KR102431641B1

KR102431641B1 - Sound wave focusing device having variable focus

Info

Publication number: KR102431641B1
Application number: KR1020200104993A
Authority: KR
Inventors: 김제도; 박성준
Original assignee: 홍익대학교 산학협력단
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2022-08-11
Also published as: KR20220023357A

Abstract

가변 초점을 갖는 음파 집속 장치 및 이를 이용한 음파의 초점을 변경하는 방법이 제공된다. 가상의 중심점을 기준으로 소정 거리만큼 이격된 복수의 패널을 포함하는 음파 집속 장치로서, 어느 패널은 규칙적으로 배열된 복수의 홈 패턴을 가지고, 어느 패널 내에서, 상기 복수의 홈 패턴 중 적어도 일부는 상이한 깊이를 가질 수 있다.A sound wave focusing device having a variable focus and a method of changing the focus of a sound wave using the same are provided. A sound wave focusing device including a plurality of panels spaced apart by a predetermined distance based on a virtual central point, wherein a certain panel has a plurality of regularly arranged groove patterns, and within a certain panel, at least some of the plurality of groove patterns They may have different depths.

Description

SOUND WAVE FOCUSING DEVICE HAVING VARIABLE FOCUS

본 발명은 음파의 집속을 위한 음파 집속 장치에 관한 것으로, 상세하게는 가변 초점을 갖는 음파 집속 장치 및 이를 이용한 음파의 초점을 변경하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a sound wave focusing device for focusing sound waves, and more particularly, to a sound wave focusing device having a variable focus and a method of changing the focus of a sound wave using the same.

일반적으로 음향 장치 등의 음파 소스로부터 발생한 음파는 무지향성(nondirectional, omni directional)을 가지고 360도 방향으로 대략 고르게 퍼져 나간다. 따라서 음파 소스로부터 거리가 멀어질수록 음파의 크기가 급격하게 저하되며 원거리에 위치한 음파 수신자에게 원하는 크기의 소리를 정확하게 전달하기 곤란한 문제가 있다.In general, sound waves generated from a sound wave source such as an acoustic device have nondirectional, omni directional and spread approximately evenly in a 360 degree direction. Therefore, as the distance from the sound wave source increases, the size of the sound wave rapidly decreases, and it is difficult to accurately transmit a sound of a desired size to a sound wave receiver located at a distance.

원거리에 위치한 수신자에게 충분한 크기의 음파를 전달하기 위해서는 음파 소스로부터 발생하는 음파의 크기 또는 세기를 더 세게 하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나 음파 소스에서 음파의 크기를 증가시키는 것에는 한계가 있고 비용 증가를 유발할 수 있다. 더욱이 음파가 모든 방향으로 고르게 퍼지기 때문에 원하는 수신자가 아닌 다른 수신자에게도 음파가 전달되는 문제가 있다. 그리고 의도된 수신자가 아닌 자 입장에서는 음파가 소음으로 받아들여지게 된다. 이러한 이유로 특정 방향 또는 특정 위치로 음파가 집중적으로 도달되도록 하기 위한 기술에 대한 연구가 개발 중이다.In order to deliver a sound wave of sufficient size to a receiver located at a distance, a method of increasing the size or intensity of a sound wave generated from a sound wave source may be considered. However, increasing the size of a sound wave in a sound wave source is limited and may cause an increase in cost. Moreover, since the sound wave spreads evenly in all directions, there is a problem in that the sound wave is transmitted to a recipient other than the desired recipient. And for those who are not the intended recipients, sound waves are perceived as noise. For this reason, research on a technology for intensively reaching a sound wave in a specific direction or a specific location is being developed.

한국공개특허 제10-2018-0127226호, 확성기 시스템 및 방향성과 확산 제어를 위한 구조체Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2018-0127226, Loudspeaker system and structure for directionality and diffusion control

종래의 음파의 송출 방향을 제어, 즉 음파에 지향성을 부여하기 위한 방법으로 음파 소스 앞에 호온(horn)을 배치하여 음파의 송출 방향을 집중시키는 방법을 들 수 있다(특허문헌 1). 호온은 대략 깔대기 모양을 가지고 음파가 호온의 내벽에서 반사되는 특성을 이용함으로써 음파에 대략 지향성을 부여할 수 있다. 호온이 적용된 예로는 확성기 등을 들 수 있다. 그러나 호온을 이용할 경우 음파의 손실률이 크기 때문에 더 효율적으로 음파를 전달하고자 하는 기술분야에서 한계가 있는 것으로 받아들여지고 있다.As a method for controlling the transmission direction of a sound wave in the related art, that is, a method for imparting directivity to a sound wave, a method of arranging a horn in front of a sound wave source to concentrate the sending direction of the sound wave is mentioned (Patent Document 1). The horn has a substantially funnel shape, and by using the property that the sound wave is reflected from the inner wall of the horn, it is possible to give the sound wave approximately directivity. An example to which the horn is applied is a loudspeaker. However, it is accepted that there is a limit in the field of technology for more efficiently transmitting sound waves because the loss rate of sound waves is large when using the horn.

그 외에도 복수 개의 음파 소스를 이용해서 음파의 보강 및 상쇄를 응용한 방법이 있으나, 이는 엄밀한 의미에서 음파에 지향성을 부여하는 것으로 보기 어렵고 비효율적이라는 문제가 있다. 또한 비정형 상황에서, 즉 필요에 따라 원하는 방향으로 음파를 집중적으로 송출할 수 없고 미리 설계된 상황 하에서만 제어 가능한 한계가 있다.In addition, there is a method in which reinforcement and cancellation of sound waves are applied using a plurality of sound wave sources, but this is difficult to see as imparting directivity to sound waves in a strict sense and is inefficient. In addition, in an atypical situation, that is, it is impossible to intensively transmit sound waves in a desired direction according to need, and there is a limit that can be controlled only under a pre-designed situation.

위와 같이 종래의 기술은 음파에 지향성에 부여하는 것에 불과할 뿐 아니라, 사용자의 필요에 따라 음파의 초점 위치를 변경할 수 없다.As described above, the conventional technique not only imparts directivity to the sound wave, but also cannot change the focus position of the sound wave according to the user's needs.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 음파 소스로부터 발생한 음파를 원하는 방향으로 집중적으로 송출하거나, 원하는 위치로 집속시킬 수 있는 음파 집속 장치를 제공하는 것이다. 또한 사용자의 필요, 또는 주변 환경에 따라 음파의 집속 위치, 즉 초점 위치를 변경할 수 있는 음파 집속 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a sound wave focusing device capable of intensively transmitting sound waves generated from a sound wave source in a desired direction or focusing the sound waves to a desired position. Another object of the present invention is to provide a sound wave focusing device capable of changing a focus position of sound waves, ie, a focus position, according to a user's needs or a surrounding environment.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 음파의 집속 위치, 즉 초점의 위치를 변경하는 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method of changing the focus position of sound waves, that is, the focus position.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 집속 장치는 가상의 중심점을 기준으로 소정 거리만큼 이격된 복수의 패널을 포함하는 음파 집속 장치로서, 어느 패널은 규칙적으로 배열된 복수의 홈 패턴을 가지고, 어느 패널 내에서, 상기 복수의 홈 패턴 중 적어도 일부는 상이한 깊이를 갖는다.A sound wave focusing device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a sound wave focusing device including a plurality of panels spaced apart by a predetermined distance based on a virtual central point, in which a panel includes a plurality of regularly arranged grooves. pattern, and in a panel, at least some of the plurality of groove patterns have different depths.

어느 패널에서, 상기 홈 패턴의 깊이는 상기 가상의 중심점을 향하는 방향으로 비대칭적으로 구성될 수 있다.In any panel, the depth of the groove pattern may be configured asymmetrically in a direction toward the virtual central point.

또, 어느 패널에서, 상기 홈 패턴의 깊이는 상기 방향과 수직한 방향으로 대칭적으로 구성될 수 있다.Also, in any panel, the depth of the groove pattern may be symmetrically configured in a direction perpendicular to the direction.

또, 상기 패널을 상기 가상의 중심점을 향하는 방향으로 절개한 단면 상에서, 상기 가상의 중심점을 향하는 방향으로의 상기 홈 패턴 깊이의 증감 주기의 경향은, 상기 가상의 중심점으로부터 멀어지는 방향으로의 상기 홈 패턴 깊이의 증감 주기의 경향 보다 클 수 있다.In addition, on a cross section in which the panel is cut in a direction toward the virtual center point, the trend of the increase/decrease period of the depth of the groove pattern in the direction toward the virtual center point is the groove pattern in the direction away from the virtual center point. It may be larger than the trend of the increase/decrease period of the depth.

또한 상기 음파 집속 장치는, 상기 패널의 수평 이동 수단, 수직 이동 수단, 각도 조절 수단 및 회전 수단 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, the sound wave focusing device may further include at least one of a horizontal moving unit, a vertical moving unit, an angle adjusting unit, and a rotating unit of the panel.

여기서 상기 수평 이동 수단, 상기 수직 이동 수단, 상기 각도 조절 수단 및 상기 회전 수단 중 하나 이상을 제어하여 음파 집속 장치의 초점 위치를 변경하도록 구성될 수 있다.Here, by controlling one or more of the horizontal moving means, the vertical moving means, the angle adjusting means, and the rotating means may be configured to change the focal position of the sound wave focusing device.

몇몇 실시예에서, 상기 복수의 패널은 3개로 구성될 수 있다.In some embodiments, the plurality of panels may consist of three.

이 때 각 패널은 평면상 120도 각도로 원형 배열될 수 있다.In this case, each panel may be circularly arranged at an angle of 120 degrees on the plane.

또, 어느 패널에서, 상기 복수의 홈 패턴의 반복 단위는 육각 배열될 수 있다.Also, in any panel, the repeating units of the plurality of groove patterns may be arranged in a hexagonal arrangement.

상기 복수의 홈 패턴의 최대 깊이는 상기 홈 패턴의 최대폭의 1.5배 내지 1.7배의 범위에 있고, 상기 복수의 홈 패턴의 최소 깊이는 상기 홈 패턴의 최대폭의 0.5배 내지 0.6배의 범위에 있을 수 있다.A maximum depth of the plurality of groove patterns may be in a range of 1.5 to 1.7 times a maximum width of the groove pattern, and a minimum depth of the plurality of groove patterns may be in a range of 0.5 times to 0.6 times a maximum width of the groove pattern. have.

어느 패널에서, 상기 홈 패턴의 깊이(d)와 평면상 위치(x, y) 간의 관계는 하기 수식을 만족하도록 구성될 수 있다.In any panel, the relationship between the depth (d) of the groove pattern and the position (x, y) on a plane may be configured to satisfy the following equation.

<수식><Formula>

여기서, A₁, A₂, A₃, A₄, A₅ 및 A₆는 각각 소정의 값을 갖는 양수 또는 0이고, B는 0.8 내지 1.5 범위의 양수이고, M은 0.2 내지 0.8 범위의 양수이고, λ는 변조하고자 하는 음파의 파장이고, n은 1.3 내지 1.5 사이의 양수이고, θ는 굴절시키고자 하는 각도이고, d는 상기 홈 패턴의 깊이이고, x 및 y는 각각 임의의 패턴 그룹 중심을 기준으로 하는 직교 좌표값으로서, +y는 상기 가상의 중심점을 향하는 방향이다.where A ₁ , A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ and A ₆ are each a positive number or 0 having a predetermined value, B is a positive number ranging from 0.8 to 1.5, M is a positive number ranging from 0.2 to 0.8, and , λ is the wavelength of the sound wave to be modulated, n is a positive number between 1.3 and 1.5, θ is the angle to be refracted, d is the depth of the groove pattern, and x and y are the center of an arbitrary pattern group, respectively. As a reference orthogonal coordinate value, +y is a direction toward the virtual center point.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음파의 초점을 변경하는 방법은 음원 소스 상에 음파 집속 장치를 배치하는 단계로서, 가상의 중심점을 기준으로 소정 거리만큼 이격된 복수의 패널을 포함하고, 어느 패널은 규칙적으로 배열된 복수의 홈 패턴을 갖는 음파 집속 장치를 배치하는 단계; 및 상기 복수의 패널 중 하나 이상의 패널의 위치를 변형하는 단계로서, 상기 가상의 중심점으로부터의 수평 거리를 변경하거나, 상기 패널의 높이를 변경하거나, 상기 패널의 각도를 변경하거나, 또는 상기 패널을 회전시키는, 패널의 위치를 변경하는 단계를 포함한다.A method of changing the focus of a sound wave according to an embodiment of the present invention for solving the above other problem is a step of disposing a sound wave focusing device on a sound source, a plurality of panels spaced apart by a predetermined distance based on a virtual central point A method comprising: disposing a sound wave focusing device having a plurality of regularly arranged groove patterns on a panel; and changing the position of one or more of the plurality of panels, by changing the horizontal distance from the imaginary center point, changing the height of the panel, changing the angle of the panel, or rotating the panel. and changing the position of the panel.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다. Details of other embodiments are included in the detailed description.

본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 홈 패턴을 가지되, 패턴의 깊이를 이용하여 제어된 표면 어드미턴스를 갖는 복수의 패널을 배열하여 음파가 집속되는 초점을 설계할 수 있다. According to embodiments of the present invention, a focal point at which sound waves are focused may be designed by arranging a plurality of panels having a plurality of groove patterns but having a surface admittance controlled using the depth of the patterns.

또, 각 패널의 위치 관계 등을 변경하여 음파의 초점을 변경할 수 있다.In addition, the focus of the sound wave can be changed by changing the positional relationship of each panel.

