KR102307453B1 - 듀얼 패널 오디오 액추에이터 및 이를 포함하는 이동 장치 - Google Patents

듀얼 패널 오디오 액추에이터 및 이를 포함하는 이동 장치 Download PDF

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Abstract

이동 장치에서 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법은 이동 장치의 하나 이상의 센서로부터 이동 장치의 상태에 관한 정보를 수신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 제1 구동 신호로 제1 위치에서 패널 오디오 라우드스피커의 디스플레이 패널에 연결된 제1 액츄에이터를 구동하는 단계, 제2 구동 신호로 제1 위치와는 다른 제2 위치에서 디스플레이 패널에 연결된 제2 액츄에이터를 동시에 구동하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 또한 디스플레이 패널상의 오디오 신호의 방향 및/또는 오디오 신호의 소스 위치를 변화시키기 위해 이동 장치의 상태에 관한 정보에 기초하여 제1 및 제2 구동 신호의 상대적 타이밍을 변화시키는 단계를 포함한다.

Description

듀얼 패널 오디오 액추에이터 및 이를 포함하는 이동 장치
본 명세서는 듀얼 패널 오디오 액추에이터 및 이를 포함하는 이동 장치에 관한 것이다.
많은 기존의 라우드스피커는 다이어프램에서 피스톤과 같은 움직임을 유도하여 사운드를 생성한다. 대조적으로, 패널 오디오 라우드스피커(예를 들어, 분산 모드 라우드스피커(DML: distributed mode loudspeaker)는 전기-음향 액추에이터를 사용하여 패널에서 진동 모드의 분산을 여기시킴으로써 동작한다. 일반적으로 액추에이터는 전자기식 또는 압전 액추에이터이다.
휴대폰과 같은 기존의 이동 장치에는 피스톤 액추에이터가 있는 스피커가 포함되어 있다. 그래팅은 일반적으로 액츄에이터를 덮고, 사운드는 그래팅을 통해 액츄에이터에 의해 투사된다. 종종, 스피커 그래팅은 휴대폰의 디스플레이 베젤에 위치하고, 스피커가 가장 크게 들리는 곳에 있기 때문에 사용자는 휴대폰을 들을 때 귀 가까이에 그래팅이 있는 상태로 휴대폰을 홀딩한다.
전체 패널에서 사운드가 방출되므로 패널 오디오 스피커에는 스피커 그래팅이 보이지 않을 수 있다. 결과적으로, 패널 오디오 라우드스피커를 포함하는 이동 장치는, 예를 들어 전화를 받을 때 장치의 방향을 정하기 위한 자연스러운 기준을 반드시 가질 필요는 없다. 그러나 패널 오디오 라우드스피커는, 모달 응답이 전반적으로 균일하지 않기 때문에 일반적으로 음질이 최대화되는 근접 음향 필드에 '스위트 스폿(sweet spot)'이 있다.
스위트 스폿을 더 크고(louder) 크게(larger) 만들기 위해, 제2 액츄에이터를 갖춘 패널 오디오 라우드스피커가 개시된다. 2개의 액추에이터는 패널의 대향 단부(반대쪽 끝)에 배치될 수 있고, 제2 액추에이터에 의해 생성된 벤딩 파형은 의도된 위치 또는 스위트 스폿에서 최대 편향을 생성하도록 진폭 및/또는 위상으로 조정될 수 있다. 스위트 스폿은 두 액추에이터 사이의 타이밍 지연을 사용하여 이를 이동하거나 초점을 맞추거나 확장할 수 있다. 즉, 독립적인 구동 신호가 각각의 액츄에이터를 구동하는데 사용될 수 있고, 구동 신호는 액츄에이터에 의해 발생된 진동이 패널상의 특정 좌표에서 구성적으로 간섭하도록 시간 정렬될 수 있다.
일부 실시 예에서, 패널 오디오 라우드스피커는 이동 장치에 통합되고 그리고 스위트 스폿은 이동 장치의 동작에 따라 조작될 수 있다. 예를 들어, 이동 장치는 센서(또는 센서들)를 사용하여 패널을 기준으로 사용자의 귀 위치를 결정하고 이 정보를 사용하여 패널의 특정 위치에서 사운드 출력을 최대화할 수 있다. 또한, 또는 대안적으로, 최대 사운드 출력의 위치를 변화시키기 위해, 이동 장치는 또한 패널 오디오 라우드스피커에 의해 출력되는 오디오 신호의 방향을 변화시키기 위해 이동 장치의 상태에 관한 정보를 사용할 수 있다. 또한, 위치 최대 사운드 출력의 영역은 또한 이동(모바일) 장치의 상태에 관한 정보에 따라 증가 또는 감소될 수 있다. 일부 실시 예에서, 액츄에이터로의 신호 타이밍은 특정 위치에서 최소 응답을 생성하기 위해 변경될 수 있다. 이는 프라이버시를 개선하기 위한 노력의 일환으로 수행될 수 있으므로 사용자의 귀에 직접 닿지 않는 패널의 영역에서 사운드가 덜 방출된다.
이동 장치는 또한 센서 또는 센서들을 사용하여 이동 장치에 의해 출력되는 오디오 모드에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 오디오 출력 모드는 수신기(또는 근거리 음장) 모드 및 스피커(또는 원거리 음장) 모드를 포함할 수 있다. 센서들이 사용자의 귀가 패널의 임계 거리 내에 있다고 결정하면, 이동 장치는 근거리 음장 모드에서 오디오를 출력하고, 공간의 특정 위치에서 사운드 출력을 최적화할 수 있다. 대신 센서들이, 이동 장치가 표면(예: 테이블)에 놓여 있다고 결정하여 사용자의 귀가 패널의 임계 거리 내에 있지 않은 경우, 그 후, 이동 장치는 원거리 음장 모드에서 오디오를 출력할 수 있는데, 예를 들어 패널 전체에 걸쳐 최대 사운드 출력을 제공하기 위해 두 액추에이터를 사용한다.
