KR20120012945A - 스피커 시스템과 음향 재생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 스피커의 저음 재생과 저음 재생의 설계 자유도, 강력한 저음 재생에 따른 전자기기의 구조물의 채터링 노이즈, 강력한 저음 재생에 따른 승용차의 스피커 주변에 있는 구조물의 채터링 노이즈와 차량 밖으로의 음의 누설, 그리고 볼품이 없는 패시브 라디에이터의 외관 설계에 관한다. 구체적으로, 엔클로저에 상저(上底)부를 설치하여 엔클로저의 용적을 조절한다. 공진 조건이 다른 복수 쌍의 패시브 라디에이터를 설치한다. 드라이버, 패시브 라디에이터, 및 엔클로저로 구성된 스피커 시스템의 외측에 외부 엔클로저를 설치한다. 드라이버의 진동이 {극대로 되는 가장 낮은 주파수 대역의 공진점에서는 게인을 억제하고}, {극소로 되는 가장 낮은 주파수 대역의 공진점에서는 게인을 강조하는} 신호 처리를 한다.

Description

스피커 시스템과 음향 재생 장치{Speaker system and sound reproduction apparatus}

본 발명은 스피커 시스템과 음향 재생 장치에 관한 것이다. 특히, 제1은 소형 스피커 시스템이나 소형 음향 상품의 저음 재생 능력의 개선 기술, 제2는 저음 재생시의 {스피커 주변의 구조물의 진동에 의한 채터링 노이즈}나 {액정 텔레비전의 액정 패널의 진동에 의해 발생하는 화상에 대한 악영향} 등의 문제 회피의 개선 기술, 그리고 제3은 {패시브 라디에이터를 가지는 소형 스피커 시스템의 진동 모드의 {실제의 진동 현상과 그 이론}에 관한 것이다.

최근 환경 노이즈를 경감하는 기능을 가지는 이어폰이나 플레이어가 판매되고 있다. 이러한 기기는 크게 나누어서 액티브 방식과 패시브 방식이 있다. 본 발명은 패시브 방식에 관한 것이다.

청구항을 포함하는 (용어의 정의)

청구항을 포함하는 전문을 통하여 글 중의 {} 안의 기재는 {} 밖의 기재에 우선한다. 청구항에서 정의한 용어는 명세서의 설명에도 적용되는 것으로 한다.

{드라이버와 패시브 라디에이터와 엔클로저의 구조와 공기}로 이루어진 음향 진동계의 진동 해석, 그리고 {{드라이버의 설계 사양, 패시브 라디에이터의 설계 사양, 엔클로저의 설계 사양}의 각각의 제원이 주는 {스피커 시스템의 공진점의 진동 모드}에 대한 영향}의 {이론과 시험 제작 경험} 스피커의 외관 디자인에 관한다.

일반적으로 스피커(Speaker)란 입력된 전류 변화를 음으로서 방사하는 오디오 시스템의 구성체이다.

종래의 스피커는 스피커 시스템의 몸체를 형성하는 내부 엔클로저(캐비닛을 가리킨다)의 전면부에 드라이버(driver)가 설치되고, 상기 드라이버가 수신한 전류를 음으로 방사한다. 한편, 출력음의 특성을 높이거나, 일반 스피커의 부족한 저음을 보강하기 위해서 상기 내부 엔클로저 내부에 배플판을 형성하여 출력음의 특성을 변화시킨다. 또 다른 방법으로는 내부 엔클로저 내부로 방사된 음이 내부 엔클로저의 내외부를 연통시키는 닥트를 통해 방사되도록 함으로써 일반 스피커의 부족한 저음을 보강할 수 있다.

한편, 상기와 같이 내부 엔클로저의 구조를 변화시키는 방법 이외에도 상기 내부 엔클로저에 상기 구동 스피커와는 별도로 하나 이상의 패시브 라디에이터(Passive Radiator)를 설치함으로써 저음에 대한 출력 특성을 높일 수가 있다.

패시브 라디에이터란 수동적인 공진 진동막이며, 진동을 엔클로저 내부의 공기를 통하여 드라이버의 진동을 받아서 진동하고 주로 저음 음향 에너지를 방사한다.

패시브 라디에이터를 갖는 스피커 시스템이 차량 등에 설치될 때, 저음 재생시 스피커의 주변 구조물의 진동에 의한 채터링 노이즈(chattering noise)가 발생하는 문제가 있다. 아울러, 스피커 시스템이 텔레비전에 설치될 경우, 액정 텔레비전의 액정 패널이 진동함으로 인해 화상에 악영향을 끼치게 되는 문제가 발생한다.

한편, 하나 이상의 패시브 라디에이터가 내부 엔클로저에 설치되어 외부로 노출될 경우 미관상으로 좋지 않으며, 패시브 라디에이터가 내부 엔클로저의 측면에 설치될 경우에는 스피커 시스템을 차량 또는 텔레비전 등에 장착시키는 데 어려움이 많이 발생한다.

따라서, 소형 스피커 시스템에서도 저음에 대한 재생 능력이 우수하며, 채터링 노이즈의 발생을 억제시킬 수 있는 스피커의 개발이 요구되고 있다. 또한, 다수의 패시브 라디에이터의 설치에도 불구하고 미려한 외관을 형성하며, 패시브 라디에이터의 출력음을 효과적으로 전방으로 방사시킬 수 있는 스피커의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

스피커 시스템의 설계에서는 제1부터 제5까지의 {복수의 서로 모순하는 과제의 해결}에 관하여 지금까지는 결정적인 수법은 없었다. 서로 모순하는 과제는 다음과 같다. 제1, {저음 재생 성능의 설계 자유도}가 획기적으로 넓다. 제2, {저음 재생 능력}이 획기적으로 강력하다. 제3, 획기적으로 {소형 및 경량}이다. 제4, 스피커 시스템이 기계 진동을 발생시키지 않으며 또한 {조립 기기의 내부}에 공기 진동을 누설시키지 않는다. 제5, 외관 디자인의 자유도가 극히 넓다.

본 발명의 목적은 소형의 스피커 시스템에서도 저음 재생 능력이 우수한 스피커 시스템을 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 한 조 이상의 패시브 라디에이터가 내부 엔클로저에 설치될 경우에도 외부 인클로저에 의해 패시브 라디에이터가 외부로 직접 노출되지 않도록 함으로써 미관상 뛰어난 스피커 시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 한 조 이상의 패시브 라디에이터가 내부 엔클로저에 설치될 경우, 외부 인클로저에 의해 패시브 라디에이터의 출력음을 스피커 전방으로 방사시킬 수 있고, 스피커가 설치되는 구조물의 채터링 노이즈를 방지할 수 있는 스피커 시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 한 조 이상의 패시브 라디에이터가 내부 엔클로저에 설치될 경우, 외부 인클로저에 의해 패시브 라디에이터를 감쌈으로써 다양한 형태로 제작이 가능하며, 이에 따라 차량 또는 텔레비전에도 구조적으로 용이하게 설치할 수 있는 스피커 시스템을 제공함에 있다.

상기, 제1부터 제5까지의 모든 과제를 해결하는 특효약같은 해결책은 존재하지 않는다. 본 발명은 이하에 설명하는 대로 {이들 트레이드 오프 관계에 있는 서로 모순하는 과제}를 복수의 수법에 의해 스마트하게 해결한다. 이하의 해결책은 {{방대한 수의 시험 제작}을 통해 {패시브 라디에이터를 가지는 스피커 시스템의 각부의 진동을 파악함}으로써 추출된} 스피커 시스템의 구체적 설계 수법이다.

제1의 과제에 대해서는 이하의 제{1-1, 1-2, 1-3}의 복수의 해결책으로 이루어진다.

해결책 제1-1은 {패시브 라디에이터를 가지는 스피커 시스템에 높은 재생 능력을 가지게 하기 위하여 가장 중요한 팩터}인 {제1 공진점과 제2 공진점}의 공진 조건의 자유 자재의 설계 기술이다.

해결책 제1-2는 {{제1 공진점과 제2 공진점}의 설계를 자유 자재로 하기 위한 중요한 팩터}인 {내부 엔클로저의 내용적(內容積)}을 {다른 팩터에 영향을 주지 않고 변경할 수 있는} 상저(上底) 구조로 한다.

해결책 제1-3은 {제1 공진점과 제2 공진점의 설계}를 보다 자유 자재로 하기 위하여 복수 조의 {공진 조건이 다른 패시브 라디에이터 쌍}을 설치한다. 통상은 2쌍으로 충분하다.

