KR20150004643A - 음향 발생 장치 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

Abstract

음향 발생 장치를 개시한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 발생 장치는, 음성 코일의 왕복 운동에 의해 진동판을 진동시켜 소리를 생성하는 진동부와, 상기 진동부를 에워싸고 상기 생성된 소리가 이동하는 통로가 형성되는 몸체부를 포함하고, 상기 몸체부는, 상기 통로의 일단과 연결되어 상기 이동된 소리가 방출되는 슬릿을 포함하며, 상기 슬릿은 상기 몸체부의 길이 방향으로 형성된다.

Description

음향 발생 장치 및 이를 포함하는 전자 장치{SOUND GENERATION APPARATUS AND ELECTRIC APPARATUS COMPRISING THEREOF}

본 발명은 음향 발생 장치(Loudspeaker ＆ Acoustic Filter) 및 이를 채용한 전자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 틈 방사(Slit-firing) 구조의 음향 발생 장치 및 이를 이용한 전자 장치에 관한 것이다.

최근 전자기기들이 슬림화되면서, 음향장치도 슬림한 구조에 적합하게 사용될 수 있는 구조가 요청되고 있다. 예를 들어, 음향장치를 박형화된 전자기기 안에 설치하기 위해, 근래에 하방 방사형(down-firing) 방식, 후방 방사형(back-firing) 방식 그리고 방사방향과 무관한 틈 방사형(Slit-firing) 방식 등 다양한 방식의 음향장치 제작이 이루어지고 있다. 하방 방사형 방식은 스피커가 전자기기의 하부에 장착되어 음을 하부로 방사하여 바닥반사를 통해 음을 전면으로 전달하는 방식으로, 대표적인 예로 디지털 TV의 프론트 스피커(Front Speaker)를 들 수 있다. 후방 방사형 방식은 스피커가 전자기기의 후면에 장착되어 음을 후방으로 방사하여 회절을 이용하여 음이 전면으로 전달되는 방식으로, 대표적인 예로 디지털 TV의 우퍼 스피커(Woofer speaker)를 들 수 있다. 그리고 틈 방사형 방식은 호이겐스 회절 원리(Huygens Diffraction Principle)를 이용하여 스피커 박스에 있는 슬릿을 통해 음을 방사하는 방식이다.

틈 방사형 방식은 기존 스피커 지향성 빔패턴(Beam Pattern)의 주요 빔두께(Main Beam Width)를 극대화시킴으로써, 기존 스피커의 고주파 빔형성(Beam Forming)에 의해 음향이 위치에 따라 균일하게 전달되지 않는 스윗 스팟(Sweet Spot) 문제를 해결할 수 있다. 또한, 틈의 간격을 최소화하여 틈 내부의 직접음과 반사음의 간섭에 의한 임펄스 응답(Impulse Response)의 음 쇠퇴(Decay) 특성 열화를 최소화시키므로 기존 하방 방사형이나 후방 방사형에 비해 명료도(Clarity)가 높은 스피커 시스템을 구현 할 수 있다는 장점이 있다. 틈 방사형 방식이 적용된 대표적인 예로 디지털 TV의 2 방향 프론트 스피커(2-Way Front Speaker)를 들 수 있다.

그런데, 틈 방사형 방식 스피커의 경우 음향학적 고찰 없이 전자기기에 적용되는 경우가 많아 음질 열화 문제가 부각되고 있다.

틈 방사형 방식은 스피커 진동판과 전면 반사판 사이의 공간 그리고 음향방사부의 기하학적 공간이 음향학적으로 헬름홀쯔 공명기(Helmholtz Resonator)와 같은 음향필터(Acoustic Filter) 역할을 하는데, 헬름홀쯔 공명기는 일종의 저역통과필터(Lowpass Filter)와 같은 역할을 하여 스피커의 고역 재생성능을 떨어뜨리는 문제점을 유발한다.

도 1은 틈 방사형 스피커의 주파수 대역별 음향 신호의 세기를 나타낸 그래프를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 것처럼 틈 방사형 방식은 스피커 진동판과 전면 반사판 사이의 공간 그리고 음향방사부의 기하학적 공간이 음향학적으로 헬름홀쯔 공명기 역할을 하므로 중대역 이후에서 컷 오프(Cut-off frequency) 주파수 대역이 발생한다.