둘 이상의 액추에이터를 갖는 패널이 또한 고려된다.
일반적으로, 제1 양태에서, 이동 장치에서 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법은 이동 장치의 하나 이상의 센서로부터 이동 장치의 상태에 관한 정보를 수신하는 단계를 포함한다. 방법은 제1 위치에서 상기 패널 오디오 라우드스피커의 디스플레이 패널에 연결된 제1 액츄에이터를 제1 구동 신호로 구동하는 단계; 그리고 제1 위치와는 다른 제2 위치에서 디스플레이 패널에 연결된 제2 액츄에이터를 제2 구동 신호로 동시에 구동하는 단계를 더 포함한다. 방법은 또한 디스플레이 패널상의 오디오 신호의 방향 및/또는 오디오 신호의 소스 위치를 변화시키기 위해 이동 장치의 상태에 관한 정보에 기초하여 제1 및 제2 구동 신호의 상대 타이밍(relative timing)을 변화시키는 단계를 포함한다.
본 방법의 구현은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 이동 장치의 상태에 관한 정보는 이동 장치에 대한 사용자의 귀의 상대 위치에 관한 정보를 포함하고, 구동 신호의 상대 타이밍은 근거리(니어-필드) 오디오 신호의 방향 및/또는 위치를 변화시키도록 변화된다. 패널 오디오 라우드스피커는 이동 장치의 전화통신 모드에서 근거리 오디오 신호를 제공할 수 있다. 일부 구현에서, 방법은 이동 장치의 상태에 관한 정보에 기초하여 제1 및 제2 구동 신호의 상대 진폭을 변화(가변)시키는 단계를 더 포함한다.
하나 이상의 센서는 하나 이상의 가속도계, 하나 이상의 자이로스코프, 하나 이상의 자력계, 하나 이상의 GPS 센서, 하나 이상의 근접 센서, 하나 이상의 터치 센서, 하나 이상의 마이크로폰, 하나 이상의 레이더, 또는 하나 이상의 이미지 센서일 수 있다.
일부 구현들에서, 방법은 패널 오디오 라우드스피커로부터 원거리(파-필드) 오디오 신호를 제공하기 위해 제1 및 제2 액츄에이터를 동시에 구동하는 단계를 더 포함한다. 원거리 오디오 신호는 이동 장치의 비-텔레포니(전화기술) 모드에서 생성될 수 있다.
다른 양태에서, 요지는 디스플레이 패널 및 서로 다른 위치에서 디스플레이 패널에 각각 결합된 한 쌍의 액추에이터를 포함하고, 각각의 액추에이터는 진동을 디스플레이 패널에 커플링하여 오디오 신호를 생성하도록 구성된다. 이동 장치 또는 웨어러블 장치는 또한 각각 이동 장치 또는 웨어러블 장치의 환경 또는 사용에 관한 정보를 감지하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함한다. 이동 장치 또는 웨어러블 장치는 액추에이터 및 하나 이상의 센서에 전기적으로 결합(커플링)되고 그리고 하나 이상의 센서로부터의 해당 신호에 기초하여 이동 장치 또는 웨어러블 장치의 상태에 대한 정보를 결정하도록 프로그래밍된 전자 제어 모듈을 더 포함한다. 전자 제어 모듈은 해당 구동 신호를 각각의 액추에이터에 동시에 공급한다. 전자 제어 모듈은 이동 장치 또는 웨어러블 장치의 상태에 대한 정보에 따라 디스플레이 패널상의 오디오 신호의 모달 분포 및 방향 및/또는 오디오 신호의 소스 위치를 변경하기 위해 액추에이터에 대한 구동 신호의 상대 타이밍을 변화시키도록 프로그램된다.
일부 구현에서, 이동 장치 또는 웨어러블 장치의 상태에 관한 정보는 이동 장치 또는 웨어러블 장치에 대한 사용자의 귀의 상대 위치에 관한 정보를 포함하고, 전자 제어 모듈은 오디오 신호를 사용자의 귀로 향하도록 니어-필드(근거리) 오디오 신호의 방향 및/또는 위치를 변화시키기 위해 구동 신호의 상대 타이밍을 변화시키도록 프로그램된다.
일부 구현들에서, 이동 장치 또는 웨어러블 장치(디바이스)는 상부 에지 및 상부 에지와 대향하는 하부 에지를 가지며, 액추에이터들 중 하나는 하부 에지보다 상부 에지에 더 가깝게 디스플레이 패널에 결합된다. 다른 구현들에서, 액추에이터들중 다른 하나는 상부 에지보다 하부 에지에 더 가까게 디스플레이 패널에 결합된다.
이동 장치 또는 웨어러블 장치는 한 쌍의 액추에이터와 상이한 위치에서 디스플레이 패널에 결합된 하나 이상의 추가 액추에이터를 더 포함할 수 있다. 전자 제어 모듈은 하나 이상의 추가 액추에이터에 전기적으로 결합될 수 있고, 하나 이상의 추가 액추에이터에 해당 구동 신호를 공급하도록 프로그래밍될 수 있다.
이동 장치는 휴대폰 또는 태블릿 컴퓨터일 수 있다. 웨어러블 장치는 스마트 워치 또는 헤드-마운트 디스플레이일 수 있다. 이동 장치 또는 웨어러블 장치의 하나 이상의 센서는 하나 이상의 가속도계, 하나 이상의 자이로스코프, 하나 이상의 자력계, 하나 이상의 GPS 센서, 하나 이상의 근접 센서, 하나 이상의 터치 센서, 하나 이상의 마이크로폰 및 하나 이상의 이미지 센서일 수 있다. 이동 장치 또는 웨어러블 장치의 액추에이터는 전자기 액추에이터, 압전 액추에이터, 또는 전자기 액추에이터 및 압전 액추에이터의 조합일 수 있다.
