KR101376217B1 - 골전도 헤드폰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골전도 헤드폰이 적용된 보청기능을 갖는 다기능 인터페이스장치를 제공한다.
보청기모드에서의 인터페이스부는 주변소음이나 상대대화자의 음성은 인터페이스부에 구성된 마이크로폰으로 입력되어 전기적인 신호로 변환되어 마이크로폰제어부와 마이크로폰필터부 및 마이크로폰증폭부를 통해 증폭되고 마이크로폰 필터부를 통해 입력되는 노이즈신호를 필터링한후 원음상태의 외부소음이나 상대자의 음성신호는 사용자의 선택에 따라 수신음을 맞게 조절하는 볼륨조절부를 통해 조절된후 증폭 및 출력부에서 증폭된 신호는 골전도 스피커로 수신하게 된다.
보청기모드와 외부기기모드에서의 전원부는 인터페이스부 내부에 적용된 리튬폴리머밧데리를 통해 전원공급을 하게 되며, 리튬폴리머밧데리의 충전은 충전회로부가 구성되어 USB형태의 케이블을 통해 PC 또는 아답터를 통해 고속충전이 가능하도록 구성되어 있다. 보청기모드를 사용중 인터페이스부에 연결된 외부기기인 MP3 또는 통신기기로부터 입력되는 신호가 인터페이스부에 인가되면 마이크로프로세서로 구성된 외부신호자동감지부와 제어부에서는 외부기기모드로 입력된 신호를 우선처리하여 외부기기모드로 자동 전환되어 보청기모드의 모든입력신호는 마이크로폰제어부에 의해 보청기모드로 입력되는 신호를 자동차단하게 된다.
따라서 외부기기모드로 입력된 수신신호는 외부신호자동감지부와 제어부를 통해 볼륨조절부와 증폭 및 출력부를 통해 증폭되어 골전도 스피커로 증폭되어 수신하게 되며 외부기기의 종료와 함께 제어부에 의해 자동적으로 보청기모드로 전환되는 편리성과 기능을 제공한다.
또한, 마이크로폰제어부는 사용자가 선택한 스위치(미도시)에 의해 외부기기모드에서의 마이크로폰은 상대방과 송수신에 필요로 하는 송신기능으로 전환되어 통신기기를 통해 상대방과 통화를 하게 되며, 보청모드에서의 마이크로폰은 외부주변신호 및 상대방의 음성신호를 전기적인 신호로 변환하는 기능을 하게 된다.
또한 본 발명의 수 많은 실험을 통해 본 발명은 보청모드에서도 마이크와 골전도스피커가 10cm 근접거리에서도 하울링이 발생하지 않는 것이 특징이며, 통신기기 사용시 하울링이나 에코가 발생하지 않는 것을 알 수 있었다.
또한 주변환경의 소음이 심한 상태에서도 골전도스피커를 적용함으로서 난청자에게는 조용한 주변환경보다도 오히려 수신감도가 향상되는 기능을 제공하게 된다.
또한 기존 보청기사용자중 사고로 인해 수술도중 좌,우 고막을 제거하여 고막이 전혀 없는 보청기 사용자도 다양한 장소와 환경에서도 기존 보청기의 품질과 동일함을 확인할 수 있었으며, 청각장애자교육시설에서도 다양한 연령층을 대상으로 수 많은 실험 결과 대부분이 골전도 스피커를 통한 제품의 우수성을 확인하였다.

Description

골전도 헤드폰{Bone conductive headphone}

본 발명은 골전도 스피커를 적용한 골전도 헤드폰이 적용된 보청기능을 갖는 다기능 인터페이스장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직업성 및 주변소음의 증가와 디지털음향기기의 사용확대로 인한 소음성난청 및 고령화로 인한 노인성난청과 청각장애인에게 외부소리를 고막을 통하지 않고 청신경으로 직접 전달되는 골전도 원리를 적용한 골전도 스피커가 적용된 헤드폰을 통해 주변소리를 듣고, 주변소리는 다기능 인터페이스 내부에 구성된 마이크로폰으로 입력되는 주변소리를 증폭하여 골전도 스피커로 전달되는 마이크로폰 증폭부와, 증폭부의 구동을 위한 전원부는 리튬폴리머밧데리를 통해 충전이 가능한 충전회로부가 구성되며, 주변소리를 골전도 헤드셋을 통해 수신중 인터페이스부에 구성된 외부신호 자동감지회로부에 의해 외부입력신호를 자동으로 감지하여 마이크로폰 증폭기능을 정지하여 외부입력신호와의 송,수신을 하게 되며, 외부기기와의 종료시에는 마이크로폰 증폭기능으로 전환되는 골전도 헤드폰이 적용된 보청기능을 갖는 다기능 인터페이스장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 발명을 통해 골전도 스피커는 고막이 손상된 난청자는 물론 소음성난청자 및 노인성난청자와 청각장애인에게는 보청기능과 통신기기를 사용할 수 있는 다기능 인터페이스장치를 제공함과 동시에 고막의 손상을 방지하고 저하된 청력을 보정함은 물론 획기적인 원가절감을 통해 일반적인 헤드셋 가격으로 난청자에게 저렴한 가격으로 공급하는데 목적이 있는 골전도 헤드폰이 적용된 보청기능을 갖는 다기능 인터페이스장치에 관한 것이다.

