KR20140024124A - 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치 - Google Patents

스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음향변환장치에 관한 것으로, 외부로부터 인가되는 전기 신호(음향 신호)의 음압을 사용자 설정에 따라 조절할 수 있는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치에 관한 것이다.
본 발명인 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치는 프레임, 프레임 내에 설치되는 자기 회로, 전기 신호를 인가받아 자기 회로와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일, 보이스 코일의 진동에 의해 진동하며 음향을 발생시키는 진동판, 사용자 설정을 획득하는 설정부, 및 외부로부터 인가되는 전기 신호를 설정부로부터의 사용자 설정에 따라 처리하여 보이스 코일로 인가하는 음압 보정 장치를 포함한다.

Description

스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치{SOUND TRANSDUCER WITH SELECTION BETWEEN SPEAKER AND RECEIVER FUNCTIONS}
본 발명은 음향변환장치에 관한 것으로, 스피커 기능과 리시버 기능 중에서 하나의 기능만을 수행하도록 설정이 가능하도록 하는 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 음향변환장치의 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 일반적인 음형변환장치(스피커)는, 프레임(1)과, 프레임(1)의 내측에 삽입 장착되는 요크(2)와, 요크(2)로 자속을 전달하거나 요크(2)로부터 자속을 전달받는 내륜 마그네트(3) 및 외륜 마그네트(4)와, 내륜 마그네트(3) 또는 외륜 마그네트(4)로부터 자속을 전달받아 보이스코일(7)에 직각으로 자속이 전달되도록 하는 내륜 탑플레이트(5) 및 외륜 탑플레이트(6)와, 내륜 마그네트(3) 및 내륜 탑플레이트(5)와, 외륜 마그네트(4) 및 외륜 탑플레이트(6) 간의 공극에 일부분이 삽입되는 보이스 코일(7), 보이스 코일(7)이 내측에 부착되어 보이스 코일(7)의 상하 운동에 따른 진동을 발생하는 진동판(8)과, 음방출공(11)이 형성되되 진동판(8)을 보호하는 프로텍터(10) 등으로 이루어진다.
그리고, 보이스코일(7)의 인출선은 진동판(8)의 저면에 선갈이 본드를 사용하여 부착고정되며, 프레임(1)의 측면을 관통하여 또는 프레임(1)에 형성된 홈(미도시)을 통하여 외부로 인출되어 프레임(1)의 외부 측면을 따라 터미널(14)에 각각 납땜된다.
또한, 구조적으로 편진동을 잡아주고, 보이스 코일(7)의 리드선의 끊어짐을 방지하여 음향변환장치의 신뢰성을 높이기 위해 댐퍼(미도시)가 진동판 하부에 설치될 수 있다. 종래의 마이크로스피커의 적용에서 보면 사용음원이 중고역대가 많아 비교적 진동이 안정적이었으며, 부품 수, 작업 공정 등을 고려하여 댐퍼를 적용하지 않은 경우가 많았으나, 통신기술이 발달하며 저역대의 음원 사용이 많아지면서 댐퍼를 사용하는 경우가 많아졌다.
그러나 종래의 마이크로스피커 모듈은 전체 용적(크기)이 작기 때문에 저음 재생력이 나빠지고 전반적으로 음의 밸런스가 좋지 않은 단점이 있다.
또한, 스피커와 리시버는 기계적, 전자기적 구조에는 차이는 없으며, 이중 인간의 귀에 가까이 밀착시켜 사용하며 비교적 낮은 음압을 발생시키는 것들을 흔히 "리시버" 라 칭하고, 이와 달리 상대적으로 크기와 음압이 크고 인간의 귀로부터 상당 거리를 두고 사용되는 것들을 "스피커"로 칭한다.
