KR20030028957A - 음향 입/출력 장치 및 이를 적용한 마이크 일체형 이어폰 - Google Patents

Abstract

음향 입/출력 장치 및 이를 적용한 마이크 일체형 이어폰이 개시된다. 음향 입/출력장치는 입력되는 음향신호를 출력하는 스피커와, 마이크로폰과, 마이크로폰으로부터 입력되는 신호중 스피커에서 출력되는 신호의 성분을 제거하여 출력하는 신호 처리부를 구비한다. 이러한 음향 입/출력 장치 및 이를 적용한 마이크 일체형 이어폰에 의하면, 마이크로폰과 스피커를 근접되게 함께 장착할 수 있어 구조를 단순화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 신호 간섭을 억제시켜 음질의 왜곡을 억제할 수 있다.

Description

음향 입/출력 장치 및 이를 적용한 마이크 일체형 이어폰{Audio signal input/output device and earphone employing microphone}

본 발명은 음향 입/출력 장치 및 이를 적용한 마이크 일체형 이어폰에 관한 것으로서, 상세하게는 스피커로부터 출력되는 신호가 마이크를 통해 출력되는 것을 억제시킬 수 있도록 된 음향 입/출력 장치 및 이를 적용한 마이크 일체형 이어폰에 관한 것이다.

주변 환경에 영향을 덜 받으면서 음향을 입/출력 할 수 있는 것으로서, 휴대용 오디오 플레이어, 휴대용 이동 단말기 등에 채용되어 귀에 삽입하여 이용되는 이어폰이 채용된 음향 입/출력장치가 많이 이용되고 있다.

이러한 음향 입/출력장치는 스피커에서 출력되는 신호가 마이크로폰으로 역 이입되어 신호가 왜곡되는 것을 억제하기 위해 귀에 삽입하여 장착할 수 있는 이어폰과, 외부로 노출되게 형성된 마이크로폰을 일정거리 이격되게 형성시킨다.

그런데, 이러한 구조의 음향 입/출력 장치는 외부로부터 발생된 신호가 노출된 마이크를 통해 유입될 수 있고, 이동중에는 마이크로폰과 인체의 구강부와의 이격거리가 변동될 수 있어 신호의 레벨이 일정하게 유지되지 않을 수 있으며, 마이크로폰과 이어폰을 상호 분리되게 각각 형성시켜야 하기 때문에 구조가 복잡해지고, 부피가 커져 휴대상의 불편함이 있는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 스피커로부터 출력되는 신호가 마이크를 통해 출력되는 것을 억제시킬 수 있는 음향 입/출력 장치 및 이를 적용한 마이크 일체형 이어폰을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 음향 입/출력장치가 적용된 마이크 일체형 이어폰을 개략적으로 나타내 보인 단면도이고,

도 2는 도 1의 마이크 일체형 이어폰의 신호처리 요소에 대한 블록도이고,

도 3은 도 2의 신호처리부의 제1실시예를 나타내 보인 블록도이고,

도 4는 도 3의 요소에 대한 제1실시예에 따른 회로도이고,

도 5는 도 3의 요소에 대한 제2실시예에 따른 회로도이고,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크 일체형 이어폰의 신호처리 요소에 대한 블럭도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 귀 10: 이어폰

11: 본체 12: 걸림턱

14: 홀 15: 지지부재

17: 마이크로폰 19: 스피커

20: 신호처리부

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 음향 입/출력 장치는 마이크로폰과; 입력되는 음향신호를 출력하는 스피커와; 상기 마이크로폰으로부터 입력되는 신호중 상기 스피커에서 출력되는 신호의 성분을 제거하여 출력하는 신호 처리부;를 구비한다.

바람직하게는 상기 스피커의 음향신호 입력단자중 마이너스 단자는 상기 음향신호 입력단과 접속되고, 상기 스피커의 음향신호 입력단자중 플러스 단자는 그라운드 단자와 접속되어 있고, 상기 신호 처리부는 상기 스피커로 입력되는 신호와 상기 마이크로부터 출력되는 신호를 가산하여 출력한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 음향 입/출력 장치는 마이크로폰과; 입력되는 음향신호를 출력하는 스피커와; 상기 스피커로의 신호 출력을 스위칭하는 제1스위칭부와; 상기 마이크로폰으로부터의 신호 입력을 스위칭하는 제2스위칭부와; 상기 스피커로의 음향신호 출력과 상기 마이크로폰으로부터의 신호 입력 시기가 상호 중첩되지 않도록 상기 제1스위칭부와 상기 제2스위칭부를 제어하는 신호 처리부;를 구비한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 마이크 일체형 이어폰은 귀에 삽입될 수 있도록 형성된 본체 내에 설치되어 입력되는 음향신호를 출력하는 스피커와; 상기 귀로부터 발생되는 신호를 입력받을 수 있도록 상기 본체 내에 설치된 마이크로폰과; 상기 마이크로폰으로부터 입력되는 신호중 상기 스피커에서출력되는 신호의 성분을 제거하여 출력하는 신호 처리부;를 구비한다.