제{2와 3}의 과제에 대해서는 해결책 {1-1과 1-2와 1-3}에 의해 설계 자유도가 넓어짐으로써 {소형이어도 강력한 저음 재생 능력을 갖춘 스피커 시스템}의 설계가 가능하게 된다.

제4의 과제에 대해서는 해결책 제4는 {패시브 라디에이터의 방사 에너지를 저음 방사구로 끌어내기} 위하여 내부 엔클로저의 외측에 안내용 외부 엔클로저를 설치한다.

제5의 과제에 대해서는 해결책 제5는 해결책 제4의 부산물이다. 외부 엔클로저가 패시브 라디에이터를 덮는 결과로 되고, 더욱이 저음도 스피커 시스템의 전면으로부터 방사되므로 디자인 면에서의 번거로운 과제를 일소한다.

제6의 과제에 대해서는 해결책 제6은 {제1 공진점과 제2 공진점의 이론적인 파악}과 {제1 공진점과 제2 공진점에서의 {설계한 스피커 시스템이 갖는 {장점과 단점}의 {현상적 파악}}에 의해 {단점을 누르고 장점을 끌어내는 데에 필요한 최적의 신호 처리}를 설계할 수 있다.

스피커의 전문 기술만으로는 {높은 능력을 갖춘 스피커 시스템의 설계}가 어렵다. 또한, 신호 처리의 전문 기술만으로는 단지 주어진 스피커 시스템을 잘 다루어낼 뿐이다.

본 발명은 복수의 해결책을 조합함으로써 서로 모순하는 몇 개의 과제를 해결하는 것인데, 이 해결책은 {스피커 시스템에 능력을 갖추게 하는} 것이며, {스피커 시스템의 재생 특성 그 자체를 좋게 하는} 것은 아니다. {일반적으로 재생 능력과 재생 특성은 일치하지 않는 케이스가 많고}, {신호 처리와 조합함으로써 최대 효과를 발휘하는 데 필요한 재생 능력을 평가하는} 데는 {고성능이며 간편하게 조작할 수 있는 신호 처리 환경이 불가결}하다.

즉, {진동의 통합(synthesis)과 분석(analysis)} 및 {양질의 재생 특성을 가지게 하는 데 필요한 신호 처리의 통합과 분석}의 쌍방의 {지식과 기술}이 필요하다. {기대하는 재생 특성에 접근하기 위한 있어야 할 신호 처리의 고찰}이 {전기-음향 변환 기능으로서의 드라이버의 보다 효과적인 설계 사양}과 {패시브 라디에이터를 가지는 스피커 시스템의 설계 사양}의 최적치를 보다 선명화시킨다. 그리고, 또한 {방대한 수의 실제 샘플에 대해 {더욱이 각각의 샘플에 대해 {시험제작-측정-개량}의 반복 과정}}을 경험함으로써 실제의 설계 도면에 기재하는 최적의 제원을 결정할 수 있다.

본 발명은 이러한 반복 실험적인 실무를 통해 스피커 시스템을 만들어내는 설계 수법을 정리한 결과로 탄생한 것이다.

본 발명의 제1의 본질은 {{설계 사양에 표현되는 주요 제원}과 {음향 재생 능력의 평가 항목}을 {가능한 한 독립적으로 연관시키는 것이 가능한} 설계 수법}에 관한다. 진동계의 설계는 음향 재생 특성을 의식하지 않고 {높은 재생 능력을 진동계에 구비시키는} 것에 철저한다. 그리고, 최종의 음향 재생 특성의 마무리는 신호 처리로 수행한다. 그 신호 처리는 표면적인 음향 특성을 가다듬는 것이 아니라, {본 발명의 스피커 시스템}이 갖는 {단점을 억누르고 장점을 늘리는} 기능을 기본으로 설치한다.

본 발명의 제2의 본질은 {설계-시험제작-시험} 일정의 {주기를 단축하여 횟수를 늘리는} 것의 중요성에 대응할 수 있는 {스피커 시스템의 구조에 관한 복수의 수법}과 {신호 처리의 복수의 수법}의 조합으로 이루어진다.

본 발명의 제3의 본질은 외관 디자인이 {진동계의 {복수의 팩터}의 변경}의 영향을 받지 않는 설계 수법에 관한다.

여기서, {스피커 시스템의 구조에 관한 복수의 수법}이란 다음과 같다. 제1, 마주보는 1조 또는 2조의 패시브 라디에이터를 사용한다. 제2, 패시브 라디에이터를 덮는 외부 엔클로저를 설치한다. 제3, 외부 엔클로저와 내부 엔클로저 사이의 전면의 틈으로부터 저음 에너지를 방사한다. 제4, 외부 엔클로저의 형상을 {팔각형, 원형, 장원형}으로 함으로써 점유 공간의 용적을 작게 한다. 제5, 내부 엔클로저의 내용적을 상저부에 의해 조절한다. 제6, {방사 면적과 중량}의 설계 사양이 다른 2조의 패시브 라디에이터를 설치하고 공진 조건을 필요에 따라 조절한다.

여기서, 신호 처리의 수법이란 다음과 같다. 제1, 본 발명의 스피커 시스템의 단점인 {드라이버의 진동 진폭이 극대로 되는 공진점}에서 게인을 억제한다. 제2, 본 발명의 스피커 시스템의 장점인 {드라이버의 진동 진폭이 극소로 되는 공진점}에서 게인을 강조한다. 그리고, 이 게인 강조에 의해서 신호 처리 후의 진폭이 신호 처리 기능의 다이나믹 레인지를 넘으려고 할 때 자동적으로 이 게인 강조 정도를 억제한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스피커 시스템은 입력받은 전기 에너지를 진동 에너지로 변환하여 음파를 방사시키는 적어도 하나의 드라이버, 전면부에 상기 드라이버가 설치되고 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 내부 엔클로저, 상기 드라이버의 방사면과 수직하게 설치되고 상기 드라이버로부터 출력되는 진동 에너지에 의해 진동하여 음파를 방사시키는 적어도 한 조의 패시브 라디에이터, 및 상기 패시브 라디에이터의 전면부에 일정 공간을 형성하여 상기 패시브 라디에이터를 덮고 상기 패시브 라디에이터로부터 방사되는 음파가 상기 형성된 공간을 통하여 상기 내부 엔클로저의 전면부로 유도되도록 상기 내부 엔클로저의 전면부에 저음 방사구를 형성하는 외부 인클로저를 포함한다.

{상품 기획이나 상품 설계}의 자유도가 넓은 소형 고성능 스피커 시스템을 실현한다.

자유도란 다음과 같다. 제1, 음향 성능의 설계에 관해서 기대하는 특성을 용이하게 실현하는 데 필요한 가변 조건이 명확하다. 제2, 기구 부품의 채터링 노이즈의 배려를 하지 않아도 된다. 제3, {스피커 시스템의 조립처의 장치 완성 후의 음향 성능}이 {조립처의 장치의 구조}에 좌우되지 않는다. 제4, 음향 성능의 {마무리 일정의 단축}과 {마무리 일정의 견적 산출의 가능화}이다. 제5, 볼품이 없는 패시브 라디에이터를 감추기 위한 외관 디자인을 궁리할 필요가 없다.

소형 고성능 스피커 시스템이란 다음과 같다. 제6, 스피커 시스템의 저음 재생 주파수 범위가 드라이버 유닛의 고유의 성능보다도 대폭 넓게 설계할 수 있다. 제7, 스피커 시스템의 사이즈가 종래의 수법에 의한 같은 저음 재생 주파수 범위의 스피커와 비교하여 길이를 대폭 작게 설계할 수 있다. 제8, 부품으로서의 스피커 시스템의 표준화를 가능하게 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 하기와 같은 제품 제작 또는 설계를 다양하게 할 수 있는 소형의 고성능 스피커 시스템을 구현할 수 있다.

1. 음향 성능의 설계에 있어서, 기대하는 특성을 용이하게 실현하는 데 필요한 가변 조건을 명확히 설정할 수 있다.

2. 기구 부품의 채터링 노이즈에 대한 영향을 제거할 수 있다.

3. 스피커 시스템을 설치하는 장소나 구조에 관계없이 뛰어난 음향 성능을 발휘할 수 있다.

4. 음향 성능의 개선을 위한 일정을 단축할 수 있으며, 제작 일정을 예측할 수 있다.

5. 볼품이 없는 패시브 라디에이터를 감추기 위한 외관 디자인에 대해 고민할 필요가 없다.

6. 소형 고성능 스피커 시스템을 설계함에 있어서, 스피커 시스템의 저음 재생 주파수 범위가 드라이버 고유의 주파수 범위보다도 현저히 넓게 설계할 수 있다.

