KR20110067381A - The directional speaker module for handheld terminal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈에 관한 것으로, 더 자세하게는 전방으로의 지향 특성은 향상되면서 후방으로의 방사 특성은 저감되도록 구성된 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a directional speaker module for a portable terminal, and more particularly, to a directional speaker module for a portable terminal configured to reduce the radiation characteristic to the rear while improving the directivity characteristic to the front.
본 발명은 지식경제부의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-006-04, 과제명: 유비쿼터스 단말용 부품 모듈]. The present invention is derived from a study performed as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Knowledge Economy [Task management number: 2006-S-006-04, Task name: ubiquitous terminal component module].
과거의 휴대 단말기에 있어 스피커는 단순한 음성 통화 등의 의사 전달 수단으로 사용되었지만 현재는 영상 통화, DMB 시청, 각종 게임과 영화 상영 등의 다양한 고품질 콘텐츠를 즐기기 위한 음향 재생 수단으로 활용되고 있다. In the past, the portable terminal was used as a means of communication such as a simple voice call, but is now used as a sound reproducing means for enjoying various high quality contents such as video call, DMB viewing, various games and movie screening.
그러나, 스피커를 이용하여 음향을 재생하는 경우 음향의 자연 방사 특성상 불특정 다수에게 청각적 방해를 주게 된다. 이러한 이유로, 타인에게 미치는 청각 적 방해를 최소화하기 위해 헤드폰과 이어폰이 일반적으로 사용되고 있지만, 사용상 귀에 무리를 주는 불편함이 있다. 따라서, 휴대 단말기 분야에서 타인에게 미치는 청각적 방해를 최소화할 수 있는 지향성 스피커가 절실히 요구되고 있다.However, when the sound is reproduced by using the speaker, the natural radiation characteristics of the sound may cause an unspecified aural interference. For this reason, headphones and earphones are generally used to minimize auditory disturbances to others, but there are inconveniences in the ear. Accordingly, there is an urgent need for a directional speaker capable of minimizing auditory disturbances to others in the field of portable terminals.
지향성 스피커는 원하는 방향으로만 음향 출력이 가능하여 개인 음향 공간을 형성할 수 있는 스피커이다.A directional speaker is a speaker that can output sound only in a desired direction to form a personal acoustic space.
하지만, 종래의 지향성 스피커는 크기가 다소 크기 때문에 제한된 크기를 갖는 휴대 단말기에는 채용될 수가 없을 뿐만 아니라, 음향을 들을 수 있는 음향 로브의 방향을 다양하게 제어할 수 없다는 한계점을 갖고 있다.However, the conventional directional speaker has a limitation in that it cannot be employed in a portable terminal having a limited size because it is rather large in size, and can not control various directions of an acoustic lobe for hearing sound.
또한, 종래의 지향성 스피커는 필요한 방향뿐만 아니라 그 주위에서도 음향을 들을 수 있는 문제점이 있었다. In addition, the conventional directional speaker has a problem that can hear the sound in the surroundings as well as the required direction.
특히, 지향성 스피커에서 음향 신호가 출력될 때 전방에서는 음향 신호가 크게 들려야 하고, 후방 및 좌우 측면에서는 음향 신호가 거의 들리지 않아야 개인 음향 공간이 제대로 형성된 것으로 볼 수 있다. In particular, when the sound signal is output from the directional speaker, the sound signal should be heard loudly in the front, and in the rear and left and right sides, the sound signal may be hardly heard, and thus the personal sound space may be properly formed.
그러나, 종래의 지향성 스피커에서는 불필요하게 후방으로도 음향이 출력되기 때문에 개인 음향 공간을 제대로 형성하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.However, the conventional directional speaker has a problem that it is difficult to properly form the personal sound space because the sound is output unnecessarily in the rear.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 소형화가 가능하면서도 음향 로브 방향을 자유롭게 제어할 수 있는 초박형의 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a directional speaker module for the ultra-thin portable terminal capable of miniaturization and freely control the direction of the acoustic lobe.
본 발명의 다른 목적은 전방으로의 지향 특성은 향상되면서 후방으로의 방사 특성은 저감되도록 구성된 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a directional speaker module for a portable terminal, which is configured to reduce forward radiation characteristics while improving forward directing characteristics.
상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈은, 전방과 후방에 서로 나란히 배열된 제1, 2 음향 단극자를 포함하되, 상기 제1, 2 음향 단극자에 입력되는 음향 신호의 음압과 위상을 각각 조절하여 음향 출력 방향을 변화시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the directional speaker module for a portable terminal according to the present invention includes first and second acoustic unipolar electrodes arranged side by side in front and rear, and an acoustic signal input to the first and second acoustic unipolar electrodes. It is characterized by changing the sound output direction by adjusting the sound pressure and phase of each.
