KR101614382B1 - Bone-Conduction Type Hearing Aid Device Having Self Tuning Function - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 골전도식 청력보조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 압전소자에서 발생한 진동을 인체의 뼈를 통해 전달하여 소리를 감지할 수 있도록 하는 골전도 스피커를 이용한 청력보조장치, 예컨대 골전도식 보청기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로 사람이 소리를 느끼는 방식에는 그 경로에 따라 두 가지 방식이 있는데, 하나는 공기전도(air conduction)방식이고, 다른 하나는 골전도(bone conduction)방식이다. In general, there are two ways in which a person feels sound, depending on the route: one is air conduction and the other is bone conduction.
이 중에서, 공기전도방식은 일반적으로 공기의 파동인 소리가 고막을 통해 내이(inner ear)로 전달되는 방식이다. 통상 공기를 매질로 하여 외이도를 통과한 진동이 귀속의 고막을 진동시키고, 고막의 진동은 다시 고막 안쪽의 내이에 자리 잡고 있는 3개의 뼈를 통하여 달팽이관에 전달된다. 달팽이관에는 린바액이라는 액체가 차 있는데, 이 액체의 진동이 전기신호로 바뀌면서 청각 신경에 전달됨으로써, 사람의 뇌가 소리로 인식하게 되는 것이다. 한편, 골전도방식은 진동이 두개골(cranial bone) 및 내이골(inner ear bone)을 통해 달팽이관에 전달되고, 이것이 청각 신경을 거쳐 뇌로 전달되는 것으로서, 소리 인식 메커니즘에서 진동이 고막과 고막 속에 자리 잡고 있는 3개의 뼈를 경유하는 과정을 생략한 것이다.Among them, the air conduction method is generally a method in which the sound of the air is transmitted to the inner ear through the eardrum. The vibration of the eardrum is transmitted to the cochlea through the three bones placed in the inner part of the eardrum, and the vibration of the eardrum is transmitted to the cochlea. In the cochlea, there is a fluid called linvar fluid, which is converted into an electrical signal that is transmitted to the auditory nerves, so that the human brain is perceived as a sound. On the other hand, the bone conduction system transmits vibration to the cochlea through the cranial bone and inner ear bone, which is transmitted to the brain through the auditory nerve, where the vibration in the sound recognition mechanism is located in the eardrum and the tympanic membrane The process of passing through the three bones is omitted.
사람은 이 두 가지 방식으로 소리를 느끼는데, 이들은 상호 보완적이어서 어느 한 가지 경로에 이상이 있더라도 사람은 다른 경로를 통해 소리를 느낄 수 있다. 예컨대, 고막이나 이소골(耳小骨)에 이상이 있는 난청자라도 달팽이관과 청각 신경이 정상이라면 골 전도로, 즉 귀 주변이나 내부의 피부 표면에 가해진 진동이 두개골을 통해 달팽이관에 전해짐으로써 확실하게 소리를 들을 수 있게 되는 것이다. 이와 같은 원리를 보청기에 이용한 것으로 "압전진동을 이용한 골전도 보청기(대한민국 등록특허 제10-1109110호)"가 개시된 바 있다.One feels a sound in these two ways, which are mutually complementary, so one can feel the sound through another path, even if there is an abnormality in one path. For example, even if the hearing loss is abnormal in the eardrum or ear bone, if the cochlea and auditory nerve are normal, the bone conduction, that is, the vibration applied to the skin around the ear or inside the skin is transmitted to the cochlea through the skull, It will be possible. This principle is applied to a hearing aid, and a "bone conduction hearing aid using piezoelectric vibration (Korea Patent No. 10-1109110)" has been disclosed.
한편, 청각에 장애가 있거나 기능이 저하된 경우에도 그러한 장애나 기능 저하는 모든 주파수 영역의 소리에 대하여 고르게만 나타나는 것이 아니라, 흔히 고음/중음/저음으로 구분되는 주파수 영역에 따라 그 정도가 다르게 나타날 수 있다. 따라서, 보청기와 같은 청력보조장치는 사용자 각자의 주파수 영역별 청각 특성에 맞춰 조정되는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 조정 즉, 튜닝(Tuning) 또는 피팅(Fitting)이라 불리는 작업은 현재 시중에 판매되고 있는 보청기 제품 일부의 제품에 한하여 제공되며, 흔히 청음센터라고 불리는 특수한 장비를 가진 시설의 방문을 통해서만 수행이 가능하여 사용자의 불편이 따른다. 또한, 튜닝 작업은 청력보조장치용 스피커의 주파수 응답특성이 가청 주파수 영역을 온전히 커버하는 경우에 실질적인 효과를 기대할 수 있는데, 기존의 청력보조장치는 이를 충족하지 못하는 실정이다.On the other hand, even if the hearing impairment or the function is deteriorated, such disturbance or functional deterioration may not be uniformly expressed in all the frequency regions, but may vary depending on the frequency region classified as high / mid / low have. Therefore, it is desirable that the hearing aid such as a hearing aid is adjusted to the hearing characteristics of each user in the frequency domain. However, such an adjustment, called tuning or fitting, is only provided for products of some currently marketed hearing aid products and is only performed through visits to facilities with special equipment, often referred to as a hearing center This inconveniences the user. In addition, the tuning operation can be expected to have a substantial effect when the frequency response characteristic of the speaker for the hearing aid covers the entire audible frequency range, and the conventional hearing aid does not satisfy this requirement.
