KR20100106836A - 골 전도 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골전도 스피커를 개시한다. 본 발명은 하우징에 내장되어 전기적인 음향신호를 진동신호로 변화하는 구동부와, 변환된 진동신호를 증폭시키는 진동판과, 진동판의 내주에 지지되고 외면 중앙에 구(球)형의 힌지홈을 갖는 진동전달부재와, 배면에 진동전달부재의 힌지홈에 결합되는 힌지볼을 구비하여 하우징의 외부에서 임의 방향으로 회전 가능한 매스토이드를 포함한다. 피부 표면에 접촉하는 매스토이드의 접촉면은 볼록하게 형성된 완만한 구면(球面)으로 이루어져 피부 굴곡에 대한 매스토의 접촉성을 향상시킨다.

본 발명은 매스토이드가 피부 표면의 굴곡에 따라 임의 방향으로 회전되면서 그 접촉면 전체가 피부의 굴곡에 관계없이 항상 균일하게 밀착되어 음향진동을 정확하게 전달할 수 있음은 물론 장시간 착용으로 인한 압박통증도 최소화할 수 있다.

스피커, 골전도, 매스토이드, 헤드셋, 진동

Description

골 전도 스피커{Bone conduction speaker}

본 발명은 소리를 고막을 통하지 않고 두개골에 직접 진동을 가하여 뇌에 전달하는 골 전도 스피커(Bone conduction speaker)에 관한 것으로서, 특히 두개골에 접촉하는 매스토이드(mastoide)의 표면이 피부표면의 굴곡에 상관없이 항상 균일하게 밀착되어 진동음향의 전달효율이 향상됨과 동시에 장시간의 사용에도 접촉 부위에 압박에 의한 통증이 최소화되도록 된 골 전도 스피커에 관한 것이다.

일반적으로 사람이 소리를 들을 수 있는 방법에는 공기전도(Air Conduction)방식과 골 전도(Bone Conduction)방식이 있다.

공기전도방식은 소리의 파동이 귓속의 고막과, 이소골(耳小骨)을 거쳐 달팽이관에 전달되고, 달팽이관 내의 린바액의 진동이 전기신호로 바뀌면서 청각 신경에 전달됨으로써 뇌가 소리를 인식하게 된다.

이에 반해, 골 전도방식은 소리 파동이 고막과 이소골을 경유하는 과정을 생략한 채 두개골(Cranial Bone)을 통해 달팽이관에 직접 전달됨으로써 청각신경을 거쳐 뇌로 전달되는 방식이다.

골 전도 스피커는 이 중 골 전도방식의 소리 인식 메카니즘을 이용한 것으로서, 통상의 공기전도방식 스피커와 달리 입력되는 전기적 음향신호를 진동신호로 변환하여 두개골의 피부표면에 직접 접촉하여 전달함으로써 귀를 통하지 않고서도 소리를 들을 수 있도록 한 것이다.

따라서 골 전도 스피커는 고막이나 이소골에 이상이 있는 난청자라 하더라도 달팽이관이나 청각 신경이 정상이라면 골 전도 경로를 통하여 확실하게 소리를 들을 수 있게 하는 바, 보청기 대용은 물론 각종 음향기기의 스피커나 이어폰 등으로 점차 그 이용이 확산되는 추세이다.

이러한 골 전도 스피커는 다양한 종류와 형태로 개발되고 있지만, 입력되는 전기적인 음향신호를 구동부에서 진동신호로 변환한 뒤 변환된 진동신호를 진동판에 고정된 매스토이드를 통해 두개골의 피부표면에 직접 접촉하여 전달하는 구조적 특성상 매스토이드가 구동부를 내장하는 하우징의 외부로 돌출될 수밖에 없고, 매스토이드의 접촉면도 음향진동의 충분한 전달을 위해 대부분 평면으로 구성되는 것이 일반적이다.

그런데 매스토이드가 접촉하는 두개골의 피부표면은 평면이 아니고 굴곡을 가지기 때문에 귀 주변의 피부에 접촉될 때 고르게 접촉될 수 없고, 이로 인해 매스토이드를 통해 출력되는 음향진동이 두개골로 정확히 전달되기 어려워 결국 양질의 소리를 인식하기 곤란한 문제가 있었다.

