KR102651134B1 - 마이크와 오디오밸브를 구비한 드라이버를 포함하는 음향기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 음향기기로서, 상기 음향기기는: 전기신호를 진동음으로 변환하여 전달하는 드라이버; ANC모드 및 Transparency 모드 사이를 전환하는 오디오 밸브와, 오디오 밸브에 인접하여 배치되며 사용자의 귀로부터 전달되는 내부음을 전달 받는 마이크로 이루어지는 모드 전환 구조;를 포함하며, 상기 모드 전환 구조는 드라이버의 상부에 배치되고, 드라이버의 진동판과 모드 전환 구조 사이에는 진동판에서 생성된 진동음이 통과하는 공간이 제공된, 음향기기를 제공한다.

Description

마이크와 오디오밸브를 구비한 드라이버를 포함하는 음향기기{Acoustic device including driver having mic and audio valve}

본 발명은 마이크와 오디오밸브를 구비한 드라이버를 포함하는 구조, 특히 마이크로스피커와 같은 음향기기에 적용되는 구조에 관한 것이다.

음향기기가 고사양화 되면서, 마이크로폰(마이크)을 이용한 ANC(Active noise cancellation) 모드와 트랜스패어런시(Transparency)모드 구조가 채용되고 있다.

ANC모드는 불필요한 배경 노이즈를 제거하는 것으로 이어폰의 내부 또는 외부에 장착된 마이크가 외부 소리를 감지하면, 소음 제거 필터 회로가 마이크가 감지한 음파를 상쇄하는 다른 역음파(inversing soundwave)를 생성하여 외부 소리를 차단하는 것이다. 최근의 트랜스패어런시 모드는 마치 이어폰을 착용하지 않은 것처럼 외부 음을 듣기 위한 것으로 외부에 장착된 마이크로부터는 사운드를 채널링하고, 내부에 장착된 다른 마이크로부터는 피드백을 받아 이용자가 선명한 또는 원하는 타입(큰 소리, 작은 소리 등)의 외부음을 들을 수 있도록 하고 있다. 보통 외부 및 내부의 2개의 마이크를 이용한다.

특허 문헌으로 특허 공개 제10-2021-0110348호는 이어컵이 피드포워드 마이크, 피드백 마이크 및 ANC 회로부를 포함하고, 피드포워드 마이크의 경우는 300 Hz ~ 1.5 kHz 범위 주파수의 소음을 제거하고, 피드백 마이크의 경우는 1.5 kHz 이상의 상한을 가지는 소음을 제거하도록 한 잡음 제어 구조를 개시하고 있다. 또, 특허 공개 제10-2019-0126703호는 외부 소음 레벨에 따라 마이크의 선택적 구동이 가능하도록 아웃-이어 마이크에서 입력된 외부 소음 레벨을 판단하고, 외부 소음 레벨에 대응하여 아웃-이어 마이크로폰 또는 인이어 마이크를 선택적으로 구동하도록 하는 내용을 개시하고 있다.

그런데, ANC모드 또는 Transparency모드를 외부 소음과의 연통 여부로 판단하면, ANC모드에서는 외부 소음이 음향기기 내부로 전달되지 않는 것이 바람직하며, Transparency모드에서는 외부 소음이 음향기기 내부로 전달되는 음향 경로가 유지되는 것이 바람직하다. 그러나, 선행기술은 두 모드의 유지를 주로 마이크와 관련 회로의 설계에 의존하고 있으며, 외부 소음의 경로를 전환하는 것에 대해서는 착안하고 있지 않다.

출원인은 특허출원 제10-2020-0133990호(2020년 10월 16일 출원)에서, 외부음이 이어폰 내부를 통하여 귀로 전달되지 않도록 소거하는 소음 제거 모드(Anti-noise cancellation)와, 외부음이 이어폰 내부를 통하여 귀로 전달되도록 하는 연통 모드(Transparency) 사이를 전환하는 오디오 밸브와, 오디오 밸브와 연통하는 통기홀을 구비하며, 하우징에 의해 외관이 형성되는, 이어폰을 개시하였다.

본 발명은 이러한 오디오 밸브와 마이크의 기능을 결합하여 두 모드 사이를 전환할 수 있는 새로운 구조와 이를 구비하는 음향기기에 관한 것이다.

