JP3899103B2

JP3899103B2 - 振動板を用いた超小型骨導スピーカーおよびこれを備えた移動電話機

Info

Publication number: JP3899103B2
Application number: JP2004528915A
Authority: JP
Inventors: オグ−キ・リー; ジョー−ベ・キム
Original assignee: パイコム・コーポレーション; オレウォルフ・ユニウェル・アコースティックス・カンパニー・リミテッド; オグ−キ・リー; ジョー−ベ・キム
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: AU2003221456A8; KR100378156B1; WO2004017532A1; CN1675846A; CN100369384C; US20060165246A1; EP1532743A1; EP1532743A4; JP2005536140A; AU2003221456A1; US7319773B2

Description

本発明は、振動板を用いた超小型骨導スピーカーおよびこれを備えた移動電話機に関するもので、詳しくは、頭蓋骨をなす頭骨を直接振動することで、骨導を通して聴覚神経を刺激して音響を聴取できる振動板を用いた超小型骨導スピーカーおよびこれを備えた移動電話機に関するものである。

一般に、人間の耳に聞こえる声は、波動形態で伝達される。すなわち、人間の耳に伝達された波動形態の声が空気分子を動かして人の鼓膜を振動することで、人間は声を聞けるようになる。

より詳しく説明すると、波動形態の声は、人間の外耳道、すなわち耳孔を通して入って鼓膜を振動することで、鼓膜の内側にある内耳の各細胞が脳に振動を伝達することになり、人間は声を聞けるようになる。

ここで、人間が聞ける声の周波数の範囲は、２０Ｈｚ〜２０，０００Ｈｚである。また、人の聴覚に適正した声の範囲は、１２５Ｈｚ〜８，０００Ｈｚとして会話音域といい、人間が対話するのに主に使用される周波数の範囲は、５００Ｈｚ〜２，０００Ｈｚである。

また、正常人は、２０Ｈｚ〜２０，０００Ｈｚの全ての声を聞けるが、外耳および中耳の異常による聴覚障害者、老人性難聴者および職業性難聴者は、全ての波長または特定の波長の声をよく聞けない。

このような難聴者のための圧電素子を用いた骨導電話機および補聴器用振動子は、従来技術文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
大韓民国登録実用新案２００１年第２２１５３４号公報

前記従来技術文献によると、電気的音声信号の印加によって物理的な振動を発生する圧電素子１００と、この圧電素子１００の両側面にそれぞれ備わって、前記圧電素子１００に電気信号を印加するように導線１３０が連結される振動板１１０および電極板１２０と、前記振動板１１０と連結されて外部に振動を伝達するように密着設置される前面の接触部１４０と、前記圧電素子１００を保護支持するカバー１５０と、から構成されており、両側の振動板１１０および電極板１２０を通して印加される音声電気信号に応じて、圧電素子１００が圧電効果を用いて音声周波数による振動を発生し、外部に振動信号を発生する圧電素子を用いた骨導電話機および補聴器用振動子が開示されている。

しかしながら、前記圧電素子を用いた骨導電話機および補聴器用振動子は、理論的には可能であるが、圧電素子の特性上、高インピーダンスおよび高入力電圧を用いることで出力音圧が低く、小型化が困難であるため、実用化されるのには多くの問題点があった。

また、前述した問題点を解決するために、頭蓋骨をなす頭骨を直接振動することで、骨導を通して聴覚神経を刺激して音響を聴取できる骨導補聴器または骨導電話機が開発された。

このように頭蓋骨をなす頭骨を直接振動することで、骨導を通して聴覚神経を刺激して音響を聴取できる骨導スピーカーは、２００１年９月２１日付にて登録された別の従来技術文献に開示されている（例えば、特許文献２参照）。
大韓民国登録特許第３１０８９１号公報

