KR101385839B1

KR101385839B1 - 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커장치

Info

Publication number: KR101385839B1
Application number: KR1020070096808A
Authority: KR
Inventors: 박동익; 권순열
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2014-04-16
Also published as: CN101459864A; EP2040484A3; US20090080678A1; EP2040484B1; EP2040484A2; KR20090031018A; CN101459864B; US8238572B2

Abstract

본 발명은 고품질 음향 특성을 제공하기 위한 격막 구조를 이용한 스피커 장치를 제안한다. 특히 본 발명은 격막 구조를 이용한 스피커 장치에 스피커 후면에서 발생하는 공명기 특성을 개선하기 위해 별도의 스피커 유닛을 추가로 장착한다. 이렇게 함으로써 공명기의 끝 부분에 도착하는 후면 소리는 추가된 스피커 유닛을 통한 소리에 의해 상쇄되어 명료도, 왜율 등의 특성이 개선되게 된다.

스피커, 왜율, 격막

Description

고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치{SPEAKER APPARATUS OF MOBILE COMMUNICATION TERMINAL FOR OUTPUTTING HIGH QUALITY SOUND}

본 발명은 이동 통신 단말기에 관한 것으로, 특히 고품질의 음향을 제공할 수 있도록 하는 이동 통신 단말기의 스피커 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 단말기에는 스피커 장치를 설치하기 위한 공간이 제공되는데, 이러한 공간은 이동 통신 단말기의 크기 제약으로 인해 한정된 크기를 가진다. 따라서, 이 공간을 활용하는 방식에 따라 음질, 명료도 등의 개선을 기대할 수 있는 것이다.

한편, 현재 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting: DMB)에 적합한 스피커 장치를 제공하기 위해 수화음 및 벨소리를 출력하는 스피커 유닛 외에 별도의 스피커 유닛이 추가로 설치되고 있다. 이와 같이 사용자가 생동감있게 디지털 멀티미디어 방송을 즐길 수 있도록 하기 위해 원음에 가까운 고품질의 오디오 성능이 요구되는 실정이다.

기존에는 스피커를 고정하고 밀폐를 위한 공명 공간을 확보함으로써 음량과 음질의 개선을 추구하였다. 이러한 방식은 음압, 일부의 저음 상승을 기대할 수 있 으나 음질, 명료도, 왜율(Total Harmonic Distortion: THD) 등에 있어서는 개선이 필요한 실정이다. 또한 이를 개선하기 위해 격막 구조를 이용한 스피커 장치를 구현함으로써 저음 영역을 개선한 방식이 개발되었다.

도 1은 종래의 격막 구조를 이용한 이동 통신 단말기의 스피커 장치(100)를 예시하고 있는데, 이 스피커 장치(100)는 서브 하우징(101a)과 커버(101b)로 구성된 스피커 하우징을 구비한다. 상기 스피커 하우징 내에는 스피커 유닛(109)을 장착하기 위한 장착 공간(102a)과 상기 장착 공간(102a)에 연결되는 공명 공간(102b)이 제공된다.

상기 서브 하우징(101a)은 그의 일면이 개방되고 그 내부에는 다양한 형상의 격막(113)들이 형성되어 있다. 상기 격막(113)들은 상기 서브 하우징(101a)의 내부 공간을 분할하는 역할을 한다. 이러한 격막 구조를 이용한 스피커 장치에서는 고품질 오디오 성능을 저해하는 주요 요인인 왜율 등의 특성 개선이 필요하다.

이와 같이 디지털 멀티미디어 방송 등을 이용하는데 있어 기존의 스피커 장치의 구조로는 원음에 가까운 음향을 제공하는데 한계가 있다. 게다가 사용자가 일반적으로 볼륨을 높인 상태로 디지털 멀티미디어 방송을 이용하게 되는데, 이에 따라 스피커 장치에서 볼륨을 높인 상태에서도 음향 특성에 대한 개선이 요구되는 실정이다. 뿐만 아니라 저음 재생 특성이 취약한 부분을 보완하면서도 명료도와 왜율도 함께 개선할 수 있는 스피커 장치가 개발될 필요성이 있다.

