KR101529253B1

KR101529253B1 - ANC(Active Noise Cancellation) 기능과 디지털 인터페이스를 가지는 휴대폰용 이어폰

Info

Publication number: KR101529253B1
Application number: KR1020140165267A
Authority: KR
Inventors: 윤관섭; 백성현; 김종훈; 송일환
Original assignee: 영보엔지니어링 주식회사
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2015-06-29

Abstract

본 발명에 따른 ANC(Active Noise Cancellation) 기능을 가지는 휴대폰용 이어폰은, 음성입력용 마이크; ANC용 마이크; 스피커; 휴대폰으로부터 들어오는 오디오 신호를 상기 스피커로 출력하되, 상기 ANC용 마이크를 통하여 수집된 신호를 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시켜 출력하고, 상기 휴대폰으로부터 전원을 공급받는 디지털 코어; 상기 휴대폰과의 이어폰 잭을 통한 디지털 신호 송수신을 위한 디지털 직렬 인터페이스; 및 상기 휴대폰과의 USB 커넥터를 통한 디지털 신호 송수신을 위한 USB 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ANC(Active Noise Cancellation) 기능과 디지털 인터페이스를 가지는 휴대폰용 이어폰{Earphone for mobile phone with Active Noise Cancellation function and digital interface}

본 발명은 휴대폰에 사용되는 이어폰에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ANC(Active Noise Cancellation) 기능과 디지털 인터페이스를 가지는 휴대폰용 이어폰에 관한 것이다.

최근에, 이어폰을 통한 청취 시에 주변의 소음 성분을 제거하기 위한 기술로 ANC(Active Noise Cancellation) 기술을 도입한 이어폰이 각광을 받고 있다. ANC란, 외부에서 들어오는 소음을 마이크로 수집하고, 수집된 소음에 대하여 180도의 위상차를 가지는 신호를 생성하여, 신호의 중첩을 통해 잡음 성분을 제거하는 기술이다. 통상적으로 ANC 기능을 가지는 이어폰은, 마이크를 통하여 수집된 소음에 대하여 180도의 위상차를 가지는 신호를 생성하여 이어폰을 통하여 출력되는 신호와 합성함으로써 주변의 소음 성분을 제거하는 ANC 회로를 구비한다.

기존의 ANC 이어폰에는 ANC 회로를 위한 별도의 배터리가 장착되며, 이로 인하여 이어폰의 휴대성 및 사용 편의성에 제약이 있어 왔다. 또한, ANC 기술은 주로 음악 청취용 이어폰에 한하여 적용되어 왔으며, 휴대폰 등에 이용되는 이어폰, 즉, 통화용 마이크와 통화 버튼 또는 볼륨 조절 버튼 등의 기능 버튼을 구비하는 이어폰에는 위와 같은 배터리 문제, 구현의 어려움 등으로 인하여 아직까지 적용 및 상용화되지 못하고 있다.

또한, 전형적인 휴대폰에서 오디오 코덱은 아날로그 오디오 신호를 출력하는데, 아날로그 오디오 신호는 이어폰의 스피커까지 전달되는 과정에서 음질의 왜곡 및 손실이 발생하므로 고음질 구현에 한계가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 휴대폰으로부터 디지털 오디오 신호를 입력받아 음질의 왜곡 및 손실을 최소화하여 고음질을 구현하고, 휴대폰으로부터 ANC 기능을 위한 전원을 공급받음으로써 별도의 배터리가 필요 없는 휴대폰용 이어폰을 제공하는 데 있다. 다만 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 ANC(Active Noise Cancellation) 기능을 가지는 휴대폰용 이어폰은, 음성입력용 마이크; ANC용 마이크; 스피커; 휴대폰으로부터 들어오는 오디오 신호를 상기 스피커로 출력하되, 상기 ANC용 마이크를 통하여 수집된 신호를 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시켜 출력하고, 상기 휴대폰으로부터 전원을 공급받는 디지털 코어; 상기 휴대폰과의 이어폰 잭을 통한 디지털 신호 송수신을 위한 디지털 직렬 인터페이스; 및 상기 휴대폰과의 USB 커넥터를 통한 디지털 신호 송수신을 위한 USB 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이어폰이 상기 이어폰 잭을 통하여 상기 휴대폰과 연결된 경우, 상기 디지털 직렬 인터페이스는 상기 이어폰 잭의 마이크 바이어스 라인을 통하여 전원을 공급받아서 상기 디지털 코어로 전달할 수 있다.

상기 이어폰이 상기 이어폰 잭을 통하여 상기 휴대폰과 연결되면, 상기 디지털 코어는 상기 디지털 직렬 인터페이스를 통하여 상기 휴대폰으로 상기 이어폰의 식별 정보를 전송할 수 있다.

