KR100681200B1 - 초음파신호의 변환 재생을 수행하는 음향 재생 스크린 - Google Patents

초음파신호의 변환 재생을 수행하는 음향 재생 스크린 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가청신호로부터 변조된 초음파신호를 복조하여 원래의 가청신호를 재생하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가청신호로 변조된 초음파신호를 입력 받아 물리적으로 비선형(non-linear) 특성을 갖는 셀 구조를 통하여 상기 가청신호를 복조하는 음향 재생 스크린에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 음향 재생 스크린은, 가청신호(audible signal)가 실린 초음파신호(ultrasonic signal)를 수신하고 상기 초음파신호에 의해 진동하는 진동체와, 상기 진동체의 진동에 대한 비선형 응답 특성(non-linear response characteristics)을 갖는 매질을 포함하는 하나 이상의 셀(cell); 및 매트릭스(matrix) 구조로 분포된 상기 하나 이상의 셀이 포함된 스크린을 포함하고, 상기 셀의 상기 진동체는 상기 초음파신호에 의해 진동하면서 상기 매질의 비선형 응답 특성으로 상기 초음파신호에서 분리된 상기 가청신호를 반사하는 탄성체 및 상기 탄성체와 연결되고 상기 매질 내에서 진동하는 비대칭부재(asymmetrical body)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
가청신호, 초음파, 셀, 유체, 비선형 특성

Description

초음파신호의 변환 재생을 수행하는 음향 재생 스크린{SCREEN OF PLAYING AUDIBLE SIGNALS BY DEMODULATING ULTRASONIC SIGNALS HAVING THE AUDIBLE SIGNALS}
도 1은 본 발명에 따른 초음파신호 변환 재생 방법에 따른 음향 재생 스크린의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음향 재생 스크린의 유체역학형(hydromechanical) 셀 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 음향 재생 스크린의 유체역학형(hydromechanical) 셀 구성의 또 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 음향 재생 스크린의 유체역학형(hydromechanical) 셀 구성의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 유체역학형 셀의 비대칭 응답 특성의 시뮬레이션(simulation) 실험 데이터 분석 결과가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 음향 재생 스크린의 3차원 음향 재생의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 음향 재생 스크린이 2차 음원으로 동작하는 실시예를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 셀 210: 진동체
211: 멤브레인부 212: 스프링부
221: 비대칭부재 222: 매질
220: 매질부
본 발명은 가청신호로부터 변조된 초음파신호를 복조하여 원래의 가청신호를 재생하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가청신호로 변조된 초음파신호를 입력 받아 물리적으로 비선형(non-linear) 특성을 갖는 셀 구조를 통하여 상기 가청신호를 복조하는 음향 재생 스크린에 관한 것이다.
초음파신호는 가청신호의 주파수보다 높은 20KHz이상의 주파수를 갖는 음파를 의미한다. 통상 이러한 초음파신호는 인간의 귀로는 식별할 수 없는 신호이나, 이러한 초음파신호는 가청신호를 사용하여 변조 전송할 수 있는데, 이 경우 통상의 가청신호에 비해 신호의 도달 거리가 늘어나고, 해당 신호의 방향성이 개선되므로 다양한 형태의 초음파 스피커에 이용되고 있다.
종래의 초음파 스피커의 경우, 가청신호를 초음파신호로 변조하여 변조된 초음파신호를 사용하기 때문에, 일반 가청신호를 출력하는 스피커에 비해 더 멀리 전송될 수 있을 뿐 아니라 신호의 방향성(directivity) 또한 항상될 수 있다. 또한, 이러한 종래의 초음파 스피커는 변조된 초음파 신호가 공기 등의 매질을 지나면서 상기 매질의 비선형 응답 특성으로 인해 상기 가청신호가 상기 변조된 초음파신호로부터 복조되어 일정 거리를 진행한 지점에서 가청신호가 출력되는 방식으로 동작한다. 그러나, 상기 지점에서 출력되는 가청신호의 파워는 초음파신호에 실린 가청신호의 파워 중 일부이므로, 종래의 초음파 스피커는 일반 스피커에 비해 강력한 출력을 내야 한다. 따라서 청취자는 강력한 초음파신호 공간에 노출되게 되고, 인체에 악영향을 미칠 수 있으므로, 이러한 초음파 스피커는 이로 인해 일반적인 가청대역의 주파수 신호를 출력하는 스피커에 비해 사람의 청취를 위한 음원으로 널리 사용되는데 많은 제약이 있었다.
