KR101492751B1 - 원치 않는 사운드들을 제거하는 마이크로폰 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

장치는 사운드를 검출하고 검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하도록 구성되는 제 1 트랜스듀서를 포함한다. 상기 장치는 또한 진동 및/또는 사운드를 검출하고 검출된 진동들 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하도록 구성되는 제 2 트랜스듀서를 포함한다. 제 2 트랜스듀서는 제 1 트래스듀서보다 음향적으로 더 적게 반응한다. 상기 장치는 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하도록 구성되는 프로세서에 제 1 및 제 2 신호들을 송신하도록 구성되는 인터페이스를 포함한다.

Description

원치 않는 사운드들을 제거하는 마이크로폰 장치 및 방법{A MICROPHONE APPARATUS AND METHOD FOR REMOVING UNWANTED SOUNDS}

본 출원은 방법 및 장치에 관한 것이다. 일부 실시예들에서 상기 방법 및 장치는 전자 디바이스의 마이크로폰 컴포넌트(component)에 관한 것이다.

일부 전자 디바이스들은 오디오를 캡처하기 위한 마이크로폰 컴포넌트들을 포함한다. 전자 디바이스의 마이크로폰 컴포넌트는 전형적으로 전자 디바이스와 통합되고 전자 디바이스 내에 위치되어 있어서, 전자 디바이스의 주변 환경으로부터 오디오를 캡처한다.

전자 디바이스의 마이크로폰 컴포넌트는 멤브레인(membrane)을 포함할 수 있고 이 멤브레인은 자신에게 입사하는 사운드에 응답하여 움직인다. 멤브레인의 움직임이 검출되고 마이크로폰 컴포넌트의 회로소자는 오디오 신호를 생성할 수 있다.

전자 디바이스의 환경으로부터 오디오를 캡처할 때 마이크로폰 컴포넌트의 멤브레인은 전자 디바이스의 다른 진동들의 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스의 구조적 기계 진동들이 멤브레인의 움직임의 원인일 수 있다. 기계적 진동들에 의한 멤브레인의 움직임은 오디오 신호로 변환될 수 있다. 이것은 전자 디바이스의 조작과 같은 기계적 진동들, 전자 디바이스 내의 다른 컴포넌트들의 움직임 또는 전자 디바이스의 다른 외부 기계적 진동들이 오디오 신호에서 잡음으로 표현되는 것을 의미한다. 사운드에 의하지 않은 오디오 신호 내의 잡음은 따라서 오디오 신호를 현저하게 악화시키고, 결과적으로 불량한 사용자 경험을 발생시킬 수 있다.

마이크로폰 컴포넌트 주위에 직접 접하는 고무 가스켓들과 같은 진동 완충 재료(dampening material)를 이용하여 전자 디바이스의 기계적 진동들로부터 마이크로폰을 분리시키는 것이 공지되어 있다. 그러나, 일부 전자 디바이스들은 크기가 작아서 전자 디바이스 내부에 진동 완충 재료에 맞는 이용 가능한 공간의 양이 제한된다. 이것은 작은 전자 디바이스들 내의 작고 경량의 마이크로폰 컴포넌트들로부터 기계적 진동을 효율적으로 분리하는 것을 달성하는 것이 어려울 수 있음을 의미한다.

다른 공지되어 있는 기계 장치는 유동 백 플레이트(back plate) 상에 마이크로폰 컴포넌트를 장착한다. 백 플레이트는 전자 디바이스가 기계적 진동들을 겪을 때 마이크로폰 컴포넌트와 함께 진동하도록 설계된다. 그러나, 마이크로폰 컴포넌트의 멤브레인과 백 플레이트의 질량의 차이로 인해 멤브레인의 주파수 응답 및 백 플레이트의 주파수 응답의 오정합이 일어날 수 있다. 주파수 응답 오정합은 잡음 제거 성능의 불량을 야기할 수 있다. 더군다나 유동 백 플레이트로 인해 전자 디바이스가 기계적 진동들을 겪지 않는 환경에서 마이크로폰 컴포넌트의 성능이 저하될 수 있다.

대안으로 공지되어 있는 장치는 가속 센서들을 이용하여 전자 디바이스의 움직임을 검출한다. 전자 디바이스의 가속은 오디오 신호 내의 어떤 “잡음들”이 기계적 진동들에 의한 것인지를 결정하기 위해 검출되고 마이크로폰 컴포넌트에 의해 생성되는 오디오 신호와 정합된다. 그 후에 전자 디바이스가 기계적 진동들을 받게 될 때 생성되는 오디오 신호들을 제거하기 위해 오디오 신호에 디지털 신호 프로세싱이 적용된다. 그러나, 가속 센서들은 기계적 진동의 다양한 주파수들에서 마이크로폰 멤브레인 컴포넌트와 상이한 진동 감도들을 가질 수 있고, 이는 잡음 제거 성능을 불량하게 할 수 있다. 더욱이 멤브레인 및 가속기 모두를 포함하는 마이크로폰 컴포넌트의 제작에는 비 최적 제조 솔루션이 요구될 수 있고 이는 고가일 수 있다.

잡음-제거 마이크로폰들은 잡음이 있는 주변 환경들 내에서 명확한 통신이 요구되는 곳에서 이용될 수 있다. 잡음 제거 마이크로폰 설계들은 수동 잡음 제거 마이크로폰 또는 능동 잡음 제거 마이크로폰일 수 있다.

능동 잡음-제거 마이크로폰은 2개의 개별 마이크로폰 요소들 및 상기 2개의 마이크로폰 요소들로부터의 2개의 신호들을 전기적으로 구별하는 회로 소자를 포함할 수 있다. 2개의 마이크로폰 요소들은 제 1 마이크로폰 요소가 원하는 음성 입력 및 음성 주변에 있는 배경 잡음을 수신하고 제 2 마이크로폰 요소가 실질적으로 배경 잡음만을 감지하도록 배열된다. 그러므로, 잡음이 감소된 음성 신호는 능동 잡음-제거 마이크로폰의 회로 소자에 의해 제 1 마이크로폰 신호로부터 제 2 마이크로폰 신호를 공제함으로써 생성될 수 있다.

능동 잡음 제거 마이크로폰 시스템은 내장된 교정 기능을 이용하여 마이크로폰들로부터의 상대적인 신호 레벨들에 기초하여 두 마이크로폰들을 교정할 수 있다. 잡음 제거 마이크로폰 시스템의 동작 중에 마이크로폰들의 출력 값들이 모니터링된다. 능동 잡음 제거 알고리즘은 2개의 마이크로폰들의 어떠한 신호 레벨의 차도 음향 압력 파 레벨 차들로부터 발생된다고 결정한다. 그러나, 온도 변화로 인해 하나의 마이크로폰 출력이 변하게 되고 교정 기능이 보상되지 않으면, 잡음 제거 알고리즘이 예측되지 않을 뿐만 아니라 수행되지 않을 것이다. 실제로, 2개의 마이크로폰들의 감도들을 교정된 값에 대해 상이하게 변화시키는 어떤 환경으로 인해 전체 시스템의 성능이 저하될 것이다. 마이크로폰들의 서로에 대한 감도차는 마이크로폰들 사이의 상대적 고속 온도 차에 의해 발생될 수 있다. 이것은 예를 들어 다른 마이크로폰을 예로 섭씨 50도로 가열하는 디바이스 내의 전력 증폭기에 의해 야기될 수 있다. 마이크로폰들이 동일하지 않으면 이것들은 주변 온도에 변화들에 상이하게 반응할 것이고, 이로 인해 하나의 마이크로폰에서의 감도 변화가 다른 마이크로폰에서의 감도 변화가 더 크게 된다.