따라서, 본 발명은 이동 통신 단말기 내에 설치되면서, 고품질 음향 성능을 제공할 수 있도록 하는 이동 통신 단말기의 스피커 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 왜율을 개선함으로써 디지털 멀티미디어 방송을 이용하는 동안 원음에 가까운 음향을 제공할 수 있도록 하는 이동 통신 단말기의 스피커 장치를 제공한다.

상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은, 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치에 있어서, 내측면에 적어도 하나의 격막이 형성됨으로써 제1스피커 유닛이 장착되는 장착 공간 및 공명 공간으로 분할되는 내부 공간을 가지는 하우징을 포함하여 구성되며,상기 하우징은 상기 적어도 하나의 격막에 의해 형성되는 사운드 통로를 포함하며, 제2스피커 유닛은 상기 사운드 통로의 끝 부분에 장착되는 것임을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치에 있어서, 오디오 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기와, 상기 증폭기의 출력단과 연결되며, 상기 증폭기로부터 입력되는 오디오 신호를 외부로 출력하는 제1스피커 유닛과, 상기 증폭기의 입력단과 연결되며, 상기 제1스피커 유닛의 후면으로부터의 오디오 신호를 상쇄시키기 위해 상기 증폭기로 입력되는 오디오 신호와 동일한 오디오 신호가 입력되면 입력된 오디오 신호를 상기 제1스피커 유닛이 장착된 공간을 향하여 출력하는 제2스피커 유닛을 포함하여 구성되며, 상기 제2스피커 유닛은 상기 스피커 장치의 내측면에 격막들이 형성됨으로써 분할된 내부 공간 중 상기 제1스피커 유닛이 장착되는 공간을 기준으로 상기 격막들에 의해 형성되는 통로의 끝 부분에 위치함을 특징으로 한다.

본 발명은 음압출력, 음향 왜율, 명료도 등을 개선함으로써 멀티미디어 파일 감상, 디지털 멀티미디어 방송 시청 등에 있어서 이동 통신 단말기의 스피커 장치를 통해 원음에 가까운 음향을 구현할 수 있게 되었다. 또한 본 발명은 스피커 후면의 소리에 의한 공명 특성을 개선하기 위해 단지 하나의 스피커 유닛 추가만으로도 음향 특성의 개선이 가능하며, 특히 고음질의 풍부한 음향의 제공이 가능한 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 추가 스피커 유닛이 장착되는 이동 통신 단말기의 스피커 장치를 나타내는 분리 사시도인 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 스피커 장치를 분리했을 경우의 서브 하우징(200)을 예시하고 있는데, 서브 하우징(200)은 도 1에서와 같이 격막들(205)로 인해 내부 공간이 분할된다. 이러한 격막들(205)을 통해 공명 공간(215)이 형성되는데, 공명 공간(215)은 스피커 유닛들이 장착되는 공간을 제외한 공간으로 규정한다. 다시 말하면, 스피커 장치의 내측면에 격막들이 형성됨으로써 분할된 내부 공간에는 제1스피커 유닛이 장착되는 공간 이외에 상기 장착되는 공간에 연결되는 공명 공간이 제공되는 것이다. 이러한 공명 공간(215)을 가지는 서브 하우징(200)은 커버(도시하지 않음)와 결합되어 폐쇄된다.

본 발명에서는 제1스피커 유닛의 후면 소리에 의한 왜율 저하 등의 특성 개선을 위해 제2스피커 유닛을 추가로 장착한다. 제1스피커 유닛 및 제2스피커 유닛이 장착되는 위치를 살펴보면, 그 격막들(205)에 의해 분할되는 공간들 중에서 제1 스피커 유닛은 도면부호 210에 지시되는 위치에 장착되며, 제2스피커 유닛은 도면부호 220에 의해 지시되는 위치에 장착된다. 이때, 제2스피커 유닛은 격막들(205) 사이의 통로 끝 부분에 도달하는 제1스피커 유닛의 후면 소리를 상쇄시킬 수 있도록 하기 위해 통로 끝 부분에 장착되는 것이 바람직하다.

