專利名稱：能量波的能量分布轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種能量波的能量分布轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置可用于擴(kuò)散或聚焦能量波，其配合揚(yáng)聲器使用而作為擴(kuò)散能量波(音波)時(shí)，可提高揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)效果；其配合麥克風(fēng)使用而作為收音之用時(shí)，可將能量波(音波)聚焦于麥克風(fēng)，以提高麥克風(fēng)的電能效應(yīng)。
背景技術(shù)：
日常生活所見(jiàn)的揚(yáng)聲器(即喇叭)、麥克風(fēng)等，均為一種電聲轉(zhuǎn)送器(electro-acoustic transducer)。
揚(yáng)聲器是將電能轉(zhuǎn)換成音波的一種電聲轉(zhuǎn)送器，用來(lái)產(chǎn)生各種不同的音響。對(duì)于揚(yáng)聲器所發(fā)出的音頻效能而言，因?yàn)橐舨ㄊ峭靶羞M(jìn)，所以在揚(yáng)聲器中央位置具有最佳的頻率響應(yīng)，在偏離揚(yáng)聲器正前方時(shí)，例如偏離三十度角后，頻率響應(yīng)將隨著偏離角度的增加而產(chǎn)生高頻衰減這種音頻效果的減退現(xiàn)象存在于各種揚(yáng)聲器。傳統(tǒng)的克服方式，是通過(guò)將多個(gè)揚(yáng)聲器作各種不同的角度搭配，以消除音波死角。只是這樣須花費(fèi)較高成本。
而麥克風(fēng)是另一種電聲轉(zhuǎn)送器，用以將音波轉(zhuǎn)換成電能，麥克風(fēng)的使用效果亦取決于其收音功能，若能提高麥克風(fēng)的收音功能，即可提高其轉(zhuǎn)換為電能的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種能量波的能量分布轉(zhuǎn)換裝置，就發(fā)散音波而言，該裝置具有增加揚(yáng)聲器的音波在水平方向的頻率響應(yīng)一致性的效果；而就接收音波而言，該裝置可提高麥克風(fēng)將音波轉(zhuǎn)換成電能的效果。
為達(dá)成上述目的，該轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)用單一函數(shù)曲面以產(chǎn)生擴(kuò)散音波或收受音波的功能，其用于擴(kuò)散揚(yáng)聲器的音波時(shí)，可將音波聚集到曲線焦點(diǎn)所連成的焦線再發(fā)散，而如同焦線上有無(wú)窮點(diǎn)音源所產(chǎn)生的發(fā)音效果，用以提高音場(chǎng)感；其配合麥克風(fēng)使用以收受音波時(shí)，則使外在音波如同在曲線的焦點(diǎn)所連成的焦線上具無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)音源將音波聚焦于麥克風(fēng)的作用。
本實(shí)用新型所提供的該轉(zhuǎn)換裝置亦可增加延伸曲面，以進(jìn)一步達(dá)到集中能量波的作用。
為使貴審查員能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的目的、特征以及所達(dá)成的功效，以下舉本實(shí)用新型的若干較佳實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明于后，其中，附圖的安排為
圖1為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的立體圖。
圖2為圖1的正視圖。
圖3是圖1的右側(cè)視圖，并顯示將音波聚焦后發(fā)散的狀態(tài)。
圖4是圖3的4-4剖面圖。
圖5是本實(shí)用新型的又一較佳實(shí)例的立體圖。
圖6是圖5的正視圖。
圖7是圖5的側(cè)視圖。
圖8是圖7的8-8剖面圖，并顯示發(fā)散音波的狀態(tài)。
圖9是本實(shí)用新型再一較佳實(shí)施例的立體圖。
圖10是圖9的10-10剖面圖。
圖11是本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例的立體圖。
圖12是圖11的12-12剖面圖，并顯示發(fā)散音波的狀態(tài)。
圖13是本實(shí)用新型的又一較佳實(shí)施例的立體圖。
圖14是圖13的側(cè)視圖。
圖15和圖16分別是圖14的15-15剖線及16-16剖線的剖面示意圖，并顯示音波的反射狀態(tài)。
