KR20050075021A - 통신 표적화를 위한 높은 세기 방향성 전기-음향 사운드발생 시스템 - Google Patents

통신 표적화를 위한 높은 세기 방향성 전기-음향 사운드발생 시스템 Download PDF

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테리 콘라드
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어메리컨 테크놀로지 코포레이션
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Abstract

높은 세기, 높은 방향성 오디오 출력을 발생시키기 위한 콤팩트하고 경량인 전기-음향 변환기 시스템. 상기 변환기 시스템은 전송 매체를 비-선형으로 구동시킬 수 있도록 음향 세기 레벨을 발생시키어, 높은 방향성 이차 사운드가 가청 범위에서 출현할 수 있도록 하며, 한 단일 음향 방출 시스템으로부터 직접적인 매개 변수적 사운드 발생을 허용토록 한다. 이같은 장치는 원거리 그리고 정보를 전달하기 위한 높은 세기 통신 모두를 위해 사용될 수 있으며, 높은 세기 음향 표적맞추기(targeting)를 제공하고 다른 통신을 차단할 수 있도록 한다.

Description

통신 표적화를 위한 높은 세기 방향성 전기-음향 사운드 발생 시스템{A HIGH INTENSITY DIRECTIONAL ELECTROACOUSTIC SOUND GENERATING SYSTEM FOR COMMUNICATIONS TARGETING}
2002년 11월 15일 출원 미국 특허원 제 60/426, 980를 본원의 우선권으로 주장한다.
본발명은 사운드 시스템에 대한 것이며, 특히 원거리 및/또는 세기가 높은 통신에서 사용되는 고 출력, 고 방향성 사운드 시스템에 대한 것이다.
세기가 높고, 높은 방향성의 음향 시스템에 대한 종래기술에서는, 높은 출력, 높은 방향성, 작고 가벼운 장치가 사용되어 왔다. 일정한 범위에서 크고 단일인 혼(horn)을 사용하는 상대적으로 높은 세기의 가청 범위 시스템이 있었으며, 일정 파장에 비유할 수 있을 정도로 모든 방향으로 크기가 크며 일정 범위에서 큰 출력을 발생시키고 적은 범위에서는 훨씬 큰 출력을 발생시킨다. 또한, 이같은 혼 시스템은 큰 삼차원의 패키지를 가지며 특별히 높은 방향성을 갖지는 않는데, 따라서 정면과 깊이 크기를 더욱 증가시키도록 한다. 더욱이 큰 정면 부분(혼의 마우쓰(mouth))은 드라이브 영역마다 최소의 열 분산으로 최대 구동(drive)을 위하여 큰 모터 시스템을 달성시키기위해 많은 수의 모터 구조들을 함께 효율적으로 모으는 것을 방해하였다.
일반적으로, 가청 범위에서 가청 음을 발생시키기 위한 어떤 시스템도 동 시스템 또는 공기 중에서 어떠한 비-선형성도 피하도록 동작되어, 결국 직접 발생되는 가청음만을 가지게 된다. 따라서 이같은 비-선형성을 최소로 하기 위한 많은 주의가 기울여 진다.
높은 출력을 발생시키기 위해 만들어진 시스템은 현재 대부분 큰 혼 시스템을 사용하여 일정 수준의 분산된 사운드 필드 커버리지(sound field coverage)를 만들도록 디자인된다.
종래 기술의 오디오 장치는 왜곡으로 간주되는 이차 출력을 발생시킬 수 있는, 매체내에서의 비-선형성 발생을 피하는 시스템을 개발하였다.
인체의 민감한 청각 주파수 범위내에서 높은 방향성을 갖는 종래 기술의 장치는 일반적으로 그와같은 주파수 범위에서 높은 방향성을 유지시키기 위해 크기가 대개 1/2미터에 달한다. 그러나 수백 Hz에 해당하는 낮은 음향에서의 신호에 대한 동일한 방향성을 갖도록 하기 위하여, 이같은 종래 기술의 시스템은 그 크기가 4-5 미터에 달하여야 하는 것이다. 가령, 1500 - 4000 Hz 범위에서 가장 바람직한 혼의 크기는 200 - 800 Hz 범위에서와 같은 방향성을 갖도록 동작하게 하기 위하여서는 10배 혹은 그이상으로 확대되어야 하는 것이며, 따라서 그 너비가 매우 커서 실제의 경우에서는 사용될 수 없는 것이다.
방향성이 있으며, 높은 세기를 갖는 종래의 장치는 삼차원적으로 이미 크기가 크며, 저음으로 다운하여 구분성을 갖도록 하고자 한다면 그같은 삼차원적인 크기는 더욱 커져야 하는 것이다.
방향성을 갖는 점과 관련하여 종래기술에서는, 초음파적으로 유도되는 매개 변수적 확성기가 사용되었으며, 이는 가청할 수 없는 초음파 주파수를 사용하여 저음 가청 음을 발생시키도록 하였다. 매개 변수적으로 발생된 출력을 갖는 종래 기술의 시스템은 이들의 일차 음을 가청범위 이상으로 유지시키어 이들이 가청될 수 없도록 하고, 오직 이차음만이 가청 범위로 출현 할 수 있도록 한다. 이들은 높은 방향성을 갖는 것이나 초음파에서 가청 주파수로의 비 선형 변환이 비 효율적이기 때문에 발생될 수 있는 가청 사운드 압력 수준이 매우 제한된다. 80 dB이상의 저음 범위 사운드 발생은 이같은 종래 기술의 매개 변수적 시스템에 있어서는 그 실현이 곤란한 것이다. 이같은 종래기술에 있어서는, 초음파 주파수에서 공기 매체가 쉽게 높은 세기에서 포화되며, 매개 변수적 변환의 동적인 능력을 제한하고 억압하며, 이같은 종래 기술의장치로부터 매개 변수적 출력에 대한 기본적인 제한을 가하기 때문에 더욱 제한이 된다.
따라서 높은 방향성, 높은 출력, 콤팩트한 사이즈, 경량 및 높은 효율성을 갖는 음향 출력 장치가 요구된다 할 것이다.
도 1은 삼차원적으로 큰 크기를 나타내는 종래 기술의 고 출력 혼(horn) 장치를 도시한 도면.
도 2는 다수의 압전 변환기를 사용하는 본 발명의 한 실시예 정면도.
도 3은 다수의 압전 변환기를 사용하는 본 발명의 한 실시예 측면도.
도 4는 도 2 시스템의 주파수 응답을 도시한 도면.
도 5는 도 2 시스템의 극성 응답을 도시한 도면.
도 6은 일차 및 매개변수적으로 발생된 이차 출력의 예를 그래프로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 시스템 실시예에 대한 블록 도표.
도 8은 레인지 탐지기를 사용하는 시스템의 한 실시예에 대한 블록도.
도 9는 변환기의 팩킹 밀도를 증가시키기 위해 정면부에서 배면부로 엇갈려 계단식으로 배치된 변환기를 사용하는 본 발명 실시예의 측면도.
도 10은 방출된 파의 초점을 맞추고 그 방향을 조정하기위해 각기 다른 평면에서 다수의 방출 섹션을 갖는 변환기 측면도.
도 11은 상기 이미터의 표면으로부터 일정한 거리에서 상기 방출된 파를 최적합하게 초점을 맞추기 위한 중앙에 있는 방출 섹션을 갖는 변환기의 정면도.