이러한 문제점을 보완하기 위해 틈 방사형 방식은 2 방향 스피커(2-Way : Mid-range Speaker/Tweeter)로 구현된다.

도 2는 컷 오프 주파수 문제를 해결하기 위한 2 방향 스피커의 주파수 대역을 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 것처럼 중대역 스피커만으로 표현하기 위한 고역대를 표현하기 위해 2 방향 스피커 시스템이 사용된다. 고역대는 트위터(TW)가 사용된다.

트위터(Tweeter)는 직방사형이나 틈 방사형으로 적용된다. 트위터(Tweeter)를 중대역 스피커(Mid-range Speaker)와 같은 틈 방사 방식으로 구현할 경우, 틈 내부의 반사음에 의한 고역대 간섭의 영향을 최소화하기 위해 트위터 돔(Tweeter Dome) 주위에 일정한 흡음 완충공간을 둔다. 이 흡음 완충공간의 크기는 트위터(Tweeter)의 크로스 오버(X-over) 대역에 해당하는 음파 파장의 1/4로 정한다.

그런데, 중대역 스피커(Mid-range Speaker)의 틈 방사 구조가 중대역의 고역 컷 오프 주파수(Cut-off frequency)를 결정하기 때문에 트위터(Tweeter)와의 크로스 오버(X-over) 대역에 중대한 영향을 미친다. 따라서 음향학적 검토 없이 중대역 스피커 의 틈 방사 구조를 설계할 경우, 중대역 스피커(Mid-range Speaker)의 재생 대역이 좁아져서 크로스 오버(X-over) 대역 재생을 위해 트위터(Tweeter)가 공진점(Fo) 이하의 주파수를 재생해야 하는 문제가 발생한다. 따라서 틈 방사 방식 스피커 시스템의 중대역을 확장시킬 수 있는 근본적인 대안이 필요하다.

한편, 기존의 틈 방사 방식 스피커 시스템은 설치 위치에 상관없이 안정적인 음향 특성을 보장하기 위해서는 틈 방사부 전면 하단에 일정한 조건의 그라운드 평지(Ground Plane) 방사 조건을 구현해야 한다. 만약 그렇지 못할 경우 바닥 반사의 조건에 따라 다양한 문제점을 발생시킨다.

도 3은 틈 방사 방식 스피커의 설치 위치에 따라 주파수 대역별 음향 신호의 세기를 나타낸 그래프를 도시한 도면이다.

도 3 (a)에서 틈 방사 방식 스피커(30)는 테이블(31) 위 왼쪽 지점에 놓여있다. 틈 방사 방식 스피커(30)의 음향 방사 방향이 오른쪽인 경우 방사되는 음향은 테이블(31)의 바닥(32)에 영향을 받는다.

도 3(b)에 도시된 그래프와 같이 틈 방사 방식 스피커(30)는 테이블(31)의 안쪽에 위치하는 경우 음향 신호의 세기가 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 반면, 틈 방사 방식 스피커(30)가 테이블(31)의 끝 쪽에 위치하는 경우 일부 구간에서 음향 신호 세기가 약해진다.

이처럼 틈 방사 방식 스피커는 바닥 반사의 조건에 따라 주파수 평탄도 및 지향성 빔패턴의 변형, 회절/산란에 따른 간섭에 의한 주파수 응답의 특이점(Dip/Peak) 발생 등이 생길 수 있다. 따라서 음향 신호 세기가 극대화될 수 있는 그라운드 평지 방사 조건을 갖는 스피커 시스템이 요구된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 틈 방사 방식의 틈 내부 구조에 기인하는 중대역 스피커 의 고역 컷오프(Cut-off) 주파수 저하문제를 근본적으로 개선하기 위한 것이다.

