KR101712756B1

KR101712756B1 - 정전형 변환기를 가지는 이어폰

Info

Publication number: KR101712756B1
Application number: KR1020157008440A
Authority: KR
Inventors: 로저 스티븐 3세 그리니프
Original assignee: 슈레 애쿼지션 홀딩스, 인코포레이티드
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2017-03-06
Also published as: TWI544806B; US20140064510A1; EP2893716A1; EP2893716B1; TW201412139A; JP2015531557A; JP6006877B2; KR20150052218A; CN104756522A; US9210497B2; CN104756522B; WO2014039180A1

Abstract

클로즈드백 하우징(102), 외이도를 음향적으로 밀봉하기 위한 슬리브(108), 및 정전형 변환기(214)를 가지는 정전형 이어폰이 제공된다. 클로즈드백 하우징은 외이도를 향한 음향의 음향적 전송을 위한 노즐(106)을 포함할 수 있고 슬리브(108)는 노즐(106)에 분리가능하게 부착될 수 있다. 정전형 변환기(214)는 전도층을 갖는 다이아프램(308), 고정자 판들(304A, 304B), 및 다이아프램(308)의 전도층과 전기적으로 접촉된 다이아프램 고리들(402A, 402B)을 포함할 수 있다. 고정자 판들(304A, 304B)은 외부 환형 전도부 및 중심 전도부를 포함할 수 있다. 외부 환형부는 바이어스 전압 및 다이아프램 고리들(402A, 402B)과 전기적으로 접촉될 수 있다. 중심 전도부는 유전층을 가질 수 있고, 오디오 신호와 전기적으로 접촉될 수 있다. 고정자 판들(304A, 304B) 및 다이아프램(308)은 다이아프램 고리들(402A, 402B)에 의해 서로 떨어져 있을 수 있다. 증폭기는 이어폰에 바이어스 전압과 오디오 신호를 제공할 수 있다.

Description

정전형 변환기를 가지는 이어폰{EARPHONE WITH ELECTROSTATIC TRANSDUCER}

<관련 출원에 대한 상호 참조>

본 출원은 2012년 9월 6일에 출원된 미국 특허 출원 제13/605,656호의 우선권을 주장하며, 상기 출원서의 내용은 본원에 참조에 의해 완전하게 포함된다.

<기술분야>

본 출원은 일반적으로 정전형 이어폰(electrostatic earphone)에 관한 것이다. 구체적으로 본 출원은 클로즈드백 하우징(closed-back housing), 외이도(ear canal)를 음향적으로 밀봉(acoustically sealing)하기 위한 슬리브 및 정전형 변환기를 가지는 이어폰에 관한 것이다.

스피커들(loudspeakers)과 헤드폰들(headphones)은 한 쌍의 전도성 고정자 판들(conductive stator plates) 사이에 위치된 장력형 저질량 전도성 다이아프램(tensioned conductive low-mass diaphragm)을 포함하는 음향 재생용 정전형 변환기를 활용할 수 있다. 작은 에어 갭들(air gaps)이 고정자 판들과 다이아프램 사이에 존재할 수 있고, 다이아프램은 고정판들에 대하여 정지되어 있는 전하(stationary charge)를 가질 수 있다. 만약 고정자 판들에 신호가 인가되지 않으면, 다이아프램은 정적(static)일 수 있고 고정자 판들 사이의 중앙에 머무를 수 있다. 동일 크기의 역상(opposite-phase) 오디오 신호들이 고정자 판들에게 인가될 때, 알짜 힘 불균형(net force imbalance)이 다이아프램에 걸쳐 생성될 수 있고, 이는 다이아프램을 변위(displaces)시킨다. 이어서, 다이아프램에 인접한 공기가 변위되어, 오디오 신호들에 대응하는 음향을 생성할 수 있다.

그 결과, 정전형 변환기를 사용하는 스피커들 및 헤드폰들은 가동 코일 변환기들(moving coil transducers)을 가지는 스피커들 및 헤드폰들에 비해, 매우 낮은 고조파 왜곡(harmonic distortion), 최대 대역폭 주파수 응답(full bandwidth frequency response), 및 고충실도(high fidelity)의 음향 재생을 가질 수 있다. 정전형 변환기들은 다이아프램의 비교적 적은 질량, 및 푸쉬-풀, 일정 전하 정전형 구동(push-pull, constant charge electrostatic drive)으로 인해 이러한 특성들을 가질 수 있다. 특히, 낮은 고조파 왜곡은 다이아프램 상의 거의 일정한 바이어스 전하(bias charge) 및 푸쉬-풀 정전형 구동으로 인한 것일 수 있다. 그러나, 정전형 변환기로 충분하고 허용가능한 음향 출력을 발생시키기 위해서는, 다이아프램을 바이어스시키기 위해, 그리고 오디오 신호들을 위해 높은 전압이 필요할 수 있다. 정전형 변환기를 가지는 스피커들 및 헤드폰들의 청취자들은 이용되는 고전압으로 인한 전기 쇼크와 발화의 가능성으로부터 충분히 보호될 필요가 있을 수 있다.

헤드폰들은 헤드폰들에 내장된 변환기의 유형과 관계없이, 클로즈드백 유형 또는 오픈백(open-back) 유형일 수 있다. 특정 청취자가 오픈백 헤드폰을 사용할지 아니면 클로즈드백 헤드폰을 사용할지는 청취자의 개인적 취향들과 용도에 기반할 수 있다. 오픈백 헤드폰들은 주변 환경에 개방된 후면들을 가진 하우징들을 가질 수 있고, 이는 주변 음향이 헤드폰들 내로 들어오는 것을 허용하고 또한 헤드폰들로부터의 음향이 주변 환경으로 새어나가는 것을 허용할 수 있다. 오픈백 헤드폰들에서 재생되는 음향은 일반적으로 클로즈드백 헤드폰들에 비해 증가한 심도(depth of field)를 가지므로 더 자연스럽다고 여겨진다. 그러나, 오픈백 헤드폰들은 녹음 용도로는 보통 사용되지 않는데, 이는 헤드폰으로부터의 음향이 녹음 마이크들에 의해 녹음될 수도 있기 때문이다. 그에 반해서, 클로즈드백 헤드폰들은 주변 환경에 대해 폐쇄된 후면들을 가진 하우징들을 가질 수 있고, 이는 헤드폰들 내로 들어오는 주변 소음을 차단할 수 있고, 또한 헤드폰들로부터 주변 환경으로 새어나갈 수 있는 음향의 양 또한 줄일 수 있다. 클로즈드백 헤드폰들은 보통 스튜디오 모니터링(studio monitoring)과 녹음 용도로 쓰일 수 있다.

이어폰들은 청취자의 외이도 내에 삽입할 수 있는 유형의 헤드폰이다. 귀 위에 배치되는 헤드폰들 또는 외이(outer ear)에 배치되는 이어버드들(earbuds)에 비해, 이어폰들은 그들의 외이도 속의 배치 및 음향적으로 밀봉하는 슬리브들의 사용으로 인해 보다 나은 잡음 격리를 제공할 수 있다. 정전형 변환기들을 가지는 전형적인 이어폰들은 오픈백 유형일 수 있다. 그러나, 전문 음악가들 및 연주자들과 같은 일부 청취자들은, 특히 이어폰들을 인-이어 모니터(in-ear monitor)로서 사용할 때, 녹음 용도에서 음향 누출(leakage)을 방지하고 주변 소음을 차단하기 위해 클로즈드백 이어폰들을 선호할 수 있다.

