KR0148085B1 - 헤드폰 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 휴대용 음향기기를 중심으로해서, 음악을 개인이 즐기기 위하여 귀에 장착해서 사용되는 헤드폰에 관한 것으로서, 전기음향변환장치로부터 발생하는 중저음성분에 동기한 진동을 하우징체를 통하여 이개에 전달하고, 중저음을 음으로서 고막에 전달하는 동시에 진동으로서 피부에 전달하므로서 중저음을 체감하는 것을 가능하게 하고, 전기음향변환장치의 한계를 초과한 박력이 있는 중저음을 실현하는 헤드폰을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그 구성에 있어서, 전기신호를 음향신호로 변환하는 전기음향변환장치(1)와, 당해 전기음향변환장치(1)를 격납하는 하우징체(2)와, 일단부가 상기 하우징체(2) 또는 당해 하우징체(2)와 일체적인 기대(2f)에 고정된 탄성지지부재(3)와, 당해 탄성지지부재(3)의 타단부에 설치된 진동부재(4)를 가지고, 상기 전기음향변환장치(1)에 공급되는 전기신호와 상관을 가진 전기신호에 의해서 당해 진동부재(4)가 진동하도록 구성되고, 결과 그 진동이 상기 탄성지지부재(3)를 통해서 하우징체(2)에 전달되도록 구성한 것을 특징으로 한 것이다.

Description

헤드폰

제1도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 헤드폰의 개략단면도.

제2도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 헤드폰에 내장된 진동발생부분을 빼낸 상면도, 정면도, 측면도.

제3도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 헤드폰을 구동하기 위한 회로구성을 표시한 개략도.

제4도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 헤드폰의 구동회로의 주파수특성도

제5도는 본 발명의 제2의 실시예에 있어서의 헤드폰의 개략단면도.

제6도는 종래의 헤드폰의 개략단면도.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전기음향변환장치 2 : 하우징체

3 : 탄성지지부재 4 : 진동부재

본 발명은, 휴대용 음향기기를 중심으로해서, 음악을 개인이 즐기기위하여 귀에 장착해서 사용되는 헤드폰에 관한 것이다.

헤드폰은 두개(頭蓋)에 걸어두고 이개(耳介) 및 그 주변에 압접하는 헤드밴드타입과 이개의 속에 삽입해서 걸어두는 이너이어타입으로 대별되나, 최근, 어느쪽타입도 중저음의 재현을 위하여 여러가지의 고안이 이루어지게 되었다.

이하 도면을 참조하면서, 종래의 헤드폰에 대해서 이너이어타입의 일예를 사용해서 설명한다.

제6도는 종래의 헤드폰의 개략단면을 표시한 것이다. 제6도에 있어서, (61)은 전기신호를 음향신호로 변환하는 전기음향변환장치이며, (61a)는 연철로 이루어져 있고 자기회로의 자로를 담당하는 동시에 전기음향변환장치를 구성하는데 있어서의 베이스가 되는 요우크, (61b)는 요우크(61a)에 고정되고 네오듐철 또는 사마륨코발트로된 마그넷, (61c)는 마그넷(61b)에 고정되고 요우크(61a)와 함께 자기갭을 구성하기 위하여 연철로 된 플레이트, (61d)는 직경 50미크론의 구리도금알루미늄선을 2중감아서 원통형으로한 보이스코일, (61e)는 6미크론의 폴리에스테르필름을 가열정형해서된 다이어프램이며 보이스코일(61d)이 접착되어 있다. (61f)는 0.5mm두께의 놋쇠의 판을 프레스하여 도우넛형상으로 한 링이며, 다이어프램(61e) 및 요우크(61a)에 고정되어 있다. (62)는 하우징체이며, (62a)는 하우징, (62b)는 유닛캡, (62c)는 덕트캡, (62d)는 고무부시이다. 전기음향변환장치(61)는, 하우징(62a)와 유닛캡(62b)에 의해서 사이에 끼워넣으므로써 고정되어 있다. 또, (63)은 스테인레스네트, (64)는 2개의 리츠선에 염화비닐의 외피를 입힌 코드, (65)는 제동천(布), (66)은 저음용음구멍이다.