스피커와 리시버 사이에는 주파수 영역과 음압 레벨의 차이로 인하여, 종래의 음향변환장치가 장착된 전기 기기(예를 들면, 이동 통신 단말기, 스마트폰 등)는 각 장치로 인가할 전기 신호를 처리하는 증폭기 또는 코덱(CODEC)을 구비하여 사용해야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 전기 기기로부터 전원과, 음향 신호(전기 신호, 오디오 데이터)만을 수신한 이후에, 내부에서 스피커 기능 또는 리시버 기능을 통하여 음향이 표출되도록 하는 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음압 보정 회로부로의 전원인가가 가능하면서, 음향신호가 음압 보정 회로부로 인가되어, 처리된 후, 보이스 코일로 인가되도록 하는 전기적 구성을 구비하는 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음향변환장치의 체적 조건에 대응하여 각 주파수 대역에 대한 이득(gain)에 대한 설정이 가능하도록 하는 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명인 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치는 프레임, 프레임 내에 설치되는 자기 회로, 전기 신호를 인가받아 자기 회로와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일, 보이스 코일의 진동에 의해 진동하며 음향을 발생시키는 진동판, 리시버 또는 스피커 기능 설정을 획득하는 설정부, 및 외부로부터 인가되는 전기 신호를 설정부의 기능 설정에 따라 처리하여 보이스 코일로 인가하는 음압 보정 장치를 포함한다.
또한, 프레임은, 공명 공간으로 활용되는 인클로져를 더 포함하며, 음압 보정 회로는 인클로져 내에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 음압 보정 장치는 리시버 기능 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터 또는 스피커 기능 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터 중의 적어도 하나 이상을 저장하는 것이 바람직하다.
또한, 스피커 기능 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터는 음향 변환 장치의 체적에 따라 설정된 것이 바람직하다.
또한, 음압 보정 회로는 스피커 기능 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터를 기준으로 하여 음향변환장치의 공진 주파수 이하의 주파수 대역에서 전기 신호에 대한 이득을 조절하여, 보이스 코일에 의한 음압을 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 전기 기기로부터 전원과, 음향 신호(전기 신호, 오디오 데이터)만을 수신한 이후에, 내부에서 스피커 기능 또는 리시버 기능을 통하여 음향이 표출되도록 하여, 설정 변경에 의해서 음향 변환 장치의 기능을 용이하게 설정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명이 제공하는 음향변환장치는, 외부로부터 전기적인 신호를 인가하는 FPCB 기판 상에 음압 보정 회로를 구비함으로써 칩을 연결하기 위한 별도의 부품을 구비할 필요가 없다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 음압 보정 회로부로의 전원인가가 가능하면서, 음향신호가 음압 보정 회로부로 인가되어, 처리된 후, 보이스 코일로 인가되도록 하는 전기적 구성을 구비하여, 자체적인 음압 조절이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 음향변환장치의 체적 조건에 대응하여 각 주파수 대역에 대한 이득(gain)에 대한 설정이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 음향변환장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판 및 FPCB 기판상에 설치된 음압 보정 회로부를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판의 터미널부를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 프레임과 자기 회로가 결합된 모습을 도시한 도면,
도 7은 음압 보정 회로부(700)의 실시예,
도 8은 오디오 프로세서(720)에 포함된 기능 블록도,
도 9는 용적(체적)에 따른 주파수와 진동 변위 간의 관계를 나타내는 그래프,
도 10은 용적에 따른 주파수 특성 그래프,
도 11은 리시버 기능 시의 전기 신호의 조절 결과 그래프이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치의 분해사시도, 도 3은 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치를 상부에서 바라본 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치는, 프레임(100), 프레임(100) 내에 구비되며, 요크(210), 영구자석(220), 탑 플레이트(230)로 이루어지는 자기 회로(200), 요크(210)의 측면과 영구자석(220) 사이의 공간에서 상호전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일(300), 보이스 코일(300)의 진동에 의해 진동하며 음향을 발생하며, 센터 진동판(420) 및 사이드 진동판(410)을 포함하는 진동판(400), 보이스 코일(300)로 전기적인 신호를 전달하며, 진동판(400)의 진동을 잡아주는 서스펜션 및 외부 단자로부터 전기적인 신호를 받아들이는 단자의 역할을 겸하는 FPCB 기판(500), 최상부에 위치하여 음향변환장치의 부품을 보호하는 프로텍터(610), 프레임의 하면에 결합하며 음향변환장치의 부품을 보호하는 하부 커버(620), 및 프레임(100) 내에 위치되며, FPCB 기판(500) 상에 설치되어 음향변환장치의 음향 특성을 최적화해 주는 음압 보정 회로부(700)을 포함한다.