본 발명은 골전도 스피커를 이용하여 고막이나 이소골에 이상이 있는 난청자도 사용이 가능한 청력보조장치(보청기)를 제공하는 데에 목적이 있다. 특히, 넓은 주파수 영역에 대하여 우수한 응답 특성을 갖도록 구성된 골전도 스피커를 채용하여 사용자의 난청 주파수 영역별로 적절한 보완이 가능하도록 하는 데에 그 목적이 있다. 또한, 사용자의 주파수 영역별 청각 특성에 맞춘 튜닝 작업을 사용자가 스스로 수행할 수 있도록 하여 사용 편의성을 증대시키는 것을 목적으로 한다. The present invention is intended to provide a hearing aid (hearing aid) capable of using a hearing aid that has abnormalities in the eardrum or ossicles using a bone conduction speaker. In particular, it is an object of the present invention to provide a bone conduction speaker that is configured to have excellent response characteristics over a wide frequency range, thereby making it possible to appropriately supplement the user's hearing loss frequency region. Another object of the present invention is to increase the usability of the tuning operation by allowing the user to perform the tuning work according to the hearing characteristics of the user in the frequency domain.
전술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명에 따른 골전도식 청력보조장치는, 가청 주파수 대역을 나누어 구분한 적어도 둘 이상의 주파수 영역에 대하여 각각의 주파수 영역에 대한 상대적 게인을 조절하여 입력하는 음향 설정 입력부; 마이크 또는 외부 음원으로부터 음향 신호를 입력받는 음향 입력부; 상기 음향 설정 입력부를 통해 입력된 음향 설정을 저장하고, 상기 음향 설정에 따라 상기 음향 입력부에서 제공된 음향 신호를 주파수 영역별로 상대적인 세기를 조절하는 음향 조절부; 상기 음향 조절부의 출력 신호를 모든 주파수 영역에 대하여 균일한 비율로 증폭시키는 전력증폭기; 및 압전 진동 모듈을 이용하여 상기 전력증폭기를 통과한 신호에 따라 진동을 발생시키고, 상기 진동을 사용자의 두개골에 전달하여 청각에 의해 음향으로 인식되도록 하는 골전도 스피커를 포함한다.In order to solve the above-described problems, the bone conduction hearing assist device according to the present invention includes: a sound setting input unit for inputting a relative gain for each frequency region for at least two frequency regions divided by dividing an audible frequency band; A sound input unit for receiving a sound signal from a microphone or an external sound source; An acoustic control unit for storing sound settings inputted through the sound setting input unit and adjusting intensity of the sound signal provided from the sound input unit according to the sound setting in each frequency domain; A power amplifier for amplifying an output signal of the sound adjusting unit at a uniform rate with respect to all frequency ranges; And a bone conduction speaker that generates vibration according to a signal passed through the power amplifier using the piezoelectric vibration module, and transmits the vibration to the skull of the user to be recognized as sound by the auditory sense.
본 발명에 따른 골전도식 스피커는, 상기 음향 설정 입력부와 상기 음향 조절부 사이에 배치되고, 상기 음향 설정 입력부의 사용자 인터페이스를 통해 입력된 음향 설정을 집적회로인 상기 음향 조절부에 인식되는 통신 프로토콜에 따라 상기 음향 조절부로 전송하는 중앙연산유닛(CPU)을 더 포함할 수 있다.The bone-conduction speaker according to the present invention is characterized in that the sound setting input unit is disposed between the sound setting input unit and the sound adjusting unit, and the sound setting inputted through the user interface of the sound setting inputting unit is connected to a communication protocol recognized by the sound controlling unit, And a central processing unit (CPU) for transmitting the sound signal to the sound controller.
상기 전력증폭기는, 입력 신호에 대하여 서로 병렬적으로 연결된 비반전 증폭기 및 반전 증폭기를 이용한 부머를 포함할 수 있다. 또한, 상기 부머와 상기 골전도 스피커 사이에 배치되어, 상기 골전도 스피커의 압전 진동 모듈의 진동에 적합한 전압 레벨로 전압을 승압하는 변압기를 더 포함할 수도 있다.The power amplifier may include a non-inverting amplifier connected in parallel to the input signal and a boomer using an inverting amplifier. The transducer further includes a transformer disposed between the boomer and the bone conduction speaker for boosting the voltage to a voltage level suitable for the vibration of the piezoelectric vibration module of the bone conduction speaker.
상기 골전도 스피커는, 입력된 전기적 신호에 따라 진동을 발생시키는 압전 진동 모듈; 내부에 상기 압전 진동 모듈을 수용하고, 어느 한 쪽에 구멍을 갖는 하우징; 머리부와 기둥부를 가지고, 상기 머리부는 상기 구멍의 외부에 상기 하우징 표면과 간극을 두어 배치되고, 상기 기둥부는 상기 머리부로부터 상기 구멍을 관통하여 상기 하우징 내부로 연장되며, 상기 기둥부가 상기 압전 진동 모듈에 접촉하여 진동을 전달하는, 진동자; 및 상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 진동자를 상기 압전 진동 모듈 쪽으로 탄성적으로 가압하여 상기 진동자가 상기 압전 진동 모듈과의 접촉 상태를 유지하도록 하는 제 1 탄성부재;를 포함할 수 있다.The bone conduction speaker includes: a piezoelectric vibration module for generating vibration according to an input electrical signal; A housing accommodating the piezoelectric vibration module therein and having a hole on one side; And a head portion and a pillar portion, the head portion being disposed outside the hole with a gap from the housing surface, the pillar portion extending from the head portion through the hole to the inside of the housing, A vibrator that contacts the module and transmits vibration; And a first elastic member disposed inside the housing and elastically pressing the vibrator toward the piezoelectric vibrating module to maintain the vibrator in contact with the piezoelectric vibrating module.
