KR20210020102A - 골전도 스피커 및 이어폰 - Google Patents

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KR20210020102A KR1020217000929A KR20217000929A KR20210020102A KR 20210020102 A KR20210020102 A KR 20210020102A KR 1020217000929 A KR1020217000929 A KR 1020217000929A KR 20217000929 A KR20217000929 A KR 20217000929A KR 20210020102 A KR20210020102 A KR 20210020102A
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Abstract

본 발명은 골전도 스피커를 제공한다. 상기 골전도 스피커는 구동 장치 및 패널을 포함할 수 있다. 상기 구동 장치는 구동력을 생성하도록 구성될 수 있으며, 상기 구동력은 직선으로 위치한다. 상기 패널은 상기 구동 장치에 전달 가능하게 연결될 수 있다. 패널은 음향을 전달하도록 구성될 수 있다. 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 법선을 가질 수 있다. 상기 법선은 상기 직선과 평행하지 않을 수 있다.

Description

골전도 스피커 및 이어폰
본 발명은 2018년 6월 15일자로 출원된 중국 특허출원 제201810623408.2호의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 스피커에 관한 것으로, 특히 골전도 스피커 또는 골전도 이어폰의 음질을 개선하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 사람들은 음향의 진동이 공기를 거쳐 외이(external ear)의 외이도(ear canal)를 통해 고막으로 전달될 수 있기 때문에 음향을 들을 수 있다. 고막에 의해 형성된 진동은 사람의 청각 신경을 구동하여 음향의 진동을 감지할 수 있게 한다. 골전도 스피커가 작동할 때, 음향의 진동이 사람의 피부, 피하 조직, 및 뼈를 통해 사람의 청각 신경으로 전달되어 사람들이 음향을 들을 수 있게 된다.
본 발명의 한 실시예는 골전도 스피커를 제공한다. 상기 골전도 스피커는 구동 장치와 패널을 포함한다. 상기 구동 장치는 구동력을 발생시키도록 구성될 수 있으며, 상기 구동력은 직선으로 위치된다. 상기 패널은 상기 구동 장치에 전달 가능하게 연결될 수 있다. 상기 패널은 음향을 전달하도록 구성될 수 있다. 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 법선을 가질 수 있다. 상기 법선은 상기 직선과 평행하지 않을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 직선은 상기 패널을 통해 상기 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 가질 수 있고, 상기 법선은 상기 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 가질 수 있으며, 상기 양의 방향에서 두 선들 사이의 각도는 예각일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 구동 장치는 코일 및 자기 시스템을 포함할 수 있다. 상기 코일의 축 및 상기 자기 시스템의 축은 상기 법선과 평행하지 않을 수 있다. 상기 축은 상기 코일의 방사 평면과 상기 자기 시스템의 방사 평면 중 적어도 하나와 수직일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 골전도 스피커는 하우징을 추가로 포함할 수 있다. 상기 하우징은 연결 매체를 통해 상기 패널에 연결될 수 있거나, 또는 상기 하우징과 상기 패널은 일체로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 코일은 제 1 전달 가능 경로를 통해 상기 패널 및 상기 하우징 중 적어도 하나에 연결될 수 있고, 상기 자기 시스템은 제 2 전달 경로를 통해 상기 패널 및 상기 하우징 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 전달 경로는 연결 구성요소를 포함할 수 있으며, 상기 제 2 전달 경로는 진동 전달 시트를 포함할 수 있다. 상기 연결 구성요소의 강성은 상기 진동 전달 시트의 강성보다 높을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 전달 경로 또는 상기 제 2 전달 경로 상의 구성요소의 강성은 상기 구성요소의 탄성률 및 두께와 양의 상관 관계에 있을 수 있으며 상기 구성요소의 표면적과 음의 상관 관계에 있을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 구성요소 상에 보강재가 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 보강재는 파사드(facade) 또는 지지 막대(support rod)일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 구성요소는 중공 실린더일 수 있다. 상기 중공 실린더의 한 단부 표면은 상기 코일의 한 단부 표면에 연결될 수 있고, 상기 중공 실린더의 다른 단부 표면은 상기 패널 및 상기 하우징 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 구성요소는 커넥팅 로드들의 그룹일 수 있다. 각각의 커넥팅 로드의 한 단부는 상기 코일의 한 단부 표면에 연결될 수 있고, 각각의 커넥팅 로드의 다른 단부는 상기 패널과 상기 하우징 중 적어도 하나에 연결될 수 있으며, 각각의 커넥팅 로드는 상기 코일 둘레에 원주 방향으로 분포될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 구동력은 xoy 평면 좌표계의 제 1 사분면 및 제 3 사분면 중 적어도 하나에 성분을 가질 수 있다. 상기 xoy 평면 좌표계의 원점(0)은 인체와 상기 골전도 스피커의 접촉면 상에 위치할 수 있다. x 축은 사람의 관상축(Coronal axis)과 평행할 수 있다. y 축은 사람의 시상축(sagittal axis)과 평행할 수 있다. 상기 x 축의 양의 방향은 인체의 바깥쪽을 향할 수 있다. 상기 y 축의 양의 방향은 인체의 전방을 향할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 구동 장치들의 수는 적어도 2개일 수 있다. 각각의 구동 장치에 의해 생성된 구동력들로 구성된 합력이 위치하는 직선은 상기 법선과 평행하지 않을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 구동 장치에 의해 생성된 제 1 구동력이 위치하는 직선은 상기 법선과 평행할 수 있으며, 상기 제 2 구동 장치에 의해 생성된 제 2 구동력이 위치하는 직선은 상기 법선과 수직일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널의 면적은 20 mm2 내지 1000 mm2의 범위에 있을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널의 측면 길이의 길이는 5 mm 내지 40 mm, 또는 18 mm 내지 25 mm, 또는 11 내지 18 mm의 범위에 있을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 구동력이 위치하는 직선과 상기 법선 사이의 각도는 5° 내지 80°의 값, 또는 15° 내지 70°의 값, 또는 25° 내지 50°의 값, 또는 25° 내지 40°의 값, 또는 28° 내지 35°의 값, 또는 27° 내지 32°의 값, 또는 30° 내지 35°의 값, 또는 25° 내지 60°의 값, 또는 28° 내지 50°의 값, 또는 30° 내지 39°의 값, 또는 31° 내지 38°의 값, 또는 32° 내지 37°의 값, 또는 33° 내지 36°의 값, 또는 33° 내지 35.8°의 값, 또는 33.5° 내지 35°의 값일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 구동력이 위치하는 직선과 상기 법선 사이의 각도는 26°±0.2, 27°±0.2, 28°±0.2, 29°±0.2, 30°±0.2, 31°±0.2, 32°±0.2, 33°±0.2, 34°±0.2, 34.2°±0.2, 35°±0.2, 35.8°±0.2, 36°±0.2, 37°±0.2, 또는 38°±0.2일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 평면일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 유사-평면일 수 있다. 상기 영역의 법선은 상기 영역의 평균 법선일 수 있다. 상기 평균 법선은:
Figure pct00001
；
Figure pct00002
으로 나타낼 수 있고, 여기서
Figure pct00003
는 평균 법선을 나타내고;
Figure pct00004
는 상기 평면의 임의의 지점에서 법선을 나타내고, ds는 무한소 평면(infinitesimal plane)을 나타낸다. 상기 유사-평면은 상기 평면의 적어도 50% 내에 있는 임의의 지점의 법선과 상기 평균 법선 사이의 각도가 미리 결정된 임계값보다 작은 평면일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 미리 결정된 임계값은 10° 미만일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 다른 골전도 스피커를 제공한다. 상기 골전도 스피커는 패널 및 구동 장치를 포함할 수 있다. 상기 패널은 상기 구동 장치에 전달 가능하게 연결될 수 있다. 상기 패널은 음향을 전달하도록 구성될 수 있다. 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 법선을 가질 수 있다. 상기 구동 장치의 축은 상기 법선과 평행하지 않을 수 있다. 상기 구동 장치는 코일 및 자기 시스템을 포함할 수 있다. 상기 구동 장치의 축은 상기 코일의 방사 평면 및/또는 상기 자기 시스템의 방사 평면과 수직일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 골전도 스피커는 하우징을 추가로 포함할 수 있다. 상기 하우징은 연결 매체를 통해 상기 패널에 연결될 수 있거나, 또는 상기 하우징과 상기 패널이 일체로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 코일은 연결 구성요소를 통해 상기 패널 및/또는 상기 하우징에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 구성요소 상에 보강재가 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 보강재는 파사드 또는 지지 막대일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 구성요소의 한쪽 측면이 다른 쪽 측면보다 짧아, 상기 코일의 축이 상기 법선과 평행하지 않을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 구성요소는 중공 실린더일 수 있다. 상기 중공 실린더의 한 단부 표면은 상기 코일의 한 단부 표면에 연결될 수 있고, 상기 중공 실린더의 다른 단부 표면은 상기 패널 및/또는 상기 하우징에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 구성요소는 커넥팅 로드들의 그룹일 수 있다. 각각의 커넥팅 로드의 한 단부는 상기 코일의 한 단부 표면에 연결될 수 있고, 각각의 커넥팅 로드의 다른 단부는 상기 패널 및/또는 상기 하우징에 연결될 수 있다. 각각의 커넥팅 로드는 상기 코일 둘레에 원주 방향으로 분포될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 평면일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 유사-평면일 수 있다. 상기 영역의 법선은 상기 영역의 평균 법선일 수 있다. 상기 평균 법선은:
Figure pct00005
；
Figure pct00006
으로 나타낼 수 있고, 여기서
Figure pct00007
는 평균 법선을 나타내고;
Figure pct00008
는 상기 평면의 임의의 지점에서 법선을 나타내고, ds는 무한소 평면을 나타낸다. 상기 유사-평면은 상기 평면의 적어도 50% 내에 있는 임의의 지점의 법선과 상기 평균 법선 사이의 각도가 미리 결정된 임계값보다 작은 평면일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 미리 결정된 임계값은 10° 미만일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널의 면적은 20 mm2 내지 1000 mm2의 범위에 있을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널의 측면 길이의 길이는 5 mm 내지 40 mm, 또는 18 mm 내지 25 mm, 또는 11 내지 18 mm의 범위에 있을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 구동 장치의 축은 상기 패널을 통해 상기 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 가질 수 있으며, 상기 법선은 상기 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 가질 수 있고, 상기 양의 방향에서 상기 두 선들 사이의 각도는 예각일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 구동력이 위치하는 직선과 상기 법선 사이의 각도는 5° 내지 80°의 값, 또는 15° 내지 70°의 값, 또는 25° 내지 50°의 값, 또는 25° 내지 40°의 값, 또는 28° 내지 35°의 값, 또는 27° 내지 32°의 값, 또는 30° 내지 35°의 값, 또는 25° 내지 60°의 값, 또는 28° 내지 50°의 값, 또는 30° 내지 39°의 값, 또는 31° 내지 38°의 값, 또는 32° 내지 37°의 값, 또는 33° 내지 36°의 값, 또는 33° 내지 35.8°의 값, 또는 33.5° 내지 35°의 값일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 구동력이 위치하는 직선과 상기 법선 사이의 각도는 26°±0.2, 27°±0.2, 28°±0.2, 29°±0.2, 30°±0.2, 31°±0.2, 32°±0.2, 33°±0.2, 34°±0.2, 34.2°±0.2, 35°±0.2, 35.8°±0.2, 36°±0.2, 37°±0.2, 또는 38°±0.2일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 다른 골전도 스피커를 제공한다. 상기 골전도 스피커는 패널 및 적어도 2개의 구동 장치들을 포함할 수 있다. 상기 패널은 상기 2개의 구동 장치들 각각에 전달 가능하게 연결될 수 있다. 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 법선을 가질 수 있다. 상기 제 1 구동 장치의 축은 상기 법선과 평행할 수 있으며, 상기 제 2 구동 장치의 축은 상기 법선과 수직일 수 있다. 상기 구동 장치는 코일 및 자기 시스템을 포함할 수 있다. 상기 구동 장치의 축은 상기 코일의 방사 평면 및/또는 상기 자기 시스템의 방사 평면과 수직일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 평면일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 유사-평면일 수 있다. 상기 영역의 법선은 상기 영역의 평균 법선일 수 있다. 상기 평균 법선은:
Figure pct00009
；
Figure pct00010
으로 나타낼 수 있고, 여기서
Figure pct00011
는 평균 법선을 나타내고;
Figure pct00012
는 상기 평면의 임의의 지점에서 법선을 나타내고, ds는 무한소 평면을 나타낸다. 상기 유사-평면은 상기 평면의 적어도 50% 내에 있는 임의의 지점의 법선과 상기 평균 법선 사이의 각도가 미리 결정된 임계값보다 작은 평면일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 미리 결정된 임계값은 10° 미만일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 골전도 이어폰을 포함할 수 있다. 상기 골전도 이어폰은 상술된 항목들 중 어느 하나에 설명된 골전도 스피커를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 골전도 스피커를 설정하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 구동 장치에 전달 가능하게 연결되는 패널을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 구동력은 직선으로 위치될 수 있다. 상기 패널은 음향을 전달하도록 구성될 수 있다. 상기 패널이 상기 인체와 상호 작용하는 영역은 법선을 가질 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 직선이 상기 법선과 평행하지 않도록 상기 구동 장치와 상기 패널의 상대적인 위치를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 방법은 또한 상기 구동력이 xoy 평면 좌표계의 제 1 사분면 및 제 3 사분면 중 적어도 하나에 성분을 갖도록 상기 구동 장치 및 상기 패널의 상대적 위치를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 xoy 평면 좌표계의 원점(0)은 인체와 상기 골전도 스피커의 접촉면 상에 위치할 수 있다. x 축은 사람의 관상축과 평행할 수 있다. y 축은 사람의 시상축과 평행할 수 있다. 상기 x 축의 양의 방향은 인체의 바깥쪽을 향할 수 있다. 상기 y 축의 양의 방향은 인체의 전방을 향할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 구동 장치들의 수는 적어도 2개일 수 있고, 상기 방법은 각각의 구동 장치에 의해 생성된 구동력들로 구성된 합력이 위치하는 직선이 상기 법선과 평행하지 않도록 각각의 구동 장치 및 상기 패널의 상대적 위치들을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 평면일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 유사-평면일 수 있다. 상기 영역의 법선은 상기 영역의 평균 법선일 수 있다. 상기 평균 법선은:
Figure pct00013
；
Figure pct00014
으로 나타낼 수 있고, 여기서
Figure pct00015
는 평균 법선을 나타내고;
Figure pct00016
는 상기 평면의 임의의 지점에서 법선을 나타내고, ds는 무한소 평면을 나타낸다. 상기 유사-평면은 상기 평면의 적어도 50% 내에 있는 임의의 지점의 법선과 상기 평균 법선 사이의 각도가 미리 결정된 임계값보다 작은 평면일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 미리 결정된 임계값은 10° 미만일 수 있다.
본 발명은 실행적 실시예에 따라 추가로 설명된다. 이와 같은 실행적 실시예들은 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 이들 실시예들은 유사한 도면부호들이 도면들의 적어도 2개의 관점에서 유사한 구조를 나타내는 비-제한적인 실행적 실시예들이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 골전도 스피커의 응용 시나리오 및 구조를 설명하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 각도 방향을 설명하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 사람의 피부 및 뼈에 작용하는 예시적인 골전도 스피커의 구조를 설명하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시들예에 따른 예시적인 골전도 스피커의 각도-상대 변위 관계를 설명하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선을 설명하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상이한 각도들(θ)에서의 예시적인 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선의 저주파 부분을 설명하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상이한 패널 및 하우징 재료들을 갖는 예시적인 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선의 고주파 부분을 설명하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 9a는 본 발명의 실시예 2에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 9b는 본 발명의 실시예 2에 따른 예시적인 골전도 스피커의 분해된 구조를 설명하는 개략도이다.
도 9c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 9b의 예시적인 골전도 스피커의 길이 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 9d 및 도 9e는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 골전도 스피커에서 브래킷의 구조를 설명하는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 4에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 5에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 6에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 7에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 8에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 9에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커를 설정하기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명의 실시예들과 관련된 기술적 해법을 설명하기 위해, 실시예들의 설명에서 언급되는 도면들을 간략히 소개하면 다음과 같다. 명백히, 아래에 설명된 도면들은 본 발명의 일부 예들 또는 실시예일 뿐이다. 본 기술 분야의 통상의 기술을 가진 사람들이라면 더 이상의 창의적인 노력 없이도 본 발명을 이러한 도면들에 따른 다른 유사한 시나리오에 적용할 수 있을 것이다.
본 발명 및 첨부된 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 단수형("a", "an" 및 "the")은 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때 "포함한다", "포함하는", "구비한다" 및/또는 "구비하는"이라는 용어는 언급된 단계들 및 구성요소들의 존재를 명시하지만 하나 이상의 다른 단계들 및 구성요소들의 존재나 또는 추가를 배제하지는 않는 것으로 이해되야 할 것이다. 용어 "...에 기반"은 "적어도 부분적으로 기반"을 의미한다. 용어 "하나의 실시예"는 "적어도 하나의 실시예"를 의미한다. 용어 "다른 실시예"는 "적어도 하나의 다른 실시예"를 의미한다. 용어 "A 및/또는 B"는 "A 및 B 중 적어도 하나", 다시 말해서 "A 만, B 만 또는 A와 B 모두"를 의미한다. 다른 용어들에 대한 관련 정의는 다음의 상세한 설명에서 제공될 것이다.