일반적으로 골 전도 스피커(Bone conduction speaker)는 골전도 헤드셋(Bone conduction headset)에 결합된 형태로 제작되며, 공기전도방식 (Air conduction)의 스피커와는 달리 입력되는 전기적인 신호를 진동신호로 변환하고, 변환된 진동신호는 두개골( Cranialbone) 이나 턱뼈를 통해 외이나 중이를 거치지 않고, 직접 달팽이관으로 전달된 후 청각신경을 통해 뇌로 전달되는 원리를 이용한 것으로, 이소골에 구성된 3개의 뼈를 경유하지 않고 와우에 보내어지므로 고막이나 이소골에 이상이 있는 난청자라도 와우와 청각신경이 정상이라면 골 전도로 명확하게 소리를 들을 수 있는 장점이 있어 난청자에게는 보청기 대용으로도 사용되고 있다.

이러한 골전도 헤드셋의 골 전도 스피커는 기존의 공기전도방식의 헤드셋에 비해 소리의 3대요소인 주파수, 진폭 및 음색이 절대적으로 미흡하여 스피커 출력을 높이는 경우 음파가 외부로 누설되는 외부누설음이 증가하여 타인에게 소음을 제공할 뿐 아니라 음성대역은 물론 주변소리의 원음재생능력 저하로 음질의 저하되는 문제점과 왜곡이 발생하며, 스피커와 마이크로폰이 근접시 하울링과 노이즈가 증가하여 입력되는 주변소리가 왜곡되어 단어의 변별력이 저하되는 문제점이 발생하며 소비전류가 증가되는 기술적인 문제점이 발생된다.

또한 기존 보청기는 공기전도방식을 적용한 기도 스피커를 통해 고막을 통해 수신함으로서 사용할수록 고막은 점점 손상되어 평균 5년 주기로 스피커출력을 향상하여 사용하고 있는 것이 일반적인 기도형 디지털 보청기이며, 디지털보청기의 앰프동작을 위한 재활용이 불가능한 건전지의 잦은 교체는 불편함과 비용증가의 발생 및 환경오염의 문제가 되고 있다.

이와는 달리 인공이식의 경우 청각신경에 직접 전달하는 인공와우수술은 수술비용의 고가로 인해 사용자는 극히 제한적이며 최근 디지털보청기의 보급이 시장형성을 하고 있으나 디지털보청기의 가격도 매우 높아서 구입비용에 대한 경제적 부담이 증가하고 있으며 빈곤층일수록 대부분의 난청자는 일반적인 공기전도 방식의 보청기인 아나로그형식의 저가제품도 구입하기가 어려운 현실이다.

이는 일반적인 디지털방식의 보청기 가격도 매우 고가로 판매되어 세계난청자의 90% 정도가 보청기 착용을 하지 못하는 안타까운 현실이 국제적으로도 중대한 문제가 되고 있다.

또한 기존의 보청기는 주변환경의 소음이 심한 환경에서의 보청기를 통한 수신시 단어의 부정확성과 변별력이 저하되는 문제점이 발생되었다.

또한 보청기 착용에 대한 부정적인 이미지로 착용에 대한 심리적 거부감이 큰 것으로 나타나고 있으며 난청장애자는 난청환자임을 비밀로 하는 경향이 대부분이다.

또한 기존 보청기의 경우 일상적인 대화나 주변소리를 증폭하여 수신하는 기능에 한정되어 일반인과 같이 대화중에도 통신기기나 음향기기의 사운드를 수신 및 송신하는 기능이 제한적으로 제공되는 난청자 및 청각장애자들을 위한 제품개발을 통해 일반인과의 차별화가 개선되어야 한다.

따라서 난청자에게도 일반인과 대등하게 일상적인 생활에서 난청으로 인한 불편이 최소화 되도록 하고 구입비용도 일반적인 헤드폰수준의 가격으로 공급되는 제품개발을 통해 난청자에게도 삶의 활력소가 될수 있도록 제공되어야 한다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 본 출원인이 제안한 특허출원 2010-0021866호의 '골전도 헤드셋용 스피커'가 도1 내지 도3에 도시되어 있다.

도1은 특허출원 2009-16728호에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 분해사시도이고, 도2는 특허출원 2009-16728호에 따른 진동판의 사시도이며, 도3은 특허출원 2009-16728호에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 단면도이다.