상기 휴대폰이 멀티미디어 재생 모드이고 상기 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우, 상기 디지털 코어는 상기 공급되는 전원을 상기 ANC용 마이크로 전달하고, 상기 공급되는 전원을 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시키는 동작을 수행할 수 있다.

상기 휴대폰이 통화 모드이고 상기 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우, 상기 디지털 코어는 상기 공급되는 전원을 이용하여 마이크 바이어스 전압을 상기 ANC용 마이크 및 상기 음성입력용 마이크로 공급하고, 상기 공급되는 전원을 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시키는 동작을 수행하며, 상기 음성입력용 마이크를 통하여 입력되는 신호를 상기 디지털 직렬 인터페이스를 통하여 상기 휴대폰으로 전송할 수 있다.

상기 휴대폰용 이어폰은 센서를 더 포함하고, 상기 디지털 코어는 상기 센서로부터 전달되는 신호를 상기 디지털 직렬 인터페이스를 통하여 상기 휴대폰으로 전송할 수 있다.

상기 이어폰이 상기 USB 커넥터를 통하여 상기 휴대폰과 연결된 경우, 상기 USB 컨트롤러는 상기 USB 커넥터의 전원 라인을 통하여 전원을 공급받아서 상기 디지털 코어로 전달할 수 있다.

상기 이어폰이 상기 USB 커넥터를 통하여 상기 휴대폰과 연결되면, 상기 디지털 코어는 상기 USB 컨트롤러를 통하여 상기 휴대폰으로 상기 이어폰의 식별 정보를 전송할 수 있다.

상기 휴대폰이 통화 모드이고 상기 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우, 상기 디지털 코어는 상기 공급되는 전원을 이용하여 마이크 바이어스 전압을 상기 ANC용 마이크 및 상기 음성입력용 마이크로 공급하고, 상기 공급되는 전원을 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시키는 동작을 수행하며, 상기 음성입력용 마이크를 통하여 입력되는 신호를 상기 USB 컨트롤러를 통하여 상기 휴대폰으로 전송할 수 있다.

상기 휴대폰용 이어폰은 센서를 더 포함하고, 상기 디지털 코어는 상기 센서로부터 전달되는 신호를 상기 USB 컨트롤러를 통하여 상기 휴대폰으로 전송할 수 있다.

상기 휴대폰은 상기 이어폰으로부터 전송되는 상기 식별 정보를 이용하여 상기 이어폰이 연결되었음을 인식할 수 있다.

상기된 본 발명에 의하면, 휴대폰으로부터 디지털 오디오 신호를 입력받아 음질의 왜곡 및 손실을 최소화하여 고음질을 구현할 수 있고, 휴대폰으로부터 ANC 기능을 위한 전원을 공급받음으로써 별도의 배터리가 필요 없는 장점 등이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대폰용 이어폰의 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭을 통하여 휴대폰과 연결된 경우의 초기 구동 동작을 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭을 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 멀티미디어 재생 모드이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭을 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 멀티미디어 재생 모드이고 이어폰이 ANC 오프(OFF) 모드인 경우의 동작을 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭을 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 통화 모드이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭을 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 통화 모드이고 이어폰이 ANC 오프(OFF) 모드인 경우의 동작을 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭을 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 센서로부터 신호가 입력되는 경우의 동작을 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭을 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 디폴트 상태이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터를 통하여 휴대폰과 연결된 경우의 초기 구동 동작을 보여준다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터를 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 멀티미디어 재생 모드이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터를 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 멀티미디어 재생 모드이고 이어폰이 ANC 오프(OFF) 모드인 경우의 동작을 보여준다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터를 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 통화 모드이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터를 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 통화 모드이고 이어폰이 ANC 오프(OFF) 모드인 경우의 동작을 보여준다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터를 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 센서로부터 신호가 입력되는 경우의 동작을 보여준다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터를 통하여 휴대폰과 연결된 경우, 휴대폰이 디폴트 상태이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에서 '이어폰'이라 함은 휴대폰 또는 멀티미디어 재생 기기에 연결하여 그로부터 나오는 전기 신호를 음향 신호로 변환하는 장치를 총괄하는 것으로, 용어의 차이는 있으나 이어셋, 헤드폰, 헤드셋 등은 모두 이어폰의 범주에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대폰용 이어폰(이하, 이어폰이라 함)의 구성을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 이어폰은 이어폰 모듈(200), 좌우 스피커(280, 290), ANC용 마이크(250, 260), 음성입력용 마이크(270), 사용자 인터페이스 모듈(300)을 포함하여 이루어진다.

본 실시예에 따른 이어폰은 휴대폰(100)에 연결될 수 있는데, 휴대폰(100)은 디지털 오디오 인터페이스(110), 디지털 USB 호스트 인터페이스(120), 이어폰 잭(130), USB 커넥터(140)를 구비할 수 있다. 실시예에 따라서, 휴대폰(100)은 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)와 USB 커넥터(140)는 구비하지 않고 디지털 오디오 인터페이스(110)와 이어폰 잭(130)만을 구비할 수도 있고, 디지털 오디오 인터페이스(110)와 이어폰 잭(130)은 구비하지 않고 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)와 USB 커넥터(140)만을 구비할 수도 있다.

