KR20160104501A - 마이크로폰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력되는 음향신호를 효과적으로 전기적인 신호로 변환할 수 있도록 된 마이크로폰에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로폰은 음파 에너지를 전기적인 음성신호로 변환하는 마이크로폰에 있어서, 기판과, 상기 기판상에 구비되는 2개 이상의 서브 마이크로폰 및, 상기 서브 마이크로폰으로부터 출력되는 전기적인 음성신호를 합성하여 하나의 음성신호를 생성하는 신호합성수단을 구비하여 구성되고, 상기 상기 서브 마이크로폰 중 적어도 하나는 다른 서브 마이크로폰과 주파수 특성이 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로폰{Microphone}

본 발명은 마이크로폰에 관한 것으로, 특히 입력되는 음향신호를 효과적으로 전기적인 신호로 변환할 수 있도록 된 마이크로폰에 관한 것이다.

마이크로폰은 음성신호 또는 음향신호 등을 전기적인 신호로 변환하도록 된 것이다. 종래이 마이크로폰은 주로 콘덴서 마이크로폰이 주를 이루고 있다. 그러나 이러한 콘데서 마이크로폰은 구조가 복잡하고 제조비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.

또한 최근에 이르러 정보통신기기의 경박단소화가 진행되면서 이들 정보기기에 채용되는 마이크로폰의 경우에도 소형화 및 경량화가 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 최근에는 압전소자를 이용하는 마이크로폰에 대한 연구가 진행되고 있다. 압전 효과를 이용한 마이크로폰에 대해서는 대한민국 특허등록 제0158893호 및 특허공개 2014-0057640호 등에 개시되어 있다.

종래의 압전소자나 압전효과를 이용하는 마이크로폰의 경우에는 외부로부터 가해지는 음파 에너지나 또는 이러한 음파 에너지에 의한 공기의 진동을 이용하여 압전소자를 진동시킴으로써 음파의 진동에 대응하는 전기 신호를 생성하게 된다.

그러나 압전소자를 이용하는 마이크로폰의 경우에는 음향신호에 대한 감도가 충분하지 않음으로 인하여 음향신호에 대한 전기 신호의 변환 효율이 불충분하다는 단점이 있다.

또한 최근에는 강유전 필름을 이용하는 마이크로폰에 대해서도 개발이 진행되고 있다. 그러나 강유전 필름을 이용하는 마이크로폰의 경우에도 음향신호를 전기신호로 변환하는 효율이 충분하지 못하고, 특히 저음역에 대한 감도가 불충분하여 양호한 마이크로폰을 구현하기 어렵다는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 음파 에너지에 대한 전기 신호로의 변환효율을 제고할 수 있도록 된 마이크로폰을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 마이크로폰은 음파 에너지를 전기적인 음성신호로 변환하는 마이크로폰에 있어서, 음파 에너지를 전기적인 음성신호로 변환하는 마이크로폰에 있어서, 기판과, 상기 기판상에 구비되는 2개 이상의 서브 마이크로폰을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 서브 마이크로폰은 압전 소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 서브 마이크로폰은 프레임과, 상기 프레임의 상측에 결합되는 진동패널을 구비하여 구성되고, 상기 진동 패널은 강유전체층과, 상기 강유전체층의 상측 및 하측에 형성됨과 더불어 도전성 재질로 구성되는 제1 및 제2 전극층 및, 상기 제1 및 제2 전극층에 각각 전기적으로 결합되는 전극을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 강유전체층이 PVDF로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PVDF가 β상 PVDF인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 강유전체층에 금속이 추가로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 금속이 철(Fe)인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 서브 마이크로폰 중 적어도 하나는 다른 서브 마이크로폰과 주파수 특성이 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 관점에 따른 마이크로폰은 음파 에너지를 전기적인 음성신호로 변환하는 마이크로폰에 있어서, 기판과, 상기 기판상에 구비되는 2개 이상의 서브 마이크로폰 및, 상기 서브 마이크로폰으로부터 출력되는 전기적인 음성신호를 합성하여 하나의 음성신호를 생성하는 신호합성수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 서브 마이크로폰 중 적어도 하나는 다른 서브 마이크로폰과 주파수 특성이 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 각각 서로 다른 주파수 특성을 갖는 다수의 서브 마이크로폰이 조합되어 하나의 마이크로폰을 구성하게 된다. 외부로부터 음파 에너지가 인가되어 매질, 즉 공기가 진동하게 되면 각 서브 마이크로폰의 그 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 외부 음파 에너지에 대응하는 전기적인 음성 신호를 생성하게 된다. 그리고 이와 같이 생성된 전기적인 음성신호는 하나의 음성 신호로서 합성되어 외부로 출력되게 된다. 따라서 본 발명에 따른 마이크로폰은 음향 신호를 전기적인 음성 신호로 변환함에 따른 신호감도가 우수하여 전체적인 음성 주파수 대역에 대해 양호한 음성신호 변환특성을 갖는 마이크로폰이 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로폰의의 구성을 나타낸 평면도.
도 2는 도 1의 마이크로폰(21~23)으로 채용될 수 있는 마이크로폰의 구성 예를 나타낸 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 설명한다. 단, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현 예를 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마이크로폰의 주요부 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