또한, 설치 위치에 상관없이 안정적인 음향 특성을 보장할 수 있는 그라운드 평지(Ground Plane) 방사 조건을 갖는 틈 방사 방식 스피커 시스템을 제공하기 위한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 발생 장치는, 음성 코일의 왕복 운동에 의해 진동판을 진동시켜 소리를 생성하는 진동부와, 상기 진동부를 에워싸고 상기 생성된 소리가 이동하는 통로가 형성되는 몸체부를 포함하고, 상기 몸체부는, 상기 통로의 일단과 연결되어 상기 이동된 소리가 방출되는 슬릿을 포함하며, 상기 슬릿은 상기 몸체부의 길이 방향으로 형성된다.

이때, 상기 진동부는, 중대역 음향 발생부 및 고대역 음향 발생부를 포함하고, 상기 중대역 음향 발생부는, 적어도 하나의 직사각형 또는 타원형 스피커를 포함할 수 있다.

또한, 상기 고대역 음향 발생부는 트위터(tweeter)일 수 있다.

또한, 상기 몸체부는 직사각형 또는 타원형일 수 있다.

또한, 상기 몸체부는, 상기 진동부가 생성하는 소리의 세기가 일정한 조건에서, 상기 슬릿의 면적은 최대, 상기 통로의 부피는 최소가 되도록 형성될 수 있다.

이러한 경우 상기 통로의 부피 및 상기 슬릿의 면적은 헬름홀츠 공명기에 따라 모델링될 수 있다.

또한, 상기 진동부는, 상기 통로의 일측에 형성되고 상기 진동부의 일단이 상기 통로 밖으로 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 통로는 상기 몸체부와 기 설정된 경사를 이루어 형성될 수 있다.

또한, 상기 몸체부는, 상기 슬릿을 통해 방사된 소리를 반사시키기 위해 상기 슬릿 하단에서 연장 형성되는 면 반사판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 진동부는, 상기 진동부를 에워싸는 인클로저(enclosure)와 평행하지 않게 배치될 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 본 발명은 틈 방사 방식의 틈 내부 구조에 기인하는 중대역 스피커 의 고역 컷오프(Cut-off) 주파수 저하문제를 근본적으로 개선하고, 설치 위치에 상관없이 안정적인 음향 특성을 보장할 수 있는 그라운드 평지(Ground Plane) 방사 조건을 갖는 음향 발생 장치 및 이를 이용한 전자 장치를 제공한다.

도 1은 틈 방사형 스피커의 주파수 대역별 음향 신호의 세기를 나타낸 그래프를 도시한 도면,
도 2는 컷 오프 주파수 문제를 해결하기 위한 2 방향 스피커의 주파수 대역을 나타내는 도면,
도 3은 틈 방사 방식 스피커의 설치 위치에 따라 주파수 대역별 음향 신호의 세기를 나타낸 그래프를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 발생 장치를 나타낸 사시도,
도 5는 상기 음향 발생 장치의 X-X’방향의 측단면도,
도 6은 헬름홀쯔 공명기를 이용하여 음향 발생 장치를 모델링하는 방법을 나타낸 도면,
도 7은 내부 체적(V)의 변화에 따른 틈 방사 방식 중대역 스피커의 주파수응답을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면,
도 8은 개구 면적(S)의 변화에 따른 틈 방사 방식 중대역 스피커의 주파수응답을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면,
도 9는 기존의 원형 스피커 유닛을 장착한 정사각형 틈 방사 방식의 음향 발생 장치와 직사각형 스피커 유닛을 장착한 직사각형 틈 방사 방식의 음향 발생 장치의 실시 예를 도시한 도면,
도 10은 도 8의 음향 발생 장치에서 주파수응답을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 진동부가 병렬로 배치된 음향 발생 장치의 구조를 도시한 도면,
도 12은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치의 측단면도와, 소리의 이동 통로를 확대한 도면을 나타낸 도면,
도 13는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치의 측단면도와, 소리의 이동 통로를 확대한 도면을 나타낸 도면,
도 14는 종래에 바닥 조건을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치의 측단면도, 그리고,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 발생 장치의 실시 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 발생 장치를 나타낸 사시도이고, 도 5는 상기 음향 발생 장치의 X-X’방향의 측단면도이다.

도 4 및 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 발생 장치(100)는 진동부(110)와 몸체부(120)를 포함한다.