따라서, 이러한 음향 재생과 안전 문제를 해결하는 이어폰에 기회가 있다. 특히, 사용된 고전압으로 인한 전기 쇼크로부터 청취자를 적절하게 보호하고, 고충실도 음향 재생이 가능하고, 주변 소음을 차단하는, 정전형 변환기를 가지는 클로즈드백 이어폰에 기회가 있다.

실시예에서, 이어폰 조립체(earphone assembly)는 음향을 외이도에 음향적 전송(acoustic transmission)하기 위한 노즐(nozzle)을 가지는 클로즈드백 하우징, 외이도를 음향적으로 밀봉하기 위해 노즐의 외부에 분리가능하게 부착된(removably attached) 슬리브 및 하우징 내에 장착된 정전형 변환기를 포함할 수 있다. 정전형 변환기는 전도층(conductive layer)을 가지는 다이아프램, 다이아프램의 대응되는 측면들과 각각 접촉하는 한 쌍의 다이아프램 고리들(diaphragm rings) 및 한 쌍의 고정자 판들을 포함할 수 있다. 다이아프램 고리들 중 적어도 하나는 다이아프램의 전도층에 전기적으로 접촉될 수 있다. 고정자 판들의 쌍 중의 각각의 고정자 판은 DC 바이어스 전압 및 다이아프램 고리에 전기적으로 접촉하는 외부 환형 전도부(outer annular conductive portion), AC 오디오 신호와 전기적으로 접촉하는 중심 전도부(central conductive portion) 및 다수의 구멍들(holes)을 포함할 수 있다. 중심 전도부는 유전층(dielectric layer)을 가질 수 있다. 고정자 판들의 쌍과 다이아프램은 다이아프램 고리들의 쌍에 의해 떨어져 있을 수 있다. DC 바이어스 전압과 AC 오디오 신호가 공급될 경우, 다이아프램은 고정자 판들 내의 복수의 구멍들과 노즐을 통해 청취자의 외이도로 출력되는 음향을 발생시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 이어폰 시스템은 음향을 외이도에 음향적 전송하기 위한 노즐을 가지는 클로즈드백 하우징, 외이도를 음향적으로 밀봉하기 위해 노즐의 외부에 분리가능하게 부착된 슬리브, 하우징 내에 장착된 정전형 변환기, 및 증폭기(amplifier)를 포함할 수 있다. 정전형 변환기는 전도층을 가지는 다이아프램, 다이아프램의 대응되는 측면들과 각각 접촉하는 한 쌍의 다이아프램 고리들 및 한 쌍의 고정자 판들을 포함할 수 있다. 다이아프램 고리들 중 적어도 하나는 다이아프램의 전도층에 전기적으로 접촉될 수 있다. 고정자 판들의 쌍 중의 각각의 고정자 판은 DC 바이어스 전압 및 다이아프램 고리에 전기적으로 접촉하는 외부 환형 전도부, AC 오디오 신호와 전기적으로 접촉하는 중심 전도부 및 복수의 구멍들을 포함할 수 있다. 중심 전도부는 유전층을 가질 수 있다. 증폭기는 전력원으로부터 DC 바이어스 전압을 발생시키기 위한 바이어스 전압 공급 회로(bias voltage supply circuit), 및 증폭기가 수신한 오디오 입력 신호로부터 AC 오디오 신호를 발생시키기 위한 오디오 신호 증폭회로(audio signal amplifier circuit)를 포함할 수 있다. 고정자 판들의 쌍과 다이아프램은 다이아프램 고리들의 쌍에 의해 떨어져 있을 수 있다. DC 바이어스 전압과 AC 오디오 신호가 공급될 경우, 다이아프램은 고정자 판들 내의 복수의 구멍들과 노즐을 통해 청취자의 외이도로 출력되는 음향을 발생시킬 수 있다.

추가의 실시예에서, 이어폰 조립체는 음향을 외이도에 음향적 전송하기 위한 노즐을 가지는 클로즈드백 하우징, 외이도를 음향적으로 밀봉하기 위해 노즐의 외부에 분리가능하게 부착된 슬리브, 및 하우징 내에 장착된 정전형 변환기를 포함할 수 있다. 정전형 변환기는 전도층을 가지는 다이아프램, 다이아프램의 대응되는 측면들과 각각 접촉하는 한 쌍의 다이아프램 고리들, 및 다이아프램 고리들과 접촉하는 한 쌍의 고정자 판들을 포함할 수 있다. 다이아프램 고리들 중 적어도 하나는 다이아프램의 전도층에 전기적으로 접촉될 수 있다. 고정자 판들의 쌍 중의 각각의 고정자 판은 AC 오디오 신호와 전기적으로 접촉하는 전도부, 및 복수의 구멍들을 포함할 수 있다. 중심 전도부는 영구적인 전하를 가지는 일렉트릿 층(electret layer)을 가질 수 있다. 고정자 판들의 쌍과 다이아프램은 다이아프램 고리들의 쌍에 의해 떨어져 있을 수 있다. AC 오디오 신호가 공급될 경우, 다이아프램은 고정자 판들 내의 복수의 구멍들과 노즐을 통해 청취자의 외이도로 출력되는 음향을 발생시킬 수 있다.

이러한 것들과 그 외의 실시예들, 및 다양한 태양 및 치환은 발명의 원리가 이용될 수 있는 다양한 방식들을 보여주는 실례가 되는 실시예들을 제시하는 이후의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 더욱 완전히 이해되고 자명해질 것이다.

도 1은 일부 실시 예들에 따른 정전형 이어폰.
도 2는 일부 실시예들에 따른 정전형 이어폰의 분해도.
도 3은 일부 실시예들에 따른 정전형 이어폰 내의 정전형 변환기의 평면도.
도 4는 일부 실시예들에 따른 정전형 이어폰 내의 정전형 변환기의 정면도.
도 5는 일부 실시예들에 따른 정전형 이어폰 내의 정전형 변환기의 도 3의 선 5-5를 따라 취한 단면도.
도 6은 일부 실시예들에 따른 정전형 이어폰 내의 정전형 변환기의 고정자 판의 도면.
도 7은 일부 실시예들에 따른 정전형 이어폰의 도 1의 선 7-7을 따라 취한 단면도.
도 8은 일부 실시예들에 따른 정전형 이어폰 시스템의 블록도.

이하의 설명에서는 본 발명의 원리에 따라 본 발명의 하나 이상의 특정한 실시예들을 기술하고, 설명하고 예시한다. 이러한 설명은 본 발명을 여기에 기술된 실시예들로 제한하기 위해 제공되는 것이 아니라, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 이론들을 이해하고, 그리고 그러한 이해를 바탕으로, 여기에 기술된 실시예들뿐만 아니라, 이러한 이론들에 따라 떠오를 수 있는 또 다른 실시예들을 실시할 수 있게 하는 방식으로, 본 발명을 설명하고 알려주기 위한 것이다. 발명의 범위는 문자 그대로(literally), 또는 균등론에 의해, 첨부된 특허청구의 범위에 속할 수 있는 모든 실시예들을 포함하도록 의도된다.

상세한 설명 및 도면들에서, 비슷하거나 실질적으로 유사한 요소들은 동일한 참조 번호들로 표지될 수 있다는 점을 주의해야 한다. 그러나 때때로, 예를 들면 다른 번호들로 표지함으로써 더 명확한 기술이 가능한 경우에는, 이러한 요소들은 다른 번호들로 표지될 수 있다. 추가로, 명세서에 제시된 도면들은 반드시 정확한 배율로 표현된 것은 아니고, 몇몇 경우에서는 특정한 특징을 더욱 명확히 묘사하기 위해 비율들이 과장될 수 있다. 이러한 표지 방법(labeling)과 표현 방식(drawing practice)은 반드시 잠재적인 실질적 목적(underlying substantive purpose)을 시사하는 것은 아니다. 위에 언급된 바와 같이, 상세한 설명은 전체로서 받아들여지며, 여기에 교시되고, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자가 이해한 대로의 발명의 이론에 따라 해석되도록 의도된다.