上記別の従来技術文献によると、側壁および下部壁を備え、所定空間を限定するフレームと、内側周辺部が前記側壁の上部面に接合され、中央に開口部が形成されたプロテクターと、外側端が前記側壁の上端部と前記内側周辺部の下面との間に配置され、安定した振動を行いながら振動や音の振幅を軽減するダンパーと、前記空間内に位置し、前記ダンパーの内側端を支持する本体部と、この本体部と一体に形成されて下方向に延長された延長部と、磁束を集中するためのヨークと、前記延長部の内側に配置され、上部面が前記本体部の下面に密着される磁石と、前記延長部の内側に配置され、前記ヨークおよび前記磁石と共に磁気回路を構成し、上部面が前記磁石の下部面に密着される上部板と、前記開口部を通して外部に露出された上部で人体の頭部に直接的に接触される振動接触部と、前記プロテクター、前記ヨーク、前記磁石および前記上部板を一体に固定するための固定手段と、前記上部板、前記磁石の両端および前記延長部の内面の間の間隔に配置され、前記下部壁に下端が固定されたボイスコイルと、を含む骨導スピーカーが開示されている。

しかしながら、前記骨導スピーカーは、ヨーク、磁石および上部板が磁界形成部品として作用するとともに、上下に振動することで、ヨーク、磁石および上部板を振動するために高い駆動電圧が要求され、消費電力量が高くなるという問題点があった。

また、前記骨導スピーカーは、ヨーク、磁石および上部板が磁界形成部品として作用するとともに、上下に振動することで、ヨーク、磁石および上部板を振動するために高い磁界が必要になり、特定大きさ以上のヨーク、磁石および上部板が要求された。

したがって、前記骨導スピーカーは、小型化が困難であり、超小型携帯用移動電話機などの無線電話機または超小型ヘッドセット補聴器などには採用できないという問題点があった。

また、前記骨導スピーカーは、ボイスコイルをベース板に固定し、マストイド、ヨーク、磁石および上部板がボイスコイルによって発生した磁界により上下に振動するので、マストイド、ヨーク、磁石および上部板の重さによって使用者の骨導と接触するマストイドの上下振動が困難になり、マストイドの振動が使用者に正確に伝達されないという問題点があった。

また、ヨークおよび磁石などの磁界を形成するための内部部品が骨導スピーカーの上部に備わることで、外部の小さな衝撃によっても容易に故障され、製品の信頼性が低下するという問題点があった。

本発明の目的は、駆動電圧を低下して消費電力量を節減できる振動板を用いた超小型骨導スピーカーおよびこれを備えた電話機を提供することである。

本発明の他の目的は、超小型化が可能になることで、超小型携帯電話機、ヘッドセットなどに採用できる振動板を用いた超小型骨導スピーカーおよびこれを備えた電話機を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、上下振動が自由であり、信号音を正確に使用者に伝達できる振動板を用いた超小型骨導スピーカーおよびこれを備えた電話機を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、ヨークおよび磁石を下部に備えることで、外部の衝撃に対する耐性に優れた振動板を用いた超小型骨導スピーカーおよびこれを備えた電話機を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明による振動板を用いた超小型骨導スピーカーは、上部が開放された円筒状の本体と;前記本体の底面部に内設され、中央部に突出部が備わったヨークと;前記ヨークの突出部の端部と所定間隔離隔されて前記ヨークの縁部に設置されたリングタイプマグネットと;前記マグネット上に設置されたアッパープレートと;使用者の骨導と接触して前記使用者に振動を伝達するマストイドと;前記マストイドの下側に挿入されて前記本体の開放部を閉鎖する弾性材質の音響振動板と;前記マストイドに挿入された前記音響振動板の下部に挿入された補助振動板と;前記補助振動板に付着されて前記ヨークの突出部の端部とリングタイプマグネットとの間に挿入されるボイスコイルと;前記音響振動板を前記本体上に固定するフロントキャップと;前記ボイスコイルに電気信号を入力する電気信号入力部と;を備えて構成されることを特徴とする。

