KR100878110B1 - 휴대 단말기의 지향성 스피커 장치 - Google Patents

휴대 단말기의 지향성 스피커 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 휴대 단말기의 스피커 음향에 대한 지향성을 유도할 수 있는 휴대 단말기의 지향성 스피커 모듈 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 모듈 장치는, 스피커 어레이 모듈의 회전 각도를 검출하기 위한 회전각 센서; 회전각 센서의 회전 각도에 반비례하도록 외향으로 장착된 스피커 음원의 위상차를 지연시키기 위한 명령을 생성하는 컨트롤러; 컨트롤러로부터 제공되는 위상차 지연 명령을 토대로 휴대 단말기로부터 제공되는 채널별 음원을 각각으로 지연시키기 위해 각 스피커별로 구비되는 제1 필터 내지 제M 필터; 제1 필터 내지 제M 필터로부터 제공되는 음원을 소정 레벨로 증폭 처리하기 위해 각 필터별로 구비되는 제1 앰프 내지 제M 앰프; 및 제1 앰프 내지 제M 앰프의 출력단으로 접속되는 각각의 스피커로 구성된다.
따라서, 본 발명은 사용자가 원하는 각도의 어레이 스피커 모듈을 조절토록 하여, 해당 각도만큼의 조절된 지향성 음향을 제공함에 따라, 사용자 취향에 따른 음향 제어가 가능하여 제품의 질적 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
단말기, 휴대폰, 음향, 음원, 스피커, 위상차, 위상제어, 상쇄

Description

휴대 단말기의 지향성 스피커 장치{AN INSTALLATION FOR DIRECTIONAL SPEAKER OF MOBILE}
본 발명은 휴대 단말기의 지향성 스피커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대 단말기에서 제공되는 음원에 대한 지향성을 극대화하고, 지향 각도를 조절할 수 있는 휴대 단말기의 지향성 스피커장치에 관한 것이다.
근래에는 통신 산업의 발달 및 이동통신 서비스의 급속한 신장으로 인하여 많은 사람들이 이동통신단말기를 휴대하고 있고, 사용자들의 다양한 기능 향상 요구에 부응하여 무선 통신 기능 이외에 음악 파일의 재생, 무선 인터넷의 사용 및 전자 메일 등의 기능이 이동통신단말기에 부가되고 있다. 최근에는, 디지털 카메라가 장착된 이동통신단말기가 출시되어 특정 피사체나 동영상 등을 촬영하여 단말기 내에 저장할 수 있게 되었다.
최근 이동통신단말기는 그 기능도 중요하지만 디자인을 고려하여 슬림화 내지 소형화를 추구하고 있으며, 한편으로는 인터넷 환경 또는 동영상, MP3 등의 멀티미디어 환경 하에서 고도한 오디오 성능 등을 구현할 수 있는 이동 통신 단말기를 원하는 사용자가 늘어가고 있다. 개인용 이동통신단말기에서 각종 멀티미디어 구현됨에 있어 사운드의 질적 향상을 요구하는 추세에 있으나, 이동통신단말기에 최소 2개로 구성된 스테레오 스피커 시스템에서, 휴대기기의 크기의 한계로 인해 매우 협소한 공간에 두개의 스피커를 둠으로써, 이 스피커에서 발생하는 음향들의 상호 간섭 작용에 의해 음상과 방향감, 확산감등이 상쇄되어 원래의 스테레오 사운드를 구현할 수 없다는 문제를 안고 있다.
근래에 이러한 문제를 해결할 수 있는 지향성 스피커 장치가 개시되고 있다. 이를 첨부된 도면을 토대로 구체적으로 살펴 보면, 예시된 바와 같이 휴대폰의 폴더부 또는 케이싱(20)의 전면부 상측에는 두개의 스피커(미도시)와 그에 관한 지향 장치(30)가 형성된다. 이러한 지향 장치(30)는 케이싱(20)에서 상승 돌출한 중앙돌부(31)와, 그러한 중앙돌부(31)를 둘러 싸고 요입되며 스피커에서 발생한 소리가 외부로 토출되는 스피커홀(32')이 형성된 환형골부(32)와, 이러한 환형골부(32)를 둘러 싸고서 상승 돌출한 환형의 지향돌부(33)를 포한한다.