도 1은 정전형 변환기를 둘러싸는 클로즈드백 하우징(102), 및 이어폰(100)을 증폭기에 전기적으로 접속하기 위한 케이블 조립체(104)를 포함할 수 있는 정전형 이어폰(100)을 도시한다. 클로즈드백 하우징(102)은 이어폰(100)에 의해 발생된 음향을 청취자의 외이도에 전송할 수 있는 노즐(106)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같은 이어폰(100)은 청취자의 오른쪽 귓속에 사용되도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 이어폰(100)은 노즐(106) 및 다른 관련된 구성요소들의 배향(orientation)을 변경함으로써 청취자의 왼쪽 귓속에서의 사용을 위해 구성될 수 있다. 하우징(102) 및 노즐(106)은 비전도성 물질, 예를 들어 플라스틱{예를 들면 폴리카보네이트/아크릴로니트릴 부타딘스티렌(PC/ABS)} 또는 다른 적합한 물질로 이루어질 수 있다. 이어폰(100)은 이하에 상세하게 더 설명되는 바와 같이, 오디오 신호에 따라 음향을 발생시키기 위한 정전형 변환기(214)를 포함할 수 있다. 이어폰(100)은 개인적 청취, 녹음된 음악의 믹싱과 마스터링(mixing and mastering), 연주자에 의한 스테이지 모니터링 및 기타 사용과 같은 용도들에 사용될 수 있다.

케이블 조립체(104)는 청취자의 귀 위에 얹을 수 있도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 케이블 조립체(104)는 한 쪽 단부에서 증폭기와의 연결을 위한 5-핀 커넥터(five-pin connector)(도시되지 않음)를 갖고서 종단되는(terminated) 실린더형 5-전도체 케이블(cylindrical five-conductor cable)일 수 있다. 케이블 조립체(104)의 지름은 예를 들어 0.15"보다 작을 수 있다. 케이블 조립체(104)는 저정전용량(low capacitance)(예를 들면 20pF/ft미만)일 수 있고, 고전압 사용과 기계적 견고성(robustness)을 위해 적합한 절연 내력(dielectric strength)을 가질 수 있다. 케이블 조립체(104)는 두 개의 3-전도체 케이블들이 왼쪽 및 오른쪽 이어폰(100)에서 종단될 수 있도록 Y-접합(Y-junction)(도시되지 않음)으로 나뉠 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 3-전도체 케이블들 중 하나가 이어폰(100)에 연결되어 표시되어 있다. 케이블 조립체(104) 내에 있는 5개의 전도체들은 각각 DC 바이어스 전압, 및 AC 오디오 신호의 성분들, 예를 들면 우 채널 양극성(positive polarity), 우 채널 음극성(negative polarity), 좌 채널 양극성 및 좌 채널 음극성을 반송(carry)할 수 있다. 예를 들면, DC 바이어스 전압은 600V일 수 있고, AC 오디오 신호의 피크(peak) 값은 200V일 수 있다. 일부 실시예들에서, AC 오디오 신호들의 피크 값은 300V 또는 다른 전압 값일 수 있다. 케이블 조립체(104)는 케이블 조립체(104)가 구부러지고/거나 꼬여질 때 완화작용(relief)이 있도록, 이어폰(100)과의 계면에 가요성의 오버몰드(flexible overmold)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 케이블 조립체(104)는 플랫 리본 케이블(flat ribbon cable) 또는 기타 적합한 구조를 가진 케이블일 수 있다.

슬리브(108)는 슬리브(108)가 청취자의 외이도를 주변환경으로부터 음향적으로 밀봉할 수 있도록 노즐(106)에 부착될 수 있다. 슬리브(108)는 이어폰(100) 내의 정전형 변환기(214)로부터의 음향의 유일한 음향적 경로가 노즐(106)을 통해 청취자의 외이도까지 이어질 것을 보장한다. 슬리브(108)는 발포체(foam), 젤(gel), 고무, 실리콘 또는 다른 적합한 물질로 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 슬리브(108)는 매끄러운(smooth) 표면을 갖지만, 슬리브(108)의 일 실시예는 하나 이상의 플랜지(flanges)를 포함할 수 있다. 슬리브(108)는 또한 청취자의 외이도로부터 이어폰(100)의 음질을 떨어뜨릴 수 있는 오염 물질과 귀지가 축적되는 것으로부터 노즐(106)을 보호하기 위해 귀지 방지 장치(wax guard)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 노즐(106)은 노즐(106)의 단부에서, 예를 들면 15lb를 초과하는 압괴력(crushing force)이 노즐(106)의 축에 수직한 방향으로 인가되는 경우 하우징(102)에서 분리될 수 있도록(break away) 설계될 수 있다.

도 2는 도 1의 정전형 이어폰(100)의 분해도를 도시한다. 케이블 조립체(104)가 DC 바이어스 전압, 양극성 오디오 신호, 음극성 오디오 신호를 반송하기 위한 3개의 전도체들(202)과 함께 도시되어 있다. 이어폰(100)의 하우징(102)의 인터페이싱을 위한 케이블 조립체(104)의 결합부(mating portion)(204) 또한 도시되어 있다. 하우징(102)은 후면 이어피스 하우징(206)(rear earpiece housing) 및 전면 이어피스 하우징(208)을 포함하는 외부 하우징을 포함할 수 있다. 후면 이어피스 하우징(206) 및 전면 이어피스 하우징(208)은 적합한 결합 표면들(mating surfaces)을 사용하여 서로 결합하도록 구성될 수 있다. 전면 이어피스 하우징(208)은 앞에서 기술한 바와 같이 노즐(106)을 포함할 수 있다. 후면 이어피스 하우징(206) 및 전면 이어피스 하우징(208)은 나사들(threads), 접착제, 에폭시(epoxy) 및/또는 초음파 용접(ultrasonic welds)에 의해 기계적으로 결합될 수 있다.

하우징(102)은 또한 후면 용적(rear volume)(210) 및 전면 용적(front volume)(212)을 포함하는 내부 하우징을 포함할 수 있다. 후면 용적(210) 및 전면 용적(212)은 적합한 결합 표면들을 이용해 서로 결합하도록 구성될 수 있다. 음향을 발생시키는 정전형 변환기(214)는 내부 하우징 내에 장착되어 있을 수 있다. 내부 하우징은 외부 하우징 내에 장착되어 있을 수 있다. 후면 이어피스 하우징(206)과 전면 이어피스 하우징(208) 내부의 특징부들(features)은 제조 동안 내부 하우징을 외부 하우징 내에 장착하는 데 도움이 될 수 있다. 외부 하우징과 내부 하우징의 구성요소들은 PC/ABS, 가요성의 중합체 오버몰드, 견고한 중합체 케이스(hard polymer case), 중합체 파이버 백(polymer fiber bag), 또는 직조 파이버 백(woven fiber bag)과 같은 비 전도성 물질로 제조될 수 있다. 외부 하우징 내에 장착된 내부 하우징을 하우징(102)으로서 활용함으로써, 청취자는 정전형 변환기(214)로부터 두 개의 층에 의해 절연될 수 있다. 그에 따라서, 외부 하우징이 예를 들어 압괴력에 의해 고장나는 경우에도, 내부 하우징이 여전히 청취자를 정전형 변환기(214)로부터 절연시킬 수 있다. 정전형 변환기(214)는 아래에 상세하게 더 설명된다.

