KR101206992B1 - 소음감지 베개와 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템 및 방법 - Google Patents

소음감지 베개와 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

소음감지 베개에 대한 기술이 개시(disclosure)된다. 일 실시 예에 있어서, 소음감지 베개는 베개에 배치되며 상기 베개의 주변 신호를 측정하는 센서부 및 상기 베개에 배치되며 상기 센서부로부터 측정된 신호를 외부로 전송하는 송신부를 포함한다.

Description

소음감지 베개와 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템 및 방법{noise sensing pillow and active noise control system and method using the same}
본 명세서는 대체로 능동소음제어 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소음감지 베개와 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
능동소음제어는 제어영역에서 소음의 정보를 측정하는 마이크로폰과 소음을 상쇄시키기 위한 스피커로 구성된다. 근래에 이런 능동소음제어 기술을 건물환경에 적용하고자 하는 시도가 활발해지고 있다. 하지만, 건물환경에서 소음을 제어하기 위한 영역은 사람의 거주 공간이므로 센서 및 구동기의 설치가 쉽지 않은 단점이 있다. 능동소음제어를 위한 스피커는 벽면이나 창문틀 등 건물 인테리어와 어울리게 설치할 수 있지만, 마이크로폰의 경우 실제 소음을 줄이기를 원하는 위치에 설치되어야 하므로 어려움이 있다. 따라서 본 개시(disclosure)에서는 건물환경에서, 특히 사람들이 자고 있는 동안 능동소음제어를 하기 위해 필요한 마이크로폰이 설치된 베개를 제안한다.
본 개시는 기존에 개발된 능동소음제어 방법을 사람이 자는 동안 적용하기 위해서 통신이 가능한 마이크로폰 어레이가 설치되어 있는 베개로 능동소음제어에서 제어영역에 센서를 설치하는 어려움을 해결한다. 이때 마이크로폰은 사람이 누워 있을 때 사람의 귀 위치에 해당하는 곳에 설치되며, 이 위치는 사람의 표준 신체 사이즈를 활용한다. 뿐만 아니라 마이크로폰과 송신부를 베개와 분리할 수 있도록 해서 베개의 세탁문제도 해결한다.
일 실시 예에 있어서, 소음감지 베개가 개시된다. 상기 소음감지 베개는 베개에 배치되며 상기 베개의 주변 신호를 측정하는 센서부 및 상기 베개에 배치되며 상기 센서부로부터 측정된 신호를 외부로 전송하는 송신부를 포함한다.
다른 실시 예에 있어서, 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템이 개시된다. 상기 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템은 베개에 배치되며, 상기 베개의 주변 신호를 측정하는 센서부, 상기 베개에 배치되며, 상기 센서부로부터 측정된 신호를 외부로 전송하는 송신부 및 상기 송신부의 신호를 수신하여 상기 베개의 상기 주변 신호를 감소시키는 제어음을 생성하는 능동소음제어 모듈을 포함한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법이 개시된다. 상기 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법은 베개에 배치된 센서부로부터 상기 베개의 주변 신호를 수신하는 과정, 수신한 상기 주변 신호를 송신부를 사용하여 외부로 전송하는 과정 및 상기 송신부의 신호를 수신하여 상기 베개의 상기 주변 신호를 감소시키는 제어음을 생성하는 과정을 포함한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법이 개시된다. 상기 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법은 베개에 배치된 센서부로부터 상기 베개의 주변 신호를 수신하는 과정, 수신한 상기 주변 신호를 송신부를 사용하여 외부로 전송하는 과정, 수신부를 사용하여 상기 송신부의 상기 신호를 수신하는 과정, 수신된 상기 송신부의 상기 신호를 사용하여 제어입력 신호를 계산하는 과정 및 계산한 상기 제어입력 신호를 사용하여 상기 제어음을 생성하는 과정을 포함한다.
전술한 내용은 이후 보다 자세하게 기술되는 사항에 대해 간략화된 형태로 선택적인 개념만을 제공한다. 본 내용은 특허 청구 범위의 주요 특징 또는 필수적 특징을 한정하거나, 특허청구범위의 범위를 제한할 의도로 제공되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시 예에 따른 소음감지 베개를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시 예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시 예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 당업자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합, 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되어지며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭, 길이, 두께 또는 형상 등은 과장되어 표현될 수도 있다.