그러므로 본 발명은 ANC모드와 Transparency모드를 전환하는 오디오밸브와 이 오디오밸브의 기능을 이용하도록 장착된 마이크를 포함하는 모드 전환 구조를 장착한 드라이버를 포함하는 음향기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 음향기기로서, 상기 음향기기는: 전기신호를 진동음으로 변환하여 전달하는 드라이버; ANC모드 및 Transparency 모드 사이를 전환하는 오디오 밸브와, 오디오 밸브에 인접하여 배치되며 사용자의 귀로부터 전달되는 내부음을 전달 받는 마이크로 이루어지는 모드 전환 구조;를 포함하며, 상기 모드 전환 구조는 드라이버의 상부에 배치되고, 드라이버의 진동판과 모드 전환 구조 사이에는 진동판에서 생성된 진동음이 통과하는 공간이 제공된, 음향기기를 제공한다.

상기 마이크의 하부에는 공간과 연통하는 마이크홀이 형성되어 공간을 통과한 내부음이 마이크홀을 경유하여 마이크로 전달되고, 상기 오디오 밸브의 하부에는 공간과 연통하는 밸브홀이 형성될 수 있다.

ANC모드에서, 밸브홀은 오디오밸브에 의하여 폐쇄되어, 외부음이 공간으로 유입되지 않을 수 있다.

Transparency 모드에서 밸브홀은 오디오밸브에 의하여 개방되어 외부음이 공간으로 유입될 수 있다.

드라이버의 상부에는 그릴이 배치되며, 그릴 위에 마이크 및 오디오 밸브가 장착될 수 있다.
또한, 본 발명은 음향기기로서, 상기 음향기기는: 전기신호를 진동음으로 변환하여 전달하는 드라이버; ANC모드 및 Transparency 모드 사이를 전환하는 오디오 밸브와, 오디오 밸브에 인접하여 배치되며 사용자의 귀로부터 전달되는 내부음을 전달 받는 마이크로 이루어지는 모드 전환 구조;를 포함하며, 상기 모드 전환 구조는 드라이버의 상부에 배치되고, 드라이버의 진동판과 모드 전환 구조 사이에는 진동판에서 생성된 진동음이 통과하는 공간이 제공되며, 상기 음향기기는 진동판의 진동음이 공간을 통하여 상부의 모드전환구조가 위치한 방향과 수직으로 진행하는 측면 방사구를 가지는 측면 방사형 스피커로서, 상기 오디오벨브와 상기 마이크는 같은 높이에 인접하여 나란히 배치되고, 상기 마이크의 하부에는 공간과 연통하는 마이크홀이 형성되어 공간을 통과한 내부음이 마이크홀을 경유하여 마이크로 전달되고, 상기 오디오 밸브의 하부에는 공간과 연통하는 밸브홀이 형성되고, 더욱 상기 음향기기는: 오디오밸브를 구동 제어하는 밸브컨트롤러를 더 포함하며, 밸브컨트롤러는 메인컨트롤유닛과, 모드상태수신부와, 오디오밸브구동부를 포함하고 모드상태수신부는 외부의 ANC/T(Transparenct)모드설정부에서 설정한 모드 상태를 수신하여 이를 MCU로 전송하며 메인컨트롤유닛은 수신된 모드가 ANC모드이면, 오디오밸브구동부에 폐쇄에 대응하는 신호를 전송하여 오디오밸브구동부는 오디오밸브를 폐쇄 상태로 전환하고, 외부음은 오디오밸브에 의하여 차단되어 공간으로 유입되지 못하며, 메인컨트롤유닛은 수신된 모드가 Transparency모드이면, 오디오밸브구동부에 개방에 대응하는 신호를 전송하여 오디오밸브구동부는 오디오밸브를 개방 상태로 전환하여 외부음이 공간과 연통되어 공간으로 유입되는, 음향기기를 제공한다.

본 발명은, 오디오밸브를 이용하여 ANC모드에서는 외부 소리를 차단하고, Transparency모드에서는 외부 소리를 유입하는 구조를 마이크의 기능과 연계시켰으므로 마이크 고유의 ANC 및 Transparency 기능에 순응할 뿐만 아니라 두 모드에서 사용자가 원하는 음을 정확히 들을 수 있다는 효과를 발휘한다.