7. 종래의 방법에 의한 같은 저음 재생 주파수 범위의 스피커와 비교하였을 때, 스피커 시스템의 길이 또는 크기를 현저히 작게 설계하는 것이 가능하다.

8. 부품으로서의 스피커 시스템의 표준화를 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템의 기계적 전기적 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템의 실동작 샘플의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 시스템의 실동작 샘플의 특성을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 저음 재생 능력이 우수한 소형의 스피커 시스템을 제안한다. 이를 위해 내부 엔클로저의 전면부에 드라이버가 설치되고, 상기 내부 엔클로저에 패시브 라디에이터가 설치된다. 이 때, 본 발명에 따라 패시브 라디에이터의 전면부에는 상기 패시브 라디에이터와 일정 공간을 형성하며 감싸는 외부 인클로저를 구비하게 된다. 상기 외부 인클로저는 패시브 라디에이터를 감싸면서 내부 엔클로저의 전면부로 저음 방사구를 형성함으로써 패시브 라디에이터로부터 방사되는 음파가 스피커 시스템의 전면 방향으로 출력되도록 유도한다.

이렇게 함으로써, 패시브 라디에이터는 외부 인클로저에 의해 가려지게 되어 스피커 시스템의 미관이 좋아지며, 스피커 시스템의 저음 출력 성능이 우수해져 소형 스피커 시스템에서도 뛰어난 저음 재생 능력을 발휘할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에 의한 스피커 시스템을 차량 등에 설치할 경우, 저음 재생시 스피커 주변 구조물의 진동에 의한 채터링 노이즈(chattering noise) 발생이 방지된다. 또한, 액정 텔레비전에 설치할 경우 액정 패널의 진동에 의해 발생하는 화상에의 악영향 등의 문제가 발생하지 않게 된다.

한편, 본 발명에 따른 스피커 시스템은 다양한 형태로 변형이 가능하며, 스피커 시스템의 형태를 변화시킴으로써 설치 장소나 구조에 따른 최적의 음향 재생 성능을 발휘할 수 있게 된다.

예컨대, 상기 외부 인클로저의 저음 방사구가 내부 엔클로저의 전면부의 좌측 및 우측에 형성되도록 구현하거나, 상기 내부 엔클로저의 전면부의 상측 및 하측에 형성되도록 구현 수 있다. 이 때, 상기 외부 인클로저는 상기 내부 엔클로저의 외부에 별도로 부착할 수도 있으며, 상기 내부 엔클로저와 일체형으로 제작할 수도 있다.

이와 같이, 상기 외부 인클로저와 상기 내부 엔클로저의 조합으로 스피커 시스템의 외관이 형성되며, 상기 내부 엔클로저 또는 외부 인클로저의 형태에 따라 다양한 형태의 스피커를 제작할 수 있다. 이에 따라, 동일하게 우수한 저음 출력 특성을 가지면서 스피커 시스템이 설치되는 장소나 구조에 맞는 스피커 시스템의 설계가 용이하게 가능해진다. 예컨대, 스피커 시스템의 형태를 정육면체, 전면부의 세로 방향이 장축인 직육면체, 전면부의 가로 방향이 장축인 직육면체, 전면부의 단면이 팔각형인 형태, 전면부의 단면이 원형인 형태, 전면부의 단면이 타원형인 형태 등 다양한 형태로 제작할 수 있다.

또한, 다른 변형된 실시 예로서, 상기 내부 엔클로저의 측면뿐만 아니라 상면 또는 저면에도 패시브 라디에이터를 추가로 설치할 수 있으며, 이 때 상기 상면 또는 저면에 설치되는 패시브 라디에이터는 측면에 설치되는 패시브 라디에이터와 동일한 공진 조건을 가지는 패시브 라디에이터를 사용할 수도 있으며 다른 공진 조건을 가지는 패시브 라디에이터를 사용할 수도 있다. 이와 같이, 패시브 라디에이터가 양측면 및 상하면의 두개조로 구성될 경우, 내부 엔클로저의 전면부에는 상하좌우에 저음 방사구를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 드라이버도 내부 엔클로저의 전면부에 추가로 설치하는 것이 가능하며 그 설치 위치를 다양하게 조합할 수 있다. 예컨대, 두 개의 드라이버를 내부 엔클로저 전면부의 상부에 위치시키고, 그 하부에는 패시브 라디에이터의 출력 음파가 방사되도록 그 양측에 저음 방사구를 위치시킬 수 있다. 다른 방법으로, 두 개의 드라이버 중 하나를 내부 엔클로저 전면부의 상부에 위치시키고, 나머지 하나를 하부에 위치시키며, 패시브 라디에이터의 출력 음파가 방사되는 저음 방사구를 중앙부의 양측에 위치시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따라 내부 엔클로저 내부의 체적을 변화시킴으로써 출력 음향의 특성을 변경시킬 수 있다. 즉, 내부 엔클로저의 내부 공간에 일정한 부피를 갖는 상저(上底)부를 설치함으로써 내부 엔클로저의 내부 공간의 체적을 용이하게 변경시킬 수가 있다. 이에 따라, 스피커 시스템의 성능을 다양하게 설계하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따라 구성된 스피커 시스템이 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 드라이버로 입력되는 전기 신호에 대해 각 구조에 적합한 신호 처리를 수행한다.

특히, 본 발명에서는 게인 억제 필터를 사용하여 제1 공진 주파수 이하의 주파수 범위의 음향 신호 레벨의 게인을 낮춘다.

또한, 본 발명에서는 게인 강조 필터를 사용하여 제2 공진 주파수 이상의 주파수 범위의 음향 신호 레벨의 게인을 높인다.

이렇게 함으로써 각 주파수 대역 신호에서의 음향 재생 특성이 좋아지게 된다. 이 때, 상기 게인 강조 필터의 출력 진폭이 기설정된 허용 다이나믹 레인지를 초과하지 않도록 게인 자동 조정 필터를 사용하여 상기 게인 강조 필터의 게인을 자동으로 억제시킨다.

한편, 본 발명에 따른 스피커 시스템은 텔레비젼, 카오디오, 컴퓨터용 오디오, DVD 플레이어, 프로젝터 등 오디오 신호를 음향으로 출력시키는 어떠한 종류의 전자 기기에도 장착 또는 연결하여 사용하는 것이 가능하다.

특히, 본 발명에 따른 스피커 시스템을 차량에 설치할 경우, 본 발명에 따른 스피커 시스템의 구조적 특징으로 인해 스피커 주변에 있는 구조물의 채터링 노이즈 발생을 억제시킬 수 있으며, 아울러 차량 밖으로 음향이 새는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 스피커 시스템을 액정 텔레비전에 설치할 경우, 액정 패널의 진동에 의해 발생되는 화상에의 악영향 등의 문제를 해결할 수가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상세한 설명을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 하기에는 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 실시 예들을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 사용되는 용어를 다음과 같이 정의한다. '스피커 시스템'이란 내부 엔클로저와 드라이버 등으로 구성되어 전기 신호를 음향으로 출력하는 장치로서, 독립된 장치로 설치되거나 다른 기기(예컨대, 차량, 텔레비전, 음향 기기 등)의 내외부에 장착 또는 연결되어 사용될 수 있다.

'내부 엔클로저'란 캐비닛(cabinet) 또는 케이스(case)라고도 하며 내부에 일정 공간을 가진다. 상기 내부 엔클로저에는 적어도 하나의 드라이버 또는 패시브 라디에이터 등이 그 전면부가 외부를 향하도록 설치되어 스피커 시스템의 외관을 형성한다. '드라이버'란 스피커 유닛(speaker unit)이라고도 하며 자기(magnetic) 회로, 진동판, 프레임 등으로 구성된다. 상기 드라이버는 신호 처리부로부터 전송된 전기적인 입력 신호를 진동판의 진동에 의해 음향 신호로 변환하여 방사한다.

'패시브 라디에이터'란 수동적인 공진진동막이며 진동을 엔클로저 내부의 공기를 통하여 드라이버의 진동을 받아 진동하고 주로 저음 음향 에너지를 방사한다.

'외부 인클로저'란 상기 내부 엔클로저의 일부를 외부에서 감싸는 외부 케이스로서, 본 발명에 따라 상기 내부 엔클로저의 패시브 라디에이터의 설치 부분을 감싸게 된다. 이 때, 상기 외부 인클로저와 내부 엔클로저의 사이에는 패시브 라디에이터에서 출력되는 음향이 통과할 수 있도록 일정한 공간(틈)이 형성된다. 또한, 상술한 바와 같이 상기 패시브 라디에이터에서 출력되는 음향이 스피커 시스템의 전면부 쪽으로 방사될 수 있도록 상기 내부 엔클로저의 전면부에서 상기 외부 인클로저와 저음 방사구를 형성한다. 따라서, 상기 내부 엔클로저의 배면부는 상기 외부 인클로저와 접함으로써 상기 패시브 라디에이터에서 출력되는 음향이 스피커 시스템의 배면부 쪽으로 방사되는 것을 막는다.