나아가, 중앙돌부(31)에는 방사상으로 전개하여 스피커홀(32')을 차단하는 차단날개(34)가 복수로 구비되고, 이러한 차단날개(34)를 조작하여 전개시키기 위한 손잡이부(39)는 수직채널(36c)를 그 이동 경로로 한다. 이와 같이 지향성 스피커를 가진 휴대폰은 스피커에서 토출되는 소리를 일정 방향으로만 지향시켜 휴대폰의 사용자가 아닌 제3자에 대한 소음 피해를 저감함과 동시에, 스피커홀이 이물질로 막히는 것을 방지하게 된다.
그러나, 전술된 바와 같이 종래의 지향성 스피커는 사용자의 의도에 관계없이 음향에 대한 지향성만을 유도하기 때문에 사용자 요구에 따른 지향 변화를 구현 하지 못하는 문제점이 있다. 이는 사용자의 필요성에 의한 선택적 기능을 제공치 못하는 것으로, 선형적인 지향 변화를 제공할 수 있는 스피커 장치가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 적어도 두 개의 채널을 보유하고, 각 채널별로 적어도 세 개 이상의 스피커로 구성되어 채널별 각 스피커로부터 위상차를 갖는 각각의 음원을 송출하여 음원에 대한 지향성을 향상시킬 수 있는 휴대 단말기의 지향성 스피커 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 각 채널별 스피커 어레이 모듈에 대한 회동 각도를 인지하고, 회동 각도에 대응하여 음원의 지향성을 조절토록 함으로써, 사용자 취향에 따른 음원의 지향 각도 및 지향력을 조절할 수 있는 휴대 단말기의 지향성 스피커 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 휴대 단말기의 지향성 스피커 장치는, 휴대 단말기의 외장형 스피커 구조에 있어서, 소정 형상의 하우징을 포함하여 다수의 스피커가 각 채널별로 구성되고, 상기 하우징의 중앙으로 채널별 하우징이 회동 가능하도록 내설되는 회동부를 포함하며, 상기 회동부의 회동 각도에 대응하여 채널 및 스피커별로 음원을 상쇄 제어하기 위한 제어장치로 이루어진 스피커 어레이 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제어장치는 상기 스피커 어레이 모듈의 회전 각도를 검출 하기 위한 회전각 센서; 상기 회전각 센서의 회전 각도에 반비례하도록 외향으로 장착된 스피커 음원의 위상차를 지연시키기 위한 명령을 생성하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러로부터 제공되는 위상차 지연 명령을 토대로 휴대 단말기로부터 제공되는 채널별 음원을 각각으로 지연시키기 위해 각 스피커별로 구비되는 제1 필터 내지 제M 필터; 상기 제1 필터 내지 제M 필터로부터 제공되는 음원을 소정 레벨로 증폭 처리하기 위해 각 필터별로 구비되는 제1 앰프 내지 제M 앰프; 및 상기 제1 앰프 내지 제M 앰프의 출력단으로 접속되는 각각의 스피커로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 사용자가 원하는 각도의 어레이 스피커 모듈을 조절토록 하여, 해당 각도만큼의 조절된 지향성 음향을 제공함에 따라, 사용자 취향에 따른 음향 제어가 가능하여 제품의 질적 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2의 a,b는 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 스피커 장치를 나타낸 도면이다. 본 실시 예에서 도시되는 지향성 스피커는 착탈 방식으로 휴대 단말기의 이어폰 잭으로 인입 설치할 수 있도록 하고 있다. 그러나, 본 발명에서는 이러한 실시 예를 벗어나 채널별 스피커 어레이 모듈이 휴대 단말기의 상하로 장착되거나, 휴대 단말기의 디스플레이 패널 양측으로 설치될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명에서 도시되는 스피커 어레이 모듈의 장착 구조는 예시된 도면에 한정되지 않을 것이며, 필요에 따라 스피커 장착 구조의 변경이 가능함은 물론이다.
