KR20100119469A - 싱글크리스탈을 이용한 이어폰 겸용 귓속형 마이크 및 진동센서 마이크 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 싱글크리스탈을 이용한 이어폰 겸용 귓속형 마이크는 귓속으로 전달된 성대의 진동을 센싱하는 싱글크리스탈 진동센서와 상기 진동센서에서 센싱된 성대의 진동을 전기 신호로 변환하는 변환모듈을 포함하는 진동센서 마이크; 및 상기 외부 통신 신호를 소리 신호로 변환하여 출력되는 리시버를 포함하여 구성된다.

상기 본 발명에 의하면, 외부 잡음을 원천적으로 배제하여 사용자(화자)의 목소리 등을 전기 신호로 변환하여 송출할 수 있음과 동시에 수신된 소리 또한 외부 잡음에 노출되지 않은 상태로 들을 수 있어 공공 장소 또는 이동 수단 내부 등과 같이 외부 잡음에 노출된 환경에서도 효과적으로 통화를 수행할 수 있는 효과를 창출할 수 있다.

Description

싱글크리스탈을 이용한 이어폰 겸용 귓속형 마이크 및 진동센서 마이크{EAR TYPE MIC COMBINED WITH EARPHONE USING SINGLE CRYSTAL AND VIBRATION SENSOR MIC THEREOF}

본 발명은 이어폰 겸용 마이크 및 진동센서 마이크에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 사용자의 성대 울림을 센싱하여 이를 전기신호로 변환하여 송출하는 수단과 외부로부터 수신된 신호를 소리 신호로 변환하여 전달하는 리시버 수단이 인간의 귀속에 삽입된 형태로 구성되는 이어폰 겸용 마이크 및 상기 마이크에 구비되는 진동센서 마이크에 관한 것이다.

무선 휴대 단말 등을 통하여 통화를 수행하는 경우, 외부 소음을 효과적으로 차단하여 통화를 수행하거나 또는 운동, 운전 등과 같은 상황에서의 통화 시 활동의 제약이 최소화될 수 있도록 구성되는 장치 등이 소개되고 있다.

이러한 장치는 상기와 같이 무선 단말 등을 통한 통화를 수행하는 경우 이외에도 외부 소음이 심하거나 마스크 또는 헬멧, 방독면 등을 착용하여야 하는 특수한 환경이나 상황에서 작업이나 임무를 수행하면서 수행자 간의 유무선 통신 또는 물리적으로 이격되어 있는 관리 본부 등과 수행자 사이에 유무선 통신을 수행하는 경우에도 적용될 수 있다.

이러한 장치로는 귀에 삽입되는 귓속형 리시버와 상기 귓속형 리시버와 휴대 단말 등을 연결하는 케이블 중간 부분에 마이크가 구비되는 장치가 있으나, 이러한 장치는 케이블과 케이블 중간에 구비된 마이크에 의하여 사용자의 활동에 제약이 따르며, 마이크가 주변 외부 소음에 노출된 위치에 구비되므로 본질적으로 잡음 등이 많이 혼재된다는 문제점이 있다.

또한, 청력 측정 또는 난청이 심한 경우 활용되는 골전도 리시버도 있으나, 이는 특정 환경 내에서만 사용되므로 일반화 내지 대중화가 어렵다고 할 수 있다. 이와 함께, 화자의 목소리를 전기신호로 변환하는 마이크에 있어 압력이 가해지면 가해진 압력에 의하여 전기적 신호를 발생시키는 PZT 센서가 응용되는 경우도 있으나, 상기 PZT 센서의 경우 주파수 대역이 좁고 음성신호 전달 능력이 낮다는 문제점이 있으며, 자력(MAGNETIC) 센서를 이용하는 경우도 있으나 이 경우 또한, 자석 및 코일이 필요하므로 이에 상당한 부피 및 무게가 요구되므로 휴대용 등에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 음성 신호 변환 및 전달 능력이 높고, 사용자의 독립적인 다중 활동에도 거의 제약이 없는 싱글크리스탈을 이용한 이어폰 겸용 귓속형 마이크 및 이에 이용되는 진동센서 마이크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 싱글크리스탈을 이용한 이어폰 겸용 귓속형 마이크는 귓속으로 전달된 성대의 진동을 센싱하는 싱글크리스탈 진동센서와 상기 진동센서에서 센싱된 성대의 진동을 전기 신호로 변환하는 변환모듈을 포함하는 진동센서 마이크; 및 상기 외부 통신 신호를 소리 신호로 변환하여 출력되는 리시버를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 본 발명은 상기 진동센서 마이크에서 출력된 전기 신호를 외부 통신 장치로 전송하며, 외부에서 수신된 외부 통신 신호를 상기 리시버로 전달하는 제어모듈을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 제어모듈은 상기 진동센서 마이크에서 출력된 상기 전기 신호를 제1디지털 신호로 변환하는 제1컨버터; 상기 제1디지털 신호를 외부로 전송하는 전송부; 및 디지털 신호로 수신된 상기 외부 통신 신 호를 전기 신호로 변환하여 상기 리시버로 출력하는 제2컨버터를 포함하여 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 싱글크리스탈 진동센서는 착용 시 외이도에 밀착되도록 상기 이어폰 겸용 귓속형 마이크의 외주면 또는 외주면 전단 상부에 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 측면의 목적을 달성하기 위한 진동센서 마이크는 귓속으로 전달된 성대의 진동을 센싱하는 싱글크리스탈 진동센서; 및 상기 진동센서에서 센싱된 성대의 진동을 전기신호로 변환하는 변환모듈을 포함하여 구성된다.

