KR20150140903A - Binaural Speaker System - Google Patents

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양용
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Abstract

The present invention relates to a speaker of reproducing a 3D sound with two plane waves. A person receives the vibration of sound transmitted to the body and uses two ears and a memory obtained by experience and learning. So, the brain of the person determines the direction and size. A sound generated in nature is a spherical wave. As it is separated from a sound source by a constant distance, the spherical wave is changed into a plane wave when it is transmitted to the two ears. If the speaker is a single unit, is reproduced in all bands, and reproduces a plane wave, it can realize a 3D sound because a sound generated by the speaker is same as natural sound. The present invention suggests a speaker actuator for plane wave operation.

Description

바이노럴 음향 재현 스피커{Binaural Speaker System}Binaural Speaker System [0001]

본 발명은 바이노럴 음향을 재현하는 스피커 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a speaker structure for reproducing binaural sound.

본 발명은 평면파 재생 스피커에 관한 것으로서, 특히 주파수 특성을 향상시키면서 자연스러운 음 재생을 실현한 평면 동작 진동체 구조를 포함하는 스피커에 관한 것이다. 이러한 스피커로는 정전형 방식, 리본형 그리고 마그네판형이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plane-wave reproducing speaker, and more particularly to a speaker including a planar vibrating body structure that realizes natural sound reproduction while improving frequency characteristics. These speakers include an electrostatic type, a ribbon type, and a magnet type.

정전형 스피커는 고정 전극에 인가되는 구동 신호와 진동막에 인가되는 DC 바이어스 전압에 의해 음압을 발생하도록 작동한다. 진동막은 고정 전극에 비해 매우 높은 전압으로 충전되어 있으며, 오디오 신호가 고정 전극에 전달되면 그에 응답해 변화하는 정전기장(electrostatic fields)이 발생된다. 고정 전극 주위에 발생된 변화하는 정전기장은 진동막의 고정된 정전기장과 작용하여 밀고 당김으로써 소리를 발생시킨다.The electrostatic speaker operates to generate a negative pressure by a drive bias applied to the fixed electrode and a DC bias voltage applied to the diaphragm. The vibrating membrane is charged at a much higher voltage than the fixed electrode, and when the audio signal is transmitted to the fixed electrode, electrostatic fields that change in response thereto are generated. The varying electrostatic field generated around the fixed electrode acts on the fixed electrostatic field of the diaphragm and pushes and pulls to generate sound.

이러한 정전형 스피커는, 진동막과 단일 고정 전극이 나란히 배치되는 싱글 엔드 스피커와 진동막과 그 양 쪽에 한 쌍의 고정 전극이 각각 배치되는 더블 엔드 스피커를 포함한다.Such an electrostatic speaker includes a single-ended speaker in which a diaphragm and a single fixed electrode are arranged side by side, and a double-ended speaker in which a diaphragm and a pair of fixed electrodes are disposed on both sides of the diaphragm.

도 1에는 일반적인 싱글 엔드 스피커의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 스피커는 진동막(12)과 고정 전극(14)으로 구성된 소리 발생체(10)를 포함하며, 고정 전극(14)에는 다수의 구멍(14a)이 형성되어 있다. 또한, 진동막(12)과 고정 전극(14)의 양단부 사이에는 절연 지지체(16)가 형성되어 있다. 증폭기(미도시)로부터 입력되는 오디오 신호는 음성 주파 변압기(TF)를 통과하면서 승압이 행해진다. 변압기(TF)의 한 쪽 출력 노드는 고정 전극(14)과 접속되고, 다른 쪽 출력 노드는 바이어스 전압(VB)의 음극 노드에 접속되며, 바이어스 전압(VB)의 양극 노드는 진동막(12)에 접속된다. 바이어스 전압(VB)은 스피커에서의 일정한 충전의 유지에 이용된다.Fig. 1 shows a schematic configuration of a general single-ended speaker. The speaker includes a sound generator 10 composed of a diaphragm 12 and a fixed electrode 14. The fixed electrode 14 has a plurality of holes 14a formed therein. An insulating support 16 is formed between the vibrating membrane 12 and both ends of the fixed electrode 14. The audio signal input from the amplifier (not shown) is boosted while passing through the audio frequency transformer TF. Positive node of the transformer (TF), one output node is connected with the fixed electrode 14, and the other output node is connected to the negative node of the bias voltage (V B), a bias voltage (V B) of the diaphragm ( 12. The bias voltage V B is used to maintain a constant charge in the speaker.

