可堆叠扬声器的制作方法

可堆叠扬声器


背景技术：

1.本公开涉及可堆叠扬声器以及相关系统和方法。


技术实现要素：

2.下文提及的所有示例和特征均可以任何技术上可能的方式组合。
3.在一个方面，扬声器包括具有多个壁的壳体，该多个壁一起限定声腔。电声换能器安装到壳体的前壁，并且电声换能器的运动轴偏离前壁的质心。扬声器被配置成与具有相同构造的另一个扬声器以第一构型堆叠，使得堆叠的扬声器辐射声能以产生全向辐射方向图；并且扬声器被配置成与另一个扬声器以第二构型堆叠，使得堆叠的扬声器辐射声能以产生心形辐射方向图。扬声器包括键控部件，当扬声器相对于另一个扬声器处于第一取向时，键控部件不互锁并由此阻止堆叠，并且当扬声器相对于另一个扬声器处于第二取向时，键控部件互锁以允许堆叠。
4.具体实施可包括以下特征中的一个特征、或它们的任何组合。
5.在一些具体实施中，该扬声器还包括用于处理电音频信号并且为该换能器供电的电子部件。该电子部件被配置成当扬声器与另一个扬声器以第二构型堆叠时，向电音频信号引入相移和延时。
6.在某些具体实施中，扬声器和另一个扬声器的键控部件被布置成：在处于第一构型和第二构型中的每一种构型的情况下，当扬声器的电声换能器的相应运动轴在垂直平面中对准时，这些键控部件互锁。
7.在一些情况下，多个壁包括前壁、顶壁、底壁以及在顶壁和底壁之间延伸的多个侧壁。扬声器和另一个扬声器的键控部件被布置成：在处于第一构型和第二构型中的每一种构型的情况下，当扬声器的壳体的相应顶壁在垂直平面中对准时，这些键控部件互锁。
8.在某些情况下，扬声器和另一个扬声器的键控部件被布置成使得当扬声器的顶壁被布置在与另一个扬声器的底壁垂直的平面中时，这些键控部件不互锁。
9.在一些示例中，扬声器包括延伸穿过前壁的孔。扬声器和另一个扬声器的键控部件被布置成：在处于第一构型和第二构型中的每一种构型的情况下，当扬声器的相应孔在垂直平面中对准时，这些键控部件互锁。
10.在某些示例中，电声换能器包括振膜，该振膜具有长轴和比长轴短的短轴。
11.在一些具体实施中，振膜为椭圆形、卵形或跑道形(具有沿长轴延伸的平行边和在平行边之间延伸的圆形端，又称为“运动场”)。
12.在某些具体实施中，多个壁包括前壁、顶壁、底壁以及在顶壁和底壁之间延伸的多个侧壁。侧壁基本上平行于电声换能器的长轴。顶壁具有手柄，使得扬声器能够在长轴被布置成垂直于地面的情况下被携带。
13.在一些情况下，扬声器包括传感器，该传感器被配置成检测扬声器何时与另一个扬声器被布置成第二构型，并且作为响应，自动地将相移和延时施加到用于驱动电声换能器的电音频信号。
14.在某些情况下，键控部件包括当正确对准时互锁的凸出和凹进。
15.在另一方面，音频系统包括第一扬声器和第二扬声器。第一扬声器和第二扬声器中的每个扬声器包括：壳体，该壳体具有一起限定声腔的多个壁；电声换能器，该电声换能器安装到壳体的前壁；和键控部件。电声换能器的运动轴偏离前壁的质心。第一扬声器和第二扬声器被配置成以(i)第一构型堆叠在彼此的顶部上，使得第一扬声器和第二扬声器辐射声能以产生全向辐射方向图，并且以(ii)第二构型堆叠在彼此的顶部上，使得第一扬声器和第二扬声器辐射声能以产生心形辐射方向图。当第一扬声器和第二扬声器相对于彼此处于第一取向时，第一扬声器和第二扬声器的相应的键控部件不互锁并且由此阻止堆叠，并且当第一扬声器和第二扬声器相对于彼此处于第二取向时，相应的键控部件互锁以允许堆叠。
16.具体实施可包括上述和/或下述的特征中的一者、或它们的任何组合。
17.在一些具体实施中，第一扬声器和第二扬声器被配置成自动检测第一扬声器和第二扬声器何时以第二构型堆叠。
18.在某些具体实施中，第一扬声器和第二扬声器被配置成与线阵列扬声器耦接(例如，无线耦接，例如通过蓝牙或通过电缆连接)，并且扬声器包括：阵列壳体；和多个电声换能器，该多个电声换能器沿垂直轴布置并被配置成从阵列壳体的正面向外辐射声能。
19.在一些情况下，第一扬声器和第二扬声器被配置成自动检测第一扬声器和第二扬声器中的哪一个使其前壁面向线阵列正在辐射声能的方向，并向用于驱动第一扬声器和第二扬声器中的另一个扬声器的电声换能器的音频信号自动施加相移和延时。