즉, 본 실시예들에 따른 음파 집속 장치는 음파 안테나와 같이 기능하여 빔 스티어링(steering)을 달성할 수 있고, 원하는 위치에 실질적인 손실 없이 음파의 전달이 가능할 수 있다. 또한 종래의 음파 집속 장치에 비해 보다 효율적으로 기능할 수 있고, 특히 소형화될 수 있어 음파 제어 분야에 유망한 응용으로 이어질 수 있다.That is, the sound wave focusing device according to the present embodiments may function like a sound wave antenna to achieve beam steering, and it may be possible to transmit sound waves to a desired location without substantial loss. In addition, it can function more efficiently compared to the conventional sound wave focusing device, and can be particularly miniaturized, which can lead to promising applications in the field of sound wave control.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the embodiments of the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 집속 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 음파 집속 장치의 단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 어느 패널의 홈 패턴의 배열을 나타낸 레이아웃이다.
도 4는 도 1의 각 패널들의 표면 어드미턴스 등고선을 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 1의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 도 1의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 도 1의 음파 집속 장치를 이용하여 초점을 변경하는 방법을 나타낸 모식도들이다.
도 11은 음파 집속 장치를 이용하지 않은 비교예에서의 음압 레벨을 시뮬레이션한 결과 이미지이다.
도 12 내지 도 14는 각각 실시예 4 내지 실시예 6에 따른 음파 집속 장치를 이용한 경우 음압 레벨을 시뮬레이션한 결과 이미지들이다.
도 15 내지 도 17은 각각 실시예 7 내지 실시예 9에 따른 음파 집속 장치를 이용한 경우 음압 레벨을 시뮬레이션한 결과 이미지들이다.
도 18 내지 도 20은 각각 실시예 10 내지 실시예 12에 따른 음파 집속 장치를 이용한 경우 음압 레벨을 시뮬레이션한 결과 이미지들이다.
도 21 내지 도 23은 각각 실시예 13 내지 실시예 15에 따른 음파 집속 장치를 이용한 경우 음압 레벨을 시뮬레이션한 결과 이미지들이다.1 is a perspective view of a sound wave focusing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the sound wave focusing device of FIG. 1 .
FIG. 3 is a layout showing the arrangement of groove patterns of a certain panel of FIG. 1 .
4 is a schematic diagram showing the surface admittance contours of each panel of FIG. 1 .
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 1 .
6 is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 1 .
7 to 10 are schematic diagrams illustrating a method of changing a focus using the sound wave focusing device of FIG. 1 .
11 is an image of a result of simulating the sound pressure level in a comparative example in which a sound wave focusing device is not used.
12 to 14 are images as a result of simulating the sound pressure level when the sound wave focusing device according to Examples 4 to 6 is used, respectively.
15 to 17 are images as a result of simulating the sound pressure level when the sound wave focusing device according to Examples 7 to 9 is used, respectively.
18 to 20 are images as a result of simulating sound pressure levels when the sound wave focusing device according to Examples 10 to 12 is used, respectively.
21 to 23 are images as a result of simulating sound pressure levels when the sound wave focusing device according to Examples 13 to 15 is used, respectively.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. That is, various changes may be made to the embodiments presented by the present invention. It should be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, and include all modifications, equivalents, and substitutions thereto.

도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.The size, thickness, width, length, etc. of the components shown in the drawings may be exaggerated or reduced for convenience and clarity of description, so that the present invention is not limited to the illustrated form.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.Spatially relative terms 'above', 'upper', 'on', 'below', 'beneath', 'lower', etc. As shown, it can be used to easily describe the correlation between one element or elements and another element or elements. Spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device when used in addition to the orientations shown in the drawings. For example, when an element shown in the drawing is turned over, an element described as 'below or beneath' of another element may be placed 'above' of the other element. Accordingly, the exemplary term 'down' may include both the downward and upward directions.

본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.In this specification, 'and/or' includes each and every combination of one or more of the mentioned items. The singular also includes the plural, unless the phrase specifically states otherwise. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Numerical ranges indicated using 'to' indicate numerical ranges including the values stated before and after them as the lower and upper limits, respectively. 'About' or 'approximately' means a value or numerical range within 20% of the value or numerical range recited thereafter.

또, 본 명세서에서, 제1 방향(X)은 평면 내 임의의 방향을 의미하고, 제2 방향(Y)은 상기 평면 내에서 제1 방향(X)과 교차하는 다른 방향을 의미한다. 또, 제3 방향(Z)은 상기 평면과 수직한 방향을 의미한다. 여기서 제2 방향(Y)은 일측 방향을 향하는 제2 방향 일측(Y1)과 그 반대 방향을 향하는 제2 방향 타측(Y2)을 포함하는 의미이다. 다르게 정의되지 않는 한, '평면'은 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 속하는 평면을 의미한다. 또, 다르게 정의되지 않는 한, '중첩'은 상기 평면 시점에서 제3 방향(Z)으로 중첩하는 것을 의미한다.In addition, in this specification, the first direction (X) means an arbitrary direction in the plane, and the second direction (Y) means another direction intersecting the first direction (X) in the plane. In addition, the third direction Z means a direction perpendicular to the plane. Here, the second direction Y is meant to include the second direction one side Y1 facing one direction and the second direction other side Y2 facing the opposite direction. Unless otherwise defined, 'plane' means a plane to which the first direction (X) and the second direction (Y) belong. In addition, unless otherwise defined, 'overlapping' means overlapping in the third direction (Z) from the plane view point.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 집속 장치(10)의 사시도이다. 도 2는 도 1의 음파 집속 장치(10)의 단면 사시도이다. 도 3은 도 1의 어느 패널(100)의 홈 패턴(200)의 배열을 나타낸 레이아웃이다. 도 4는 도 1의 각 패널들(100)의 표면 어드미턴스 등고선을 나타낸 모식도이다.1 is a perspective view of a sound wave focusing device 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the sound wave focusing device 10 of FIG. 1 . FIG. 3 is a layout showing the arrangement of the groove patterns 200 of a certain panel 100 of FIG. 1 . 4 is a schematic diagram illustrating a surface admittance contour line of each of the panels 100 of FIG. 1 .

우선 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 음파 집속 장치(10)는 복수의 음파 지향 패널들(100)을 포함한다. 음파 집속 장치(10)는 패널들(100)의 위치 및 형상 등에 따라 초점(F)을 가지고, 음파 집속 장치(10)의 타면(또는 배면) 측으로부터 제공된 음파 소스가 송출하는 음파를 초점(F) 위치에 집속시키도록 구성될 수 있다. 최초 상태에서, 초점(F)은 중심점(CP)과 제3 방향(Z)으로 중첩하여 위치할 수 있다.Referring first to FIGS. 1 to 4 , the sound wave focusing device 10 according to the present embodiment includes a plurality of sound wave directing panels 100 . The sound wave focusing device 10 has a focus F according to the position and shape of the panels 100 , and focuses the sound waves transmitted by the sound wave source provided from the other (or rear) side of the sound wave focusing device 10 to the focus F ) can be configured to focus on the location. In the initial state, the focal point F may be positioned to overlap the central point CP in the third direction Z.

각 음파 지향 패널들(100)은 대략 평면상 원 형상일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 패널들(100)은 평면상 삼각형, 사각형 또는 오각형 등의 다각형 형상이거나, 타원 형상 등일 수도 있다. 도면으로 표현하지 않았으나, 패널들(100)의 배면은 대략 평탄(flat)한 상태일 수 있다.Each of the sound wave directing panels 100 may be approximately circular in planar shape. However, the present invention is not limited thereto, and the panels 100 may have a polygonal shape such as a triangular, rectangular, or pentagonal shape in plan view, or an elliptical shape or the like. Although not shown in the drawings, the rear surfaces of the panels 100 may be in an approximately flat state.

음파 지향 패널들(100)은 총 3개로 구성될 수 있다. 이 경우, 각 패널들(100)은 가상의 중심점(CP)으로부터 소정 거리, 예컨대 서로 동일한 거리만큼 이격되고, 각 패널들(100)은 중심점(CP)을 기준으로 대략 120도의 사이각을 형성하며 원형 배열될 수 있다. 음파 집속 장치(10)의 패널들(100)이 3개로 이루어질 경우 음파 집속 효율이 극대화될 수 있으며, 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.The sound wave directing panels 100 may be composed of a total of three. In this case, each panel 100 is spaced apart from each other by a predetermined distance, for example, the same distance from the virtual central point CP, and each panel 100 forms an angle of approximately 120 degrees based on the central point CP, It can be arranged in a circle. When the panel 100 of the sound wave focusing device 10 is formed of three, the sound wave focusing efficiency can be maximized, which will be described later along with an experimental example.

앞서 설명한 것과 같이 각 패널들(100)이 중심점(CP)을 기준으로 원형 배열될 경우, 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)은 평면상 피봇(pivot)된 점을 제외하고는 실질적으로 동일할 수 있다. 이하, 다르게 기술되지 않는 한 패널(100)에 대한 설명은 제1 음파 지향 패널(101)을 기준으로 설명하나, 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103) 또한 동일하게 이해될 수 있을 것이다.As described above, when the respective panels 100 are arranged in a circle based on the central point CP, the first sound wave directing panel 101, the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 are may be substantially identical except for a point pivoted in a plane. Hereinafter, unless otherwise described, the description of the panel 100 is described with reference to the first sound wave directing panel 101, but the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 are also understood to be the same. it could be

각 패널들(100) 상에는 복수의 홈 패턴(200)들이 형성될 수 있다. 홈 패턴(groove pattern)(200)은 각 패널들(100)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 함몰된 오목 패턴일 수 있다. 즉, 각 패널들(100)은 상면 상에 홈 패턴(200)을 갖는 플레이트로 구성될 수 있다. 후술할 바와 같이 각 홈 패턴(200)들은 음파 지향 패널들(100)의 표면 어드미턴스 분포를 형성할 수 있다.A plurality of groove patterns 200 may be formed on each panel 100 . The groove pattern 200 may be a concave pattern that is concavely recessed in a direction from the upper surface to the lower surface of each panel 100 . That is, each of the panels 100 may be configured as a plate having the groove pattern 200 on the upper surface. As will be described later, each of the groove patterns 200 may form a surface admittance distribution of the sound wave directing panels 100 .

어느 패널(100), 즉 제1 음파 지향 패널(101)의 홈 패턴(200)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)이 속하는 평면 상에서 대략 규칙적인 배열을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 음파 지향 패널(101)의 홈 패턴(200)들은 제1 방향(X)을 따라 반복 배열되고, 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 교차하는 대각 방향을 따라 반복 배열될 수 있다. 제1 방향(X)과 상기 대각 방향이 형성하는 사이각은 대략 60도일 수 있다. 즉, 복수의 홈 패턴(200)은 규칙적으로 배열되되, 홈 패턴(200)의 반복 단위는 정육각형을 형성할 수 있다. 구체적으로, 임의의 어느 홈 패턴(200)을 중심으로, 상기 홈 패턴의 중심과 일치하는 중심을 갖는 정육각형의 각 꼭지점과 상응하는 위치에 6개의 홈 패턴(200)이 위치하고, 7개의 홈 패턴(200)이 반복 단위를 형성할 수 있다. 이에 따라 서로 최인접한 세개의 홈 패턴(200)의 중심을 연결하면 정삼각형이 됨은 자명하다. 본 명세서에서, 제1 음파 지향 패널(101)의 중심점과 중심점(CP)을 연결하는 방향을 제2 방향(Y)으로, 제2 방향(Y)과 수직한 방향을 제1 방향(X)으로 정의하나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.A certain panel 100 , that is, the groove pattern 200 of the first sound wave directing panel 101 may have an approximately regular arrangement on a plane to which the first direction X and the second direction Y belong. For example, the groove patterns 200 of the first sound wave directing panel 101 are repeatedly arranged along the first direction (X), and a diagonal direction in which the first direction (X) and the second direction (Y) intersect is formed. may be repeatedly arranged accordingly. An angle between the first direction X and the diagonal direction may be approximately 60 degrees. That is, the plurality of groove patterns 200 are regularly arranged, and a repeating unit of the groove pattern 200 may form a regular hexagon. Specifically, six groove patterns 200 are located at positions corresponding to each vertex of a regular hexagon having a center coincident with the center of the groove pattern 200 with respect to any one groove pattern 200, and seven groove patterns ( 200) can form repeating units. Accordingly, it is self-evident that when the centers of the three groove patterns 200 closest to each other are connected, an equilateral triangle is formed. In the present specification, the direction connecting the center point and the center point CP of the first sound wave directing panel 101 is the second direction (Y), and the direction perpendicular to the second direction (Y) is the first direction (X). It should be understood, however, that the present invention is not limited thereto.

도 2는 제1 음파 지향 패널(101)을 제2 방향(Y)으로 절개한 단면에서 9개의 홈 패턴(200)이 존재하는 경우를 예시하고 있으나, 이는 도면 표현 상의 명료성을 위한 것에 불과하다. 즉, 어느 음파 지향 패널들(100)은 더 많은 홈 패턴(200)들을 가질 수 있다. 예컨대 제1 음파 지향 패널(101)은 대략 수백개의 홈 패턴(200)들을 가지거나, 또는 대략 수천개의 홈 패턴(200)들을 가지거나, 또는 대략 수만개의 홈 패턴(200)들을 가지거나, 또는 대략 수십만개의 홈 패턴(200)들을 가지거나, 또는 대략 수백만개의 홈 패턴(200)들을 가질 수 있다.FIG. 2 illustrates a case in which nine groove patterns 200 are present in a cross section of the first sound wave directing panel 101 cut in the second direction (Y), but this is only for clarity of drawing representation. That is, any sound wave directing panels 100 may have more groove patterns 200 . For example, the first sound wave directing panel 101 has approximately hundreds of groove patterns 200 , or approximately several thousand groove patterns 200 , or approximately tens of thousands of groove patterns 200 , or approximately It may have hundreds of thousands of groove patterns 200 , or approximately millions of groove patterns 200 .

평면 시점에서, 어느 홈 패턴(200)은 대략 원 형상일 수 있다. 홈 패턴(200)은 평면상 반복 단위를 이루어 규칙적인 정육각 배열을 이루기에 용이한 형상이면 무방하며, 다른 실시예에서 홈 패턴(200)은 평면상 사각형 또는 육각형 등의 다각형 형상이거나, 또는 타원 형상일 수도 있다.In a plan view, a certain groove pattern 200 may have a substantially circular shape. The groove pattern 200 may be any shape that is easy to form a regular regular hexagonal arrangement by forming repeating units on a plane, and in another embodiment, the groove pattern 200 may have a polygonal shape such as a square or hexagon on a plane, or an ellipse. It may be a shape.

평면 시점에서, 각각의 홈 패턴(200)들은 특정한 최대폭(W), 이격 거리(D), 배열 피치(P) 및 깊이 등을 갖도록 설계되어 음파 지향 패널들(100) 표면에 어드미턴스를 부여하고 음파에 지향성을 부여할 수 있다.In a plan view, each of the groove patterns 200 is designed to have a specific maximum width (W), a separation distance (D), an arrangement pitch (P) and a depth, etc. to impart an admittance to the surface of the sound wave directing panels 100 and direction can be given.