상기 진동자는, 상기 머리부가 사용자의 귓속에 삽입되어, 외이도 주위의 두개골에 진동을 전달하도록 형성된 것일 수 있다. The vibrator may be configured such that the head portion is inserted into a user's ear and transmits vibration to the skull around the ear canal.
상기 진동자는 상기 기둥부에 결합된 스프링 스토퍼를 더 구비하고, 상기 제 1 탄성부재는 상기 하우징과 상기 스프링 스토퍼 사이에 배치된 압축 코일 스프링일 수 있다. The vibrator may further include a spring stopper coupled to the column portion, and the first elastic member may be a compression coil spring disposed between the housing and the spring stopper.
상기 압전 진동 모듈은, 압전 세라믹 디스크의 상면과 하면에 각각 상부전극과 하부전극이 마련된 압전소자; 및 상기 압전소자가 안착 되는 금속 진동판과, 상기 금속 진동판의 하부에 저밀도 유체 충전부를 제공하는 지지대 및 마감판을 갖는, 압전 모듈 베이스;를 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 기둥부는 그 단부가 상기 압전 진동 모듈의 상기 압전소자측에 접촉하고, 상기 기둥부는 그 길이 방향이 상기 압전 진동 모듈의 진동 방향과 일치하도록 배치된 것일 수 있다.The piezoelectric vibrating module includes: a piezoelectric element having an upper electrode and a lower electrode on an upper surface and a lower surface of a piezoelectric ceramic disk, respectively; And a piezoelectric module base having a metal diaphragm on which the piezoelectric element is mounted, and a support and a finishing plate for providing a low density fluid filled portion below the metal diaphragm. At this time, the column portion may be arranged so that its end portion is in contact with the piezoelectric element side of the piezoelectric vibration module, and the column portion is arranged such that its longitudinal direction coincides with the vibration direction of the piezoelectric vibration module.
상기 압전 진동 모듈과 상기 하우징 사이에 배치되어 상기 제 1 탄성부재가 가압하는 방향과 반대 방향으로 상기 압전 진동 모듈을 탄성적으로 지지하는 제 2 탄성부재를 더 포함할 수 있다.And a second elastic member disposed between the piezoelectric vibration module and the housing and elastically supporting the piezoelectric vibration module in a direction opposite to a direction in which the first elastic member is pressed.
본 발명에 따르면, 골전도 스피커를 이용하여 고막이나 이소골에 이상이 있는 난청자도 청력을 보완하는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 청력보조장치는 넓은 주파수 영역에 대하여 우수한 응답 특성을 갖도록 구성된 골전도 스피커를 채용하여 사용자의 난청 주파수 영역별로 적절한 보완이 가능하도록 하는 효과가 있다. 또한, 사용자의 주파수 영역별 청각 특성에 맞춘 튜닝 작업을 사용자가 스스로 수행할 수 있도록 하여 사용 편의성을 증대시키는 효과가 있다.According to the present invention, a hearing aid having an abnormality in the tympanic membrane or the ossicular bone using the bone conduction speaker can also achieve the effect of supplementing the hearing ability. In particular, the hearing aid according to the present invention has an effect of making it possible to appropriately supplement a user's hearing loss frequency region by employing a bone conduction speaker configured to have excellent response characteristics over a wide frequency range. Further, there is an effect that the user can perform the tuning work suited to the audible characteristic of the user in the frequency domain, thereby increasing the usability.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 청력보조장치의 구성을 보이는 블록도이다.
도 2는 상기 도 1의 실시예에서 전력증폭기의 예를 보이는 회로도이다.
도 3은 상기 도 2에 도시된 전력증폭기의 예에 따른 출력의 변화를 보인다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 청력보조장치의 이어폰의 예를 보인다.
도 5는 상기 도 4의 이어폰에 채용된 골전도 스피커의 구성을 보인다.
도 6은 상기 도 5의 골전도 스피커에서 압전 진동 모듈의 구성을 보인다.
도 7은 상기 도 5의 골전도 스피커의 일부에 대한 변형 예를 보인다. 1 is a block diagram showing a configuration of a hearing aid according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing an example of a power amplifier in the embodiment of FIG.
FIG. 3 shows a variation of the output according to the example of the power amplifier shown in FIG.
4 shows an example of an earphone of a hearing aid according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows the configuration of a bone conduction speaker employed in the earphone of FIG.
6 shows a configuration of a piezoelectric vibration module in the bone conduction speaker of FIG.