도시된 바와 같이, 스피커 어레이 모듈(203)은 소정 형상의 하우징을 포함하여 다수의 스피커(209)가 각 채널별로 구성되고, 상기 하우징의 중앙으로 채널별 하우징이 회동 가능하도록 내설되는 회동부(205)를 포함하며, 상기 회동부(205)의 회동 각도에 대응하여 채널 및 스피커별로 음원을 제어하기 위한 제어장치(미도시함)로 구성된다.
전술된 스피커 어레이 모듈(203)은 휴대 단말기(201)로 내설될 수 있으며, 필요에 따라 휴대 단말기(201)의 외장과 연결되어 착탈 가능한 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 착탈 구조에서의 스피커 어레이 모듈(203)은 상기 제어장치로 각 채널별로 음원을 공급하기 위한 연결잭(207)을 포함할 수 있을 것이다. 한편, 본 발명에서 예시된 스피커 어레이 모듈(203)의 설치 구조는 휴대 단말기(201)의 측면으로 착탈되거나, 상기 휴대 단말기(201)의 상측에서 설치될 수 있음은 물론이다.
상기 스피커 어레이 모듈(203)로 장착되는 다수의 스피커는 적어도 세 개 이상이 바람직하며, 상기 스피커의 음원을 분할하기 위한 채널은 적어도 두 개 이상이 적절할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 스피커 어레이 모듈의 주요 기능을 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 상기 스피커 어레이 모듈은 상기 스피커 어레이 모듈의 회전 각도를 검출하기 위한 회전각 센서(301)와, 상기 회전각 센서(301)의 회전 각도 에 반비례하도록 외향으로 장착된 스피커 음원의 위상차를 지연시키기 위한 명령을 생성하는 컨트롤러(303)와, 상기 컨트롤러(303)로부터 제공되는 위상차 지연 명령을 토대로 상기 휴대 단말기(201)로부터 제공되는 채널별 음원을 각각으로 지연시키기 위해 각 스피커별로 구비되는 제1 필터(305) 내지 제M 필터(315)와, 상기 제1 필터(305) 내지 제M 필터(315)로부터 제공되는 음원을 소정 레벨로 증폭 처리하기 위해 각 필터별로 구비되는 제1 앰프(311a) 내지 제M 앰프(311m)와, 상기 제1 앰프(311a) 내지 제M 앰프(311m)의 출력단으로 접속되는 각각의 스피커(SP1 ~ SPm)로 구성된다.
상기 스피커 음원의 위상차 지연은 스피커 어레이 모듈(203)의 하우징 외향으로 장착되는 스피커의 출력 음향을 지연시키는 것으로, 스피커 어레이 모듈의 외향으로 발산되는 음향을 상쇄시킨다. 따라서, 스피커 어레이 모듈(203)의 중앙에서는 음원이 발산되고, 스피커 어레이 모듈(203)의 외주부에서는 음원이 상쇄되어 음원의 지향성을 유도한다.
여기서, 스피커 음원의 위상차 지연은 스피커 어레이 모듈(203)의 회동 각도 즉, 회동부(205)를 중심으로 스피커 어레이 모듈(203)이 회전된 각도에 반비례하는데, 회전 각도가 가장 큰(180도) 상태가 음원의 방사 각도를 높이고자 하는 의도로 판단하여 스피커 출력음의 상쇄를 최소화하는 것이다. 즉, 여러 사람이 스피커 출력음을 청취하고자 할 경우, 스피커 어레이 모듈(203)의 회동 각도를 높이게 되며, 이때 필터를 이용한 음원 상쇄율을 최소화하여 음원이 넓게 방사되도록 하는 것이다.
반면, 스피커 어레이 모듈(203)의 회전 각도를 작게 설정 즉, 스피커가 중앙으로 모아지도록 설정될 경우, 이는 사용자가 음원에 대한 지향성을 요구하는 것으로, 스피커 어레이 모듈(203)의 외향으로 구비되는 스피커 음원의 위상차를 높인다. 따라서, 스피커 어레이 모듈(203)의 외향으로 방사되는 음원을 상쇄시켜 출력음에 대한 지향성을 증대시킨다.