한편, 이동 통신 단말기의 스피커 장치에서 공명 공간을 구성할 때, 공진 주파수는 체적 및 경로의 길이에 의해 결정된다. 즉, 스피커 장치의 공진 주파수는 스피커 장치 내부 공간의 체적과 공명 공간의 길이에 반비례하고, 공명 공간의 단면적에 비례하는 특성을 갖는다. 하지만 스피커 장치는 이동 통신 단말기에 장착되는 것으로, 그 크기에 있어 제한이 있어 스피커 하우징의 내부 공간도 제한되기 때문에 고정된 공명 공간에서 음향 성능을 개선하기 위해 통로의 설계가 필요한 것이다. 이러한 통로의 설계는 제한된 스피커 하우징의 공명 공간의 길이를 길게 하면서 그 단면적을 줄이는 방식으로 이루어진다. 이와 같이 통로를 구성함으로써 별도의 공명통을 쓰지 않고도 격막을 이용하여 공명 공간을 확보할 수 있으며, 이러한 격막 구조를 사용함으로써 스피커 장치로부터 출력되는 음향의 저음 영역을 강조하는데 유리하게 된다.

일반적으로 특정 주파수 대역용 스피커 장치를 서브 하우징(200)에 격막들 없이 장착하였을 때, 그 스피커 장치는 그 주파수 대역 이외에서는 음향을 적절하게 구현하기 어렵다. 예를 들어, 제1스피커 유닛이 1kHz 대역용일 경우 그 제1스피커 유닛의 공진 주파수는 1~ 1.2kHz 이상 상승하게 되어 저음 영역의 음향을 적절하게 구현하지 못한다. 이러한 경우 제1스피커 유닛의 1kHz 미만의 저음 보강을 위 하여 1kHz의 주파수 파장인 34㎝에서 λ/2에 해당하는 길이 즉, 17㎝에 해당하는 길이로 통로의 길이를 설정한다. 이와 같이 본 발명에 따른 스피커 장치에서 통로의 길이는 그 스피커 유닛의 공진 주파수 파장의 절반에 해당하는 길이로 설정되는 것이 바람직하다. 이같은 통로의 길이로 공명 공간(215)을 조성함으로써 격막이 있는 제1스피커 유닛 후면쪽으로 전달되는 영향력이 줄어들게 된다.

이하, 상기 도 2에 도시된 스피커 장치를 구비한 이동 통신 단말기의 구성을 보인 도면인 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에서는 이동 통신 단말기(300)의 개략적인 구성을 예시하고 있으며, 특히 음성 처리부(310)와 서브 하우징(200) 등의 구성부를 예시하고 있다.

음성 처리부(310)는 증폭기(320) 및 필터(330)를 포함하며, 그 중에서도 증폭기(320)는 입력되는 오디오 신호를 증폭하여 제1스피커 유닛(340)으로 그 증폭된 신호를 전달한다. 제1스피커 유닛(340)은 그 증폭기(320)의 출력단과 연결되며, 그 증폭기(320)로부터 입력되는 오디오 신호를 외부로 출력하는 역할을 한다.

그리고 증폭기(320)로 입력되는 오디오 신호와 동일한 신호는 제2스피커 유닛(350)으로 전달되는데, 사용자가 원하는 주파수 대역을 이용할 수 있도록 증폭기 (320)의 입력단과 제2스피커 유닛(350)의 입력단 사이에 필터(330)가 부가적으로 구비될 수 있다. 이에 따라 필터(330)를 통해 증폭기(320)로 입력되는 오디오 신호와 동일한 신호가 필터링되어 제2스피커 유닛(350)으로 전달된다. 여기서, 제2스피커 유닛(350)이 전대역용 스피커 유닛일 경우에는, 필터(330)는 사용자가 원하는 주파수 대역에 해당하는 신호 파형만 통과시켜 제2스피커 유닛(350)로 전달한다. 이러한 기능을 위한 필터(330)로는 저역필터(LPF), 고역필터(HPF), 대역통과필터(BPF) 등이 이용될 수 있다.

이와 같이 제2스피커 유닛(350)은 그 증폭기(320)의 입력단과 직접 연결되거나 필터(330)를 통해 그 증폭기(320)의 입력단과 연결될 수 있다. 이러한 제2스피커 유닛(350)은 제1스피커 유닛(340)의 후면으로부터의 오디오 신호를 상쇄시키기 위해 그 증폭기(320)로 입력되는 오디오 신호와 동일한 오디오 신호가 입력되면 그 입력된 오디오 신호를 제1스피커 유닛(340)이 장착된 공간을 향하여 출력한다. 이러한 제2스피커 유닛(350)은 스피커 장치(200)의 내측면에 격막들(205)이 형성됨으로써 분할된 내부 공간 중 제1스피커 유닛(340)이 장착되는 공간을 기준으로 그 격막들(205)에 의해 형성되는 통로의 끝 부분에 위치하게 된다.