홈 패턴(200)의 최대폭(W)은 제어하고자 하는 음파의 파장의 약 15% 이하, 또는 약 14% 이하, 또는 약 13% 이하, 또는 약 12% 이하, 또는 약 11% 이하, 또는 약 10% 이하일 수 있다. 패턴(200)의 최대폭(W)과 제어하고자 하는 음파의 파장이 상기 관계에 있는 것이 이득(gain) 측면에서 유리할 수 있다.The maximum width W of the groove pattern 200 is about 15% or less, or about 14% or less, or about 13% or less, or about 12% or less, or about 11% or less, or about 10% or less of the wavelength of the sound wave to be controlled. % or less. It may be advantageous in terms of gain that the maximum width W of the pattern 200 and the wavelength of the sound wave to be controlled have the above relationship.

반면, 홈 패턴(200)의 최대폭(W)이 제어하고자 하는 파장의 약 30%, 또는 약 40%, 또는 약 50%를 초과할 경우 파동 변조 구조로서 기능하지 못할 수 있다. 예를 들어, 패턴(200)의 최대폭(W)은 약 1.3mm 내지 1.5mm, 또는 약 1.4mm일 수 있다. 패턴(200)의 평면상 형상이 원형인 경우 최대폭(W)은 상기 원의 직경을 의미할 수 있다.On the other hand, when the maximum width W of the groove pattern 200 exceeds about 30%, or about 40%, or about 50% of the wavelength to be controlled, it may not function as a wave modulation structure. For example, the maximum width W of the pattern 200 may be about 1.3 mm to 1.5 mm, or about 1.4 mm. When the planar shape of the pattern 200 is circular, the maximum width W may mean the diameter of the circle.

특히 제어하고자 하는 음파가 약 1kHz 내지 30kHz 범위의 주파수를 갖는 가청 음파일 경우, 최대폭(W)은 1.3mm 내지 1.5mm 범위에 있는 것이 바람직할 수 있다. 비제한적인 예시에서, 본 실시예에 따른 음파 집속 장치(10)는 약 10kHz 내지 32kHz, 또는 약 15kHz 내지 30kHz, 또는 약 20kHz의 가청 주파수를 갖는 음파를 제어하기 위한 장치일 수 있다.In particular, when the sound wave to be controlled is an audible sound wave having a frequency in the range of about 1 kHz to 30 kHz, the maximum width W may be preferably in the range of 1.3 mm to 1.5 mm. In a non-limiting example, the sound wave focusing device 10 according to the present embodiment may be a device for controlling a sound wave having an audible frequency of about 10 kHz to 32 kHz, or about 15 kHz to 30 kHz, or about 20 kHz.

서로 최인접한 두개의 홈 패턴(200), 예컨대 제1 방향(X)으로 최인접한 두개의 홈 패턴(200) 간의 배열 피치(P)는 최대폭(W)의 약 1.4배 이상 2배 이하일 수 있다. 이 경우 배열 피치(P)는 약 1.8mm 내지 2.8mm, 또는 약 1.9mm 내지 2.5mm, 또는 약 2.0mm일 수 있다. 본 명세서에서 '배열 피치'는 인접한 홈 패턴(200)의 평면상 중심 간의 거리로 표현될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 배열 피치(P)는 제어하고자 하는 음파의 파장 보다 작을 수 있다.The arrangement pitch P between the two groove patterns 200 closest to each other, for example, the two groove patterns 200 closest to each other in the first direction X, may be about 1.4 times or more and 2 times or less of the maximum width W. In this case, the arrangement pitch P may be about 1.8 mm to 2.8 mm, or about 1.9 mm to 2.5 mm, or about 2.0 mm. In this specification, the 'arrangement pitch' may be expressed as a distance between the centers of the adjacent groove patterns 200 on a plane. In some embodiments, the array pitch P may be smaller than the wavelength of the sound wave to be controlled.

서로 인접한 두개의 패턴(200) 간의 이격 거리(D)는 배열 피치(P)에서 최대폭(W)을 제외한 길이로 이해될 수 있다. 즉, 이격 거리(D)는 약 0.5mm 내지 1.3mm, 또는 약 0.4mm 내지 1.0mm, 또는 약 0.6mm일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The distance D between the two adjacent patterns 200 may be understood as a length excluding the maximum width W from the arrangement pitch P. That is, the separation distance D may be about 0.5 mm to 1.3 mm, or about 0.4 mm to 1.0 mm, or about 0.6 mm, but the present invention is not limited thereto.

홈 패턴(200)의 깊이에 대해서는 도 5 및 도 6 등과 함께 후술한다.The depth of the groove pattern 200 will be described later with FIGS. 5 and 6 .

본 실시예와 같이 최대폭(W), 배열 피치(P), 이격 거리(D) 및/또는 깊이(미도시)를 가지고 반복적 및 규칙적으로 배열된 복수의 홈 패턴(200) 및 홈 패턴(200)이 형성된 음파 지향 패널(100)들은 메타 물질과 같이 기능할 수 있다. 본 명세서에서, '메타 물질' 또는 '메타 구조'는 자연적으로 존재하는 원자나 분자와 다른 특성을 구현하기 위한 인공적인 물질, 구조, 구조체 및 시스템을 포함하는 의미이다. 상기 특성은 유전율(permittivity), 투자율(permeability), 굴절률(refractive index) 및 전파 특성(scattering parameter) 등을 예시할 수 있다.A plurality of groove patterns 200 and groove patterns 200 that are repeatedly and regularly arranged with a maximum width (W), an arrangement pitch (P), a separation distance (D) and/or a depth (not shown) as in the present embodiment These formed sound wave directing panels 100 may function as metamaterials. As used herein, the term 'metamaterial' or 'metastructure' includes artificial materials, structures, structures, and systems for implementing properties different from naturally occurring atoms or molecules. The characteristic may be exemplified by permittivity, permeability, refractive index, and scattering parameter.

전술한 것과 같이, 어느 패널, 예컨대 제1 음파 지향 패널(101)이 규치적인 복수의 홈 패턴(200)들을 가지고, 제1 음파 지향 패널(101)이 중심점(CP)을 기준으로 원형 배열되어 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)로 구성될 경우, 평면 시점에서 각 패널들(100)의 어드미턴스 등고선 또한 원형 배열될 수 있다.As described above, a certain panel, for example, the first sound wave directing panel 101 has a plurality of regular groove patterns 200, and the first sound wave directing panel 101 is circularly arranged with respect to the central point CP. When the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 are configured, the admittance contours of the respective panels 100 in a plan view may also be arranged in a circle.

예시적인 실시예에서, 제1 음파 지향 패널(101)의 표면은 정형화된 표면 어드미턴스 등고선을 정의할 수 있다. 구체적으로, 표면 어드미턴스 등고선 분포는 제1 음파 지향 패널(101)의 임의의 중심(C)을 기준으로 대략 타원형, 또는 대략 편심 타원형 또는 대략 계란형으로 분포할 수 있다. 도 4에서 실선으로 표현된 위치는 최대 표면 어드미턴스 값의 등고선 또는 주변 영역에 비해 극대값을 갖는 위치의 어드미턴스 값의 등고선일 수 있다. 또, 점선으로 표현된 위치는 최소 표면 어드미턴스 값의 등고선 또는 주변 영역에 비해 극소값을 갖는 위치의 어드미턴스 값의 등고선일 수 있다. 상기 최대 표면 어드미턴스 값과 최소 표면 어드미턴스 값의 사이의 값을 갖는 표면 어드미턴스 값의 등고선은 표현하지 않았으나, 최대 표면 어드미턴스 등고선과 최소 표면 어드미턴스 등고선의 사이에 위치할 수 있다.In an exemplary embodiment, the surface of the first sound wave directing panel 101 may define a standardized surface admittance contour. Specifically, the surface admittance contour distribution may be approximately elliptical, approximately eccentrically elliptical, or approximately oval with respect to an arbitrary center C of the first sound wave directing panel 101 . A position represented by a solid line in FIG. 4 may be a contour line of the maximum surface admittance value or a contour line of an admittance value of a position having a maximum value compared to the surrounding area. In addition, the position represented by the dotted line may be a contour line of the minimum surface admittance value or a contour line of the admittance value of a position having a minimum value compared to the surrounding area. The contour line of the surface admittance value having a value between the maximum surface admittance value and the minimum surface admittance value is not expressed, but it may be located between the maximum surface admittance contour line and the minimum surface admittance contour line.

또, 도 4의 제1 음파 지향 패널(101)의 최대 표면 어드미턴스 등고선과 최소 표면 어드미턴스 등고선이 방사 방향으로 교번적으로 배열되되, 최대 표면 어드미턴스 등고선과 최소 표면 어드미턴스 등고선이 도합 15개 형성된 경우를 예시하나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다. 최대 및 최소 표면 어드미턴스 등고선은 15개 보다 적게, 또는 많게 형성될 수 있다. 전술한 것과 같이 어드미턴스 등고선의 분포는 홈 패턴(200)의 개수 등에 영향을 받을 수 있다.In addition, the maximum surface admittance contour line and the minimum surface admittance contour line of the first sound wave directing panel 101 of FIG. 4 are alternately arranged in the radial direction, and 15 maximum surface admittance contour lines and minimum surface admittance contour lines are formed in total. However, of course, the present invention is not limited thereto. The maximum and minimum surface admittance contours may be formed with fewer or more than fifteen. As described above, the distribution of admittance contours may be affected by the number of groove patterns 200 .

예시적인 실시예에서, 어느 음파 지향 패널들(100) 표면의 표면 어드미턴스는 하기 수식 1을 통해 정형화되며, 어드미턴스는 해당 위치의 홈 패턴(200)의 깊이를 통해 제어될 수 있다. 예컨대, 표면 어드미턴스값과 홈 패턴(200)의 깊이는 대략 상응 내지는 비례할 수 있다. 다시 말해서, 도 4에 표현된 어드미턴스 값의 등고선은 홈 패턴(200)의 깊이에 관한 등고선과 대략 일치할 수 있다. 이하에서, 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 이용하여 설명이 용이한 제1 음파 지향 패널(101)을 이용하여 어드미턴스 값을 정형화하는 방법에 대해 설명한다.In an exemplary embodiment, the surface admittance of the surface of any sound wave directing panels 100 is formalized through Equation 1 below, and the admittance may be controlled through the depth of the groove pattern 200 at the corresponding position. For example, the surface admittance value and the depth of the groove pattern 200 may be approximately corresponding to or proportional to each other. In other words, the contour line of the admittance value shown in FIG. 4 may approximately coincide with the contour line regarding the depth of the groove pattern 200 . Hereinafter, a method of formulating an admittance value using the first sound wave directing panel 101, which is easy to describe using the first direction (X) and the second direction (Y), will be described.

<수식 1><Formula 1>

여기서, 상기 좌변은 홈 패턴(200)의 깊이(d)에 관한 함수이고, 상기 우변은 홈 패턴(200)의 평면상 위치 내지는 좌표(x, y)에 관한 함수이다.Here, the left side is a function related to the depth (d) of the groove pattern 200 , and the right side is a function related to the position or coordinates (x, y) on a plane of the groove pattern 200 .

상기 수식 1의 좌변은 하기 수식 2로 표현될 수 있다.The left side of Equation 1 may be expressed by Equation 2 below.

<수식 2><Formula 2>

여기서, A₁, A₂, A₃, A₄, A₅ 및 A₆는 각각 소정의 값을 갖는 양수 또는 0인 상수이다. 예컨대, A₁은 5 또는 6이고, A₂는 20 내지 25의 범위의 양수이고, A₃는 25 내지 30 범위의 양수이고, A₄는 20 내지 25 범위의 양수이고, A₅는 6 내지 8 범위의 양수이고, A₆는 0 또는 1일 수 있다. 또, d는 홈 패턴의 깊이이다.Here, A ₁ , A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ , and A ₆ are positive numbers or constants having a predetermined value, respectively. For example, A ₁ is 5 or 6, A ₂ is a positive number ranging from 20 to 25, A ₃ is a positive number ranging from 25 to 30, A ₄ is a positive number ranging from 20 to 25, and A ₅ is from 6 to 8 is a positive number in the range, and A ₆ can be 0 or 1. In addition, d is the depth of a groove|channel pattern.

상기 상수를 포함하는 수식 2에는 제1 음파 지향 패널(101)을 구성하는 플레이트의 밀도 및/또는 제1 음파 지향 패널(101)의 두께(T) 등 매질에 관한 속성이 반영될 수 있다.In Equation 2 including the constant, properties related to the medium such as the density of the plates constituting the first sound wave directing panel 101 and/or the thickness T of the first sound wave directing panel 101 may be reflected.

또한, 상기 수식 1의 우변은 하기 수식 3으로 표현될 수 있다.In addition, the right side of Equation 1 may be expressed by Equation 3 below.

<수식 3><Equation 3>

여기서, B는 평균 표면 어드미턴스 상수값으로 0.8 내지 1.5 범위의 양수이고, M은 변조 상수로 0.1 내지 0.9, 또는 약 0.2 내지 0.8, 또는 약 0.5 내지 0.6 범위의 양수이다. 후술할 바와 같이 M 값에 따라 음파의 집속 효율이 상이해질 수 있다. 예를 들어, M은 0.5 내지 0.6일 수 있다. 이에 대해서는 실험예와 함께 구체적으로 후술한다.where B is a positive number ranging from 0.8 to 1.5 as an average surface admittance constant value, and M is a positive number ranging from 0.1 to 0.9, or from about 0.2 to 0.8, or from about 0.5 to 0.6, as a modulation constant. As will be described later, the focusing efficiency of sound waves may be different depending on the M value. For example, M may be 0.5 to 0.6. This will be described in detail later along with experimental examples.

또, λ는 변조하고자 하는 음파의 파장(mm)이고, n은 1.3 내지 1.5 범위의 양수이고, θ는 굴절시키고자 하는 각도로, 패널 표면의 법선 방향에 대한 각도이다. In addition, λ is the wavelength (mm) of the sound wave to be modulated, n is a positive number in the range of 1.3 to 1.5, and θ is the angle to be refracted, which is an angle with respect to the normal direction of the panel surface.

