KR101800575B1

KR101800575B1 - 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서

Info

Publication number: KR101800575B1
Application number: KR1020170030623A
Authority: KR
Inventors: 자비에 드네쇼
Original assignee: 자비에 드네쇼
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2017-11-22

Abstract

외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서가 개시된다. 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 하부면이 개방되어 있는 케이싱(Casing); 상기 케이싱 내부에 수용되는 요크(Yoke); 상기 요크의 하부면의 중앙부분에 배치되는 제1 마그네트(Magnet); 상기 제1 마그네트와 이격된 상태로 상기 제1 마그네트 둘레를 둘러싸며 상기 요크의 하부면에 배치되는 제2 마그네트(Magnet); 상기 제1 마그네트의 하부면에 배치되는 제1 플레이트(Plate); 상기 제2 마그네트의 하부면에 배치되는 제2 플레이트(Plate); 상기 제1 마그네트와 상기 제2 마그네트 사이의 공간 사이에서, 상기 제1 마그네트를 둘러싸는 형태로 배치되는 보이스 코일(Voice Coil); 상기 보이스 코일을 지지하는 보빈(Bobbin); 상기 보빈과 상기 제2 플레이트에 연결되는 제1 댐퍼(Damper); 상기 보빈을 지지하는 지지판; 상기 지지판과 상기 케이싱에 연결되는 제2 댐퍼(Damper); 상기 지지판의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 상기 물체로 진동을 전달할 수 있는 진동 전달판을 포함하고, 상기 보이스 코일에 전류가 인가되면 상기 제1 마그네트, 상기 제2 마그네트와 상기 보이스 코일 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동이 상기 진동 전달판을 통하여 상기 물체로 전달될 수 있다.

Description

외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서{TRANSDUCER USING EXTERNAL ENVIRONMENT}

본 발명은 트랜스듀서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부의 고정 파라미터 또는 이동 파라미터를 이용하여 고성능 하이파이(Hi-Fi) 음향 구현이 가능한 진동 스피커에 관한 것이다.

일반적으로 트랜스듀서는 입력 신호를 다른 형태의 출력 신호로 변환해주는 변환 장치를 말한다. 대표적인 트랜스듀서는 전기적인 음향 신호를 물리적인 음파 에너지로 변환시켜주는 스피커 시스템이다.

트랜스듀서(Transducer)는 입력되는 음원신호에 따라 공기를 진동시켜 음원신호를 복원하여 원래의 소리가 발생되도록 하는 장치로서 진동형 스피커의 경우 영구자석과 보이스코일, 그리고 진동판을 포함하여 구성되고, 보이스코일에 전류가 인가되면 영구자석과 보이스코일 간의 상호작용(영구자석의 자기력 및 보이스코일의 전자기력의 상호작용)에 의해 진동판이 진동하면서 소리를 발생시킨다.

소비자 시장에서 음향 품질은 음향이 출력되는 환경에 영향을 많이 받으며, 대부분의 경우 음향 품질은 주로 제품 디자인에 의하여 향상되기 어려운 환경에 처해 있다. 예를 들어 TV 세트는 가능한 한 가장 얇게 만들지만 오디오 신호를 생성하기 위해 오디오가 차지할 수 있는 볼륨 공간을 확보할 필요가 있어 서로 상충되는 문제가 발생한다. 또한, 스피커 위치는 TV 하단 또는 후면에 있어 고품질 음향 출력을 위한 사운드 환경이 문제되고 있는 실정이다.

이에 본 발명자는 외부 환경을 이용하여 고품질의 음향을 출력할 수 있는 트랜스듀서를 개발하기에 이르렀다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 외부 환경을 이용하여 저음대에서 고음대까지 고품질의 음향을 출력할 수 있는 고성능 스피커를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 하부면이 개방되어 있는 케이싱(Casing); 상기 케이싱 내부에 수용되는 요크(Yoke); 상기 요크의 하부면의 중앙부분에 배치되는 제1 마그네트(Magnet); 상기 제1 마그네트와 이격된 상태로 상기 제1 마그네트 둘레를 둘러싸며 상기 요크의 하부면에 배치되는 제2 마그네트(Magnet); 상기 제1 마그네트의 하부면에 배치되는 제1 플레이트(Plate); 상기 제2 마그네트의 하부면에 배치되는 제2 플레이트(Plate); 상기 제1 마그네트와 상기 제2 마그네트 사이의 공간 사이에서, 상기 제1 마그네트를 둘러싸는 형태로 배치되는 보이스 코일(Voice Coil); 상기 보이스 코일을 지지하는 보빈(Bobbin); 상기 보빈과 상기 제2 플레이트에 연결되는 제1 댐퍼(Damper); 상기 보빈을 지지하는 지지판; 상기 지지판과 상기 케이싱에 연결되는 제2 댐퍼(Damper); 상기 지지판의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 상기 물체로 진동을 전달할 수 있는 진동 전달판을 포함하고, 상기 보이스 코일에 전류가 인가되면 상기 제1 마그네트, 상기 제2 마그네트와 상기 보이스 코일 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동이 상기 진동 전달판을 통하여 상기 물체로 전달될 수 있다.