이하에서는, 본 발명에서 골전도 관련 기술을 설명할 때 일반성을 잃지 않으면서 "골전도 스피커" 또는 "골전도 이어폰"에 대한 설명이 사용된다. 본 발명은 골전도 적용의 한 형태일 뿐이다. 당업자의 경우라면 또한 "스피커" 또는 "이어폰"은 "플레이어", "보청기" 등과 같은 다른 유사한 단어들로 대체될 수도 있다. 실제로, 본 발명의 다양한 구현은 다른 비-스피커형 청력장치에 쉽게 적용될 수 있다. 예를 들면, 당업자라면, 골전도 스피커의 기본 원리를 이해한 후, 이와 같은 원리를 벗어나지 않는 한도 내에서 골전도 스피커를 구현하는 구체적인 방법들과 단계들의 형태와 세부 사항을 다양하게 수정하고 변경할 수 있다. 특히, 주변 음향 픽업 및 처리 기능이 골전도 스피커에 추가되어 스피커가 보청기의 기능을 구현할 수 있다. 예를 들면, 마이크로폰은 사용자/착용자의 주변 음향을 픽업하고, 특정 알고리즘 하에서, 처리된 음향(또는 생성된 전기 신호)을 골전도 스피커 부분으로 전달할 수 있다. 즉, 골전도 스피커는 주변 음향을 픽업하는 기능을 포함하도록 변형되어, 특정 신호 처리 후의 처리된 음향을 골전도 스피커 부분을 통해 사용자/착용자에게 전달하고, 따라서 골전도 보청 기능을 구현할 수 있다. 단순히 예를 들면, 여기에 언급된 알고리즘에는 소음 제거, 자동 이득 제어, 음향 피드백 억제, 넓은 동적 범위 압축, 능동적 환경 인식, 능동적 소음 방지, 방향성 처리, 이명 처리, 다중 채널 넓은 동적 범위 압축, 능동적 하울링 억제, 볼륨 조절 등, 또는 이들의 조합이 포함될 수 있다.
골전도 스피커는 뼈를 통해 청각 시스템으로 음향을 전달하여 사람들이 음향을 들을 수 있게 한다. 일반적으로, 골전도 스피커는 다음의 단계들을 통해 음향을 생성하고 전달한다. 단계 1에서, 골전도 스피커는 오디오 정보를 포함하는 전류 신호 및/또는 전압 신호와 같은 음향 정보를 포함하는 신호를 획득하거나 생성할 수 있다. 단계 2에서, 변환 장치로도 언급되는, 골전도 스피커의 구동 장치는 상기 신호에 기반하여 진동을 발생시킬 수 있다. 단계 3에서, 전달 요소는 스피커의 패널 또는 하우징에 진동을 전달할 수 있다.
단계 1에서, 골전도 스피커는 상이한 방법들에 따라 음향 정보를 포함하는 신호를 획득하거나 생성할 수 있다. 음향 정보는 특정 데이터 형식의 비디오 파일 또는 오디오 파일을 의미하거나 특정 방식으로 음향으로 변환할 수 있는 데이터 또는 파일을 의미할 수 있다. 음향 정보를 포함하는 신호는 골전도 스피커 자체의 저장 유닛에서 오거나 또는 골전도 스피커가 아닌 정보 생성, 저장 또는 전달 시스템에서 올 수 있다. 여기에서 논의되는 음향 신호는 전기적 신호로 제한되지 않고, 진동을 생성하도록 처리될 수 있는 음향 정보를 포함하는 광학 신호, 자기 신호, 기계적 신호 등과 같은 임의의 다른 형태를 포함할 수 있다. 음향 신호는 하나의 신호 소스로 제한되지 않고 복수의 신호 소스들에서 올 수 있다. 복수의 신호 소스들 각각은 서로 관련될 수도 있고 서로 관련되지 않을 수도 있다. 음향 신호의 전달 또는 생성은 유선 또는 무선일 수 있으며, 실시간 또는 지연될 수 있다. 예를 들면, 골전도 스피커는 유선 또는 무선 연결을 통해 음향 정보가 포함된 전기 신호를 수신하거나, 또는 저장 매체로부터 직접 데이터를 얻어 음향 신호를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 음향 수집 기능을 갖는 구성요소가 골전도 보청기에 추가될 수 있고, 주변 음향 신호가 수신되고 처리되어 소음 감소 효과를 달성할 수 있다. 유선 연결은 금속 케이블, 광 케이블, 금속 및 광 하이브리드 케이블 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 금속 및 광 하이브리드 케이블은 동축 케이블, 통신 케이블, 플렉서블 케이블, 나선형 케이블, 비-금속 피복 케이블, 금속 피복 케이블, 다심 케이블, 트위스트-페어(twisted-pair) 케이블, 리본 케이블, 차폐 케이블, 통신 케이블, 이중 연선 케이블, 병렬 트윈 코어 도체 또는 트위스트 페어를 포함할 수 있다.
상술된 실시예들은 오직 설명의 편의를 위한 것이다. 유선 연결 매체는 또한 다른 전기 또는 광 신호 전달 캐리어와 같은 다른 유형일 수 있다. 무선 연결은 무선 통신, 자유-공간 광 통신, 음향 통신 또는 전자기 유도를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신은 IEEE302.11 시리즈 표준, (블루투스 기술, Zigbee 기술 등과 같은) IEEE302.15 시리즈 표준, 1 세대 이동 통신 기술, (FDMA, TDMA, SDMA, CDMA, SSMA 등과 같은) 2 세대 이동 통신 기술, 일반 패킷 무선 서비스 기술, (CDMA2000, WCDMA, TD-SCDMA, WiMAX 등과 같은) 3 세대 이동 통신 기술, (TD-LTE, FDD-LTE 등과 같은) 4 세대 이동 통신 기술, (GPS 기술 등과 같은) 위성 통신, 근거리 통신(NFC), 또는 (2.4 GHz와 같은) ISM 대역에서 작동하는 기타 기술을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 자유-공간 광통신은 가시 광선, 적외선 신호 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 음향 통신은 음향 파, 초음파 신호 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 전자기 유도는 근거리 통신 기술을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상술된 실시예들은 오직 설명의 편의를 위한 것일 뿐이다. 무선 연결 매체는 또한 Z-wave 기술, 기타 충전된 민간 무선 주파수 대역 또는 군용 무선 주파수 대역과 같은 다른 유형일 수 있다. 예를 들면, 본 기술의 일부 예시적인 시나리오로서, 골전도 스피커는 블루투스 기술을 통해 다른 장치로부터 음향 정보가 포함된 신호를 획득할 수 있거나, 또는 골전도 스피커의 저장 유닛으로부터 직접 데이터를 얻은 다음 음향 신호를 생성할 수 있다.
여기서, 저장 장치/저장 유닛은 직접-부착 저장 장치, 네트워크-부착 저장 장치, 및 저장 영역 네트워크를 포함하는 저장 시스템 상의 저장 장치를 의미한다. 저장 장치는 고체-상태 저장 장치(예를 들면, 고체-상태 디스크, 하이브리드 하드 디스크 등), 기계식 하드 디스크, USB 플래시 메모리, 메모리 스틱, 메모리 카드(예를 들면, CF, SD 등), 기타 드라이버(예를 들면, CD, DVD, HD DVD, Blu-ray 등), RAM(Random Access Memory), 읽기 전용 메모리(ROM) 등과 같은 일반적인 유형의 저장 장치를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. RAM은 데카트론(dekatron), 셀렉트론(selectron), 지연 라인 메모리, 윌리엄스 튜브, DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 사이리스터 랜덤 액세스 메모리(T- RAM), 제로 커패시터 랜덤 액세스 메모리(Z-RAM) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. ROM은 버블 메모리, 트위스터 메모리, 필름 메모리, 도금 와이어 메모리, 자기-코어 메모리, 드럼 메모리, CD-ROM, 하드 디스크, 테이프, NVRAM(비-휘발성 랜덤 액세스 메모리), 상-변화 메모리, 자기-저항 랜덤 액세스 메모리, 강유전성 랜덤 액세스 메모리, 비-휘발성 SRAM, 플래시 메모리, 전기적으로 지울 수 있는 프로그래밍 가능한 읽기-전용 메모리, 지울 수 있는 프로그래밍 가능한 읽기-전용 메모리, 프로그래밍 가능한 읽기-전용 메모리, 마스크 ROM, 플로팅 게이트 랜덤 액세스 메모리, 나노 랜덤 액세스 메모리, 레이스트랙 메모리, 저항성 랜덤 액세스 메모리, 프로그래밍 가능한 금속화 장치 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 위에서 언급한 저장 장치/저장 유닛은 몇 가지 예들에 대한 목록이다. 저장 장치/저장 유닛은 이에 제한되지 않는 저장 장치를 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 골전도 스피커의 용용 시나리오 및 구조를 설명하는 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이. 골전도 스피커는 구동 장치(101), 전달 요소(102), 패널(103), 하우징(104) 등을 포함할 수 있다. 구동 장치(101)는 전달 요소(102)를 통해 패널(103) 및/또는 하우징(104)에 진동 신호를 전달함으로써, 패널(103) 또는 하우징(104)과 사람의 피부를 접촉시켜 인체로 음향을 전달할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커의 뼈(103) 및/또는 하우징(104)은 이주(tragus)에서 사람 피부와 접촉할 수 있으며, 그에 따라 음향을 인체로 전달할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 패널(103) 및/또는 하우징(104)은 또한 귓바퀴의 뒷면 상의 사람 피부와 접촉할 수 있다.
골전도 스피커는 음향 정보가 포함된 신호를 진동으로 변환하고 음향을 생성할 수 있다. 진동의 생성은 에너지의 변환을 수반할 수 있다. 골전도 스피커는 특정 구동 장치를 사용하여 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있다. 변환 공정은 복수의 다양한 에너지 유형들의 공존 및 변환을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전기 신호는 변환 장치를 통해 직접 기계적 진동으로 변환되어 음향을 생성할 수 있다. 다른 예를 들면, 광 신호가 음향 정보를 포함할 수 있고, 구동 장치는 광 신호를 진동 신호로 변환하는 공정을 구현할 수 있거나, 또는 구동 장치는 먼저 광 신호를 전기 신호로 변환한 다음 전기 신호를 진동 신호로 변환할 수 있다. 구동 장치의 작동 중에 공존하고 변환될 수 있는 다른 유형의 에너지는 열 에너지, 자기장 에너지 등을 포함할 수 있다. 구동 장치의 에너지 변환 방법은 가동 코일, 정전기, 압전, 가동 철, 공압, 전자기 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 골전도 스피커의 주파수 응답 범위와 음질은 상이한 변환 방법들과 구동 장치의 다양한 물리적 구성요소들의 성능에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 동적 코일형 변환 장치에서, 권선된 원통형 코일은 진동 전달 시트에 기계적으로 연결될 수 있고, 코일은 자기장의 신호 전류에 의해 구동되어 진동 전달 시트를 구동하여 음향을 생성할 수 있다. 재료의 신축 또는 수축, 접힘의 변형, 크기, 형상, 또는 진동 전달 시트의 접힘의 고정 방법, 및 영구 자석의 자기 밀도는 모두 골전도 스피커의 최종 음질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 또 다른 예로서, 진동 전달 시트는 거울-대칭 구조, 중심-대칭 구조 또는 비대칭 구조를 가질 수 있다. 진동 전달 시트 상에 간헐적인 구멍과 같은 구조를 제공하여 진동 전달 시트의 변위를 증가시켜, 골전도 스피커의 감도를 높이고 진동 및 음향의 출력을 증가시킬 수 있다. 다른 예로서, 진동 전달 시트는 토러스(torus) 구조를 가질 수 있으며, 복수의 스트럿들이 중심을 향해 방사되는 토러스에 배열될 수 있다.
당연히, 당업자라면 골전도 스피커의 음질에 영향을 미칠 수 있는 변환 방법 및 특정 장치의 기본 원리를 이해한 후, 상기 원리를 벗어나지 않는 한도 내에서 이상적인 음질을 얻기 위해 언급된 영향 요인들에 대한 적절한 선택, 조합, 수정 또는 변경을 할 수 있다. 예를 들면, 더 좋은 음질을 얻기 위해, 고밀도 영구 자석과 보다 이상적인 진동판 재료 또는 디자인이 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "음질"이라는 용어는 음향의 품질을 반영하는 것으로 이해될 수 있으며, 처리, 전달 또는 기타 공정 후의 오디오의 품질을 의미한다. 음질은 주로 소리 크기(loudness), 색조(tone) 및 음색(timbre)의 3가지 요소로 설명된다. 소리 크기는 사람의 귀에 의한 음향 강도의 주관적인 인식을 의미하며, 음향 강도의 로그(logarithm)에 비례할 수 있다. 음향 강도의 로그가 클수록 음향이 커진다. 소리 크기는 음향의 주파수 및 파형과도 관련이 있을 수 있다. 색조는 피치라고도 하며, 음향 진동의 주파수에 대한 사람의 귀에 대한 주관적인 인식을 의미한다. 색조는 주로 음향의 기본 주파수에 의해 결정될 수 있다. 기본 주파수가 높을수록 색조가 높아진다. 색조는 또한 음향의 강도와도 관련이 있을 수 있다. 음색은 음향의 특성에 대한 사람의 귀에 대한 주관적인 인식을 의미한다. 음색은 주로 음향의 스펙트럼 구조에 의해 결정될 수 있으며, 음향의 크기, 지속 시간, 설정 과정 또는 감쇠 과정과 같은 요인들과 관련될 수도 있다. 음향의 스펙트럼 구조는 기본 주파수, 고조파 주파수의 수, 고조파 주파수의 분포, 크기 및 위상 관계로 설명될 수 있다. 상이한 스펙트럼 구조는 상이한 음색을 가질 수 있다. 두 음향의 기본 주파수와 소리 크기가 같을 때조차도, 두 음향의 고조파 구조가 상이하면 음색도 다를 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에서 설명되는 골전도 스피커에 따르면, 구동 장치에서 생성되는 구동력은 직선 B(즉, 구동력의 진동 방향)에 위치할 수 있다. 상기 직선 B와 패널(103)의 법선 A는 각도(θ)를 형성할 수 있다. 다시 말해서, 상기 라인 B는 상기 라인 A와 평행하지 않는다.
패널은 사람의 피부와 같은 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역을 가질 수 있다. 사용자의 착용감을 향상시키기 위해 패널을 다른 재료들(예를 들면, 실리콘과 같은 연질의 재료들)로 덮을 때, 상기 패널과 인체가 직접 접촉하는 대신 서로 접할 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커가 인체에 착용되는 경우, 상기 패널의 모든 영역들이 인체와 접촉하거나 또는 접할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커가 인체에 착용되는 경우, 상기 패널의 일부가 인체와 접촉하거나 또는 접할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 인체와 접촉하거나 또는 접하는 데 사용되는 패널의 영역은 상기 패널 면적의 50% 이상을 차지할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 패널 면적의 60% 이상을 차지할 수 있다. 일반적으로, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 평면 또는 곡면일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 패널의 영역이 평면인 경우, 그의 법선은 법선의 일반적인 정의를 충족할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 패널의 영역이 곡면인 경우, 그의 법선은 상기 영역의 평균 법선일 수 있다.
평균 법선은 다음의 식으로 정의될 수 있다:
Figure pct00017
식 (1)
여기서,
Figure pct00018
는 평균 법선을 나타내고,
Figure pct00019
는 상기 표면의 임의의 지점에서의 법선을 나타내고, ds는 무한소 평면을 나타낸다.
또한, 상기 곡면은 평면에 가까운 유사-평면, 즉 평면의 적어도 50% 내에 있는 임의의 지점의 법선과 상기 평균 법선 사이의 각도가 미리 결정된 임계값 미만인 평면일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 임계값은 역치는 10° 미만일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 임계값은 5°보다 훨씬 더 작을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 구동력이 위치하는 라인 B와 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 상기 패널(103) 상의 영역의 법선 A'는 각도(θ)를 가질 수 있다. 상기 각도(θ)의 값은 0° 내지 180°의 범위에 있을 수 있으며, 더 나아가서 0° 내지 180°의 범위에 있을 수 있으나 90°와 같지 않을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 만약 상기 직선 B가 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 갖는 경우 및 상기 패널(103)의 법선 A(또는, 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널(103) 상의 영역의 법선 A')가 또한 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 가는 경우, 양의 방향에서의 직선 A 또는 A'와 직선 B 사이의 각도(θ)는 예각, 즉 0°＜θ＜90°일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 각도 방향을 설명하는 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 구동 장치에 의해 생성된 구동력은 xoy 평면 좌표계의 제 1 사분면 및/또는 제 3 사분면에 성분을 가질 수 있다. 상기 xoy 평면 좌표계는 기준 좌표계이다. 원점(0)은 골전도 스피커가 인체에 착용된 후 패널 및/또는 하우징의 인체와의 접촉면 상에 위치될 수 있다. x 축은 사람의 관상축과 평행할 수 있고, y 축은 사람의 시상축과 평행할 수 있다. x 축의 양의 방향은 인체의 바깥쪽으로 향할 수 있고, y 축의 양의 방향은 인체의 전방을 향할 수 있다. 사분면들은 평면 장방형 좌표계에서 수평축(예를 들면, x 축)과 수직축(예를 들면, y 축)으로 분할되는 4개의 영역들로 이해되어야 한다. 각각의 영역은 사분면이라 칭할 수 있다. 각각의 사분면은 상기 원점 상에 중심 설정될 수 있고 상기 x 축과 y 축은 분할선이다. 상부 우측 영역(x 축의 양의 반축과 y 축의 양의 반축으로 둘러싸인 영역)은 제 1 사분면이라 칭할 수 있다. 상부 좌측(x 축의 음의 반축과 y 축의 양의 반축으로 둘러싸인 영역)은 제 2 사분면이라 칭할 수 있다. 하부 좌측(x 축의 음의 반축과 y 축의 음의 반축으로 둘러싸인 영역)은 제 3 사분면이라 칭할 수 있다. 하부 우측(x 축의 양의 반축과 y 축의 음의 반축으로 둘러싸인 영역)은 제 4 사분면이라 칭할 수 있다. 좌표축 상의 지점들은 어떠한 사분면에도 속하지 않는다. 여기에 기술된 구동력은 xoy 평면 좌표계의 제 1 사분면 및/또는 제 3 사분면에 직접 위치할 수 있는 것으로 이해해야 한다. 상기 구동력은 또한 다른 방향들로 향할 수 있는데, 여기서, 상기 xoy 평면 좌표계의 제 1 사분면 및/또는 제 3 사분면의 투영 또는 성분은 0이 아니며, z-축 방향의 투영 또는 성분은 0이거나 0이 아닐 수 있다. z-축은 xoy 평면과 수직이고 원점(0)을 통과할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 구동력이 위치하는 선과 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선 사이의 최소 각도(θ)는 임의의 예각일 수 있다. 예를 들면, 상기 각도(θ)는 바람직하게는 5° 내지 80°의 범위, 보다 바람직하게는 15° 내지 70°의 범위, 더욱 바람직하게는 25° 내지 60°의 범위, 보다 바람직하게는 25° 내지 50°의 범위, 보다 바람직하게는 28° 내지 50°의 범위, 보다 바람직하게는 30° 내지 39°의 범위, 보다 바람직하게는 31° 내지 38°의 범위, 보다 바람직하게는 32° 내지 37°의 범위, 보다 바람직하게는 33° 내지 36°의 범위, 보다 바람직하게는 33° 내지 35.8°의 범위, 보다 바람직하게는 33.5° 내지 35°의 범위에 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 각도(θ)는 26°, 27°, 28°, 29°, 30°, 31°, 32°, 33°, 34°, 34.2°, 35°, 35.8°, 36°, 37°, 또는 38° 등일 수 있다. 오차는 0.2도 이내에서 제어될 수 있다. 상기 구동력의 방향에 대한 설명이 본 발명에서 구동력에 대한 한계로서 이해되어서는 안된다는 점에 유의해야 한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 구동력은 또한 xoy 평면 좌표계의 제 2 및 제 4 사분면에 성분을 가질 수 있으며, y 축 등에 위치할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따라 사람의 피부 및 뼈에 작용하는 예시적인 골전도 스피커의 구조를 설명하는 계략도이다. 상기 골전도 스피커는 음향 정보를 포함하는 신호를 수신, 픽업 또는 생성하고, 구동 장치를 통해 상기 음향 정보를 음향 진동으로 변환할 수 있다. 상기 진동은 전달 요소를 통해 패널 또는 하우징과 접촉하여 사람의 피부(320)로 전달될 수 있으며, 상기 진동은 사용자가 음향을 들을 수 있도록 사람의 골격(310)으로 추가로 전달될 수 있다. 일반성을 잃지 않으면서, 위에서 설명한 청력 시스템과 감각 기관의 주제는 청력 시스템을 가진 사람 또는 동물일 수 있다. 골전도 스피커의 인간의 사용에 대한 다음의 설명은 상기 골전도 스피커의 사용 시나리오 상의 제한을 의도하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 다른 동물들에게도 또한 유사한 설명이 적용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 골전도 스피커는 구동 장치(다른 실시예들에서는 변환 장치로도 언급됨), 전달 요소(303), 패널(301) 및 하우징(302)을 포함할 수 있다.