FIG. 7 shows a modification of a part of the bone conduction speaker of FIG.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여 제공된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below can be modified in various ways, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. The embodiments of the present invention are provided to clearly convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 청력보조장치의 구성을 보이는 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a hearing aid according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 골전도식 청력보조장치는, 사용자 인터페이스를 통해 사용자로부터 음향 설정을 입력받는 음향 설정 입력부(210)와, 마이크(250) 또는 외부 음원 입력 단자(240)로부터 음향 신호를 입력받는 음향 입력부, 상기 음향 설정에 따라 상기 음향 입력부에서 제공된 음향 신호를 주파수 영역별로 상대적인 세기를 조절하는 음향 조절부(230), 상기 음향 조절부(230)의 출력 신호를 모든 주파수 영역에 대하여 균일한 비율로 증폭시키는 전력증폭기(280), 그리고 압전 진동 모듈을 이용하여 상기 전력증폭기를 통과한 신호에 따라 진동을 발생시키고, 상기 진동을 사용자의 두개골에 전달하여 청각에 의해 음향으로 인식되도록 하는 골전도 스피커(101)를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the bone conduction hearing assist device includes a sound
상기 음향 설정 입력부(210) 및 상기 음향 조절부(230)에서의 음향 설정 및 조절 작업은, 가청 주파수 대역을 나누어 구분한 적어도 둘 이상의 주파수 영역에 대하여 각각의 주파수 영역에 대한 상대적 게인을 조절하는 방식으로 이루어진다. 여기서 가청 주파수 대역을 둘 이상의 주파수 영역을 어떻게 나눌 것인가에 대한 특별한 기준은 없으나, 일반적인 예로서 고음(Treble), 중음(Middle) 및 저음(Bass) 영역으로 나뉜다. 본 실시예에서도 상기 음향 조절부(230)는 주파수 영역별로 고음 조절부(231), 중음 조절부(232), 및 저음 조절부(233)을 갖는다. 또한, 상기 음향 입력부에서 스테레오 음향 신호, 즉 두 채널의 음향 신호를 입력받는 경우 이들의 균형을 조절하는 균형 조절부(234)를 가질 수 있다.The sound setting and adjusting operation in the sound
상기 음향 입력부는 외부 음원 입력 단자(240)와 마이크(250) 사이에서 이들 중 어느 하나를 선택하는 스위치(260)를 가질 수 있다. 상기 스위치(260)는 일 예로, 전자 스위치로서 소프트웨어에 의해 조작될 수 있다. 마이크(250) 입력을 기본으로 하고, 외부 음원 입력 단자(240)에 커넥터가 삽입되거나 입력 신호가 있을 경우 자동적으로 외부 음원 입력 단자(240) 쪽의 입력을 수신하도록 구성될 수도 있다. 상기 음향 입력부와 상기 음향 조절부(230) 사이에 입력 신호 증폭기(270)가 더 구비될 수도 있다.The sound input unit may have a
한편, 상기 음향 설정 입력부(210)와 상기 음향 조절부(230) 사이에 배치되고, 상기 음향 설정 입력부(210)의 사용자 인터페이스를 통해 입력된 음향 설정을 집적회로인 상기 음향 조절부(230)에 인식되는 통신 프로토콜에 따라 상기 음향 조절부(230)로 전송하는 중앙연산유닛(CPU)(220)을 더 포함할 수 있다.The
음향 설정을 입력하고 그에 따라 음향을 조절하는 과정을 살펴보면, 사용자가 고음, 중음, 및 저음 영역 중 어느 하나의 주파수 영역을 선택하고, 해당 주파수 영역에 대한 게인(Gain)을 조절하는 버튼을 입력하면, 중앙연산유닛(220)이 선택된 주파수 영역 및 게인 값에 대한 정보를 예컨대 I2C 통신 프로토콜에 따른 디지털 신호로 변환하여 상기 음향 조절부(230)에 전송한다. 이를 수신한 음향 조절부(230)는 해당 주파수 영역별로 설정된 상대적 게인 값을 저장하는데, 이는 플립플롭을 이용해 입력된 값을 래치(Latch)하는 방식으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 고음, 중음 및 저음의 주파수 영역별로 게인이 저장된 상태에서 외부 음원 또는 마이크로부터 음향 신호가 입력되면, 이를 사용자가 입력한 음향 설정에 따라 주파수 영역별로 조절하여 출력하게 된다. 전술한 바와 같이 균형 조절부(234)를 가지는 경우, 위와 같은 방식으로 좌/우 채널별 게인을 입력받아 그 출력의 세기를 조절함으로써 음 균형을 조절할 수 있다. In the process of inputting the sound setting and adjusting the sound accordingly, the user selects a frequency region of one of the high, middle, and low frequency regions, and inputs a button for adjusting a gain for the frequency region , The
본 발명에 따른 청력보조장치는 이와 같이, 사용자가 마이크 또는 외부 음원으로부터 입력된 소리를 들으면서 주파수 영역별로 게인을 조절함으로써, 자신의 청력 특성에 맞게 셀프 튜닝(Self Fitting) 할 수 있도록 제공된다. 이를 위해 전술한 음향 설정 입력부(210)와 음향 조절부(230) 등은 이어폰 형태의 골전도 스피커(101)와 별도로 마련된 본체에 마련될 수 있다. 상기 음향 설정 입력부(210)는 유선 또는 무선 리모콘과 같이 별도로 제공될 수도 있다. The hearing aid device according to the present invention is provided so that the user can self-adjust according to his or her hearing characteristics by adjusting the gain for each frequency region while listening to a sound input from a microphone or an external sound source. For this, the sound
이와 같은 셀프 튜닝 기능이 청력을 보완하는 측면에서 실질적인 효과를 내기 위해서는, 골전도 스피커(101)의 우수한 주파수 응답 특성이 요구된다. 본 발명에 따른 청력보조장치에 채용된 골전도 스피커(101)는 주파수 응답 특성이 20 ~ 20,000 Hz로서 가청 주파수 영역을 모두 커버 하므로 셀프 튜닝에 따른 실질적인 청력 보조 효과를 제공할 수 있다. 이러한 골전도 스피커(101)의 상세한 구성에 대해서는 후술하기로 한다. In order for the self-tuning function to have a substantial effect in terms of complementing the hearing, excellent frequency response characteristics of the
도 2는 상기 도 1의 실시예에서 전력증폭기의 예를 보이는 회로도이고, 도 3은 상기 도 2에 도시된 전력증폭기의 예에 따른 출력의 변화를 보인다.FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a power amplifier in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 shows a variation of output according to the example of the power amplifier shown in FIG.