디지털 오디오 인터페이스(110)는 이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우에, 이어폰 잭(130)을 통해 이어폰으로 디지털 오디오 신호인 좌오디오 신호와 우오디오 신호를 출력하고, 이어폰으로부터 이어폰 잭(130)을 통해 마이크 신호를 입력받는다.

이어폰 잭(130)은 예컨대 4극 잭으로서, 디지털 오디오 인터페이스(110)와 마이크 바이어스 라인, 좌스피커 라인(SPK_L), 우스피커 라인(SPK_R)을 통해 연결되고, 마이크 바이어스 라인, 좌스피커 라인(SPK_L), 우스피커 라인(SPK_R) 각각에 대응하는 단자들과 접지 단자를 가진다. 이어폰 잭(130)은 예컨대 3.5파이 잭일 수 있다.

디지털 오디오 인터페이스(110)는 마이크 바이어스 라인을 통해 이어폰의 마이크 구동을 위한 마이크 바이어스 전압(Mic Bias) 또는 이어폰의 ANC 동작 등을 위한 전원(VDD)을 공급할 수 있다. 또한 디지털 오디오 인터페이스(110)는 좌스피커 라인(SPK_L)을 통해 이어폰에 클록 신호(CLK)를 제공하고, 우스피커 라인(SPK_R)을 통해 이어폰과 디지털 데이터(DATA)를 송수신할 수 있다. 여기서 클록 신호(CLK)는 휴대폰(100)과 이어폰 모듈(200) 간의 신호 처리 및 신호 전송의 동기화를 위한 것이다. 실시예에 따라서, 디지털 오디오 인터페이스(110)는 우스피커 라인(SPK_R)을 통해 이어폰에 클록 신호(CLK)를 제공하고, 좌스피커 라인(SPK_L)을 통해 이어폰과 디지털 데이터(DATA)를 송수신할 수도 있다.

디지털 USB 호스트 인터페이스(120)는 이어폰이 USB 커넥터(140)를 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우에, USB 커넥터(140)를 통해 이어폰으로 디지털 오디오 신호인 좌오디오 신호와 우오디오 신호를 출력하고, 이어폰으로부터 USB 커넥터(140)를 통해 마이크 신호를 입력받는다.

USB 커넥터(140)는 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)와 전원 라인, D+ 라인, D- 라인을 통해 연결되고, 전원 라인, D+ 라인, D- 라인 각각에 대응하는 단자들과 접지 단자를 가진다. USB 커넥터(140)는 예컨대, USB 2.0 커넥터일 수 있다.

디지털 USB 호스트 인터페이스(120)는 전원 라인을 통해 이어폰의 마이크 구동을 위한 마이크 바이어스 전압(Mic Bias) 또는 이어폰의 ANC 동작 등을 위한 전원(VDD)을 공급할 수 있다. 또한 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)는 D+ 라인을 통해 이어폰으로 좌오디오 신호 및 클록 신호를 출력하고, D- 라인을 통해 이어폰으로 우오디오 신호를 출력하고 디지털 데이터(DATA)를 송수신할 수 있다. 실시예에 따라서, 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)는 D- 라인을 통해 이어폰으로 좌오디오 신호를 출력 및 디지털 데이터(DATA)를 송수신하고, D+ 라인을 통해 이어폰으로 우오디오 신호를 출력하고 디지털 데이터(DATA)를 송수신할 수 있다.

이어폰 모듈(200)은 디지털 직렬 인터페이스(210), USB 컨트롤러(220), 디지털 코어(230), ADC 및 증폭 회로부(240)를 포함한다. 이어폰 모듈(200)은 하나의 집적회로칩 또는 여러 개의 집적회로칩들로 구현될 수 있다.

디지털 직렬 인터페이스(210)는 휴대폰(100)과 이어폰 잭(130)을 통하여 좌오디오 신호, 우오디오 신호, 클록 신호(CLK), 디지털 데이터(DATA) 등의 디지털 신호를 송수신하고, 휴대폰(100)으로부터 마이크 바이어스 전압(Mic Bias) 또는 후술할 디지털 코어(230)를 위한 전원(VDD)을 공급받는다.

USB 컨트롤러(220)는 휴대폰(100)과 USB 커넥터(140)를 통하여 좌오디오 신호, 우오디오 신호, 클록 신호(CLK), 디지털 데이터(DATA) 등의 디지털 신호를 송수신하고, 휴대폰(100)으로부터 마이크 바이어스 전압(Mic Bias) 또는 후술할 디지털 코어(230)를 위한 전원(VDD)을 공급받는다.

