KR19980076003A - 초음파를 이용한 스피커(loudspeaker) - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파가 외부로 전달되기 전에 원하는 방위로 회절시켜 가청주파수 대역의 오디오 신호가 직접 출력되도록 하는 초음파를 이용한 스피커에 관한 것으로서,

기준주파수를 갖는 제1 초음파와 상기 기준주파수에 오디오 신호가 부가된 제2 초음파를 각각 발생시키는 초음파 발생부와, 상기 초음파 발생부에서 발생되는 제1,2 초음파를 회절시켜 확산시키기 위한 원형 구멍이 형성된 확산판이 구비되고, 상기 초음파 발생부는 제1 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제1 초음파 발생기와, 제2 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제2 초음파 발생기로 이루어지되, 상기 각각의 초음파 발생기는 확산판의 원형 구멍 중심으로부터 일정한 거리의 구면 상에 배열되며, 원형 구멍의 중심을 향해 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

Description

초음파를 이용한 스피커(loudspeaker)

본 발명은 초음파를 이용한 스피커에 관한 것으로서 특히, 음향효과를 향상시킬 수 있도록 초음파 발생장치와 초음파 확산판의 배열을 변경시킨 초음파를 이용한 스피커에 관한 것이다.

인간이 들을 수 있는 가청주파수 대역은 20㎐ 내지 20,000㎐이다. 따라서, 일반적인 스피커는 상기의 가청주파수 대역에 속하는 음을 출력하도록 하고 있다. 그러나, 상기의 가청주파수는 저주파에 속하는 이유로 인하여 직진성이 저하되기 때문에 일정거리 이상 떨어져 있는 청취자에게는 정확한 음의 전달이 이루어지지 않는 문제점을 발생하고 있다.

초음파는 대기중에서 확산되지 않고 직진하는 성질을 가지고 있다. 그로 인해, 2개의 초음파를 이용하여 대기중에서 확산시켜 가청주파수 대역을 발생시킴으로써 직진성을 확보하는 동시에 정확한 음의 전달을 수행하여 음향효과를 향상시킬 수 있는 초음파 스피커의 연구가 진행중이다.

종래 기술의 초음파 스피커에서는 기본 주파수를 가진 제1 초음파와, 상기 기본 주파수에 오디오 신호가 부가된 제2 초음파를 동시에 발생시킨다. 이때, 상기 제1 초음파는 200,000㎐를 사용하고, 제2 초음파는 200,000㎐+오디오 신호를 사용한다.

상기 발생된 제1 및 제2 초음파를 도 1에 도시된 바와 같이 서로 평행한 방향으로 인접하여 진행시킴으로써 벽면에 부딪혀 반사되도록 한다. 이때, 상기 제1 초음파와 제2 초음파는 비선형 매질인 공기중에서 전파되면서 상호작용으로 인하여 합주파수(400,000㎐+오디오 신호) 및 차주파수(오디오 신호)의 음파를 발생시킨다. 또한, 상기 차주파수(오디오 신호)는 저주파수임에도 불구하고 확산되지 않고 원래의 제1 및 제2 초음파와 함께 직진하는 성질을 갖게 된다.

상기 차주파수(오디오 신호)는 가청주파수 대역에 속하며, 벽면에 부딪혀 반사될 때 전방위의 확산이 이루어진다.

상기와 같은 종래의 초음파를 이용한 스피커는 오디오 신호를 청취자에게 전달하기 위하여 확산시키는 경우에 반드시 벽면과 같은 반사체에 초음파를 충돌시키기 때문에 초음파 발생장치와 반사체의 사이에 장애물이 존재하는 경우에는 청취자에게 음을 전달할 수 없게 되는 등 설치장소에 대한 제약이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 에너지가 밀집된 초음파가 직접 청취자의 귀에 전달되는 경우에는 큰 에너지로 인해 인체에 해를 끼치게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 초음파를 외부로 전달되기 전에 원하는 방위로 회절시켜 가청주파수 대역의 오디오 신호가 직접 출력되도록 하는 초음파를 이용한 스피커를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에서 초음파의 확산동작을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 의한 초음파 스피커에서 초음파 발생기와 확산판의 위치관계를 나타내는 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 초음파 발생기 20 : 확산판

25 : 원형 구멍, 슬릿(slit)

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징은, 기준주파수를 갖는 제1 초음파와 상기 기준주파수에 오디오 신호가 부가된 제2 초음파를 각각 발생시키는 초음파 발생부와, 상기 초음파 발생부에서 발생되는 제1,2 초음파를 회절시켜 확산시키기 위한 원형 구멍이 형성된 확산판이 구비된 초음파를 이용한 스피커에 있어서,

상기 초음파 발생부는 제1 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제1 초음파 발생기와, 제2 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제2 초음파 발생기로 이루어지되,

상기 각각의 초음파 발생기는 확산판의 원형 구멍 중심으로부터 일정한 거리의 구면 상에 배열되며, 원형 구멍의 중심을 향해 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 스피커를 제공하는데 있다.