먼저, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제1 실시예 내지 제 9 실시예에 따른 스피커 시스템의 구조를 설명한다. 그 후, 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 제작된 스피커 시스템의 음향 출력 특성에 대한 실험 결과를 그래프로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 드라이버가 원형이고, 1조의 원형 패시브 라디에이터 쌍이 {엔클로저의 마주보는 좌우 측면}에 있으며, 저음의 음향 에너지를 스피커 시스템의 좌우 측면으로부터 방사시키는 경우를 나타낸다. 도 1(a)는 정면도, 도 1(b)는 정면도의 A-A'단면, 그리고 도 1(c)는 정면도의 B-B'단면을 나타낸다.

1은 방사면이 원형인 드라이버이고, {2, 3}은 각각 {제1, 제2} 패시브 라디에이터로서 2개 1조의 패시브 라디에이터 쌍이다. 4는 드라이버와 패시브 라디에이터를 장치하는 {밀폐 구조의 내부 엔클로저}, 5는 내부공간, {6, 7}은 각각 {제1, 제2} 패시브 라디에이터가 방사하는 음향 에너지를 스피커 시스템의 전면으로 유도하기 위한 외부 엔클로저, {8, 9}는 각각 {제1, 제2} 패시브 라디에이터와 외부 엔클로저 사이의 공간, {2a, 3a}는 각각 {제1, 제2} 패시브 라디에이터의 진동 방향, 그리고 {8a, 9a}는 각각 {{제1, 제2} 패시브 라디에이터가 발생하는 음향 에너지}의 외부 공간으로의 방사 방향을 나타낸다.

도 1의 본 발명의 실시예는 저음 재생 능력을 갖추는 것으로 저음 재생 특성을 갖추고 있는 것은 아니다. 도 1은 {{1의 드라이버}와 {2 및 3의 패시브 라디에이터}와 {4의 내부 엔클로저}와 {5의 내부 공간}}의 속성을 주요 구성 요소로 해서 도 7에 나타난 {제1 공진점과 제2 공진점}을 갖는 스피커 시스템을 구성한다. 이 스피커 시스템이 저음 재생 능력을 갖는 것에 관한 이론면에서의 설명을 도 10에 나타낸다.

{{6, 7}의 외부 엔클로저}는 {패시브 라디에이터의 진동{2a 및 3a}에 의한 음향 에너지의 전달 방향}을 {스피커 시스템의 전면{8a 및 9a}으로 유도한다}. {저음 방사구인 {외부 엔클로저와 내부 엔클로저 사이의 틈}}이 {0.5mm에서 1mm} 정도이어도 기능하는 것은 중요한 팩터이다. 즉, {볼품이 없는 패시브 라디에이터}를 밖에서는 보이지 않게 하는 것이 극히 간단하다. 외부 엔클로저는 저음 방사 에너지를 전면으로 유도하므로, 스피커 시스템의 조립처의 장치로 소리가 새는 일은 없다.

도 2는 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 드라이버가 장원형이고, 1조의 장원형 패시브 라디에이터 쌍이 {엔클로저의 마주보는 좌우의 측면}에 있으며, 저음의 음향 에너지를 스피커 시스템의 좌우 측면으로부터 방사시키는 경우를 나타낸다.

도 2(a)는 정면도, 도 2(b)는 정면도의 A-A'단면, 그리고 도 2(c)는 정면도의 B-B'단면을 나타낸다. 도 1과 동일한 번호의 것은 도 1과 같은 기능을 가지므로 그 상세 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 드라이버가 장원형이고, 1조의 장원형 패시브 라디에이터 쌍이 {엔클로저의 마주보는 좌우의 측면}에 있으며, 저음의 음향 에너지를 스피커 시스템의 상하면으로부터 방사시키는 경우를 나타낸다. 도 3(a)는 정면도, 도 3(b)는 정면도의 A-A' 단면, 도 3(c)는 도 3(b)의 B-B' 단면, 그리고 도 3(d)는 도 3(b)의 C-C' 단면을 나타낸다.

1은 방사면이 장원형인 드라이버, 1a는 드라이버의 진동 방향, {2, 3}은 각각 {제1, 제2} 패시브 라디에이터, 4는 {드라이버와 패시브 라디에이터를 장치하기 위한 밀폐 구조의 내부 엔클로저}, 5는 내부공간, {6, 7}은 각각 {{제1, 제2} 패시브 라디에이터가 방사하는 음향 에너지}를 스피커 시스템의 전면으로 유도하기 위한 외부 엔클로저, {8, 9}는 각각 {제1, 제2} 패시브 라디에이터와 외부 엔클로저 사이의 공간, {2a, 3a}는 각각 {제1, 제2} 패시브 라디에이터의 진동 방향, {8a, 9a}는 {{제1, 제2} 패시브 라디에이터의 음향 에너지}의 각각의 전파 방향, 그리고 {89a}는 {{제1, 제2} 패시브 라디에이터의 합성 음향 에너지}의 방사 방향을 나타낸다. 도 1과 동일한 번호의 것은 동일한 기능을 갖는다.

도 4는 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 드라이버가 원형이고, 2조의 원형 패시브 라디에이터 쌍이 {엔클로저의 마주보는 좌우상하 측면}에 있으며, 저음의 음향 에너지를 스피커 시스템의 좌우상하면으로부터 방사시키는 경우를 나타낸다. 패시브 라디에이터가 2쌍이므로 저음 에너지의 방사 면적이 늘어나며 저음 재생 능력을 올리는 것이 가능하다. 도 4의 본 발명의 실시예는 저음 재생 능력을 갖추는 것으로 저음 재생 특성을 갖추고 있는 것은 아니다.

도 4(a)는 정면도, 도 4(b)는 정면도의 A-A' 단면, 도 4(c)는 정면도의 B-B' 단면, 그리고 도 4(d)는 정면도의 C-C' 단면을 나타낸다.

1은 방사면이 원형인 드라이버, 1a는 드라이버의 진동 방향, {2, 3, 12, 13}은 각각 {제1, 제2, 제3, 제4} 패시브 라디에이터, 4는 {드라이버와 패시브 라디에이터를 장치하는 밀폐 구조의 내부 엔클로저}, 5는 내부 공간, {6, 7, 16, 17}은 각각 {제1, 제2, 제3, 제4} 패시브 라디에이터가 방사하는 음향 에너지를 스피커 시스템의 전면으로 유도하기 위한 외부 엔클로저, {8, 9, 18, 19}는 각각 {제1, 제2, 제3, 제4} 패시브 라디에이터와 외부 엔클로저 사이의 공간, {2a, 3a, 12a, 13a}는 각각 {제1, 제2, 제3, 제4} 패시브 라디에이터의 진동 방향, 그리고 {8a, 9a, 18a, 19a}는 각각 {제1, 제2, 제3, 제4} 패시브 라디에이터의 {음향 에너지의 방사 방향}을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 도 4와 동일한 번호는 동일 기능을 갖는다. 도 5의 실시예의 도 4와의 상이점은 도면 내에 20의 상저부가 설치되어 있는 점에 있다. 상저부를 사용함으로써 외관 디자인을 변경하지 않고 내부 공간의 용적을 간단히 작게 할 수 있다. 내부 공간의 용적을 작게 함으로써 {제1 및 제2} 공진점의 주파수가 올라간다. 공진점을 용이하게 가변할 수 있는 것은 스피커 시스템의 능력을 조절함에 있어서 중요한 팩터이다. 상저부는 내부 엔클로저의 일부 또는 내부 엔클로저의 바닥에 장치하는 부품이다.

도 6은 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 도 4와 동일한 번호는 동일 기능을 갖는다. 도 6의 실시예의 도 4와의 상이점은 {2쌍의 패시브 라디에이터의 제원이 다른} 점에 있다. 도 6에서는 각 패시브 라디에이터의 제원이 다르다는 점을 패시브 라디에이터의 두께의 차이로 표시하였다. 즉, 도 6(b) 및 도 6(d)를 참조하면 제2 패시브 라디에이터 12, 13의 두께가 제1 패시브 라디에이터 2, 3보다 두껍게 표시됨을 알 수 있다.