상기 전력증폭기(280)는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 비반전 증폭기(280A)로 구성될 수 있다. 전력증폭기(280)에 입력된 신호가 도 3의 (a)와 같을 때, 비반전 증폭기(280A)를 통한 출력 신호는 도 3의 (b)와 같이 그 극성이 동일하며 그 진폭이 예컨대 두 배로 증폭된다. 한편, 상기 전력증폭기(280)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 부머(Boomer)라 불리는 방식의 전력증폭기를 포함하여 구성될 수도 있다. 청력보조장치의 출력을 높이는 측면에서는 부머 방식의 전력증폭기를 구비하는 것이 유리하다. 상기 부머(280B)는 입력 신호에 대하여 서로 병렬적으로 연결된 비반전 증폭기(281) 및 반전 증폭기(282)를 포함하여 구성된다. 비반전 증폭기(281)의 출력을 (+)출력 단자에, 반전 증폭기(282)의 출력을 (-)출력 단자에 연결함으로써, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 두 출력 단자 사이의 전압차는 입력 전압의 네 배에 이르게 된다. 이와 같은 방식으로 음향 출력을 높일 수 있다. The
한편, 상기 부머(280B)와 상기 골전도 스피커(101) 사이에 배치되어, 상기 골전도 스피커(101)의 압전 진동 모듈의 진동에 적합한 전압 레벨로 전압을 승압하는 변압기(290)를 더 포함할 수도 있다. The
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 청력보조장치의 이어폰의 예를 보이고, 도 5는 상기 도 4의 이어폰에 채용된 골전도 스피커의 구성을 보인다.FIG. 4 shows an example of an earphone of a hearing aid according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a configuration of a bone conduction speaker employed in the earphone of FIG.
본 실시예에 따른 골전도 스피커(101)는 압전 진동 모듈(20)과 내부에 압전 진동 모듈(20)을 수용하는 공간을 제공하는 하우징(10), 그리고 상기 압전 진동 모듈(20)의 진동을 상기 하우징(10) 외부로 전달하는 진동자(30E)를 포함한다. 여기서, 상기 하우징(10)과 진동자(30E)는 본 실시예에 따른 골전도 스피커(101)가 사용자의 귓속에 삽입될 수 있도록 작은 크기로 형성될 수 있다. 상기 진동자(30E)의 머리부(31E)는 귓속에 삽입될 수 있도록 지름이 좁은 원통형 또는 그와 유사한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 실리콘 러버(silicone rubber) 등 연질의 소재로 이루어져 상기 머리부(31E)를 감싸는 이어팁(34)을 더 포함하여 사용자의 귀에 통증을 유발하지 않도록 할 수도 있다. 상기 머리부(31E)는 이어팁(34)을 통해 사용자의 귓속, 즉 외이도 내측벽에 진동을 전달함으로써 외이도 주위의 두개골 등을 통한 골전도에 의해 소리를 전달한다.The
상기 하우징(10)은 본 도면에 도시된 것과 같이, 압전 진동 모듈(20)을 수용하고 그 바닥을 지지하는 하부 하우징(12)과, 상기 하부 하우징(12)과 결합되어 내부에 공간을 형성하며 상기 압전 진동 모듈(20)과 마주보는 쪽에 구멍이 형성된 상부 하우징(11)으로 이루어질 수 있다. 상기 상부 하우징(11)과 하부 하우징(12)은 서로 후크 결합, 나사식 결합, 끼워 맞춤 결합 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 상기 하우징(10)은 이처럼 상부와 하부로 나뉘는 것 외에, 좌우로 나뉘는 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 하우징(10)이 상부 하우징(11)과 하부 하우징(12)으로 구성된 예를 기준으로 하여 설명하기로 한다. As shown in the figure, the
상기 압전 진동 모듈(20)은 입력된 전기적 신호에 따라 진동을 발생시키는 것으로, 크게 압전소자와 상기 압전소자를 지지하는 압전 모듈 베이스로 이루어지는데, 압전 모듈 베이스가 상기 하부 하우징(12) 쪽에 수용되어 지지되고, 실제로 진동을 발생시키는 압전소자가 상기 상부 하우징(11)의 구멍과 마주보도록 배치될 수 있다. The piezoelectric vibrating
상기 진동자(30E)는 머리부(31E)와 기둥부(32)를 갖는데, 상기 머리부(31E)는 상기 하우징(10) 외부에서 사용자의 두개골과 인접한 피부에 직접 또는 간접적으로 접촉하여 진동을 전달할 수 있도록 배치 및 형성된다. 상기 기둥부(32)는 상기 머리부(31E)로부터 상기 구멍을 관통하여, 상기 압전 진동 모듈(20)까지 길게 연장되는데, 그 길이 방향이 상기 압전 진동 모듈(20)의 주된 진동 방향과 일치하도록 배치될 수 있다. 상기 기둥부(32)는 직접 또는 간접적으로 상기 압전 진동 모듈(20)과 접촉하며, 상기 압전 진동 모듈(20)에서 발생한 진동을 실질적인 감쇄 없이 상기 머리부(31E)까지 전달한다. 상기 기둥부(32)의 말단에는 스프링 스토퍼(33)가 결합될 수 있는데, 이 경우 상기 스프링 스토퍼(33)는 진동자(30E)와 압전 진동 모듈(20)의 접촉 면적을 넓게 확보해주는 역할을 겸한다. 상기 기둥부(32)의 말단에는 수나사가 형성되고, 스프링 스토퍼(33)에는 그에 대응되는 암나사가 형성되어 나사 방식으로 결합 될 수도 있다. 다만, 상기 스프링 스토퍼(33)의 결합 위치나 결합 방식이 이에 한정되는 것은 아니다. The
상기 하우징(10)과 상기 진동자(30E)의 사이, 좀 더 구체적으로 상기 상부 하우징(11)의 구멍에 인접한 부분과 상기 진동자(30E)의 스프링 스토퍼(33) 사이에는 탄성 복원력으로 상기 진동자(30E)를 상기 압전 진동 모듈(20) 쪽으로 가압하는 제 1 탄성부재의 일 예로 압축 코일 스프링(41)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 탄성부재는 한쪽은 상기 상부 하우징(11)에 의해 지지되고 다른 한쪽은 탄성 복원력에 의해 상기 진동자(30E)의 기둥부(32)를 상기 압전 진동 모듈(20)에 탄성적으로 가압하여 밀착시키는 역할을 하는 부재이다. 여기서, 제 1 탄성부재의 일 예인 압축 코일 스프링(41)은 상기 기둥부(32)의 말단에 결합된 스프링 스토퍼(33)를 상기 압전 진동 모듈(20) 쪽으로 밀어 밀착시킨다. The
