KR20070059941A - Spring structure embedded microphone, speaker and speech recognition/synthesizing device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 Membrane 및 cantilever 형 마이크로폰 및 스피커의 구조이다. 1 is a structure of a conventional Membrane and cantilever type microphone and speaker.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로폰 및 스피커를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a microphone and a speaker according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로폰 및 스피커의 불연속 집중질량 시스템으로의 수학적 모델링이다.3 is mathematical modeling of a discrete concentrated mass system of a microphone and a speaker according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로폰 및 스피커이다.4 is a microphone and a speaker according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 서로 다른 고유진동수를 가지는 마이크로폰 및 스피커를 이용한 다채널 마이크로폰 및 다채널 스피커이다.5 is a multi-channel microphone and a multi-channel speaker using a microphone and a speaker having different natural frequencies according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 서로 다른 고유진동수를 가지는 마이크로폰 및 스피커를 이용한 마이크로 혹은 나노 크기의 악기이다.6 is a micro or nano sized instrument using a microphone and a speaker having different natural frequencies according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 마이크로폰 및 스피커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핸드폰이나 PDA등의 휴대용 개인용 터미널에 장착될 수 있는 초소형 마이크로폰 및 스피커에 관한 것이다. The present invention relates to a microphone and a speaker, and more particularly to a micro microphone and a speaker that can be mounted in a portable personal terminal such as a mobile phone or a PDA.
종래의 마이크로폰은 진동판의 떨림현상을 압전현상, 전기저항, 혹은 정전용량의 원리를 이용하여 전기적인 신호로 바꾼다. 또한 종래의 스피커는 압전현상이나 정전용량의 원리를 이용하여 전기적인 신호를 진동음으로 바꾸는 기술을 사용한다. 이러한 기술들은 반도체 공정기술을 통해서 더욱 가속되었다. The conventional microphone converts the vibration of the diaphragm into an electrical signal using the principle of piezoelectric, electrical resistance, or capacitance. In addition, the conventional speaker uses a technique of converting an electrical signal into a vibrating sound using the principle of piezoelectric phenomenon or capacitance. These technologies are further accelerated through semiconductor process technology.
종래의 마이크로폰이나 스피커는 진동판의 주변이 모두 고정부에 연결이 되어 평판 공진을 이용하는 형태이다. 평판 공진을 이용할 경우 외부에서의 진동음이 평판을 충분히 진동시키기 위해서는 큰 에너지가 요구된다. 또한, 진동판의 진동량은 진동판 중앙에서 가장 크나 그 진동에 의한 응력이 판 전체에 분포되어있고 감지부를 판 전체에 분포하여 감도가 떨어진다. In the conventional microphone or speaker, all of the periphery of the diaphragm is connected to the fixing part to use a plate resonance. When the plate resonance is used, large energy is required for the external vibration sound to sufficiently vibrate the plate. In addition, the vibration amount of the diaphragm is the largest in the center of the diaphragm, but the stress caused by the vibration is distributed throughout the plate, and the sensing unit is distributed throughout the plate, thereby decreasing sensitivity.
스피커의 경우 진동 평판을 진동시켜줄 때 많은 에너지가 요구된다. 이러한 이유로 종래의 압전 및 정전 용량형 스피커는 음압 레벨이 전반적으로 떨어진다. 특히 대략 1kHz이하의 낮은 주파수에서는 요구되는 음압 레벨이 얻어지지 않는 문제점이 있다. 종래의 마이크로폰과 스피커는 평판진동에 근거하여 설계함으로 인하여 고감도, 고성능을 위해서 진동판을 얇게 제작해야만 한다.Speakers require a lot of energy to vibrate the vibrating plate. For this reason, the piezoelectric and capacitive speakers of the prior art generally fall in sound pressure levels. In particular, there is a problem that the required sound pressure level is not obtained at a low frequency of about 1 kHz or less. Conventional microphones and speakers are designed on the basis of vibration of the plate, so the diaphragm must be made thin for high sensitivity and high performance.