도 12a는 전파된 파의 비임 방향을 조정하기위해 인접한 방출 섹션을 갖는 변환기를 도시한 도면.
도 12b는 상기 전파된 파의 비임 방향을 조정하기 위해 사용된 변환기의 또다른 도면.
도 13은 사운드-지원 매체내 두 직접적인(일차의) 그리고 이차의 매개변수적 음향 발생 오디오 범위내 높은 방향성 음향 신호를 발생시키기 위한 방법을 도시하는 흐름도.
본 발명은 인체의 청각에 민감한 영역에서 높은 세기, 높은 방향성 음향 발생을 실현할 수있는 작고, 경량인 음향 발생 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명은 종래기술에 의한 가장 큰 크기 장치에서 보다 크거나 그에 필적하는 파장을 갖는 주파수에서도, 상기 동일한 장치로부터 낮은 주파수, 방향성 신호를 동시에 제공할 수 있도록 하는 장치를 제공하는 것이다. 이같은 본 발명 장치는 적어도 한 방향의 크기가 종래기술의 완벽한 이미션 패키지(emission package) 가장 큰 크기에서 보다 상당히 작은 크기를 갖는 패키지로, 높은 세기의 출력을 제공하며 높은 방향성을 갖을 수 있는 장치를 제공하도록한다. 본 발명은 또한 경량의 구조를 갖으며 인체의 청각가 관련하여 높은 세기, 높은 방향성 출력을 제공 할 수 있는 이차원 패키지를 갖는 장치를 제공한다. 모든 상기 설명된 음향 통신 표적 장치에서 사용된 패키지 품질은 140 dB 이상의 음향 레벨을 발생시킬 수 있는 능력을 가지며, 동시에 매우 높은 방향성을 가져서 가장 큰 출력은 15도 이하의 정면 방향 커버리지 각도로 집중될 수 있도록 한다.
상기 시스템의 또다른 장점은 시스템내 세기 변화를 컨트롤하여 이같은 장치내 열 상승을 최소로 하면서, 긴 시간동안 최대의 최적 감지 세기로 유지될 수 있도록 한다는 것이다.
본 발명 장치를 통하여, 직접적인 에너지를 발생시키면서, 낮은 음향 범위로 매개변수적으로 다운되어 통신되 음향은 종래기술 장치에서보다 월등한 방향성을 유지 시킬 수 있다.
본 발명에서, 가청범위내 저음 범위이상의 커트 오프(cutoff) 주파수를 갖는 작은 변환기를 사용하므로써, 상기 커트오프이하의 비선형적으로 발생된 이차 출력을 발생시킬 수 있으며, 상기 변환기 커트오프 주파수이하의 광대역 음향을 발생시키도록 할 수 있다.
하기에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
높은 세기 사운드 발생에서의 종래 기술이 도 1에서 설명된다. 종래기술 장치는 이동 코일 혼 시스템(1), 마우스(mouth)(2), 그리고 이동 코일 모터(4)를 가지는 혼 길이(3)로 구성된다. 상기 이동 코일 모터(4)는 고 출력 방향성 조정 사운드 발생을 위해 수 십년간 사용되어온 스탠다드였다. 이같은 종류의 시스템은 이들이 재생시키는 파장과 관련하여 매우 큰 것으로 알려져 있다. 대략 200- 800 Hz의 낮은 음성 범위에서 출력을 발생시키기 위해, 이들 장치들은 마우스(1) 크기 그리고 혼 길이(2) 크기를 포함하여, 모든 삼차원적인 크기에서, 1내지 4 피이트 또는 그 이상의, 적어도 한 파장에 필적하는 삼차원적인 구조를 필요로 한다. 매우 높은 출력 시스템의 상기 음성 코일내 열 분산을 퍼뜨리도록 멀티플 유닛을 사용하여야 하는 점을 가만하면, 이같은 장치는 그 크기에 있어 매우 다루기가 어려워서 사실상 실용적이지 못하며, 특히 포터블용도에 있어서는 더욱더 그러하다. 만약 높은 커트 오프 주파수로 사용되도록 디자인 되어야 한다면, 상기의 크기는 줄여질 수 있을 것이나 그 출력, 특히 그 방향성은 심각하게 타격을 받게 되는 것이다.
도 2에서 도시된 바와 같은 한 바람직한 실시예에서, 한 음향 시스템의 정면(10)은지지 구조물(30)상에 장착된 적어도 한 에미터 또는 음향 방출 영역(20)으로 구성된다. 멀티플 음향 방출 영역이 최적의 팩킹 밀도를 위해 엇갈리어 그룹으로 배치되어서, 각 그룹이 각기 다른 장착 평면에 놓이도록 된다. 도 3은 같은 타입 구조의 측면도이다. 이같은 실시예에서, 85개의 압전 벤딩 모드 변환기(piezoelectric bending mode transducer) 또는 에미터가 동일한 평면에 직경(60)이 약 32 인치이고 깊이(50)가 약 3인치인 콤팩트하고 이차원적인 구조상에 장착되어 사용된다.
2.26 kHz - 9.9 kHz 주파수 범위의 일차 음향 출력에서 최적하게 되는 이같은 시스템은 이같은 시스템의 가장 적은 일차 주파수 파장의 약 5.5배 메이저 크기(major dimension), 혹은 30 인치보다 다소 큰 크기를 갖는다. 이 같은 특정 장치의 바람직한 동작 주파수는 약 2850 Hz으로서, 동 시스템 직경의 약 1/7배인 4.75인치의 파장을 갖는다. 상기 최대 출력의 가장작은 일차 주파수의 적어도 4개의 파장 길이를 갖는 직경 또는 메이저 크기를 갖는 것이 바람직하며, 정확한 음향 표적을 위하여 방향성 수준을 유지시키도록 한다. 또한 도 3에서 도시된 바와같이, 깊이(50)는 매우 작으며, 상기 메이저 크기 또는 직경의 약 10분의 1 또는 그 이하이게 된다. 본 발명의 이같은 작은 크기는 종래 장치 최대 크기의 4분의 1이거나 그 이하인 것이 바람직하다. 상기 음향 시스템의 최대 직경은 0.33 미터, 0.5 미터, 또는 0.75 미터이거나 그보다 클 수 있기도 하다. 상기 에미터의 형상은 사각형, 원형, 직사각형, 사변형, 또는 멀티플 음향 에미션 영역을 지지할 수 있는 어떤 다른 형상일 수도 있다.
이같은 타입의 시스템 대표적인 한 실시예로서, 2 미터의 기준 거리에서 사운드 압력 수준은 연속 동작중 2 - 3 kHz에서 140 dB보다 훨씬 크며, 온 과 오프 상태사이 또는 반복하여 레벨 변화가 있는 조정 변경이 있는 에너지 버스트(energy bursts)시에 높은 레벨이 달성될 수 있다.