평형 상태에서 진동막(12)은 일정 전압과 일정 충전을 가지며, 진동막(12)과 고정 전극(14) 사이에는 전압 V가 걸린다. 이후 증폭된 오디오 신호에 따라, 진동막(12)의 전압에 대한 고정 전극(14)의 전압이 변화하고, 이에 따라 진동막(12)에 작용하는 인력과 척력의 평형이 변화하여 진동막(12)이 움직임으로써 소리가 발생한다.
In the equilibrium state, the diaphragm 12 has a constant voltage and a constant charge, and a voltage V is applied between the diaphragm 12 and the fixed electrode 14. [ Thereafter, the voltage of the fixed electrode 14 changes with respect to the voltage of the diaphragm 12 in accordance with the amplified audio signal, whereby the equilibrium of the attractive force acting on the diaphragm 12 and the repulsive force is changed, ) This movement causes sound.

도 2에는 일반적인 더블 엔드 스피커의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 스피커는 진동막에 대한 구동력을 강화하기 위해, 도 1의 소리 발생체(10)에 대해 1개의 고정 전극을 더 추가하여 구성된 소리 발생체(20)를 포함한다. 이에 따라 음의 왜곡이 감소하고 음압 레벨이 높아진다. 더블 엔드 스피커에서는, 바이어스 전압(VB)이 변압기(TF)의 2차 코일상의 중간 노드와 진동막(22)의 사이에서 인가된다. 증폭된 오디오 신호가 2개의 고정 전극(24, 24)에 인가됨으로써, 진동막(22)은 한 쪽 고정 전극(24)으로부터는 인력을, 그리고 다른 쪽 고정 전극(24)으로부터는 척력을 받아서 진동함으로서 소리를 발생한다. 또한, 고정 전극(24)에는 다수의 구멍(24a)이 형성되어 있고, 진동막(22)과 고정 전극(24, 24)의 사이에는 각각 절연 지지체(26)가 형성되어 있다.
Fig. 2 shows a schematic configuration of a general double-ended speaker. The speaker includes a sound generator 20 configured by further adding one fixed electrode to the sound generator 10 of Fig. 1 in order to enhance the driving force against the diaphragm. As a result, the distortion of the sound is reduced and the sound pressure level is increased. In a double-ended speaker, a bias voltage V B is applied between the intermediate node on the secondary coil of the transformer TF and the diaphragm 22. The amplified audio signal is applied to the two fixed electrodes 24 and 24 so that the diaphragm 22 receives the attraction force from the one fixed electrode 24 and the repulsive force from the other fixed electrode 24, Sound is generated by doing. A plurality of holes 24a are formed in the fixed electrode 24 and insulating supports 26 are formed between the diaphragm 22 and the fixed electrodes 24 and 24 respectively.

한편, 정전형 스피커에 사용되는 진동막은, 고전압으로 대전된 + 전하가 안정적으로 머물 수 있도록 높은 표면 저항을 가져야 하고, 진동막에 인가되는 고전압에 의해 전극과의 사이에서 발생하는 방전 현상을 적절히 방지할 수 있어야 하며, 무신호 상태에서 진동막이 전극에 끌려가 붙어버림으로써 진동막의 + 전하가 방전되는 것을 방지하기 위해 높은 초기 인장강도를 가져야 한다.
On the other hand, the diaphragm used in the electrostatic speaker must have a high surface resistance so that the + charged electrified with a high voltage stably stays, and properly prevent a discharge phenomenon occurring between the electrode and the electrode due to a high voltage applied to the diaphragm And it must have a high initial tensile strength in order to prevent discharge of the + polarity of the diaphragm due to the diaphragm being attracted to the electrode in the non-signal state.

진동막은 지지체에 고정된 박막으로 고정전극의 진동막 사이에 형성되는 인력과 척력에 의해 진동하며 그 진동 형태는 고무줄의 진동처럼 단면이 호의 형상(31)을 이룬다. The diaphragm is a thin film fixed on a support and is vibrated by the attractive force and the repulsive force formed between the diaphragms of the fixed electrode.