바람직하게는 상기 스피커의 음향신호 입력단자중 마이너스 단자는 상기 음향신호 입력단과 접속되고, 상기 스피커의 음향신호 입력단자중 플러스 단자는 그라운드 단자와 접속되어 있고, 상기 신호 처리부는 상기 스피커로 입력되는 신호와 상기 마이크로부터 출력되는 신호를 가산하여 출력한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 마이크 일체형 이어폰은 귀에 삽입될 수 있도록 형성된 본체 내에 설치되어 입력되는 음향신호를 출력하는 스피커와; 상기 귀로부터 발생되는 신호를 입력받을 수 있도록 상기 본체 내에 설치된 마이크로폰과; 상기 스피커로의 신호 출력을 스위칭 하는 제1스위칭부와; 상기 마이크로폰으로부터의 신호 입력을 스위칭 하는 제2스위칭부와; 상기 스피커로의 음향신호 출력과 상기 마이크로폰으로부터의 신호 입력 시기가 상호 중첩되지 않도록 상기 제1스위칭부와 상기 제2스위칭부를 제어하는 신호 처리부;를 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음향 입/출력 장치 및 이를 적용한 마이크 일체형 이어폰을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 음향 입/출력장치가 적용된 마이크 일체형 이어폰을 개략적으로 나타내 보인 단면도이다.

도면을 참조하면, 마이크 일체형 이어폰(10)은 본체(11)와, 본체(11)내에 설치된 마이크로폰(17) 및 스피커(19)를 구비한다.

본체(11)는 귀에 일부를 삽입할 수 있는 크기로 다양한 형태로 형성되되, 내부에 마이크로폰(17)과 스피커(19)를 장착할 수 있으면서 외부로부터 신호선을 삽입할 수 있도록 된 홈이 형성되어 있다.

마이크로폰(17)은 귀로부터 발생되는 신호를 입력받을 수 있도록 본체(11)내에 지지부재(15)에 의해 지지되게 설치되어 있고, 신호처리부(20)인 회로기판과 접속되어 있다. 상기 신호처리부(20)의 회로기판은 본체(11) 외부 예컨대, 마이크/이어폰 잭으로부터 본체로 이어지는 신호선 중간에 설치될 수 있음은 물론이다. 또한, 신호처리부를 본체 외부에 설치하고자 하는 경우에, 스피커의 볼륨을 조정하는 조정기가 마이크/이어폰 잭으로부터 본체로 이어지는 신호선 중간에 마련된 경우 조정기 내에 신호처리부의 회로기판이 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 지지부재(15)는 음향신호의 입출이 용이하도록 일부가 관통되게 형성되거나, 마이크로폰(17)의 일측과 본체를 상호 결합하도록 형성되는 것이 바람직하다.

스피커(19)는 진동판을 갖는 통상적인 것이 적용되며, 귀(1)의 고막을 향해 음향신호를 출력할 수 있도록 본체(11)내에 설치되어 있다.

참조부호 14는 외부기기로부터 입력되는 음향신호를 본체(11) 내부로 전송하고, 마이크로폰(17)으로 입력된 신호를 외부기기로 전송하기 위한 신호선들을 삽입할 수 있는 홀이고, 12는 스폰지와 같은 소재로 된 덮개를 끼울 수 있도록 된 걸림턱이다.

이와 같이 마이크로폰(17)과 스피커(19)가 일체로 본체(11)내에 장착되어 귀(1)에 삽입할 수 있도록 된 이어폰(10)에서 스피커(19)로부터 출력되어 마이크로폰(17)으로 유입되는 신호를 제거할 수 있도록 된 신호처리부(20)가 구비된다.

신호 처리부의 일 실시예가 도 2에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 신호 처리부(20)는 스피커(19)로 출력되는 신호와 마이크로폰(17)에서 출력되는 신호를 입력받되, 스피커에서 출력되는 신호를 이용하여 마이크로폰(17)으로부터 입력되는 신호중 스피커(19)에서 출력되는 신호의 성분을 제거하여 출력한다.

이러한 신호처리부의 바람직한 실시예가 도 3에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 신호 처리부는 가산기(22)를 구비한다.

