KR102321827B1 - 외부 노이즈 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 외부 노이즈 저감 장치는, 외형을 형성하는 본체, 하나 이상의 음성 또는 전원단 신호, 상기 음성 또는 전원단 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 마이크, 상기 마이크로 수신된 신호를 수신하고 기 설정된 소음 종류에 따라 상기 신호를 분류하는 소음 분류 모듈, 상기 소음 분류 모듈에서 분리된 신호를 제거하는 노이즈 제거 유닛 및 상기 노이즈 제거 유닛에서 제거된 신호를 출력하는 스피커를 포함하는 외부 노이즈 저감 장치를 제공할 수 있다.

Description

외부 노이즈 저감 장치{EQUIPMENT FOR REDUCING NOISE FROM AN OUTSIDE}

외부 노이즈 저감 장치{EQUIPMENT FOR REDUCING NOISE FROM AN OUTSIDE}

모바일 디바이스가 발전함에 따라 이어폰 혹은 헤드폰의 사용도가 높아지고 다양한 환경에서 음악을 청취하는 사람들이 많아지고 있다. 사용자가 비행기, 버스, 거리와 같은 소음이 많은 환경에서 음악을 청취하는 경우, 높은 배경 잡음으로 인해 안정적인 음악 청취가 힘들다. 따라서, 배경 잡음을 제거하여 청취력을 향상시키기 위한 목적으로 능동 소음 제어(active noise cancelling, ANC)를 이용한 노이즈 캔슬링(noise cancelling) 헤드폰이 개발/보급되고 있다.

능동 소음 제어 시스템은 소리의 특성인 중첩의 원리를 이용한다. 잡음과 반대 위상을 갖는 소음 제어 신호(또는 노이즈 캔슬링 신호)가 생성되고, 헤드폰의 이어패드 안쪽으로 유입되는 외부 잡음은 소음 제어 신호에 의해 상쇄될 수 있다. 능동 소음 제어는 구조에 따라 크게 피드 포워드 시스템(feed forward system)과 피드백 시스템(feedback system)으로 나눌 수 있다.

피드 포워드 시스템은 헤드폰 외부에 위치한 참조 마이크로부터 측정된 소음 신호를 기반으로 헤드폰 내부의 에러 마이크 위치에서의 소음 신호가 최소가 되도록 제어 신호를 생성하며 음악 신호의 왜곡 없이 넓은 대역의 잡음을 감소시킬 수 있다. 반면 피드백 시스템은 헤드폰 내부의 오차 마이크로부터 합성된 참조 신호를 이용하여 소음을 제어하는 구조를 가지며 저주파 대역에서 높은 잡음 제거율을 보인다.

능동 소음 제어 시스템은 헤드폰뿐만 아니라 다양한 물품에 사용될 수 있다. 이러한 능동 소음 제어 시스템이 적용된 제품은 소비자의 일상생활이 이루어지는 공간에서 활용도가 매우 높다.

또한, 일상생활에서 발생되는 다양한 종류의 소음에 따라 능동적인 제어가 가능한 캔슬링 기능이 필요한 실정이다.

대한민국 공개 제 1020070114720호

본 발명의 목적은, 외부의 소음 또는 고출력 장비의 전원단에서 발생하는 노이즈를 효과적으로 제거하도록 할 수 있는 외부 노이즈 저감장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 외부 노이즈 저감 장치는,

외형을 형성하는 본체;

하나 이상의 음성 또는 전원단 신호;

상기 음성 또는 전원단 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 마이크;

상기 마이크로 수신된 신호를 수신하고 기 설정된 소음 종류에 따라 상기 신호를 분류하는 소음 분류 모듈;

상기 소음 분류 모듈에서 분리된 신호를 제거하는 노이즈 제거 유닛; 및

상기 노이즈 제거 유닛에서 제거된 신호를 출력하는 스피커;를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 마이크는,

상기 음성 신호를 수신하는 제1 음성 수신 마이크; 및

상기 전원단 신호를 수신하는 제2 전자음 수신 마이크;를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 소음 분류 모듈 및 노이즈 제거 유닛과 유무선으로 통신 가능하게 연결되는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소음 분류 모듈로부터 제공되는 소음을 수신하여 기 설정된 정보를 기반으로 상기 신호를 분류하여 해당 종류를 송신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 노이즈 제거 유닛으로 기 설정된 설정값에 따라 노이즈 캔슬링 신호를 결정하도록 송수신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는,

외부의 신호를 분석 및 연산하는 연산모듈; 및

상기 연산모듈과 연결되고, 상기 마이크 및 상기 스피커와 무선으로 연결되는 무선모듈;을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 스피커는, 적어도 하나 이상이 구비되어 상기 소음의 종류에 따라 사용자의 선택으로 노이즈 캔슬링된 신호의 저감율을 조절하여 선택적으로 출력될 수 있다.

