JP2010103976A - スピーカーの微弱信号漏洩遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺音によってスピーカーで発生した微弱信号がスピーカー信号線を通じて漏洩されることを遮断する微弱信号漏洩遮断装置を提供する。
【解決手段】本発明によるスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置は、両端の電圧差が所定値以上である時にのみ導通する双方向しきい素子を含み、前記双方向しきい素子は、スピーカー信号線から入力される前記所定値以上のスピーカー駆動信号を通過させ、スピーカーのボイスコイルから入力される前記所定値未満の微弱信号を遮断する。
【選択図】図２ａ

Description

本発明は、スピーカーの微弱信号漏洩遮断装置に関し、より詳細には、スピーカー信号線を介してオーディオシステムから引き込まれる正常なスピーカー駆動信号を通過させ、スピーカーの周辺の音によって生成される微弱信号を遮断する微弱信号漏洩遮断装置に関する。

一般に、スピーカーは、音を出す装置にもかかわらず、その構造がマイクの構造と類似しているため、状況に応じて盗聴に使用されることができる。

図１ａ及び図１ｂは、スピーカー１００ａ及びマイク１００ｂの構造をそれぞれ簡略に示す図面であり、図１ｃは、案内放送スピーカー１００ｃの構造を簡略に示す図面である。

図１ａを参照すれば、従来のスピーカー１００ａは、永久磁石１１０ａを取り囲むボイスコイル１２０ａと、該ボイスコイル１２０ａに取り付けられた振動板１３０ａを含む構造となっており、信号発生器Ｄ１から出力された電流がスピーカー信号線１４０ａを介してボイスコイル１２０ａに流れると、ローレンツ法則による電磁気力によって振動板１３０ａが振動し、音を発生させる。

図１ｂを参照すれば、マイク１００ｂは、スピーカー１００ａと類似な構造となっており、マイクの周辺の音によって振動板１３０ｂが振動すれば、電磁気誘導現象によってボイスコイル１２０ｂに電流が流れるようになり、前記電流は、マイク信号線１４０ｂを介して信号受信器Ｄ２に伝達される。

前述したように、スピーカー１００ａ及びマイク１００ｂは、基本的に類似な構造によって構成されるので、スピーカー１００ａでも、マイク１００ｂのようにスピーカーの周辺の音によってボイスコイル１２０ａに電流が流れることができ、このような場合、前記ボイスコイル１２０ａに流れる電流がスピーカー信号線１４０ａを通じて漏洩される場合、スピーカー周辺の対話内容が盗聴されることがあり得る。

特に、建物内の案内放送スピーカーのように、複数の箇所に設置された多数個のスピーカーが１個の共通信号線に並列で連結されている場合、誰かが共通信号線を途中でタッピングすれば、共通信号線に連結されたすべてのスピーカー周辺の対話内容を盗聴することができる。

さらに、図１ｃを参照すれば、案内放送スピーカー１００ｃには、スピーカー駆動信号を減圧するためのトランスフォーマ１６０が含まれるが、前記トランスフォーマ１６０は、ボイスコイル１２０ａから生成された微弱信号を増幅させるため、かえて盗聴を手伝うことになる。

大韓民国特許公開第2009-0035832号明細書

したがって、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、その目的は、スピーカーの周辺音によって発生された微弱信号がスピーカー信号線を介して漏洩されることを遮断する微弱信号漏洩遮断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によるスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置は、両端の電圧差が所定値以上である時にのみ導通する双方向しきい素子を含み、前記双方向しきい素子は、前記所定値以上のスピーカー駆動信号を通過させ、前記所定値未満の微弱信号は遮断することを特徴とする。

本発明の好ましい実施例において、前記双方向しきい素子は、反対方向に並列連結された２個のダイオードを備えるか、または、反対方向に直列連結された２個のジェンナーダイオードを備える。

本発明の他の好ましい実施例において、前記双方向しきい素子は、１個以上のバリスタを備える。

本発明のさらに他の好ましい実施例において、可聴周波数以上のノイズまたは異常信号を遮断するための低域通過フィルタをさらに含み、前記低域通過フィルタはインダクタ及びキャパシタを含むことができる。

本発明のさらに他の好ましい実施例において、可聴周波数以上のノイズまたは異常信号を他の経路へ迂回させるための高域通過フィルタをさらに含み、前記高域通過フィルタは、キャパシタを含むことができる。