한편, 제1스피커 유닛(340)은 디지털 멀티미디어 방송 등에 따른 음향을 출력하기 위한 용도로 사용되며, 제2스피커 유닛(350)은 음향 출력이 목적이기보다는 제1스피커 유닛(340)의 출력 특성을 개선하기 위한 용도로 사용된다. 특히 제2스피커 유닛(350)을 통해 출력되는 신호 크기는 제1스피커 유닛(340)의 후면 소리를 상쇄시키기 위해 그 후면 소리의 신호 크기와 거의 같아야 한다. 제1스피커 유닛(340)의 앞면으로부터의 소리 이외에 후면으로부터도 소리가 출력되는데, 그 소리들이 예를 들어, 9:1, 8:2 등의 크기 비율로 출력된다고 가정했을 때, 제2스피커 유닛(350)로부터 출력되는 신호의 크기는 증폭기(320)를 통과하지 않았기 때문에 제1스피커 유닛(340)의 후면에서의 신호 크기와 거의 비슷하게 되는 것이다.

한편, 제2스피커 유닛(350)의 동작 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같 다. 입력 신호가 동시에 각각 증폭기(320)와 필터(330)로 전달되면, 제1스피커 유닛(340) 및 제2스피커 유닛(350) 각각으로부터 신호가 출력된다. 이때, 제1스피커 유닛(340)의 후면에서 발생하는 소리는 격막(205)들에 의해 형성된 통로를 따라 통로 끝 부분에 도달하게 되는데, 이 소리는 그 통로 끝 부분에 장착된 제2스피커 유닛(350)으로부터 발생하는 소리에 의해 상쇄된다. 즉, 제1스피커 유닛(340)의 후면 소리는 제2스피커 유닛(350)의 앞면으로부터의 소리와 만나게 되어 상쇄되는 것이다. 이렇게 함으로써, 제1스피커 유닛(340)의 후면 소리를 제거할 수 있게 되어, 앞면으로부터의 소리가 후면 소리에 의해 방해받는 일 없이 출력될 수 있게 된다. 또한 본 발명에 따르면 격막을 사용하는 모든 경우에 상기와 같이 추가 스피커 유닛을 이용한다면, 음향 출력 용도로 사용되는 스피커 주변의 소리를 처리하는 것이 가능하게 된다.

한편, 상기와 같이 추가 스피커를 장착하여 노이즈를 감쇠시키는 방식은 스테레오형 이동통신 단말기의 경우에도 적용 가능하다. 도 4는 스테레오 이동통신 단말기의 경우 추가 스피커가 장착되는 구성을 예시하고 있다. 스테레오 이동통신 단말의 경우 오른쪽과 왼쪽에 해당하는 스피커가 2개가 장착된다. 도 4에 도시된 바와 같이 오른쪽에 해당하는 스피커 유닛을 제1스피커 유닛(340)으로 하고, 증폭기(360)를 통해 입력되는 신호를 출력하는 스피커 유닛을 제3스피커 유닛(370)이라고 하면, 제2스피커 유닛(350)을 장착함으로써 제1스피커 유닛(340)과 제3스피커 유닛(370)의 후면에서 발생하는 소리를 감쇄시킬 수 있게 된다. 도 4에서와 달리 증폭기(320), 필터(330), 증폭기(360)에 각각의 입력신호가 전달되도록 도 5에서와 같이 스피커 장치를 구현할 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 추가 스피커 유닛을 이용할 경우에 왜율 특성이 얼마만큼 개선되는지를 살펴보기 위해 하기 표 1 및 표 2를 참조한다. 표 1 및 표 2는 기존의 이동 통신 단말기에 설치된 스피커 장치의 성능과 본 발명에 따른 스피커 장치의 특성을 비교한 것이다.

	기존	본 발명	개선 비율
800Hz	14.44%	12.59%	12.81% up
1KHz	10.78%	9.41%	12.7% up
5KHz	0.10%	0.10%	-

상기 표 1은 낮은 이득(Low Gain)일 경우 왜율 특성의 개선 비율을 보여주는 표이다. 상기 표 1에서 비교된 바와 같이. 본 발명에 따른 스피커 장치의 음향은 기존의 스피커 장치에 비해 왜율 특성이 12% 이상 개선됨을 알 수 있다.