일 구성요소가 다른 구성요소 "에 배치" 이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 배치되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 소음감지 베개를 나타내는 도면이다. 도 1의 (a) 및 (b)는 각각 소음감지 베개의 평면도 및 단면도를 나타낸다. 도면의 단면도는 평면도의 Ⅰ-Ⅰ' 선에 따른 단면도이다. 도 1을 참조하면, 소음감지 베개(100)는 베개(110), 센서부(120L, 120R) 및 송신부(130L, 130R)를 포함한다.
베개(110)로서 다양한 종류의 베개가 사용될 수 있다. 센서부((120L, 120R) 및 송신부(130L, 130R)를 배치할 수 있는 한 베개(110)의 종류에는 제한이 없다. 일 실시 예로서, 센서부(120L, 120R) 및 송신부(130L, 130R)는 베개(110)로부터 탈착 또는 부착이 가능하다.
센서부(120L, 120R)는 베개(110)에 배치되며, 베개(110)의 주변 신호를 측정한다. 센서부(120L, 120R)는 베개(110)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 또한, 센서부(120L, 120R)는 사람이 누워 있을 때 사람의 귀 위치에 해당하는 곳에 설치될 수 있다. 이 경우, 사람의 귀 위치에 해당하는 곳은 사람의 표준 신체 사이즈를 활용하여 선택될 수 있다. 사람의 표준 신체 사이즈는 성별, 국가별, 인종별 등에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다. 센서부(120L, 120R)는 적어도 하나의 마이크로폰을 포함할 수 있다. 상기 마이크로폰은 음향 에너지를 전기 에너지로 바꾸어주는 전기 음향 변환기를 의미한다. 도면에는 센서부(120L, 120R)로서 6개의 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 어레이가 예로서 표현되어 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 상기한 예시 이외에 센서부(120L, 120R)로서 하나의 마이크로폰 또는 다양한 수의 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 어레이가 사용될 수 있다.
송신부(130L, 130R)는 베개(110)에 배치되며, 센서부(120L, 120R)로부터 측정된 신호를 외부로 전송한다. 송신부(130L, 130R)는 유선 또는 무선 방식의 송신부일 수 있다. 무선 방식의 송신부(130L, 130R)는 예로서 무선 사설망(wireless personal area network, WPAN) 방식 또는 무선랜(wireless local area network, WLAN) 방식을 사용하는 송신부일 수 있다. WPAN 방식을 사용하는 송신부(130L, 130R)는 예로서 블루투스(Bluetooth) 송신부, 지그비(ZigBee) 송신부일 수 있다. WLAN 방식을 사용하는 송신부(130L, 130R)는 예로서 와이파이(WiFi) 송신부일 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2는 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템의 블록도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템(200)은 소음감지 베개(100) 및 능동소음제어 모듈(210)을 포함한다.
소음감지 베개(100)는 베개(110), 센서부(120) 및 송신부(130)를 포함한다. 센서부(120) 및 송신부(130)의 기능, 구조 및 특징은 각각 도 1과 관련하여 상술한 센서부(120L, 120R) 및 송신부(130L, 130R)의 기능, 구조 및 특징과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략한다.
능동소음제어 모듈(210)은 송신부(130)의 신호를 수신하여 베개(110)의 주변 신호를 감소시키는 제어음을 생성한다. 상기 제어음은 베개(110)의 주변 신호와 약 180도 다른 위상을 가지는 신호일 수 있다. 이 경우 상기 제어음을 소음감지 베개(100)에 제공하면 파의 중첩원리에 의하여 베개(110)의 주변 신호를 줄일 수 있다. 상기 제어음의 진폭 또는 위상은 조정이 가능하며, 이를 통하여 베개(110)의 주변 신호의 감쇄 정도를 조정할 수 있다.
능동소음제어 모듈(210)은 수신부(220), 능동소음 제어부(230) 및 출력부(240)를 포함한다. 수신부(220)는 송신부(130)의 신호를 수신한다. 수신부(220)는 유선 또는 무선 방식의 수신부일 수 있다. 무선 방식의 수신부(220)는 예로서 WPAN 방식 또는 WLAN 방식을 사용하는 수신부일 수 있다. WPAN 방식을 사용하는 수신부(220)는 예로서 블루투스 수신부, 지그비 수신부일 수 있다. WLAN 방식을 사용하는 수신부(220)는 예로서 와이파이 수신부일 수 있다. 일례로, 송신부(130)로서 블루투스 송신부가 사용되는 경우, 수신부(220)로서 블루투스 수신부가 사용될 수 있다. 다른 예로, 송신부(130)로서 와이파이 송신부가 사용되는 경우, 수신부(220)로서 와이파이 수신부가 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 송신부(130)로서 지그비 송신부가 사용되는 경우, 수신부(220)로서 지그비 수신부가 사용될 수 있다.