本発明のさらに他の好ましい実施例において、前記スピーカー信号線両端の電圧差を所定値以下に制限するリミッターをさらに含み、前記リミッターは、バリスタを含むことができる。

本発明によれば、スピーカー信号線を介して引き込まれる正常なスピーカー駆動信号を通過させ、スピーカーの周辺音によって生成される微弱信号を遮断することができ、これにより、スピーカーを用いた盗聴を防止することができるという効果がある。

スピーカーの構造をそれぞれ簡略に示す図面である。 マイクの構造をそれぞれ簡略に示す図面である。 案内放送スピーカーの構造を簡略に示す図面である。 本発明による微弱信号漏洩遮断装置が含まれたスピーカーを概略的に示す図面である。 本発明による微弱信号漏洩遮断装置が含まれたスピーカーを概略的に示す図面である。 本発明によるスピーカーにトランスフォーマがさらに備えられたことを示す図面である。 本発明によるスピーカーにトランスフォーマがさらに備えられたことを示す図面である。 本発明による双方向しきい素子に低域通過フィルタとリミッターを連結したものを示す図面である。 図４ａにおいて、低域通過フィルタを２つのインダクタ及び１つのキャパシタで具現し、リミッターをバリスタで具現したものを示す図面である。 本発明による双方向しきい素子に高域通過フィルタとリミッターを連結したものを示す図面である。 図５ａにおいて、高域通過フィルタをキャパシタで具現し、リミッターをバリスタで具現したものを示す図面である。 本発明による双方向しきい素子の電圧−電流特性を実験を通じて測定したグラフである。 スピーカー入力音の強さによって従来のスピーカーから生成される微弱信号の電圧の大きさを測定するためのテストセットアップを示す図面である。 図７ａにおいて、従来のスピーカーに入力される音の強さによってトランスフォーマ１６０の前（チャンネル１）と後（チャンネル２）で測定した微弱信号の最大電圧の大きさを示すグラフである。 本発明による案内用スピーカー１００ｃから５０ｃｍ離れた騷音計Ｄ４により測定された音の強さの変化によってオーディオ増幅器ＡＭＰから引き込まれる正常なスピーカー駆動信号の大きさを測定するためのテストセットアップを示す図面である。 図８ａにおいて、スピーカー出力音の強さによってトランスフォーマの前（チャンネル１）と後（チャンネル２）で測定したスピーカー駆動信号の最大電圧の大きさを示すグラフである。 本発明による微弱信号漏洩遮断装置の微弱信号漏洩遮断効果を実際に聴取して確認するためテストセットアップを示す図面である。 本発明による微弱信号漏洩遮断装置が含まれたスピーカーが正常に動作することを確認するためのテストセットアップを示す図面である。

以下、本発明によるスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置について添付の図面を参照して詳しく説明する。

図２ａ及び図２ｂは、本発明による微弱信号漏洩遮断装置２４０が含まれたスピーカー２００を概略的に示す図面である。

図２ａ及び図２ｂを参照すれば、本発明によるスピーカー２００は、永久磁石２１０と、該永久磁石２１０を取り囲むボイスコイル２２０と、該ボイスコイル２２０の一側に連結された振動板２３０と、前記ボイスコイル２２０の一端に連結され、本発明の一実施例によってスピーカーから発生する微弱信号の漏洩を遮断する微弱信号漏洩遮断装置２４０とを含む。前記微弱信号漏洩遮断装置２４０は、両端の電圧差が所定値以上である時にのみ導通し、スピーカー信号線２５０を介して引き込まれる所定値以上のスピーカー駆動信号は通過させ、所定値未満の微弱信号は遮断する双方向しきい素子２４０ａを含む。

すなわち、本発明によるスピーカー２００は、微弱信号漏洩遮断装置２４０を含むことを除いて従来のスピーカー１００ａと同一の要素を含む。

前記双方向しきい素子２４０ａは、反対方向に並列連結された２個のダイオード２４１で構成されるか、または、反対方向に直列連結された２個のジェンナーダイオード２４３で構成される。他の実施例として、前記双方向しきい素子２４０ａは、１個以上のバリスタを備える。