대안으로 공지되어 있는 장치가 도 4에 도시된다. 이 장치는 각각 기판(470)에 의해 지지되는 마이크로-기계 메시(mesh)에 의해 형성되는 복수의 제 1 멤브레인들(420)로 구성되는 직접 디지털 마이크로폰을 포함한다. 제 2 멤브레인(410) 및 복수의 제 1 멤브레인들(420)은 2개의 다른 지점들에 위치된다. 복수의 제 1 멤브레인들(420)로 구성되는 직접 디지털 마이크로폰은 개별 제 1 멤브레인들(460)로 구성된다. 제 2 멤브레인(410)은 기판(470)에 의해 지지되고 복수의 제 1 멤브레인들(420) 위에 위치되어 복수의 제 1 멤브레인들(420) 및 제 2 멤브레인(410) 사이에 챔버(430)를 형성한다. 압력 센서(440)는 챔버(430) 내의 압력에 응답한다. 구동 일렉트로닉스(450)는 압력 센서(440)에 응답하고 복수의 제 1 멤브레인들(420)의 위치들을 제어한다. 폴링 일렉트로닉스(polling electronics)(450)는 복수의 제 1 멤브레인들(420)의 위치들에 응답하고 디지털 출력 신호를 발생시킨다.

다른 공지되어 있는 장치가 도 5에 도시된다. 상기 장치는 적어도 2개의 멤브레인들을 포함하고 하나의 멤브레인은 다른 멤브레인에 비해 감도가 낮다. 이 멤브레인들 중 어느 것도 적층되지 않고, 상기 장치는 포화 없이 고 SPL 레벨들에서 오디오의 녹화가 가능하다. 감도가 낮은 멤브레인의 잡음 플로어(noise floor)는 더 높고 SNR은 더 낮다.

도 5의 장치는 바람, 교통, 인파 등으로 인한 상태들과 같이 잡음이 있는 상태들 동안 모바일 디바이스가 동작하도록 한다. 고역 통과 전기 필터는 바람이 부는 상태들에서 동작 가능하도록 마이크로폰 캡슐 및 ASIC 사이에서 구현될 수 있다. 그러나, 이는 적어도 3가지 이유들로 인해 불완전한 해법이다: 1) 마이크로폰 출력 신호는 흔히 바람 잡음(wind noise)에 의해 이미 포화된다, 2) 바람이 불지 않는 환경에서의 바람직한 오디오 품질의 요구들은 바람 잡음을 큰 비율로 계속 통과시키는 지점에 고역 통과 필터가 세팅될 것을 필요로 한다, 그리고 3) 이 전략은 디지털 마이크로폰들에서는 가능하지 않다. DSP 회로소자를 이용하여 마이크로폰들의 다수의 어레이(array)로부터 바람 신호를 소거하기 위한 시도들이 있어 왔으나, 이 시도들은 효율성을 제한해 왔다. 각각의 멤브레인은 상이한 감도를 가지며 각각 별개의 신호를 출력한다. 본 예에서, 덜 민감한 멤브레인으로부터의 신호만이 허용 가능한 왜곡 레벨을 가지며, 그 신호만 추가 프로세싱을 위해 선택되고 다른 신호들은 고 진폭 사운드 필드가 멤브레인 및 ADC들의 총 규모의 출력을 초과할 때의 신호 클리핑(clipping)으로 인해 과도하게 왜곡될 수 있으므로 무시/폐기된다. 게다가, 또한 바람 잡음 레벨들에 기초하여 선택적으로 활성화될 수 있는 하나의 또는 양 신호 경로들 상에 고역 통과 필터가 있을 수 있다. 연속되어 있는 신호 경로 상의 필터가 활성화되어서, 신호가 이 방식으로 추가로 왜곡되는 일부 경우들에서 바람 잡음이 더 감소될 수 있다.

본 출원의 실시예들은 상기 문제들 중 하나 또는 여러 개를 처리하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 하나의 실시예에서 장치가 제공되고, 상기 장치는: 사운드를 검출하고 검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하도록 구성되는 제 1 트랜스듀서와, 진동 및/또는 사운드를 검출하고 검출된 진동 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하도록 구성되고, 제 1 트랜스듀서보다 음향 응답성이 더 적은 제 2 트랜스듀서와, 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하도록 구성되는 프로세서에 제 1 및 제 2 신호들을 송신하도록 구성되는 인터페이스를 포함한다.

바람직하게 제 1 및 제 2 트랜스듀서들은 동일한 유형으로 이루어진다.

바람직하게 상기 장치는 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하도록 구성되는 수정 모듈을 포함한다. 더 바람직하게 수정 모듈은 제 1 신호로부터 제 2 신호를 공제하도록 구성된다.

바람직하게 제 2 트랜스듀서는 장치의 진동들, 장치의 바람 잡음 및 핸들링, 원치 않는 사운드 중 하나 이상을 포함하는 원치 않는 진동들을 검출하도록 구성된다.

바람직하게 제 1 트랜스듀서 및 제 2 트랜스듀서는 서로 인접한다. 제 1 트랜스듀서 및 제 2 트랜스듀서는 동일한 기판 상에 위치될 수 있다. 기판은 마이크로전기기계 시스템 칩일 수 있다.

바람직하게 제 2 트랜스듀서는 장치와 실질적으로 음향 분리된다. 더 바람직하게 상기 제 2 트랜스듀서는 장치와 음향적으로 분리된다. 더욱 바람직하게 커버는 제 2 트랜스듀서 위에 위치되고 제 2 트랜스듀서를 장치로부터 음향적으로 실질적으로 분리시킨다. 바람직하게 커버는 제 2 트랜스듀서에 부착된다. 바람직하게 진공 또는 부분 진공은 제 2 트랜스듀서의 멤브레인이 움직이는 공간 내에 위치된다.

바람직하게 장치는 제 1 신호를 제 1 채널 상에서 송신하는 제 1 인터페이스 및 제 2 신호를 제 2 채널 상에서 송신하는 제 2 인터페이스를 포함한다.

바람직하게 수정 모듈은 제 1 신호 및 제 2 신호의 위상들을 얼라인(align)하도록 구성되는 얼라인 모듈을 포함한다. 추가 또는 대안으로 수정 모듈은 제 1 신호 및 제 2 신호의 진폭들을 얼라인하도록 구성되는 얼라인 모듈을 포함할 수 있다.

바람직하게 제 1 트랜스듀서의 주파수 응답은 제 2 트랜스듀서의 주파수 응답과 실질적으로 동일하다. 제 2 트랜스듀서는 음향 신호들에 감도가 더 낮을 수 있다. 대안으로, 제 2 트랜스듀서는 제 1 트랜스듀서에 하나 이상의 상이한 주파수 범위들에 대해 응답할 수 있다. 바람직하게 제 2 트랜스듀서는 장치의 진동들과 같이 원치 않는 진동들의 하나 이상의 주파수 범위들에 대응하는 하나 이상의 주파수 범위들로 튜닝된다. 바람직하게 제 1 트랜스듀서는 하나 이상의 오디오 주파수 범위들에 대응하는 하나 이상의 주파수 범위들로 튜닝된다.

바람직하게 제 1 트랜스듀서 및/또는 제 2 트랜스듀서는 마이크로폰 멤브레인을 포함한다.

바람직하게 제 1 신호는 적어도 하나의 오디오 소스로부터 발생되고 제 2 신호는 오디오 소스가 아닌 적어도 하나의 다른 소스로부터 발생된다. 바람직하게 적어도 하나의 다른 소스는 기계적 진동들의 소스이다.

다른 실시예에서 장치가 제공되고, 장치는 사운드를 검출하는 수단; 검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하는 수단; 진동 및/또는 사운드를 검출하며, 상기 사운드를 검출하는 수단보다 음향 응답성이 적은 진동 및/또는 사운드를 검출하는 수단; 검출된 진동 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하는 수단; 및 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하도록 구성되는 프로세서에 제 1 및 제 2 신호들을 송신하는 수단을 포함한다.

또 다른 실시예에서 장치가 제공되고, 상기 장치는: 적어도 하나의 프로세서; 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 메모리를 포함하고, 적어도 하나의 메모리 및 컴퓨터 프로그램은 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 장치로 하여금 적어도: 제 1 트랜스듀서에 의해 사운드를 검출하고 검출되는 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하도록 하고; 제 1 트랜스듀서보다 음향 응답성이 적은 제 2 트랜스듀서에 의해 진동 및/또는 사운드를 검출하여 검출된 진동 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하도록 하고; 그리고 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하도록 구성되는 프로세서에 제 1 신호 및 제 2 신호를 송신하게 한다.