프레임(100)은, 요크(210), 영구자석(220), 탑 플레이트(230)를 포함하는 자기 회로(200)가 중앙에 설치된다. 따라서 중앙은 자기 회로(200)를 설치하기 위한 빈 공간이 마련되며, 자기 회로(200)가 설치된 바깥쪽으로 공명 공간인 인클로져(140: 도 6 참조)가 구비된다. 프레임(100) 상에 보이스 코일(300), 진동판(400), FPCB 기판(500)이 서로 부착된 진동 부재가 설치된다. FPCB 기판(500)의 하부에 보이스 코일(300)이 부착되고, 보이스 코일(300)의 부착부와 소정 간격을 두고 사이드 진동판(410)이 부착된다. 또한 FPCB 기판(500)의 상부에는 센터 진동판(420)이 부착된다. FPCB 기판(500)에 보이스 코일(300), 진동판(400)이 부착된 부분인 서스펜션부(510: 도 4 참조)는 프레임(100)의 상부에 안착되며, 서스펜션부(510)로부터 절곡되어 형성된 측면 연결부(520: 도 4 참조)는 프레임(100)의 측면에 위치한다. 또한 측면 연결부(520)로부터 절곡되어 서스펜션부(510)와 평행하게 위치하는 터미널부(530)는 프레임(100)의 하부에 안착되게 된다.
프레임(100)에 자기 회로(200)와 진동 부재가 설치된 다음에는, 프레임(100)의 상부에는 프로텍터(610)가, 프레임(100)의 하부에는 하부 커버(620)가 각각 결합되어 프레임(100)에 설치된 부품들을 보호하게 된다.
보이스 코일(300)은 납땜 등의 방식으로 서스펜션부(510)와 본딩되며, 테잎이나 기타 접착제에 의해 서스펜션부(510)에 부착된다. 서스펜션부(510)에 의해 진동판(400)의 진동이 상, 하 방향으로만 이루어지도록 하여 분할진동이나 편진동과 같은 이상 진동을 방지하여 음질을 향상시킬 수 있다. 진동판(400)은 중앙부에 위치한 센터 진동판(420)과, 센터 진동판(420)의 외부에 위치하며 링 형상으로 형성된 사이드 진동판(410)을 구비한다. 센터 진동판(420)은 상부로 돌출된 돔 형상이며, 사이드 진동판(410)은 하부로 돌출된 돔 형상이다. 센터 진동판(420)은 서스펜션부(510)의 상부에 부착되고, 사이드 진동판(410)은 서스펜션부(510)의 하부에 부착된다.
한편, 센터 진동판(420)과 사이드 진동판(410)은 필요에 따라 같은 재질의 필름으로 제조되거나, 다른 재질의 필름으로 제조될 수 있다. 센터 진동판(420)은 PE, PP 같은 열가소성 필름으로 제조되며, 필요에 따라 UV 몰딩 등이 행해질 수 있다. 또한 사이드 진동판(410)은 PE, PP같은 열가소성 필름과 TPU같은 열가소성 우레판 필름을 합지하여 제조할 수 있다. 센터 진동판(420)과 사이드 진동판(410)은 담당하는 음역대가 다르므로, 사이드 진동판(410)은 연성 및 탄성을 증가시켜 저주파 대역의 음향 특성을 향상시키고, 센터 진동판(420)은 가벼우면서 강성을 증가시켜 중, 고주파 대역의 음향 특성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판 및 FPCB 기판상에 설치된 음압 보정 회로부를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판(500)은 프레임(100)의 상면에 위치하며 보이스 코일(300) 및 진동판(400)이 부착되는 서스펜션부(510)와 프레임(100)의 하면에 위치하며 음압 보정 회로부(700)가 설치되는 터미널부(520)와 서스펜션부(510)와 터미널부(520)를 연결하며 프레임(100)의 측면에 위치하는 측면 연결부(530)를 포함한다.