사람의 소리에 대한 인식은 두 개의 귀와 몸에 전해지는 소리의 파동을 받아들이고 경험과 학습에 의해 얻어진 기억을 활용하여 두뇌에서 음원의 방향과 크기정도를 판단한다. 자연계에서 소리의 발생은 구면파를 이루나 음원으로 부터 일정 거리가 떨어진 두 귀에 전달될 때는 평면파동의 형태를 이룬다고 알려져 있다. 이는 스피커가 단일 유닛으로 전대역 재생이 되고 재생되는 파형이 평면파라면 자연계의 음향처럼 두 개의 스피커로 3차원 입체음향을 구현할 수 있다고 시사한다.
Recognition of the human voice accepts the waves of sound transmitted to the two ears and body, and uses the memory obtained by experience and learning to judge the direction and magnitude of the sound source in the brain. In the natural world, the generation of sound is known to be a spherical wave, but when it is transmitted to two ears at a distance from the sound source, it forms a planar wave. This suggests that if the speaker is a single unit and the playback waveform is a planar wave, three-dimensional stereo sound can be realized with two speakers like natural sound.

본 발명의 목적은, 완전 평면파에 근접하는 정전형 스피커의 진동막 구조를 만드는 것이다. 정전형 스피커의 진동막의 동작은 완전한 평면파를 얻는데 있어, 다음과 같은 문제를 발생시킨다. 즉 소리 즉 공기압력 변화를 만드는 진동막이 평면 상태로 지지체에 고정되어 있지만 고정전극과 진동체 사이에 작용하는 인력과 척력은 지면에 수평으로 매달린 줄이 중력에 의해 호의 형태를 이루는 것처럼 이 진동막도 단면에서 보면 호(31)의 형태로 진동한다. 이러한 진동은 진동체의 완전한 평행 이동이 아니므로 이상적 평면파가 재현되지 않는다. It is an object of the present invention to make a diaphragm structure of an electrostatic speaker close to a perfect plane wave. The operation of the diaphragm of the electrostatic speaker causes the following problems in obtaining a perfect plane wave. In other words, although the vibrating membrane which makes the change of sound or air pressure is fixed to the support in a planar state, the attraction force and the repulsive force acting between the fixed electrode and the vibrating body are as follows: In the cross-section, it oscillates in the form of arc (31). Since this vibration is not a complete parallel movement of the vibrating body, an ideal plane wave is not reproduced.

본 발명의 목적은, 진동막을 진동체와 진동체와 지지체에 고정되어 진동체를 잡아주는 엣지(29,30)의 인장 등의 특성을 달리하여 진동체(22,32)가 평행이동(32)이 가능한 구조를 포함하는 스피커를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a vibrating body (22, 32) capable of vibrating the vibrating body (22, 32) in parallel motion (32) by differentiating the vibrating body, the vibrating body, And to provide a speaker including such a possible structure.

또한, 본 발명의 목적은, 기후에 따라 달라지는 물질의 특성을 조절할 수 있는 구조를 포함하는 스피커를 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a speaker including a structure capable of controlling the characteristics of a material which varies depending on climate.

또한, 본 발명의 목적은, 평면파 재생 스피커용 진동막의 제조 공정을 단순화·저비용화한 정전형 스피커를 제공하는 것이다.
It is also an object of the present invention to provide an electrostatic speaker in which the manufacturing process of a diaphragm for a planar wave reproducing speaker is simplified and reduced in cost.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 진동체(22) 및, 이 진동체와 지지체(28)를 연결하는 에지(29,30)로 이루어진 소리 발생체를 포함하는, 상기 에지는 진동체와 다른 인장력 특성 있는 것을 특징으로 하는 스피커를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sound generator comprising a vibrating body (22), and a sound generator made up of edges (29, 30) connecting the vibrating body and the support body (28) And has a tensile force characteristic different from that of the speaker.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 진동체 및, 이 진동체와 지지체를 연결하는 에지로 이루어진 소리 발생체를 포함하는, 상기 에지는 진동체와 다른 인장력 특성 있는 것을 특징으로 하는 정전형 스피커를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sound generator comprising a vibrating body and a sound generator made up of an edge connecting the vibrating body and the support, wherein the edge has a tensile force characteristic different from that of the vibrating body. Provides a speaker.

이때, 상기 에지(29)는 고무줄같은 신축성 줄로 이루어질 수 있다.At this time, the edge 29 may be formed of a rubber elastic string.

또한, 상기 에지(30)는 진동체와 같은 소재이나 인장력 특성이 다르게 이루어 질 수 있다.The edge 30 may have the same material as the vibrating body or different tensile force characteristics.

또한, 상기 에지(29)는 용수철로 이루어질 수 있다.Further, the edge 29 may be made of a spring.

또한, 상기 에지(29)는 지지체에 부착된 조절나사(34)로 연결되어 있어 인장력을 조절할 수 있게 이루어 질 수 있다.In addition, the edge 29 is connected to an adjustment screw 34 attached to the support so that the tension can be adjusted.