진동부(110)는 음성 코일(미도시)의 왕복 운동에 의해 진동판을 진동시켜 소리를 생성하는 구성이다. 진동부(110)는 내부에 영구자석(미도시), 상기 영구 자석 주변에 위치하고 음성 코일이 권선된 보빈(미도시), 상기 보빈이 왕복운동을 할 수 있도록 지지하는 댐퍼(미도시), 상기 보빈의 운동에 따라 운동하여 공기 입자의 소밀파를 만들어 소리를 내는 진동판(미도시)을 포함한다. 음성 코일에 전류를 흐르면 상기 영구 자석 주변의 자장이 변화되고 보빈이 왕복운동을 하게 됨으로써, 이와 연결된 진동판이 진동하여 음향이 방사된다. 진동부(110)는 일반적인 스피커의 구성을 포함할 것이나, 이는 본 발명의 기술적 특징은 아니므로 상세한 설명은 생략한다.

또한, 진동부(110)는 2 방향 스피커(2-Way speaker: Mid-range Speaker/Tweeter)를 포함할 수 있다. 중대역 스피커(Mid-range Speaker)는 진동판의 면적대비 최대 개구면 확보를 위해 타원형 혹은 직사각형의 바 타입(Bar-type) 스피커 유닛을 사용할 수 있다. 트위터(Tweeter)는 틈 내부 공간에 장착 가능하면 어떤 형식이든 무방하다. 트위터의 프레임이 주변 몸체부(120) 벽면과 같은 높이가 되도록 설치되고 트위터 주변에 장애물이 없는 플러쉬 마운트(Flush Mounted)조건으로 장착될 수 있다.

몸체부(120)는 음향 발생 장치(100)의 몸체를 형성하며, 진동부(110)를 에워싸는 인클로저를 포함한다. 인클로저의 1차적인 목적은 위상이 180° 반대인 음을 앞/뒤로 방사하는 음원 형태인 다이폴(Dipole) 음을 차단(Baffle)시켜 지향성이 넓은 저역에서의 음 상쇄 현상(Cancelation)을 방지하기 위함이다. 그러나 물리적으로 무한 베플(Infinite Baffle)을 구현하기 어려우므로, 진동부(110)의 후면과 양측면을 에워싸는 인클로저 형식으로 구현한다. 완전히 에워싸는 방식의 인클로저를 실 방식(Sealed Type)이라 하는데, 이 방식은 저역 확보를 위해 많은 체적을 요구하기 때문에 동일한 조건에서 더 많은 저역을 확보하기 위해 다양한 방식의 인클로저를 사용할 수 있다. 대표적은 예로 저음 반사형(Bass Reflex Type)인 벤트 인클로저(Vented Enclosure)를 들 수 있다.

몸체부(120)는 생성된 소리가 이동하는 통로를 포함한다. 달리 말해, 진동부(110)와 몸체부(120)의 개구부(130) 사이에 틈 공간이 형성된다. 틈 공간은 스피커 진동판과 전면 반사판 사이의 공간 및 측면 반사부(미도시)로 구성된다. 음향학적 구조상 틈 공간은 외부적으로는 지향성을 확장시키며, 내부적으로는 헬름홀쯔 공명기(Helmholtz Resonator)와 같은 음향필터 역할을 한다. 중대역 스피커 틈 공간의 경우, 트위터와의 크로스 오버(X-over)를 통해 중대역 스피커의 재생대역 확보를 위해 헬름홀쯔 공명주파수를 최대한 고주파로 이동시켜야 한다. 이를 위해 헬름홀쯔 공명이론에 근거하여 중대역 스피커를 배치한다.

또한 트위터 틈 공간의 경우, 틈 내부의 반사음에 의한 고역대 간섭의 영향을 최소화하기 위해 트위터 돔(Tweeter Dome) 주위에 일정한 흡음 완충공간을 적용한다. 이 흡음 완충공간의 크기는 트위터 의 크로스 오버 대역에 해당하는 음파 파장의 1/4로 한다.