요크, 마그네트 및 플레이트만을 구비하는 경우 이를 음향 분야에서는 이를 통상적으로'엔진'으로 호칭할 수 있고, 본 명세서 상에 엔진이라는 표현은 이와 동일한 의미를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 원형, 사각형, 타원형 등의 외형으로 디자인될 수 있으며, 디자인 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

'외부 환경'이란 본 발명의 실시예에 따른 트랜스듀서가 위치하게 되는 공간 내에 존재하는 사물, 물체 등을 의미할 수 있고, '이용'은 본 발명의 실시예에 따른 트랜스듀서를 통하여 진동을 전달받아 상기 사물, 물체 등이 진동하면서 음향을 출력하는 것을 의미할 수 있다.

'트랜스듀서(Transducer)'는 음향을 생성할 수 있는 모든 종류의 시스템을 의미한다.

본 명세서 상의 케이싱은 외부와 밀폐되도록 하는 수단으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 명세서 상의 케이싱은 전자 기기 내부에 삽입되어 고정될 수 있는 고정 수단으로 사용되는데 이용될 수 있는 수단의 의미를 가질 수도 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 케이싱이 없는 상태로도 사용이 가능하며 사용 환경에 따라 케이싱의 구비 여부가 달라질 수 있다. 아래 도 1a는 케이싱이 구비되어 있는 경우를 나타내고, 도 1b는 케이싱이 구비되어 있지 않은 경우를 나타낸다.

트랜스듀서는 라우드스피커(loudspeaker), 바이브레이팅 스피커(vibrating speaker), 정전형 스피커(electrostatic speaker), 리본 타입 스피커(ribbon type speaker), 피에조 스피커(piezoelectric speaker) 등으로 사용될 수 있고, 본 발명은 모든 종류의 트랜스듀서에 적용이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 상기 보이스 코일의 상하 왕복 운동 폭을 측정하는 제1 센서부를 더 포함할 수 있다.

외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 상기 물체로부터 출력되는 음향을 측정하는 제2 센서부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 상기 제1 센서부를 통하여 측정된 상기 보이스 코일의 상하 왕복 운동 폭에 기초하여 상기 보이스 코일의 상하 왕복 운동 폭을 조절하고, 상기 제2 센서부를 통하여 측정된 상기 물체로부터 출력되는 상기 음향에 기초하여 상기 음향을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 예로 제1 센서부, 제2 센서부, 제어부는 각각 별도의 모듈로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 센서부와 제2 센서부가 하나의 모듈로 구성되고 제어부가 별도의 모듈로 구성되는 방식, 제2 센서부와 제어부가 하나의 모듈을 이루고 제어부가 별도의 구성을 이루는 방식 등 다양한 방법으로 구현될 수 있으며, 제1 센서부, 제2 센서부 및 제어부 중 어느 것을 선택하여 모듈을 구성하는 것은 그 조합 방식에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 여기에서의 '구성 방식'은 하나의 모듈에 포함될 수 있는 방법을 의미할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 제어부는, 음향에 대한 입력 신호를 수신하고 상기 출력 음향에 기초하여 상기 입력 신호를 이를 변조하여 출력하는 변조부; 상기 변조부로부터 출력된 신호를 증폭하는 증폭부; 및 측정된 상기 보이스 코일의 상하 왕복 운동 폭에 기초하여 상기 증폭부가 상기 신호를 증폭하는 게인(Gain)을 조절하는 게인조절부를 포함할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼는 각각, 실리콘, 플라스틱, 알루미늄, 금속 및 고무 중 하나 이상의 재질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 제2 센서부는, 인쇄회로기판(PCB); 및 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 마이크로폰을 포함할 수 있다.

하나의 실시예로 상기 제2 센서부는, 상기 지지판 상부면에 배치될 수 있고, 상기 지지판 및 상기 인쇄회로기판에는 상기 물체로부터 출력되는 음향이 상기 마이크로폰으로 직접 입력될 수 있도록 외부와 소통될 수 있는 관통홀이 추가로 형성되어 있을 수 있다.

하나의 실시예로 상기 인쇄회로기판은 상기 보이스 코일에 전류를 인가하기 위한 양극 및 음극과 각각 연결되어 있는 연성인쇄회로기판(FPCB)과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 보이스 코일의 양 단은 각각 전선을 통하여 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.

