KR20140084903A - 광 마이크로폰 및 제작 방법 - Google Patents

광 마이크로폰 및 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 마이크로폰 및 제작 방법에 관한 것으로, 대향하는 제1 및 제2 단들을 가지고 상기 제1 단이 오픈된 사각 프레임, 상기 제2 단에 형성되며 외부 소리에 따라 상기 사각 프레임의 복수의 면들과 떨어져서 흔들리는 진동판 및 상기 진동판의 일면에 광 신호를 반사시켜 상기 진동판의 흔들림을 검출하는 사운드 검출부를 포함한다. 따라서 단일 지향성 효과는 증가될 수 있고 광 신호 전달의 수신도는 개선되어 신뢰성을 확보하도록 할 수 있다.

Description

광 마이크로폰 및 제작 방법{OPTICAL MICROPHONE AND MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 광 마이크로폰 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 일 방향에서 발생하는 외부 소리를 주로 수신할 수 있는 광 마이크로폰 및 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광 마이크로폰은 광섬유를 통해 역학적인 음향신호를 광 신호로 변환시켜주는 광 변환기술에 기초한 것으로서, 주변의 전자기장이나 방사선에 의한 간섭이 전혀 발생하지 않으며 음압에 대한 감도가 뛰어나고 넓은 주파수 대역에서 그 응답 특성이 우수하여, 기존의 콘덴서 마이크로폰을 대체할 수 있는 차세대 기술로 인정받고 있다. 또한, 광 마이크로폰은 사용하는 광 변조방식에 따라 세기변조, 위상변조, 편광변조방식으로 나눌 수 있다. 또한, 광 마이크로폰은 MRI(Magnetic Resonance Imaging)와 CT(Computed Tomography) 등의 의료 장비 시스템에서 장비의 동작에 영향을 주지 않고 환자와 의사간의 원활한 의사소통에 응용될 수 있으며, 공항 등과 같이 소음이 심한 곳에서의 교통이나 환경 등을 원격으로 모니터링하는데 효과적으로 사용될 수 있다.
한국등록특허 제10-1181669호는 진동판의 진동을 감지하기 위한 광을 전달하는 한 쌍의 광섬유가 지그에 의해 안정적으로 고정된 광 마이크로폰을 개시한다. 이러한 광 마이크로폰은 외부의 충격에 의한 광 신호 전달의 오류를 방지함으로써 신뢰성을 높일 수 있다.
한국공개특허 제10-2007-0093506호는 마이크로링 공진기와 진동판을 동일한 기판 상부에 형성하여 구조를 단순화시켜 소자의 크기를 줄일 수 있고, 안정적인 소자를 구현할 수 있는 광 마이크로폰을 개시한다.
기존의 광 마이크로폰은 방향성이 없어 모든 방향에서 들리는 소리에 따라 진동판이 진동하였고, 외부의 충격에 의해 광 송신부와 광 수신부가 쉽게 흔들려 진동판의 진동을 올바르게 감지할 수 없게 되며, 이로 인해 진동판이 진동을 올바르게 전기적인 신호로 변환하지 못하므로, 성능 저하의 문제점을 갖는다.
한국등록특허 제10-1181669호 한국공개특허 제10-2007-0093506호
본 발명의 일 실시예는 일 방향에서 발생하는 외부 소리를 주로 수신할 수 있는 광 마이크로폰 및 제작 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 사각 프레임을 통해 제작을 용이하게 할 수 있는 광 마이크로폰 및 제작 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 진동판의 일부를 사각 프레임에 고정하여 외부 소리가 적은 경우라도 진동판의 흔들림을 발생시킬 수 있는 광 마이크로폰 및 제작 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 진동판의 비 고정된 부분을 사각 프레임과 이격시켜서 외부 소리가 적은 경우라도 진동판의 흔들림을 발생시킬 수 있는 광 마이크로폰 및 제작 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 광 신호 세기에 따라 사각 프레임의 제1 및 제2 단들의 면적을 다르게 하여 외부 소리가 적은 경우라도 진동판의 흔들림을 발생시킬 수 있는 광 마이크로폰 및 제작 방법을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 광 마이크로폰은 대향하는 제1 및 제2 단들을 포함하고 상기 제1 단이 오픈된 사각 프레임, 상기 제2 단에 형성되며 외부 소리에 따라 상기 사각 프레임의 복수의 면들과 떨어져서 흔들리는 진동판 및 상기 진동판의 일면에 광 신호를 반사시켜 상기 진동판의 흔들림을 검출하는 사운드 검출부를 포함한다.