틈 방사 방식 스피커 시스템의 틈 공간 내부는 음향학적으로 헬름홀쯔 공명기(Helmholtz Resonator)로 모델링 할 수 있다.

도 6은 헬름홀쯔 공명기를 이용하여 음향 발생 장치를 모델링하는 방법을 나타낸 도면이다.

헬름홀쯔 공명기는 공명주파수에 해당하는 음을 증폭시키고 그 이상의 음은 차단하므로 저역 통과 필터(Lowpass Filter)와 같은 역할을 한다. 따라서 중대역 스피커 틈 공간의 경우, 헬름홀쯔 공명주파수까지가 이 스피커 유닛의 재생대역이 되므로, 크로스 오버를 위해 공명주파수를 최대한 고주파로 이동시킬 필요가 있다. 만약 중대역 스피커가 충분한 고역을 확보하지 못한다면 트위터 가 크로스 오버를 위해 공진점(Fo) 이하의 주파수를 재생하여 신뢰성에 문제가 발생한다.

틈 방사 공간을 헬름홀쯔 공명기로 모델링할 경우, 도 6에 도시된 것처럼 내부 체적(V)은 스피커 유닛의 진동판과 전면 반사판 사이에 형성된 틈 내부 공간이고, 개구 면적(S)는 틈 방사 부분의 슬릿 면적이다. 목 길이(l)은 내부 체적과 개구부 사이의 길이이다. 이때 도 6에 나타난 것처럼 진동수 ωn는 개구 면적(S)에 비례하고, 내부 체적(V), 목 길이(l)에 반비례함을 예상할 수 있다. 이러한 특징을 고려하여 음향 발생 장치(100)의 설계가 이루어져야 한다.

틈 방사 방식 중대역 스피커의 크로스 오버 대역 확보를 위해 헬름홀쯔 공명 이론을 이용하여 다음과 같이 시뮬레이션을 수행하였다.

도 7은 내부 체적(V)의 변화에 따른 틈 방사 방식 중대역 스피커의 주파수응답을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

도 7의 (a)에서 내부 체적(V)은 5cc로 실험하였으며, (b)에서는 내부 체적(V)을 20cc로 실험하였다. 실험 결과는 도 7에 도시된 것처럼 내부 체적(V)이 작을수록 주파수 크로스 오버 대역이 오른쪽으로 이동하였음을 알 수 있다. 즉, 동일한 조건에서 내부 체적(V)이 작은 경우 크로스 오버를 위한 공명주파수가 좀더 고주파 대역으로 이동함을 알 수 있다.

도 8은 개구 면적(S)의 변화에 따른 틈 방사 방식 중대역 스피커의 주파수응답을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

도 8의 (a)에서 개구면의 폭을 1 배로하였고, (b)에서는 개구면의 폭을 4 배로 하여 실험하였다. 실험 결과, 도 8에 도시된 것처럼 개구 면적(S)이 클수록 주파수 크로스 오버 대역이 오른쪽으로 이동하였음을 알 수 있다. 즉, 동일한 조건에서 개구 면적(S)이 큰 경우 크로스 오버를 위한 공명주파수가 좀더 고주파 대역으로 이동함을 알 수 있다.

시뮬레이션 결과에서 알 수 있듯이, 내부 체적(V)이 작을 수록, 그리고 개구 면적(S)이 넓을 수록 중대역 스피커의 크로스 오버대역 확보에 유리함을 알 수 있다. 따라서 중대역 스피커 틈 공간의 공명주파수를 고주파로 이동시켜 크로스 오버대역을 확보하기 위해서는 위의 헬름홀쯔 공명식에서도 나타난 바와 같이, 내부 체적(V)을 줄이거나 개구 면적(S)을 넓혀야 한다는 것을 알 수 있다.

동일한 진동판 면적을 기준으로 내부 체적(V)을 작게 유지하면서 개구 면적(S)을 극대화하려면 틈 내부공간 및 중대역 스피커 유닛의 형상이 타원형이나 직사각형이 되어야 한다. 내부 체적(V)은 개구 면적(S)와 틈 공간의 높이(H)의 곱과 같으므로, 내부 체적(V)을 작게 유지하면서 개구 면적(S)을 극대화하려면 틈 개구부로부터 반대면과의 거리(H)를 최소화해야 한다. 이러한 구조는 개구부 방향의 음향모드에 의해 생성되는 피크/딥(Peak/Dip)을 크로스 오버대역 이상으로 이동시킬 수 있는 장점이 있다.