도1 내지 도3에 도시된 바와 같이 특허출원 2009-16728호에 따른 골전도 헤드셋용 스피커(100')는 하부하우징(100)과, 하부하우징(100)의 상면에 설치되어 외부로부터 인가되는 전기적신호에 따라 진동하는 보이스코일 구조체(200)와, 하부하우징(100)과 결합되고 중공(310)이 형성된 상부하우징(300)과, 상부하우징(300)의 중공(310)에 설치되는 진동판(400)과, 하부가 상기 보이스코일 구조체(200) 상면에 설치되고, 상부가 진동판(400)의 내측면에 접하여 상기 보이스코일 구조체(200)와 진동판(400) 사이에 음원진동부가 형성되도록 하는 탄성체(500) 및 탄성체(500)의 상부와 진동판(400)의 내측면 사이에 개재되는 발포수지체(600)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 특허출원 2009-16728호에 따른 골전도 헤드셋용 스피커(100')는 구성을 최소화하여 소형화가 가능하고, 보일스코일 구조체(200)로부터 발생되는 진동을 진동판(400)에 직접 전달하여 원음 재생력을 현저하게 향상시킴과 아울러 소비전류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

이러한 특허출원 2009-16728호는 도1 및 도2에서 보는 바와 같이 하부하우징(100)의 상면 일측으로부터 상방으로 제1 결합기둥(110)이 연장형성되고, 도3에서 보는 바와 같이 진동판(400)의 내측면에 4개의 제2 결합기둥(410)을 용접하는데, 이러한 제1 결합기둥(110)의 용접작업은 작업자의 수작업에 의해 행해지고 있어 생산성이 크게 저하될 뿐 아니라 작업자의 용접 숙달능력에 따라 그 용접상태가 현저하게 달라지고, 이에 따라 용접의 불량률이 증대되면서 외부로 누설되는 외부누설음이 증가하고, 음질이 크게 저하되어 생산공장의 신뢰도가 크게 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 특허출원 2009-16728호에 따른 골전도 헤드셋용 스피커(100')는 보이스코일 구조체(200)의 진동을 진동판(400)에 전달하기 위해 탄성체(500)가 진동판(400)에 접촉됨으로써 진동판(400)의 진동이 탄성체(500)에 의해 감쇄되고, 이에 따라 골전도 스피커의 음량 및 음질이 현저하게 저하되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상부하우징의 안착홈에 진동판을 삽입하여 부착하고, 보이스코일 구조체에 결합된 판스프링이 상부하우징의 지지턱에 지지되도록 하여 진동판과 보이스코일 구조체 사이에 음원의 진동공간이 형성되도록 한 상태에서 상부하우징과 하부하우징을 결합하여 진동판에 용접되는 결합기둥을 생략함으로써 결합기둥의 용접에 따른 불량률을 현저하게 저하시킬 수 있을 뿐 아니라 진동판에 접촉되는 구성에 의해 진동판의 진동이 감쇄되는 것을 미연에 방지하여 음량 및 음질을 현저하게 향상시킬 수 있는 골전도 스피커용 스피커를 제공함에 있다.

골전도 스피커의 효과를 통해 편리성과 착용감이 우수한 넥밴드형상으로 구성된 골전도 헤드폰이 제공되며,

인터페이스부를 통해 외부주변소음이나 상대자의 음성을 마이크로폰을 통해 전기적인 신호로 변환된 후 증폭부를 통해 증폭된 신호를 골전도스피커에 전달하고 골전도 스피커는 넥밴드형상으로 된 헤드폰을 통해 착용감과 편리성을 향상한 보청기능을 제공하여 난청자는 일반인과 동일하게 일상생활에서 주변소리와 상대자의 대화가 원음으로 수신되고 마이크로폰과 스피커가 근접된 거리에서도 하울링이 발생하지 않도록 구성된 회로부와 주변환경의 소음이 심한 상태에서도 골전도스피커를 적용함으로서 난청자에게는 조용한 주변환경보다도 오히려 수신감도가 향상되는 기능을 통해 기존 고가의 보청기와 동일한 품질을 제공하게 되며, 인터페이스부를 동작하는 전원인 리튬폴리머밧데리는 고속충전회로부를 통해 PC 또는 휴대용 아답터를 통해 충전이 용이하여 밧데리의 구입비용을 절감할 수 있게 된다.

또한 외부음향기기를 통한 사운드수신이나 통신기기의 송,수신을 골전도 헤드폰을 통해 자유롭게 수신함으로서 기존 보청기 착용에 대한 부정적 이미지의 심리적 거부감을 해소하여 사용자가 난청자임을 비밀로 할 수 있는 골전도 헤드폰이 적용된 보청기능을 갖는 다기능 인터페이스장치를 통해 저렴한 가격으로도 골전도 스피커가 적용되어 보청기능은 물론 음향기기의 사운드수신과 통신기기의 송수신을 통해 청각장애로 인한 난청자에게 골전도 헤드폰이 적용된 보청기능을 갖는 다기능 인터페이스장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 인터페이스부를 구비한 골전도 헤드폰을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 상부하우징의 안착홈에 진동판을 삽입하여 부착하고, 보이스코일 구조체에 결합된 판스프링이 상부하우징의 지지턱에 지지되도록 하여 진동판과 보이스코일 구조체 사이에 음원의 진동공간이 형성되도록 한 상태에서 상부하우징과 하부하우징을 결합하여 진동판에 용접되는 결합기둥을 생략함으로써 결합기둥의 용접에 따른 불량률을 현저하게 저하시킬 수 있을 뿐 아니라 진동판에 접촉되는 구성에 의해 진동판의 진동이 감쇄되는 것을 미연에 방지하여 음량 및 음질을 현저하게 향상시킬 수 있는 골전도 스피커의 효과를 통해 편리성과 착용감이 우수한 넥밴드형상으로 구성된 골전도 헤드폰이 제공되며,

