KR20030003139A - 전면음 단일지향성 마이크로폰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수백 미크론의 고밀도 PTFE필터를 채용하여 후면음이 감쇄되도록 하여 전면음과 후면음의 감도차가 충분하게 확보되면서 그 전체적인 치수의 박형화가 가능하도록 된 전면음 단일지향성 마이크로폰에 관한 것이다.

바람직한 실시예에 따르면, 다수의 후면음유입공이 형성되고 그 저면에는 음성신호를 검출하기 위한 FET가 배치된 PCB와, 일면에 다수의 전면음통과공이 환형상 압단부분에 외향 확관형태로 형성된 금속성 케이스체, 상기 금속성 케이스체 내부에서 금속링의 내측에 배치되고 그 하측에는 공명공간을 정의하는 캡형상 금속성 컨넥터의 내측에 배치되어 지향특성을 갖도록 음향저항체로서 기능하는 PTFE필터, 스페이서를 매개하여 백플레이트와 일정한 간격을 유지하도록 배치되어 상기 PTFE필터를 통과한 음과 상기 전면음통과공을 통과한 음에 반응하여 진동하여 상기 백플레이트로부터 진동에 대한 거리변화가 검출되도록 하는 진동판, 상기 금속성 케이스체의 일면 외측에 부착된 부직포를 포함하여 구성된다.

Description

전면음 단일지향성 마이크로폰{UNIDIRECTIONAL CONDENSER MICROPHONE}

본 발명은 전면음 단일지향성 마이크로폰에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일지향성으로 전면음과 후면음의 감도차가 최적화되도록 PTFE필터를 채용하여 지향특성이 극대화된 구조의 전면음 단일지향성 마이크로폰에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 외부로부터 음(音)을 수취하여 후처리하는 오디오장치라든지 음성의 교환을 위한 통신기기(특히, 휴대통신단말)에는 그 음을 전기적인 신호로 변환하기 위해 마이크로폰이 필수적으로 채택된다.

도 1은 일반적인 지향성 콘덴서 마이크로폰의 개요를 설명하기 위한 도면이다.

도면에서, 10으로 표시된 금속성 케이스체는 대개 알루미늄에 의해 제조되어 해당하는 마이크로폰의 구성요소를 밀봉/압착하여 외부로부터 이물질이 유입되지 않도록 함과 더불어 외부적인 전기적 잡음의 유입을 방지하는 보호캡으로서 기능하게 된다.

12로 표시된 전면의 진동판(Diaphram)은 대개 PET 또는 PPS필름에 Ni을 진공증착함으로써 제조되고 후술하는 백플레이트와 미세한 간격을 유지한 상태에서 외부로부터의 음파에 의해 진동하여 일어나는 거리변화를 전기적인 정전용량의 변화로 유도되도록 하는 작용을 행하게 된다.

12a로 표시된 진동판지지링(Polar ring)은 예컨대 SUS304금속체패널을 프레스금형으로 타발함으로써 제조되어 상기 진동판(12)을 지지하기 위해 채용된다.

14로 표시된 백플레이트는 그 상면에 다수의 음파유입공(14a)이 형성되도록 예컨대 SUS판에 FEP필름이 접착된 패널을 프레스금형으로 타발함으로써 제조되고 통상적으로 수KV의 고전압으로 대전되어 배극판 역할을 행하게 되며, 그 대전 전위는 해당하는 마이크로폰의 감도를 결정하게 되며 그 현상이 '일렉트릿(Electret)'으로 참조된다.

16으로 표시된 스페이서는 상기 진동판(12)과 상기 백플레이트(14)의 사이에 배치되어 상호 일정한 간격을 유지시키는 간극체로서 역할함과 더불어 전기절연체로서 역할하게 되는 바, 그 스페이서는 대개 PET필름을 프레스금형으로 타발함으로써 제조된다.