도 9는 기존의 원형 스피커 유닛을 장착한 정사각형 틈 방사 방식의 음향 발생 장치와 직사각형 스피커 유닛을 장착한 직사각형 틈 방사 방식의 음향 발생 장치의 실시 예를 도시한 도면이고, 도 10은 도 8의 음향 발생 장치에서 주파수응답을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이며, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 진동부가 병렬로 배치된 음향 발생 장치(100-2)의 구조를 도시한 도면이다.

시뮬레이션 결과, 정사각형 틈 방사 방식의 음향 발생 장치의 경우 고역 한계 주파수가 약 1.5kHz로 나타난 것에 비해(도 10의 (a) 참조), 직사각형 틈 방사 방식의 음향 발생 장치의 경우 고역 한계 주파수가 약 2.5kHz로 나타나(도 10의 (b) 참조) 기존 대비 약 1kHz의 재생대역을 확보한 것을 알 수 있다. 또한 예상대로 고주파 피크/딥(Peak/Dip)이 트위터와의 크로스 오버대역 이상으로 이동한 것도 알 수 있다. 따라서 직사각형 틈 방사 방식의 음향 발생 장치가 기존의 정사각형 틈 방사 방식의 음향 발생 장치에 비해 고역 재생대역 확보에 유리하며, 트위터의 부담을 줄여 신뢰성 확보에도 훨씬 유리함을 알 수 있다.

전술한 바와 같이 몸체부(120)는, 상기 통로의 일단과 연결되어 상기 이동된 소리가 방출되는 슬릿(=개구부 130)을 포함한다. 그리고, 상기와 같은 고찰에 따라 상기 슬릿(130)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(120)의 길이 방향으로 형성된다. 또한, 전술한 바와 같이 진동부(110)는 중대역 스피커, 고대역 스피커(트위터)를 포함하는데, 중대역 스피커는, 직사각형 또는 타원형일 수 있다. 음향 발생 장치(100)는 전체적인 형상이 직사각형 또는 타원형일 수 있으며, 슬릿(130)은 음향 발생 장치(100)의 길이 방향으로 형성될 수 있다.

이처럼 직사각형 또는 타원형 틈 방사 방식 스피커는 직사각형 형상의 스피커의 긴 변(또는 타원 형상 스피커의 장축)을 따라서 개구부(130)가 형성되는 것이 유리하다. 즉, 장·단축형 중대역 스피커를 적용했을 때, 동일한 진동판면적에서 더 넓은 재생대역을 확보하기 위해서는 틈 개구부로부터 반대면과의 거리(D)가 최소화 되도록 틈 개구부(W)가 길어져야 한다. 그러나, 진동판이 긴 모양으로 형성될수록 구조강성이 약해져 진동판의 진동모드 대역이 저주파로 낮아지기 때문에 재생대역에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 이러한 영향을 최소화하기 위해서 도 11에 도시된 것처럼이 장·단축형 복수 개의 중대역 스피커를 병렬로 배치하여 틈 개구부(W)를 길게 형성할 수 있다.

상술한 실시 예 외에도 헬름홀츠 공명기 모델링에서 개구 면적(S)을 좀더 극대화하면서 내부 부피(V)를 좀더 줄이는 방안을 고려할 수 있다. 이하에서는 이러한 본 발명의 다른 실시 예를 설명한다.

도 12은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치(100-3)의 측단면도와, 소리의 이동 통로를 확대한 도면을 나타낸 도면이다.