다른 실시예에서 장치가 제공되고, 상기 장치는: 사운드를 검출하고 검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하도록 구성되는 제 1 트랜스듀서; 및 진동 및/또는 사운드를 검출하고 검출된 진동 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하도록 구성되는 제 2 트랜스듀서로서, 제 2 트랜스듀서는 제 1 트랜스듀서보다 음향 응답성이 더 적은 제 2 트랜스듀서; 및 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.

추가적인 실시예에서 장치가 제공되고, 상기 장치는 사운드를 검출하는 수단; 검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하는 수단, 진동 및/또는 사운드를 검출하며, 사운드를 검출하는 수단보다 음향 응답성이 더 적은, 진동 및/또는 사운드를 검출하는 수단; 검출된 진동 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하는 수단; 및 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하는 수단을 포함한다.

더 추가적인 실시예에서 장치가 제공되고, 상기 장치는: 적어도 하나의 프로세서, 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 메모리를 포함하고, 적어도 하나의 메모리 및 컴퓨터 프로그램은 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 장치로 하여금 적어도: 제 1 트랜스듀서에 의해 사운드를 검출하고 검출되는 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하도록 하고; 제 1 트랜스듀서보다 음향 응답성이 더 적은 제 2 트랜스듀서에 의해 진동 및/또는 사운드를 검출하여 검출된 진동 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하도록 하고; 그리고 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하게 한다.

다른 실시예에서 방법이 제공되고 상기 방법은: 제 1 트랜스듀서로 사운드를 검출하는 단계와, 검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하는 단계와, 제 2 트랜스듀서로 진동 및/또는 사운드를 검출하는 단계 - 제 2 트랜스듀서는 제 1 트랜스듀서보다 음향 응답성이 더 적음 - 와, 검출된 진동 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하는 단계와, 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하도록 구성되는 프로세서에 제 1 신호 및 제 2 신호를 송신하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서 방법이 제공되고 상기 방법은: 제 1 트랜스듀서로 사운드를 검출하는 단계와, 검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하는 단계와, 제 2 트랜스듀서로 진동 및/또는 사운드를 검출하는 단계 - 제 2 트랜스듀서는 제 1 트랜스듀서보다 음향 응답성이 더 적음 - 와, 검출된 진동 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하는 단계와, 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서 장치를 제작하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 사운드를 검출하고 검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하는 제 1 트랜스듀서 및 진동 및/또는 사운드를 검출하고 검출된 진동 및/또는 사운드에 기초하여 제 2 신호를 생성하는 제 2 트랜스듀서를 기판 상에 위치시키는 단계 - 상기 제 2 트랜스듀서는 제 1 트랜스듀서보다 음향 응답성이 더 적음 - 와, 제 2 신호에 기초하여 제 1 신호를 수정하는 수단에 제 1 신호 및 제 2 신호를 송신시키는 인터페이스에 제 1 트랜스듀서 및 제 2 트랜스듀서를 접속시키는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서 프로세서 상에서 실행될 때 상기 방법들의 단계들을 수행하도록 적응되는 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

본 출원 및 본 출원이 효과적으로 실행될 수 있는 방법에 대한 더 양호한 이해를 위해, 이제 첨부 도면들이 예로서 참조될 것이다:
도 1은 일부 실시예들의 개략도를 도시하는 도면;
도 2는 일부 실시예들의 개략도를 도시하는 도면;
도 3은 일부 실시예들의 흐름도를 도시하는 도면;
도 4는 제 1 마이크로폰의 장치를 도시하는 도면;
도 5는 제 2 마이크로폰의 장치를 도시하는 도면;
도 6은 일부 다른 실시예들의 개략도를 도시하는 도면.

다음은 전자 디바이스에 의해 겪게 되는 기계적 진동들로부터 오디오 신호 내의 잡음을 제거하기 위한 장치 및 방법들을 기술한다.

이러한 측면에서 도 1이 참조되고 도 1은 예시적인 전자 디바이스(100) 또는 장치의 개략적인 블록도를 개시한다. 전자 디바이스(100)는 일부 실시예들에 따라 오디오 신호에서 캡처된 기계적 진동들을 감소시키도록 구성된다.

전자 디바이스(100)는 일부 실시예들에서 모바일 단말기, 모바일 전화기, 또는 무선 통신 시스템에서 동작하기 위한 이용자 장비이다. 다른 실시예들에서, 전자 디바이스는 디지털 카메라, 캠코더, 휴대용 딕테이션 디바이스(dictation device), 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 랩탑 또는 사운드를 캡처하는데 적합한 임의의 다른 전자 디바이스이다.

전자 디바이스(100)는 프로세서(104)에 링크되어 있는 오디오 모듈(102)을 포함한다. 프로세서(104)는 송수신기(TX/RX)(106)에, 이용자 인터페이스(UI)에, 메모리(110)에 링크된다.

프로세서(104)는 일부 실시예들에서 다양한 프로그램 코드들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 구현되는 프로그램 코드는 사운드를 캡처하기 위해서 오디오 트랜스듀서(116)를 제어하는 코드를 포함한다. 구현되는 프로그램 코드들은 일부 실시예들에서, 오디오 디지털 프로세싱 또는 구성 코드를 포함한다. 구현되는 프로그램 코드들은 일부 실시예들에서 오디오 신호들의 추가 프로세싱을 위한 추가 코드를 더 포함한다. 구현되는 프로그램 코드들은 일부 실시예들에서, 예를 들어 메모리(110)에 특히 필요할 때마다 프로세서(104)에 의한 검색을 위해 메모리(110)의 프로그램 코드 섹션(112)에 저장될 수 있다. 메모리(110)는 일부 실시예들에서, 데이터, 예를 들어 응용예에 따라 프로세싱되었던 데이터를 저장하는 섹션(114)을 더 제공할 수 있다.

오디오 모듈(102)은 전자 디바이스(100)의 환경에서 오디오를 캡처하는 오디오 트랜스듀서(116)를 포함한다. 오디오 모듈(102)은 일부 실시예들에서 주문형 반도체일 수 있다. 일부 실시예들에서 오디오 모듈(102)은 전자 디바이스(100)와 통합된다. 일부 실시예들에서 오디오 모듈(102)은 전자 디바이스(100)와 별개이다. 이것은 일부 실시예들에서 프로세서(104)가 오디오 모듈(102)을 포함하는 외부 디바이스로부터 수정된 신호를 수신할 수 있음을 의미한다.

오디오 트랜스듀서(116)는 일부 실시예들에서 동적 또는 이동 코일, 멤브레인 또는 다이아프램(diaphragm), 한 개의 전기 트랜스듀서, 정전식 트랜스듀서 또는 트랜스듀서 어레이, 마이크로전기기계 시스템(microelectromechanical systems; MEMS) 마이크로폰, 일렉트레트 콘덴서 마이크로폰(electret condenser microphone; ECM), 또는 사운드를 캡처하는 임의의 다른 적절한 수단 또는 마이크로폰 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로 트랜스듀서는 다중 기능 디바이스(multi function device; MFD)를 포함한다. 일부 바람직한 실시예들에서, 오디오 트랜스듀서(116)는 마이크로폰 멤브레인을 포함하는 MEMS 마이크로폰이다.

일부 실시예들에서 MEMS 마이크로폰이 이용된다. MEMS 마이크로폰은, 일렉트레트 콘덴서 마이크로폰(ECM)보다 여러 장점들을 제공하며, 이 장점들은 비제한적인 예들로서, 생산성, 생산량 확장성 및 변하는 환경들에서의 안정성에서의 장점들을 포함한다. 음향에 최적화된 MEMS 마이크로폰 패키지를 설계하는 것은 난제일 수 있는데, 왜냐하면 패키지 설계 요건들은 대개 MEMS 마이크로폰이 이용되어야 할 디바이스의 기계적 인터페이스들에 의해 설정되기 때문이다. 예를 들어, 디자인 요건들은 MEMS 마이크로폰이 디바이스 내에 통합되는 방법 및 장소에 좌우될 수 있다.

