KR102167455B1 - 골전도 스피커 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 골전도 스피커에 관한 것이다.
본 발명은 외관을 형성하는 하우징, 하우징의 하면에 설치되는 폴피스, 폴피스의 외주에 설치되는 보이스 코일을 포함하는 고정자, 폴피스 및 영구자석과 동심을 이루며 자기갭을 두고 설치되는 영구자석, 영구자석과 결합되어 진동 무게를 증가시키는 웨이트 및 영구자석과 웨이트에 부착되는 요크를 포함하는 진동자, 하우징의 하면 상에 설치되고 일부는 하우징 외부로 연장되며 보이스 코일로 신호를 전달하는 F-PCB 및 하우징의 외면에 부착되는 골전도 패드를 포함하며, 진동자의 진동이 하우징 및 골전도 패드를 거쳐 사용자의 뼈로 전달되는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.

Description

골전도 스피커{MINI BONE CONDUCTIVE SPEAKER}
본 발명은 골전도 스피커에 관한 것이다.
일반적으로, 사람이 소리를 들을 때에는 음파가 고막과 고실소골을 통해 내이로 전달됨으로써 소리를 인식할 수 있게 된다. 고막손상, 중이염 등의 질병이나 극심한 소음으로 인한 음향성 외상, 노화 등으로 인해 청력이 손실되는 경우, 통상 보청기를 사용하여 청력 손실환자의 청력을 보상하고 있다.
이러한 보청기 중에는 전기적인 신호를 진동의 신호로 변환하여 소리를 인식하는 골전도 스피커를 이용하여 청력을 편리하게 보상하고 있다. 상기 골전도 스피커는 고막의 진동에 의한 음성인식을 하는 것이 아니라, 소리의 진동을 두개골을 통하여 이소골에 전달하여 음파가 인체의 청신경으로 전달되게 하는 방식으로 되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 골전도 스피커를 도시한 도면이다. 몸체(10) 내부에 요크(11), 마그네트(12), 보이스코일(13), 하부 진동판(14), 진동스프링(15), 상부 진동판(16)이 아래쪽에서 윗쪽으로 차례로 형성되어 있다. 여기서, 무게가 상대적으로 무거운 요크(11)와 마그네트(12)를 몸체(10)의 하부에 배치하고, 무게가 상대적으로 가벼운 보이스코일(13), 하부 진동판(14), 진동스프링(15) 및 상부 진동판(16)을 몸체(10)의 상부에 배치하도록 되어 있다.
신호입력부(17)에 전기 신호가 입력되면, 상기 보이스코일(13)에서 상기 하부 진동판(14), 상기 진동 스프링(15) 및 상부 진동판(16)으로 순차적으로 진동이 전달되고, 상기 상부 진동판(16)의 진동이 사용자의 머리뼈를 통하여 인체의 청신경을 자극함으로써 소리를 들을 수 있게 된다.
종래의 기술의 경우 단단한 뼈를 진동시켜야하고, 뼈를 거치는 동안 고음 성분들이 상쇄되기 때문에 저음과 고음 성능이 좋지 않다. 또한 스피커가 피부에 부착되어 뼈를 진동시켜 소리를 내기 때문에 착용 피로도가 높아 장시간 사용이 힘들다는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허 10-2009-0052171호
본 발명은 사용자의 착용피로도를 감소시킬 수 있는 골전도 스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 외관을 형성하는 하우징, 하우징의 하면에 설치되는 폴피스, 폴피스의 외주에 설치되는 보이스 코일을 포함하는 고정자, 폴피스 및 영구자석과 동심을 이루며 자기갭을 두고 설치되는 영구자석, 영구자석과 결합되어 진동 무게를 증가시키는 웨이트 및 영구자석과 웨이트에 부착되는 요크를 포함하는 진동자, 하우징의 하면 상에 설치되고 일부는 하우징 외부로 연장되며 보이스 코일로 신호를 전달하는 F-PCB 및 하우징의 외면에 부착되는 골전도 패드를 포함하며, 진동자의 진동이 하우징 및 골전도 패드를 거쳐 사용자의 뼈로 전달되는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 폴 피스와 영구자석 주위에 자성 유체가 도포되어, 저역 공진에서 진동자의 변위 크기가 제한되는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 하우징에 부착되며, 고역 신호를 전달하는 압전소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, FPCB는 고주파수대역에서의 과전류를 방지하기 위해 압전소자로 신호를 전달하는 회로에 칩저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 하우징 외부를 감싸며 일면이 개방된 외부 구조물을 더 포함하며, 골전도 패드의 하면은 외부 구조물의 측벽에 둘러싸인 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 골전도 패드는 하우징에 부착되거나, 외부 구조물의 측벽에 가압 결합되는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 외부 구조물과 하우징 사이에 설치되는 누설음 방지 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 외부구조물의 측면에 hole을 형성하여 공기 전도를 통해서도 음향을 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 하우징은 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 골전도 스피커를 제공한다.