{각각의 패시브 라디에이터 쌍의 공진 조건을 세밀하게 조절함}으로써 {스피커 시스템이 가진 능력}을 한층 더 개선한다. 1개의 패시브 라디에이터 쌍은 {제1 공진점과 제2 공진점}을 갖는다. 제1 공진점에서는 드라이버의 진동 진폭이 극대로 되며 제2 공진점에서는 극소로 되는데, 이 성질을 이용해서 스피커 시스템 전체의 재생 능력을 조절한다.

예를 들면, {한 쪽의 패시브 라디에이터 쌍의 제2의 공진점}을 {드라이버의 fo}에 맞춤으로써 {fo 부근의 불필요한 진동을 억제}하고, {fo보다 낮은 주파수에서의 급격한 재생 능력의 저하를 방지하는} 것이 가능하다. 그 결과, 드라이버의 fo 부근에서 {fo보다 낮은 주파수 범위에서의 스피커 시스템의 재생 능력의 균일화}를 도모하는 것이 가능하다. 다른 쪽의 패시브 라디에이터 쌍의 공진 조건에서 또 다른 저음 재생 능력을 부가한다. 이와 같이, 복수의 패시브 라디에이터 쌍을 용도별로 나누어 사용함으로써 보다 파워풀한 재생 능력을 갖춘 스피커 시스템을 설계할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 2개의 원형 드라이버가 좌우에 있으며 {좌측, 우측}이 각각 {좌채널용, 우채널용}이다. 도면은 세로길이 방향으로 나타내지만, 사용 상태에서는 가로길이 방향으로 위치된다. 1조의 장원형 패시브 라디에이터 쌍이 {엔클로저의 마주보는 좌우 측면}에 있으며, 좌우 합성의 {저음의 음향 에너지}를 {스피커 시스템의 좌우 측면}으로부터 방사시키는 경우를 나타낸다. 도 7의 본 발명의 실시예는 저음 재생 능력을 갖추는 것으로 저음 재생 특성을 갖추고 있는 것은 아니다.

도 7(a)는 정면도, 도 7(b)는 정면도의 A-A' 단면, 도 7(c)는 도 7(b)의 B-B' 단면, 그리고 도 7(d)은 도 7(a)의 C-C' 단면을 나타낸다.

{1과 11}은 각각 {우채널용, 좌채널용}의 {방사면이 원형인 드라이버}, 1a는 드라이버의 진동 방향, {2, 3}은 각각 {제1, 제2}의 장원형 패시브 라디에이터, 4는 드라이버와 패시브 라디에이터를 장치하는 밀폐 구조의 내부 엔클로저, 5는 내부 공간, {6, 7}은 각각 {제1, 제2}의 패시브 라디에이터가 방사하는 음향 에너지를 스피커 시스템의 전면으로 유도하기 위한 외부 엔클로저, {8, 9}는 각각 {제1, 제2} 패시브 라디에이터와 외부 엔클로저 사이의 공간, {2a, 3a}는 각각 {제1, 제2} 패시브 라디에이터의 진동 방향, 그리고 {8a, 9a}는 각각 {{제1, 제2} 패시브 라디에이터의 음향 에너지}의 방사방향을 나타낸다.

저음의 스테레오 효과는 일반적으로 느끼기 어려운 것이다. 특히 소형의 스피커 시스템에서 좌우 드라이버의 간격이 좁은 경우에 저음의 스테레오감은 작다. 이와 같은 스피커 시스템의 경우, 좌우의 저음을 합성해서 모노럴(monaural)로 하는 일이 많다. 대형 스피커 시스템에서도 우퍼가 좌우 합성의 모노럴로 구성되어 있는 예도 적지 않다. 도 7은 이와 같은 케이스에서의 실시예이다.

도 8은 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 4개의 패시브 라디에이터를 갖는 도 4의 스피커 시스템과 기본 구조가 같으며, 외부 엔클로저의 외형이 팔각형 또는 원형 또는 장원형의 경우를 나타낸다. 도 8의 본 발명의 실시예는 저음 재생 능력을 갖추는 것으로 저음 재생 특성을 갖추고 있는 것은 아니다.

도 8(a)는 외부 엔클로저가 팔각형의 경우의 정면도, 도 8(b)는 정면도의 A-A' 단면, 도 8(c)는 도 8(b)의 C-C' 단면, 도 8(d)는 외부 엔클로저가 원형인 경우의 정면도, 그리고 도 8(e)는 외부 엔클로저가 장원형인 경우의 정면도를 나타낸다.

도 8은 음향 기능적으로는 도 4와 같으며, 각 부의 기능은 도 4의 동일 번호와 동일 기능을 갖는다. 외부 엔클로저의 4 모서리를 평면으로 하여 팔각형으로 함으로써 저음 성능을 손상시키지 않으면서 스피커 시스템의 점유 용적을 작게 한다. 점유 용적을 조금이라도 작게 하는 것은 조립처의 장치의 설계에 있어서 중요하다. 또한, {내부 엔클로저의 4 모서리가 외부 엔클로저의 내면을 넓히려고 하는 힘}에 의해 {외부 엔클로저를 {저음 진동에 대해 보강}}하는 역할을 갖는다. 팔각형이 원형이어도 장원형이어도 같은 효과를 갖는다.

도 9는 본 발명의 일실시예를 나타낸다. 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 세로 방향으로 장축을 형성하지만, 사용 상태에 따라서는 가로 방향으로 장축이어도 된다. 본 실시예는 상술한 도 7의 변형된 실시예로서 제1 드라이버 1의 바로 아래에 제2 드라이버 2가 설치되고, 그 아래에 1조의 장원형 패시브 라디에이터 2, 3이 내부 엔클로저 4의 마주보는 좌우 측면에 있으므로, 좌우 합성의 저음의 음향 에너지를 스피커 시스템의 전면부의 좌우측으로부터 방사시키게 된다.

도 9(a)는 정면도, 도 9(b)는 정면도의 A-A' 단면, 도 9(c)는 도 9(b)의 B-B' 단면, 그리고 도 9(d)는 도 9(a)의 C-C' 단면을 나타낸다. 상술한 도 7과 동일한 번호는 동일한 기능을 수행한다.

도 10은 본 발명의 일실시예의 각 부의 기계적 전기적 특성을 나타낸다. {도 1부터 도 9의 실시예의 스피커 시스템}과 {신호 처리}를 조합함으로써 {이 스피커 시스템이 갖는 {단점을 억누르고 장점을 끌어내는}} 것이 가능하게 되어 소형이며 고성능인 음향 재생 시스템을 구축할 수 있는 것을 설명하는 특성예이다.

횡축 f는 주파수, 종축 V는 진동 진폭, 종축 Z는 임피던스, 종축 D는 왜곡, 종축 G는 게인, 그리고 S는 음의 세기를 나타낸다.

f1은 제1 공진 주파수, 그리고 f2는 제2 공진 주파수를 나타낸다. 제1 공진 주파수에서는 {드라이버와 패시브 라디에이터}는 {음장(音場)에서는 거의 역위상}, {진동에서는 거의 동위상}의 관계에 있다. 제1 공진점에 대해서 여러 각도에서의 평가가 이루어지지만, 본 발명에서는 {{패시브 라디에이터 쌍 자체의 공진에 의한 드라이버에 대한 영향}이 {드라이버의 진동을 증강시키는} 모드이다}라는 견해에 기초하여 각 부의 제원을 설계한다.

{제1 공진 주파수 부근에서 {드라이버로부터의 방사음과 패시브 라디에이터의 방사음은 상쇄하는 관계}에 있으므로, 기본파가 작아져서 고주파 성분이 남으며 왜곡이 많은 재생음이 된다.

제1 공진 조건의 설계 방법에 따라서는 {패시브 라디에이터로부터의 방사 에너지}를 {드라이버로부터의 방사 에너지}보다 크게 할 수 있으므로, 반드시 왜곡 성분만이 남는 것은 아니다. 그러나, 소형 드라이버를 사용해서 {이와 같은 방법으로 저음 에너지의 방사 효율을 높이는 수법}을 이용하면, 제1 공진점에서는 {소형 드라이버의 약점인 다이나믹 레인지 부족에 의한 왜곡}이 커지는 것이 통상적이다.

제2 공진점에서는 드라이버의 진동과 패시브 라디에이터의 진동은 {음장에서는 거의 동위상 관계}, {진동에서는 거의 역위상 관계}에 있다. 그리고, 드라이버가 내부 엔클로저의 내부 공기를 압축(신장)하는 진동 모드에서 패시브 라디에이터의 진동도 드라이버와 마찬가지로 엔클로저 내부의 공기를 압축(신장)하는 모드로 된다. 즉, 제2 공진점에서는 {드라이버의 진동에 의해 진동하는 패시브 라디에이터의 진동}은 {드라이버에 대해 반작용이 되므로}, 드라이버의 진폭이 작아진다.

