KR102359696B1 - 골전도 라우드스피커 - Google Patents

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Abstract

골전도 스피커의 음질을 개선하는 것에 관한 방법들 및 장치가 본 명세서에 기술된다. 골전도 스피커의 음질은 진동 생성 방식들과 진동 전달 구조들을 설계하여 골전도 스피커의 음향 생성, 음향 전달 및 음향 수신 과정에서 조정된다.

Description

골전도 라우드스피커
본 발명은 일반적으로 골전도 스피커(bone conductor speaker)와, 음질, 특히 중저음의 음질을 개선하기 위한 골전도 스피커의 특정 설계들에 관한 것이고, 음향 누출을 감소시키는 것과, 골전도 스피커 착용시의 사용자의 안락감을 향상시키는 방법들에 관한 것이다.
일반적으로, 진동들이 외이도로부터 공기에 의해 고막으로 전달될 수 있기 때문에 음향을 들을 수 있다. 그런 다음 고막의 진동들은 청각 신경들을 자극하여 사람이 음향의 진동들을 인지할 수 있게 한다. 골전도 스피커는 사람의 피부, 피하 조직들 및 뼈들을 통해 청각 신경들에 진동들을 전달하여 사람이 음향을 들을 수 있게 한다.
본 개시내용은 고성능 골전도 스피커와, 특정 설계들을 통해 골전도 스피커의 음질을 개선하는 방법들에 관한 것이다. 골전도 스피커는 진동 유닛, 및 진동 유닛에 연결되는 헤드셋 받침대(headset bracket)를 포함할 수 있다. 진동 유닛은 적어도 하나의 접촉면을 포함할 수 있다. 접촉면은 사용자와 적어도 부분적으로 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 진동 유닛의 접촉면과 사용자 사이의 압력은 제 1 임계값보다 크고 제 2 임계값보다 작을 수 있다. 진동 유닛의 접촉면과 사용자 사이의 압력은 제 3 임계값보다 크고 제 4 임계값보다 작을 수 있다. 바람직하게, 제 1 임계값은 제 3 임계값보다 클 수 있고, 제 1 임계값은 고주파 신호들의 전송 효율을 개선할 수 있고, 고주파 신호들의 음질을 개선할 수 있고; 바람직하게는, 상기 제 3 임계값은 진동 유닛의 접촉면이 사용자와 접촉하게 하는 최소의 힘일 수 있고; 제 4 임계값은 진동 유닛의 접촉면이 사용자에게 고통스럽게 느낄 수 있게 할 수 있는 최소의 힘일 수 있고; 바람직하게는, 상기 제 2 임계값은 제 4 임계값보다 작을 수 있으며, 저주파 신호들의 전송 효율 및 저주파수 신호들의 음질을 개선할 수 있고; 바람직하게는, 제 1 임계값은 0.2N일 수 있고; 제 2 임계값은 1.5N일 수 있고; 제 3 임계값은 0.1N일 수 있고; 제 4 임계값은 5N일 수 있다. 골전도 스피커의 음질은 진동 유닛의 접촉면 상의 압력 분포와 관련될 수 있다. 골전도 시스템의 주파수 응답 곡선은 접촉면 상의 각 지점의 주파수 응답 곡선들의 중첩일 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉면과 사용자 사이의 압력은 0.1N 내지 5N일 수 있고; 바람직하게는, 압력이 0.2N 내지 0.4N일 수 있고; 보다 바람직하게는, 압력이 0.2N 내지 3N일 수 있고; 더욱 바람직하게는, 압력이 0.2N 내지 1.5N일 수 있으며; 더욱 더 바람직하게는, 압력이 0.3N 내지 1.5N일 수 있다.
일 실시예에서, 본 개시내용은 음향 누출을 감소시키기 위한 골전도 스피커에 관한 것이다. 골전도 스피커는 진동 유닛을 포함할 수 있다. 진동 유닛은 접촉면을 적어도 포함할 수 있다. 접촉면은 사용자와 적어도 부분적으로 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 접촉면은 적어도 제 1 접촉 영역 및 제 2 접촉 영역을 포함할 수 있다.
대안적으로, 제 1 접촉 영역은 음향 안내 홀(sound guiding hole)을 포함할 수 있다. 음향 안내 홀은 누출된 음향의 음향파들과 중첩하도록 하우징의 외부의 진동 유닛의 하우징 내에 음향파를 안내할 수 있다. 대안적으로, 진동 유닛의 하우징의 측면은 적어도 하나의 음향 안내 홀을 포함할 수 있다. 음향 안내 홀은 음향파를 진동 유닛의 하우징 외부로 안내할 수 있으며, 음향파는 음향 누출을 제어하기 위해 누출된 음향의 음향파들과 중첩될 수 있다. 캐비티는 제 1 접촉 영역 아래에 위치될 수 있다. 패널이 제 2 접촉 영역 아래에 부착될 수 있거나, 패널이 제 2 접촉 영역일 수 있다. 선택적으로, 제 2 접촉 영역은 제 1 접촉 영역 외부로 돌출할 수 있다. 제 1 접촉 영역은 적어도 사용자와 접촉하지 않는 부분을 포함할 수 있으며, 음향 안내 홀은 사용자와 접촉하지 않는 부분에 위치될 수 있다. 제 2 접촉 영역은 사용자와 더 밀접하게 접촉할 수 있고, 제 2 접촉 영역과 사용자 사이의 접촉력은 제 1 접촉 영역의 접촉력보다 클 수 있다. 선택적으로, 패널 및 제 2 접촉 영역의 형상들 및 면적들은 동일하거나 상이할 수 있고, 제 2 접촉 영역 상의 패널의 돌출 영역은 제 2 접촉 영역의 면적보다 클 수 없다.
다른 실시예에서, 본 개시내용은 음질을 개선하기 위한 골전도 스피커에 관한 것이다. 골전도 스피커는 하우징, 변환기 및 제 1 진동 전도판을 포함할 수 있다. 제 1 진동 전도판은 변환기와 물리적으로 연결될 수 있다. 제 1 진동 전도판은 하우징과 물리적으로 연결될 수 있다. 변환기는 적어도 하나의 공진 피크를 생성할 수 있다.
선택적으로, 변환기는 진동 보드 및 제 2 진동 전도판을 포함할 수 있다. 변환기는 적어도 하나의 음성 코일 및 적어도 하나의 자기 회로 시스템을 포함할 수 있다. 음성 코일은 물리적인 방법들로 진동 보드와 연결될 수 있으며, 자기 회로 시스템은 제 2 진동 전도판과 물리적으로 연결될 수 있다. 진동 보드의 강성 계수가 제 2 진동 전도판의 강성 계수보다 클 수 있다. 제 1 진동 전도판 및 제 2 진동 전도판은 탄성판들일 수 있다. 선택적으로, 적어도 2개의 제 1 막대들이 제 1 진동 전도판의 중심에서 만날(converge) 수 있다. 바람직하게는, 제 1 진동 전도판의 두께가 0.005mm 내지 3mm일 수 있고; 보다 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 2mm일 수 있고; 더욱 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 1mm일 수 있고; 더욱 더 바람직하게는, 두께가 0.02mm 내지 0.5mm일 수 있다.
다른 실시예에서, 본 개시내용은 음질을 개선하기 위한 골전도 스피커에 관한 것이다. 골전도는 진동 유닛을 포함할 수 있다. 진동 유닛은 하나의 접촉면을 적어도 포함할 수 있다. 접촉면은 사용자와 적어도 부분적으로 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 접촉면은 압력이 접촉면 상에 불균일하게 분포될 수 있도록 구배 구조(gradient structure)를 가질 수 있다.
대안적으로, 접촉면의 구배 구조는 접촉면 상의 압력 분포를 불균일하게 할 수 있다. 불균일한 압력 분포는 접촉면의 접촉 지점들이 상이한 주파수 응답 곡선들을 가지게 할 수 있다. 각 지점의 주파수 응답 곡선은 접촉면의 주파수 응답 곡선을 생성하도록 중첩될 수 있다. 사용자를 향한 접촉면의 한 측면은 구배 구조를 가질 수 있다. 구배 구조는 적어도 하나의 볼록부를 포함할 수 있다. 대안적으로, 구배 구조는 적어도 하나의 오목 구조를 포함할 수 있다. 구배 구조는 사용자를 향한 접촉면의 측면의 중심 또는 에지에 위치될 수 있다. 대안적으로, 구배 구조는 사용자에 대향하는 접촉면의 측면 상에 위치될 수 있다. 구배 구조는 적어도 하나의 볼록부 또는 적어도 하나의 오목부를 포함할 수 있다.
본 개시내용은 예시적인 실시예들에 의해 더 기술된다. 이들 예시적인 실시예들은 도면들을 참조하여 상세하게 기술된다. 도면들은 비례적이지 않다. 이들 실시예들은 도면들의 여러 관점들을 통해 동일한 참조 번호들이 유사한 구조들을 나타내는 비-제한적인 예시적인 실시예들이다.
도 1은 사용자의 귀가 청각을 생성하게 하는 골전도 스피커의 프로세스를 도시한 도면.
도 2a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 예시적인 구성을 도시한 도면.
도 2b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 예시적인 구조를 도시한 도면.
도 2c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 예시적인 구조를 도시한 도면.
도 3a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 등가 진동 모델을 도시한 도면.
도 3b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 응답 곡선을 도시한 도면.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 음향 진동 전송 시스템을 도시한 예시도.
도 5a 및 도 5b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커 패널의 결합들의 상면 및 측면을 각각 도시한 도면들.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 골전도 스피커가 작동할 때 골전도 스피커의 진동 응답 곡선을 도시한 도면.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 골전도 스피커가 작동할 때 골전도 스피커의 진동 응답 곡선을 도시한 도면.
도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 구조를 도시한 도면.
도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선을 도시한 도면.
도 11은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 생성 및 전달 시스템의 등가 모델을 도시한 도면.
도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 구조를 도시한 도면.
도 13a 및 도 13b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 응답 곡선들을 도시한 도면들.
도 14a 및 도 14b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 클램핑력을 측정하는 방법을 도시한 도면들.
도 14c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 응답 곡선을 도시한 도면.
도 15는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 클램핑력 조정 방법을 도시한 도면.
도 16a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 유닛의 접촉면 구조를 도시한 도면.
도 16b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 응답 곡선을 도시한 도면.
도 17은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 유닛의 접촉면 구조를 도시한 도면.
도 18a 및 도 18b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커 및 조합된 진동 유닛의 구조들을 도시한 도면들.
도 19는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선을 도시한 도면.
도 20은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커 및 조합된 진동 유닛의 구조를 도시한 도면.
도 21a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커의 진동 유닛의 등가 진동 모델을 도시한 도면.
도 21b는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 응답 곡선을 도시한 도면.
도 21c는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 응답 곡선을 도시한 도면.
도 22a는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 구조를 도시한 도면.
도 22b는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 응답 곡선을 도시한 도면.
도 22c는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 음향 누출 곡선을 도시한 도면.
도 23은 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 구조를 도시한 도면.
도 24a는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 응용 시나리오를 도시한 도면.
도 24b는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 응답 곡선을 도시한 도면.
도 25는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 구조를 도시한 도면.
도 26은 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 패널 구조를 도시한 도면.
도 27은 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 접촉면 외측의 구배 구조들을 도시한 도면.
도 28a 및 도 28b는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 응답 곡선들을 도시한 도면들.
도 29는 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 접촉면 내측의 구배 구조들을 도시한 도면.
도 30은 본 개시내용의 일 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 구조를 도시한 도면.
본 개시내용에 따른 일부 실시예들의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 예시하기 위해, 실시예들에 기술된 도면들이 간략하게 설명된다. 명백하게, 도면들의 다음의 설명은 본 개시내용의 일부 실시예들에 불과할 뿐, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것이 아닐 수 있다. 당업자는 창의적인 노력이 없이 본 개시내용에 기초한 다른 유사한 응용들에 이들 도면들을 적용할 수 있다.
명세서 및 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다르게 분명히 지시하지 않는 한 복수 대상들을 포함한다. 일반적으로, 용어 "포함하는(comprising)" 및 "포함한다(include)"는 명확하게 식별된 단계들 및 요소들만을 포함하며, 이들 단계들 및 요소들은 배타적인 목록의 요소들을 구성할 수 없으며, 방법 또는 장치는 다른 단계들 또는 요소들을 포함할 수도 있다. 용어 "~에 기초하는(based on)"은 "적어도 부분적으로 ~에 기초하는(based at least partially on)"를 의미한다. 용어 "실시예(an embodiment)"는 "적어도 하나의 실시예(at least one embodiment)"를 의미하고; 용어 "다른 실시예(another embodiment)"는 "적어도 하나의 추가 실시예(at least one furtherembodiment)"를 의미한다. 다른 용어들의 정의들은 아래 설명들에서 제공된다.
골전도에 관한 관련 기술들에 대한 설명에서, 용어 "골전도 스피커(bone conduction speaker)" 또는 "골전도 헤드셋(bone conduction headset)"이 이용될 수 있다. 설명은 단순히 골전도 응용들의 형태일 뿐이며, 당업자라면 "스피커(speaker)" 또는 "헤드셋(headset)"을 "플레이어(player)", "보청기(hearing aid)" 등과 같은 다른 유사한 단어들로 대체할 수도 있다. 실제로, 본 개시내용의 다양한 실시예들은 스피커들 이외의 청각 장치들에 용이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 골전도 스피커의 기본 원리들을 이해한 후에, 당업자는 다양한 형태들 및 세부 사항들에서 수정 및 변경을 할 수 있다. 특히, 골전도 스피커가 주변 환경으로부터 음향을 수신하여 처리하는 기능을 갖는다면, 스피커는 보청기로 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로폰은 사용자 또는 마이크로폰의 착용자의 음향을 픽업할 수 있고, 알고리즘(또는 생성된 전기 신호)에 따라 처리될 수 있는 음향은 골전도 스피커에 전송될 수 있다. 즉, 골전도 스피커에 집음 기능이 추가되어 음향이 처리된 후 사용자 또는 착용자에게 음향을 전송함으로써, 골전도 스피커가 골전도 보청기의 기능을 달성할 수 있다. 단지 예로서, 알고리즘은 잡음 소거, 자동 이득 제어, 음향 피드백 억제, 넓은 다이내믹 레인지 압축, 능동 환경 인식, 능동 소음-방지, 방향 치료(directional treatment), 이명 치료, 다중-채널 넓은 다이내믹 레인지 압축, 능동 휘슬 억제(active whistle suppression), 볼륨 조정 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
골전도 스피커는 뼈를 통해 사람의 청각 시스템에 음향을 전달할 수 있고, 그 후에 청각이 생성될 수 있다. 도 1은 골전도 스피커가 청각을 생성하는 프로세스를 도시한다. 프로세스는 다음 단계를 포함할 수 있다. 단계(101)에서, 골전도 스피커는 오디오 정보를 포함하는 신호들을 얻거나 생성할 수 있다. 단계(102)에서, 골전도 스피커는 신호들에 따라 진동들을 생성할 수 있다. 단계(103)에서, 진동들은 전달 시스템에 의해 센서 단자(104)에 전송될 수 있다. 일부 실시예들에서, 골전도 스피커는 오디오 정보를 포함하는 신호들을 픽업하거나 생성할 수 있고, 변환기에 의해 오디오 정보를 음향 진동들로 변환할 수 있다. 그러면 음향이 사람의 감각 기관들에 전송되어 음향이 들릴 수 있다. 일반적으로, 상술한 청각 시스템, 감각 기관들 등은 인간 또는 동물의 일부일 수 있다. 아래의 골전도 스피커의 설명들은 사람에 제한되지 않고 다른 동물들에도 적용될 수 있음을 유념해야 한다.
골전도 스피커의 기능 프로세스에 대한 상기 설명은 단지 구체적인 실시예일 뿐이며, 이는 실행 가능한 유일한 구현으로 간주될 수 없다. 당연히, 당업자에 의해, 골전도 스피커의 기본 원리들을 이해한 후에, 골전도 스피커의 실시예의 구현 및 단계들에 대한 다양한 수정들 및 변경들이 이루어질 수 있지만, 이러한 변경들 및 수정들은 상술된 본 개시내용의 범위 내에 있다. 예를 들어, 단계(101)와 단계(102) 사이에 신호 수정 또는 신호 강화의 추가 단계가 추가될 수 있다. 추가 단계는 특정 알고리즘들 또는 파라미터들에 따라 단계(101)에서 획득된 신호를 강화하거나 수정할 수 있다. 또한, 단계(102)와 단계(103) 사이에 추가 단계가 추가될 수도 있다. 추가 단계는 단계(101)의 오디오 신호 또는 환경 파라미터들에 따라 단계(102)에서 생성된 진동을 수정하거나 강화할 수 있다. 유사하게, 진동 강화 또는 진동 수정의 추가 단계, 예를 들면, 잡음 소거, 자동 이득 제어, 음향 피드백 억제, 넓은 다이내믹 레인지 압축, 능동 환경 인식, 능동 소음-방지, 방향 치료, 이명 치료, 다중-채널 넓은 다이내믹 레인지 압축, 능동 휘슬 억제, 볼륨 조정 등, 또는 이들의 조합이 단계(103)와 단계(104) 사이에서 구현될 수 있다. 수정들 및 변경들은 본 개시내용의 범위 내에 있다. 본 명세서에 기술된 방법들 및 단계들은 임의의 적절한 순서로 수행되거나 동시에 수행될 수 있다. 또한, 본 요지의 정신 및 범위를 벗어나지 않고, 임의의 한 방법으로부터 개별 단계가 삭제될 수 있다. 상술한 임의의 실시예들의 모든 양태들은 원하는 효과들을 잃지 않으면서 추가 실시예들을 구성하기 위해 서로 조합될 수 있다.
구체적으로, 단계(101)에서, 골전도 스피커는 음향 정보를 포함하는 신호들을 다른 방식들로 얻거나 생성할 수 있다. 음향 정보는 특정 데이터 형식들을 갖는 비디오 파일들 또는 오디오 파일들을 지칭할 수 있고, 특정 접근법들을 통해 최종적으로 음향으로 변환될 수 있는 일반 데이터 또는 파일들을 지칭할 수도 있다. 음향 정보를 포함하는 신호들은 골전도 스피커 자체의 메모리 유닛으로부터 검색될 수 있거나, 골전도 스피커 외부의 정보 생성 시스템, 저장 시스템, 또는 전달 시스템으로부터 검색될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 음향 신호들은 전기 신호, 광학 신호, 자기 신호, 기계 신호 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 원칙적으로, 신호들이 진동들을 생성하는데 이용될 수 있는 음향 정보를 포함하는 한, 음향 신호들로서 처리될 수 있다. 신호들은 하나의 신호원에 제한되지 않을 수 있으며 여러 신호원들에서 온 것일 수 있다. 다중 신호원들은 서로 독립적이거나 종속적일 수 있다. 음향 신호들을 생성하거나 전송하는 접근법들은 유선이거나 무선일 수도 있고 실시간일 수도 있고 지연될 수도 있다. 예를 들어, 골전도 스피커는 유선 또는 무선으로 음향 정보를 포함하는 신호들을 수신하거나 저장 매체에서 직접 데이터를 얻고 음향 신호들을 생성할 수 있다. 골전도 보청기들은 주변 환경으로부터 음향을 픽업하는 구성요소를 포함할 수 있으며, 음향의 기계적 진동을 전기 신호들로 변환한 다음 전기 신호들을 증폭기들을 통해 처리하여 특별한 요건들을 충족시킬 수 있다. 유선 연결들은 금속 케이블들, 광 케이블들 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 동축 케이블들, 통신 케이블들, 가요성 케이블들, 나선형 케이블들, 비금속 외피 케이블들, 금속 외피 케이블들, 더 많은 코어 케이블들, 트위스트 페어 케이블들, 리본 케이블들, 차폐 케이블들, 원격통신 케이블들, 페어 케이블들, 병렬 트윈-코어 와이어, 및 트위스트 페어를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
상술한 예들은 예시적인 목적들로 이용될 수 있다. 유선 연결들은 전기 또는 광학 신호 전송을 위한 다른 타입들의 캐리어들과 같은 다른 타입들을 포함할 수 있다. 무선 접속들은 무선 통신, 자유-공간 광 통신, 음성 통신, 전자기 유도 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신은 IEEE802.11, IEEE802.15(블루투스 및 지그비 기술 등과 같이), 제 1 세대 이동 통신 기술, 제 2 세대 이동 통신 기술(예를 들면, FDMA, TDMA, SDMA, CDMA, and SSMA 등), 범용 패킷 무선 서비스 기술, 제 3 세대 이동 통신 기술(CDMA2000, WCDMA, TD-SCDMA 및 WiMAX와 같이), 제 4 세대 이동 통신 기술(TD-LTE 및 FDD-LTE 등과 같이), 위성 통신(GPS 기술 등과 같이), 근거리 통신(NFC) 기술 및 ISM 대역에서 작동하는 다른 것(예를 들면, 2.4GHz 등)을 포함할 수 있고; 자유-공간 광 통신은 가시 광선, 적외선 신호들 등을 포함할 수 있고; 음성 통신은 음파 신호들, 초음파 신호들 등을 포함할 수 있고; 전자기 유도는 근거리 통신 기술을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 상술한 예들은 설명의 목적으로 이용되며, 무선 매체들은 또한 다른 타입들, 예를 들어 Z-파 기술, 민간 및 군사용 다른 유료 무선 주파수 대역들, 또는 다른 무선 주파수 대역들 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어 일부 응용 시나리오들에서, 골전도 스피커는 블루투스 기술을 통해 다른 장치들로부터 음향 신호들을 획득하거나 골전도 스피커 자체의 저장 유닛으로부터 데이터를 획득할 수 있어 음향 신호들을 생성할 수 있다.