圖17是本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例的立體圖。
圖18是圖17的側(cè)視圖，并顯示音波聚焦后的狀態(tài)。
圖19是圖18的俯視圖。
圖20是本實(shí)用新型的再一較佳實(shí)施例的側(cè)視示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所提供的能量波的轉(zhuǎn)換裝置，主要的技術(shù)特征是利用單一函數(shù)曲面以發(fā)散或收受音波。本實(shí)用新型所應(yīng)用的函數(shù)曲面有二種形式，一種為拋物線曲面，應(yīng)用于波形行進(jìn)方向近似直線狀的平面音源；另一種為橢圓形曲面，應(yīng)用于波形行進(jìn)方向近似輻射狀的球面音源。兩種形式所取的曲面片段及方向視發(fā)射角而定。
本實(shí)用新型在下文中所舉的轉(zhuǎn)換裝置的各實(shí)施例，主要是以配合揚(yáng)聲器(一種電聲轉(zhuǎn)送器)為說(shuō)明。在下述各實(shí)施例中，音波是由揚(yáng)聲器發(fā)出，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換裝置的反射、聚焦再往外發(fā)散。此時(shí)，音波在本實(shí)用新型的行進(jìn)方向是往外發(fā)射。反之，若該裝置是使用于音波反向行進(jìn)的場(chǎng)合時(shí)，則為配合麥克風(fēng)的使用狀態(tài)。
揚(yáng)聲器的音波能量在中央位置的頻率響應(yīng)最平整，而兩邊的頻率響應(yīng)則隨著角度增加而遞減。本實(shí)用新型使揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)在水平擴(kuò)散范圍具有與中央位置相近的平整度。
圖1、圖2所示，為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例的轉(zhuǎn)換裝置(10)，為拋物線曲面的應(yīng)用型，是配合近平面音源而設(shè)計(jì)，以通過(guò)曲面焦點(diǎn)的中心線為準(zhǔn)，取半邊拋物線曲面區(qū)域而形成一主體。曲面區(qū)域的焦點(diǎn)的指向決定了音波的發(fā)射方向。此實(shí)施例是一增強(qiáng)中央能量的設(shè)計(jì)。
更詳而言之，該轉(zhuǎn)換裝置(10)具有一本體(12)以及一設(shè)于該本體周面上的拋物線曲面區(qū)域(15)，該曲面區(qū)域(15)于每一縱剖面上呈一拋物線曲線(151)，如圖3，同時(shí)，在本實(shí)施例中，該曲面區(qū)域(15)的橫剖面呈半個(gè)圓周長(zhǎng)，形成一由下往上實(shí)體遞增的半圓錐狀。
本實(shí)用新型使用時(shí)，如圖1至圖3所示，將揚(yáng)聲器(16)置于該轉(zhuǎn)換裝置(10)下方(即曲面區(qū)域底部)。該揚(yáng)聲器是一近平面音源的揚(yáng)聲器，其音波發(fā)射的主要能量完全落在該曲面區(qū)域(15)上，如圖3，而往外發(fā)射。這些反射后的音波將在拋物線曲線(151)的焦點(diǎn)(152)聚焦后，再沿水平方向(反射后之行進(jìn)方向)往外發(fā)射。該焦點(diǎn)(152)即形成一發(fā)射音波的虛擬發(fā)音源。
特別注意，圖3所示，顯示出曲面區(qū)域(15)上的一拋物線曲線(151)，每一拋物線曲線均有一焦點(diǎn)(152)。該曲面區(qū)域(15)在縱剖面上可切割成無(wú)數(shù)個(gè)縱剖面，每一縱剖面即形成一拋物線曲線(151)，并各具一焦點(diǎn)(152)，因此在該轉(zhuǎn)換裝置(10)的曲面區(qū)域(15)外側(cè)即形成無(wú)數(shù)個(gè)焦點(diǎn)(152)，如圖4，這些焦點(diǎn)在水平方向上連接成相同于該曲面區(qū)域曲率的連線，而形成一焦線(A)，由于焦線(A)上滿布著無(wú)數(shù)焦點(diǎn)(152)，所以揚(yáng)聲器的音波經(jīng)由該曲面區(qū)域(15)的反射、聚焦后，即形成多數(shù)個(gè)發(fā)音源以水平的方向向外發(fā)射音波。所以使用本實(shí)用新型時(shí)，在水平方向上，如同有無(wú)數(shù)個(gè)音源向外發(fā)射，故水平方向的頻率響應(yīng)一致，并且是全面性的向外散射，而無(wú)音波死角產(chǎn)生。