후면 용적(210)은 음향 포트(acoustic port)(216), 및 후면 용적(210) 내부에서 음향 포트(216) 위에 장착된 저항 스크린(resistance screen)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 저항 스크린은 다공(porous)일 수 있고, 후면 공간(210)의 내부 곳곳에 접착제를 사용하여 장착될 수 있다. 음향 포트(216) 및 저항 스크린은 이어폰(100)의 저 주파수 응답(예를 들면 1kHz 미만)을 조율(tune)하기 위해 후면 용적(210)으로부터 후면 이어피스 하우징(206) 내로의 음향적 임피던스(acoustical impedance)를 설정하는 데 도움을 줄 수 있다. 소수성(hydrophobic)인 음향 댐퍼(acoustic damper)(220)는 습기에 저항하고, 노즐(106) 외부로부터의 물질들의 삽입을 물리적으로 차단하는 것을 목적으로 하여 노즐(106) 내부에 장착될 수 있다. 예를 들어, 댐퍼(220)는 "캔(can)" 댐퍼, 전기 주조된 스크린(electroformed screen), 폴리에스테르(polyester), 또는 노즐(106)에 부착되거나 삽입될 수 있는 구멍들이 뚫린 에칭된 금속 단편(etched metal piece)일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 댐퍼(220)는 전면 이어피스 하우징(208) 내부에 장착될 수 있다.

도 2의 분해도에 정전형 변환기(214)가 도시되어 있다. 정전형 변환기(214)는 내부 하우징의 후면 용적(210) 및 전면 용적(212) 내에 장착될 수 있다. 정전형 변환기(214)는 고정자 판들 사이에 위치된 다이아프램(308)을 변위 및 편향(deflect)시키는 동일 크기의 역상 오디오 신호들이 한 쌍의 고정자 판들(304A, 304B)에 인가될 때 음향을 발생시킬 수 있다. 그러면, 다이아프램(308)은 오디오 신호들에 따른 음향을 발생시키기 위해 공기를 변위시킨다. 각 고정자 판들(304A, 304B)은 다이아프램(308)에 의해 발생된 음향의 음향 전송을 허용하기 위한 구멍들을 포함할 수 있다. 발생된 음향은 고정자 판들(304A, 304B)의 구멍들 및 노즐(106)을 통해 청취자의 외이도로 출력될 수 있다.

이어폰(100)의 클로즈드백 성질로 인해, 정전형 변환기(214) 내의 다이아프램(308)의 움직임은 내부 하우징의 후면 공간(210) 및 전면 공간(212)에 의해서 생성된 내부 공동(internal cavity)의 강성(stiffness)에 의해 좌우될 수 있다. 오픈백 유형의 정전형 이어폰들에 비해 내부 공동이 상대적으로 작기 때문에, 다이아프램(308)의 변위는 상대적으로 작다. 오픈백 유형의 정전형 이어폰 내에서의 다이아프램의 변위는 다이아프램의 작은 질량 및 높은 기본 공명 주파수로 인해 저 주파수에서의 다이아프램의 강성에 의해 주로 제어된다. 그러나, 이어폰(100)을 사용하는 청취자의 경우에는, 슬리브(108)가 청취자의 외이도를 주변 환경으로부터 음향적으로 격리시키기 때문에 음향 공간(acoustic space)은 외이도로 제한된다. 그에 따라서, 내부 공동의 강성이 다이아프램(308)의 움직임을 좌우할 수 있긴 하지만, 오픈백 유형의 정전형 이어폰들에 비해 다이아프램(308)의 적은 변위만으로도 적절한 음압 레벨(sound pressure levels)을 달성할 것이므로, 이러한 강성은 관용할 수 있다.

밀봉 가스켓들(sealing gaskets)(302A, 302B)은 정전형 변환기(214)를 이어폰(100)의 내부 하우징 내에 장착하는 데 도움을 주기 위해 고정자 판들(304A, 304B)의 대응되는 외향 면들(outer-facing sides)에 접착될 수 있다. 고정자 판들(304A, 304B)의 외향 면들은 케이블 조립체(104)의 전도체들(202)과의 전기적 접속을 위한 하나 이상의 접촉부들(310) 또한 포함할 수 있다. 다이아프램 고리들(402A, 402B)은 고정자 판들(304A, 304B)의 다이아프램측 면들(diaphragm-facing sides)과 다이아프램(308) 사이에 각각 배치될 수 있다. 아래에서 상세하게 더 설명되는 바와 같이, 전도체들(202) 중 하나에 반송되는 DC 바이어스 전압은 접촉부(310), 고정자 판들(304A, 304B)의 외부 환형 전도부 및 다이아프램 고리들(402A, 402B) 중 하나 이상을 통해 다이아프램(308)에 제공될 수 있다.

도 3은 도 1의 정전형 이어폰(100) 내에 장착될 수 있는 정전형 변환기(214)의 평면도를 도시한다. 밀봉 가스켓(302)은 고정자 판(304)에 접착될 수 있고, 예를 들어 폐포형 발포체(closed-cell foam), 실리콘 고무(silicone rubber) 또는 중합체로 제조될 수 있고, 밀봉 가스켓(302)을 고정자 판(304)에 접착시키기 위해 한 면에 접착제를 가질 수도 있다. 고정자 판들 중 하나(304)가 도 3의 정전형 변환기(214)의 평면도에 표시되어 있고, 구체적으로, 고정자 판(304)의 외향 면을 표시하고 있다. 고정자 판(304)의 외향 면은 내부 하우징의 후면 용적(210) 또는 전면 용적(212)을 향할 수 있다.

고정자 판(304)은 탭 부분(tab portion)(312)과 원형 부분(circular portion)(314)을 포함할 수 있다. 탭 부분(312)은 고정자 판(304)을 케이블 조립체(104)를 통해 증폭기에 전기적으로 접속하기 위한 접촉부들(310A, 310B)을 포함할 수 있다. 케이블 조립체(104)의 전도체들(202)은 DC 바이어스 신호 및 AC 오디오 신호를 반송하기 위해 접촉부들(310)에 솔더링되거나 다른 방법으로 전기적으로 접속될 수 있다. 고정자 판(304)의 원형 부분(314)은 다이아프램(308)에 의해 발생된 음향의 음향적 전송을 허용하는 하나 이상의 도금되지 않은 관통 구멍들(non-plated through holes)(306)을 포함할 수 있다. 고정자 판들(304)은 아래에 더 기술되는 바와 같이, 선택적 전도성 표면들(selectively conductive surfaces)을 생성하기 위해, 에칭된 구리 층들을 가지는 에폭시 적층판(epoxy laminate), 예를 들어 FR4로 제조된 인쇄 회로 기판들(printed circuit boards)일 수 있다. 특히, 도 3에 도시된 고정자 판(304)의 외향 면은, 접촉부들(310)을 제외하고 비전도성일 수 있다.