도 4에서 도시 된 바와같이, 2 미터 떨어진 거리에서 상기 시스템의 주파수 응답은 2 kHz - 10 kHz에서 45 dB 이다. 상기 시스템의 주파수 응답은 1. 000 Hz - 4500 Hz의 범위에서 공진 주파수를 갖는 적어도 한 변환기를 갖는다. 선택적으로, 상기 적어도 한 변환기에서의 공진 주파수는 2000 Hz - 3500 Hz이다. 상기 적어도 한 변환기는 옥타브마다 12 dB 이상의 초기 높은 통과 특성을 가질 수 있다. 옥타브마다 12 dB이상인 상기 높은 통과 특성은 100 Hz - 4500 Hz에서 시작된다. 선택적으로, 옥타브마다 12 dB이상인 상기 높은 통과 특성은 200 Hz - 3500 Hz범위에서 시작할 수 있기도 하다.
상기 시스템의 극성 응답이 도 5에서 도시된다. 3 kHz에서 상기 출력은 상기 비임의 중심축으로부터 6도가 벗어나 10dB 가 떨어진다. 중심축으로부터 16도가 벗어난 때에는 20 dB이 떨어진다. 이같은 극단적인 선택성은 상기 장치를 자유로운 레벨에서 전원을 공급하고, 주의하여 목표를 향하도록 한다음 상기 비임을 통과하여 걷는 작업을 통해 용이하게 설명될 수 있다.
다음의 표는 여러 거리에서 측정된 도 2 실시예의 연속된 사운드 압력에 대한 세부사항이다.
1 meter 151 dB 10 meters 132 dB
2 meters 146 dB 20 meters 127 dB
5 meters 137 dB 40 meters 122 dB
본 발명의 또다른 실시예는 바람직하게 는 네오디뮴 이온과 같은 고 에너지 자기 구조를 사용하는 평면 자기 변환 기술을 사용한다. 상기 평면 자기 변환 시스템은 박막내에 삽입된 또는 표면상의 전도 런(run)을 사용하는 얇은 필름 또는 직조된 박막을 사용하며, 이같은 박막은 상기 고 에너지 자기 구조에 인접하여 서스펜드된다. 상기 박막의 경직됨과 긴장은 기본이 되는 공진 주파수 그리고 직접 방사되는 음향 에너지의 가장 큰 출력 주파수 영역을 결정한다.
본 발명의 또다른 실시예는 변환기 영역이 아치형 또는 돌출물내로 형성되는 팽창 및 접촉 압전 필름 박막을 사용한다. 상기 박막 및 박막 형상의 긴장은 기본이 되는 공진 주파수 그리고 직접 방사되는 음향 에너지의 가장 큰 출력 주파수 영역을 결정한다.
본 발명의 실시예는 초점이 맞춰진 어레이(focused array)를 사용하며, 상기 시스템의 음향 에미션 영역은 다소 볼록하거나 오목한 구조를 형성시키기 위해 중앙의 음향 에미션 영역과 관련하여 전방 또는 후방을 향해 위치가 정해지는 외측 부분을 갖도록 구성된다. 본 발명 장치에서는 상기와 같은 구성이 사용되어 많은 이익이 달성된다. 초점이 맞춰진 어레이는 보다 원거리에서 방향성을 유지케하고, 거리에 따른 음향 출력에서의 손실을 보상하며, 바람직한 때에는 공기 매체의 보다 큰 성형성을 발생시키거나 원거리에서 상기 공기 매체의 보다 큰 비선형성을 유지시킬 수 있다. 요약컨대, 본 발명에 따라 변환기의 물리적 이동에 의하여 또는 외측 변환기 영역에 대한 중앙의 변환기 영역에서 전자적 시간 지연으로 본 발명 장치의 가상적인 이동을 발생시킴으로써 한 초점이 맞춰진 어레이가 발생될 수 있다.
본 발명의 유니크한 특징은 가청 범위의 비 선형성을 상기 공기 매체를 수동시킬 수 있는 능력을 갖는다는 것인데, 이같은 능력으로 필요에 따라 비선형 매개 변수적 변환을 통하여 상기 변환기 일차 범위 바깥측에 발생된 추가의 이차 주파수를 갖는 일차 가청 주파수 f1 및 f2의 실현을 허용토록 하며, 적어도 이차 주파수 일부는 일차 주파수와의 차이(f1 - f2) 에 해당하거나, 일차 주파수와의 합(f1 + f2)에 해당된다.
도 6은 그래프(600)를 도시한 것이며, 일차 및 매개변수적으로 발생된 이차 출력의 예를 도시한 것이다. 상기 그래프(600)는 2800 및3100 Hz(620 및 630) 각각에서의 129 dB의 일차 출력을 도시한다. 또한 300 Hz에서 78 dB의 사운드 압력 레벨을 갖는 공기 매체의 비 선형성에 의해 발생된 이차 출력(610)을 도시한다. 또한 상기의 비선형성은 5900 Hz에서의 이차 출력(640)을 발생시킨다. 이는 상기 공기 매체가 비선형성으로 약하게 구동되는 때이다. 본 발명은 초음파적이 아닌 가청범위내의 일차 신호로 동작하는 장점을 갖기 때문에, 공기 매체니 포화 수준은 매우 낮으며 그같은 일차 수준이 용이하게 포화되는 종래기술의 시스템에서 일반적인 압축 영향이 없는 때에도 급격하게 증가될 수 있다. 더욱 큰 구동신호로 상기 포화가 일차 구동 레벨의 적어도 154 dB 까지 피하여 질수 있으며, 이는 결국 어떠한 종래기술의 매개변수적 시스템에서보다 훨씬 큰 126 dB의 300 Hz 이차 신호를 발생시키도록 한다. 이는 또한 138 dB에서 600Hz를 발생시키고 150 dB에서 1200 Hz를 발생시킬 수 있기도 하다. 이는 일차 신호의 크기에 해당하며, 종래기술의 어떠한 매개변수적 시스템에서보다 훨씬 큰 효율을 제공한다. 또한, 이같은 시스템은 일차 신호가 가청범위내에 있기 때문에 그같은 일차 신호를 사용할 수 있도록 한다.
본 발명의 상기 세기는 매개변수적 변조가 귀 구멍내에서 달성될 수 있을 정도로 발생될 수 있기도 하며, 공기 매체내에서 실제로 발생된 것보다 훨씬 크고 명확한 볼륨을 갖는 저 주파수를 발생시킨다. 상기 일차 주파수보다 적어도 한 옥타브아래의 주파수인 매개변수적 이차 음은 동등한 전압 입력에 대하여 같은 주파수로 방사된 직접음보다 훨씬 큰 진폭을 갖는다.
도 7은 바람직한 시스템 실시예의 블록도를 도시한 것이다. 이 실시예에서 도시된 바와같이, 상기 시스템은 높은 세기의 음향 표적향하기(targeting)에 해당하는 로케이터(locator) 또는 높은 표적을 향하도록 된 광원인, 표적을 향하도록 사용된 광원(100)을 포함한다. 이같은 광원은 분리된 전원(101)을 가질 수 있다. 상기 시스템은 무선의 입력 수신기(110)를 포함하여 음향적으로 재생되도록 하기 위한 제어 신호 또는 프로그램 신호를 수신하도록 한다.이같은 RF 수신기로의 상기 신호 입력은 한 컴퓨터(112)로부터 동작될 수 있는 무선 송신기(111)로부터 오게된다. 다양한 제어 기능 및 처리가 이용될 수 있으며, 파워 엠프(115)로 전달되어 음향 에미션 영역(20)을 갖는 음향 사운드 발생기(10)를 구동시킨다. 본 도면에서는 마이크로 폰으로 도시된 센서(120)가 상기 출력 신호에 대한 정보를 상기 시스템의 신호 처리 부분으로 되 보내어 발람직한 상태로 적응시키고 조정하도록 하며, 레벨, 위상 관계등을 조정한다. 센서(120)로부터의 피드백이 사용되어 사전에 정해진 레벨 최대치, 사전에 정해진 시간-에너지 최대치, 사전에 정해진 신호 상승 시간, 그리고 사전에 정해진 신호 지연 시간을 유지시키도록 한다. 바람직한 실시예에서, 파워 증폭기(115)는 고 효율 스위칭 증폭기로써, 적어도 한 가청 신호를 수신하도록 적용된다.