상기 사각 프레임은 그 일면의 적어도 일부에 상기 진동판을 고정시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 사각 프레임은 상기 일면의 중간에 상기 진동판을 고정시킬 수 있다. 다른 일 실시예에서, 상기 사각 프레임은 상기 일면의 양 말단에 상기 진동판을 고정시킬 수 있다. 또 다른 일 실시예에서, 상기 사각 프레임은 상기 일면의 중간에서 일정 간격으로 상기 진동판을 고정시킬 수 있다. 또 다른 일 실시예에서, 상기 복수의 면들의 길이는 상기 복수의 면들을 제외한 적어도 하나의 면의 길이보다 짧아서 상기 진동판의 흔들림을 증가시킬 수 있다.
상기 오픈된 제1 단은 적어도 부분적으로 오픈될 수 있다.
상기 사각 프레임에 있는 제1 단의 면적은 상기 광 신호의 세기를 기초로 제2 단의 면적 보다 증가시켜 상기 진동판의 흔들림을 제어할 수 있다. 상기 제1 및 제2 단들의 면적은 하기의 수학식을 통해 설계될 수 있다.
[수학식]
S1 = f(O_sig)*S2, S1 및 S2는 제1 및 제2 단들의 면적, f(O_sig)는 상기 광 신호의 세기에 대한 함수
실시예들 중에서, 광 마이크로폰은 진동판, 적어도 부분적으로 오픈된 제1 단과 상기 제1 단과 마주보고 그 일부에서 상기 진동판을 고정시키는 제2 단을 포함하는 프레임, 상기 진동판의 일면에 광 신호를 송신하는 광 송신부 및 상기 진동판의 일면에 반사되는 광 신호를 수신하여 상기 진동판의 흔들림을 검출하는 광 수신부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 광 송신부는 소정의 광 신호 세기를 가지는 광 신호를 상기 광 송신부로 전달하는 광원부를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 광 수신부는 상기 광 수신부에 의해 전송된 광 신호를 전기신호로 변화시키는 광 검출부를 포함할 수 있다.
실시예들 중에서, 광 마이크로폰의 제작 방법은 대향하는 제1 및 제2 단들을 포함하고 상기 제1 단은 오픈된 사각 프레임을 배치하는 단계, 외부 소리에 따라 상기 사각 프레임의 복수의 면들과 떨어져서 흔들리는 진동판을 상기 제2 단에 형성하는 단계 및 상기 진동판의 일면에 광 신호를 반사시켜 상기 진동판의 흔들림을 검출하는 사운드 검출부를 상기 배치된 사각 프레임에 결합시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 마이크로폰 및 이와 연관된 기술(들)은 일 방향에서 발생하는 소리를 주로 감지하여 단일 지향성 효과를 증가시킬 수 있고, 광 신호 전달의 수신도를 개선하여 신뢰성을 확보하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1 내지 도 5에 있는 실시예들 각각에서 구현될 수 있는 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 8은 도 1 내지 도 5 및 도 7에 있는 실시예들 각각에서 구현될 수 있는 광 송신부 및 광 수신부를 설명하는 도면이다.
도 9는 도 1 내지 도 5 및 도 7에 있는 실시예들 각각에서 구현될 수 있는 광 마이크로폰의 제작 과정을 설명하는 순서도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 광 마이크로폰(100)은 사각 프레임(110), 진동판(120) 및 사운드 검출부(130)를 포함한다.
사각 프레임(110)은 오픈된 제1 단(111)을 가지는 육면체로 형성될 수 있으며, 제1 단(111)은 사각 프레임(110)의 진동판(120)의 반대 방향에 형성될 수 있다. 사각 프레임(110)의 오픈된 제1 단(111)은 사운드 검출부(130)가 외부의 소리를 송신하여 사각 프레임의 제2 단에 형성되어 있는 진동판(120)에 광 신호를 반사시켜 진동판(120)의 흔들림을 검출하도록 이용될 수 있다.