다른 장점들 중에서, 실시 예는 그 오디오 출력의 위치 및 방향에서 개선된 제어를 제공하는 패널 오디오 라우드스피커를 특징으로 한다. 라우드스피커가 내장된 장치(예: 휴대폰)의 사용에 따라 오디오 출력을 조작할 수 있다.
다른 장점들은 상세한 설명, 도면 및 청구 범위로부터 명백할 것이다.
도 1은 2개의 액추에이터를 포함하는 이동 장치의 실시 예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 액추에이터를 포함하는 이동 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 디스플레이 패널에서 오디오 신호의 방향 및/또는 오디오 신호의 소스 위치를 변경하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 4는 이동 장치를 위한 전자 제어 모듈의 실시 예의 개략도이다.
다양한 도면에서 유사한 참조 부호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이동 장치(100)(예를 들어, 휴대폰)는 장치 섀시(102) 및 섀시 내에 장착된 평면 패널 디스플레이(예를 들어, OLED 또는 LCD 디스플레이 패널)를 포함하는 터치 패널 디스플레이(104)를 포함한다. 디스플레이 베젤(115)은 디스플레이의 활성 영역을 프레임화한다. 센서 모듈(150)은 디스플레이의 일 에지(110)에서 베젤(115) 내에 위치된다. 센서 모듈(150)은 근접 센서(152), 카메라(154) 및 3D 얼굴 인식 센서(156)를 포함한다. 디스플레이의 다른 에지(120)에서, 이동 장치(100)는 베젤(115) 뒤에 위치한 마이크로폰(160)을 포함한다.
이동 장치(100)는 또한 섀시(102)에서 디스플레이(104) 뒤에 수용되고 디스플레이(104)의 후면에 부착되는 액추에이터(130 및 132)를 포함한다. 액츄에이터에서, 액츄에이터(130)는 에지(110)에 더 가까이 위치하고, 액츄에이터(132)는 에지(120)에 더 가깝다. 액추에이터(130, 132) 및 디스플레이(104)는 함께 패널 오디오 라우드스피커를 형성한다. 이동 장치(100)는 또한 장치 섀시(102) 내에 고정된 전자 제어 모듈(220) 및 배터리(230)를 포함한다. 신호선은 전자 제어 모듈(220)을 액츄에이터(130 및 132), 및 센서 모 (150) 및 마이크로폰(160)의 센서에 연결하고, 전자 제어 모듈(220)이 이들 컴포넌트로부터 신호를 수신 및 전달하도록 한다.
이동 장치(100)는 평판 패널 디스플레이(104)를 진동시킴으로써 사운드를 생성하는 패널 오디오 라우드스피커를 사용하여 오디오 출력을 생성한다. 진동은 액추에이터(130 및 132)에 의해 발생된다. 예를 들어, 액츄에이터(130 및 132)는 이동 자석 액츄에이터 또는 압전 액츄에이터, 예컨대 분산 모드 액츄에이터(DMA)일 수 있다. 액츄에이터(130 및 132)는 동일한 유형의 액츄에이터일 수 있거나 상이 할 수 있다. 일반적으로, 액츄에이터는 적절한 전기 구동 신호에 응답하여 패널에 힘을 제공하여 패널을 진동시키도록 배열된 이동 가능한 컴포넌트이다. 진동하는 패널은 예를 들어 20Hz 내지 20kHz의 범위에서 사람이 들을 수 있는(가청) 음파를 생성한다.
사운드 출력을 생성하는 것 외에도, 이동 장치(100)는 액추에이터를 사용하여 햅틱 출력을 생성할 수도 있다. 예를 들어, 햅틱 출력은 180Hz 내지 300Hz 범위의 진동에 대응할 수 있다.
일반적으로, 장치(100)와 같은 이동 장치는 대략 10mm 이하의 깊이(도 1 및 2에 도시된 데카르트 좌표계의 z-방향), 60mm 내지 80(예를 들어, 68 mm 내지 72 mm)의 폭(x- 방향) 및 100 mm 내지 160 mm (예를 들어, 138 mm 내지 144 mm)의 높이(y- 방향)를 갖는다.
액츄에이터(130 및 132)는 장치(100)의 폭을 따라 이등분하는 축(140)을 따라 배치된다(축(140)은 y-축과 평행을 이룬다). 액츄에이터는 축(142)으로부터 오프셋되고(축(142)는 x 축과 평행하다), 이는 이동 장치의 길이를 따라 이등분하며, 액츄에이터(130)는 센서 모듈(150)에 더 가까이 위치되고 액츄에이터(132)는 마이크로폰(160)에 더 가까이 위치된다. 따라서, 패널(104)의 모달 응답은 서로 다른 스피커 모드를 제공하기 위해 서로 다른 액추에이터를 구동하는 신호의 상대 진폭, 주파수 및/또는 위상을 가변(변화)시킴으로써 변화될 수 있다. 또한, 두 개의 액추에이터에 대한 구동 신호를 변경하면 장치 사용 방법에 따라 패널 오디오 라우드스피커가 서로 다른 오디오 모드간에 전환(스위칭)할 수 있다. 예를 들어, 액츄에이터(130 및 132)로의 구동 신호는 방향성 오디오 신호를 제공하도록 튜닝될 수 있다. 예를 들어, 두 액추에이터의 구동 신호 사이의 위상차를 변경하여 오디오 신호의 방향을 조정할 수 있다. 위상 신호는 실질적으로 균일한 (즉, 공간적으로 비-방향성) 오디오 신호를 제공할 수 있다.