하나의 실시예로 상기 케이싱은 상부면이 추가로 개방될 수 있고, 상기 케이싱은 음향을 출력하는 기기 내부에 삽입되어 고정될 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 상기 케이싱의 하부면에 배치되고, 상기 진동 전달판이 상기 물체와 접촉하는 경우, 상기 물체와 상기 케이싱이 직접적으로 접촉하는 것을 방지하도록 상기 물체와 접촉할 수 있는 완충부를 더 포함할 수 있다.

하나의 실시예로 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 상기 물체와 상기 진동 전달판이 접촉하고 있는 경우에, 상기 물체에 외부의 접촉이 있는 경우 햅틱 효과(Haptic effect)를 발휘할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 하부면이 개방되어 있는 케이싱(Casing); 상기 케이싱 내부에 수용되고, 하부면의 중앙 부분이 오목하게 형성되어 있는 요크(Yoke); 상기 요크의 상기 중앙 부분에 배치되는 제1 마그네트(Magnet); 상기 제1 마그네트의 하부면에 배치되는 제1 플레이트(Plate); 상기 제1 플레이트의 하부면에 배치되는 제2 마그네트; 상기 제1 플레이트를 둘러싸는 형태로 상기 요크의 하부면에 배치되는 제2 플레이트; 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 공간에서 상기 제1 플레이트를 둘러싸는 형태로 배치되는 보이스 코일(Voice Coil); 상기 보이스 코일을 지지하는 보빈(Bobbin); 상기 보빈과 상기 제2 플레이트에 연결되는 제1 댐퍼(Damper); 상기 보빈을 지지하는 지지판; 상기 지지판과 상기 케이싱에 연결되는 제2 댐퍼(Damper); 상기 지지판의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 상기 물체로 진동을 전달할 수 있는 진동 전달판을 포함하고, 상기 보이스 코일에 전류가 인가되면 상기 제1 마그네트, 상기 제2 마그네트와 상기 보이스 코일 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동이 상기 진동 전달판을 통하여 상기 물체로 전달될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서는 하부면이 개방되어 있는 케이싱(Casing); 상기 케이싱 내부에 수용되고, 하부면의 중앙 부분이 오목하게 형성되어 있는 요크(Yoke); 상기 요크의 상기 중앙 부분에 배치되는 제1 마그네트(Magnet); 상기 제1 마그네트의 하부면에 배치되는 제1 플레이트(Plate); 상기 제1 플레이트를 둘러싸는 형태로 상기 요크의 하부면에 배치되는 제2 플레이트; 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 공간에서 상기 제1 플레이트를 둘러싸는 형태로 배치되는 보이스 코일(Voice Coil); 상기 보이스 코일을 지지하는 보빈(Bobbin); 상기 보빈과 상기 제2 플레이트에 연결되는 제1 댐퍼(Damper); 상기 보빈을 지지하는 지지판; 상기 지지판과 상기 케이싱에 연결되는 제2 댐퍼(Damper); 상기 지지판의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 상기 물체로 진동을 전달할 수 있는 진동 전달판을 포함하고, 상기 보이스 코일에 전류가 인가되면 상기 제1 마그네트와 상기 보이스 코일 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동이 상기 진동 전달판을 통하여 상기 물체로 전달될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 2개의 댐퍼를 구비하여 기존 스피커 대비 상대적으로 소형화가 가능하고, 스피커 내부의 압력 제어가 용이하다.

본 발명은 외부 환경을 이용하여 저음대에서 고음대까지 고품질, 고성능, 하이 파이(Hi-Fi) 음향을 출력할 수 있다.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서의 외형을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 통하여 연성인쇄회로기판과 보이스 코일간이 전기적으로 연결된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관통홀을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 케이싱의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서의 외형을 나타낸 도면이고, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 통하여 연성인쇄회로기판과 보이스 코일간이 전기적으로 연결된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관통홀을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 개념도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 케이싱의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 1a 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 케이싱(Casing, 10), 요크(Yoke, 20), 제1 마그네트(Magnet, 30), 제2 마그네트(Magnet, 40), 제1 플레이트(Plate, 50), 제2 플레이트(Plate, 60), 보이스 코일(Voice Coil, 70), 보빈(Bobbin, 80), 제1 댐퍼(Damper, 90), 지지판(100), 제2 댐퍼(Damper, 110) 및 진동 전달판(120)을 포함할 수 있다.

케이싱(10)은 하부면이 개방되어 있고, 케이싱(10)은 금속재질, 나무재질, 플라스틱 재질, 섬유재질 등으로 이루어질 수 있다.

요크(20)는 케이싱(10) 내부에 수용될 수 있다. 일 예로 요크(20)는 원기둥 형상을 가질 수 있고, 다른 일 예로는 요크(20)의 하부면이 오목한 형상을 가지고 있을 수 있다. 일 예로 요크(20)의 단면이 'ㄷ'자 형상을 가지도록 구성될 수 있고 오목한 면이 하부를 향하도록 배치될 수 있다.

제1 마그네트(30)는 요크(20)의 하부면의 중앙부분에 배치될 수 있다.