본 발명은 내부음의 전달 경로와 진동음의 전달 경로가 동일하므로 음향기기의 크기를 줄여 컴팩트한 기기를 구현할 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 마이크와 오디오밸브를 구비한 드라이버를 포함하는 음향기기의 단면도;
도 2는 도 1의 마이크와 오디오밸브를 구비한 드라이버를 포함하는 음향기기의 사시도;
도 3은 본 발명의 오디오밸브를 구동 제어하는 밸브컨트롤러의 구성도;
도 4는 ANC모드에서의 본 발명의 음향기기의 음 전달 경로를 도시한 도면; 그리고
도 5는 Transparency모드에서의 본 발명의 음향기기의 음 전달 경로를 도시한 도면이다.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성 요소로 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 마이크와 오디오밸브를 구비한 드라이버를 포함하는 음향기기(100)의 단면도이다. 본 발명의 음향기기(100)는 크게 드라이버(D)와 드라이버(D)의 상부에 장착된 모드 전환 구조(1)를 포함한다.

드라이버(D)는 음향기기에서 전기신호를 진동음으로 변환하여 방출하는데 관여하는 부재, 즉 마그넷, 플레이트, 보빈코일, PCB, 요크 및 진동판(10)을 포함한다.

모드 전환 구조(1)는 드라이버(D)의 상부, 즉 진동판(10)의 상부에 장착된다. 진동판(10)의 상부에는 그릴(20a)이 형성되며, 그릴(20a)과 진동판(10) 사이에는 진동음이 통과하는 공간(20)이 형성된다. 진동판(10)에서 생성된 진동음, 즉 음파는 공간(20)의 출구부(22)를 통하여 외부로 방출된다. 도시한 예에서는 공간(20)은 진동판(10)과 수직 방향으로, 즉 좌우 방향으로 연장된 긴 채널 형상이며, 진동판(10)의 진동방향과 진동음의 전파 방향은 서로 수직이다.

다시 모드전환구조(1)는 공간(20) 위에서 그릴(20a)상면의 일측에 배치된 마이크(2)와, 마이크(2)에 인접하여 다른 측에 배치된 오디오벨브(4)를 포함한다. 두 부재의 위치는 바뀔 수 있다.

마이크(2)는 하나를 도시하였으나, 다른 인이어 마이크 또는 아웃이어 마이크를 음향 기기의 다른 부위에 설치할 수 있다. 다만, 본 발명과 같이 진동판(10)의 진동 방향과 진동음의 주파 방향이 수직인 구조에서는 마이크(2)가 음향기기(100)외부의 외부음에도 가깝고, 동시에 사용자의 귀의 외이도에서 전달되는 내부음(예: 사용자의 음성)과도 가깝기 때문에 마이크를 하나 배치하거나 또는 인접한 듀얼 또는 하이브리드형 마이크로 배치하는 것이 가능하다.

마이크(2)의 하부에는 공간(20)과 연통하는 마이크홀(2a)이 그릴(20a)에 형성된다. 마이크홀(2a)을 통하여 내부음이 마이크(2)로 전달된다. 하지만, 마이크(2)의 상부 또는 측면에 추가로 마이크홀을 형성하여 외부음이 마이크(2)로 전달되도록 할 수 있다. 이하의 실시예에서는 사용자의 귀로 전달되는 진동음 즉 내부음이 공간(20)을 경유하여 마이크(2)로 전달되는 것을 기준으로 설명한다.

오디오밸브(4)는 외부음이 음향기기 내부로 전달되는 것을 허용하거나 차단하는 부재이다. 오디오밸브(4)는 예를 들어 코일 스프링이 권취된 요크 실린더로 이루어져 제어부의 신호에 따라 전자기력에 의하여 전후진 하는 것 또는 마그넷과 코일을 이용하여 게이트 역할을 하는 스프링을 누르거나 신장하는 것 등을 채용할 수 있다. 이러한 오디오밸브(4)는 하드웨어와 소프트웨어로 이루어지는 스위칭 기구를 이용하여 온 오프 전환될 수 있다.

오디오밸브(4)의 하부에는 공간(20)과 연통하는 밸브홀(4a)이 그릴(20a)에 형성된다. 오디오밸브(4)의 온 오프 동작으로 밸브홀(4a)이 개방 또는 차단되며, 외부음이 공간(20)으로 전달되거나 또는 유입되지 않는다.

