KR20220142758A - 능동소음제어가 가능한 골전도 방식의 음향출력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 능동소음제어가 가능한 골전도 방식의 음향출력장치에 관한 것으로서, 노이즈가 입력되는 마이크; 마이크에 입력된 노이즈의 역위상을 발생시키는 ANC회로; 및 역위상을 전달받아 출력하는 골전도스피커;를 포함할 수 있다.

Description

능동소음제어가 가능한 골전도 방식의 음향출력장치{BONE CONDUCTION SOUND OUTPUT DEVICE CAPABLE OF ACTIVE NOISE CONTROL}

본 발명은 능동소음제어가 가능한 골전도 방식의 음향출력장치에 관한 것이다.

일반적으로 능동소음제어가 되는 이어폰 및 헤드폰 같은 음향출력장치는 별도로 부착되어 있는 능동소음제어용 마이크를 통해 주변 소음을 입력한 후, 그 소음을 상쇄시키는 노이즈캔슬링 회로에서 역위상으로 변환하여 음향출력장치인 스피커에서 고막을 거치기 전에 상쇄간섭을 일으켜 소음을 제거하는 음방사 형태의 소음 제거 기술이 적용된다.

종래의 골전도 음향 출력 장치는 일반적인 이어폰 및 헤드폰처럼 스피커가 공기 중에 음방사를 통해 고막에 전달되어 소리를 듣는 형태가 아닌 귀와 인접한 뼈와 피부에 골전도 전용 스피커가 진동하면서 고막이 아닌 달팽이관으로 직접 전달하여 청신경을 통해 뇌가 소리를 인지하는 형태를 갖추고 있다.

이와 같이 종래의 골전도 음향 출력 장치는 인체의 고막에 음방사를 하는 형태가 아니므로 사람이 음을 인지하는 방식이 달라 일반적인 능동소음제어 이어폰 및 헤드폰에 적용되는 방식으로는 골전도 음향출력장치에는 적용되기 어려운 것이 현실이다.

대한민국 공개특허공보 제 2017-0030224 호 (2017. 03. 17)

본 발명의 일 실시예는 골전도방식의 음향출력장치에서 노이즈를 상쇄시켜 사용자에게 소리를 전달하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 골전도방식의 음향출력장치에서 노이즈 상쇄기능이 특정 주파수 구간에서 능동적으로 개입하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 능동소음제어가 가능한 골전도 방식의 음향출력장치에 관한 것으로서, 노이즈가 입력되는 마이크; 마이크에 입력된 노이즈의 역위상을 발생시키는 ANC회로; 및 역위상을 전달받아 출력하는 골전도스피커;를 포함할 수 있다.

그리고, 제어부를 더 포함하고, 제어부는 역위상과 함께 사용자에 의해 선택된 음원을 골전도스피커에 의해 동시에 전달하도록 제어할 수 있다.

또한, 역위상은 제어부를 통해 골전도스피커로 전달되고, 제어부는 노이즈의 헤르츠(Hz)를 기준으로 복수의 기 결정된 구간으로 구분하고, 구간에 따라 역위상을 선택적으로 골전도스피커로 전달할 수 있다.

또한, 기 결정된 구간은 1kHz를 기준으로 두 구간이 구분되고, 역위상은 1kHz 미만에서 골전도스피커로 전달될 수 있다.

또한, 마이크에 입력된 노이즈는 1kHz 미만에서 골전도스피커로 전달될 수 있다.