附图说明
20.在附图中，在所有不同视图中，类似的参考符号通常是指相同的部件。此外，附图不一定按比例绘制，重点通常放在说明本公开的原理上。
21.图1a是从前侧、顶侧和右侧观察的扬声器的透视图。
22.图1b是从后侧、顶侧和左侧观察的图1a的扬声器的透视图。
23.图2是图1a的扬声器的前视图。
24.图3是图1a的扬声器的横截面侧视图。
25.图4a是全向辐射方向图的极坐标图。
26.图4b是期望的心形辐射方向图的极坐标图。
27.图5是来自图1a的细部5-5的键控部件的细节。
28.图6a是以全向构型正确堆叠的扬声器的侧视图。
29.图6b是以全向构型正确堆叠的扬声器的前视图。
30.图6c是以全向构型不正确堆叠的扬声器的侧视图。
31.图6d是以全向构型不正确堆叠的扬声器的前视图。
32.图7a是以心形构型正确堆叠的扬声器的侧视图。
33.图7b是以心形构型正确堆叠的扬声器的前视图。
34.图7c是以心形构型不正确堆叠的扬声器的侧视图。
35.图7d是以心形构型不正确堆叠的扬声器的前视图。
36.图8a是具有霍尔效应传感器和磁体的扬声器的前透视图。
37.图8b是图8a的扬声器的后透视图。
38.图9a是包括与线阵列扬声器耦接的一对扬声器的音频系统的前视图。
39.图9b是图9a的音频系统的后视图。
40.图10a是具有舌槽键控部件的扬声器的前透视图。
41.图10b是具有舌槽键控部件的堆叠扬声器的前透视图。
42.图11是图1a的扬声器的透视图，示出了从前侧、顶侧和右侧观察的格栅。
具体实施方式
43.本公开涉及一种用于可堆叠扬声器的构型。该构型允许一对这样的扬声器一个堆叠在另一个之上，以根据用户的判断提供全向辐射方向图或心形辐射方向图。当两个扬声器堆叠使得它们均面向相同的方向时，实现全向辐射方向图。当两个扬声器堆叠使得它们面向相反的方向时，实现心形方向图。
44.为了实现期望的辐射方向图，特别是当扬声器被堆叠以提供心形输出时，扬声器在其各自的配合表面上设置有键控部件，例如凸出和凹进，这些凸出和凹进阻止(例如，防止)在心形构型中以不正确的取向堆叠。也就是说，当扬声器的电声换能器的相应运动轴没有以产生期望辐射方向图的方式对准时，键控部件阻止堆叠。当电声换能器的运动轴偏离扬声器的质心时，这尤其有益。
45.扬声器
46.图1a至图3示出了示例性扬声器100。扬声器100包括壳体102，该壳体支撑电声换能器104和低音反射孔106。壳体102包括限定声腔110(图3)的多个壁(统称为“108”)。多个壁108分别包括顶壁108a、底壁108b、左侧壁108c和右侧壁108d、前壁108e和后壁108f。电声换能器104和低音反射孔106由前壁108e支撑。顶壁108a支撑用于携带扬声器100的手柄112。后壁108f支撑输入/输出(i/o)面板114(图1b)。左侧壁108c和右侧壁108d具有键控部件116，如下文更详细地论述，该键控部件允许扬声器100与相同构造的另一个扬声器堆叠。在一些具体实施中，扬声器100可以包括杆安装件117，该杆安装件被构造成容纳安装杆的一端，如图1b中的左侧壁108c上所示。在一些情况下，扬声器100是亚低音扬声器，其工作频率范围为约20hz至约200hz，例如约35hz至约200hz，例如约40hz至约200hz。
47.电声换能器104可以是任何已知类型的电声换能器。例如，如图3所示，电声换能器104可以包括电动机118、振膜120和悬架122。值得注意的是，振膜120具有长方形形状，例如椭圆形、卵形或跑道形(具有沿长轴延伸的平行边和在平行边之间延伸的圆形端，又称为“运动场”)。振膜120被布置成使得当扬声器100被运输(由其手柄112携带)时其长轴124(图2)垂直布置，使得扬声器100的质心更靠近用户的身体(与具有相等表面积的圆形振膜的设计相比)。这种构型的益处是允许使扬声器100更窄，更容易携带。长方形振膜120提供相同的输出，但是与具有相等辐射表面积的圆形振膜相比具有更紧密的密度。与具有共同具有相等辐射表面积的多个小换能器的布置相比，长方形振膜120还提供更有效的空间利用。