고정자 판(304)의 다이아프램측 면은 도 6에서 더 상세하게 도시되고, 다이아프램 고리(402)와 다이아프램(308)을 향할 수 있다. 고정자 판(304)의 다이아프램측 면은 외부 환형 전도부(602)와 중심 전도부(604)를 포함할 수 있다. 고정자 판(304)의 다이아프램측 면의 나머지는 비전도성일 수 있다. 접촉부(310A)는 예를 들어 케이블 조립체(104)의 전도체(202)를 통해 증폭기의 DC 바이어스 전압에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 접촉부(310A)는 트레이스(trace)(606A)를 통해 외부 환형 전도부(602)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 방법으로, DC 바이어스 전압은 접촉부(310A), 트레이스(606A) 및 외부 환형 전도부(602)를 경유하여 다이아프램 고리(402)를 통해 다이아프램(308)에 공급될 수 있다.

접촉부(310B)는 예를 들어 케이블 조립체(104)의 다른 전도체(202)를 통해, 증폭기로부터 AC 오디오 신호에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 접촉부(310B)는 트레이스(606B)를 통해 중심 전도부(604)에 전기적으로 접속될 수 있다. 중심 전도부(604)는 DC 바이어스 전압과 AC 오디오 신호의 고전압을 견뎌내기에 충분한 절연 내력을 가지는 절연성 유전층, 예를 들어 드라이 필름 솔더마스크(dry-film soldermask)로 코팅된 구리 층일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 외부 환형 전도부(602)를 제외한 고정자 판(304)의 전체 다이아프램측 면은 절연성 유전층으로 코팅될 수 있다. 절연성 유전층은 정전형 변환기(214)의 동작 동안 다이아프램(308)이 편향될 때 다이아프램(308)과 고정자 판(304) 사이에 물리적 접촉이 생기는 경우, 다이아프램(308)과 고정자 판(304) 사이의 단락(short circuit)을 예방할 수 있다. 절연성 유전층은 또한 다이아프램(308)과 고정자 판(304) 사이에 물리적 접촉이 생길 경우 다이아프램(308) 내의 구멍의 생성을 예방할 수 있다. 추가로, 정전형 변환기(214)의 민감성(sensitivity)은 고정자 판(304)을 절연성 유전층으로 코팅함으로써 조정될(tailored) 수 있다. 특히, 유전층의 유전율 및/또는 두께는 정전형 변환기(214)의 민감성을 결정할 수 있다. 고정자 판(304) 위의 절연성 유전층의 두께는 고정자 판(304)과 다이아프램(308) 사이의 간격보다 작을 수 있다.

또 다른 실시예에서, 고정자 판(304)의 다이아프램측 면은 일렉트릿 층, 예를 들어 FEP(fluorinated ethylene propylene) 및/또는 PTFE(polytetrafluoroethylene)로 코팅될 수 있다. 일렉트릿 층은 다이아프램(308)에 DC 바이어스 전압을 공급하는 대신에, 정전형 변환기(214)를 바이어스하기 위한 표면 전하 분포를 가질 수 있다. 이 실시예에서는 다이아프램(308)이 DC 바이어스 전압에 접속되어 있지 않으나, 다이아프램(308)은 예를 들어 큰 저항값을 가지는 저항을 통해, 또는 다이아프램(308)이 차동(differential) AC 오디오 신호들 사이의 중간에서 바이어스될 수 있도록 하는 차동 AC 오디오 신호들 사이의 저항 분배기(resistive divider)를 통해 접지(ground)에 전기적으로 접속될 수 있다. 다이아프램(308)은 전술된 바와 유사하게 접촉부(310A), 트레이스(606A), 외부 환형 전도부(602) 및 다이아프램 고리(402)를 통해 전기적으로 접속될 수 있다.

고정자 판(304)이 인쇄 회로 기판(PCB)일 수 있기 때문에, 접촉부들(310A, 310B)은 PCB의 하나의 층(예를 들어, 외향 면)에 존재할 수 있고, 외부 환형 전도부(602)와 중심 전도부(604)가 PCB의 하나 이상의 층(예로, 다이아프램측 면)에 존재할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 또한 PCB는 다른 층들, 예를 들어 FR4 에폭시 적층판으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, FR4 에폭시 적층판 층의 후면은 드라이 필름 솔더마스크로 덮여 있을 수 있다. PCB의 층들은 본 기술분야에 알려져 있는 바와 같이 서로에게 부착 및/또는 접착될 수 있다. 접촉부들(310A, 310B)과 부분들(602, 604) 사이의 각각의 대응되는 전기적 접속들은 PCB 상의 트레이스들(606A, 606B) 및 PCB의 층들 간 적절한 비아들(vias)을 통해 이뤄질 수 있다. 그에 따라서, 도 6은 인쇄 회로 기판의 층들과 비아들을 명시적으로 도시하지 않으면서, 고정자 판(304)의 전기적 접속들과 구성의 간략한 도면을 도시하는 고정자 판(304)의 도면이다.

도 4는 정전형 변환기(214)의 정면도를 도시하고 있고, 도 5는 도 3의 5-5선을 따라 취한 정전형 변환기(214)의 단면도를 도시하고 있다. 정전형 변환기(214)는 밀봉 개스킷들(302A, 302B), 고정자 판들(304A, 304B), 다이아프램 고리들(402A, 402B) 및 다이아프램(308)을 포함할 수 있다. 정전형 변환기(214)의 구성요소들의 상대적 두께들은 도 4와 도 5에서 볼 수 있다. 전술한 바와 같이, 다이아프램(308)은 고정자 판들(304A, 304B)에 오디오 신호들이 인가될 때 음향을 발생시키기 위해 고정자 판들(304A, 304B) 사이에 위치될 수 있다. 다이아프램(308)은 다이아프램 고리들(402A, 402B)에 접착체 또는 에폭시를 사용하여 부착될 수 있다. 예를 들어, 다이아프램 고리들(402A, 402B)은 0.005" 두께일 수 있으며 스테인리스 강(stainless steel)으로 제조될 수 있다. 다이아프램 고리들(402A, 402B) 각각은 다이아프램(308)을 텐셔닝(tensioning)하고; 증폭기로부터의 DC 바이어스 신호를 접촉부(310A), 트레이스(606A) 및 외부 환형 전도부(602)를 통해 다이아프램(308)으로 전달하는 전기 접촉을 이루고; 고정자 판들(304A, 304B)과 다이아프램(308) 사이의 공간을 제공하는 목적들을 수행할 수 있다.

다이아프램(308)은 PET(polyethylene terephthalate) 또는 PPS(polyphenylene sulfide)와 같은 중합체 필름으로 제조될 수 있고, 한 면 또는 양 면에 얇은 전도성 코팅을 가질 수 있다. 예를 들어, 다이아프램(308)의 두께는 0.00008"일 수 있고, 지름이 0.33"일 수 있고, 다이아프램(308) 상의 전도성 코팅은 525 Å(angstroms)일 수 있다. 다이아프램(308)과 다이아프램 고리들(402A, 402B)의 구조물을 제조하기 위해, 에폭시가 다이아프램 고리들(402A, 402B) 상에 스크리닝될 수 있다. 다이아프램(308)을 위한 물질, 예를 들면 퇴적된(pre-deposited) 전도성 코팅을 가진 텐셔닝된 중합체 시트(tensioned polymer sheet)는, 다이아프램 고리들(402A, 402B)과 접촉할 수 있다. 에폭시가 경화된(cured) 후에, 다이아프램/다이아프램 고리 구조물은 중합체 시트로부터 제거(clear)될 수 있다.