저장 장치/저장 유닛은 직접 연결 저장 장치, 네트워크 연결 저장 장치, 저장 영역 네트워크 및 다른 저장 시스템들을 포함할 수 있다. 저장 장치들은 고체-상태 저장 장치(SSD 고체 상태 하이브리드 드라이브들 등), 기계적 하드 디스크, USB 플래시 메모리, 메모리 스틱들, 메모리 카드들(CF, SD 등과 같이), 다른 드라이버들(CD, DVD, HD DVD, 블루-레이 등과 같이), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 판독-전용 메모리(ROM) 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. RAM은 10진수 카운터, 셀렉트론, 지연 라인 메모리, 윌리엄스 튜브, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 사이리스터 랜덤 액세스 메모리(T-RAM) 및 제로 커패시터 랜덤 액세스 메모리(Z-RAM) 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. ROM은 자기 버블 메모리, 자기 버튼 라인 메모리, 필름 메모리, 자기판 라인 메모리, 코어 메모리, 자기 드럼 메모리, CD-ROM, 하드 디스크, 자기 테이프, 초기 NVRAM(비-휘발성 메모리), 상 변화 메모리, 자기 저항 랜덤 메모리, 강유전성 랜덤 메모리, 비휘발성 SRAM, 플래시 메모리, 전자식 소거 재기록 가능 판독-전용 메모리, 소거 가능 프로그램 가능 판독 전용 메모리, 프로그램 가능 판독 전용 메모리, 판독 차폐형 힙 메모리(read shielded heap memory)를 포함하지만, 이에 제한되지 않으며, 랜덤 액세스 메모리, 나노 랜덤 메모리, 레이스트랙 메모리, 가변 저항 메모리, 프로그램 가능 금속화 셀 등의 플로팅 게이트에 연결된다. 상기 언급된 저장 장치/저장 유닛은 단지 일부 예들일 뿐이며, 저장 장치/저장 유닛에 이용되는 저장 매체는 제한되지 않는다.
단계(102)에서, 골전도 스피커는 음향 정보를 포함하는 신호들을 진동들로 변환하여 음향들을 생성할 수 있다. 골전도 스피커는 특정 변환기를 사용하여 신호들을 에너지 변환과 함께 기계적 진동들로 변환할 수 있다. 변환 프로세스는 여러 타입들의 에너지 공존 및 변환을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 신호들은 변환기에 의해 기계적 진동들로 직접 변환되어 음향들을 생성할 수 있다. 다른 예로서, 음향 정보는 특정 변환기에 의해 기계적 진동들로 변환될 수 있는 광학 신호들에 포함될 수 있다. 변환기가 작동할 때 변환되고 공존될 수 있는 다른 타입들의 에너지는 자기 에너지, 열 에너지 등을 포함할 수 있다. 변환기의 에너지 변환 모드는 가동 코일(moving coil), 정전기, 압전, 가동 철, 공압, 전자기 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 골전도 스피커의 주파수 응답 범위 및 음질은 변환기의 각 물리적 구성요소의 특성들 및 에너지 변환 모드들에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 가동 코일 변환기에서는, 기둥형 코일들이 진동 보드에 연결될 수 있기 때문에, 진동 보드가 코일에 의해 구동될 때 자기장에서 진동하여 음향을 생성할 수 있다. 재료 팽창 및 수축, 진동 보드의 폴드 변형, 크기, 형상 및 고정된 방식, 영구 자석의 자기 밀도 등과 같은 요인들이 골전도 스피커의 음질에 큰 영향을 줄 수 있다. 다른 예로, 진동 보드는 거울-반전 구조, 중심 대칭 구조, 또는 비대칭 구조를 가질 수 있고; 진동 보드는 불연속적인 다공성 구조를 가지므로 진동 보드의 변위가 커져서 골전도 스피커의 민감도를 높이고 진동들 및 음향들의 출력을 개선할 수 있다. 또 다른 예로서, 진동 보드는 링의 중심에 집속하는 2개 이상의 막대들을 가질 수 있는 링 구조를 가질 수 있다.
당연히, 당업자라면, 골전도 스피커의 음질을 개선하는 기본 원리들을 이해한 후에, 상술한 요인들에 대한 선택들, 조합들, 수정들 또는 변경들을 수행함으로써 이상적인 음질을 얻을 수 있다. 예를 들어, 고밀도 영구 자석과 보다 이상적인 판재들 및 구조 설계들을 사용하여 더 양호한 음질을 얻을 수 있다.
용어 "음질(sound quality)"은 음향들의 품질을 나타낼 수 있는데, 이는 후 처리, 전송 등 후의 오디오 충실도를 의미한다. 오디오 장치에서, 음질은 오디오 강도 및 크기, 오디오 주파수, 오디오 오버톤, 또는 고조파 성분들 등을 포함할 수 있다. 음질을 평가할 때, 음질을 객관적으로 평가하기 위한 측정 방법들 및 평가 기준들이 사용될 수 있으며, 음질의 다양한 특성들을 평가하기 위해 음향의 상이한 요소들 및 주관적 느낌들을 조합하는 다른 방법들이 또한 사용될 수 있으므로, 음향 생성, 음향 전송 및 음향 수신 프로세스 동안 음질에 영향을 줄 수 있다.
골전도 스피커의 진동들을 구현하기 위한 다양한 방법들이 있을 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 본 개시내용의 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 진동 생성부의 예시적인 구조를 도시한다. 골전도 스피커의 진동 생성부는 하우징(210), 패널(220), 변환기(230) 및 커넥터(240)를 포함할 수 있다.
패널(220)은 조직들 및 뼈들을 통해 인간이 음향들을 들을 수 있게 하는 청각 신경들로 진동들을 전송할 수 있다. 패널(220)은 사람의 피부와 직접 접촉하거나 특정 재료들로 이루어진 진동 전달층을 통해 접촉할 수 있다(하기에 상세히 기술될 것임). 특정 재료들은 저밀도 재료들, 예를 들어 플라스틱(예를 들어, 폴리에틸렌, 블로우 성형 나일론, 엔지니어링 플라스틱이지만, 이에 제한되지 않음), 고무, 또는 동일한 성능을 달성할 수 있는 단일 재료 또는 복합 재료들로부터 선택될 수 있다. 고무는 범용 고무 및 특수 고무를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 범용 고무는 천연 고무, 이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 특수 고무는 니트릴 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 클로로히드린 고무, 아크릴 고무, 산화 프로필렌 고무를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 스티렌-부타디엔 고무는 유화 중합 및 용액 중합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 복합 재료들은 유리 섬유들, 탄소 섬유들, 붕소 섬유들, 흑연 섬유들, 섬유, 그래핀 섬유들, 탄화 규소 섬유들 또는 아라미드 섬유들과 같은 보강 재료들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 복합 재료들은 또한 페놀 수지 매트릭스를 갖는 유리 섬유, 불포화 폴리에스테르 및 에폭시로 보강된 다양한 타입들의 유리 섬유와 같은 다른 유기 및/또는 무기 재료들의 복합체일 수 있다. 진동 전달층으로 사용되는 다른 재료들은 실리콘, 폴리우레탄(Poly Urethane), 폴리카보네이트(Poly Carbonate) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 변환기(230)는 특정 원리에 기초하여 전기 신호들을 기계적 진동으로 변환할 수 있다. 패널(220)은 변환기(230)와 연결될 수 있으며, 변환기(230)에 의해 구동되어 진동할 수 있다. 커넥터(240)는 패널(220)과 하우징(210)을 연결하고, 하우징 내에 변환기(230)를 고정시킬 수 있다. 변환기(230)가 패널(220)로 진동들을 전달할 때, 진동들은 하우징(210)을 진동시킬 수 있는 커넥터(240)를 통해 하우징(210)으로 전달될 수 있고, 패널(220)을 통해 피부로 전달되는 진동들에 영향을 주기 위해 패널(220)의 진동 모드를 변경할 수 있다.
변환기 및 패널을 하우징 내에 고정하는 방법은 도 2b에 도시된 방식으로 제한되지 않을 수도 있음을 유념해야 한다. 당업자라면, 커넥터(240) 사용 여부, 커넥터(240)를 만드는데 사용될 상이한 재료들에 따라, 변환기(230) 또는 패널(220)을 하우징(210)에 고정시키는 방법은 상이한 기계적 임피던스 특성들을 가질 수 있으며, 상이한 진동 전달 효과들을 유발하여, 전체 진동 시스템의 진동 효율에 영향을 미치고 상이한 음질들을 생성할 수 있다.
예를 들어, 커넥터들을 사용하는 대신에, 패널은 접착제를 사용하여 또는 클램핑 또는 용접에 의해 하우징 상에 직접 접착될 수 있다. 적절한 탄성력을 갖는 커넥터가 사용되면, 커넥터는 하우징에 전달되는 충격을 흡수하고 진동 에너지를 감소시켜 하우징의 진동에 의한 음향 누출을 효과적으로 억제하고, 가능한 비정상적인 공진으로 인한 비정상적인 음향 발생을 방지하고, 음질을 개선할 수 있다. 하우징의 상이한 위치들 내 또는 그 위에 위치한 커넥터는 진동 전달 효율에 상이한 영향들을 줄 수 있으며, 바람직하게, 커넥터는 변환기가 매달린 상태(suspended), 지지된 상태 등과 같은 상이한 상태에 있게 할 수 있다.
도 2b는 연결의 실시예이다. 커넥터(240)는 하우징(210)의 상부와 연결될 수 있다. 도 2c는 연결의 다른 실시예이다. 패널(220)은 하우징(210)의 개방부의 외부로 돌출할 수 있다. 패널(220)은 연결부(250)를 통해 변환기(230)와 연결되고, 커넥터(240)를 통해 하우징(210)과 연결될 수 있다.
일부 다른 실시예들에서, 변환기는 다른 연결 수단으로 하우징 내에 고정될 수 있다. 예를 들어, 변환기는 커넥터를 통해 하우징의 내부 바닥에 고정될 수 있거나, 또는 변환기의 바닥(패널과 연결되는 변환기의 측면은 상단으로 규정되고, 대향 부분은 하단으로 규정된다)이 매달린 스프링에 의해 하우징에 고정될 수 있거나, 또는 변환기의 상부가 하우징 상에 고정될 수 있거나, 또는 변환기가 상이한 위치들을 갖는 다수의 커넥터들에 의해 하우징과 연결될 수 있거나, 또는 이들의 조합일 수 있다.
일부 실시예들에서, 커넥터는 탄성을 가질 수 있다. 커넥터의 탄성은 커넥터의 재료들, 두께, 구조 및 다른 양태들에 영향을 받을 수 있다. 커넥터의 재료들은 강철(예를 들어, 스테인리스 스틸, 탄소 강이지만, 이에 제한되지 않음), 경질 합금(예를 들어, 알루미늄, 베릴륨 구리, 마그네슘 합금들, 티타늄 합금들이지만, 이에 제한되지 않음), 플라스틱(예를 들어, 폴리에틸렌, 나일론 블로우 성형, 플라스틱 등이지만, 이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이것은 또한 동일한 성능을 달성하기 위해 단일 재료 또는 복합 재료들일 수 있다. 복합 재료들은 또한 유리 섬유들, 탄소 섬유들, 붕소 섬유들, 흑연 섬유들, 그래핀 섬유들, 탄화 규소 섬유들, 아라미드 섬유들 등과 같은 보강 재료들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 복합 재료들은 페놀 수지 매트릭스를 포함하는 유리 섬유, 불포화 폴리에스테르 및 에폭시로 보강된 다양한 타입들의 유리 섬유와 같은 다른 유기 및/또는 무기 복합 재료들일 수도 있다. 커넥터의 두께는 0.005mm보다 적지 않을 수 있고; 바람직하게는, 두께가 0.005mm 내지 3mm일 수 있고; 보다 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 2mm일 수 있고; 더욱 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 1mm일 수 있고; 더욱 더 바람직하게는, 두께가 0.02mm 내지 0.5mm일 수 있다.
커넥터는 바람직하게는 적어도 하나의 환형 링을 포함하고, 보다 바람직하게는 적어도 두개의 환형 링들을 포함하는 환형 구조를 가질 수 있다. 환형 링들은 동심 링들 또는 비동심 링들일 수 있고, 외측 링으로부터 내측 링의 중심에 집속하는 적어도 두개의 막대들을 통해 서로 연결될 수 있다. 보다 바람직하게는, 적어도 하나의 타원형 링이 있을 수 있고, 더욱 바람직하게는 적어도 두개의 타원형 링들이 있을 수 있다. 상이한 타원형 링들은 상이한 곡률 반경을 가질 수 있고, 타원형 링들은 막대들을 통해 서로 연결될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 사각 링이 있을 수 있다. 커넥터의 구조는 판으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 중공 패턴들이 판 상에 구성될 수 있으며; 더욱 바람직하게는, 중공 패턴들의 면적이 커넥터의 비중공 부분의 면적보다 적지 않을 수 있다. 상술한 바와 같은 커넥터의 재료, 구조, 두께는 상이한 커넥터들을 얻기 위해 임의의 방식으로 조합될 수 있음을 유념해야 한다. 예를 들어, 환형 커넥터는 상이한 두께 분포를 가질 수 있으며, 바람직하게는 링의 두께가 막대의 두께와 같을 수 있고, 보다 바람직하게는 막대의 두께가 링의 두께보다 클 수 있으며, 더욱 바람직하게는 내측 링의 두께가 외측 링의 두께보다 클 수 있다.
당업자는 상이한 응용 시나리오들에 따라 커넥터의 재료들, 위치, 연결 수단을 선택할 수 있거나, 또는 상술한 범위 내에 있는 커넥터의 상이한 특성들을 수정, 개선 또는 조합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상술한 커넥터는 반드시 필요한 것은 아니며, 패널은 하우징에 직접 연결될 수 있고, 접착제를 사용하여 하우징에 접착될 수도 있다. 또한, 진동 생성부의 형상, 크기, 비율 등은 골전도 스피커의 실제 응용시 도 2a, 도 2b 또는 도 2c에 기술된 내용들에 제한되지 않을 수 있음을 유념해야 한다. 당업자는 음향 누출의 정도, 주파수 톤 생성, 착용 방식 등과 같은 다른 가능한 음질 영향 인자들을 고려하여 도면들에 기술된 내용들에 따라 약간 변경할 수 있다.
잘 설계되고 검증된 변환기들 및 패널들은 골전도 스피커가 자주 직면하는 많은 문제들을 극복할 수 있다. 예를 들어, 골전도 스피커는 음향 누출의 문제가 있을 수 있다. 여기서, 누출된 음향은 스피커의 진동에 의해 생성될 수 있는 음향을 의미할 수 있으며, 골전도 스피커가 작동할 때 주변 환경으로 전달될 수 있으며, 그 후에 그 환경의 다른 사람들은 스피커로부터 음향을 들을 수 있다. 음향 누출의 원인들은 커넥터를 통해 변환기 및 패널들로부터 전달되는 진동에 의해 야기된 하우징의 진동, 또는 하우징 내의 공기 진동에 의해 야기된 하우징의 진동을 포함할 수 있고, 공기 진동은 변환기의 진동에 의해 야기된다. 도 3a는 골전도 스피커의 진동 생성부의 등가 진동 모델을 도시한다. 진동 생성부는 고정 단부(301), 하우징(311) 및 패널(321)을 포함할 수 있다. 고정 단부(301)와 하우징(311) 사이의 연결은 엘라스토머(elastomer; 331)와 댐핑 요소(332)에 의해 형성된 연결과 동등할 수 있다. 하우징(311)과 패널(321) 사이의 연결은 엘라스토머(341)에 의해 형성된 연결과 동등할 수 있다. 고정 단부(301)는 진동 중에 위치가 상대적으로 안정한 지점 또는 영역일 수 있다(하기에 상세히 기술됨). 엘라스토머(331) 및 댐핑 요소(332)는 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드(headset lanyard)와 하우징 사이의 연결 수단에 따라 결정될 수 있다. 엘라스토머 및 댐핑 요소를 결정하기 위한 영향 요인들은 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 강성, 형상 또는 재료들, 및 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드와 하우징 사이의 연결 부분의 재료 특성들을 포함할 수 있다. 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드는 골전도 스피커와 사용자 사이에 압력을 제공할 수 있다. 엘라스토머(341)는 패널(321)(또는 패널과 변환기에 의해 형성된 시스템)과 하우징(311) 사이의 연결 수단에 따라 결정될 수 있다. 영향 요인들은 상술한 커넥터(240)를 포함할 수 있다. 진동 방정식은 다음과 같을 수 있다:
Figure 112018024668818-pct00001
여기서, m은 하우징(311)의 질량, x 1은 패널(321)의 변위, x 2는 하우징(311)의 변위, R은 진동 댐핑, k 1은 엘라스토머(341)의 강성 계수, k 2는 엘라스토머(331)의 강성 계수이다. 안정된 진동 상태(과도 응답들을 고려하지 않음)의 상황에서, 하우징 진동 대 패널 진동의 비 x 2/x 1는 다음과 같다:
Figure 112018024668818-pct00002
하우징 진동 대 패널 진동의 비 x 2/x 1는 음향 누출 정도를 반영할 수 있다. 일반적으로 x 2/x 1 값이 클수록, 청각 시스템으로 전달되는 유효 진동에 비해 하우징의 진동이 클 수 있고, 동일 음량 하에서 음향 누출이 클 수 있다. x 2/x 1 값이 작을수록, 청각 시스템으로 전달되는 유효 진동에 비해 하우징의 진동이 작을 수 있고, 동일 음량 하에서 음향 누출이 작을 수 있다. 따라서, 골전도 스피커의 음향 누출에 영향을 미치는 요인들은 패널(321)(또는 패널과 변환기를 포함하는 시스템)과 하우징(311)(엘라스토머(341)의 강성 계수 k 1) 사이의 연결 수단, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드, 및 하우징 시스템(k 2, R, m)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 엘라스토머(331)의 강성 계수 k 2, 하우징의 질량 m, 댐핑 R은 골전도 스피커의 형상 및 골전도 스피커 착용 방법과 관련될 수 있다. k 2, m, R이 결정된 후에, x 2/x 1과 엘라스토머(341) 강성 계수 k 1 사이의 관계는 도 3b에 도시된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상이한 강성 계수 k 1은 하우징 진동 진폭 대 패널 진동 진폭의 비 x 2/x 1에 영향을 줄 수 있다. 주파수 f가 200Hz보다 클 때, 하우징 진동은 패널 진동보다 적다(x 2/x 1 < 1). f가 증가하면, 하우징 진동이 서서히 작아질 수 있다. 특히, 도 3b에 도시된 바와 같이, k 1의 상이한 값들(강성 계수 k 1은 왼쪽에서 오른쪽으로 k 2의 값의 5배, 10배, 20배, 40배, 80배 및 160배로 설정됨)에 대해, 주파수가 400Hz보다 클 때, 하우징 진동은 패널 진동의 1/10보다 적다(x 2/x 1 < 0.1). 특정 실시예에서, 강성 계수 k 1 값을 감소시키는 것은(예를 들어, 적은 강성 계수를 갖는 커넥터(240)를 사용함으로써) 하우징의 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 그에 따라 음향 누출을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 음향 누출은 특정 재료들 및 연결 수단을 갖는 커넥터를 사용함으로써 감소될 수 있다. 예를 들어, 패널, 변환기 및 하우징이 탄성 커넥터를 통해 연결될 수 있는 경우, 패널의 진동 진폭이 더 클 경우에도 하우징의 진동 진폭이 작아져서 음향 누출을 감소시킬 수 있다. 커넥터에 사용되는 재료들은 스테인리스 스틸, 베릴륨 구리, 플라스틱(예를 들면, 폴리 카보네이트) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 커넥터의 형상들은 다양할 수 있다. 예를 들어, 커넥터는 토러스(torus)일 수 있고, 적어도 2개의 막대들이 토러스의 중심에서 만날 수 있다. 토러스의 두께는 0.005mm보다 적지 않을 수 있고; 바람직하게는, 두께가 0.005mm 내지 3mm일 수 있고; 보다 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 2mm일 수 있고; 더욱 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 1mm일 수 있고; 더욱 더 바람직하게는 두께가 0.02mm 내지 0.5mm일 수 있다. 다른 실시예에서, 커넥터는 다수의 불연속 환형 홀들로 구성된 링 플레이트일 수 있다. 간격은 인접한 두개의 환형 홀들 사이에 있을 수 있다. 다른 예로서, 특정 요건들을 만족하는 특정 수의 음향 안내 홀들이 하우징 또는 패널(또는 진동 전달층의 외부, 하기에 상세히 기술됨) 상에 구성될 수 있다. 음향 안내 홀들은 변환기가 진동할 때 음향 진동들을 하우징 외부로 내보내고, 하우징의 진동에 의해 형성된 누출된 음향파를 간섭하여 골전도 스피커의 음향 누출을 억제할 수 있다. 다른 예로서, 하우징 또는 하우징의 적어도 일부는 흡음 재료들로 제조될 수 있다. 흡음 재료들은 하우징의 하나 이상의 내부/외부 표면들, 또는 하우징의 내부/외부 표면의 일부에 사용될 수 있다. 흡음 재료들은 그 물리적 특성들(예를 들어, 다공성이지만 이에 제한되지 않음), 막 작용, 공명 작용과 같은 하나 이상의 메커니즘에 기초하여 음향 에너지를 흡수할 수 있는 재료들을 지칭할 수 있다. 특히, 흡음 재료들은 다공성 재료들 또는 다공성 구조를 갖는 재료들일 수 있으며, 유기 섬유 재료(예를 들어, 천연 섬유들, 유기 합성 섬유들 등이지만, 이에 제한되지 않음), 무기 섬유 재료(예를 들어, 유리 목화, 슬래그 울, 암면 및 알루미늄 실리케이트 울 등이지만, 이에 제한되지 않음), 금속 흡음 재료(예를 들어, 금속 섬유 흡음판, 금속 발포체 등이지만, 이에 제한되지 않음), 고무 흡음 재료, 발포 흡음 재료(예를 들어, 폴리우레탄 발포체, 폴리 염화 비닐 발포체, 폴리스티렌 발포체 폴리아크릴레이트, 페놀 수지 발포체 등이지만, 이에 제한되지 않음)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 흡음 재료들은 또한, 닫힌 셀 폼들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 공명에 의해 음향을 흡수하는 가요성 재료들; 플라스틱 필름들, 천, 캔버스, 천 또는 가죽을 포함하지만 이에 제한되지 않는 막 재료들; 하드보드, 석고보드, 플라스틱 판금, 금속 판들을 포함하지만 이에 제한되지 않은 플라스틱 재료 또는 다공판(예를 들어, 판재들에 구멍들을 뚫어 만듦)일 수 있다. 흡음 재료들은 그 하나 이상의 재료들의 조합일 수 있거나, 복합 재료들일 수 있다. 흡음 재료들은 하우징 상에 사용될 수 있거나 진동 전달층 상에 구성될 수 있다.