디지털 코어(230)는 휴대폰(100)으로부터 디지털 직렬 인터페이스(210) 또는 USB 컨트롤러(220)를 통하여 들어오는 오디오 신호를 좌우 스피커(280, 290)로 출력하는데, 이때 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우 ANC용 마이크(250, 260)를 통하여 수집된 소음을 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시킨다. 또한 디지털 코어(230)는 휴대폰(100)으로부터 공급되는 마이크 바이어스 전압을 ANC용 마이크(250, 260)와 음성입력용 마이크(270)에 전달한다. 그리고 후술할 사용자 인터페이스 모듈(300)의 센서(310) 및 기능 버튼(320)으로부터 입력되는 신호를 디지털 직렬 인터페이스(210) 또는 USB 컨트롤러(220)를 통하여 휴대폰(100)으로 전송한다.

디지털 코어(230)는 코덱(codec), 디지털 증폭기, 센서신호 처리 회로, 버튼신호 처리 회로, ANC 회로 등을 포함할 수 있다. 디지털 코어(230)는 하나의 집적회로칩 또는 여러 개의 집적회로칩들로 구현될 수 있다.

ADC 및 증폭 회로부(240)는 ANC용 마이크(250, 260)로부터 입력되는 신호를 증폭(또는 감쇄) 및 디지털 아날로그 변환하여 디지털 코어(230)로 전달하고, 디지털 코어(230)로부터 입력되는 디지털 오디오 신호를 디지털 아날로그 변환 및 증폭하여 좌우 스피커(280, 290)로 전달하며, 음성입력용 마이크(270)로부터 입력되는 신호를 증폭(또는 감쇄) 및 디지털 아날로그 변환하여 디지털 코어(230)로 전달한다. 또한 ADC 및 증폭 회로부(240)는 디지털 코어(230)로부터 입력되는 마이크 바이어스 전압을 ANC용 마이크(250, 260) 및 음성입력용 마이크(270)로 전달한다.

ADC 및 증폭 회로부(240)는 도시된 바와 같이 ANC용 마이크(250, 260), 좌우 스피커(280, 290), 음성입력용 마이크(270) 각각에 대응하는 아날로그 증폭기와 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 또는 디지털 아날로그 컨버터(DAC), 그리고 디지털 코어(230)로부터 입력되는 마이크 바이어스 전압을 ANC용 마이크(250, 260) 및 음성입력용 마이크(270)에 선택적으로 전달하기 위한 스위치(SW)를 포함할 수 있다. 상기 스위치(SW)는 디지털 코어(230)에 의하여 제어된다.

사용자 인터페이스 모듈(300)은 센서(310) 및 기능 버튼(320)을 포함한다.

센서(310)는 이어폰에 부착 또는 내장 가능한 것으로서, 사용자의 동작 또는 상태, 주변 상태 등을 감지하는 센서일 수 있다. 예컨대, 센서(310)는 모션 센서, 가속도 센서, 자이로 센서, 조도 센서, 온도 센서, 지문인식 센서, 헬스케어 센서 등을 포함할 수 있다.

센서(310)에서 생성된 신호는 디지털 코어(230)로 전달되고, 디지털 코어(230)는 센서 신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 직렬 인터페이스(210) 또는 USB 컨트롤러(220)를 통해 휴대폰(100)으로 전송한다.

기능 버튼(320)은 사용자가 이어폰 또는 휴대폰을 제어할 수 있도록 하는 물리적인 버튼으로서, 예컨대 통화/종료 버튼, ANC On/Off 버튼, 볼륨업 버튼, 볼륨다운 버튼 등을 포함할 수 있다.

디지털 코어(230)는 기능 버튼(320)으로부터 입력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 직렬 인터페이스(210) 또는 USB 컨트롤러(220)를 통해 휴대폰(100)으로 전송하거나, ANC 기능의 On/Off를 제어한다.

이하에서는, 도 2 내지 15를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이어폰의 동작에 관하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 2 내지 15를 참조하면, 이어폰의 구성요소들과 휴대폰의 구성요소들 간의 신호 전달 경로들을 활성화(Active) 상태와 비활성화(Inactive) 상태로 구분하여 표시하였다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우의 초기 구동 동작을 보여준다.

이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결되면, 디지털 코어(130)는 디지털 직렬 인터페이스(210)를 통하여 휴대폰(100)의 디지털 오디오 인터페이스(110)로 이어폰의 식별 정보를 전송한다. 여기서 이어폰의 식별 정보는 ANC 기능을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 연결되었음을 휴대폰으로 알리기 위한 것으로, 예컨대 미리 정의된 아이디일 수 있다.

휴대폰(100)의 디지털 오디오 인터페이스(110)는 이어폰으로부터 전송되는 이 식별 정보를 확인함으로써 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 연결되었음을 인식할 수 있다.