상기 패널(301)의 진동은 조직과 뼈를 통해 청각 신경으로 전달되어 사람들이 음향을 들을 수 있게 한다. 상기 패널(301)은 사람의 피부와 직접 접촉할 수도 있고, 특정 재료로 구성된 진동 전달층을 통해 사람의 피부와 접촉할 수도 있다. 상기 패널(301)이 인체와 접촉하는 영역은 이주, 유양 돌기(mastoid), 귀의 뒤 또는 기타 위치 근처에 위치할 수 있다.
질량, 크기, 형상, 강성, 진동 감쇠 등과 같은, 상기 패널의 물리적 특성은 모두 패널의 진동 효율에 영향을 미칠 수 있다. 당업자라면 실제 필요에 따라 적절한 재료들로 제조된 패널을 선택하거나, 다른 형상으로 패널을 사출성형하기 위해 상이한 몰드들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 패널의 형상은 장방형, 원형 또는 타형원일 수 있다. 다른 예로서, 상기 패널의 형상은 장방형, 원형 또는 타원형의 가장자리를 절단하여 얻어진 형상일 수 있다(예를 들면, 타원 또는 경마장 등과 유사한 형상을 얻기 위해 원을 대칭으로 절단하는 것과 같으나, 이에 제한되지 않음). 더욱 바람직하게는, 상기 패널은 중공형일 수 있다. 단지 예로서, 상기 패널의 면적 크기는 필요에 따라 설정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 패널의 면적 크기는 20 mm2 내지 1000 mm2 범위일 수 있다. 구체적으로, 상기 패널의 측면 길이는 5mm 내지 40mm, 또는 18mm 내지 25mm, 또는 11 내지 18mm의 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 패널은 길이가 22mm이고 폭이 14mm인 장방형일 수 있다. 다른 예로서, 상기 패널은 장축이 25mm이고 단축이 15mm인 타원일 수 있다.
여기에 언급된 패널 재료들 강, 합금, 플라스틱 및 단일 또는 복합 재료들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 강은 스테인리스강, 탄소강 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 합금은 알루미늄 합금, 크롬-몰리브덴강, 레늄 합금, 마그네슘 합금, 티타늄 합금, 마그네슘-리튬 합금, 니켈 합금 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 플라스틱은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리스티렌(PS), 고 충격 폴리스티렌(HIPS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에스테르(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드(PA), 폴리 염화비닐(PVC), 폴리에틸렌, 블로운 나일론(blown nylon) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 단일 또는 복합 재료는 유리 섬유, 탄소 섬유, 붕소 섬유, 흑연 섬유, 그래핀 섬유, 탄화 규소 섬유, 아라미드 섬유 또는 기타 강화 재료를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 단일 또는 복합 재료는 또한 유리 섬유 강화 불포화 폴리에스터, 에폭시 수지 또는 페놀 수지 매트릭스로 구성된 다양한 유형의 유리강 등과 같은 다른 유기 및/또는 무기 재료의 복합물을 포함할 수 있다.
일부 다른 실시예들에 있어서, 골전도 스피커의 패널의 외부 측면은 피부와 접촉하는 진동 전달층으로 감싸질 수 있다. 상기 패널과 진동 전달층으로 구성된 진동 시스템은 생성된 음향 진동을 사람의 조직으로 전달할 수 있다. 상기 진동 전달층은 복수의 층들을 포함할 수 있다. 상기 진동 전달층은 하나 이상의 재료로 제조될 수 있고, 상이한 진동 전달 층들의 재료는 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 복수의 진동 전달층들은 상기 패널의 수직 방향으로 중첩될 수 있거나, 상기 패널의 수평 방향으로 배열될 수 있거나, 또는 상기 패널과 일정 각도로 중첩될 수 있다. 각각 층과 패널 사이의 각도는 동일하거나 또는 상이하거나, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 상기 진동 전달층은 (고분자 폴리에틸렌, 브로운 나일론, 엔지니어링 플라스틱 등과 같으나 이에 제한되지 않는) 플라스틱, 고무, 또는 동일한 성능을 얻을 수 있는 기타 단일 또는 복합 재료와 같은, 특정 흡착성, 유연성 및 화학적 특성을 가진 재료로 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커가 인체에 착용될 때, 상기 패널의 모든 영역은 인체와 접촉하거나 또는 접할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커가 인체에 착용될 때, 상기 패널의 일부가 인체와 접촉하거나 또는 접할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 인체와 접촉하거나 또는 접하는 데 사용되는 패널의 영역은 상기 패널 면적의 50% 이상을 차지할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 패널 면적의 60% 이상을 차지할 수 있다. 일반적으로, 사용자의 피부는 상대적으로 평평하다. 상기 패널이 피부와 접촉하는 영역이 큰 변동 없는 평면 또는 유사-평면으로 설정되면, 상기 패널이 피부와 접촉하는 영역은 커지며, 따라서 볼륨을 커지게 한다. 예를 들면, 상기 패널은 중간에 평면이 있고 가장자리에 아크형 챔퍼가 있는 복합 구조를 가질 수 있다. 따라서, 상기 패널은 사람의 피부와 완전히 접촉할 수 있고 다른 사람의 적합성을 보장하기 위해 곡면을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패널(301)은 하우징(302)과 협력하여 상기 구동 장치를 수용하기 위해 폐쇄 또는 유사-폐쇄 공동(예를 들면, 패널 또는 하우징의 구멍)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 패널(301)과 하우징(302)은 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 패널과 하우징은 동일한 재료로 제조될 수 있고, 구조상 둘 사이에 어떠한 경계도 존재하지 않는다. 상기 패널(301)은 또한 스냅핑, 리벳팅, 핫멜트 또는 용접에 의해 상기 하우징(302)에 기계적으로 연결될 수 있다. 일부 다른 실시예들에 있어서, 상기 패널(301) 및 하우징(302)은 연결 매체를 통해 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 연결 매체는 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리아크릴 레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 셸락, 부틸 고무 등과 같은 접착제를 포함할 수 있다. 상기 연결 매체는 또한 진동 전달 시트, 커넥팅 로드 등과 같은 특정 구조를 갖는 연결 구성 부품들을 포함할 수 있다. 상기 하우징의 강성, 상기 패널의 강성, 및 상기 하우징과 상기 패널 사이의 연결 강성은 모두 스피커의 주파수 응답에 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 하우징과 패널 모두는 더 큰 강성을 갖는 재료로 제조될 수 있는 반면, 상기 하우징과 패널 사이의 연결 매체의 강성은 상대적으로 작다. 상기 구동 장치가 진동하면, 상기 패널과 하우징은 비동기적으로 진동할 수 있다. 일부 다른 실시예들에 있서, 상기 하우징과 패널은 모두 더 큰 강성을 갖는 재료로 제조될 수 있으며, 상기 하우징과 패널 사이의 연결 매체의 강성도 또한 더 커져서, 상기 진동 시스템의 전체적인 강성이 증가할 수 있고, 공진 부분은 더 많은 고주파 요소들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 패널 및 하우징의 강성은 상기 패널 및 하우징의 강성을 조절함으로써 증가될 수 있으며, 상기 고주파 영역의 피크(peak) 및 밸리(valley)는 더 높은 주파수 대역 영역으로 조절될 수 있다. 구성요소 강성과 음질 간의 관계에 대한 더 많은 설명은 본 발명의 다른 곳에서 찾을 수 있다(예를 들면, 도 7 및 그의 설명 참조).
일부 실시예들에 있어서, 상기 하우징은 더 큰 강성과 더 가벼운 무게를 가질 수 있고, 전체적으로 기계적으로 진동될 수 있다. 상기 하우징은 진동의 일관성을 보장하고, 서로 상쇄되는 누출들을 형성하며, 양호한 음질과 높은 볼륨을 보장한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 하우징은 구멍들을 갖거나 또는 갖지 않을 수 있다. 예를 들면, 상기 하우징의 구멍은 골전도 스피커의 누출을 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 강성은 구성요소 재료의 탄성률, 형상, 구조 또는 설치 방법과 관련 될 수 있는, 힘에 노출될 때 탄성 변형에 저항하는 재료 또는 구조의 능력으로 이해될 수 있다. 예를 들면, 구성요소의 강성은 구성요소의 탄성률 및 두께와 양의 관계가 있고 구성요소의 표면적과 음의 관계가 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 구성요소는 패널, 하우징, 전달 요소 등일 수 있다. 구체적으로, 패널과 같은 시트형 구성요소의 강성은 다음의 식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00020
, 식 (2)
여기서, k는 패널 강성을 나타내고, E는 패널 탄성률을 나타내고, h는 패널의 두께를 나타내고, d는 패널의 반경을 나타낸다. 반경이 작을수록, 두께가 두꺼울수록, 그리고 패널의 탄성률이 클수록, 대응하는 패널의 강성이 커진다는 사실을 알 수 있다. 일부 다른 실시예들에 있어서, 막대형 또는 스트립형 전달 요소의 강성은 다음의 식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00021
, 식 (3)
여기서, k는 전달 요소의 강성을 나타내고, E는 전달 요소의 탄성률을 나타내고, h는 전달 요소의 두께를 나타내고, w는 전달 요소의 폭을 나타내고, l은 전달 요소의 길이를 나타낸다. 전달 요소가 작을수록 두께가 두꺼울수록, 폭이 클수록, 그리고 탄성률이 클수록, 대응하는 전달 요소의 강성은 커진다는 사실을 알 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 구동 장치는 패널 및 하우징에 의해 형성된 폐쇄 또는 유사-폐쇄 공간(예를 들면, 패널 또는 하우징에 구멍들이 있음)에 위치할 수 있다. 일부 다른 실시예들에 있어서, 상기 구동 장치는 하우징에 의해 형성된 폐쇄 또는 유사-폐쇄 공간에 위치할 수 있고, 상기 패널은 하우징과 독립적으로 제공된다. 상기 패널과 하우징의 개별 설정에 대한 더 많은 설명은 본 발명의 다른 곳에서 찾을 수 있다(예를 들면, 도 15 및 그의 설명 참조). 상기 구동 장치는 전기 신호를 상이한 주파수 및 진폭을 갖는 진동으로 변환하도록 구성될 수 있다. 상기 구동 장치의 작업 모드는 가동 코일, 가동 철, 압전 세라믹 또는 기타 작업 방법을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
단지 예로서, 다음의 설명은 예로서 가동 코일 방법을 취할 수 있다. 도 3에서, 상기 구동 장치는 가동 코일 구동 방식일 수 있으며, 코일(304) 및 자기 시스템(307)을 포함할 수 있다.
상기 자기 시스템(307)은 제 1 자기 요소(3051), 제 1 자기 전도성 요소(3072) 및 제 2 자기 전도성 요소(3073)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 설명된 자기 요소는 자석으로서 자기장을 생성할 수 있는 요소를 지칭한다. 상기 자기 요소는 자화 방향을 가질 수 있으며, 상기 자화 방향은 자기 요소 내의 자기장의 방향을 의미한다. 상기 제 1 자기 요소(3071)는 하나 이상의 자석을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 자석은 금속 합금 자석, 페라이트 등을 포함할 수 있다. 금속 합금 자석은 네오디뮴 철 붕소, 사마륨 코발트, 알루미늄 니켈 코발트, 철 크롬 코발트, 알루미늄 철 붕소, 철 탄소 알루미늄 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 페라이트는 바륨 페라이트, 강 페라이트, 망간 페라이트, 리튬 망간 페라이트 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 자기 전도성 요소는 자기장(예를 들면, 제 1 자기 요소(3071)에 의해 생성된 자기장)의 분포를 조절할 수있는 자기장 집중기(magnetic field concentrator) 또는 철심(iron core)으로도 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 자기 전도성 요소(3072)의 하부 표면은 상기 제 1 자기 요소(3071)의 상부 표면에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 제 2 자기 전도성 요소(3073)는 오목한 구조를 가질 수 있으며, 이는 하부 벽 및 측벽을 포함할 수 있다. 상기 제 2 자기 전도성 요소(3073)의 하부 벽의 내부는 상기 제 1 자기 요소(3071)에 기계적으로 연결될 수 있고, 상기 측벽은 상기 제 1 자기 요소(3071)를 둘러싸고 상기 제 1 자기 요소(3071)와 자기 갭을 형성할 수 있다. 상기 제 1 자기 전도성 요소(3072), 상기 제 2 자기 전도성 요소(3073) 및 상기 제 1 자기 요소(3071) 사이의 기계적 연결은 본딩 연결, 잠금 연결, 용접 연결, 리벳 연결, 볼트 연결 등 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 자기 전도성 요소는 연자성 재료로 제조된 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 예시적인 연자성 재료는 금속 재료, 금속 합금 재료, 금속 산화물 재료, 비정질 금속 재료 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 연자성 재료는 철, 철-규소 기반 합금, 철-알루미늄 기반 합금, 니켈-철 기반 합금, 철-코발트 기반 합금, 저탄소강, 규소 강판, 실리콘 강판, 페라이트 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자석은 예를 들면 주조, 플라스틱 가공, 절단 가공, 분말 야금 등, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 제조될 수 있다. 상기 주조는 모래 주조, 인베스트먼트 주조(investment casting), 압력 주조, 원심 주조 등을 포함할 수 있다. 상기 플라스틱 가공은 압연, 주조, 단조, 스탬핑, 압출, 드로잉 등 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 절단 가공은 선삭, 밀링, 플래닝(planning), 연삭 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기 전도성 요소는 3D 프린팅 기술, 컴퓨터 수치 제어 기계 공구 등에 의해 제조될 수 있다.
구동 장치의 구성에 대한 설명이 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 사실을 이해해야 한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기 시스템은 상부로부터 하부로 함께 적층될 수 있는 복수의 자기 요소들을 포함할 수 있다. 추가의 자기 전도성 요소가 인접한 자기 요소들 사이에 설정될 수 있고, 다른 자기 전도성 요소가 상기 상부 자기 요소의 상부 표면 상에 설정될 수 있다. 상기 자기 요소는 자기장을 생성하도록 구성된 구성요소일 수 있다. 상기 자기 전도성 요소는 자기장의 분포를 조절하도록 구성될 수 있다. 특정 자기장 분포 요건에 따라 설정된 자기 시스템의 구조는 본 발명에서 제한없이 골전도 스피커에 사용될 수 있다.
상기 코일(304)은 제 1 자기 요소(3071)와 상기 제 2 자기 전도성 요소(3073) 사이의 자기 갭 내에 배치될 수 있다. 전기화 후, 상기 자기 갭 내에 위치한 코일(304)은 암페어력(즉, 구동력)에 의해 진동하도록 구동될 수 있다. 상기 자기 시스템(307)은 반력의 작용 하에 진동을 생성할 수 있다. 상기 구동 장치는 코일(304) 및/또는 자기 시스템(307)의 진동을 패널 및/또는 하우징에 전달하기 위한 전달 요소(303)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 암페어력은 도선이 자기장에서 받는 힘일 수 있다. 상기 암페어력의 방향은 도선의 방향과 자기장에 의해 결정되는 평면과 수직일 수 있으며, 왼손 법칙에 의해 결정될 수 있다. 전류 방향과 자기장 방향이 변경되면, 암페어력의 방향도 변경될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기 시스템에 의해 생성된 자기장은 정적이다. 현재 방향이 변경되면 상기 구동력의 방향이 직선을 따라 그의 방향을 전환할 수 있다. 상기 직선은 구동력이 위치하는 선으로 고려될 수 있다. 상기 코일은 상기 구동력에 의해 진동을 발생시킬 수 있으며, 상기 자기 시스템도 또한 반력에 의해 진동을 발생시킬 수 있다. 상기 두 진동은 일반적으로 동일한 직선을 따라 위치할 수 있지만 그 방향은 반대이다. 상기 직선은 진동이 위치하는 직선으로 간주될 수 있으며, 구동력이 위치하는 직선과 동등(즉, 평행)하거나 또는 동일할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 코일의 진동은 제 1 전달 요소를 통해 패널 및/또는 하우징으로 전달될 수 있고, 상기 자기 시스템의 진동은 제 2 전달 요소를 통해 패널 및/또는 하우징으로 전달될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전기화 후, 코일은 암페어력의 영향 하에 진동을 생성할 수 있다. 상기 코일의 진동은 제 1 전달 요소를 통해 패널 및/또는 하우징으로 전달될 수 있으며, 상기 코일은 자기장을 통해 자기 시스템과 상호 작용할 수 있다. 상기 자기 시스템에 의해 수신된 반력도 또한 진동을 생성할 수 있고, 상기 자기 시스템의 진동은 제 2 전달 요소를 통해 패널 및/또는 하우징으로 전달될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 전달 요소는 연결 막대, 연결 포스트, 및/또는 진동 전달 시트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 전달 요소는 진동을 전달하는 공정에서 감쇠 효과를 유발하기에 적당한 탄성력을 가질 수 있으며, 이는 하우징으로 전달되는 진동 에너지를 감소시켜, 하우징 진동에 의해 유발되는 골전도 스피커의 외부로의 누출을 효과적으로 억제할 수 있고, 가능한 비정상 공진으로 인해 유발되는 비정상적인 음향의 발생을 회피할 수 있고, 또한 음질 개선 효과를 달성할 수 있다. 상기 전달 요소가 상기 하우징 내에/위에 위치하는 위치들은 진동의 전달 효율에 상이한 정도의 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 전달 요소는 상기 구동 장치를 현수되거나 지지되는 것과 같은 상이한 상태로 만들 수 있다. 상기 진동 전달 시트는 두께가 작은 파편일 수 있다. 특정 진동 전달 시트의 본체는 링 구조일 수 있으며, 링 본체 구조에는 중심을 향해 방사되는 복수의 분기들 또는 복수의 연결편들이 제공될 수 있다. 상기 분기 또는 연결편들의 수는 2개 이상일 수 있다. 상기 전달 요소에 대한 더 많은 설명은 본 발명의 다른 곳에서 찾을 수 있다(예를 들면, 특정 실시예 부분 참조).