또, 18로 표시된 링형상 컨넥터(Connect ring)는 후술하는 전계효과트랜지스터(FET)의 게이트와 상기 백플레이트(14)를 전기적으로 연결시키도록 채용되는 바, 그 링형상 컨넥터(18)는 대개 황동을 프레스 타발하고나서 금으로 도금함으로써 제조된다.

20으로 표시된 배극홀더(I.R ring)는 상기 백플레이트(12) 및 상기 링형상 컨넥터(18)와 조립되어 기구적 지지물 및 절연체로서 작용하게 되는 바, 바람직하게 그 배극홀더(20)는 ABS재질을 사출성형함으로써 제조된다.

22로 표시된 FET는 상기 진동판(12)의 전기적 용량변화를 임피던스의 변화로 결과시켜 후단의 증폭기(도시는 생략)에 그 변화의 신호를 전달하는 임피던스 컨버터로서 기능하게 된다.

24로 표시된 PCB는 해당하는 지향성 콘덴서 마이크로폰의 후면 커버 및 출력단자 역할을 행하면서 다수의 후면음통과공(24a)이 형성되고, 그 PCB(24)는 용도에 따라 접촉형과 핀형 및 납땜형으로 구성된다.

26으로 표시된 소결필터는 음에 대한 저항체로 작용하면서, 상기 PCB(24)의 후면음통과공(24a)을 통과한 음을 감쇄시켜 해당하는 지향성 콘덴서 마이크로폰이 지향특성을 갖도록 하게 된다.

여기서, 도 1에 도시된 지향성 콘덴서 마이크로폰의 전면에는 내부에 먼지라든지 이물질의 침투를 방지하기 위해 대개 부직포로 형성되는 전면필터가 채용된다.

도 2는 상기한 구성의 지향성 콘덴서 마이크로폰에 대한 전기적 등가회로를 나타낸다.

도 3도와 도 4를 참조하여 도 1에 도시된 마이크로폰이 단일지향성인 경우의 작용에 대해 설명하면, 상기 전면음(30)은 전면필터를 통과하여 상기 금속성 케이스체(10)의 음파유입구(10a)를 통해 유입되어 상기 진동판(12)을 진동시키게 된다.

그 진동판(12)는 음파에 응답하여 진동하게 되고, 그 진동에 의해 상기 백플레이트(14)와의 사이에서 거리변화가 생기게 되면 그 거리변화에 대한 정전용량의변화가 상기 FET(22)에 전달되어 음파에 대응하는 전기신호가 검출된다.

그에 대해, 상기 후면음(32)은 상기 PCB(24)의 후면음통과공(24a)을 통과하고나서 상기 음파저항체로서의 소결필터(26)를 직접 통과하여 감쇄되고, 그 감쇄된 음파가 상기 진동판(12)을 진동시키게 된다.

따라서, 후면반사음은 전면음에 비해 레벨이 작아지게 되므로 전방향 단일지향성의 특성을 갖게 되는 바, 그러한 단일지향성 마이크로폰은 도 4에 도시된 주파수별 지향응답특성도를 보이게 된다.

그런데, 상기한 단일지향성 마이크로폰의 경우에는 상기 후면음(32)이 상기 PCB(24)의 후면음통과공(24a)을 경유하여 상기 소결필터(26)를 통과하도록 그 경로가 설정됨에 따라 상기 전면음(30)과 후면음(32)의 감도차가 충분하게 보장되지 않게 되어 최적의 단일지향효과를 얻기가 곤란하게 된다.