능동소음 제어부(230)는 수신부(220)로부터 수신한 송신부(130)의 신호로부터 제어음 생성을 위한 제어입력 신호를 계산한다. 계산된 상기 제어입력 신호는 출력부(240)에 전달되며, 출력부(240)는 상기 제어음을 재생시켜 파의 중첩원리에 의하여 베개(110)의 주변 신호를 저감시킨다.
도 2를 다시 참조하면, 본 개시는 사람이 자는 동안 주위의 소음을 줄이기 위해 능동소음제어를 적용함에 있어 마이크로폰을 베개에 설치하고 측정된 신호를 유선 또는 무선 통신을 이용하여 전송할 수 있는 시스템에 관한 것이다. 본 개시에서 제안하는 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템은 소음감지 베개를 포함한다. 상기 소음감지 베개는 상기 베개의 주변 신호를 측정하는 센서부 및 상기 센서부로부터 측정된 신호를 외부로 전송하는 송신부를 포함한다. 상기 센서부 및 상기 송신부를 포함하는 소음감지 베개는 사람이 자는 동안 사람의 귀 위치에 해당하는 곳에서 발생하는 소음을 감지하여 이를 능동소음제어 모듈에 전송할 수 있다. 상기 능동소음제어 모듈은 상기 소음으로부터 제어음을 생성하여 능동소음제어를 수행할 수 있다. 즉, 일반적으로 건물환경에 능동소음제어를 적용하기 위해서는 사용되는 스피커와 마이크로폰의 설치가 문제가 될 수 있다. 특히 마이크로폰은 제어를 원하는 위치에 설치되어야 하는데 이는 사람이 생활하는 공간이 대부분이므로 그 설치에 어려움이 있다. 따라서 본 개시에서는 건물환경에서 특히 사람이 자는 동안 주위 소음을 줄이기 위해서 탈착 또는 부착이 가능한 마이크로폰과 측정된 신호를 유선 또는 무선 통신을 이용해 전송할 수 있는 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 시스템을 제안한다. 본 개시의 소음감지 베개는 사람이 자는 동안 능동소음제어를 적용하기에 용이성을 제공할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 310 블록에서, 베개에 배치된 센서부로부터 상기 베개의 주변 신호를 수신한다. 일 실시 예로서, 상기 센서부는 상기 베개의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 센서부는 사람이 누워 있을 때 사람의 귀 위치에 해당하는 곳에 설치될 수 있다. 이 경우, 사람의 귀 위치에 해당하는 곳은 사람의 표준 신체 사이즈를 활용하여 선택될 수 있다. 사람의 표준 신체 사이즈는 성별, 국가별, 인종별 등에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다. 상기 센서부는 하나의 마이크로폰 또는 복수의 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 어레이일 수 있다.
320 블록에서, 수신한 상기 주변 신호를 송신부를 사용하여 외부로 전송한다. 일 실시 예로서, 상기 송신부는 유선 또는 무선 방식의 송신부일 수 있다. 무선 방식의 상기 송신부는 예로서 WPAN 방식 또는 WLAN 방식을 사용하는 송신부일 수 있다. WPAN 방식을 사용하는 상기 송신부는 예로서 블루투스 송신부, 지그비 송신부일 수 있다. WLAN 방식을 사용하는 상기 송신부는 예로서 와이파이 송신부일 수 있다.
330 블록에서, 상기 송신부의 신호를 수신하여 상기 베개의 상기 주변 신호를 감소시키는 제어음을 생성한다. 일 실시 예로서, 상기 제어음은 상기 베개의 상기 주변 신호와 약 180도 다른 위상을 가지는 신호일 수 있다. 이 경우 상기 제어음을 상기 베개에 제공하면 파의 중첩원리에 의하여 상기 베개의 상기 주변 신호를 줄일 수 있다. 상기 제어음의 진폭 또는 위상은 조정이 가능하며, 이를 통하여 상기 베개의 상기 주변 신호의 감쇄 정도를 조정할 수 있다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 410 블록에서, 베개에 배치된 센서부로부터 상기 베개의 주변 신호를 수신한다. 일 실시 예로서, 상기 센서부는 상기 베개의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 센서부는 사람이 누워 있을 때 사람의 귀 위치에 해당하는 곳에 설치될 수 있다. 이 경우, 사람의 귀 위치에 해당하는 곳은 사람의 표준 신체 사이즈를 활용하여 선택될 수 있다. 사람의 표준 신체 사이즈는 성별, 국가별, 인종별 등에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다. 상기 센서부는 하나의 마이크로폰 또는 복수의 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 어레이일 수 있다.