일부 실시예들에서, 상기 구동력이 위치하는 직선은 상기 구동 장치가 진동하는 직선과 동일 선형이거나 또는 평행할 수 있다. 예를 들면, 이동 코일 원리를 갖는 구동 장치에서, 상기 구동력의 방향은 코일 및/또는 자기 시스템의 진동 방향과 동일하거나 또는 반대일 수 있다. 상기 패널은 평면 또는 곡면일 수 있으며, 또는 상기 패널은 여러개의 돌출부 또는 홈들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 골전도 스피커가 사용자의 인체에 착용될 때, 사용자의 인체와 접촉하거나 또는 접하는 패널 상의 영역의 법선은 상기 구동력이 위치되는 선과 평행하지 않는다. 일반적으로 말하면, 사용자의 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역은 상대적으로 평평하며, 특히 곡률 변화가 거의 없는 평면 또는 유사-평면일 수 있다. 사용자 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 상기 패널 상의 영역이 평면일 때, 상기 패널 상의 임의의 지점에서의 법선은 상기 영역의 법선일 수 있다. 사용자의 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역이 평면이 아닌 경우, 상기 영역의 법선은 평균 법선일 수 있다. 상기 평균 법선에 대한 더욱 자세한 설명은 본 발명의 다른 곳에서 찾을 수 있다(예를 들면, 도 1 및 그의 설명 참조). 일부 실시예들에 있어서, 사용자의 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역이 평면이 아닐 때, 상기 영역의 법선은 다음과 같이 결정될 수 있다. 상기 패널이 사람의 피부와 접촉하는 영역의 지점을 선택하고, 상기 지점에서 상기 패널의 접평면(tangent plane)이 결정되고, 그 후 상기 지점을 통과하고 상기 접평면과 수직인 선이 결정될 수 있다. 상기 직선은 상기 패널의 법선으로서 취해질 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 상기 구동력이 위치되는 직선(또는 상기 구동 장치가 진동하는 직선)은 상기 영역의 법선과 각도(θ)를 가질 수 있고, 상기 각도(θ)는 0°＜θ＜180°이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 구동력이 위치되는 라인은 상기 패널(또는 상기 패널 및/또는 하우징이 사람의 피부와 접촉하는 표면)을 통해 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 가질 수 있으며, 상기 특정 패널(또는 상기 패널 및/또는 하우징이 사람의 피부와 접촉하는 표면)의 법선은 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 가질 수 있으며, 상기 양의 방향에서 두 선들 사이의 각도는 예각일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 골전도 스피커(300)는 패널(301), 하우징(302), 제 1 전달 요소(303), 코일(304), 진동 전달 시트(305), 제 2 전달 요소(306) 및 자기 시스템(307)을 포함할 수 있다. 상기 코일(304) 및 자기 시스템(307)의 진동은 상이한 경로를 통해 상기 패널(301) 및/또는 하우징(302)으로 전달될 수 있다. 예를 들면, 상기 코일(304)의 진동은 제 1 전달 경로를 통해 상기 패널(301) 및/또는 하우징(302)으로 전달될 수 있고, 상기 자기 시스템(307)의 진동은 제 2 전달 경로를 통해 상기 패널(301) 및/또는 하우징(302)으로 전달될 수 있다. 상기 제 1 전달 경로는 제 1 전달 요소(303)를 포함할 수 있고, 상기 제 2 전달 경로는 제 2 전달 요소(306), 진동 전달 시트(305) 및 제 1 전달 요소(303)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 전달 요소(303)의 일부는 플랜지를 구비한 구조일 수 있다. 상기 플랜지는 상기 코일(304)의 구조에 적합한 링 형상일 수 있으며, 상기 코일(304)의 한 단부 표면에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1 전달 요소(303)의 다른 부분은 커넥팅 로드일 수 있고, 상기 커넥팅 로드는 상기 패널 및/또는 하우징에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 코일(304)은 자기 시스템(307)의 자기 갭 상에 전체적으로 또는 부분적으로 슬리브될 수 있다. 상기 제 2 전달 경로에서, 상기 제 2 전달 요소(306)는 자기 시스템(307) 및 진동 전달 시트(305)에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 진동 전달 시트(305)의 가장자리는 상기 제 1 전달 요소(303)의 플랜지 상에 고정될 수 있다. 상기 진동 전달 시트(305)의 중심은 상기 제 2 전달 요소(306)의 한 단부에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 진동 전달 시트(305)의 가장자리는 상기 제 1 전달 요소(303)의 플랜지의 내측에 기계적으로 연결될 수 있고, 상기 연결은 스냅-피팅 연결, 핫-프레싱 연결, 리벳 연결, 본딩 연결, 사출 성형 연결 등을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전달 경로 및 제 2 전달 경로는 또한 다른 구조를 가질 수 있으며, 본 실시예는 상기 전달 요소를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 점에 유의해야 한다. 상기 전달 요소에 대한 더 많은 설명은 본 발명의 다른 곳에서 찾을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 코일(304) 및 자기 시스템(307) 모두는 링 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 코일(304) 및 자기 시스템(307)은 서로 평행한 축을 가질 수 있으며, 상기 코일(304) 또는 자기 시스템(307)의 축은 상기 코일(304)의 방사 평면 및/또는 상기 자기 시스템(307)의 방사 평면과 수직일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 코일(304) 및 자기 시스템(307)은 동일한 중심 축을 가질 수 있다. 상기 코일(304)의 중심 축은 상기 코일(304)의 방사 평면과 수직일 수 있고 상기 코일(304)의 기하학적 중심을 통과할 수 있다. 상기 자기 시스템(307)의 중심 축은 상기 자기 시스템(307)의 방사 평면과 수직이고 상기 자기 시스템(307)의 기하학적 중심을 통과할 수 있다. 상기 코일(304) 또는 자기 시스템(307)의 축과 상기 패널(301)의 법선은 상술한 각도(θ)를 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 전기화 후, 상기 코일(304)은 상기 자기 시스템(307)에 의해 생성된 자기장에 암페어력 및 진동을 발생시키고, 상기 코일(304)의 진동을 상기 제 1 전달 요소(303)를 통해 상기 패널(301)로 전달할 수 있다. 상기 자기 시스템(307)에 의해 수신된 반력에 의해 생성된 진동은 상기 제 2 전달 요소(306), 진동 전달 시트(305) 및 제 1 전달 요소(303)를 통해 상기 패널(301)로 전달될 수 있다. 상기 코일(304)의 진동 및 상기 자기 시스템(307)의 진동은 상기 패널(301)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달되어 사람들이 음향을 들을 수 있게 된다. 요약 하면, 상기 코일(304)에 의해 생성된 진동과 상기 자기 시스템(307)에 의해 생성된 진동은 상기 패널(301)로 전달될 수 있는 합성 진동을 형성할 수 있다. 상기 합성 진동은 상기 패널(301)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달될 수 있어서, 사람들이 골전도 음향을 들을 수 있게 된다.
단지 예로서, 도 3과 관련하여, 구동력(F)과 피부 변형(S) 사이의 관계가 설명될 수 있다. 상기 구동 장치에 의해 생성된 구동력이 상기 패널(301)의 법선과 평행 할 때(즉, 상기 각도(θ)가 0일 때), 상기 구동력과 전체 피부 변형 사이의 관계는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00022
식 (4)
여기서,
Figure pct00023
는 구동력을 나타내고,
Figure pct00024
는 수직 피부 방향으로의 피부의 전체 변형을 나타내고, E는 피부의 탄성률을 나타내고, A는 피부와 패널의 접촉 면적을 나타내며, h는 피부의 전체 두께(즉, 패널과 뼈 사이의 거리)를 나타낸다.
상기 구동 장치의 구동력이 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선과 수직인 경우(즉, 상기 각도(θ)가 90도일 때), 수직 방향의 구동력과 전체 피부 변형 사이의 관계는 다음의 식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00025
식 (5)
여기서,
Figure pct00026
는 구동력을 나타내고,
Figure pct00027
는 피부와 평행한 방향으로의 피부의 전체 변형을 나타내고, G는 피부의 전단 탄성률을 나타내고, A는 피부와 패널의 접촉 면적을 나타내며, h는 피부의 전체 두께(즉, 패널과 뼈 사이의 거리)를 나타낸다. 전단 탄성률(G)과 탄성률(E) 사이의 관계는 다음의 식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00028
식 (6)
여기서,
Figure pct00029
는 피부의 포아송비(Poisson's ratio)를 나타내고, 0＜
Figure pct00030
＜0.5이며, 따라서 전단 탄성률(G)은 탄성률(E)보다 작으며, 대응하는 피부의 전체 변형은 동일한 구동력
Figure pct00031
＞
Figure pct00032
하에 놓인다. 일반적으로, 피부의 포아송비는 0.4에 근접한다.
상기 구동 장치의 구동력이 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 상기 패널 상의 영역의 법선과 평행하지 않을 때, 수평 구동력 및 수직 구동력은 다음의 식 (7) 및 식 (8)로 나타낼 수 있다:
Figure pct00033
식 (7)
Figure pct00034
식 (8)
상기 구동력(F)와 피부 변형(S) 사이의 관계는 다음의 식 (9)로 나타낼 수 있다:
Figure pct00035
식 (9)
피부의 포아송비가 0.4일 때, 각도(θ)와 전체 피부 변형 사이의 관계에 대한 상세한 설명은 도 4에서 찾을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 골전도 스피커의 각도-상대 변위 관계를 설명하 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각도(θ)와 전체 피부 변형 사이의 관계는 상기 각도(θ)가 클수록 그리고 상기 상대 변위가 클수록, 전체 피부 변형(S)이 클 수 있다. 상기 각도(θ)가 커질수록, 상기 상대 변위가 작아지고 수직 피부 방향(
Figure pct00036
)으로의 피부 변형도 또한 작아진다. 그리고, 상기 각도(θ)가 90도에 근접할 때, 상기 수직 방향(
Figure pct00037
)으로의 피부 변형은 점차 0에 접근한다.
저주파수 부분에서 골전도 이어폰의 볼륨은 전체 피부 변형(S)과 양(+)적으로 관련될 수 있다. S가 클수록, 골전도의 저주파 부분의 볼륨이 커진다. 고주파수 부분에서의 골전도 이어폰의 볼륨은 수직 방향(
Figure pct00038
)으로의 피부 변형과 양적으로 관련될 수 있다.
Figure pct00039
가 클수록, 골전도의 저주파 부분의 볼륨이 커진다.
피부의 포아송비가 0.4일 때, 상기 각도(θ)와 전체 피부 변형(S) 사이의 관계에 대한 상세한 설명과 상기 수직 방향(
Figure pct00040
)으로의 피부 변형에 대한 자세한 설명은 도 4에서 찾을 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각도(θ)와 전체 피부 변형(S) 사이의 관계는 상기 각도(θ)가 클수록 상기 전체 피부 변형(S)이 더 커지고, 대응하는 골전도 이어폰의 저주파 부분의 볼륨이 더 커질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각도(θ)와 상기 수직 방향(
Figure pct00041
)으로의 피부 변형 사이의 관계는, 각도(θ)가 클수록, 상기 수직 방향(
Figure pct00042
)으로의 피부 변형이 작아지고 대응하는 골전도 이어폰의 고주파 부분의 볼륨이 작아질 수 있다.
식 (8)의 곡선과 도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 각도(θ)가 증가함에 따라, 전체 피부 변형(S)이 증가하는 속도는 상기 수직 방향(
Figure pct00043
)으로의 피부 변형 속도와 상이하다. 상기 전체 피부 변형(S)이 더 빨리 증가한 다음 느려지고, 상기 수직 방향(
Figure pct00044
)으로의 피부 변형은 더욱 더 빠르고 감소한다. 골전도 이어폰의 저주파 및 고주파 볼륨의 균형을 맞추기 위해서는, 상기 각도(θ)가 적절한 크기를 가져야 한다. 예를 들면, θ의 범위는 5° 내지 80°, 15° 내지 70°, 25° 내지 50°, 25° 내지 35°, 25° 내지 30° 등일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 예시적인 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선을 설명하는 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가로축은 진동 주파수를 나타내고, 세로축은 골전도 이어폰의 진동 강도를 나타낸다. 일부 실시예들에 있어서, 500 내지 6000 Hz의 주파수 범위에서, 주파수 응답 곡선이 평평할수록 골전도 이어폰의 음질이 더 좋아진다. 골전도 이어폰의 구조, 부품 설계 및 재료 특성은 주파수 응답 곡선에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 저주파는 500Hz 미만의 음향을, 중간 주파수는 500Hz에서 4000Hz 범위의 음향을, 그리고 고주파는 4000Hz 초과의 음향을 의미한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 골전도 이어폰의 주파수 응답 곡선은 저주파 범위에서 2개의 공명 피크들(510 및 520)을 가질 수 있으며, 고주파 범위에서 제 1 고주파 밸리(530), 제 1 고주파 피크(540) 및 제 2 고주파 피크(550)를 가질 수 있다. 상기 저주파 영역에서의 2개의 공진 피크들(510, 520)은 진동 전달 시트와 이어폰 고정 요소의 결합 작용에 의해 생성될 수 있다. 상기 제 1 고주파 밸리(530) 및 제 1 고주파 피크(540)는 고주파에서 하우징 측의 변형에 의해 생성될 수 있고, 상기 제 2 고주파 피크(550)는 고주파에서 쉘 패널의 변형에 의해 생성될 수 있다.
상이한 공명 피크 및 고주파 피크/밸리의 위치는 대응하는 구성요소들의 강성과 관련이 있을 수 있다. 강성은 일반적으로 연함과 강함의 정도를 의미하며, 힘을 받을 때 탄성 변형에 저항하는 재료 또는 구조체의 능력이다. 강성은 재료 자체의 영률 및 구조적 치수와 관련이 있다. 강성이 클수록, 힘을 받을 때 구조체의 변형이 작아진다. 상술된 바와 같이, 500 내지 6000Hz의 주파수 응답은 골전도 이어폰에 특히 중요하다. 이와 같은 주파수 범위에서는 급격한 피크와 밸리가 예상되지 않는다. 주파수 응답 곡선이 평평할수록 이어폰의 음질이 좋아진다. 일부 실시예들에 있어서, 고주파 범위의 피크 및 밸리는 쉘 패널 및 쉘 뒷면 패널의 강성을 조절함으로써 더 높은 주파수 범위로 조절될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상이한 각도들(θ)에서의 예시적인 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선의 저주파 부분을 설명하는 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 패널은 피부와 접촉하여 피부에 진동을 전달할 수 있다. 이와 같은 공정에 있어서, 피부도 또한 골전도 스피커의 진동에 영향을 주어, 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선에 영향을 미칠 수 있다. 위의 분석으로부터, 우리는 각도가 클수록 동일한 구동력 하에서 피부의 전체 변형이 커지며, 골전도 스피커에 대응하여, 패널에 비해 피부의 탄성이 감소하는 것과 같다는 사실을 발견하였다. 또한, 상기 구동 장치의 구동력이 위치하는 선과 인체와 접촉하거나 또는 접하는 패널 상의 영역의 법선이 특정 각도(θ)를 형성할 수 있음을 알 수 있다. 특히, 상기 각도(θ)가 증가하면, 주파수 응답 곡선에서 저주파 범위의 공진 피크가 더 낮은 주파수 범위로 조절되어, 저주파가 더 깊이 구동되고 저주파 부분이 증가할 수 있다. 골전도 스피커에 진동 전달 시트를 추가하는 것과 같은, 음향의 저주파 부분을 개선하기 위한 다른 기술적 수단과 비교하여, 상기 각도를 설정하면 저주파 에너지를 증가시키면서 진동 증가를 효과적으로 억제할 수 있으며, 그에 의해 상대적으로 진동 감각을 감소시켜, 골전도 스피커의 저주파 감도가 크게 향상되고 음질과 사람 경험이 향상된다. 일부 실시예들에 있어서, 각도(θ)가 0° 내지 90°의 범위에서 증가하고, 진동 또는 음향 신호의 저주파 범위가 증가하고, 또한 진동 감각이 증가함에 따라, 저주파 범위의 증가와 진동의 감소가 표현될 수 있다는 사실에 유의해야 한다. 그러나, 저주파 범위에서의 에너지 증가는 진동의 증가보다 클 수 있으므로, 상대적인 효과는 상대적으로 감소한다.