이하, 본 발명의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 스피커 어레이 모듈(203)은 회동부(205)를 중심으로 소정 각도 회동 가능하며, 사용자의 의지에 따라 0도 ~ 180도까지 회전 가능하다. 사용자는 이러한 스피커 어레이 모듈(203)의 회동 각도를 이용하여 스피커 출력 음원에 대한 지향성을 조절한다. 예컨대, 스피커 어레이 모듈(203)의 각도를 좁힐 경우 스피커 출력 음원의 지향성을 높이는 것이고, 스피커 어레이 모듈(203)의 각도를 넓힐 경우 스피커 출력 음원은 방사 범위가 넓어져 음의 지향성이 저하된다.
상기 회전각 센서(301)는 스피커 어레이 모듈(203)의 회동부(205)로 내설되어 스피커 어레이 모듈(203)에 대한 회전 각도를 인지한다. 상기 회전각 센서(301)는 회전 각도에 대응하도록 저항값을 가변시키기 위한 가변저항이 사용될 수 있을 것이다. 상기 회전각 센서(301)에서 검출된 회전각 신호는 상기 컨트롤러(303)로 제공된다.
상기 컨트롤러(303)는 다수의 출력포트를 보유하며, 각 출력포트는 전술된 다수의 필터와 접속된다. 상기 각 필터는 채널에 따라 구분되며, 채널은 최소 2 채널 이상 가능하다. 본 발명의 실시 예에서는 두 개의 채널을 설명하고 있으나 필요에 따라 5 채널이 가능함은 물론이다. 상기 컨트롤러(303)는 스피커 어레이 모듈(203)의 외향으로 설치된 스피커에 대한 필터를 포함하여, 스피커 어레이 모듈(203)의 내향으로 설치된 스피커에 대한 필터를 인지하되, 각 채널별로 인식한다.
따라서, 상기 컨트롤러(303)는 상기 회전각 센서(301)의 검출 각 크기에 반비례하여 전술된 외향 스피커의 필터로 위상차 지연을 지시한다. 위상차의 크기는 외향 스피커로부터 내향 스피커로 진행할수록 위상차의 크기를 감소시켜 스피커 어레이 모듈(203)에서 발산되는 음향이 중앙 위치로부터 지향성을 갖도록 제어하는 것이다.
도 4는 전술된 컨트롤러(303)의 제어 패턴을 도시하고 있다. 도시된 도면의 a는 스피커 어레이 모듈(203)의 회전 각도가 최대일 경우를 나타내며, 제1 채널의 내향으로 설치된 스피커(SPn) 및 제2 채널의 내향으로 설치된 스피커(SPn +1)는 휴대 단말기(201)에서 제공되는 음향이 출력되고, 제1 채널의 외향으로 설치된 스피커(SP1) 및 제2 채널의 외향으로 설치된 스피커(SPm) 또한 휴대 단말기(201)에서 제공되는 음향에 대하여 위상차 없이 출력된다. 이는 스피커 어레이 모듈(203)의 회전 각도가 최대로 설정되어 여러 사람이 같이 청취하고자 하는 경우 또는 음향을 넓은 각도로 방사시키고자 하는 경우로서, 상기 컨트롤러(303)는 스피커의 출력 음 향에 대하여 지향성을 갖지 않도록 하는 것이다.
즉, 도 5의 a에 도시된 바와 같이, 스피커 어레이 모듈(203)의 회동 각도가 최대인 180도에 이룰 경우, 각 스피커에서 출력되는 음향은 원음과 같이 출력되어 음원 상쇄에 의한 지향성이 결여되고 있다. 따라서, 스피커의 출력 음향의 방사 각도는 최대가 되어 여러 사람이 동시에 청취함에 무리가 없도록 한다.