한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 특징은, 기준주파수를 갖는 제1 초음파와 상기 기준주파수에 오디오 신호가 부가된 제2 초음파를 각각 발생시키는 초음파 발생부와, 상기 초음파 발생부에서 발생되는 제1,2 초음파를 회절시켜 일정방향으로 확산시키기 위하여 소정의 폭을 갖는 슬릿(slit)이 형성된 확산판이 구비된 초음파를 이용한 스피커에 있어서,

상기 초음파 발생부는 제1 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제1 초음파 발생기와, 제2 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제2 초음파 발생기로 이루어지되,

상기 각각의 초음파 발생기는 확산판의 슬릿 중심선으로부터 일정한 거리의 원통면 상에 배열되며, 슬릿의 중심선을 향해 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 스피커를 제공하는데 있다.

이하, 본 발명에 의한 초음파를 이용한 스피커의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 초음파 발생기와 확산판의 위치관계를 나타내는 도면이다.

도 2에서, 참조번호 10은 기준주파수를 갖는 제1 초음파와 상기 기준주파수에 오디오 신호가 부가된 제2 초음파를 각각 발생시키는 다수의 초음파 발생기를 나타내고, 참조번호 20은 상기 각각의 초음파 발생기(10)에서 발생되는 제1,2 초음파를 회절시켜 확산시키기 위한 구멍(25)이 형성된 확산판을 나타낸다.

상기 구멍(25)은 원형의 구멍 또는 소정의 폭을 갖는 슬릿(slit)으로 형성되는데, 상기 제1 및 제2 초음파의 파장길이와 동일하거나 작은 지름 또는 폭을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 상기 구멍(25)의 크기에 따라 통과하는 파의 확산범위가 결정되는데 상기 구멍(25)의 크기가 클수록 파의 확산 각도가 좁아지게 된다.

또한, 상기 초음파 발생기(10)는 제1 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제1 초음파 발생기와, 제2 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제2 초음파 발생기로 이루어지는데, 상기 확산판(20)의 원형 구멍(25) 중심으로부터 일정한 거리의 구면 상에 배열되거나 상기 확산판(20)의 슬릿(25) 중심선으로부터 일정한 거리의 원통면 상에 배열된다. 이때, 각각의 초음파 발생기(10)는 원형 구멍(25)의 중심 또는 슬릿(25)의 중심선을 향해 초음파를 발생시킨다.

상기와 같이 발생된 제1 및 제2 초음파는 상기 구멍(25)을 통과하면서 회절되고, 진행방향이 동일하게 되어 공기의 비선형적 특성에 의해 상호작용을 일으켜 상기 제1 및 제2 초음파의 차이에 해당하는 가청주파수 대역의 오디오 신호를 출력하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 초음파를 이용한 스피커는 확산판의 구멍을 향해 초음파를 발생시키기 때문에 초음파의 사용효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 초음파가 확산판에서 회절되고 가청주파수 대역으로 변경되어 출력되기 때문에 별도의 반사체가 필요없게 되어 설치장소에 관계없이 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기준주파수를 갖는 제1 초음파와 상기 기준주파수에 오디오 신호가 부가된 제2 초음파를 각각 발생시키는 초음파 발생부와, 상기 초음파 발생부에서 발생되는 제1,2 초음파를 회절시켜 확산시키기 위한 원형 구멍이 형성된 확산판이 구비된 초음파를 이용한 스피커에 있어서,

   상기 초음파 발생부는 제1 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제1 초음파 발생기와, 제2 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제2 초음파 발생기로 이루어지되,

   상기 각각의 초음파 발생기는 확산판의 원형 구멍 중심으로부터 일정한 거리의 구면 상에 배열되며, 원형 구멍의 중심을 향해 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 스피커.
2. 기준주파수를 갖는 제1 초음파와 상기 기준주파수에 오디오 신호가 부가된 제2 초음파를 각각 발생시키는 초음파 발생부와, 상기 초음파 발생부에서 발생되는 제1,2 초음파를 회절시켜 일정방향으로 확산시키기 위하여 소정의 폭을 갖는 슬릿(slit)이 형성된 확산판이 구비된 초음파를 이용한 스피커에 있어서,

   상기 초음파 발생부는 제1 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제1 초음파 발생기와, 제2 초음파를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제2 초음파 발생기로 이루어지되,

   상기 각각의 초음파 발생기는 확산판의 슬릿 중심선으로부터 일정한 거리의 원통면 상에 배열되며, 슬릿의 중심선을 향해 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 스피커.