48.低音反射孔106延伸穿过前壁108e，并将声腔110声学耦接到扬声器100周围的环境。低音反射孔106与电声换能器104并排布置，使得电声换能器104的运动轴偏离前壁108e的质心128，使得质心128设置在电声换能器104的运动轴126和低音反射孔106之间。
49.堆叠
50.参考图3，扬声器100包括用于处理经由连接器132(图1b)接收的音频信号并驱动电声换能器104的电子部件130。扬声器100被配置成使得其能够堆叠在具有相同构造的另一个扬声器100的顶部上，以产生全向输出400(图4a)或心形输出136(图4b)。
51.处于全向构型时，扬声器100被堆叠，使得扬声器100的前壁108e位于共同的垂直平面(面向相同的方向)中，并且使得换能器振膜120的长轴124被布置成基本上平行于地面(即，使得换能器振膜120的短轴138(图2)垂直于地面)。
52.处于心形构型时，电子部件130被配置成将相移和延时引入到提供给相关联的电声换能器104的音频信号，该电声换能器在被选择为以心形模式操作的扬声器100中的一个扬声器上。被选择为以心形模式操作的扬声器100是堆叠中的扬声器100，其面向堆叠的后部，背离提供音频的方向(即，背离听众)。
53.当堆叠时(使得扬声器中的每个扬声器位于其侧壁之一上)，可能期望扬声器100的相应运动轴126被布置在相同的垂直平面中(即，使得换能器振膜的短轴重合)。不这样做可能导致不希望的声场或小于最佳声场。例如，如果运动轴和/或低音反射孔被偏移，并且当扬声器100以心形构型堆叠时，辐射方向图可能不匹配图4b所示的期望心形方向图，并且因此可能导致辐射方向图不满足用户的需要。
54.为了确保当堆叠时运动轴正确对准，扬声器100设置有键控部件116，这些键控部件防止扬声器100被堆叠成使得它们相应的运动轴126彼此水平地偏移。在图5所示的示例中，键控部件116包括从侧壁的外表面向外延伸的凸出116a；和凹进116b，该凹进被构造成当正确堆叠时容纳第二扬声器的凸出。即，当扬声器被堆叠在它们的侧面上时，两个扬声器的手柄在相同的垂直平面中沿堆叠的相同侧面布置。在所示的具体实施中，凸出116a为从左侧壁108c和右侧壁108d的表面向外延伸的支脚的形式，并且凹进116b为左侧壁108c和右侧壁108d中的凹口的形式。每个支脚与凹口成对，在每个侧壁108c、108d上具有四个支脚/凹口对。
55.图6a示出了以全向构型正确堆叠的一对扬声器100a、100b。如图所示，扬声器100a中的第一个扬声器上的凸出116a与扬声器100b中的第二个扬声器上的凹进116b对准，反之亦然，使得当堆叠时，凸出116a停留在凹进116b中。如图6b所示，当扬声器100a、100b以全向构型正确堆叠时，换能器104的相应运动轴126在垂直平面142中对准。处于正确的全向构型时，扬声器100a、100b的相应顶壁108a也在垂直平面144中对准，同样对于底壁108b也是如此。或者，换句话说，处于正确的全向构型时，换能器104的相应运动轴126在基本上垂直于电声换能器104的长轴124的平面142中对准。此外，处于正确的全向构型时，相应孔106在基本上垂直于电声换能器104的长轴124的平面145中对准。
56.如图6c所示，键控部件116也阻止处于全向构型时不正确堆叠。在这点上，键控部件116被布置成使得当第一扬声器100a的顶壁108a被布置在与第二扬声器100b的底壁108b垂直的平面146(图6d)中时，这些键控部件不互锁。在这点上，当扬声器100a、100b不正确堆叠时，相应扬声器100a、100b中的凸出116a彼此干涉。参考图6d，这阻止了扬声器100a、100b的堆叠，这将导致电声换能器104的相应运动轴126彼此水平地偏移距离h1，并且相应孔16彼此水平地偏移距离h2。
57.图7a示出了以心形构型正确堆叠的一对扬声器100a、100b。如图所示，扬声器100a中的第一个扬声器上的凸出116a与扬声器100b中的第二个扬声器上的凹进116b对准，反之