사각 프레임(110)은 정육면체 또는 직육면체의 형상으로 구현될 수 있고, 사각 프레임(110)의 제2 단은 제1 단(111)과 마주본다. 제2 단은 진동판(120)을 형성하여 진동판(120)을 일 방향에서 주로 발생하는 외부 소리에 따라 진동시킬 수 있다. 여기에서, 일 방향은 오픈된 제1 단(111)의 반대 방향(예를 들어, 도 1의 상부)에 해당할 수 있다.
사각 프레임(110)은 유연하고 탄성력을 가지며 전자기장의 영향을 줄일 수 있는 절연 재질의 PDMS(Polydimethyl-siloxane)로 구현될 수 있다. 이는 PDMS가 적은 진동에도 흔들릴 수 있기 때문이다.
사각 프레임(110)은 제2 단의 일면(112)에 진동판(120)을 고정시킬 수 있다. 즉, 사각 프레임(110)은 진동판(120)을 복수의 면들과 이격시킬 수 있다. 여기에서, 복수의 면들은 일면(112)을 제외한 나머지 면들에 해당할 수 있다.
진동판(120)은 사각 프레임(110)의 제1 단(111)과 마주보는 제2 단에 형성되고 외부 소리에 따라 사각 프레임(110)의 복수의 면들과 떨어져서 흔들릴 수 있다. 즉, 진동판(120)은 사각 프레임(110)의 제2 단 일면(112)에 고정될 수 있다.
진동판(120)은 외부 소리에 따라 흔들리고 광 신호를 반사시킬 수 있다. 일 실시예에서, 진동판(120)의 두께는 외부의 미세한 소리 압력에도 흔들릴 수 있도록 약 0.1 um ~ 10 um에 해당할 수 있다. 일 실시예에서, 진동판(120)은 반사율이 우수하도록 금속(예를 들어, 금, 은, 알루미늄, 구리, 니켈 등)으로 구현되거나 또는 금속으로 코팅될 수 있다.
진동판(120)은 외부 소리(음파)의 세기에 비례하여 진동을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 외부 소리의 세기가 커지면 진동판(120)의 흔들림이 커지게 되고, 사운드 검출부(130)는 진동판(120)에 의해 반사되는 광 신호에 따라 상대적으로 큰 진동판(120)의 흔들림을 검출할 수 있다. 이와 달리, 외부 소리의 세기가 작아지면 진동판(120)의 흔들림이 작아지게 되고, 사운드 검출부(130)는 진동판(120)에 의해 반사되는 광 신호에 따라 상대적으로 적은 진동판(120)의 흔들림을 검출할 수 있다.
사운드 검출부(130)는 광 신호를 생성하여 진동판(120)의 일면에 광 신호를 반사시켜 진동판(120)의 흔들림을 검출할 수 있다.
도 8은 도 1에 있는 사운드 검출부에 포함된 광 송신부 및 광 수신부를 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 광 마이크로폰(100)은 진동판(810), 프레임(820), 광 송신부(830) 및 광 수신부(840)를 포함한다. 여기에서, 진동판(810) 및 프레임(820)은 상기 도 1에서 도시된 진동판(120) 및 사각 프레임(110)과 실질적으로 동일하므로 보다 자세한 설명은 생략한다.
광 송신부(830)는 광원부(831)를 포함하고, 진동판(810)의 일면에 광 신호를 송신할 수 있다. 광원부(831)는 소정 광 신호의 세기를 가지는 광 신호를 생성할 수 있고 발광다이오드 등으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 광 신호는 1,550 um ~ 1,600 um 파장의 광을 사용할 수 있다. 이는 해당 파장의 광이 전송 손실이 가장 적고 광섬유의 특성과 잘 부합되기 때문이다.
광 수신부(840)는 광 검출부(841)를 포함하고, 광 송신부(830)에 의해 송신된 광 신호를 진동판(810)을 통해 반사 광 신호로서 수신한다. 즉, 광 수신부(840)는 진동판(810)이 광 신호를 반사하면 반사 광 신호를 수신할 수 있고, 진동판(810)은 외부 소리의 세기에 비례하여 흔들릴 수 있다. 광 검출부(841)는 포토 다이오드로 구현될 수 있고, 반사 광 신호를 전기신호로 변환할 수 있다.