또, x 및 y는 평면 시점에서 어느 패널의 중심(C)을 원점으로 하는 좌표값(mm)으로, x 및 y는 양수, 음수 또는 0일 수 있다. 예를 들어, 상기 중심(C) 내지는 원점으로부터 제1 방향(X) 일측(도 4 기준 제1 음파 지향 패널(101)의 우측)으로 이격된 좌표는 양의 x 값을 가지고, 제1 방향(X) 타측(도 4 기준 제1 음파 지향 패널(101)의 좌측)으로 이격된 좌표는 음의 x 값을 가질 수 있다. 또, 상기 중심(C) 내지는 원점으로부터 제2 방향 일측(Y1)으로 이격된 좌표는 양의 y 값을 가지고, 제2 방향 타측(Y2)으로 이격된 좌표는 음의 y 값을 가질 수 있다.In addition, x and y are coordinate values (mm) having the center (C) of a certain panel as the origin in a plan view, and x and y may be positive, negative, or 0. For example, the coordinates spaced apart from the center (C) or the origin in the first direction (X) one side (the right side of the first sound wave directing panel 101 based on FIG. 4 ) have a positive x value, and the first direction ( X) Coordinates spaced apart from the other side (the left side of the first sound wave directing panel 101 in FIG. 4 ) may have a negative x value. In addition, coordinates spaced apart from the center C or the origin in one side Y1 in the second direction may have a positive y value, and coordinates spaced apart from the center C or the origin in the other side Y2 in the second direction may have a negative y value.

상기 상수를 포함하는 수식 3에는 제1 음파 지향 패널(101)을 구성하는 플레이트의 밀도 및/또는 제1 음파 지향 패널(101)의 두께(T) 등 매질에 관한 속성이 반영될 수 있다.In Equation 3 including the constant, properties related to the medium such as the density of the plates constituting the first sound wave directing panel 101 and/or the thickness T of the first sound wave directing panel 101 may be reflected.

상기 수식 2와 수식 3의 매칭을 통해 특정 좌표(또는 위치)에서의 홈 패턴(200)의 깊이를 도출할 수 있고 이를 토대로 도 4과 같은 어드미턴스 등고선 또는 홈 패턴의 깊이에 관한 등고선을 도출할 수 있다.Through the matching of Equation 2 and Equation 3, the depth of the groove pattern 200 at a specific coordinate (or location) can be derived, and based on this, an admittance contour line as shown in FIG. 4 or a contour line related to the depth of the groove pattern can be derived. have.

이하, 도 5 및 도 6을 더 참조하여 각 음파 지향 패널들(100)의 단면 구조 및 위와 같은 방법으로 형성되어 음파에 지향성을 부여하는 홈 패턴(200)의 깊이에 대해 설명한다. 도 5는 도 1의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도로서, 제1 방향(X)으로 절개한 단면도이다. 도 6은 도 1의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도로서, 제2 방향(Y)으로 절개한 단면도이다.Hereinafter, the cross-sectional structure of each sound wave directing panel 100 and the depth of the groove pattern 200 formed in the same manner as above to impart directivity to sound waves will be described with further reference to FIGS. 5 and 6 . 5 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1 , and is a cross-sectional view taken in the first direction (X). 6 is a cross-sectional view taken along the line B-B' of FIG. 1 , and is a cross-sectional view taken in the second direction (Y).

도 5 및 도 6을 더 참조하면, 어느 음파 지향 패널, 예컨대 제1 음파 지향 패널(101)이 갖는 복수의 홈 패턴(200)들의 적어도 일부는 서로 상이한 깊이를 가질 수 있다. 또, 복수의 홈 패턴(200)들의 적어도 일부는 서로 동일한 깊이를 가질 수 있다. 홈 패턴(200)들의 내측벽은 제3 방향(Z)으로의 내측벽을 가질 수 있다.5 and 6 , at least some of the plurality of groove patterns 200 of a certain sound wave directing panel, for example, the first sound wave directing panel 101 may have different depths. Also, at least some of the plurality of groove patterns 200 may have the same depth. The inner walls of the groove patterns 200 may have inner walls in the third direction (Z).

제1 음파 지향 패널(101)을 제1 방향(X)으로 절개한 단면 상에서, 복수의 홈 패턴(200)들의 깊이는 패널의 중심(C)을 기준으로 대칭적으로 구성될 수 있다. 본 명세서에서, '일 방향으로 대칭적'이란 상기 일 방향에 수직한 가상의 중심선을 중심으로, 일 방향 일측에 위치한 구조와 일 방향 타측에 위치한 구조가 실질적으로 대칭적임을 의미한다.On a cross section of the first sound wave directing panel 101 cut in the first direction (X), the depths of the plurality of groove patterns 200 may be configured symmetrically with respect to the center (C) of the panel. As used herein, 'symmetric in one direction' means that a structure located on one side in one direction and a structure located on the other side in one direction are substantially symmetrical with respect to an imaginary center line perpendicular to the one direction.

구체적으로, 제1 음파 지향 패널(101)을 제1 방향(X)으로 절개한 단면에서, 복수의 홈 패턴(200)은 하나 이상의 제1 홈 패턴(210) 및 하나 이상의 제2 홈 패턴(220)을 포함한다. 제1 방향(X)으로 절개한 단면 상에서, 제1 홈 패턴(210)은 최대 깊이를 갖는 홈 패턴으로 정의되고, 제2 홈 패턴(220)은 최소 깊이를 갖는 홈 패턴으로 정의된다.Specifically, in a cross-section of the first sound wave directing panel 101 cut in the first direction (X), the plurality of groove patterns 200 include one or more first groove patterns 210 and one or more second groove patterns 220 . ) is included. On a cross-section cut in the first direction (X), the first groove pattern 210 is defined as a groove pattern having a maximum depth, and the second groove pattern 220 is defined as a groove pattern having a minimum depth.

즉, 도 5에 도시된 것과 같이 제1 음파 지향 패널(101)의 중심(C)이 대략 음파의 발생 지점과 대략 일치하는 경우, 상기 중심에 상응하는 위치에 제1 홈 패턴(210)이 위치하고, 제1 방향(X) 일측(도 5 기준 우측)과 제1 방향 타측(도 5 기준 좌측)이 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 중심에 상응하는 위치에 제2 홈 패턴이 위치할 수도 있다.That is, when the center (C) of the first sound wave directing panel 101 approximately coincides with the generation point of the sound wave as shown in FIG. 5 , the first groove pattern 210 is located at a position corresponding to the center , one side (right side of FIG. 5 ) and the other side (left side of FIG. 5 ) in the first direction (X) may have substantially the same structure. In another embodiment, the second groove pattern may be located at a position corresponding to the center.

제1 홈 패턴(210)의 깊이(T₁), 즉 홈 패턴(200)들의 최대 깊이(T₁)는 최대폭(W)의 약 1.5배 내지 1.7배, 또는 약 1.6배일 수 있다. 예를 들어 제1 홈 패턴(210)의 깊이(T₁)는 약 1.9mm 내지 2.3mm, 또는 약 2.0mm 내지 2.2mm의 범위에 있을 수 있다. 제1 홈 패턴(210)들은 서로 이격되어 제1 방향(X)을 따라 반복될 수 있다. 또, 제1 방향(X)으로 이격되어 최인접한 두개의 제1 홈 패턴(210)들 사이에는 적어도 하나의 제2 홈 패턴(220)이 위치할 수 있다.The depth T ₁ of the first groove pattern 210 , that is, the maximum depth T ₁ of the groove patterns 200 may be about 1.5 to 1.7 times, or about 1.6 times the maximum width W. For example, the depth T ₁ of the first groove pattern 210 may be in a range of about 1.9 mm to 2.3 mm, or about 2.0 mm to 2.2 mm. The first groove patterns 210 may be spaced apart from each other and repeated in the first direction (X). In addition, at least one second groove pattern 220 may be positioned between two adjacent first groove patterns 210 spaced apart from each other in the first direction (X).

제2 홈 패턴(220)의 깊이(T₂), 즉 홈 패턴(200)들의 최소 깊이(T₂)는 최대폭(W)의 약 0.5배 내지 0.6배일 수 있다. 예를 들어 제2 홈 패턴(220)의 깊이(T₂)는 약 0.7mm 내지 0.8mm의 범위에 있을 수 있다. 제2 홈 패턴(220)들은 서로 이격되어 제1 방향(X)을 따라 반복될 수 있다. 또, 제1 방향(X)으로 이격되어 최인접한 두개의 제2 홈 패턴(220)들 사이에는 적어도 하나의 제1 홈 패턴(210)이 위치할 수 있다.The depth T ₂ of the second groove pattern 220 , that is, the minimum depth T ₂ of the groove patterns 200 may be about 0.5 to 0.6 times the maximum width W. For example, the depth T ₂ of the second groove pattern 220 may be in a range of about 0.7 mm to about 0.8 mm. The second groove patterns 220 may be spaced apart from each other and may be repeated in the first direction (X). In addition, at least one first groove pattern 210 may be positioned between two adjacent second groove patterns 220 spaced apart in the first direction (X).

제1 방향(X)의 단면 상에서, 서로 최인접한 제1 홈 패턴(210)과 제2 홈 패턴(220) 사이에는 제1 홈 패턴(210) 보다 작은 깊이를 가지고, 제2 홈 패턴(220) 보다 큰 깊이를 갖는 하나 이상의 제3 홈 패턴이 위치할 수도 있다. 이에 따라 제1 방향(X)을 따라 절개한 단면에서, 복수의 홈 패턴(200)들은 주기적 또는 비주기적으로 증감이 반복되는 깊이를 형성할 수 있다.On a cross-section in the first direction (X), between the first and second groove patterns 210 and 220 closest to each other have a depth smaller than that of the first groove pattern 210, and the second groove pattern 220 One or more third groove patterns having a greater depth may be located. Accordingly, in the cross-section cut in the first direction X, the plurality of groove patterns 200 may form a depth in which the increase/decrease is repeated periodically or aperiodically.

음파는 매질 내에서 매질의 교란 상태로 인해 에너지가 전달되는 탄성파로 분류될 수 있다. 즉, 음파는 매질을 통해 에너지가 전달될 수 있다. 일반적으로 음파는 무지향성을 가지고 소스로부터 360도 방향으로 대략 고르게 퍼져 나갈 수 있다. 본 실시예와 같이 소정의 깊이를 가지고 배열된 홈 패턴(200)들이 마련될 경우 제1 음파 지향 패널(101)의 상면은 소정의 정현 변조된 표면 어드미턴스를 가질 수 있고, 제1 음파 지향 패널(101)의 상면을 따라 진행하는 표면파(surface wave) 내지는 누설파(leaky wave)는 변조된 어드미턴스 표면에 의해 방사파(field wave)로 변환되어 특정 방향으로 굴절되고 높은 이득을 유지할 수 있다.Sound waves can be classified as seismic waves in which energy is transmitted due to the disturbance state of the medium in the medium. That is, energy may be transmitted through the sound wave medium. In general, sound waves are omnidirectional and can spread approximately evenly in a 360 degree direction from a source. When the groove patterns 200 arranged with a predetermined depth are provided as in this embodiment, the upper surface of the first sound wave directing panel 101 may have a predetermined sinusoidal modulated surface admittance, and the first sound wave directing panel ( 101), a surface wave or a leaky wave traveling along the upper surface is converted into a field wave by the modulated admittance surface and refracted in a specific direction to maintain a high gain.

소정 파장(λ)을 갖는 음파에 대해 상기 의도된 정현 변조된 표면 어드미턴스 설계를 위해서, 제1 음파 지향 패널(101)의 상면의 표면 어드미턴스는 약 0.2 내지 1.8의 범위를 가지고 연속적으로 변화하여야 한다. 이를 위해 상기와 같은 제1 홈 패턴(210) 및 제2 홈 패턴(220)의 깊이를 구성하여 이를 달성할 수 있다.For the intended sinusoidal modulated surface admittance design for a sound wave having a predetermined wavelength λ, the surface admittance of the top surface of the first sound wave directing panel 101 should be continuously varied with a range of about 0.2 to 1.8. To this end, the depth of the first groove pattern 210 and the second groove pattern 220 as described above may be configured to achieve this.

본 실시예와 같이 제1 방향(X)으로 대칭적인 구조를 갖는 제1 음파 지향 패널(101)은 제1 방향(X) 측으로 굴절된 방사파를 실질적으로 형성하지 않거나, 적어도 후술할 바와 같은 제2 방향(Y) 측으로 굴절된 방사파에 비해 적은 수준의 방사파만을 형성할 수 있다.The first sound wave directing panel 101 having a structure symmetrical in the first direction (X) as in this embodiment does not substantially form a radiation wave refracted in the first direction (X), or at least a second sound wave directing panel as described later. Compared to the radiation wave refracted in the two directions (Y), only a smaller level of radiation can be formed.

한편, 제1 음파 지향 패널(101)을 제2 방향(Y)으로 절개한 단면 상에서, 복수의 홈 패턴(200)들의 깊이는 패널의 상기 중심(C)을 기준으로 비대칭적으로 구성될 수 있다. 제2 방향(Y)은 제1 음파 지향 패널(101)의 상기 중심(C)과 음파 집속 장치(10)의 중심점(CP)을 연결하는 방향임은 상술한 바 있다.On the other hand, on the cross section of the first sound wave directing panel 101 cut in the second direction (Y), the depth of the plurality of groove patterns 200 may be configured asymmetrically with respect to the center (C) of the panel. . As described above, the second direction Y is a direction connecting the center C of the first sound wave directing panel 101 and the center point CP of the sound wave focusing device 10 .

또한 제1 음파 지향 패널(101)을 제2 방향(Y)으로 절개한 단면 상에서, 복수의 홈 패턴(200)들의 깊이는 증감을 반복하되, 가상의 중심점(CP)을 향하는 방향, 즉 제2 방향 일측(Y1)으로의 홈 패턴(200) 깊이의 증감 주기와, 가상의 중심점(CP)으로부터 멀어지는 방향, 즉 제2 방향 타측(Y2)으로의 홈 패턴(200) 깊이의 증감 주기는 상이할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 방향 일측(Y1)으로의 증감 주기는 제2 방향 타측(Y2)으로의 증감 주기 보다 클 수 있다.In addition, on the cross section in which the first sound wave directing panel 101 is cut in the second direction (Y), the depth of the plurality of groove patterns 200 is increased or decreased, but the direction toward the virtual central point (CP), that is, the second The increase/decrease period of the depth of the groove pattern 200 in one direction Y1 and the increase/decrease period of the depth of the groove pattern 200 in the direction away from the virtual central point CP, that is, in the second direction, the other side Y2, may be different. can In an exemplary embodiment, an increase/decrease cycle in the second direction one side Y1 may be greater than an increase/decrease cycle in the other side Y2 in the second direction.