일부 실시예들에서, MEMS 마이크로폰은 2개의 칩들을 포함한다: MEMS 칩 및 주문형 반도체(application-specific integrated circuit; ASIC) 칩. MEMS 및 ASIC 칩들 모두는 기판(PWB)에 탑재되고 적어도 하나의 본딩 와이어로 서로 접속된다. 마이크로폰은 음향 압력 파들을 수신하기 위해 하나 이상의 사운드 포트들을 가지는 케이싱(casing) 내에 통합된다. MEMS 칩은 실리콘으로 에칭된 콘덴서 마이크로폰 요소를 포함한다. ASIC 칩은 전치-증폭기, 아날로그-대-디지털 변환기를 포함하고 MEMS 마이크로폰 요소를 바이어싱하는 차지 펌프(charge pump)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, MEMS 칩 요소들이 ASIC에 포함된다. ASIC는 용량의 변화를 검출하고, 이 변화들을 전기 신호들로 변환시켜서 이 신호들을 기저대역 프로세서 또는 증폭기와 같은 적절한 프로세싱 수단(마이크로폰 외부에 있을 수 있다)으로 통과시킨다.

일부 실시예들에서, 상기 장치는 ECM을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, ECM은 진동 다이아프램, 공기 층을 통해 진동 다이아프램에 마주하여 배치되는 고정식 백 플레이트, 및 진동 다이아프램 및 고정 백 플레이트 사이의 정전 용량을 전기 신호로 변환시키는, ASIC와 같은 회로소자를 포함한다. 마이크로폰은 음향 압력 파들을 수신하기 위해 하나 이상의 사운드 포트들을 가지는 케이싱 내에 통합된다. ASIC 및 케이싱은 인쇄 배선 기판(printed wiring board; PWB)와 같은 기판 상에 장착된다. 용수철은 백 플레이트를 PWB로, 그에 따라 ASIC에 연결시킨다. ASIC 칩은 전치 증폭기 및/또는 아날로그-대-디지털 변환기를 포함할 수 있다. ECM은 또한 전기 신호들을 외부로 인출하기 위해 외부 접속 수단(도시되지 않음)을 가진다. 일부 실시예들에서 비록 일부 ECM들이 MEMS 마이크로폰들을 포함할 수 없을지라도, ECM은 하나 이상의 MEMS 마이크로폰들(예를 들어, MEMS 마이크로폰 패키지 또는 모듈들)을 포함할 수 있다.

마이크로폰의 하나의 중요한 파라미터는 감도이다. 마이크로폰의 감도는 특정한 음향 자극 및 부하 상태에 대한 출력 전압으로 규정된다. 이는 dBV/pa로 표현될 수 있다. 디지털 인터페이스의 경우, 감도는 또한 dBFS로 표현되는 풀 스케일 신호에 관하여 제공될 수 있다.

일부 실시예들에서 프로세서(104)는 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)(118)에 의해 오디오 트랜스듀서(116)에 링크된다. 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)(118)는 임의의 적절한 변환기일 수 있다. 일부 실시예들에서 프로세서(104)는 트랜스듀서 프로세서(120)를 통해 오디오 트랜스듀서(116)로 더 링크된다. 트랜스듀서 프로세서(120)는 오디오 트랜스듀서(116)로부터 수신되는 오디오 신호들을 ADC(118)를 통해 수정하도록 구성된다. 일부 실시예들에서 오디오 트랜스듀서(116)는 전자 디바이스(100)의 환경으로부터 사운드를 검출하고 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)(118)로 송신되는 신호를 생성할 수 있다. 트랜스듀서 프로세서(120)는 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)로부터의 신호들을 수정하는 신호 프로세싱 알고리즘들을 수행하도록 구성될 수 있다. 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)(118)는 오디오 신호를 수정하기 위해 디지털화된 오디오 신호를 트랜스듀서 프로세서(120)로 송신한다. 일부 실시예들에서 트랜스듀서 프로세서(120)는 선택적이며 필요하지 않은데 왜냐하면 오디오 또는 진공 신호들의 수정은 이 신호들이 결합되기 전에는 요구되지 않기 때문이다. 대안으로, 일부 다른 실시예들에서 트랜스듀서 프로세서(120)가 필요하지 않은데 왜냐하면 프로세서(104)가 오디오 신호를 수정하는 것과 같은 트랜스듀서 프로세서(120)의 프로세스들을 수행하기 때문이다. 일부 실시예들에서 통합식 아날로그-대-디지털 변환기를 구비하는 마이크로폰을 포함하는 통합식 마이크로폰이 존재하며 이 통합식 마이크로폰은 디지털 사운드 신호를 출력한다.

오디오 트랜스듀서(116)는 일부 상황들에서 이용자에 의한 전자 디바이스(100)의 물리적 핸들링(handling), “클릭” 사운드 및 준 기계적 진동을 생성하는 키 누름들과 같은 기계적 진동들, 또는 카메라 액추에이터와 같은 전자 디바이스의 내부 컴포넌트들 또는 하드 드라이브의 이동 컴포넌트들에 의해 발생되는 다른 진동들을 겪을 수 있다. 오디오 트랜스듀서(116)는 일부 실시예들에서 또한 산업 환경에서 발생되는 진동들, 예를 들어 중장비들에 의해 생기는 진동들 또는 다른 진동들을 검출한다. 전자 디바이스(100)는 일부 실시예들에서 또한 세탁기들 및 다른 유사한 가정용 기기들로부터 발생되는 진동들과 같이 가내 환경으로부터의 진동들을 경험할 수 있다. 예를 들어 디바이스는 편평한 면 상에 위치되어 있을 수 있고 여기서 상기 면은 사람이 원격회의/비디오 호출 또는 녹음 사운드를 행하는 동안 가정용 기기들로 인한 진동들을 수신한다.

오디오 트랜스듀서(116)에 입사하는 기계적 진동들은 오디오 트랜스듀서(116)를 작동시켜서 오디오 트랜스듀서(116)로 하여금 기계적 진동들로 인한 오디오 신호를 생성하도록 할 수 있다. 이 방식에 있어서 오디오 신호 상의 기계적 진동들은 오디오 트랜스듀서(116) 출력으로 표현된다.

오디오 모듈(102)은 일부 실시예들에서 전자 디바이스(100)가 경험하는 기계적 진동들을 캡처하는 진동 트랜스듀서(122)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서 진동 트랜스듀서(122)는 디바이스에 입사하는 원하지 않는 진동들을 검출한다. 원하지 않는 진동들은 장치의 기계적 진동들을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로 원치 않는 진동들은 바람 잡음, 음향 사운드들, 핸들링으로 인한 진동 및 장치의 다른 진동들을 포함할 수 있다. 예를 들어 진동 트랜스듀서(122)는 이용자에 의한 핸들링 또는 상술한 진동 소스들 중 임의의 진동 소스로 인해 전자 디바이스(100)가 겪게 되는 기계적 진동들을 검출한다. 일부 실시예들에서, 진동 트랜스듀서(122)는 동적 또는 이동 코일, 한 개의 전기 트랜스듀서, 마이크로전기기계 시스템(MEM) 또는 임의의 다른 적절한 수단을 포함하는 정전식 트랜스듀서 또는 트랜스듀서 어레이, 또는 전자 디바이스의 진동들을 캡처하는 또는 마이크로폰 컴포넌트들을 포함한다. 일부 바람직한 실시예들에서, 진동 트랜스듀서(122)는 마이크로폰 멤브레인을 포함하는 MEMS 컴포넌트이다.

오디오 트랜스듀서(116)와 유사하게, 진동 트랜스듀서(122)는 아날로그-대-디지털 변환기(124)를 통해 트랜스듀서 프로세서(120)에 접속된다. 아날로그-대-디지털 변환기(124)는 아날로그-대-디지털 변환기(118)와 유사하다.