제 1 항에 있어서,

본 발명의 일 실시예에서, 상기 본체에는 적어도 하나 이상의 감지센서가 형성되고, 상기 감지센서는 기설정된 값에 따라 제어부와 송수신하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 감지센서는 압력감지 센서를 포함하고, 상기 압력감지 센서의 압력에 따라 상기 제어부는 상기 스피커를 통하여 신호를 송출하거나 상기 마이크를 통해 수신되는 상기 신호를 차단하도록 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 외부 노이즈 저감장치는, 외부의 소음 또는 고출력 장비의 전원단에서 발생하는 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 외부 소음 저감장치의 개략적인 구성도들이고,
도 3은 본 발명에 따른 외부 소음 저감장치의 사용 상태도이고,
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 외부 소음 저감장치의 노이즈 캔슬링 과정을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 외부 소음 저감장치의 개략적인 구성도들이고, 도 3은 본 발명에 따른 외부 소음 저감장치의 노이즈 캔슬링 과정을 나타내는 흐름도이다.

이들 도면을 참조하면, 외형을 형성하는 본체(110), 복수의 음성 또는 전원단 신호, 상기 음성 또는 전원단 신호를 수신하는 한 쌍의 마이크(120, 130), 마이크(12, 130)로 수신된 신호를 수신하고 기 설정된 소음 종류에 따라 상기 신호를 분류하는 소음 분류 모듈(150), 소음 분류 모듈(150)에서 분리된 신호를 제거하는 노이즈 제거 유닛(160) 및 노이즈 제거 유닛(160)에서 제거된 신호를 출력하는 스피커(170)를 포함하여 구성될 수 있다.

사용자의 귀로 들어오는 소리 정보 중 필요에 따라서 일상생활에 발생되는 노이즈를 선택적으로 차단해야 할 필요가 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 임계값 이하의 주파수 대역의 소음 신호에 대해서는 노이즈 캔슬링 방식을 사용하여 제고하고, 임계값을 초과하는 주파수 대역(상대적 고주파 대역)의 소음 신호에 대해서는 차음제/흡음제 등으로 제거하는 방식이 사용될 수 있다.

이뿐만 아니라, 본 발명의 실시예에 따르면, 외부 노이즈 저감 장치(100)에서는 소리의 특성을 고려하여 해당 소리가 사용자가 설정한 소음과 유사한지 여부를 판단하여 자동적으로 노이즈 캔슬링할 수도 있다. 예를 들어, 사용자에 의해 코고는 소리가 소음으로 설정된 경우, 소음으로 설정된 코고는 소리와 유사한 특성(주파수, 진폭, 발생 패턴 등)을 가지는 소리는 소음으로 판단되어 노이즈 캔슬링될 수도 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 외주 노이즈 저감장치(100)의 본체(110)는 외형을 이루며 내부 다양한 전장기기들이 보관되는 공간을 형성시킬 수 있다. 본체(110)에는 예를 들어, 한 쌍의 마이크(120, 130), 감지센서(S), 소음 분류 모듈(150), 노이즈 제거 유닛(160) 및 스피커(170) 등이 배치될 수 있다.

마이크(120, 130)는 상기 음성 신호를 수신하는 제1 음성 수신 마이크(120) 및 상기 전원단 신호를 수신하는 제2 전자음 수신 마이크(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 제1 음성 수신 마이크(120)는 상기 음성 신호를 수신하고 이와는 구분되도록 상기 전원단 등에서 수신되는 신호는 제2 전자음 수신 마이크(130)를 통하여 수신될 수 있다. 상기 음성과 전기신호는 소음 분류 모듈(150)을 통하여 별도의 제어부(200)와 송수신될 수 있다.