상기 본 발명에 의하면, 본질적으로 외부 잡음에 노출되는 인간의 입을 통하여 방출되는 소리를 소리 신호의 발생원으로 구성하는 것이 아니라, 인간의 성대 진동이 유스타키오관 등을 통하여 귀로 전달되는 음파 또는 소리 진동을 감지하고 이를 센싱한 신호를 발생원으로 구성함으로써, 화자의 소리를 송출함에 있어 외부 소음을 원천적으로 제거할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

이와 함께 리시버 수단이 귀속에 장착되도록 구성됨으로써, 수신 신호의 외부 소음에 대한 노출을 최소화할 수 있다.

이러한 본 발명의 구성을 통하여 사용자가 격하게 움직이거나 다른 활동을 함께 수행하는 경우에도 편의성과 휴대성을 더욱 제고시킬 수 있는 효과를 창출할 수 있으며, 특히, 헬멧 등을 착용하여야 하는 작업 현장에서도 효과적으로 작업자 간 유무선 통화를 수행할 수 있어 의사 소통의 효율을 통한 작업 효율을 증진시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본원발명의 구성을 도시하고 있는 블록도이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 이어폰 겸용 귓속형 마이크(이하 "본 발명 장치"라고 칭한다)(100)는 싱글크리스탈 진동센서(111)와 변환모듈(113)로 구성되는 진동센서 마이크(110), 리시버(120) 및 제어모듈(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 본 발명 장치(100)에 대한 구성요소는 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 하므로, 도 1에 도시된 바와 같이 진동센서마이크(110), 리시버(120) 및 제어모듈(130)이 하나의 일체화된 이어셋(EAR SET)의 형태를 가지며 그 내부의 전기 전자 소자 등으로 구성 으로 구현될 수 있음은 물론, 실시형태에 따라 도 2와 같이 이어셋의 경량화 또는 소형화 등을 위하여 진동센서마이크(110) 및 리시버(120)가 하나의 일체화된 이어셋 등의 장치(200)로 구현하고, 상기 제어모듈에 대한 구성(300)은 상기 진동센서마이크(110) 및 리시버(120)와 전기 신호적으로 연결되는 물리적으로 이원화된 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

상기 싱글크리스탈 진동센서(111)는 인간의 소리가 입을 통하여 유출되는 소리를 센싱하는 것이 아니라 유스타키오관 등을 통하여 귀로 전달되는 성대의 울림 내지 성대의 진동을 센싱하는 기능을 수행한다. 즉, 인간의 성대가 울리게 되는 경우 이에 의한 진동은 유스타키오관 또는 달팽기관 주변의 뼈에 의하여 그 진동이 전달되게 되는데 상기 싱글크리스탈 진동센서(111)는 이러한 뼈에 의한 성대의 울림을 센싱하게 된다.

이렇게 구성하는 경우, 송화자의 성대 진동분만 뼈를 통하여 마이크에 전달되어 전기 신호로 변환되고 주변의 다른 소음은 이종(異種) 임피던스 물질 간의 차이 또는 전달 매체에서의 감쇄 등으로 인하여 필터링되게 된다.

그러므로 본 발명에 의한 이어폰 겸용 귓속형 마이크는 사용자가 극심한 소음 환경에 놓여져 있거나 또는 헬멧 등을 착용한 상태에서도 외부와의 의사 소통 또는 양질의 통신 품질을 확보할 수 있게 된다.