이어폰으로부터 들어온 식별 정보를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 연결되었음이 인식되면, 디지털 오디오 인터페이스(110)는 마이크 바이어스 라인을 통하여 이어폰의 디지털 직렬 인터페이스(210)로 전원을 공급한다. 그러면 디지털 직렬 인터페이스(210)는 휴대폰으로부터 공급되는 전원을 디지털 코어(230)로 전달하고, 디지털 코어(230)는 ANC 기능 등 그것이 가지고 있는 기능을 수행할 준비를 하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰이 멀티미디어 재생 모드이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.

멀티미디어 재생 모드는 휴대폰(100)에 저장되어 있는 멀티미디어 파일을 재생하거나 휴대폰(100)에 수신되는 스트리밍 데이터를 재생할 때의 모드를 의미한다. 이어폰의 ANC 온(ON) 모드 및 오프(OFF) 모드는 기능 버튼(320) 중 ANC On/Off 버튼의 상태 또는 입력에 따라 정해질 수 있다.

도 3을 참조하면, 디지털 오디오 인터페이스(110)에서 출력되는 멀티미디어 신호의 좌오디오 신호와 우오디오 신호는 좌스피커 라인(SPK_L)과 우스피커 라인(SPK_R)을 통해 디지털 직렬 인터페이스(210)를 거쳐 디지털 코어(230)로 입력된다.

디지털 코어(230)는 휴대폰(100)으로부터 공급되는 전원을 이용하여 마이크 바이어스 전압을 스위치(SW)를 통하여 ANC용 마이크(250, 260)로 공급한다. ANC용 마이크(250, 260)를 통하여 수집된 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 증폭(또는 감쇄) 및 아날로그 디지털 변환되어 디지털 코어(230)로 입력된다.

휴대폰(100)으로부터 공급되는 전원으로 동작하는 디지털 코어(230)의 ANC 회로는, ANC용 마이크(250, 260)를 통하여 수집된 신호를 이용하여 좌오디오 신호와 우오디오 신호에 대하여 이어폰 주변의 소음을 상쇄시키는 동작을 수행하고, 이렇게 처리된 좌오디오 신호와 우오디오 신호를 ADC 및 증폭 회로부(240)로 출력한다. 좌오디오 신호와 우오디오 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 디지털 아날로그 변환 및 증폭된 후 좌우 스피커(280, 290)를 통해 출력된다.

한편, 기능 버튼(320)을 통해 입력된 신호는 디지털 코어(230)에서 디지털 신호로 변환되고, 디지털 직렬 인터페이스(210)를 경유하여 이어폰 잭(130)의 우스피커 라인(SPK_R)을 통해 휴대폰(100)의 디지털 오디오 인터페이스(110)로 전달될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰이 멀티미디어 재생 모드이고 이어폰이 ANC 오프(OFF) 모드인 경우의 동작을 보여준다. 여기서는 편의상 도 3의 경우와 차이가 있는 부분에 대하여만 설명하기로 한다.

이어폰이 ANC 오프(OFF) 모드인 경우, 디지털 코어(230)는 스위치(SW)를 제어하여 마이크 바이어스 전압이 ANC용 마이크(250, 260)로 공급되는 것을 차단함으로써, ANC용 마이크(250, 260)의 동작을 중지시킨다. 디지털 코어(230)의 ANC 회로 역시 ANC 기능을 수행하지 않는다.

따라서 디지털 코어(230)는 디지털 직렬 인터페이스(210)를 통해 입력된 좌오디오 신호와 우오디오 신호를 ANC 처리 없이 ADC 및 증폭 회로부(240)로 출력하고, 좌오디오 신호와 우오디오 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 디지털 아날로그 변환 및 증폭된 후 좌우 스피커(280, 290)를 통해 출력된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰이 통화 모드이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.

통화 모드는 휴대폰(100)으로 음성 통화 또는 영상 통화를 수행할 때의 모드를 의미한다.

도 5를 참조하면, 디지털 오디오 인터페이스(110)에서 출력되는 통화 신호의 오디오 신호는 좌스피커 라인(SPK_L)과 우스피커 라인(SPK_R)을 통해 디지털 직렬 인터페이스(210)를 거쳐 디지털 코어(230)로 입력된다.

디지털 코어(230)는 오디오 신호에 대하여 ANC 처리를 수행하여 ADC 및 증폭 회로부(240)로 출력한다. 오디오 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 디지털 아날로그 변환 및 증폭된 후 좌우 스피커(280, 290)를 통해 출력된다.

한편, 음성입력용 마이크(270)를 통하여 입력되는 음성신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 증폭(또는 감쇄) 및 아날로그 디지털 변환되어 디지털 코어(230)로 입력되고, 디지털 직렬 인터페이스(210)를 거쳐 이어폰 잭(130)의 마이크 바이어스 라인을 통하여 디지털 오디오 인터페이스(110)로 전달된다.