따라서, 본 출원의 발명자는 이러한 초음파신호를 이용한 가청신호의 전달 방식을 이용하되, 변조된 초음파신호를 복조하여 가청신호를 출력하는 음향 재생 스크린 및 상기 음향 재생 스크린에 포함되는 새로운 셀 구조를 제안하고자 한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린은 수동 소자로 구성된 셀 구조를 통하여 가청신호가 실린 초음파신호에서 가청신호를 복조하는 새로운 음향 재생 스크린 구성을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린은 특정 유체 또는 기체의 비선형 특성을 이용하여 초음파신호에 실린 가청신호를 복조할 수 있는 새로운 셀의 구조를 포함함으로써, 음향 재생 스크린의 초음파 재생 변환 효율을 높이는 것을 그 목적 으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린은 실제 영상이 디스플레이되는 스크린뿐 아니라, 일예로 벽지와 같은 다양한 형태의 면(surface)에 다수의 셀을 설치하고, 상기 면에 초음파신호 음원에서 출력된 초음파신호를 조사함으로써 초음파신호에 실린 가청신호를 재생할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 음향 재생 스크린은, 가청신호(audible signal)가 실린 초음파신호(ultrasonic signal)를 수신하고 상기 초음파신호에 의해 진동하는 진동체와, 상기 진동체의 진동에 대한 비선형 응답 특성(non-linear response characteristics)을 갖는 매질을 포함하는 하나 이상의 셀(cell); 및 매트릭스(matrix) 구조로 분포된 상기 하나 이상의 셀이 포함된 스크린을 포함하고, 상기 셀의 상기 진동체는 상기 초음파신호에 의해 진동하면서 상기 매질의 비선형 응답 특성으로 상기 초음파신호에서 분리된 상기 가청신호를 반사하는 탄성체 및 상기 탄성체와 연결되고 상기 매질 내에서 진동하는 비대칭부재(asymmetrical body)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 음향 재생 스크린은, 가청신호가 실린 초음파신호를 입력 받는 제1 개구부(inlet) 및 상기 초음파신호에 대응하는 플로우(flow)가 출력되는 제2 개구부(outlet)를 포함하고, 상기 초음파신호의 에너지에 대한 비선형 응답 특성(non-linear response characteristics)을 갖는 매질이 포함된 하우징부재(housing body)를 구비한 하나 이상의 셀; 및 매트릭스(matrix) 구조로 분포된 상기 하나 이상의 셀이 포함된 스크린을 포함하고, 상기 셀의 상기 제1 개구부는 상기 하우징부재의 상기 매질의 비선형 응답 특성으로 상기 초음파신호에서 분리된 상기 가청신호를 반사하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린의 구성 및 동작 원리에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파신호 변환 재생 방법에 따른 음향 재생 스크린의 구성을 도시한 사시도이다.
본 발명에 따른 음향 재생 스크린(100)은 매트릭스(matrix) 구조로 배치된 하나 이상의 셀(101)을 포함한다. 음향 재생 스크린(100) 주변에는 가청신호로 부터 변조된 초음파신호를 조사하는 초음파 음원(source)(도시되지 아니함)이 배치될 수 있고, 상기 초음파 음원은 상기 초음파 신호를 본 발명에 따른 음향 재생 스크린(100)으로 출력한다. 상기 초음파신호는 가청신호를 포함하고 있고, 일예로 초음파신호는 진폭 변조(Amplitude Modulation) 방식으로 변조될 수 있다.
음향 재생 스크린(100)에 포함되는 셀(101)은 소정의 폭과 면적을 가지고 있다. 음향 재생 스크린(100)에 도달한 초음파신호는 음향 재생 스크린(100)에 포함된 하나 이상의 셀(101)에 의해 복조(demodulated)되면서 반사되는데, 반사된 신호는 복조된 가청신호로서 사람이 들을 수 있는 가청대역 주파수(20Hz-20KHz)를 갖는다. 이 때 음향 재생 스크린(100)의 셀(101)은 각각 변조된 초음파신호에서 가청신호를 복조하는 복조기(demodulator)로 동작한다.