서스펜션부(510)는 프레임(100)의 상면에 안착되는 가장자리부인 안착부(512), 보이스 코일(300) 밑 진동판(400)이 부착되는 중앙부(514) 및 안착부(512)와 중앙부(514)를 연결하며 댐핑 효과를 주는 연결부(516)를 포함한다. 서스펜션부(510)에 형성된 FPCB의 도전성 패턴을 통해 보이스코일(300)로 전기적인 신호가 전달된다. FPCB의 도전성 패턴은 안착부(512) 및 연결부(516)를 거쳐 중앙부(514)로 연결되며, 중앙부(514)에는 보이스 코일(300)과 납땜되는 본딩부(미도시)가 마련될 수 있다.
터미널부(520)는 프레임(100)의 하면에 설치되며, 외부로부터 전기적인 신호가 단자(524)와 음압 보정 회로부(700)을 설치할 수 있는 설치면(522)을 포함한다. 단자(524)는 총 4개가 형성되며, 단자(524)와 연결되는 인입선은, 음향 신호(전기 신호)의 (+)극과, (-)극, 전원(+DC, GND/-DC)이다. 터미널부(520) 및 측면 연결부(530)에도 물론 전기적인 신호를 전달할 수 있는 FPCB 패턴이 형성되어, 단자(524)를 통해 전달된 전기 신호가 측면 연결부(530) 및 서스펜션부(510)를 거쳐 보이스 코일(300)로 전달되도록 한다. 프레임(100)에는 측면 연결부(530)가 삽입되는 측면 연결부 수용홈(170: 도 4 참조), 터미널부(520)가 삽입되는 터미널부 수용홈(180: 도 2 참조)이 형성되고, 프레임(100)의 측면에는 단자(524)를 프레임(100) 외부로 인출할 수 있도록 단자 인출홀(190: 도 2 참조)이 형성된다. 프레임(100)에 FPCB 기판(500)을 설치한 다음, 프레임(100) 하부에 하부 커버(620)를 결합하여, FPCB 기판(500)과 기타 음향변환장치의 부품들을 보호할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판의 터미널부를 도시한 도면이다. FPCB 기판(500)의 터미널부(520)는 네 모서리에 각각 단자(524)를 구비하며, 단자(524)로부터 음압 보정 회로부(700)로 전기 신호가 입력되거나, 음압 보정 회로부(700)를 거쳐 보이스 코일(300)로 신호를 전달하는 도전성 패턴(524a, 524b, 524c, 524d, 524e, 524f)이 형성된다. 도전성 패턴(524a, 524b, 524c, 524d, 524e, 524f) 중 2개는 휴대폰 등 음향변환장치가 설치되는 전기 기기로부터 전기 신호를 입력받는 신호 입력용 패턴(524a, 524b)이며, 다른 2개는 전기 기기로부터의 전원 공급용으로 음압 보정 회로부(700)의 입력으로 연결되며 +DC와 -DC/GND가 되는 전원 공급용 패턴(524c, 524d)이며, 나머지 2개는 음압 보정 회로부(700)로부터의 출력으로, 보이스 코일(300)로 처리된 신호를 출력하는 신호 출력용 패턴(524e, 524f)이다.
신호 출력용 패턴(524e, 524f)과 보이스 코일(300) 간의 전기적 연결을 위해, 측면 연결부(530) 및 서스펜션부(510)에도, 도전성 패턴이 당연히 형성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 프레임과 자기 회로가 결합된 모습을 도시한 도면이다. 프레임(100)은, 요크(210), 영구자석(220: 도 2 참조), 탑 플레이트(230)를 포함하는 자기 회로(200)가 중앙에 설치된다. 따라서 중앙은 자기 회로(200)를 설치하기 위한 빈 공간이 마련되며, 요크(210)의 둘레 형상에 대응하는 형상을 가져 요크(210)가 결합될 수 있는 내벽(110)을 포함한다. 또한 프레임(100)의 외형을 형성하는 외벽(120)이 내벽(110)과 소정 간격을 두고 형성된다. 외벽(120)과 내벽(110)을 연결하는 리브(130)가 복수 개 구비되며, 내벽(110), 외벽(120) 및 리브(130) 사이에 형성되는 공간은 공명 공간인 인클로져(140)로 이용된다. 인클로져(140) 중 일부에는 앞서 설명한 음압 보정 회로부(700)가 위치할 수 있도록 하여, 음향변환장치 내부에 음압 보정 회로부(700)를 일체로 구비하도록 할 수 있다. 음향변환장치 내부에 음압 보정 회로부(700)을 일체로 구비할 경우, 조립이 간단하고 부품 관리가 용이하다는 장점이 있다. 음압 보정 회로부(700)의 위치는 FPCB 기판(500) 상 어느 곳에나 설치가 가능하나, 음압 보정 회로부(700)는 측면 연결부(630)의 반대측 일측에 형성되도록 하여 FPCB 기판(500)을 프레임(100)에 조립하는 것을 용이하게 할 수 있다.