도 6에서 볼 수 있듯이, 상기 각도가 상대적으로 크면, 저주파 범위의 공진 피크가 저주파 범위에서 나타나고, 주파수 곡률의 편평한 부분이 길게 연장되어, 이어폰의 음질을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상이한 패널 및 하우징 재료를 갖는 예시적인 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선의 고주파 부분을 설명하는 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 패널과 하우징의 재료가 단단할수록, 제 1 고주파 피크와 제 2 고주파 피크에 대응하는 주파수가 더 높아진다. 상기 패널과 하우징의 재료가 연할수록, 제 1 고주파 피크와 제 2 고주파 피크에 대응하는 주파수가 낮아진다. 상기 패널과 하우징의 재료가 단단하면, 제 1 고주파 밸리에 대응하는 주파수는 더 높아진다. 상기 패널과 하우징의 재료가 연질이면, 제 1 고주파 밸리에 대응하는 주파수는 상기 패널과 하우징의 재료가 단단할 때보다 낮아진다. 상기 패널과 하우징의 강직한(더 단단한) 재료는 고주파 피크/밸리가 나타날 때 대응하는 주파수 값을 증가시킬 수 있다는 사실이 확인되었다. 도 5의 설명에 따르면. 1000 내지 10000 Hz의 주파수 응답이 골전도 이어폰에 특히 중요하다는 사실을 알 수 있다. 이와 같은 주파수 범위에서는 급격한 피크와 밸리가 예상되지 않는다. 주파수 응답 곡선이 평평할수록, 이어폰의 음질은 좋아진다. 도 7의 패널과 하우징의 강직한(더 단단한) 재료들은 주파수 곡률의 편평한 부분을 길게 연장시켜 이어폰의 음질을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상이한 구성요소들(예를 들면, 하우징, 전달 요소, 구동 장치 등)의 강성은 재료의 영률, 두께, 크기 등과 관련될 수 있다. 다음에, 상기 하우징의 강성과 하우징의 재료 사이의 관계가 예로서 취해질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 하우징은 쉘 패널, 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면을 포함할 수 있다. 상기 쉘 패널, 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면은 동일한 재료로 제조될 수 있거나 또한 상이한 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 쉘 뒷면 패널과 쉘 패널은 동일한 재료로 제조될 수 있고, 상기 하우징 측면은 다른 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 일부 조건 하에서, 상기 하우징 재료의 영률이 클수록, 하우징의 강성이 커진다. 이어폰의 주파수 응답 곡선의 피크와 밸리는 고주파로 변경될 수 있으며, 이 경우 고주파의 피크와 밸리를 더 높은 주파수로 조절하는 데 유용하다. 일부 실시예들에 있어서, 하우징 재료의 영률은 주파수 응답 곡선의 피크 및 밸리를 더 높은 주파수로 조절하기 위해 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 특정 영률을 갖는 재료가 사용될 수 있다. 상기 하우징의 영률은 2000 Mpa보다 클 수 있다. 바람직하게는, 상기 하우징의 영률은 4000 Mpa보다 클 수있다. 바람직하게는, 상기 하우징의 영률은 6000 Mpa보다 클 수 있다. 바람직하게는, 상기 하우징의 영률은 8000 Mpa보다 클 수 있다. 바람직하게는, 상기 하우징의 영률은 12000 MPa보다 클 수 있고, 더 바람직하게는 상기 하우징의 영률은 15000 Mpa보다 클 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 하우징의 영률은 18000 MPa보다 클 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 하우징의 강성을 조절함으로써, 골전도 이어폰의 주파수 응답 곡선에서 고주파 피크-밸리 주파수는 1000 Hz 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 2000 Hz 이상일 수있다. 바람직하게는, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 4000 Hz 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 6000 Hz 이상일 수 있다. 특히, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 8000 Hz 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 10000 Hz 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 12000 Hz 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 14000 Hz 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 16000 Hz 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 18000 Hz 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 고주파 피크-밸리 주파수는 20000 Hz 이상일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 하우징의 강성을 조절함으로써, 골전도 이어폰의 주파수 응답 곡선에서 고주파 피크-밸리 주파수는 사람 귀의 청력 범위 밖에 있을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 하우징의 강성을 조절함으로써, 이어폰의 주파수 응답 곡선에서 고주파 피크-밸리 주파수는 사람 귀의 청력 범위 내에 있을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 복수의 고주파 피크/밸리가 존재하는 경우, 상기 하우징의 강성을 조절함으로써, 골전도 이어폰의 주파수 응답 곡선에서 하나 이상의 고주파 피크/밸리 주파수가 사람 귀의 청력 범위 밖에 있을 수 있고, 나머지 하나 이상의 고주파 피크/밸리 주파수는 사람 귀의 청력 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들면, 제 2 고주파 피크가 사람 귀의 청력 범위 밖에 위치할 수 있어서, 상기 제 1 고주파 밸리 및 제 1 고주파 피크는 사람 귀의 청력 범위 내에 위치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 하우징의 강성을 개선함으로써, 전체 하우징이 더 큰 강성을 갖도록 보장하기 위해, 쉘 패널, 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면의 연결 모드를 변경함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 패널, 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면은 전체적으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면은 전체적으로 형성될 수 있다. 상기 쉘 패널과 하우징 측면은 접착제로 직접 고정될 수 있거나 또는 스냅핑 또는 용접으로 고정될 수 있다. 상기 접착제는 점도가 높고 경도가 높은 접착제일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 패널 및 하우징 측면은 전체로서 형성될 수 있고, 상기 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면은 접착제로 직접 고정될 수 있거나 또는 스냅핑 또는 용접에 의해 고정될 수 있다. 상기 접착제는 점도가 높고 경도가 높은 접착제일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 패널, 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면은 독립적인 구성요소들일 수 있다. 상기 3개의 부분은 접착제, 스냅핑 또는 용접 등 또는 이들의 임의의 조합에 의해 고정 방식으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 쉘 패널과 하우징 측면은 접착제로 연결될 수 있고, 상기 쉘 뒷면 패널과 하우징 측면은 스냅핑 또는 용접으로 연결될 수 있다. 다른 예로서, 상기 쉘 뒷면 패널과 하우징 측면은 접착제로 연결될 수 있고, 상기 쉘 패널과 하우징 측면은 스냅핑 또는 용접에 의해 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상이한 영률을 갖는 재료들이 상기 하우징의 전반적인 강성을 개선하기 위해 매칭하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 패널, 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면은 하나의 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 패널, 쉘 뒷면 패널, 및 하우징 측면은 상이한 재료들로 제조될 수 있고, 상기 상이한 재료들은 동일한 영률 또는 상이한 영률을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 패널 및 쉘 뒷면 패널은 동일한 재료로 제조될 수 있고, 상기 하우징 측면은 다른 재료들로 제조될 수 있다. 상기 2재료의 영률은 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들면, 상기 하우징 측면의 재료의 영률은 상기 쉘 패널 및 쉘 뒷면 패널의 영률보다 클 수 있거나, 또는 상기 하우징 측면의 재료의 영률은 상기 쉘 패널 및 쉘 뒷면 패널의 영률보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 패널 및 하우징 측면은 동일한 재료로 제조될 수 있고, 상기 쉘 뒷면 패널은 다른 재료로 제조될 수 있다. 상기 두 재료의 영률은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들면, 상기 쉘 뒷면 패널의 재료의 영률은 상기 쉘 패널 및 하우징 측면의 재료의 영률보다 클 수 있거나, 또는 상기 쉘 뒷면 패널의 재료의 영률은 상기 쉘 패널 및 하우징 측면의 재료의 영률보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면은 동일한 재료로 제조될 수 있고, 상기 쉘 패널은 다른 재료로 제조될 수 있다. 상기 2재료의 영률은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들면, 상기 쉘 패널의 재료의 영률은 상기 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면의 재료의 영률보다 클 수 있거나, 또는 상기 쉘 패널의 재료의 영률은 상기 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면의 재료의 영률보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘 패널, 쉘 뒷면 패널 및 하우징 측면의 재료들은 모두 상이할 수 있다. 상기 3가지 재료들의 영률은 같거나 또는 상이할 수 있으며, 모두 2000 MPa보다 크게 된다.
일부 실시예들에 있어서, 진동 전달 시트 및 이어폰 고정 요소의 강성을 조절함으로써, 골전도 이어폰의 저주파 범위의 두 공진 피크 주파수들은 모두 2000 Hz 미만일 수 있다. 바람직하게는, 상기 골전도 이어폰의 저주파 범위의 두 공진 피크 주파수들은 1000 Hz 미만일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 골전도 이어폰의 저주파 범위의 두 공진 피크 주파수들은 500 Hz 미만일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 골전도 이어폰의 각각의 구성요소(예를 들면, 하우징, 하우징 브래킷, 진동 전달 시트 또는 이어폰 고정 요소)의 강성을 조절함으로써, 1000 Hz 내지 10000 Hz 범위의 주파수 응답 곡선 플랫폼을 보장하기 위해, 고주파 범위의 피크 및 밸리는 더 높은 주파수로 조절될 수 있고, 저주파 공진 피크는 더 낮은 주파수로 조절될 수 있어서, 골전도 이어폰의 음질을 향상시킬 수 있다.
다른 한편, 골전도 이어폰은 진동을 전달하는 동안 음향 누출이 유발될 수 있다. 음향 누출은 골전도 이어폰의 내부 구성요소의 진동과 관련되거나, 또는 하우징의 진동은 주변 공기의 용적을 변화시켜 상기 주변 공기가 압축된 영역 또는 희박한 영역을 형성하게 하고 주변 환경으로 전파되게 하여 주변 환경으로의 음향의 전달을 초래하여, 골전도 이어폰 착용자 이외의 사람이 이어폰으로부터의 음향을 들을 수 있게 한다. 본 발명은 하우징의 구조 또는 강성을 변경하여 골전도 이어폰의 누출을 감소시킬 수 있는 해결책을 제공할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커의 음향 누출은 진동 전달층(도면들에 도시되지 않음)을 포함하는 잘 설계된 진동 생성부에 의해 더욱 효과적으로 감소될 수 있다. 바람직하게는, 진동 전달층의 표면에 구멍을 설정하면 음향 누출을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 진동 전달층은 패널에 접착될 수 있고, 진동 전달층 상의 접착 영역은 진동 전달층 상의 비-접착 영역보다 더 볼록할 수 있다. 비-접착 영역 아래에는 공동이 위치할 수 있다. 진동 전달층 상의 비-접착 영역 및 하우징 표면에는 각각 음향 도입 구멍들이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 음향 도입 구멍들의 일부를 갖는 비-접합 영역은 사용자와 접촉하지 않을 수 있다. 한편, 음향 도입 구멍들은 진동 전달층 상의 비-접착 영역의 면적을 효과적으로 감소시켜, 진동 전달층 내부와 외부의 공기가 통과하도록 허용하고, 내부와 외부 사이의 기압의 차이를 감소킬 수 있고, 따라서, 비-접착 영역의 진동을 감소시킨다. 한편, 음향 도입 구멍들은 하우징의 내부 공기 진동에 의해 생성되는 음파를 하우징 외부로 유도하고, 공기를 하우징 외부로 밀어내는 하우징 진동에 의해 생성된 누출 음파를 상쇄하여, 누출된 음파의 진폭을 감소시킨다.
일부 실시예들에 있어서, 구동 장치에 의해 생성되는 구동력의 방향과 패널의 방향 사이의 각도가 고유하지 않을 수 있다. 도 8 내지 도 16에서, 상기 구동 장치 및 패널의 설정 방법이 상이한 실시예들의 관점에서 예시된다.
실시예 1
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커(800)는 패널(801), 하우징(802), 제 1 전달 요소(803), 코일(804), 진동 전달 시트(805) 및 자기 시스템(806)을 포함할 수 있다. 상기 패널(801) 및 하우징(802)은 폐쇄형 또는 유사-폐쇄형 공동을 형성할 수 있고, 상기 제 1 전달 요소(803), 코일(804), 진동 전달 시트(805) 및 자기 시스템(806)을 포함하는 구동 장치는 상기 공동 내에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 코일(804) 및 자기 시스템(806) 모두는 링 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 코일(804) 및 자기 시스템(806)은 서로 평행한 축을 가질 수 있다. 상기 구동 장치의 축은 상기 코일(804) 및/또는 자기 시스템(806)의 축을 의미한다. 상기 구동 장치의 축과 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선은 각도(θ)를 형성할 수 있으며, 0°<θ<90°이다. 구체적으로, 상기 구동 장치의 축과 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선은 각도(θ)를 형성할 수 있다. 상기 코일(804) 또는 자기 시스템(806)의 축 및 법선과의 공간적 관계에 대한 더 많은 설명은 본 발명의 다른 곳에서 찾아볼 수 있다(예를 들면, 도 3 및 그에 대한 설명 참조).
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 전달 요소(803)의 일부는 상기 코일(804)의 구조에 적합한 링 구조체를 가질 수 있다. 상기 링 구조체는 상기 코일(804)의 한 단부 표면에 기계적으로 연결될 수 있고, 상기 제 1 전달 요소(803)의 다른 부분은 상기 패널 및/또는 하우징에 기계적으로 연결된 커넥팅 로드일 수 있다. 상기 코일(804)의 전부 또는 일부는 상기 자기 시스템(806)의 자기 갭 상에서 슬리브될 수 있다. 상기 코일(804)의 전부 또는 일부는 상기 자기 시스템(806)의 환형 홈에서 슬리브될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기 시스템(806)의 환형 단부 표면은 상기 진동 전달 시트(805)의 외부 가장자리에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1 전달 요소(803)는 상기 진동 전달 시트(805)의 중간 영역을 통과하여 고정 방식으로 연결될 수 있다.
전기화 후, 상기 코일(804)은 상기 자기 시스템(806)에 의해 생성된 자기장에 암페어력 및 진동을 발생시키고, 상기 코일(804)의 진동을 상기 제 1 전달 요소(803)를 통해 상기 패널(801)로 전달할 수 있다. 상기 자기 시스템(806)에 의해 수신된 반력에 의해 생성된 진동은 상기 진동 전달 시트(805)를 통해 상기 제 1 전달 요소(803)로 직접 전달될 수 있고, 추가로 상기 패널(801)로 전달될 수 있다. 상기 코일(804)의 진동 및 상기 자기 시스템(806)의 진동은 상기 패널(801)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달되어 사람들이 음향을 들을 수 있게 한다. 또한, 상기 진동 전달 시트는 상기 자기 시스템(806) 및 제 1 전달 요소(803)에 직접 연결되기 때문에, 상기 자기 시스템(806)에 의해 생성된 진동은 상기 제 1 전달 요소(803)를 통해 상기 패널로 직접 전달될 수 있음을 이해할 수 있다. 또한, 상기 코일(804)에 의해 생성된 진동과 상기 자기 시스템(806)에 의해 생성된 진동은 합성 진동을 형성하여 상기 패널(801)로 전달될 수 있고, 다음에 상기 합성 진동은 상기 패널(801)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달될 수 있어서, 사람들이 골 전도 음향을 들을 수 있게 된다.
실시예 2
도 9a는 본 발명의 실시예 2에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 골전도 스피커(900a)는 패널(901), 하우징(902), 제 1 전달 요소(903), 코일(904), 진동 전달 시트(905), 제 2 전달 요소(906) 및 자기 시스템(907)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전달 요소(903)는 중공 실린더일 수 있으며, 상기 제 1 전달 요소(903)의 한 단부 표면은 상기 패널(901)에 기계적으로 연결될 수 있으며, 상기 제 1 전달 요소(903)의 다른 단부 표면은 상기 코일(904)의 한 단부에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 코일(904)의 전부 또는 일부는 상기 자기 시스템(907)의 환형 홈 또는 자기 갭에 슬리브될 수 있다. 상기 코일(904) 및 자기 시스템(907) 모두는 링 구조체를 가질 수 있다는 사실을 이해해야 한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 코일(904) 및 자기 시스템(907)은 서로 평행한 축을 가질 수 있다. 상기 코일(904) 또는 자기 시스템(907)의 축 및 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선과의 공간적 관계에 대한 더 많은 설명은 본 발명의 다른 곳에서 발견될 수 있다(예를 들면, 도 3 및 그의 설명 참조). 상기 자기 시스템(907)의 중심 근처의 중심 또는 영역은 상기 제 2 전달 요소(906)의 한 단부에 기계적으로 연결될 수 있고, 상기 제 2 전달 요소(906)의 다른 단부는 상기 진동 전달 시트(905)의 중심 영역 또는 그 근처의 영역에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 진동 전달 시트(905)의 외부 가장자리는 상기 제 1 전달 요소(903)의 플랜지 내부에 기계적으로 연결될 수 있다. 연결 방법은 클램핑 연결, 핫-프레싱 연결, 접합 연결, 사출 성형 연결 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 실시예에서, 전기화 후, 상기 코일(904)은 상기 자기 시스템(907)에 의해 생성된 자기장에서 암페어력 및 진동을 생성할 수 있고, 상기 코일(904)의 진동을 상기 제 1 전달 요소(903)를 통해 상기 패널(901)로 전달할 수 있다. 상기 자기 시스템(907)에 의해 수신된 반력에 의해 생성된 진동은 상기 제 2 전달 요소(906), 상기 진동 전달 시트(905) 및 상기 제 1 전달 요소(903)를 통해 상기 패널(901)로 전달될 수 있다. 상기 코일(904)의 진동 및 상기 자기 시스템(907)의 진동은 상기 패널(901)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달될 수 있어서 사람들이 음향을 들을 수 있게 된다. 요약하면, 상기 코일(904)에 의해 생성된 진동과 상기 자기 시스템(907)에 의해 생성된 진동은 합성 진동을 형성하여 상기 패널(901)로 전달될 수 있고, 다음에 상기 합성 진동은 상기 패널(901)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달될 수 있어서 사람들이 골전도 음향을 들을 수 있게 한다.
도 9a에 도시된 실시예는 도 8에 도시된 실시예와 상이할 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전달 요소는 커넥팅 로드로부터 중공 원통형 구조로 변경될 수 있어서, 상기 제 1 전달 요소과 코일의 조합이 더욱 충분하고 그 구조가 더욱 안정될 수 있다. 동시에, 스피커의 고-차 모드(higher-order mode)(즉, 스피커 상의 상이한 지점들에서의 진동이 일치하지 않음)의 주파수가 증가할 수 있으며, 골전도 스피커의 주파수 응답 곡선의 저주파 공명 피크가 저주파로 이동될 수 있어서, 주파수 응답 곡선의 평평한 영역이 확장되고 스피커의 음질은 향상될 수 있다.