그리고, 제2 공진점에서는 내부 엔클로저의 공기압의 진동 진폭은 극대로 되고, {드라이버로부터 패시브 라디에이터로의 진동 에너지의 전달 효율}은 높아진다. {제2 공진점에서의 드라이버의 전기 임피던스}는 극소로 되고, {드라이버에 걸리는 부하가 커지고 있으므로}, {드라이버로부터 패시브 라디에이터로의 동력의 전달 효율}이 높아진다.

이것은 소형의 드라이버에서 저음을 재생할 때 중요한 의미를 갖는다. 즉, {구경이 작은 드라이버는 {{음향 에너지의 방사의 반작용이 작고}, 그 결과로 {보이스 코일의 부하가 가볍다}라고 하는 지금까지는 상식적인 성질}을 저음역에서 {마치 {구경이 큰 진동판을 설치한 것과 같은 특성} 또는 {보이스 코일의 구동력을 늘려서 진동 진폭을 크게 한 것과 같은 특성}으로 개선할 수 있는} 것을 나타낸다. 더욱이, {드라이버의 진동 진폭이 작아지는 것}은 {저음 재생의 다이나믹 레인지의 대폭적 개선}으로 이어진다. 그리고, 소형 스피커이어도 저왜곡이며 강력한 저음 재생 능력이 갖추어지게 된다.

제1 공진점과 제2 공진점의 관계에 대해서는 각각을 독립적으로 설계하는 것은 어렵지만, {제1 공진점과 제2 공진점이 공존하는 주파수 대역}에 대해서는 드라이버의 속성을 기축으로 {{내부 엔클로저의 용적}과 {패시브 라디에이터의 표면적}과 {패시브 라디에이터의 중량}의 3가지의 파라미터}를 바꿈으로써 자유 자재로 설계 가능하다. 그렇다고 해도, 본 발명의 스피커 시스템은 {저음 재생 능력이 단지 갖추어져 있을} 뿐으로 저음 재생 특성을 갖고 있는 것은 아니다. {{이 갖추어진 저음 재생 능력을 끌어냄으로써} {저음 재생 특성을 갖게 하는}} 것이 이하에 설명하는 본 발명의 신호 처리의 역할이다.

제1 공진점에서는 {드라이버와 패시브 라디에이터 쌍}은 왜곡의 문제뿐만 아니라 기생적인 국부 공진을 수반하는 불안정한 진동이 발생할 가능성이 높아진다. 이 기생 공진은 {{어떤 조건에서 트리거되어 기생 공진의 영역으로 조금이라도 들어간다}라고 하면, {기생 공진의 영역으로 들어가고} {대진폭의 기생 공진으로 성장하고} {대진폭의 기생 공진이 억제되지 않게 된다}}라고 하는 성가신 성질이 있다. 한층 더 성가신 것으로 {보다 효과적인 음향 특성을 얻기 위한 조건}이 {이 기생 공진을 보다 발생하기 쉽게 하는} 경향에 있다.

일반적으로 이 기생 공진은 {패시브 라디에이터의 역학적인 {비대칭성과 비선형성}}이 원인으로 되어 {제1 공진 주파수 부근의 {정수(整數)분의 일}의 주파수에서 발생하는} 경우가 많다. 한 번 기생 공진의 원인이 생기면, 그 기생 공진은 진폭이 최대로 되기까지 성장한다. 이 현상은 {기생 공진의 진폭이 어떤 일정 한계를 넘어 커져서 {비대칭성과 비선형성}이 커진} 결과, 기생 공진 자체가 에너지를 받아들임에 의한 자려(自勵) 진동으로 되어 진동이 성장하는 것에 의한다. 기생 공진의 에너지 공급원은 제1 공진 주파수 부근의 진동이다.

따라서, {제1 공진 주파수가 {그 스피커 시스템에 의해 재생 불필요한 대역}이 되도록 설계}하고, {{제1 공진 주파수 부근}과 {그보다 낮은 주파수 영역}을 차단하는 신호 처리 기능}을 설치하는 것은 이 기생 공진의 억제에 극히 유효한 수단이다. 또한, 완전히 차단하지 않아도 {{왜곡과 기생 공진}의 억제}에 필요한 {적당한 게인 억제}도 극히 유효한 수단이다.

이와 같이, 패시브 라디에이터 방식의 스피커 시스템은 {{그 장점을 끌어내고 그 단점을 억누르는} 특성을 갖는 신호 처리}와 조합함으로써 소형임에도 불구하고 {경이적인 저음 재생 특성을 갖는 스피커 시스템}으로 다시 태어난다.

후술의 도 11은 {{도 8의 팔각형의 실용 형상의 엔클로저}에 {2 인치의 드라이버를 사용한} 본 발명의 실동작 샘플}의 특성을 나타낸다. 후술의 도 12는 {{도 8의 팔각형의 실용 형상의 엔클로저}에 {1.5 인치의 드라이버를 사용한} 본 발명의 실동작 샘플}의 특성을 나타낸다.

도 10(a)는 {본 발명의 스피커 시스템}의 {드라이버의 진동판}의 {진동 진폭의 주파수 특성}의 설명도이다. 도 10(b)는 {본 발명의 스피커 시스템}의 {패시브 라디에이터}의 {진동 진폭의 주파수 특성}의 설명도이다. 도 10(c)는 {본 발명의 스피커 시스템}의 {드라이버의 보이스 코일}의 {전기 임피던스의 주파수 특성}의 설명도이다. 도 10(d)는 {본 발명의 스피커 시스템}의 {재생음의 왜곡의 주파수 특성}의 설명도이다. 도 10(e)는 {본 발명의 스피커 시스템에 최적인} {신호 처리 특성예}의 설명도이다. 도 10(f)는 도 10(e)의 신호 처리 특성을 작용시킨 경우의 {드라이버의 진동판}의 {진동 진폭의 주파수 특성}의 설명도이다. 도 10(g)는 도 10(e)의 신호 처리 특성을 작용시킨 경우의 {재생 음압 특성의 주파수 특성}의 설명도이다. 도 10(h)는 본 발명의 {스피커 시스템과 최적인 신호 처리 기능}에 의한 {재생 음압의 왜곡 특성}의 설명도이다.

도 11은 본 발명의 {일실시예의 실동작 샘플}의 특성을 나타낸다. 도 8의 실시예에 나타내는 {{팔각형의 외부 엔클로저가 {종횡길이: 68mm, 안길이: 71mm}}, {내부 엔클로저가 {종횡길이: 61mm, 안길이: 71mm}}, {{외부 엔클로저와 내부 엔클로저의 틈}이 1mm}, {구경이 2인치인 10W 드라이버}, {2쌍의 패시브 라디에이터}, 그리고 {총중량 250gW}}인 스피커 시스템과, {도 10에 설명하는 {이 스피커 시스템에 최적인 신호 처리}}를 조합한 본 발명의 실동작 샘플의 특성을 나타낸다.

도 11(a)는 스피커 시스템 단체(單體)의 음압의 주파수 특성, 도 11(b)는 스피커 시스템의 전기 임피던스의 주파수 특성, 그리고 도 11(c)는 신호 처리와 조합시킨 경우의 음압의 주파수 특성을 나타낸다.

도 11은 {신호 처리 전에는 {저음 재생 범위는 100Hz가 한계}이며, 더욱이 {중저음역에서 낮은 주파수로 갈수록 음압이 서서히 내려가는 특성}}이, {신호 처리 후에는 {저음 재생 범위가 65Hz}까지 넓어지며 더욱이 {중저음역에서 낮은 주파수로 갈수록 음압이 서서히 올라가는 특성}}으로 2 인치의 드라이버로서는 극히 넓은 저음 재생 특성인 것을 나타낸다.

도 12는 본 발명의 {일실시예의 실동작 샘플}의 특성을 나타낸다. {도 8의 실시예에 나타내는 {{팔각형의 외부 엔클로저가 {종횡길이: 60mm, 안길이: 63mm}}, {내부 엔클로저가 {종횡길이: 53mm, 안길이: 63mm}}, {{외부 엔클로저와 내부 엔클로저의 틈}이 1mm}, {구경이 1.5 인치인 5W 드라이버}, {2쌍의 패시브 라디에이터}, 그리고 {중량 130gW}}인 스피커 시스템이다. {{도 5에 설명하는 방법으로 내부 엔클로저의 용적을 조절하고}, {도 6에 설명하는 방법으로 2쌍의 패시브 라디에이터의 공진 조건을 조절함으로써}} 재생 능력을 대폭으로 개선하고, 더욱이 {도 10에 설명하는 {이 스피커 시스템에 최적인 신호 처리}}를 조합시킨 본 발명의 실동작 샘플의 {특성의 측정 결과}를 나타낸다.