여기에서 하우징, 진동 전달층 및 패널은 골전도 유닛의 진동 유닛을 구성할 수 있다. 변환기는 진동 유닛 내에 위치될 수 있고, 하우징과 패널을 연결함으로써 진동 유닛에 진동들을 전달할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 1%보다 많은 진동 유닛이 흡음 재료들일 수 있고; 보다 바람직하게는 적어도 5%보다 많고; 더욱 바람직하게는 적어도 10%보다 많다. 바람직하게는, 적어도 5%보다 많은 하우징이 흡음 재료들일 수 있고; 보다 바람직하게는 적어도 10%보다 많고; 더욱 바람직하게는 적어도 40%보다 많고; 더욱더 바람직하게는 적어도 80%보다 많다. 다른 실시예에서, 보상 회로가 골전도 스피커에 도입되어, 누출된 음향의 특성에 따라 누출된 음향에 대해 반대 위상을 갖는 반전 신호들을 발생시킴으로써 음향 누출을 능동적으로 제어할 수 있다. 골전도 스피커의 음질을 개선하기 위해 상술한 실시예들은 다양한 실시예들을 얻기 위해 선택되거나 조합될 수 있지만, 이들 실시예들은 본 개시내용의 범위 내에 있음을 유념해야 한다.
골전도 스피커의 진동 생성부 구조에 대한 상기 설명은 단지 특정 실시예일 뿐이며, 이는 실행 가능한 유일한 구현으로 간주되어서는 안된다. 명백하게, 당업자라면, 기본 원리를 이해한 후 원리를 벗어나지 않고 진동들을 생성하기 위한 특정 구조 및 연결 수단을 수정 및 변경할 수 있지만, 이러한 수정들 및 변경들은 여전히 상술된 범위 내에 있다. 예를 들어, 도 2b 및 도 2c의 연결부(250)는 접착제를 사용하여 변환기(230)에 접착된 패널(220)의 일부일 수 있고; 연결부(250)는 또한 접착제를 사용하여 패널(220)에 접착된 변환기(예를 들어, 진동 보드 상의 볼록부)의 일부일 수 있고; 연결부(250)는 또한 접착제를 사용하여 패널(220) 및 변환기(230)에 접착된 별개의 구성요소일 수 있다. 물론, 연결부(250)와 패널(220) 또는 변환기(230)를 연결하는 방법은 결합에 제한되지 않고, 당업자는 본 개시내용의 범위 내에 있는 다른 연결 수단, 예를 들어 클램핑 또는 납땜을 알 수도 있다. 바람직하게는, 패널(220)과 하우징(210)은 접착제를 사용하여 직접 접착될 수 있고, 보다 바람직하게는 탄성 부재(240)와 같은 구성요소들에 의해, 더욱 바람직하게는 하우징(210)에 연결하기 위해 패널들의 외측에 진동 전달층(220)을 추가하여(하기에 상세히 기술됨) 접착될 수 있다. 연결부(250)는 다양한 구성요소들 사이의 연결을 도시하는 개략도이며, 당업자는 연결부를 대체하기 위해 상이한 형상들 및 유사한 기능들을 갖는 유사한 구성요소들을 이용할 수 있으며, 이러한 대안들 및 변경들은 여전히 상기 설명의 범위 내에 있음을 유념해야 한다.
단계(103)에서, 음향은 전달 시스템을 통해 청각 시스템에 전송될 수 있다. 전달 시스템은 매체들을 통해 청각 시스템에 직접 음향 진동을 전송하거나 청각 시스템에 음향이 전송되기 전에 특정 처리 작업들을 수행할 수 있다.
도 4는 음향 전송 시스템을 도시하는 실시예이다. 골전도 스피커가 작동할 때, 스피커(401)는 귀, 뺨 또는 이마 및 다른 부위들과 접촉할 수 있고, 피부(402), 피하 조직(403), 뼈(404), 달팽이관(405)에 음향 진동들을 전송할 수 있으며, 음향은 궁극적으로는 청각 신경에 의해 뇌로 전송될 수 있다. 사람이 인지하는 음질은 전송 매체들에 의해 및 전송 매체들의 물리적 특성들에 영향을 미치는 다른 요인들에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 피부와 피하 조직의 밀도와 두께, 뼈의 형상과 밀도, 및 진동들이 전송 과정에서 이동하는 다른 조직들은 최종 음질에 영향을 줄 수 있다. 또한, 전송 과정에서 골전도 스피커의 일부가 인체와 접촉하여 인체 조직들의 진동 전송 효율이 최종 음질에 영향을 미칠 수 있다.
예를 들어, 골전도 스피커의 패널은 사람의 조직을 통해 사람의 청각 시스템에 진동들을 전송할 수 있으므로, 패널 재료들, 접촉 영역, 형상 및/또는 크기, 및 패널과 피부 사이의 상호 작용력의 변경들은, 음향 전송 효율에 영향을 미쳐 음질에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 동일한 드라이브 하에서, 상이한 크기들의 패널들을 통해 전송되는 진동들은 패널과 착용자 사이의 결합 표면 상에 상이한 분포들을 가질 수 있으며, 따라서 볼륨 및 음질에 차이를 발생시킨다. 바람직하게는, 패널의 크기는 0.15cm2 이상, 보다 바람직하게는 0.5cm2 이상, 더욱 바람직하게는 2cm2 이상일 수 있다. 예를 들어, 변환기가 진동할 때 패널이 진동할 수 있으며, 패널과 변환기 사이의 결합 지점이 패널의 진동 중심에 있을 수 있다. 바람직하게는, 진동 중심 주위의 패널의 질량 분포는 균일할 수 있고(진동 중심이 패널의 물리적 중심일 수 있음), 보다 바람직하게는, 진동 중심 주위의 패널의 질량 분포는 균일하지 않을 수 있다(진동 중심이 패널의 물리적 중심에서 벗어날 수 있음). 일부 실시예들에서, 진동 보드는 다수의 패널들에 연결될 수 있으며, 이들 다수의 패널들은 동일하거나 상이한 형상들 및 재료들을 가질 수 있다. 이러한 다수의 패널들은 서로 연결될 수도 있고 연결되지 않을 수도 있다. 다수의 패널들은 상이한 방식들로 진동들을 전송할 수 있다. 상이한 패널들 사이의 진동 신호들은 일정한 주파수 응답을 생성하기 위해 상보적일 수 있다. 일부 실시예들에서, 큰 진동 보드가 다수의 작은 보드들로 분할될 때, 고주파 하에서 패널의 변형에 의해 야기되는 불균일한 진동들을 효과적으로 감소시키고, 이상적인 주파수 응답을 얻을 수 있다.
질량, 크기, 형상, 강성 및 진동 댐핑 등과 같은 패널의 물리적 특성들이 패널의 진동 효율에 영향을 미칠 수 있음을 유념해야 한다. 당업자는 실제 요건들에 따라 패널을 제조하기에 적합한 재료들을 선택할 수 있거나 사출 성형에 의해 상이한 형상들의 패널을 얻을 수 있다. 바람직하게는, 패널의 형상은 직사각형, 원형, 타원형일 수 있고; 더욱 바람직하게는, 패널의 형상은 직사각형, 원 또는 타원의 에지들이 절단(예를 들어, 타원 등을 얻기 위해 원을 대칭으로 절단)한 후의 패턴들일 수 있고; 더욱 바람직하게는, 패널은 패널 상에 중공들과 함께 구성될 수 있다. 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리스티렌(PS), 고충격 폴리스티렌(HIPS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에스테르(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드(PA), 폴리 염화(PVC), 폴리우레탄(PU), 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리에틸렌(PE), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 페놀릭(PF), 요소-포름알데히드(UF), 멜라민 포름알데히드(MF), 일부 금속 합금들(예를 들어, 알루미늄, 크롬-몰리브덴 강, 스칸듐 합금들, 마그네슘 합금들, 티타늄, 마그네슘, 리튬 합금들, 니켈 합금들 등), 복합 재료들 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 관련 파라미터들은 상대 밀도, 인장 강도, 탄성 계수, 로크웰 경도(Rockwell hardness)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 패널 재료들의 상대 밀도는 1.02 내지 1.50, 보다 바람직하게는 1.14 내지 1.45, 더욱 바람직하게는 1.15 내지 1.20일 수 있다. 패널의 인장 강도는 30MPa 이상, 보다 바람직하게는 33MPa 내지 52MPa 이상, 더욱 바람직하게는 60MPa 이상일 수 있다. 패널 재료의 탄성 계수는 1.0GPa 내지 5.0GPa, 보다 바람직하게는 1.4GPa 내지 3.0GPa, 더욱 바람직하게는 1.8GPa 내지 2.5GPa일 수 있다. 마찬가지로, 패널 재료의 경도(로크웰 경도)는 60 내지 150, 보다 바람직하게는 80 내지 120, 더욱 바람직하게는 90 내지 100의 범위일 수 있다. 특히, 재료들 및 인장 강도를 모두 고려하면, 상대 밀도는 1.02 내지 1.1일 수 있고, 인장 강도는 33MPa 내지 52MPa일 수 있으면, 보다 바람직하게 상대 밀도는 1.20 내지 1.45일 수 있고, 인장 강도는 56MPa 내지 66MPa일 수 있다.
일부 다른 실시예들에서, 패널의 외측부는 진동 전달층으로 감싸질 수 있다. 진동 전달층은 피부와 접촉할 수 있고, 패널 및 진동 전달층을 포함하는 진동 시스템은 사람의 조직들에 음향 진동들을 전송할 수 있다. 바람직하게는, 패널의 외측부는 하나의 진동 전달층, 더욱 바람직하게는 다중 층들로 감싸질 수 있고; 진동 전달층들은 하나 이상의 타입들의 재료들로 만들어질 수 있고, 상이한 진동 전달층들은 상이한 재료들 또는 동일한 재료로 만들어질 수 있고; 다수의 진동 전달층들은 패널에 수직인 방향으로 중첩될 수도 있거나, 패널에 평행한 방향을 따라 배치될 수도 있거나, 또는 이 둘의 조합일 수도 있다.
진동 전달층의 재료들은 일정한 흡착성, 가요성 및 특정 화학적 특성을 가질 수 있는데, 예를 들어 플라스틱(예를 들어, 폴리에틸렌, 블로우 성형 나일론, 플라스틱 등이지만, 이에 제한되지 않음), 고무 또는 다른 단일 재료 또는 복합 재료들일 수 있다. 고무는 범용 고무 및 특수 고무를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 범용 고무는 천연 고무, 이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 특수 고무는 니트릴 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 에피클로로히드린 고무, 아크릴 고무, 산화 프로필렌 고무를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 스티렌-부타디엔 고무는 유화 중합 및 용액 중합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 복합 재료들은 유리 섬유들, 탄소 섬유들, 붕소 섬유들, 흑연 섬유들, 섬유, 그래핀 섬유들, 탄화 규소 섬유들 또는 아라미드 섬유들과 같은 보강 재료들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 복합 재료들은 또한 페놀 수지 매트릭스를 갖는 유리 섬유, 불포화 폴리 에스테르 및 에폭시로 보강된 다양한 타입들의 유리 섬유와 같은 다른 유기 및/또는 무기 재료들의 복합체일 수 있다. 진동 전송층을 형성하는데 사용되는 다른 재료들은 실리콘, 폴리우레탄(Poly Urethane), 폴리 카보네이트(Poly Carbonate) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
진동 전달층은 시스템의 주파수 응답에 영향을 미치고, 골전도 스피커의 음질을 변경하고, 하우징 내의 요소들을 보호한다. 예를 들어, 진동 전달층은 패널의 진동 모드를 변경함으로써 시스템의 주파수 응답을 평탄화할 수 있다. 패널의 진동 모드는 패널의 특성들, 패널과 진동 전달층 사이의 연결 수단, 진동 주파수 등에 의해 영향을 받을 수 있다. 패널의 특성들은 질량, 크기, 형상, 강성, 진동 댐핑 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 패널의 두께는 불균일할 수 있다(예를 들어, 중심 두께는 에지들에서의 두께보다 클 수 있다). 패널과 진동 전달층 사이의 연결 수단은 접착 결합, 클램핑, 용접 등을 포함할 수 있다. 패널은 접착제를 사용하여 진동 전달층에 연결될 수 있다. 상이한 진동 주파수들은 과도하게 변형 및 변형-비틀림을 포함한 패널의 상이한 진동 모드들에 대응할 수 있다. 특정 진동 주파수의 특정 진동 모드가 있는 패널은 골전도 스피커의 음질을 변경할 수 있다. 바람직하게는, 특정 주파수 범위는 20Hz 내지 20000Hz, 보다 바람직하게는 400Hz 내지 10000Hz, 더욱 바람직하게는 500Hz 내지 2000Hz, 더욱 더 바람직하게는 800Hz 내지 1500Hz일 수 있다.
바람직하게는, 상술한 바와 같은 진동 전달층은 진동 유닛의 일측이 되도록 패널의 외측부에 감겨질 수 있다. 진동 전달층 상의 상이한 영역들은 상이한 진동 전달 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 진동 전달층은 제 1 접촉면 및 제 2 접촉면을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제 1 접촉면은 패널과 함께 맞지 않을 수 있고, 제 2 접촉면은 패널과 함께 맞을 수 있다. 보다 바람직하게는, 진동 전달층이 사용자와 직접 또는 간접적으로 접촉할 때, 제 1 접촉면의 클램핑력은 제 2 접촉면의 클램핑력보다 적을 수 있다(여기서, 클램핑력은 진동 유닛과 사용자 사이의 압력을 의미할 수 있다). 더욱 바람직하게는, 제 1 접촉면은 사용자와 직접 접촉하지 않을 수 있고, 제 2 접촉면은 진동들을 전달하기 위해 사용자와 접촉할 수 있다. 제 1 접촉면의 면적은 제 2 접촉면의 면적과 동일하지 않을 수 있다. 바람직하게는, 제 1 접촉면의 면적은 제 2 접촉면의 면적보다 적을 수 있다. 보다 바람직하게는, 제 1 접촉면은 그 면적을 감소시키기 위해 홀들로 구성될 수 있다. 진동 전달층의 외부 측면(사용자를 향함)은 매끄럽거나 매끄럽지 않을 수 있다. 바람직하게는, 제 1 접촉면과 제 2 접촉면은 동일 평면 상에 있지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는, 제 2 접촉면은 제 1 접촉면 위에 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제 1 접촉면과 제 2 접촉면은 단차 구조를 구성할 수 있다. 더욱 더 바람직하게는, 제 1 접촉면은 사용자와 접촉할 수 있고, 제 2 접촉면은 사용자와 접촉하지 않을 수 있다. 제 1 접촉면 및 제 2 접촉면은 상이한 재료들 또는 동일한 재료로 만들어질 수 있고, 상술한 진동 전달층에 사용되는 하나 이상의 종류의 재료들로 만들어질 수 있다. 클램핑력에 관한 상기 설명은 본 개시내용의 일 실시예일 뿐이며, 당업자는 실제 요건들에 따라 상술한 구조 및 방법들을 수정할 수 있지만, 그 수정들은 여전히 본 개시내용의 범위 내에 있다. 예를 들어, 진동 전달층은 필요하지 않을 수 있고, 패널은 사용자와 직접 접촉할 수 있고, 패널은 상이한 영역들을 갖는 접촉면들로 구성될 수 있으며, 상이한 접촉면들은 상술된 제 1 접촉 영역 및 제 2 접촉 영역과 유사한 특성들을 가질 수 있다. 다른 예로서, 접촉면은 제 3 접촉면의 영역을 포함할 수 있고, 제 3 접촉 영역은 제 1 접촉 영역 및 제 2 접촉 영역 상의 구조와 다른 구조로 구성될 수 있으며, 이러한 구조들은 하우징 진동을 감소시키고, 음향 누출을 억제하고, 주파수 응답을 개선시키는데 도움이 될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 각각 진동 전달층과 패널 사이의 연결의 정면도 및 측면도를 도시한 특정 실시예들이다. 패널(501) 및 진동 전달층(503)은 접착제(502)를 사용하여 접착될 수 있고, 접착제에 의해 형성된 결합은 패널(501)의 두 단부들에 위치될 수 있으며, 패널(501)은 하우징(504) 및 진동 전달층(503)에 의해 형성된 하우징 내에 위치될 수 있다. 바람직하게, 제 1 접촉 영역은 패널(501)이 진동 전달층(503)에 투영되는 영역일 수 있으며, 제 2 접촉 영역은 제 1 접촉 영역의 주변 영역을 의미할 수 있다.