このとき、前記マストイドおよび補助振動板の少なくとも一部分には、使用者に伝達された振動の響きを防止するためのハウリング防止ホールがさらに形成されることが好ましい。

また、前記音響振動板は、ベリリウム銅材質により形成されることで、弾性力を倍加するように薄く加工することが容易になり、前記リングタイプマグネットは、Ｎｄ材質により形成されることで、小さな大きさでも大きな磁界を形成することができる。

また、前記電気信号入力部は、前記ボイスコイルの一端および他端に連結された引き出し線が前記本体に形成された貫通ホールを通して外部に引き出され、前記本体部の外側の連結端子と連結される。

また、本発明による移動電話機は、骨導スピーカーを備える移動電話機であって、前記骨導スピーカーは、上部が開放された円筒状の本体と、前記本体の底面部に内設され、中央部に突出部が備わったヨークと、前記ヨークの突出部の端部と所定間隔離隔されて前記ヨークの縁部上に設置されたリングタイプマグネットと、前記マグネット上に設置されたアッパープレートと、使用者の骨導と接触して前記使用者に振動を伝達するマストイドと、前記マストイドの下側に挿入されて前記本体の開放部を閉鎖する弾性材質の音響振動板と、前記マストイドに挿入された音響振動板の下部に挿入された補助振動板と、前記補助振動板に付着されて前記ヨークの突出部の端部とリングタイプマグネットとの間に挿入されるボイスコイルと、前記音響振動板を前記本体上に固定するフロントキャップと、前記ボイスコイルに電気信号を入力する電気信号入力部と、を備えて構成されることを特徴とする。

本発明によると、実質的に振動する部品は、重さの軽いボイスコイル、補助振動板およびマストイドから構成されるため、低い駆動電圧によってボイスコイル、補助振動板、音響振動板およびマストイドを容易に振動することで、ボイスコイル、補助振動板およびマストイドの振動に消費される消費電力量を節減できるという効果がある。

また、振動するボイスコイル、補助振動板およびマストイドの重さが軽くて使用者に正確な振動が伝達されるため、使用者が良質の声を聞けるという効果がある。

また、重さの軽いボイスコイル、補助振動板およびマストイドが低い磁界によっても振動するため、ボイスコイル、補助振動板およびマストイドの他に、ヨーク、マグネット、アッパープレートなどの各部品の大きさを縮小することで、超小型移動電話機、超小型ヘッドセット補聴器などに容易に採用できるという効果がある。

また、磁界を形成するためのヨーク、リングタイプマグネットおよびアッパープレートが本体の底面部に備わるため、外部の小さな衝撃によっても骨導スピーカーが容易に故障されることで、製品の信頼度が劣化されることを防止できるという効果がある。

以下、本発明の具体的な実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態による超小型骨導スピーカーの断面図で、図２は、図１に示したマストイド、音響振動板、補助振動板およびボイスコイルの拡大断面図である。

本発明による振動板を用いた超小型骨導スピーカーは、図１に示すように、超軽量化に対応してプラスチック材質からなる本体２により構成されており、この本体２は、上部が開放された円筒状に形成される。また、前記本体２の一側壁には、外部と連通された貫通ホール２０が形成され、前記本体２の外側の底面部には、連結端子２２が形成される。

このとき、前記円筒状の本体２の底面部は、縁部が陥没されるとともに、中央部に突出部５と、磁性を帯びる金属材質のヨーク４と、が備わり、このヨーク４の縁部上には、ヨークの突出部５の端部と所定間隔離隔されたＮｄ材質のリングタイプマグネット６が設置され、前記リングタイプマグネット６上には、磁性を帯びる金属材質のアッパープレート８が設置される。

また、前記プラスチック材質からなる円筒状の本体２、ヨーク４、リングタイプマグネット６およびアッパープレート８は、公知された射出成形により一体に形成される。

また、前記開放された円筒状の本体２の上部には、下部の直径が上部の直径よりも小さいプラスチック材質からなるマストイド１６が備わり、このマストイド１６の下部には、ベリリウム銅材質からなる音響振動板１４が挿入されて本体２の上面が閉鎖されており、前記マストイ１６に挿入された音響振動板１４の下部には、補助振動板１２が挿入されている。