스피커(19)의 플러스 단자(+)(19b)는 그라운드 되게 접속되어 있고, 마이너스(-)단자(19a)는 스피커로 입력되는 신호를 수신받을 수 있도록 스피커 입력신호 단자와 접속되어 있다.

이렇게 스피커 입력신호가 스피커(19)의 마이너스 단자(19a)와 접속되게 되면, 알려진 바와 같이 진동판이 역상으로 진동하게 되고, 그에 따라 스피커(19)로의 입력된 신호는 위상이 180도 만큼 반전되어 스피커(19)를 통해 출력된다.

신호 감쇄부(21)는 스피커(19)로의 입력신호의 레벨과 마이로로폰(17)을 통해 입력되는 스피커(17)의 출력신호의 레벨이 같아 질 수 있도록 스피커(19)로 입력된 신호의 레벨을 조정하여 출력한다.

가산기(22)는 신호 감쇄부(21)에서 출력되는 신호와 스피커(19)로부터 위상이 반전되어 마이크로폰(17)을 통해 입력되는 신호를 가산하여 출력한다.

따라서, 마이크로폰(17)으로 입력되는 신호중 인체의 성대에서 발성되어 상호 연통된 구강부의 일부인 귀(1)를 통해 전송되는 신호 이외의 스피커(19)를 통해입력되는 신호는 가산기(22)에서 신호 감쇄부(21)를 통해 입력되는 신호와 차감되어 제거된다.

도시되지은 않았지만, 스피커(19)로 입력되는 신호를 증폭하여 스피커(19)로 출력하도록 증폭기가 더 구비될 수 있다.

이러한 신호 처러부는 도 4에 도시된 바와 같이 수동소자를 이용하여 구성될 수 있다.

도 4에서, 참조부호 21a는 입력신호를 분배 저항에 의해 감쇄하는 신호 감쇄부이고, 직렬상으로 연결된 저항소자와 커패시터로 된 참조부호 22a는 신호 감쇄부(21a)로부터 출력되는 신호와 마이크로폰(17)으로부터 입력되는 신호를 가산하여 출력하는 가산기이다.

또 다르게는, 신호처리부(20)는 배터리(미도시)를 채용하여 도 5에 도시된 바와 같이 능동소자를 통해 구성될 수도 있다.

도 5에서, 참조부호 21b는 OP앰프를 이용한 버퍼 및 앞서 도 4에서와 동일한 방식의 전압 분배에 의한 신호 감쇄기이고, 참조부호 23또한 버퍼이고, 참조부호 22b는 가산기이다.

한편, 마이크로폰(17)을 통해 입력되는 스피커(17)의 출력신호를 상쇄시키는 방식과는 다른 방식의 예가 도 6에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 음향 입 출력/장치는 제1 및 제2 스위칭부(31)(41), 제1 및 제2 로우패스 필터(LPF)(32)(42), 스피커(19), 마이크로폰(17), 스위칭 제어부(50)를 구비한다.

제1스위칭부(31)는 스피커 입력신호 단자를 통해 입력되는 신호의 스피커(19)로의 출력을 선택적으로 온/오프 할 수 있는 스위치 소자가 적용된다.

제2스위칭부(41)는 마이크로폰(17)으로부터 입력되는 신호의 마이크로폰 출력단자로의 출력을 선택적으로 온/오프 할 수 있는 스위치 소자가 적용된다.

제1 및 제2 로우 패스필터(32)(42)는 20KHz 이하의 저주파 성분을 필터링하여 출력할 수 있는 것이 적용되는 것이 바람직하다.

스위칭 제어부(50)는 제1스위칭부(31)와 제2스위칭부(41)가 중첩되지 않으면서 교번으로 스위치온 될 수 있도록 제1스위칭부(31)와 제2스위칭부(41)를 제어한다.

바람직하게는 제1스위칭부(31)와 제2스위칭부(41)의 스위칭 주기는 가청 주파수 이상 예컨대 20KHz 이상으로 적용된다.

제1스위칭부(31)와 제2스위칭부(41)에 적용되는 스위치 소자의 타입에 따라 스위칭 제어부(50)의 구성은 다양하게 적용될 수 있다.

예컨대, 제1스위칭부(31)가 하이레벨에 턴온되는 소자가 적용되거나 그에 대응되는 회로로 구성되고, 제2스위칭부(41)는 로우레벨에 턴온되는 소자가 적용되거나 그에 대응되는 회로가 구성되는 경우, 스위칭 제어부(50)는 설정된 주파수로 발진하는 구형파 발진기를 적용하여, 발진신호를 동일 출력라인을 통해 분기시켜 제1스위칭부(31)와 제2스위칭부(41)에 인가하도록 구성되면 된다.

