KR101634236B1 - 음향 필터가 적용된 하이브리드 이어폰 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부에 수용공간을 가지며, 음향이 외부로 출력되기 위한 음향출력구가 형성된 하우징, 상기 하우징의 수용공간에 수용되며, 전기적 신호를 음향으로 변환하여 출력하는 제 1 스피커, 상기 하우징의 수용공간에 수용되되, 상기 제 1 스피커와 상이한 방향으로 음향을 출력하는 제 2 스피커, 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커에 전기적 신호를 제공하는 회로기판 및 상기 하우징의 후면과 상기 제 2 스피커의 사이에 마련되어, 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향의 이동거리를 증가시키는 음향 필터를 포함하여, 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향이 상기 음향 필터에 의해 일부 주파수 대역이 감쇠되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이어폰에 관한 것이다.
이에 의해, 캐패시터, 저항 등의 전기 소자를 이용하지 않고 물리적으로 음향을 필터링 함으로써, 하우징의 소형화 및 제작비용의 절감을 기대할 수 있으며, 상기한 전기 소자에 의한 주파수 응답 특성의 변화, 음향의 위상 변화, 음 손실에 따른 음질 열화 등을 최소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Description

음향 필터가 적용된 하이브리드 이어폰 {Acoustic Hybrid Earphone With Acoustic Filter}

본 발명은 음향 필터 및 상기의 음향 필터가 적용된 하이브리드 음향출력장치에 관한 것이다.

일반적으로, 이어폰은 사용자의 귀에 착용할 수 있도록 제작된 소형의 음향 재생장치로서, 하우징 내부에 장착된 스피커에 따라 각 주파수 대역별 음향을 출력하게 된다.

그러나, 단일스피커를 갖는 이어폰 또는 헤드폰에서는 가청 주파수 대역의 모든 음을 일정한 음압(SPL)으로 재생하는 것은 불가능하며, 설령 특정 주파수에서 만족할 만한 음압이 나온다 하더라도 스피커의 크기나 진동판의 재질 등 여러 가지 요소에 따라 음향의 품질이 달라질 수 있다.

이에 따라, 우퍼, 스쿼커(squawker), 트위터 등과 같이 서로 다른 재생 대역을 갖는 음재생수단용 스피커 유닛들을 조합함으로써 사용자의 다양한 요구에 맞추어 이른바 투웨이, 쓰리웨이, 멀티웨이 등의 다양한 스피커 시스템을 만들어 사용하였다.

이에 따라, 최근에는 고음역 재생에 탁월한 밸런스드 아마추어(Balanced Armature, 이하, 'BA'라 함) 드라이버 유닛 및 상기 밸런스드 아마추어 드라이버 유닛의 부족한 저음재생을 보강하기 위한 종래의 다이나믹 드라이버 유닛을 함께 채택하는 하이브리드 이어폰이 등장하였으며, 이러한 기술은 미국 등록특허공보 제8,280,094호 (특허명 : In-ear Earphone, 공개일 : Oct, 2, 2012)에 기재되어 있다.

하지만, 상기와 같이 복수의 드라이버 유닛을 사용하는 이어폰 및 헤드폰에서는 앞서 언급한 바와 같이 서로 다른 재생 대역을 가지는 우퍼, 스쿼커, 트위터 등의 조합으로 마련되고 있으며, 이를 달성하기 위해 캐패시터, 저항 등을 이용한 필터 회로를 이용하여 각각의 스피커에서 상이한 음역대를 출력하도록 하고 있다.

하지만, 상기한 전기 소자의 전기적 특성에 의해, 얘기치 못한 주파수 응답 특성의 변화, 음향의 위상 변화, 음 손실에 따른 음질 열화 등이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 개선하고자 도출된 기술로써, 캐패시터 및 저항 등의 전기 소자를 이용하지 않고, 복수의 스피커 유닛이 상이한 음역대를 출력할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적은, 내부에 수용공간을 가지며, 음향을 외부로 출력시키기 위한 음향출력구가 형성된 하우징, 상기 하우징의 수용공간에 수용되며, 전기적 신호를 음향으로 변환하여 출력하는 제 1 스피커, 상기 하우징의 수용공간에 수용되며, 전기적 신호를 음향으로 변환하여 출력하는 제 2 스피커, 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커에 전기적 신호를 제공하는 회로기판 및 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향을 상기 음향출력구로 보내는 음향 필터를 포함하며, 상기 음향필터는 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향의 이동거리를 증가시킨 후, 상기 음향출력구로 보내기 위한 음향이동통로를 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이어폰에 의해 달성될 수 있다.