このとき、前記マストイド１６、音響振動板１４および補助振動板１２は、プレス嵌め方式による締結構造となっており、特に、前記マストイド１６、音響振動板１４および補助振動板１２の接触部は、超音波振動接着および接着剤を用いた補強接着を行った後、約４時間の間乾燥されている。

また、ボイスコイル１０が前記補助振動板１２の下側に耐熱性ゴム系列の強力接着剤により下方に付着されることで、ボイスコイル１０の端は、ヨーク４の突出部５の端部とリングタイプマグネット６との間に挿入位置するようになる。

また、前記ボイスコイル１０の一端および他端は、ショットを防止するために表面がコーティングされた引き出し線２４によって互いに連結され、本体２に形成された貫通ホール２０を通して本体２の外側底面部に形成された連結端子２２とはんだ付けにより連結される。

また、前記本体２上に一体に位置したマストイド１６、音響振動板１４および補助振動板１２上にフロントキャップ１８が位置することで、マストイド１６、音響振動板１４および補助振動板１２を固定している。

前述した前記本体２上のマストイド１６、音響振動板１４および補助振動板１２の構造に対し、図２に基づいて説明すると、マストイド１６には、使用者の耳で響き現象が発生することを防止するための上部ハウリング防止ホール１７が形成され、前記補助振動板１２にも、使用者の耳で響き現象が発生することを防止するための下部ハウリング防止ホール１３が形成される。

また、前記音響振動板１４は、図３に示すように、ベリリウム銅材質により形成され、約１ｍｍの厚さに薄く製造して所定の弾性力を発揮するようになっている。

特に、前記音響振動板１４は、ボイスコイル１０の磁界により発生する振動をマストイド１６に正確に伝達するために、内部リング３２および外部リング３０が４個の連結部３４によって互いに連結される。

したがって、前記連結端子２２を通して外部から外部音声信号、すなわち電気的信号を印加すると、前記電気的信号は、引き出し線２４を通してボイスコイル１０に印加される。

次いで、前記ボイスコイル１０に印加された電気的信号によって、本体２の底面部に備わったリングタイプマグネット６の周辺部のアッパープレート８およびヨーク４には、フレミングの左手の法則により上下に振動する所定の物理力Ｆが発生するようになり、前記物理力Ｆによってボイスコイル１０と連結された補助振動板１２は、１次に振動するようになる。

次いで、前記補助振動板１２の１次振動は、ベリリウム銅材質からなる音響振動板１４を２次に振動するようになり、前記音響振動板１４の２次振動は、再びマストイド１６を３次に振動し、使用者の頭骨を通して人体内の聴神経を刺激して振動することで、使用者は声を聞けるようになる。

このとき、相対的に重いリングタイプマグネット６、アッパープレート８およびヨーク４が本体２の底面部に備わり、相対的に軽いボイスコイル１０、補助振動板１２、音響振動板１４およびマストイド１６が本体２の上部に備わり、フレミングの左手の法則によって発生した物理力Ｆにより上下に振動することで、低い駆動電圧によってもボイスコイル１０、補助振動板１２、音響振動板１４およびマストイド１６を容易に振動することができ、使用者に正確な振動を伝達することができる。

また、前記フレミングの左手の法則によって発生した物理力Ｆにより振動する部品、すなわち、ボイスコイル１０、補助振動板１２、音響振動板１４およびマストイド１６は、重さが軽くて低い磁界によっても駆動可能であるため、全体的に骨導スピーカーの大きさを縮小して小型化することができる。

また、前記リングタイプマグネット６、アッパープレート８およびヨーク４は、本体２の底面部に備わることで、外部の衝撃によって骨導スピーカーが容易に故障されることを防止することができる。