코드(64)를 개재해서 전기음향변환장치(61)에 보내진 전기신호는, 보이스코일(61d)을 흘러서 힘을 받아 다이어프램(61e)이 움직겨 음을 발생하는 것이나, 앞면에 발생하는 음은 유닛캡(62b)에 형성된 구멍을 통하여 스테인레스네트(63)를 통과해도 이도(耳道)에 인도된다. 한편, 배면에 발생하는 음은, 음향주파수특성을 제어하기 위하여 이용되고 있다. 즉, 일정한 음향 임피더스를 통하여 하우징체(62)의 밖으로 방출되고 있다. 하우징(62a)에 발라진 제동천(65)은 고음영역에 대해서 중저영역을 감쇠시키는 방향에서 밸런스를 취하기 위하여 설치된 음향 저항성분이다. 특히, 저음영역에 대해서는 하우징(62a)과 덕트캡(62c) 및 저음용음구멍(66)에 이해서 구성된 U자형의 덕트에 의해서 형성된 음향 L성분에 의해서 저음영역에 있어서의 음향임피던스를 낮추므로써 레벨업을 도모하고 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 헤드폰은, 앰프쪽에서 전기음향변환장치의 내(耐)입력한계 부근까지 중저음(重低音)영역을 부스트(boost)해도 일정한 박력의 중저음까지 밖에 재생할 수 없다는 것과, 만약 내입력을 올리수 있었다고 해도 그 중저음은 어데까지나 고막으로 느낄정도의 음에 멈추고, 중저음재생장치를 접속한 스테레오의 음을 청취할 때와 같은 몸에 전달되는 박력의 중저음을 체험할 수 없다고 하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은, 상기 종래의 문제점에 비추어, 전기음향변환장치의 한계를 초과한 박력이 있는 중저음을 손쉽게 체험할 수 있는 헤드폰을 제공하는 것을 목적으로서 이루어진 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 헤드폰은 전기신호를 음향신호로 변환하는 전기음향변환장치와, 당해 전기음향변환장치를 격납하는 하우징체와, 일단부가 상기 하우징체 또는 당해 하우징체와 일체적인 기대(基台)에 고정된 탄성지지부대와, 당해 탄성지지부재의 타단부에 배설된 진동부재를 가지고, 상기 전기음향변환장치에 공급되는 전기신호와 상관을 가진 전기신호에 의해서 당해 진동부재가 진동하도록 구성되고, 결과 그 진동이 상기 탄성지지부재를 통해서 하우징체에 전달되도록 구성한 것이다.

본 발명은 상기와 구성에 의해서, 전기음향변환장치로부터 발생하는 음향신호와 상관을 가진 신호에 동기한 진동을 하우징체를 통하여 이개에 전달할수록, 그 음향신호를 음으로해서 고막에 전달하는 동시에, 진동부재의 진동을 저음성분의 신호와 상관을 가진 진동에 의해 피부에 전달하므로써 저음에 체감하는 것을 가능하게하고, 전기음향변환장치의 한계를 초과한 박력이 있는 저음의 재생을 실현하게 된다.