이때, 상기 음향 필터는, 상기 제 2 스피커에 접하는 면에 형성되어, 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향을 수음하는 음향수음구 및 일측에 형성되어 상기 음향출력구와 연결되는 음향배출구;를 포함하며, 상기 음향이동통로는 상기 음향수음구와 상기 음향배출구를 연결하여 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향의 이동경로를 제공한다.

그리고, 상기 음향이동통로의 총 길이는 상기 음향수음구에서 상기 음향배출구까지의 직선거리의 길이보다 더 길게 마련된다.

또한, 상기 음향 필터는, 외주면 중 일부가 외측 방향으로 연장형성되어 상기 음향출력구와 연결되는 상기 음향배출구가 형성된 외측 프레임 및 상기 외측 프레임의 내주면에서 내측으로 연장형성되되, 상기 외측 프레임의 내주면과의 소정의 간격을 가지도록 마련되고, 상기 음향수음구가 형성되어, 상기 음향수음구와 연결되는 상기 음향이동통로가 마련되는 내측 프레임을 포함하여 마련된다.

그리고, 상기 제 1 스피커는 밸런스드 아마추어(BA) 드라이버 유닛으로 마련된다.

그리고, 상기 제 2 스피커는 다이나믹 드라이버(Dynamic Driver) 유닛으로 마련된다.

이에 따라, 본 발명은 다이나믹 드라이버 유닛과 밸런스드 아마추어 드라이버 유닛을 채택함으로써, 저음역부터 고음역까지의 고른 음역대를 출력할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

이와 동시에 캐패시터, 저항 등의 전기 소자를 이용하지 않고 기구적 구조로 음향을 필터링 함으로써, 하우징의 소형화 및 제작비용의 절감을 기대할 수 있다.

더 나아가, 상기한 전기 소자에 의한 주파수 응답 특성의 변화, 음향의 위상 변화, 음 손실에 따른 음질 열화 등을 최소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 이어폰의 분해사시도가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 이어폰의 단면도가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제 2 스피커와 음향 필터가 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음향 필터의 정면도가 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 음향수음구로부터 음향배출구까지의 직선거리 및 음향이동통로의 총 길이가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 음향 필터 유무에 의한 제 2 스피커의 출력 음향의 주파수 응답 특성이 도시된 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따르는 하이브리드 이어폰은, 하우징(100), 제 1 스피커(200), 제 2 스피커(300), 회로 기판(400) 및 음향 필터(500)를 포함하여 마련될 수 있으며, 이하에서는 도 1-도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

<본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 이어폰에 관한 설명>

하우징(100)은 내부에 수용공간을 가지며, 음향이 외부로 출력되기 위한 음향출력구(150)가 형성된 구성요소로, 상부 몸체(110), 하부 몸체(120), 홀더(130) 및 웨이브 가이드(140)를 포함하여 마련될 수 있다.

상부 몸체(110)는 제 2 스피커(300)의 상측 일부를 수용하는 구성요소이며, 실시하기에 따라, 상부 몸체(110)의 일부가 개방되고, 이를 폐쇄하기 위한 상부 덮개(111)가 더 마련될 수 있으며, 이때 상부 덮개(111)는 투명 재질로 마련될 수 있다.

하부 몸체(120)는 내주면의 둘레를 따라 단턱(121)이 형성되어 제 2 스피커(121)의 외측 하부면을 지지하고, 단턱(121)의 내측에 음향 필터(500)가 안착된다.

홀더(130)는 상부 몸체(110) 및 상기 하부 몸체(120)의 결합에 의해 제 2 스피커(300)를 고정시키는 구성요소로, 본 발명의 실시예에서는 제 2 스피커(300)가 안착되도록 소정의 홈이 마련되어 제 2 스피커(300)의 상면이 상기의 홈에 끼워 맞춰지고 있으며, 일측에는 공기유입구(미도시)가 마련되어 있다.

웨이브 가이드(140)은 하부 몸체(120)에서 후면 방향으로 연장형성되어, 제 1 스피커(200)로부터 출력된 음향이 외부로 전달되기 위한 음향출력구(150)가 형성된 구성요소이다.

웨이브 가이드(140)의 외주면에 끼워지는 이어 피스(141)가 마련될 수 있으며, 사용자의 편안한 착용감을 위해 실리콘 재질로 구성될 수 있으나, 그 외에 착용에 무리가 없는 재질이나 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 웨이브 가이드(140)의 음향출력구(150) 상에 제 1 스피커(200)가 마련되고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 제 1 스피커(200)에서 출력되는 음향과, 제 2 스피커(300)에서 출력되는 음향이 분리되어 출력될 수 있도록 상기 음향출력구(150) 상에 적어도 둘 이상의 통로가 독립적으로 마련되는 것 또한 가능하다.