図３ａ及び図３ｂは、本発明の一実施例によるスピーカー２００がトランスフォーマ２６０をさらに含むことを示す図面である。

図３ａ及び図３ｂを参照すれば、スピーカー２００がトランスフォーマ２６０をさらに含む場合、前記双方向しきい素子２４０ａは、スピーカー信号線２５０のうちいずれか１つに直接連結されるか、ボイスコイル２２０とトランスフォーマ２６０との間に位置する。 双方向しきい素子２４０ａの位置は、トランスフォーマ２６０による増幅前後漏洩信号の大きさによって決定される。以下、これについてさらに具体的に説明する。

まず、双方向しきい素子２４０ａのしきい値電圧が前記ボイスコイル２２０からの微弱信号の大きさよりはるかに大きく、トランスフォーマ２６０によって増幅された後の微弱信号の大きさより大きい場合、図３ａのように、前記双方向しきい素子２４０ａがスピーカー信号線２５０のうち、いずれか１つに直接連結される。言い替えれば、前記トランスフォーマ２６０によって増幅される前と後の微弱信号の大きさがいずれも前記双方向しきい素子２４０ａのしきい値電圧より低い場合である。

一方、図３ｂのように、前記双方向しきい素子２４０ａがボイスコイル２２０とトランスフォーマ２６０との間に連結される場合は、前記トランスフォーマ２６０によって増幅される前の微弱信号の大きさは、前記双方向しきい素子２４０ａのしきい値電圧より低いが、前記トランスフォーマ２６０によって増幅された後の微弱信号の大きさは、前記双方向しきい素子２４０ａのしきい値電圧より高い場合である。

すなわち、前記トランスフォーマ２６０によって増幅される前と後の微弱信号の大きさが前記双方向しきい素子２４０ａのしきい値電圧より高いか低いかによって前記双方向しきい素子２４０ａの位置が異なる。

このように前記双方向しきい素子２４０ａの位置を異ならしめる理由は、前記双方向しきい素子２４０ａの位置におけるしきい値電圧に対するスピーカー駆動信号が大きいほど、音響信号の歪みが小くなるからである。

一方、可聴周波数以上のノイズまたは異常信号によって前記双方向しきい素子２４０ａが不適切に導通される場合、ボイスコイル２２０の微弱信号がスピーカーから漏洩されることがある。

このために、本発明では、前記双方向しきい素子２４０ａに低帯域通過フィルタ（ＬＰＦ）とリミッターを追加し、可聴周波数以上のノイズまたは異常信号を遮断するか、高帯域通過フィルタ（ＨＰＦ）及びリミッターを追加し、他の経路へ迂回するようにすることによって、前記双方向しきい素子２４０ａが不適切に導通されることを防止する。以下、これについてさらに詳しく説明する。

図４ａは、本発明による双方向しきい素子２４０ａに低域通過フィルタ２７０ａ及びリミッター２８０を連結したものを示す図面であり、図４ｂは、図４ａで低域通過フィルタ２７０ａを２つのインダクタ及び１つのキャパシタで具現し、リミッター２８０をバリスタに具現したことを示す図面である。

図４ａ及び図４ｂを参照すれば、前記低域通過フィルタ２７０ａは、オーディオ信号を通過させる反面、可聴周波数以上の信号を遮断し、前記リミッター２８０は、スピーカー信号線２５０の両端の電圧差を許容値以下に制限することによって、前記双方向しきい素子２４０ａが不適切に導通されることを防止することができる。

図５ａは、本発明による双方向しきい素子２４０ａに高域通過フィルタ２７０ｂ及びリミッター２８０を連結したものを示す図面であり、図５ｂは、図５ａで高域通過フィルタ２７０ｂをキャパシタに具現し、リミッター２８０をバリスタに具現したものを示す図面である。

図５ａ及び図５ｂを参照すれば、前記高域通過フィルタ２７０ｂは、可聴周波数以上の信号を通過させる反面、オーディオ信号を遮断し、前記リミッター２８０は、スピーカー信号線２５０両端の電圧差を許容値以下に制限することによって、前記双方向しきい素子２４０ａが不適切に導通されることを防止することができる。

以下、本発明による双方向しきい素子２４０ａの動作を実験結果を通じてさらに詳しく説明する。

図６は、本発明による双方向しきい素子２４０ａの電圧−電流特性を実験を通じて測定したグラフである。

実験の際に、図６の左側上端のように、本発明による双方向しきい素子２４０ａに３１Ωの抵抗を直列連結した後、ＤＣ電圧を印加し、印加されたＤＣ電圧によって電流を測定した。この時、ダイオードが汎用ダイオードである場合と、ショットキーダイオードである場合に対してそれぞれ測定した。