일부 실시예들에서, 진동 트랜스듀서(122)는 전자 디바이스(100)의 환경으로부터의 사운드 진입을 중단시키기 위해 음향적으로 분리되어 있다. 일부 실시예들에서, 진동 트랜스듀서(122)는 기계적 진동들을 검출하고, 실질적으로 공기를 통해 전파되는 사운드들을 검출하지 않는다. 진동 트랜스듀서(122)는 일부 실시예들에서 멤브레인 위에 커버(도시되지 않음)를 포함하여 진동 트랜스듀서(122)를 전자 디바이스(100)의 주변들로부터 분리시킨다. 진동 트랜스듀서(122)의 커버는 진동 트랜스듀서(122)의 멤브레인이 전자 디바이스(100)의 외부로부터의 사운드에 응답하여 움직이지 않는다는 것을 의미한다. 커버는 일부 실시예들에서 진동 트랜스듀서(122)의 마이크로폰 멤브레인에 부착될 수 있거나 또는 제작 중에 만들어지는 진동 트랜스듀서(122)의 통합된 파트일 수 있다.

일부 실시예들에서 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)는 이동 가능 멤브레인을 포함하는 마이크로전기기계 시스템(MEMS)이다. 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)의 멤브레인은 공기의 진동들 및/또는 전자 디바이스의 몸체에 응답하여 움직이고 이 움직임에 따라 트랜스듀서(122, 116)는 신호를 생성한다.

오디오 신호를 도 1에 도시된 바와 같은 전자 디바이스로 검출 및 수정하는 구현예는 이제 도 3을 참조하여 설명될 것이다. 도 3은 일부 실시예들의 흐름도를 개시한다.

사운드가 전자 디바이스(100)의 당면한 환경에서 생성되면, 사운드는 적절한 개구를 통해 전자 디바이스(100) 내의 오디오 트랜스듀서(116)로 진입될 수 있다. 사운드는 단계 302에 도시된 바와 같이 오디오 트랜스듀서(116)에서 검출된다. 오디오 트랜스듀서(116)로부터의 신호는 그 후에 아날로그-대-디지털 변환기(118)로 출력되고 아날로그-대-디지털 변환기(118)는 단계 306에 도시된 바와 같이 디지털 오디오 신호를 생성한다.

일부 실시예들에서, 아날로그-대-디지털 변환기(118)는 내부에 또는 마이크로폰 모듈들 내에 위치될 수 있는 ASIC와 함께 위치될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 아날로그-대-디지털 변환기(118)는 마이크로폰 모듈의 외부에 위치될 수 있다. 예를 들어 아날로그-대-디지털 변환기(118)는 마이크로폰 신호가 적절하게 변환되고 적절하게 설계된 마이크로폰 모듈을 구비하는 업링크 체인의 한 요소이다.

일부 실시예들은 이제 도 6을 참조하여 기술될 것이다. 도 6은 일부 실시예들의 2개의 개략도를 도시한다. 특히 도 6은 대안의 실시예를 도시하며 이 실시예에 의해 오디오 모듈(102)은 오디오 멤브레인(116) 및 진동 멤브레인(122)을 포함하는 MEMS 마이크로폰을 포함한다. 마이크로폰 컴포넌트는 디지털 신호 프로세싱을 수행하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 ASIC(610)를 포함한다. ASIC(610)는 상술한 실시예들에 관하여 논의된 바와 같이 오디오 신호의 수정을 실행하고 수정된 신호를 전자 디바이스(100)에 송신한다.

다른 실시예에서 ASIC(610)가 디지털 신호 프로세싱 능력을 가지지 않는 점을 제외하고 도 6에 도시된 바와 동일한 장치가 제공된다. 대신 ASIC는 아날로그-대-디지털 변환기를 포함하고 수정을 위해 오디오 신호 및 진동 신호를 전자 디바이스(100)로 송신한다.

일부 실시예들의 디지털 마이크로폰들은 펄스 밀도가 변조된(Pulse Density Modulated; PDM) 출력 신호를 제공할 수 있다. PDM 데이터는 ASIC에서 디지털로 데시메이팅(decimating)(저역 필터링)된다. 데시메이션 필터는 4차 시그마 델타 모듈레이터에 매우 최적화될 수 있다. 유사한 종류의 PDM 스펙트럼들을 생성하는 어떠한 ADC 토폴로지도 이용될 수 있다. 디지털 마이크로폰은 필수적으로 한 컴포턴트 내에 시그마-델타형 ADC 변환기 및 통합형 증폭기를 구비하는 정규 마이크로폰이다. 일부 실시예들에서는 합산된 신호를 수신할 수 있는 단일 ADC가 있다.

오디오 트랜스듀서(116)로부터 ADC(118)를 통해 출력되는 오디오 신호는 자체 내에 음파들이 아닌 전자 디바이스(100)의 기계적 진동들로부터 기인하는 특징들을 포함한다.

진동 트랜스듀서(122)는 단계 304에 도시된 바와 같이 전자 디바이스(100) 또는 장치의 기계적 진동들을 검출한다. 진동 트랜스듀서(122)는 전자 디바이스(100)의 환경과 음향적으로 분리되어 있고 디바이스(100)의 기계적 진동만을 캡처한다. 진동 트랜스듀서(122)는 아날로그 신호를 디지털-대-아날로그 변환기(124)로 출력하고 디지털-대-아날로그 변환기(124)는 단계 308에 도시된 바와 같이 원치 않는 진동들의 디지털 진동 신호를 생성한다. 원치 않는 진동들의 디지털 진동 신호는 오디오 신호와 연관되는 오디오 소스(audio source)가 아닌 소스로부터의 사운드들 및/또는 진동들과 연관되는 신호들을 포함할 수 있다. 예를 들어 116 및 122 모두는 진동 및/또는 사운드 신호들을 기록할 수 있으나, 오디오 트랜스듀서(116)는 사운드에 더 민감할 수 있고 반면에 진동 트랜스듀서(122)는 진동 트랜스듀서(122)의 감도가 기계적 진동들 및/또는 아니면 심한/시끄러운 잡음들과 같은 특정한 신호들의 범위 내에 있도록 음향적으로 분리될 수 있다.

트랜스듀서 프로세서(120)는 오디오 신호를 수정하기 위해 오디오 신호 및 진동 신호를 수신한다. 트랜스듀서 프로세서(120)는 일부 실시예들에서 오디오 신호를 수정하는 임의의 적절한 수단일 수 있다. 오디오 신호 및 진동 신호는 인터페이스(도시되지 않음)를 통해 트랜스듀서 프로세서로 송신된다. 일부 실시예들에서 인터페이스는 오디오 신호 및 진동 신호를 트랜스듀서 프로세서로 송신하는데 적합한 임의의 수단일 수 있다.

일부 실시예들에서 트랜스듀서 프로세서는 진동 트랜스듀서(122)로부터 수신되는 진동 신호에 대해 신호 프로세싱을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서 진동 신호는 오디오 신호 내의 기계적 진동 특징들이 진동 신호와 정합되도록 트랜스듀서 프로세서(120)에 의해 증폭될 수 있다. 이는 진동 신호가 전자 디바이스(100)의 기계적 진동들로부터 기인하는 오디오 신호로부터 오디오 특징들 모두를 제거한 오디오 신호로부터 공제될 수 있음을 의미한다. 일부 실시예들에서, 그와 같은 프로세싱, 진동 제거는 시간 도메인 또는 주파수 도메인 또는 이둘 모두에서 완료될 수 있다.

다른 실시예들에서, 진동 신호는 진동 신호를 오디오 신호와 정합시키기 위해 트랜스듀서 프로세서에 의해 감쇠될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서 트랜스듀서 프로세서(120)는 추가적으로 또는 대안으로 시간 도메인에서 오디오 및 진동 신호들을 정합시키기 위해 진동 신호를 오디오 신호에 대해 지연시킬 수 있다.