또한 종래의 음성인식을 위한 마이크로폰이나 음성합성을 위한 스피커는 하나의 고유진동수를 갖는 구조로 만들고 필요할 때 각각의 단품들을 모아서 다채널을 구성한다. 예를 들면, 음성인식이나 음성신호의 변조를 위해서 현재 하나의 마 이크로폰으로 음성신호를 받아들여서 그 신호를 디지털화하여 음을 처리한다. 하지만, 하나의 마이크로폰이 모든 주파수에서 일정한 민감도를 유지하기가 힘들므로 신호자체의 왜곡이 일어난다.In addition, a conventional microphone for speech recognition or a speaker for speech synthesis has a structure having one natural frequency, and when necessary, the individual components are collected to form a multi-channel. For example, for voice recognition or modulation of a voice signal, a voice signal is currently received by one microphone and the signal is digitized to process sound. However, it is difficult for one microphone to maintain a constant sensitivity at all frequencies, resulting in distortion of the signal itself.
이처럼, 마이크로폰 또는 스피커가 하나의 고유진동수만을 갖는 진동판으로 제작되어 있다면 낮은 주파수대와 높은 주파수대의 성능을 모두 만족시키기는 어렵다. 또한 다양한 주파수의 복합 음이 들어올 때 이를 주파수 성분별로 분해하기 위하여는 성능이 우수한 A/D(Analog to digital)변환기가 필요하다. As such, if the microphone or the speaker is made of a diaphragm having only one natural frequency, it is difficult to satisfy the performance of both the low frequency band and the high frequency band. In addition, in order to decompose complex sounds of various frequencies by frequency components, an A / D (Analog to digital) converter having excellent performance is required.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 공정을 통하여 마이크로폰 과 스피커를 소형화하는데 있어서, 저주파 진동에도 민감하고, 고유진동수 및 대역폭을 자유롭게 설계할 수 있는 마이크로폰 및 스피커를 제공한다. 또한 민감도를 높인 마이크로폰 및 저주파 및 고주파에서 저전력으로 고성능의 음압 레벨을 갖는 스피커를 제공한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a microphone and a speaker that are sensitive to low frequency vibration and can freely design a natural frequency and a bandwidth in miniaturizing a microphone and a speaker through a semiconductor process. It also provides microphones with increased sensitivity and speakers with high performance sound pressure levels at low power at low and high frequencies.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 음성인식이나 음성신호의 변조를 위하여 다수의 진동판을 통하여 각 주파수 별로 음을 받아들이는 음성인식장치 및 각 주파수 별로 음을 발생시키는 음성합성장치를 제공한다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a speech recognition device for receiving sound at each frequency and a speech synthesis apparatus for generating sound at each frequency through a plurality of diaphragms for speech recognition or modulation of the voice signal.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 마이크로 폰의 일 실시예는 프레임, 적어도 하나의 진동판, 소정의 판 스프링 구조를 가지며 프레임과 진동판에 연결되는 적어도 하나의 탄성부 및 탄성부에 위치하여 탄성부에 전해지는 진동 판의 진동을 감지하는 적어도 하나의 센서부를 가진다.One embodiment of the microphone according to the present invention for achieving the technical problem is a frame, at least one diaphragm, has a predetermined leaf spring structure and at least one elastic portion and an elastic portion connected to the frame and the diaphragm elastic part At least one sensor unit for detecting the vibration of the vibration plate transmitted to the.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 스피커의 일 실시예는 프레임, 적어도 하나의 진동판, 소정의 판 스프링 구조를 가지며 프레임과 진동판에 연결되는 적어도 하나의 탄성부 및 탄성부에 위치하여 전기 신호에 따라 탄성판을 가진하는 적어도 하나의 가진부를 가진다.One embodiment of the speaker according to the present invention for achieving the above technical problem is a frame, at least one diaphragm, has a predetermined leaf spring structure and is located at least one elastic portion and elastic portion connected to the frame and the diaphragm to the electrical signal Thus having at least one excitation with an elastic plate.