제2 마그네트(40)는 제1 마그네트(30)와 이격된 상태로 제1 마그네트(30) 둘레를 둘러싸며 요크(20)의 하부면에 배치될 수 있다. 제1 마그네트(30)와 제2 마그네트(40)는 각각 자기력을 제공할 수 있다. 일 예로 제1 마그네트(30)와 제2 마그네트(40)는 페라이트 마그네트가 사용될 수 있으나 자기력을 제공하는 기능을 발휘하는 경우라면 마그네트의 종류에 제한이 있는 것은 아니다.

일 예로 제1 마그네트(30)는 원기둥 형상일 수 있고, 제2 마그네트는 중공이 형성되어 있는 원기둥 형상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

제1 플레이트(50)는 제1 마그네트(30)의 하부면에 배치될 수 있고, 제2 플레이트(60)는 제2 마그네트(40)의 하부면에 배치될 수 있다. 제1 플레이트(50)와 제2 플레이트(60)는 제1 마그네트(30)와 제2 마그네트(40)로부터 발생되는 자기력을 잡아주며, 제1 마그네트(30)와 제2 마그네트(40)로부터 발생되는 자기력이 외부로 분산되는 것을 방지할 수 있다.

일 예로 제1 플레이트(50)는 원기둥 형상일 수 있고, 제2 플레이트(60)는 중공이 형성되어 있는 원기둥 형상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

보이스 코일(70)은 제1 마그네트(30)와 제2 마그네트(40) 사이의 공간 사이에서, 제1 마그네트(30)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 보이스 코일(70)을 통하여 전류가 흐를 수 있고, 흐르는 전류와 제1 마그네트(30), 제2 마그네트(40) 간의 상호 작용에 의하여 진동이 발생될 수 있다. 일 예로 보이스 코일(70)은 도넛 형상일 수 있으며, 하나의 코일을 동그랗게 적층되도록 감아줌으로써 도넛 형상을 구현할 수 있다.

보빈(80)은 보이스 코일(70)을 지지할 수 있다.

제1 댐퍼(90)는 보빈(80)과 제2 플레이트(60)에 연결될 수 있다. 제1 댐퍼는 보이스 코일(70)의 구동력을 조절할 수 있고, 엔진이 정진동(상하 왕복 운동)할 수 있게 하며, 저음 재생에 영향을 미칠 수 있다.

지지판(100)은 보빈(80)을 지지할 수 있다.

제2 댐퍼(110)는 지지판(100)과 케이싱(10)에 연결될 수 있다. 일 예로 제1 댐퍼(80)와 제2 댐퍼(110)는 각각 단면이 지그재그 형상을 갖고, 유연성을 가지는 원형 판의 형상일 수 있다. 제2 댐퍼(110)는 커버 역할을 수행할 수 있으며 제2 댐퍼(110)를 통하여 외부의 먼지, 이물질 등이 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

제1 댐퍼(80) 및 제2 댐퍼(110)는 각각 실리콘, 플라스틱, 알루미늄, 금속 및 고무 중 하나 이상의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 하나의 트랜스듀서 구조 내에 2개의 댐퍼를 구비하고 있어 기존 1개의 댐퍼만을 구비하고 있는 트랜스듀서 대비 상대적으로 소형화가 가능하고 트랜스듀서의 내부 압력을 제어할 수 있다는 장점이 있다.

진동 전달판(120)은 지지판(100)의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 물체로 진동을 전달할 수 있다. 보이스 코일(70)에 전류가 인가되면 제1 마그네트(30), 제2 마그네트(40)와 보이스 코일(70) 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동이 상기 진동 전달판(120)을 통하여 상기 물체로 전달될 수 있다. 상기 물체가 진동하는 경우에는 상기 물체에서 음향이 발생할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 보이스 코일(70)의 상하 왕복 운동 폭을 측정하는 제1 센서부(200)를 더 포함할 수 있다.

일 예로 제1 센서부(200)는 요크(20) 상부면에 배치될 수 있으나 그 배치에 제한이 있는 것은 아니며 배치되는 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 제1 센서부(200)는 보이스 코일(70) 의 상하 왕복 운동 폭을 측정할 수 있다. 일 예로 제1 센서부(200)로는 가속도계(accelerometers), 레이저비머(laser beamer), 적외선(Infred)센서 등 움직임을 측정할 수 있는 모든 센서가 제1 센서부(200)로 사용될 수 있다. 제1 센서부(200)는 보이스 코일(70)의 Xmax 수치(정격 출력 시 보이스 코일의 상하 운동폭, 단위: mm)를 조절하기 위한 구성이다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 상기 물체로부터 출력되는 음향을 측정하는 제2 센서부(300)를 더 포함할 수 있다. 제2 센서부(300)는 상기 물체로부터 출력되는 출력 음향을 측정할 수 있다.