이하 본 발명 헤드폰의 실시예에 대해서, 제1도~제5도를 참조하면서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 헤드폰의 개략단면도를, 제2도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 헤드폰에 내장된 진동발생부분을 빼낸 것으로서 (a)도는 상면도를, (b)는 정면도를, (c)를 측면도를 각각 표시한 것이다. 제1도 및 제2도에 있어서, (1)은 전기음향변환장치, (2)는 하우징체, (2a)~(2g)는 하우징체(2)를 구성하는 부품이며, (2a)는 제1의 하우징, (2b)는 제1의 하우징(2a)과 함께 전기음향변환장치(1)를 사이에 끼워넣어 고정하기 위한 유닛캡, (2c)는 덕트캡, (2d)는 고무부시, (2e)는 제2의 하우징, (2f)는 제1의 하우징(2a)에 고정되고 진동발생부분을 구동하기 위한 베이스가 되는 진동기대, (2g)는 엘라스토머로 형성된 유닛캡(2b)의 바깥둘레에 탄성압착된 고무링이다. (3)은 진동기대(2f)에 일단부가 고정된 탄성지지부재, (4)는 탄성지지부재(3)의 타단부에 고정된 진동부재, (4a)~(4d)는 후술하는 코일(9)과 함께 진동부재(4)를 구성하는 부품이다. (4a)는 연철을 프레스에 의해서 드로잉하여 자기회로의 자로를 담당하는 동시에 진동부재를 구성하는데 있어서의 베이스가 되는 요우크, (4b)는 요우크(4a)에 고정되고 네오듐철 또는 사마륨코발트로된 마그넷, (4c)는 마그넷(4b)에 고정되고 요우크(4a)와 함께 자기갭을 구성하기 위하여 연철을 프레스하여 도우넛형으로 이루도록한 플레이트(4d)는 상기 요우크(4a), 마그넷(4d), 플레이트(4c)를 유지하는 동시에 탄성지지부재(3)에 진동부재(4)를 고정하기 위한 코킹고정한 핀(Caulked pin)이다.

(5)는 스테인레스네트, (6)는 3개의 리츠선을 내장하고 염화비닐의 피복을 실시한 코드, (7)은 전기음향변환장치(1)의 배면에 발생하는 음에 대해서 일정한 음향저항을 부가하기 위한 제동천, (8)은 제2의 하우징(2e)에 형성된 저음용음구멍이다. (9)는 진동기대(2f)에 접착되고 직경 50미크론의 절연피복구리선을 2중으로 감아서 원통형으로 형성한 코일이며, (10)은 탄성지지부재(3)의 일단부와 진동기대(2f)를 고정하기 위한 비스, (11)은 제1의 하우징이(2a)과 제2의 하우징(2a) 및 덕트캡(2c)을 고정하기 위한 비스, (12)는 진동기대(2f)에 고정된 프린트기판, (13)은 코일(9)의 인출선이다. 프린트기판(12)은, 상기 코일(9)로부터의 2개의 인출선(13)의 단자(12a) 및 (12b)를 가지고, 한쪽의 단자(12a)를 전기음향변환장치(1) 및 코드(6)에의 인출선(13a),(13b), 다른쪽의 단자(12b)을 코드(6)쪽에 접속하는 인출선(13c)을 위한단자판으로서 기능시키고 있다.

제3도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 헤드폰을 구동하기 위한 회로구성을 표시한 개략블록도이다. 제3도에 있어서, (1)은 음향출력을 얻는 전기음향변환장치, (9)는 진동출력을 얻는 진동부재(4)를 구성하는 상기 코일이다. L,R은 스테레오입력된 좌우채널인 전기신호입력단자, (14)는 좌우로 독립된 파워앰프, (15)는 좌우의 파워앰프(14)에 입력된 전기신호가 2차의 저역통과필터를 개재해서 입력되는 센터파워앰프, (16)은 센터파워앰프(15)의 출력을 입력으로한 위상반전버퍼, (17)은 위상반전버퍼의 출력을 입력으로한 진동드라이버앰프이다. 좌우독립의 파워앰프(14)의 출력은 각각 좌우의 전기음향변환장치(1)를 개재해서 센터파워앰프(15)의 출력에 접속되어 있다. 진동드라이버앰프(17)의 출력은 좌우의 코일(9)을 개재해서 공통으로되어 마찬가지로 센터파워앰프(15)의 출력에 접속되어 있다. 상기 2차의 저역통과필터는 제3도와 같이 독립된 1차저역통과필터가 직렬로 접속되어 있고, 각각의 1차저역통과필터의 차단(cut off) 주파수는 수Hz이하로 설정되어 있기 때문에, 파워앰프(14)의 입력에 대해서 센터파워앰프(15)의 입력에 있어서는 10Hz이상의 주파수로 위상이 반전하고 또한 12dB/0ct.의 경사를 가진 특성을 가지고 있다. 진동드라이버앰프(17)의 출력특성은, 위상반전버퍼를 개재하고 있기 때문에, 센터파워앰프(15)의 출력특성에 대하여, 위상이 반전하고, 또한 일정한 개인을 가지고, 또 주파수특성이 서로 닮은 특성으로 되어있다. 즉, 제3도의 특성관측포인트 A,B,C에 있어서의 특성은 제4도의 (a)도,(b)도, (c)도에 표시한 바와 같이 되어 있다.