또한 프레임(100)의 외벽(120) 상면에는 사이드 진동판(410)이나 FPCB 기판(500)의 서스펜션부(510) 또는 프로텍터(610)가 안착될 수 있는 안착면(150)이 형성된다. 또한 프레임(100)의 외벽(120) 상면의 네 모서리에는, 사이드 진동판(410)이나 FPCB 기판(500)의 서스펜션부(510) 또는 프로텍터(610)의 안착 시 위치를 용이하게 정하도록 돕는 돌기부(160)가 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 프레임(100)의 외벽(120)의 일 외측면에는 FPCB 기판(500)의 측면 연결부(630)가 수용될 수 있는 측면 연결부 수용홈(170)이 형성된다. 또한 프레임(100)의 하면에는 터미널부(520)가 삽입되는 터미널부 수용홈(180:도 3 참조)이 형성되고, 프레임(100)의 측면에는 단자(524)를 프레임(100) 외부로 인출할 수 있도록 단자 인출홀(190: 도 3 참조)이 형성된다.
음압 보정 회로부(700)는 기본적으로 이퀄라이져 기능과 증폭 기능을 수행하는 소자가 사용될 수 있다. 즉, 음압 보정 회로부(700)는 음향변환장치에 입력되는 전기 신호 또는 출력되는 전기 신호를 주파수에 따라 또는 주파수 대역에 따라 그 이득 또는 이득값(gain)을 조정할 수 있는 소자가 적용됩니다.
본 실시예에서, 음압 보정 회로부(700)와, FPCB 기판(500)은 하나의 음압 보정 장치로 지칭되며, 이 음압 보정 장치는 외부로부터 인가받는 전기 신호를 처리하여 보이스 코일(300)로 인가하는 기능을 수행한다.
도 7은 음압 보정 회로부(700)의 실시예이고, 도 8은 오디오 프로세서(720)에 포함된 기능 블록도이다.
본 실시예에서는, 음압 보정 회로부(700)가 디지털 스피커 모듈로 사용된 경우로, 리시버 모듈로도 사용될 수 있다. 음압 보정 회로부(700)는 입력신호인 전기 신호를 신호 입력용 패턴(524a, 524b)를 통하여 입력 받아, 기설정된 디지털 신호로 변환하는 신호 입력부(710)와, 입력된 디지털 신호에 대한 처리를 수행하는 오디오 프로세서(720)와, 오디오 프로세서(720)에 의해 처리된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 보이스 코일(300)로 신호 출력용 패턴(524e, 524f)를 통하여 출력하는 신호 출력부(730)와, 전기 기기로부터 전력 공급용 패턴(524c, 524d)를 통하여 전원(Vcc)을 인가받아, 음압 보정부(700)에서 사용되는 적어도 하나 이상의 전압(예를 들면, 3.3V, 1.8V 등)으로 조정하여 필요한 소자에 공급하는 전원부(740)와, 전기 기기로부터 입력된 전기 신호에 대한 증폭/감쇄 설정을 위한 사용자 설정이 수행되도록 하는 설정부(750)로 구성된다.
자세하게, 신호 입력부(710)는 전기 기기로부터 아날로그 신호를 수신할 경우에는, 수신된 아날로그 신호를 기설정된 종류의 디지털 신호(예를 들면, PWM 신호)로 변환하는 아날로그-디지털 신호 변환 블록을 구비한다. 또한, 신호 입력부(710)는 전기 기기로부터 디지털 신호를 수신할 경우에도, 수신된 디지털 신호(예를 들면, PDM 신호)가 기설정된 종류의 디지털 신호(예를 들면, I2S 신호, PWM 신호)가 아닌 경우, 수신된 디지털 신호를 기설정된 종류의 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 처리 블록을 구비한다.