더욱이 골 전도 스피커의 경우 매스토이드의 피부 밀착을 위해 주로 헤드셋 형태로 제작되어 헤드셋 프레임의 탄성에 의해 피부에 밀착되는 바 매스토이드가 불균일한 접촉에 의해 피부에 국부적인 압력을 가하게 되어 강한 압박에 의한 통증을 유발하고, 이 때문에 골 전도 스피커의 장시간 착용을 저해하는 문제도 있었다.

한편, 한국등록특허 제0865959호에는 본 출원인의 선 등록 특허로서, 안경다리에 부착되는 이어폰의 헤드가 링크에 대해 볼(ball) 결합되어 임의 방향으로 회전될 수 있도록 함으로써 굴곡을 갖는 피부에 대한 균일한 탄성접촉을 도모하는 기술이 제시되어 있다.

그러나 이 기술은 종래의 일반적인 고정방식에 비해서는 보다 균일한 접촉으로 압박통증의 감소와 음향전달의 향상을 기대할 수는 있지만, 스피커를 내장한 헤드하우징 자체가 접촉하는 피부의 굴곡에 따라 기울어지기 때문에 매스토이드가 여전히 균일한 압력으로 피부에 밀착되기 곤란할 뿐 아니라 매스토이드의 접촉면이 평면으로 구성되어 있어 국부적인 압박통증의 해소와 음향진동의 정확한 전달에는 다소 미흡한 문제가 내재되어 있다.

본 발명은 상술한 종래의 제반 문제를 감안하여 창안된 것으로서, 두개골의 피부 표면에 접촉하는 매스토이드의 표면이 피부 표면의 굴곡에 상관없이 항상 고르게 면 접촉하고 균일한 압력으로 밀착됨으로써 진동음향을 정확히 전달할 수 있는 골 전도 스피커를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 장시간 착용하더라도 접촉 부위에 매스토이드의 탄성접촉에 의한 압박통증의 발생이 최소화되어 편안한 착용감을 유지시킬 수 있는 골 전도 스피커를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 골 전도 스피커는, 하우징에 내장되어 전기적인 음향신호를 진동신호로 변화하는 구동부와, 변환된 진동신호를 증폭시키는 진동판과, 하우징의 외부로 돌출되어 증폭된 진동신호를 두개골에 접촉하여 전달하는 매스토이드를 포함하는 골 전도 스피커에 있어서,

진동판의 내주에 지지되고, 외면 중앙에 구(球)형의 힌지홈을 갖는 진동전달부재; 배면에 진동전달부재의 힌지홈에 결합되는 힌지볼을 구비하여 임의 방향으로 회전 가능한 위 매스토이드;를 구비하는 것을 특징으로 한다

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 피부 표면에 접촉하는 매스토이드의 접촉면이 볼록하게 형성된 완만한 구면(球面)으로 이루어져 피부 굴곡에 대 한 매스토의 접촉성을 향상시킨다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 매스토이드의 몸체와 힌지볼 간에 복수의 리브(rib)가 방사상으로 구비되어 진동전달부재의 진동이 매스토이드의 전 부위로 고르게 확산되도록 유도한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 두개골의 피부 표면에 접촉하여 진동음향을 전달하는 매스토이드가 임의 방향으로 회전 가능하므로 피부 표면의 굴곡에 상관없이 항상 피부 면에 고르게 면 접촉할 수 있게 되고, 이에 따라 매스토이드를 통해 출력되는 진동음향을 정확히 인식할 수 있게 된다.

더욱이 매스토이드의 피부 접촉면이 완만하게 볼록한 구면형태로 이루어지기 때문에 매스토이드의 회전과 더불어 굴곡진 피부 표면과의 고른 접촉을 더욱 향상시켜 진동음향의 전달효율이 극대화 된다.