상기 사운드 시스템은 발생된 고조파와 관련된 기본파중 한 빠진 기본파 음의 상당한 감지를 사이코-음향적으로 생성시킬 수 있는 고조파 내용을 발생시킬 수 있기도하다.
한 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 상기 시스템의 일차 및 이차 사운드에서 높은 방향성을 제공할 수 있으며, 상기 사운드 발생 시스템의 크기에 필적하거나 그 보다 큰 파장을 갖는 주파수에서 조차 상당히 일정한 방향성을 유지시키도록 한다.
본 발명의 또다른 특징은 상기 변환기 시스템에서 낮은 열 상승을 유지시키면서 보다 큰 피크 레벨을 발생시키도록 하며, 압력 영향을 최소로 하고 그리고 변환기 신뢰성을 발생시키도록 바람직한 신호를 온 및 오프로 또는 가변 세기 레벨로 펄스하도록 하는 능력을 사용하는 것이다. 한 실시예에서, 상기 바람직한 신호는 가청 신호를 파워 증폭기(115)로 가변시킴으로써 펄스화 될 수 있다.(도 7참조) 또한 상기 펄스 속도는 사람의 가청 시스템 펄스 속도에 따라 조정되어 본 발명으로 부터의 가청 신호를 수신하는 동안 가능한 한 높게 가청 민감도를 유지 시킬 수 있도록 한다. 이같은 기능은 인체 귀가 레벨이 줄어든 연속된 신호로 들을 수 있도록, 보다 큰 연속된 신호가 수신된다면 인체 귀의 능력이 그 민감도를 차단시킬 수 있게 상관시키도록 조정된다. 사전에 정해진 반복 속도로 신호를 펄스시킴으로써, 이같은 청각 메카니즘 민감도의 압축이 최소로 될 수 있다.
상기 시스템은 인체 표적을 향해 고통의 한계이상으로 높은 세기 음향 에너지를 향하도록 함으로써, 비-치명적 무기 또는 억제책으로 사용될 수 있기도 하다. 고통 한계 시작은 120 - 130 dB이며, 인체 귀의 민감도가 3 kHz근처에서 가장 크게된다. 이는 인체 귀가 큰 사운드가 유지되는 때 귀의 민감도를 차단시키는 시간 및 세기 제어 기능을 갖는 다는 점에서 더욱더 세밀해질 수 있다. 사전에 정해진 반복 속도로 상기 시스템을 차단시키고 작동시키거나, 지속주기 및 진폭을 제어함으로써, 인체 귀의 민감도는 조용한 환경에서 한계에 가깝게 유지될 수 있다. 바람직한 반복 속도의 한 예는 바람직한 주파수 또는 주파수들 버스트(bursts)에 1 초를 더하거나 뺀 톤이 될 수 있다.
상기 시스템의 매우 높은 세기때문에, 모든 사이드 로브(lobe) 및 후방을 향한 음향 방사를 더욱더 최소로 함으로써, 오퍼레이터를 보호하는 것은 중요하다. 이는 일차 주파수 파장에 필적하는 경계 슈라우드(덮개) 구조 또는 사이드 쉴드(side shield)를 적용함으로써 달성될 수 있다. 본 발명의 시스템에서는 , 이와 같이 하여 상기 변환기 커트오프 주파수이하의 보다 긴 파장 주파수 그리고 상기 시스템의 가장 큰 크기에 필적하거나 그보다 큰 것들의 후방을 향한 방사를 최소화할 수 있기도 한데, 이는 가청 대역 일차 및 이차 주파수 발생이 모두 일차 주파수 파장에만 종속하기 때문이다. 상기 경계의 슈라우드 구조는 또한 사드이 로브 방사 및 후방 방사를 최소화 하여 사용자를 보호하고 전방 방사 방향성을 최대로 한다.
상기 본 발명장치에서 이용될 수 있는 높은 세기 레벨로 인해, OSHA에서와 같은 사전에 정해진 사운드 압력 레벨 최대, 스댄다드, 또는 조정에 자동으로 적응시키도록 함이 유용할 수 있다. 이들은 시간/세기를 기초로 하는 제어 기능일 수 있다. 이들은 또한 더욱더 느린 상승 시간을 가져서 인체 귀가 상기 시스템이 최대 레벨에 도달하기 전에 그와같은 높은 세기에 적응할 수 있도록 한다. 이와같이 하여 강한 통신, 방해, 불편, 또는 다른 정신 물리학적 음성 목적에 대한 적절한 레벨을 달성하면서 가청 손상을 피할 수 있도록 사용될 수 있다.
본 시스템은 무선을 통하여 가청의 불편 및 통신의 방해를 최대로 하고, 사람들간의 물리적 효과를 발생시키도록 될 수 있다.
도 8은 사운드 레벨 또는 사운드 초점 맞추기 및 조정을 최적화를 위한 거리를 결정하기 위해 상기 본 발명 시스템과 함께 사용될 수 있는 레인지(범위) 파인더(range finder)(830)을 사용하는 실시예를 도시한 것이다. 도 8의 실시예에서, 레인지 파인딩 CCTV 카메라(895)가 사용되어 상기 시스템이 향하게 될 물체(805)까지의 거리(840)를 결정하도록 한다. 상기 CCTV 카메라는 또한 상기 디스플레이(850)에서 물체를 도시하도록 사용된다. 상기 이득 제어 증폭기(870)를 조정하여 상기 탐지된 범위(range)에 따라 상기 신호 입력(880)을 변경시키도록 한다. 상기 사운드 발생기 시스템은 다음 상기 물체로부터의 거리에 관련된 레벨로 조정될 수 있다. 물체를 표적으로 하는 특징장치(820)이 상기 레인지 파인더와 함께 포함되어 한 특정 표적에 최대 음향 에너지를 적용할 수 있도록 한다. 상기 물체를 표적으로 하는 특징장치는 연결된 스크린을 갖는 사운드 발생기에 장착된 카메라일 수 있다. 상기 화면을 보여주는 스크린은 상기 사운드 발생기에서 멀리 떨어져 위치할 수 있다. 상기 물체를 표적으로 하는 특징은 레이저-타입 포인팅 장치, 크로스 에어 또는 비드 사이트 구조, 그리고 확대 광학 렌즈를 포함한다.