이상과 같이 구성된 헤드폰에 대해서, 이하 그 동작에 대해서 설명한다. 먼저, 제4도의 (a) 및 (b)도의 주파수 특성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 약 150Hz에서 파워앰프(14)와 센터파워앰프(15)의 출력레벨이 동등하게 되고, 또한 위상이 반전되어 있기 때문에, 150Hz때의 전기음향변환장치(1)의 양단부에 인가되는 전기신호는 BTL구동으로 되고, 1KHz이상의 주파수와 비교하면 약 6dB의 게인업으로 되는 동시에 약 4배의 전력이 공급되게 된다. 150Hz이하의 주파수에서는, 전기음향변환장치(1)의 양단부에 공급되는 전기신호는 더욱 게인업량을 증대하가기 때문에, 결과 전기음향변환장치(1)에 공급되는 전기신호는 저음영역에서 부스트되게 된다. 한편, 코일(9)의 양단부에 공급되는 전기신호는 제4도의 (b)도와 (c)도의 주파수특성의 차분특성이 된다. 단, 제4(b)도에 대해서 (c)도는 약15dB의 게인차를 가지고 서로닮은 특성이기 때문에, 대체로 (c)도의 특성이 코일(9)의 양단부에 공급되는 전기신호의 주파수특성이 된다. 코일(9)에 전류가 흐르면 전기음향장치(1)와 완전동일원리로 코일(9)과 요우크(4a)와의 사이에 힘을 발생하고, 이 힘에 의해서 탄성지지부재(3)를 변형시키므로써 코일(9)과 요우크(4a)와의 상대거리가 변화한다. 코일(9)에 공급되는 전기신호는 상기한 바와 같이 저음영역을 중심으로한 교류신호이기때문에, 이 신호에 따라서 코일(9)와 요우크(4a)의 상대거리는 변화 즉 진동한다. 즉 진동의 진폭은 코일(9)에 공급되는 전기신호의 레벨의 대소에 정(正)에 상관을 가진다.

여기서 진동의 공진주파수에 대해서 언급하기로 한다. 코일(9)이 접착된 진동기대(2f)를 고정부쪽으로서 고려하면, 진동부재(4)의 진동의 공진주파수는 진동부재전체의 질량과 탄성지지부재(3)의 탄성계수에 의해서 결정지어 진다. 본 실시예에 있어서는, 일예로서, 비교시청을 반복해서 가장 자연적인 효과를 얻을 수 있도록 40Hz로 설정하였다. 그때문에, 탄성지지부재(3)는, 예를 들면 두께 100미크론의 스테인레스의 판으로 선정하는 동시에, 제2도(a)와 같이 판의 폭을 비균일의 형상으로 하는 동시에, 그 표면에 실리콘고무를 얇게 코팅(도시생략)하므로써 공진의 Q댐프를 행하였다. 이상과 같이 해서 얻게된 저음영역에 있어서의 진동은, 진동기대(2f)를 개재해서 하우징체(2)전체에 전달되고, 그 결과, 당해진동이, 헤드폰을 장착한 이개의 피부에 전달되게 된다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 이개에 삽입해서 장착하여 사용되는 이너이어타입의 헤드폰에 있어서, 전기신호를 음향신호로 변환하는 전기음향변환장치를 격납하는 하우징체내에, 당해 하우징체에 일단부가 고정된 탄성지지부재와, 당해 탄성지지부재의 타단부에 설치된 진동부재를 가지고, 상기 전기신호로부터 저역통과필터를 개재해서 얻게된 전기신호에 의해서 당해진동부재가 진동하도록 구성되고, 결과 그 진동이 상기 탄성지지부재를 통해서 하우징체에 전달되도록 구성하므로써 저음영역의 전기신호에 따른 진동을 이개 부근의 피부로 느끼는 일이 가능하게 되고, 전기음향변환장치의 한계를 초과한 박력있는 중저음을 체감할 수 있다.