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 음성인식장치의 일 실시예는 프레임, 복수의 진동판, 프레임과 복수의 진동판에 연결되는 서로 다른 고유진동수를 위한 물리적 특성을 가지는 스프링 구조를 가지는 복수의 탄성부, 탄성부에 위치하여 탄성부에 전해지는 진동판의 진동을 감지하는 복수의 센서부, 센서부가 감지한 음성신호의 주파수 특성을 기초로 음성인식을 하는 음성인식부를 가진다.One embodiment of the voice recognition device according to the present invention for achieving the technical problem is a plurality of elastic parts having a spring structure having a physical characteristic for the frame, a plurality of vibration plates, different natural frequencies connected to the frame and the plurality of vibration plates And a plurality of sensor units positioned in the elastic unit and sensing the vibration of the diaphragm transmitted to the elastic unit, and a voice recognition unit performing voice recognition based on frequency characteristics of the voice signal detected by the sensor unit.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 음성합성장치의 일 실시예는 프레임, 집중질량을 가지는 복수의 진동판, 프레임과 복수의 진동판에 연결되고 서로 다른 고유진동수를 위한 물리적 특성을 가지는 스프링 구조를 가지는 복수의 탄성부, 탄성부에 위치하여 탄성부에 전해지는 전기 신호에 따라 진동판을 진동하는 복수의 구동부 및 음성신호의 주파수 특성을 기초로 구동부를 구동시켜 음성신호를 합성 또는 변조하는 음성합성부를 가진다.One embodiment of the speech synthesis apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem has a frame, a plurality of diaphragms having a concentrated mass, a spring structure connected to the frame and a plurality of diaphragms and having physical characteristics for different natural frequencies A plurality of elastic parts, a plurality of driving parts located in the elastic part and vibrating the diaphragm according to an electric signal transmitted to the elastic part, and a voice synthesizing part for synthesizing or modulating the voice signal by driving the driving part based on the frequency characteristic of the voice signal. .
이처럼 본 발명은 집중질량을 갖는 진동판을 이용하여 불연속 집중 질량 시스템으로 근사되는 형태로 제작하여 저주파 진동에도 민감하고, 고유진동수 및 대역폭을 자유롭게 설계할 수 있는 마이크로폰 및 스피커를 제공한다.As such, the present invention provides a microphone and a speaker that are sensitive to low frequency vibration by using a diaphragm having a concentrated mass, which is sensitive to low frequency vibration, and which can freely design natural frequencies and bandwidths.
또한 응력이 집중되는 부분인 판 스프링부분에 압전재료나 전기저항재료를 위치시켜 민감도를 높인 마이크로폰 및 저주파 및 고주파에서 저전력으로도 고성능의 음압 레벨을 갖는 스피커를 제공한다. In addition, the piezoelectric material or the electric resistance material is placed in the leaf spring portion, where the stress is concentrated, to provide a microphone having high sensitivity and a speaker having a high sound pressure level even at low power at low and high frequencies.
또한 본 발명은 음성인식이나 음성신호의 변조를 위하여 각 주파수 별로 음을 받아들이면서 각 주파수 별로 음을 발생시키는 초소형 다채널 마이크로폰과 스피커를 제공한다.In addition, the present invention provides a micro multi-channel microphone and a speaker for generating a sound for each frequency while receiving a sound for each frequency for voice recognition or modulation of the voice signal.
도 1은 종래의 Membrane 및 cantilever 형 마이크로폰 및 스피커의 구조이다. 도 1a는 멤브레인(Membrane)형 이고, 도 1b는 캔틸레버(Cantilever) 형이다.1 is a structure of a conventional Membrane and cantilever type microphone and speaker. FIG. 1A is a membrane type, and FIG. 1B is a cantilever type.
도 1을 참조하면, 종래에는 마이크 또는 스피커의 진동판이 멤브레인(Membrane)이나 캔틸레버(Cantilever) 형태로 제작되었다. 멤브레인 구조의 마이크로 폰은 감도가 낮다. 켄틸레버 형태로 만든 마이크로폰은 감도는 우수하나, 반도체 공정으로 만들 때 응력으로 인해 캔틸레버가 초기상태에 휘어져 있고 충격에 약하다는 단점이 있다. Referring to FIG. 1, in the related art, a diaphragm of a microphone or a speaker is manufactured in the form of a membrane or a cantilever. The microphone of the membrane structure has low sensitivity. The microphone made of the cantilever type has excellent sensitivity, but the disadvantage is that the cantilever is bent at an initial state due to the stress when the semiconductor process is made, and it is weak to impact.