진동 전달층 및 패널은 접착제에 의해 완전히 접착될 수 있고, 질량, 크기, 형상, 강성, 진동 댐핑, 진동 모드들 등과 같은 패널의 특성들을 등가적으로 변경할 수 있으며, 진동 전달 효율을 더 높게 할 수 있고; 진동 전달층 및 패널은 접착제에 의해 부분적으로 접착될 수 있으므로, 패널과 비접착된 전달층 영역 사이의 공기는 저주파수들의 진동들의 음향 전도를 향상시킬 수 있고, 낮은 중간 주파수들에서의 음향 전도의 효과를 개선할 수 있다. 바람직하게는, 접착된 면적은 패널의 면적의 1% 내지 98%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 접착 면적은 패널 면적의 5% 내지 90%일 수 있다. 바람직하게는, 접착 면적은 패널의 면적의 10% 내지 60%일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 접착 면적은 패널 면적의 20% 내지 40%일 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착제는 패널들과 전달층 사이에 사용되지 않을 수 있으며, 진동 전달 효율은 접착제를 사용하는 경우와 다를 수 있으며, 음질이 변할 수 있다. 특정 실시예에서, 골전도 스피커의 구성요소들의 진동 모드들은 접착제를 사용하는 방법을 변경함으로써 변화되어 음향 생성 및 전송 효과들을 변화시킬 수 있다. 또한, 경도, 전단 강도, 인장 강도 및 연성 등과 같은 접착제의 특성들은 또한 골전도 스피커의 음질에 영향을 줄 수 있다. 바람직하게는, 접착제의 인장 강도는 1MPa 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는, 인장 강도는 2MPa 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는, 인장 강도는 5MPa 이상일 수 있다. 바람직하게는, 파단 신도(breakage elongation)는 100% 내지 500%의 범위일 수 있다. 보다 바람직하게는, 파단 신도는 200% 내지 400%의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 접착제의 전단 강도는 2MPa 이상, 보다 바람직하게는 3MPa 이상일 수 있다. 바람직하게는, 접착제의 쇼어 경도(Shore hardness)는 25 내지 30, 보다 바람직하게는 30 내지 50일 수 있다. 접착제는 접착제의 타입들, 또는 상이한 특성들을 갖는 접착제의 여러 타입들의 조합을 포함할 수 있다. 패널과 접착제 사이 또는 접착제와 플라스틱 사이의 결합 강도는 또한 특정 범위로 제한될 수 있으며, 예를 들어 8MPa 내지 14MPa이지만, 이에 제한되지 않는다. 진동 전달층의 재료들은 실리카, 플라스틱, 또는 특정 생물학적 흡수, 가요성 및 내화학성을 갖는 다른 재료들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 당업자는 또한 상이한 타입들 및 특성들을 가진 접착제, 패널의 재료들, 및 실질적인 요건들에 따라 진동 전달층의 재료들을 선택할 수 있으며, 이는 어느 정도 음질을 결정할 수 있다.
도 6은 골전도 스피커의 진동 생성부의 구성요소들의 연결 수단을 도시한 특정 실시예이다. 변환기는 하우징(620) 상에 연결될 수 있고, 패널(630)은 접착제(650)를 사용하여 진동 전달층(640)에 접착될 수 있으며, 진동 전달층(640)의 에지들은 하우징(620)에 연결될 수 있다. 상이한 실시예들에서, 주파수 응답은 접착제(650)의 분포, 경도 및 양을 변경하거나 진동 전달층(640)의 경도를 변경시켜 음질을 변화시킴으로써 변경될 수 있다. 바람직하게는, 패널과 진동 전달층 사이에 접착제가 없을 수도 있다. 보다 바람직하게는, 패널과 진동 전달층 사이에 접착제가 완전히 칠해질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 패널과 진동 전달층 사이에 접착제가 부분적으로 칠해질 수 있다. 더욱 더 바람직하게는, 패널과 진동 전달층 사이의 접착제의 칠해진 면적은 패널의 면적보다 클 수 없다.
당업자는 실제 요건들에 따라 접착제의 양을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 주파수 응답은 접착제를 사용하는 상이한 연결 수단에 의해 영향을 받을 수 있다. 3개의 곡선들은 진동 전달층과 패널 사이의 상이한 접착제 양에 따른 주파수 응답들에 대응할 수 있다: 각각 접착제 없음, 부분적으로 칠해짐, 및 완전히 칠해짐. 진동 전달층과 패널 사이에 접착제가 완전히 칠해지는 상황에 비해, 진동 전달층과 패널 사이에 접착제가 없거나 접착제가 거의 없으면 골전도 스피커의 공진 주파수는 저 주파수 도메인으로 이동될 수 있다고 결론지을 수 있다. 진동 전달층과 패널 사이의 접착제 결합은 진동 시스템 상의 진동 전달층에 미치는 영향을 나타낼 수 있다. 따라서, 주파수 응답 곡선은 접착제의 결합을 변화시킴으로써 변경될 수 있다.
당업자들은 주파수 응답들의 실제 요건들에 따라 접착제의 결합 방식 및 양을 조정하고 수정할 수 있어 시스템의 음질을 개선할 수 있다. 유사하게, 다른 실시예에서, 도 8은 경도가 상이한 진동 전달층들의 진동 응답 곡선들에 미치는 영향들을 도시한다. 실선은 더 단단한 진동 전달층을 가진 골전도 스피커에 대응하는 응답 곡선이며, 점선은 더 부드러운 전달층을 가진 골전도 스피커에 대응하는 응답 곡선이다. 상이한 경도를 갖는 진동 전달층들은 골전도 스피커의 상이한 주파수 응답들을 초래할 수 있다고 결론지을 수 있다. 진동 전송층의 경도가 높을수록 고주파 진동들이 전송될 수 있고; 진동 전송층의 경도가 작을수록 저주파 진동들이 전송될 수 있다. 재료들(실리카, 플라스틱 등으로 제한되지 않음)이 상이한 진동 전달층들은 상이한 음질들을 얻을 수 있다. 예를 들어, 45도의 실리카 겔로 이루어진 골전도 스피커의 진동 전달층은 고주파 음향 효과가 더 좋을 수 있으며, 75도의 실리카 겔로 이루어진 골전도 스피커의 진동 전달층은 저주파 음향 효과가 더 좋을 수 있다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 저주파 음향은 500Hz보다 적은 음향 주파수를 의미하고, 중간 주파수는 500Hz 내지 4000Hz의 범위에 있는 음향 주파수를 의미하고, 고주파 음향은 4000Hz보다 큰 음향 주파수를 의미한다.
물론, 진동 전달층 및 접착제의 상기 설명은 골전도 스피커의 음질에 영향을 미치는 일 실시예일 뿐이며, 가능한 유일한 실시예로 간주되어서는 안된다. 명백하게, 당업자는, 골전도 스피커의 음질의 기본 원리들을 이해한 후에, 원리들을 벗어나지 않고 골전도 스피커의 진동 생성부의 요소들 및 연결 수단을 조정 및 수정할 수 있지만, 이러한 조정들 및 수정들은 여전히 상기 설명들의 범위 내에 있다. 예를 들어, 진동 전달층은 임의의 종류의 재료들로 이루어질 수 있거나, 사용자의 이용 습관에 따라 맞춤화될 수 있다. 진동 전달층과 패널 사이의 경화 후 경도가 상이한 접착제는 골전도 스피커의 음질에 영향을 줄 수 있다. 또한, 진동 전달층의 두께를 증가시키는 것은 진동 시스템의 질량을 증가시키는 것과 동일한 효과를 가질 수 있으며, 이는 또한 시스템의 공진 주파수를 감소시킬 수 있다. 바람직하게는, 전달층의 두께는 0.1mm 내지 10mm일 수 있다. 보다 바람직하게는, 두께가 0.3mm 내지 5mm일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 두께가 0.5mm 내지 3mm일 수 있다. 더욱 더 바람직하게는, 두께는 1mm 내지 2mm일 수 있다. 전달층의 인장 강도, 점도, 경도, 인열 강도, 신도 등은 시스템의 음질에 영향을 미칠 수 있다. 인장 강도는 진동 전달층 샘플의 단위 면적을 찢는 데 필요한 힘을 지칭한다. 바람직하게는, 인장 강도는 3.0MPa 내지 13MPa일 수 있다. 보다 바람직하게는, 인장 강도가 4.0MPa 내지 12.5MPa일 수 있다. 또한, 더욱 바람직하게는, 인장 강도가 8.7MPa 내지 12MPa일 수 있다. 바람직하게는, 전달층의 쇼어 경도는 5 내지 90, 보다 바람직하게는 10 내지 80, 더욱 바람직하게는 20 내지 60일 수 있다. 전달층의 신도는 전달층이 파단될 때 원래의 길이에 비해 전달층의 증가된 백분율을 지칭한다. 바람직하게는, 신도는 90% 내지 1200%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 신도가 160% 내지 700%일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 신도가 300% 내지 900%일 수 있다. 인열 강도는 전달층들에 외력을 가할 때 전달층의 노치 또는 흠이 생기는 것을 방지하기 위한 저항력을 지칭한다. 바람직하게는 인열 강도는 7kN/m 내지 70kN/m일 수 있다. 보다 바람직하게는, 인열 강도가 11kN/m 내지 55kN/m일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 인열 강도가 17kN/m 내지 47kN/m일 수 있다.
패널 및 진동 전달층으로 구성된 상술한 진동 시스템에서, 패널 및 전달층의 물리적 특성들 및 연결 수단을 변경하는 것 외에도, 골전도 스피커의 성능은 일부 다른 양태들에서 개선될 수 있다.
진동 전달층을 포함하는 잘-설계된 진동 생성부는 골전도 스피커의 음향 누출을 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있다. 바람직하게는, 다공 표면을 갖는 진동 전달층은 음향 누출을 감소시킬 수 있다. 도 9에 도시된 실시예에서, 진동 전달층(940)은 접착제(950)를 이용하여 패널(930)에 접착될 수 있으며, 진동 전달층(940) 상의 결합 영역의 볼록부는 진동 전달층(940) 상의 비결합 영역의 볼록부보다 클 수 있다. 캐비티는 비결합 영역 아래에 구성될 수 있다. 진동 전달층(940)의 비접착 영역과 하우징(920)의 표면에는 음향 안내 홀들(960)이 구성될 수 있다. 바람직하게는, 일부 음향 안내 홀들로 구성된 비결합 영역은 사용자와 접촉하지 않을 수 있다. 한편, 음향 안내 홀들(960)은 진동 전달층(940) 상의 비결합 영역의 면적을 감소시켜 내측과 외측 사이의 공기 흐름을 가능하게 하고, 내측과 외측 사이의 공기압의 차를 감소시켜, 비결합 영역의 진동을 감소시킬 수 있고; 다른 한편, 음향 안내 홀들(960)은 하우징(920)의 공기 진동들로 인한 음향파들을 하우징(920) 외부로 안내하여 하우징으로부터의 공기로 인한 음향 누출의 음향파들에 대항할 수 있으므로 음향 누출의 진폭을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 공간의 임의의 지점에서 골전도 스피커의 음향 누출은 그 지점에서의 음압 P에 비례할 수 있다:
Figure 112018024668818-pct00003
여기서,
Figure 112018024668818-pct00004
는 하우징(피부와 접촉하지 않는 진동 전달층의 부분을 포함함)이 상기 점에서 발생하는 음압이고,
Figure 112018024668818-pct00005
는 그 지점에서 하우징의 측면 상의 음향 안내 홀들로부터 전송된 음향의 음압 ,
Figure 112018024668818-pct00006
은 진동 전달층 상의 음향 안내 홀들로부터 전송된 음향의 음압이고,
Figure 112018024668818-pct00007
,
Figure 112018024668818-pct00008
, 및
Figure 112018024668818-pct00009
는 다음과 같다:
Figure 112018024668818-pct00010
Figure 112018024668818-pct00011
Figure 112018024668818-pct00012
여기서, k는 파동 벡터(wave vector)를 의미하고,
Figure 112018024668818-pct00013
는 공기 밀도를 의미하고,
Figure 112018024668818-pct00014
는 진동 각 주파수를 의미하고, R(x', y')는 음원의 지점과 공간의 지점 사이의 거리를 의미하고, S0는 사람의 얼굴과 접촉하지 않는 영역이고, S1은 하우징 상의 음향 안내 홀들의 개구 영역이고, S2는 진동 전달층 상의 음향 안내 홀들의 개구 영역이고, W(x, y)는 단위 면적 내의 음원의 강도를 나타내고, φ는 공간의 지점에서 상이한 음원들에 의해 생성된 음압의 위상차를 나타낸다. 사람의 피부와 접촉하지 않는 일부 영역들(예를 들어, 도 9에서, 음향 안내 홀들(960)이 위치되는 진동 전달층(940)의 에지부들)이 패널 및 하우징으로부터의 진동들에 의해 진동할 수 있어서, 음향을 외부로 전송하고, 상기 언급된 하우징 표면 영역은 진동 전달층 상의 사람의 피부와 접촉하지 않을 수 있는 부분들을 포함할 수 있음을 유념해야 한다. 공간의 임의의 지점(
Figure 112018024668818-pct00015
의 각 주파수를 가짐)에서의 음압은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018024668818-pct00016
우리의 목표는 P의 값을 최소화하여 음향 누출을 줄이는 효과를 달성하는 것이다. 실제 응용들에서, 계수들 A1, A2는 음향 안내 홀들의 크기들 및 수를 조정함으로써 조정될 수 있고, 위상 값들
Figure 112020084286947-pct00017
Figure 112020084286947-pct00018
은 음향 안내 홀들의 위치들을 조정함으로써 조정될 수 있다. 패널, 변환기, 진동 전달층 및 하우징을 포함하는 진동 시스템이 골전도 스피커의 음질에 영향을 미칠 수 있다는 원리를 이해한 후에, 당업자는 실제 요구들에 따라 음향 안내 홀들의 형상들, 개구 위치들, 개수, 크기들 및 댐핑을 조정하여 음향 누출을 억제하는 목적을 달성할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 음향 안내 홀들, 및 바람직하게는, 하나보다 많은 음향 안내 홀들이 있을 수 있다. 하우징의 측면 상에 환형으로 배치된 음향 안내 홀들에 대해, 각각의 영역에, 하나 이상의 음향 안내 홀들, 예를 들어 4 내지 8개가 있을 수 있다. 음향 안내 홀들의 형상은 원형, 타원형, 직사각형 또는 길쭉한 형이 될 수 있다. 골전도 스피커 상의 모든 음향 안내 홀들은 동일한 형상, 또는 복수의 상이한 형상들의 조합을 가질 수 있다. 예를 들어, 진동 전달층 및 하우징의 측면은 형상들 및 개수가 상이한 음향 안내 홀들로 구성될 수 있고, 진동 전달층의 음향 안내 홀들의 밀도는 하우징의 측면 상의 음향 안내 홀들의 밀도보다 클 수 있다. 다른 예로서, 진동 전달층 상에 구성된 복수의 홀들은 사람 피부와 접촉하지 않는 진동 전달층의 면적을 감소시킬 수 있으며, 그에 의해 그 부분으로부터 기인한 음향 누출을 감소시킨다. 다른 예로서, 하우징의 측면 또는 진동 전달층 상의 음향 안내 홀들에 댐핑 재료들 또는 흡음 재료들이 구성되어, 음향 누출을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 음향 안내 홀들은 하우징 외부로 공기 진동들이 전달되는 것을 용이하게 하기 위해 다른 재료들 및 구조들로 연장될 수 있다. 예를 들어, 하우징 상에 사용되는 위상 조정 재료(예를 들어, 흡음 재료들이지만, 이에 제한되지 않음)는 하우징으로부터의 공기 진동의 위상들 및 하우징의 다른 부분들의 진동들을 90° 내지 270°의 범위에서 조정하여, 따라서 음향들에 대항할 수 있다. 음향 안내 홀들로 구성된 하우징의 측면에 관한 설명들은 2014년 1월 6일에 출원되고 발명의 명칭이 "A bone conduction speaker and methods for suppressingsound leakage thereof"인 CN 특허 제201410005804.0호에서 찾아볼 수 있고, 그 내용들은 본 명세서에서 참조로 포함된다. 또한, 변환기와 하우징 사이의 연결 수단을 조정함으로써, 하우징의 다른 부분들의 진동 위상들이 조정될 수 있고, 진동 위상차들은 90° 내지 270°의 범위 내에 있을 수 있어, 음향에 대항할 수 있다. 일부 실시예들에서, 변환기와 하우징 사이의 커넥터는 가요성 커넥터일 수 있다. 커넥터의 재료들은 강철(예를 들어, 스테인리스 스틸, 탄소 강이지만, 이에 제한되지 않음), 경질 합금(예를 들어, 알루미늄, 베릴륨 구리, 마그네슘 합금들, 티타늄 합금들이지만, 이에 제한되지 않음), 플라스틱(예를 들어, 폴리에틸렌, 나일론 블로우 성형, 플라스틱 등이지만, 이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않고, 이것은 또한 동일한 성능을 달성하기 위해 단일 재료 또는 복합 재료들일 수 있다. 복합 재료들은 또한 유리 섬유들, 탄소 섬유들, 붕소 섬유들, 흑연 섬유들, 그래핀 섬유들, 탄화 규소 섬유들, 아라미드 섬유들 등과 같은 보강 재료들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 복합 재료들은 페놀 수지 매트릭스를 포함하는 유리 섬유, 불포화 폴리 에스테르 및 에폭시로 보강된 다양한 타입들의 유리 섬유와 같은 다른 유기 및/또는 무기 복합 재료들일 수도 있다. 커넥터의 두께는 0.005mm보다 적지 않을 수 있고; 바람직하게는, 두께가 0.005mm 내지 3mm일 수 있고; 보다 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 2mm일 수 있고; 더욱 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 1mm일 수 있고; 더욱 더 바람직하게는, 두께가 0.02mm 내지 0.5mm일 수 있다. 커넥터는 바람직하게는 적어도 하나의 환형 링을 포함하고, 보다 바람직하게는 적어도 두개의 환형 링들을 포함하는 환형 구조를 가질 수 있다. 환형 링들은 동심 링들 또는 비동심 링들일 수 있고, 외측 링으로부터 내측 링의 중심에 집속하는 적어도 두개의 막대들을 통해 서로 연결될 수 있다. 보다 바람직하게는, 적어도 하나의 타원형 링이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는 적어도 두개의 타원형 링들이 있을 수 있다. 상이한 타원형 링들은 상이한 곡률 반경을 가질 수 있고, 타원형 링들은 막대들을 통해 서로 연결될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 사각 링이 있을 수 있다. 커넥터의 구조는 판의 형태일 수 있다. 바람직하게는, 중공 패턴들이 판 상에 구성될 수 있다. 또한 더욱 바람직하게는, 중공 패턴들의 면적이 커넥터의 비중공 부분의 면적보다 적지 않을 수 있다. 상술한 바와 같은 커넥터의 재료, 구조, 두께들은 상이한 커넥터들을 얻기 위해 임의의 방식으로 조합될 수 있음을 유념해야 한다. 예를 들어, 환형 커넥터는 상이한 두께 분포를 가질 수 있다. 바람직하게는 링의 두께가 막대의 두께와 같을 수 있다. 보다 바람직하게는 막대의 두께가 링의 두께보다 클 수 있다. 더욱 바람직하게는 내측 링의 두께가 외측 링의 두께보다 클 수 있다.
흡음 홀들의 상기 설명은 본 개시내용의 일 실시예일 뿐이며, 이는 골전도 스피커의 음질을 개선하고 음향 누출을 억제하는 것과 같은 양태들을 제한할 수 있다. 당업자는 상술한 실시예들을 수정 및 개선할 수 있지만, 이러한 수정들 및 개선들은 여전히 상술한 범위 내에 있다. 예를 들면, 바람직하게는, 음향 안내 홀들은 진동 전달층 상에 구성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 패널과 일치하지 않는 진동 전달층의 영역에만 구성될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 사용자와 접촉하지 않는 영역 상에 구성될 수 있다. 더욱 더 바람직하게는, 음향 안내 홀들은 진동 유닛의 내측 상에 구성되어 캐비티를 형성할 수 있다. 다른 예로, 하우징의 바닥 벽에 음향 안내 홀들이 구성될 수 있고, 바닥 벽의 중앙에 하나의 음향 안내 홀 세트가 있을 수 있거나, 하나보다 많은 음향 안내 홀들이 바닥 벽의 중앙 부근에 링으로 균일하게 배치될 수 있다.