圖5至圖8是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換裝置(20)的第二較佳實(shí)施例，是為增加兩側(cè)能量而設(shè)計(jì)，其同樣具有一本體(22)以及一設(shè)于該本體周面上的曲面區(qū)域(25)，該曲面區(qū)域各個(gè)位置的縱剖面為配合近平面音波的拋物線曲線，曲面區(qū)域也是由下往上體積遞增的實(shí)體。所不同的是該曲面區(qū)域(25)的結(jié)構(gòu)，就橫斷面而言，是具有一朝前的圓弧區(qū)(251)以及位于該圓弧區(qū)后方的直線區(qū)(252)。
使用時(shí)，如圖7所示，將揚(yáng)聲器(26)置于曲面區(qū)域(25)底部，并使揚(yáng)聲器的前半部位于圓弧區(qū)(251)底部，而后半部則位于直線區(qū)(252)下方，藉此，該曲面區(qū)域所形成的焦點(diǎn)(253)、焦線(B)及聚焦后所發(fā)射的音波如圖8所示，由圓弧區(qū)(251)所反射的音波呈幅射狀發(fā)散；而由直線區(qū)(252)反射的音波則呈平行狀發(fā)散，且于直線區(qū)所反射的音波能量較為集中而具增強(qiáng)效果。
圖9、圖10是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換裝置(20’)的第三較佳實(shí)施例，是為均衡能量擴(kuò)散而設(shè)計(jì)，其同樣具有一本體(22’)以及一設(shè)于該本體上之曲面區(qū)域(25’)，該曲面區(qū)域的每一縱剖面為配合近平面音波的拋物線曲線，曲面區(qū)域也是由下往上體積遞增的實(shí)體。所不同之處在于該曲面區(qū)域(25’)的結(jié)構(gòu)，就橫斷面而言，具有一朝前的外凸圓弧區(qū)(251’)以及位于該圓弧區(qū)二側(cè)并與該外凸圓弧區(qū)相切的二內(nèi)凹圓弧區(qū)(252’)。
圖11是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換裝置(30)的第四較佳實(shí)施例，其中其本體(32)上所設(shè)的曲面區(qū)域(35)的橫斷面呈一完整的圓周，使得曲面區(qū)域(35)呈一圓錐體，且為一由下往上體積漸增的實(shí)體。
使用時(shí)，同樣使揚(yáng)聲器(36)位于該曲面區(qū)域(35)底部，音波被該曲面區(qū)域聚焦后水平往外發(fā)射的狀態(tài)如圖12所示，其焦點(diǎn)(351)如同有無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)音源于焦線(C)上呈圓周排列，向外發(fā)射音波。此種使用方式適合擺設(shè)于視聽(tīng)空間中較遠(yuǎn)離墻壁處的位置，以達(dá)音波均勻擴(kuò)散效果。
須說(shuō)明的是，于圖中所示，揚(yáng)聲器的中心是對(duì)正曲面區(qū)域中心，則各個(gè)方向所發(fā)射的音波具相同能量。只是使用時(shí)，也可以使揚(yáng)聲器與曲面區(qū)域呈偏心位置擺設(shè)，使音波能量大部份落在某一特定范圍，如此可增加特定水平位置的擴(kuò)散能量。
圖13是本實(shí)用新型的第五較佳實(shí)施例，為一均衡能量擴(kuò)散而設(shè)計(jì)，該轉(zhuǎn)換裝置(40)的本體(42)正面同樣設(shè)有一曲面區(qū)域(45)，其中該曲面區(qū)域是具有二相連接的曲面段，分別為一位于上方的外凸曲面段(451)以及位于下方的內(nèi)凹曲面段(452)，該外凸曲面段的體積同樣是由下往上遞增；而內(nèi)凹曲面段的內(nèi)徑則由下往上遞減。在該曲面區(qū)域(45)的每一縱剖面上，外凸曲面段(451)與內(nèi)凹曲面段(452)呈同一曲線，不會(huì)有曲率不連續(xù)的狀態(tài)。為了形成該內(nèi)凹曲面段以及使內(nèi)凹、外凸曲面段得相連接，故該本體(42)二側(cè)具有標(biāo)號(hào)(43)所示的實(shí)體部位。
使用時(shí)，如圖14所示，揚(yáng)聲器(46)置于曲面區(qū)域(45)下方，且揚(yáng)聲器的前半位于該外凸曲面區(qū)域段(451)下，而其后半則位于該內(nèi)凹曲面區(qū)域段(452)下。本實(shí)施例所形成的聚焦發(fā)射狀態(tài)，可如同圖4的狀態(tài)。