멤브레인형이나 캔틸레버형 스피커의 경우에는 다음과 같은 단점이 있다. 멤브레인형 스피커의 경우 같은 전력으로 평판진동을 일으켜야 하므로 에너지가 많이 들어 음압레벨을 높일수가 없어서 성능이 저하된다. 캔틸레버형 스피커의 경우 상대적으로 전력소모가 적으나 대칭구조가 아니어서 열이나 제작시 응력에 의해서 그 고유진동수가 다소 달라서 주파수 값이 달라진다.Membrane or cantilever type speaker has the following disadvantages. In the case of membrane-type speaker, the vibration must be caused by the same power, so the energy level is too high and the sound pressure level cannot be increased. The cantilever type speaker consumes relatively little power but is not a symmetrical structure, so its natural frequency is slightly different due to heat or stress during fabrication.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로폰 및 스피커이다. 도 2는 유연한 스프링 구조를 갖는 마이크로폰 및 스피커 구조이다. 도 2a 및 도 2b는 원판형이다. 도 2a는 위에서 본 도면이고, 도 2b는 단면도이다. 도 2c는 사각판형이다.2 is a microphone and a speaker according to an embodiment of the present invention. 2 is a microphone and speaker structure having a flexible spring structure. 2A and 2B are disc shaped. 2A is a view from above and FIG. 2B is a sectional view. 2C is a square plate shape.
도 2를 참조하면, 마이크로폰 및 스피커는 진동판(210a, 210b, 210c) 및 판 스프링 구조를 가지는 탄성부(220a, 220b, 220c)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the microphone and the speaker include diaphragms 210a, 210b and 210c and elastic parts 220a, 220b and 220c having a leaf spring structure.
원판 형의 경우 진동판이 지면의 수직방향으로 진동할 때 원판 주위에 위치한 얇은 판들이 함께 굽혀지면서 지면의 수직방향으로 함께 움직인다. 따라서, 진동판을 잡고 있는 얇은 스프링 구조의 원판 부분들이 실제로 응력 및 변형을 일으키게 되고 진동판은 변형 및 응력이 존재하지 않는다.In the case of disc type, when the diaphragm vibrates in the vertical direction of the ground, the thin plates located around the disc are bent together and move together in the vertical direction of the ground. Thus, the thin spring structure disc portions holding the diaphragm actually cause stress and deformation and the diaphragm is free of deformation and stress.
도 2b를 참조하면, 본 발명에 의한 마이크로폰 및 스피커는 두꺼운 판에서 아래쪽 부분을 파서 위쪽의 얇은 부분을 제작한다. 얇게 제작된 부분에서 중앙부분은 진동판으로 하고 주변으로 탄성부를 제작하면 진동판은 위아래로 민감도가 크게 진동하게 된다.Referring to Figure 2b, the microphone and the speaker according to the present invention by digging the lower portion in the thick plate to produce a thin upper portion. In the thin part, the central part is a diaphragm, and when the elastic part is manufactured around, the diaphragm vibrates with high sensitivity.
도 2c를 참조하면, 도 2c의 진동판(210c)과 탄성부(220c)는 원형이 아닌 직각형태이지만 두께가 얇게 제작되어 얇게 제작된 부분에서 중앙부분은 진동판으로 하고 주변으로 탄성부를 제작하면 진동판은 위아래로 민감도가 크게 진동하게 된다.Referring to FIG. 2c, the diaphragm 210c and the elastic part 220c of FIG. 2c have a right angle, not a circular shape, but the thickness is made thin so that the diaphragm is the diaphragm in the thin part and the diaphragm is made around. Sensitivity will vibrate up and down.
도 2와 같은 구조로 제작이 된 마이크로폰은 작은 음압에도 진동을 일어나게 되어 더욱 민감한 성능을 얻게 된다. 도 2와 같은 구조로 제작된 스피커는 같은 파워로 구동할 때 멤브레인을 움직일 때 사용되는 에너지 보다 훨씬 적은 에너지로 같은 변위가 얻어지므로 음압을 높게 만들 수 있다. The microphone manufactured with the structure as shown in FIG. 2 generates vibration even at a small sound pressure, thereby obtaining more sensitive performance. The speaker manufactured with the structure as shown in FIG. 2 can make the sound pressure higher because the same displacement is obtained with much less energy than the energy used to move the membrane when driven at the same power.
