紧凑型骨传导音频换能器的制造方法
【专利说明】紧凑型骨传导音频换能器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年10月22日递交的美国申请13/657, 824号的优先权，在此通 过引用将该申请全部并入。
【背景技术】
[0003] 诸如个人计算机、膝上型计算机、平板计算机、蜂窝电话和无数类型的具备联网能 力的设备之类的计算设备在现代生活的许多方面中正越来越普遍。随着时间的流逝，该些 设备向用户提供信息的方式正变得更智能、更高效、更直观和/或不那么突兀。
[0004] 计算硬件、外设W及传感器、检测器W及图像和音频处理器的微型化趋势W及其 它技术已帮助打开了一个有时被称为"可佩戴计算"(wear油lecomputing)的领域。尤其， 在图像和视觉处理和制作的领域中，已经可能考虑该样的可佩戴显示器；其将"近眼显示" 元件放置得足够靠近佩戴者的（一只或两只）眼睛W使得显示的图像被佩戴者感知到。
[0005] 可佩戴计算系统可被配置为被佩戴得邻近佩戴者的头部W允许与佩戴者的听觉 和/或视觉交界（interhce)。例如，可佩戴计算系统可实现为头盎或一副眼镜。为了将音 频信号传输给佩戴者，可佩戴计算系统可作为免手持耳机或头戴式受话器工作，采用扬声 器来产生声音。在麦克风和扬声器中采用了音频换能器（trans化cer)。典型的音频换能器 通过经由线圈发送电信号W产生时变磁场来将电信号转换成声波，其中该时变磁场起到移 动连接到薄膜的小磁体的作用。时变磁场振动该磁体，该磁体振动该薄膜，该导致声波行经 空气。声换能器也可通过类似的过程来将声波转化成电信号，该过程利用压敏薄膜来创建 在线圈中一一例如在麦克风中一一产生电信号的时变磁场。
[0006] 生物领域中的声音感知，例如人耳中的声音感知，也设及将声波转换成电信号。对 于传统的声音感知，进入的声波被外耳引导向耳道，在该里鼓膜（耳鼓膜）被刺激W根据接 收到的声压力波而振动。压力波信息随后被中耳中的S个小的听小骨转化并加W频率偏 移。听小骨机械地刺激另一薄膜，该另一薄膜分离内耳的液体填充腔，其中包括耳蜗。衬在 耳蜗内里的毛发在被通过耳蜗中的液体传输的压力波刺激时充当频率特定机械换能器W 激活向大脑发送信号的神经元，从而允许对声音的感知。
[0007] 骨传导换能器通过直接刺激中耳中的听小骨并且有效地绕过外耳来创建声音感 知。骨传导换能器联接（couple)到头骨或下飄上的骨性化ony)表面，例如耳后的乳突骨 表面，W创建传播到听小骨的振动，并从而在不直接振动鼓膜的情况下允许声音感知。骨传 导换能器由放置在头骨或下飄的骨性结构上的振动化子（anvil)来将振动传输到内耳。该 种骨传导换能器可包括适合于与头部的骨性部分进行接触的化子，其可被安放到换能器， 该换能器可根据接收到的电信号来振动化子。
【发明内容】
[000引公开了一种用于可佩戴计算系统的骨传导换能器。该骨传导换能器可包括磁性膜 片（diap虹agm)，该磁性膜片被配置为响应于由根据电输入信号操作的电磁线圈生成的时 变磁场而振动。磁性膜片被一对悬臂式弹黃片弹性悬挂（suspend)在电磁线圈上方W允许 朝向和远离线圈偏移，该对悬臂式弹黃片从换能器的相反两侧伸出W连接到磁性膜片的相 反两侧。该骨传导换能器被包括在可佩戴计算系统中W被抵着佩戴者的头部的骨性结构来 布置。在操作期间，振动换能器中的振动创建传播经过佩戴者的下飄和/或头骨的振动W 刺激佩戴者的内耳并且响应于骨传导换能器中的振动来实现声音感知。
[0009] 本公开的一些实施例提供了一种换能器，其包括电磁体、磁性膜片和一对悬臂式 柔性支撑臂。电磁体可包括围绕中央磁巧的导电线圈，其中导电线圈被配置为由电输入信 号驱动来生成磁场。磁性膜片可被配置为响应于所生成的磁场而机械地振动。该对悬臂式 柔性支撑臂可将磁性膜片弹性联接到框架。框架可连接到电磁体W使得当电磁体被电输入 信号驱动时磁性膜片相对于框架振动。该对悬臂式柔性支撑臂可连接到磁性膜片的相反两 侧并且该对悬臂式柔性支撑臂中的每一者可邻近磁性膜片的未连接到该对悬臂式柔性支 撑臂中的任一者的各相反两侧延伸。