본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈은 소형화가 가능하면서 음향 출력 방향을 자유롭게 변화시킬 수 있고, 아울러 전방으로의 지향 특성은 향상시키면서 후방으로의 방사 특성을 저감시킬 수 있으므로, 휴대 단말기와 같은 소형화 기기에서 타인에게 청각적 방해를 주지 않으면서 현장감 있는 음향 효과를 제공할 수 있다.The directional speaker module for a portable terminal according to the present invention can be miniaturized and can freely change the direction of the sound output, and can reduce the radiation characteristic to the rear while improving the directivity characteristic to the front, thereby miniaturizing such a portable terminal. The device can provide realistic sound effects without disturbing others.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 설명한다.Hereinafter, a portable speaker for a portable terminal according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted or briefly described.
도 1은 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)의 기본적인 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the basic operation principle of the
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)은 전방과 후방에 상부 음향 단극자(spk1)와 하부 음향 단극자(spk2)가 서로 나란히 배열된 음향 다극자(acoustic multipole)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the
상기 상부 음향 단극자(spk1)와 상기 하부 음향 단극자(spk2)는 음향 단극자(acoustic monopole)의 특성을 갖도록 인클로져 구조로 패키징되어 있으며, 음향 출력 방향이 일치하도록 배열되어 있다.The upper acoustic monopole spk1 and the lower acoustic monopole spk2 are packaged in an enclosure structure to have characteristics of an acoustic monopole, and are arranged to coincide with the direction of sound output.
상기 상부 음향 단극자(spk1)와 상기 하부 음향 단극자(spk2)는 음성 주파수 대역의 임의의 신호를 발생하며, 음향 단극자 특성에 의해 스피커를 중심으로 방사상으로 신호가 전달되게 된다. The upper acoustic unipolar spk1 and the lower acoustic unipolar spk2 generate an arbitrary signal of a voice frequency band, and the signal is radially transmitted around the speaker by the acoustic unipolar characteristic.
이 때, 상기 상부 음향 단극자(spk1)와 상기 하부 음향 단극자(spk2)의 중심 에서 거리가 PA 만큼 떨어진 원주(Q)상에 청취자가 위치한다고 가정한다면, 상기 상부 음향 단극자(spk1)와 상기 하부 음향 단극자(spk2)에서 각각 발생되는 음향 신호의 위상은 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.At this time, if it is assumed that the listener is located on the circumference (Q), a distance P A from the center of the upper acoustic unipolar (spk1) and the lower acoustic unipolar (spk2), the upper acoustic unipolar (spk1) And the phase of the acoustic signal generated in the lower acoustic monopole (spk2), respectively, can be represented by
spk2에 의한 음향 신호의 위상 : θspk2(f)+θr2(f)Phase of acoustic signal by spk2: θ spk2 (f) + θ r2 (f)
여기에서, θspk1과 θspk2는 spk1과 spk2 자체가 갖는 위상값이고, θr1과 θr2는 spk1와 spk2로부터 위치가 PA 지점까지 음향 신호가 전달된 경로에 의한 위상 변화값이며, f는 주파수이다. Here, θ spk1 and θ spk2 are phase values of spk1 and spk2 itself, θ r1 and θ r2 are phase change values due to the path from which the acoustic signal is transmitted from spk1 and spk2 to the point P A , and f is Frequency.
이와 같은 구조를 갖는 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)에서, 두 음향 단극자(spk1, spk2)의 음향 신호가 임의의 위치 PA에서 상쇄되기 위해서는 다음의 수학식 2와 같이 그 위상 차이가 180도가 되어야 한다.In the
상기 두 음향 단극자(spk1, spk2)로부터 출력되는 음향 신호의 위상 차이가 180도가 되도록 하기 위해서는 상기 두 음향 단극자(spk1, spk2)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상 차이가 180도가 되도록 하면 된다.In order for the phase difference between the sound signals output from the two acoustic monopoles spk1 and spk2 to be 180 degrees, the phase difference between the input signals input to the two acoustic monopoles spk1 and spk2 may be 180 degrees.
즉, 상기 두 음향 단극자(spk1, spk2)에 180도의 위상 차이를 갖는 음향 신 호가 각각 입력되도록 하면, 임의의 위치 PA, 상기 PA와 경로가 대칭인 PA'의 위치에서 두 음향 신호가 상쇄된다.That is, the two acoustic monopole (spk1, spk2) two sound signals from the position, an arbitrary position P A, the P A and the path is symmetrical P A 'if such a call sound sour having a 180-degree phase difference inputted to the Is offset.