또한, 마이크, ANC회로 및 골전도스피커를 포함하는 하우징을 더 포함하고, 하우징은 통화마이크, 충전모듈, 배터리, 블루투스 무선 IC 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부에서 수집된 소음을 기초로 역위상을 발생시켜 스피커로 전달함으로써 골전도방식의 음향출력장치에서 노이즈를 상쇄시켜 사용자에게 소리를 전달하는 능동소음제어가 가능한 골전도 방식의 음향출력장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 역위상을 기 결정된 소음구간을 구분하여 특정 주파수 구간에서 능동적으로 개입하는 능동소음제어가 가능한 골전도 방식의 음향출력장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 이어폰 또는 헤드폰을 통해 전달되는 소음(Noise) 및 음원(Sound)을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 음향출력장치의 사용시 소음 및 음원이 전달되는 것을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 역위상(Anti Noise) 및 소음을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향출력장치의 개념도,
도 5는 ANC회로의 개입 여부에 따른 그래프를 나타낸 것이고, 도 5(a)는 이어폰 또는 헤드폰을 통해 나타나는 그래프이며, 도 5(b)는 본 발명의 일 실시예인 음향출력장치를 통해 나타나는 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이어폰 또는 헤드폰과 음향출력장치를 통해 나타나는 헤르츠별 데시벨을 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향출력장치의 예상도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 종래의 이어폰 또는 헤드폰을 통해 전달되는 소음(Noise) 및 음원(Sound)을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 음향출력장치(1)의 사용시 소음 및 음원이 전달되는 것을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 공기를 통해 전달되는 소음 및 음원을 포함한 소리는 외이도(10)를 통해 고막(30)에 도달할 수 있다. 고막(30)에 도달한 소리에 의해 고막(30)이 진동되고 진동은 달팽이 관으로 전달되어 청신경을 통해 뇌가 인지함으로써 사용자는 소리를 인지할 수 있다.

종래의 이어폰 또는 헤드폰의 등의 음향장치가 전술한 방식을 통해 소리를 사용자에게 전달한다. 따라서, 소리가 고막(30)에 전달되기 전 소음에 대응되는 역위상(Anti Noise)을 가진 파장을 공기 중에 출력하여 소음과 상쇄되도록 하여 음원만 고막(30)으로 전달되도록 한다. 이를 통해 사용자는 소음이 제거된 소리를 인지할 수 있다. 그러나 이러한 방식을 통해서는 골전도 방식을 통해 소리를 전달하는 장치에는 적용하는 것이 어려움이 있어 본 발명의 음향출력장치(1)와 같은 방식을 채용할 수 있다.

본 발명의 음향출력장치(1)는 음원 및 역위상의 진동을 출력하여 사용자의 뼈와 피부를 통해 달팽이관(50)으로 직접 전달할 수 있다. 따라서, 소음이 외이도(10)를 거쳐 고막(30)에 도달 후 달팽이관(50)에 진동을 전달하여도 달팽이관(50)에 직접 전달된 역위상의 진동과 상쇄되어 사용자는 음원만 인지하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 역위상(Anti Noise) 및 소음을 나타낸 그래프이다.

도 3을 참조하면, 전술한 바와 같이 역위상의 발생은 소음에 대응되도록 발행되는 위상의 형태로 형성될 수 있다. 즉, 소음을 수집하고, 수집된 소음을 파장형태의 정보로 변환하여 이를 역으로 변환한 역위상을 형성할 수 있다. 이를 위해 소음을 수집하고 값을 변환하는 구성을 포함할 수 있다. 이러한 구성을 도 4를 통해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향출력장치(1)의 개념도이다.

도 4를 참조하면, 음향출력장치(1)는 노이즈가 입력되는 마이크(200), 마이크(200)에 입력된 소음의 역위상을 발생시키는 ANC회로(300) 및 역위상을 전달받아 출력하는 골전도스피커(100)를 포함할 수 있다. 나아가, 제어부(400)를 더 포함하고, 제어부(400)는 역위상과 함께 사용자에 의해 선택된 음원을 골전도스피커(100)에 의해 동시에 전달하도록 제어할 수 있다.

즉, 마이크(200)는 소음을 수집할 수 있고, 수집된 소음은 ANC회로(300)에 의해 소음을 기준으로 역위상이 형성되도록 하고, 이를 골전도스피커(100)로 전달할 수 있다. 한편, 골전도스피커(100)는 ANC회로(300)로부터 전달받은 역위상만을 출력할 수도 있고, 사용자의 선택에 의한 음원과 역위상을 동시에 출력할 수도 있다. 이 경우 음원은 제어부(400)를 경유하여 골전도스피커(100)로 전달되고, 상기 역위상은 ANC회로(300)로부터 골전도스피커(100)로 바로 전달되거나, 제어부(400)를 경유하여 골전도스피커(100)로 전달될 수 있다. 나아가, 골전도 스피커로부터 역위상 만을 전달하는 경우에도 ANC회로(300)를 통해 형성된 역위상은 제어부(400)를 경유해서 전달될 수 있다.

