1_1},a_{IIR6_N_1_2} b_{IIR6_N_2_0},b_{IIR6_N_2_1},b_{IIR6_N_2_2},a_{IIR6_N_2_1},a_{IIR6_N_2_2} … b_{IIR6_N_LIIR6_0},b_{IIR6_N_LIIR6_1},b_{IIR6_N_L_2},a_{IIR6_N_LIIR6_1},a_{IIR6_N_LIIR6_2}	b_{IIR6_W_1_0},b_{IIR6_W_1_1},b_{IIR6_W_1_2},a_{IIR6_W_1_1},a_{IIR6_W_1_2} b_{IIR6_W_2_0},b_{IIR6_W_2_1},b_{IIR6_W_2_2},a_{IIR6_W_2_1},a_{IIR6_W_2_2} … b_{IIR6_W_LIIR6_0},b_{IIR6_W_LIIR6_1},b_{IIR6_W_L_2},a_{IIR6_W_LIIR6_1},a_{IIR6_W_LIIR6_2}
FIR7	a_{FIR7_N_0},a_{FIR7_N_1},…,a_{FIR7_N_LFIR7}	a_{FIR7_W_0},a_{FIR7_W_1},…,a_{FIR7_W_LFIR7}
IIR7	b_{IIR7_N_1_0},b_{IIR7_N_1_1},b_{IIR7_N_1_2},a_{IIR7_N_1_1},a_{IIR7_N_1_2} b_{IIR7_N_2_0},b_{IIR7_N_2_1},b_{IIR7_N_2_2},a_{IIR7_N_2_1},a_{IIR7_N_2_2} … b_{IIR7_N_LIIR7_0},b_{IIR7_N_LIIR7_1},b_{IIR7_N_L_2},a_{IIR7_N_LIIR7_1},a_{IIR7_N_LIIR7_2}	b_{IIR7_W_1_0},b_{IIR7_W_1_1},b_{IIR7_W_1_2},a_{IIR7_W_1_1},a_{IIR7_W_1_2} b_{IIR7_W_2_0},b_{IIR7_W_2_1},b_{IIR7_W_2_2},a_{IIR7_W_2_1},a_{IIR7_W_2_2} … b_{IIR7_W_LIIR7_0},b_{IIR7_W_LIIR7_1},b_{IIR7_W_L_2},a_{IIR7_W_LIIR7_1},a_{IIR7_W_LIIR7_2}

임의의 도면을 참조하여 기술된 모든 실시예에 대해, 확성기 조립체는 바람직하게는 만약 확성기 조립체가 예를 들어 손 또는 다른 신체 부위의 형태가 놓이는 형태의 충격 또는 확성기 조립체(1)에 대한 타격을 검출하는 경우, 이것이 자동으로 그리고 선택적으로 제 1 비노출 위치로 후퇴하거나 또는 충격의 위치 및 성질에 따라 제 2 노출 위치로 복귀함으로써 본 발명에 따른 확성기 조립체와 신체 부위 모두를 보호하도록 충격 감지 시스템이 구비될 수 있다.

Claims

확성기 조립체로서,
상기 조립체는 음향 렌즈(1)를 포함하고, 상기 음향 렌즈(1)는 하나 이상의 이동가능한 부재(5, 5')를 구비하고, 상기 이동가능한 부재(5, 5')는 음향 렌즈(1)의 지향성에 대해 이동가능한 부재(5, 5')가 제 1 영향을 갖는 제 1 위치(10, 10')로부터 음향 렌즈(1)의 지향성에 대해 이동가능한 부재(5, 5')가 제 2 영향을 갖는 제 2 위치(20, 20')로, 그리고 상기 제 1 위치(10, 10')와 제 2 위치(20, 20') 사이의 임의의 위치로 이동될 수 있으며, 제 1 방향(40)으로 사운드를 방출하기 위한 사운드 변환기(8)가 상기 음향 렌즈(1)에 인접하게 배치되고, 이동가능한 부재(5, 5', 6, 6', 7, 7')는 제 1 방향(40)에 평행한 하나 이상의 제 1 축(60)의 둘레를 회전하는, 확성기 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 이동가능한 부재(5, 5', 6, 6', 7, 7')는 제 1 축(60)의 방향의 범위 및 제 1 축에 대해 반경 방향의 범위를 갖는 전방 표면(12)을 가지며, 상기 이동가능한 부재(5, 5', 6, 6', 7, 7')는 제 1 축(60)에 대한 반경 방향으로 곡선 형태를 갖는, 확성기 조립체.
제 2 항에 있어서,
청취 위치에서 보았을 때 상기 곡선 형태가 볼록한, 확성기 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 이동가능한 부재(5, 5', 6, 6', 7, 7')는 전자기계적 수단에 의해 이동되는, 확성기 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 조립체는 하나 이상의 저역 변환기(101, 102, 103), 하나 이상의 중역 변환기(104, 105, 106) 및 고역 변환기(8)를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈(1)를 포함하고, 증폭기로부터 상기 하나 이상의 저역 변환기(101, 102, 103), 상기 하나 이상의 중역 변환기(104, 105, 106) 및 상기 고역 변환기(8)를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈(1) 각각으로 전달되는 신호들(110)은, 상기 하나 이상의 저역 변환기(101, 102, 103), 상기 하나 이상의 중역 변환기(104, 105, 106) 및 상기 고역 변환기(8)를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈(1) 각각에 대해 유한 임펄스 응답 필터(FIR1-FIR7) 및 무한 임펄스 응답 필터(IIR1-IIR7)를 통과하는, 확성기 조립체.
제 5 항에 있어서,
상기 하나 이상의 저역 변환기(101, 102, 103), 상기 하나 이상의 중역 변환기(104, 105, 106) 및 상기 고역 변환기(8)를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈(1) 각각에 대해 상기 유한 임펄스 응답 필터(FIR1-FIR7) 및 상기 무한 임펄스 응답 필터(IIR1-IIR7)를 통과한 후의 신호들(110)은, 상기 하나 이상의 저역 변환기(101, 102, 103), 상기 하나 이상의 중역 변환기(104, 105, 106) 및 상기 고역 변환기(8)를 갖는 적어도 하나의 음향 렌즈(1) 각각에 접속된 개별 전력 증폭기(111'-111''''''')에 전송되는, 확성기 조립체.
제 1 항에 있어서,
2 개의 이동가능한 부재(5, 5', 6, 6', 7, 7')가 제공되고, 상기 2 개의 이동가능한 부재가 자신의 축(40) 둘레에서 대칭 또는 비대칭으로 이동하는, 확성기 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 확성기 조립체는 하우징 내에 배치되고, 상기 음향 렌즈(1)는 상기 하우징 내로 들어갈 수 있는, 확성기 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 음향 렌즈(1)에는 발광 수단이 제공되고, 상기 발광 수단은 선택적으로 확성기의 상태에 대응하는 서로 다른 색광 및/또는 서로 다른 광 강도를 방출하도록 제어될 수 있는, 확성기 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 조립체는 2 개의 음향 렌즈를 포함하고, 제 1 음향 렌즈는 고음부에 대응하는 보다 높은 주파수를 위해 제공되고 제 2 음향 렌즈는 미드-톤 주파수를 위해 제공되는, 확성기 조립체.
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