이와는 다르게, 제1스위칭부(31)와 제2스위칭부(41)가 동일한 레벨의 신호에 턴온되는 소자가 적용되거나 그에 대응되는 회로로 구성되는 경우, 스위칭제어부(50)는 설정된 주파수로 발진하는 구형파 발진기를 적용하되, 어느 하나의 스위칭부로는 발진신호 그대로 출력하고, 타 스위칭부로는 발진신호를 반전시켜 인가하도록 구성되면 된다.

이상에서 설명된 음향 입/출력 장치는 이어폰 이외에도, 마이크로폰과 스피커를 근접 배치하고자 하는 각종 오디오 기기용으로 적용할 수 있음은 물론이다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 음향 입/출력 장치 및 이를 적용한 마이크 일체형 이어폰에 의하면, 마이크로폰과 스피커를 근접되게 함께 장착할 수 있어 구조를 단순화 시킬 수 있을 뿐만아니라, 신호 간섭을 억제시켜 음질의 왜곡을 억제할 수 있다.

Claims (8)

1. 입력되는 음향신호를 출력하는 스피커와;

   마이크로폰과;

   상기 마이크로폰으로부터 입력되는 신호중 상기 스피커에서 출력되는 신호의 성분을 제거하여 출력하는 신호 처리부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 음향 입/출력 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스피커의 음향신호 입력단자중 마이너스 단자는 상기 음향신호 입력단과 접속되고, 상기 스피커의 음향신호 입력단자중 플러스 단자는그라운드 단자와 접속되어 있고,

   상기 신호 처리부는 상기 스피커로 입력되는 신호와 상기 마이크로부터 출력되는 신호를 가산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 음향 입/출력 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 신호 처리부는

   상기 스피커로 입력되는 신호의 레벨을 설정된 감쇄율에 따라 조정하여 출력하는 신호 감쇄부와;

   상기 신호 감쇄부에서 출력되는 신호와 상기 마이크로폰에서 출력되는 신호를 가산하여 출력하는 가산기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 음향 입/출력 장치.
4. 입력되는 음향신호를 출력하는 스피커와;

   마이크로폰과;

   상기 스피커로의 신호 출력을 스위칭하는 제1스위칭부와;

   상기 마이크로폰으로부터의 신호 입력을 스위칭하는 제2스위칭부와;

   상기 스피커로의 음향신호 출력과 상기 마이크로폰으로부터의 신호 입력 시기가 상호 중첩되지 않도록 상기 제1스위칭부와 상기 제2스위칭부를 제어하는 신호 처리부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 음향 입/출력 장치.
5. 귀에 삽입될 수 있도록 형성된 본체 내에 설치되어 입력되는 음향신호를 출력하는 스피커와;

   상기 귀로부터 발생되는 신호를 입력받을 수 있도록 상기 본체 내에 설치된 마이크로폰과;

   상기 마이크로폰으로부터 입력되는 신호중 상기 스피커에서 출력되는 신호의 성분을 제거하여 출력하는 신호 처리부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크 일체형 이어폰.
6. 제5항에 있어서, 상기 스피커의 음향신호 입력단자중 마이너스 단자는 상기 음향신호 입력단과 접속되고, 상기 스피커의 음향신호 입력단자중 플러스 단자는 그라운드 단자와 접속되어 있고,

   상기 신호 처리부는 상기 스피커로 입력되는 신호와 상기 마이크로부터 출력되는 신호를 가산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 마이크 일체형 이어폰.
7. 제6항에 있어서, 상기 신호 처리부는

   상기 스피커로 입력되는 신호의 레벨을 설정된 감쇄율에 따라 조정하여 출력하는 신호 감쇄부와;

   상기 신호 감쇄부에서 출력되는 신호와 상기 마이크로폰에서 출력되는 신호를 가산하여 출력하는 가산기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크 일체형 이어폰.
8. 귀에 삽입될 수 있도록 형성된 본체 내에 설치되어 입력되는 음향신호를 출력하는 스피커와;

   상기 귀로부터 발생되는 신호를 입력받을 수 있도록 상기 본체 내에 설치된 마이크로폰과;

   상기 스피커로의 신호 출력을 스위칭 하는 제1스위칭부와;

   상기 마이크로폰으로부터의 신호 입력을 스위칭 하는 제2스위칭부와;

   상기 스피커로의 음향신호 출력과 상기 마이크로폰으로부터의 신호 입력 시기가 상호 중첩되지 않도록 상기 제1스위칭부와 상기 제2스위칭부를 제어하는 신호 처리부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크 일체형 이어폰.