트랜스듀서 프로세서(120)가 오디오 및 진동 신호들의 타이밍 및/또는 진폭을 수정한 후에, 트랜스듀서 프로세서(120)는 단계 310에 도시된 바와 같이 오디오 신호로부터 진동 신호를 공제한다. 이 방식에서, 트랜스듀서 프로세서는 오디오 트랜스듀서(116)로부터 수신된 오디오 신호 내에 존재하는 기계적 진동 특징들을 제거한다. 일부 실시예들에서 트랜스듀서 프로세서(120)는 어떠한 수정도 필요하지 않을 수 있다. 대신 트랜스듀서 프로세서(120)는 오디오 트랜스듀서(116) 아니면 진동 트랜스듀서(122)로부터의 신호들을 수정하지 않고 원치 않는 신호들을 제거하기 위해 필터링과 같은 동작 및/또는 기계적 동작을 수행할 수 있다.

트랜스듀서 프로세서(120)는 그 후에 오디오 및 진동 신호들의 결합으로부터 수정된 오디오 신호를 생성하고 수정된 오디오 신호를 단계 312에 도시된 바와 같이 프로세서(104)로 출력한다. 프로세서(104)는 일부 실시예들에서 메모리(110) 내에 수정된 오디오 신호를 저장할 수 있고 수정된 오디오 신호를 다른 디바이스에 송신할 수 있다.

일부 실시예들에서 진동 트랜스듀서(122)에 대한 스위치 또는 작동 메커니즘이 존재할 수 있다. 오디오 신호의 수정은 단지 스위치가 작동되는 경우 발생될 수 있다. 프로세싱 전력을 증가시키거나 복잡도를 감소시키거나 배터리 수명을 증가시키기 위해, 시스템은 필요한 경우 그리고 필요한 때 단지 진동 트랜스듀서만을 이용할 수 있다. 예를 들어, 이용자는 또한 가능하다면 시스템을 작동시킬 수 있고 대안으로 시스템에 의해 작동이 지능적으로 행해질 수 있다.

일부 다른 실시예들은 이제 도 2를 참조하여 기술된다. 도 2는 전자 디바이스(100) 및 오디오 모듈(102)을 포함하는 일부 실시예들의 개략도를 도시하고 여기서 오디오 모듈 및 전자 디바이스는 분리되어 있다.

전자 디바이스는 도 1을 참조하여 기술된 전자 디바이스와 유사하다. 도 1의 특징들과 동일한 도 2의 특징들은 도 1에 이용된 동일한 넘버링을 이용하여 넘버링되었다.

오디오 모듈(102)은 일부 실시예들에서 전자 디바이스(100)로부터 원격일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 오디오 모듈(102)은 헤드셋 내의 마이크로폰 요소 내에 포함될 수 있다.

오디오 모듈(102)은 오디오 트랜스듀서(116)로부터의 오디오 신호 및/또는 진동 트랜스듀서(122)로부터의 진동 신호를 증폭하는 증폭기를 포함한다.

일부 실시예들에서 오디오 모듈(102)로부터 신호들을 수신하고 신호들을 프로세싱하고 수정된 신호들을 프로세서(104)로 송신하는 선택사양의 전용 트랜스듀서 프로세서(도시되지 않음)가 존재한다. 일부 다른 실시예들에서 프로세서(104)는 일부 실시예들에서 2개의 채널들을 포함하는 데이터 라인을 통해 증폭기(202)로부터 신호를 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 증폭은 신호 프로세싱을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서 증폭은 ASIC에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서 신호는 필요할 때마다 증폭기(202)로 통과될 수 있다. 예를 들어, 오디오 모듈은 트랜스듀서들로부터의 신호들이 증폭을 필요로 하지 않다고 결정할 수 있고 오디오 모듈(102)는 신호들을 전자 디바이스(100)로 통과시킬 수 있다. 프로세서(104)는 일부 실시예들에서 제 1 채널을 통해 오디오 신호를 수신하고 제 2 채널을 통해 진동 신호를 수신한다. 프로세서(104)는 오디오 신호로부터 진동 신호를 제거하고 도 1에 관하여 논의된 실시예들과 유사하게 단계들 310 및 312에 도시된 바와 같이 수정된 오디오 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 이 방식에서 상기 장치는 주문형 반도체를 포함하지 않지만, 대신 전자 디바이스의 프로세서는 오디오 신호의 신호 프로세싱을 수행한다.

도2에 관하여 논의된 실시예들은 기존 디지털 마이크로폰 인터페이스를 이용할 수 있다. 예를 들어, 기존 마이크로폰 컴포넌트들은 일부 실시예들에서 스테레오 오디오를 캡처하기 위해 2개의 트랜스듀서들을 포함한다. 일부 실시예들에서 스테레오 오디오 캡처용 마이크로폰 인터페이스는 오디오 신호 및 진동 신호를 별개의 채널들에서 송신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서 오디오 신호는 좌측 채널을 통해 송신되고 진동 신호는 우측 채널을 통해 송신된다(또는 이 역으로 송신된다). 이는 마이크로폰 컴포넌트들 및 전자 디바이스(100) 사이에서 요구되는 신호 라인들의 양을 감소시킬 수 있다.

일부 실시예들에서 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)는 동일한 마이크로폰 컴포넌트에서 제작된다. 일부 대안의 실시예들에서 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)는 별개의 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 칩들에서 제작될 수 있다. 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서는 그러한 실시예들에서 서로 이웃하여 위치되어 진동 트랜스듀서(122)는 오디오 트랜스듀서(116)가 체험한 것과 동일한 기계적 진동들을 검출한다.

일부 실시예들에서 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)는 동일한 프로세스를 이용하여 제작된다. 일부 추가적인 실시예들에서 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)는 동일한 유형의 트랜스듀서이다.

일부 실시예들에서 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)는 하나의 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 칩에 위치된다. 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)는 일부 실시예들에서 2개의 동일한 마이크로폰 멤브레인들을 포함한다. 이 방식에서, 진동 트랜스듀서(122) 및 오디오 트랜스듀서(116)의 감도는 얼라인(align)될 수 있다. 진동 트랜스듀서(122)는 2개의 마이크로폰 멤브레인들이 칩 상에 생성된 후에 마이크로전기기계 시스템 칩 상에 장착될 수 있는 커버 또는 리드(lid)를 포함한다. 이 방식에서, 신호 마이크로전기기계 시스템 칩은 일부 실시예들에서 진동들을 검출하기 위해 2개의 마이크로폰 멤브레인들을 포함하지만, 멤브레인들 중 하나는 진동 트랜스듀서(122)의 멤브레인을 실링(sealing)하고 진동 트랜스듀서(122)를 전자 디바이스(100)의 환경으로부터 음향적으로 분리하는 커버를 포함한다.

일부 실시예들에서 실링된 진동 트랜스듀서(122)의 멤브레인의 강성은 진동 트랜스듀서(122)를 분리하는 커버로 인해 오디오 트랜스듀서의 멤브레인의 강도보다 더 클 수 있다. 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)의 강성은 커버로 진공 또는 부분적인 진공으로 진동 트랜스듀서(122)를 음향적으로 분리시킴으로써 서로 실질적으로 동일하도록 조정될 수 있다. 게다가, 커버 및 진동 트랜스듀서의 멤브레인 사이에 진공 또는 부분 진공이 존재한다는 것은 공기 중에서 전달되는 사운드가 진동 트랜스듀서(122)의 멤브레인을 실질적으로 작동시키지 않음을 의미한다. 일부 실시예들에서, 오디오 트랜스듀서(116)의 제 1 멤브레인은 종래의 마이크로폰 모듈들에서 이용되는 멤브레인과 유사한 감도로 설계된다. 진동 트랜스듀서(122)의 제 2 멤브레인은 제 1 멤브레인에 비해 감도가 낮을 수 있다. 더욱이, 음파 신호들에 반하는 멤브레인을 제거하기 위해 제 2 멤브레인 주위가 실질적으로 실링될 수 있다.