일반적으로, 전자 제어 모듈(220)은 이동 장치(100)가 어떻게 사용되는지에 기초하여 액추에이터의 구동 신호를 제어할 수 있다. 예를 들어, 이동 장치(100)가 전화를 걸기 위해 사용될 때, 제어 모듈(220)은 액츄에이터(130)를 우선적으로 구동하여 장치의 "상부"(즉, 사용자가 귀를 위치시킬 가능성이 높은 곳)에 지향된 니어 필드(near field)(근거리) 오디오 신호를 제공할 수 있다. 반대로, 이동 장치(100)가 예를 들어 음악 애플리케이션을 사용하여 오디오 콘텐츠를 재생하는 데 사용될 때, 전자 제어 모듈(220)은 실질적으로 균일한 파 필드(원거리) 오디오 신호를 제공하기 위해 액츄에이터(130 및 132)를 구동할 수 있어서, 사용자가 이동 장치와 관련하여 어디에 있는지에 상관없이 오디오 컨텐츠가 동등하게 잘 청취될 수 있게 한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이동 장치(100)가 비디오 컨텐츠를 보는 데 사용되는 경우, 전자 제어 모듈(220)은 디스플레이에 실질적으로 노멀(normal)한 파 필드(원거리) 위치(즉, 사용자가 비디오 컨텐츠를 볼 가능성이 있는 곳)에 최대 볼륨을 제공하도록 액추에이터를 구동할 수 있다.
일부 실시 예에서, 전자 제어 모듈(220)은 이동 장치의 센서들 중 하나 이상으로부터의 신호에 응답하여 액추에이터(130 및 132)를 구동시킨다. 예를 들어, 전자 제어 모듈(220)은 근접 센서(152)로부터의 정보에 기초하여 액추에이터를 구동 할 수 있다. 근접 센서가 사용자의 존재를 감지하는 경우 (예를 들어, 장치를 귀에 공정할 때), 제어 모듈은 라우드스피커 모드(예를 들어, 균일한 원거리 오디오 신호를 제공하기 위해 두 개의 액추에이터를 구동하는 것)에서 텔레포니 모드로 전환할 수 있다(예: 장치 상단(상부)을 향한 지향성 근거리 신호를 제공하기 위해 하나 또는 두 개의 액추에이터를 구동).
대안적으로 또는 추가적으로, 전자 제어 모듈(220)은 장치 내의 가속도계 및/또는 자이로스코프로부터의 신호에 기초하여 액추에이터를 구동하는 방법을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈은 그러한 센서로부터의 정보를 사용하여 사용자가 장치의 어느 쪽 끝을 귀에 대고있는지를 설정하고, 그에 따라 액츄에이터 구동 신호를 조정할 수 있다. 장치의 중간점(midpoint)에 대하여 실질적으로 대칭으로 배치된 2개의 액츄에이터를 포함하면, 장치는 장치의 상부 또는 하부(예를 들어, 마이크로폰(160)을 갖는 단부)를 향한 유사한 지향성 오디오 신호를 생성할 수 있다. 이를 통해 장치는 예를 들어 귀에 대고있는 장치의 단부(끝)와 상관없이 텔레포드 모드에서 유사한 지향성 오디오 출력을 사용자에게 제공할 수 있다.
일부 구현들에서, 전자 제어 모듈(220)은 카메라(154) 및/또는 3D 얼굴 인식 센서(156)로부터의 정보에 기초하여 액추에이터 구동 신호를 가변(변경)한다. 예를 들어, 이들 센서들 중 어느 하나는 사용자, 예를 들어 사용자의 얼굴을 검출하고, 이동 장치와 사용자 사이의 거리를 추정할 수 있다. 이동 장치와 사용자 사이의 추정 거리가 임계 거리 이상인 경우, 패널 오디오 라우드스피커는 패널 오디오 라우드스피커의 볼륨을 높이거나 패널 오디오 라우드스피커를 근거리(near field) 모드에서 원거리(far field) 모드로 전환할 수 있다.
다른 예로서, 전자 제어 모듈은 카메라(154) 및/또는 3D 얼굴 인식 센서(156)로부터의 정보를 사용하여 이동 장치에 대한 사용자의 방향을 결정할 수 있다. 이에 응답하여, 전자 제어 모듈은 패널 오디오 라우드스피커에 의해 출력된 오디오를 사용자 방향으로 향하게 할 수 있다.
일부 구현들에서, 전자 제어 모듈(220)은 터치 센서로부터의 정보에 기초하여 액추에이터 구동 신호들을 조정한다. 예를 들어, 터치 센서는 사용자의 귀가 장치에 닿는(터치되는) 위치에 기초하여 사용자의 귀 위치를 검출(감지)할 수 있다. 전자 제어 모듈은 이 정보를 사용하여 사운드 출력을 사용자의 귀로 향하게 하거나 장치에 의한 오디오 출력의 최적 위치를 결정할 수 있다.
일부 구현들에서, 전자 제어 모듈은 마이크로폰(160)으로부터의 정보에 기초하여 액추에이터 구동 신호를 조정한다. 마이크로폰은 예를 들어, 전자 제어 모듈에 이동 장치의 환경의 소음 레벨과 관련된 정보를 제공할 수 있다. 주변 소음 레벨이 임계 값 이상인 경우, 전자 제어 모듈은 이동 장치에 의해 출력되는 오디오에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 주변 소음 레벨이 임계 값 이상인 경우, 전자 제어 모듈은 패널 오디오 라우드스피커의 볼륨을 증가시키거나 패널 오디오 라우드스피커를 원거리 모드로 작동시킬 수 있다.