다음에, 제2의 실시예에 대해서, 제5도는 본 발명의 제2의 실시예에 있어서의 밴드타입의 헤드폰의 일예를 표시한 개략도이다. 제5도에 있어서, (1)은 전기음향변환장치, (2)는 하우징체, (3)는 탄성지지부재, (4)는 진동부재이다. 본 실시예의 구동회로 및 동작은 제1의 실시예와 동등하기 때문에 생략한다.

또, 다른 실시예에 의하면, 전기신호를 진동으로 변환하는 방식으로서, 압전소자나 마그네틱스피커의 원리를 응용한 것이라도 된다. 또, 전기음향변환장치의 요우크에 직접 탄성지지부재를 장착해서 일체화한 유닛으로 해도 된다. 또, 진동부재의 질량을 꽤 크게하고 동시에 탄성지지부재의 탄성계수를 크게하여 공진주파수를 유지(Keep)하면, 진동드라이버앰프를 폐지하고 전기음향변환장치에 공급되는 전기신호와 동일전기신호를 진동의 발생신호로서 그대로 사용해서 거의 동등한 효과를 얻는 것도 가능하다.

이상과 같이 본 발명은, 전기신호를 음향신호로 변환하는 전기음향변환장치와, 당해 전기음향변환장치를 격납하는 하우징체와, 일단부가 상기 하우징체 또는 당해 하우징체와 일체적인 기대에 고정된 탄성지지부재와, 당해 탄성지지부재의 타단부에 설치된 진동부재를 가지고, 상기 전기음향변환장치에 공급되는 전기신호와 상관을 가진 전기신호에 의해서 당해 진동부재가 진동하도록 구성되고, 결과 그 진동이 상기 탄성지지부재를 통해서 하우징체에 전달되도록 구성한 것이며, 전기음향변환장치로부터 발생하는 음향신호와 상관을 가진 신호에 동기한 진동을 하우징체를 통하여 이개에 전달할 수 있고, 그 음향신호를 음으로서 고막에 전달하는 동시에, 진동부재의 진동을 저음성분의 신호와 상관을 가진 진동에 의해 피부에 전달하므로써 저음을 체감하는 것을 가능하게 하고, 전기음향변환장치의 한계를 초과한 박력이 있는 저음의 재생을 실현하게 된다.

Claims (3)

1. 전기신호를 음향신호로 변환하는 전기음향변환장치와, 당해 전기음향변환장치를 격납하는 하우징체와, 일단부가 상기 하우징체 또는 당해 하우징체와 일체적인 기대에 고정된 탄성지지부재와, 당해 탄성지지부재의 타단부에 설치된 진동부재를 가지고, 상기 전기음향변환장치에 공급되는 전기신호와 상관을 가진 전기신호에 의해서 당해 진동부재가 진동하도록 구성되고, 결과 그 진동이 상기 탄성지지부재를 통해서 하우징체에 전달되도록 구성한 것을 특징으로 하는 헤드폰.
2. 제1항에 있어서, 진동부재에 일정한 질량을 부가하는 동시에, 그합계 질량과 탄성지지부재의 탄성계수에 의해서 결정되는 진동의 공진주파수를 미리 결정하고, 진동부재의 진동이 효과적으로 하우징체에 전달되도록 구성한 것을 특징으로 하는 헤드폰.
3. 제2항에 있어서, 공진주파수를 저주파로하고, 전기신호의 저주파성분을 인출하기 위한 필터를 설치하고, 이 필터를 개재해서 인출된 전기신호를 진동부재에 공급하도록 구성한 것을 특징으로 하는 헤드폰.