도 9b는 본 발명의 실시예 2에 따른 예시적인 골전도 스피커의 분해된 구조를 설명하는 개략도이다. 도 9c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 9b의 예시적인 골전도 스피커의 길이 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 상기 도 9b 및 도 9c에 도시된 골전도 스피커의 구조는 도 9a에 도시된 골전도 스피커의 구조에 대응할 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 골전도 스피커(900b)는 진동판 및 면-부착 실리콘 요소(910), 브래킷 및 진동 전달 시트(911), 코일(912), 연결 구성요소(913), 볼트 및 너트 조립체(914), 상부 자석(915), 자기 전도성 플레이트(916), 하부 자석(917), 자기 전도성 커버(918), 다기능 키 PCB(919), 다기능 버튼 실리콘(920), 스피커 쉘(921), 귀고리 다기능 버튼(922), 및 귀고리(923)를 포함할 수 있다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 진동판 및 면-부착 실리콘 요소(910)는 면-부착 실리콘(9101) 및 진동판(9102)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 브래킷 및 진동 전달 시트(911)는 브래킷(9111) 및 진동 전달 시트(9112)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 볼트 및 너트 조립체(914)는 볼트(9141) 및 너트(9142)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 진동판(9102)은 상술된 패널과 기능적으로 동등할 수 있고, 상기 면-부착 실리콘(9101)은 상기 패널을 덮는 연질 재료와 동등할 수 있다. 상기 면-부착 실리콘(9101)은 필수 부품이 아닐 수도 있음을 이해할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 면-부착 실리콘(9101)은 생략될 수 있다. 상기 브래킷(9111)은 상술된 제 1 전달 요소에 대응할 수 있다. 상기 연결 구성요소(913)는 상술된 제 2 전달 요소에 대응할 수 있다. 상기 스피커 쉘(921)은 상술된 하우징과 동일할 수 있다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 진동판 및 면-부착 실리콘 요소(910)는 상기 스피커 쉘(921)과 결합되어, 자기 시스템, 전달 요소 및 기타 구성요소들을 수용하기 위해 폐쇄 또는 유사-폐쇄 공동을 형성할 수 있다. 상기 자기 전도성 커버(918)는 오목한 구조를 가질 수 있으며, 구체적으로 하부 플레이트와 측벽을 포함한다. 상기 상부 자석(915), 자기 전도성 플레이트(916) 및 하부 자석(917)은 상부에서 하부로 상기 자기 전도성 커버(918)의 하부 플레이트 상에 적층될 수 있다. 상기 상부 자석(915), 자기 전도성 플레이트(916), 하부 자석(917) 및 자기 전도성 커버(918)는 각각 관통 구멍을 가질 수 있으며, 볼트 및 너트 조립체(914)에 의해 함께 조립되어 자기 시스템을 형성할 수 있다. 상기 자기 전도성 커버(918)와 상부 자석(915), 자기 전도성 플레이트(916) 및 상기 하부 플레이트 상에 제공된 하부 자석(917) 사이에는 자기 갭이 형성될 수 있다. 상기 코일(912)은 상기 자기 갭에 부분적으로 또는 전체적으로 배치될 수 있다. 도 9d 및 9e에 도시된 바와 같이, 상기 브래킷(9111)은 불균일한 두께의 링 구조체를 가질 수 있다. 구체적으로, 한쪽 측면이 다른쪽 측면보다 두꺼울 수 있다. 상기 브래킷(9111)의 한 단부 표면의 크기는 상기 코일(912)과 호환 가능할 수 있고 상기 코일(912)의 한 단부 표면에 기계적으로 연결될 수 있으며, 상기 브래킷(9111)의 다른 단부는 상기 진동판 및 면-부착 실리콘 요소(910)와 접하거나 또는 기계적으로 연결될 수 있다. 한 측면이 다른 측면보다 두꺼운 브래킷(9111)의 구조는 상기 구동 장치를 상기 진동판 및 면-부착 실리콘 요소(910)에 대해 경사지게 하여, 상기 구동 장치의 축(또는 구동력의 방향) 및 상기 면-부착 실리콘 요소(910)의 접촉 표면(사람의 피부와 접촉하는 표면)의 법선은 각도(θ)를 갖도록 보장한다. 상기 연결 구성요소(913)은 자기 시스템의 상부 자석(915)과 진동 전달 시트(9112)를 연결함과 동시에 진동 전달으로서의 기능을 수행할 수 있다. 특정 연결 방법은 볼트 연결, 본딩 연결, 용접 연결 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 상기 진동 전달 시트(9112)의 가장자리는 상기 브래킷(9111)의 내부 상에 스냅될 수 있다. 상기 브래킷(9111)은 또한 상기 코일의 진동과 상기 자기 시스템의 진동을 상기 진동판과 면-부착 실리콘 요소(910)로 전달하는 기능을 수행할 수도 있다. 상기 브래킷의 외부 가장자리는 상기 스피커 쉘(921)의 내벽에 있는 홈 또는 제한 슬롯 안에 스냅된 다음, 공동에 고정되어, 상기 브래킷이 전달을 실현할 수 있게 되며, 또한 전체 구동 장치를 정지시키거나 또는 지원하기 시작한다.
도 9d 및 도 9e는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 골전도 스피커에서 브래킷의 구조를 설명하는 개략도이다. 도 9d 및 도 9e에 도시된 바와 같이, 브래킷(9111)은 링-형 본체(91111)를 가질 수 있다. 상기 본체는 링-형 시트 구조일 수 있으며, 상기 본체의 형상에 적합한 링-형상의 파사드(91112)가 상기 본체 상에 제공될 수 있다. 상기 파사드(91112)의 한 측면은 다른 측면보다 낮을 수 있다(예를 들면, 파사드 A의 측면은 파사드 B의 측면보다 낮다). 높은 측면과 낮은 측면 사이의 전이는 연속적인 높이 변경에 의해 또는 비-연속적인 높이 변경에 의해 연결 부분들(C 및 D)을 통해 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 연결 부분들(C 및 D)은 높이가 불연속적으로 변화하는 단차 구조로 구성된다. A 측면, B 측면, 연결 부분(C) 및 연결 부분(D)은 상기 파사드(91112)의 4개의 상이한 부분들로서 간주될 수 있으며, 구조상 명백한 경계없이 서로 일체로 형성될 수 있음에 유의해야 한다. 상기 A 측면, B 측면, 연결 부분(C) 및 연결 부분(D)도 또한 구조적으로 서로 독립적일 수 있으며, 추가적인 연결 방법으로 함께 조립될 수 있다. 구체적인 연결 방법으로는 본딩 연결, 용접 연결, 핫-멜트 연결 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 브래킷(9111)은 진동 전달을 실현하기 위해 진동판 및 면-부착 실리콘 요소(910)와 상기 코일을 연결하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 브래킷 몸체(91111)의 하부 단부 표면은 상기 코일의 상부 단부 표면에 고정방식으로 연결될 수 있고, 상기 파사드(91112)의 상부 단부 표면은 진동판 및 면-부착 실리콘 요소(910)와 접하거나 또는 기계적으로 연결될 수 있다(도 9c 참조). 일부 실시예들에 있어서, 진동판 및 면-부착 실리콘 요소(910)와 상기 구동 장치(예를 들면, 코일) 사이의 거리는 상대적으로 길 수 있어서, 상기 파사드의 높이가 클 수 있다. 만약 상기 파사드(91112)가 얇으면, 강도가 낮아져 쉽게 손상될 수 있으며, 만약 상기 파사드(91112)가 두껍고 무거우면, 이는 전달에 영향을 미치고 음질에 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 몇 개의 보강재(91113)가 상기 파사드(91112)의 외부 또는 내부에 제공될 수 있으며, 이는 음질에 영향을 주지 않으면서 상기 파사드(91112)의 강도를 보장할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 보강재(91113)는 상기 파사드(91112)와 수직인 더 작은 파사드일 수 있으며, 그 한쪽 단부 표면은 상기 본체(91111)에 기계적으로 연결될 수 있고 다른 단부 표면은 상기 파사드(91112)에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 연결 방법은 본딩 연결, 용접 연결, 열가소성 몰딩, 일체형 몰딩 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 보강재(91113)는 또한 짧은 스트럿일 수 있다. 상기 스트럿은 상기 파사드와 본체 사이에서 대각선으로 지지될 수 있다. 상기 스트럿의 한 단부는 상기 본체(91111)에 기계적으로 연결될 수 있으며, 다른 단부는 상기 파사드(91112)에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 연결 방법은 본딩 연결, 용접 연결, 열가소성 몰딩, 일체형 몰딩 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
실시예 3
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 상기 골전도 스피커(900)와 비교하여, 골전도 스피커(1000)의 차이는 제 1 전달 요소(1003)의 설치 위치 및 길이일 수 있다. 상기 제 1 전달 요소(1003)는 복수의 커넥팅 로드 또는 커넥팅 포스트들을 포함할 수 있다. 상기 커넥팅 로드들의 일부의 한 단부는 패널(1001)에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 커넥팅 로드들 다른 부분의 한 단부는 하우징의 제 1 측면(1002)에 기계적으로 연결될 수 있고, 각각의 커넥팅 로드의 다른 단부는 상기 코일(1004)의 한 단부 표면에 기계적으로 연결될 수 있다. 즉, 각각의 커넥팅 로드는 상기 코일(1004)을 따라 상기 코일과 패널 및/또는 하우징 사이에 분포될 수 있고, 상기 커넥팅 로드들은 동일한 간격들로 분포될 수 있거나 또는 상이한 간격들로 분포될 수 있다. 본 실시예의 변형으로서, 상기 제 1 전달 요소(1003)는 또한 상기 제 1 전달 요소(903)와 같이 중공 실린더로서 설계될 수 있으며, 그의 단면은 상기 코일의 크기 및 형상에 적응될 수 있다. 상기 제 1 전달 요소(1003)의 제 1 단부 표면은 상기 코일의 한 단부에 기계적으로 연결될 수 있으며, 상기 제 1 전달 요소(1003)의 제 2 단부 표면의 일부는 상기 패널(1001)에 기계적으로 연결될 수 있고, 다른 부분은 상기 하우징(1002)에 기계적으로 연결될 수 있다.
상기 골전도 스피커(900)와 비교하여, 상기 골전도 스피커(1000)의 제 1 전달 요소(1003)의 길이는 더 작아질 수 있으며, 이는 스피커가 고-차 모드(즉, 스피커의 상이한 지점들에서의 진동이 일치하지 않음)를 생성하는 주파수를 더욱 증가시킬 수 있다.
실시예 4
도 11은 본 발명의 실시예 4에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 골전도 스피커(1100)는 구동 장치(1101), 전달 요소(1102), 패널(1103) 및 하우징(1105)을 포함할 수 있다. 상기 전달 요소(1102)는 진동 전달 시트, 커넥팅 로드 및 커넥팅 포스트와 같은 구조체들을 포함할 수 있다. 상기 전달 요소(1102)은, 상기 구동 장치(1101)에 의해 생성된 진동 또는 구동력을 상기 패널(1103)로 전달하기 위한 전달 경로로서, 상기 구동 장치(1101) 및 패널(1103)에 기계적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 패널과 구동 장치 사이의 거리가 상대적으로 길면 상기 전달 경로의 길이를 크게 할 필요가 있다. 또한, 상기 전달 요소의 길이도 더 크게 되도록 요구될 수 있다. 예를 들면, 상기 커넥팅 로드 또는 커넥팅 포스트의 길이가 더 크게 되도록 요구될 수 있다. 만약, 상기 전달 요소의 구조체가 얇으면, 강도가 상대적으로 낮아져 장기간 진동으로 인해 손상을 입을 수 있다. 상기 문제를 극복하기 위해 상기 전달 요소의 구조체를 더욱 더 두껍게 설정하면, 진동의 전달에 영향을 미치게 되고 음질에도 영향을 미칠 수 있게 된다. 일부 실시예들에 있어서, 추가적인 보강재(1104)가 상기 전달 요소의 표면 상에 제공되어 상기 전달 요소의 강도를 증가시키고, 상기 전달 요소의 구조 상에 작은 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 보강재(1104)는 파사드, 리지, 스트럿 등을 포함할 수 있다. 상기 보강재(1104)와 전달 요소(1102) 사이의 연결 방법은 본딩 연결, 용접 연결, 열가소성 몰딩, 일체형 몰딩 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에 있어서, 복수의 보강재(1104)가 상기 전달 요소의 표면 상에 제공될 수 있다. 환형 전달 요소의 경우, 상기 보강재들은 상기 전달 요소의 원주 둘레에 동일하거나 또는 동일하지 않은 간격으로 분포될 수 있다. 보강재에 대한 더 많은 설명은 본 발명의 다른 곳에서 찾을 수 있다(예를 들면, 도 9d 및 도 9e와 그에 대한 상세한 설명 참조).
다른 실시예들과 비교하면, 도 11 에 도시된 골전도 스피커(1100)는 전달 요소에 추가된 보강재(1104)를 가질 수 있다. 전달 요소의 강도를 높이는 경우, 스피커가 고-차 모드(즉, 스피커의 상이한 지점들에서의 진동이 일치하지 않음)를 생성하는 주파수를 증가시켜 음향을 더 좋게 만들 수 있다.
실시예 5
도 12는 본 발명의 실시예 5에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커(1200)의 제 1 전달 요소(1203)의 한 단부는 하우징(1202)의 하부 표면에 기계적으로 연결될 수 있으며, 즉, 전체 구동 장치가 패널과 관련하여 상기 하우징(1202)에 경사지게 고정될 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징(1202)과 패널(1201)은 모두 큰 경도를 가질 수 있으며, 둘 다 일체로 형성되거나 또는 상대적으로 높은 강성을 갖는 연결 매체를 통해 연결될 수 있다. 전기화 후, 상기 코일(1204)에 의해 생성된 진동과 자기 시스템(1207)에 의해 생성된 진동은 합성 진동을 형성하여 상기 하우징(1202)으로 전달된 다음 상기 패널(1201)로 전달될 수 있다. 상기 합성 진동은 상기 패널(1201)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달될 수 있어서, 사람이 골전도 음향을 들을 수 있게 된다.
실시예 6
도 13은 본 발명의 실시예 6에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커(1300)는 하우징(1302), 상기 하우징과 독립적으로 제공되는 패널(1301) 및 구동 장치를 포함할 수 있다. 상기 구동 장치는 제 1 전달 요소(1303), 코일(1304), 진동 전달 시트(1305), 제 2 전달 요소(1306) 및 자기 시스템(1307)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(1302)은 제 1 하우징(13021) 및 제 3 전달 요소(13022)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 하우징(13021)은 공동을 갖는 입방체일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 하우징(13021)은 폐쇄 실린더, 공동을 갖는 구 등일 수 있다. 상기 구동 장치는 상기 공동에 위치할 수 있고, 상기 구동 장치의 내부 구조는 상술된 실시예들 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제 1 하우징(13021)의 상부 측면은 상기 제 3 전달 요소(13022)를 통해 상기 패널(1301)의 상부 측면에 기계적으로 연결될 수 있고, 상기 제 1 하우징(13021)의 하부 측면은 상기 패널(1301)의 하부 측면에 직접 연결될 수 있다. 상기 제 1 하우징(13021)과 패널(1301) 사이의 연결 방법은 상술된 방법에 한정되지 않을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 하우징(13021)의 하부 측면은 상기 제 3 전달 요소(13022)를 통해 상기 패널(1301)의 하부 측면에 기계적으로 연결될 수 있으며, 상기 제 1 하우징(13021)의 상부 측면은 상기 패널(1301)의 상부 측면에 직접 연결될 수 있다. 다른 예로서, 오직 상기 제 1 하우징(13021)의 중간 영역만이 상기 제 3 전달 요소를 통해 상기 패널에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 제 3 전달 요소는 막대형, 판형 또는 중공 기둥형 구조일 수 있다.
본 실시예에서, 전기화 후, 상기 코일(1304)은 상기 자기 시스템(1307)에 의해 생성된 자기장에서 암페어력 및 진동을 생성시킬 수 있고, 상기 코일(1304)의 진동을 상기 제 1 전달 요소(1303)를 통해 상기 제 1 하우징(13021)으로 전달할 수 있다. 상기 제 1 하우징(13021)은 상기 제 3 전달 요소(13022)를 통해 또는 직접적으로 상기 패널(1301)로 진동을 전달할 수 있다. 상기 자기 시스템(1307)에 의해 수신된 반력에 의해 생성된 진동은 상기 제 2 전달 요소(1306)와 진동 전달 시트(1305) 사이의 연결을 통해 상기 제 1 하우징(13021)으로 전달될 수 있다. 상기 제 1 하우징(13021)은 진동을 상기 제 3 전달 요소(13022)를 통해 또는 직접적으로 상기 패널(1301)로 전달할 수 있다. 상기 코일(1304)의 진동과 자기 시스템(1307)의 진동은 상기 패널(1301)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달될 수 있어서, 사람들이 음향을 들을 수 있게 한다. 요약 하자면, 상기 코일(1304)에 의해 생성된 진동과 상기 자기 시스템(1307)에 의해 생성된 진동은 합성 진동을 형성하여, 먼저 상기 제 1 하우징(13021)으로 전달된 다음 직접적으로 또는 상기 제 3 전달 요소(13022)를 통해 상기 패널(1301)로 전달될 수 있다. 상기 합성 진동은 상기 패널(1301)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달되어서, 사람이 골전도 음향을 들을 수 있게 된다.