일 실시예에서, 광 송신부(830)와 광 수신부(840)는 사각 프레임(820)의 제2 단의 중앙을 향해 경사질 수 있다. 즉, 광 송신부(830)와 광 수신부(840)는 서로 이격되고, 가상 연장선은 진동판(810)의 하부에서 교차될 수 있다.
다시 도 1에서, 사운드 검출부(130)는 비록 도 1에서 도시되지 않았지만, 광섬유를 통해 광 신호를 진동판(120)에 송신하는 광 송신부(830)와 진동판(120)에서 반사된 광 신호를 수신하는 광 수신부(840)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 광 마이크로폰(200)은 사각 프레임(210), 진동판(220) 및 사운드 검출부(230)를 포함한다. 여기에서, 사각 프레임(210), 진동판(220) 및 사운드 검출부(230)는 도 1에서 도시된 사운드 검출부(130)와 실질적으로 동일하므로 설명을 생략하고, 사각 프레임(210)과 진동판(220) 간의 결합 구성을 위주로 설명한다.
사각 프레임(210)은 제2 단 일면의 중간(212)에 진동판(220)을 고정시킬 수 있으며, 제2 단 일면의 중간(212)은 수 미리 정도(예를 들어, 1 mm ~ 3 mm)에 해당할 수 있다. 이러한 고정은 외부 소리에 대해 진동판(220)의 수평적인 흔들림을 검출하고 또한, 외부 소리의 세기가 적더라도 진동판(220)의 흔들림을 용이하게 검출하는데 도움을 줄 수 있다.
일 실시예에서, 제2 단 일면의 중간(212)은 외부 환경을 고려하여 설계될 수 있고, 소음이 상대적으로 적은 환경에서는 제2 단 일면의 중간(212)을 줄일 수 있으며 반대로 소음이 상대적으로 큰 환경에서는 제2 단 일면의 중간(212)을 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 광 마이크로폰(300)은 사각 프레임(310), 진동판(320) 및 사운드 검출부(330)를 포함한다. 여기에서, 사각 프레임(310), 진동판(320) 및 사운드 검출부(330)는 도 1에서 도시된 사운드 검출부(130)와 실질적으로 동일하므로 설명을 생략하고, 사각 프레임(310)과 진동판(320) 간의 결합 구성을 위주로 설명한다.
사각 프레임(310)은 제2 단 일면의 양 말단(312)에 진동판(320)을 고정시킬 수 있으며, 제2 단 일면의 양 말단(312)은 수 미리 정도(예를 들어, 1 mm ~ 3 mm)에 해당할 수 있다. 이러한 고정은 외부 소리에 대해 진동판(320)의 수평적인 흔들림을 검출하고 또한, 외부 소리의 세기가 적더라도 진동판(320)의 흔들림을 용이하게 검출하는데 도움을 줄 수 있다.
일 실시예에서, 제2 단 일면의 양 말단(312)은 외부 환경을 고려하여 설계될 수 있고, 소음이 상대적으로 적은 환경에서는 제2 단 일면의 양 말단(312)을 줄일 수 있으며 반대로 소음이 상대적으로 큰 환경에서는 제2 단 일면의 양 말단(312)을 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 광 마이크로폰(400)은 사각 프레임(410), 진동판(420) 및 사운드 검출부(430)를 포함한다. 여기에서, 사각 프레임(410), 진동판(420) 및 사운드 검출부(430)는 도 1에서 도시된 사운드 검출부(130)와 실질적으로 동일하므로 설명을 생략하고, 사각 프레임(410)과 진동판(420) 간의 결합 구성을 위주로 설명한다.
사각 프레임(410)은 제2 단 일면의 중간에서 일정 간격(412)으로 진동판(420)을 고정시킬 수 있으며, 제2 단 일면의 중간에서 일정 간격(412)은 수 미리 정도(예를 들어, 1 mm ~ 3 mm)에 해당할 수 있다. 이러한 고정은 외부 소리에 대해 진동판(420)의 수평적인 흔들림을 검출하고 또한, 외부 소리의 세기가 적더라도 진동판(420)의 흔들림을 용이하게 검출하는데 도움을 줄 수 있다.