그리고, 웨이브 가이드(140)의 끝단이 상기 음향출력구(150)로부터 하부 몸체(120)의 상측 방향으로 이격되도록 웨이브 가이드(140)의 길이를 조정함으로써, 음향출력구(150)를 통해 하부 몸체(120)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 와이어 메쉬(미도시)가 결합될 공간을 마련할 수 있다.

제 1 스피커(200)는 전기적 신호를 음향으로 변환하여 출력하는 구성요소로, 본 발명에 실시예에 따르면, 제 1 스피커(200)는 밸런스드 아마추어(BA) 드라이버 유닛으로 마련되고 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 웨이브 가이드(140)의 음향출력구(150) 상에 마련되고 있다.

밸런스드 아마추어 드라이버 유닛은, 코일에 둘러쌓인 접극자(아마추어)의 일부가 영구자석 사이에 위치함으로써, 코일에 의해 발생한 자기장과 영구자석에 의한 자기장이 접극자(아마추어)에 미치는 힘에 의해 진동판이 진동됨으로 인해 소리가 재생되는 방식의 트랜스듀서의 일종으로, 진동판은 금속 재질로 되어 있다.

제 2 스피커(300)는 하우징(100)의 하부 몸체(120)에 형성된 단턱(121)에 끼워져 고정되어, 제 1 스피커(200)와 상이한 방향으로 음향을 출력하는 구성요소이다.

제 2 스피커(300)는 전기적 신호를 음향으로 변환하여 출력하는 구성요소로, 본 발명의 실시예에 따르면, 제 2 스피커(300)는 다이나믹 드라이버(Dynamic Driver) 유닛으로 마련되고 있으며, 앞서 설명한 바와 같이, 하부 몸체(120)에 형성된 단턱(121)에 의해, 제 2 스피커(300)의 외측 하부면이 지지되고 있다.

제 2 스피커(300)는 영구자석에 의해 발생되는 자기장 내에서 상하로 움직이는 중앙 코일에 연결된 진동판이 사용되어, 진동판의 떨림에 의해서 전기신호가 음향신호로 변환되는 트랜스듀서(Transducer)의 일종이다.

회로기판(400)은 케이블과 접속되어 제 1 스피커(120) 및 제 2 스피커(130)에 병렬적으로 각각 연결되어 전기적 신호 및 전원를 공급한다.

음향 필터(500)는 하우징(100)의 후면, 즉 하부 몸체(120)와 제 2 스피커(300)의 사이에 마련되어, 제 2 스피커(300)에서 출력되는 음향의 이동거리를 증가시키도록 마련되어, 제 2 스피커(300)에서 출력되는 음향의 일부 주파수 대역을 감쇠시키는 구성요소이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 음향 필터(500)에 대한 설명을 도 3-도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

<본 발명의 실시예에 따른 음향 필터(500)에 관한 설명>

음향 필터(500)는 도 1-도 2에 도시된 바와 같이, 하부 몸체(120)와 제 2 스피커(300)의 사이에 마련되어, 제 2 스피커(300)에서 출력되는 음향의 이동거리를 증가시키도록 마련되는 구성요소이다.

이를 위해, 음향 필터(500)는 제 2 스피커(300)에 접하는 면에 형성되어, 제 2 스피커(300)에서 출력되는 음향을 수음하는 음향수음구(510), 일측에 형성되어 음향출력구(150)와 연결되는 음향배출구(520) 및 상기 음향수음구와 음향배출구를 연결하여 제 2 스피커(300)에서 출력되는 음향의 이동경로를 제공하는 음향이동통로(530)가 마련된다.

도 3-도 5에 따르는 본 발명의 실시예에 따르면, 음향 필터(500)는 외측 프레임(500OF)과 내측 프레임(500IF)을 포함하여 마련되며, 외측 프레임(500OF)은 음향 필터(500)의 외주면 중 일부가 외측 방향으로 음향배출구(520)를 가지도록 연장형성되어 웨이브 가이드(140)에 형성된 음향출력구(150)와 연결된다.

외측 프레임(500OF)의 내주면에서 내측으로 연장형성되는 내측 프레임(500IF)이 마련되되, 외측 프레임(500OF)의 내주면과 내측 프레임(500IF)의 외주면 사이의 소정의 간격을 가지도록 마련되어 소정의 음향이동통로(530)가 음향 필터(500)의 중심에 형성된 음향수음구(510)와 연결되도록 한다.

이때, 음향이동통로(530)는 하우징(100) 내에 수용공간과 분리되어 마련되는 것이 바람직하다.