오디오 프로세서(720)는 전기 기기로부터 수신되는 신호에 반응하여, 아날로그-디지털 신호 변환 블록 또는 디지털 신호 처리 블록 중의 어느 하나를 활성화(ENABLE)시켜 원하는 종류의 디지털 신호를 수신한다.
오디오 프로세서(720)는 설정부(720)의 설정 상태를 기준으로 하여, 입력된 디지털 신호에 대한 신호 처리를 수행하고, 처리된 디지털 신호를 신호 출력부(730)에 인가한다. 오디오 프로세서(720)의 신호 처리 과정은 하기에서 기재된다.
다음으로, 신호 출력부(730)는 전기 기기로부터 전원(Vcc)을 인가받거나, 전원부(740)로부터 전원을 인가 받아 승압하는 DC/DC 변환부와, 승압된 전원을 인가받아 오디오 프로세서(720)로부터 인가된 신호에 대한 증폭을 수행하되, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조하는 디지털 증폭부를 구비한다.
전원부(740)는 전기 기기로부터 전원(Vcc)를 인가받아, 음압 보정부(700)의 각 소자(신호 입력부(710), 오디오 프로세서(720), 신호 출력부(730), 설정부(750))에 필요한 전원을 공급하는 수단에 해당된다. 다만, 전원부(740)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 인식되는 기술에 해당되어, 그 상세한 기재가 생략된다.
오디오 프로세서(720)는 도 8에 기재된 바와 같이, 신호 입력부(710)로부터 수신된 디지털 신호를 주파수 대역을 기준으로 하여 처리하는 대역 필터부(Band Pass Filter: BPF)(721)와, 디지털 신호의 전체적인 이득(gain)을 설정하는 볼륨 조절부(Volume Control)(723)와, 볼륨 조절부(723)로부터의 디지털 신호가 일정 기준(threshold) 이상인 경우, 디지털 신호를 강제 압축하여 신호의 크기를 줄이는 동적 범위 압축부(Dynamic Range Compression: DRC)(725)를 구비한다.
설정부(750)는 음향 변환 장치가 전기 기기에 장착되어서 수행할 기능들(스피커 기능과, 리시버 기능) 중에서 어느 하나만을 수행하도록 하는 입력장치에 해당되는 것이다. 설정부(750)는 예를 들면, 1개의 하드웨어 PIN 형태로 구성되어, PIN 상태가 '0' (OFF 상태)이면 음향 변환 장치의 기능을 리시버 기능으로 설정하는 것이고, PIN 상태가 '1' (ON 상태)이면 음향 변환 장치의 기능을 스피커 기능으로 설정하는 것이다.
오디오 프로세서(720)는 설정부의 설정에 대응하는 리시버 기능과 스피커 기능 수행을 위한 주파수별 또는 주파수 대역별 이득 테이블을 저장한다. 대역 필터부(721)는 예를 들면, 8개의 서로 중첩되지 않는 주파수 대역을 처리하는 제1 내지 제8 대역 필터(BPF 1 내지 BPF 8)를 구비할 수 있다.
우선, 하기의 표 1은 음향 변환 장치가 스피커 기능을 수행하기 위한 주파수 대역별 이득 테이블을 나타낸다.
주파수 필터 주파수 대역 이득(gain)(dB)
BPF 1 100-200Hz 3
BPF 2 300-400Hz 3
BPF 3 500-800Hz 11
BPF 4 1KHz-1.2KHz -6
BPF 5 1.3KHz-1.4KHz 0(미사용)
BPF 6 1.5KHz-1.7KHz 0(미사용)
BPF 7 1.8KHz-2.0KHz 0(미사용)
BPF 8 2.1KHz-2.3KHz 0(미사용)
오디오 프로세서(720)는 설정부의 설정에 대응하는, 주파수 대역별 이득을 결정하고, 그 결정된 이득에 따라, 대역 필터부(721)는 입력된 디지털 신호를 처리한다.
도 9는 용적(체적)에 따른 주파수와 진동 변위 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 용적이 큰 경우(0.8cc)의 진동판(400)의 진동 변위는 용적이 작은 경우(0.4cc, 0.3cc, 0.2cc)의 진동 변위에 비하여 크다는 것이 확인된다.