더구나, 상기 금속성 케이스체(10)의 내부에서 상기 소결필터(26)는 수지소결에 의해 제조되는 바, 상기 전면음(30)과 후면음(32)의 충분한 감쇄를 위해서는 어느 정도의 두께가 필요하게 되어 그 전체적인 치수의 소형화에 영향을 주게 될 뿐만 아니라 그 소결필터(26)의 제조상 소결도에 따라 지향특성차가 발생될 가능성이 높은 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 제 1목적은 단일지향성의 경우 금속성 케이스체의 외면에 음향저항체로서 미세한 두께(수백 미크론)의 고밀도 PTFE필터를 적용함으로써 수지소결필터를 채용하는 경우에 비해 후면음과 전면음의 감도차를 증대시킴과 더불어 전체적인 치수의 소형화가 가능하도록 해서 제조공수 및 원가의 절감이 가능하도록 설계된 전면음 단일지향성 마이크로폰을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2목적은 FET가 실장된 출력단자부 PCB의 일면에 후면음의 유입을 위한 음파유입구를 형성하고 그 내부의 캡형상 컨넥터는 백플레이트와 FET의 입력단자인 게이트와 도전접속되도록 하며 캡형상 컨넥터의 내측에는 PTFE필터의 외곽을 접착하여 진동판에 전달되는 후면음을 감쇄시키며 금속성 케이스체에는 전면음의 통과를 위한 전면음통과공이 형성되고 백플레이트와 금속성 컨넥터 내측사이에 PTFE필터를 위치시킴으로써 출력레벨이 충분히 보정되도록 하기 위한 공명공간이 확보되며 금속성 케이스체의 일면 외측에는 부직폭필터를 접착시켜 이물질의 유입이 방지되도록 함으로써 전면음에 대한 지향성을 갖는 전면음 단일지향성 마이크로폰을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따르면 다수의 후면음유입공이 형성되고 그 저면에는 음성신호를 검출하기 위한 FET가 배치된 PCB와, 일면에 다수의 전면음통과공이 환형상 압단부분에 외향 확관형태로 형성된 금속성 케이스체, 상기 금속성 케이스체 내부에서 금속링의 내측에 배치되고 그 하측에는 공명공간을 정의하는 캡형상 금속성 컨넥터, 상기 금속성 컨넥터의 내측에 배치되어 지향특성을 갖도록 음향저항체로서 기능하는 PTFE필터, 스페이서를 매개하여 백플레이트와 일정한 간격을 유지하도록 배치되어 상기 PTFE필터를 통과한 음과 상기 전면음통과공을 통과한 음에 반응하여 진동하여 상기 백플레이트로부터 진동에 대한 거리변화가 검출되도록 하는 진동판, 상기 금속성 케이스체의 일면 외측에 부착된 부직포를 포함하여 구성된 전면음 단일지향성 마이크로폰이 제공된다.

바람직하게, 상기 PTFE필터를 통과하는 음은 상기 후면음통과공을 통과한 후면음이고, 그 후면음은 상기 PTFE필터에 의해 감쇄되어 상기 전면음유입공을 통과한 전면음에 비해 레벨이 작아지게 되어 전면음 단일지향성을 갖게 된다.

상기 백플레이트에는 전하가 충전되어 상기 FET의 게이트와 접속되고, 상기 진동판이 취부된 다이어프램은 상기 금속성 케이스체와 전기적으로 접촉되어 전기회로가 형성되며, 해당하는 마이크로폰은 백일렉트릿형으로 구성된다.

또, 상기 백플레이트는 상기 FET의 게이트와 접속되고, 상기 진동판에는 전하가 축적되어 상기 금속성 케이스체와 전기적으로 접속된 전기회로가 형성되며, 해당하는 마이크로폰은 호일 일렉트릿형으로 구성된다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 다수의 후면음유입공이 형성되고 그 저면에는 음성신호를 검출하기 위한 FET가 배치된 PCB와, 일면에 다수의 전면음통과공이 환형상 압단부분에 외향 확관형태로 형성되면서 그 일면에 전하가 충전된 금속성 케이스체, 상기 금속성 케이스체의 내부에서 금속링의 내측에 배치되고 그 하측에는 공명공간이 정의되는 캡형상 금속성 컨넥터, 상기 금속성 컨넥터의 내측에 배치되어 상기 후면음유입공을 통과한 음을 감쇄시키는 음향저항체로서의 PTFE필터, 스페이서를 매개하여 상기 금속성 케이스체의 일면과 일정한 간격을 유지하도록 배치되어 상기 PTFE필터를 통과한 음과 상기 전면음통과공을 통과한 음에 반응하여 진동해서 거리변화가 검출되도록 하는 진동판, 상기 금속성 케이스체의 일면외측에 부착된 부직포를 포함하여 구성된 전면음 단일지향성 마이크로폰이 제공된다.