[0010] 本公开的一些实施例提供了一种可佩戴计算系统，其包括支撑结构、音频接口和 振动换能器。支撑结构可包括被配置为接触佩戴者的一个或多个部分。音频接口可用于接 收音频信号。振动换能器可包括电磁体、磁性膜片和一对悬臂式柔性支撑臂。电磁体可包 括围绕中央磁巧的导电线圈，其中导电线圈被配置为由电输入信号驱动来生成磁场。磁性 膜片可被配置为响应于所生成的磁场而机械地振动。该对悬臂式柔性支撑臂可将磁性膜片 弹性联接到框架。框架可连接到电磁体W使得当电磁体被电输入信号驱动时磁性膜片相对 于框架振动。该对悬臂式柔性支撑臂可连接到磁性膜片的相反两侧并且该对悬臂式柔性支 撑臂中的每一者可邻近磁性膜片的未连接到该对悬臂式支撑臂中的任一者的各相反两侧 延伸。振动换能器可被嵌入在支撑结构中并且被配置为基于音频信号而振动W经由佩戴者 的骨骼结构向佩戴者提供指示音频信号的信息。
[0011] 本公开的一些实施例提供了一种组装振动换能器的方法。该方法可包括布置第一 柔性支撑臂、布置第二支撑臂并且激光焊接第一和第二柔性支撑臂。第一柔性支撑臂可具 有第一端和第二端。布置第一柔性支撑臂可被执行为使得；第一端被定位在磁性膜片的第 一安放表面上方；并且第二端被定位在振动换能器的框架的第一支柱或侧壁上方。第一柔 性支撑臂的第一和第二端的重叠区域可分别与磁性膜片的第一安放表面和框架的第一支 柱或侧壁重叠。第二柔性支撑臂可具有第一端和第二端。布置第二柔性支撑臂被执行为使 得；第一端被定位在磁性膜片的第二安放表面上方；并且第二端被定位在框架的第二支柱 或侧壁上方。第二安放表面和第一安放表面可在磁性膜片的相反两侧上。第二柔性支撑臂 的第一端和第二端的重叠区域可分别与磁性膜片的第二安放表面和框架的第二支柱或侧 壁重叠。激光焊接第一和第二柔性支撑臂可包括将足W生成用于激光焊接的热量的激光源 指引向第一和第二柔性支撑臂的各重叠区域W使得一个或多个激光点焊被形成为经由第 一和第二柔性支撑臂连接磁性膜片和框架并从而相对于框架弹性悬挂磁性膜片。
[0012] 通过酌情参考附图阅读W下详细描述，本领域普通技术人员将清楚该些W及其它 方面、优点和替换方案。
【附图说明】
[0013] 图1A图示了示例可佩戴计算系统。
[0014] 图IB图示了图lA中所图示的可佩戴计算系统的替换视图。
[0015] 图1C图示了另一示例可佩戴计算系统。
[0016] 图1D图示了另一示例可佩戴计算系统。
[0017] 图1E是被配置用于骨传导音频的示例可头戴设备的简化图示。
[0018] 图2是被配置用于骨传导音频的示例可佩戴系统的简化图示。
[0019] 图3A是包括悬挂着膜片的悬臂式支撑臂的骨传导换能器的分解图。
[0020] 图3B是图3A中的骨传导换能器的组装图。
[0021] 图4A示出了根据一个实施例的组装骨传导换能器的示例点焊位置。
[0022] 图4B示出了根据另一实施例的组装骨传导换能器的示例点焊位置。
[0023] 图5示出了根据一实施例的用于组装骨传导换能器的示例过程。
【具体实施方式】
[0024] 在W下详细描述中，参考形成描述的一部分的附图。在图中，相似的符号通常标识 相似的组件，除非上下文另有指示。详细描述、图和权利要求中描述的例示性实施例并不欲 进行限定。可W利用其它实施例，并且可W作出其它改变，而不脱离本文给出的主题的范 围。将容易理解，本文概括描述并且在附图中图示的本公开的各方面可按许多种不同的配 置来布置、替换、组合、分离和设计，所有该些在本文都明确地设想到了。
[0025] I.概述