본 발명에 따른 마이크로폰은 기판(10)과, 이 기판(10)상에 설치되는 다수의 마이크로폰(21~23)을 구비하여 구성된다. 여기서 기판(10)에 구비되는 다수의 마이크로폰(21~23)이 결합되어 전체적으로 하나의 마이크로폰을 구성한다는 관점에서 상기 마이크로폰(21~23)을 서브 마이크로폰이라 칭한다.

상기 서브 마이크로폰(21~23)으로서는 외부로부터 인가되는 음파 에너지에 대하여 상이한 주파수 특성을 갖는 것이 채용된다. 예를 들어 서브 마이크로폰(21)으로서는 저음역대의 음파 에너지를 효율적으로 음성신호로서 변환할 수 있는 특성을 갖고 있는 것이 채용되고, 서브 마이크로폰은(22)으로서는 중음역대의 음파 에너지를 효율적으로 음성신호로서 변환할 수 있는 특성을 갖고 있는 것이 채용되며, 서브 마이크로폰(23)으로서는 고음역대의 음파 에너지를 효율적으로 음성신호로서 변환할 수 있는 특성을 갖고 있는 것이 채용된다. 물론 이 경우 각 주파수 대역에 대응하는 서브 마이크로폰의 개수나 그 배치 방식은 특정한 방법에 한정되지 않는다.

그리고 도면에 구체적으로 나타내지는 않았으나 바람직하게는 기판(10)의 배면에 서브 마이크로폰(21~23)으로부터 생성된 다수의 음성신호를 하나의 음성신호로서 합성하는 합성회로와 증폭회로 등이 구비된다.

상기 서브 마이크로폰(21~23)으로서는 압전 소자나 강유전 필름을 채용하는 통상적인 마이크로폰을 채용할 수 있다. 도 2는 상기 서브 마이크로폰(21~23)으로서 채용할 수 있는 마이크로폰의 구성 예를 나타낸 단면도로서, 도 2에서는 서브 마이크로폰(21~23)의 대표 참조번호로서 40이 부가되어 있다.

도 4에서 서브 마이크로폰(40)은 프레임(41)과, 이 프레임(41)의 상측에 결합되는 진동패널(42)을 구비한다. 또한 진동 패널(42)은 강유전 필름으로 구성되는 강유전체층(421)과, 이 강유전체층(421)의 상, 하측에 각각 결합되는 제1 및 제2 도전층(4222) 및, 이 제1 및 제2 도전층(422)에 결합되는 전극(423)을 구비하여 구성된다.

상기 강유전제층(421)은 바람직하게는 PVDF로 구성되고, 보다 바람직하게는 β상을 갖는 PVDF로 구성된다. 또한 보다 바람직하게는 상기 강유전체층(421)에는 예컨대 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등의 금속 물질이 혼합된다. 이때 금속 물질이 혼합비는 대략 2 중량% 이하로 설정된다.