본 발명의 마이크로 폰 또는 스피커는 반도체 공정을 근간으로 하여, 진동판이 불연속 집중질량에 기초한 선형 진동을 할 수 있는 원리를 이용한다. 즉, 유 연한 판 스프링구조와 집중질량을 가지는 진동판 구조에서 진동판의 두께 및 질량을 조절하거나 판 스프링 구조의 폭, 두께 그리고 길이를 조절하여 고감도 마이크로 폰 또는 스피커를 만들 수 있다.The microphone or speaker of the present invention uses the principle that the diaphragm can perform linear vibration based on discontinuous concentrated mass based on the semiconductor process. That is, in a diaphragm structure having a flexible leaf spring structure and a concentrated mass, a high sensitivity microphone or a speaker may be manufactured by adjusting the thickness and mass of the diaphragm or adjusting the width, thickness, and length of the leaf spring structure.
본 발명은 유연한 판 스프링 구조를 채택하여 진동판이 불연속 시스템의 집중질량 운동방정식을 따라 진동하는 원리를 이용한다. 따라서, 진동판의 움직임이 민감하게 측정되어 고감도의 마이크로폰을 제작할 수 있고, 진동판의 움직임에 사용되는 에너지가 적으므로 말미암아 고성능의 스피커폰을 제작할 수 있다. The present invention adopts a flexible leaf spring structure to utilize the principle that the diaphragm vibrates according to the concentrated mass motion equation of the discontinuous system. Therefore, the movement of the diaphragm is sensitively measured to produce a microphone of high sensitivity, and because the energy used for the movement of the diaphragm is low, a high performance speakerphone can be manufactured.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로폰 및 스피커의 불연속 집중질량 시스템으로의 수학적 모델링이다. 도 3a는 상면 모델링이고, 도 3b는 측면 모델링이다.3 is mathematical modeling of a discrete concentrated mass system of a microphone and a speaker according to an embodiment of the present invention. 3A is top modeling and FIG. 3B is lateral modeling.
종래의 캔틸레버형 마이크로 폰 또는 스피커는 한쪽이 오픈 되어있기 때문에 발생하는 열적인 변형 및 공정상의 응력에 의한 휨 현상에 따라 발생하는 고유진동수의 불안정성이 일어난다. 하지만, 본 발명의 일 실시예와 같은 원판 형의 경우 상하좌우 대칭형으로 제작되었으므로 열이나 응력에 대해서 강인한 구조가 되어 고유진동수의 외란에 대한 불안정성이 매우 작다. 원판 형 구조에서 고유진동수를 자유롭게 설계하고자 한다면 스프링상수와 집중질량을 조절해서 설계를 할 수 있다.In the conventional cantilever type microphone or speaker, one side is open, and thus, instability of the natural frequency occurs due to thermal deformation and bending due to process stress. However, in the case of a disc like the one embodiment of the present invention because it is manufactured in symmetrical top, bottom, left and right symmetrical shape is a strong structure against heat or stress, the instability of the natural frequency disturbance is very small. If you want to design natural frequency freely in disk structure, you can design by adjusting spring constant and concentrated mass.
도 3을 참조하면, 집중하중을 가진 진동판(310)과 주변을 잡고 있는 스프링(320) 구조를 가지는 불연속 집중질량시스템으로 모델링 될 수 있다. 이러한 수학적 모델링에 의하여, 마이크로폰이나 스피커를 설계함에 있어서 평판진동방정식이 아닌 집중질량을 가진 불연속 시스템으로 해석해서 진동방정식을 구할 수 있다.Referring to FIG. 3, it may be modeled as a discontinuous concentrated mass system having a structure of a diaphragm 310 having a concentrated load and a
본 발명은 마이크로 폰 또는 스피커를 집중질량을 가진 불연속 시스템으로 해석하여 고유진동수를 쉽게 설계한다. 이때, 설계변수로 잡을 수 있는 것은 스프링 및 진동판의 두께, 재질, 스프링 판의 폭, 길이 등이 있다. The present invention analyzes a microphone or a speaker as a discrete system with a concentrated mass to easily design natural frequencies. At this time, the design variables can be caught, such as the thickness of the spring and the diaphragm, the material, the width, the length of the spring plate.