図４は、本発明による振動板を用いた超小型骨導スピーカーが装着された移動電話機の斜視図である。

前述した本発明による骨導スピーカー６０は、図４に示すように、液晶表示部５２、数字部５４、カバー５６を備える超小型移動電話機５０の上端に備わり、使用者の頭蓋骨をなす頭骨を直接振動することで、骨導を通して聴覚神経を刺激して音響を聴取することができる。

上述したように、本発明は、具体的な例に対してのみ説明したが、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白であり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然である。

本発明の一実施形態による超小型骨導スピーカーの断面図である。図１に示すマストイド、音響振動板、補助振動板およびボイスコイルの拡大断面図である。図１に示す音響振動板の平面図である。本発明による振動板を用いた超小型骨導スピーカーが装着された移動電話機の斜視図である。

符号の説明

２本体
４ヨーク
６リングタイプマグネット
８アッパープレート
１０ボイスコイル
１２補助振動板
１３下部ハウリング防止ホール
１４音響振動板
１６マストイド
１７上部ハウリング防止ホール
１８フロントギャップ
２０貫通ホール
２２連結端子
２４引き出し線
３０外部リング
３２内部リング
３４連結部
５０移動電話機
５２液晶表示部
５４数字部
５６カバー

Claims

上部が開放された円筒状の本体と;
前記本体の底面部に内設され、中央部に突出部が備わったヨークと;
前記ヨークの突出部の端部と所定間隔離隔されて前記ヨークの縁部上に設置されたリングタイプマグネットと;
前記マグネット上に設置されたアッパープレートと;
使用者の骨導と接触して前記使用者に振動を伝達するマストイドと;
前記マストイドの下側に挿入されて前記本体の開放部を閉鎖する弾性材質の音響振動板と;
前記マストイドに挿入された前記音響振動板の下側に挿入された補助振動板と;
前記補助振動板に付着されて前記ヨークの突出部の端部とリングタイプマグネットとの間に挿入されるボイスコイルと;
前記音響振動板を前記本体上に固定するフロントキャップと;
前記ボイスコイルに電気信号を入力する電気信号入力部と;を備えて構成され、
前記マストイドおよび補助振動板のうち少なくとも一部分には、ハウリング防止ホールがさらに形成されることを特徴とする振動板を用いた超小型骨導スピーカー。
前記音響振動板は、ベリリウム銅材質により形成されることを特徴とする、請求項１記載の振動板を用いた超小型骨導スピーカー。
前記リングタイプマグネットは、Ｎｄ材質により形成されることを特徴とする、請求項１記載の振動板を用いた超小型骨導スピーカー。
前記電気信号入力部は、前記ボイスコイルの一端および他端と連結された引き出し線が前記本体に形成された貫通ホールを通して外部に引き出され、前記本体部の外側の連結端子と連結されることを特徴とする、請求項１記載の振動板を用いた超小型骨導スピーカー。
骨導スピーカーを備える移動電話機であって、
前記骨導スピーカーは、
上部が開放された円筒状の本体と、
前記本体の底面部に内設され、中央部に突出部が備わったヨークと、
前記ヨークの突出部の端部と所定間隔離隔されて前記ヨークの縁部上に設置されたリングタイプマグネットと、
前記マグネット上に設置されたアッパープレートと、
使用者の骨導と接触して前記使用者に振動を伝達するマストイドと、
前記マストイドの下側に挿入されて前記本体の開放部を閉鎖する弾性材質の音響振動板と、
前記マストイドに挿入された音響振動板の下側に挿入された補助振動板と、
前記補助振動板に付着されて前記ヨークの突出部の端部とリングタイプマグネットとの間に挿入されるボイスコイルと、
前記音響振動板を前記本体上に固定するフロントキャップと、
前記ボイスコイルに電気信号を入力する電気信号入力部と、を備えて構成され、
前記マストイドおよび補助振動板のうち少なくとも一部分には、ハウリング防止ホールがさらに形成されることを特徴とする移動電話機。