另外，音波于外凸曲面段(451)及內(nèi)凹曲面段(452)反射后的水平發(fā)射狀態(tài)分別如圖15、圖16所示，可知，經(jīng)由該二曲面段(451)(452)反射后的音波于水平方向上均往前發(fā)散，也就是說(shuō)，在增加裝置(40)的正前方，使音波具有雙重?cái)U(kuò)散的作用。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D17，是本實(shí)用新型所提供的增強(qiáng)裝置(50)的第六較佳實(shí)施例，為橢圓形曲面區(qū)域的應(yīng)用型，是配合近球面音源而設(shè)計(jì)，以約四分之一橢圓形曲面區(qū)域?yàn)闇?zhǔn)而形成一主體，使用時(shí)，將發(fā)音源的虛擬點(diǎn)音源置于曲面區(qū)域內(nèi)的內(nèi)焦點(diǎn)位置，橢圓形曲面區(qū)域兩焦點(diǎn)連線的指向決定了音波的發(fā)射方向。
同樣的，該增強(qiáng)裝置(50)與上一實(shí)施例基本相同，其本體(52)正面同樣設(shè)有一曲面區(qū)域(55)，其中該曲面區(qū)域系具有二相連接的曲面段，分別為一位于上方的外凸曲面段(551)以及位于下方的內(nèi)凹曲面段(552)。在該曲面區(qū)域(55)的每一縱剖面上，外凸曲面段(551)與內(nèi)凹曲面段(552)為同一曲線，無(wú)曲率不連續(xù)的狀態(tài)。其中該曲面區(qū)域(55)為一橢圓形曲面區(qū)域，其縱向方向，如圖18，呈橢圓形曲線(553)。該橢圓形曲線具有二個(gè)焦點(diǎn)(554)(555)，其中內(nèi)焦點(diǎn)(554)位于該曲面區(qū)域(55)下方。
使用時(shí)，將一發(fā)射球面音波的揚(yáng)聲器(56)置于該裝置(50)下方，并使揚(yáng)聲器(56)的虛擬點(diǎn)音源的位置恰位于該內(nèi)焦點(diǎn)(554)之處。
當(dāng)揚(yáng)聲器的幅射狀音波自該內(nèi)焦點(diǎn)(554)之處發(fā)射，并經(jīng)曲面區(qū)域(55)反射后，這些反射波將于外焦點(diǎn)(555)處聚焦往外發(fā)射。每一外焦點(diǎn)(555)即形成一發(fā)音源。
同樣的，圖18所示僅為曲面區(qū)域(55)上的一橢圓形曲線(553)，每一曲線(553)各有一內(nèi)、外焦點(diǎn)。該曲面區(qū)域可被分割成無(wú)數(shù)個(gè)縱剖面，形成無(wú)數(shù)橢圓形曲線及內(nèi)、外焦點(diǎn)，故如圖19所示，于該轉(zhuǎn)換裝置(50)的曲面區(qū)域外圍具有由無(wú)數(shù)外焦點(diǎn)(555)所連接成的一焦線(D)，因該焦線(D)上滿布著無(wú)數(shù)外焦點(diǎn)(555)，形成無(wú)數(shù)個(gè)發(fā)音源，故揚(yáng)聲器的音波經(jīng)由轉(zhuǎn)換裝置的聚焦發(fā)射后，在水平方向即形成無(wú)數(shù)個(gè)音源同時(shí)向外發(fā)射音波，使水平方向具有相當(dāng)一致的頻率響應(yīng)。
另外，外凸、內(nèi)凹曲面段(551)(552)所反射的音波與圖15、圖16所示相近似，所以也具有均衡能量的效果。
圖20是本實(shí)用新型的第七較佳實(shí)施例的側(cè)視圖，該轉(zhuǎn)換裝置(60)與上二實(shí)施例基本相同，其曲面區(qū)域(65)具有一外凸及內(nèi)凹曲面段(651)(652)，差異處在于其本體(62)頂面的前緣更往外延設(shè)一音波集中面(63)，該集中面(63)可為任何構(gòu)形，例如可為一平面，或如圖所示為一曲面。其為曲面時(shí)，其縱剖面可為指數(shù)曲線，例如反向拋物線或反向橢圓形曲線等不同曲面。另外，揚(yáng)聲器(66)所設(shè)置的位置亦對(duì)應(yīng)的設(shè)有另一音波集中面(67)，與該音波集中面(63)呈對(duì)稱的設(shè)計(jì)。藉此，音波經(jīng)由該曲面區(qū)域(65)反射而往前發(fā)散時(shí)，可被該二集中面(63)(67)所集中，以加強(qiáng)音波往外擴(kuò)散的能量。
另外，該二集中面不以本實(shí)施例為限，可應(yīng)用于本實(shí)用新型的任一實(shí)施例中，以便集中音波的能量。同時(shí)，集中面配合轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)形而制成適當(dāng)弧度的圓周，例如90度的圓周、180度的半圓周或360度的圓周等。
綜上所述，本實(shí)用新型是通過(guò)一預(yù)定弧長(zhǎng)的曲面區(qū)域來(lái)反射、聚焦音波，如此，在焦點(diǎn)的連線上布滿無(wú)數(shù)多個(gè)發(fā)音源，可使頻率響應(yīng)在水平方向上具有絕佳的一致性，以提高音頻效果。且本實(shí)用新型能使音波全面性的發(fā)射，可消除揚(yáng)聲器的音波死角。