일 예로 제2 센서부(300)는 인쇄회로기판(PCB, 320) 및 인쇄회로기판(320)과 전기적으로 연결되는 마이크로폰(340)을 포함할 수 있다. 제2 센서부(300)는 지지판(100) 상부면에 배치될 수 있으나, 그 배치에 제한이 있는 것은 아니며 배치되는 위치는 다양하게 변경될 수 있다.

상기 물체로부터 출력되는 음향을 정확하게 측정하기 위해서는 상기 음향이 직접 마이크로폰(340)으로 입력되는 것이 중요하며, 이를 위해 마이크로폰(340)으로 직접 상기 음향이 입력될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며, 일 얘로 지지판(100) 및 인쇄회로기판(320)에는 상기 물체로부터 출력되는 음향이 마이크로폰(340)으로 직접 입력될 수 있도록 외부와 소통될 수 있는 관통홀(360)이 추가로 형성되어 있을 수 있다. 관통홀(360)의 위치는 마이크로폰(340)이 배치되어 있는 위치에 따라 변경될 수 있으며, 관통홀(360)의 사이즈는 마이크로폰(340)의 직경보다 약간 작게 구성되어 관통홀(360)을 통하여 마이크로폰(340)으로 입력되는 음향이 새어 나가지 않게 구성되는 것이 바람직하다.

마이크로폰(340) 이외에 음향을 측정할 수 있는 다양한 센서가 마이크로폰(340)을 대체할 수 있음은 자명하다.

인쇄회로기판(320)은 보이스 코일(70)에 전류를 인가하기 위한 양극 및 음극과 각각 연결되어 있는 연성인쇄회로기판(FPCB, 380)과 전기적으로 연결되어 있고, 보이스 코일(70)의 양 단은 각각 전선(72)을 통하여 인쇄회로기판(320)과 전기적으로 연결되어 있다. 기존에는 보이스 코일(70)에 전류를 인가하기 위한 전선이 엔진과 연결되어 있었으며, 엔진의 진동에 의하여 전선에 손상이 발생하였지만, 본 발명은 연성인쇄회로기판(380)을 적용하여 자체 내구성을 향상하였고, 엔진의 진동으로부터 영향을 받지않도록 인쇄회로기판(320)을 통한 간접적인 방법으로 보이스 코일(70)에 전류를 인가하는 방식을 사용하기 때문에 엔진으로부터 발생하는 진동에 의한 손상 문제가 발생되는 것은 원천적으로 차단하였다.

제2 센서부(300)를 통하여 상기 물체로부터 출력되는 음향인 출력 음향이 제대로 출력되고 있는지 확인할 수 있고, 원하는 음향이 상기 물체로부터 출력되도록 보이스 코일(70)에 입력되는 전류, 즉, 입력 신호를 조절할 수 있다. 제2 센서부(300)를 이용하면 입력 신호를 조절할 수 있는 피드백이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.

제어부(400)는 제1 센서부(200)를 통하여 측정된 보이스 코일(70) 의 상하 왕복 운동 폭에 기초하여 보이스 코일(70)의 상하 왕복 운동 폭을 조절하고, 제2 센서부(300)를 통하여 측정된 상기 물체로부터 출력되는 상기 음향에 기초하여 상기 음향을 조절할 수 있다.

일 예로 제어부(400)는 변조부(420), 증폭부(440) 및 게인조절부(460)를 포함할 수 있다.

변조부(420)는 음향에 대한 입력 신호를 수신하고 상기 출력 음향에 기초하여 상기 입력 신호를 이를 변조하여 출력할 수 있다. 일 예로 상기 음향에 대한 입력 신호와 상기 출력 음향 신호를 비교하여 상기 출력 음향 신호가 상기 음향에 대한 입력 신호와 동일하게 되도록 상기 음향에 대한 입력 신호를 변조할 수 있다. 상기 음향에 대한 입력 신호는 FIR(finite impulse response) 필터, IFR 필터, 멀티톤(Multitione) 방식 등을 통하여 변조될 수 있다.

증폭부(440)는 변조부(420)로부터 출력된 신호를 증폭할 수 있다.

