KR20090039677A - 전자음향 트랜스듀서 장치, 트랜스듀서 모듈, 카메라, 휴대용 통신 장치, 보청기 및 기록 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 2 개, 바람직하게는 3 개의 전방향 트랜스듀서 소자를 구비한 전자음향 트랜스듀서 장치로 구성된 풍잡음 제거 장치에 관한 것이다. 노출된 구조체는 얇은 음향 저항성 재료 층으로 덮인다. 소자의 전기적 출력은 함께 더해져 신호 대 잡음비가 증가한 출력 신호를 공급한다.

Description

전자음향 트랜스듀서 장치, 트랜스듀서 모듈, 카메라, 휴대용 통신 장치, 보청기 및 기록 장치{WIND NOISE REJECTION APPARATUS}

본 발명은 전자음향 트랜스듀서의 사용에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마이크로폰의 경우에 풍잡음(wind noise)의 영향을 감소시키는 전자 회로에 관련된 장치에 관한 것이다.

마이크로폰에 관하여 풍잡음으로 인한 문제점은 잘 알려져 있으며 다수의 해결책이 제안되어 왔다. 이러한 제안은 종종 마이크로폰의 비용을 상당히 증가시키는 복잡한 신호 처리 장비의 사용을 필요로 해왔다. 마이크로폰에 몇몇 종류의 방풍 스크린을 제공하는 것과 같이 효과적일 수 있는 간단한 해결책도 제안되었지만, 매우 부피가 크다.

본 발명은 얇은 음향 저항성 재료로 덮인 복수의 전방향 트랜스듀서 소자를 포함하는 전자음향 트랜스듀서 장치를 제공한다. 소자의 출력은 함께 더해져 신호 대 잡음비가 증가한 출력 신호를 제공한다.

실제로, 3 개 또는 4 개의 소자를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 장점은 본 발명을 위해 작용하는 바람직한 음원이 있어야 한다는 요구가 없다는 것이다.

본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해, 이제 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 예로써만 설명할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로폰의 제 1 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 2는 본 발명에 따른 마이크로폰의 제 2 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 3은 도 1 또는 도 2의 마이크로폰과 함께 사용할 회로의 블록도를 도시한다.

도 4는 본 발명의 변경된 회로를 포함하는 다른 장치의 블록도를 도시한다.

본 발명의 실시예는 복수의 전방향 트랜스듀서 소자를 포함한다. 전방향 트랜스듀서 소자는 하우징 내에 트랜스듀서의 진동판이 배치되어 있으며 하우징 내에 단일 포트가 존재하는 소자이다. 서로에 대한 소자들의 배치는, 본 발명의 장점이 음원에 관하여 소자 표면의 방향에 상관없이 획득될 수 있으므로 중요하지 않다. 바꾸어 말하면, 풍잡음 제거 효과는 바람이 불고 있는 방향에 의해서도 음원에 대 한 소자의 포트의 배치에 의해서도 크게 영향을 받지 않는다.

그러나, 소자가 서로에 관하여 포트가 바람직한 음원으로부터 등거리이도록 배치되는 환경이 존재할 수 있다. 이러한 배치에서, 소자는 모두 바람직한 음원으로부터 등거리이도록 가상의 구체의 표면 상에 배치될 수 있다. 마이크로폰은 폐쇄형 기구 안에 장착되고, 공통 홀을 통해 노출된다. 또한, 마이크로폰은 마이크로폰 소자를 둘러싸거나 모든 마이크로폰 소자에 공통인 노출된 홀(들) 위에 적어도 배치될 수 있는 얇은 음향 저항성 재료를 사용하여 바람으로부터 차폐되어야 한다. 이 재료는 헤드폰의 이어 피스(ear piece)를 덮는 데 사용되는 것과 유사한 얇은 펠트(felt) 또는 음향 폼(acoustic foam)일 수 있다. 이 재료는 소자의 주파수 응답에 크게 악영향을 주어서는 안 된다.