일 실시예에서, 정전형 이어폰(100)은 하우징(102) 내에 정전형 변환기(214)와 동축으로(coaxially) 장착된 고주파 정전형 변환기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어 고주파 정전형 변환기는 5mm 이하의 지름을 가질 수 있고, 고주파 음향을 발생하도록 구성될 수 있다. 고주파 정전형 변환기는 상기 기술된 정전형 변환기(214)와 유사하게 제조될 수 있다. AC 오디오 신호들은 각 변환기의 대역폭의 극단에서 주파수들 사이의 크로스오버(crossover)가 자연스럽게 발생하도록 정전형 변환기(214)와 고주파 정전형 변환기에 병렬로 접속될 수 있다. 대안으로, 크로스오버 회로가 AC 오디오 신호들을 공급하는 증폭기 내에 통합될 수 있다. 적합한 주파수 범위를 위한 개별 AC 오디오 신호들이 케이블 조립체(104)를 통해 변환기들 각각에 전달될 수 있다.

도 7은 정전형 이어폰(100)의 도 1의 선 7-7을 따라 취한 단면도를 도시한다. 후면 이어피스 하우징(206) 및 전면 이어피스 하우징(208)을 포함한 외부 하우징이 전면 이어피스 하우징(208)의 노즐(106)과 함께 도 7에 도시되어 있다. 후면 이어피스 하우징(206) 및 전면 이어피스 하우징(208)은 결합 숄더들(mating shoulders)(702, 704)을 이용하여 서로 결합할 수 있다. 후면 용적(210)과 전면 용적(212)을 포함하는 내부 하우징 또한 도 7에 도시되어 있다. 전면 용적(212)은 정전형 변환기(214)에 의해 발생된 음향을 노즐(106)에 음향적으로 전송할 수 있는 노즐 인터페이스(706)를 포함할 수 있다.

정전형 이어폰(100)의 이중 절연(double insulating) 특징을 도 7에서 볼 수 있다. 특히, 정전형 변환기(214)는 내부 하우징{후면 용적(210) 및 전면 용적(212)으로 구성됨} 내에 장착될 수 있고, 다음으로, 내부 하우징은 외부 하우징{후면 이어피스 하우징(206) 및 전면 이어피스 하우징(208)으로 구성됨} 내에 차례대로 장착될 수 있다. 추가로, 노즐(106)이 정전형 변환기(214)에 대해 제1 각도로 배향될 수 있고, 노즐 인터페이스(706)는 정전형 변환기(214)에 대해 다른 제2 각도로 배향될 수 있다는 점을 도 7에서 볼 수 있다. 노즐(106)과 노즐 인터페이스(706)를 서로 다른 각도로 배향하는 것은 노즐(106)을 통해 삽입되는 프로브(probe) 또는 다른 외부 물질이 정전형 변환기(214)와 물리적으로 접촉하는 것을 예방할 수 있고 전기 쇼크의 가능성을 줄일 수 있다.

도 8은 정전형 이어폰 시스템(electrostatic earphone system)(800)의 블록도를 도시한다. 시스템(800)은 정전형 이어폰(100), 특히 정전형 변환기(214)를 포함할 수 있다. 앞에 기술된 바와 같이, 정전형 변환기(214)는 도 8의 간략한 도면에 도시된 바와 같이 한 쌍의 고정자 판들(304) 및 다이아프램(308)을 포함할 수 있다. 오디오 신호 증폭기(802)는 고정자 판들(304)에게 AC 오디오 신호들을 공급할 수 있고, 바이어스 전압 파워 서플라이(804)는 다이아프램(308)에 DC 바이어스 전압을 공급할 수 있다. 증폭기 장치(850)는 오디오 신호 증폭기(802) 및 바이어스 전압 파워 서플라이(804)를 포함할 수 있다. 증폭기 장치(850)는 예를 들어 케이블 조립체(104)를 통해 정전형 이어폰(100)과 통신할 수 있다. 도 8에 도시된 정전형 이어폰 시스템(800)은 하나의 이어피스 채널, 즉 좌 또는 우 채널을, 도시하고 다른 이어피스 채널은 오디오 신호 증폭기(802) 및 바이어스 전압 파워 서플라이(804)와 실질적으로 동일한 구성 및 연결들을 가질 수 있다는 점을 주의해야 한다.

동일 크기의 역상 AC 오디오 신호들은 고정자 판들(304) 사이에 위치된 다이아프램(308)의 변위를 야기하기 위해 오디오 신호 증폭기(802)로부터 고정자 판들(304)에 인가될 수 있다. 다이아프램(308)의 변위는 오디오 신호 증폭기(802)로부터 오는 AC 오디오 신호들에 따라 음향을 발생시킬 수 있다. AC 오디오 신호들은 각각 대응되는 고정자 판(304)에 전기적으로 접속된 양극성 및 음극성을 포함할 수 있다. 오디오 신호 증폭기(802) 내의 고주파 스위칭 파워 서플라이(high frequency switching power supply)는 DC 바이어스 전압을 생성할 수 있고, 증폭기 파워 서플라이는 AC 오디오 신호들의 전압이 충분하도록 레일(rails)한다. 예를 들어, AC 오디오 신호들은 피크값이 200V까지일 수 있고, 오디오 신호 증폭기(802)로부터 오는 AC 오디오 신호들의 전류는 500μＡ RMS로 한정될 수 있고, 고주파 스위칭 파워 서플라이의 주파수는 200kHz일 수 있다. 기타 적절한 전압들, 전류들 및 주파수들이 활용될 수 있다. AC 오디오 신호들은 미디어 플레이어(media player), 이동 전화, 스마트폰, 스테레오 시스템(stereo system), 컴퓨터, 태블릿(tablet), 컴팩트 디스크 플레이어(compact disk player) 또는 기타 장치와 같은 외부 오디오 소스(external audio source)로부터 생성 및/또는 도출될 수 있다. 외부 오디오 소스는 오디오 신호 증폭기(802)에 스테레오 플러그(stereo plug), USB 연결 또는 기타 적절한 연결방법으로 연결될 수 있다. AC 오디오 신호 증폭기(802)는 하나 이상의 오디오 이득 스테이지들, 고전압 차등 이득 스테이지들, 및/또는 고전압 출력 스테이지들을 포함할 수 있다.

다이아프램(308)은 바이어스 전압 파워 서플라이(804)로부터 공급된 DC 바이어스 전압에 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들어, DC 바이어스 전압은 600V일 수 있고, 바이어스 전압 파워 서플라이(804)로부터의 DC 바이어스 전압의 전류는 30μＡ로 한정될 수 있다. 기타 적절한 전압들 및 전류들이 활용될 수 있다. 적절한 전력원으로부터 DC 바이어스 전압을 생성하기 위해, 전압 증배기 회로(voltage multiplier circuit)가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력원은 3V DC 전력원{예를 들어, 두 개의 알카라인(alkaline) 전지}, 4.2V 리튬 이온 건전지, USB 포트(5V), 벽 콘센트(wall outlet)에 연결된 5V DC 파워 서플라이 및/또는 기타 전력원들을 포함할 수 있다. 전압 증배기 회로는 DC 바이어스 전압을 충분히 발생시키기 위해 하나 이상의 고전압 스위칭 파워 서플라이들 및/또는 기타 회로를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 증폭기 장치(850)는 보디팩(bodypack) 또는 벨트팩(belt pack)으로서 제조될 수 있다. 전력원(들)은 AC 오디오 신호들과 DC 바이어스 전압을 발생시키기 위한 증폭기 장치(850)에 포함될 수 있다. 추가로, 외부 오디오 소스가 증폭기 장치(850)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 증폭기 장치(850)의 하우징은 금속으로 제조될 수 있고, 3.5''×2.5''×1''의 치수를 가질 수 있다. 증폭기 장치(850)는 아날로그 오디오 입력을 위한 3.5mm 스테레오 입력 잭(stereo input jack), USB 리셉터클(receptacle), 및 DC 바이어스 전압과 AC 오디오 신호들을 반송하는 6-핀 출력 잭(six-pin output jack)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 케이블 조립체(104)는 DC 바이어스 전압과 AC 오디오 신호들을 이어폰(100)에 전달하기 위해 6-핀 출력 잭에 연결될 수 있다. 동축형 디지털 잭(coaxial digital jack), 미니 광학 잭(mini-optical jack), 광 디지털 잭(optical digital jack), XLR 입력 및 다른 인터페이스들 같은 기타 적절한 입력들과 출력들이 증폭기 장치(850)에 포함될 수 있다.