도 10은 사운드 발생기 시스템을 도시하며, 각기 다른 평면(1000)에서 멀티플 에미팅 섹션이 사용되어 방출된 파를 초점을 맞추고 방향을 정하도록 사용된다. 한 안쪽의 에미팅 섹션(1004)은 안쪽 에미팅 섹션과 비교하여 높이가 올라가거나 내려간 바깥쪽 링을 가질 수 있다. 바깥쪽 링(1008) 바깥의 한 링(1006)이 상기 바깥쪽 링(1006)과 비교하여 높이가 올라가거나 내려가도록 될 수 있다. 상기 사운드 발생기 시스템의 물리적으로 이동된 또는 전자적으로 지연된 내외측 에미팅 섹션은 변경되어 효과적으로 오목하거나 볼록한 음향 돌출 소스를 발생시키도록 할 수 있으며, 사전에 정해진 거리에서 동 위상 에너지를 최적으로 하고, 보다 큰 방향성을 발생시키거나, 사전에 정해진 방식으로 사운드를 퍼뜨리도록 한다.
도 11은 사운드 발생기 시스템(1100)을 도시하며, 그 내측 에미팅 섹션(1104)는 외측 에미팅 섹션(1106)으로부터 전자적으로 지연된다. 에미팅 섹션 각각은 두개의 형태소 에미터 또는 사운드 혼(horn)과 같은 더욱더 작은 다수의 개별 에미터로 구성된다. 더욱 복잡한 시스템에서, 다수의 외측 링 에미팅 섹션(1108)(1110)이 사용될 수 있으며, 이때 상기 에미팅 섹션으로 적용된 전자 신호는 각기 다른 크기가 지연된다. 상기 에미션 링 섹션 각각의 크기를 정함으로써, 그리고 각 섹션으로 가해진 전자 신호의 위상들을 변경시킴으로써, 사전에 정해진 일정 거리에서 상기 방출된 파가 최적합하게 된다.
도 12a 및 12b에서 도시된 또다른 실시예에서, 유사한 방법이 사용되어 다양한 표적 방향으로 상기 시스템을 이동시키거나 방향을 재조정해야 할 필요없이 비임 방향을 조정할 수 있도록 한다. 상기 사운드 발생기 시스템(1200)은 적어도 두개의 인접한 에미팅 섹션(1210)을 포함하며, 이때 상기 에미팅 섹션 각각은 각기 다른 크기로 지연된다. 상기 전파된 파의 방향은 각 에미팅 섹션의 크기 그리고 상기 에미팅 섹션들로 적용된 전자 신호들의 위상 지연에 함수관계로 정해진다. 이같은 적용은 도 8에서 도시된 레인지 파인더에 따라 조정된다. 상기 에미터의 비임 방향조정 또는 기계적 재 방향조정은 선박의 측면 방향으로 적용되어 대양(ocean)의 파도 이동으로부터 기인되는 비임 이동에 반 작용하도록 할 수 있다. 한 피드백 시스템이 표적과 관련하여 상기 에미터의 방향을 조정할 수 있으며, 사운드의 고정 프로젝션(projection)을 선박의 리듬적인 파동에도 불구하고 표적으로 유지시킨다.
도 9는 개별 변환기 또는 변환기 부분이 정면에서 배면으로 엇갈려 가며 배열됨(900)을 도시한다. 적어도 하나의 첫 번째의 변환기 전방 평면(920) 그리고 적어도 하나의 두 번째의 변환기 후방 평면(910)이 있도록 변환기들을 엇갈려 배치시킴으로써, 더욱 큰 출력 능력을 위해 패킹 밀도를 최대화하기 위한 큰 패킹 밀도를 허용하게 한다. 이는 사전에 정해진 방법으로 상기 방향성의 초점을 맞추거나 분산시키는 방식으로 행하여 질수 있다. 상기 시스템의 몇 몇 변환기 음향 에미션 영역으로 다른 몇 몇 변환기 음향 에미션 영역과 비교하여 지연이 적용되어 이들의 물리적 오리엔테이션(위치 및 방향)에 관계없이, 또는 상호간의 관계에 관계없이 다양한 변환기 음향 에미션 영역의 바람직한 위상 관계를 유지시킬 수 있도록 한다. 한 평면을 다른 평면과의 관계하에 적어도 두 그룹의 음향 에미션 영역이 각기 다른 위상관계로 구동될 수 있어서, 먼 필드(far field)에서 출력의 축방향 가중을 최대로 하도록 한다.
공진 파이프, 도파관, 혼 또는 다른 수단이 사용되어 좁은 레인지에서 변환기 부분 출력을 최대로 하도록 사용되어 출력을 위한 일차 대역을 드레이드하도록 하고, 상기 일차 출력의 주파수 바깥 주파수에서 비선형적으로 발생된 이차 출력의 발생을 통하여 상기 일차 출력 보다 큰 대역을 제공할 수 있도록 할 수 있다.
4분의 파 또는 도파관이 사용되어, 모든 기수 4분 파 주파수를 강조 할 수 있다. 이같은 접근은 일차 출력이 덜 효율적인 기수 4분파장 각각 사이의 바람직한 주파수를 발생시키는 이차 매개변수적 출력으로 보충될 수 있다. 출력은 Q=7인 것을 포함하여, Q=1인 것보다 훨씬 큰 협대역의 높은 Q 공진을 통하여 더욱더 최 적합하게 될 수 있어서, 일차 출력 협 대역을 증가시키도록 하고, 선택적으로 더욱더 광 대역 이차 매개 변수적 출력을 제공할 수 있도록 할 수 있다. 상기 협 대역 폭은 인체 가청 시스템의 최대 민감도 범위의 주파수에 해당할 수 있으며, 최소 2미터에서 적어도 140 dB 의 축방향 음향 출력을 갖는, 방향이 정해진 높은 세기 사운드 비임을 발생시키도록 한다.
다양한 바람직한 실시예에서, 이차 매개 변수적 출력 주파수가 같은(또는 hi-Q으로 더욱 큰) 출력을 갖는 변환기의 공진 주파수아래에서 발생되어, 마치 이들이 낮은 주파수에서, 그러나 큰 방향성으로 직접 발생된 것과 같은 것처럼 된다.
도 2의 시스템은 일예로서, 일차 출력이 약 133 dB보다 큰 때 2 - 3 kHz의 변환기 커트오프 주파수 범위 아래에서 더욱 큰 매개 변수적 출력을 발생시킬 수 있다. 3 kHz 가까이 133 dB 의 일차 출력에서, 상기 시스템은
300 Hz에서 이차 출력인 81 dB을 발생기키며, 이는 대략 상기 시스템의 일차 출력에 해당하는 것이다. 본 발명 시스템 출력에서 1dB 증가 각각에 대하여 이차 출력 증가 2 dB이 실현된다. 종래기술의 매개변수적 시시템은 일차 출력 증가와 관련하여 이차출력을 1대 1의 관계로 억압시키는 초음파 주파수에서의 포화 영향으로 인해 상기 수준의 장점을 진행중인 출력 증가 베이스로 맞출수 없다. 본 발명의 시스템은 종래 기술의 매개 변수적 시스템에서보다 약 24 dB이 큰 레벨에서 포화의 압축을 피할 수 있다. 한 바람직한 실시예에서, 종래기술에서의 130 - 140 dB과 비교하여, 54 to 164dB까지의 레벨에서의 포화를 상당 부분 피할 수 있다. 이같은 24 dB 장점은 본 발명 시스템이 종전의 어떠한 매개 변수적 이차 발생기에서 보다 48 dB이나 큰 이차 또는 매개 변수적 사운드 압력 레벨을 발생시킬 수 있도록 한다는 점에서 매우 유용한 것이다. 이같은 장점은 결국 126 dB이상의 낮은 음성 범위 (200 - 800 Hz)에서 이차 출력을 발생시킬 수 있도록 하고 800 - 2kHz 또는 그 이상의 중간 음성 범위에서 140 dB 보다 큰 이차 출력을 발생시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 하이브리드 실시예는 초음파 매개 변수적 시스템을 사용하여 본원 명세서에서 공개된 가청 음향 시스템과 협력하여 이차 정보만을 방출시키도록 한다. 일차 가청 범위 시스템은 초음파 매개변수적 통신 장치둘레에서의 한 링(ring)으로서 실현될 수 있으며, 상기 매개 변수적 장치는 접혀져서 보다 많은 일차 시스템 면적을 허용하도록 하고, 상기 일차 시스템 음향 이미션 영역내에 퍼져있거나 그 정면에 위치하도록 되고, 혹은 상기 일차 시스템의 바깥측둘에서 한 링으로서 형성될 수 있기도 하다.