이 때, 전방에서는 상기 두 음향 단극자(spk1, spk2)로부터 출력되는 두 음향 신호가 증폭되어 지향 특성이 향상되고, 후방에서는 상기 두 음향 단극자(spk1, spk2)로부터 출력되는 두 음향 신호가 상쇄되어 방사 특성이 저감된다.At this time, two acoustic signals output from the two acoustic monopoles spk1 and spk2 are amplified in the front to improve directivity, and two acoustic signals output from the two acoustic monopoles spk1 and spk2 cancel in the rear. Thus, the radiation characteristics are reduced.
결론적으로, 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)은 소형으로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 서로 나란히 배열된 두 음향 단극자(spk1, spk2)에 각각 입력되는 음향 신호의 음압과 위상을 조절하여 음향 출력 방향을 자유롭게 변화시킬 수 있으며, 전방으로의 지향 특성은 향상시키면서 후방으로의 방사 특성을 저감시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)을 휴대 단말기에 적용할 경우 타인에게 청각적 방해를 주지 않으면서 현장감 있는 음향 효과를 제공할 수 있다. In conclusion, the
한편, 음성 주파수 대역은 일반적으로 300Hz~3500Hz 사이의 주파수를 포함하고 있다. 하지만, 300Hz~500Hz의 저주파 음성 대역의 지향성을 얻기 위해서는 낮은 주파수 파장에 비례하여 두 음향 단극자(spk1, spk2)의 간격이 커져야 하는데, 두 음향 단극자(spk1, spk2)의 간격이 커지게 되면 전체 스피커 모듈의 크기가 커지게 되기 때문에 이로 인해 제한적인 크기를 갖는 휴대 단말기에는 적용하기가 여렵게 된다.On the other hand, the voice frequency band generally includes frequencies between 300 Hz and 3500 Hz. However, in order to obtain the directivity of the low frequency voice band of 300 Hz to 500 Hz, the spacing between two acoustic monopoles (spk1 and spk2) must be increased in proportion to the low frequency wavelength. Since the size of the entire speaker module is increased, it is difficult to apply to a portable terminal having a limited size.
이를 위해, 본 발명에서는 상기 두 음향 단극자(spk1, spk2) 사이에 음향 도 파로를 형성하여 음향 경로를 길게 함으로써 두 음향 단극자(spk1, spk2)간의 간격을 크게 하는 효과를 구현하여 저주파 대역에서 우수한 지향성을 가지면서도 소형화가 가능하도록 하며, 이에 대하여 도 2를 참조하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다. To this end, in the present invention, by forming an acoustic waveguide between the two acoustic monopoles (spk1, spk2) to lengthen the acoustic path, the effect of increasing the distance between the two acoustic monopoles (spk1, spk2) is realized in the low frequency band It can be miniaturized while having excellent directivity, which will be described in more detail with reference to FIG. 2 as follows.
도 2는 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)의 실제 구현예를 나타낸 도면으로, 한 쌍의 음향 단극자(spk1, spk2)로 구성된 스피커 모듈 패키지를 나타낸 도면이다.2 is a view showing an actual implementation of the
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)에는 상기 두 음향 단극자(spk1, spk2) 사이에 구불구불한 형태의 음향 도파로(W)가 형성되어 있다.As illustrated in FIG. 2, in the
이와 같이 상기 두 음향 단극자(spk1, spk2) 사이에 구불구불한 형태의 음향 도파로(W)가 형성되면, 상기 하부 음향 단극자(spk2)의 음향 신호의 전달 경로에 의한 위상 변화값 θr2이 커져 θr1과 θr2의 차이를 최대화할 수 있다.As described above, when an acoustic waveguide W having a serpentine shape is formed between the two acoustic monopoles spk1 and spk2, a phase change value θ r2 due to a transmission path of an acoustic signal of the lower acoustic monopole sppk2 is formed. It is possible to maximize the difference between θ r1 and θ r2 .
따라서, 상기 두 음향 단극자(spk1, spk2)의 간격을 크게 하지 않아도 상기 두 음향 단극자(spk1, spk2)로부터 출력되는 음향 신호의 경로 차이가 커지게 되므로, 소형화가 가능하면서도 저주파 대역에서 우수한 지향성을 갖게 된다.Therefore, even if the distance between the two acoustic monopoles spk1 and spk2 is not increased, the path difference of the acoustic signals output from the two acoustic monopoles spk1 and spk2 is increased, thereby miniaturization and excellent directivity in the low frequency band. Will have
도 3은 도 2에 도시된 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)을 위에서 바라본 평면도이다.3 is a plan view from above of the
도 3에 도시된 바와 같이, 위에서 보면 상기 상부 음향 단극자(spk1)의 음향 홀(H)과 상기 하부 음향 단극자(spk2)의 음향 신호의 전달 경로를 변화시키기 위한 음향 도파로(W)의 일부만이 보이는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, when viewed from above, only a part of the acoustic waveguide W for changing the transmission path of the acoustic hole H of the upper acoustic unipolar spk1 and the acoustic signal of the lower acoustic monopole spk2 is shown. You can see this looks.