구체적으로, 제1 음파 지향 패널(101)을 제2 방향(Y)으로 절개한 단면에서, 복수의 홈 패턴(200)은 하나 이상의 제1 홈 패턴(210) 및 하나 이상의 제2 홈 패턴(220)을 포함한다. 제2 방향(Y)으로 절개한 단면 상에서, 제1 홈 패턴(210)은 최대 깊이를 갖는 홈 패턴으로 정의되고, 제2 홈 패턴(220)은 최소 깊이를 갖는 홈 패턴으로 정의된다. 제2 방향(Y)으로 절개한 단면의 제1 홈 패턴(210)은 제1 방향(X)으로 절개한 단면의 제1 홈 패턴(210)과 동일한 구성일 수 있다. Specifically, in a cross-section of the first sound wave directing panel 101 cut in the second direction (Y), the plurality of groove patterns 200 include one or more first groove patterns 210 and one or more second groove patterns 220 . ) is included. On a cross-section cut in the second direction (Y), the first groove pattern 210 is defined as a groove pattern having a maximum depth, and the second groove pattern 220 is defined as a groove pattern having a minimum depth. The first groove pattern 210 having a cross-section cut in the second direction (Y) may have the same configuration as the first groove pattern 210 having a cross-section cut in the first direction (X).

즉, 도 6에 도시된 것과 같이 제1 음파 지향 패널(101)의 중심(C)이 대략 음파의 발생 지점과 대략 일치하는 경우, 상기 중심에 상응하는 위치에 제1 홈 패턴(210), 구체적으로 제1-1 홈 패턴(211)이 위치하고, 제2 방향 일측(Y1)과 제2 방향 타측(Y2)이 서로 상이한 구조를 가질 수 있다.That is, when the center C of the first sound wave directing panel 101 approximately coincides with the generation point of the sound wave as shown in FIG. 6 , the first groove pattern 210 at a position corresponding to the center, specifically As a result, the 1-1 groove pattern 211 may be positioned, and the one side Y1 in the second direction and the other side Y2 in the second direction may have different structures.

제1 홈 패턴(210)의 깊이(T₁), 즉 홈 패턴(200)들의 최대 깊이(T₁)는 최대폭(W)의 약 1.5배 내지 1.7배, 또는 약 1.6배일 수 있다. 예를 들어 제1 홈 패턴(210)의 깊이(T₁)는 약 1.9mm 내지 2.3mm, 또는 약 2.0mm 내지 2.2mm의 범위에 있을 수 있다. 제1 홈 패턴(210)들은 서로 이격되어 제2 방향(Y)을 따라 반복될 수 있다. 또, 제2 방향(Y)으로 이격되어 최인접한 두개의 제1 홈 패턴(210)들 사이에는 적어도 하나의 제2 홈 패턴(220)이 위치할 수 있다.The depth T ₁ of the first groove pattern 210 , that is, the maximum depth T ₁ of the groove patterns 200 may be about 1.5 to 1.7 times, or about 1.6 times the maximum width W. For example, the depth T ₁ of the first groove pattern 210 may be in a range of about 1.9 mm to 2.3 mm, or about 2.0 mm to 2.2 mm. The first groove patterns 210 may be spaced apart from each other and may be repeated in the second direction (Y). In addition, at least one second groove pattern 220 may be positioned between two adjacent first groove patterns 210 spaced apart from each other in the second direction (Y).

제2 홈 패턴(220)의 깊이(T₂), 즉 홈 패턴(200)들의 최소 깊이(T₂)는 최대폭(W)의 약 0.5배 내지 0.6배일 수 있다. 예를 들어 제2 홈 패턴(220)의 깊이(T₂)는 약 0.7mm 내지 0.8mm의 범위에 있을 수 있다. 제2 홈 패턴(220)들은 서로 이격되어 제2 방향(Y)을 따라 반복될 수 있다. 또, 제2 방향(Y)으로 이격되어 최인접한 두개의 제2 홈 패턴(220)들 사이에는 적어도 하나의 제1 홈 패턴(210)이 위치할 수 있다.The depth T ₂ of the second groove pattern 220 , that is, the minimum depth T ₂ of the groove patterns 200 may be about 0.5 to 0.6 times the maximum width W. For example, the depth T ₂ of the second groove pattern 220 may be in a range of about 0.7 mm to about 0.8 mm. The second groove patterns 220 may be spaced apart from each other and may be repeated in the second direction (Y). In addition, at least one first groove pattern 210 may be positioned between two adjacent second groove patterns 220 spaced apart from each other in the second direction (Y).

제2 방향(Y)의 단면 상에서, 서로 최인접한 제1 홈 패턴(210)과 제2 홈 패턴(220) 사이에는 제1 홈 패턴(210) 보다 작은 깊이를 가지고, 제2 홈 패턴(220) 보다 큰 깊이를 갖는 하나 이상의 제3 홈 패턴이 위치할 수도 있다. 이에 따라 제1 방향(X)을 따라 절개한 단면에서, 복수의 홈 패턴(200)들은 주기적 또는 비주기적으로 증감이 반복되는 깊이를 형성할 수 있다.On a cross-section in the second direction Y, between the first and second groove patterns 210 and 220 that are closest to each other have a depth smaller than that of the first groove pattern 210 and the second groove pattern 220 . One or more third groove patterns having a greater depth may be located. Accordingly, in the cross-section cut in the first direction X, the plurality of groove patterns 200 may form a depth in which the increase/decrease is repeated periodically or aperiodically.

몇몇 실시예에서, 상기 제3 홈 패턴은 중심(C)의 제2 방향 일측(Y1)에만 위치하고, 제2 방향 타측(Y2)에는 위치하지 않을 수 있다.In some embodiments, the third groove pattern may be located only on one side Y1 of the second direction of the center C, but may not be located on the other side Y2 of the second direction.

예시적인 실시예에서, 제1 음파 지향 패널(101)을 제2 방향(Y)으로 절개한 단면에서, 홈 패턴(200)들의 증감의 주기는 제2 방향 일측(Y1)으로와 제2 방향 타측(Y2)으로가 서로 상이할 수 있다.In an exemplary embodiment, in the cross-section of the first sound wave directing panel 101 cut in the second direction (Y), the cycle of the increase/decrease of the groove patterns 200 is in the second direction on one side (Y1) and on the other side in the second direction. (Y2) may be different from each other.

구체적으로, 제1 홈 패턴(210)은 제1-1 홈 패턴(211), 제1-2 홈 패턴(212), 제1-3 홈 패턴(213) 및 제1-4 홈 패턴(214)을 포함할 수 있다.Specifically, the first groove pattern 210 includes a 1-1 groove pattern 211 , a 1-2 groove pattern 212 , a 1-3 groove pattern 213 , and a 1-4 groove pattern 214 . may include.

제1-1 홈 패턴(211)은 대략 제1 음파 지향 패널(101)의 중심(C)에 위치하는 홈 패턴일 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 후술할 제1-2 홈 패턴(212) 내지 제1-4 홈 패턴(214)의 위치상 기준이 되는 패턴이면 무방하다.The 1-1 groove pattern 211 may be a groove pattern located approximately at the center C of the first sound wave directing panel 101 . However, the present invention is not limited thereto, and any pattern serving as a reference may be used in terms of positions of the 1-2 groove patterns 212 to 1-4 groove patterns 214 to be described later.

제1-2 홈 패턴(212)은 제1-1 홈 패턴(211)의 제2 방향 일측(Y1)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1-2 홈 패턴(212)은 제1-1 홈 패턴(211)의 제2 방향 일측(Y1)에 이격 위치하며, 제1-1 홈 패턴(211)과 최인접한 제1 홈 패턴(210)일 수 있다.The 1-2-th groove pattern 212 may be positioned on one side Y1 of the 1-1 groove pattern 211 in the second direction. For example, the 1-2 th groove pattern 212 is spaced apart from one side Y1 in the second direction of the 1-1 groove pattern 211 , and the first and second groove patterns 211 closest to the first groove pattern 211 are spaced apart from each other. It may be a groove pattern 210 .

또, 제1-3 홈 패턴(213)은 제1-1 홈 패턴(211)의 제2 방향 타측(Y2)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1-3 홈 패턴(213)은 제1-1 홈 패턴(211)의 제2 방향 타측(Y2)에 이격 위치하며, 제1-1 홈 패턴(211)과 최인접한 제1 홈 패턴(210)일 수 있다.Also, the 1-3 th groove pattern 213 may be positioned on the other side Y2 of the 1-1 th groove pattern 211 in the second direction. For example, the 1-3 th groove pattern 213 is spaced apart from the other side Y2 in the second direction of the 1-1 th groove pattern 211 , and the first 1-1 groove pattern 211 is closest to the first groove pattern 211 . It may be a groove pattern 210 .

이 경우 제1-1 홈 패턴(211)과 제1-2 홈 패턴(212) 사이의 최소 이격 거리(L₁₂)는 제1-1 홈 패턴(211)과 제1-3 홈 패턴(213) 사이의 최소 이격 거리(L₁₃) 보다 클 수 있다.In this case, the minimum separation distance L ₁₂ between the 1-1 groove pattern 211 and the 1-2 groove pattern 212 is the 1-1 groove pattern 211 and the 1-3 groove pattern 213 . It may be greater than the minimum separation distance (L ₁₃ ) between them.

도면 부호로 표현하지 않았으나, 제2 홈 패턴(220)은 제2-1 홈 패턴, 제2-1 홈 패턴의 제2 방향 일측(Y1)에 최인접하여 위치한 제2-2 홈 패턴, 및 제2-1 홈 패턴의 제2 방향 타측(Y2)에 최인접하여 위치한 제2-3 홈 패턴을 포함하고, 제2-1 홈 패턴과 제2-2 홈 패턴 사이의 최소 이격 거리는 제2-1 홈 패턴과 제2-3 홈 패턴 사이의 최소 이격 거리 보다 클 수 있다.Although not denoted by reference numerals, the second groove pattern 220 includes a 2-1 groove pattern, a 2-2 groove pattern located closest to one side Y1 in the second direction of the 2-1 groove pattern, and a second groove pattern. -1 includes the 2-3th groove pattern located closest to the second side (Y2) of the second direction of the groove pattern, and the minimum distance between the 2-1 groove pattern and the 2-2 groove pattern is the 2-1 groove pattern It may be greater than the minimum separation distance between the second and third groove patterns.

즉, 제1 홈 패턴(210)과 제2 홈 패턴(220)에 의한 홈 패턴(200)들 깊이의 제2 방향 일측(Y1)으로의 증감 주기는 제2 방향 타측(Y2)으로의 증감 주기에 비해 더 클 수 있다.That is, the increase/decrease period in the second direction one side Y1 of the depth of the groove patterns 200 by the first groove pattern 210 and the second groove pattern 220 is the increase/decrease period in the other side Y2 in the second direction. may be larger than

또한 제1-4 홈 패턴(214)은 제1-2 홈 패턴(212)의 제2 방향 일측(Y1)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1-4 홈 패턴(214)은 제1-2 홈 패턴(212)의 제2 방향 일측(Y1)에 이격 위치하며, 제1-2 홈 패턴(212)과 최인접한 제1 홈 패턴(210)일 수 있다.Also, the 1-4th groove pattern 214 may be positioned on one side Y1 of the 1-2th groove pattern 212 in the second direction. For example, the 1-4 th groove patterns 214 are spaced apart from one side Y1 in the second direction of the 1-2 th groove patterns 212 , and the first and second groove patterns 212 closest to the first groove pattern 212 are spaced apart from each other. It may be a groove pattern 210 .

이 경우 제1-2 홈 패턴(212)과 제1-4 홈 패턴(214) 사이의 최소 이격 거리(L₂₄)는 제1-1 홈 패턴(211)과 제1-2 홈 패턴(212) 사이의 최소 이격 거리(L₁₂) 보다 클 수 있다.In this case, the minimum separation distance L ₂₄ between the 1-2 th groove pattern 212 and the 1-4 th groove pattern 214 is the 1-1 th groove pattern 211 and the 1-2 th groove pattern 212 . It may be greater than the minimum separation distance (L ₁₂ ) between them.

마찬가지로 도면 부호로 표현하지 않았으나, 제2 홈 패턴(220)은 제2-2 홈 패턴의 제2 방향 일측(Y1)에 최인접하여 위치한 제2-4 홈 패턴을 더 포함하고, 제2-2 홈 패턴과 제2-4 홈 패턴 사이의 최소 이격 거리는 제2-1 홈 패턴과 제2-2 홈 패턴 사이의 최소 이격 거리 보다 클 수 있다.Similarly, although not denoted by reference numerals, the second groove pattern 220 further includes a 2-4 groove pattern located closest to one side Y1 in the second direction of the 2-2 groove pattern, and a 2-2 groove pattern. The minimum separation distance between the pattern and the 2-4th groove pattern may be greater than the minimum separation distance between the 2-1th groove pattern and the 2-2nd groove pattern.

즉, 제1 홈 패턴(210)과 제2 홈 패턴(220)에 의한 홈 패턴(200)들 깊이의 제2 방향(Y)으로의 증감 주기는, 중앙부에서 가장자리 방향으로 갈수록 점차 커질 수 있다.That is, an increase/decrease period in the second direction Y of the depth of the groove patterns 200 by the first groove pattern 210 and the second groove pattern 220 may gradually increase from the center to the edge.

앞서 설명한 것과 같이 소정의 깊이를 가지고 규칙적으로 배열된 홈 패턴(200)이 마련될 경우 제1 음파 지향 패널(101)의 상면은 소정의 정현 변조된 어드미턴스를 가질 수 있다. 또, 제1 음파 지향 패널(101)의 상면을 따라 진행하는 표면파는 변조된 어드미턴스 표면에 의해 특정 방향으로 굴절될 수 있다.As described above, when the regularly arranged groove patterns 200 having a predetermined depth are provided, the upper surface of the first sound wave directing panel 101 may have a predetermined sinusoidal modulated admittance. In addition, the surface wave traveling along the upper surface of the first sound wave directing panel 101 may be refracted in a specific direction by the modulated admittance surface.

본 실시예와 같이 제2 방향(Y)으로 비대칭적인 구조를 갖는 제1 음파 지향 패널(101)은 제2 방향(Y) 일측, 구체적으로 제1 음파 지향 패널(101)의 표면 법선에 대해 제2 방향 일측(Y1), 더 구체적으로 음파 집속 장치(10)의 가상의 중심점(CP)을 향하는 방향으로 매우 굴절된 방사파를 형성할 수 있다.The first sound wave directing panel 101 having an asymmetrical structure in the second direction (Y) as in this embodiment is one side in the second direction (Y), specifically, the first sound wave directing panel 101 with respect to the surface normal of the first sound wave directing panel 101 . A highly refracted radiation wave may be formed in a direction toward one side Y1 in two directions, more specifically, a virtual center point CP of the sound wave focusing device 10 .