골전도 스피커의 진동 전달에 대한 상기 설명은 단지 특정 실시예일 뿐이며, 이는 실행 가능한 유일한 구현으로 간주될 수 없다. 분명히, 당업자는 골전도 스피커의 기본 원리를 이해한 후에, 골전도 스피커의 진동들의 타입들 및 세부 사항들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있지만, 이러한 수정들 및 변경들은 여전히 상술한 범위에 있다. 예를 들어, 이식형 골전도 보청기는 뼈들과 직접 밀접하게 접촉하여 피부 또는 피하 조직을 가로지르지 않고 음향 진동들을 뼈들에 직접 전송할 수 있으며, 이는 진동 전달 과정에서 피부 또는 피하 조직에 의한 주파수 응답의 감쇠 및 변화들을 회피할 수 있다. 다른 예로, 일부 응용 시나리오들에서, 치아가 음향 전도에 이용될 수 있으며, 이는 골전도 장치가 치아와 접촉하여 치아를 통해 뼈들과 주변 조직들에 음향 진동들을 전송하여 진동 과정 동안 주파수 응답에 대한 피부 영향을 감소시킬 수 있다는 것을 나타낸다. 골전도 스피커의 응용들에 대한 상기 설명은 특정 실시예에 불과하며, 당업자는 골전도 스피커의 기본 원리를 이해한 후에, 골전도 스피커를 다른 시나리오들에서 사용할 수 있다. 응용 시나리오들에서의 음향 전달은 상기 설명에 따라 부분적으로 변경될 수 있지만 이러한 변경들은 여전히 상기 설명 내에 있다.
단계(104)에서, 사람이 느끼는 음질은 또한 청각 시스템과 관련될 수 있다. 사람들마다 상이한 주파수들의 음향에 대해 상이한 감도들을 느낄 수 있다. 일부 실시예들에서, 상이한 주파수들을 갖는 음향에 대한 감도의 레벨은 등음량 곡선(equal-loudness curve)으로도시될 수 있다. 어떤 사람들은 특정 주파수 범위의 음향 신호들에 민감하지 않을 수 있으며, 등음량 곡선은 해당 주파수의 응답 강도가 다른 주파수들의 응답 강도들보다 낮을 수 있음을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 어떤 사람들은 고주파의 음향 신호들에 민감하지 않을 수 있으며, 고주파의 응답 강도는 다른 주파수들의 음향 신호들의 응답 강도들보다 낮을 수 있다. 어떤 사람들은 저주파의 음향 신호들에 민감하지 않을 수 있으며, 저주파의 응답 강도는 다른 주파수들의 음향 신호들의 응답 강도들보다 낮을 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 저주파수 음향은 500Hz 미만의 음향을 지칭하고, 중간 주파수 음향은 500Hz 내지 4000Hz의 음향을 지칭하고, 고주파 음향은 4000Hz보다 큰 주파수의 음향을 지칭한다.
물론, 음향의 저주파와 고주파는 상대적일 수 있고, 일부 특수한 사람들에게는 주파수 범위들이 상이한 음향들에 대해 상이한 응답을 가질 수 있다. 골전도 스피커에 의해 생성된 대응하는 주파수 범위들 내에서 음향 강도의 분포를 선택적으로 변경하거나 조정하면 특수한 사람들의 청각 경험이 달라질 수 있다. 고주파수, 중간 주파수 또는 저주파수에 대해 상기 논의된 음향 신호들은 일반적인 사람의 청력의 범위들을 기술하는데 사용될 수 있으며, 이는 또한 스피커가 전송해야 할 자연적인 음향의 범위들을 기술하는데 사용될 수도 있음을 유념해야 한다.
일 실시예에서, 특정 사람들의 청각 시스템들의 등음량은 도 10에 도시된 곡선(3)일 수 있다. 지점 A 근처의 피크는 이들 사람들이 상이한 주파수들을 갖는 다른 지점들(예를 들어, 도 10에 도시된 지점 B)보다 지점 A에 대응하는 주파수에서 음향에 더 민감할 수 있음을 나타낼 수 있다. 사람의 청각 시스템에 민감하지 않은 주파수들은 골전도 스피커를 설계할 때 보상될 수 있다. 곡선(4)은 곡선(3)에 대한 보상된 주파수 응답 곡선일 수 있고, 공진 피크가 지점 B 근처에 나타날 수 있다. 골전도 스피커에 의해 생성된 주파수 응답 곡선(4)은 음향이 귀로 수신될 때 주파수 응답 곡선(3)과 조합될 수 있으며, 이는 사람이 주파수 범위에서 더 이상적이고 더 넓게 들을 수 있는 음향을 만들 수 있다. 일부 실시예들에서, 지점 A에서의 주파수는 약 500Hz일 수 있고, 지점 B에서의 주파수는 약 2000Hz일 수 있다. 골전도 스피커의 특정 주파수들을 보상하기 위한 상기 실시예들은 실행 가능한 유일한 실시예로 간주될 수 없으며, 당업자는 원리들을 이해한 후에 실제 응용들에 따라 적절한 피크 값들 및 주파수들을 보상하는 방법을 설정할 수 있음을 유념해야 한다.
분명히, 당업자는 골전도 스피커의 기본 원리들을 이해한 후에, 골전도 스피커의 진동들의 타입들 및 세부 사항들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있지만, 이러한 수정들 및 변경들은 여전히 상술한 범위 내에 있다. 예를 들어, 상술한 골전도 스피커의 주파수 응답 보상 방법은 골전도 보청기에도 또한 적용될 수 있다. 청각 장애인의 경우, 골전도 보청기의 주파수 응답 특성들 중 하나 이상의 타입들을 설계하여 특정 주파수 범위에 대한 무감각성을 보상할 수 있다. 실제 응용들에서 골전도 보청기들은 사용자의 입력에 기초하여 주파수 응답들을 지능적으로 선택하거나 조정할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 사용자의 등음량 곡선을 자동으로 얻거나 사용자가 자신의 등음량 곡선을 입력할 수 있고, 그 후에 시스템은 등음량 곡선에 기초하여 골전도 스피커의 특정 주파수 응답들을 보상할 수 있다. 일 실시예에서, 등음량 곡선 상의 더 낮은 음량을 갖는 지점들(예를 들어, 곡선 상의 최소 지점)에 대해, 지점 근처의 골전도 스피커의 주파수 응답의 진폭이 증가되어 원하는 음질을 얻을 수 있다. 유사하게, 등음량 곡선 상의 더 높은 음량을 갖는 지점들(예를 들면, 곡선 상의 최대 지점)에 대해, 지점 근처의 골전도 스피커의 주파수 응답의 진폭이 감소될 수 있다. 또한, 상술한 주파수 응답 곡선 또는 등음량 곡선 상에 다수의 최대 지점들 또는 최소 지점들이 있을 수 있고, 대응하는 보상 곡선(주파수 응답 곡선)은 또한 다수의 최대 값들 또는 최소 값들을 가질 수 있다. 당업자라면, 청각 민감도에 관한 상기 설명에서, "등음량 곡선(equal loudness curve)"을"음량 곡선(loudness curve)","청각 반응 곡선(hearing response curve)"등과 같은 유사한 단어들로 대체할 수 있다. 사실, 청각 민감도는 또한 음향 주파수 응답으로 간주될 수 있고, 본 개시내용의 다양한 실시예들의 설명들에서, 골전도 스피커의 음질은 음향들에 대한 인간의 감도와 골전도 스피커의 주파수 응답을 조합함으로써 얻어질 수 있다.
일반적으로 골전도 스피커의 음질은 구성요소들의 물리적 특성들, 구성요소들 간의 진동 전달 관계, 스피커와 외부 환경 간의 진동 전달 관계, 진동 전달 시스템의 진동 전달 효율 등과 같은 다양한 요인들에 의해 영향을 받을 수 있다. 골전도 스피커의 구성요소들은 진동 생성 요소(변환기와 같이), 스피커를 고정하기 위한 요소들(헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드), 진동 전달 요소들(패널 및 진동 전달층과 같이)을 포함할 수 있다. 구성요소들 사이 및 스피커와 외부 환경 사이의 진동 전달 관계들은 스피커가 사용자와 접촉하는 방식(예를 들면, 클램핑력, 접촉 면적, 접촉 형상)에 의해 결정될 수 있다. 도 11은 골전도 스피커의 진동 발생 및 진동 전달 시스템을 예시하는 등가 도면이다. 골전도 스피커의 등가 시스템은 고정 단부들(1101), 센서 단자(1102), 진동 유닛(1103) 및 변환기(1104)를 포함할 수 있다. 고정 단부들(1101)은 전달 관계 K1(즉, 도 4의
Figure 112018024668818-pct00019
)을 통해 진동 유닛(1103)과 연결될 수 있고, 센서 단자(1102)는 전달 관계 K2(즉, 도 4의
Figure 112018024668818-pct00020
Figure 112018024668818-pct00021
)를 통해 진동 유닛(1103)과 연결될 수 있고, 진동 유닛(1103)은 전달 관계 K3(도 4의
Figure 112018024668818-pct00022
Figure 112018024668818-pct00023
)을 통해 변환기(1104)와 연결될 수 있다.
진동 유닛(1103)은 패널과 변환기를 포함할 수 있다. 전달 관계들 K1, K2 및 K3은 골전도 스피커의 등가 시스템에서 해당 구성요소들 간의 관계들을 기술하는 데 사용할 수 있다(하기에 상세히 기술). 등가 시스템의 진동 방정식들은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018024668818-pct00024
Figure 112018024668818-pct00025
여기서,
Figure 112018024668818-pct00026
는 진동 유닛(1103)의 등가 질량이고,
Figure 112018024668818-pct00027
는 변환기(1104)의 등가 질량이고,
Figure 112018024668818-pct00028
는 진동 유닛(1103)의 등가 변위이고,
Figure 112018024668818-pct00029
는 변환기(1104)의 등가 변위이고,
Figure 112018024668818-pct00030
는 센서 단자(1102)와 진동 유닛(1103) 사이의 등가 탄성 계수이고,
Figure 112018024668818-pct00031
는 고정 단부들(1101)과 진동 유닛(1103) 사이의 등가 탄성 계수이고,
Figure 112018024668818-pct00032
는 변환기(1104)와 진동 유닛(1103)의 등가 탄성 계수이고,
Figure 112018024668818-pct00033
는 센서 단자(1102)와 진동 유닛(1103) 사이의 등가 댐핑이고,
Figure 112018024668818-pct00034
는 변환기(1104)와 진동 유닛(1103) 사이의 등가 댐핑이고,
Figure 112018024668818-pct00035
Figure 112018024668818-pct00036
는 진동 유닛(1103)과 변환기(1104) 사이의 상호 작용력들이다. 진동 유닛의 등가 진폭 A3은 다음과 같다:
Figure 112018024668818-pct00037
여기서,
Figure 112018024668818-pct00038
는 단위 구동력을 나타내고,
Figure 112018024668818-pct00039
는 진동 주파수를 나타낸다. 골전도 스피커의 주파수 응답에 영향을 미치는 요인들은 진동 생성(진동 유닛, 변환기, 하우징, 및 수학식 (10)에서의
Figure 112018024668818-pct00040
Figure 112018024668818-pct00041
Figure 112018024668818-pct00042
Figure 112018024668818-pct00043
와 같이 서로 간의 연결 수단을 포함하지만 이에 제한되지 않음), 진동 전달(피부와의 접촉 방식, 수학식 (10)에서의
Figure 112018024668818-pct00044
Figure 112018024668818-pct00045
Figure 112018024668818-pct00046
와 같은 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 특성들을 포함하지만 이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있다. 골전도 스피커의 주파수 응답 및 음질은 골전도 스피커의 각 구성요소 간의 연결들의 파라미터들과 각 구성요소의 구조를 변경함으로써 영향을 받을 수 있으며, 예를 들어 클램핑력의 크기를 변경하는 것은
Figure 112018024668818-pct00047
를 변경하는 것과 같을 수 있고, 접착제와의 결합을 변경하는 것은
Figure 112018024668818-pct00048
Figure 112018024668818-pct00049
를 변경하는 것과 같을 수 있고, 관련 재료들의 경도, 탄성, 댐핑을 변경하는 것은
Figure 112018024668818-pct00050
Figure 112018024668818-pct00051
을 변경하는 것과 같을 수 있다.
일 실시예에서, 고정 단부들(1101)의 위치는 진동 과정의 일부 위치들에서 상대적으로 고정된 지점들 또는 영역들을 지칭할 수 있으며, 이들 지점들 또는 영역들은 고정된 단부들로 간주될 수 있다. 고정 단부들은 특정 구성요소들로 구성되거나 골전도 스피커의 구조에 따라 결정될 수도 있다. 예를 들어, 골전도 스피커는 사람의 귀 주위에 매달리거나 접착되거나 흡수될 수 있으며 골전도 스피커의 구조 또는 외모에 대한 특수 설계를 통해 사람의 피부와 함께 맞출 수 있다.
센서 단자(1102)는 음향 신호들을 수신하는 사람의 청각 시스템일 수 있다. 진동 유닛(1103)은 변환기를 보호, 지지 및 연결하는데 사용될 수 있다. 진동 유닛(1103)은 진동들을 사용자에게 전달하는 진동 전달층, 사용자와 직접 또는 간접적으로 접촉하는 패널, 다른 진동 발생 구성요소들을 보호 및 지지하는 하우징을 포함할 수 있다. 변환기(1104)는 음향 진동들을 생성할 수 있다.
전달 관계 K1은 고정 단부들(1101)과 진동 유닛(1103)을 연결하여, 고정 단부들과 진동 생성부들 사이의 진동 전달 관계를 보여준다. K1은 골전도 스피커의 형상 및 구조에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 골전도 스피커는 U-형 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드로 사람의 머리에 고정될 수 있다. 골전도 스피커는 헬멧, 방화 마스크 또는 특수 마스크, 안경 등에 장착될 수도 있다. 골전도 스피커의 상이한 구조들 및 형상들이 전달 관계 K1에 영향을 미칠 수 있으며, 또한 골전도 스피커의 구조는 골전도 스피커의 다른 부분들의 재료들, 질량 등을 포함할 수 있다. 전달 관계 K2는 센서 단자(1102)와 진동 유닛(1103)을 연결할 수 있다.
K2는 전달 시스템의 구성요소들에 의존할 수 있다. 전달은 사용자의 조직을 통해 사용자의 청각 시스템으로 음향을 전달하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 피부, 피하 조직들, 뼈들 등을 통해 음향이 청각 시스템으로 전달되면, 다양한 부분들의 물리적 특성들과 다양한 부분들 사이의 상호 연결 관계들이 K2에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 진동 유닛(1103)은 조직들과 접촉할 수 있고, 다양한 실시예들에서 접촉면들은 진동 전달층들 또는 패널의 측면들이며, 접촉면의 형상들 및 크기들, 진동 유닛(1103)과 조직들 사이의 힘은 전달 계수 K2에 영향을 미칠 수 있다.
진동 유닛(1103)과 변환기(1104) 사이의 전달 계수 K3은 골전도 스피커의 진동 생성 유닛 내부의 연결 특성들에 의존할 수 있다. 변환기 및 진동 유닛은 강성 또는 유연한 방식으로 연결될 수 있거나, 진동 유닛과 변환기 사이의 커넥터의 상대 위치들을 변경하는 것은 진동들을 진동 유닛에 전달하기 위한 변환기, 특히 패널의 전달 효율에 영향을 줄 수 있으며, 이로써 전달 관계 K3에 영향을 미친다.
골전도 스피커를 사용할 때, 음향 생성 및 전달 프로세스는 사용자가 느끼는 음질에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 상술한 고정 단부들, 센서 단자, 진동 유닛, 변환기 및 전달 관계 K1, K2 및 K3 등은 음질에 영향을 줄 수 있다. K1, K2, 및 K3은 장치의 상이한 부분들에 포함된 연결 방식들에 대한 설명일 뿐, 시스템은 물리적 연결 방식, 힘 전도 방식, 음향 전달 효율 등을 포함하지만 이에 제한되지 않음을 유념해야 한다.
골전도 스피커의 등가 시스템에 관한 설명은 단지 특정 실시예일 뿐이며, 이는 실행 가능한 유일한 실시예로 간주되어서는 안된다. 분명히, 당업자는 골전도 스피커의 기본 원리들을 이해한 후에, 골전도 스피커의 진동들의 타입들 및 세부 사항들을 다양하게 수정 및 변경할 수 있지만, 이러한 수정들 및 변경들은 여전히 상기 기술된 범위 내에 있다. 예를 들어, 상술한 K1, K2 및 K3은 간단한 진동들 또는 기계적 전달 모드들을 나타낼 수 있거나, 복잡한 비-선형 전달 시스템들을 포함할 수도 있다. 전달 관계들은 각 부분 사이의 방향 연결들에 의해 형성될 수 있거나 비접촉 방식들을 통해 전달될 수 있다.
도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커를 도시한 구조도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 골전도 스피커는 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드(1201), 진동 유닛(1202) 및 변환기(1203)를 포함할 수 있다. 진동 유닛(1202)은 접촉면(1202a) 및 하우징(1202b)을 포함할 수 있다. 변환기(1203)는 진동 유닛(1202) 내에 설치되고, 그것에 연결된다. 바람직하게는, 진동 유닛(1202)은 상술한 패널 및 진동 전달층을 더 포함할 수 있으며, 접촉면(1202a)은 진동 유닛(1202) 및 사용자 모두와 접촉하는 표면일 수 있다. 보다 바람직하게는, 접촉면(1202a)은 진동 전도층의 외면일 수 있다.
사용 중에, 골전도 스피커는 진동 유닛(1202)과 사용자 사이에 클램핑력을 제공하는 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드(1201)에 의해 사용자 신체의 어떤 특정 부분, 예를 들어 머리에 고정될 수 있다. 접촉면(1202a)은 변환기(1203)에 연결될 수 있으며, 진동들을 사용자에게 전달하기 위해 사용자와 접촉을 유지할 수 있다. 골전도 스피커가 작동할 때 상대적으로 고정된 위치는 도 11에 도시된 바와 같이 고정 단부들(1101)로 선택될 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 골전도 스피커는 대칭 구조를 가지고, 두 측면들에서의 변환기들에 의해 제공되는 구동력들은 동일하고 반대이며, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 중간 지점은 이에 따라 등가의 고정 단부로 예를 들어 위치(1204)로 선택될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 두 측면들에서의 변환기들에 의해 제공되는 구동력들은 동일하지 않으며 즉, 골전도 스피커는 스테레오를 생성하거나, 골전도 스피커는 비대칭 구조를 가지며, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드를 온/오프하는 다른 지점 또는 영역은 등가의 고정 단부들로 선택될 수 있다. 본 명세서에서 기술된 고정 단부는 골전도 스피커가 작동할 때 상대적으로 고정된 등가 단부일 수 있다. 고정 단부(1101) 및 진동 유닛(1202)은 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드(1201)에 의해 연결될 수 있고, 전달 관계 K1은 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드(1201) 및 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드(1201)에 의해 제공되는 클램핑력에 관련될 수 있으며, 이것은 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드(1201)에의 물리적 특성들에 의존한다. 바람직하게는, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드(1201)의 다양한 물리적 파라미터들, 예를 들어 클램핑력, 중량 등이 골전도 스피커의 음향 전송 효율을 변경시킬 수 있고, 특정 주파수 범위에서 주파수 응답에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 강도가 상이한 재료의 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드는 상이한 클램핑력들을 제공할 수 있다. 예를 들어 보조 장치에 탄성력을 추가하여 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 구조를 변경하면 클램핑력이 또한 변경되어 음향 전달 효율에 영향을 줄 수 있다. 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 크기들이 서로 다른 경우도 또한 클램핑력에 영향을 줄 수 있으며, 이들은 두 진동 유닛들 사이의 거리가 가까워질수록 증가한다.
특정한 클램핑력을 갖는 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드를 얻기 위해, 당업자들은 본 개시내용에 교시하에서 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 크기를 변경하거나 상이한 강성, 모듈러스를 가진 재료들을 선택하는 것과 같이 실제 상황들에 기초하여 변형 또는 수정을 수행할 수 있다. 변화하는 클램핑력은 음향 전송 효율뿐만 아니라 저주파 범위에서의 사용자 경험에도 영향을 줄 수 있음에 유념해야 한다. 본 명세서에 기술된 클램핑력은 접촉면과 사용자 사이의 압력을 지칭한다. 바람직하게는, 클램핑력은 0.1N 내지 5N 사이이다. 보다 바람직하게, 클램핑력은 0.1N 내지 4N의 범위이다. 보다 바람직하게, 클램핑력은 0.2N 내지 3N의 범위이다. 보다 바람직하게, 클램핑력은 0.2N 내지 1.5N의 범위이다. 더욱 바람직하게는, 클램핑력은 0.3N 내지 1.5N의 범위이다.
헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 클램핑력은 재료들에 따라 결정된다. 바람직하게는, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드에 사용되는 재료들은 특정 경도의 플라스틱을 포함할 수 있으며, 예를 들면 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리스티렌(PS), 고충격 폴리스티렌(HIPS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에스테르(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드(PA), 폴리 염화(PVC), 폴리우레탄(PU), 폴리비닐리덴 클로라이드 폴리에틸렌(PE), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 멜라민 포름알데히드(MF) 등 또는 이들의 임의의 조합이다. 보다 바람직하게, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 재료들은 금속, 합금(예를 들면, 알루미늄 합금, 크롬-몰리브덴 합금, 스칸듐 합금, 마그네슘 합금, 티타늄 합금, 마그네슘-리튬 합금, 니켈 합금), 또는 보상 등을 포함할 수 있다. 또한, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 재료들은 메모리 재료들을 포함할 수 있다. 메모리 재료들은 메모리 합금, 메모리 중합체, 메모리 무기 재료 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 메모리 합금은 티타늄-니켈-구리 메모리 합금, 티타늄-니켈-철 메모리 합금, 티타늄-니켈크롬 메모리 합금, 구리-니켈기 메모리 합금, 구리-알루미늄기 메모리 합금, 구리-아연기 메모리 합금, 철기 메모리 합금 등을 포함할 수 있다. 메모리 중합체는 폴리노보넨, 트랜스-폴리이소프렌, 스티렌부타디엔, 공중합체, 가교 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 락톤, 불소함유 중합체, 폴리아미드, 가교 폴리올레핀, 폴리에스테르 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 메모리 무기 재료는 메모리 세라믹들, 메모리 글라스, 가넷, 운모 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 또한, 메모리 재료는 메모리 온도를 선택했을 수 있다. 바람직하게는, 메모리 온도는 10℃보다 낮지 않을 수 있다. 보다 바람직하게, 메모리 온도는 40℃보다 낮지 않을 수 있다. 보다 바람직하게, 메모리 온도는 60℃보다 낮지 않을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 메모리 온도가 100℃보다 낮지 않을 수 있다. 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드에 있는 메모리 재료의 비율은 5%보다 낮지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는, 비율이 7%보다 낮지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는, 비율이 15%보다 낮지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는, 비율이 30%보다 낮지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는, 비율이 50%보다 낮지 않을 수 있다. 본 명세서에서 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드는 골전도 스피커에 클램프력을 제공하는 행크백 구조(hangback structure)를 의미한다. 메모리 재료들은 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 상이한 위치들에 있을 수 있다. 바람직하게는, 메모리 재료는 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 압력 중심 위치에 있을 수 있으며, 예를 들면, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드와 진동 유닛 사이의 조인트들, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 대칭 중심, 또는 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드 내의 라인들이 집중적으로 분포되어 있는 위치이지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드는 메모리 합금으로 제조될 수 있으며, 이것은 상이한 사용자들에 대한 클램핑력 차를 감소시키고 클램핑력에 의해 영향을 받는 음질의 일관성을 향상시킨다. 일부 실시예들에서, 메모리 합금으로 제조된 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드는 충분히 탄성일 수 있고, 따라서 큰 변형 후에 원래의 형상으로 회복될 수 있고, 또한 장시간 변형 후에 클램핑력을 안정적으로 유지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리 합금으로 제조된 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드는 큰 변형 및 왜곡을 제공하기에 충분히 가볍고 충분히 유연할 수 있으며, 사용자에게 더 잘 결합될 수 있다.
클램핑력은 골전도 스피커의 진동 생성부의 표면과 사용자 사이에 압력을 제공한다. 도 13a 및 도 13b는 접촉면과 사용자 사이의 압력이 상이한 진동 응답 곡선들을 예시하기 위한 실시예들이다. 특정 임계값보다 낮은 클램핑력은 고주파 진동의 전송에 적합하지 않을 수 있다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 동일한 진동원(음원)에 대해, 클램핑력이 0.1N일 때 사용자에 의해 수신되는 중간 주파수 및 고주파수 진동(음향)은 0.2N 및 1.5N의 것보다 작을 수 있다. 즉, 0.1N에서의 중간 주파수 및 고주파수 부분들의 영향은 0.2N에서 1.5N까지의 것보다 약할 수 있다. 마찬가지로, 특정 임계값보다 높은 클램핑력은 저주파수 진동의 전송에도 적합하지 않을 수 있다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 동일한 진동원(음원)에 대해, 클램핑력이 5.0N일 때 사용자에 의해 수신되는 중간 주파수 및 저주파수 진동(음향)은 0.2N 및 1.5N의 것보다 작을 수 있다. 즉, 5.0N에서의 저주파수 부분의 영향은 0.2N에서 1.5N까지의 것보다 약하다.
일부 실시예들에서, 접촉면과 사용자 사이의 압력은 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드 재료의 적절한 선택과 적절한 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드 구조 모두에 기초하여 특정 범위에서 유지할 수 있다. 접촉면과 사용자 사이의 압력은 임계값보다 클 수 있다. 바람직하게, 임계값은 0.1N이다. 보다 바람직하게, 임계값은 0.2N이다. 보다 바람직하게, 임계값은 0.3N이다. 그리고 더욱 바람직하게, 임계값은 0.5N이다. 당업자라면, 골전도 스피커에 의해 제공되는 클래핑력(clapping force)이 골전도 시스템의 주파수 응답들을 변화시키는 원리에 비추어 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 재료들 또는 구조에 대해 일정량의 수정들 및 변경들이 제해질(deducted) 수 있고, 상이한 음질 요건들을 만족시키는 클래핑력의 범위가 설정될 수 있다. 그러나, 이러한 수정들 및 변경들은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않는다.
골전도 스피커의 클래핑력은 특정 장치들 또는 방법들로 시험될 수 있다. 도 14a 및 도 14b는 골전도 스피커의 클래핑력을 시험하는 예시적인 실시예를 도시한다. 지점 A 및 지점 B는 골전도 스피커의 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 진동 유닛에 가까울 수 있다. 시험 과정에서, 지점 A 또는 지점 B 중 하나는 고정될 수 있고, 고정 지점을 제외한 지점 A 또는 지점 B 중 다른 하나는 힘-측정기를 연결할 수 있다. 지점 A와 지점 B 사이의 거리가 125mm 내지 155mm의 범위이면 클래핑력이 얻어질 수 있다. 도 14c는 골전도 스피커의 상이한 클래핑력들에 대응하는 3개의 주파수 진동 응답 곡선들을 도시한다. 3개의 곡선들에 대응하는 클래핑력들은 각각 0N, 0.61N 및 1.05N일 수 있다. 도 14c는 사용자의 얼굴에 의해 생길 수 있는 골전도 스피커의 진동 유닛 상의 하중들이 골전도 스피커의 클래핑력이 증가함에 따라 커지며 진동 영역의 진동들이 감소될 수 있음을 보여준다. 너무 작은 클래핑력 또는 너무 큰 클래핑력을 가진 골전도 스피커는 진동 동안 주파수 응답에 불균일(예를 들어, 0N 및 1.05N에 각각 대응하는 곡선들 상에서 500Hz 내지 800Hz의 범위)을 초래할 수 있다. 클래핑력이 너무 크면(예를 들어, 1.05N에 해당하는 곡선), 사용자는 불편감을 느낄 수 있고, 골전도 스피커의 진동들이 감소될 수 있으며, 음량이 낮을 수 있고; 클래핑력이 너무 작으면(예를 들어, 0N에 해당하는 곡선), 사용자는 골전도 스피커로부터보다 분명한 진동들을 느낄 수 있다.
골전도 스피커의 클래핑력을 변경하는 것에 관한 상기 설명들은 단지 설명을 목적으로 제공되며, 유일한 실행 가능한 실시예들이 되어서는 안됨을 유념해야 한다. 당업자들이라면, 골전도 스피커의 원리들에 비추어 골전도 스피커의 클래핑력을 변화시키는데 여러 변형들이 이루어질 수 있음이 명백하다. 그러나, 이러한 변형들은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않는다. 예를 들어, 메모리가 있는 재료들이 골전도 스피커의 헤드셋 받침대에 사용되어 골전도 스피커가 다른 사용자의 머리들을 수용할 수 있는 라디안을 갖도록 하고, 양호한 탄성을 가질 수 있고, 골전도 스피커를 착용할 때 편안함을 향상시킬 수 있고, 클래핑력 조정을 용이하게 할 수 있다. 또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 클래핑력을 조정하기 위해 사용된 탄성 밴드(1501)가 골전도 스피커의 헤드셋 받침대 상에 설치될 수 있으며, 탄성 밴드는 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드가 압착되거나 균형 위치를 벗어나 늘어질 때 추가적인 복원력을 제공할 수 있다.
센서 단자(1102)와 진동 유닛(1103) 사이의 전달 관계 K2는 또한 골전도 시스템의 주파수 응답에 영향을 줄 수 있다. 사용자 귀에 들리는 음량은 사용자의 달팽이관에 의해 수신되는 에너지에 의존한다. 에너지는 전송 중에 다양한 파라미터들에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이는 다음 수학식으로 표현될 수 있다:
Figure 112018024668818-pct00052
여기서,
Figure 112018024668818-pct00053
는 달팽이관에 의해 수신되는 에너지에 선형적이고,
Figure 112018024668818-pct00054
는 접촉면(502a)과 사용자의 얼굴 사이의 접촉 면적이고,
Figure 112018024668818-pct00055
는 치수 변화를 위한 계수이고,
Figure 112018024668818-pct00056
는 접촉면 상의 한 지점의 가속도
Figure 112018024668818-pct00057
와, 에너지 전송시 접촉면과 사용자의 피부 사이의 접촉의 기밀성(tightness)
Figure 112018024668818-pct00058
의 영향을 나타내고,
Figure 112018024668818-pct00059
은 단위 면적의 투과 임피던스와 같은 기계적 파형의 투과시 임의의 접촉 지점들의 댐핑을 나타낸다.
수학식 (11)의 항들에서, 전송 임피던스
Figure 112018024668818-pct00060
는 음향 전송에 영향을 줄 수 있으며, 골전도 시스템의 진동 전송 효율은 전송 임피던스
Figure 112018024668818-pct00061
과 관련이 있을 수 있다. 골전도 시스템의 주파수 응답 곡선은 접촉면 상의 여러 지점들의 주파수 응답 곡선들의 중첩일 수 있다. 임피던스를 변화시키는 요인들은 에너지 전송 영역의 크기, 에너지 전송 영역의 형상, 에너지 전송 영역의 거칠기(roughness), 에너지 전송 영역의 압력 또는 에너지 전송 영역의 압력 분포 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 진동 유닛(1202)의 구조 및 형상을 변경할 때 음향의 전송 효과가 변하여, 골전도 스피커의 음질을 변경할 수 있다. 단지 예를 들면, 진동 유닛(1202)의 접촉면(1202a)의 대응하는 물리적 특성들을 변경함으로써 음향의 전달 효과가 변경될 수 있다.
잘-설계된 접촉면은 구배 구조를 가질 수 있고, 구배 구조는 접촉면 상의 다양한 높이들을 갖는 영역들을 지칭할 수 있다. 구배 구조는 볼록부/오목부일 수 있거나, 또는 접촉면의 외측(사용자쪽) 또는 내측(사용자 뒤쪽)에 존재하는 사이드 스텝들일 수 있다. 골전도 스피커의 진동 유닛의 일 실시예가 도 16a에 예시될 수 있다. 접촉면(1601)(접촉면의 외측) 상에는 볼록부/오목부(도 16a에 도시되지 않음)가 존재할 수 있다. 골전도 스피커의 작동 중에, 볼록부/오목부는 사용자의 얼굴과 접촉하여, 접촉면(1601) 상의 상이한 위치들과 사용자의 얼굴 사이의 압력을 변화시킬 수 있다. 볼록부는 사용자의 얼굴과 더욱 밀착하는 방식으로 접촉할 수 있으므로, 볼록부와 접촉하는 사용자의 피부 및 조직에 대한 압력이 커질 수 있으며, 오목부와 접촉하는 피부 및 조직의 압력은 그에 따라 작아질 수 있다. 예를 들어, 도 16a의 접촉면(1601) 상의 3개의 지점들 A, B 및 C는 비볼록부, 볼록부의 에지 및 볼록부에 각각 위치될 수 있다. 사용자의 피부와 접촉할 때 세 지점들 상의 클래핑력들 FA, FB 및 FC는 FC > FA > FB일 수 있다. 일부 실시예들에서, 지점 B 상의 클래핑력은 0일 수 있으며, 즉 지점 B는 사용자의 피부와 접촉하지 않을 수 있다. 사용자의 얼굴의 피부와 조직은 상이한 압력 하에서 상이한 임피던스와 응답을 가질 수 있다. 더 큰 압력 하의 부분은 더 작은 임피던스율에 해당할 수 있으며 음파들에 대한 고역 필터링 특성을 가질 수 있다. 더 작은 압력 하의 부분은 더 큰 임피던스율에 해당할 수 있으며 음파들에 대한 저역 필터링 특성을 가질 수 있다. 접촉면(1601)의 상이한 부분들은 상이한 임피던스 특성들
Figure 112018024668818-pct00062
에 대응할 수 있다. 수학식 (1)에 따르면, 상이한 부분들은 음향 전송에 대한 상이한 주파수 응답들에 대응할 수 있다. 전체 접촉면을 통한 음향의 전송 효과는 접촉면의 각 부분을 통한 음향들의 전송 효과의 합과 같을 수 있다. 음향이 사용자의 뇌로 전송될 때 매끄러운 곡선이 형성되어 저주파수 또는 고주파수 하의 과도한 고조파 피크를 회피할 수 있으므로 전체 대역폭에 걸쳐 이상적인 주파수 응답을 얻을 수 있다. 유사하게, 접촉면(1601)의 재료들 및 두께는 음향들의 전송 효과에 영향을 줄 수 있으며, 따라서 음질에 영향을 미친다. 예를 들어, 접촉면이 부드러운 경우, 저주파수 범위에서의 음향들의 전송 효과는 고주파수 범위에서보다 좋을 수 있고, 접촉면이 단단할 때, 고주파수 범위에서의 음향들의 전송 효과는 저주파수 범위보다 더 좋을 수 있다.
도 16b는 서로 다른 접촉 영역들을 갖는 골전도 스피커의 응답 곡선들을 도시한다. 점선은 접촉면 상에 볼록부를 갖는 골전도 스피커의 주파수 응답에 대응할 수 있다. 실선은 접촉면 상에 비볼록부를 갖는 골전도 스피커의 주파수 응답에 대응할 수 있다. 낮은-중간 주파수 범위에서, 비볼록부의 진동은 볼록부의 진동에 비해 약해질 수 있고, 주파수 응답 곡선 상에 하나의 "피트(pit)"를 형성할 수 있으며 이는 주파수 응답이 이상적이지 않음을 나타며, 음질에 영향을 줄 수 있다.
상기 도 16b의 설명은 특정 실시예에 대한 설명일 뿐이며, 당업자는 골전도 스피커의 기본 원리들을 이해한 후에 상이한 주파수 응답 효과들을 달성하기 위해 구조 및 구성요소들에 대해 다양하게 수정 및 변경할 수 있다.
당업자는 접촉면의 형상 및 구조가 상기 설명들에 제한될 수 없음을 유념해야 한다. 일부 실시예들에서 볼록부 또는 오목부는 접촉면의 에지들에 위치되거나 접촉면의 중심에 위치할 수 있다. 접촉면은 하나 이상의 볼록부들 또는 오목부들을 포함할 수 있다. 볼록부 또는 오목부 모두는 접촉면 상에 위치될 수 있다. 볼록부 또는 오목부의 재료들은 가요성 재료들, 강성 재료들, 또는 특정 압력 구배들을 생성하기 쉬운 재료들과 같이, 접촉면의 재료들과는 상이한 재료들일 수 있다. 재료들은 메모리 재료들 또는 비-메모리 재료들일 수 있고; 재료들은 단일 재료 또는 복합 재료일 수 있다. 접촉면의 볼록부 또는 오목부의 구조 패턴은 축 대칭 패턴, 중심 대칭 패턴, 회전 대칭 패턴, 비대칭 패턴 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 접촉면 상의 볼록부 또는 오목부의 구조 패턴은 1개의 패턴, 2개의 패턴, 또는 2개보다 많은 패턴들의 조합을 포함할 수 있다. 접촉면은 어느 정도의 매끄러움, 거칠기, 표면파형(waviness) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 접촉면 상의 볼록부들 또는 오목부들의 분포는 축 대칭, 중심 대칭, 회전 대칭, 비대칭 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 볼록부 또는 오목부는 접촉면의 에지들에 구성될 수 있거나, 또는 접촉면 내부에 분포될 수 있다.
도 17의 참조번호(1704 내지 0709)는 접촉면의 구조의 실시예들이다.
도 17의 참조번호(1704)는 접촉면 상의 형상들 및 구조들이 유사한 다수의 볼록부들을 도시한다. 볼록부들은 패널의 다른 부분들과 동일한 재료들 또는 유사한 재료들 또는 상이한 재료들로 이루어질 수 있다. 특히, 볼록부들은 메모리 재료들 및 진동 전달층의 재료들로 이루어질 수 있고, 메모리 재료들의 비율은 10% 미만이 아닐 수 있다. 바람직하게는 그 비율은 50% 미만이 아닐 수 있다. 단일 볼록부의 면적은 전체 면적의 1% 내지 80%, 바람직하게는 5% 내지 70%, 보다 바람직하게는 8% 내지 40%일 수 있다. 볼록부들의 면적의 합은 전체 면적의 5% 내지 80%, 바람직하게는 10% 내지 60%일 수 있다. 적어도 하나의 볼록부, 바람직하게는 하나의 볼록부, 보다 바람직하게는 2개의 볼록부들, 및 더욱 바람직하게는 적어도 5개의 볼록부들이 있을 수 있다. 볼록부들의 형상들은 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 사다리꼴, 불규칙한 다각형들, 또는 다른 유사한 패턴들일 수 있고, 볼록부들의 구조들은 대칭 또는 비대칭일 수 있고, 볼록부들의 분포는 대칭으로 분포될 수 있거나 비대칭으로 분포될 수 있고, 볼록부들의 수는 하나 이상일 수 있고, 볼록부들의 높이들은 동일하거나 상이할 수 있고, 볼록부들의 높이 분포는 일정한 구배를 형성할 수 있다.
도 17의 참조번호(1705)는 2개 이상의 구조 패턴들을 갖는 접촉면 상의 볼록부들의 일 실시예를 도시한다. 상이한 패턴들의 하나 이상의 볼록부들이 있을 수 있다. 2개 이상의 볼록부들의 형상들은 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 사다리꼴, 불규칙한 다각형들, 다른 형상들, 또는 임의의 2개 이상의 형상들의 조합일 수 있다. 볼록부들의 재료들, 양들, 크기들 또는 대칭은 참조번호(1704)에 도시된 것과 유사할 수 있다.
도 17의 참조번호(1706)는 볼록부들이 접촉면의 에지들 또는 접촉면에 분포될 수 있는 일 실시예를 도시한다. 접촉면의 에지들에 위치하는 볼록부들의 수는 볼록부들의 총수의 1% 내지 80%, 바람직하게는 5% 내지 70%, 보다 바람직하게는 10% 내지 50%, 보다 바람직하게는 30% 내지 40%일 수 있다. 볼록부들의 재료들, 양들, 크기들 또는 대칭은 참조번호(1704)와 유사할 수 있다.