상기 압축 코일 스프링(41)의 규격 및 스프링 상수는 상기 압전 진동 모듈(20)의 출력과 입력 신호의 세기, 그리고 고체전도 압전 스피커의 크기 등을 고려하여 선택될 수 있다. 사용자의 귀 속에 삽입되는 이어폰에 적합한 크기로 제작하는 본 실시예의 경우, 압축 코일 스프링(41)의 길이는 5.6mm이고, 스프링 상수 k는 약 8.8 N/cm인 것을 채용하였다. The standard and the spring constant of the
한편, 골전도 스피커(101)의 조립 시에 상기 진동자(30E)의 머리부(31E)는 상부 하우징(11)의 표면으로부터 소정의 간극을 두고 떨어져 있도록 배치된다. 상기 소정의 간극은 예컨대 0.5mm ~ 2.5mm 일 수 있다. 이때, 상기 압축 코일 스프링(41)은 초기 상태(신호 미입력 상태)에서 본래의 길이보다 약 1mm ~ 2mm 정도 압축되도록 조립될 수 있다. 조립시의 압축에 의해 발생한 복원력에 의해 상기 진동자(30E)는 압전 진동 모듈(20)에 밀착된 상태를 유지하며, 입력 신호에 따라 상기 압전 진동 모듈(20)이 상기 진동자(30E)의 기둥부(32) 길이 방향으로 진동할 때, 상기 진동자(30E)의 머리부(31E) 역시 그 방향으로 수 내지 수십 ㎛ 정도 진동하게 된다. 이러한 진동자(30E)의 진동이 사용자의 피부 및 두개골을 통해 청신경으로 전달되어 소리로 인식되는 것이다. In assembling the
도 6은 상기 도 5의 골전도 스피커에서 압전 진동 모듈의 구성을 보인다.6 shows a configuration of a piezoelectric vibration module in the bone conduction speaker of FIG.
상기 압전 진동 모듈(20)은, 크게 입력 신호에 따라 진동을 발생하는 압전소자(P)와 상기 압전소자(P)가 안착 되는 압전 모듈 베이스(B)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 압전소자(P)는 압전 물질로 이루어진 압전 세라믹 디스크(21) 및 상기 압전 세라믹 디스크(21)의 상면과 하면에 각각 마련된 상부전극(23)과 하부전극(22)을 포함하고, 상기 압전 모듈 베이스(B)는 상기 압전 소자(P)와 접하는 금속 진동판(24)과, 상기 금속 진동판(24)의 하부에 저밀도 유체 충전부(27)를 제공하는 지지대(25) 및 금속 마감판(26)을 갖는다. 상기 지지대(25)는 예컨대 원형의 링 형태로 형성되어 상기 금속 진동판(24)과 상기 금속 마감판(26) 사이에 배치됨으로써 중공을 형성하고, 이러한 중공에 저밀도 유체가 충전되어 상기 저밀도 유체 충전부(27)를 이룬다. The
상기 상부전극(23)과 하부전극(22) 사이에 입력 신호에 따른 전압이 인가되면 상기 압전 세라믹 디스크(21)가 그 두께 방향으로 압축 및 팽창을 반복하며 진동을 일으키며, 이러한 진동이 상기 금속 진동판(24)을 통해 상기 압전 모듈 베이스(B)로 전달되어 압전 진동 모듈(20) 자체에 상하 방향의 진동을 발생시킨다. 상기 압전 세라믹 디스크(21)의 두께와 상기 금속 진동판(24)의 두께를 조절함으로써 스피커 전체의 주파수 특성을 조정할 수 있으며, 상기 저밀도 유체 충전부(27)의 용적 및 밀도 등을 조절함으로써 스피커 전체의 저음 특성을 개선할 수도 있다. When a voltage according to an input signal is applied between the
상기 도 5의 실시예에서 상기 압전 세라믹 디스크(21)의 지름은 약 1 mm ~ 15 mm이고, 두께는 약 5㎛ ~ 500㎛ 일 수 있는데, 이 경우 상기 진동자(30)에는 그 상하 방향으로 진동 스트로크가 상기 압전 세라믹 디스크(21) 두께의 약 10% 정도인 진동이 발생하게 된다. 이어폰과 같은 형태의 골전도 스피커를 위한 압전 세라믹 디스크(21)의 예로서, 지름은 약 7 mm ~ 13mm, 두께는 약 100㎛ ~ 400㎛인 것을 채용할 수 있다. 한편, 상기 금속 진동판(24)으로는 100㎛ ~ 300㎛ 정도 두께의 금속판을 채용할 수 있다. 상기 금속 마감판(26)으로 여기서는 상기 금속 진동판과 유사한 두께의 금속판을 채용하였으나, 금속 마감판(26)과 지지대(25)는 상기 금속 진동판(24)과 함께 저밀도 유체 충전부(27)의 밀폐된 공간을 제공하는 것이면 충분하며, 구조물의 소재와 형상에 대한 제약은 없다. 예컨대 하우징의 일부분을 이루는 구조물이어도 무방하다. 본 실시예와 같이 이어폰 형태의 골전도 스피커에 적용하는 경우, 저밀도 유체 충전부의 용적은 압전 세라믹 디스크(21)의 크기 등에 따라 다르게 선택될 수 있으며, 예컨대 10㎣ ~ 55㎣ 정도의 체적을 가질 수 있다. 5, the piezoelectric
한편, 상기 압전 진동 모듈(20)은 상기 진동자(30)와의 접촉으로부터 상부전극(23) 등을 보호하고 진동을 증폭하는 등의 효과를 얻기 위한 보강부재(28)를 더 포함할 수 있고, 상기 보강부재(28)를 포함하여 압전 소자(P) 및 압전 모듈 베이스(B)를 둘러싸는 보호막(29)을 더 포함할 수 있다. The piezoelectric vibrating
도 7은 상기 도 5의 골전도 스피커의 일부에 대한 변형 예를 보인다. FIG. 7 shows a modification of a part of the bone conduction speaker of FIG.
상기 도 7은 상기 도 5의 골전도 스피커(101)에서 하부 하우징(12)에 압전 진동 모듈(20)이 안착된 부분의 변형 예를 보인다. 상기 압전 진동 모듈(20)은 상기 제 1 탄성부재에 의해 하부 하우징(12) 쪽으로 누르는 힘을 받는데, 그 힘으로 인해 부분적으로 파손이 일어나거나, 상기 압전 진동 모듈(20)과 하부 하우징(12) 사이의 유격으로 인해 불필요한 소음 진동이 발생하는 것을 방지하기 위해, 상기 압전 진동 모듈(20)과 상기 하부 하우징(12) 사이에 완충 작용을 하는 제 2 탄성부재를 배치할 수 있다. 상기 제 2 탄성부재로는 이하에서 예로 든 것들을 포함하여 다양한 부재가 적용될 수 있다. 7 shows a modification of the portion where the piezoelectric vibrating