마찬가지로 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103) 또한 각각 음파 집속 장치(10)의 가상의 중심점(CP)을 향하는 방향으로 음파를 지향시키도록 구성될 수 있고, 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)에 의해 집속된 음파는 초점(F) 위치에서 집속될 수 있다.Likewise, the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 may also be configured to direct sound waves in a direction toward an imaginary center point CP of the sound wave focusing device 10, respectively, and the first sound wave directing panel The sound waves focused by the directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 may be focused at the focal point F position.

전술한 것과 같은 음파 집속 기능을 위해 음파 지향 패널들(100)의 제3 방향(Z)으로의 두께(T)는 홈 패턴(200)의 최대폭(W) 및 깊이(T₁, T₂)와 소정의 관계에 있을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 음파 지향 패널(100)의 최대 두께(T)는 홈 패턴(200)의 최대폭(W)의 약 2배 내지 3.5배, 또는 약 2배 내지 3배, 또는 약 2배 내지 2.5배 범위에 있을 수 있다. 이에 따라 홈 패턴(200)이 패널(100)을 관통하지 않은 잔존 두께(T₃)는 최대폭(W)의 약 0.3배 내지 2배, 또는 약 0.3배 내지 1.5배, 또는 약 0.3배 내지 1배 범위에 있을 수 있다. For the sound wave focusing function as described above, the thickness (T) in the third direction (Z) of the sound wave directing panels 100 is the maximum width (W) and depth (T ₁ , T ₂ ) of the groove pattern 200 and There may be a certain relationship. In an exemplary embodiment, the maximum thickness T of the sound wave directing panel 100 is from about 2 to 3.5 times, or from about 2 to 3 times, or from about 2 to about the maximum width W of the groove pattern 200 . It can be in the 2.5x range. Accordingly, the remaining thickness (T ₃ ) at which the groove pattern 200 does not penetrate the panel 100 is about 0.3 times to 2 times, or about 0.3 times to 1.5 times, or about 0.3 times to 1 times the maximum width (W). may be in range.

특히 홈 패턴(200)의 최대폭(W)이 약 1.3mm 내지 1.5mm 범위인 경우, 잔존 두께(T₃)는 약 0.45mm 내지 2.0mm, 또는 약 0.45mm 내지 1.5mm 범위에 있을 수 있다. 만일 잔존 두께(T₃)가 지나치게 크면 표면파의 크기가 커져 각 음파 지향 패널들(100)의 지향성 부여 효율이 낮아지고, 의도치 않은 위치로 진행하는 방사파의 크기가 커질 수 있다. 반면 잔존 두께(T₃)가 지나치게 작으면 제3 방향(Z)으로 그대로 진행하는 음파의 크기가 커질 수 있다.In particular, when the maximum width W of the groove pattern 200 is in the range of about 1.3 mm to 1.5 mm, the remaining thickness T ₃ may be in the range of about 0.45 mm to 2.0 mm, or about 0.45 mm to 1.5 mm. If the residual thickness T ₃ is too large, the size of the surface wave increases, so that the directivity imparting efficiency of each of the sound wave directing panels 100 decreases, and the size of the radiation wave propagating to an unintended location may increase. On the other hand, if the residual thickness T ₃ is too small, the size of the sound wave traveling in the third direction Z may increase.

본 실시예에 따른 음파 집속 장치(10)는 초지향성 스피커, 장거리 초음파 센서, 음향 마이크로 유체 장치 및 수중 음파 탐지기 등 다양한 형태로 구현될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The sound wave focusing device 10 according to the present embodiment may be implemented in various forms, such as a super directional speaker, a long-range ultrasonic sensor, an acoustic microfluidic device, and a sonar, but the present invention is not limited thereto.

이하, 도 7 내지 도 10을 더 참조하여, 본 실시예에 따른 음파 집속 장치(10)를 이용하여 초점을 변경하는 방법에 대해 설명한다. 도 7 내지 도 10은 도 1의 음파 집속 장치를 이용하여 초점을 변경하는 방법을 나타낸 모식도들이다.Hereinafter, a method of changing a focus using the sound wave focusing device 10 according to the present embodiment will be described with further reference to FIGS. 7 to 10 . 7 to 10 are schematic diagrams illustrating a method of changing a focus using the sound wave focusing device of FIG. 1 .

예시적인 실시예에서, 본 실시예에 따른 음파 집속 장치(10)는 수평 이동 수단(300), 수직 이동 수단(400), 각도 조절 수단(미도시) 및 회전 수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)은 서로 독립적으로 그 위치, 형태 및 방향 등이 조절되도록 구성될 수 있다.In an exemplary embodiment, the sound wave focusing device 10 according to the present embodiment may further include a horizontal moving means 300 , a vertical moving means 400 , an angle adjusting means (not shown) and a rotating means (not shown). can That is, the first sound wave directing panel 101, the second sound wave directing panel 102, and the third sound wave directing panel 103 according to the present embodiment may be configured such that the position, shape and direction thereof are adjusted independently of each other. have.

수평 이동 수단(300)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)이 속하는 평면에서, 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)이 각각 중심점(CP)과의 수평 이격 거리가 조절되도록 구비된 것일 수 있다. 수평 이동 수단(300)은 리니어 가이드 등일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The horizontal moving means 300 is a first sound wave directing panel 101 , a second sound wave directing panel 102 and a third sound wave directing panel 103 in a plane to which the first direction X and the second direction Y belong. ) may be provided so that the horizontal separation distance from each center point CP is adjusted. The horizontal moving means 300 may be a linear guide, but the present invention is not limited thereto.

수직 이동 수단(400)은 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)의 제3 방향(Z)으로의 레벨을 조절하도록 구비된 것일 수 있다. 수직 이동 수단(400)은 엘리베이터 등의 리프팅 유닛일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또, 도 7 등은 수직 이동 수단(400)의 하단부가 수평 이동 수단(300)의 하단부로서의 기능을 동시에 수행하는 경우를 예시하고 있다.The vertical movement means 400 may be provided to adjust the levels in the third direction (Z) of the first sound wave directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 , and the third sound wave directing panel 103 . have. The vertical movement means 400 may be a lifting unit such as an elevator, but the present invention is not limited thereto. In addition, FIG. 7 exemplifies a case in which the lower end of the vertical moving means 400 simultaneously functions as the lower end of the horizontal moving means 300 .

각도 조절 수단(미도시)은 수직 이동 수단(400)의 상단부에 배치된 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)을 각각 틸트(tilt)하여 각도를 조절하도록 구비된 것일 수 있다. 즉, 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)은 각각 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)이 속하는 평면과 소정의 각도를 형성할 수 있다.The angle adjusting means (not shown) tilts the first sound wave directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 , and the third sound wave directing panel 103 disposed at the upper end of the vertical movement unit 400 , respectively. ) to adjust the angle may be provided. That is, the first sound wave directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 , and the third sound wave directing panel 103 have a predetermined angle with the plane to which the first direction (X) and the second direction (Y) belong, respectively. can form.

회전 수단(미도시)은 수직 이동 수단(400)의 상단부에 배치된 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)를 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 속하는 평면 내에서 회전(rotate)시켜 음파의 굴절 방향을 조절하도록 구비된 것일 수 있다.Rotating means (not shown) moves the first sound wave directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 disposed on the upper end of the vertical moving means 400 in the first direction (X). ) and the second direction (Y) may be provided to adjust the refraction direction of the sound wave by rotating it within the plane to which it belongs.

본 실시예에 따른 음파 집속 장치(10)는 전술한 수평 이동 수단(300), 수직 이동 수단(400), 각도 조절 수단 및 회전 수단 중 적어도 하나 이상을 제어하여 초점의 위치를 변경하도록 구성될 수 있다.The sound wave focusing device 10 according to this embodiment may be configured to change the position of the focus by controlling at least one of the aforementioned horizontal moving means 300, vertical moving means 400, angle adjusting means, and rotating means. have.

예를 들어 도 7을 더 참조하면, 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)은 수직 이동 수단(400)에 의해 제3 방향(Z)으로의 위치가 변경, 예컨대 상승될 수 있다. 이에 따라 최초 제1 초점(F)은 제2 초점(F')으로 이동하고 결과적으로 초점 거리가 길어지는 것과 같은 효과를 나타낼 수 있다.For example, with further reference to FIG. 7 , the first sound wave directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 are moved in the third direction Z by the vertical movement means 400 . ) can be changed, eg raised. Accordingly, the first focal point F may move to the second focal point F′, and as a result, the focal length may be increased.

도면으로 표현하지 않았으나, 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)의 제3 방향(Z)으로의 위치가 하강되고, 초점 거리가 짧아질 수도 있음은 물론이다.Although not represented in the drawings, the positions in the third direction (Z) of the first sound wave directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 are lowered, and the focal length is short. Of course it could be.

다른 예를 들어 도 8을 더 참조하면, 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)은 수평 이동 수단(300)에 의해 중심점(CP)과의 수평 거리가 변경될 수 있다. 이에 따라 최초 제1 초점(F)은 제2 초점(F')으로 이동하고 결과적으로 초점 거리가 길어지는 것과 같은 효과를 나타낼 수 있다.For another example, referring further to FIG. 8 , the first sound wave directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 are moved by the horizontal moving means 300 at the center point CP. The horizontal distance to and may be changed. Accordingly, the first focal point F may move to the second focal point F′, and as a result, the focal length may be increased.

도면으로 표현하지 않았으나, 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)은 중심점(CP) 측으로 이동하고, 초점 거리가 짧아질 수도 있음은 물론이다.Although not represented in the drawings, the first sound wave directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel 103 move toward the center point CP, and the focal length may be shortened, of course. to be.

또 다른 예를 들어 도 9를 더 참조하면, 각도 조절 수단(미도시)을 이용하여 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)를 중심점(CP) 방향으로 틸트할 수 있다. 이에 따라 최초 제1 초점(F)은 제2 초점(F')으로 이동하고 결과적으로 초점 거리가 짧아지는 것과 같은 효과를 나타낼 수 있다.For another example, referring further to FIG. 9 , the first sound wave directing panel 101 , the second sound wave directing panel 102 , and the third sound wave directing panel 103 are set at a center point using an angle adjusting means (not shown). You can tilt in the (CP) direction. Accordingly, the first focal point F may move to the second focal point F′, and as a result, the focal length may be shortened.

도면으로 표현하지 않았으나, 제1 음파 지향 패널(101), 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)은 중심점(CP)과 멀어지는 방향으로 틸트되고, 초점 거리가 길어질 수도 있음은 물론이다.Although not represented in the drawings, the first sound wave directing panel 101, the second sound wave directing panel 102, and the third sound wave directing panel 103 are tilted in a direction away from the central point CP, and the focal length may be increased. is of course

또 다른 예를 들어 도 10을 더 참조하면, 제1 음파 지향 패널(101)은 각도 조절 수단을 이용하여 중심점(CP) 방향으로 틸트되고, 제2 음파 지향 패널(102) 및 제3 음파 지향 패널(103)은 각각 회전 수단(미도시)을 이용하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 이에 따라 최초 제1 초점(F)은 제2 초점(F')으로 이동, 즉 제2 방향 일측(Y1)으로 초점이 시프트될 수 있다. 다시 말해서, 제2 초점(F')은 제1 초점(F)과 제3 방향(Z)으로 중첩하지 않을 수 있다.For another example, referring further to FIG. 10 , the first sound wave directing panel 101 is tilted toward the center point CP by using an angle adjusting means, and the second sound wave directing panel 102 and the third sound wave directing panel are tilted. 103 may be rotated clockwise and counterclockwise using a rotating means (not shown), respectively. Accordingly, the first first focus F may be moved to the second focus F′, that is, the focus may be shifted to one side Y1 in the second direction. In other words, the second focal point F' may not overlap the first focal point F in the third direction Z.

각도 조절 수단과 회전 수단을 이용할 경우 초점(F')의 위치를 음파 집속 장치(10)의 중심점(CP)과 어긋나게 구성할 수 있고, 음파 집속 장치(10)의 경사진 방향으로 음파를 집속할 수 있는 효과가 있다.When the angle adjustment means and the rotation means are used, the position of the focal point F' can be configured to be shifted from the center point CP of the sound wave focusing device 10, and the sound waves can be focused in the inclined direction of the sound wave focusing device 10. can have an effect.

이하, 본 발명에 따른 실시예, 제조예, 비교예 및 실험예를 더 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 실시예, 제조예 및 비교예의 내용 및 결과에 의해 본 발명이 제한되지 않음은 물론이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, Preparation Examples, Comparative Examples and Experimental Examples according to the present invention. However, it goes without saying that the present invention is not limited by the contents and results of Examples, Preparation Examples and Comparative Examples.

[실시예 1: 30도 지향성이 부여된 음파 지향 패널][Example 1: Sound wave directing panel given 30 degree directivity]

3D 프린터를 이용하여 규칙적인 홈 패턴을 갖는 음파 지향 패널을 제조하였다. 음파 지향 패널은 반경 50mm의 원반 플레이트를 이용하여 제작하였다.A sound wave directing panel having a regular groove pattern was manufactured using a 3D printer. The sound wave directing panel was manufactured using a disk plate with a radius of 50 mm.

구체적으로, 홈 패턴은 약 1.42mm의 직경을 갖는 원 형상으로 구성하였다. 그리고 원형의 복수의 홈 패턴들은 도 3과 같은 형태로 정육각 배열되었다. 육각 배열에 있어서 인접한 홈 패턴 간의 배열 피치는 2mm로 하였다.Specifically, the groove pattern was configured in a circular shape having a diameter of about 1.42 mm. In addition, a plurality of circular groove patterns were arranged in a regular hexagonal shape as shown in FIG. 3 . In the hexagonal arrangement, the arrangement pitch between adjacent groove patterns was 2 mm.

홈 패턴의 깊이는 다음과 같은 과정을 통해 설계되었다. 즉, 30kHz의 주파수를 갖는 음파(파장: 11.43mm)에 대하여 홈 패턴의 깊이에 따른 파수(wave number)를 계산하고 이 때의 어드미턴스 변화를 5차 다항식 회귀법으로 추정하여 하기 수식 2a를 도출하였다.The depth of the groove pattern was designed through the following process. That is, the wave number according to the depth of the groove pattern was calculated for a sound wave (wavelength: 11.43 mm) having a frequency of 30 kHz, and the admittance change at this time was estimated by the 5th-order polynomial regression method to derive Equation 2a below.