이제 도 1을 참조하면, 도 1은 헤드폰의 이어 피스를 덮는 데 사용된 것과 유사한 얇은 펠트 또는 음향 폼일 수 있는 음향 저항성 재료 층(10)으로 덮인 2 개의 전방향 트랜스듀서 소자 A 및 B를 포함하는 장치를 도시한다. 이와 같이, 재료(10)는 소자 A 및 B의 주파수 응답에 영향을 주지 않는다. 소자 A 및 B의 출력은 함께 더해진다(빼지 않음). 소자 A 및 B의 포트 a, b는 상당히 다른 방향을 향하지만, 그럼에도 불구하고 장치의 성능에 영향을 주지 않음을 알아야 한다.

도 2를 고려하면, 3 개의 전방향 마이크로폰 소자가 있으며, 물리적으로 3 차원에 있고 공통 음원을 가리키고 있을 수 있도록 서로에 대해 배치된다. 소자는 도 1에서와 같이 재료(10)로 덮인다. 도 1의 B 및 D는 동일한 평면에 물리적으로 배치되지만, 소자 B 및 D는 일반적으로 음원을 포함하는 영역을 가리킨다. 바꾸어 말하면, 2 개의 소자의 포트는 동일한 평면에 있지만, 서로 다른 각도로 있다. 중간 소자 C는 물리적으로 소자 B 및 D와 같은 평면 위에 있지만 기울어져 있다. 따라서, C는 음원을 포함하는 영역을 가리키고 있다.

이제 도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 마이크로폰 소자의 장치에 있어서, 2 개 이상일 수 있는 모든 마이크로폰 소자의 출력을 산술적으로 더할 수 있음을 알 것이다.

전기적 출력들은 디지털 신호 처리와 같은 임의의 적합한 아날로그 또는 디지털 절차를 사용하여 동일한 신호 가중치 또는 이득을 사용하여 임의의 편리한 방법으로 함께 더해질 수 있다.

바람직한 실시예는 3 개의 전방향 마이크로폰을 이용하지만, 3 개보다 많은 마이크로폰 소자가 사용될 수 있다.

전방향 소자가 음향 저항성 재료 층을 구비하거나 음향 저항성 재료 층으로 형성된 하우징 내에 배치될 수 있음을 알아야 한다. 이와 달리, 소자는 하나 이상의 홀을 가진 케이스 내에 배치될 수 있는데, 이 케이스에서 홀만이 음향 저항성 재료 층으로 덮여야 한다. 또한, 이 재료는 예컨대, 보통 헤드폰과 관련된 상당히 얇은 종류일 수 있으므로 본 발명의 실제 제조에 부담을 주지 않는다.

의도된 사용은, 마이크로폰 소자가, 어레이가 바람직한 음원에 대하여 상대적으로 고정된 위치에 있도록 몇몇 방식으로 장착될 것이라는 점이다. 사람과 함께 사용하기 위한 마이크로폰의 경우에, 마이크로폰은 그 자체가 이어 피스 또는 헤드셋의 일부분인 붐(boom)의 종단에 부착될 수 있다. 이와 달리, 마이크로폰은 원치 않는 풍잡음의 내부 원인으로서 작용하는 산소 공급원을 구비할 수 있는 헬멧 안에 장착될 수 있거나, 마이크로폰 자체가 사용자의 입으로부터 일정 간격만큼 이격되어 있고 사용자의 얼굴에 대고 있도록 배치된 케이지(cage) 내에 마이크로폰이 위치하는 기존의 외부 방송 설비 내의 기존의 마이크로폰을 대체하는 데 사용될 수 있다. 애플리케이션은 이동 전화기와 함께 사용할 유선 또는 블루투스 PHF(개인용 핸즈 프리)를 포함한다. 마이크로폰은 디지털 또는 비디오 카메라와 함께 사용되어 바람직한 음이 카메라 거의 앞에서 나오고 있을 수 있다. 말하고 있는 사람은 풍잡음 제거에 바람직한 영향을 주지 않으면서 멈추어 있지 않거나 이동중일 수 있다.