인터페이스부를 통해 외부주변소음이나 상대자의 음성을 마이크로폰을 통해 전기적인 신호로 변환된 후 증폭부를 통해 증폭된 신호를 골전도스피커에 전달하고 골전도 스피커는 넥밴드형상으로 된 헤드폰을 통해 착용감과 편리성을 향상한 보청기능을 제공하여 난청자는 일반인과 동일하게 일상생활에서 주변소리와 상대자의 대화가 원음으로 수신되고 마이크로폰과 스피커가 근접된 거리에서도 하울링이 발생하지 않도록 구성된 회로부와 주변환경의 소음이 심한 상태에서도 골전도스피커를 적용함으로서 난청자에게는 조용한 주변환경보다도 오히려 수신감도가 향상되는 기능을 통해 기존 고가의 보청기와 동일한 품질을 제공하게 되며, 인터페이스부를 동작하는 전원인 리튬폴리머밧데리는 고속충전회로부를 통해 PC 또는 휴대용 아답터를 통해 충전이 용이하여 밧데리의 구입비용을 절감할 수 있게 된다.

또한 외부음향기기를 통한 사운드수신이나 통신기기의 송,수신을 골전도 헤드폰을 통해 자유롭게 수신함으로서 기존 보청기 착용에 대한 부정적 이미지의 심리적 거부감을 해소하여 사용자가 난청자임을 비밀로 할 수 있는 골전도 헤드폰이 적용된 보청기능을 갖는 다기능 인터페이스장치를 통해 저렴한 가격으로도 골전도 스피커가 적용되어 보청기능은 물론 음향기기의 사운드수신과 통신기기의 송수신을 통해 청각장애로 인한 난청자에게 골전도 헤드폰이 적용된 보청기능을 갖는 다기능 인터페이스장치를 제공함에 있다.

도1은 특허출원 2009-16728호에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 분해사시도,
도2는 특허출원 2009-16728호에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 단면도,
도3은 특허출원 2009-16728호에 따른 진동판의 사시도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 사시도,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 분해사시도,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 상부하우징에 진동판이 설치되는 상태를 도시한 도면,
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 단면도.
도8은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 인터페이스부의 구성도.
도9는 본 발명의 일실시예에 따른 인터페이스부의 구성도.
도10는 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드폰과 인터페이스부의 전체적인구성도.
도11은 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드폰을 착용한 구성도.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 사시도이고, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 분해사시도이며, 도6은 본 발명의 일실시예에 따른 상부하우징에 진동판이 설치되는 상태를 도시한 도면이고, 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드셋용 스피커의 단면도이고,도8은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 인터페이스부의 내부구성도이고, 도9는 본 발명의 일실시예에 따른 인터페이스부의 외부를 나타내는 구성도이며, 도10은 본 발명의 일실시예에 따른 골전도헤드폰과 인터페이스부의 전체를 나타내는 구성도이며, 도11은 본 발명의 일실시예에 따른 골전도헤드폰을 착용한 구성도이다.

1) 골전도 스피커부

이들 도면에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드셋용 스피커(1)는 하부하우징(10)과, 보일스코일 구조체(20)와, 상부하우징(30)과, 진동판(40)와, 판스프링(50) 및 완충부재(60)를 포함하여 구성된다.

하부하우징(10)은 상면에 후술하는 마그넷(21)을 고정하기 위한 마그넷 설치홈(11)이 형성되고, 일측에 후술하는 상부하우징(30)의 제2 결합기둥(35)과 결합부재에 의해 나사결합되는 제1 결합기둥(12)이 4개가 형성되어 있다.

그리고, 하부하우징(10)은 제1 결합기둥(12)와 제2 결합기둥(35)를 결합하는 나사가 외부로 노출되지 않도록 장식사출물(13)을 결합하여 외관을 향상시키는 것이 바람직하다.

또한, 하부하우징(10)은 후술하는 상부하우징(30)의 지지턱(33)과 대응되는 일측으로부터 상방으로 한쌍의 고정부(14)가 연장형성되는데, 이러한 고정부(14)는 지지턱(33)에 안착되는 탄성날개(52)의 일측을 가압함으로써 보일스코일 구조체(20)가 진동하는 경우 탄성날개(52)가 지지턱(33)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.

