KR20000001172A - 초음파 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 스피커에 관한 것으로, 특히 오디오 신호 발생장치에 입력된 오디오 신호를 초음파 증폭앰프로서 구동하는 초음파 스피커에 있어서, 고주파 대역의 초음파 진동자와, 상기 진동자에서의 진동모드를 확대시키는 진동판과, 상기 진동판의 상단부에 공기와의 임피던스 조화를 이루는 정합층과, 상기 진동자와 진동판의 상단부에 컴비네이션 톤을 증폭시키는 레조네이터를 구비하여 이루어진다. 따라서, 본 발명에 따른 초음파 스피커에 의하면, 오디오 기기로부터 입력되는 신호를 초음파 대역으로 진폭 변조시켜서 출력부에서 형성되는 공기의 비선형 음향효과에 의해 오디오 신호를 재생하게 되므로, 재생 오디오 신호는 초음파가 가지는 특징적인 성질인 직진성과 고 효율성을 갖게 된다. 따라서 특정방향에 대한 소리전달 및 간접음에 의한 소리 왜곡의 최소화에 의해 오디오 신호를 재생하게 됨으로써, 초음파가 가지는 직진성과 고 효율성을 재생 오디오 신호가 그대로 갖게 되는 탁월한 효과가 있다.

Description

초음파 스피커

본 발명은 고주파 대역의 부저형 초음파 트랜스듀서를 이용한 오디오 신호를 재생하는 스피커에 관한 것으로 오디오 신호를 재생 시키기 위해 전기-음향 변환효율이 높은 증폭 앰프로써 부저형 초음파 트랜스 듀서를 구동하여 오디오 신호를 재생시킨 초음파 스피커에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 스피커는 마그넷으로부터 자계가 발생되어 플레이트 및 요크를 통해 자기루프가 형성되고, 자기회로 갭(Cap) 내에 놓인 보이스 코일에 전류가 흐르게 되면 이 전류와 자계간의 상호작용에 의해 보이스 코일이 상하로 진동하게 되고 이 진동에 따라 보이스 코일에 결합된 진동판이 진동하여 소리를 발생하게 된다.

상기와 같은 동작을 하는 종래의 스피커를 첨부도면 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 스피커의 단면도로서, 콘지로 형성된 진동판(1)과, 프레임(3)에 고정되어 상기 진동판(1)을 지지하는 롤(roll) 형상의 에지와, 상기 진동판(1)의 구동에 필요한 자속 방향과 마그넷(5)에서 발생되는 자속 방향을 일치시키는 플레이트(4) 및 요크(6)와, 자기회로 갭 내에 위치된 보이스 코일을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 진동판(1)을 지지하는 롤 형상의 에지는 상측롤 형상 및 하측롤 형상, 또는 파형 형상으로 이루어진다.

상기와 같은 구조로 이루어진 종래의 스피커의 동작을 보면, 마그넷(5)으로부터 발생된 자계가 플레이트(4)를 통해 자기회로 갭을 통과하여 요크(6)를 지나 자기루프를 형성하고, 상기 자기회로 갭 내에 놓인 보이스 코일에 전류가 흘러 구동력이 발생되어 진동판(1)에 전달된다.

이때, 상기 진동판(1)은 보이스 코일의 구동력으로 상하운동을 하게되고, 상기 진동판(1)의 상하운동을 통한 진동으로 음의 소밀파가 발생되어 소리를 내게된다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 스피커에 있어서는, 앰프에서 증폭된 최종 오디오 신호를 재생시키는 스피커에 있어서, 전기-음향 에너지 변환효율이 매우 낮아서 대부분의 에너지가 보이스 코일에서 열로 소모되며, 스피커의 구조에 기인된 재생음에 대한 디스토션 및 임피던스 공진에 의해 재생 주파수 대역이 한계를 가지게 되므로 스피커 1개로써 전대역을 재생할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 진동판의 피스톤 운동에 기인한 디스토션에 의한 음질 열화가 항상 수반되고 고음역 이외의 재생 대역에 있어서 지향성이 약하므로 특정한 위치로 만의 소리전달이 불가능하고 특정 위치에서 발생하는 음원을 제어하는 용도로 쓰이기에도 역시 부적합하다. 또한, 지향성이 약한 음이 발생되므로 시청자까지 도달되는 음은 직접음과 함께 경로차가 발생된 간접음이 혼합되어 들리므로 재생음이 왜곡되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 고주파 대역의 부저형 초음파 트랜스듀서를 이용한 오디오 신호를 재생하는 스피커에 관한 것으로 오디오 신호를 재생 시키기 위해 전기-음향 변환효율이 높은 증폭 앰프로써 부저형 초음파 트랜스 듀서를 구동하여 오디오 신호를 재생시킨 초음파 스피커를 제공하는데 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 스피커의 단면도

도 2 는 본 발명에 따른 부저형 초음파 트랜스듀서의 단면도

도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 의한 부저형 초음파 트랜스듀서를 배열로 한 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1,9 : 진동판 2 : 댐퍼

3 : 프레임 4 : 플레이트

5 : 마그넷 6 : 요크

7 : 레조네이터 8 : 정합층

10 : 리드선 11 : 덕트

12 : 초음파 트랜스듀서 13 : 초음파 진동자

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 초음파 스피커는, 적어도 오디오 신호 발생장치에 입력된 오디오 신호를 초음파 증폭앰프로서 구동하는 초음파 스피커에 있어서,