또한, 두개골의 피부 표면에 탄성적으로 접촉하는 매스토이드만이 접촉 피부표면의 굴곡에 따라 미세하게 회전되어 고르게 밀착되므로 접촉면 전체에서 균일한 압력으로 접촉될 수 있는 바, 장시간 착용하더라도 접촉 부위에 매스토이드의 탄성접촉에 의한 압박통증의 유발도 최소화 된다.

그러므로 본 발명은, 골 전도 스피커의 착용감과 신뢰성 및 성능 향상 등에 크게 기여하는 우수한 효과가 있다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시 예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도1 내지 도3에서, 본 발명에 의한 골 전도 스피커는, 하우징(10)과, 이 하우징(10)의 내부에 장착되어 전기적인 음향신호를 그에 대응하는 진동신호로 변환시키는 구동부(20)와, 이구동부(20)에서 변화된 진동신호를 증폭시키는 진동판(30)과, 진동판(30)에 의해 증폭된 음향진동을 매스토이드(50)에 전달하는 진동전달부재(40) 및 두개골의 피부 표면에 접촉하여 음향진동을 전달하는 매스토이드(50)로 구성된다.

하우징(10)은 상부가 개방된 원통형의 몸체(11)와, 이 몸체(11)의 상부 개구를 덮어주는 커버(12)로 구성된다. 몸체(11)의 내주에는 구동부(20)가 결합될 안착턱(13)이 형성되고, 커버(12)의 중앙에는 매스토이드(50)의 외부 돌출을 허용하기 위한 허용슬롯(14)이 형성된다.

허용슬롯(14)은 매스토이드(50)의 진동에 간섭되지 않도록 매스토이드(50)의 지름보다 크게 형성된다. 이에 따라 커버(12)의 허용슬롯(14)에는 외부로부터의 이물질 유입 방지 등을 위해 그릴(grill:15)로 차폐되는 것이 바람직하다.

그릴(15)은 여러 가지 형태로 설치될 수 있는데, 예를 들어 도시된 바와 같이 환형 판재 모양의 몸체 가장자리에 스커트(skirt:15a)를 구비하여 진동판(30)과 커버(12) 사이에 개재되는 형태로 설치될 수 있다.

구동부(20)는 외부로부터 입력되는 전기신호에 의해 진동발생을 위한 자기회로를 구성하는 것으로, 지름 방향으로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 영구자석(21)과, 이 영구자석(21)의 상부에 위치하여 전기적인 음향신호가 입력되는 보이스코일(voice coil:22)이 원통형의 프레임(23) 내에 지지되는 구성을 갖는다.

한 쌍의 영구자석(21)은 원형의 내측자석(21a)과 환형의 외측자석(21b)으로 이루어지고, 판상의 요크(yoke:24) 상에 지지되어 프레임(13)의 내주 하부에 구비된 조림홈(23a)에 끼워져 고정된다. 내측자석(21a)과 외측자석(21b)은 요크(24)의 일부를 밴딩하여 구성한 스페이서부(spacer部:24a)에 의해 지름 방향으로 일정한 간격을 유지한다.

그리고 내측자석(21a)과 외측자석(21b) 위에는 바람직하기로 자력을 증대시키기 위한 인플레이트(25)와 링플레이트(26)가 각각 구비된다.

보이스코일(22)은 원통형의 보빈(bobbin:27) 외주에 감겨진다. 보빈(27)은 상단이 진동전달부재(40)의 하단에 고정되고, 그 하단 부위가 내측 및 외측 자석(21a)(21b) 사이의 간격으로 약간 진입한다.

이 보이스코일(22)은 전원선과 직접 연결되어 신호를 인가받을 수도 있고, 진동판(30)과 접속되어 진동판(30)에 전원선을 연결함으로써 전기 신호를 인가받을 수도 있다.

후자의 경우, 프레임(23)의 외주에 중심 방향으로 전선홈(23c)을 형성하여 프레임(23)의 상단부에 지지되는 진동판(30)에 전원선을 연결하는 구성이 강구될 수 있다.