상기 진동판이 취부된 다이어프램은 상기 FET의 게이트와 접속되고, 해당하는 마이크로폰은 프론트 일렉트릿형으로 구성된다.

도 1은 일반적인 지향성 콘덴서 마이크로폰의 개요를 설명하기 위한 도면,

도 2는 도 1에 도시된 지향성 콘덴서 마이크로폰의 전기적 등가회로도,

도 3은 단일지향성의 콘덴서 마이크로폰의 주파수응답특성도,

도 4는 단일지향성의 콘덴서의 주파수별 지향응답특성도,

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로폰이 백 일렉트릿(Back Electret)형 전면음 단일지향성 마이크로폰의 구조로 구성된 예를 나타낸 도면,

도 5b는 본 발명에 따른 마이크로폰이 호일 일렉트릿(Foil Electret)형 전면음 단일지향성 마이크로폰의 구조로 구성된 예를 나타낸 도면,

도 5c는 본 발명에 따른 마이크로폰이 프론트 일렉트릿(Front Electret)형 전면음 단일지향성 마이크로폰의 구조로 구성된 예를 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에 따른 전면음 단일지향성 마이크로폰을 구성하는 금속성 케이스체의 구조를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명에 따른 전면음 단일지향성 마이크로폰을 구성하는 링형상의 금속링부재를 설명하는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10,50: 금속성 케이스체, 12,68: 진동판,

14,64: 백플레이트, 18: 링형상 컨넥터,

22,56: FET, 24,52: PCB,

26: 소결필터, 60: 캡형상 금속성 컨넥터,

62: PTFE필터, 74: 부직포.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로폰이 백일렉트릿형 단일지향성 마이크로폰의 구조로 형성된 구성을 나타낸다.

즉, 도 5a를 참조하면 금속성 케이스체(50)의 내부에 배치되는 출력단자기능을 갖는 PCB(52)에는 후면음(54)의 통과를 위한 다수의 후면음유입공(52a)이 형성되고, 그 PCB(52)의 저면에는 FET(56)가 배치된다.

또, 상기 금속성 케이스체(50)의 내부에는 금속링(58)이 배치됨과 더불어 그 금속링(58)의 내측에는 캡형상의 금속성 컨넥터(60)가 배치되며, 그 금속성 컨넥터(60)의 내측에는 음향저항체로서 기능하는 수백 미크론의 고밀도 PTFE필터(62)가 배치되며, 상기 캡형상의 금속성 컨넥터(60)의 채용에 의해 그 하측에는 해당하는 마이크로폰의 출력레벨을 충분히 보정하기 위한 공명공간이 확보됨에 따라 전면음에 대한 지향성을 갖는 단일지향성 마이크로폰이 제공된다.

여기서, 도 6에 도시된 상기 캡형상의 금속성 컨넥터(60)는 그 일면에서 상기 PTFE필터(62)의 안착을 위한 지지부위를 제외하고는 개방된 구조로 형성된다.

그에 더하여, 상기 캡형상의 금속성 컨넥터(60)의 하측에는 전하가 충전된백플레이트(64)가 배치되는 바, 그 플레이트(64)에는 다수의 음파통과구(64a)가 형성된다.

상기 백플레이트(64)의 하측에는 그 백플레이트(64)에 대해 일정한 간격을 유지하도록 스페이서(66)를 개재하여 진동판(68)이 배치되고, 그 진동판(68)의 하측에는 진동판지지링(70)이 배치된다.