본 발명이 제공하는 골전도 스피커는, 진동자의 진동이 하우징과 탄성부재를 거쳐 전달됨으로써 간접적으로 골전도 진동을 발생시켜 사용자의 착용피로도를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 골전도 스피커를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 골전도 스피커의 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 골전도 스피커의 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 도면,
도 5는 자성 유체를 폴 피스와 영구자석 주변에 도포했을 때와 도포하지 않았을 때 주파수에 따른 진동가속도를 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 도면,
도 7은 압전 소자를 추가로 구비하지 않은 골전도 스피커의 주파수에 따른 음압을 나타낸 그래프,
도 8은 압전 소자를 추가로 구비한 골전도 스피커의 주파수에 따른 음압을 나타낸 그래프,
도 9는 압전 소자를 위한 칩 저항이 FPCB에 구비되는 골전도 스피커의 회로를 개략적으로 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 단면도,
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 단면도,
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 단면도,
도 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 골전도 스피커의 분해 사시도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 골전도 스피커의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 골전도 스피커는, 하면을 이루는 하부 하우징(110)과 측면과 상면을 이루는 상부 하우징(120)이 결합된 하우징 내에 부품들이 설치된다. 하부 하우징(110)의 하면에는 고정자를 형성하는 폴 피스(210), 폴 피스(210)의 외주에는 권선된 코일(220)이 결합된다. 이때, 하부 하우징(110)의 중앙에는 내측, 즉 상부로 돌출되는 원통형 결합 돌기(112)가 형성되고, 폴 피스(210) 내에 하부 하우징(110)의 결합 돌기(112)가 삽입되어 고정될 수 있다.
고정자(210, 220)와 동일 축 상에 상호 전자기력에 의해 상하로 진동하는 진동자가 배치된다. 진동자는 고정자(210, 220)와 에어갭을 가지며 배치되는 링 형상의 영구자석(310), 영구자석(310)의 외주에 결합되는 요크(320) 및 진동자의 진동력을 더하기 위해 요크(320)의 외측에 결합되는 웨이트(330)를 포함한다. 여기서 웨이트(330)는 텅스텐 재질인 것이 바람직하다. 한편, 진동자를 탄성 지지하는 탄성부재(400)가 진동자와 하우징(110, 120) 사이에 개재될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서는 상부 하우징(120)과 진동자 사이에 탄성부재(400)가 설치되는 것을 예로 들었으나, 하부 하우징(110)과 진동자 사이에 탄성부재(400)가 설치되어도 무방하다.
본 발명의 제1 실시예에서는 상, 하부 하우징(110, 120), 진동자, 고정자가 모두 원형으로 되어 있어 탄성부재(400) 역시 원형으로 외주는 상부 하우징(120)에, 중앙은 진동자에 고정되는 형상이다. 그러나, 하우징(110, 120), 진동자(310, 320, 330), 고정자(210, 220)를 사각형으로 형성할 수도 있으며, 이 때 탄성부재(400)는 2개 이상이 구비될 수 있고, 탄성부재(400)의 형상도 달라질 수 있다.