도 3의 수학적 모델링을 이용한 방정식은 다음과 같다.Equation using the mathematical modeling of Figure 3 is as follows.
여기서,는 가진하는 외부 진동음, 은 진동판의 질량, 는 판 스프링 구조에서의 유효 스프링 상수이며, 는 지면의 수직방향으로의 진폭이다. 이때 이 진동판 구조에서 얻어지는 고유진동수는 다음과 같다. here, Having external vibrating sound, Is the mass of the diaphragm, Is the effective spring constant in the leaf spring structure, Is the amplitude in the vertical direction of the ground. At this time, the natural frequency obtained from the diaphragm structure is as follows.
물론 FEM 해석을 통해서 본 구조를 해석하여 마이크로폰 및 스피커의 고유진동수를 해석하여 설계할 수 있다. 하지만 집중질량을 갖도록 구조 자체를 진동판과 스프링 판 부분으로 분리해서 설계하는 것은 본 발명의 범주에 속한다. Of course, this structure can be analyzed through FEM analysis to design natural frequencies of microphones and speakers. However, it is within the scope of the present invention to design the structure itself into a diaphragm and a spring plate portion to have a concentrated mass.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로폰 및 스피커이다. 센서부(430) 또는 가진부(460)가 응력 및 변형력이 최대인 지역에 위치하였다. 도 4a는 원판형에서 응력 및 변형력이 최대인 지역을 나타내고, 도 4b는 사각판형에서 응력 및 변형력이 최대인 지역을 나타낸다.4 is a microphone and a speaker according to an embodiment of the present invention. The sensor portion 430 or the excitation portion 460 is located in the region where the stress and strain force are maximum. FIG. 4A shows the area where the stress and the deformation force is the maximum in the disk shape, and FIG. 4B shows the area where the stress and the deformation force is the maximum in the square plate shape.
도 4를 참조하면, 진동판(410, 440)이 움직일 때 응력과 변형이 가장 많이 일어나는 곳은 빗금이 있는 타원 지역이다. 따라서 마이크로폰을 제작할 경우 이 곳에 응력을 측정하는 압전 재료나 전기저항 재료로 이루어진 센서부(430)를 위치시킨다면 가장 민감도를 높일 수 있다. 물론 스피커를 제작하는 경우에도, 빗금 친 부분에 압전 재료나 PZT로 이루어진 가진부(460)를 설치한다면 진동판(410, 440)을 가장 효과적으로 진동시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, where the stresses and deformations occur most when the diaphragms 410 and 440 move, the elliptical area with a hatch is shown. Therefore, when the microphone is manufactured, the sensitivity may be increased by placing the sensor unit 430 made of a piezoelectric material or an electrical resistance material measuring stress there. Of course, even in the case of manufacturing the speaker, if the excitation portion 460 made of piezoelectric material or PZT in the hatched portion can be vibrated the most effective vibration plate (410, 440).
정전용량방식을 사용하여 마이크로폰이나 스피커를 제작하는 경우에는 응력이나 변형이 최대인 점이 직접적으로 사용된다기보다는 판 스프링 구조의 탄성부(420, 450)에 의해서 저주파 음향대역에서의 감도 및 성능이 우수하다. When the microphone or speaker is manufactured using the capacitive method, the maximum stress or deformation is not directly used, but the sensitivity and performance in the low frequency band are excellent by the elastic parts 420 and 450 of the leaf spring structure. Do.