도시된 그래프에서, 0.8cc의 공진주파수에서의 진폭을 최대허용진폭으로 가정할 경우, 용적이 작을수록 저역 주파수 또는 저역 주파수 대역에서 이득(gain)을 더 높게 조절할 수 있게 된다.
여기서, 용적의 의미는 인클로져의 back volume을 지칭하는 것으로, Back volume이란 진동판 후면을 포함해 음향 변환 장치의 후면 백홀과 연결되어있는 공간으로 진동판이 움질일 때 강성(stiffness)의 역할을 한다.
용적(체적)이 클수록 진동판이 진동할 때 공기가 가지는 강성이 작아지게 되고, 이러한 진동특성에 의해서 공진점 이전 주파수 대역에서 용적이 작은 진동판이 진동할 때보다 진동력이 증가하게 되고 음압이 높아지게 된다. 또한, 전체적으로 용적이 작은 경우보다 강성이 낮아져서 공진주파수도 용적이 작은 경우보다 상대적으로 낮게 된다. 용적이 작으면, 기본적으로 진동판이 진동할 수 있는 설계된 공간보다 작게 진동하기 때문에 진동공간이 상대적으로 많이 남게 된다. 이러한 용적의 크기에 따라, 진동 특성이 다르게 되므로, 이러한 진동 특성이 유사하거나 동일하도록 음압 보정 회로부(700)의 이득을 용적과 주파수 대역에 따라 설정할 필요가 있게 된다.
즉, 스피커 기능 설정에 의한, 주파수 대역별 이득 설정 및 그에 따른 처리가 필요함이 확인된다.
따라서, 오디오 프로세서(720)는 설정부의 설정에 의해 스피커 기능 수행을 위한 주파수 대역별 이득 데이터를 이용하여, 체적이 적은 경우에 보다 큰 이득이 공진 주파수(약 1KHz) 이하에서 부여되도록 한다. 더욱 바람직하게는, 오디오 프로세서(720)는 스피커 기능을 수행함에 있어서, 그 설치되는 음향 변환 장치의 체적에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터를 저장한다.
도 10은 용적에 따른 주파수 특성 그래프이다. 주파수 특성 그래프 상에서도, 용적이 작을 수록 음압이 낮은 것이 확인된다.
음압 보정 회로부(700)는 도 9와 같은 용적에 따른 진폭 변위 데이터를 기준으로 하는 주파수 대역별 이득 테이블을 표 2와 같이, 저장한다. 이에 따라, 음압 보정 회로부(700)는 외부 기기로부터 인가되는 전기 신호(음향 신호)를 제1설정부의 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 테이블(데이터)에 따라 처리하여, 보이스 코일(300)로 인가하게 된다.
따라서, 최종적으로 용적이 차이가 나더라도 스피커가 가질 수 있는 최대의 진동공간을 사용하게 되어, 비슷한 음향특성을 지니게 된다.
다음으로, 하기의 표 2는 음향 변환 장치가 스피커 기능을 수행하기 위한 주파수 대역별 이득 테이블을 나타낸다.
주파수 필터 주파수 대역 이득(gain)(dB)
BPF 1 100-200Hz 3
BPF 2 300-400Hz 2
BPF 3 500-900Hz 0
BPF 4 1KHz-1.5KHz 3
BPF 5 1.7KHz-2.2KHz 5
BPF 6 2.4KHz-3KHz 4
BPF 7 3.5KHz-4KHz 2
BPF 8 4KHz-5KHz 1
음향 변환 장치가 리시버 기능을 수행할 경우에도, 전기 기기로부터 수신되는 전기 신호(음향 신호)를 표 2와 같은 주파수 대역별 이득 데이터를 이용하여, 그 음압을 조절하여, 원하는 음압이 표출되도록 한다.
음향 변환 장치가 리시버 기능을 수행하면서도, 주파수 대역별 이득 데이터를 통하여, 전기 기기로부터 수신한 전기 신호를 전체적으로 음압이 서서히 변화되도록 보정한다.