보일스코일 구조체(20)는 마그넷 설치홈(11)에 설치되는 마그넷(21)과, 마그넷(21) 상면에 결합되는 페라이트 코어(22)와 페라이트 코어(22) 외측에 배치되는 보빈(23) 및 보빈(23)의 외측면에 권취되는 보이스코일(24)을 포함하여 구성되고 외부로부터 제공되는 전기신호에 따라 진동하면서 음원을 발생하는 역할을 한다.

여기서 마그넷(21)은 하부하우징(10)에 견고하게 고정설치되기 위해 접착제를 이용하여 설치되거나 나사결합될 수 있으며, 또 다른 방법은 마그넷(21)을 진동판(40)과 결합할 수 도 있다. 이러한 경우 하부하우징(10)에 마그넷(21)이 구성된것 보다 스피커의 출력은 증가하고 명료도는 상승하는 효과가 있으므로 마그넷(21)의 위치선정을 선택적으로 적용할 수 있다. 또한 페라이트 코어(22)의 투자율에 따라 적절한 자력을 갖는 것으로 선택적으로 사용한다.

페라이트 코어(22)는 마그넷(21)의 자력에 의해 마그넷(21) 상면에 견고하게 결합되고, 마그넷(21)의 자력에 의해 일종의 자성체로 전환되어 보이스코일(24)에 전기신호가 인가되는 경우 보이스코일(24)과 반응하여 보일스코일 구조체(20)을 진동시키는 역할을 한다.

이러한 페라이트 코어(22)는 전술한 바와 같이 마그넷(21)의 자력에 의해 일종의 자성체로 동작하는 것으로 마그넷(21)과 함께 자속밀도를 향상시켜 전자기력을 극대화 하여 진동판(40)의 음압과 음향효율을 상승시킨다.

여기서 페라이트 코어(22)는 산화철(Fe₂O₃)를 주성분으로 하는 세라믹 자성체를 통칭하는 것으로서, 자기저항이 높고, 온도변화에 대한 안정성이 우수하며, 특유의 자기감쇄효과를 이용하여 고주파 노이즈를 필터링할 수 있는 특징이 있다.

특히, 페라이트 코어(22)는 고주파대역에서 와전류 또는 와류손(Eddy Current Loss)의 손실이 적은 특성이 있고, 히스테리 손이 적은 장점이 있어 고주파용으로 널리 사용되고 있다.

아울러, 페라이트 코어(22)는 투자율이 높은 재질을 사용함이 바람직하다.

페라이트 코어(22)의 투자율이라 함은 자기력선의 통과비율을 나타내는 상수로 자기장에 의한 자속밀도를 의미하는 것으로, 투자율이 높을수록 큰 자력을 얻을 수 있는 것을 뜻한다.

이와 같이 페라이트 코어(22)의 재질을 투자율이 높은 재질로 사용하는 이유는 페라이트 코어(22)에 자력을 인가하기 위한 마그넷(21)을 소형화 및 경량화 시키기 위함이다.

보빈(23)은 중공의 원통형으로 형성되어 중공에 페라이트 코어(22)가 삽입되고, 상단부 및 하단부에 보이스코일(24) 지지리브가 형성되어 외주면에 권취되는 보이스코일(24)이 외부로 이탈되지 않도록 하며, 보이스코일(24) 및 페라이트의 반응에 의해 진동되어 음원을 발생시키는 역할을 한다.

또한, 보빈(23)은 상면에 상방으로 돌출된 결합돌기(23a)가 형성되어 있다. 이러한 결합돌기(23a)의 기능은 후술하는 탄성체의 설명에서 설명하도록 한다.

보이스코일(24)은 원통형의 보빈(23)의 외주면에 보빈(23)의 외주면을 따라 원형으로 복수번 권취되며, 원형의 도선이 만든 자기장이 서로 합성되는 바, 자기장의 세기는 보이스코일(24)의 권선수에 비례한다.

이에 큰 자력을 얻을 수 있도록 보이스코일(24)의 권선수를 높일 수 있으나, 보이스코일(24)의 권수가 높아짐에 따라 보일스코일 구조체(20)의 크기가 상승하는 것을 고려하여 페라이트 코어(22)의 투자율이 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 보일스코일 구조체(20)는 페라이트 코어(22)가 마그넷(21)에 자력에 의해 견고하게 고정될 뿐 아니라 보빈(23)이 후술하는 탄성체에 의해 그 위치가 고정되는 구조로 종래 요크의 구성이 필요치 않으므로 본 발명의 골전도 스피커의 소형화가 가능하게 되는 것이다.

상부하우징(30)은 하부하우징(10)과 결합되어 내부에 설치되는 보일스코일 구조체(20)를 보호하고, 골전도 헤드셋의 이어밴드부(미도시)와 연결되도록 하는 역할을 함과 아울러 상부면이 인체의 안면에 밀착되어 진동판(40)으로부터 전달되는 진동을 인체에 전달하는 역할을 하며, 일측에는 골전도 헤드셋의 이어밴드부와 결합하기 위한 이어밴드부 결합공(31)이 형성되어 있다.