고주파 대역의 초음파 진동자와, 상기 진동자에서의 진동모드를 확대시키는 진동판과, 상기 진동판의 상단부에 공기와의 임피던스 조화를 이루는 정합층과, 상기 진동자와 진동판의 상단부에 컴비네이션 톤을 증폭시키는 레조네이터를 구비하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 부저형 초음파 트랜스듀서의 단면도이고, 도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 의한 부저형 초음파 트랜스듀서를 2개 이상의 배열로 한 구성을 도시한 것이다. 설명의 간략화를 위하여 동일 명칭 및 동일 부호를 병기 사용하기로 한다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 부저형 초음파 스피커의 단면도로서, 고주파 대역의 초음파 진동자(13)와, 상기 진동판(9)에서 진동모드를 확대시키는 진동판(1),(9)과, 공기와의 임피던스 조화를 이루기 위한 정합층(8)으로 형성되며, 발생되는 재생신호를 증폭시키는 레조네이터(7)의 상부에 덕트(11)가 형성되어, 상기 초음파 진동자(13)와 진동판(9)위에 형성되어 이루어진다.

본 발명에 의한 초음파 스피커는 중심주파수가 고주파 대역이며, 재생 대역폭이 오디오 신호 이상되는 초음파 트랜스듀서를 이용하여 오디오 신호를 재생할 수 있도록 트랜스듀서와 연결되는 기기로부터 오디오 신호의 처리 절차를 통해 트랜스듀서에서 복합신호가 만드는 컴비네이션 톤이 형성되게 하였다.

상기 구성에서와 같이, 본 발명은 상이한 두 음향주파수가 발생시키는 합과 차에 해당되는 음을 트랜스듀서에서 생성시키기 위해 초음파 신호에 오디오 신호를 혼합시킨 복합신호를 만들고 초음파 진동자(13)에 복합 신호가 입력되게 하였다.

음향이 방사되는 공기층과 초음파 진동자(13)간에는 음향 임피던스의 차이가 매우 크므로 고효율의 음향 출력을 위해서 초음파 진동자(13)와 공기간에 정합층(8)을 두었으며, 발생되는 재생신호를 증폭시키는 레조네이터(7)를 상기 초음파 진동자(13)와 진동판(9)위에 둠으로써 발생되는 컴비네이션 톤을 증폭시켜서 높은 음압을 얻을 수 있도록 하였다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 부저형 초음파 트랜스듀서(12)를 2개 이상의 배열로 구성한 도면으로서, 적어도 상이한 두 음향주파수가 발생시키는 합과 차에 해당되는 음을 트랜스듀서에서 생성시키기 위해 초음파 신호에 오디오 신호를 혼합시킨 복합신호를 입력하는 초음파 진동자(13)와, 상기 초음파 진동자(13)와 공기층 사이에 접속되어 음향이 방사되는 공기층과 초음파 진동자간에 생기는 음향 임피던스의 차이를 조절하도록 한 정합층(8)과, 발생되는 재생신호를 증폭시키는 레조네이터(7)가 상기 초음파 진동자(13)와 진동판(9)위에 구성된다.

상기 구성에서와 같이, 본 발명에 의한 초음파 스피커는 고주파 대역의 중심주파수를 가지는 초음파 진동자에 정합층을 형성시켜서 전기-음향 변환효율을 높이고 대역폭을 오디오 신호 이상 되게 하여 오디오 신호가 복합된 입력에 대하여 초음파 트랜스듀서에서 공기를 빠르게 진동시킴으로써 발생하는 공기분자의 음향효과를 이용하여 오디오 신호가 재생되게 하였다. 따라서, 본 발명은 출력신호의 효율을 향상시키고, 가청음 대역 전반에 걸쳐 왜곡이 없는 출력성능을 가지며 반사음의 영향이 최소화되어 직접음의 비율이 높은 직진성이 강한음을 재생하는 초음파를 이용한 오디오 신호를 재생하였다.

상기 구성에서 본 발명은 또한, 초음파 트랜스듀서의 진동면에 음향증폭의 효과를 나타낼 수 있도록 초음파 트랜스듀서가 2개 이상 직렬, 혹은 병렬로 연결된 배열(Array)로 구성시킬 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 초음파 스피커에 의하면, 오디오 기기로부터 입력되는 신호를 초음파 대역으로 진폭 변조시켜서 출력부에서 형성되는 공기의 비선형 음향효과에 의해 오디오 신호를 재생하게 되므로, 재생 오디오 신호는 초음파가 가지는 특징적인 성질인 직진성과 고효율성을 갖게 된다. 따라서 특정방향에 대한 소리전달 및 간접음에 의한 소리 왜곡의 최소화에 의해 오디오 신호를 재생하게 됨으로써, 초음파가 갖는 직진성과 고효율성을 재생 오디오 신호가 그대로 가지게 되는 효과가 있다. 또한, 종래 스피커에서 발생되는 임피던스 공진에 의한 재생대역의 한계문제를 해결하여 재생대역을 넓히고 종래의 스피커 진동판의 직선운동에 기인된 소리의 왜곡을 억제시킴으로써 보다 원음에 가까운 재생이 이루어질 수 있으며, 본 발명에서 사용된 부저형 초음파 트랜스듀서는 종래 스피커 시스템과 비교하여 인클로우저가 불필요하므로 초소형, 초경량화를 실현할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (2)

1. 적어도, 오디오 신호를 초음파 증폭앰프로서 구동하는 초음파 스피커에 있어서,

   고주파 대역의 초음파 진동자와, 상기 진동자에서의 진동모드를 확대시키는 진동판과, 상기 진동판의 상단부에 공기와의 임피던스 조화를 이루는 정합층과, 상기 진동자와 진동판의 상단부에 컴비네이션 톤을 증폭시키는 레조네이터를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 스피커.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 정합층 전면에 음향이나 그릴 등이 부착된 것을 특징으로 하는 초음파 스피커.