亦然，使得堆叠时，凸出116a容纳在凹进116b内。如图7b所示，当扬声器100a、100b以心形构型正确堆叠时，换能器104的相应运动轴126在垂直平面148中对准。处于正确的心形构型时，扬声器100a、100b的相应顶壁108a也在垂直平面150中对准，同样对于底壁108b也是如此。或者，换句话说，处于正确的心形构型时，相应运动轴126在基本上垂直于电声换能器104的长轴124的平面148中对准。此外，处于正确的心形构型时，相应孔106在基本上垂直于电声换能器104的长轴124的平面152中对准。
58.如图7c所示，键控部件116也阻止处于心形构型时不正确堆叠。在这点上，键控部件116被布置成使得当第一扬声器100a的顶壁108a被布置在与第二扬声器100b的底壁108b垂直的平面154中时，这些键控部件不互锁。在这点上，当扬声器100a、100b处于心形构型而不正确堆叠时，相应扬声器100a、100b中的凸出116a彼此干涉。参考图7d，这阻止了扬声器100a、100b的堆叠，这将导致电声换能器104的相应运动轴126彼此水平地偏移距离h1，并且相应孔16彼此水平地偏移距离h2。
59.如上所述，当以心形构型堆叠时，堆叠中的扬声器100a、100b中的一者将被置于心形模式。置于心形模式的扬声器将向馈送到其电声换能器104的音频信号引入相移和延时。该相移和延时确保了两个扬声器的输出在堆叠的后部相消地干涉并且在堆叠的前部相长地干涉以产生心形方向图。这导致定向低频，否则是全向的。堆叠的后部是以心形模式工作的扬声器的前壁面向的一侧，堆叠的前部是其他扬声器的前壁面向的一侧；即，以心形模式操作的扬声器的后壁面向的一侧。心形模式的接合可以通过操作将以心形模式操作的扬声器100的后壁108f上的i/o面板110上的开关或按钮156(图1b)来实现。
60.其他具体实施
61.已描述了多个具体实施。然而，应当理解在不脱离本文所述发明构思的范围的情况下可进行附加修改。
62.作为示例，在一些具体实施中，当以心形构型堆叠时，扬声器可以自动检测它们处于心形构型并且自动将扬声器中的一个扬声器置于心形模式中。例如，扬声器可以设置有能够感测扬声器何时以心形构型堆叠的传感器。例如，参考图8a、图8b，扬声器100(示出一个)可以设置有霍尔效应传感器158和磁体160的组合。在所示示例中，霍尔效应传感器158设置在前壁108e附近的左侧壁108c和右侧壁108d上，并且磁体160设置在后壁108f附近的左侧壁108c和右侧壁108d上。当以心形构型堆叠时，扬声器100中的一个扬声器上的磁体160将与另一个扬声器100上的霍尔效应传感器158对准。电子部件130(图3)可包括用于从传感器读取信号并启动心形模式的处理器。在一些情况下，堆叠的扬声器可以例如经由通过i/o面板114(图1b)的电缆连接彼此通信，或者经由与电子部件一起提供的通信硬件无线地通信。扬声器100可以经由它们之间的通信来决定哪个设备将以心型模式操作。在一些情况下，扬声器100可以以菊花链构型(例如，经由电缆连接)耦接在一起，用于分配音频信号和/或数据。当扬声器以菊花链构型耦接在一起时，当扬声器检测到它们以心形构型堆叠时，可以自动指定上游(或者，另选地，下游)扬声器来以心形模式操作。
63.关于心形模式的自动检测和自动启动的其他细节可见于在2019年6月11日提交的名称为“auto-configurable bass loudspeaker”的美国专利申请序列号16/438,138，其全部公开内容以引用方式并入本文。
64.在一些情况下，扬声器可以与线阵列扬声器耦接以提供音频系统162，如图9a和图
9b所示。线阵列扬声器164(又称为“阵列扬声器系统”或“扬声器系统”)包括阵列组件166和基座168。在所示示例中，阵列组件166包括一对阵列壳体170a、170b，每个阵列壳体支撑相关联的多个电声换能器172，该多个电声换能器沿垂直轴174布置并被配置成从阵列壳体170a、170b中的相关联的一个阵列壳体的前表面向外辐射声能。基座168包括容纳和支撑阵列组件166的基座壳体176。基座壳体176容纳为电声换能器172供电的电子部件。关于线阵列扬声器的其他细节可见于在2019年10月31日提交的名称为“loudspeaker system cooling”的美国专利申请序列号16/669,682，其全部公开内容以引用方式并入本文。