그리고, 상부하우징(30)은 도6에서 보는 바와 같이 내측면 중앙에 후술하는 진동판(40)이 삽입부착되는 안착홈(32)이 형성되고, 내측면 중 외주를 따라 상방으로 지지턱(33)이 돌출형성되어 있으며, 후술하는 판스프링(50)의 탄성날개(52)가 지지턱(33)에 지지되는 경우 탄성날개(52)가 지지턱(33)상에서 유동되는 것을 방지하기 위해 탄성날개(52)의 측면과 대응되는 위치에 스토퍼(34)가 형성된다.

또한, 상부하우징(30)은 내측면 중 안착홈(32) 및 지지턱(33) 사이에 형성된 영역으로부터 상방으로 제2 결합기둥(35)이 제1 결합기둥(12)의 형성갯수와 동일한 갯수로 돌출형성되어 하부하우징(10)의 제1 결합기둥(12)과 결합부재(미도시)에 의해 나사결합된다.

이와 같이 본원 발명은 진동판(40)의 저면에 결합기둥을 용접하는 종래와는 달리 진동판(40)을 상부하우징(30)의 안착홈(32)에 부착하고, 제2 결합기둥(35)을 상부하우징(30)의 내측면에 형성함으로써 결합기둥의 용접에 따른 불량률을 현저하게 저하시킬 수 있을 뿐 아니라 진동판(40)에 접촉되는 구성에 의해 진동판(40)의 진동이 감쇄되는 것을 미연에 방지하여 음량 및 음질을 현저하게 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

진동판(40)은 얇은 두께를 갖는 스테인레스 재질의 원판소재를 프레스 금형을 통해 가공하여 도금 처리하거나 일반적인 철판소재를 프레스 가공한 후 열처리와 도금처리하여 형성할 수 있다.

이와 같은 진동판(40)은 상부하우징(30)의 안착홈(32)에 삽입부착되어 보일스코일 구조체(20)의 진동에 의해 진동되어 인체의 피부와 밀착되는 상부하우징(30)을 통해 인체에 진동을 전달하는 역할을 한다.

판스프링(50)은 보빈(23)의 상면에 결합되는 몸체부(51)와, 몸체부(51)의 일측으로부터 상호 멀어지는 방향으로 연장형성되고 일측이 지지턱(33)에 지지되는 한쌍의 탄성날개(52)를 포함하여 구성된다.

여기서 몸체부(51)는 보빈(23)의 상면에 형성된 결합돌기(23a)와 대응되는 위치에 결합홈(51a)이 형성되어 결합돌기(23a)가 결합홈(51a)에 삽입되면서 보빈(23)과 결합된다.

탄성날개(52)는 앞서 설명한 바와 같이 몸체부(51)의 일측으로 연장되어 일측이 지지턱(33)에 지지되면서 진동판(40)과 보일스코일 구조체(20)를 상호 이격시켜 그 사이에 음원진동부(S)가 형성되도록 함과 아울러 하부하우징(10)과 상부하우징(30)이 결합되면 지지턱(33)과 고정부(14)사이에 개재되어 외부로부터 인가되는 전기적 신호에 따라 보일스코일 구조체(20)가 진동하는 경우 보일스코일 구조체(20)가 진동될 수 있도록 보일스코일 구조체(20)에 탄성력을 제공하는 역할을 한다.

한편, 음원진동부(S)는 보일스코일 구조체(20)로부터 발생되는 음원의 진동공간을 제공하여 음원이 진동판(40)으로 전달될 수 있도록 하는 것으로서, 진동판(40)으로 전달되는 음원의 손실이 현저하게 저하되어 원음 재생력을 크게 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 소비전류를 감소시킬 수 있는 특징이 있다.

그리고, 음원진동부(S)는 앞서 설명한 바와 같이 보일스코일 구조체(20)와 진동판(40)이 판스프링(50)에 의해 상호 이격되면서 형성되는 것으로, 보일스코일 구조체(20)와 진동판(40)의 이격거리는 좁게 형성되면 음원의 진동구간이 작아져 스피커의 음량과 음질이 저하되며, 이와 반대로 과도하게 커져도 음원이 이격공간상에서 오랜시간 진동하여 음원손실이 발생되어 스피커의 음량과 음질이 저하되므로 다수의 테스트를 통해 스피커의 음량 및 음질이 저하되지 않는 범위에서 형성되는 것이 바람직하다.

완충부재(60)는 상부하우징(30)과 하부하우징(10) 사이에 완충부재(60)를 개재되어 하부하우징(10) 및 상부하우징(30)이 보일스코일 구조체(20)에 의해 진동함에 따라 서로 충돌하면서 발생하는 소음을 미연에 방지하고, 충돌하여 발생되는 충격에 의해 하부하우징(10) 및 상부하우징(30)의 결합부위 파손되는 것을 방지함과 아울러 진동음이 외부로 누설되는 것을 방지하여 외부누설음을 감쇄시키는 역할을 한다.