바람직한 음원이 하나 이상의 소자의 포트의 앞에 물리적으로 배치되든 아니든, 도 1 및 도 2에 관하여 설명된 마이크로폰 소자가 어떠한 음도 강화할 것이라는 것이 강조되어야 한다. 따라서, 예를 들면, 입에 대하여 마이크로폰의 정확한 위치는 필요하지 않으며, 도 1 또는 도 2에 관하여 설명된 바와 같이 마이크로폰 소자의 어레이는, 어레이가 적합한 음원 가까이에 매달려있어서 축외(off-axis) 신호만을 수신하게 되더라도 만족스럽게 기능을 할 것이라는 점이 밝혀졌다.

도 4는 임의의 특정 애플리케이션, 예컨대, 하나 이상의 소자가 부적합한 신호를 산출하면 그 신호를 차단하는 것이 바람직한, 신호 처리를 수행하는 전자 회로를 가진 마이크로폰 어레이의 블록도를 도시한다. 아날로그 또는 디지털 해결책을 사용하여 이를 달성하는 다수의 다른 방법이 존재한다. 이 도면에서, 마이크로폰 소자 B, C 및 D는 음향 저항성 폼 재료(50)의 공통 막 층으로 덮이는 것으로 도 시된다. 소자들의 출력은, 신호들이 비교되고 최악의 영향을 받은 소자로부터의 신호는 억제되는 선택기 회로(51)에 공급된다. 이후에, 신호는 레벨 및 주파수 제어 회로(52), 신호 조절 회로(53)를 통해 공급되고, 이어서 함께 더해지며, 200 Hz 미만의 대역 통과 필터링을 적용하는 필터 회로(54)에서 처리된 후에 출력부(55)로 공급된다. 다른 노치 및 대역 통과 필터링이 제공되어 음성 주파수 대역 내의 약간 낮은 주파수 강하를 보상할 수 있다.

마이크로폰 소자의 어레이는 종래의 마이크로폰을 대체할 수 있으므로, 제조 동안 장비 안에 통합됨으로써 이러한 마이크로폰에 대한 직접 대체물로서 사용될 수 있다. 이는 제조 동안 마이크로폰 소자와 관련된 신호 가산 회로를 더 큰 장비의 부품으로서 통합함으로써 달성될 수 있다. 이와 달리, 마이크로폰 소자는 관련된 신호 가산 회로와 함께 또는 없이 이러한 편리한 방식으로 패키징될 수 있고, 모듈로서 제조업자에게 공급될 수 있다.

전방향 트랜스듀서 소자의 어레이는, 모듈 형태이든 방수될 수 있는 하우징 안에 장착되지 않을 수도 있든, 음향 저항성 재료의 얇은 층으로 덮인 구멍 어레이를 구비한다. 하우징은 예컨대, 스프링 클립에 의해 사용자의 장비의 다른 부품에 소자 어레이를 부착하는 수단을 구비할 수 있다. 본 발명은 더 큰 장비의 부품 또는 더 큰 장비에 대한 모듈로서 광범위한 애플리케이션을 갖는다. 다양한 애플리케이션의 몇몇 표시를 부여하기 위해, 이제 다수의 상이한 구현이 설명될 것이다. 이것은 철저한 리스트는 아니다.

일 구현은 이전에 나타낸 바와 같이 외부 방송 마이크로폰을 대체한 것이다. 다른 구현은 이동 전화기 내의 마이크로폰 또는 이동 전화기의 개인용 핸드 프리 키트의 일부분을 대체하는 것이다. 다른 구현은 휴대용 기록 장치 내의 마이크로폰을 대체하는 것이다.

또 다른 구현은 디지털 카메라 또는 비디오 카메라, 비디오 카메라폰, 또는 다른 휴대용 통신 장치 내의 마이크로폰을 대체하는 것이다. 이는 사용자를 가리키는 마이크로폰일 수 있으므로 사용자는 촬영되고 있는 장면에 대해 언급할 수 있다. 이상의 장치는 모두 바람 및 마이크로폰에 관하여 개시되었지만, 물과 같은 다른 유체에도 동일한 원리가 적용될 수 있으며, 이 경우에 트랜스듀서는 보통 수중청음기(hydrophone)로 지칭된다.