오디오 신호 증폭기(802) 및 바이어스 전압 파워 서플라이(804)가 생성한 고전압으로부터 청취자를 보호하기 위해, 안전 기능들이 증폭기 장치(850)에 포함될 수 있다. 특히, 바이어스 전압 파워 서플라이(804)는 DC 바이어스 전압의 단락 전류(short circuit current)를 제한하기 위해 높은 저항값을 가지는 저항 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, DC 바이어스 전압의 단락 전류는 20MΩ 저항값을 가지는 저항 회로를 사용하여 30μA보다 작도록 제한될 수 있다. 증폭기 장치(850)의 하우징은 증폭기 장치(850) 내의 회로가, 예를 들어 프로브 또는 기타 외부 물질에 의해 직접적으로 접근(access)될 수 없도록 제조될 수 있다. 추가로, 일부 실시예들에서, 오디오 신호 증폭기(802)와 바이어스 전압 파워 서플라이(804)의 회로는 케이블 조립체(104)가 증폭기 장치(850)에, 예를 들어 6-핀 출력 잭에 적절하게 삽입된 경우와 같이, 정전형 이어폰(100)에 대해 적절한 연결이 이루어질 경우에만 활성일 수 있다.

오디오 신호 증폭기(802)로부터 구동된 AC 오디오 신호들은 단락 전류 제한 기능을 각각 갖는 개별 증폭 회로들에 내부적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 증폭 회로 내의 출력 트랜지스터의 베이스 전류는, 단락 상황 중과 같이 과도한 전류가 인출될(drawn) 경우 출력 감지 저항 폐쇄 회로(output sense resistor shutdown circuit)를 통해 빼내질(bled) 수 있다. 또한 AC 오디오 신호들은 과도한 전류가 인출될 경우 폐쇄과정(shutdown)을 트리거할 증폭 회로의 증폭기 레일 패스 트랜지스터들(amplifier rail pass transistors) 내의 감지 저항(sense resistor)과 같은 잉여 전류 제한 회로(redundant current limiting circuitry)를 포함할 수 있다. 예를 들어, AC 오디오 신호의 전류는 단락될 경우 예를 들어 500μA RMS보다 적도록 제한될 수 있다. 과도한 전류가 인출될 경우, 래치(latch)는 증폭기 장치(850)가 전력 순환될(power cycled) 때까지 오디오 신호 증폭기(802)의 고주파 스위칭 파워 서플라이를 폐쇄할 수 있다.

본 명세서는 기술에 따른 다양한 실시예들의 진정한, 의도되고 공정한 범위 및 취지를 제한하기 위한 것이 아니라 이들을 어떻게 만들어내고(fashion) 사용할지를 설명하는 것을 의도하고 있다. 전술한 설명은 모든 것을 다 포함하는 것(exhaustive)이나, 명시된 특정한 형태들로 한정되는 것을 의도하지 않는다. 전술된 교시를 고려한 변경이나 변형이 가능하다. 실시예(들)는 설명된 기술 및 그 기술의 실용적 응용의 원리의 최상의 실례를 제공하기 위해, 그리고 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 기술을 다양한 실시예들에서 고려된 특정 목적에 적합한 대로 다양하게 변경하여 활용할 수 있도록 하기 위해 선택되고 묘사되었다. 공정하게, 법적으로 그리고 정당하게 자격이 부여되는 범위에 따라서 해석될 경우, 이러한 모든 변형과 변경은, 특허 출원 중에 보정될 수 있는 첨부된 청구범위 및 그것의 모든 균등물에 의해 결정된 실시예들의 범위 내에 속한다.