이상의 설명에서 그릴(20a)은 그 용어에도 불구하고, 마이크(2)와 오디오벨브(4)를 지지하는 역할을 하므로 이 기능을 수행하는 이상 프레임 또는 하우징의 일부를 이루는 부재도 “그릴”에 포함한다고 할 수 있다.

도 2는 도 1의 마이크와 오디오밸브를 구비한 드라이버를 포함하는 음향기기(100)의 사시도이다. 음향기기(100)는 각각의 면이 사각형인 육면체 형상이다. 음향기기(100)의 상부에 마이크(2)와 오디오밸브(4)가 장착된다. 음향기기(100)의 하부에는 드라이버(D)가 장착된다. 음향기기(100)의 측면에는 사용자의 외이도를 향하여 음을 전달하는 출구부(22)가 형성된다.

도 3은 본 발명의 오디오밸브(4)를 구동 제어하는 밸브컨트롤러(200)의 구성도이다. 밸브컨트롤러(200)는 PCB기판위에 칩을 포함하는 전자소자로 구현될 수 있다. 밸브컨트롤러(200)는 메인컨트롤유닛(MCU; 202)과, 모드상태수신부(204)와, 오디오밸브구동부(206)를 포함한다. 모드상태수신부(204)는 외부의 ANC/T(Transparenct)모드설정부(208)에서 설정한 모드 상태를 수신하여 이를 MCU(202)로 전송한다. ANC/T(Transparenct)모드설정부(208)는 음향기기 외부에 장착되어 사용자가 손으로 누르거나 밀 수 있는 구조 또는 스마트폰의 앱에 포함된 모드 설정 화면일 수 있다.

메인컨트롤유닛(202)은 수신된 모드가 ANC모드이면, 오디오밸브구동부(206)에 폐쇄에 대응하는 신호를 전송한다. 오디오밸브구동부(206)는 오디오밸브(4)를 폐쇄 상태로 전환한다. 이에 따라, 외부음은 오디오밸브(4)에 의하여 차단되어 공간(20)으로 유입되지 못한다. 반대로 메인컨트롤유닛(202)은 수신된 모드가 Transparency모드이면, 오디오밸브구동부(206)에 개방에 대응하는 신호를 전송한다. 오디오밸브구동부(206)는 오디오밸브(4)를 개방 상태로 전환한다. 이에 따라, 외부음은 공간(20)과 연통되어 공간(20)으로 유입된다.
이와 같이 메인컨트롤유닛(202)으로 밸브의 개방을 제어하므로 통기량을 세밀하고 정확하게 조절할 수 있다.

도 4는 ANC모드에서의 본 발명의 음향기기(100)의 음 전달 경로를 도시하고 있다. 음향기기(100)는 음향기기 전체를 둘러싸는 이어컵(50)의 내부에 장착된다.

이어컵(50)의 측면에는 외부 소리가 유입되도록 개구(30)가 형성되는데, 개구(30)에는 음향 조절을 위하여 메쉬(32)가 부착될 수 있다. 이어컵(50)의 음방출구(52)는 출구부(22)와 바로 연통하도록 형성된다. 진동판(10)에서 생성되는 진동음은 적색 화살표로 도시한 것과 같이 공간(20)을 통하여 측면의 출구부(22)와 음방출구(52)를 통하여 사용자의 외이도로 전달된다.

추가로, 음향기기(100)를 이어컵(50)에 부착할 때, 음향 조절을 위하여, 이어컵(50) 내부의 공기가 빠져 나가도록 형성한 간극을 통하여 진행하는 공기의 유로를 더 형성할 수 있지만, 본 발명의 구성에 필수적인 것은 아니다.

ANC모드에서는 전술한 것과 같이, 오디오밸브(4)가 폐쇄 모드로 전환되어 밸브홀(4a)과 공간이 차단되며, 따라서 개구(30)를 통해 유입된 외부의 소리는 음향기기(100) 내부로 진입하지 못한다. 마이크(2)의 하부에는 공간(20)과 연통하는 마이크홀(2a)이 형성된다. 마이크홀(2a)을 통하여 청색 화살표와 같이 내부음이 마이크(2)로 전달된다.