일 실시예에서, 제2 단 일면의 중간에서 일정 간격(412)은 외부 환경을 고려하여 설계될 수 있고, 소음이 상대적으로 적은 환경에서는 제2 단 일면의 중간에서 일정 간격(412)을 줄일 수 있으며 반대로 소음이 상대적으로 큰 환경에서는 제2 단 일면의 중간에서 일정 간격(412)을 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 광 마이크로폰(500)은 사각 프레임(510), 진동판(520) 및 사운드 검출부(530)를 포함한다. 여기에서, 사각 프레임(510), 진동판(520) 및 사운드 검출부(530)는 도 1에서 도시된 사운드 검출부(130)와 실질적으로 동일하므로 설명을 생략하고, 사각 프레임(510)과 진동판(520) 간의 결합 구성을 위주로 설명한다.
사각 프레임(510)의 제1 단(511) 및 제2 단을 제외한 복수의 면들의 길이는 복수의 면들을 제외한 적어도 하나의 면의 길이보다 짧아서 진동판(520)의 흔들림을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 사각 프레임(510)의 a면, b면, c면들은 d면보다 진동판(520)과 r만큼 떨어져 있어서, 진동판(520)은 광 송신부(830)에서 송신받은 광 신호에 따라 r의 간격만큼 흔들림이 증가될 수 있다.
예를 들면, 사각 프레임(510)의 a면, b면, c면들은 d면보다 진동판(520)과 0.1 um ~ 10 um 떨어져 있어서, 광 송신부(830)에서 송신받은 광 신호에 따라 0.1 um ~ 10 um 만큼 진동판(520)의 흔들림이 증가될 수 있다.
도 6은 도 1 내지 도 5에 있는 실시예들 각각에서 구현될 수 있는 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 광 마이크로폰(600)은 사각 프레임(610), 진동판(620) 및 사운드 검출부(630)를 포함한다. 여기에서, 사각 프레임(610), 진동판(620) 및 사운드 검출부(630)는 도 1에서 도시된 진동판(120)과 실질적으로 동일하므로 설명을 생략하고, 사각 프레임(610)과 사운드 검출부(630) 간의 결합 구성을 위주로 설명한다.
사각 프레임(610)의 제1 단(611)은 부분적으로 오픈될 수 있으며, 오픈된 홀(611-1, 611-2, 611-3) 사이로 사운드 검출부(630)가 통과할 수 있다.
일 실시예에서, 사각 프레임(610)의 제1 단(611)은 가운데에 하나의 작은 홀(611-1)이 형성되어 있으며, 홀(611-1)은 광 송신부(830) 및 광 수신부(840)를 통과시킬 수 있다. 홀(611-1)은 외부의 충격에 의하여 사운드 검출부(630)가 흔들려 진동판(620)의 진동을 감지하지 못하는 경우를 예방할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 사각 프레임(610)의 제1 단(611)은 가운데에 적어도 두 개의 작은 홀(611-2, 611-3)이 형성되어 있고, 제1 홀(611-2)은 광 송신부(830)를 통과시킬 수 있으며, 제2 홀(611-3)은 광 수신부(611-3)를 통과시킬 수 있다. 제1 홀(611-2) 및 제2 홀(611-3)은 외부의 충격에 의하여 사운드 검출부(630)가 흔들려 진동판(620)의 진동을 감지하지 못하는 경우를 예방할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 광 마이크로폰(700)은 사각 프레임(710), 진동판(720) 및 사운드 검출부(730)를 포함한다. 여기서 사각 프레임(710), 진동판(720) 및 사운드 검출부(730)는 도 1에서 도시된 진동판(120) 및 사운드 검출부(130)와 실질적으로 동일하므로 설명을 생략하고, 사각 프레임(710)의 결합 구성을 위주로 설명한다.
사각 프레임(710)은 제1 단(711)의 면적이 제2 단의 면적보다 증가되어 구현될 수 있다. 제1 단(711)의 면적은 광 송신부(830)에서 송신하는 광 신호의 세기를 기초로 제2 단의 면적 보다 증가시켜 진동판(720)의 흔들림을 제어할 수 있다.
사각 프레임(710)의 제1 단(711) 및 제2 단의 면적은 하기의 수학식을 통해 설계될 수 있다.