도 4는 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)의 음향 지향 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a result of simulating the acoustic directivity characteristics of the
본 시뮬레이션에서는 1000Hz의 주파수를 가지면서 다음의 수학식 3과 같이 서로 다른 음압과 위상을 갖는 음향 신호를 두 음향 단극자(spk1, spk2)에 각각 입력하고 지향성 스피커 모듈로부터 45cm 떨어진 거리에서의 음압을 시뮬레이션하였다.In this simulation, a sound signal having a frequency of 1000 Hz and having different sound pressures and phases is input to two acoustic monopoles (spk1 and spk2) as shown in Equation 3 below, and the sound pressure at a distance of 45 cm from the directional speaker module is obtained. Simulated.
spk2 = 1.48*(cos(pi*θ/180)+j*sin(pi*θ/180))spk2 = 1.48 * (cos (pi * θ / 180) + j * sin (pi * θ / 180))
여기에서, θ는 spk1과 spk2에 입력되는 음향 신호의 위상 차이다.Is the phase difference between the acoustic signals input to spk1 and spk2.
도 4에 도시된 바와 같이, 두 음향 단극자(spk1, spk2)에 입력되는 음향 신호의 위상 차(θ)가 186도 일 때 후방으로의 방사 특성은 저감되는 것을 알 수 있으며, 위상 차(θ)가 작아질수록 측면쪽으로 상쇄간섭이 이동하고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, when the phase difference θ of the acoustic signals input to the two acoustic monopoles spk1 and spk2 is 186 degrees, the radiation characteristic to the rear is reduced, and the phase difference θ It can be seen that the offset interference is moving toward the side as the) becomes smaller.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)은 서로 나란히 배열된 두 음향 단극자(spk1, spk2)에 각각 입력되는 음향 신호의 음압과 위상을 조절하여 음향 출력 방향을 자유롭게 변화시킬 수 있다.As described above, the
또한, 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈(100)은 서로 나란히 배열된 두 음향 단극자(spk1, spk2)에 특정 위치에서 180도의 위상 차이에 의해 상쇄 간섭이 일어나도록 하는 음향 신호를 각각 입력하여 전방으로의 지향 특성은 향상시키면서 후방으로의 방사 특성을 저감시킬 수 있다. In addition, the
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것으로, 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 변형이 가능함은 물론이다.So far, the present invention has been described based on the preferred embodiments. However, embodiments of the present invention is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments, various other Of course, the shape can be modified.
도 1은 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈의 기본적인 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the principle of operation of the directional speaker module for a mobile terminal according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈의 실제 구현예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing an actual implementation of the directional speaker module for a mobile terminal according to the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈을 위에서 바라본 평면도이다.3 is a plan view from above of the directional speaker module for the mobile terminal shown in FIG.
도 4는 본 발명에 따른 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈의 음향 지향 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a result of simulating the acoustic directivity characteristics of the directional speaker module for a mobile terminal according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 본 발명의 휴대 단말용 지향성 스피커 모듈100: directional speaker module for a mobile terminal of the present invention
spk1 : 상부 음향 단극자spk1: upper acoustic monopole
spk2 : 하부 음향 단극자spk2: lower acoustic monopole
Q : 청취자 위치Q: listener location
G : 상부 음향 단극자의 음향 홀G: acoustic hole of the upper acoustic monopole
H : 음향 도파로H: acoustic waveguide
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090123956A KR20110067381A (en) | 2009-12-14 | 2009-12-14 | The directional speaker module for handheld terminal |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020090123956A KR20110067381A (en) | 2009-12-14 | 2009-12-14 | The directional speaker module for handheld terminal |
Publications (1)
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| KR1020090123956A KR20110067381A (en) | 2009-12-14 | 2009-12-14 | The directional speaker module for handheld terminal |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11122361B2 (en) | 2018-09-28 | 2021-09-14 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device with integrated sound generators |
-
2009
- 2009-12-14 KR KR1020090123956A patent/KR20110067381A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11122361B2 (en) | 2018-09-28 | 2021-09-14 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device with integrated sound generators |
| US11729547B2 (en) | 2018-09-28 | 2023-08-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device with integrated sound generators |
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| WITN | Withdrawal due to no request for examination |