다른 예로서, 전자 제어 모듈은 마이크로폰에 의해 수신된 정보에 기초하여 패널 오디오 라우드스피커를 원거리 모드에서 근거리 모드로 전환할 수 있다. 예를 들어, 이동 장치는 스피커 모드에서 오디오를 출력하는 동안 표면(surface)에 배치될 수 있다. 사용자가 이동 장치를 들고 수신기 모드인 것처럼 사용하기 시작하면, 마이크로폰은 사용자의 음성을 검출하고 이 정보를 전자 제어 모듈에 전달할 수 있으며, 이는 패널 오디오 라우드스피커의 모드를 스피커 모드에서 수신기 모드로 변경할 수 있다. 전자 제어 모듈은 원거리 모드에서 근거리 모드로 전환하는 것 외에도, 마이크로폰에 의해 수신된 정보에 기초하여 패널 오디오 라우드스피커를 근거리 모드에서 원거리 모드로 전환할 수 있다.
일반적으로, 장치(100)와 같은 이동 장치는 이동 장치의 환경 및/또는 동작 모드에 관한 정보를 제공하기 위해 하나 이상의 다양하고 상이한 센서를 이용할 수 있고, 따라서 패널 오디오 라우드스피커의 동작을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 이동 장치는 가속도계, 자이로스코프, 자력계, GPS 센서, 근접 센서, 터치 센서, 마이크, 레이더 또는 이미지 센서 중 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
도 3은 디스플레이 패널에서 오디오 신호의 방향 및/또는 오디오 신호의 소스 위치를 변경하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도(300)를 도시한다. 적절하게 프로그램될 때, 전자 제어 모듈(220)은 예시적인 프로세스를 수행할 수 있다.
전자 제어 모듈은 이동 장치의 하나 이상의 센서로부터 이동 장치의 상태에 관한 정보를 수신한다(302).
전자 제어 모듈은 제1 위치에서 패널 오디오 라우드스피커의 디스플레이 패널에 결합(연결)된 제1 액추에이터를 제1 구동 신호로 구동한다(304). 제1 위치는 하부 단부(bottom edge)보다 이동 장치의 상부 단부에 더 가깝다.
단계(304)와 동시에, 전자 제어 모듈은 제1 위치(306)와는 다른 제2 위치에서 디스플레이 패널에 결합된 제2 액추에이터를 제2 구동 신호로 구동한다. 제2 위치는 상부 단부(top edge)보다 하부 단부에 더 가깝다.
전자 제어 모듈은 디스플레이 패널상의 오디오 신호의 방향 및/또는 오디오 신호의 소스 위치를 변화시키기 위해 이동 장치의 상태에 관한 정보에 기초하여 제1 및 제2 구동 신호의 상대 타이밍을 변화시킨다(308). 일반적으로, 전자 제어 모듈이 액추에이터를 구동할 때, 벤딩 파형(bending waves)은 액추에이터의 진동의 결과로 이동 장치의 패널을 통해 전파된다. 벤딩 파형은 이동 장치의 패널상의 지정된 위치에서 구성적으로(constructively) 간섭할 수 있다. 구성적 간섭의 위치는 패널 오디오 라우드스피커의 오디오 출력이 가장 큰 위치이다. 구동 신호들의 상대 타이밍을 변경하는 것은, 예를 들어, 하나의 구동 신호를 다른 구동 신호에 대해 위상 편이하는 것에 따라, 구성적 간섭의 위치가 결정된다. 오디오 신호가 전파되는 방향은 또한 구동 신호들의 상대적 타이밍에 의존한다.
구성적인 간섭의 위치, 따라서 가장 큰 오디오 출력의 위치는 사용자를 위한 최적의 위치에 해당하지 않을 수 있다. 예를 들어, 가장 큰 오디오 출력 위치는 사용자의 귀가 패널 상부에 위치할 때 패널의 중앙에 있는 경우 최적이 아니다. 또한, 오디오 신호의 방향이 사용자의 귀와 일치하지 않으면 오디오 신호의 방향이 최적이 아닐 수 있다.
일반적으로, 전자 제어 모듈은 구동 신호의 상대(상대적) 타이밍을 변화시킴으로써 오디오 소스 위치, 예를 들어 가장 큰 오디오 출력의 위치를 변화시킨다. 예를 들어, 전자 제어 모듈은 벤딩 파형이 패널상의 특정 위치에서 구성적으로 간섭하도록 그 타이밍을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 신호가 서로 동위상(in phase)을 이루면, 벤딩 파형은 제1 위치에서 구성적으로 간섭하는 반면, 180도의 위상 편이는 제1 위치와는 다른 제 2 위치에서 벤딩 파형이 구성적으로 간섭하게 할 수 있다. 중간 위상 편이 값도 가능하며 이로 인해 간섭의 위치도 달라진다.
서로에 대한 구동 신호들의 위상을 조정함으로써, 전자 제어 모듈(220)은 패널 오디오 라우드스피커의 특정 진동 모드를 선택적으로 취소하거나 강화할 수 있으며, 예를 들어, 라우드스피커가 출력하는 오디오 신호가 서로 겹쳐지도록(superposed) 하여 공간의 특정 위치에서 맞춤형(tailored) 응답을 전달할 수 있다.
예를 들어, 두 개의 액츄에이터를 동위상으로 구동하는 것, 즉 동위상인 신호로 액츄에이터를 구동하는 것은 패널 오디오 라우드스피커에서 출력되는 원거리 음압이 가장 높아질 수 있다. 두 액츄에이터를 동위상으로 구동하는 경우 사운드 출력은 모노 사운드이다.
액츄에이터를 180도 위상차로 구동하면 패널의 비방사(non-radiating) 진동 모드가 촉진되고, 이동 장치의 원거리 음압 출력이 최소화되며, 예를 들어 패널 오디오 라우드스피커가 근거리 모드에서 작동할 때 소리 누출을 줄일 수 있다.