디지털 코어(230)는 휴대폰(100)으로부터 입력되는 음성신호와 음성입력용 마이크(270)로부터 입력되는 음성신호의 충돌을 방지하기 위하여, 두 음성신호에 대하여 시분할 처리 또는 필터링 처리를 수행할 수 있다. 또한 디지털 코어(230)는 음성입력용 마이크(270)로부터 입력되는 음성신호를 노이즈 제거 처리하여 휴대폰(100)으로 전달할 수 있다.

디지털 코어(2300는 휴대폰(100)으로부터 공급되는 전원을 이용하여 마이크 바이어스 전압을 스위치(SW)를 통하여 ANC용 마이크(250, 260)로도 공급하고 음성입력용 마이크(270)로도 공급한다. 따라서, 음성입력용 마이크(270)를 통하여 사용자의 음성이 입력되고, ANC용 마이크(250, 260)를 통하여 ANC 동작을 위한 신호가 입력된다.

ANC용 마이크(250, 260)를 통하여 수집된 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 증폭(또는 감쇄) 및 아날로그 디지털 변환되어 디지털 코어(230)로 입력된다. 휴대폰(100)으로부터 공급되는 전원으로 동작하는 디지털 코어(230)의 ANC 회로는, ANC용 마이크(250, 260)를 통하여 수집된 신호를 이용하여 오디오 신호에 대하여 이어폰 주변의 소음을 상쇄시키는 동작을 수행하고, 이렇게 처리된 오디오 신호를 ADC 및 증폭 회로부(240)로 출력한다. 오디오 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 디지털 아날로그 변환 및 증폭된 후 좌우 스피커(280, 290)를 통해 출력된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰이 통화 모드이고 이어폰이 ANC 오프(OFF) 모드인 경우의 동작을 보여준다. 여기서는 편의상 도 5의 경우와 차이가 있는 부분에 관하여만 설명하기로 한다.

그러나 통화 모드이므로 디지털 코어(230)는 마이크 바이어스 전압을 스위치(SW)를 통하여 음성입력용 마이크(270)로는 공급한다. 따라서, 음성입력용 마이크(270)를 통하여 사용자의 음성이 입력되고, 해당 음성신호가 휴대폰(100)으로 전달된다.

디지털 코어(230)는 디지털 직렬 인터페이스(210)를 통해 입력된 오디오 신호를 ANC 처리 없이 ADC 및 증폭 회로부(240)로 출력하고, 오디오 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 디지털 아날로그 변환 및 증폭된 후 좌우 스피커(280, 290)를 통해 출력된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 센서(310)로부터 신호가 입력되는 경우의 동작을 보여준다.

디지털 코어(230)는 센서(310)로부터 신호가 입력되면, 센서 신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 직렬 인터페이스(210)로 전달한다. 그러면 디지털 직렬 인터페이스(210)는 센서 신호를 이어폰 잭(130)의 우스피커 라인(SPK_R)을 통해 휴대폰(100)의 디지털 오디오 인터페이스(110)로 전달한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰(100)이 디폴트 상태이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다. 디폴트 상태란 휴대폰(100)이 멀티미디어 재생 모드도 아니고 통화 모드도 아닌 상태를 의미한다.

이어폰이 이어폰 잭(130)을 통하여 휴대폰(100)과 연결되어 있으므로, 휴대폰(100)으로부터 이어폰 잭(130)의 마이크 바이어스 라인을 통하여 전원이 디지털 코어(230)로 공급된다.

휴대폰(100)으로부터 공급되는 전원으로 동작하는 디지털 코어(230)의 ANC 회로는, ANC용 마이크(250, 260)를 통하여 수집된 신호를 이용하여 이어폰 주변의 소음을 상쇄시키는 동작을 수행하고, 이렇게 처리된 신호를 ADC 및 증폭 회로부(240)로 출력한다. 이 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 디지털 아날로그 변환 및 증폭된 후 좌우 스피커(280, 290)를 통해 출력된다.

이와 같이 휴대폰(100)이 디폴트 상태에서 이어폰을 ANC 온(ON) 모드로 설정하고 사용자가 이어폰을 귀에 꽂으면, ANC 기능을 이용하여 사용자는 주변의 소음으로부터 차단될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터(140)를 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우의 초기 구동 동작을 보여준다.

이어폰이 USB 커넥터(140)을 통하여 휴대폰(100)과 연결되면, 디지털 코어(130)는 USB 컨트롤러(220)를 통하여 휴대폰(100)의 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)로 이어폰의 식별 정보를 전송한다. 여기서 이어폰의 식별 정보는 ANC 기능을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 연결되었음을 휴대폰으로 알리기 위한 것으로, 예컨대 미리 정의된 아이디일 수 있다.

휴대폰(100)의 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)는 이어폰으로부터 전송되는 이 식별 정보를 확인함으로써 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 연결되었음을 인식할 수 있다.