소음 분류 모듈(150)은 제1 음성 수신 마이크(120) 및 제2 전자음 수신 마이크(130)에서 수신된 신호를 디지털 데이터화하고 기 설정된 정보에 따라서 사용자에게 전달하는 신호인지 제거 또는 감소시켜야 하는 신호인지 구분하여 제공할 수 있다. 하나의 예에서, 제1 음성 수신 마이크(120)를 통하여 수음되는 상기 음성은 노이즈 제거 유닛(160)을 통하여 분류되고, 제2 전자음 수신 마이크(130)를 통하여 수음되는 상기 전자음은 노이즈 제거 유닛(160)을 통하여 제거될 수 있다.

노이즈 제거유닛(160)은 제어부(200)와 송수신하며 소음 분류 모듈(150)을 통하여 수신되는 상기 테이터를 기설정된 정보에 따라서 처리한 후 스피커(170)를 통하여 출력 가능하도록 송신할 수 있다.

여기서, 경우에 따라서, 본 발명에 따른 외부 노이즈 저감장치(100)는, 소음 분류 모듈(150)로부터 전기적 신호가 입력되는 측에 과도한 전류가 흐르는 것을 차단하도록 하는 제 1 퓨즈(fuse)와, 제 1 퓨즈를 통과한 교류 신호를 감지하도록 하는 제 1 ACCT(A.C Current Transformer; 교류변류기)와, 제 1 ACCT를 통과한 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 컨버터(Converter)와, 컨버터에 의해 변환된 직류 신호를 감지하도록 하는 DCCT(D.C Current Transformer; 직류 변류기)와, DCCT를 통과한 직류 신호를 변압시키는 DCPT(DC Potential Transformer; 직류계기용 변압기)와, DCPT에 의해 변압된 직류 신호를 교류 신호로 변환하는 인버터(Inverter)와, 인버터에 의해 변환된 교류 신호를 감지하도록 하는 제 2 ACCT와, 제 2 ACCT의 출력측에 과도한 전류가 흐르는 것을 차단하도록 설치되는 제 2 퓨즈와, 소음 분류 모듈(150)에 의해 감지되는 노이즈로부터 협대역 노이즈를 선택하여, 해당 주파수에 한하여 노이즈를 상쇄시키기 위한 역위상 노이즈의 발생을 위한 신호를 생성하여, 노이즈 제거유닛(160)에 전달하는데 필요한 제어를 수행하도록 하는 콘트롤러(Controller)를 포함할 수 있다. 여기서, 콘트롤러는 소음 분류 모듈(150)의 신호로부터 협대역 노이즈를 판단하고, 이러한 협대역 노이즈를 감쇄를 위한 역위상 노이즈가 노이즈 제거유닛(160)을 통해 인가될 수 있도록 하는데, 이러한 신호 처리에 대해서는 정해진 계산이나 시뮬레이션 또는 실험적으로 얻어질 수 있다. 노이즈 제거유닛(160)는 소음 분류 모듈(150)의 신호를 수신받아 전원단에 역위상 노이즈를 인가하도록 한다.

한편, 본 발명에 따르면, 외부 노이즈 저감장치(100)의 본체(110)의 내측에는 감지센서(S)가 구비될 수 있고, 하나의 예에서, 감지센서(S)는 압력감지 센서일 수 있다. 즉, 감지센서(S)는 본체(110)에 전달되는 압력을 감지하여 제어부(200)를 통하여 기 설정된 값에 따라 스피커(170)를 통하여 외부 신호(알람 등)로 경고하거나 내부로 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 따라서, 사용자가 본 발명에 따른 노이즈 저감장치(100)를 착용한 상태에서 취침 등을 하는 경우에 감지센서(S)로 전달되는 신호를 제어부(200)로 송수신하여 외부 음성 또는 소음을 근본적으로 차단하도록 할 수도 있다.

이하, 전술한 본 발명에 따른 외부 노이즈 저감장치(100)를 이용한 노이즈 저감 또는 과정에 대해서 설명한다.

도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 외부 소음 저감장치의 노이즈 캔슬링 과정을 나타내는 흐름도이다.