또한, 상기 에지(30)에 있는 고정지지대(33)는 지지체에 부착된 조절나사(34)와 연결되어 있어 인장력을 조절할 수 있게 이루어 질 수 있다.In addition, the fixed support 33 in the edge 30 is connected to the adjustment screw 34 attached to the support so that the tension can be adjusted.

이하에서 설명하는 실시형태는 도 1 및 도 2에 도시된 정전형 스피커에 적용되며, 그 밖에 도 1 또는 도 2에 도시된 정전형 스피커를 다중으로 배치한 형태의 정전형 스피커에도 적용될 수 있다는 것은 본 발명의 속성으로부터 자명하다.
The embodiments described below are applicable to the electrostatic speaker shown in Figs. 1 and 2, and also to the electrostatic speaker in which the electrostatic speaker shown in Fig. 1 or 2 is plurally arranged And is apparent from the attributes of the present invention.

본 발명에 따르면, 스피커 재생시 요구되는 특성을 모두 만족하면서도, 진동체에 에지를 추가함으로서 진동체의 진동시 구면 동작을 억제하고 평면동작을 강화하여 입체 음향 재현에 필수적인 평면파의 재생 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to obtain a reproduction characteristic of a plane wave which is essential for reproducing a stereo sound by suppressing the spherical motion during oscillation of the oscillator by adding edges to the oscillator while satisfying all the characteristics required for speaker reproduction There is an effect.

또한, 본 발명에 따르면, 에지의 인장력 강도를 조절함으로써 기후 변화에 능동적으로 대응하여 평면파를 재생 특성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.Further, according to the present invention, by regulating the tensile strength of the edge, it is possible to actively cope with climate change, thereby further improving the reproduction characteristics of plane waves.

도 1은 싱글 엔드 정전형 스피커의 개략도이다.
도 2는 정전형 스피커의 전극 구조이다.
도 3는 더블 엔드 정전형 스피커의 개략도이다.
도 4은 진동체의 곡면진동 상태도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 평면진동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고무줄이나 스프링 에지의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진동체와 동일한 소재의 인장력 강도를 달리하는 에지의 개략도이다.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 고무줄이나 스프링 에지와 연결된 인장력 조절나사 구조도이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 진동체와 동일한 소재의 인장력 강도를 달리하는 에지와 인장력 강도 조절나사로 이루어진 구조도이다.1 is a schematic diagram of a single-ended electrostatic speaker.
2 is an electrode structure of an electrostatic speaker.
3 is a schematic diagram of a double-ended electrostatic speaker.
4 is a graph showing a state of a curved vibration state of a vibrating body
5 is a plane vibration state diagram according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic view of a rubber band or spring edge according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view of an edge different in tensile strength of the same material as the vibrating body according to the embodiment of the present invention. FIG.
8 is a tension force adjusting screw structure connected to a rubber band or a spring edge according to an embodiment of the present invention.
9 is a structural view of an edge and a tensile strength adjusting screw having different tensile strengths of the same material as the vibrating body according to the embodiment of the present invention.

(실시형태 1)(Embodiment 1)

본 실시형태의 특징은 정전형 스피커용 진동체과 에지가 다른 인장력 특성을 갖는 것이다. 종래의 진동체의 경우에는 진동체와 에지가 같은 인장 특성을 보여 진동체가 진동할 수 있는 힘이 작용하면 같은 정도로 인장되어 진동체가 바람을 맞고 있는 돛의 형태로 늘어나 평면이 아닌 곡면 형태(31)를 보였고 재생되는 음도 평면파가 아닌 구면파여서 입체적 음향 이미지를 형성할 수 없었으나, 본 실시형태에 따르면, 에지 부분만 더 잘 늘어나 진동체는 평면형태(32)로 유지 되므로 종래의 진동체보다 더욱 평면파에 가깝게 재생된다.
The feature of this embodiment is that the vibrating body for an electrostatic speaker and the edge have different tensile characteristics. In the case of a conventional vibrating body, the vibrating body and the edge exhibit the same tensile characteristics, and when the vibrating body is subjected to a force capable of vibrating, the vibrating body is stretched to the same degree, And the reproduced sound is not a plane wave but a spherical wave, so that a three-dimensional acoustic image can not be formed. However, according to the present embodiment, since the edge portion is stretched more and the vibrating body is maintained in the planar shape 32, As shown in FIG.