유용하게도 유사한 설계를 가지는 거의 동일한 2개의 멤브레인들을 포함하는 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 칩을 제작할 때, 제작 프로세스는 일부 실시예들에서 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122) 사이의 위상차를 줄일 수 있다.

일부 실시예들에서 오디오 신호 및 진동 신호 사이의 위상 편이는 트랜스듀서 프로세서(120)에 의해 검출될 수 있다. 오디오 신호 및 진동 신호가 위상이 다르다고 트랜스듀서 프로세서(120)가 결정하면, 트랜스듀서 프로세서(120)는 오디오 신호 또는 진동 신호의 중 하나의 신호를 다른 신호에 대해 지연시킨다. 트랜스듀서 프로세서(120)는 신호들이 위상이 다르다고 트랜스듀서 프로세서(120)가 결정한 양만큼 오디오 신호를 진동 신호에 대해 지연시킨다(또는 역으로 지연시킨다). 이 방식에서 트랜스듀서 프로세서(120)는 시간 지연을 도입함으로써 오디오 및 진동 신호들의 위상 편이를 제거한다. 예를 들어, 위상 고정 루프를 제공하는 회로소자는 일부 실시예들에서 오디오 신호 및 진동 신호를 동상이 되도록 하는데 이용될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 일부 실시예들에서 트랜스듀서 프로세서(120)는 오디오 신호 및 진동 신호의 상대 진폭들을 결정한다. 오디오 신호 및 진동 신호의 상대 진폭들 사이에 차가 있다고 트랜스듀서 프로세서(120)가 결정하는 경우, 트랜스듀서 프로세서(120)는 일부 실시예들에서 오디오 신호를 진동 신호에 대해 또는 이 역으로 감쇠시킬 수 있다. 일부 대안 실시예들에서, 프로세서(104)는 트랜스듀서 프로세서(120) 대신 신호 프로세싱을 수행한다.

유용하게도 일부 실시예들은 오디오 신호에서 표현되는 기계적 진동들을 감소시킨다. 일부 실시예들의 장치는 전자 디바이스의 총 크기의 큰 풋프린트(footprint)를 요구하는 완충 수단을 요구하지 않는다.

본 발명의 일부 실시예들은 전체 오디오 주파수 대역에서 두 멤브레인들 사이의 진동 감도들 사이에 양호한 정합을 제공하는데 왜냐하면 이들은 동일한 유형의 센서이며 동일한 프로세스에서 동시에 제조되기 때문이다. 이것은 오디오 트랜스듀서(116) 및 진동 트랜스듀서(122)가 시간에 대해 우수하게 얼라인되어 잡음이 정확하게 제거될 수 있음을 의미한다.

일부 실시예들에서 진동 트랜스듀서(122)는 진동들을 1차원으로 검출하는데 왜냐하면 진동 트랜스듀서의 마이크로폰 컴포넌트는 단 하나의 축을 따라 이동할 수 있기 때문이다. 특히 진동들의 방향은 진동 센서의 멤브레인의 평면에 수직인 방향으로 검출된다. 하나의 실시예들에서 진동 센서(122)는 하나 이상의 방향에서 진동들을 검출하도록 배열될 수 있는 복수의 진동 트랜스듀서들(122)을 포함한다. 이 방식에서 트랜스듀서 프로세서(120)는 전자 디바이스(100)가 체험하는 기계적 진동의 유형을 더 양호하게 검출할 수 있다.

일부 실시예들에서 오디오 트랜스듀서에 의해 오디오 신호에서 캡처되는 진동 신호들은 진동 트랜스듀서에서 캡처되는 반-위상 진동 신호를 오디오 트랜스듀서에 송신함으로써 제거될 수 있다. 기계적 진동들은 MEMS 마이크로폰 출력으로부터 제거되고 ASIC, DSP, ADC는 마이크로폰 패키징 내에 적절하게 구성된다. 제 1 멤브레인은 음향 신호 및 진동들 모두를 캡처하고 진동들은 또한 제 2 멤브레인에서 캡처된다. 진동 신호의 제거가 달성될 수 있는 방법에 대한 다양한 변형들이 있을 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호로부터 진동 신호를 제거하는 것은 디바이스 소프트웨어에서 달성될 수 있고 심지어 MEMS 모듈 또는 적절하게 설계된 임의의 다른 마이크로폰 모듈은 DSP, ADC를 포함하지 않을 수 있다. 더욱이, 다른 실시예들은 디바이스들이 크기 면에서 더 커질 수 있을지라도 ECM 마이크로폰들을 구현할 수 있다.

일부 실시예들에서 이용 가능한 마이크로폰 모듈들, 특히 디지털 마이크로폰들 중 하나는 5개의 와이어 인터페이스를 포함할 수 있다. 5개의 와이어 인터페이스는 5개의 신호들을 포함할 수 있다. 신호 라인들 중 하나는 오디오 트랜스듀서(116)에 할당될 수 있다. 유사한 방식으로, 유사한 신호 라인은 진동 트랜스듀서(122)에 이용될 수 있다. 그와 같은 메커니즘이 일부 디바이스들에 이미 이용되고 있으므로, 그러한 구현은 복잡하지 않아 상당한 노력을 요구하지 않을 수 있고 간단한 적응이 가능할 수 있다.

메커니즘/스위치(도시되지 않음)는 출력들을 결합하거나 멤브레인 중 어느 하나로부터의 신호를 선택하기 위해 트랜스듀서들 및 ASIC 이 둘 모두로부터의 출력부들 사이에 구현되어 오디오 트랜스듀서(116)로부터 진동 트랜스듀서(118)로의 출력부 사이의 스위칭이 가능할 수 있다. 스위칭은 이용자에 의해 또는 ASIC와 같은 회로소자를 통해 자동으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 진동 신호가 검출되지 않거나 신호 레벨이 문턱값 미만이라면, 시스템은 제 1 멤브레인의 출력으로부터 진동 신호를 제거하기 위해 양 신호들을 결합할 수 없다. 이 가능성은 프로세싱 전력 측면에서 효율적인 해법으로 고려될 수 있다.

용어 전자 디바이스 및 이용자 장비는 모바일 전화기들, 휴대용 데이터 프로세싱 디바이스들 또는 휴대용 웹 브라우저들과 같은 임의의 적절한 유형의 무선 이용자 장비를 포괄하는 것으로 의도됨이 인정될 것이다.

일반적으로, 본 발명의 다양한 실시예들은 하드웨어 또는 특수 목적 회로들, 소프트웨어, 로직 또는 이들의 임의의 결합물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 일부 양태들은 하드웨어에서 구현될 수 있는데 반해, 다른 양태들은 제어기, 마이크로프로세서 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 수 있는 펌웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수 있으나, 본 발명은 이로 제한되지 않는다. 본 발명의 다양한 양태들이 블록도들, 흐름도들로서, 또는 일부 다른 그림 표현을 이용하여 도시되고 기술될지라도, 본원에서 기술된 이 블록들, 장치들, 시스템들, 기술들 또는 방법들은 비제한적인 예들로서, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특수 목적 회로들 또는 로직, 범용 하드웨어 또는 제어기 또는 다른 컴퓨팅 디바이스들, 또는 이들의 어떤 결합에서 구현될 수 있음이 충분히 이해된다.

본 발명의 실시예들은 프로세서 엔티티(entity)에서와 같은 모바일 디바이스의 데이터 프로세서에 의해, 실행 가능한 컴퓨터 소프트웨어에 의해 또는 하드웨어에 의해, 또는 소프트웨어 및 하드웨어의 결합에 의해 구현될 수 있다. 더욱이 이러한 점에서 도면들에서와 같은 논리 플로우의 임의의 블록들이 프로그램 단계들, 또는 상호 접속된 로직 회로들, 블록들 및 기능들, 또는 프로그램 단계들 및 로직 회로들, 블록들 및 기능들의 결합을 나타낼 수 있음이 주목되어야 한다. 소프트웨어는 메모리 칩들, 또는 프로세서 내에 구현되는 메모리 블록들, 하드 디스크 또는 플로피 디스크들과 같은 자기 매체, 예를 들어 DVD 및 이의 데이터 변형물들, CD와 같은 광 매체와 같은 그러한 물리 매체에 저장될 수 있다.