본 발명의 음향 재생 스크린(100)에 사용되는, 가청신호를 포함하는 초음파신호는 적어도 하나의 초음파 음원으로부터 출력되어 음향 재생 스크린(100)으로 입사될 수 있다.
통상의 음향 재생 스크린에 포함되는 셀은 수동형(passive) 셀과 능동형(active) 셀로 구분될 수 있다. 이러한 셀은 입사되는 초음파신호 에너지를 가청신호 에너지로 변환하는 트랜스듀서(transducer), 즉 초음파신호에서 가청신호를 분리하는 복조기(demodulator)로 동작한다. 이러한 셀의 종류 중, 수동형 셀은 셀의 동작에 필요한 에너지 공급을 필요로 하지 아니하는 셀을 의미하고, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린(100)에 포함되는 셀(101)은 수동형 셀이다.
또한, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린(100)의 셀(101)은 개별적으로 동작할 수 있고 셀(101) 전체적으로 동작할 수 있다. 특히 셀(101)이 전체적으로 동작하는 경우는 음향 재생 스크린(100)에서 저주파수(20Hz-1KHz 대역)의 가청신호를 재생하는데 유용할 수 있다.
또한, 통상의 음향 재생 스크린은 기계적(mechanical)인 동작 원리에 의한 것과 전자기적(electromagnetic) 원리에 의한 것으로 구분될 수 있고, 각 셀이 복조기로 동작함에 있어 파(wave)의 변위(displacement)에 따라 가청신호를 분리하는 것 또는 파(wave)의 속도(velocity)를 이용하여 가청신호를 분리하는 것으로 구분될 수 있다. 본 발명에 따른 음향 재생 스크린(100)은 기계적인 동작 원리, 더욱 상세하게는 각 셀(101)이 유체역학(hydromechanical) 원리에 따라 동작하는 것을 특징으로 하고, 또한 셀(101)은 파의 속도를 이용하여 변조된 초음파신호로부터 가 청신호를 분리하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1에 도시된 음향 재생 스크린(100)이 매트릭스 구조로 동작하기 위한 각 셀의 크기를 설명한다. 여기에서 스크린 전체가 셀로 구성되고 셀의 크기라 함은 각 셀의 폭을 의미한다. 이론적으로 사람이 들을 수 있는 가청주파수 대역은 20Hz-20KHz이다. 이 주파수에 대응하는 최소 파장은 약 2cm 이다(λ= 330(m/s) / f(20KHz)).
본 발명에 따라 셀의 크기가 상기 최소 파장의 절반인 1cm 보다 작은 경우, 셀의 배열은 연속적인 것이 된다. 그러나 실제 셀의 크기가 1cm를 갖는 것은 상술한 가청주파수 대역의 최대값을 통해 산출된 것으로서, 실질적인 가청주파수 대역의 주파수를 대략 10KHz 이하로 가정하는 경우 셀의 크기는 2cm가 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음향 재생 스크린의 유체역학형(hydromechanical) 셀 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 초음파신호가 입사되면 진동체(210)의 멤브레인부(211)가 진동하고, 이러한 진동은 멤브레인부(211)과 비대칭부재(asymmetry body)(221)을 연결하는 지지체의 스프링부(212)를 통해 비대칭부재(221)로 전달된다. 비대칭부재(221)의 진동으로 소정의 매질(222)가 담긴 매질부(220) 내에서는 플로우가 발생한다. 본 발명에 따른 매질부(220) 에 담긴 매질(222)는 비선형 응답 특성을 갖는다. 본 발명의 일실시예에 따르면 매질(222)는 물(water)과 같은 유체(liquid)일 수 있고, 이러한 매질(222)은 초음파신호의 파의 속도 변화에 따라 비대칭부재(221)의 매질(222)에 인가하는 힘(force)의 관계가 비선형(non-linear) 인 특성을 갖는다. 이러한 매질(222)의 비선형 특성으로 인해 셀은 정류기(rectifier)와 유사한 동작을 수행할 수 있다. 당업자라면 주지하는 바와 같이, 통상의 전기회로에서 사용되는 다이오드(diode)의 비선형 응답 특성과 유사한 비선형 특성을 갖는 매질(222)을 통해 초음파신호에 실린 가청신호를 분리할 수 있다.