도 7의 (a)는 상기 제 2 탄성부재의 일 예로 엘라스토머 패드(421)를 적용한 것이다. 상기 엘라스토머 패드(elastomer pad)(421)는 예컨대 실리콘 러버(silicone rubber)와 같이 상온에서 고무 탄성을 갖는 소재로 이루어진 것으로, 다수의 볼록한 탄성 돌기를 갖도록 성형된 것일 수 있다. 도 7의 (b)는 제 2 탄성부재의 다른 예로 판스프링(422)를 적용한 것이다. 판스프링(422)으로는 흔히 수은 전지의 전극 단자에서 볼 수 있는 형태를 가지는 것을 적용할 수 있는데, 완충 효과를 내면서 진동 감쇄가 적다는 점에서 유리하다. 도 7의 (c)는 제 2 탄성부재의 또 다른 예로 접시형 스프링(423)을 적용한 모습을 보인다. 이와 같이, 제 2 탄성부재로는 전술한 요구를 충족하는 다양한 부재가 채용될 수 있다. 7 (a) shows an
10: 하우징
11: 상부 하우징 12: 하부 하우징
20: 압전 진동 모듈 21: 압전 세라믹 디스크
22: 하부 전극 23: 상부 전극
24: 금속 진동판 25: 지지대
26: 금속 마감판 27: 저밀도 유체 충전부
30E: 진동자 31E: 머리부
32: 기둥부 33: 스프링 스토퍼
41: 압축 코일 스프링 101: 골전도 스피커
210: 음향 설정 입력부 230: 음향 조절부
280: 전력 증폭기 421: 엘라스토머 패드
422: 판스프링 423: 접시형 스프링
P: 압전 소자 B: 압전 모듈 베이스10: Housing
11: upper housing 12: lower housing
20: Piezoelectric vibration module 21: Piezoelectric ceramic disk
22: lower electrode 23: upper electrode
24: metal diaphragm 25: support
26: metal finishing plate 27: low density fluid filling portion
30E:
32: column portion 33: spring stopper
41: compression coil spring 101: bone conduction speaker
210: Sound setting input unit 230:
280: power amplifier 421: elastomer pad
422: Plate spring 423: Plate type spring
P: Piezoelectric element B: Piezoelectric module base
Claims (10)
마이크 또는 외부 음원으로부터 음향 신호를 입력받는 음향 입력부;
상기 음향 설정 입력부를 통해 입력된 음향 설정을 저장하고, 상기 음향 설정에 따라 상기 음향 입력부에서 제공된 음향 신호를 주파수 영역별로 상대적인 세기를 조절하는 음향 조절부;
상기 음향 조절부의 출력 신호를 모든 주파수 영역에 대하여 균일한 비율로 증폭시키는 전력증폭기; 및
압전 진동 모듈을 이용하여 상기 전력증폭기를 통과한 신호에 따라 진동을 발생시키고, 상기 진동을 사용자의 두개골에 전달하여 청각에 의해 음향으로 인식되도록 하는 골전도 스피커를 포함하고,
상기 골전도 스피커는,
입력된 전기적 신호에 따라 진동을 발생시키는 압전 진동 모듈;
내부에 상기 압전 진동 모듈을 수용하고, 어느 한 쪽에 구멍을 갖는 하우징;
머리부와 기둥부를 가지고, 상기 머리부는 상기 구멍의 외부에 상기 하우징 표면과 간극을 두어 배치되고, 상기 기둥부는 상기 머리부로부터 상기 구멍을 관통하여 상기 하우징 내부로 연장되며, 상기 기둥부가 상기 압전 진동 모듈에 접촉하여 진동을 전달하는, 진동자; 및
상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 진동자를 상기 압전 진동 모듈 쪽으로 탄성적으로 가압하여 상기 진동자가 상기 압전 진동 모듈과의 접촉 상태를 유지하도록 하는 제 1 탄성부재;를 포함하는,
골전도식 청력보조장치.A sound setting input unit for inputting at least two frequency regions divided by dividing an audible frequency band by adjusting a relative gain for each frequency region;
A sound input unit for receiving a sound signal from a microphone or an external sound source;
An acoustic control unit for storing sound settings inputted through the sound setting input unit and adjusting intensity of the sound signal provided from the sound input unit according to the sound setting in each frequency domain;
A power amplifier for amplifying an output signal of the sound adjusting unit at a uniform rate with respect to all frequency ranges; And
And a bone conduction speaker that generates vibration according to a signal passed through the power amplifier using a piezoelectric vibration module and transmits the vibration to a skull of a user to be recognized as sound by an auditory sense,
The bone conduction speaker includes:
A piezoelectric vibration module for generating vibration according to an input electrical signal;