한편, 도시된 도 4의 b는 스피커 어레이 모듈(203)의 회동 각도가 좁게 설정될 경우의 스피커 출력 상태를 도시하고 있으며, 제1 채널의 내향으로 설치된 스피커(SPn) 및 제2 채널의 내향으로 설치된 스피커(SPn +1)는 휴대 단말기(201)에서 제공되는 음향이 출력되나, 제1 채널의 외향으로 설치된 스피커(SP1) 및 제2 채널의 외향으로 설치된 스피커(SPm) 또한 휴대 단말기(201)에서 제공되는 음향은 위상차를 갖고 출력된다. 이러한 위상차는 채널별 스피커가 내향으로 설정될수록 그 크기가 줄어 내향으로 설치된 스피커의 음향은 원음을 출력토록 하고 있다.
따라서, 스피커 어레이 모듈(203)의 외향으로 설치된 스피커는 방사되는 음향을 상쇄시켜 음향의 지향성을 유도한다. 즉, 도 5의 b에 도시된 바와 같이, 스피커 어레이 모듈(203)의 회동 각도가 발생되면, 스피커 어레이 모듈(203)의 외향으로 설치된 스피커로 위상차를 갖는 음향을 발생시켜 스피커 어레이 모듈(203)의 주변으로 방사되는 음원을 상쇄시킨다. 이로 인해, 스피커 어레이 모듈(203)의 출력 음원은 지향성을 갖게 된다. 전술된 원리에 입각하여, 소정의 위상차를 갖고 상기 각 필터에서 제공되는 음원은 각각의 앰프(311a ~ 311e)를 통해 각각의 스피커 (SP1 ~ SPm)로 제공되는 것이다.
앞서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 지향성 스피커 구조 및 이를 이용한 스피커 제어장치는 음향 출력의 질적 향상을 도모할 수 있는 장치로써, 음향에 대한 사용자의 청취 취향을 인지하고 이에 대응하는 음향 제어가 이루어져 시장성 확대와 더불어 스피커 제조 산업을 활성화할 수 있다.
도 1은 종래 지향 스피커 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 지향성 스피커 모듈장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 동작 원리를 설명하기 위한 음향 제어 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 음향 출력 상태를 설명하기 위한 도면이다.
<주요 도면에 대한 부호의 설명>
201 : 휴대 단말기 203 : 스피커 어레이 모듈
205 : 회동부 207 : 연결잭
209 : 스피커 301 : 회전각 센서
303 : 컨트롤러 305 - 315 : 필터
311a - 311m : 앰프 SP1 - SPm : 스피커

Claims (6)

  1. 휴대 단말기의 외장형 스피커 구조에 있어서,
    소정 형상의 하우징을 포함하여 다수의 스피커가 각 채널별로 구성되고, 상기 다수의 스피커를 포함하는 각 채널별 하우징이 회동 가능하도록 상기 하우징의 중앙으로 내설되는 회동부를 포함하며, 상기 회동부의 회동에 따른 회전 각도에 반비례하도록 외향으로 장착된 스피커 음원의 위상차를 지연시켜 채널 및 스피커별로 음원을 상쇄 제어하는 제어장치로 이루어진 스피커 어레이 모듈을 포함하며;
    상기 제어장치는, 상기 스피커 어레이 모듈의 회전 각도를 검출하기 위한 회전각 센서와, 상기 회전각 센서의 회전 각도에 반비례하도록 외향으로 장착된 스피커 음원의 위상차를 지연시키기 위한 명령을 생성하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러로부터 제공되는 위상차 지연 명령을 토대로 휴대 단말기로부터 제공되는 채널별 음원을 각각으로 지연시키기 위해 각 스피커별로 구비되는 제1 필터 내지 제M 필터와, 상기 제1 필터 내지 제M 필터로부터 제공되는 음원을 소정 레벨로 증폭 처리하기 위해 각 필터별로 구비되는 제1 앰프 내지 제M 앰프와, 상기 제1 앰프 내지 제M 앰프의 출력단으로 접속되는 각각의 스피커로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 지향성 스피커 모듈 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스피커 음원의 위상차 지연은 상기 스피커 어레이 모듈의 하우징 외향으로 장착되는 스피커의 출력 음향을 지연시키는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 지향성 스피커 모듈 장치.
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