게인조절부(460)는 측정된 보이스 코일(70)의 상하 왕복 운동 폭에 기초하여 증폭부(400)가 상기 신호를 증폭하는 게인(Gain)을 조절할 수 있다. 이러한 구성을 통하여 상기 물체로부터 출력되는 음향을 비파괴적으로 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 상기 물체와 진동 전달판(120)이 접촉하고 있는 경우에, 상기 물체에 외부의 접촉이 있는 경우 햅틱 효과(Haptic effect)를 발휘할 수 있다. 외부의 접촉이라함은 사용자가 상기 물체와 접촉하는 등(손으로 상기 물체를 만지는 등)의 행위가 있는 경우에 진동 전달판(120)을 통하여 상기 물체로 전달되는 진동에 의하여 햅틱 효과가 발휘될 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들면, 상기 물체에 외부의 접촉이 있는 경우 이를 감지하는 센서부(미도시)가 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)가 구비될 수 있고, 상기 센서부가 접촉이 있음을 감지하는 경우에는 보이스 코일(70)에 입력되는 전류, 즉, 입력 신호를 조절하여 햅틱 효과를 제어할 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)의 케이싱(10)은 상부면이 추가로 개방될 수 있고, 케이싱(10)은 음향을 출력하는 기기 내부에 삽입되어 고정될 수 있도록 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 물체의 외부면에 부착될 수 있고 이 경우에는 케이싱(10)이 도 2a 내지 도 2c에서와 같이 구비될 수 있다. 그러나, 물체 내부 예를 들면, TV 내부에도 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)가 설치될 수 있으며 이 경우에는 케이싱(10)은 TV 내부에 삽입되어 고정될 수 있도록 구성이 변경될 수 있고 고정 수단의 역할을 수행하는 목적으로 사용될 수 있다. 삽입 고정하는 방식은 이미 다양한 분야에서 사용되는 기술이 그대로 적용될 수 있으므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 케이싱(10)의 하부면에 배치되고, 진동 전달판(120)이 상기 물체와 접촉하는 경우, 상기 물체와 케이싱(10)이 직접적으로 접촉하는 것을 방지하도록 상기 물체와 접촉할 수 있는 완충부(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 물체로부터 원하는 음향이 출력되도록 하기 위하여는 진동 전달판(120)만이 상기 물체와 직접 접촉되는 것이 가장 바람직하다. 그러나 실제 사용에 있어 진동 전달판(120) 이외에 케이싱(10)의 하부면과 상기 물체 사이의 간격이 매우 좁은 경우 진동에 의한 떨림에 의하여 진동 전달판(120)과 케이싱(10)의 하부면이 접촉될 수 있다. 이 경우 원하지 않는 노이즈가 발생될 수 있으며 이는 음향의 품질을 크게 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 물체와 케이싱(10)의 하부면 사이에 완충부(130)를 배치함으로써 이러한 노이즈가 발생하는 것을 최소화하고 출력 음향의 품질이 저해되는 것을 예방할 수 있다. 일 예로 완충부(130)는 폼(form) 형상을 가지며 유연성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 제2 마그네트(40)가 제1 플레이트(50) 하부면에 배치된 예를 나타낸 것으로 요크(20)의 하부면이 오목하게 형성되어 있는 점과 제2 마그네트(40)의 배치가 변경된 차이를 제외하고는 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한 트랜스듀서(1000)와 동일하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 하부면이 개방되어 있는 케이싱(Casing, 10), 케이싱(10) 내부에 수용되고, 하부면의 중앙 부분이 오목하게 형성되어 있는 요크(Yoke, 20), 요크(20)의 상기 중앙 부분에 배치되는 제1 마그네트(Magnet, 30), 제1 마그네트(30)의 하부면에 배치되는 제1 플레이트(Plate, 50), 제1 플레이트(50)의 하부면에 배치되는 제2 마그네트(40), 제1 플레이트(50)를 둘러싸는 형태로 요크(20)의 하부면에 배치되는 제2 플레이트(60), 제1 플레이트(50)와 제2 플레이트(60) 사이의 공간에서 제1 플레이트(50)를 둘러싸는 형태로 배치되는 보이스 코일(Voice Coil, 70), 보이스 코일(70)을 지지하는 보빈(Bobbin, 80), 보빈(80)과 제2 플레이트(60)에 연결되는 제1 댐퍼(Damper, 90), 보빈(80)을 지지하는 지지판(100), 지지판(100)과 케이싱(10)에 연결되는 제2 댐퍼(Damper, 110), 지지판(100)의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 상기 물체로 진동을 전달할 수 있는 진동 전달판(120)을 포함할 수 있다.

보이스 코일(70)에 전류가 인가되면 제1 마그네트(30), 제2 마그네트(40)와 보이스 코일(70) 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동이 진동 전달판(120)을 통하여 상기 물체로 전달될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 하나의 마그네트가 사용되는 예를 나타낸 것으로서, 요크(20)의 하부면이 오목하게 형성되어 있는 점과 제2 마그네트(40)가 제외된 것을 제외하고는 도 3을 참조하여 설명한 트랜스듀서(1000)와 동일하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서(1000)는 하부면이 개방되어 있는 케이싱(Casing, 10), 케이싱(10) 내부에 수용되고, 하부면의 중앙 부분이 오목하게 형성되어 있는 요크(Yoke, 20), 요크(20)의 상기 중앙 부분에 배치되는 제1 마그네트(Magnet, 30), 제1 마그네트(30)의 하부면에 배치되는 제1 플레이트(Plate, 50), 제1 플레이트(50)를 둘러싸는 형태로 요크(20)의 하부면에 배치되는 제2 플레이트(60), 제1 플레이트(50)와 제2 플레이트(60) 사이의 공간에서 제1 플레이트(50)를 둘러싸는 형태로 배치되는 보이스 코일(Voice Coil, 70), 보이스 코일(70)을 지지하는 보빈(Bobbin, 80), 보빈(80)과 제2 플레이트(60)에 연결되는 제1 댐퍼(Damper, 90), 보빈(80)을 지지하는 지지판(100), 지지판(100)과 케이싱(10)에 연결되는 제2 댐퍼(Damper, 110) 및 지지판(100)의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 상기 물체로 진동을 전달할 수 있는 진동 전달판(120)을 포함할 수 있다.