이와 함께 본 발명에 의한 싱글크리스탈 소자를 이용한 진동센서는 아래의 표와 같이 종래 채용되는 소자와 대비하여 현저히 높은 효율을 가진다.

진동을 전기신호로 변환하는 단계에서 가장 중요한 유전율은 유전체가 전기를 유도(전하 저장)하는 정도를 의미하며, 유전율이 클수록 내부에 많은 전하 즉, 에너지를 저장하게 되므로 작은 진동에 의해서도 충분한 전기 신호를 출력할 수 있어 감도가 높아지게 된다. 압전 손실은 압전 소자의 효율, 즉 변형력에 의한 전하 발생량 또는 전기장에 의한 기계적 변형량을 나타내는 상수로서, 작을수록 손실이 작음을 의미한다.

이하에서 상기 싱글크리스탈 진동센서에 의한 센싱 동작을 간단히 등가 회로 등을 통하여 살펴보면, 첨부된 도 3과 같이 입력 진동의 변화(△p)가 발생하면 진동 소자에 변위(△d)가 발생하게 되고, 이에 의하여 진동 소자를 구성하는 전하들의 배치가 일방향 또는 다방향으로 변화하게 된다. 이러한 배치의 변화는 전위의 변화를 초래하게 되고, 소정의 임피던스 정합에 의하여 상기 전위 변화에 대응하는 출력 전압(△V)이 발생하게 된다.

한편, 상기 진동소자와 귀에 위치한 뼈 사이에 에너지가 충분히 전달되기 위해서는 진동소자와 뼈 사이의 임피던스 정합이 잘 이루어져야 하는데 이를 위해서 상기 싱글크리스탈 진동소자는 일반적인 종래의 소자와 비교하여 인체와 비슷한 임피던스를 가지고 있어 높은 전달률을 가지게 된다.

상기와 같이 싱글크리스탈 진동센서(111)에 의하여 진동이 센싱되면, 상기 센싱된 신호는 본 발명의 변환모듈(113)에서 상기 싱글크리스탈 진동센서에서 센싱된 성대의 진동을 전기 신호로 변환하게 된다. 이렇게 변환된 전기 신호는 소정의 신호 처리 등의 프로세싱 등을 통하여 본 발명에 의한 장치와 확장 가능하게 연결되는 휴대폰 등의 휴대 단말 장치 또는 통신 장치 등으로 유선 또는 무선 방식으로 전달될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 의한 상기 싱글크리스탈을 이용한 진동 센서의 경우 첨부된 도 4와 같이 음성 신호 전송에 관한 통신 대역의 거의 모든 부분을 커버링할 수 있으므로 더욱 효과적으로 인간의 음성 신호를 센싱할 수 있다.

이와 함께 첨부된 도 5와 같이 상기 싱글크리스탈 진동센서(111)가 더욱 효과적으로 상기 진동을 센싱하기 위하여 본 발명에 의한 이어폰 겸용 귓속형 마이크가 사용자 귀에 착용되는 경우 상기 싱글크리스탈 진동센서(111)는 귀의 외이도 부분에 형성되어 있는 인체의 뼈 구조에 밀착되도록 본 발명에 의한 이어폰 겸용 귓속형 마이크의 외주면 더욱 바람직하게는 외주면 전단 상부에 구비되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 싱글크리스탈 진동센서(111)가 상기 변환모듈(113)과 함께 진동 센서 마이크(110)로 구성되는 실시예에서는 상기 진동 센서 마이크(110)가 귀의 외이도 부분에 형성되어 있는 인체의 뼈 구조에 밀착되도록 상기 진동 센서 마이크(110)에 대한 구성이 본 발명에 의한 이어폰 겸용 귓속형 마이크의 외주면 더욱 바람직하게는 외주면 전단 상부에 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 장치는 헤드셋 또는 이어셋 등의 장치 말단 부위에 구비되며 인체의 귓속에 끼움식으로 삽입되는 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 도 5에 도시된 도면과 같이 본 발명은 헤드셋 또는 이어셋 등의 형태로 구성될 수 있으며, 소정의 귀 끼움 결합장치에 형성되고 개별 귀에 걸리는 형태로 구현될 수 있음은 물론, 이어폰의 형태로 귓속에 끼워지는 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 리시버(120)는 상기 외부 통신 신호를 소리 신호로 변환하여 출력하는 기능을 담당한다. 사용자가 본 발명 장치를 귀에 착용하는 경우 앞서 설명된 싱글크리스탈 진동센서 등에 의하여 송화를 수행하고, 외부에서 수신되는 통신은 상기 리시버를 통하여 수신하게 된다.