본 발명의 특징인 유연한 판 스프링 구조를 사용하면 진동판(410, 440)이 움직일 때 탄성부(420) 또는 가진부(460)의 유연한 부분에 응력이 집중되므로 센서부(430)를 응력이 집중되는 곳에 위치하면, 기계적으로 민감도가 높이는 효과가 있다. 또한, 응력이 집중 되는 곳을 이용하여 브리지회로를 구성하면 회로적으로도 더욱더 높은 민감도를 얻을 수 있다.When the flexible plate spring structure, which is a feature of the present invention, stresses are concentrated on the flexible part of the elastic part 420 or the excitation part 460 when the diaphragm 410 and 440 moves, the stress is concentrated on the sensor part 430. If the position is located, the sensitivity is mechanically increased. In addition, if a bridge circuit is constructed using a place where stress is concentrated, a higher sensitivity can be obtained even in a circuit.
또한 스피커 구조에서는 응력이 집중되는 곳에 압전소자 혹은 정전 용량형 구동기 등의 가진부(460)를 위치시키면 유연한 판 스프링 구조에 의하여 저전력으로도 높은 음압 레벨을 얻을 수 있는 효과가 발생한다. In addition, in the speaker structure, when the excitation portion 460 such as a piezoelectric element or a capacitive driver is positioned where stress is concentrated, a high sound pressure level can be obtained even at low power by a flexible leaf spring structure.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 서로 다른 고유진동수를 가지는 마이크로폰 및 스피커를 이용한 다채널 마이크로폰 및 스피커이다. 도 5a는 다채널 마이크 이고, 도 5b는 다채널 스피커이다. 도 5를 참조하면, 복수개의 마이크로폰 및 스피커를 다채널로 구현하여 각각의 마이크로폰 및 스피커를 다양한 고유진동수를 갖게 하여 하드웨어적인 주파수 변환장치로 사용할 수 있다.5 is a multi-channel microphone and a speaker using a microphone and a speaker having different natural frequencies according to an embodiment of the present invention. 5A is a multichannel microphone, and FIG. 5B is a multichannel speaker. Referring to FIG. 5, a plurality of microphones and speakers may be implemented in multiple channels, and each microphone and speaker may have various natural frequencies, and thus may be used as a hardware frequency converter.
복수개의 마이크로폰 및 스피커를 판 스프링의 두께, 폭, 길이 나 진동판의 질량을 변화시켜가면서 고유진동수를 에서부터 까지 설계하여 제작한다. 각 마이크로폰은 주파수 성분별로 각각 주파수를 받아들인다. 이를 이용하여 특정한 개인의 음색에 해당하는 주파수별 세기를 기억해서 음성인식에 사용할 수 있다. A plurality of microphones and speakers can be used to vary the natural frequency by varying the thickness, width, length of the leaf spring, or mass of the diaphragm. From Design and manufacture until. Each microphone accepts a frequency for each frequency component. By using this, the strength of each frequency corresponding to a specific individual tone can be memorized and used for speech recognition.
이렇게 하드웨어적인 다채널 마이크로 폰에 의하면 하나의 마이크로폰을 이용해서 신호를 받아 이를 디지털로 변환하여 주파수 분석을 한 후 음성인식을 하는 기존의 방법보다는 훨씬 정확한 음성인식이 가능하다. In this hardware multichannel microphone, a single microphone is used to receive a signal, convert it digitally, perform frequency analysis, and then recognize the speech more accurately than conventional methods.
반도체 집적화 공정을 이용하여, 마이크로폰을 다채널(예:256채널)로 만들어 각각의 채널별로 고유한 진동수에 최적화한다. 다채널로 만들어진 마이크로 폰을 이용하여 음성 신호를 하드웨어적으로 각 주파수 별로 받아들이며 받아들인 각 주파수별 신호 세기를 이용하여 음성인식을 한다.(도 5a)Using a semiconductor integration process, the microphone is made into multiple channels (eg 256 channels) and optimized for the unique frequency of each channel. Using a microphone made of multi-channels, a voice signal is received by hardware at each frequency, and voice recognition is performed using the received signal strength for each frequency (FIG. 5A).
각 스피커는 하나의 음성신호를 각각의 주파수별 세기(도면에서는 부터 )를 정하여 다채널로 음을 발생하며, 훨씬 실감에 가까운 음을 만들 수 있다. 또한 필요한 경우, 음을 실시간으로 변조할 수 있다. Each speaker uses one audio signal for each frequency from ) To generate sound in multiple channels, and make the sound more realistic. Also, if necessary, the sound can be modulated in real time.