도 12의 실시 예를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치(100-3)에서 진동부(110)는, 통로의 일측에 형성되고 진동부의 일단이 통로 밖으로 돌출 형성될 수 있다. 이 경우 전면 슬릿(130)에 진동부(110)의 일부분이 노출되어 틈 전면의 반사면 일부를 틈 구조로 활용하기 때문에 그 만큼 내부 체적(V)을 최소화하면서 개구 면적(S)을 최대화하여 고역 재생대역을 최대한 확보할 수 있다. 틈 개구부로부터 반대면과의 거리를 최소화하기 때문에 이 방향의 음향모드에 의해 생성되는 피크/딥(Peak/Dip)을 크로스 오버대역 이상으로 이동시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 도 12와 같이 진동부(110)를 주변 인클로저와 평행하지 않게 배치하는 방법이 있다. 즉, 통로는 상기 몸체부(120)와 기 설정된 경사를 이루어 형성될 수 있다. 이 때, 진동부(110)의 스피커 유닛의 방향 벡터와 틈 전면 인클로저의 방향 백터 간의 내적이 1이 되지 않는다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치(100-4)의 측단면도와, 소리의 이동 통로를 확대한 도면을 나타낸 도면이다.

도 13의 실시 예를 참조하면, 또 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치(100-4)에서 진동부(110)는, 통로 전면에 형성되어 주변 인클로저와 거의 직각(Substantially Right)으로 배치할 수 있다. 이 때, 진동부(110)의 방향 벡터와 틈 전면 인클로저의 방향 벡터 간 내적이 1이 되지 않는다.

이 경우 전면 슬릿(130)에 진동부의 일부분을 노출시켜 틈 전면의 반사면 일부를 틈 구조로 활용하기 때문에 그 만큼 내부 체적(V)을 최소화하면서 개구 면적(S)을 최대화하여 고역 재생대역을 최대한 확보할 수 있다. 또한 틈 개구부로부터 반대면과의 거리를 최소화하기 때문에 이 방향의 음향모드에 의해 생성되는 피크/딥(Peak/Dip)을 크로스 오버 대역 이상으로 이동시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 기존의 틈 방사형 방식의 경우 동일한 입력대비 청취자 주변공간(Listening Position)의 음향출력을 향상시키고자 틈 전면 바닥 반사를 활용하여 지면 방사(Ground Plane)를 구현하였다. 지면 방사 방식은 틈에서 방사된 직접음과 틈 전면 바닥에서 반사된 반사음이 중첩되어 동일입력대비 음압을 약 +3dB ~ +6dB 상승시키며, 지향성 빔패턴(Beam Pattern)의 주요 빔(Main Beam) 방향을 시청자가 위치한 틈 상부로 향하도록 할 수 있는 효율적인 방사 방식이다. 그러나 기존 방식과 같이 외부 바닥면을 활용하여 지면 방사조건을 구현할 경우, 설치되는 바닥조건에 의해 틈 방사 방식 스피커 시스템의 주파수응답과 방사패턴이 바뀔 수 있다.

도 14는 이러한 종래에 바닥 조건을 도시한 도면이다.

예를 들어, 설치되는 바닥이 탁자일 경우 기존 방식 스피커 시스템은 설치 위치에 따라 틈 전면 바닥의 길이가 달라지게 되고, 탁자 모서리로부터 발생하는 회절/산란에 의한 간섭파의 대역이 그에 따라 달라지게 된다. 이러한 간섭파는 중·고역대 콤 필터(Comb Filter)와 같은 역할을 하거나 지향성 빔패턴에 영향을 미치기 때문에 스피커 시스템의 설치 위치에 따라 간섭파에 영향받는 대역도 바뀌게 된다. 결국, 기존 틈 방사 방식 스피커 시스템은 그 설치 위치에 따라 전체 주파수응답 및 방사패턴에 영향을 미치게 된다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치(100-5)는 이러한 설치조건에 따른 영향을 배제하고자 스피커 인클로저의 벽면을 활용한 일체형 바닥 반사면으로 지면 방사를 구현한다.

도 15은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치(100-5)의 측단면도이다.