상술된 표 2에 의한 전기 신호의 조절 결과는 도 11과 같다. 그래프 A는 종래 기술에서의 음향 변환 장치가 전기 기기로부터 전기 신호를 수신하여 리시버 기능을 수행할 때의 음압 그래프이고, 그래프 B는 음향 변환 장치가 리시버 기능을 수행할 때 전기 기기로부터 수신된 전기 신호를 설정된 주파수 대역별 이득 데이터에 따라 처리하여 보이스 코일(300)을 통하여 표출될 때의 그래프이다. 이러한 음향 변환 장치가 독립적으로 리시버 기능을 수행할 수 있도록 하여, 보다 전기 신호의 음질과 음압을 능동적으로 조절할 수 있다.
또한, 음향 변환 장치가 전기 기기로부터 인가받는 음향 신호에 해당하는 전기 신호의 경우, 리시버로 동작하는 경우와, 스피커로 동작하는 경우가 서로 상이하다. 예를 들면, 리시버로 동작하는 경우, 인가되는 전기 신호는 1.26V에 해당하고, 스피커로 동작하는 경우, 인가되는 전기 신호는 2.37V에 해당된다. 따라서, 인가되는 전기 신호의 크기에 차이가 있고, 각 기능에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터로 서로 상이하므로, 그 설정이 중요한 점이 된다. 본 발명에 따른 음향 변환 장치의 경우, 설정부(750)에 의해 리시버 기능과 스피커 기능을 명확하게 구별하여 설정할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 음향 변환 장치의 구동 과정을 설명한다. 음향 변환 장치를 전기 기기 내부 및/또는 외부에 장착할 시에, 또는 음향 변환 장치를 제조하는 때에, 설정부(750)를 통하여, 제조자가 리시버 기능 또는 스피커 기능을 설정하도록 한다. 음향 변환 장치가 전기 기기와 상술된 바와 같이, 신호 입력용 패턴(524a, 524b)을 통하여 전기 신호가 인가되도록 연결하고, 전력 공급용 패턴(524c, 524d)을 통하여 전원이 인가되도록 연결된다.
오디오 프로세서(720)는 신호 입력부(710)를 통하여 인가되는 전기 신호를 수신하여, 설정부(750)의 설정 상태(리시버 기능 또는 스피커 기능)를 기준으로 하여, 그에 대응하는 주파수별 이득 데이터를 판독하고, 판독된 주파수별 이득 데이터에 따라 전기 신호를 처리한다. 그리고, 오디오 프로세서(720)는 처리된 전기 신호를 신호 출력부(730)를 통하여 보이스 코일(300)에 인가되도록 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100: 프레임 200: 자기 회로
210: 요크 220: 영구 자석
230: 탑 플레이트 300: 보이스코일
400: 진동판 410: 사이드 진동판
420: 센터 진동판 500: FPCB 기판
510: 서스펜션부 520: 측면 연결부
530: 터미널부 522: 설치면
524: 단자

Claims (5)

  1. 프레임;
    프레임 내에 설치되는 자기 회로;
    전기 신호를 인가받아 자기 회로와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일;
    보이스 코일의 진동에 의해 진동하며 음향을 발생시키는 진동판;
    리시버 또는 스피커 기능 설정을 획득하는 설정부; 및
    외부로부터 인가되는 전기 신호를 설정부의 기능 설정에 따라 처리하여 보이스 코일로 인가하는 음압 보정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    프레임은, 공명 공간으로 활용되는 인클로져를 더 포함하며,
    음압 보정 회로는 인클로져 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치.
  3. 제1항에 있어서,
    음압 보정 장치는 리시버 기능 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터 또는 스피커 기능 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터 중의 적어도 하나 이상을 저장하는 것을 특징으로 하는 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치.
  4. 제3항에 있어서, 스피커 기능 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터는 음향 변환 장치의 체적에 따라 설정된 것을 특징으로 하는 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치.
  5. 제4항에 있어서,
    음압 보정 회로는 스피커 기능 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터를 기준으로 하여 음향변환장치의 공진 주파수 이하의 주파수 대역에서 전기 신호에 대한 이득을 조절하여, 보이스 코일에 의한 음압을 증가시키는 것을 특징으로 하는 스피커 및 리시버 기능 선택이 가능한 음향변환장치.
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