測定結果、図６のグラフのように、汎用ダイオードを使用する場合には、−０．３Ｖ〜＋０．３Ｖ区間でほとんど電流が流れない陰影区域が存在するということを確認することができ、ショットキーダイオードを使用する場合には、−０．１Ｖ〜＋０．１Ｖ区間で陰影区域が存在するということを確認することができる。

すなわち、本発明による双方向しきい素子２４０ａに汎用ダイオードを使用する場合、しきい値電圧は０．３Ｖになり、ショットキーダイオードを使用する場合、しきい値電圧は０．１Ｖになる。

図７ａは、スピーカー入力音の強さによって従来のスピーカー１００ｃから生成される微弱信号の電圧の大きさを測定するためのテストセットアップを示す図面であり、図７ｂは、図７ａにて従来のスピーカー１００ｃに入力される音の強さによってトランスフォーマ１６０の前（チャンネル１）と後（チャンネル２）で測定した微弱信号の最大電圧大きさ（peak-to-peak電圧）を示すグラフである。

図７ａのように、信号発生器Ｄ１、オーディオ増幅器ＡＭＰ及び従来のスピーカー１００ａを使用して１ｋＨｚ音波を発生させた後、スピーカー１００ａから５０ｃｍ離れたところに位置する案内放送スピーカー１００ｃに入射される音波の音の強さを騷音計Ｄ４を使用して測定した。音の強さによってトランスフォーマ１６０の前（チャンネル１）と後（チャンネル２）で観測される信号の最大電圧大きさをオシロスコープで測定した。この時、案内放送スピーカー１００ｃとして、韓国インターエム社のＣＳ−０３が使用された。

図７ｂから分かるように、通常的な対話の音の強さの７０〜７５ｄＢでチャンネル１の最大電圧の大きさは２ｍＶ未満であり、チャンネル２の最大電圧の大きさは２５ｍＶ未満であった。また、騷音の酷い工場騷音水準の９５．６ｄＢでチャンネル１の最大電圧大きさは７ｍＶ未満であり、チャンネル２の最大電圧の大きさは２００ｍＶ未満であった。

したがって、汎用ダイオードで構成された０．３Ｖのしきい値電圧を有する本発明による双方向しきい素子２４０ａをチャンネル２地点に連結したり（図３ａ参照）、またはショットキーダイオードで構成された０．１Ｖのしきい値電圧を有する本発明による双方向しきい素子２４０ａをチャンネル１地点に連結する場合（図３ｂ参照）、ボイスコイルの微弱信号が漏洩されることを遮断することができる。

図８ａは、本発明による案内用スピーカー１００ｃから５０ｃｍ離れた騷音計Ｄ４により測定された音の強さの変化によってオーディオ増幅器ＡＭＰから引き込まれる正常なスピーカー駆動信号の大きさを測定するためのテストセットアップを示す図面であり、図８ｂは、図８ａでスピーカー出力音の強さによってトランスフォーマの前（チャンネル１）と後（チャンネル２）で測定したスピーカー駆動信号の最大電圧の大きさを示すグラフである。

図８ａのように、信号発生器Ｄ１を使用して１ｋＨｚ音波を発生させた後、オーディオアンプＡＭＰを経て案内放送スピーカー１００ｃに入力させた。また、５０ｃｍ離れた箇所に設置された騷音計Ｄ４を利用してスピーカー１００ｃに入射される音波の音の強さを測定した。音の強さの変化によってトランスフォーマ１６０の前（チャンネル１）と後（チャンネル２）で観察される信号の最大電圧の大きさをオシロスコープで測定した。この時、使用した案内放送スピーカー１００ｃは、韓国インターエム社のＣＳ−０３である。

図８ｂから分かるように、６２．５ｄＢの音の強さでもチャンネル１の最大電圧の大きさは１ｍＶ以上であり、チャンネル２の最大電圧大きさは１５ｍＶ以上であった。

したがって、本発明の一実施例によってショットキーで具現された双方向しきい素子２４０ａをチャンネル１地点に設置して使用したり、本発明の他の実施例によって汎用ダイオードで具現された双方向しきい素子２４０ａをチャンネル２地点に設置することができる。