420 블록에서, 수신한 상기 주변 신호를 송신부를 사용하여 외부로 전송한다. 일 실시 예로서, 상기 송신부는 유선 또는 무선 방식의 송신부일 수 있다. 무선 방식의 상기 송신부는 예로서 WPAN 방식 또는 WLAN 방식을 사용하는 송신부일 수 있다. WPAN 방식을 사용하는 상기 송신부는 예로서 블루투스 송신부, 지그비 송신부일 수 있다. WLAN 방식을 사용하는 상기 송신부는 예로서 와이파이 송신부일 수 있다.
430 블록에서, 수신부를 사용하여 상기 송신부의 상기 신호를 수신한다. 일 실시 예로서, 상기 수신부는 유선 또는 무선 방식의 수신부일 수 있다. 무선 방식의 상기 수신부는 예로서 WPAN 방식 또는 WLAN 방식을 사용하는 수신부일 수 있다. WPAN 방식을 사용하는 상기 수신부는 예로서 블루투스 수신부, 지그비 수신부일 수 있다. WLAN 방식을 사용하는 상기 수신부는 예로서 와이파이 수신부일 수 있다. 일례로, 상기 송신부로서 블루투스 송신부가 사용되는 경우, 상기 수신부로서 블루투스 수신부가 사용될 수 있다. 다른 예로, 상기 송신부로서 와이파이 송신부가 사용되는 경우, 상기 수신부로서 와이파이 수신부가 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 송신부로서 지그비 송신부가 사용되는 경우, 상기 수신부로서 지그비 수신부가 사용될 수 있다.
440 블록에서, 수신된 상기 송신부의 상기 신호를 사용하여 제어입력 신호를 계산한다.
450 블록에서, 계산한 상기 제어입력 신호를 사용하여 상기 제어음을 생성한다. 일 실시 예로서, 계산된 상기 제어입력 신호는 출력부에 전달되며, 상기 출력부는 상기 제어음을 생성할 수 있다. 상기 제어음은 상기 베개의 상기 주변 신호와 약 180도 다른 위상을 가지는 신호일 수 있다. 이 경우 상기 제어음을 상기 베개에 제공하면 파의 중첩원리에 의하여 상기 베개의 상기 주변 신호를 줄일 수 있다. 상기 제어음의 진폭 또는 위상은 조정이 가능하며, 이를 통하여 상기 베개의 상기 주변 신호의 감쇄 정도를 조정할 수 있다.
상기로부터, 본 개시의 다양한 실시 예들이 예시를 위해 기술되었으며, 아울러 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 가능한 다양한 변형 예들이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 그리고 개시되고 있는 상기 다양한 실시 예들은 본 개시된 사상을 한정하기 위한 것이 아니며, 진정한 사상 및 범주는 하기의 청구항으로부터 제시될 것이다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 베개에 배치되며, 상기 베개의 주변 음향 신호를 측정하는 센서부;
    상기 베개에 배치되며, 상기 센서부로부터 측정된 신호를 블루투스(Bluetooth) 송신부 또는 와이파이(WiFi) 송신부를 통하여 외부로 전송하는 송신부; 및
    상기 송신부의 신호를 블루투스(Bluetooth) 수신부 또는 와이파이(WiFi) 수신부를 통하여 수신하고, 제어입력 신호를 계산하여 상기 베개의 상기 주변 신호를 감소시키는 제어음을 생성하는 적어도 하나의 능동소음제어 모듈;을 포함하는 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서부는 마이크로폰 어레이를 포함하는 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 베개에 배치된 센서부로부터 상기 베개의 주변 음향 신호를 수신하는 과정;
    수신한 상기 신호를 블루투스 송신부 또는 와이파이 송신부를 통하여 외부로 송신하는 과정;
    능동소음제어 모듈이 블루투스 수신부 또는 와이파이 수신부를 통하여 상기 신호를 수신하고 제어입력 신호를 계산하여 상기 베개의 주변 음향 에너지 신호를 감쇄시키는 제어음을 생성하는 과정을 포함하는 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 센서부는 마이크로폰 어레이를 포함하는 소음감지 베개를 이용한 능동소음제어 방법.
  14. 삭제
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