파형의 전파 속도는 파형의 주파수에 의존할 수 있으며, 예를 들어 고주파는 저주파보다 빠르게 이동할 수 있다. 전자 제어 모듈(220)은 제2에 대한 제1 액추에이터 구동 신호의 위상을 변화시킴으로써 전파 속도의 이러한 차이를 설명할 수 있다. 예를 들어, 전자 제어 모듈(220)은 특정 위치에서 특정 오디오 신호를 간섭하도록 의도된 저주파수 오디오 신호를 생성하기 위해 제1 위상을 갖는 신호로 제1 액추에이터를 구동할 수 있다. 또한, 전자 제어 모듈(220)은 특정 위치에서 특정 오디오 신호를 간섭하도록 의도된 고주파수 오디오 신호를 생성할 때, 제1 위상과는 다른 제2 위상을 갖는 신호로 제1 액추에이터를 구동할 수 있다.
전자 제어 모듈(220)은 구동 신호의 위상을 조정하는 것 외에도 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 오디오 신호가 전파되면 감쇄한다. 따라서, 제1 액추에이터 위치에서 출력되는 제1 오디오 신호 및 제2 액추에이터 위치에서 출력되는 제2 오디오 신호의 간섭을 달성하기 위해, 전자 제어 모듈(220)은 제1 액추에이터 구동 신호에 비해 제2 액추에이터 구동 신호의 진폭을 증가시킬 수 있어서, 제2 오디오 신호는 제1 액추에이터 위치로 전파될 때 오디오 신호의 감쇠를 어카운트하기에 충분히 큰 진폭을 갖는다.
일부 구현들에서, 전자 제어 모듈은 또한 벤딩 파형이 패널상의 지정된 좌표에서 최소화되도록 파형의 타이밍을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 전자 제어 모듈은 액추에이터에 의해 생성된 벤딩 파형이 특정 위치에서 소거적으로(destructively) 간섭하도록 2개의 구동 신호들 사이의 위상차를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 지정된 좌표에서 패널의 응답을 최소화하면 프라이버시가 향상될 수 있는데, 예를 들어, 사용자 귀의 최소 임계 거리 내에 있지 않은 패널 영역에서 더 적은 소리가 방출된다.
위에서 설명된 바와 같이, 이동 장치(100)의 액추에이터 및 센서는 전자 제어 모듈, 즉 전자 제어 모듈(220)에 의해 제어된다. 일반적으로, 전자 제어 모듈은 휴대폰의 하나 이상의 센서 및/또는 신호 수신기로부터 입력을 수신하고, 입력을 처리하고, 액추에이터(130 및 132)가 적절한 햅틱 응답을 제공하게 하는 신호 파형을 생성 및 전달하는 하나 이상의 전자 컴포넌트로 구성된다. 도 4를 참조하면, 이동 장치(100)와 같은 이동 장치의 예시적인 전자 제어 모듈(400)은 프로세서(410), 메모리(420), 디스플레이 드라이버(430), 신호 생성기(440), 입/출력(I/O) 모듈(450) 및 네트워크/통신 모듈(460)을 포함한다. 이들 컴포넌트들은 서로 (예를 들어, 신호 버스(402)를 통해) 그리고 액추에이터(130 및 132)와 전기적으로 통신한다.
프로세서(410)는 데이터 또는 명령어를 처리, 수신 또는 송신할 수 있는 임의의 전자 장치로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(410)는 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치(CPU), 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 또는 이러한 장치들의 조합일 수 있다.
메모리(420)는 다양한 명령어, 컴퓨터 프로그램 또는 그에 저장된 다른 데이터를 갖는다. 명령어 또는 컴퓨터 프로그램은 이동 장치와 관련하여 설명된 동작 또는 기능 중 하나 이상을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 명령어는 디스플레이 드라이버(430), 신호 생성기(440), I/O 모듈(450)의 하나 이상의 컴포넌트, 네트워크/통신 모듈(460)을 통해 액세스 가능한 하나 이상의 통신 채널, 하나 이상의 센서(예를 들어, 생체 인식 센서, 온도 센서, 가속도계, 광학 센서, 기압 센서, 수분 센서 등) 및/또는 액추에이터(130 및 132)를 통해 장치의 디스플레이의 동작을 제어 또는 조정하도록 구성될 수 있다.
신호 발생기(440)는 액추에이터(130 및 132)에 적합한 진폭, 주파수 및/또는 펄스 프로파일을 변경하고, 액추에이터를 통해 음향 및/또는 햅틱 응답을 생성하도록 하는 AC 파형을 생성하도록 구성된다. 별도의 컴포넌트로 도시되었지만, 일부 실시 예에서, 신호 생성기(440)는 프로세서(410)의 일부일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 신호 생성기(440)는 예를 들어, 그 정수 또는 별도의 컴포넌트로서 증폭기를 포함할 수 있다.
메모리(420)는 이동 장치에 의해 사용될 수 있는 전자 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(420)는 오디오 및 비디오 파일, 문서 및 애플리케이션, 장치 설정 및 사용자 선호도, 타이밍 및 제어 신호 또는 다양한 모듈, 데이터 구조 또는 데이터베이스에 대한 데이터 등과 같은 전기 데이터 또는 컨텐츠를 저장할 수 있다. 메모리(420)는 또한 액추에이터(130 및 132)를 위한 신호를 생성하기 위해 신호 생성기(440)에 의해 사용될 수 있는 다양한 유형의 파형을 재생성하기 위한 명령어를 저장할 수 있다. 메모리(420)는 예를 들어 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플래시 메모리, 이동식 메모리, 또는 다른 유형의 저장 요소, 또는 이러한 장치들의 조합과 같은 임의의 유형의 메모리일 수 있다.