이어폰으로부터 들어온 식별 정보를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 연결되었음이 인식되면, 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)는 전원 라인을 통하여 이어폰의 USB 컨트롤러(220)로 전원을 공급한다. 그러면 USB 컨트롤러(220)는 휴대폰으로부터 공급되는 전원을 디지털 코어(230)로 전달하고, 디지털 코어(230)는 ANC 기능 등 그것이 가지고 있는 기능을 수행할 준비를 하게 된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터(140)를 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰이 멀티미디어 재생 모드이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.

도 10을 참조하면, 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)에서 출력되는 멀티미디어 신호의 좌오디오 신호와 우오디오 신호는 D+ 라인과 D- 라인을 통해 USB 컨트롤러(220)를 거쳐 디지털 코어(230)로 입력된다.

한편, 기능 버튼(320)을 통해 입력된 신호는 디지털 코어(230)에서 디지털 신호로 변환되고, USB 컨트롤러(220)를 경유하여 USB 커넥터(140)의 D- 라인을 통해 휴대폰(100)의 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)로 전달될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터(140)를 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰이 멀티미디어 재생 모드이고 이어폰이 ANC 오프(OFF) 모드인 경우의 동작을 보여준다. 여기서는 편의상 도 10의 경우와 차이가 있는 부분에 대하여만 설명하기로 한다.

따라서 디지털 코어(230)는 USB 컨트롤러(220)를 통해 입력된 좌오디오 신호와 우오디오 신호를 ANC 처리 없이 ADC 및 증폭 회로부(240)로 출력하고, 좌오디오 신호와 우오디오 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 디지털 아날로그 변환 및 증폭된 후 좌우 스피커(280, 290)를 통해 출력된다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터(140)를 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰이 통화 모드이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.

도 12를 참조하면, 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)에서 출력되는 통화 신호의 오디오 신호는 D+ 라인과 D- 라인을 통해 USB 컨트롤러(220)를 거쳐 디지털 코어(230)로 입력된다.

한편, 음성입력용 마이크(270)를 통하여 입력되는 음성신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 증폭(또는 감쇄) 및 아날로그 디지털 변환되어 디지털 코어(230)로 입력되고, USB 컨트롤러(220)를 거쳐 USB 커넥터(140)의 전원 라인을 통하여 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)로 전달된다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터(140)를 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰이 통화 모드이고 이어폰이 ANC 오프(OFF) 모드인 경우의 동작을 보여준다. 여기서는 편의상 도 12의 경우와 차이가 있는 부분에 관하여만 설명하기로 한다.

디지털 코어(230)는 USB 컨트롤러(220)를 통해 입력된 오디오 신호를 ANC 처리 없이 ADC 및 증폭 회로부(240)로 출력하고, 오디오 신호는 ADC 및 증폭 회로부(240)에서 디지털 아날로그 변환 및 증폭된 후 좌우 스피커(280, 290)를 통해 출력된다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터(140)를 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 센서(310)로부터 신호가 입력되는 경우의 동작을 보여준다.

디지털 코어(230)는 센서(310)로부터 신호가 입력되면, 센서 신호를 디지털 신호로 변환하여 USB 컨트롤러(220)로 전달한다. 그러면 USB 컨트롤러(220)는 센서 신호를 USB 커넥터(140)의 D+, D- 라인을 통해 휴대폰(100)의 디지털 USB 호스트 인터페이스(120)로 전달한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 이어폰이 USB 커넥터(140)를 통하여 휴대폰(100)과 연결된 경우, 휴대폰(100)이 디폴트 상태이고 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우의 동작을 보여준다.

이어폰이 USB 커넥터(140)를 통하여 휴대폰(100)과 연결되어 있으므로, 휴대폰(100)으로부터 USB 커넥터(140)의 전원 라인을 통하여 전원이 디지털 코어(230)로 공급된다.

상기된 본 발명에 의하면, 휴대폰의 이어폰 잭 또는 USB 커넥터를 통해 디지털 오디오 신호를 입력받아 음질의 왜곡 및 손실을 최소화하여 고음질을 구현할 수 있고, 휴대폰으로부터 ANC 기능을 위한 전원을 공급받음으로써 별도의 배터리가 필요 없는 장점 등이 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 이어폰은, 이어폰 잭만을 구비하는 휴대폰, 이어폰 잭 대신에 USB 커넥터만을 구비하는 휴대폰, 이어폰 잭과 USB 커넥터를 모두 구비하는 휴대폰에 범용으로 사용될 수 있는 장점 또한 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