<수식 2a><Equation 2a>

그리고 음파 지향 패널 표면의 법선에 대해 30도 방향으로 기울어진 방향으로 음파를 굴절시키는 어드미턴스 패턴을 설계하기 위해 하기 수식 3a를 도출하였다.In addition, the following Equation 3a was derived to design an admittance pattern that refracts sound waves in a direction inclined at 30 degrees with respect to the normal line of the sound wave directing panel surface.

<수식 3a><Equation 3a>

상기 수식 2a 및 수식 3a에서 각 상수 및 변수는 앞서 정의한 바와 같다.In Equation 2a and Equation 3a, each constant and variable are as defined above.

또, 상기 수식 2a 및 수식 3a를 매칭시켜 x 및 y에 따른 d 값을 도출하였다. x 및 y는 상기 반경 50mm의 원반의 정중심을 원점으로 하는 직교 좌표계에 따른 수치였다. 도출된 d에 따라 홈 패턴의 깊이를 결정하고, 해당 좌표에서 결정된 깊이를 갖도록 구성하였다.In addition, d values according to x and y were derived by matching Equations 2a and 3a. x and y were numerical values according to the Cartesian coordinate system with the center of the disk having a radius of 50 mm as the origin. The depth of the groove pattern was determined according to the derived d, and it was configured to have a depth determined at the corresponding coordinates.

그리고 하기 수식 4로 표현되는 표면 어드미턴스 값을 계산하였다. 하기 수식 4에서 Y₀는 공기의 어드미턴스이다.And the surface admittance value expressed by Equation 4 below was calculated. In Equation 4 below, Y ₀ is the admittance of air.

<수식 4a><Equation 4a>

[실시예 2: 45도 지향성이 부여된 음파 지향 패널][Example 2: Sound wave directing panel given 45 degree directivity]

음파 지향 패널 표면의 법선에 대해 45도 방향으로 기울어진 방향으로 음파를 굴절시키는 어드미턴스 패턴을 설계하고 홈 패턴의 깊이를 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원반 형태의 음파 지향 패널을 제조하였다.A disk-shaped sound wave directing panel was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an admittance pattern that refracts sound waves in a direction inclined at 45 degrees to the normal of the sound wave directing panel surface was designed and the depth of the groove pattern was adjusted. prepared.

즉, 실시예 1의 수식 3a 대신 수식 3b를 하기와 같이 적용하고, 수식 2a와 수식 3b를 매칭시켜 x 및 y에 따른 d 값을 도출하여 홈 패턴의 깊이를 결정하였다.That is, Equation 3b was applied instead of Equation 3a of Example 1 as follows, and Equations 2a and 3b were matched to derive d values according to x and y to determine the depth of the groove pattern.

<수식 3b><Equation 3b>

그리고 전술한 수식 4에 따라 표면 어드미턴스 값을 계산하였다.And the surface admittance value was calculated according to Equation 4 above.

[실시예 3: 60도 지향성이 부여된 음파 지향 패널][Example 3: Sound wave directing panel with 60 degree directivity imparted]

음파 지향 패널 표면의 법선에 대해 60도 방향으로 기울어진 방향으로 음파를 굴절시키는 어드미턴스 패턴을 설계하고 홈 패턴의 깊이를 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원반 형태의 음파 지향 패널을 제조하였다.A disk-shaped sound wave directing panel was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an admittance pattern that refracts sound waves in a direction inclined at 60 degrees with respect to the normal of the sound wave directing panel surface was designed and the depth of the groove pattern was adjusted. prepared.

즉, 실시예 1의 수식 3a 대신 수식 3cf를 하기와 같이 적용하고, 수식 2a와 수식 3c를 매칭시켜 x 및 y에 따른 d 값을 도출하여 홈 패턴의 깊이를 결정하였다.That is, Equation 3cf was applied instead of Equation 3a of Example 1 as follows, and Equations 2a and 3c were matched to derive d values according to x and y to determine the depth of the groove pattern.

<수식 3c><Formula 3c>

[실험예 1: 음파 지향 패널의 지향성 확인][Experimental Example 1: Confirmation of directivity of sound wave directing panel]

300mm×300mm×300mm 형태의 가상의 정육면체 밀폐 공간을 구성하였다. 그리고 한쪽 벽면 중앙에 음파 소스로서 스피커를 부착하고, 스피커 전면에 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 음파 지향 패널을 배치하였다. 스피커의 공간 상의 좌표를 (0, 150)으로 정의하였다. 그리고 공간 좌표 (0, 0)에서 (300, 300)까지 각 좌표 위치에서의 음압 레벨(Sound Pressure Level, SPL)을 마이크로폰을 이용하여 측정하였다. 음압 레벨의 측정은 x 좌표 및 y 좌표 각각에 대해 1mm 단위로 수행하였다. 그리고 측정된 결과를 토대로 300mm×300mm 공간 상의 평면상 음압 분포를 시뮬레이션한 결과, 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 음파 지향 패널은 각각 패널 법선에 대해 대략 30도, 대략 45도 및 대략 60도 각도로 지향성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. A virtual cubic enclosed space in the form of 300mm×300mm×300mm was constructed. Then, a speaker was attached as a sound wave source to the center of one wall, and the sound wave directing panel according to Examples 1 to 3 was disposed on the front side of the speaker. The spatial coordinates of the speaker were defined as (0, 150). Then, the sound pressure level (SPL) at each coordinate position from the spatial coordinates (0, 0) to (300, 300) was measured using a microphone. Measurement of the sound pressure level was performed in units of 1 mm for each of the x-coordinate and y-coordinate. And as a result of simulating the sound pressure distribution in a plane on a 300 mm×300 mm space based on the measured results, the sound wave directing panels according to Examples 1 to 3 were respectively at angles of approximately 30 degrees, approximately 45 degrees and approximately 60 degrees with respect to the panel normal. It was confirmed that the directivity was indicated by

[비교예: 음파 집속 장치가 없는 경우 음압 레벨 확인][Comparative example: Check the sound pressure level when there is no sound wave focusing device]

음파 집속 장치 없이 음파 소스 주변의 음압 레벨을 시뮬레이션하여 도 11에 나타내었다. 도 11 상측의 도면은 음파 소스 법선 방향에 수직한 단면, 즉 평면 시점에서의 음압 레벨을 나타내었고, 도 11 하측의 도면은 음파 소스 법선이 속하는 단면, 즉 측면 시점에서의 음압 레벨을 나타내었다. 또, 도 11에서 적색에 가까울수록 음압 레벨이 높고, 보라색에 가까울수록 음압 레벨이 낮음을 의미한다.The sound pressure level around the sound wave source was simulated and shown in FIG. 11 without the sound wave focusing device. The upper diagram of FIG. 11 shows the sound pressure level at a cross-section perpendicular to the sound wave source normal direction, that is, a plane view, and the lower view of FIG. Also, in FIG. 11 , the closer to red, the higher the sound pressure level, and the closer to purple, the lower the sound pressure level.

도 11을 참조하면, 음파 집속 장치가 없는 경우 평면상 대략 고른 음압 레벨을 나타내고, 측면 시점에서는 음파 소스에 가까운 일부 영역만 음압 레벨이 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 음파 집속 장치를 사용하지 않아 음파가 전혀 집속되지 않은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11 , when the sound wave focusing device is not present, it can be seen that the sound pressure level is substantially uniform in plan view, and only a partial region close to the sound wave source has a high sound pressure level when viewed from the side. That is, it can be confirmed that the sound wave is not focused at all because the sound wave focusing device is not used.

[실시예 4: M=0.6, 패턴 그룹 3개, 30도 각도 지향성][Example 4: M=0.6, 3 pattern groups, 30 degree angular directivity]

3D 프린터를 이용하여 복수의 패턴 그룹을 갖는 음파 집속 장치를 제조하였다. 음파 집속 장치는 반경 100mm의 원반 플레이트를 이용하였다. A sound wave focusing device having a plurality of pattern groups was manufactured using a 3D printer. The sound wave focusing device used a disk plate with a radius of 100 mm.

상기 반경 100mm의 원반 플레이트에 120도 각도로 3개의 패턴 그룹을 형성하였다. 이 경우 각 패턴 그룹은 대략 원형으로 형성하였고, 어느 패턴 그룹의 반경은 45mm였다.Three pattern groups were formed at an angle of 120 degrees on the disk plate having a radius of 100 mm. In this case, each pattern group was formed in an approximately circular shape, and the radius of one pattern group was 45 mm.

각 패턴 그룹은 전술한 실시예 1과 같이 플레이트 표면의 법선에 대해 30도 방향으로 기울어진 방향으로 음파를 굴절시키도록 어드미턴스 패턴을 형성하였다. 그 과정에서 수식 2a와 수식 3a를 매칭시킴은 전술한 바와 같다.Each pattern group formed an admittance pattern to refract sound waves in a direction inclined at 30 degrees with respect to the normal of the plate surface as in Example 1 described above. In the process, Equation 2a and Equation 3a are matched as described above.

[실시예 5: M=0.6, 패턴 그룹 5개, 30도 각도 지향성][Example 5: M=0.6, 5 pattern groups, 30 degree angular directivity]

반경 100mm의 원반 플레이트에 72도 각도로 5개의 패턴 그룹을 형성한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 법선에 대해 30도 방향의 지향성을 갖는 음파 집속 장치를 제조하였다. 이 경우 어느 패턴 그룹의 반경은 약 31mm였다.A sound wave focusing device having directivity in a direction of 30 degrees with respect to the normal was manufactured in the same manner as in Example 4 except that five pattern groups were formed at an angle of 72 degrees on a disk plate having a radius of 100 mm. In this case, the radius of any pattern group was about 31 mm.

[실시예 6: M=0.6, 패턴 그룹 7개, 30도 각도 지향성][Example 6: M=0.6, 7 pattern groups, 30 degree angular directivity]

반경 100mm의 원반 플레이트에 51.4도 각도로 7개의 패턴 그룹을 형성한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 법선에 대해 30도 방향의 지향성을 갖는 음파 집속 장치를 제조하였다. 이 경우 어느 패턴 그룹의 반경은 약 17mm였다.A sound wave focusing device having directivity in a direction of 30 degrees with respect to the normal was manufactured in the same manner as in Example 4 except that seven pattern groups were formed at an angle of 51.4 degrees on a disk plate having a radius of 100 mm. In this case, the radius of any pattern group was about 17 mm.

[실험예 2: 패턴 그룹 개수에 따른 음파 집속 확인(1)][Experimental Example 2: Confirmation of sound wave focusing according to the number of pattern groups (1)]

음파 소스 상에 실시예 4 내지 실시예 6에 따른 음파 집속 장치를 배치하고 음압 레벨을 시뮬레이션하였다. 그리고 그 결과를 도 12 내지 도 14에 나타내었다. 도 12 내지 도 14 각각의 상측의 도면은 음파 소스 법선 방향에 수직한 단면, 즉 평면 시점에서의 음압 레벨을 나타내었고, 하측의 도면은 음파 소스 법선이 속하는 단면, 즉 측면 시점에서의 음압 레벨을 나타내었다. 도 12 내지 도 14에서 적색에 가까울수록 음압 레벨이 높고, 보라색에 가까울수록 음압 레벨이 낮음을 의미한다. 또, 평면 시점에서의 음압 레벨은 음파 집속 장치의 초점이 위치하는 약 95mm 위치에서 측정하였다.The sound wave focusing devices according to Examples 4 to 6 were placed on the sound wave source and the sound pressure level was simulated. And the results are shown in FIGS. 12 to 14 . The upper figure of each of FIGS. 12 to 14 shows the sound pressure level in a plane view, that is, a cross section perpendicular to the sound wave source normal direction, and the lower figure shows the sound pressure level in a cross section to which the sound wave source normal belongs, that is, a side view. indicated. 12 to 14 , the closer to red, the higher the sound pressure level, and the closer to purple, the lower the sound pressure level. In addition, the sound pressure level in a planar view was measured at about 95 mm where the focus of the sound wave focusing device was located.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 패턴 그룹이 3개인 경우 가장 높은 음파 집속도를 나타냄을 확인할 수 있다. 즉, 복수개의 패턴 그룹에서 지향된 음파가 초점에서 모이는 경우에도, 패턴 그룹의 개수에 따라 집속도가 달라질 수 있고, 이는 서로 간의 간섭에 의한 영향일 수 있다.Referring to FIGS. 12 to 14 , it can be confirmed that the highest sound wave collection velocity is obtained when there are three pattern groups. That is, even when sound waves directed from a plurality of pattern groups are gathered at a focal point, a focusing velocity may vary depending on the number of pattern groups, which may be an effect of mutual interference.

[실시예 7: M=0.6, 패턴 그룹 3개, 60도 각도 지향성][Example 7: M=0.6, 3 pattern groups, 60 degree angular directivity]

각 패턴 그룹은 전술한 실시예 3과 같이 플레이트 표면의 법선에 대해 60도 방향으로 기울어진 방향으로 음파를 굴절시키도록 어드미턴스 패턴을 형성한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 음파 집속 장치를 제조하였다. 그 과정에서 수식 2a와 수식 3c를 매칭시킴은 전술한 바와 같다.Each pattern group was formed in the same manner as in Example 4, except that an admittance pattern was formed to refract sound waves in a direction inclined at 60 degrees with respect to the normal to the plate surface as in Example 3 above. prepared. In the process, Equations 2a and 3c are matched as described above.

[실시예 8: M=0.6, 패턴 그룹 5개, 60도 각도 지향성][Example 8: M=0.6, 5 pattern groups, 60 degree angular directivity]

각 패턴 그룹은 실시예 3과 같이 플레이트 표면의 법선에 대해 60도 방향으로 기울어진 방향으로 음파를 굴절시키도록 어드미턴스 패턴을 형성한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 음파 집속 장치를 제조하였다. For each pattern group, a sound wave focusing device was manufactured in the same manner as in Example 5, except that an admittance pattern was formed to refract sound waves in a direction inclined at 60 degrees with respect to the normal of the plate surface as in Example 3. .