실시예 7
도 14는 본 발명의 실시예 7에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 골전도 스피커(1400)는 서로 독립적인 제 1 전달 경로와 제 2 전달 경로를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 전달 경로는 제 1 전달 요소(1403)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 전달 경로 상의 전달 요소는 진동 전달 시트(1405) 및 제 2 전달 요소(1406)를 포함할 수 있다. 서로 독립적인 제 1 전달 경로 및 제 2 전달 경로를 갖는 골전도 스피커(1400)란 상기 2개의 전달 경로들에 어떠한 공통 전달 요소도 갖지 않음을 의미할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 골전도 스피커(1400)는 패널(1401), 하우징(1402), 제 1 전달 요소(1403), 코일(1404), 진동 전달 시트(1405), 제 2 전달 요소(1406) 및 자기 시스템(1407)을 포함할 수 있다. 상기 패널(1401) 및 상기 하우징(1402)은 폐쇄형 또는 유사-폐쇄형 공동을 형성할 수 있으며, 상기 제 1 전달 요소(1403), 코일(1404), 진동 전달 시트(1405), 제 2 전달 요소(1406) 및 자기 시스템(1407)을 포함하는 구동 장치가 상기 공동에 위치할 수 있다. 상기 구동 장치의 축과 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선은 각도(θ)를 형성할 수 있으며, 0°<θ<90°이다. 상기 자기 시스템(1407)의 하부 표면은 상기 제 2 전달 요소(1406)를 통해 상기 진동 전달 시트(1405)에 기계적으로 연결될 수 있고, 상기 진동 전달 시트(1405)의 외부 가장자리는 상기 하우징(1402)에 기계적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 진동 전달 시트(1405)의 외부 가장자리는 상기 하우징(1402)의 하부, 또는 상기 하우징(1402)의 측면 상에 기계적으로 연결될 수 있거나, 또는 한 부분은 상기 하우징(1402)의 하부에 기계적으로 연결될 수 있고, 다른 부분은 상기 하우징(1402)의 측면에 기계적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 전기화 후, 상기 코일(1404)은 상기 자기 시스템(1407)에 의해 생성된 자기장에서 암페어력 및 진동을 발생시킬 수 있고, 상기 코일(1404)의 진동을 상기 제 1 전달 요소(1403)를 통해 상기 패널(1401)로 전달할 수 있다. 상기 자기 시스템(1407)에 의해 수신된 반력에 의해 생성된 진동은 상기 제 2 전달 요소(1406) 및 진동판(1405)을 통해 상기 하우징(1402)의 하부 및 측면으로 전달될 수 있다. 상기 하우징은 상기 자기 시스템(1407)의 진동을 상기 패널(1401)로 전달할 수 있다. 마지막으로, 상기 코일(1404)의 진동과 상기 자기 시스템(1407)의 진동은 상기 패널(1401)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달될 수 있어서, 사람이 음향을 들을 수 있게 된다. 상기 진동 전달 시트가 상기 하우징(1402)에 직접 연결되기 때문에, 상기 자기 시스템과 하우징(1402)이 연성 연결(soft-connect)될 수 있음을 이해할 수 있다. 상기 자기 시스템(1407)에 의해 생성된 진동은 상기 하우징(1402)의 하부 표면 및 하우징(1402)의 한 측면으로 직접 전달될 수 있다. 상기 코일(1404)에 의해 생성된 진동과 상기 자기 시스템(1407)에 의해 생성된 진동은 합성 진동을 형성하여, 상기 패널(1401)로 전달될 수 있다. 상기 합성 진동이 상기 패널(1401)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달되면, 사람들은 골전도 음향을 들을 수 있게 된다.
실시예 8
도 15는 본 발명의 실시예 8에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 도 15에 도시된 골전도 스피커(1500)는 이중 진동 전달 시트 구조를 포함할 수 있다. 상기 스피커의 진동 주파수 응답 곡선의 저주파 범위는 추가 피크를 가질 수 있으며, 이는 스피커의 저주파 응답에 더 민감할 수 있게 만들어 음질을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 골전도 스피커(1500)는 패널(1501), 하우징(1502), 제 1 전달 요소(1503), 코일(1504), 제 1 진동 전달 시트(1505), 제 2 진동 전달 시트(1506), 제 2 전달 요소(1507) 및 자기 시스템(1508)을 포함할 수 있다. 상기 패널(1501), 제 1 전달 요소(1507), 제 1 진동 전달 시트(1505), 제 2 전달 요소(1507) 및 자기 시스템(1508) 사이의 연결 방법은 도 9에 도시된 것과 동일할 수 있다. 상기 제 2 진동 전달 시트(1506)의 가장자리는 상기 하우징(1502)의 개구 단부 표면에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1 전달 요소(1503)는 상기 제 2 진동 전달 시트(1506)의 중간 영역을 통과하여 여기에 고정 방식으로 연결될 수 있다. 상기 제 2 진동 전달 시트(1506)의 중심축 표면은 상기 제 1 전달 요소(1503)의 중실 원통형 몸체 상에 스냅될 수 있다.
본 실시예에서 상기 골전도 스피커(1500)의 작동 원리는 다음의 설명과 같다. 전기화 후, 코일(1504)은 자기 시스템(1508)에 의해 생성된 자기장에서 암페어력 및 진동을 생성할 수 있고, 상기 코일(1504)의 진동을 상기 제 1 전달 요소(1503)를 통해 상기 패널(1501)로 직접 전달할 수 있다. 상기 자기 시스템(1508)에 의해 수신된 반력에 의해 생성된 진동은 상기 제 2 전달 요소(1507) 및 제 1 진동 전달 시트(1505)를 통해 상기 패널(1501)로 전달될 수 있다. 상기 하우징(1502)의 진동은 제 2 진동판을 통해 상기 패널(1501)로 전달될 수 있다. 그 때, 상기 코일(1504)의 진동과 상기 자기 시스템(1508)의 진동이 상기 패널(1501)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달될 수 있어서, 사람들이 음향을 들을 수 있게 된다. 상기 패널(1501)과 하우징(1502) 사이의 연성 연결은 상기 제 2 진동 전달 시트(1506)를 통해 실현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 상기 코일(1504)에 의해 생성된 진동과 상기 자기 시스템(1508)에 의해 생성된 진동은 합성 진동을 형성하여, 상기 패널(1501) 및 하우징(1502)으로 전달될 수 있다. 그 때, 상기 합성 진동은 상기 패널(1501)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달되어, 사람들이 골전도 음향을 들을 수 있게 한다.
실시예 9
도 16은 본 발명의 실시예 9에 따른 예시적인 골전도 스피커의 축 방향 단면 구조를 설명하는 개략도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예에 있어서, 골전도 스피커(1600)는 패널(1601), 하우징(1602) 및 2개의 구동 장치들(1605 및 1606)을 포함할 수 있다. 상기 패널(1601) 및 하우징(1602)은 폐쇄 또는 유사-폐쇄 공동을 형성할 수 있고, 상기 2개는 구동 장치들(1605, 1606)은 상기 공동 내부에 위치할 수 있다. 본 실시예의 구동 장치는 본 발명의 상술된 한 실시예들의 구동 장치일 수 있다. 상기 구동 장치(1605)는 제 1 전달 요소(1603)를 통해 상기 패널(1601)에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 구동 장치(1606)는 제 2 전달 요소(1604)를 통해 상기 공동에 제공된 격벽에 기계적으로 연결될 수 있다. 상기 구동 장치(1605)와 구동 장치(1606) 사이에는 특정 각도가 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 구동 장치(1606)는 직각으로 절곡된 제 2 전달 요소(1604)를 통해 패널 또는 하우징에 직접 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 구동 장치(1605)의 축은 상기 패널의 법선과 평행하지 않을 수 있고, 상기 구동 장치(1606)의 축은 상기 패널의 법선과 수직이 아닐 수 있음에 유의해야 한다. 상기 패널에 대한 2개의 구동 장치들의 위치는 상기 2개의 구동 장치들에 의해 생성된 구동력의 합성 방향의 직선과 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선이 각도(θ)를 형성할 수 있도록 위치될 수 있으며, 상기 θ는 0°<θ<90°이다. 상기 구동 장치들의 수는 또한 3, 4, 또는 그 이상일 수 있음을 또한 이해할 수 있다. 상기 공동 내의 각각의 구동 장치의 위치를 조절함으로써, 각각의 구동 장치에 의해 생성되는 구동력의 합성 방향의 직선과 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선이 각도(θ)를 형성할 수 있으며, θ는 0°<θ<90°이다.
본 실시예에 있어서, 상기 구동 장치(1605)의 구동력은 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선과 평행할 수 있다. 상기 구동 장치(1606)의 구동력은 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선과 수직일 수 있다. 상기 2개의 구동 장치들이 동시에 진동할 수 있고, 2종류의 진동이 상기 패널로 전달된 후, 합성 진동이 상기 패널(1601)을 통해 인체의 피부와 뼈로 전달될 수 있어서, 사람들이 골전도 음향을 들을 수 있게 된다.
본 발명은 또한 골전도 이어폰을 제공한다. 사용 중에, 이어폰 홀더/이어폰 스트랩은 골전도 스피커를 사용자의 특정 부분(예를 들면, 머리)에 고정하고, 진동 유닛과 사용자 사이에 클램핑력을 제공할 수 있다. 접촉면은 상기 구동 장치와 연결되어, 진동을 통해 사용자에게 음향을 전달하도록 사용자와의 접촉이 유지될 수 있다. 만약, 상기 골전도 스피커가 대칭적인 구조를 가지며 양 측면들 상의 2개의 구동 장치들에 의해 제공되는 구동력들이 반대 방향으로 같다고 가정하면, 상기 이어폰 홀더/이어폰 스트랩의 중심 지점이 동등한 고정 단부로서 선택될 수 있다. 만약, 상기 골전도 스피커가 스테레오 음향을 제공할 수 있는 경우, 즉 2개의 변환 장치들에 의해 제공되는 순간 구동력의 크기가 다르거나 또는 상기 골전도 스피커가 비대칭 구조를 갖는 경우, 상기 이어폰 랙/이어폰 스트랩의 위 또는 외부 상의 다른 지점들 또는 영역들이 동등한 고정 단부들로서 선택될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 상기 고정 단부는 진동 발생 과정에서 골전도 스피커의 위치가 상대적으로 고정되는 등가 단부(equivalent end)로서 간주될 수 있다. 상기 고정 단부와 진동 유닛은 이어폰 홀더/이어폰 스트랩을 통해 연결될 수 있으며, 전달 관계는 상기 이어폰 홀더/이어폰 스트랩 및 상기 이어폰 홀더/이어폰 스트랩에 의해 제공되는 클램핑력과 관련될 수 있으며, 이는 이어폰 홀더/이어폰 스트랩의 물리적 특성에 따라 변할 수 있다. 바람직하게는, 이어폰 랙/이어폰 스트랩에 의해 제공되는 클램핑력, 이어폰 랙/이어폰 스트랩의 품질 등과 같은 물리적 특성을 변경하면, 상기 골전도 스피커의 음향 전달 효율이 변경되어, 특정 주파수 범위에서 시스템의 주파수 응답에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 고강도 재료로 제조된 이어폰 홀더/이어폰 스트랩과 저강도 재료로 제조된 이어폰 홀더/이어폰 스트랩은 상이한 클램핑력을 제공할 수 있으며, 또는, 상기 이어폰 홀더/이어폰 스트랩에 탄성력을 제공할 수 있는 보조 장치의 추가와 같은, 이어폰 홀더/이어폰 스트랩의 구조를 변경하면 상기 클램핑력을 변경하여 음향 전달 효율에 영향을 미칠 수 있다. 착용시 이어폰 홀더/이어폰 스트랩의 크기를 변경할 경우에도 또한 클램핑력의 크기에 영향을 미칠 수 있다. 상기 클램핑력은 상기 이어폰 홀더/이어폰 스트랩의 양쪽 단부들에 있는 진동 유닛들 사이의 거리에 따라 증가할 수 있다.
특정 클램핑력 조건을 만족하는 이어폰 홀더/이어폰 스트랩을 얻기 위해, 당업자라면 이어폰 랙/이어폰 스트랩을 제조하거나 또는 이어폰 랙/이어폰 스트랩의 크기를 조절하기 위해 상이한 강성과 상이한 계수를 갖는 재료를 선택할 수 있다. 이어폰 홀더/이어폰 스트랩의 클램력은 음향 전달 효율에 영향을 미칠뿐만 아니라 저주파 범위에서 사용자의 음향 경험에도 영향을 미칠 수 있다. 여기에 언급된 클램핑력은 접촉면과 사용자 사이의 압력일 수 있다. 바람직하게는, 상기 클램핑력은 0.1 N 내지 5 N 범위일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 클램핑력은 0.2 N 내지 4 N 범위일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 클램핑력은 0.2 N 내지 3 N 범위일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 클램핑력은 0.2 N 내지 1.5 N 범위일 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 클램핑력은 0.3 N 내지 1.5 N 범위일 수 있다.
상술된 골전도 스피커의 실시예들은 단지 예시적일 수 있으며, 이들 실시예들에서 설명된 구성요소 및 구조는 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 점에 유의해야 한다. 이들 실시예들에 있어서 구성요소들, 형상들, 구조들 및 연결 방법들은 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 11의 보강재는 도 9 내지 도 16에 도시된 실시예들 중 어느 것에 적용될 수 있다. 도 9의 골전도 스피커(900a)의 제 1 전달 요소(903)는 또한 상기 골전도 스피커(1000)의 제 1 전달 요소(1003)와 동시에 상기 패널 및 상기 하우징에 연결될 수 있으며, 또한 상기 골전도 스피커(1200)와 같이 상기 하우징의 뒷면에 연결될 수도 있다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 골전도 스피커를 설정하기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다. 방법(1700)은 본 발명의 특정 실시예에 따른 골전도 스피커의 설정에 포함되는 단계들일 수 있다.
1710에서, 상기 패널과 구동 장치 전달부가 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 진동 전달 시트 및 연결 구성요소과 같은 전달 요소가 상기 구동 장치를 상기 패널에 연결하기 위해 사용될 수 있다. 상기 구조적 연결 외에도, 상기 전달 요소는 또한 진동을 전달하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 구동 장치는 코일 및 자기 시스템을 포함할 수 있다. 상기 코일 및 자기 시스템의 진동은 상이한 경로들을 통해 상기 패널 및/또는 하우징으로 전달될 수 있다. 예를 들면, 상기 코일의 진동은 제 1 전달 경로를 통해 상기 패널 및/또는 하우징으로 전달될 수 있으며, 상기 자기 시스템의 진동은 제 2 전달 경로를 통해 상기 패널 및/또는 하우징으로 전달될 수 있다. 상기 제 1 전달 경로는 제 1 전달 요소를 포함할 수 있다. 상기 제 2 전달 경로는 제 2 전달 요소, 진동 전달 시트 및 제 1 전달 요소를 포함할 수 있다. 상기 제 1 전달 요소는 연결 포스트 또는 커넥팅 로드일 수 있다. 상기 제 2 전달 요소는 연결 포스트 또는 커넥팅 로드일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 골전도 스피커는 패널의 구동 요소과 구동 장치를 연결함으로써 상기 구동 장치에 의해 생성된 진동을 상기 패널로 전달하여, 인체에 부착된 패널을 통해 인체로 추가의 진동을 전달할 수 있다. 상기 패널과 구동 장치 사이의 전달 연결은 인체가 신호를 수신할 수 있도록 상기 구동 장치에 의해 생성된 진동 신호를 효과적으로 전달할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 패널, 전달 요소 및 구동 장치는 일반적으로 강성 재료이고 전달된 오디오 신호의 품질을 개선하기 위해 서로 견고하게 연결된다.
1720에서, 구동 장치에 의해 생성된 구동력이 위치되는 선이 패널의 법선과 평행하지 않도록, 상기 구동 장치와 패널의 상대적인 위치가 설정될 수 있다. 구체적으로는, 상기 구동 장치와 패널의 상대적인 위치들은 상술된 다양한 실시예들에 따라 설정될 수 있다. 채택된 설정 방법은 상기 전달 요소의 구조를 변경하는 방법을 포함할 수 있다. 예를 들면, 구동력이 위치하는 직선이 상기 패널의 법선과 평행하지 않도록 보장하기 위해, 상기 전달 요소를 한 측면이 다른 쪽 측면보다 낮은 구조를 갖도록 설정한다. 채택된 설정 방법은 또한 기술적 목적을 달성하기 위해 패널 또는 하우징의 구조를 개선하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 패널에 대해 경사진 플랫폼이 하우징에 설치될 수 있고, 구동 장치가 상기 플랫폼에 설치될 수 있다. 다른 예로서, 구동 장치는 하우징에 수평으로 설정될 수 있고, 패널은 하우징을 덮도록 경사질 수 있다. 구동력이 위치하는 직선이 인체와 접촉하거나 또는 접하기 위한 패널 상의 영역의 법선과 평행하지 않도록 구동 장치가 상기 패널에 대해 경사질 수 있는 한, 어떠한 방법도 본 발명에 적용될 수 있으며, 본 발명은 이에 대해 어떠한 제한도 두지 않는다.
골전도 스피커를 설정하는 2개의 단계에서 어떠한 순서도 필요치 않음을 유의해야 한다. 상기 2개의 단계들의 순서는 반대로 될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 2개의 단계들은 완전히 별개의 공정이 아닐 수 있으며, 즉 상기 2개의 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 예를 들면, 구동 장치가 패널에 연결되면, 둘 사이의 상대적 위치 관계가 조절된다.
따라서 기본 개념들이 설명되었지만, 이와 같은 상세한 설명을 읽은 후의 당업자라면 상술된 상세한 설명이 제한을 위해서가 아니라 단지 예로서 제시되도록 의도된 것임을 명백히 알 수 있을 것이다. 비록 본 명세서에서 명시적으로 언급되지 않았을지라도, 당업자라면 다양한 변경, 개선 및 수정이 발생할 수 있도록 의도할 수 있을 것이다. 이와 같은 변경, 개선 및 수정은 본 발명에 의해 제안되도록 의도되었고, 본 발명의 예시적인 실시예들의 사상 및 범위 내에 있는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 특정 용어들이 사용되었다. 예를 들면, "한 실시예", "일 실시예" 및/또는 "일부 실시예들"이라는 용어는 상기 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 사실을 의미한다. 따라서, 본 명세서의 다양한 부분들에서 "한 실시예" 또는 "일 실시예" 또는 "다른 실시예"에 대한 둘 이상의 지칭들이 반드시 모두 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니라는 사실이 강조되고 인식되어야 한다. 또한, 특정 특징들, 구조들 또는 특성들은 본 발명의 하나 이상의 실시예에서 적절하게 조합될 수 있다.