도 2에 도시된 유체역학형 셀의 가청신호가 실린 초음파신호에 대한 비대칭 응답 특성에 대한 시뮬레이션(simulation) 실험 결과(experimental result)가 도 5에 도시되어 있다.
도 5는 도 2에 도시된 유체역학형 셀의 비대칭 응답 특성의 시뮬레이션(simulation) 실험 데이터 분석 결과가 도시된 도면이다. 도 5의 실험 데이터 분석 결과가 얻어진 실험 환경의 일례는 아래와 같다.
우선 본 발명에 따른 음향 재생 스크린의 셀을 시뮬레이션 하기 위해, 도 2에 도시된 비대칭부재(221)를 원추(cone) 형상으로 제작하였고, 비대칭부재(221)의 높이는 1cm로, 원추각은 45도로 하였다. 매질부(220)의 매질(222)은 물을 이용하였고, 진동체(210)의 멤브레인부(211) 및 초음파신호 입사를 시뮬레이션하기 위해 비대칭부재(221)와 연결된 라우드스피커 등의 액츄에이터(actuator)를 이용하였다. 또한, 액츄에이터의 진동에 대한 매질부(220)의 응답(force)를 측정하기 위해 매질부(220)의 하부에 저울수단(scale)을 위치시켰다. 실험 결과, 인가된 파의 속도(x-axis)에 대한 매질부(220)의 응답 결과(y-axis)는 도 5에 도시된 바와 같이 비선형 응답 특성을 가지는 것이 확인되었다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 음향 재생 스크린의 유체역학형 (hydromechanical) 셀 구성의 또 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 가청신호가 실린 초음파신호는 혼(Horn) 형상을 갖는 하우징부재의 제1 개구부(inlet)(310)로 입력된다. 입력된 초음파신호는 하우징부재의 제2 개구부(outlet)(320)에 도달하여 제2 개구부(320)에 플로우를 생성하고, 상기 플로우는 제2 개구부(320)에 이격되어 설치된 외벽(330)에 힘(force)을 가하게 된다. 또한, 입력된 초음파신호는 상기 하우징부재의 형상 및 상기 하우징부재에 포함된 매질의 비선형 응답 특성(non-linear response characteristics)에 의해 제1 개구부(310)에서 가청신호로 반사된다. 본 발명의 일실시예에 따르면 매질은 공기와 같은 기체(gas)일 수 있고, 이러한 매질 및 상기 하우징부재의 형상으로 인해, 초음파신호의 파의 속도 변화에 대한 제2 개구부(320)을 통해 유출되는 플로우가 외벽(330)에 인가하는 힘(force)의 관계가 비선형(non-linear)인 특성을 갖는다. 이러한 비선형 응답 특성으로 인해 도 3에 도시된 유체역학형 셀은 정류기(rectifier)와 유사한 동작을 수행할 수 있다. 당업자라면 주지하는 바와 같이, 통상의 전기회로에서 사용되는 다이오드(diode)의 비선형 응답 특성과 유사한 비선형 특성을 갖는 매질을 통해 초음파신호에 실린 가청신호를 분리할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 음향 재생 스크린의 유체역학형(hydromechanical) 셀 구성의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 본 발명에 따른 음향 재생 스크린의 유체역학형 셀 구성은 도 4에 도시된 것과 같이 헬름홀츠 공명기(Helmholtz Resonator)의 구조로 구현될 수 있다. 도 4에 도시된 헬름홀츠 공명기 구조의 유체역학형 셀 구성 또한 도 3에 도시된 혼 형상의 하우징부재를 갖는 유체 역학형 셀 구성과 동일한 방식으로 동작한다.