이때, 완충부재(60)는 완충력 및 밀폐력이 좋은 고무나 실리콘 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

미설명부호 F는 전선스토퍼(34)이다.

2) 골전도 헤드폰부

골전도 헤드폰부는 골전도스피커를 인체의 두상에 착용시 편리성과 착용감을 향상하고 야외활동이나 장시간 착용시에도 불편함이 없도록 넥밴드형상으로 구성하였다.

또한 헤드폰의 재질은 탄력성이 우수하고 재질이 가벼운 소재를 적용함으로서 장시간 착용시에도 사용자의 편리성을 향상하였다.

골전도 헤드폰을 착용시 골전도스피커는 귀 앞부분의 관자놀이에 고정하여 착용하도록 구성하였으며 골전도스피커는 인체 뼈(골)와의 밀착성이 중요하다.

3) 다기능 인터페이스부

다기능 인터페이스부는 외부 주변소음이나 상대자와의 대화시 필요한 보청기모드와 보청기모드를 사용하지 않고 음향기기의 사운드수신이나 통신기기를 통해 송,수신시 이들 신호를 제어하여 골전도 스피커로 출력하는 역할을 하게 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드셋용 스피커(1)와 인터페이스부의 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.

보청기모드의 구성과 동작원리는 도8에서 보는 바와 같이 주변소음이나 상대대화자의 음성은 인터페이스부에 구성된 마이크로폰으로 입력되어 전기적인 신호로 변환되어 마이크로폰제어부에 의해 제어되어 마이크로폰 증폭부를 통해 증폭되고 마이크로폰 필터부를 통해 입력되는 노이즈신호를 필터링한후 원음상태의 외부소음이나 상대자의 음성신호를 증폭부에서 증폭되어 사용자의 선택에 따라 수신음을 맞게 조절하는 음량조절부를 통해 증폭된 신호는 골전도 스피커로 증폭되어 수신하게 된다.

보청기모드와 외부기기모드에서의 전원부는 인터페이스부 내부에 적용된 리튬폴리머밧데리를 통해 전원공급을 하게 되며, 리튬폴리머밧데리의 충전은 충전회로부가 구성되어 USB형태의 케이블을 통해 PC 또는 아답터를 통해 고속충전이 가능하도록 구성되어 있다.

외부기기입력신호의 구성과 동작원리는 도8에서 보는바와 같으며 이에 대한 자세한 설명은 다음과 같다.

보청기모드를 사용중 인터페이스부에 연결된 외부기기인 MP3 또는 통신기기로부터 입력되는 신호가 인터페이스부에 인가되면 마이크로프로세서로 구성된 외부신호 자동 감지부와 제어부에서는 외부기기모드로 입력된 신호를 우선처리하여 외부기기모드로 자동 전환되고 보청기모드의 모든입력신호는 제어부에 의해 자동차단하게 된다.

따라서 외부기기모드로 입력된 수신신호는 외부신호자동감지부 및 제어부를 통해 사용자의 선택에 따라 수신음을 조절하는 볼륨조절부에 의해 조절된 신호는 증폭 및 출력부를 통해 증폭된 신호는 골전도 스피커로 증폭되어 수신하게 되며 외부기기모드를 종료하면 제어부에 의해 자동적으로 보청기모드로 전환되는 편리성과 기능을 제공하게 된다.

또한, 마이크로폰제어부는 마이크선택스위치로서 사용자가 선택한 스위치(미도시)에 의해 외부기기모드에서의 마이크로폰은 상대방과 송수신에 필요로 하는 송신기능으로 전환되어 통신기기를 통해 상대방과 통화를 하게 되며, 보청모드에서의 마이크로폰은 외부주변신호 및 상대방의 음성신호를 전기적인 신호로 변환하는 기능을 하게 된다.

또한 본 발명의 수 많은 실험을 통해 본 발명은 보청모드에서도 마이크와 골전도스피커가 10cm 근접거리에서도 하울링이 발생하지 않는 것이 특징이며, 통신기기 사용시 하울링이나 에코가 발생하지 않는 것을 알 수 있었다.

또한 주변환경의 소음이 심한 상태에서도 골전도스피커를 적용함으로서 난청자에게는 조용한 주변환경보다도 오히려 수신감도가 향상되는 것을 기존 보청기사용자들을 대상으로 실험한 결과에서도 알 수 있었다.

또한 기존 보청기사용자중 사고로 인해 수술도중 좌,우 고막을 제거하여 고막이 전혀 없는 보청기 사용자도 다양한 장소와 환경에서도 기존 보청기의 품질과 동일함을 확인할 수 있었으며, 청각장애자교육시설에서도 다양한 연령층을 대상으로 수 많은 실험 결과 대부분이 골전도스피커를 통한 제품의 우수성을 확인하였다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 헤드폰용 스피커(1)와 인터페이스부의 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.