반도체 집적화 공정을 이용하여, 마이크로 스피커를 다채널(예:256채널)로 만들어 각각의 채널 별로 고유한 진동수에 최적화한다. 다채널로 만들어진 마이크로 스피커를 이용하여 음성 신호를 하드웨어적으로 각 주파수 별로 발생시켜 복합음을 만들거나 음성을 변조한다(도 5b)Using a semiconductor integration process, the micro-speakers are made into multiple channels (eg 256 channels) to optimize for the unique frequency of each channel. Using a multi-channel micro speaker to generate a voice signal for each frequency in hardware to produce a composite sound or modulate the voice (Fig. 5b)
본 발명의 특징인 다채널 마이크로폰 및 스피커를 이용하면, 다채널 마이크 로폰의 경우 음성신호를 각 주파수별로 민감하게 만든 각각의 채널을 통하여 그 세기를 받아들여 하드웨어적인 주파수분리가 가능하다. 다채널 스피커의 경우 저주파에서부터 고주파까지 모든 주파수대역의 음을 저전력 고성능으로 발생시킬 수 있다.By using the multi-channel microphone and the speaker of the present invention, in the case of the multi-channel microphone, the frequency can be received by hardware through each channel that makes the voice signal sensitive to each frequency. In the case of multi-channel speakers, the sound of all frequencies from low to high frequency can be generated at low power and high performance.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 서로 다른 고유진동수를 가지는 마이크로폰 및 스피커를 이용한 마이크로 혹은 나노 크기의 악기이다. 도 6을 참조하면, 다채널 스피커를 구동부(610)를 이용하여 구동시킨다.6 is a micro or nano sized instrument using a microphone and a speaker having different natural frequencies according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the multi-channel speaker is driven using the
반도체 집적화 공정을 이용하여, 마이크로 스피커를 다채널(예:256채널)로 만들어각각의 채널별로 고유한 진동수에 최적화한다. 스피커(611)은 주파수1의 오디오를 스피커(612)은 주파수2의 오디오를 스피커(613)은 주파수3의 오디오를 발생시킨다. 이처럼, 다채널로 만들어진 마이크로 스피커를 이용하여 하드웨어적으로 오디오를 각 주파수 별로 발생시켜 음향을 발생시킨다. Using a semiconductor integration process, the micro-speakers are multi-channel (eg 256-channel), optimized for the unique frequency of each channel. The
즉, 다채널로 만들어진 진동판에 직접 신호를 주어 마이크로/나노 사이즈의 악기(예컨데 마이크로/나노 피아노, 마이크로/나노 실로폰) 기능을 갖도록 제작할 수 있다.That is, it can be manufactured to have a micro / nano sized instrument (eg, micro / nano piano, micro / nano xylophone) by directly giving a signal to a diaphragm made of multichannels.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 마이크로 폰 및 스피커는 반도체 공정을 통하여 집중질량을 갖는 진동판을 이용하여 불연속 집중 질량 시스템으로 근사되는 형태로 제작하여 고유진동수 및 대역폭을 자유롭게 설계할 수 있다. 또한 마이크로폰은 저주파 진동에도 민감하며, 스피커는 저주파 및 고주파에서 저전력으로도 고성능의 음압 레벨을 갖는다. As described above, the microphone and the speaker according to the present invention can be freely designed to produce a natural frequency and bandwidth by using a diaphragm having a concentrated mass through a semiconductor process to approximate a discrete concentrated mass system. The microphone is also sensitive to low frequency vibrations, and the speakers have high performance sound pressure levels at low and high frequency, even at low power.
또한 본 발명에 의한 마이크로 폰 및 스피커는 음성인식이나 음성신호의 변조를 위하여 각 주파수 별로 음을 받아들이면서 각 주파수 별로 음을 발생시킬 수 있어 간단히 하드웨어적 음성인식과 음성합성이 가능하다.In addition, the microphone and speaker according to the present invention can generate a sound for each frequency while receiving a sound for each frequency for voice recognition or modulation of a voice signal, it is possible to simply hardware recognition and voice synthesis.
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