한 바람직한 실시예에서, 용량성 또는 압전 변환기 기술을 사용하여 출력을 최대로 하고 비-용량성 변환기를 지배할 수 있는 저항성 임피던스로 인한 열 상승을 최소로 하도록 한다.
선택적으로, 평면 자기 또는 동적 이동 코일 변환기가 본 발명을 실현하도록 사용될 수 있다.
유도성 임피던스 변환기를 사용하는 때에는, 상기 파워 소스와 변환기사이의 임피던스 정합 네트워크를 사용하여, 이를 통하여 흐르는 또는 전원으로부터 소스되어지는 유도성 순환 전류를 최소로 함이 바람직하다.
상기 사운드 발생기 자체 가장 큰 크기의 상당한 배수에 달하는 거리인 먼 거리에서 본 발명을 사용하는 것을 자장 적합하게 함이 바람직하다. 이는 본원 명세서에서 설명된 초점을 맞추는 방법을 통하여 실시되며, 대부분의 시스템 음향 에미션 영역 최대 위상 간섭 가중이 상기 사운드 발생 시스템으로부터 거리가 시스템 크기 10배 혹은 그보다 큰 배수, 또는 20-100배 또는 그 이상의 최대 거리인 먼 필드(field) 표적에 따라 조정되는 바람직한 실시예와 협력하게 된다. 상기 먼 필드에서의 최대 위상 간섭을 발생시킴은 도 10,11, 12a 및 12b의 실시예를 사용하여 달성될 수 있다.
상기 시스템은 가까운 필드, 상기 시스템의 가장 큰 크기에 필적하거나 그보다 작은 거리에서 한 방향성 칼럼으로 동작되며, 또한 먼 필드, 상기 시스템의 가장 큰 크기 수 배의 거리에서 사운드의 방향성 칼럼을 발생시키도록 사용됨이 바람직하다.
다양한 음향 신호들이 표적에 대한 특정 영향을 발생시키기 위해 주파수 또는 진폭 변조 신호를 포함하는 장치를 통하여 통신될 수 있다.
본 발명 사운드 발생기의 바람직한 실시예에서, 방향이 정해진 높은 세기 사운드 비임이 한 공기 매체내에서 선형적으로 유지 될 수 있는 것보다 그 세기가 클 수 있다.한 가청 범위내에서 적어도 두개의 일차 음향 신호 주파수를 전달시키는 때, 상기 사운드 발생기는 낮은 가청 주파수 범위에서 적어도 하나의 이차 음향 신호를 발생 시킬 수 있으며, 이때 상기 낮은 가청 주파수 범위는 상기 두개의 일차 음향 신호 주파수의 차이 음 주파수에 해당한다(도 6참조). 본 발명의 한 장점은 낮은 가청 범위의 적어도 하나의 이차 음향 신호가 종래기술에 의한 매개 변수적 확성기에서 그러하였던 것 보다 상기 일차 주파수에 더욱 근접한 주파수를 갖는 다는 것이며, 따라서 상기 일차 신호의 볼륨 속도가 상기 낮은 주파수 이차 신호에서와 유사한 사운드 압력 레벨 볼륨 속도에 더욱 근접하여지게 된다는 것이다. 약 40 kHz 또는 그 이상의 캐리어 주파수로 동작되는 종래기술의 매개 변수적 시스템에서, 상기 일차 신호의 볼륨 속도는 상기 매개 변수적으로 발생된 이차 가청 음과 비교하여 매우 작은데, 이는 상기 이차 음이 적어도 20 kHz가 상기 일차 신호에서 제거된다는 사실 때문이다.
본 발명의 사운드 발생기는 모두가 인체 청각 범위에서 발생되는 일차 및 이차 주파수를 갖는 매개 변수적 확성기로서 동작될 수 있다. 본 발명의 시스템에서, 상기 매개 변수적으로 발생된 이차 음향 신호는 적어도10 kHz가 적어도 한 일차 음보다 적다. 낮은 가청 범위에서 적어도 한 이차 가청 신호중 적어도 한 신호는 3.5 - 7 kHz가 적어도 한 일차 음보다 적다.
도 13은 사운드-지원 매체내에서 직접적인 그리고 이차 모두의 매개 변수적 음향 발생 가청 범위에서 높은 방향성 음향 신호를 발생시키기 위한 방법을 포함하는 본 발명의 또다른 실시예를 설명한다. 상기 방법은 적어도 한 크기(일차원적 크기)가 적어도 한 높은 세기 음의 파장 길이보다는 긴 한 변환기 에미터 시스템으로부터 20 kHz가 낮은 적어도 한 높은 세기 가청 음을 직접 발생기키는 단계를 포함한다(블록 1310). 또다른 동작은 상기 변환기 에미터 시스템을 동작시키어 상기 음 지원 매체내에서 상당한 비선형 출력을 발생시키는 일정 레벨보다 큰 레벨로 상기 직접적으로 발생된 가청 음을 발생시킬 수 있도록 한다(블록 1320). 다른 한 동작은 상기 사운드-지원 매체를 비선형으로 구동시키어, 적어도 한 가청의 비 직접적인 이차 출력이 사운드 지원 매체내에서 발생되도록 한다(블록 1330).
상기 방법은 적어도 한 가청 이차 음향 출력이 상기 적어도 한 높은 세기 가청 음보다 10 kHz가 적은 때 또다른 장점을 제공한다. 상기 방법은 적어도 한 가청 이차 음향 출력이 상기 적어도 한 높은 세기 가청 음보다 3.5 - 5 kHz가 적은 때 더욱 다른 장점을 제공한다.