상기 β상 PVDF 필름은 통상적인 방법으로 PVDF 필름을 형성하고, 이를 β상을 나타내는 온도, 예컨대 65도에서 PVDF 필름을 급속 냉각하는 방법으로 구현한다.

상기 서브 마이크로폰(40)에 있어서는 필요에 따라 강유전체층(421)의 두께나 강유전체층(421)에 혼합되는 금속 물질의 종류 및 양이 적절하게 변경 설정된다. 이는 해당 마이크로폰(40)의 주파수 특성을 저음역, 중음역, 고음역 중심으로 적절하게 설정하기 위한 것이다.

상기한 구조로 된 마이크로폰에 있어서는 외부로부터 음파 에너지가 가해져서 공기가 진동하게 되면, 각각의 서브 마이크로폰(21~23)이 작동하게 된다. 즉 공기의 진동에 의해 서브 마이크로폰(21~23)을 구성하는 진동패널(42)이 상측 및 하측으로 진동하게 된다. 그리고 이와 같은 진동 에너지는 강유전체층(421)에 의해 전기 에너지로 변환되고, 이러한 변환 동작에 의해 생성된 전기 신호는 강유전체층(421)의 상하측에 형성되어 있는 도전층(4222)을 통해 전극(423)으로 인가되게 된다.

특히 상기 구조에서 서브 마이크로폰(21~23)은 그 주파수 특성이 서로 상이하기 때문에 외부로부터 인가되는 음향 신호의 주파수 대역에 따라 서브 마이크로폰(21~23) 중 특정 서브 마이크로폰(21~23)으로부터 생성되는 전기적인 음성신호의 강도가 제일 높게 나타나게 된다.

그리고 이들 서브 마이크로폰(21~23)으로부터 얻어지는 전기적인 신호는 합성되어 하나의 음성신호로서 출력되게 된다.

이에 따라 상기한 마이크로폰은 기본적으로 미약한 음향 신호가 인가되더라도 이에 효과적으로 대응하여 양호한 음성 신호를 생성하게 되고, 인가되는 음향 신호의 주파수 대역에 관계 없이 양호한 레벨의 음성 신호를 생성할 수 있게 된다. 즉, 음성-전기 변환 감도가 매우 우수한 마이크로폰이 구현되게 된다.

이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

10 : 기판, 21~23 : 서브 마이크로폰.

Claims (10)

1. 음파 에너지를 전기적인 음성신호로 변환하는 마이크로폰에 있어서,
   기판과,
   상기 기판상에 구비되는 2개 이상의 서브 마이크로폰을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
2. 제1항에 있어서,
   상기 서브 마이크로폰은 압전 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
3. 제1항에 있어서,
   상기 서브 마이크로폰은 프레임과, 상기 프레임의 상측에 결합되는 진동패널을 구비하여 구성되고, 상기 진동 패널은 강유전체층과, 상기 강유전체층의 상측 및 하측에 형성됨과 더불어 도전성 재질로 구성되는 제1 및 제2 전극층 및, 상기 제1 및 제2 전극층에 각각 전기적으로 결합되는 전극을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
4. 제3항에 있어서,
   상기 강유전체층이 PVDF로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
5. 제4항에 있어서,
   상기 PVDF가 β상 PVDF인 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강유전체층에 금속이 추가로 혼합되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
7. 제6항에 있어서,
   상기 금속이 철(Fe)인 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
8. 제1항에 있어서,
   상기 서브 마이크로폰 중 적어도 하나는 다른 서브 마이크로폰과 주파수 특성이 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
9. 음파 에너지를 전기적인 음성신호로 변환하는 마이크로폰에 있어서,
   기판과,
   상기 기판상에 구비되는 2개 이상의 서브 마이크로폰 및,
   상기 서브 마이크로폰으로부터 출력되는 전기적인 음성신호를 합성하여 하나의 음성신호를 생성하는 신호합성수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
10. 제9항에 있어서,
    상기 서브 마이크로폰 중 적어도 하나는 다른 서브 마이크로폰과 주파수 특성이 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.

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