위에서 간단히 설명했듯이, 전자 제어 모듈(400)은 도 4에 도시된 다양한 입력 및 출력 컴포넌트를 I/O 모듈(450)로서 포함할 수 있다. 비록 I/O 모듈(450)의 컴포넌트는 도 4에서 단일 아이템으로 표시되지만, 이동 장치는 사용자 입력을 수용하기 위한 버튼, 마이크로폰, 스위치 및 다이얼을 포함하는 다수의 상이한 입력 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, I/O 모듈(450)의 컴포넌트들은 하나 이상의 터치 센서 및/또는 힘(force) 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동(모바일) 장치의 디스플레이는 사용자가 이동 장치에 입력을 제공할 수 있게 하는 하나 이상의 힘 센서 및/또는 하나 이상의 터치 센서를 포함할 수 있다.
I/O 모듈(450)의 컴포넌트들 각각은 신호 또는 데이터를 생성하기 위한 특수 회로를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 컴포넌트는 디스플레이 상에 제시된 프롬프트 또는 사용자 인터페이스 객체에 대응하는 애플리케이션-특정 입력에 대한 피드백을 생성하거나 제공할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 네트워크/통신 모듈(460)은 하나 이상의 통신 채널을 포함한다. 이들 통신 채널은 프로세서(410)와 외부 장치 또는 다른 전자 장치 사이의 통신을 제공하는 하나 이상의 무선 인터페이스를 포함할 수 있다. 일반적으로, 통신 채널은 프로세서(410)에서 실행되는 명령어에 의해 해석될 수 있는 데이터 및/또는 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라 외부 장치는 다른 장치와 데이터를 교환하도록 구성된 외부 통신 네트워크의 일부이다. 일반적으로, 무선 인터페이스는 무선 주파수, 광학, 음향 및/또는 자기 신호를 포함할 수 있지만, 이에 제한이 없으며, 무선 인터페이스 또는 프로토콜을 통해 동작하도록 구성 될 수 있다. 예시적인 무선 인터페이스는 무선 주파수 셀룰러 인터페이스, 광섬유 인터페이스, 음향 인터페이스, 블루투스 인터페이스, 근거리 통신 인터페이스, 적외선 인터페이스, USB 인터페이스, Wi-Fi 인터페이스, TCP/IP 인터페이스, 네트워크 통신 인터페이스 또는 모든 기존 통신 인터페이스를 포함한다.
일부 구현에서, 네트워크/통신 모듈(460)의 하나 이상의 통신 채널은 이동 장치와 다른 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터 등과 같은 다른 장치 사이의 무선 통신 채널을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 출력, 오디오 출력, 햅틱 출력 또는 시각적 디스플레이 요소는 출력을 위해 다른 장치로 직접 전송될 수 있다. 예를 들어, 가청 경보 또는 시각적 경고가 이동 장치(100)로부터 휴대폰으로 전송되어 그 장치에서 출력되고 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 유사하게, 네트워크/통신 모듈(460)은 이동 장치를 제어하기 위해 다른 장치 상에 제공된 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 청각 경보, 시각적 통지 또는 햅틱 경보(또는 명령어)는 프리젠테이션을 위해 외부 장치로부터 이동 장치로 전송될 수 있다.
일반적으로, 많은 실시 예들이 개시되었다. 그러나, 다른 실시 예들도 가능하다. 예를 들어, 장치(100)의 액츄에이터(130 및 132)는 장치의 폭에 대하여 대칭 적으로 위치되지만, 장치의 길이 방향의 중간점에 대해서는 오프셋되어 있고, 다른 배열이 가능하다. 일반적으로, 액추에이터는 원하는 음향 특성을 제공하는 위치 및/또는 장치 내에 이들을 수용하기에 충분한 공간이 있는 위치에 위치된다. 원하는 음향 응답을 달성함에 있어서, 그들의 배치는 경험적으로 및/또는 시스템의 음향 응답의 시뮬레이션에 의해 결정될 수 있다.
또한, 도 2는 2개의 액추에이터(130 및 132)를 포함하는 이동 장치(200)를 도시하고, 일부 구현에서, 추가 액추에이터가 사용될 수 있다(예를 들어, 3개의 액추에이터, 4개의 액추에이터, 5개의 액추에이터 또는 그 이상). 일반적으로, 액츄에이터는 장치 섀시 내에 수용될 수 있는 위치 및/또는 원하는 음향 응답을 제공하는 위치에서 패널 상에 위치될 수 있다.
또한, 상기 실시 예는 모바일 핸드셋에 관한것이지만, 다른 형태의 팩터가 가능하다. 예를 들어, 개시된 원리는 예를 들어 태블릿 컴퓨터 또는 웨어러블 장치와 같은 패널 오디오 라우드스피커를 사용하는 다른 장치에 적용될 수 있다.
다른 실시 예는 다음의 청구 범위에 있다.