Claims (56)

  1. 하나 이상의 변환기 음향 에미션 영역을 갖는 한 음향 에미터(emitter),
    하나 이상의 오디오 신호를 수신하도록 된 하나 이상의 파워 증폭기 채널,
    하나 이상의 최대 음향 출력 일차 음향 신호 최저 파장 4배 이상이도록 정해지는 상기 에미터 하나 이상의 길이,
    상기 길이 크기 4분의 1보다 작도록 크기가 정해지는 상기 에미터 하나 이상의 깊이로 구성되고, 그리고
    상기 에미터가 인체 가청 시스템의 최대 민감도 주파수 범위에 해당하는 협 대역폭에서 높은 효율을 갖도록 구성되고 조정되어, 최소 2미터의 거리에서 최대 140 dB의 축방향 음향 출력을 갖는 일정 방향을 향한 높은 세기 사운드 비임을 발생시키도록 하는, 먼 필드(far field)에서 높은 세기 방향성 사운드 칼럼을 발생시키기 위한 전기-음향 사운드 발생기
  2. 제 1항에 있어서, 상기 음향 에미터가 멀티플 변환기 음향 에미션 영역으로 구성됨을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  3. 제 2항에 있어서, 상기 멀티플 음향 변환기 에미션 영역이 최적 패키징 밀도를 위해 엇갈려 배치되며 그룹으로 되어 각 그룹이 각기 다른 장착 평면에 있도록 함을 특징으로 함을 특징으로하는 전기-음향 사운드 발생기
  4. 제 3항에 있어서, 한 평면이 다른 한 평면과 관련하여 상기 적어도 두 그룹의 변환기가 각기 다른 위상 관계로 구동되어 먼 필드에서 축 방향의 출력 가중을 최대로 하도록 함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  5. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 일차 음향 신호가 1500 - 4000 Hz 사이임을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  6. 제 5항에 있어서, 상기 음향 에미터의 길이가 0.33미터 이상임을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  7. 제 5항에 있어서, 상기 음향 에미터의 길이가 0.5미터 이상임을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  8. 제 5항에 있어서, 상기 음향 에미터의 길이가 0.75미터 이상임을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  9. 제 5항에 있어서, 상기 에미터가 형태에 있어서 원형이고, 그 직경이 0.75미터 이상임을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  10. 제 5항에 있어서, 상기 에미터가 형태에 있어 직사각형이고, 횡단면 길이가 0.5 스퀘어 미터이상임을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  11. 제 1항에 있어서, 상기 일정 방향을 향한 높은 세기 사운드 비임이 공기 매체내에서 선형적으로 유지될 수 있는 것보다 큰 세기의 능력을 가짐을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  12. 제 11항에 있어서, 상기 에미터가 가청 범위내 두 개이상의 일차 음향 신호 주파수를 발생시키도록 구성되어, 상기 두 일차 음향 신호 주파수 차이 음 주파수에 해당하는 낮은 가청 주파수 범위에서 하나 이상의 이차 음향 신호를 생성하도록 함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  13. 제 11항에 있어서, 상기 에미터가 가청 범위내 두 개이상의 일차 음향 신호 주파수를 발생시키도록 구성되어, 상기 두 일차 음향 신호 주파수 가중 음 주파수에 해당하는 높은 가청 주파수 범위에서 하나 이상의 이차 음향 신호를 생성하도록 함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  14. 제 1항에 있어서, 상기 사운드 발생기가 모두가 인체 청각 범위에서 발생되는 일차 및 이차 주파수를 갖는 매개 변수적 확성기로서 동작될 수 있음을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  15. 제 1항에 있어서, 상기 일차 음향 신호가 사전에 정해진 반복 속도로 펄스화 됨을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  16. 제 15항에 있어서, 상기 사전에 정해진 반복 속도가 압축 영향을 최소로 하고 변환기 신뢰도를 증가시키는 값으로 상기 에미터내 열 상승을 줄이는 일정 속도에 해당함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  17. 제 15항에 있어서, 상기 사전에 정해진 반복 속도가 표적이 된 인체 가청 시스템에서 연속적인 최대 민감도를 유지시키는 속도에 해당함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  18. 제 1항에 있어서, 전방 방사 방향성을 최대로 하기 위하여 사이드-로브 방사 및 배면 방사를 최소로 하기 위한 경계 쉬로우드(bounding shroud) 구조를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  19. 제 1항에 있어서, 레벨 모니터링 및 레벨 세팅 시스템을 더욱더 포함하여 사전에 정해진 레벨 최대를 유지시키도록 함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  20. 제 1항에 있어서, 레벨 모니터링 및 레벨 세팅 시스템을 더욱더 포함하여 사전에 정해진 시간-에너지 최대를 유지시키도록 함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  21. 제 1항에 있어서, 레벨 모니터링 및 레벨 세팅 시스템을 더욱더 포함하여 사전에 정해진 신호 상승 시간을 유지시키도록 함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  22. 제 1항에 있어서, 레벨 모니터링 및 레벨 세팅 시스템을 더욱더 포함하여 사전에 정해진 신호 지연 시간을 유지시키도록 함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  23. 제 1항에 있어서, 레인지 파인더(range finder)를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  24. 제 19항 및 23항에 있어서, 거리 측정과 관련하여 일정한 레벨을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  25. 제 1항 및 23항에 있어서, 하나 이상의 내측 에미터 부분 그리고 하나 이상의 외측 에미터 부분을 더욱더 포함하며, 그리고 상기 외측 에미터 부분과 관련 하나 이상의 내측 에미터 부분을 독립적으로 제어하여, 일정한 거리에서 최대 음향 출력을 위해 전체 에미터의 위상을 최적합하게 하도록 하는 전자 지연 기능을 포함 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  26. 제 1항 및 23항에 있어서, 하나 이상의 내측 에미터 부분 그리고 하나 이상의 외측 에미터 부분을 더욱더 포함하며, 그리고 상기 외측 에미터 부분과 관련 하나 이상의 내측 에미터 부분을 독립적으로 제어하여, 일정한 거리에서 최대 음향 방향성을 위해 전체 에미터의 위상을 최적합하게 하도록 하는 전자 지연 기능을 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  27. 제 1항 및 23항에 있어서, 하나 이상의 내측 변환기 부분 그리고 하나 이상의 외측 변환기 부분을 더욱더 포함하며, 그리고 상기 외측 변환기 부분과 관련 하나 이상의 내측 변환기 부분을 독립적으로 제어하여, 음향 방향성을 제어하기 위해 전체 에미터의 위상을 최적합하게 하도록 하는 전자 지연 기능을 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  28. 제 1항에 있어서, 상기 에미터상에서 두개 이상의 인접한 변환기 부분을 더욱더 포함하며, 그리고 상기 하나 이상의 제 2 변환기 부분관 관련 하나 이상의 제 1 인접 변환기 부분을 독립적으로 제어하여, 일정한 거리에서 최대 음향 출력을 위해 전체 에미터의 위상을 최적합하게 하도록 하는 전자 지연 기능을 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  29. 제 1항에 있어서, 한 에미터 정면을 형성시키는 멀티플 음향 에미션 영역 배열을 더욱더 포함하고, 상기 멀티플 음향 에미션 영역이 하나 이상의 첫 번째 보다 전방의 평면 그리고 제 2의 보다 후방의 평면으로 전방과 후방의 관계로 교대하여 엇갈리어 배치되어 상기 에미터를 형성시키는 최대수의 음향 에미션 영역을 위한 패킹 밀도를 최대로 하도록 함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  30. 