전술한 모든 예시에 있어서, 역위상은 제어부(400)를 경유해서 골전도스피커(100)로 전달될 경우에 소음의 높낮이에 따라 골전도스피커(100)에 전달여부를 결정할 수 있다. 한편으로는, ANC회로(300)가 소음의 높낮이에 따라 개입여부가 결정될 수 있다. 즉, 역위상의 형성여부가 결정될 수 있다. 이러한 제어부(400)의 제어 또는 ANC회로(300)의 개입은 소음의 특정조건에서 소음을 사용자에게 전달하기 위한 구동일 수 있다. 이는 이하의 도 5를 통해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 5는 ANC회로(300)의 개입 여부에 따른 그래프를 나타낸 것이고, 도 5(a)는 이어폰 또는 헤드폰을 통해 나타나는 그래프이며, 도 5(b)는 본 발명의 일 실시예인 음향출력장치(1)를 통해 나타나는 그래프이다.

도시된 그래프의 세로축은 소리의 크기를 나타내는 데시벨(dB)이고, 그래프의 가로축은 소리의 음역대를 높낮이로 표시한 헤르츠(Hz)이다. 도 5를 참조하면, 역위상은 제어부(400)를 통해 골전도스피커(100)로 전달되고, 제어부(400)는 노이즈의 헤르츠(Hz)를 기준으로 복수의 기 결정된 구간으로 구분하고, 구간에 따라 역위상을 선택적으로 골전도스피커(100)로 전달할 수 있다. 본 예시에서는 헤르츠의 크기에 따라 제1구간(S1) 및 제2구간(S2)으로 구분하여 표시하였으며, 1kHz 이하의 구간을 제1구간(S1), 1kHz 이상의 구간을 제2구간(S2)으로 구분하였다.

도 5(a)에 도시된 종래의 예시의 경우, 제1구간(S1) 및 제2구간(S2)에서 ANC(Active Noise Cancellation)가 개입함으로써, 소음이 제1구간(S1) 및 제2구간(S2)에 차등적이지 않고 소음의 크기나 높낮이에 관계없이 개입상태를 유지하여, 데시벨차(A1, A2)가 전구간 유사할 수 있다. 이는 파열음이나 마찰음과 같은 주변의 위험이 발생할 수 있는 비교적 큰 에너지에 의해 발생하는 고음의 소음구간에도 ANC의 개입에 의해 사용자가 소음을 인지하지 못할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예인 음향출력장치(1)는 상기 고음의 소음구간에는 ANC의 개입을 제한하여 사용자가 소음을 인지할 수 있도록 한다. 본 예시에서는 상기 고음구간을 1kHz 이상의 구간을 예로 하였으나, 이에 한정되지 않고 제조시 또는 사용중 사용자에 의해 선택적으로 결정가능하다.

이러한 기 결정된 구간으로 구분되는 구간은 1kHz를 기준으로 두 구간이 구분되고, 역위상은 1kHz 미만에서 골전도스피커(100)로 전달될 수 있다. 도 5(b)를 참조하면, 골전도스피커(100)는 데시벨차를 1kHz 미만의 소음구간에서 형성되도록 결정된 예시이다. 이는 도 5(a)에서 소음의 높낮이 기준으로 전구간에 걸쳐 ANC의 개입이 되어 데시벨차(B1)가 형성되는 형태와는 다를 수 있다.