도 15에 도시된 것처럼 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 음향 발생 장치(100-5)에서 몸체부(120)는, 슬릿(130)을 통해 방사된 소리를 반사시키기 위해 상기 슬릿(130) 하단에서 전면으로 연장 형성되는 면 반사판(121)을 포함한다. 면 반사판(121)은 틈 방사 방식 스피커 시스템이 설치조건에 상관없이 지면 방사조건을 구현하여 안정적인 지향성 빔패턴을 확보할 수 있게 된다. 바닥반사 일체형 틈 방사 스피커 시스템은 간섭의 영향이 최소화 되도록 틈 전면 인클로저의 길이와 모서리를 설계하여, 스피커 시스템의 설치 위치에 따른 주파수응답 및 방사패턴의 변화없이 안정적으로 지면 방사를 구현한다.

도 16는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 발생 장치(100-6)의 실시 도면이다.

도 16에서 디스플레이 장치(300)는 음향 신호를 음향 발생 장치(100-6)로 전송한다. 그리고, 음향 발생 장치(100-6)는 수신한 음향 신호를 이용하여 소리를 생성하여 방사한다. 도시된 것처럼 음향 발생 장치(100-6)는 길이 방향으로 형성된 슬릿(130)을 통해 생성된 소리를 방사하고, 면 반사판(121)을 통해 방사된 소리를 반사시킨다.

전술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 음향 발생 장치는, 직사각형(혹은 타원형) 진동부(110)와 틈 내부구조 그리고 진동부(110)와 주변 인클로저와의 비(非)평행 배치를 통해, 중대역 스피커의 고역 손실을 최소화할 수 있다. 이를 통해 트위터의 신뢰성을 향상시켜 기존 틈 방사 방식에 비해 안정된 중·고역대 음질을 확보할 수 있다.

또한, 진동부(110)와 주변 인클로저와의 직각(substantially right) 배치를 통해, 중대역 스피커의 고역 손실을 최소화할 수 있다. 이를 통해 트위터의 신뢰성을 향상시켜 기존 틈 방사 방식에 비해 안정된 중·고역대 음질을 확보할 수 있다.

또한, 인클로저를 활용한 지면 방사 구현을 통해 틈 방사 방식 스피커 시스템의 설치 위치에 따른 주파수응답 및 방사패턴의 변화 없이 안정적으로 지면 방사를 구현할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

100, 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5 : 음향 발생 장치
110 : 진동부 120 : 몸체부
130 : 슬릿(개구부)

Claims (13)

1. 음향 발생 장치에 있어서,
   음성 코일의 왕복 운동에 의해 진동판을 진동시켜 소리를 생성하는 진동부; 및
   상기 진동부를 에워싸고 상기 생성된 소리가 이동하는 통로가 형성되는 몸체부; 를 포함하고,
   상기 몸체부는, 상기 통로의 일단과 연결되어 상기 이동된 소리가 방출되는 슬릿을 포함하며,
   상기 슬릿은 상기 몸체부의 길이 방향으로 형성되는, 음향 발생 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진동부는,
   중대역 음향 발생부 및 고대역 음향 발생부를 포함하고,
   상기 중대역 음향 발생부는, 적어도 하나의 직사각형 또는 타원형 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 고대역 음향 발생부는 트위터(tweeter)인 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부는 직사각형 또는 타원형인 것을 특징으로하는 음향 발생 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부는,
   상기 진동부가 생성하는 소리의 세기가 일정한 조건에서,
   상기 슬릿의 면적은 최대, 상기 통로의 부피는 최소가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 통로의 부피 및 상기 슬릿의 면적은 헬름홀츠 공명기에 따라 모델링되는 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 진동부는,
   상기 통로의 일측에 형성되고 상기 진동부의 일단이 상기 통로 밖으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 통로는 상기 몸체부와 기 설정된 경사를 이루어 형성되는 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부는,
   상기 슬릿을 통해 방사된 소리를 반사시키기 위해 상기 슬릿 하단에서 연장 형성되는 면 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 진동부는,
    상기 진동부를 에워싸는 인클로저(enclosure)와 평행하지 않게 배치되는 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.
11. 제1항 내지 제10항에 따른 음향 발생 장치를 포함하는 전자 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 진동부는,
    상기 진동부를 에워싸는 인클로저(enclosure)와 직각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 음향 발생 장치는,
    상기 진동부를 복수 개 구비하고,
    상기 복수 개의 진동부는 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 음향 발생 장치.

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