보이스 코일(70)에 전류가 인가되면 제1 마그네트(30)와 보이스 코일(70) 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동이 진동 전달판(120)을 통하여 상기 물체로 전달될 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1000: 외부 환경을 이용한 고성능 트랜스듀서
10: 케이싱(Casing) 20: 요크(Yoke)
30: 제1 마그네트(Magnet) 40: 제2 마그네트(Magnet)
50: 제1 플레이트(Plate) 60: 제2 플레이트(Plate)
70: 보이스 코일(Voice Coil) 80: 보빈(Bobbon)
90: 제1 댐퍼(Damper) 100: 지지판
110: 제2 댐퍼(Damper) 120: 진동 전달판

Claims

하부면이 개방되어 있는 케이싱(Casing);
상기 케이싱 내부에 수용되는 요크(Yoke);
상기 요크의 하부면의 중앙부분에 배치되는 제1 마그네트(Magnet);
상기 제1 마그네트와 이격된 상태로 상기 제1 마그네트 둘레를 둘러싸며 상기 요크의 하부면에 배치되는 제2 마그네트(Magnet);
상기 제1 마그네트의 하부면에 배치되는 제1 플레이트(Plate);
상기 제2 마그네트의 하부면에 배치되는 제2 플레이트(Plate);
상기 제1 마그네트와 상기 제2 마그네트 사이의 공간 사이에서, 상기 제1 마그네트를 둘러싸는 형태로 배치되는 보이스 코일(Voice Coil);
상기 보이스 코일을 지지하는 보빈(Bobbin);
상기 보빈과 상기 제2 플레이트에 연결되는 제1 댐퍼(Damper);
상기 보빈을 지지하는 지지판;
상기 지지판과 상기 케이싱에 연결되는 제2 댐퍼(Damper); 및
상기 지지판의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 상기 물체로 진동을 전달할 수 있는 진동 전달판을 포함하고,
상기 요크(Yoke), 상기 제1 마그네트(Magnet), 상기 제2 마그네트(Magnet), 상기 제1 플레이트(Plate), 상기 제2 플레이트(Plate), 상기 보이스 코일(Voice Coil) 및 상기 제1 댐퍼(Damper)는 상기 보빈(Bobbin)을 통해서만 상기 케이싱과 연결될 수 있고,
상기 보이스 코일에 전류가 인가되면 상기 제1 마그네트, 상기 제2 마그네트와 상기 보이스 코일 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동은 상기 지지판 및 상기 진동전달판에 순차적으로 전달된 후 상기 진동전달판과 접촉된 상기 물체로 전달되는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제1항에 있어서,
상기 보이스 코일의 상하 왕복 운동 폭을 측정하는 제1 센서부를 더 포함하는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제2항에 있어서,
상기 물체로부터 출력되는 음향을 측정하는 제2 센서부를 더 포함하는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제3항에 있어서,
상기 제1 센서부를 통하여 측정된 상기 보이스 코일의 상하 왕복 운동 폭에 기초하여 상기 보이스 코일의 상하 왕복 운동 폭을 조절하고,
상기 제2 센서부를 통하여 측정된 상기 물체로부터 출력되는 상기 음향에 기초하여 상기 음향을 조절하는 제어부를 더 포함하는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
음향에 대한 입력 신호를 수신하고 상기 물체로부터 출력되는 음향에 기초하여 상기 입력 신호를 변조하여 출력하는 변조부;
상기 변조부로부터 출력된 신호를 증폭하는 증폭부; 및
측정된 상기 보이스 코일의 상하 왕복 운동 폭에 기초하여 상기 증폭부가 상기 신호를 증폭하는 게인(Gain)을 조절하는 게인조절부를 포함하는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제1항에 있어서,
상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼는 각각,
실리콘, 플라스틱, 알루미늄, 금속 및 고무 중 하나 이상의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제3항에 있어서,
상기 제2 센서부는,
인쇄회로기판(PCB); 및
상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 마이크로폰을 포함하는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제7항에 있어서,
상기 제2 센서부는,
상기 지지판 상부면에 배치될 수 있고,
상기 지지판 및 상기 인쇄회로기판에는 상기 물체로부터 출력되는 음향이 상기 마이크로폰으로 직접 입력될 수 있도록 외부와 소통될 수 있는 관통홀이 추가로 형성되어 있는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제7항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은