65.在所示示例中，扬声器中的第一个扬声器(“第一扬声器100a”)经由第一电缆连接178耦接到线阵列扬声器164，其中音频从线阵列扬声器164提供到第一扬声器100a。扬声器中的第二个扬声器(“第二扬声器100b”)继而经由菊花链构型中的第二电缆连接180耦接到第一扬声器100a，其中第一扬声器100a将从线阵列扬声器164接收的音频信号中继到第二扬声器100b。在一些情况下，可以通过第一电缆连接178和第二电缆连接180提供数据、音频和电力。在2019年6月28日提交的名称为“active loudspeaker and cable assembly”的美国专利申请序列号16/456,348中描述了用于此目的的合适的电缆连接，其全部公开内容以引用方式并入本文。
66.如上所述，在一些情况下，扬声器100a、100b(通常为“100”)可能够自动检测它们处于心形构型，并且可以被配置成将下游(或上游)扬声器100自动置于心形模式中，其中对提供给置于心形模式的扬声器100的电声换能器的音频信号施加相移和延时。
67.另选地或附加地，扬声器100和线阵列扬声器164可以各自包括电子罗盘(磁力计)。磁力计读数可用于确定来自线阵列扬声器的音频输出的方向(相对于地球的磁北极)。当扬声器100经由传感器检测到它们处于心形构型时，具有与线阵列扬声器164的磁力计读数最接近地匹配的磁力计读数的扬声器100可被假定为面向前的扬声器，并且两个扬声器中的另一个扬声器可被置于心形模式。
68.虽然上面已经描述了一种具体实施，其中键控部件包括互锁的支脚和凹口，但是也可以考虑键控部件的其他构型。例如，图10a示出了另一种具体实施，其中键控部件包括向外延伸的舌部182形式的凸出和凹槽184形式的凹进。如图10b所示，舌部182和凹槽184各自从底壁108b到顶壁108a延伸侧壁108c、108c的高度。在所示示例中，左侧壁108c和右侧壁108d中的每一者包括一个舌部182和一个凹槽184。如图10b所示，当堆叠时，一个扬声器100a的舌部182接合另一个扬声器100b的凹槽184，反之亦然。
69.在一些具体实施中，扬声器100可以包括透声格栅186，该透声格栅沿壳体102的前壁覆盖电声换能器104和低音反射孔106，如图11所示(另参见图1b中的“格栅186”)。
70.虽然本文已描述和示出了若干具体实施，但本领域的普通技术人员将易于设想用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或优点中的一个或多个的多种其他设备和/或结构，并且此类变型和/或修改中的每一个被认为在本文所述的具体实施的范围内。更一般地，本领域的技术人员将容易理解，本文所述的所有参数、尺寸、材料和构型旨在为示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或构型将取决于使用本发明教导内容的一个或多个具体应用。本领域的技术人员将认识到或仅使用常规实验就能够确定本文所述的具体实施方式的许多等同物。因此，应当理解，上述具体实施仅以举例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以不同于具体描述和要求保护的方式来实践具体实施。
本公开的具体实施涉及本文所述的每个单独的特征、系统、制品、材料、成套工具和/或方法。此外，如果此类特征、系统、制品、材料、成套工具和/或方法不相互矛盾，则两个或更多个此类特征、系统、制品、材料、成套工具和/或方法的任何组合包括在本公开的发明范围内。
71.已描述了多个具体实施。然而，应当理解，在不脱离本文所述发明构思的范围的情况下，可进行附加修改，并且因此，其他具体实施在以下权利要求书的范围内。