[수학식]
S1 = f(O_sig)*S2
(여기에서, S1 및 S2는 제1 및 제2 단들의 면적, f(O_sig)는 광 신호의 세기에 대한 함수)
사각 프레임(710)의 제1 단(711)은 광 송신부(830)에서 진동판(720)의 일면으로 광 신호를 반사시킬 때, 광 신호의 세기가 크면 면적이 커지며, 광 신호의 세기가 약하면 면적이 작아질 수 있다.
제1 단(711)의 면적은 사각 프레임(710)의 제2 단의 면적에 광 신호의 세기를 곱한 값 즉, 광 송신부(830)에서 반사시키는 광 신호의 세기와 사각 프레임(710)의 제2 단의 면적에 비례하여 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 사각 프레임(710)은 면적이 클수록 광 송신부(830)에서 진동판(720)의 일면에 반사시키는 광 신호의 세기가 커지게 되고, 광 수신부(840)는 진동판(720)의 흔들림을 크게 검출할 수 있다.
사각 프레임(710)은 면적이 작을수록 광 송신부(830)에서 진동판(720)의 일면에 반사시키는 광 신호의 세기가 작아지게 되고, 광 수신부(840)는 진동판(720)의 흔들림을 작게 검출할 수 있다.
도 8은 도 1 내지 도 5 및 도 7에 있는 실시예들 각각에서 구현될 수 있는 광 송신부 및 광 수신부를 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 광 마이크로폰(100)은 진동판(810), 프레임(820), 광 송신부(830) 및 광 수신부(840)를 포함한다. 여기에서, 진동판(810) 및 프레임(820)은 상기 도 1에서 도시된 진동판(120) 및 사각 프레임(110)과 실질적으로 동일하므로 보다 자세한 설명은 생략한다.
광 송신부(830)는 광원부(831)를 포함하고, 진동판(810)의 일면에 광 신호를 송신할 수 있다. 광원부(831)는 소정 광 신호의 세기를 가지는 광 신호를 생성할 수 있고 발광다이오드 등으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 광 신호는 1,550 um ~ 1,600 um 파장의 광을 사용할 수 있다. 이는 해당 파장의 광이 전송 손실이 가장 적고 광섬유의 특성과 잘 부합되기 때문이다.
광 수신부(840)는 광 검출부(841)를 포함하고, 광 송신부(830)에 의해 송신된 광 신호를 진동판(810)을 통해 반사 광 신호로서 수신한다. 즉, 광 수신부(840)는 진동판(810)이 광 신호를 반사하면 반사 광 신호를 수신할 수 있고, 진동판(810)은 외부 소리의 세기에 비례하여 흔들릴 수 있다. 광 검출부(841)는 포토 다이오드로 구현될 수 있고, 반사 광 신호를 전기신호로 변환할 수 있다.
일 실시예에서, 광 송신부(830)와 광 수신부(840)는 사각 프레임(820)의 제2 단의 중앙을 향해 경사질 수 있다. 즉, 광 송신부(830)와 광 수신부(840)는 서로 이격되고, 가상 연장선은 진동판(810)의 하부에서 교차될 수 있다.
다시 도 1에서, 사운드 검출부(130)는 비록 도 1에서 도시되지 않았지만, 광섬유를 통해 광 신호를 진동판(120)에 송신하는 광 송신부(830)와 진동판(120)에서 반사된 광 신호를 수신하는 광 수신부(840)를 포함할 수 있다.
아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 마이크로폰의 동작을 보다 상세히 살펴본다.
도 9는 도 1 내지 도 5 및 도 7에 있는 실시예들 각각에서 구현될 수 있는 광 마이크로폰의 제작 과정을 설명하는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 대향하는 제1 단(821) 및 제2 단을 가지고 제1 단(821)은 오픈된 사각 프레임(820)을 배치한다(단계 S101). 진동판(810)은 외부 소리에 따라 사각 프레임(820)의 복수의 면들과 떨어져서 흔들리도록 제2 단에 형성하여(단계 S102) 광 송신부(830)에서 진동판(810)의 일면에 반사시키는 광 신호에 의한 흔들림을 얻을 수 있도록 제공한다.
진동판(810)은 사각 프레임(820)의 오픈된 제1 단(821)과 마주보는 제2 단 일면(822)에 고정될 수 있으며, 진동판(810)은 사각 프레임(820)의 복수의 면들과 떨어져서 흔들린다. 외부 소리의 세기가 적더라도 진동판(810)의 흔들림을 용이하게 검출하는데 도움을 줄 수 있다.