즉, 도 4에서 가청신호가 실린 초음파신호가 입사되는 제1 개구부(inlet)는 도 3의 제1 개구부(310)에 대응하고, 공명기 내부의 제2 개구부(outlet)는 도 3에 도시된 제2 개구부(320)에 대응한다. 이와 같이 도 4에 도시된 헬름홀츠 공명기 구조의 유체역학형 셀 구성 또한 도 3에서 설명한 것과 같이 비선형 응답 특성을 가지므로, 가청신호가 실린 초음파신호에서 가청신호를 분리할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 음향 재생 스크린의 3차원 음향 재생의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 음향 재생 스크린(620)은, 벽지(wallpaper) 등과 같이 청취자 주변에 면(surface)의 형태로 구현될 수 있는 모든 종류의 구조물을 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린(620)을 청취자 주변에 설치된 면 형태의 구조물로 구현하고, 가청신호를 실은 초음파신호를 초음파 음원(610)에서 출력하여 음향 재생 스크린(720)의 임의의 위치에 조사하는 경우, 음향 재생 스크린(720)에서 상기 초음파신호가 입사된 부위의 셀(630)에서 가청신호가 출력되고 청취자는 3차원 입체 음향을 들을 수 있다. 또한 초음파 음원(610)의 위치 또는 상기 초음파신호의 출력 방향이 적절히 조절되는 경우, 가청신호가 출력되는 음향 재생 스크린(620) 상의 임의의 셀(630)에서도 가청신호를 출력할 수 있게 되고, 이를 통해 3차원 음향 재생의 효과를 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 음향 재생 스크린이 2차 음원으로 동작하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린(720) 주변에 위치하는 초음파 음원(710)에서 가청신호를 실은 초음파신호가 음향 재생 스크린(720)에 조사되는 경우, 음향 재생 스크린(720)의 셀(730)은 일종의 2차 음원으로 동작할 수 있다.
이러한 효과는 호이겐스-프레넬 이론(Huygens-Fresnel Principle)에 의해 뒷받침될 수 있는데, 호이겐스-프레넬 이론에 의하면, 스크린 뒤에 가상의 음원이 존재하고 가상의 음원에 의하여 스크린 전면에 2차 음원이 생성되며, 이러한 2차 음원에 의해 청취자에게 소리가 들리는 것처럼 동작할 수 있다.
도 7에 도시된 음향 재생 스크린(720)의 셀(730)은 2차 음원에 해당한다. 즉 호이겐스-프레넬 이론에 의하면 실제 음원이 스크린의 뒤에 위치하고 가상의 2차 음원이 스크린의 전면에 위치하게 되는데, 본 발명은 반대로 스크린의 뒤에 가상의 음원이 존재하고 스크린에 셀이라고 하는 실제 음원이 존재한다. 각 셀에서의 가청신호의 진폭과 위상을 적절히 조절(calibration)하게 되면, 청취자에게 가청신호가 도달하는 효과는 동일하게 된다. 청취자는 스크린 뒤에 존재하는 가상의 음원으로부터 가청신호가 전달되는 것으로 느끼게 된다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따르면, 수동 소자로 구성된 셀 구조를 통하여 가청신호가 실린 초음파신호에서 가청신호를 복조하는 새로운 음향 재생 스크린 구조를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린에 의하면, 유체 또는 기체의 비선형 특성을 이용하여 초음파신호에 실린 가청신호를 복조할 수 있는 새로운 셀의 구조를 포함함으로써 음향 재생 스크린의 초음파 재생 변환 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 음향 재생 스크린에 의하면, 실제 영상이 디스플레이되는 스크린뿐 아니라, 일예로 벽지와 같은 다양한 형태의 면(surface)에 다수의 셀을 설치하고, 상기 면에 초음파신호 음원에서 출력된 초음파신호를 조사함으로써 초음파신호에 실린 가청신호를 재생할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 음향 재생 스크린에 있어서,
    가청신호(audible signal)가 실린 초음파신호(ultrasonic signal)를 수신하고 상기 초음파신호에 의해 진동하는 진동체와, 상기 진동체의 진동에 대한 비선형 응답 특성(non-linear response characteristics)을 갖는 매질을 포함하는 하나 이상의 셀(cell); 및
    매트릭스(matrix) 구조로 분포된 상기 하나 이상의 셀이 포함된 스크린
    을 포함하고,
    상기 셀의 상기 진동체는 상기 초음파신호에 의해 진동하면서 상기 매질의 비선형 응답 특성으로 상기 초음파신호에서 분리된 상기 가청신호를 반사하는 탄성체 및 상기 탄성체와 연결되고 상기 매질 내에서 진동하는 비대칭부재(asymmetrical body)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 재생 스크린.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비대칭부재(asymmetrical body)는 원추(cone) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 음향 재생 스크린.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매질은 유체(liquid)인 것을 특징으로 하는 음향 재생 스크린.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진동체는 상기 탄성체의 변위 및 상기 유체부의 상기 플로우에 의해 발생하는 변위(displacement)를 전달하는 스프링부를 더 포함하고,
    상기 스프링부는 상기 탄성체와 상기 비대칭부재 간에 위치하는 것을 특징으로 하는 음향 재생 스크린.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성체는 멤브레인(membrane)인 것을 특징으로 하는 음향 재생 스크린.