진동판(30)은 환형의 얇은 금속판으로 구성되고, 구동부(20)의 프레임(23) 내측 상단에 구비된 지지턱(23b)에 그 가장자리가 고정된다. 진동판(30)의 고정은 접착제를 이용할 수도 있고, 하우징 커버(12)의 허용슬롯(14)을 차폐하는 그릴(15)의 스커트(15a)로 눌러서 고정할 수도 있다.

진동판(30)은 구동부(20), 즉 한 쌍의 영구자석(21)과 보이스코일(22)이 형성하는 자기 회로에 의해 발생된 진동의 효율 향상을 위해 적어도 하나의 장공(31)이 더 형성될 수 있다.

이러한 진동판(30)은 독립적으로 구성되어 진동전달부재(40)와 고정될 수도 있지만, 바람직하기로는 진동전달부재(40)의 성형 시 일체로 인서트(insert) 형성된다.

진동전달부재(40)는 일정두께를 갖는 원반형태로 구성되어 진동판(30)의 내주에 고정됨으로써 진동판(30)을 통해서 구동부(20)의 프레임(23)에 지지된다. 이에 따라 진동전달부재(40)는 얇은 판상의 진동판(30)에 의지한 채 내측자석(21a)의 상부에 떠 있는 형태를 취하게 됨으로써 진동판(30)과 함께 상하로 진동하게 된다.

진동전달부재(40)의 상면 중앙에는 후술한 매스토이드(50)의 힌지볼()과 결합하기 위한 구(球) 형태의 힌지홈(41)이 구비된다. 이 힌지홈(41)은 하우징(10)의 외부로 돌출되지 않도록 진동전달부재(40)의 상면에 홈(42)을 형성한 뒤, 이 홈(42)의 바닥에 형성된다.

매스토이드(50)는 얇은 원판 상으로 형성되고, 하면 중앙에 진동전달부재(40)의 힌지홈(41)에 피벗(pivot) 결합되는 구 형태의 힌지볼(51)을 돌출되게 구비하여 진동전달부재(40)에 대하여 임의 방향으로 회전 가능한 구성을 갖는다.

이에 따라 힌지볼(51)은 매스토이드(50)의 회전각도를 확보하기 위해 매스토이드(50)의 중심에서 연장되는 일정길이의 로드(52) 선단에 형성된다. 그리고 매스토이드(50) 몸체와 힌지볼(51)을 지지하는 로드(52) 간에는 복수의 리브(53)가 방사상으로 구비되어 매스토이드(50) 몸체를 안정되게 지지해준다.

이때, 각 리브(53)는 그 선단이 매스토이드(50)의 가장자리까지 연장되는 것이 바람직한데, 이는 진동전달부재(40)의 음향진동이 매스토이드(50)의 가장자리 영역까지 고르게 확산되면서 보다 정확히 전달되도록 하기 위함이다.

바람직하기로 두개골의 피부 표면에 접촉하는 매스토이드(50)의 접촉면(50a)은 굴곡을 갖는 피부 표면에 보다 균일하게 면 접촉할 수 있도록 완만한 구면(球面) 형태의 볼록면으로 이루어진다.

다음 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 골 전도 스피커의 작용에 대해 설명한다.

본 발명의 골 전도 스피커는 예컨대 헤드셋(도시하지 않음)에 장착되어 사용되는데, 헤드셋을 착용하여 하우징(10)의 외부로 돌출되어 있는 매스토이드(50)를 귀 근처의 두개골 피부 표면에 접촉시키면 매스토이드(50)가 접촉부위의 피부 표면 굴곡에 따라 자동으로 임의 방향으로 적절히 회전되면서 전 부위가 고르게 면 접촉되게 된다.

즉, 본 발명 골 전도 스피커의 매스토이드(50)는 진동판(30)의 내주에 지지된 진동전달부재(40)의 중앙에 힌지볼(51)과 구형의 힌지홈(41)에 의한 볼 결합방식으로 피벗 연결되어 있어 매스토이드(50)가 임의 방향으로 자유롭게 회전될 수 있는 구성이므로 헤드셋을 착용하게 되면, 헤드셋 프레임의 탄성에 의해 매스토이드(50)가 접촉 부위의 피부 굴곡에 따라 회전됨으로써 그 접촉면(50a) 전체가 피부에 고르게 면 접촉하게 되는 것이다.