바람직하게, 상기 금속성 케이스체(50)의 일면에는 전면음(72)의 유입을 위한 전면음유입공(50a)이 형성되는 바, 도 7을 참조하면 그 전면음유입공(50a)은 해당하는 금속성 케이스체(50)의 일면 외측을 환형상으로 압단하고나서 그 압단부위에 외향적으로 확관되는 형상으로 형성되고, 그에 따라 해당하는 마이크로폰의 감도가 향상된다.

그리고, 상기 금속성 케이스체(50)의 일면에는 이물질의 유입을 차단하기 위한 부직포(74)가 설치된다.

따라서, 상기한 구조의 백일렉트릿형 전면음지향성 마이크로폰에서는 전면음(72)의 경우 상기 부직포(74)와 상기 금속성 케이스체(50)의 전면음유입공(50a)을 통과하여 상기 진동판(68)을 진동시키게 되고, 그 진동판(68)의 진동에 의해 상기 백플레이트(64)와의 사이에서 발생되는 거리변화가 상기 FET(56)에 전달되어 전기신호로 얻어지게 된다.

그에 대해, 상기 후면음(54)은 상기 PCB(52)의 후면음유입공(52a)을 통과하여 상기 PTFE필터(62)를 경유하게 되는 바, 그 후면음(54)은 상기 PTFE필터(62)에서 감쇄되고나서 상기 백플레이트(64)의 음파통과구(64a)를 통해 상기 진동판(68)에 전달되지만, 그 후면음(54)은 상기 PTFE필터(62)에 의해 감쇄된 상태이기 때문에 상기 진동판(68)을 충분하게 진동시키지 못하게 된다.

따라서, 후면음(54)은 상기 전면음(70)에 비해 그 레벨이 현격하게 작아지게 되어 해당하는 마이크로폰은 전면음 단일지향성 효과가 충분하게 보장되게 된다.

도 5b는 본 발명에 따른 마이크로폰이 호일 일렉트릿형 전면음 단일지향성 마이크로폰으로 구성된 구조를 나타낸 도면으로, 도면에 도시된 호일 일렉트릿형 전면음 단일지향성 마이크로폰의 경우에도 상기 캡형상 금속성 컨넥터(60)의 내측에 음향저항체로서 PTFE필터(62)가 배치됨과 더불어 그 금속성 컨넥터(60)에 의해 공명공간이 확보됨에 따라 전면음에 대한 단일지향성이 충분하게 보장된다.

도 5c는 본 발명에 따른 마이크로폰이 프론트 일렉트릿형 전면음 단일지향성 마이크로폰으로 구성된 구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 그 프론트 일렉트릿형 전면음 단일지향성 마이크로폰은 도 5a에 도시된 구조에서 상기 금속성 케이스체(50)의 바닥면에 전하가 충전되어 배극판으로서 기능하도록 하면서 백플레이트는 배제된 구조이다.

또, 음향저항체로서 기능하는 PTFE필터(62)가 내측에 배치된 상기 캡형상 금속성 컨넥터(60)의 하측에는 충분한 공명공간이 확보되어 해당하는 마이크로폰의 출력레벨이 충분하게 보정되게 된다.

즉, 도 5c에 도시된 프론트 일렉트릿형 전면음 단일지향성 마이크로폰의 경우에도 상기 후면음(54)은 상기 PCB(52)의 후면음유입공(52a)을 통과하여 상기 PTFE필터(81)에서 감쇄된 상태로 상기 진동판(68)에 전달된다.

그에 대해, 상기 전면음(72)은 부직포(72)를 통과하고나서 상기 금속성 케이스체(50)의 전면음유입공(50a)을 경유하여 상기 진동판(68)에 전달된다.