전술한 바와 같이 마이크(200)에 입력된 노이즈는 1kHz 미만에서 골전도스피커(100)로 전달될 수도 있고, ANC회로(300)에 의해 역위상으로 변환된 신호가 제어부(400)로 전달되고 제어부(400)로부터 골전도스피커(100)로의 전달여부가 결정될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이어폰 또는 헤드폰과 음향출력장치(1)를 통해 나타나는 헤르츠별 데시벨을 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예인 음향출력장치(1)는 제1구간(S1)에서 이어폰과의 소음상쇄효과가 유사할 수 있다. 그러나 제2구간(S2)인 상대적으로 고음구간에서는 음향출력장치(1)에서 ANC의 개입이 중단됨으로서 소음의 유입을 허용하고 사용자는 소음을 인지할 수 있게 된다. 이는 제2구간(S2)에 해당하는 고음의 소음에 한정하여 허용하는 것이고 저음의 소음은 ANC의 개입이 수행될 수 있다. 따라서, 종래의 이어폰을 통한 ANC의 지속적인 개입에 의한 데시벨과는 사용자가 인지하는 소리의 데시벨은 특히 고음영역(예를 들어, 제2구간(S2))에서 데시벨차(C1)가 있을 수 있다.

예를 들어 제1구간(S1)의 소음 및 제2구간(S2)의 소음이 동시에 복합적으로 전달되는 경우에는 제2구간(S2)의 소음에 대해서만 소음의 유입을 허용하고, 제1구간(S1) 내의 소음은 ANC회로(300)에서 역위상을 형성함으로써 상쇄시킬 수 있다. 즉, 마이크(200)를 통해 수집되는 소음은 선별적이지 않고 모든 소음영역을 다 수집하되, ANC회로(300)에서 기 결정된 헤르츠 이내의 소음에 대해서만 역위상을 형성할 수 있다.

다른 예로는, 모든 음역대의 소음에 대하여 역위상을 형성하되 제어부(400)에서 기 결정된 구간에 속한 소음에 대해서만 역위상을 형성하여 골전도스피커(100)로 전달할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향출력장치(1)의 예상도이다.

도 7을 참조하면, 음향출력장치(1)는 전술한 바와 같이 마이크(200), ANC회로(300) 및 골전도스피커(100)를 포함할 수 있다. 상기의 구성은 사용자에게 착용이 용이하도록 이를 수용하는 하우징(500)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 하우징(500)에는 수용부가 하나 이상 마련되고, 수용부는 제1수용부(1a) 및 제2수용부(1b)를 포함하며, 수용부에는 통화마이크(200), 충전모듈, 배터리, 블루투스 무선 IC 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

도시된 예시는 하나의 예로, 도 7에 표시된 형태에 한정되지 않고 다양한 형태의 하우징(500)으로 구성될 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1 : 음향출력장치
1a : 제1수용부
1b : 제2수용부
10 : 외이도
30 : 고막
50 : 달팽이관
100 : 골전도스피커
200 : 마이크
300 : ANC회로
400 : 제어부
500 : 하우징
S1 : 제1구간
S2 : 제2구간
A1, A2, B1, C1 : 데시벨차

Claims (6)

1. 노이즈가 입력되는 마이크;
   상기 마이크에 입력된 상기 노이즈의 역위상을 발생시키는 ANC회로; 및
   상기 역위상을 전달받아 출력하는 골전도스피커;를 포함하는, 음향출력장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 역위상과 함께 사용자에 의해 선택된 음원을 상기 골전도스피커에 의해 동시에 전달하도록 제어하는, 음향출력장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 역위상은 상기 제어부를 통해 상기 골전도스피커로 전달되고,
   상기 제어부는 상기 노이즈의 헤르츠(Hz)를 기준으로 복수의 기 결정된 구간으로 구분하고, 구간에 따라 상기 역위상을 선택적으로 상기 골전도스피커로 전달하는, 음향출력장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 기 결정된 구간은 1kHz를 기준으로 두 구간이 구분되고, 상기 역위상은 상기 1kHz 미만에서 상기 골전도스피커로 전달되는, 음향출력장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 마이크에 입력된 상기 노이즈는 1kHz 미만에서 상기 골전도스피커로 전달되는, 음향출력장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 마이크, 상기 ANC회로 및 상기 골전도스피커를 포함하는 하우징을 더 포함하고,
   상기 하우징은 통화마이크, 충전모듈, 배터리, 블루투스 무선 IC 중 하나 이상을 더 포함하는, 음향출력장치.
   

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