광 송신부(830)는 진동판(810)의 일면에 광 신호를 반사시켜 진동판(810)의 흔들림을 광 수신부(840)가 검출하도록 사각 프레임(820)에 결합시킨다(단계 S103).
이러한 결합 과정에서, 광 송신부(830)에 있는 광원부(831)와 광 수신부(840)에 있는 광 검출부(841)는 결합면의 하단(즉, 사각 프레임(820)의 바깥 위치)에 위치될 수 있다. 이는 광원부(831)와 광 검출부(841)의 크기들이 사각 프레임(820) 내부 보다 클 수 있기 때문이다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800: 광 마이크로폰
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 820: 사각 프레임
111, 211, 311, 411, 511, 611, 711, 821: 제1 단
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 810: 진동판
130, 230, 330, 430, 530, 630, 730: 사운드 검출부
830: 광 송신부
831: 광원부
840: 광 수신부
841: 광 검출부

Claims (13)

  1. 대향하는 제1 및 제2 단들을 포함하고 상기 제1 단이 오픈된 사각 프레임;
    상기 제2 단에 형성되며 외부 소리에 따라 상기 사각 프레임의 복수의 면들과 떨어져서 흔들리는 진동판; 및
    상기 진동판의 일면에 광 신호를 반사시켜 상기 진동판의 흔들림을 검출하는 사운드 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사각 프레임은
    그 일면의 적어도 일부에 상기 진동판을 고정시키는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  3. 제2항에 있어서, 상기 사각 프레임은
    상기 일면의 중간에 상기 진동판을 고정시키는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  4. 제2항에 있어서, 상기 사각 프레임은
    상기 일면의 양 말단에 상기 진동판을 고정시키는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  5. 제4항에 있어서, 상기 사각 프레임은
    상기 일면의 중간에서 일정 간격으로 상기 진동판을 고정시키는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 면들의 길이는
    상기 복수의 면들을 제외한 적어도 하나의 면의 길이보다 짧아서 상기 진동판의 흔들림을 증가시키는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  7. 제1항에 있어서, 상기 오픈된 제1 단은
    적어도 부분적으로 오픈된 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  8. 제1항에 있어서, 상기 사각 프레임에 있는 제1 단의 면적은
    상기 광 신호의 세기를 기초로 제2 단의 면적 보다 증가시켜 상기 진동판의 흔들림을 제어하는 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단들의 면적은
    하기의 수학식을 통해 설계되는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.

    [수학식]
    S1 = f(O_sig)*S2, S1 및 S2는 제1 및 제2 단들의 면적, f(O_sig)는 상기 광 신호의 세기에 대한 함수
  10. 진동판;
    적어도 부분적으로 오픈된 제1 단과 상기 제1 단과 마주보고 그 일부에서 상기 진동판을 고정시키는 제2 단을 포함하는 프레임;
    상기 진동판의 일면에 광 신호를 송신하는 광 송신부; 및
    상기 진동판의 일면에 반사되는 광 신호를 수신하여 상기 진동판의 흔들림을 검출하는 광 수신부를 포함하는 광 마이크로폰.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광 송신부는
    소정의 광 신호 세기를 가지는 광 신호를 상기 광 송신부로 전달하는 광원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  12. 제10항에 있어서, 상기 광 수신부는
    상기 광 수신부에 의해 전송된 광 신호를 전기신호로 변화시키는 광 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
  13. 대향하는 제1 및 제2 단들을 포함하고 상기 제1 단은 오픈된 사각 프레임을 배치하는 단계;
    외부 소리에 따라 상기 사각 프레임의 복수의 면들과 떨어져서 흔들리는 진동판을 상기 제2 단에 형성하는 단계; 및
    상기 진동판의 일면에 광 신호를 반사시켜 상기 진동판의 흔들림을 검출하는 사운드 검출부를 상기 배치된 사각 프레임에 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰의 제작 방법.
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JP2001119796A (ja) * 1999-10-15 2001-04-27 Kenwood Corp 光マイクロフォン素子および光マイクロフォン装置
IL137069A0 (en) 2000-06-28 2001-06-14 Phone Or Ltd Optical microphone sensor
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