한편, 코일(220)로 전기 신호를 전달할 수 있는 F-PCB(500)가 하부 하우징(110)의 내면에 더 구비될 수 있다. F-PCB(500)의 일부는 하우징(110, 120)의 외부로 연장되며, 하우징(110, 120)의 외부로 노출되는 부분에는 외부 터미널과 전기적으로 연결되는 단자가 마련될 수 있다. 또한, 하우징(110, 120) 내에 위치하는 부분에는 보이스 코일(220)과의 연결 단자가 마련된다. 이때, 진동자가 진동하며 F-PCB(500)에 충격을 가함으로써 F-PCB(500)에 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위해 크랙방지 댐퍼(600)를 구비할 수 있다. 또한, F-PCB(500)를 하우징 외부로 인출하여 외부 터미널과 납땜 등을 할 수 있도록 안내하는 패드 플레이트(520)가 하우징(110, 120)의 일측에 설치될 수 있다.
또한, 측면과 상면을 이루는 상부 하우징(120)의 외면에는 탄성 재질로 이루어지는 골전도 패드(700)가 부착된다. 진동자가 직접적으로 골전도 진동을 발생시키는 종래의 골전도 스피커와 달리 진동자의 진동이 탄성 부재(400)와 하우징(110, 120)과 골전도 패드(700)를 거쳐 전달됨으로써 간접적으로 골전도 진동을 발생시켜 사용자의 착용피로도를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 진동자는 영구자석(310), 요크(320), 웨이트(330)로 이루어지므로, 코일이 진동하는 종래 골전도 스피커에 비해 진동자의 무게가 무거워져 종래 골전도 스피커보다 저역 성능이 향상된다는 장점이 있다.
한편 골전도 스피커의 하우징(110, 120)과 진동자가 사각형인 것이 도시되었으나, 원형이나 다른 다각형인 것도 무방하다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 골전도 스피커는 제1 실시예와 구성 요소가 모두 동일하며, 폴 피스(210)와 영구자석(310) 주위에 자성 유체(800)가 도포된다는 점이 상이하다. 골전도 스피커는 저역 공진에서 출력을 증가시킬 경우, 큰 진동가속도가 착용자의 간지러움과 통증을 유발하여 장시간 사용이 어렵기 때문에 출력을 증가시키는데 애로사항이 있다.
본 발명의 제2 실시예에서는 자성 유체(800)를 폴 피스(210)와 영구자석(310) 주변에 도포하여 진동자의 변위 크기를 제한함으로써, 공진점 부근에서 진동 가속도를 감소시킬 수 있다. 공진점에서 진동가속도가 감소하기 때문에 공진주파수 주변의 저주파수 대역의 출력을 증가시켜 저역성능을 향상시킬 수 있다.
도 5는 자성 유체를 폴 피스와 영구자석 주변에 도포했을 때와 도포하지 않았을 때 주파수에 따른 진동가속도를 나타낸 그래프이다. 빨간선으로 표시한 자성 유체를 도포하지 않았을 때보다, 파란선으로 표시한 자성 유체를 도포했을 때 공진 주파수 부근에서 진동가속도가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 도면이다. 본 발명의 제3 실시예에서는 하부 케이싱에 진동을 발생할 수 있는 압전 소자(800)가 추가되는 것 외에는 제1 또는 제2 실시예와 동일하다.
압전소자(800)는 고역 재생을 담당하여, 압전 소자가 구비되지 않은 때에 비해 고역성능을 향상시킬 수 있다.
도 7은 압전 소자를 추가로 구비하지 않은 골전도 스피커의 주파수에 따른 음압을 나타낸 그래프, 도 8은 압전 소자를 추가로 구비한 골전도 스피커의 주파수에 따른 음압을 나타낸 그래프이다. 두 그래프를 비교하면, 4kHZ 이상의 고주파수에서 압전 소자를 구비했을 때의 출력이 월등히 높아지는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 압전 소자를 위한 칩 저항이 FPCB에 구비되는 골전도 스피커의 회로를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 제3 실시예와 같이 골전도 스피커가 압전 소자를 구비할 경우, 압전 소자가 작동하는 고주파수에서 과전류를 방지하기 위해 압전 소자를 위한 전용 앰프를 구비할 수도 있으나, FPCB(500) 상에 칩 저항(504)을 구비할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 단면도이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 골전도 스피커는 하우징(110, 120) 외부를 감싸며 일면이 개방된 외부 구조물(1100, 1200)을 더 포함한다. 따라서 외부 구조물(1100, 1200)은 상면(1100)과 측벽(1200)을 구비한다. 개방된 면에는 골전도 패드(700)가 위치하게 된다. 즉, 골전도 패드(700)는 외부 구조물(1100, 1200)의 측벽(1200)에 둘러싸인 형태가 된다.