ANC(Active Noise Cancellation) 기능을 가지는 휴대폰용 이어폰에 있어서,
음성입력용 마이크;
ANC용 마이크;
스피커;
휴대폰으로부터 들어오는 오디오 신호를 상기 스피커로 출력하되, 상기 ANC용 마이크를 통하여 수집된 신호를 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시켜 출력하고, 상기 휴대폰으로부터 전원을 공급받는 디지털 코어;
상기 휴대폰과의 이어폰 잭을 통한 디지털 신호 송수신을 위한 디지털 직렬 인터페이스; 및
상기 휴대폰과의 USB 커넥터를 통한 디지털 신호 송수신을 위한 USB 컨트롤러를 포함하고,
상기 이어폰이 상기 이어폰 잭을 통하여 상기 휴대폰과 연결된 경우, 상기 디지털 직렬 인터페이스는 상기 이어폰 잭의 마이크 바이어스 라인을 통하여 전원을 공급받아서 상기 디지털 코어로 전달하고, 상기 디지털 코어는 상기 마이크 바이어스 라인을 통하여 공급되는 전원을 상기 ANC용 마이크로 전달하고 상기 마이크 바이어스 라인을 통하여 공급되는 전원을 이용하여 이어폰 주변의 소음을 상쇄시키는 동작을 수행하며,
상기 이어폰이 상기 USB 커넥터를 통하여 상기 휴대폰과 연결된 경우, 상기 USB 컨트롤러는 상기 USB 커넥터의 전원 라인을 통하여 전원을 공급받아서 상기 디지털 코어로 전달하고, 상기 디지털 코어는 상기 USB 커넥터의 전원 라인을 통하여 공급되는 전원을 상기 ANC용 마이크로 전달하고 상기 USB 커넥터의 전원 라인을 통하여 공급되는 전원을 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시키는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 휴대폰용 이어폰.
삭제
제1항에 있어서,
상기 이어폰이 상기 이어폰 잭을 통하여 상기 휴대폰과 연결되면, 상기 디지털 코어는 상기 디지털 직렬 인터페이스를 통하여 상기 휴대폰으로 상기 이어폰의 식별 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 휴대폰용 이어폰.
삭제
제1항에 있어서,
상기 이어폰이 상기 이어폰 잭을 통하여 상기 휴대폰과 연결되고 상기 휴대폰이 통화 모드이고 상기 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우, 상기 디지털 코어는 상기 마이크 바이어스 라인을 통하여 공급되는 전원을 이용하여 마이크 바이어스 전압을 상기 ANC용 마이크 및 상기 음성입력용 마이크로 공급하고, 상기 마이크 바이어스 라인을 통하여 공급되는 전원을 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시키는 동작을 수행하며, 상기 음성입력용 마이크를 통하여 입력되는 신호를 상기 디지털 직렬 인터페이스를 통하여 상기 휴대폰으로 전송하는 것을 특징으로 하는 휴대폰용 이어폰.
제1항에 있어서,
센서를 더 포함하고,
상기 이어폰이 상기 이어폰 잭을 통하여 상기 휴대폰과 연결된 경우, 상기 디지털 코어는 상기 센서로부터 전달되는 신호를 상기 디지털 직렬 인터페이스를 통하여 상기 휴대폰으로 전송하는 것을 특징으로 하는 휴대폰용 이어폰.
삭제
제1항에 있어서,
상기 이어폰이 상기 USB 커넥터를 통하여 상기 휴대폰과 연결되면, 상기 디지털 코어는 상기 USB 컨트롤러를 통하여 상기 휴대폰으로 상기 이어폰의 식별 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 휴대폰용 이어폰.
삭제
제1항에 있어서,
상기 이어폰이 상기 USB 커넥터를 통하여 상기 휴대폰과 연결되고 상기 휴대폰이 통화 모드이고 상기 이어폰이 ANC 온(ON) 모드인 경우, 상기 디지털 코어는 상기 USB 커넥터의 전원 라인을 통하여 공급되는 전원을 이용하여 마이크 바이어스 전압을 상기 ANC용 마이크 및 상기 음성입력용 마이크로 공급하고, 상기 USB 커넥터의 전원 라인을 통하여 공급되는 전원을 이용하여 이어폰 주변의 소음 성분을 상쇄시키는 동작을 수행하며, 상기 음성입력용 마이크를 통하여 입력되는 신호를 상기 USB 컨트롤러를 통하여 상기 휴대폰으로 전송하는 것을 특징으로 하는 휴대폰용 이어폰.
제1항에 있어서,
센서를 더 포함하고,
상기 이어폰이 상기 USB 커넥터를 통하여 상기 휴대폰과 연결된 경우, 상기 디지털 코어는 상기 센서로부터 전달되는 신호를 상기 USB 컨트롤러를 통하여 상기 휴대폰으로 전송하는 것을 특징으로 하는 휴대폰용 이어폰.
제3항 또는 제8항에 있어서,
상기 휴대폰은 상기 이어폰으로부터 전송되는 상기 식별 정보를 이용하여 상기 이어폰이 연결되었음을 인식하는 것을 특징으로 하는 휴대폰용 이어폰.