도 17의 참조번호(1707)는 접촉면 상의 오목부들의 구조 패턴을 도시한다. 오목부들의 구조들은 대칭 또는 비대칭일 수 있고, 오목부들의 분포는 대칭 또는 비대칭일 수 있으며, 오목부들의 수는 1 이상일 수 있고, 오목부들의 형상들은 동일하거나 상이할 수 있으며, 오목부들은 중공형일 수 있다. 단일 오목부의 면적은 접촉면의 전체 면적의 1% 내지 80% 이상, 바람직하게는 5% 내지 70%, 보다 바람직하게는 8% 내지 40%일 수 있다. 모든 오목부들의 면적의 합은 전체 면적의 5% 내지 80%, 바람직하게는 10% 내지 60%일 수 있다. 적어도 하나의 오목부, 바람직하게는 1개, 보다 바람직하게는 2개, 보다 바람직하게는 적어도 5개가 있을 수 있다. 오목부들의 형상들은 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 사다리꼴, 불규칙한 다각형들 또는 다른 유사한 패턴들일 수 있다.
도 17의 참조번호(1708)는 볼록부들 및 오목부들을 포함하는 접촉면을 도시한다. 하나 이상의 볼록부들 및 하나 이상의 오목부들이 있을 수 있다. 오목부들 대 볼록부들의 수의 비는 0.1% 내지 100%, 바람직하게는 1% 내지 80%, 보다 바람직하게는 5% 내지 60%, 더욱 바람직하게는 10% 내지 20%일 수 있다. 각 볼록부 또는 각 오목부의 재료, 양, 크기, 형상 또는 대칭은 참조번호(1704)와 유사할 수 있다.
도 17의 참조번호(1709)는 특정 표면파형을 갖는 접촉면의 일 실시예를 도시한다. 표면파형은 2개 이상의 볼록부/오목부에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 인접한 볼록부/오목부 사이의 거리는 동일할 수 있다. 보다 바람직하게는, 볼록부/오목부 사이의 거리들은 산술 진행으로 표현될 수 있다.
도 17의 참조번호(1710)는 접촉면 상에 큰 면적을 갖는 볼록부의 일 실시예를 도시한다. 볼록부의 면적은 접촉면의 전체 면적의 30% 내지 80%일 수 있다. 바람직하게는, 볼록부의 에지의 일부가 접촉면의 에지의 일부와 실질적으로 접촉할 수 있다.
도 17의 참조번호(1711)는 접촉면에 큰 면적을 갖는 제 1 볼록부를 도시하고, 제 1 볼록부 상의 제 2 볼록부는 더 작은 면적을 가질 수 있다. 더 큰 면적을 가진 볼록부의 면적은 전체 면적의 30% 내지 80%이고, 더 작은 면적을 가진 볼록부의 면적은 전체 면적의 1% 내지 30%, 바람직하게는 5% 내지 20%일 수 있다. 더 작은 영역의 면적은 더 큰 영역의 면적의 5% 내지 80%, 바람직하게는 10% 내지 30%일 수 있다.
상기 골전도 스피커의 접촉면 구조에 대한 상기 설명은 단지 특정 실시예일 뿐이며, 이는 유일한 실현 가능한 구현으로 간주되지 않을 수 있다. 당연히, 당업자는 골전도 스피커의 기본 원리들을 이해한 후에, 골전도 스피커의 접촉면의 단계들 및 세부 사항들을 다양하게 수정 및 변경할 수 있지만, 상기 수정들 및 변경들은 여전히 상술한 범위 내에 있다. 예를 들어, 볼록부들 및 오목부들의 수는 도 17에 제한될 수 없으며, 접촉면의 볼록부들, 오목부들 또는 패턴들에 대한 수정들이 상기 설명들에서 여전히 남아있을 수 있다. 또한, 골전도 스피커의 적어도 하나의 진동 유닛의 접촉면들은 동일하거나 상이한 형상들 및 재료들을 가질 수 있다. 상이한 접촉면들을 통해 전달되는 진동들의 영향들은 접촉면들의 특성들로 인해 다를 수 있으며, 이로 인해 상이한 음향 효과들이 발생할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 골전도 스피커의 진동 시스템에서 변환기(1104)의 진동 모드 및 변환기(1104)와 진동 유닛(1103) 사이의 연결 수단(K3)은 또한 시스템의 음향 효과에 영향을 줄 수 있다. 바람직하게는, 변환기가 진동 보드, 진동 전도판, 코일 세트 및 자기 회로 시스템을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 변환기가 복수의 진동 보드들 및 진동 전도판들을 갖는 조합형 진동 장치를 포함할 수 있다. 음향들을 생성하는 시스템의 주파수 응답은 진동 보드들 및 진동 전도판들의 물리적 특성들에 의해 영향을 받을 수 있으며, 특정 크기들, 형상들, 재료들, 두께들 및 진동들을 전송하기 위한 방식 등을 가진 진동 보드들 및 진동 전도판들이 실제 요건들을 충족하기 위해 선택될 수 있다.
도 18b 및 도 18a는 진동 전도판(1801) 및 진동 보드(1802)로 구성된 조합된 진동 구성요소를 포함할 수 있는 조합된 진동 장치의 실시예들이다. 진동 전도판(1801)은 제 1 링(1813)으로 구성될 수 있고, 제 1 링(1813)은 제 1 링의 중심에 집속하는 3개의 제 1 막대들(1814)로 구성될 수 있고, 3개의 제 1 막대들이 집속하는 중심은 제 1 링의 중심에 고정될 수 있다. 진동 보드(1802)의 중심은 집속하는 중심에 적합한 홈들(1802) 및 3개의 제 1 링들(1813)을 포함할 수 있다. 진동 보드(1802)는 제 2 링(1821) 및 3개의 제 2 막대들(1822)로 구성될 수 있다. 제 2 링(1821)의 반경은 진동 전도판(1801)과 상이할 수 있다. 제 2 막대들(1822)의 두께는 제 1 막대들(1814)과 상이할 수 있다. 제 1 막대들(1814)과 제 2 막대들(1822)은 인터레이스 방식으로 조립될 수 있으나, 60도의 인터레이스 각도에 제한되는 것은 아니다.
제 1 막대들 및 제 2 막대들은 직선 막대들, 또는 특정 요건들을 만족시키는 다른 형상들일 수 있고, 경제적 또는 실제적 요건들을 만족시키기 위해 대칭 또는 비대칭으로 배열된 2개보다 많은 막대들이 있을 수 있다. 진동 전도판(1801)은 얇고 탄성적일 수 있다. 진동 전도판(1801)은 진동 보드(1802)의 홈(1820)의 중심에 배치될 수 있다. 진동 보드(1802)에 결합된 제 2 링(1821) 아래에 음성 코일(1808)이 구성될 수 있다. 조합된 진동 유닛은 또한 베이스 보드(1812)를 포함하고 그 위에 환형 자석(1810)이 구성된다. 내측 자석(1811)은 환형 자석(1810) 내에 동심원 상으로 구성될 수 있고; 내측 자석(1811)의 상면에 내측 자속 전도판이 구성될 수 있고, 환형 자속 전도판(1807)이 환형 자석(1810)에 구성될 수 있다. 환형 자속 전도판(1807)의 상부에는 개스킷(1806)이 고정될 수 있고, 진동 전도판(1801)의 제 1 링(1813)은 개스킷(1806)과 연결될 수 있다. 전체 복합 진동 유닛은 패널(1830)을 통해 외부 구성요소들 또는 사용자들과 연결될 수 있다. 조합된 진동 장치는 패널(1830)을 통해 외부 구성요소들과 접촉할 수 있고, 패널(1830)은 집속하는 중심에 고정되어 진동 전도판(1801) 및 진동 보드(1802)의 중심에 클램핑될 수 있다.
진동 보드 및 진동 전도판으로 구성된 조합된 진동 유닛은 2개의 진동원들로부터의 진동들의 중첩으로 인해 도 19에 도시된 바와 같이 2개의 공진 피크들을 유도할 수 있다. 공진 피크들은 2개의 구성요소들의 크기들, 재료들 또는 다른 파라미터들을 조정하여 이동될 수 있다. 저주파수 내의 공진 피크는 저주파수들의 방향으로 이동할 수 있고, 고주파수 내의 공진 피크는 고주파수들의 방향으로 이동할 수 있다. 바람직하게는, 진동 보드의 강성은 진동 전도판의 강성보다 클 수 있다. 이상적인 조건들에서, 도 19에 점선으로 도시된 매끄러운 주파수 응답이 얻어질 수 있다. 이러한 공진 피크들은 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에서 설정될 수 있거나, 또는 사람의 귀가 들을 수 없는 주파수 범위 내에서 설정될 수 있다. 바람직하게는, 2개의 공진 피크들은 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있다. 보다 바람직하게, 하나의 공진 피크가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 하나는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 사람 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 피크 주파수는 80Hz 내지 18000Hz의 범위일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 사람 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 피크 주파수는 200Hz 내지 15000Hz의 범위일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 사람 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 피크 주파수는 500Hz 내지 12000Hz의 범위일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 피크 주파수는 800Hz 내지 11000Hz 범위일 수 있다. 공진 피크들의 주파수 값들 사이에는 거리가 있을 수 있다. 예를 들어, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 500Hz, 바람직하게는 1000Hz, 보다 바람직하게는 2000Hz일 수 있고; 보다 바람직하게는 5000Hz이다. 더 양호한 효과를 달성하기 위해, 2개의 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들의 피크 값들 사이의 불일치는 적어도 500Hz가 될 수 있다. 바람직하게는, 2개의 공진 피크들은 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 1000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 2000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 3000Hz일 수 있다. 그리고 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 4000Hz일 수 있다. 하나의 공진 피크는 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 하나는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 500Hz일 수 있다. 바람직하게는, 하나의 공진 피크는 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 하나는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 1000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 하나의 공진 피크가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 하나는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 2000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 하나의 공진 피크가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 공진 피크는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 3000Hz일 수 있다. 그리고 보다 바람직하게는, 하나의 공진 피크가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 하나는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 4000Hz일 수 있다. 2개의 공진 피크들은 모두 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 400Hz일 수 있다. 바람직하게는, 2개의 공진 피크 모두가 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 1000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 2000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 3000Hz일 수 있다. 그리고 더 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리가 적어도 4000Hz일 수 있다. 2개의 공진 피크들은 모두 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 400Hz일 수 있다. 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두는 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 1000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들은 모두 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 2000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리가 적어도 3000Hz일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크 모두가 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 4000Hz일 수 있다. 2개의 공진 피크들 모두는 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 400Hz일 수 있다. 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 1000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 2000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리가 적어도 3000Hz일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 4000Hz일 수 있다. 2개의 공진 피크들 모두는 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 400Hz일 수 있다. 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 1000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 2000Hz일 수 있다. 2개의 공진 피크들 모두는 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 3000Hz일 수 있다. 그리고 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두는 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 4000Hz일 수 있다. 2개의 공진 피크들 모두는 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 400Hz일 수 있다. 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 1000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리가 적어도 2000Hz일 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 모두가 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리는 적어도 3000Hz일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크들이 모두 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들의 주파수 값들 사이의 거리가 적어도 4000Hz일 수 있다. 이것은 스피커의 공진 응답 범위를 넓혀 더욱 이상적인 음질을 얻을 수 있다. 실제 응용들에서 여러 진동 전도판들 및 진동 보드들이 있어 주파수 응답의 상이한 범위들에 대응하는 다층 진동 구조들을 형성할 수 있으므로 스피커의 온음계 및 고품질 진동들을 얻을 수 있거나, 또는 주파수 반응 곡선이 특정 주파수 범위의 요건들을 충족시킬 수 있음을 유념해야 한다. 예를 들어, 정상 청력 요건들을 충족시키기 위해, 골전도 보청기는 공진 주파수가 100Hz 내지 10000Hz 범위인 하나 이상의 진동 보드들 및 진동 전도판들을 포함하는 변환기로 구성될 수 있다. 진동 보드 및 진동 전도판을 포함하는 조합된 진동 유닛에 관한 설명들은 2011년 12월 23일에 출원되고 발명의 명칭이 "a bone conduction speaker and composite vibration unit"인 중국 특허 출원 제CN201110438083.9호에서 찾을 수 있으며, 그 내용들은 본 명세서에 참고로 포함된다.
도 20에 도시된 바와 같이, 진동 시스템은 진동 보드(2002), 제 1 진동 전도판(2003) 및 제 2 진동 전도판(2001)을 포함할 수 있다. 제 1 진동 전도판(2003)은 진동 보드(2002) 및 제 2 진동 전도판(2001)을 하우징(2019) 상에 고정할 수 있다. 진동 보드(2002), 제 1 진동 전도판(2003) 및 제 2 진동 전도판(2001)을 포함하는 조합된 진동 시스템은 청각 기관의 범위 내에서 2개보다 적지 않은 공진 피크들 및 보다 매끄러운 주파수 응답 곡선을 유도할 수 있어서, 골전도 스피커의 음질을 개선한다. 진동 시스템의 등가 모델은 도 21a에 도시될 수 있다:
참조번호(2101)는 하우징이고, 참조번호(2102)는 패널이고, 참조번호(2103)는 음성 코일이고, 참조번호(2104)는 자기 회로 진동이고, 참조번호(2105)는 제 1 진동 전도판이고, 참조번호(2106)는 제 2 진동 전도판이고, 참조번호(2107)는 진동 보드이다. 제 1 진동 전도판, 제 2 진동 전도판 및 진동 보드는 탄성 및 댐핑을 갖는 구성요소들로서 추상화될 수 있고; 하우징, 패널, 음성 코일 및 자기 회로 시스템은 등가의 질량 블록들로 추상화될 수 있다. 시스템의 진동 방정식은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018024668818-pct00063
Figure 112018024668818-pct00064
Figure 112018024668818-pct00065
여기서,
Figure 112018024668818-pct00066
는 구동력이고,
Figure 112018024668818-pct00067
는 제 2 진동 전도판의 등가 강성 계수이고,
Figure 112018024668818-pct00068
는 진동 보드의 등가 강성 계수이고,
Figure 112018024668818-pct00069
는 제 1 진동 전도판의 등가 강성 계수이고,
Figure 112018024668818-pct00070
는 제 2 진동 전도판의 등가 댐핑이고,
Figure 112018024668818-pct00071
는 진동 보드의 등가 댐핑이고,
Figure 112018024668818-pct00072
는 제 1 진동 전도판의 등가 댐핑이고,
Figure 112018024668818-pct00073
는 패널의 질량이고,
Figure 112018024668818-pct00074
는 자기 회로 시스템의 질량이고,
Figure 112018024668818-pct00075
는 음성 코일의 질량이고,
Figure 112018024668818-pct00076
는 패널의 변위이고,
Figure 112018024668818-pct00077
는 자기 회로 시스템의 변위이고,
Figure 112018024668818-pct00078
는 음성 코일의 변위이고, 패널(2102)의 진폭은 다음과 같을 수 있다:
Figure 112018024668818-pct00079
여기서,
Figure 112018024668818-pct00080
는 진동들의 각 주파수이며,
Figure 112018024668818-pct00081
는 단위 구동력이다.
골전도 스피커의 진동 시스템은 진동들을 패널을 통해 사용자에게 전달할 수 있다. 수학식 (15)에 따르면, 진동 효율은 진동 보드, 제 1 진동 전도판 및 제 2 진동 전도판의 강성 계수들 및 진동 댐핑과 관련될 수 있다. 바람직하게는, 진동 보드의 강성 계수
Figure 112018024668818-pct00082
가 제 2 진동 계수
Figure 112018024668818-pct00083
보다 클 수 있고, 진동 보드의 강성 계수
Figure 112018024668818-pct00084
가 제 1 진동 계수
Figure 112018024668818-pct00085
보다 클 수 있다. 제 1 진동 전도판을 구비한 조합된 진동 시스템에 의해 생성된 공진 피크들의 수는 제 1 진동 전도판을 구비하지 않은 조합된 진동 시스템보다 많을 수 있고, 바람직하게는 적어도 3개의 공진 피크들을 가질 수 있다. 보다 바람직하게는, 적어도 하나의 공진 피크가 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 밖에 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 공진 피크가 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 공진 피크가 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있을 수 있고, 주파수 피크 값은 18000Hz보다 크지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는, 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있을 수 있고, 주파수 피크 값은 100Hz 내지 15000Hz보다 크지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는, 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있을 수 있고, 주파수 피크치는 200Hz 내지 12000Hz보다 크지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는, 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있을 수 있고, 주파수 피크 값은 500Hz 내지 11000Hz보다 크지 않을 수 있다. 공진 피크들의 주파수 값들 사이에 거리들이 있을 수 있다. 예를 들어, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 200Hz보다 적지 않은 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 500Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 1000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 2000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 5000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더 양호한 효과를 달성하기 위해, 모든 공진 피크들은 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 500Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 모든 공진 피크들은 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 1000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크 사이들의 주파수 값들의 거리가 2000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있고, 2개의 공진 피크 사이들의 주파수 값들의 거리가 3000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 사람의 귀로 들을 수 있는 범위 내에 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 4000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 3개의 공진 피크들 중 2개는 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 1개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 500Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 바람직하게는, 3개의 공진 피크들 중 2개가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 1개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 1000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 3개의 공진 피크들 중 2개가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 1개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 2000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 3개의 공진 피크들 중 2개가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 1개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 3000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 3개의 공진 피크들 중 2개가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 1개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 4000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 3개의 공진 피크들 중 1개는 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 2개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 500Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 바람직하게는, 3개의 공진 피크들 중 1개가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 2개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 1000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 3개의 공진 피크들 중 1개가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 2개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 2000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 3개의 공진 피크들 중 1개가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 2개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 3000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 3개의 공진 피크들 중 1개가 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 다른 2개는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 밖에 있을 수 있으며, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 4000Hz보다 적지 않은 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 모든 공진 피크들은 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 400Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 1000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 2000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 3000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 5Hz 내지 30000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 4000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 모든 공진 피크들은 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 400Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 1000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 2000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 3000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 20Hz 내지 20000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 4000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 모든 공진 피크들은 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 400Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 1000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 2000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 3000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 100Hz 내지 18000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 4000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 모든 공진 피크들은 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 400Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 1000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 2000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 3000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 200Hz 내지 12000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 4000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 모든 공진 피크들은 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 400Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 1000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 2000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 3000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 모든 공진 피크들이 500Hz 내지 10000Hz의 주파수 범위 내에 있을 수 있고, 2개의 공진 피크들 사이의 주파수 값들의 거리가 적어도 4000Hz인 적어도 2개의 공진 피크들이 있을 수 있다.
일 실시예에서, 진동 보드, 제 1 진동 전도판 및 제 2 진동 전도판을 포함하는 조합된 진동 시스템은 도 21b에 도시된 주파수 응답을 유도할 수 있다. 제 1 진동 전도판을 구비한 조합된 진동 시스템은 저주파수 범위(약 600Hz)에서 주파수 응답의 감도를 개선하고, 더욱 매끄러운 주파수 응답들을 얻고, 음질을 개선할 수 있는 3개의 분명한 공진 피크들을 유도할 수 있다.
결과적으로 이상적인 주파수 응답을 얻기 위해, 크기 및 재료들과 같은 제 1 진동 전도판의 파라미터들을 변경함으로써 공진 피크들이 이동될 수 있다. 바람직하게는, 제 1 진동 전도판이 탄성판일 수 있고, 탄성은 재료들, 두께, 구조 등에 기초하여 결정될 수 있다. 제 1 진동 전도판의 재료들은 강철(예를 들어, 스테인리스 스틸, 탄소 강 등이지만, 이에 제한되지 않음), 경질 합금(예를 들어, 알루미늄, 베릴륨 구리, 마그네슘 합금들, 티타늄 합금들이지만, 이에 제한되지 않음), 플라스틱(예를 들어, 폴리에틸렌, 나일론 블로우 성형, 플라스틱 등이지만, 이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않고, 이것은 또한 동일한 성능을 달성하기 위해 단일 재료 또는 복합 재료들일 수 있다. 복합 재료들은 또한 유리 섬유들, 탄소 섬유들, 붕소 섬유들, 흑연 섬유들, 그래핀 섬유들, 탄화 규소 섬유들, 아라미드 섬유들 등과 같은 보강 재료들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 복합 재료들은 페놀 수지 매트릭스를 포함하는 유리 섬유, 불포화 폴리 에스테르 및 에폭시로 보강된 다양한 타입들의 유리 섬유와 같은 다른 유기 및/또는 무기 복합 재료들일 수도 있다. 제 1 진동 전도판의 두께는 0.005mm보다 적지 않을 수 있다. 바람직하게는, 두께가 0.005mm 내지 3mm일 수 있다. 보다 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 2mm일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 두께가 0.01mm 내지 1mm일 수 있다. 더욱 더 바람직하게는, 두께가 0.02mm 내지 0.5mm일 수 있다. 제 1 진동 전도판은 바람직하게는 적어도 하나의 환형 링을 포함하고, 보다 바람직하게는 적어도 두개의 환형 링들을 포함하는 환형 구조를 가질 수 있다. 환형 링은 동심 링들 또는 비동심 링들일 수 있고, 외측 링으로부터 내측 링의 중심에 집속하는 적어도 두개의 막대들을 통해 서로 연결될 수 있다. 보다 바람직하게는, 적어도 하나의 타원형 링이 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는 적어도 두개의 타원형 링들이 있을 수 있다. 상이한 타원형 링들은 상이한 곡률 반경을 가질 수 있고, 타원형 링들은 막대들을 통해 서로 연결될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 사각 링이 있을 수 있다. 커넥터의 구조는 판의 형태일 수 있다. 바람직하게는, 중공 패턴들이 판 상에 구성될 수 있다. 또한 더욱 바람직하게는, 중공 패턴들의 면적이 커넥터의 비중공 부분의 면적보다 적지 않을 수 있다. 상술한 재료들, 구조들 또는 두께들은 상이한 진동 전도판들을 얻기 위해 임의의 방식으로 조합될 수 있음을 유념해야 한다. 예를 들어, 환형 진동 전도판은 상이한 두께 분포를 가질 수 있다. 바람직하게는 링의 두께가 막대의 두께와 같을 수 있다. 보다 바람직하게는 막대의 두께가 링의 두께보다 클 수 있다. 더욱 바람직하게는 내측 링의 두께가 외측 링의 두께보다 클 수 있다.