보청기모드 및 외부기기모드에서의 외부로부터 인가되는 입력신호는 인터페이스부의 제어부 및 증폭 및 출력부를 통해 증폭된 전기적 신호가 골전도 스피커의 보이스코일(24)에 인가되면 보이스코일(24)에서 발생된 자력과 마그넷(21) 및 페라이트 코어(22)에서 발생한 자계가 인력과 척력으로 상호 교호작용하면서 진동이 발생되고, 이 진동에 의해 음원이 발생된다

여기서 발생된 음원은 음원진동부(S)에 의해 진동되어 진동자에 전달되고, 진동자에 전달된 음파는 진동자에 의해 증폭되어 인체에 음향을 전달하게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 : 골전도 헤드셋용 스피커 10 : 하부하우징
11 : 마그넷 설치홈 12 : 제1 결합기둥
13 : 장식 사출물 14 : 고정부
20 : 보이스코일 구조체 21 : 마그넷
22 : 페라이트 코어 23 : 보빈
24 : 보이스코일 30 : 상부하우징
31 : 이어밴드 결합공 32 : 안착홈
33 : 지지턱 34 : 스토퍼
35 : 제2 결합기둥 40 : 진동판
50 : 판스프링 51 : 몸체부
52 : 탄성날개 S : 음원진동부
60 : 완충부재

Claims (6)

1. 골진동을 통해 사용자에게 음파를 전달하는 골전도 헤드폰에 있어서,
   상면 일측으로부터 상방으로 돌출형성되는 고정부를 포함하는 하부하우징과;
   상기 하부하우징의 상면에 고정설치되고, 외부로부터 전기신호가 인가되면 인가되는 전기신호에 따라 진동하는 보이스코일 구조체와;
   저면 일측에 안착홈이 형성되고, 상기 하부하우징과 결합되되, 상기 고정부와 대향하는 일측으로부터 돌출형성되는 지지턱을 포함하는 상부하우징과;
   상기 상부하우징의 안착홈과 대응되는 상기 상부하우징 하부 일측에 부착되는 진동판; 및
   일측이 상기 보이스코일 구조체의 상면에 결합되고, 타측이 상기 지지턱에 지지되어 상기 보이스코일 구조체와 상기 진동판을 이격시키는 판스프링; 및
   상기 보이스코일 구조체와 전기적으로 연결되고, 외부로부터 음성신호를 수신받고 수신받은 음성신호를 상기 보이스코일 구조체로 전달하는 보청모드와, 외부기기가 연결되는 경우 상기 외부기기로부터 외부신호를 인가받고 인가받은 상기 외부신호를 상기 보이스코일 구조체로 전달하는 외부기기모드 중 어느 하나를 수행하는 인터페이스부를 포함하되,
   상기 판스프링은 상기 보이스코일 구조체의 상면에 결합되는 몸체부; 및 상기 몸체부로부터 외측으로 연장형성되어 일측이 상기 지지턱에 지지되고 상기 지지턱에 지지되는 일측이 상기 고정부에 의해 가압고정되는 탄성날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 헤드폰.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부하우징은 상면 일측으로부터 상방으로 연장형성되고 중앙에 나사공이 형성된 적어도 하나 이상의 제1 결합기둥을 포함하고,
   상기 상부하우징은 내측면 중 상기 제1 결합기둥과 대응되는 일측에 하방으로 연장형성되고 중앙에 나사공이 형성된 적어도 하나 이상의 제2 결합기둥을 포함하며,
   상기 제1 결합기둥 또는 상기 제2 결합기둥 중 어느 하나에 형성된 나사공을 통해 나사결합되어 상기 하부하우징과 상기 상부하우징을 결합하는 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 헤드폰.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 보이스코일 구조체는 상면 일측에 적어도 하나이상의 결합돌기가 돌출형성되고,
   상기 판스프링의 몸체부는 상기 결합돌기와 대응되는 일측에 결합홈이 형성되며, 상기 결합돌기가 상기 결합홈에 삽입되어 상기 보이스코일 구조체에 결합되는 것을 특징으로 하는 골전도 헤드폰.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 하부하우징과 상기 상부하우징사이에 개재되는 완충부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 헤드폰.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 인터페이스부는
   외부로부터 음성신호를 수신받는 마이크로폰과;
   상기 마이크로폰과 전기적으로 연결되고, 수신받은 상기 음성신호를 전기 신호로 변환하는 마이크로폰 제어부와;
   상기 마이크로폰 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 마이크로폰 제어부로부터 전기신호가 수신되며, 수신받은 상기 전기신호를 필터링하는 필터부와;
   상기 필터부와 전기적으로 연결되고, 필터링된 상기 전기신호를 증폭하는 증폭부와;
   외부기기와 전기적으로 연결되고, 상기 외부기기로부터 외부신호를 수신받는 외부기기입력부; 및
   상기 증폭부 및 상기 외부기기입력부와 전기적으로 연결되고, 상기 전기신호 또는 상기 외부신호 중 어느 하나가 인가되면 인가된 신호를 상기 보이스코일 구조체로 전달되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 헤드폰.

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