메모리는 국지적인 기술 환경에 적합한 임의의 유형이 될 수 있고 반도체 기반 메모리 디바이스들, 자기 메모리 디바이스들 및 시스템들, 광 메모리 디바이스들 및 시스템들, 고정 메모리 및 제거 가능 메모리와 같은 임의의 적절한 데이터 저장 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 데이터 프로세서들은 국지적인 기술 환경에 적합한 임의의 유형이 될 수 있고, 비제한적인 예들로서, 범용 컴퓨터들, 특수 목적 컴퓨터들, 마이크로프로세서들, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP)들, 주문형 반도체(ASIC)들, 게이트 레벨 회로들(필드 프로그래머블 게이트 어레이 - FPGA 회로들) 및 다중-코어 프로세서 아키텍처에 기반하는 프로세서들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 집적 회로 모듈들과 같은 다양한 구성요소들에서 실행될 수 있다. PWB 및 RF의 설계들은 대체적으로 고도로 자동화된 프로세스이다. 복잡하고 강력한 소프트웨어 툴들은 하나의 설계를 기판 상에 바로 에칭되고 형성되는 인쇄 배선 기반 설계로 변경하는데 이용 가능하다.

프로그램들은 미리 저장된 설계 모듈들의 라이브러리들뿐만 아니라 널리 설정된 설계 규칙들을 이용하여 도체들을 자동으로 라우팅하고 기판 상에 컴포넌트들을 설치한다. 일단 기판 또는 회로에 대한 설계가 완료되면, 그 결과에 따른 설계가 표준화된 전자 포맷으로 제작 설비로 또는 제작을 위해 송신될 수 있다.

본 출원에서 이용되는 바와 같이, 용어 ‘회로소자’는 다음 모두를 칭한다:

(a) 하드웨어 단독 회로 구현예들 (단지 아날로그 및/또는 디지털 회로소자에서만의 구현예들과 같은)

(b) 함께 작업하여 모바일 전화기 또는 서버와 같은 장치로 하여금 다양한 기능들을 수행하도록 하는 (i) 프로세서(들)의 결합 또는 (ii) 프로세서(들)/소프트웨어, 소프트웨어, 및 메모리(들)의 부분들(디지털 신호 프로세서(들)를 포함하는):과 같은 회로들 및 소프트웨어(및/또는 펌웨어)의 결합들 및

(c) 소프트웨어 또는 펌웨어가 물리적으로 존재하지 않을지라도, 동작을 위한 소프트웨어 또는 펌웨어를 요구하는, 마이크로프로세서(들) 또는 마이크로프로세서(들)의 일부분과 같은 회로들.

‘회로소자’의 정의는 임의의 청구항들을 포함하여, 본 출원에 이 용어가 이용되는 모든 곳에 적용된다. 추가적인 예로서, 본 출원에 이용되는 바와 같이, 용어 ‘회로소자’는 또한 단지 프로세서(또는 멀티프로세서들) 또는 프로세서 및 이와(또는 이들과) 동반하는 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 부분을 포괄할 것이다. 용어 ‘회로소자’는 또한 예를 들어 그리고 비록 특정한 청구항 요소에 적용 가능할지라도, 기저대역 집적 회로 또는 모바일 전화기용 애플리케이션 프로세서 집적 회로 또는 서버, 셀룰러 네트워크 디바이스 또는 다른 네트워크 디바이스 내의 유사한 집적 회로를 커버할 것이다.

상술한 설명은 예시적이고 비제한적인 예들을 통해 본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 완전하고 정보를 제공하는 설명을 제공하였다. 그러나, 다양한 수정예들 및 적용예들은 상술한 설명을 고려하여 첨부 도면들 및 부가된 청구항들과 함께 판독될 때 당업자에게 명백할 것이다. 그러나, 모든 그러한 그리고 유사한 본 발명의 내용들의 수정예들은 계속해서 부가된 청구항들에서 규정된 본 발명의 범위에 해당될 것이다.

실제로, 상술한 다른 실시예들 중 임의의 실시예 중 하나 이상의 결합을 포함하는 추가적인 실시예들이 개재되어 있다.

Claims (25)

1. 원치 않는 사운드를 제거하기 위한 장치로서,
   사운드를 검출하고 검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하도록 구성되는 제 1 트랜스듀서와,
   진동과 사운드 중 적어도 하나를 검출하고 검출된 진동과 사운드 중 적어도 하나에 기초하여 제 2 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 제 1 트랜스듀서보다 음향 응답성이 더 적은 제 2 트랜스듀서와,
   상기 제 2 신호에 기초하여 상기 제 1 신호를 수정하도록 구성되는 프로세서에 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 송신하도록 구성되는 인터페이스를 포함하는
   원치 않는 사운드 제거 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 트랜스듀서와 상기 제 2 트랜스듀서 중 적어도 하나는 멤브레인(membrane)을 포함하는
   원치 않는 사운드 제거 장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 신호에 기초하여 상기 제 1 신호를 수정하도록 구성되는 수정 모듈을 포함하는
   원치 않는 사운드 제거 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 수정 모듈은 상기 제 1 신호로부터 상기 제 2 신호를 공제하도록 구성되는
   원치 않는 사운드 제거 장치.
   
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 트랜스듀서는 상기 장치의 진동들, 바람 잡음(wind noise), 상기 장치의 핸들링, 원치 않는 사운드 중 하나 이상을 포함하는 원치 않는 진동들을 검출하도록 구성되는
   원치 않는 사운드 제거 장치.
   
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 트랜스듀서 및 상기 제 2 트랜스듀서는 서로 인접하는
   원치 않는 사운드 제거 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 장치는 마이크로전기기계 시스템을 포함하고, 상기 제 1 트랜스듀서와 상기 제 2 트랜스듀서 중 적어도 하나는 상기 마이크로전기기계 시스템의 기판 상에 위치되는
   원치 않는 사운드 제거 장치.
   
8. 삭제
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 트랜스듀서 위에 커버가 위치되어 상기 제 2 트랜스듀서를 실질적으로 음향 분리시키는
   원치 않는 사운드 제거 장치.
   
10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 트랜스듀서의 상기 멤브레인이 움직이는 공간 내에 진공 또는 부분 진공이 위치되는
    원치 않는 사운드 제거 장치.
    
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 제 1 채널 상에서 송신하는 제 1 인터페이스와, 상기 제 2 신호를 제 2 채널 상에서 송신하는 제 2 인터페이스를 포함하는
    원치 않는 사운드 제거 장치.
    
12. 제 3 항에 있어서,
    상기 수정 모듈은 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 위상들 중 적어도 하나를 얼라인(align)하도록 구성되는 얼라인 모듈을 포함하는
    원치 않는 사운드 제거 장치.
    
13. 원치 않는 사운드를 제거하기 위한 방법으로서,
    제 1 트랜스듀서를 이용하여 사운드를 검출하는 단계와,
    검출된 사운드에 기초하여 제 1 신호를 생성하는 단계와,
    제 2 트랜스듀서를 이용하여 진동과 사운드 중 적어도 하나를 검출하는 단계 - 상기 제 2 트랜스듀서는 상기 제 1 트랜스듀서보다 음향 응답성이 더 적음 - 와,
    검출된 진동과 사운드 중 적어도 하나에 기초하여 제 2 신호를 생성하는 단계와,
    상기 제 2 신호에 기초하여 상기 제 1 신호를 수정하도록 구성된 프로세서에 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 송신하는 단계를 포함하는
    원치 않는 사운드 제거 방법.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 신호에 기초하여 상기 제 1 신호를 수정하는 단계를 포함하는
    원치 않는 사운드 제거 방법.
15. 프로세서 상에서 실행될 때 제 13 항 또는 제 14 항의 방법을 수행하도록 구성되는 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함하는
    컴퓨터 판독가능 저장매체.
16. 삭제
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