또한, 당업자라면 본 발명의 양태들이 임의의 새롭고 유용한 공정, 기계, 제조 또는 물질의 조성 또는 그들의 임의의 새롭고 유용한 개선을 포함하는 다수의 특허 가능한 등급 또는 문맥으로 본원에 예시되고 또한 설명되어 있음을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명의 양태들은 전체적으로 하드웨어, (펌웨어, 상주 소프트웨어(resident software), 마이크로-코드 등을 포함하는) 전체적으로 소프트웨어, 또는 본 명세서에서 일반적으로 모두 "유닛", "모듈" 또는 "시스템"으로서 지칭될 수 있는 소프트웨어와 하드웨어의 결합을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 양태들은 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드가 구현된 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
또한, 청구범위에 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 출원에 있어서의 처리 요소들 또는 시퀀스들의 인용된 순서, 사용된 숫자들, 문자들 또는 기타 지명들은 본 출원의 공정 및 방법의 순서를 제한하려는 의도를 갖지 아니한다. 비록 상술된 설명이 현재 그와 같은 설명의 다양하고 유용한 실시예들로 간주되는 다양한 예들을 통해 논의되었지만, 그러한 세부 사항은 오로지 그 목적을 위한 것이며, 첨부된 청구항들은 상술된 실시예들에 의해 제한받지 아니하며, 오히려, 상술된 실시예들의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 수정 및 등가 배열을 포함하도록 의도된 것이라는 사실을 이해해야 한다. 예를 들면, 비록 상술된 다양한 구성요소들의 구현이 하드웨어 장치로 구현될 수 있을지라도, 그들은 또한 예를 들면 기존의 서버 또는 모바일 장치 상의 설치와 같은 소프트웨어 전용 해결책으로 구현될 수도 있다.
마찬가지로, 본 발명의 실시예들에 대한 상술된 설명에 있어서, 다양한 특징들은 때때로 하나 이상의 다양한 창의적인 실시예들의 이해를 돕는 개시 내용들을 간소화 할 목적으로 단일 실시예, 도면 또는 그의 상세한 설명으로 함께 그룹화 된다는 사실을 이해해야 한다. 그러나, 이와 같은 개시 방법은 청구된 대상이 각각의 청구 범위에서 명시적으로 인용된 것보다 더 많은 특징들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로서 해석되어서는 안된다. 오히려, 창의적 실시예들은 상술된 단일 실시예의 모든 특징들에 미치지 못한다.
일부 실시예들에 있어서, 본 출원의 특정 실시예들을 설명하고 주장하기 위해 사용되는 정량 또는 특성을 표현하는 숫자들은 일부의 경우에 용어 "약", "대략" 또는 "실질적으로"로 수정되는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, "약", "대략" 또는 "실질적으로"는 달리 명시되지 않는 한 설명하는 값의 ±1%, ±5%, ±10% 또는 ±20% 변동을 나타낼 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에 있어서, 기재된 설명 및 첨부된 청구 범위에 개시된 수치 매개 변수는 특정 실시예에 의해 획득하고자 하는 원하는 특성들에 따라 변할 수 있는 근사치들이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 수치 매개 변수는 보고된 유효 자릿수의 수에 비추어 일반적인 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다. 본 출원의 일부 실시예들의 넓은 범위를 설명하는 수치 범위 및 매개 변수들이 근사치임에도 불구하고, 상기 특정 예들에 설명된 수치값들은 실행 가능한 한 정확하게 보고되어야 한다.
마지막으로, 본 명세서에 설명된 용례의 실시예들은 상기 용례의 실시예들의 원리를 설명하는 것으로 이해되야 한다. 채택될 수 있는 다른 수정들은 상기 용례의 범위 내에 있을 수 있다. 따라서, 제한이 아닌 예로서, 본 명세서의 실시예들의 대안적인 구성이 본 발명의 교시에 따라 이용될 수 있다. 따라서, 본 출원의 실시예들은 정확하게 도시되고 설명된 예들에 한정되지 않는다.

Claims (48)

  1. 골전도 스피커에 있어서,
    구동력을 발생시키도록 구성되는 구동 장치로서, 상기 구동력은 직선으로 위치되는, 상기 구동 장치; 및
    상기 구동 장치에 전달 가능하게 연결되는 패널로서, 상기 패널의 전부 또는 일부가 인체와 접촉하여 음향을 전달하도록 구성되고, 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 법선을 가지며, 상기 법선은 상기 직선과 평행하지 않은, 상기 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 골전도 스피커.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 직선은 상기 패널로부터 상기 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 가지며, 상기 법선은 상기 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 가지며, 상기 양의 방향에서 두 선들 사이의 각도는 예각인, 골전도 스피커.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 장치는 코일 및 자기 시스템을 포함하고, 상기 코일 및 상기 자기 시스템의 축은 상기 법선과 평행하지 않으며, 상기 축은 상기 코일의 방사 평면과 상기 자기 시스템의 방사 평면 중 적어도 하나와 수직인, 골전도 스피커.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 골전도 스피커는 하우징을 추가로 포함하고,
    상기 하우징은 연결 매체를 통해 상기 패널에 연결되거나; 또는
    상기 하우징과 상기 패널은 일체로 형성되는, 골전도 스피커.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 코일은 제 1 전달 가능 경로를 통해 상기 패널 및/또는 상기 하우징에 연결되고;
    상기 자기 시스템은 제 2 전달 경로를 통해 상기 패널 및/또는 상기 하우징에 연결되는, 골전도 스피커.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 코일은 제 1 전달 가능 경로를 통해 상기 패널 및 상기 하우징 중 적어도 하나에 연결되고,
    상기 자기 시스템은 제 2 전달 경로를 통해 상기 패널 및 상기 하우징 중 적어도 하나에 연결되는, 골전도 스피커.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 전달 경로 또는 상기 제 2 전달 경로 상의 구성요소의 강성은 상기 구성요소의 탄성률 및 두께와 양의 상관 관계가 있으며 상기 구성요소의 표면적과 음의 상관 관계가 있는, 골전도 스피커.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 연결 구성요소 상에 보강재가 제공되는, 골전도 스피커.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 보강재는 파사드(facade) 또는 지지 막대인, 골전도 스피커.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 연결 구성요소는 중공 실린더이고, 상기 중공 실린더의 한 단부 표면은 상기 코일의 한 단부 표면에 연결되고,
    상기 중공 실린더의 다른 단부 표면은 상기 패널 및 상기 하우징 중 적어도 하나에 연결되는, 골전도 스피커.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 연결 구성요소는 커넥팅 로드들의 그룹이고, 각각의 커넥팅 로드의 한 단부는 상기 코일의 한 단부 표면에 연결되고, 각각의 커넥팅 로드의 다른 단부는 상기 패널과 상기 하우징 중 적어도 하나에 연결되며, 각각의 커넥팅 로드는 상기 코일 둘레에 원주 방향으로 분포되는, 골전도 스피커.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 구동력은 xoy 평면 좌표계의 제 1 사분면 및 제 3 사분면 중 적어도 하나에 성분을 가지며,
    상기 xoy 평면 좌표계의 원점(0)은 인체와 상기 골전도 스피커의 접촉면 상에 위치하며, x 축은 사람의 관상축(Coronal axis)과 평행하고, y 축은 사람의 시상축(sagittal axis)과 평행하며, 상기 x 축의 양의 방향은 인체의 바깥쪽을 향하고, 상기 y 축의 양의 방향은 인체의 전방을 향하는, 골전도 스피커.
  13. 제 1 항에 있어서, 구동 장치의 수는 적어도 2개이고, 각각의 구동 장치에 의해 생성된 구동력들로 구성된 합력이 위치하는 직선은 상기 법선과 평행하지 않은, 골전도 스피커.
  14. 제 13 항에 있어서, 제 1 구동 장치에 의해 생성된 제 1 구동력이 위치하는 직선은 상기 법선과 평행하고, 제 2 구동 장치에 의해 생성된 제 2 구동력이 위치하는 직선은 상기 법선과 수직인, 골전도 스피커.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 패널의 면적은 20 mm2 내지 1000 mm2의 범위에 있는, 골전도 스피커.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 패널의 측면 길이의 길이는 5 mm 내지 40 mm, 또는 18 mm 내지 25 mm, 또는 11 내지 18 mm의 범위에 있는, 골전도 스피커.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동력이 위치하는 직선과 상기 법선 사이의 각도는 5° 내지 80°의 임의의 값, 또는 15° 내지 70°의 임의의 값, 또는 25° 내지 50°의 임의의 값, 또는 25° 내지 40°의 임의의 값, 또는 28° 내지 35°의 임의의 값, 또는 27° 내지 32°의 임의의 값, 또는 30° 내지 35°의 임의의 값, 또는 25° 내지 60°의 임의의 값, 또는 28° 내지 50°의 임의의 값, 또는 30° 내지 39°의 임의의 값, 또는 31° 내지 38°의 임의의 값, 또는 32° 내지 37°의 임의의 값, 또는 33° 내지 36°의 임의의 값, 또는 33° 내지 35.8°의 임의의 값, 또는 33.5° 내지 35°의 임의의 값인, 골전도 스피커.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동력이 위치하는 직선과 상기 법선 사이의 각도는 26°±0.2, 27°±0.2, 28°±0.2, 29°±0.2, 30°±0.2, 31°±0.2, 32°±0.2, 33°±0.2, 34°±0.2, 34.2°±0.2, 35°±0.2, 35.8°±0.2, 36°±0.2, 37°±0.2, 또는 38°±0.2인, 골전도 스피커.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 평면인, 골전도 스피커.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 유사-평면이며; 상기 영역의 법선은 상기 영역의 평균 법선이고;
    상기 평균 법선은:
    Figure pct00045
    ；
    Figure pct00046

    이고, 여기서
    Figure pct00047
    는 평균 법선을 나타내고;
    Figure pct00048
    는 상기 평면의 임의의 지점에서 법선을 나타내고, ds는 무한소 평면(infinitesimal plane)을 나타내며;
    상기 유사-평면은 상기 평면의 적어도 50% 내에 있는 임의의 지점의 법선과 상기 평균 법선 사이의 각도가 미리 결정된 임계값보다 작은 평면인, 골전도 스피커.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계값은 10° 미만인, 골전도 스피커.
  22. 패널 및 구동 장치를 포함하는 골전도 스피커로서,
    상기 패널은 상기 구동 장치에 전달 가능하게 연결되고;
    상기 패널의 전부 또는 일부는 인체와 접촉하거나 또는 접하여 음향을 전달하도록 구성되고; 상기 패널이 인체와 접촉거나 또는 접하는 영역은 법선을 가지며;
    상기 구동 장치의 축은 상기 법선과 평행하지 않으며; 그리고
    상기 구동 장치는 코일 및 자기 시스템을 포함하고, 상기 구동 장치의 축은 상기 코일의 방사 평면 및/또는 상기 자기 시스템의 방사 평면과 수직인, 골전도 스피커.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 골전도 스피커는 하우징을 추가로 포함하고; 상기 하우징은 연결 매체를 통해 상기 패널에 연결되거나, 또는 상기 하우징과 상기 패널이 일체로 형성되는, 골전도 스피커.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 코일은 연결 구성요소를 통해 상기 패널 및/또는 상기 하우징에 연결되는, 골전도 스피커.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 연결 구성요소 상에 보강재가 제공되는, 골전도 스피커.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 보강재는 파사드 또는 지지 막대인, 골전도 스피커.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 연결 구성요소의 한쪽 측면이 다른 쪽 측면보다 짧아, 상기 코일의 축이 상기 법선과 평행하지 않은, 골전도 스피커.
  28. 제 24 항에 있어서, 상기 연결 구성요소는 중공 실린더이고, 상기 중공 실린더의 한 단부 표면은 상기 코일의 한 단부 표면에 연결되고, 상기 중공 실린더의 다른 단부 표면은 상기 패널 및/또는 상기 하우징에 연결되는, 골전도 스피커.
  29. 제 24 항에 있어서, 상기 연결 구성요소는 커넥팅 로드들의 그룹이고, 각각의 커넥팅 로드의 한 단부는 상기 코일의 한 단부 표면에 연결되고, 각각의 커넥팅 로드의 다른 단부는 상기 패널 및/또는 상기 하우징에 연결되며,
    각각의 커넥팅 로드는 상기 코일 둘레에 원주 방향으로 분포되는, 골전도 스피커.
  30. 제 22 항에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 평면인, 골전도 스피커.
  31. 제 22 항에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 유사-평면이며; 상기 영역의 법선은 상기 영역의 평균 법선이고;
    상기 평균 법선은:
    Figure pct00049
    ；
    Figure pct00050

    이고, 여기서
    Figure pct00051
    는 평균 법선을 나타내고;
    Figure pct00052
    는 상기 평면의 임의의 지점에서 법선을 나타내고, ds는 무한소 평면을 나타내며;
    상기 유사-평면은 상기 평면의 적어도 50% 내에 있는 임의의 지점의 법선과 상기 평균 법선 사이의 각도가 미리 결정된 임계값보다 작은 평면인, 골전도 스피커.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계값은 10° 미만인, 골전도 스피커.
  33. 제 22 항에 있어서, 상기 패널의 면적은 20 mm2 내지 1000 mm2의 범위에 있는, 골전도 스피커.
  34. 제 22 항에 있어서, 상기 패널의 측면 길이의 길이는 5 mm 내지 40 mm, 또는 18 mm 내지 25 mm, 또는 11 내지 18 mm의 범위에 있는, 골전도 스피커.
  35. 제 22항에 있어서, 상기 구동 장치의 축이 상기 패널을 통해 상기 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 갖는 경우, 및 상기 법선이 상기 골전도 스피커를 가리키는 양의 방향을 갖는 경우, 상기 양의 방향에서 상기 두 선들 사이의 각도는 예각인, 골전도 스피커.
  36. 제 22 항 또는 제 35 항에 있어서, 상기 구동력이 위치하는 직선과 상기 법선 사이의 각도는 5° 내지 80°의 임의의 값, 또는 15° 내지 70°의 임의의 값, 또는 25° 내지 50°의 임의의 값, 또는 25° 내지 40°의 임의의 값, 또는 28° 내지 35°의 임의의 값, 또는 27° 내지 32°의 임의의 값, 또는 30° 내지 35°의 임의의 값, 또는 25° 내지 60°의 임의의 값, 또는 28° 내지 50°의 임의의 값, 또는 30° 내지 39°의 임의의 값, 또는 31° 내지 38°의 임의의 값, 또는 32° 내지 37°의 임의의 값, 또는 33° 내지 36°의 임의의 값, 또는 33° 내지 35.8°의 임의의 값, 또는 33.5° 내지 35°의 임의의 값인, 골전도 스피커.
  37. 제 22 항 또는 제 35 항에 있어서, 상기 구동력이 위치하는 직선과 상기 법선 사이의 각도는 26°±0.2, 27°±0.2, 28°±0.2, 29°±0.2, 30°±0.2, 31°±0.2, 32°±0.2, 33°±0.2, 34°±0.2, 34.2°±0.2, 35°±0.2, 35.8°±0.2, 36°±0.2, 37°±0.2, 또는 38°±0.2인, 골전도 스피커.
  38. 패널 및 적어도 2개의 구동 장치들을 포함하는 골전도 스피커로서,
    상기 패널은 상기 2개의 구동 장치들 각각에 전달 가능하게 연결되고; 상기 패널의 전부 또는 일부는 인체와 접촉하거나 또는 접하여 음향을 전달하도록 구성되고; 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 법선을 가지며;
    상기 제 1 구동 장치의 축은 상기 법선과 평행하고, 상기 제 2 구동 장치의 축은 상기 법선과 수직이고;
    상기 구동 장치는 코일 및 자기 시스템을 포함하고, 상기 구동 장치의 축은 상기 코일의 방사 평면 및/또는 상기 자기 시스템의 방사 평면과 수직인, 골전도 스피커.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 평면인, 골전도 스피커.
  40. 제 38 항에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 유사-평면이며; 상기 영역의 법선은 상기 영역의 평균 법선이고;
    상기 평균 법선은:
    Figure pct00053
    ；
    Figure pct00054

    이고, 여기서
    Figure pct00055
    는 평균 법선을 나타내고;
    Figure pct00056
    는 상기 평면의 임의의 지점에서 법선을 나타내고, ds는 무한소 평면을 나타내며;
    상기 유사-평면은 상기 평면의 적어도 50% 내에 있는 임의의 지점의 법선과 상기 평균 법선 사이의 각도가 미리 결정된 임계값보다 작은 평면인, 골전도 스피커.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계값은 10° 미만인, 골전도 스피커.
  42. 제 1 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항의 골전도 스피커를 포함하는 골전도 이어폰.
  43. 골전도 스피커를 설정하는 방법으로서,
    구동 장치에 전달 가능하게 연결되는 패널을 제조하는 단계로서, 구동력은 직선으로 위치되고; 상기 패널은 음향을 전달하도록 구성되고; 상기 패널이 인체와 상호 작용하는 영역은 법선을 가지는, 상기 패널을 제조하는 단계; 및
    상기 직선이 상기 법선과 평행하지 않도록 상기 구동 장치와 상기 패널의 상대적인 위치를 설정하는 단계를 포함하는 방법.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 방법은 상기 구동력이 xoy 평면 좌표계의 제 1 사분면 및 제 3 사분면 중 적어도 하나에 성분을 갖도록 상기 구동 장치 및 상기 패널의 상대적 위치를 설정하는 단계를 포함하고;
    상기 xoy 평면 좌표계의 원점(0)은 인체와 상기 골전도 스피커의 접촉면 상에 위치하며, x 축은 사람의 관상축과 평행하고, y 축은 사람의 시상축과 평행하고, 상기 x 축의 양의 방향은 인체의 바깥쪽을 향하고, 상기 y 축의 양의 방향은 인체의 전방을 향하는, 방법.
  45. 제 43 항에 있어서, 상기 구동 장치들의 수는 적어도 2개이고, 상기 방법은 각각의 구동 장치에 의해 생성된 구동력들로 구성된 합력이 위치하는 직선이 상기 법선과 평행하지 않도록 각각의 구동 장치 및 상기 패널의 상대적 위치들을 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
  46. 제 43 항에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 평면인, 방법.
  47. 제 43 항에 있어서, 상기 패널이 인체와 접촉하거나 또는 접하는 영역은 유사-평면이며; 상기 영역의 법선은 상기 영역의 평균 법선이고;
    상기 평균 법선은:
    Figure pct00057
    ；
    Figure pct00058

    이고, 여기서
    Figure pct00059
    는 평균 법선을 나타내고;
    Figure pct00060
    는 상기 평면의 임의의 지점에서 법선을 나타내고, ds는 무한소 평면을 나타내며;
    상기 유사-평면은 상기 평면의 적어도 50% 내에 있는 임의의 지점의 법선과 상기 평균 법선 사이의 각도가 미리 결정된 임계값보다 작은 평면인, 방법.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계값은 10° 미만인, 방법.
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