이들 도면을 참조하면, 먼저 외부로부터 음성신호 또는 소음, 전자음 등이 1차적으로 구분되어 사람의 음성 신호는 제1 음성 수신 마이크(120)를 통하여 수신되고, 상기 소음 또는 전자음은 제2 전자음 수신 마이크(130)를 통하여 수신된다(S100).

이와 같이 구분되어 수신되는 신호는 소음 분류 모듈(150)을 통하여 분류될 수 있다(S200). 이어서, 상기 신호는 수음되는 소리의 종류에 따라서 노이즈 저감 또는 제거를 위한 신호값이 결정될 수 있다(S300).

이 때, 상기 신호가 음성신호인 경우에는 상기 음성에서 측정되는 노이즈가 노이즈 제거 유닛(160)을 통하여 제거되거나 기설정된 값에 따라 저감되어 제어부(200)의 제어에 따라 스피커(170)로 출력된다(S400). 만약, 상기 신호가 소음 또는 전자음 등일 경우에는 상기 소음 분류 모듈(150)에서 기설정된 임계값 이하일 경우에는 노이즈 제거 유닛(160)을 통하여 저감되거나, 기설정된 임계값 이상일 경우에는 제거될 수 있다.

여기서, 전술한 바와 같이, 외부 노이즈 저감 장치(100)의 본체(110)에 배치된 감지센서(S)의 감지신호가 감지되는 경우에는 제1 음성 수신 마이크(120)를 통하여 수음되는 신호를 차단하거나, 외부로 현재 상태를 표시하기 위하여 제어부(200)가 외부 노이즈 저감 장치(100)의 외부로 스피터(170)로 소리 등의 알람을 송출할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 외부 노이즈 저감장치
110: 본체
120: 제1 소음 수신 마이크
130: 제2 전자음 수신 마이크
150: 소음 분류 모듈
160: 노이즈 제거 유닛
170: 스피커

Claims (9)

1. 외형을 형성하는 본체;
   하나 이상의 음성 또는 전원단 신호;
   상기 음성 또는 전원단 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 마이크;
   상기 마이크로 수신된 신호를 수신하고 기 설정된 소음 종류에 따라 상기 신호를 분류하는 소음 분류 모듈;
   상기 소음 분류 모듈에서 분리된 신호를 제거하는 노이즈 제거 유닛; 및
   상기 노이즈 제거 유닛에서 제거된 신호를 출력하는 스피커;를 포함하고,
   상기 마이크는,
   상기 음성 신호를 수신하는 제1 음성 수신 마이크와 상기 전원단 신호를 수신하는 제2 전자음 수신 마이크를 포함하며,
   상기 소음 분류 모듈 및 노이즈 제거 유닛과 유무선으로 통신 가능하게 연결되는 제어부;를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 소음 분류 모듈로부터 제공되는 소음을 수신하여 기 설정된 정보를 기반으로 상기 신호를 분류하여 해당 종류를 송신하고,
   상기 신호가 음성신호인 경우에는 상기 음성에서 측정되는 노이즈가 노이즈 제거 유닛(160)을 통하여 제거되거나 기설정된 값에 따라 저감되어 제어부(200)의 제어에 따라 스피커(170)로 출력되고,
   상기 스피커는, 적어도 하나 이상이 구비되어 상기 소음의 종류에 따라 사용자의 선택으로 노이즈 캔슬링된 신호의 저감율을 조절하여 선택적으로 출력하고,
   상기 본체에는 적어도 하나 이상의 감지센서가 형성되고, 상기 감지센서는 기설정된 값에 따라 제어부와 송수신하는 외부 노이즈 저감 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 노이즈 제거 유닛으로 기 설정된 설정값에 따라 노이즈 캔슬링 신호를 결정하도록 송수신하는 외부 노이즈 저감 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   외부의 신호를 분석 및 연산하는 연산모듈; 및
   상기 연산모듈과 연결되고, 상기 마이크 및 상기 스피커와 무선으로 연결되는 무선모듈;을 포함하는 외부 노이즈 저감 장치.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 감지센서는 압력감지 센서를 포함하고, 상기 압력감지 센서의 압력에 따라 상기 제어부는 상기 스피커를 통하여 신호를 송출하거나 상기 마이크를 통해 수신되는 상기 신호를 차단하도록 제어하는 외부 노이즈 저감 장치.

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