도 5는 Transparency모드에서의 본 발명의 음향기기(100)의 음 전달 경로를 도시하고 있다. 진동판(10)에서 생성되는 진동음과 사용자의 귀에서 전달되는 내부음의 경로는 도 4와 동일하다. 하지만, 오디오밸브(4)가 개방 모드로 전환되어 밸브홀(4a)과 공간(200)이 연통되며, 따라서 황색 화살표로 도시한 것과 같이, 개구(30)를 통해 유입된 외부의 소리는 음향기기(100) 내부로 진입하여 사용자의 귀로 전달된다.

이상의 본 발명에 의하면, 오디오밸브(4)를 이용하여 ANC모드에서는 외부 소리를 차단하고, Transparency모드에서는 외부 소리를 유입하는 구조로 전환하며 이 구조를 마이크(2)의 기능과 연계시켰으므로 마이크(2) 고유의 ANC 및 Transparency 기능에 순응할 뿐만 아니라 마이크(2)의 부담을 덜 수 있는 효과를 발휘한다.

또, 내부음의 전달 경로와 진동음의 전달 경로가 공간(20)을 공통으로 이용하여 동일하므로 음향기기(100)의 크기를 줄이고 체적을 줄일 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명에 대해서는 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어 진동음의 전달 경로와 진동판의 진동 방향이 일치하는 음향기기에도 적용할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 이하 기술하는 청구범위와 동일 또는 균등한 영역에까지 미침은 자명하다.

Claims (5)

1. 음향기기로서, 상기 음향기기는:
   전기신호를 진동음으로 변환하여 전달하는 드라이버;
   ANC모드 및 Transparency 모드 사이를 전환하는 오디오밸브와, 상기 오디오밸브에 인접하여 배치되며 사용자의 귀로부터 전달되는 내부음을 전달 받는 마이크로 이루어지는 모드 전환 구조;를 포함하며,
   상기 모드 전환 구조는 드라이버의 상부에 배치되고, 드라이버의 진동판과 모드 전환 구조 사이에는 진동판에서 생성된 진동음이 통과하는 공간이 제공되며,
   상기 음향기기는 진동판의 진동음이 공간을 통하여 상부의 모드전환구조가 위치한 방향과 수직으로 진행하는 측면 방사구를 가지는 측면 방사형 스피커로서, 상기 오디오밸브와 상기 마이크는 같은 높이에 인접하여 나란히 배치되고,
   상기 마이크의 하부에는 공간과 연통하는 마이크홀이 형성되어 공간을 통과한 내부음이 마이크홀을 경유하여 마이크로 전달되고, 상기 오디오밸브의 하부에는 공간과 연통하는 밸브홀이 형성되고,
   더욱 상기 음향기기는: 상기 오디오밸브를 구동 제어하는 밸브컨트롤러를 더 포함하며, 밸브컨트롤러는 메인컨트롤유닛과, 모드상태수신부와, 오디오밸브구동부를 포함하고
   모드상태수신부는 외부의 ANC/T(Transparenct)모드설정부에서 설정한 모드 상태를 수신하여 이를 MCU로 전송하며
   메인컨트롤유닛은 수신된 모드가 ANC모드이면, 오디오밸브구동부에 폐쇄에 대응하는 신호를 전송하여 오디오밸브구동부는 상기 오디오밸브를 폐쇄 상태로 전환하고, 외부음은 상기 오디오밸브에 의하여 차단되어 공간으로 유입되지 못하며, 메인컨트롤유닛은 수신된 모드가 Transparency모드이면, 오디오밸브구동부에 개방에 대응하는 신호를 전송하여 오디오밸브구동부는 상기 오디오밸브를 개방 상태로 전환하여 외부음이 공간과 연통되어 공간으로 유입되는, 음향기기.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   ANC모드에서, 밸브홀은 상기 오디오밸브에 의하여 폐쇄되어, 외부음이 공간으로 유입되지 않는, 음향기기.
4. 제 3항에 있어서,
   Transparency 모드에서 밸브홀은 상기 오디오밸브에 의하여 개방되어 외부음이 공간으로 유입되는, 음향기기.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 드라이버의 상부에는 그릴이 배치되며, 그릴 위에 마이크 및 오디오 밸브가 장착된, 음향기기.