(실시예 1)(Example 1)

본 실시예에 따른 평면파 재생 진동체는 다음과 같이 얻어진다. 폴리에스테르 등의 박막 필름(22)에 고무줄(29)이나 스프링(29)을 접착하고 이를 인장한 후 진동체 고정 틀에 고정한다. 이로서 진동체와 에지의 인장력 특성이 다른 진동체가 얻어진다.The plane wave reproducing oscillator according to the present embodiment is obtained as follows. A rubber band 29 or a spring 29 is bonded to a thin film 22 such as polyester and tensioned and then fixed to a vibrating body fixing frame. Thereby, a vibrating body having different tensile force characteristics of the vibrating body and the edge is obtained.

본 실시예에 따르면 종래의 진동체에 간단히 에지를 부여하는 것만으로도, 평판 진동체의 편평율이 증가한 동작이 이루어져 재생되는 음이 더욱 평면파에 가까워지는 효과가 얻어진다.
According to the present embodiment, the operation of increasing the flatness rate of the flat plate oscillator is performed by simply applying an edge to the conventional oscillator, and the effect that the reproduced sound is closer to the plane wave is obtained.

(실시예 2)(Example 2)

본 실시예는 진동체(22)와 에지(30)를 같은 재질을 사용한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 발명자는, 종래의 박막형 스피커용 진동체가 에지 부위 없이 진동체가 직접 지지체에 고정되는 점에 착안 같은 진동체와 같은 재질이나 에지부에 해당되는 부분의 인장력 강도를 기계적 화학적 열적 처리를 통해 약화시켜 진동시 에지 부위가 진동체와 다른 인장력 강도를 갖는 진동체를 얻는다. The present embodiment is characterized in that the vibrating body 22 and the edge 30 are made of the same material. The inventor of the present invention has found that the conventional vibrator for a thin film type speaker is weakened by mechanical and chemical thermal treatment of the portion corresponding to a material or edge portion such as a vibrating body, Thereby obtaining a vibrating body having a tensile strength different from that of the vibrating body at the edge portions of the vibrating body.

(실시형태 2)(Embodiment 2)

본 실시형태의 특징은 정전형 스피커용 진동체와 연결된 에지가 인장력을 조절할 수 있는 특성을 갖는 것이다. 이 진동체의 경우에는 에지을 인장 특성을 조절할 수 있는 인장력 조절 나사 등의 구조물을 추가하는 것이다. 이는 기후 변화에 따른 인장강도 변화에 대응할 수 있다.The feature of the present embodiment is that the edge connected to the vibrating body for an electrostatic speaker has a characteristic capable of adjusting the tensile force. In the case of the vibrating body, a structure such as a tension adjusting screw capable of adjusting the tensile characteristics of the edge is added. This can respond to changes in tensile strength due to climate change.

(실시예 1)(Example 1)

상기 (실시형태 1)의 (실시예 1)의 고무줄이나 스프링의 끝부분에 조절나사를 추가하여 고무줄과 스프링의 인장력 강도를 조절한다.
Adjustment screws are added to the end of the rubber band or the spring of the (Embodiment 1) (Embodiment 1) to adjust the tensile strength of the rubber band and the spring.

지금까지 설명한 실시형태는 본 발명의 기술사상을 구현하기 위한 구체적인 예에 불과하며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 상기 실시형태로부터 다양한 변형이 가능하다는 것은 자명하므로, 본 발명의 권리범위는 그러한 구체적인 실시예에만 국한되는 것은 아니다. 또한, 상기 실시형태들은 단독으로 또는 서로 조합해서 사용할 수 있다는 것도 자명하다.
The embodiments described so far are only specific examples for implementing the technical idea of the present invention and it is obvious that various modifications can be made from the above embodiments within the scope of the technical idea of the present invention, The present invention is not limited to the specific examples. It is also apparent that the above embodiments can be used alone or in combination with each other.

Hz : 주파수Hz: Frequency

Claims (2)

진동체 및, 이 진동체와 간격을 두고 배치되는 하나 또는 한 쌍의 고정 전극으로 이루어진 소리 발생체를 포함하며, 이 진동체는 지지체에 고정되며, 진동체와 고정체를 연결하는 에지가 고정체와 다른 인장력 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 스피커.A sound generator comprising a vibrating body and one or a pair of fixed electrodes spaced apart from the vibrating body, wherein the vibrating body is fixed to the support body, and the edge connecting the vibrating body and the fixture body is fixed And has a different tensile strength. 청구항 1에 있어서, 상기 에지의 강도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 스피커.
The loudspeaker of claim 1, wherein the intensity of the edge is adjustable.
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