	기존	본 발명	개선 비율
800Hz	18.37%	15.80%	14% up
1KHz	13.97%	11.89%	14.9% up
5KHz	0.10%	0.10%	-

상기 표 2는 높은 이득(High Gain)일 경우 왜율 특성의 개선 비율을 보여주는 표이다.

상기 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이 높은 이득에서의 개선 비율이 낮은 이득에서 보다 높음을 알 수 있다. 즉, 사용자가 스피커 장치의 볼륨을 키울수록 보다 개선된 음향을 들을 수 있다는 것을 의미한다. 이는 사용자가 디지털 멀티미디어 방송을 시청할 때 일반적으로 볼륨을 높여 시청한다는 점을 고려해 본다면 더욱 효과적인 음질 개선인 것이다.

도 1은 종래의 격막 구조를 이용한 이동 통신 단말기의 스피커 장치를 나타내는 분리 사시도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 추가 스피커 유닛이 장착되는 이동 통신 단말기의 스피커 장치를 나타내는 분리 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 스피커 장치를 구비한 이동 통신 단말기의 구성을 보인 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스테레오 이동통신 단말기의 스피커 장치의 구성을 보인 도면,

도 5는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 스테레오 이동통신 단말기의 스피커 장치의 구성을 보인 도면.

Claims

고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치에 있어서,

내측면에 적어도 하나의 격막이 형성됨으로써 제1스피커 유닛이 장착되는 장착 공간 및 공명 공간으로 분할되는 내부 공간을 가지는 하우징을 포함하여 구성되며,

상기 하우징은 상기 적어도 하나의 격막에 의해 형성되는 사운드 통로를 포함하며, 제2스피커 유닛은 상기 장착 공간을 기준으로 상기 사운드 통로의 끝 부분에 장착되어 상기 제1스피커 유닛의 후면으로부터 출력되는 후면 소리를 상쇄시키는 소리를 출력함을 특징으로 하는 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치.
제1항에 있어서, 상기 사운드 통로의 길이는

상기 제1스피커 유닛의 공진 주파수 파장의 절반에 해당하는 길이임을 특징으로 하는 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치.
고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치에 있어서,

오디오 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기와,

상기 증폭기의 출력단과 연결되며, 상기 증폭기로부터 입력되는 오디오 신호를 외부로 출력하는 제1스피커 유닛과,

상기 증폭기의 입력단과 연결되며, 상기 제1스피커 유닛의 후면으로부터의 오디오 신호를 상쇄시키기 위해 상기 증폭기로 입력되는 오디오 신호와 동일한 오 디오 신호가 입력되면 입력된 오디오 신호를 상기 제1스피커 유닛이 장착된 공간을 향하여 출력하는 제2스피커 유닛을 포함하여 구성되며,

상기 제2스피커 유닛은 상기 스피커 장치의 내측면에 격막들이 형성됨으로써 분할된 내부 공간 중 상기 제1스피커 유닛이 장착되는 공간을 기준으로 상기 격막들에 의해 형성되는 통로의 끝 부분에 위치함을 특징으로 하는 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치.
제3항에 있어서,

상기 증폭기의 입력단 및 상기 제2스피커 유닛의 입력단에 연결되며, 상기 증폭기로 입력되는 오디오 신호와 동일한 오디오 신호가 입력되면 입력된 오디오 신호를 필터링하여 상기 제2스피커 유닛에 전달하는 필터를 더 포함함을 특징으로 하는 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치.
제4항에 있어서, 상기 필터는

저역 통과 필터, 고역 통과 필터, 대역 통과 필터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치.
제3항에 있어서, 상기 통로의 길이는,

상기 제1스피커 유닛의 공진 주파수 파장의 절반에 해당하는 길이임을 특징으로 하는 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치.
제3항에 있어서,

상기 스피커 장치의 내측면에 격막들이 형성됨으로써 분할된 내부 공간에는 상기 제1스피커 유닛이 장착되는 공간 이외에 상기 장착되는 공간에 연결되는 공명 공간이 제공됨을 특징으로 하는 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 하우징과 결합되는 커버를 더 포함함을 특징으로 하는 고품질 음향을 출력하기 위한 이동 통신 단말기의 스피커 장치.