따라서, 상기 PTFE필터(62)에 의해 감쇄된 후면음(54)은 상기 전면음(72)에 비해 레벨이 작아지게 되어 해당하는 마이크로폰은 전면음 단일지향효과가 현격하게 개선된다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되지는 않고 발명의 기술적 요지 및 요점을 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 물론이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전면음 단일지향성 마이크로폰에 의하면, 캡형상 금속성 컨넥터의 내측에 음향저항체로서 수백 미크론의 고밀도 PTFE필터를 배치함으로써 수지소결필터를 사용하는 경우에 비해 소형으로 제조가 가능함과 더불어 전면음과 후면음의 감도차가 충분하게 보장되어 단일지향효과가 현저하게 개선된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 금속성 컨넥터의 하측에 충분한 공명공간이 확보됨에 따라 해당하는 마이크로폰의 출력레벨의 양호한 보정이 가능하게 된다.

Claims (6)

1. 다수의 후면음유입공이 형성되고 그 저면에는 음성신호를 검출하기 위한 FET가 배치된 PCB와,

   일면에 다수의 전면음통과공이 환형상 압단부분에 외향 확관형태로 형성된 금속성 케이스체,

   상기 금속성 케이스체 내부에서 금속링의 내측에 배치되고 그 하측에는 공명공간을 정의하는 캡형상 금속성 컨넥터,

   상기 금속성 컨넥터의 내측에 배치되어 지향특성을 갖도록 음향저항체로서 기능하는 PTFE필터,

   스페이서를 매개하여 백플레이트와 일정한 간격을 유지하도록 배치되어 상기 PTFE필터를 통과한 음과 상기 전면음통과공을 통과한 음에 반응하여 진동하여 상기 백플레이트로부터 진동에 대한 거리변화가 검출되도록 하는 진동판,

   상기 금속성 케이스체의 일면 외측에 부착된 부직포를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전면음 단일지향성 마이크로폰.
2. 제 1항에 있어서, 상기 PTFE필터를 통과하는 음은 상기 후면음통과공을 통과한 후면음이고, 그 후면음은 상기 PTFE필터에 의해 감쇄되어 상기 전면음유입공을 통과한 전면음에 비해 레벨이 작아지는 것을 특징으로 하는 전면음 단일지향성 마이크로폰.
3. 제 1항에 있어서, 상기 백플레이트에는 전하가 충전되어 상기 FET의 게이트와 접속되고, 상기 진동판이 취부된 다이어프램은 상기 금속성 케이스체와 전기적으로 접촉되어 전기회로가 형성되며, 해당하는 마이크로폰은 백일렉트릿형인 것을 특징으로 하는 전면음 단일지향성 마이크로폰.
4. 제 1항에 있어서, 상기 백플레이트는 상기 FET의 게이트와 접속되고, 상기 진동판에는 전하가 축적되어 상기 금속성 케이스체와 전기적으로 접속된 전기회로가 형성되며, 해당하는 마이크로폰은 호일 일렉트릿형인 것을 특징으로 하는 전면음 단일지향성 마이크로폰.
5. 다수의 후면음유입공이 형성되고 그 저면에는 음성신호를 검출하기 위한 FET가 배치된 PCB와,

   일면에 다수의 전면음통과공이 환형상 압단부분에 외향 확관형태로 형성되면서 그 일면에 전하가 충전된 금속성 케이스체,

   상기 금속성 케이스체의 내부에서 금속링의 내측에 배치되고 그 하측에는 공명공간이 정의되는 캡형상 금속성 컨넥터,

   상기 금속성 컨넥터의 내측에 배치되어 상기 후면음유입공을 통과한 음을 감쇄시키는 음향저항체로서의 PTFE필터,

   스페이서를 매개하여 상기 금속성 케이스체의 일면과 일정한 간격을 유지하도록 배치되어 상기 PTFE필터를 통과한 음과 상기 전면음통과공을 통과한 음에 반응하여 진동해서 거리변화가 검출되도록 하는 진동판,

   상기 금속성 케이스체의 일면 외측에 부착된 부직포를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전면음 단일지향성 마이크로폰.
6. 제 5항에 있어서, 상기 진동판이 취부된 다이어프램은 상기 FET의 게이트와 접속되고, 해당하는 마이크로폰은 프론트 일렉트릿형인 것을 특징으로 하는 전면음 단일지향성 마이크로폰.