도 12(a)와 도 12(c)는 도 5에서 설명한 내부 엔클로저의 내용적 조절 방법을 채용하지 않으며 또한 {도 6에서 설명한 2쌍의 패시브 라디에이터의 공진 조건이 같은 경우}의 스피커 시스템의 {전기 임피던스의 주파수 특성}을 나타낸다. 이 경우, 드라이버의 구경이 작은 이유도 있어서, 임피던스의 주파수 특성은 제1 공진점과 제2 공진점에서 특징이 약한 것을 알 수 있다.

도 12(b)는 {도 5에서 설명한 내부 엔클로저의 내용적을 조절하는 방법}과 {도 6의 패시브 라디에이터 쌍의 중량을 조절하는 방법}을 채용함으로써 제1 공진점에서의 공진 특성을 보다 샤프하게 한 경우의 {스피커 시스템의 전기 임피던스의 주파수 특성}을 나타낸다. 이 경우, 내부 엔클로저의 용적을 작게 하고, 더욱이 패시브 라디에이터의 중량을 늘림으로써 제1 공진점의 특성이 보다 샤프하게 되어있는 것을 알 수 있다.

도 12(d)는 {도 6에서 설명한 1조의 패시브 라디에이터 쌍의 사이즈와 중량을 변경하고, {제2 공진점 주파수를 {통칭 fo로 하는 드라이버 자체의 공진 주파수}에 맞춘 경우}의 스피커 시스템의 전기 임피던스 특성을 나타낸다. 이 경우, 드라이버의 fo와 2쌍의 패시브 라디에이터 중 1쌍의 제2 공진점을 맞춤으로써 드라이버의 fo 부근의 특성이 샤프하지 않게 되어 있는 것을 알 수 있다.

도 12(e)는 {도 5에서 설명한 내부 엔클로저의 내용적 조절 방법을 채용하지 않으며 또한 {도 6에서 설명한 패시브 라디에이터 쌍의 공진 조건을 조절하지 않는} 경우의 {스피커 시스템의 재생 음압의 주파수 특성}을 나타낸다.

도 12(f)는 {도 5에서 설명한 상저 구조에 의해 내부 공간의 용적을 조절}하고, {도 6에서 설명한 1쌍의 패시브 라디에이터의 중량을 조절}하며, {제2 공진점 주파수를 {통칭 fo로 하는 드라이버 자체의 공진 주파수}에 맞춘} 경우의 {스피커 시스템의 재생 음압의 주파수 특성}을 나타낸다.

도 12(g)는 더욱이 신호 처리와 조합한 경우의 {스피커 시스템의 재생 음압의 주파수 특성}을 나타낸다. {1.5 인치의 드라이버를 사용한 종래의 방법}에서는 {도저히 달성할 수 없을 정도의 넓은 음역}의 저음 재생 특성인 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 따른 스피커 시스템의 구조와 신호 처리에 따른 특성을 설명하였다. 본 발명의 실시예에 따른 스피커 시스템은 다음과 같이 활용될 수 있다.

1. 소형이며 저음 재생 능력이 우수한 스피커 시스템에의 응용.

2. 고성능 음향 재생 성능이 요구되는 액정 텔레비전용 스피커 시스템.

3. 강력한 저음 재생 성능이 요구됨에도 불구하고 창유리나 도어 내부의 구조물의 진동에 의한 채터링 노이즈의 회피 등의 문제가 있어서 저음 재생 성능에 타협점을 찾을 수밖에 없는 승용차의 스피커 시스템.

4. 차의 내측 패널과 외측 패널 사이의 공간으로 새어나오는 재생음을 없앰으로써 강력한 저음 재생시 차 바깥으로 새는 재생음을 대폭으로 억제한 승용차의 스피커 시스템.

한편, 본 발명의 실시예에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 동등한 것들에 의해 정해져야 한다.

{성능과 치수}가 업계에서 표준 규격화된 스피커 시스템군을 제공한다.

1, 11 : 드라이버
1a, 2a, 3a, 12a, 13a, 22a, 23a : 진동 방향
2, 3, 12, 13, 22, 23 : 패시브 라디에이터
4 : 내부 엔클로저
5 : 내부 공간
6, 7, 16, 17 : 외부 엔클로저
8, 9, 18, 19 : 내부 엔클로저 외부 공간
8a, 9a, 18a, 19a, 89a : 진동 에너지 방사 방향
20 : 상저부

Claims (12)