  6. 음향 재생 스크린에 있어서,
    가청신호가 실린 초음파신호를 입력 받는 제1 개구부(inlet) 및 상기 초음파신호에 대응하는 플로우(flow)가 출력되는 제2 개구부(outlet)를 포함하고, 상기 초음파신호의 에너지에 대한 비선형 응답 특성(non-linear response characteristics)을 갖는 매질이 포함된 하우징부재(housing body)를 구비한 하나 이상의 셀; 및
    매트릭스(matrix) 구조로 분포된 상기 하나 이상의 셀이 포함된 스크린
    을 포함하고,
    상기 셀의 상기 제1 개구부는 상기 하우징부재의 상기 매질의 비선형 응답 특성으로 상기 초음파신호에서 분리된 상기 가청신호를 반사하는 것을 특징으로 하 는 음향 재생 스크린.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하우징부재(housing body)는 혼(horn) 형상을 갖고, 상기 제1 개구부의 면적은 상기 제2 개구부의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 음향 재생 스크린.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하우징부재는 헬름홀츠(Helmholtz) 공명기(resonator) 구조인 것을 특징으로 하는 음향 재생 스크린.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 매질은 기체인 것을 특징으로 하는 음향 재생 스크린.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101000291B1 (ko) 2007-12-20 2010-12-13 한국전자통신연구원 비선형 매질을 통한 음향 송신 장치 및 방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101178363B1 (ko) * 2010-10-26 2012-08-29 최해용 윈도우 영상 스크린 장치
KR101568825B1 (ko) 2011-08-16 2015-11-12 엠파이어 테크놀로지 디벨롭먼트 엘엘씨 오디오 신호를 생성하기 위한 기법
WO2015119628A2 (en) 2014-02-08 2015-08-13 Empire Technology Development Llc Mems-based audio speaker system using single sideband modulation
US10271146B2 (en) 2014-02-08 2019-04-23 Empire Technology Development Llc MEMS dual comb drive
US10284961B2 (en) 2014-02-08 2019-05-07 Empire Technology Development Llc MEMS-based structure for pico speaker
WO2015119627A2 (en) 2014-02-08 2015-08-13 Empire Technology Development Llc Mems-based audio speaker system with modulation element
US10609474B2 (en) 2017-10-18 2020-03-31 xMEMS Labs, Inc. Air pulse generating element and manufacturing method thereof
US10625669B2 (en) * 2018-02-21 2020-04-21 Ford Global Technologies, Llc Vehicle sensor operation
US10425732B1 (en) * 2018-04-05 2019-09-24 xMEMS Labs, Inc. Sound producing device
WO2021002217A1 (ja) * 2019-07-03 2021-01-07 ソニー株式会社 表示装置、表示方法、及び、超音波診断システム
US11323816B2 (en) * 2019-12-23 2022-05-03 Sonicedge Ltd. Techniques for generating audio signals

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1198592A (ja) 1997-09-17 1999-04-09 Mk Seiko Co Ltd 視聴覚装置
KR20010068498A (ko) * 2000-01-06 2001-07-23 구자홍 광기록재생장치의 기록 파워 제어 방법
KR20060070241A (ko) * 2004-12-20 2006-06-23 삼성전자주식회사 초음파 변환 재생방법에 의한 음향재생 스크린

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200168498Y1 (ko) 1997-10-27 2000-02-01 윤종용 박막형 초음파발생트랜스듀서

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1198592A (ja) 1997-09-17 1999-04-09 Mk Seiko Co Ltd 視聴覚装置
KR20010068498A (ko) * 2000-01-06 2001-07-23 구자홍 광기록재생장치의 기록 파워 제어 방법
KR20060070241A (ko) * 2004-12-20 2006-06-23 삼성전자주식회사 초음파 변환 재생방법에 의한 음향재생 스크린

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
11098592
2001684980000

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101000291B1 (ko) 2007-12-20 2010-12-13 한국전자통신연구원 비선형 매질을 통한 음향 송신 장치 및 방법

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