예들
예 1
골전도 스피커는 U-형 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드, 2개의 진동 유닛들, 각 진동 유닛에 연결된 변환기를 포함할 수 있다. 진동 유닛은 접촉면 및 하우징을 포함할 수 있다. 접촉면은 실리카겔 전달층의 외면일 수 있고, 볼록부를 포함하는 구배 구조로 구성될 수 있다. 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드로 인한 접촉면과 피부 사이의 클램프력이 접촉면에 불균일하게 분포될 수 있다. 구배 구조가 있는 부분의 음향 전달 효율은 구배 구조가 없는 부분과 상이할 수 있다.
예 2
이 예는 다음의 양태들에서 예 1과 상이할 수 있다. 기술된 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드는 메모리 합금을 포함할 수 있다. 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드는 상이한 사용자의 머리들의 곡선들에 맞출 수 있으며 양호한 탄성과 양호한 착용감을 가진다. 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드는 일정 시간 기간 동안 계속 변형된 상태에서 원래 형상으로 복구될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 일정 시간 기간은 10분, 30분, 1시간, 2시간, 5시간을 나타낼 수 있거나, 1일, 2일, 10일, 1개월, 1년 또는 더 긴 시간 기간일 수도 있다. 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드가 제공하는 클램프력은 안정적으로 유지될 수 있으며 시간이 지남에 따라 점차 감소하지 않을 수 있다. 골전도 스피커와 사용자의 신체 표면 사이의 압력 강도는 사용자가 골전도 스피커를 착용할 때 과도한 압력에 의해 야기되는 통증이나 분명한 진동 감을 회피하기 위해 적절한 범위 내에 있을 수 있다. 그리고 골전도 스피커의 클램프력은 골전도 스피커를 사용할 때 0.2N 내지 1.5N의 범위 내에 있을 수 있다.
예 3
이 예와 상술한 2개의 예들과의 차이점들은 다음의 양태들을 포함할 수 있다. 헤드셋 받침대/헤드셋 랜야드의 탄성 계수는 특정 범위로 유지될 수 있으며, 결과적으로 저주파수(예를 들면, 500Hz 아래)에서의 주파수 응답 곡선의 값이 고주파수(예를 들면, 4000Hz 위)에서의 주파수 응답 곡선의 값보다 높다.
예 4
예 4와 예 1의 차이점들은 다음의 양태들을 포함할 수 있다. 골전도 스피커는 안경 프레임 상이나 특수 기능이 있는 헬멧 또는 마스크에 조합될 수 있다.
예 5
이 예와 예 1의 차이점들은 다음의 양태들을 포함할 수 있다. 진동 유닛은 둘 이상의 패널들을 포함할 수 있고, 상이한 패널들 사이의 진동 전도판들은 사용자와 접촉하는 접촉면 상에서 상이한 구배 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 접촉면은 볼록부를 가질 수 있고, 다른 하나는 오목한 구조일 수 있거나; 또는 두 접촉면들 모두의 구배 구조들은 볼록부들 또는 오목한 구조들일 수 있지만, 볼록부들의 형상 또는 수 사이에 적어도 하나의 차이가 있을 수 있다.
예 6
휴대용 골전도 보청기는 다수의 주파수 응답 곡선들을 포함할 수 있다. 사용자 또는 시험자는 사람의 청각 시스템의 실제 응답 곡선에 따라 청력 보상에 대한 적절한 응답 곡선을 선택할 수 있다. 또한, 실제 요건들에 따라 골전도 보청기의 진동 유닛은 골전도 보청기가 500Hz 내지 4000Hz와 같은 특정 주파수 범위에서 이상적인 주파수 응답을 생성할 수 있게 한다.
예 7
골전도 스피커의 진동 생성부는 도 22a에 도시될 수 있다. 골전도 스피커의 변환기는 자속 전도판(2210), 자석(2211) 및 자화기(2212), 진동 보드(2214), 코일(2215), 제 1 진동 전도판(2216) 및 제 2 진동 전도판(2217)을 포함할 수 있다. 패널(2213)은 하우징(2219) 외부로 돌출될 수 있으며, 접착제를 사용하여 진동 보드(2214)와 연결될 수 있다. 변환기는 매달린 구조를 형성하는 제 1 진동 전도판(2216)을 통해 하우징(2219) 상에 고정될 수 있다.
진동 보드(2214), 제 1 진동 전도판(2216) 및 제 2 진동 전도판(2217)을 포함하는 조합된 진동 시스템은 보다 매끄러운 주파수 응답 곡선을 생성하여 골전도 스피커의 음질을 개선할 수 있다. 변환기가 하우징에 전달하는 진동들을 감소시켜서 하우징의 진동에 의해 발생된 음향 누출을 효과적으로 감소시키고 음질에 대한 하우징의 진동의 영향을 감소시키기 위해 변환기는 제 1 진동 전도판(2216)를 통해 하우징(2219) 상에 고정될 수 있다. 도 22b는 주파수들을 갖는 패널 및 진동 생성부의 하우징의 진동 강도들의 주파수 응답 곡선을 도시한다. 굵은 선은 제 1 진동 전도판(2216)을 포함하는 진동 생성부의 주파수 응답을 나타낼 수 있고, 가는 선은 제 1 진동 전도판(2216)이 없는 진동 생성부의 주파수 응답을 나타낼 수 있다. 도 22b에 도시된 바와 같이, 제 1 진동 전도판이 없는 골전도 스피커의 하우징의 진동 강도는 주파수가 500Hz보다 높을 때 제 1 진동 전도판을 구비한 골전도 스피커의 진동 강도보다 클 수 있다. 도 22c는 골전도 스피커가 제 1 진동 전도판(2216)을 포함하는 환경과 골전도 스피커가 제 1 진동 전도판(2216)을 포함하지 않는 환경 사이의 음향의 비교를 도시한다. 골전도 스피커가 제 1 진동 전도판을 포함하는 경우의 음향 누출은 중간 주파수 범위(예를 들어, 약 1000Hz)에서 골전도 스피커가 제 1 진동 전도판을 포함하지 않을 때의 음향 누출보다 작을 수 있다. 패널과 하우징 사이에 제 1 진동 전도판을 사용하면 하우징의 진동이 효과적으로 감소되어 음향 누출이 감소될 수 있다고 결론내릴 수 있다.
제 1 진동 전도판은 예를 들면 스테인리스 스틸, 구리, 플라스틱, 폴리카보네이트 등이지만 이에 제한되지 않는 재료들로 이루어질 수 있고, 두께는 0.01mm 내지 1mm의 범위일 수 있다.
예 8
이 예는 다음의 양태들에서 예 7과 상이할 수 있다. 도 23에 도시된 바와 같이, 패널(2313)은 사용자의 피부 상에 맞도록 특정 변형을 생성하기 위해 진동 전달층(2320)(예를 들어, 실리카 겔이지만, 이에 제한되지 않음)으로 구성될 수 있다. 진동 전달층(2320) 상의 패널(2313)과 접촉하는 접촉부는 계단 구조를 형성하기 위해 진동 전달층(2320) 상의 패널(2313)과 접촉하지 않는 부분보다 높을 수 있다. 진동 전달층(2320) 상의 패널(2313)과 접촉하지 않는 부분은 하나 이상의 홀들(2321)로 구성될 수 있다. 진동 전달층 상의 홀들은 음향 누출을 감소시킬 수 있다: 진동 전달층(2320)을 통한 패널(2313)과 하우징(2319) 사이의 연결이 약화될 수 있고, 전달층(2320)을 통해 패널(2313)에서 하우징(2319)으로 전달된 진동들이 감소될 수 있어서, 하우징의 진동에 의해 발생된 음향 누출을 감소시킬 수 있고; 돌출이 없는 부분에 홀들로 구성된 진동 전달층(2320)의 면적이 감소될 수 있어서, 공기의 진동에 의해 발생된 공기 및 음향 누출을 감소시킬 수 있고; 하우징 내의 공기의 진동이 안내되고 하우징(2319)에 의해 발생된 공기의 진동에 대항하여 음향 누출을 감소시킬 수 있다.
예 9
이 예와 예 7의 차이점들은 다음의 양태들을 포함할 수 있다. 한편, 패널이 하우징 외부로 돌출할 때, 패널은 제 1 진동 전도판을 통해 하우징과 연결될 수 있으며, 패널과 하우징 사이의 연결 정도는 급격히 감소될 수 있으며, 패널은 제 1 진동 전도판이 일정량의 변형을 제공함에 따라 복잡한 접촉면들을 적응시키기 위해 높은 자유도로 사용자와 접촉할 수 있다(도 24a의 우측 도면에 도시된 바와 같이). 제 1 진동 전도판은 하우징에 대해 패널을 일정 각도로 경사지게 할 수 있다. 바람직하게는, 기울기 각도는 5도를 초과할 수 없다.
진동 효율은 접촉 상태들에 따라 다를 수 있다. 접촉 상태가 좋을수록 진동 전달 효율이 높아질 수 있다. 도 24b에 도시된 바와 같이, 굵은 선은 더 좋은 접촉 상태의 진동 전달 효율을 나타내고, 가는 선은 더 나쁜 접촉 상태를 나타낸다. 더 좋은 접촉 상태는 더 높은 진동 전달 효율에 대응할 수 있다고 결론지어질 수 있다.
예 10
이 실시예와 실시예 7의 차이점들은 다음의 양태들을 포함할 수 있다. 브로더(broader)가 하우징 주변에 추가될 수 있다. 하우징이 사용자의 피부와 접촉할 때, 주변 브로더는 인가된 힘의 균일한 분포를 용이하게 할 수 있고, 사용자의 착용감을 개선할 수 있다. 도 25에 도시된 바와 같이, 주변 브로더(2510)와 패널(2513) 사이에 높이 차 d0가 있을 수 있다. 피부로부터 패널(2513)까지의 힘은 패널(2513)과 주변 브로더(2510) 사이의 거리 d를 감소시킬 수 있다. 골전도 스피커와 사용자 사이의 힘이 d0의 변형으로 제 1 진동 전도판에 인가된 힘보다 크면, 여분의 힘이 진동부의 클램프력에 영향을 주지 않고 주변 브로더(2510)를 통해 사용자의 피부로 전달될 수 있고, 클램프력의 일관성이 개선되어, 음질을 보장할 수 있다.
예 11
패널의 형상은 도 26에 도시될 수 있고, 패널(2610)과 변환기(도 26에 도시되지 않음) 사이의 커넥터(2620)가 점선으로 도시될 수 있다. 변환기는 진동들을 커넥터(2620)를 통해 패널(2610)에 전달할 수 있고, 커넥터(2620)는 패널(2610)의 진동 중심에 위치할 수 있다. 커넥터(2620)의 중심(O)과 패널(2610)의 두 측면들 사이의 거리는 각각 L1 및 L2일 수 있다. 패널과 사용자의 피부 사이의 접촉 특성들 및 진동 전달 효율은 패널(2610)의 크기 및 패널(2610) 상의 커넥터(2626)의 위치를 변화시킴으로써 변경될 수 있다. 바람직하게는, L1 대 L2의 비는 1보다 클 수 있다. 더욱 바람직하게는, L1 대 L2의 비가 1.61보다 클 수 있다. 더욱 바람직하게는, L1 대 L2의 비가 2보다 클 수 있다. 다른 예로서, 대형 패널, 중간 패널 또는 소형 패널이 진동 유닛에 구성될 수 있다. 여기서 사용된 대형 패널은 도 26의 패널을 참조할 수 있으며, 그 면적은 커넥터(2620)의 면적보다 클 수 있다. 중간 패널의 면적은 커넥터(2620)의 면적과 동일할 수 있다. 소형 패널의 면적은 커넥터(2620)의 면적보다 작을 수 있다. 패널의 상이한 크기들 및 커넥터(2620)의 상이한 위치들은 착용자의 피부에 상이한 진동 분포들을 유도하여, 음량 및 음질에 차이들을 유발할 수 있다.
예 12
이 예는 접촉면의 외측 상에 있는 구배 구조의 여러 구성들과 관련될 수 있다. 도 27에 도시된 바와 같이, 구배 구조는 접촉면의 외측상의 상이한 위치들에 위치된 상이한 개수들의 볼록부들을 포함할 수 있다. 방식 1에서, 접촉면의 에지에 근접하여 하나의 볼록부가 있을 수 있고; 방식 2에서, 접촉면의 중앙에 하나의 볼록부가 있을 수 있고; 방식 3에서, 접촉면의 에지들에 근접하여 2개의 볼록부들이 있을 수 있고; 방식 4에서, 3개의 볼록부들이 있을 수 있고; 방식 5에서, 4개의 볼록부들이 있을 수 있다. 볼록부들의 개수 및 위치는 진동 전달 효율에 영향을 줄 수 있다. 도 28a 및 도 28b에 도시된 바와 같이, 볼록부를 갖지 않는 접촉면의 주파수 응답 곡선은 볼록부(들)를 갖는 방식 1 내지 방식 5의 경우와 상이할 수 있다. 구배 구조들(볼록부들)이 추가된 후 300Hz 내지 1100Hz 범위 내의 주파수 응답 곡선이 분명하게 상승할 수 있으며, 구배 구조들이 추가된 후 저-중간 주파수의 음향이 분명히 개선될 수 있음을 나타내는 것으로 결론지어질 수 있다.
예 13
이 예는 접촉면의 내측 상의 구배 구조에 관한 다수의 구성들에 관련될 수 있다. 도 29에 도시된 바와 같이, 구배 구조는 접촉면의 내측, 사용자의 후방에 위치될 수 있다. 방식 A에서, 진동 전달층의 내측은 패널과 접촉할 수 있고, 접촉면은 진동 전달층의 외측에 대해 일정한 경사각을 가질 수 있고; 방식 B에서, 진동 전달층의 내측은 계단 구조로 진동 전달층의 에지에 위치되어 구성될 수 있고; 방식 C에서, 진동 전달층의 내측은 다른 계단 구조로 진동 전달층의 중심에 위치되어 구성될 수 있고; 방식 D에서, 진동 전달층의 내측은 다수의 계단 구조들로 구성될 수 있다. 진동 전달층의 내측의 구배 구조 때문에, 패널 및 접촉면 상의 상이한 지점들이 상이한 진동 전달 효율들에 대응할 수 있고, 이는 주파수 전달 곡선을 넓히고 특정 범위에서보다 더 매끄러운 주파수 응답을 만들어서 음질을 개선한다.
예 14
본 예와 예 8의 다른 점은, 도 30에 도시한 바와 같이, 진동 전달층(3020) 및 하우징(3019)에 음향 안내 홀이 형성되고, 하우징 내의 공기 진동에 의해 쉘에 형성된 음향파가 음향 안내 홀을 통해 안내된다는 점이다. 쉘 외측에서, 쉘(3019)에 기인하는 공기의 진동에 의해 형성된 누출 음파들이 서로 상쇄되어 누출 음향이 감소된다.
상술된 실시예들은 본 개시내용의 구현예들일 뿐이며, 설명들은 구체적이고 상세할 수 있지만, 이들 설명들은 본 개시내용 제한할 수 없다. 당업자는 골전도 스피커의 개념들을 벗어나지 않고 예를 들어, 명세서에서 기술된 음향 전달 방식들에 대해 다양하게 수정 및 변경할 수 있지만, 이러한 조합들 및 수정들은 여전히 본 개시내용의 범위 내에 있음을 유념해야 한다.

Claims (76)

  1. 골전도 스피커의 음질 개선 방법에 있어서:
    골전도 스피커를 제공하는 단계로서, 상기 골전도 스피커는:
    하우징, 변환기 및 제 1 진동 전도판을 포함하고,
    상기 제 1 진동 전도판은 상기 변환기와 물리적으로 연결되고, 상기 제 1 진동 전도판은 상기 하우징과 물리적으로 연결되고, 상기 제 1 진동 전도판은 제 1 공진 피크를 생성하고, 상기 변환기는 적어도 다른 공진 피크를 생성하고,
    상기 변환기는 적어도 하나의 진동 보드 및 제 2 진동 전도판을 포함하고,
    상기 변환기는 적어도 하나의 음성 코일 및 적어도 하나의 자기 회로를 포함하고, 상기 음성 코일은 상기 진동 보드와 연결되고, 상기 자기 회로는 상기 제 2 진동 전도판과 연결되는, 상기 골전도 스피커를 제공하는 단계, 및
    상기 진동 보드 및 상기 제 2 진동 전도판이 적어도 2개의 다른 공진 피크들을 생성하면서, 상기 제 1 진동 전도판이 제 1 공진 피크를 생성하도록 상기 골전도 스피커를 통해 음향을 전달하는 단계를 포함하고,
    적어도 2개의 제 1 막대들이 상기 제 1 진동 전도판의 중심에 집속하는(converge), 골전도 스피커의 음질 개선 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개의 공진 피크들은 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있는, 골전도 스피커의 음질 개선 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 보드의 강성 계수가 상기 제 2 진동 전도판의 강성 계수보다 큰, 골전도 스피커의 음질 개선 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 진동 전도판은 탄성판인, 골전도 스피커의 음질 개선 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 골전도 스피커는 적어도 하나의 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면은 사용자와 접촉하여 상기 사용자에게 진동들을 전달하는, 골전도 스피커의 음질 개선 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 전도판은 탄성판인, 골전도 스피커의 음질 개선 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 전도판의 두께가 0.005mm 내지 3mm인, 골전도 스피커의 음질 개선 방법.
  9. 골전도 스피커에 있어서:
    하우징, 변환기, 및 제 1 진동 전도판을 포함하고, 상기 제 1 진동 전도판은 상기 변환기와 물리적으로 연결되고, 상기 제 1 진동 전도판은 상기 하우징과 물리적으로 연결되고, 상기 제 1 진동 전도판은 제 1 공진 피크를 생성하고, 상기 변환기는 적어도 다른 공진 피크를 생성하고,
    상기 변환기는 적어도 하나의 진동 보드 및 제 2 진동 전도판을 포함하고,
    상기 변환기는 적어도 하나의 음성 코일 및 적어도 하나의 자기 회로를 포함하고, 상기 음성 코일은 상기 진동 보드와 연결되고, 상기 자기 회로는 상기 제 2 진동 전도판과 연결되고,
    적어도 2개의 제 1 막대들이 상기 제 1 진동 전도판의 중심에 집속하는, 골전도 스피커.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 2개의 공진 피크들은 사람의 귀로 들을 수 있는 주파수 범위 내에 있는, 골전도 스피커.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 진동 보드의 강성 계수가 상기 제 2 진동 전도판의 강성 계수보다 큰, 골전도 스피커.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 진동 전도판은 탄성판인, 골전도 스피커.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 골전도 스피커는 적어도 하나의 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면은 사용자와 접촉하여 상기 사용자에게 진동들을 전달하는, 골전도 스피커.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 전도판은 탄성판인, 골전도 스피커.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 전도판의 두께가 0.005mm 내지 3mm인, 골전도 스피커.
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