1. 전기 에너지를 진동 에너지로 변환하는 스피커 유닛을 드라이버라고 하며,
   {드라이버의 진동 에너지를 받고 {저음의 방사 효율을 강화하는 역할}의 {드라이버와는 다른 진동막}}을 패시브 라디에이터라고 하며,
   평행으로 마주보는 2개 1조의 패시브 라디에이터를 패시브 라디에이터 쌍이라고 하며,
   {공기 진동을 통하여 패시브 라디에이터에 드라이버의 진동을 전하는} 부분인 {밀폐 공간인 상자}를 내부 엔클로저라고 하며,
   {드라이버, 패시브 라디에이터, 및 내부 엔클로저가 만드는 밀폐 공간}을 내부 공간이라고 하고,
   드라이버의 음향 에너지 방사면을 전면(前面)이라고 하며, {내부 엔클로저의 외측에 설치한 {패시브 라디에이터의 방사 음향 에너지를 전면으로 유도하는} 엔클로저}를 외부 엔클로저라고 하며,
   {내부 엔클로저와 외부 엔클로저의 사이의 {전면의 틈}}을 저음 방사구라고 하며,
   {1개 또는 복수개의 드라이버}와 {1조 또는 2조의 패시브 라디에이터 쌍}과 {내부 엔클로저}와 {외부 엔클로저}를 가지는 것을 제1의 특징으로 하며,
   {드라이버의 방사면과 패시브 라디에이터 쌍의 방사면}을 {서로 수직 또는 서로 평행}하도록 배치한 것을 제2의 특징으로 하며,
   {패시브라 디에이터의 방사 에너지}가 저음 방사구로부터 방사되도록 외부 엔클로저가 기능하는 것을 제3의 특징으로 하며,
   상기 제1과 제2와 제3의 특징을 가지는 스피커 시스템.
2. 청구항 1에 정의하는 {내부 엔클로저와 외부 엔클로저}가 서로 독립한 부품이며,
   내부 엔클로저를 외부 엔클로저에 끼워 넣음으로써 {내부 엔클로저와 외부 엔클로저의 사이에 생기는 틈}을 통하여 {패시브 라디에이터가 방사하는 저음 음향 에너지}를 {저음 방사구로부터 방사시키는 구조}를 가지는 것을 제4의 특징으로 하는 스피커 시스템.
3. 청구항 {1 또는 2}에 정의하는 스피커 시스템에 있어서,
   {전면에서 본 외부 엔클로저의 외측 형상}을 팔각형으로 하고, 사각형의 경우와 비교해 스피커 시스템의 전용적을 작게 하는 것을 제5의 특징으로 하며,
   {이 팔각형의 8면 중 4면}과 {내부 엔클로저의 4면}이 평행인 것을 제6의 특징으로 하며,
   {그 외의 4면의 내면}과 {외부 엔클로저의 외면의 4모서리}가 접하고 있는 것을 제7의 특징으로 하며,
   {패시브 라디에이터가 방사하는 저음 음향 에너지}를 저음 방사구로부터 방사시키는 것을 제8의 특징으로 하며,
   상기 {제5와 제6과 제7과 제8}의 특징을 가지는 스피커 시스템.
4. 청구항 {1 또는 2}에 정의하는 스피커 시스템에 있어서,
   {전면에서 본 외부 엔클로저의 외측 형상}을 {원형 또는 장원형}으로 하고, 사각형의 경우와 비교해 스피커 시스템의 전용적을 작게 하는 것을 제9의 특징으로 하며,
   {외부 엔클로저의 내면}과 {내부 엔클로저의 외면의 4모서리}가 접하고 있는 것을 제10의 특징으로 하며,
   {패시브 라디에이터가 방사하는 저음 음향 에너지}를 저음 방사구로부터 방사시키는 것을 제11의 특징으로 하며,
   상기 {제9와 제10과 제11}의 특징을 가지는 스피커 시스템.
5. 청구항 {1 내지 4}의 어느 하나에 정의하는 스피커 시스템에 있어서,
   {내부 공간의 용적을 작게 하도록 설치한 구조물}을 상저(上底)부라고 하며,
   내부 엔클로저의 저면의 형상을 상저 구조로 한 것을 제12의 특징으로 하며,
   내부 엔클로저에 상저 구조로 하기 위한 부품을 설치한 것을 제13의 특징으로 하며,
   상기 {제12 또는 제13}의 특징을 가지는 스피커 시스템.
6. 청구항 {1 내지 5}의 어느 하나에 정의하는 스피커 시스템에 있어서,
   패시브 라디에이터 쌍을 2조 이상 가지는 것으로 하며,
   {각각의 패시브 라디에이터 쌍}의 {{방사 면적} 또는 {질량} 또는 {방사 면적과 질량의 양쪽}}이 다른 것을 제14의 특징으로 하는 스피커 시스템.
7. {청구항 {1 내지 6}의 어느 하나의 스피커 시스템}에 있어서,
   {드라이버, 패시브 라디에이터, 내부 엔클로저, 및 외부 엔클로저}의 설계 사양에서 결정되는 부분인 {스피커 시스템의 주요 제원(諸元)} 가운데 {드라이버에 일정 전압을 가해 주파수를 가변시킴으로써 측정할 수 있는 제원}에 관하며,
   {보다 저음 영역}에서 {드라이버의 진동 진폭이 극대로 되는 주파수} 또는 {보다 저음 영역}에서 {드라이버의 전기 임피던스가 극대로 되는 주파수}를 제1의 공진점으로 하며,
   제1 공진점으로부터 주파수를 서서히 올린 경우에 {드라이버의 진동 진폭이 극소로 되는 주파수} 또는 제1 공진점으로부터 주파수를 서서히 올린 경우에 {드라이버의 전기 임피던스가 극소로 되는 주파수}를 제2의 공진점으로 하며,
   {제1 공진점 주파수}와 {제1 공진점보다 낮은 주파수}의 범위에서는 {스피커 시스템에 가하는 음향 신호 레벨}을 작게 하는 신호 처리 기능을 제1 공진점 게인 억제 필터라고 하며,
   {제2 공진점 부근의 주파수 범위}와 {{제2 공진점 부근보다 큰 주파수 범위}에서 또한 {저음의 주파수 범위}}에서 {스피커 시스템에 가하는 음향 신호 레벨}을 크게 하는 신호 처리 기능을 제2 공진점 게인 강조 필터라고 하며,
   {제2 공진점 게인 강조 필터의 출력 진폭}이 {특정의 허용 다이나믹 레인지를 넘으려고 할} 때, {제2 공진점 게인 강조 필터의 게인}을 자동적으로 억제하는 기능을 제2 공진점 게인 자동 조정 필터라고 하며,
   {청구항 {1 내지 6}의 어느 하나의 스피커 시스템}과, {제1 공진점 게인 억제 필터}와, {{제2 공진점 게인 강조 필터} 또는 {제2 공진점 게인 자동 조정 필터}}를 가지는 것을 제15의 특징으로 하는 음향 재생 장치.
8. {청구항 {1 내지 6}의 어느 하나의 스피커 시스템}을 가지는 텔레비전 세트.
9. {청구항 {1 내지 6}의 어느 하나의 스피커 시스템}에 있어서,
   {드라이버, 패시브 라디에이터, 내부 엔클로저, 및 외부 엔클로저}의 설계 사양에서 결정되는 부분인 {스피커 시스템의 주요 제원(諸元)} 가운데 {드라이버에 일정 전압을 가해 주파수를 가변시킴으로써 측정할 수 있는 제원}에 관하며,
   {보다 저음 영역}에서 {드라이버의 진동 진폭이 극대로 되는 주파수} 또는 {보다 저음 영역}에서 {드라이버의 전기 임피던스가 극대로 되는 주파수}를 제1의 공진점으로 하며,
   제1 공진점으로부터 주파수를 서서히 올린 경우에 {드라이버의 진동 진폭이 극소로 되는 주파수} 또는 제1 공진점으로부터 주파수를 서서히 올린 경우에 {드라이버의 전기 임피던스가 극소로 되는 주파수}를 제2의 공진점으로 하며,
   {제1 공진점 주파수}와 {제1 공진점보다 낮은 주파수}의 범위에서는 {스피커 시스템에 가하는 음향 신호 레벨}을 작게 하는 신호 처리 기능을 제1 공진점 게인 억제 필터라고 하며,
   {제2 공진점 부근의 주파수 범위}와 {{제2 공진점 부근보다 큰 주파수 범위}에서 또한 {저음의 주파수 범위}}에서 {스피커 시스템에 가하는 음향 신호 레벨}을 크게 하는 신호 처리 기능을 제2 공진점 게인 강조 필터라고 하며,
   {제2 공진점 게인 강조 필터의 출력 진폭}이 {특정의 허용 다이나믹 레인지를 넘으려고 할} 때, {제2 공진점 게인 강조 필터의 게인}을 자동적으로 억제하는 기능을 제2 공진점 게인 자동 조정 필터라고 하며,
   {청구항 {1 내지 6}의 어느 하나의 스피커 시스템}과, {제1 공진점 게인 억제 필터}와, {{제2 공진점 게인 강조 필터} 또는 {제2 공진점 게인 자동 조정 필터}}를 가지는 것을 제15의 특징으로 하는 음향 재생 장치}를 가지는 텔레비전 세트.
10. {청구항 {1 내지 6}의 어느 하나의 스피커 시스템}을 가지는 승용차.
11. {청구항 {1 내지 6}의 어느 하나의 스피커 시스템}에 있어서,
    {드라이버, 패시브 라디에이터, 내부 엔클로저, 및 외부 엔클로저}의 설계 사양에서 결정되는 부분인 {스피커 시스템의 주요 제원(諸元)} 가운데 {드라이버에 일정 전압을 가해 주파수를 가변시킴으로써 측정할 수 있는 제원}에 관하며,
    {보다 저음 영역}에서 {드라이버의 진동 진폭이 극대로 되는 주파수} 또는 {보다 저음 영역}에서 {드라이버의 전기 임피던스가 극대로 되는 주파수}를 제1의 공진점으로 하며,
    제1 공진점으로부터 주파수를 서서히 올린 경우에 {드라이버의 진동 진폭이 극소로 되는 주파수} 또는 제1 공진점으로부터 주파수를 서서히 올린 경우에 {드라이버의 전기 임피던스가 극소로 되는 주파수}를 제2의 공진점으로 하며,
    {제1 공진점 주파수}와 {제1 공진점보다 낮은 주파수}의 범위에서는 {스피커 시스템에 가하는 음향 신호 레벨}을 작게 하는 신호 처리 기능을 제1 공진점 게인 억제 필터라고 하며,
    {제2 공진점 부근의 주파수 범위}와 {{제2 공진점 부근보다 큰 주파수 범위}에서 또한 {저음의 주파수 범위}}에서 {스피커 시스템에 가하는 음향 신호 레벨}을 크게 하는 신호 처리 기능을 제2 공진점 게인 강조 필터라고 하며,
    {제2 공진점 게인 강조 필터의 출력 진폭}이 {특정의 허용 다이나믹 레인지를 넘으려고 할} 때, {제2 공진점 게인 강조 필터의 게인}을 자동적으로 억제하는 기능을 제2 공진점 게인 자동 조정 필터라고 하며,
    {청구항 {1 내지 6}의 어느 하나의 스피커 시스템}과, {제1 공진점 게인 억제 필터}와, {{제2 공진점 게인 강조 필터} 또는 {제2 공진점 게인 자동 조정 필터}}를 가지는 것을 제15의 특징으로 하는 음향 재생 장치}를 가지는 승용차.
12. 입력된 전기 에너지를 진동 에너지로 변환하여 음파를 방사시키는 적어도 하나의 드라이버,
    전면부에 상기 드라이버가 설치되며 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 내부 엔클로저,
    상기 드라이버의 방사면과 수직하게 설치되며 상기 드라이버로부터 출력되는 진동 에너지에 의해 진동하여 음파를 방사시키는 적어도 한 쌍의 패시브 라디에이터, 및
    상기 패시브 라디에이터의 전면부에 일정 공간을 형성하여 상기 패시브 라디에이터를 덮으며 상기 패시브 라디에이터로부터 방사되는 음파가 상기 형성된 공간을 통하여 상기 내부 엔클로저의 전면부로 유도되도록 상기 내부 엔클로저의 전면부에 저음 방사구를 형성하는 외부 엔클로저
    를 포함하는 스피커 시스템.

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