Claims

이어폰 조립체(earphone assembly)로서:
외이도(ear canal)를 향한 음향의 음향적 전송(acoustic transmission)을 위한 노즐을 포함하는 클로즈드백 하우징(closed-back housing);
상기 노즐의 외부에 분리가능하게 부착된(removably attached) 슬리브(sleeve) - 상기 슬리브는 상기 외이도를 음향적으로 밀봉(acoustically sealing)하기 위한 것임 -; 및
상기 클로즈드백 하우징 내에 장착된 정전형 변환기(electrostatic transducer)를 포함하고, 상기 정전형 변환기는,
전도층을 가지는 다이아프램(diaphragm);
상기 다이아프램의 대응되는 면들과 각각 접촉하는 한 쌍의 다이아프램 고리들(diaphragm rings) - 상기 한 쌍의 다이아프램 고리들 중 적어도 하나의 다이아프램 고리는 상기 다이아프램의 상기 전도층과 전기적으로 접촉함 -; 및
한 쌍의 고정자 판들(stator plates) - 상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판은,
DC 바이어스 전압 및 상기 한 쌍의 다이아프램 고리들 중 하나의 다이아프램 고리와 전기적으로 접촉하는 외부 환형 전도부(outer annular conductive portion);
유전층을 가지는 중심 전도부(central conductive portion) - 상기 중심 전도부는 AC 오디오 신호와 전기적으로 접촉함 -; 및
복수의 구멍들
을 포함함 -
을 포함하고,
상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판 및 상기 다이아프램은 상기 한 쌍의 다이아프램 고리들 중의 각각의 다이아프램 고리에 의해 서로 떨어져 있고;
상기 다이아프램은 상기 DC 바이어스 전압 및 상기 AC 오디오 신호가 공급될 때 상기 음향을 발생시키고;
상기 음향은 상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판의 상기 복수의 구멍들 및 상기 노즐을 통해 출력되는, 이어폰 조립체.
제1항에 있어서,
상기 클로즈드백 하우징은:
외부 하우징(outer housing); 및
상기 외부 하우징 내에 장착된 내부 하우징(inner housing)
을 포함하고,
상기 정전형 변환기는 상기 내부 하우징 내에 장착되는, 이어폰 조립체.
제2항에 있어서,
상기 내부 하우징은 음향적 포트(acoustic port) 및 상기 음향적 포트 위에 장착된 저항 스크린(resistance screen)을 포함하는, 이어폰 조립체.
제2항에 있어서,
상기 내부 하우징은 상기 노즐의 내부와 결합하도록 되어 있는 노즐 인터페이스를 포함하고, 상기 노즐 인터페이스는 상기 다이아프램으로부터 상기 노즐까지의 상기 음향의 음향적 전송을 위한 것이고, 상기 다이아프램에 대해 제1 각도로 위치되며,
상기 노즐은 상기 다이아프램에 대해 제2 각도로 위치되는, 이어폰 조립체.
제1항에 있어서,
상기 정전형 변환기는 상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판 및 상기 클로즈드백 하우징과 각각 접촉하는 한 쌍의 밀봉 개스킷들(sealing gaskets)을 더 포함하는 이어폰 조립체.
제1항에 있어서, 상기 노즐의 내부에 장착된 소수성(hydrophobic)의 음향 댐퍼(acoustic damper)를 더 포함하는 이어폰 조립체.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 고정자 판들과 전기적으로 접촉하는 복수의 도선들(leads)을 갖는 케이블 조립체(cable assembly)를 더 포함하고, 상기 복수의 도선들은 상기 DC 바이어스 전압과 상기 AC 오디오 신호를 반송(carry)하는, 이어폰 조립체.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 고정자 판들은 각각 인쇄 회로 기판을 포함하는, 이어폰 조립체.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판은:
상기 외부 환형 전도부, 상기 중심 전도부 및 상기 복수의 구멍들을 포함하는 원형 부분(circular portion);
상기 DC 바이어스 전압 및 상기 AC 오디오 신호와의 전기적 접속을 위한 복수의 접촉부들을 포함하는 탭 부분(tab portion); 및
상기 복수의 접촉부들을 상기 외부 환형 전도부 및 상기 중심 전도부에 전기적으로 접속하기 위한 복수의 전도성 트레이스들(conductive traces)
을 더 포함하는, 이어폰 조립체.
제1항에 있어서,
상기 클로즈드백 하우징 내에 상기 정전형 변환기와 동축으로(coaxially) 장착된 고주파 정전형 변환기(high-frequency electrostatic transducer)를 더 포함하는, 이어폰 조립체.
이어폰 시스템으로서:
외이도를 향한 음향의 음향적 전송을 위한 노즐을 포함하는 클로즈드백 하우징;
상기 노즐의 외부에 분리가능하게 부착된 슬리브 - 상기 슬리브는 상기 외이도를 음향적으로 밀봉하기 위한 것임 -;
상기 클로즈드백 하우징 내에 장착된 정전형 변환기 - 상기 정전형 변환기는,
전도층을 가지는 다이아프램;
상기 다이아프램의 대응되는 면들과 각각 접촉하는 한 쌍의 다이아프램 고리들 - 상기 한 쌍의 다이아프램 고리들 중 적어도 하나의 다이아프램 고리는 상기 다이아프램의 상기 전도층과 전기적으로 접촉함 -;
DC 바이어스 전압, 및 상기 한 쌍의 다이아프램 고리들 중 하나의 다이아프램 고리와 전기적으로 접촉하는 외부 환형 전도부;
유전층을 가지며, AC 오디오 신호와 전기적으로 접촉하는 중심 전도부; 및
복수의 구멍들
을 각각 포함하는 한 쌍의 고정자 판들
을 포함함 -; 및
증폭기 - 상기 증폭기는,
전력원으로부터 상기 DC 바이어스 전압을 발생시키기 위한 바이어스 전압 공급 회로; 및
상기 증폭기가 수신한 오디오 입력 신호로부터 상기 AC 오디오 신호를 발생시키기 위한 오디오 신호 증폭기 회로
를 포함함 -
를 포함하고,
상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판 및 상기 다이아프램은 상기 한 쌍의 다이아프램 고리들 중의 각각의 다이아프램 고리에 의해 서로 떨어져 있고;
상기 다이아프램은 상기 DC 바이어스 전압과 상기 AC 오디오 신호가 공급될 때 상기 음향을 발생시키고;
상기 음향은 상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판의 상기 복수의 구멍들 및 상기 노즐을 통해 출력되는, 이어폰 시스템.
제11항에 있어서,
상기 클로즈드백 하우징은,
외부 하우징; 및
상기 외부 하우징 내에 장착된 내부 하우징
을 포함하고,
상기 정전형 변환기는 상기 내부 하우징 내에 장착되는, 이어폰 시스템.
제12항에 있어서,
상기 내부 하우징은 상기 노즐의 내부와 결합하도록 되어 있는 노즐 인터페이스를 포함하고, 상기 노즐 인터페이스는 상기 다이아프램으로부터 상기 노즐까지의 상기 음향의 음향적 전송을 위한 것이고, 상기 다이아프램에 대해 제1 각도로 위치되며, 상기 노즐은 상기 다이아프램에 대해 제2 각도로 위치되는, 이어폰 시스템.
제11항에 있어서,
상기 정전형 변환기는 상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판 및 상기 클로즈드백 하우징과 각각 접촉하는 한 쌍의 밀봉 개스킷들을 더 포함하는 이어폰 시스템.
제11항에 있어서, 상기 노즐의 내부에 장착된 소수성(hydrophobic)의 음향 댐퍼를 더 포함하는 이어폰 시스템.
제11항에 있어서,
상기 한 쌍의 고정자 판들과 전기적으로 접촉하는 복수의 도선들을 갖는 케이블 조립체를 더 포함하고, 상기 복수의 도선들은 상기 바이어스 전압 공급 회로로부터의 상기 DC 바이어스 전압과 상기 오디오 신호 증폭기 회로로부터의 상기 AC 오디오 신호를 반송하는, 이어폰 시스템.
제16항에 있어서,
상기 케이블 조립체는 상기 클로즈드백 하우징과 인터페이스하도록 되어 있는 가요성의 오버몰드(flexible overmold)를 포함하고, 상기 가요성의 오버몰드는 스트레인 완화(strain relief)를 위한 것인, 이어폰 시스템.
제11항에 있어서,
상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판은,
상기 외부 환형 전도부, 상기 중심 전도부 및 상기 복수의 구멍들을 포함하는 원형 부분;
상기 바이어스 전압 공급 회로로부터의 상기 DC 바이어스 전압과 상기 오디오 신호 증폭기 회로로부터의 상기 AC 오디오 신호와의 전기적 접속을 위한 복수의 접촉부들을 포함하는 탭 부분; 및
상기 복수의 접촉부들을 상기 외부 환형 전도부 및 상기 중심 전도부에 전기적으로 접속하기 위한 복수의 전도성 트레이스들
을 더 포함하는, 이어폰 시스템.
제11항에 있어서,
상기 전력원은 배터리, USB 포트, 또는 벽 콘센트(wall outlet)에 연결된 파워 서플라이 중 하나 이상을 포함하는, 이어폰 시스템.
이어폰 조립체로서,
외이도를 향한 음향의 음향적 전송을 위한 노즐을 포함하는 클로즈드백 하우징;
상기 노즐의 외부에 분리가능하게 부착된 슬리브 - 상기 슬리브는 상기 외이도를 음향적으로 밀봉하기 위한 것임 -; 및
상기 클로즈드백 하우징 내에 장착된 정전형 변환기 - 상기 정전형 변환기는,
전도층을 가지는 다이아프램;
상기 다이아프램의 대응되는 면들과 각각 접촉하는 한 쌍의 다이아프램 고리들 - 상기 한 쌍의 다이아프램 고리들 중 적어도 하나의 다이아프램 고리는 상기 다이아프램의 상기 전도층과 전기적으로 접촉함 -; 및
영구적 전기 전하를 갖는 일렉트릿 층(electret layer)을 가지는 한 쌍의 고정자 판들 - 상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판은,
상기 한 쌍의 다이아프램 고리들 중의 하나의 다이아프램 고리와 전기적으로 접촉하는 외부 환형 전도부;
AC 오디오 신호와 전기적으로 접촉하는 중심 전도부; 및
복수의 구멍들을 포함함 -
을 포함함 -
를 포함하고,
상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판 및 상기 다이아프램은 상기 한 쌍의 다이아프램 고리들 중의 각각의 다이아프램 고리에 의해 서로 떨어져 있고;
상기 다이아프램은 상기 AC 오디오 신호가 공급될 때 상기 음향을 발생시키고;
상기 음향은 상기 한 쌍의 고정자 판들 중의 각각의 고정자 판의 상기 복수의 구멍들 및 상기 노즐을 통해 출력되는, 이어폰 조립체.