제 29항에 있어서, 상기 하나 이상의 제 1 보다 전방의 평면에서의 변환기 세트가 상기 하나 이상의 제 2 후방 평면에서의 변환기 세트와 관련 시간 지연되어 먼 필드에서 최대 출력을 위해 상기 하나 이상의 두 평면 변환기 부분의 위상 관계를 최대화 하도록 함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  31. 제 1항에 있어서, 인체 청각에서의 높은 민감도범위에서 향상된 효율을 갖는 하나 이상의 변환기를 더욱더 포함하며, 상기 향상이 인체 청각 높은 민감도 범위내 높은 Q 변환기 공진의 사용으로부터 유도되는 것임을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  32. 제 31항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기 공진 주파수가 1000 Hz - 4500 Hz범위임을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  33. 제 31항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기 공진 주파수가 2000 Hz - 3500 Hz범위임을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  34. 제 1항에 있어서, 하나 이상의 변환기 음향 에미션 영역이 옥타브마다 12 dB 보다 큰 초기 높은 통과 특성을 가짐을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  35. 제 34항에 있어서, 상기 옥타브마다 12 dB 보다 큰 초기 높은 통과 특성이 1000 Hz - 4500 Hz 범위에서 시작됨을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  36. 제 34항에 있어서, 상기 옥타브마다 12 dB 보다 큰 초기 높은 통과 특성이 2000 Hz - 3500 Hz 범위에서 시작됨을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  37. 제 1항에 있어서, 한 특정 표적에 최대 음향 에너지를 적용하기 위해 표적을 맞추는 특성을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  38. 제 37항에 있어서, 상기 특성이 상기 사운드 발생기상에 장착된 카메라 그리고 그에 연결된 관찰 스크린을 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  39. 제 38항에 있어서, 상기 관찰 스크린이 상기 사운드 발생기로부터 원격한 곳에 위치함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  40. 제 37항에 있어서, 상기 특징이 레이저-타입 포인팅 장치를 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  41. 제 37항에 있어서, 상기 특징이 크로스헤어(crosshair) 또는 비드 사이트 구조를 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  42. 제 37항에 있어서, 상기 특징이 확대 광학 렌즈를 포함함을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  43. 제 12항에 있어서, 상기 일차 주파수 적어도 한 옥타브 아래의 주파수에서의 매개변수적 이차 음이 동등한 전압 입력에 대한 같은 주파수에서 방사된 직접 음보다 더욱 큰 진폭을 가짐을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  44. 제 13항에 있어서, 상기 일차 주파수 이상에서의 매개변수적 이차 음이 동등한 전압 입력에 대한 같은 주파수에서 방사된 직접 음보다 더욱 큰 진폭을 가짐을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  45. 제 12항에 있어서, 낮은 가청 범위에서의 하나 이상의 이차 음향 신호가 하나 이상의 일차 음보다 10 kHz이 작음을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  46. 제 12항에 있어서, 낮은 가청 범위에서의 하나 이상의 이차 음향 신호가 하나 이상의 일차 음보다 7 kHz이 작음을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  47. 제 12항에 있어서, 낮은 가청 범위에서의 하나 이상의 이차 음향 신호가 하나 이상의 일차 음보다 5 kHz이 작음을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  48. 제 12항에 있어서, 제 12항에 있어서, 하측 가청 범위내 하나 이상의 이차 음향 신호가 하나 이상의 일차 음보다 3.5 kHz 가 작음을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기
  49. a) 하나 이상의 크기를 가지며, 그 크기가 하나 이상의 높은 세기 가청 음의 파장 크기보다 큰, 변환기 에미터 시스템으로부터 20 kHz가 적은 하나 이상의 높은 세기 가청 음을 직접 발생시키며,
    b) 상기 변환기 에미터 시스템을 동작시키어 사운드 지원 매체내에서 상당한 비 선형 출력을 발생시키는 레벨보다 더욱 큰 레벨로 높은 세기 가청 음을 발생시키도록 하고, 그리고
    c) 상기 사운드 지원 매체를 비 선형으로 구동시키어 하나이상의 가청 이차 출력이 상기 사운드 지원 매체내에서 생성될 수 있도록 하는 단계를 포함하는, 사운드-지원 매체내 직접적인 및 이차의 매개변수적 음향 발생 오디오 범위에서 높은 방향성 음향 신호를 발생시키기 위한 방법
  50. 제 49항에 있어서, 상기 하나 이상의 이차 가청 출력이 상기 하나 이상의 높은 세기 가청 음보다 10 kHz가 작음을 특징으로 하는 높은 방향성 음향 신호를 발생시키기 위한 방법
  51. 제 49항에 있어서, 상기 하나 이상의 이차 가청 출력이 상기 하나 이상의 높은 세기 가청 음보다 5 kHz가 작음을 특징으로 하는 높은 방향성 음향 신호를 발생시키기 위한 방법
  52. 제 49항에 있어서, 상기 하나 이상의 이차 가청 출력이 상기 하나 이상의 높은 세기 가청 음보다 3.5 kHz가 작음을 특징으로 하는 높은 방향성 음향 신호를 발생시키기 위한 방법
  53. 한 오디오 신호를 수신하도록 된 하나 이상의 파워 증폭기 채널,
    인체 가청 시스템 최대 민감도 하나 이상의 주파수 범위에 조정되며, 알려져 있는 고역-통과 커트오프 주파수를 갖는 한 음향 에미터, 그리고
    상기 고역-통과 주파수 파장의 적어도 4배인 길이를 가져서, 상기 고역-통과 커트오프 주파수보다 큰 주파수에 대하여 방향성 사운드의 높은 세기 전파를 가능하게 하는 에미션 표면으로써, 그 깊이는 상기 고역-통과 커트오프 주파수 에미션 표면 파장 길이 4분의 1보다 작도록 된 에미션 표면을 포함하는, 먼 필드에서 높은 세기 방향성 사운드 칼럼을 발생시키기 위한 전기-음향 사운드 발생기 시스템.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 가청 신호 하나 이상의 고조파 내용이 상기 음향 에미터에 의해 높은 세기 방향성 사운드 칼럼으로 전파됨을 특징으로 하는 전기-음향 사운드 발생기 시스템.
  55. 하나 이상의 오디오 신호를 수신하도록된 하나 이상의 파워 증폭기 채널,
    상기 가청 주파수 범위내 두 개의 일차 파을 방출할 수 있는 음향 에미터로서, 상기 에미터의 길이가 상기 일차 파장중 가장 낮은 파의 파장 4배 이상이고, 상기 에미터의 깊이는 상기 음향 에미터 가장 낮은 주파수 파장 길이 4분의 1이하이며,
    상기 에미터 크기가 상기 일차 파가 사운드 방향성 칼럼으로 전파될 수 있도록 하고,
    상기 두 개의 일차 주파수가 둘러싸고 있는 공기를 비 선형으로 구동시키기에 충분한 레벨로 방출되어, 상기 두 일차 파 주파수 차이와 같은 주파수를 갖는 이차 파를 생성시키도록 하며, 그리고 상기 일차 및 이차 파들이 인체 표적에 고통을 발생시킬 수 있는충분히 높은 세기 레벨이도록 되는 가청 주파수에서 두 일차 파를 방출시킬 수 있는 음향 에미터를 포함하는 비-치명적 무기로서 사용될 수 있는 전기-음향 사운드 발생기 시스템.
  56. 제 55항에 있어서, 한 표적화 장치를 더욱 포함하여, 인체 표적을 향하는 사운드의 상기 방향성 칼럼의 방향을 정하도록 함을 특징으로하는 전기-음향 사운드 발생기 시스템.
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