상기 보이스 코일에 전류를 인가하기 위한 양극 및 음극과 각각 연결되어 있는 연성인쇄회로기판(FPCB)과 전기적으로 연결되어 있고,
상기 보이스 코일의 양 단은 각각 전선을 통하여 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되어 있는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제1항에 있어서,
상기 케이싱은 상부면이 추가로 개방될 수 있고, 상기 케이싱은 음향을 출력하는 기기 내부에 삽입되어 고정될 수 있도록 구성되어 있는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제1항에 있어서,
상기 케이싱의 하부면에 배치되고,
상기 진동 전달판이 상기 물체와 접촉하는 경우, 상기 물체와 상기 케이싱이 직접적으로 접촉하는 것을 방지하도록 상기 물체와 접촉할 수 있는 완충부를 더 포함하는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
제1항에 있어서,
상기 물체와 상기 진동 전달판이 접촉하고 있는 경우에, 상기 물체에 외부의 접촉이 있는 경우 햅틱 효과(Haptic effect)를 발휘하는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
하부면이 개방되어 있는 케이싱(Casing);
상기 케이싱 내부에 수용되고, 하부면의 중앙 부분이 오목하게 형성되어 있는 요크(Yoke);
상기 요크의 상기 중앙 부분에 배치되는 제1 마그네트(Magnet);
상기 제1 마그네트의 하부면에 배치되는 제1 플레이트(Plate);
상기 제1 플레이트의 하부면에 배치되는 제2 마그네트;
상기 제1 플레이트를 둘러싸는 형태로 상기 요크의 하부면에 배치되는 제2 플레이트;
상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 공간에서 상기 제1 플레이트를 둘러싸는 형태로 배치되는 보이스 코일(Voice Coil);
상기 보이스 코일을 지지하는 보빈(Bobbin);
상기 보빈과 상기 제2 플레이트에 연결되는 제1 댐퍼(Damper);
상기 보빈을 지지하는 지지판;
상기 지지판과 상기 케이싱에 연결되는 제2 댐퍼(Damper); 및
상기 지지판의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 상기 물체로 진동을 전달할 수 있는 진동 전달판을 포함하고,
상기 요크(Yoke), 상기 제1 마그네트(Magnet), 상기 제2 마그네트(Magnet), 상기 제1 플레이트(Plate), 상기 제2 플레이트(Plate), 상기 보이스 코일(Voice Coil) 및 상기 제1 댐퍼(Damper)는 상기 보빈(Bobbin)을 통해서만 상기 케이싱과 연결될 수 있고,
상기 보이스 코일에 전류가 인가되면 상기 제1 마그네트, 상기 제2 마그네트와 상기 보이스 코일 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동은 상기 지지판 및 상기 진동전달판에 순차적으로 전달된 후 상기 진동전달판과 접촉된 상기 물체로 전달되는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.
하부면이 개방되어 있는 케이싱(Casing);
상기 케이싱 내부에 수용되고, 하부면의 중앙 부분이 오목하게 형성되어 있는 요크(Yoke);
상기 요크의 상기 중앙 부분에 배치되는 제1 마그네트(Magnet);
상기 제1 마그네트의 하부면에 배치되는 제1 플레이트(Plate);
상기 제1 플레이트를 둘러싸는 형태로 상기 요크의 하부면에 배치되는 제2 플레이트;
상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 공간에서 상기 제1 플레이트를 둘러싸는 형태로 배치되는 보이스 코일(Voice Coil);
상기 보이스 코일을 지지하는 보빈(Bobbin);
상기 보빈과 상기 제2 플레이트에 연결되는 제1 댐퍼(Damper);
상기 보빈을 지지하는 지지판;
상기 지지판과 상기 케이싱에 연결되는 제2 댐퍼(Damper); 및
상기 지지판의 하부면에 배치되고, 접촉 대상이 되는 물체와 접촉할 수 있으며, 상기 물체로 진동을 전달할 수 있는 진동 전달판을 포함하고,
상기 요크(Yoke), 상기 제1 마그네트(Magnet), 상기 제1 플레이트(Plate), 상기 제2 플레이트(Plate), 상기 보이스 코일(Voice Coil) 및 상기 제1 댐퍼(Damper)는 상기 보빈(Bobbin)을 통해서만 상기 케이싱과 연결될 수 있고,
상기 보이스 코일에 전류가 인가되면 상기 제1 마그네트와 상기 보이스 코일 간의 상호 작용에 의하여 발생되는 진동은 상기 지지판 및 상기 진동전달판에 순차적으로 전달된 후 상기 진동전달판과 접촉된 상기 물체로 전달되는, 외부 환경을 이용한 트랜스듀서.