A housing accommodating the piezoelectric vibration module therein and having a hole on one side;
And a head portion and a pillar portion, the head portion being disposed outside the hole with a gap from the housing surface, the pillar portion extending from the head portion through the hole to the inside of the housing, A vibrator that contacts the module and transmits vibration; And
And a first elastic member disposed inside the housing and elastically pressing the vibrator toward the piezoelectric vibrating module to maintain the vibrator in contact with the piezoelectric vibrating module.
Bone conduction hearing aid.
상기 진동자는, 상기 머리부가 사용자의 귓속에 삽입되어, 외이도 주위의 두개골에 진동을 전달하도록 형성된,
골전도식 청력보조장치.6. The method of claim 5,
The vibrator is configured such that the head portion is inserted into a user's ear and transmits vibration to a skull around the ear canal.
Bone conduction hearing aid.
상기 진동자는 상기 기둥부에 결합된 스프링 스토퍼를 더 구비하고,
상기 제 1 탄성부재는 상기 하우징과 상기 스프링 스토퍼 사이에 배치된 압축 코일 스프링인,
골전도식 청력보조장치. 6. The method of claim 5,
The vibrator further includes a spring stopper coupled to the column portion,
Wherein the first elastic member is a compression coil spring disposed between the housing and the spring stopper,
Bone conduction hearing aid.
상기 압전 진동 모듈은,
압전 세라믹 디스크의 상면과 하면에 각각 상부전극과 하부전극이 마련된 압전소자; 및
상기 압전소자가 안착 되는 금속 진동판과, 상기 금속 진동판의 하부에 저밀도 유체 충전부를 제공하는 지지대 및 마감판을 갖는, 압전 모듈 베이스;를 포함하는,
골전도식 청력보조장치. 6. The method of claim 5,
In the piezoelectric vibration module,
A piezoelectric element in which an upper electrode and a lower electrode are provided on an upper surface and a lower surface of a piezoelectric ceramic disk, respectively; And
And a piezoelectric module base having a metal diaphragm on which the piezoelectric element is mounted and a support and a finishing plate for providing a low density fluid filling portion below the metal diaphragm,
Bone conduction hearing aid.
상기 기둥부는 그 단부가 상기 압전 진동 모듈의 상기 압전소자측에 접촉하고, 상기 기둥부는 그 길이 방향이 상기 압전 진동 모듈의 진동 방향과 일치하도록 배치된 것을 특징으로 하는,
골전도식 청력보조장치.9. The method of claim 8,
Wherein the pillar portion is disposed so that its end portion is in contact with the piezoelectric element side of the piezoelectric vibration module and the pillar portion is arranged such that its longitudinal direction coincides with the vibration direction of the piezoelectric vibration module.
Bone conduction hearing aid.
상기 압전 진동 모듈과 상기 하우징 사이에 배치되어 상기 제 1 탄성부재가 가압하는 방향과 반대 방향으로 상기 압전 진동 모듈을 탄성적으로 지지하는 제 2 탄성부재를 더 포함하는,
골전도식 청력보조장치.6. The method of claim 5,
And a second elastic member disposed between the piezoelectric vibration module and the housing and elastically supporting the piezoelectric vibration module in a direction opposite to a direction in which the first elastic member is pressed.
Bone conduction hearing aid.
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JP2009111820A (en) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Nippon Mmi Technology Kk | Bone conduction earphone |
KR101391887B1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-05-07 | 주식회사 바이오사운드랩 | Fitting apparatus for hearing aid by users' participation |
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