음향 필터(500)의 구조는 제 2 스피커(300)에서 출력되는 음향을 특정 주파수 대역을 어느 정도로 감쇠시킬 것인지에 따라 달라질 수 있다.

외측 프레임(500OF)의 내주면과 내측 프레임(500IF)의 외주면 사이의 간격, 즉 음향이동통로(530)의 너비는 실시하기에 따라 달라질 수 있다.

또한, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 음향이동통로(530)는 제한된 공간 내에서 음향이동통로(530)의 길이를 최대로 마련될 수 있도록 일부 구간이 나선형으로 마련되고 있으나, 제 2 스피커(300)가 출력하고자 하는 음향의 특성에 따라 음향이동통로(530)가 다양하게 변경될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 음향이동통로(530)의 총 길이(L2)는 음향수음구(510)에서 음향배출구(520)까지의 직선거리의 길이(L1)보다 더 길게 마련되고 있다.

일반적으로, 고음역의 음향(즉, 진동수가 약 10kHz 이상의 음파)은 저음역의 음향(진동수가 약 5 kHz 미만의 음파)에 비해 기구적 구조에 의한 감쇠(Damping)가 크게 이루어지며, 제 2 스피커(300)에서 출력되는 음향이 음향이동통로(530)를 통과함에 따라 고음역대의 음향이 감쇠되는 효과가 있음을 이는 도 6에 도시된 주파수 응답 특성에서 확인할 수 있다.

따라서, 제 1 스피커(200) 및 제 2 스피커(300)에서 출력되는 음향의 음역대 구분을 캐패시터, 저항 등의 전기 소자를 이용한 종래의 필터 대신에, 본 발명의 음향 필터(500)를 사용함으로써 상기 전기 소자에 의해서 주파수 응답 특성의 변화, 음향의 위상 변화, 음 손실에 따른 음질 열화 등이 발생하지 않는다.

본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 하우징
110 : 상부 몸체
111 : 상부 덮개
120 : 하부 몸체
121 : 단턱
130 : 홀더
140 : 웨이브 가이드
141 : 이어 피스
200 : 제 1 스피커
300 : 제 2 스피커
400 : 회로 기판
500 : 음향 필터
500OF : 외측 프레임
500IF : 내측 프레임
510 : 음향수음구
520 : 음향배출구
530 : 음향이동통로

Claims (6)

1. 하이브리드 이어폰으로서,
   내부에 수용공간을 가지며, 음향을 외부로 출력시키기 위한 음향출력구가 형성된 하우징;
   상기 하우징의 수용공간에 수용되며, 전기적 신호를 음향으로 변환하여 출력하는 제 1 스피커 ― 상기 제 1 스피커는 밸런스드 아마추어(Balanced Armature) 드라이버 유닛임 ―;
   상기 하우징의 수용공간에 수용되며, 전기적 신호를 음향으로 변환하여 출력하는 제 2 스피커 ― 상기 제 2 스피커는 다이나믹 드라이버(Dynamic Driver) 유닛임 ―;
   상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커에 전기적 신호를 제공하는 회로기판; 및
   상기 제 2 스피커의 고음역대 음향을 감쇠시키기 위하여 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향을 상기 음향출력구로 보내는 음향 필터;를 포함하며,
   상기 음향필터는 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향의 이동거리를 증가시킨 후, 상기 음향출력구로 보내기 위한 음향이동통로를 가지고,
   상기 음향 필터는,
   상기 제 2 스피커에 접하는 면에 형성되어, 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향을 수음하는 음향수음구; 및
   일측에 형성되어 상기 음향출력구와 연결되는 음향배출구;
   를 포함하며, 상기 음향이동통로는 상기 음향수음구와 상기 음향배출구를 연결하여 상기 제 2 스피커에서 출력되는 음향의 이동경로를 제공하며,
   상기 음향 필터는,
   외주면 중 일부가 외측 방향으로 연장형성되어 상기 음향출력구와 연결되는 상기 음향배출구가 형성된 외측 프레임; 및
   상기 외측 프레임의 내주면에서 내측으로 연장형성되되, 상기 외측 프레임의 내주면과의 소정의 간격을 가지도록 마련되고, 상기 음향수음구가 형성되어, 상기 음향수음구와 연결되는 상기 음향이동통로가 마련되는 내측 프레임;을
   포함하며,
   상기 외측 프레임과 상기 내측 프레임은 동일 평면 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이어폰.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 음향이동통로의 총 길이는 상기 음향수음구에서 상기 음향배출구까지의 직선거리의 길이보다 더 길게 마련되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이어폰.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images