[0026] 骨传导换能器被设计为接收音频信号并且在换能器的磁性膜片中产生相应的振 荡。当被抵着（against)头部的骨性结构放置时，振荡的膜片在头骨中创建振动，该些振动 传播到内耳并且使得声音被感知到。由卷绕在磁巧上并且根据输入信号操作来产生足W振 动膜片的时变磁场的金属线形成电磁体。永磁体位于电磁体的相反两侧W偏置膜片和/或 磁化膜片的铁磁成分，W使得膜片既可被电磁体的振动吸引又可被电磁体的振动排斥。膜 片被弹性悬挂在电磁体上方W允许由根据输入信号作用的组合磁力引起的平移。在本文公 开的一些实施例中，膜片被一对悬臂式支撑臂弹性悬挂。
[0027] 本公开给出了用于具有紧凑外形参数（formfactor)的骨传导换能器同时最大化 了用于弹性地悬挂膜片的柔性组件的长度的示例配置。公开了一个示例实施例，其中悬臂 式柔性支撑臂被布置为从换能器的一侧延伸到相反一侧，跨越骨传导换能器的最长维度。 与具有连接到悬挂的膜片的每个角落的柔性组件或者具有缠绕在膜片的缩短侧附近的柔 性组件的换能器相比，本文描述的悬臂式支撑臂最大化了用于弹性地悬挂膜片的柔性材料 的可用长度。换言之，通过用悬臂式伸出来邻近膜片的长度延伸的柔性支撑臂来悬挂膜片， 在不将换能器的长度大幅延伸到超出膜片本身的大小的情况下增大了骨传导换能器的弹 性。通过使支撑臂从换能器的相反两侧悬臂式伸出W使其每一者穿过膜片的相反两侧并连 接到膜片的相反两侧，在相对紧凑的外形参数内实现了柔性支撑臂的增大的长度。
[002引如本文描述的具有悬臂式支撑臂的骨传导换能器向换能器设计者提供了增加的 选项来调节换能器的频率和/或幅度响应性。换能器的频率和/或幅度响应性至少部分受 至时目对于电磁体弹性地悬挂膜片的柔性材料的柔性和/或频率响应的影响。从而，增大支 撑臂的长度也增大了设计者通过调整物理尺寸（例如，宽度、厚度等等）和/或材料选择 (例如，钢、侣、塑料、复合树脂等等）来调节换能器的响应性的能力。因为更长的支撑臂对 换能器的频率和/或幅度响应性提供了更大的影响。长柔性支撑先前是与大外形参数换能 器相关联的，其中柔性支撑被连接来从膜片的每一侧延伸开，从而使得柔性支撑的增大的 长度导致换能器的增大的外形参数长度。由于本公开，骨传导换能器设计者不再被强迫在 小外形参数设计和可调节的频率和/或幅度响应性的广泛选择之间作出选择。
[0029]另外，因为只采用了两个支撑臂，而不是四个支撑，每个角落有一个，所W支撑臂 连接到矩形膜片的相对角落。将支撑臂连接到相对的角落平衡了由支撑臂中的一者或另一 者在膜片上生成的扭矩。
[0030] II.可佩戴计算系统的示例
[0031] 图1A图示了示例可佩戴计算系统。在图1A中，可佩戴计算系统采取可头戴设备 (head-mount油ledevice,HMD) 102 (其也可被称为头戴式显示器）的形式。然而，注意，本 公开包括其它可佩戴计算系统外形参数的实现方式，例如头盎、帽子、帽舌、头带、粘性贴片 等等。如图1A所图示的，可头戴设备102具有安放在透镜框架104、106中的透镜110、112。 例如，透镜110、112可W可选地是视力纠正透镜。中央框架支撑108联接透镜框架104、106 并且可被配置为与佩戴者的鼻子相容W允许HMD102被支撑在佩戴者的脸上。HMD102还 包括延伸的侧臂114、116,延伸的侧臂114、116被配置为与佩戴者的耳朵相容W允许HMD 102被支撑在佩戴者的脸上。延伸的侧臂114、116可从与中央框架支撑108相反的侧面由 较链连接到透镜框架104、106中的每一者。
[0032] 透镜110、112中的一者或两者可由适合于显示投影的图像或图形的材料形成。透 镜110、112也可W是基本上透明的W允许佩戴者透视该透镜元件。组合透镜11〇、112的该 些特征可促进增强现实或抬头显示系统，其中投影的图像或图形被叠加在佩戴者通过透镜 110、112感知到的真实世界视图上。
[003引HMD102还可包括自带（on-board)计算系统118、视频相机120、传感器122W及手指可操