이러한 본 발명 장치를 사용자가 착용하는 것으로 소음이 심한 환경 등에 노출되어 있는 작업자 또는 임무 수행자는 상호 간 또는 지휘 본부 등과의 교신, 통신 내지 통화를 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

이와 함께, 본 발명의 상기 제어모듈(130)은 앞서 설명된 바와 같이 이어셋과 같은 단일 물리적 수단에 상기 진동센서 마이크(110)와 리시버(120)와 함께 일체형으로 구성될 수 있음은 물론, 상기 진동센서 마이크(110)와 리시버(120)로 구성된 이어셋과 전기 신호적으로 연결되는 형태의 모듈 또는 단말로 구현될 수 있음은 물론이다.

상기 제어모듈(130)은 신호 처리, 신호 전달 등을 담당하게 되는 처리 모듈에 해당하는 구성으로서, 상기 진동센서 마이크(110)에서 출력된 전기 신호를 외부 통신 장치로 전송하며, 외부에서 수신된 외부 통신 신호를 상기 리시버(120)로 전달하는 기능을 수행한다.

구체적으로 상기 제어모듈(130)은 제1컨버터(131), 전송부(133), 인터페이스(135), 수신부(137) 및 제2컨버터(139)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1컨버터(131)는 상기 진동센서 마이크(110)에서 출력된 상기 전기 신호를 제1디지털 신호로 변환하며, 상기와 같이 변환된 제1디지털신호는 상기 전송부(133)에서 상기 인터페이스(135)를 거쳐 외부 통신 장치 등으로 전송된다.

한편, 외부 통신 신호가 디지털 신호로 상기 인터페이스(135) 및 수신부(137)를 통하여 수신되는 경우 본 발명의 상기 제2컨버터(139)는 디지털 신호로 수신된 상기 외부 통신 신호를 전기 신호로 변환하여 상기 리시버(120)로 출력한다. 외부 통신 장치 등으로부터 수신되는 신호가 명령이나 임무 수행에 관련되는 경우 향후 임무 수행에 관련된 사항의 보존을 위하여 상기 수신부(137)는 외부에서 수신된 신호를 저장하는 기능을 수행하는 것이 더욱 바람직하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 구성 등에 대하여 상세히 기술하였으나, 상기 도 1 및 도 2 등에 도시된 본 발명의 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.

즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적으로 구분된 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능을 실현할 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 한다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 구성을 도시한 블록도,

도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 구성을 도시한 블록도,

도 3은 본 발명에 의한 진동 센서의 동작 관계를 도시한 등가 회로도,

도 4는 본 발명에 따른 싱글크리스탈 진동센서의 센싱 주파수 대역을 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 구성의 외형 및 결합 관계 등을 도시한 도면이다.

Claims (5)

1. 귓속으로 전달된 성대의 진동을 센싱하는 싱글크리스탈 진동센서와 상기 진동센서에서 센싱된 성대의 진동을 전기 신호로 변환하는 변환모듈을 포함하는 진동센서 마이크; 및

   외부 통신 신호를 소리 신호로 변환하여 출력되는 리시버를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글크리스탈을 이용한 이어폰 겸용 귓속형 마이크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 진동센서 마이크에서 출력된 전기 신호를 외부 통신 장치로 전송하며, 외부에서 수신된 외부 통신 신호를 상기 리시버로 전달하는 제어모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글크리스탈을 이용한 이어폰 겸용 귓속형 마이크.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제어모듈은,

   상기 진동센서 마이크에서 출력된 상기 전기 신호를 제1디지털 신호로 변환하는 제1컨버터;

   상기 제1디지털 신호를 외부로 전송하는 전송부; 및

   디지털 신호로 수신된 상기 외부 통신 신호를 전기 신호로 변환하여 상기 리시버로 출력하는 제2컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글크리스탈을 이용한 이어폰 겸용 귓속형 마이크.
4. 제 2항에 있어서, 상기 싱글크리스탈 진동센서는,

   착용 시 외이도에 밀착되도록 상기 이어폰 겸용 귓속형 마이크의 외주면 전단 상부에 구비되는 것을 특징으로 하는 싱글크리스탈을 이용한 이어폰 겸용 귓속형 마이크.
5. 귓속으로 전달된 성대의 진동을 센싱하는 싱글크리스탈 진동센서; 및

   상기 진동센서에서 센싱된 성대의 진동을 전기신호로 변환하는 변환모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글크리스탈을 이용한 진동센서 마이크.

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