[실시예 9: M=0.6, 패턴 그룹 7개, 60도 각도 지향성][Example 9: M=0.6, 7 pattern groups, 60 degree angular directivity]

각 패턴 그룹은 실시예 3과 같이 플레이트 표면의 법선에 대해 60도 방향으로 기울어진 방향으로 음파를 굴절시키도록 어드미턴스 패턴을 형성한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 음파 집속 장치를 제조하였다. For each pattern group, a sound wave focusing device was manufactured in the same manner as in Example 6, except that an admittance pattern was formed to refract sound waves in a direction inclined at 60 degrees with respect to the normal line of the plate surface as in Example 3. .

[실험예 3: 패턴 그룹 개수에 따른 음파 집속 확인(2)][Experimental Example 3: Confirmation of sound wave focusing according to the number of pattern groups (2)]

음파 소스 상에 실시예 7 내지 실시예 9에 따른 음파 집속 장치를 배치하고 음압 레벨을 시뮬레이션하였다. 그리고 그 결과를 도 15 내지 도 17에 나타내었다. 도 15 내지 도 17 각각의 상측의 도면은 음파 소스 법선 방향에 수직한 단면, 즉 평면 시점에서의 음압 레벨을 나타내었고, 하측의 도면은 음파 소스 법선이 속하는 단면, 즉 측면 시점에서의 음압 레벨을 나타내었다. 도 15 내지 도 17에서 적색에 가까울수록 음압 레벨이 높고, 보라색에 가까울수록 음압 레벨이 낮음을 의미한다. 또, 평면 시점에서의 음압 레벨은 음파 집속 장치의 초점이 위치하는 약 32mm 위치에서 측정하였다.The sound wave focusing devices according to Examples 7 to 9 were placed on the sound wave source and the sound pressure level was simulated. And the results are shown in FIGS. 15 to 17 . The upper figure of each of FIGS. 15 to 17 shows the sound pressure level in a plane view, that is, a cross section perpendicular to the sound wave source normal direction, and the lower figure shows the sound pressure level in a cross section to which the sound wave source normal belongs, that is, a side view. indicated. 15 to 17 , the closer to red, the higher the sound pressure level, and the closer to purple, the lower the sound pressure level. In addition, the sound pressure level in a planar view was measured at a position of about 32 mm where the focus of the sound wave focusing device was located.

도 15 내지 도 17을 참조하면, 패턴 그룹이 3개인 경우 가장 높은 음파 집속도를 나타냄을 확인할 수 있다. 즉, 실험예 2의 결과와 마찬가지로 각 패턴 그룹의 음파 지향성 각도와 무관하게 패턴 그룹이 3개인 경우 가장 높은 음파 집속도를 나타냄을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 15 to 17 , it can be seen that the highest sound wave collection velocity is obtained when there are three pattern groups. That is, as in the result of Experimental Example 2, it can be confirmed that the highest sound wave collection velocity is exhibited when there are three pattern groups regardless of the sound wave directivity angle of each pattern group.

[실시예 10: M=0.1, 패턴 그룹 3개, 30도 각도 지향성][Example 10: M=0.1, 3 pattern groups, 30 degree angular directivity]

전술한 실시예 4와 동일한 방법으로 음파 집속 장치를 제조하였다. 다만, 각 패턴 그룹의 어드미턴스 패턴 형성 과정에서 수식 3a 대신에 하기 수식 3d를 이용하였다.A sound wave focusing device was manufactured in the same manner as in Example 4 described above. However, in the process of forming the admittance pattern of each pattern group, the following Equation 3d was used instead of Equation 3a.

<수식 3d><Formula 3d>

[실시예 11: M=0.5, 패턴 그룹 3개, 30도 각도 지향성][Example 11: M=0.5, 3 pattern groups, 30 degree angular directivity]

전술한 실시예 4와 동일한 방법으로 음파 집속 장치를 제조하였다. 다만, 각 패턴 그룹의 어드미턴스 패턴 형성 과정에서 수식 3a 대신에 하기 수식 3e를 이용하였다.A sound wave focusing device was manufactured in the same manner as in Example 4 described above. However, in the process of forming the admittance pattern of each pattern group, the following Equation 3e was used instead of Equation 3a.

<수식 3e><Equation 3e>

[실시예 12: M=0.9, 패턴 그룹 3개, 30도 각도 지향성][Example 12: M=0.9, 3 pattern groups, 30 degree angular directivity]

전술한 실시예 4와 동일한 방법으로 음파 집속 장치를 제조하였다. 다만, 각 패턴 그룹의 어드미턴스 패턴 형성 과정에서 수식 3a 대신에 하기 수식 3f을 이용하였다.A sound wave focusing device was manufactured in the same manner as in Example 4 described above. However, in the process of forming the admittance pattern of each pattern group, the following Equation 3f was used instead of Equation 3a.

<수식 3f><Formula 3f>

[실시예 13: M=0.1, 패턴 그룹 3개, 60도 각도 지향성][Example 13: M=0.1, 3 pattern groups, 60 degree angular directivity]

전술한 실시예 7과 동일한 방법으로 음파 집속 장치를 제조하였다. 다만, 각 패턴 그룹의 어드미턴스 패턴 형성 과정에서 수식 3c 대신에 하기 수식 3g을 이용하였다.A sound wave focusing device was manufactured in the same manner as in Example 7 described above. However, in the process of forming the admittance pattern of each pattern group, the following Equation 3g was used instead of Equation 3c.

<수식 3g><Formula 3g>

[실시예 14: M=0.5, 패턴 그룹 3개, 60도 각도 지향성][Example 14: M=0.5, 3 pattern groups, 60 degree angular directivity]

전술한 실시예 7과 동일한 방법으로 음파 집속 장치를 제조하였다. 다만, 각 패턴 그룹의 어드미턴스 패턴 형성 과정에서 수식 3c 대신에 하기 수식 3h을 이용하였다.A sound wave focusing device was manufactured in the same manner as in Example 7 described above. However, in the process of forming the admittance pattern of each pattern group, the following Equation 3h was used instead of Equation 3c.

<수식 3h><Formula 3h>

[실시예 15: M=0.9, 패턴 그룹 3개, 60도 각도 지향성][Example 15: M=0.9, 3 pattern groups, 60 degree angular directivity]

전술한 실시예 7과 동일한 방법으로 음파 집속 장치를 제조하였다. 다만, 각 패턴 그룹의 어드미턴스 패턴 형성 과정에서 수식 3a 대신에 하기 수식 3i를 이용하였다.A sound wave focusing device was manufactured in the same manner as in Example 7 described above. However, in the process of forming the admittance pattern of each pattern group, the following Equation 3i was used instead of Equation 3a.

<수식 3i><Equation 3i>

[실험예 4: 변조 상수에 따른 음파 집속 확인][Experimental Example 4: Confirmation of sound wave focusing according to modulation constant]

음파 소스 상에 실시예 10 내지 실시예 15에 따른 음파 집속 장치를 배치하고 음압 레벨을 시뮬레이션하였다. 그리고 그 결과를 도 18 내지 도 23에 나타내었다. 도 18 내지 도 23 각각의 상측의 도면은 음파 소스 법선 방향에 수직한 단면, 즉 평면 시점에서의 음압 레벨을 나타내었고, 하측의 도면은 음파 소스 법선이 속하는 단면, 즉 측면 시점에서의 음압 레벨을 나타내었다. 도 18 내지 도 23에서 적색에 가까울수록 음압 레벨이 높고, 보라색에 가까울수록 음압 레벨이 낮음을 의미한다. 또, 평면 시점에서의 음압 레벨은 실시예 10 내지 실시예 12의 경우 약 95mm 위치에서, 실시예 13 내지 실시예 15의 경우 약 32mm 위치에서 측정하였다.The sound wave focusing devices according to Examples 10 to 15 were placed on the sound wave source and the sound pressure level was simulated. And the results are shown in FIGS. 18 to 23 . The upper figure of each of FIGS. 18 to 23 shows the sound pressure level in a plane view, that is, a cross section perpendicular to the sound wave source normal direction, and the lower figure shows the sound pressure level in a cross section to which the sound wave source normal belongs, that is, a side view. indicated. 18 to 23 , the closer to red, the higher the sound pressure level, and the closer to purple, the lower the sound pressure level. In addition, the sound pressure level in a plane view was measured at a position of about 95 mm in Examples 10 to 12, and at a position of about 32 mm in Examples 13 to 15.

도 18 내지 도 23을 참조하면, 음파의 집속 지향 각도와 무관하게, 변조 상수가 0.1, 0.5 및 0.9인 경우 모두 음파 집속도를 나타냄을 확인할 수 있다. 특히 변조 상수가 0.5인 경우 가장 높은 음파 집속도를 나타냄을 확인할 수 있다. 특히 전술한 도 12 및 도 15와 비교할 경우, 변조 상수가 0.5 또는 0.6인 경우 가장 높은 음파 집속도를 나타낼 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 18 to 23 , it can be confirmed that all of the modulation constants of 0.1, 0.5, and 0.9 indicate the sound wave collecting velocity, regardless of the focusing direction angle of the sound wave. In particular, it can be seen that when the modulation constant is 0.5, the highest sound wave collection velocity is shown. In particular, when compared with the aforementioned FIGS. 12 and 15 , it can be seen that when the modulation constant is 0.5 or 0.6, the highest sound wave collection velocity can be exhibited.

전술한 실시예들에 따른 음파 집속 패널의 제어 조건에 대해 하기 표 1에 정리하였다.The control conditions of the sound wave focusing panel according to the above-described embodiments are summarized in Table 1 below.

MM 패널의 지향 각도Orientation angle of the panel 패널 개수(패턴 그룹 개수)Number of panels (number of pattern groups) 시뮬레이션simulation 실시예 1Example 1 0.60.6 3030 1One -- 실시예 2Example 2 0.60.6 4545 1One -- 실시예 3Example 3 0.60.6 6060 1One -- 실시예 4Example 4 0.60.6 3030 33 도 12Fig. 12 실시예 5Example 5 0.60.6 3030 55 도 13Fig. 13 실시예 6Example 6 0.60.6 3030 77 도 14Fig. 14 실시예 7Example 7 0.60.6 6060 33 도 15Fig. 15 실시예 8Example 8 0.60.6 6060 55 도 16Fig. 16 실시예 9Example 9 0.60.6 6060 77 도 17Fig. 17 실시예 10Example 10 0.10.1 3030 33 도 18Fig. 18 실시예 11Example 11 0.50.5 3030 33 도 19Fig. 19 실시예 12Example 12 0.90.9 3030 33 도 20Fig. 20 실시예 13Example 13 0.10.1 6060 33 도 21Fig. 21 실시예 14Example 14 0.50.5 6060 33 도 22Fig. 22 실시예 15Example 15 0.90.9 6060 33 도 23Fig. 23

이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. In the above, the embodiment of the present invention has been mainly described, but this is only an example and does not limit the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications not exemplified above are possible.

따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it should be understood that the scope of the present invention includes changes, equivalents or substitutes of the technical ideas exemplified above. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention may be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

10: 음파 집속 장치
100: 음파 지향 패널
101: 제1 음파 지향 패널
102: 제2 음파 지향 패널
103: 제3 음파 지향 패널
200: 홈 패턴
300: 수평 이동 수단
400: 수직 이동 수단10: sound focusing device
100: sonic directing panel
101: first sound wave directing panel
102: second sound wave directing panel
103: third sound wave directing panel
200: home pattern
300: horizontal movement means
400: vertical movement means

Claims

A sound wave focusing device including a plurality of panels spaced apart by a predetermined distance based on a virtual central point, wherein a certain panel has a plurality of regularly arranged groove patterns, and within a certain panel, at least some of the plurality of groove patterns of different depths,
On a cross-section in which the panel is cut in a direction toward the virtual center point,
A sound wave focusing device wherein a tendency of an increase/decrease period of the depth of the groove pattern in a direction toward the virtual central point is greater than a tendency of an increase/decrease period of the depth of the groove pattern in a direction away from the virtual central point.

According to claim 1,
on which panel
The depth of the groove pattern is asymmetrically configured in a direction toward the virtual central point,
A sound wave focusing device configured symmetrically in a direction perpendicular to the direction.

delete

a plurality of panels spaced apart by a predetermined distance based on a virtual central point; and
A sound wave focusing device comprising at least one of a horizontal moving means, a vertical moving means, an angle adjusting means, and a rotating means of the panel,
each panel has a plurality of groove patterns arranged, in each panel, at least some of the plurality of groove patterns have different depths;
a sound wave focusing device configured to control at least one of the horizontal moving means, the vertical moving means, the angle adjusting means, and the rotating means to change a focal position of the sound wave focusing device.

According to claim 1,
The plurality of panels is composed of three, and each panel is a sound wave focusing device arranged in a circle at an angle of 120 degrees on a plane.

A sound wave focusing device including a plurality of panels spaced apart by a predetermined distance based on a virtual center point, wherein each panel has a plurality of regularly arranged groove patterns, and in a panel, a repeating unit of the plurality of groove patterns includes: Hexagonal arrangement,
The maximum depth of the plurality of groove patterns is in the range of 1.5 to 1.7 times the maximum width of the groove pattern, and the minimum depth of the plurality of groove patterns is in the range of 0.5 to 0.6 times the maximum width of the groove pattern. focusing device.

A sound wave focusing device including a plurality of panels spaced apart by a predetermined distance based on an imaginary center point, wherein a panel has a plurality of regularly arranged groove patterns, and in each panel, the depth (d) of the groove pattern and A sound wave focusing device configured such that the relationship between the positions (x, y) on the plane satisfies the following equation.
<Formula>

(where A ₁ , A ₂ , A ₃ , A ₄ , A ₅ and A ₆ are each a positive number or 0 having a predetermined value, B is a positive number in the range of 0.8 to 1.5, and M is a positive number in the range of 0.2 to 0.8 , λ is the wavelength of the sound wave to be modulated, n is a positive number between 1.3 and 1.5, θ is the angle to be refracted, d is the depth of the groove pattern, and x and y are each arbitrary pattern group center As a Cartesian coordinate value based on , +y is the direction toward the virtual center point)

A step of disposing a sound wave focusing device on a sound source source, comprising a plurality of panels spaced apart by a predetermined distance based on a virtual central point, and one panel disposing a sound wave focusing device having a plurality of regularly arranged groove patterns step; and
changing the position of one or more of the plurality of panels, wherein the horizontal distance from the virtual center point is changed, the height of the panel is changed, the angle of the panel is changed, or the panel is rotated , a method of changing the focus of a sound wave comprising the step of changing the position of the panel.