더욱이 본 발명의 매스토이드(50)는 그 피부 접촉면(50a)이 평면으로 이루어진 종래와 달리 매우 완만한 구면 형태로 볼록면을 형성하고 있는 바, 굴곡을 갖는 피부 표면에 대해 전체적으로 균일하게 밀착될 수 있다.

따라서 헤드셋의 장시간 착용으로 인한 접촉부위의 국부적인 압박통증도 크게 완화된다. 특히 본 발명은 하우징(10)은 고정된 상태에서 매스토이드(50)만이 피부 굴곡에 따라 미세하게 회전되기 때문에 사실상 매스토이드(50)의 접촉면(50a) 전 부위에서 균일한 압력으로 접촉되는데, 이는 탄성 접촉에 의한 압박통증을 최소화시킬 뿐 아니라 음향진동의 전달효율도 함께 높여주게 된다.

이 상태에서 보이스코일(22)에 전기적인 음향신호가 인가되면, 보이스코일(22)과 내측 및 외측 자석(21a)(21b) 사이에 인가된 전기신호의 세기에 비례하여 자기장이 형성된다.

이와 같이 발생된 자기장은 음향에 따른 전기 신호의 세기에 따라 변화하게 되고, 이에 따라 한 쌍의 영구자석(21) 상부에서 진동판(30)에 지지되어 있는 보이스코일(22)이 음향의 전기 신호 세기에 대응하여 상하로 진동하게 된다.

이러한 보이스코일(22)의 진동은 진동판(30)에 의해 증폭되어 진동판(30)의 내주에 고정되어 있는 진동전달부재(40)를 큰 폭으로 진동시키게 된다.

그러면 진동전달부재(40)에 상부에 피벗 연결되어 있는 매스토이드(50)가 함께 진동하게 됨으로써 두개골에 음향진동을 전달하게 되는데, 본 발명은 매스토이드(50)가 피부 굴곡에 따라 적절히 회전되어 피부 표면에 고르게 밀착되므로 음향진동을 정확하게 전달할 수 있게 된다.

도1은 본 발명에 의한 골 전도 스피커를 나타낸 분해 사시도,

도2는 도1의 결합상태 단면도,

도3은 본 발명 매스토이드의 작동상태를 보인 발췌 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 하우징 14: 허용슬롯

15: 그릴 15a: (그릴의) 스커트

20: 구동부 21a, 21b: 내측 및 외측 자석

22: 보이스코일 23: 프레임

24: 요크 25: 인플레이트

26: 링플레이트 30: 진동판

40: 진동전달부재 41: 힌지홈

50: 매스토이드 50a: (매스토이드의) 접촉면

51: 힌지볼 53; 리브

Claims (4)

1. 하우징에 내장되어 전기적인 음향신호를 진동신호로 변화하는 구동부와, 변환된 진동신호를 증폭시키는 진동판과, 하우징의 외부로 돌출되어 증폭된 진동신호를 두개골에 접촉하여 전달하는 매스토이드를 포함하는 골 전도 스피커에 있어서,

   상기 진동판의 내주에 지지되고, 외면 중앙에 구(球)형의 힌지홈을 갖는 진동전달부재;

   배면에 상기 진동전달부재의 힌지홈에 결합되는 힌지볼을 구비하여 임의 방향으로 회전 가능한 상기 매스토이드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 골 전도 스피커.
2. 제1항에 있어서,

   피부 표면에 접촉하는 상기 매스토이드의 접촉면이 볼록하게 형성된 완만한 구면(球面)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 골 전도 스피커.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 매스토이드의 몸체와 상기 힌지볼 간에 복수의 리브가 방사상으로 구비된 것을 특징으로 하는 골 전도 스피커.
4. 제1항에 있어서,

   상기 매스토이드의 돌출을 허용하는 상기 하우징의 허용슬롯에 이물질 유입을 차단하기 위한 연질의 그릴이 구비되는 것을 특징으로 하는 골 전도 스피커.

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