図９は、本発明による微弱信号漏洩遮断装置２４０の微弱信号漏洩遮断効果を実際に聴取して確認するための図面である。

図９のように、ＭＰ３プレーヤーＤ５に録音された対話音をオーディオアンプＡＭＰと従来のスピーカー１００ａを経て出力させた後、５０ｃｍ離れた箇所で本発明による微弱信号漏洩遮断装置２４０が含まれたスピーカー２００に入射される音の強さを騷音計Ｄ４を利用して測定した。次に、スピーカー２００の信号線をタッピングして、低ノイズ増幅器ＬＮＡで音を聴取した。

このような実験結果、騷音計に入射される音の強さが９０ｄＢの場合でも、微弱信号漏洩遮断装置２４０により、対話音を聴取することができなかった。しかし、微弱信号漏洩遮断装置２４０をスピーカー２００から除去した場合には、入射される音の強さが７０ｄＢだけでも、対話音を聴取することができた。

図１０は、本発明による微弱信号漏洩遮断装置２４０が含まれたスピーカー２００が正常に動作することを確認するための図面である。

図１０のように、ＭＰ３プレーヤーＤ５に録音された対話音信号をオーディオアンプＡＭＰを経て本発明による微弱信号漏洩遮断装置２４０が含まれたスピーカー２００に入力させた後、５０ｃｍ離れた箇所で音の強さを騷音計Ｄ４で測定した。

正常動作時には、約７６ｄＢの音の強さが測定されたが、微弱信号漏洩遮断装置２４０を除去した場合には、音の強さが約８２ｄＢに増加した。

すなわち、本発明による微弱信号漏洩遮断装置２４０によって約６ｄＢほど音の強さを減少させるが、本発明による案内放送用スピーカーは、スピーカーの周辺音によって生成される微弱信号を遮断し、深刻な音の変化なく正常に作動することができ、これにより、スピーカーを利用した盗聴を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施例を中心に説明した。しかし、本発明の実施例は、当業界における通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるもので、様々な他の形態に変形されることができることは勿論である。

１００ａ 従来のスピーカー
１００ｂ マイク
１００ｃ 従来の案内放送スピーカー
２００ 本発明のスピーカー
１１０ａ、１１０ｂ、２１０ 永久磁石
１２０ａ、１２０ｂ、２２０ ボイスコイル
１３０ａ、１３０ｂ、２３０ 振動板
１４０ａ、２５０ スピーカー信号線
１４０ｂ マイク信号線
１６０、２６０ トランスフォーマ
２４０ 微弱信号漏洩遮断装置
２４０ａ 双方向しきい素子
２４１ ダイオード
２４３ ジェンナーダイオード
２７０ａ 低域通過フィルタ
２７０ｂ 高域通過フィルタ
２８０ リミッター
Ｄ１ 信号発生器
Ｄ２ 信号受信器
Ｄ３ 音響機器
Ｄ４ 騷音計
Ｄ５ ＭＰ３プレーヤー
ＡＭＰ オーディオアンプ

Claims (9)

1. 両端の電圧差が所定値以上である時にのみ導通する双方向しきい素子を含み、
   前記双方向しきい素子は、前記所定値以上のスピーカー駆動信号は通過させ、前記所定値未満の微弱信号は遮断することを特徴とするスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置。
2. 前記双方向しきい素子は、
   反対方向に並列連結された２個のダイオードを備えるか、または反対方向に直列連結された２個のジェンナーダイオードを備えることを特徴とする請求項１に記載のスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置。
3. 前記双方向しきい素子は、
   １個以上のバリスタを備えることを特徴とする請求項１に記載のスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置。
4. 可聴周波数以上のノイズまたは異常信号を遮断するための低域通過フィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置。
5. 前記低域通過フィルタは、インダクタ及びキャパシタを含むことを特徴とする請求項４に記載のスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置。
6. 可聴周波数以上のノイズまたは異常信号を他の経路へ迂回させるための高域通過フィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置。
7. 前記高域通過フィルタは、キャパシタを備えることを特徴とする請求項６に記載のスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置。
8. 前記スピーカー信号線の両端の電圧差を所定値以下に制限するリミッターをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置。
9. 前記リミッターは、バリスタを備えることを特徴とする請求項８に記載のスピーカーの微弱信号漏洩遮断装置。

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