上述各實(shí)施例是配合揚(yáng)聲器，由轉(zhuǎn)換裝置將音波向外發(fā)射為說(shuō)明，熟悉此項(xiàng)技藝的人土在了解本實(shí)用新型后，也可以將本實(shí)用新型應(yīng)用于音波反向行進(jìn)的場(chǎng)合。此時(shí)，以麥克風(fēng)(另一種電聲轉(zhuǎn)送器)取代揚(yáng)聲器，音波自外界反向到達(dá)該轉(zhuǎn)換裝置后，即可由該裝置反射到麥克風(fēng)，如此，具有將音波聚焦再反射到麥克風(fēng)的作用，可使麥克風(fēng)有效接收外界音波，增加將音波轉(zhuǎn)換成麥克風(fēng)的電能的效果。
另外，本實(shí)用新型雖以音波為例，但不以此為限，也可以應(yīng)用于其它能量波。
權(quán)利要求1.一種能量波的能量分布轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)換裝置包含有一主體；一曲面區(qū)域，設(shè)于所述主體周面，所述曲面區(qū)域的縱剖面為單一函數(shù)的曲線，而其橫剖面具適當(dāng)弧長(zhǎng)，且所述曲面區(qū)域的體積由下往上遞增，而形成圓形錐狀；所述曲面區(qū)域的每一縱剖面上的曲線具有聚焦的焦點(diǎn)；這些焦點(diǎn)連接成一焦線。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述曲面區(qū)域是一拋物線曲面，其縱剖面上的曲線為拋物線曲線。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述曲面區(qū)域?yàn)椴淮笥?80度的弧長(zhǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述曲面區(qū)域?yàn)榇笥?80度但不大于360度的圓周狀。
5.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述曲面區(qū)域的橫斷面具有一朝前且具適當(dāng)弧長(zhǎng)的圓弧區(qū)；二直線區(qū)，分別位于該圓弧區(qū)后方。
6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述曲面區(qū)域的橫斷面具有一朝前的外凸圓弧區(qū)以及位于所述圓弧區(qū)二側(cè)并與所述外凸圓弧區(qū)相切的二內(nèi)凹圓弧區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述本體頂面更往外延伸設(shè)一音波集中面。
8.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述曲面區(qū)域具有一位于上方的外凸曲面區(qū)域段以及一位于下方并與該外凸曲面區(qū)域段相連接的內(nèi)凹曲面區(qū)域段，所述外凸曲面區(qū)域段的體積由下往上遞增；而所述內(nèi)凹曲面區(qū)域段的內(nèi)徑則由下往上遞減；所述曲面區(qū)域的每一縱剖面上，所述外凸曲面區(qū)域段與內(nèi)凹曲面區(qū)域段呈單一函數(shù)的曲線，并具有聚焦的焦點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述曲面區(qū)域是一拋物線曲面，其縱剖面上的曲線為拋物線曲線。
10.如權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述曲面區(qū)域是一橢圓形曲面區(qū)域，其縱剖面上的曲線為橢圓形曲線。
專利摘要一種能量波的能量分布轉(zhuǎn)換裝置，包含有一主體，周面具有一曲面區(qū)域，該曲面區(qū)域的縱剖面為單一函數(shù)的曲線，而其橫剖面具適當(dāng)弧長(zhǎng)，該曲面區(qū)域的每一縱剖面上的曲線是具有聚焦的焦點(diǎn)；這些焦點(diǎn)連接成一焦線。該裝置配合揚(yáng)聲器使用時(shí)，揚(yáng)聲器的音波發(fā)射至該曲面區(qū)域后，經(jīng)由曲面區(qū)域的反射、聚焦，在該焦線上的這些焦點(diǎn)形成無(wú)數(shù)個(gè)音源向外發(fā)射音波，可增強(qiáng)揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)。該裝置配合麥克風(fēng)使用時(shí)，則具有將外界的音波聚焦麥克風(fēng)的作用，以增加麥克風(fēng)的收音效果。
文檔編號(hào)H04R1/00GK2643586SQ0326468
公開(kāi)日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者宋行智 申請(qǐng)人:宋行智