Claims (17)

  1. 이동 장치의 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법으로서,
    이동 장치의 하나 이상의 센서로부터 이동 장치의 상태에 관한 정보를 수신하는 단계 -이동 장치의 상태에 관한 정보는 이동 장치에 대한 사용자의 귀의 상대적 위치에 관한 정보를 포함함-;
    제1 위치에서 상기 패널 오디오 라우드스피커의 디스플레이 패널에 연결된 제1 액츄에이터를 제1 구동 신호로 구동하는 단계;
    상기 제1 위치와는 다른 제2 위치에서 상기 디스플레이 패널에 연결된 제2 액츄에이터를 제2 구동 신호로 동시에 구동하는 단계;
    디스플레이 패널상의 오디오 신호의 방향 및/또는 오디오 신호의 소스 위치를 변경하기 위해 사용자의 귀의 상대적 위치에 관한 정보에 기초하여 제1 및 제2 구동 신호의 상대적(relative) 타이밍을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 장치의 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 구동 신호의 상대적 타이밍은 NF(near field) 오디오 신호의 방향 및/또는 위치를 변화시키도록 변화되는 것을 특징으로 하는 이동 장치의 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 패널 오디오 라우드스피커는 상기 이동 장치의 텔레포니 모드에서 상기 NF 오디오 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 이동 장치의 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 이동 장치의 상태에 관한 정보에 기초하여 상기 제1 및 제2 구동 신호의 상대적 진폭을 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 장치의 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 가속도계, 자이로스코프, 자력계, GPS 센서, 근접 센서, 터치 센서, 마이크로폰, 레이더 및 이미지 센서로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이동 장치의 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 패널 오디오 라우드스피커로부터 FF(far field) 오디오 신호를 제공하기 위해 상기 제1 및 제2 액츄에이터를 동시에 구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 장치의 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 FF 오디오 신호는 상기 이동 장치의 비-텔레포니 모드에서 생성되는 것을 특징으로 하는 이동 장치의 패널 오디오 라우드스피커로부터 오디오 신호를 생성하는 방법.
  8. 이동 장치로서,
    디스플레이 패널;
    서로 다른 위치에서 디스플레이 패널에 각각 연결된 한 쌍의 액츄에이터들 -각각의 액추에이터는 진동을 디스플레이 패널에 커플링하여 오디오 신호를 생성하도록 구성됨-;
    이동 장치의 환경 또는 사용에 관한 정보를 감지하도록 각각 구성된 하나 이상의 센서; 그리고
    한 쌍의 액츄에이터들 및 하나 이상의 센서에 전기적으로 연결되고 그리고 하나 이상의 센서로부터의 해당 신호에 기초하여 이동 장치의 상태에 관한 정보를 결정하고 동시에 한 쌍의 액츄에이터들 각각에 해당 구동 신호를 공급하도록 프로그래밍된 전자 제어 모듈을 포함하며, 이동 장치의 상태에 관한 정보는 이동 장치에 대한 사용자의 귀의 상대적 위치에 관한 정보를 포함하며,
    상기 전자 제어 모듈은 이동 장치에 대한 사용자의 귀의 상대적 위치에 관한 정보에 기초하여 한 쌍의 액츄에이터들에 대한 구동 신호들의 상대적 타이밍을 변화시키켜 디스플레이 패널상의 오디오 신호의 모달 분포 및 방향 및/또는 오디오 신호의 소스 위치를 변화시키도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 이동 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    전자 제어 모듈은 오디오 신호가 사용자의 귀로 향하도록 NF(near field) 오디오 신호의 방향 및/또는 위치를 변화시키기 위해 구동 신호들의 상대적 타이밍을 변화시키도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 이동 장치.
  10. 제8항에 있어서, 하나 이상의 센서는 가속도계, 자이로 스코프, 자력계, GPS 센서, 근접 센서, 터치 센서, 마이크로폰 및 이미지 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 이동 장치.
  11. 제8항에 있어서, 이동 장치는 상부 에지와 상부 에지에 대향하는 하부 에지를 가지며, 액추에이터들 중 하나는 하부 에지보다 상부 에지에 더 근접하게 디스플레이 패널에 연결되는 것을 특징으로 하는 이동 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 액추에이터들 중 다른 하나는 상기 상부 에지보다 상기 하부 에지에 더 근접하게 상기 디스플레이 패널에 연결되는 것을 특징으로 하는 이동 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 이동 장치는 한 쌍의 액츄에이터들과는 다른 위치들에서 디스플레이 패널에 연결된 하나 이상의 추가 액츄에이터들을 더 포함하며, 전자 제어 모듈은 하나 이상의 추가 액추에이터들에 전기적으로 연결되고 해당 구동 신호를 하나 이상의 추가 액추에이터들에 공급하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 이동 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 액츄에이터들은 전자기 액츄에이터들 및 압전 액츄에이터들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로하는 이동 장치.
  15. 제8항에 있어서, 상기 이동 장치는 휴대폰 또는 태블릿 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 이동 장치.
  16. 웨어러블 장치로서,
    디스플레이 패널;
    서로 다른 위치에서 디스플레이 패널에 각각 연결된 한 쌍의 액츄에이터들 -각각의 액추에이터는 진동을 디스플레이 패널에 커플링하여 오디오 신호를 생성하도록 구성됨-;
    이동 장치의 환경 또는 사용에 관한 정보를 감지하도록 각각 구성된 하나 이상의 센서; 그리고
    한 쌍의 액츄에이터들 및 하나 이상의 센서에 전기적으로 연결되고 그리고 하나 이상의 센서로부터의 해당 신호에 기초하여 이동 장치의 상태에 관한 정보를 결정하고 동시에 한 쌍의 액츄에이터들 각각에 해당 구동 신호를 공급하도록 프로그래밍된 전자 제어 모듈을 포함하며, 이동 장치의 상태에 관한 정보는 이동 장치에 대한 사용자의 귀의 상대적 위치에 관한 정보를 포함하며,
    상기 전자 제어 모듈은 이동 장치에 대한 사용자의 귀의 상대적 위치에 관한 정보에 기초하여 한 쌍의 액츄에이터들에 대한 구동 신호들의 상대적 타이밍을 변화시키켜 디스플레이 패널상의 오디오 신호의 모달 분포 및 방향 및/또는 오디오 신호의 소스 위치를 변화시키도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
  17. 제16항에 있어서, 웨어러블 장치는 스마트 워치 또는 헤드 마운트 디스플레이인 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
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