골전도 스피커(A)의 하우징(110, 120) 중에서는 평면으로 이루어지는 하부 하우징(110)보다 측벽과 상면을 구비하는 상부 하우징(120)의 강성이 높아 진동 전달에 효과적이다. 따라서 상부 하우징(120)과 골전도 패드(700)가 접촉하도록 설치되며, 상부 하우징(120)으로부터 골전도 패드(700)로 진동이 전달된다. 이때, 상부 하우징(120)과 골전도 패드(700) 사이에는 접착 물질(720)을 통해 접착된다. 접착 물질(720)은 본드 또는 양면 테이프 등이 이용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 단면도이다. 제4 실시예와 다른 구성 요소는 동일하나 골전도 패드를 고정하는 구조가 상이하다. 본 발명의 제5 실시예에서는, 외부 구조물(1100, 1200)의 측벽(1200)에 요홈부(1210)가 마련되고, 골전도 패드(700)에는 요홈부(1210) 내로 삽입되는 돌기(710)가 구비되어, 돌기(710)가 요홈부(1210) 내에 압입됨으로써 골전도 패드(700)가 고정된다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 단면도이다. 제4 실시예와 다른 구성 요소는 동일하나 외부 구조물(1100, 1200)과 골전도 스피커 사이에 누설음을 방지할 수 있는 누설음 방지 구조물(1300)을 더 구비한다는 점에서 제4 실시예와 차이가 있다. 누설음 방지 구조물(1300)은 골전도 패드(700)의 반대편인 외부 구조물(1100, 1200)과 하부 하우징(110) 사이에 설치된다. 누설음 방지 구조물(1300)은 외부 구조물(1100, 1200)과 골전도 스피커 사이의 진동을 잘 흡수할수 있도록 진동전달률이 작은 탄성체 재질로 제조되는 것이 바람직하다.
도 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 골전도 스피커를 도시한 단면도이다.제4 실시예와 다른 구성 요소는 동일하나 외부 구조물(1100, 1200)의 측벽(1200)에 음 방출홀(1220)을 구비한다는 점에서만 상이하다. 이때, 측벽(1200)에 음 방출홀(1220)을 구비함으로써 골전도 패드(700)의 진동에 의해 발생되는 음이 음 방출홀(1220)을 통해 공기전도로도 전달될 수 있다는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 외관을 형성하는 하우징;
    하우징의 하면에 설치되는 폴피스, 폴피스의 외주에 설치되는 보이스 코일을 포함하는 고정자;
    폴피스 및 보이스 코일과 동심을 이루며 자기갭을 두고 설치되는 영구자석, 영구자석과 결합되어 진동 무게를 증가시키는 웨이트 및 영구자석과 웨이트에 부착되는 요크를 포함하는 진동자;
    하우징의 하면 상에 설치되고 일부는 하우징 외부로 연장되며 보이스 코일로 신호를 전달하는 F-PCB; 및
    하우징 외부를 감싸며 일면이 개방된 외부 구조물;을 포함하며,
    골전도 패드는 외부 구조물의 측벽에 둘러싸여 있으며,
    진동자의 진동이 하우징과 골전도 패드를 거쳐 사용자의 뼈로 전달되는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커.
  2. 제1항에 있어서,
    폴 피스와 영구자석 주위에 자성 유체가 도포되어, 저역 공진에서 진동자의 변위 크기가 제한되는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커.
  3. 제1항에 있어서,
    하우징에 부착되며, 고역 신호를 전달하는 압전소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커.
  4. 제3항에 있어서,
    FPCB는 고주파수대역에서의 과전류를 방지하기 위해 압전소자로 신호를 전달하는 회로에 칩저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    골전도 패드는 하우징에 부착되거나, 외부 구조물의 일면에 가압 결합되는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커.
  7. 제1항에 있어서,
    외부 구조물과 하우징 사이에 설치되는 누설음 방지 구조물;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커.
  8. 제1항에 있어서,
    외부구조물의 측면에 음 방출홀을 형성하여 공기 전도를 통해서도 음향을 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커.
  9. 제1항에 있어서,
    하우징은 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 골전도 스피커.


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