또한, 전방향 트랜스듀서 소자는 소자 어레이가 상당히 작은 공간을 점유하게 하는 반도체 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 흔히 SiMIC(실리콘 마이크로폰)으로 지칭되는 MEMs 마이크로폰은 양방향성을 허용하도록 후면 구멍 또는 구멍들의 추가를 필요로 할 것이다.

적합한 어레이의 소형 전방향 마이크로폰 소자를 사용하는 것은 본 발명의 변형이 야외 및 미풍 또는 강풍 상태에서 사용하기에 적합한 보청기로 이용되는 것을 허용한다.

Claims (18)

1. 전자음향 트랜스듀서 장치에 있어서,

   복수의 전방향 트랜스듀서 소자와,

   상기 소자의 출력을 수신하고 상기 출력을 함께 더하는 수단과,

   모든 트랜스듀서가 바람에 노출되는 공통 부피(volume)의 적어도 일부분을 덮는 음향 저항성 재료를 포함하는

   전자음향 트랜스듀서 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   가상의 구체 또는 포물선의 일부를 형성하는 어레이 내에 적어도 3 개의 트랜스듀서 소자가 배치되는

   전자음향 트랜스듀서 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 소자는 마이크로폰 소자이고, 사용자의 입을 가리키도록 상기 사용자의 머리에 부착된 붐(boom) 상에 배치되는

   전자음향 트랜스듀서 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 소자는 마이크로폰 소자이고, 사용자의 입을 가리키도록 헬멧 상에 배치되는

   전자음향 트랜스듀서 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 소자는 표준 SMT 공정에 의해 배치될 오버 몰딩(over-moulded) 고온 폴리머의 사용에 의해 적합한 각도 및 지향(orientation)으로 장착되는

   전자음향 트랜스듀서 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 복수의 소자는 반도체 마이크로 제조 기술을 사용하여 제조되는

   전자음향 트랜스듀서 장치.
7. 내부에 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 트랜스듀서 장치가 제공되는 하우징을 포함하되, 상기 하우징의 외부 표면은 한 방향으로 반투과성이고 방수되는

   트랜스듀서 모듈.
8. 제 7 항에 있어서,

   각각의 마이크로폰에 인접한 상기 방수 하우징 내에 구멍(perforation) 어레이가 제공되는

   트랜스듀서 모듈.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 트랜스듀서 모듈은 상기 마이크로폰 면에 수직인 모든 평면 방향으로 방향 조정가능하고,

   상기 지향은 완전히 조정가능하며, 적절한 마찰을 사용하는 자기 위치결정(self position)인

   트랜스듀서 모듈.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    오버 몰딩 패키지의 형태로 장착 수단이 제공되는

    트랜스듀서 모듈.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 방수 재료는 상기 마이크로폰 패키지의 후면에 본딩되고, 다른 모든 지점들의 틈(clearance) 내에 있는 타원형 코어를 형성하는

    트랜스듀서 모듈.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 하우징은 탄력 있는 스냅백 클립을 구비하는

    트랜스듀서 모듈.
13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    전기적 접속부와 상기 트랜스듀서 장치는 다른 장비 내에서 전기적으로 고정되는

    트랜스듀서 모듈.
14. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 트랜스듀서 장치를 통합하는

    카메라.
15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 트랜스듀서 장치 또는 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 트랜스듀서 모듈을 통합하는

    휴대용 통신 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 휴대용 통신 장치는 데이터뿐만 아니라 소리도 통신하는

    휴대용 통신 장치.
17. 제 6 항에 따른 트랜스듀서 장치를 통합하는

    보청기.
18. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 트랜스듀서 장치 또는 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 트랜스듀서 모듈을 통합하는

    기록 장치.

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