KR102020330B1 - 이어폰 어셈블리 - Google Patents

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나용혁
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 이어폰 어셈블리에 관한 것으로, 전기적 신호를 음성 신호로 변환시키는 스피커 유닛, 상기 스피커 유닛이 장착되는 제1 하우징, 및 상기 제1 하우징과 결합되고, 상기 스피커 유닛을 덮는 제2 하우징을 포함하고, 상기 스피커 유닛의 중심축과 상기 일 방향이 이루는 각이 32~38°인 이어폰 어셈블리가 개시된다.

Description

이어폰 어셈블리{EARPHONE ASSEMBLY}
본 발명의 일실시예들은 치찰음 특성이 개선된 이어폰 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 이어폰은 스피커를 귀에 삽입하여 스피커의 음향이 사용자의 귓속에 직접 방출될 수 있도록 한 것으로, 적은 출력으로도 음의 청취가 가능하고 음을 청취하는 과정에서 주위 사람들에게 피해를 주는 일이 거의 없기 때문에 휴대전화, 카세트 테이프 플레이어, MP3 플레이어 등과 같은 휴대용 음향기기로부터 출력
되는 음향을 청취하기 위해 널리 사용된다.
종래에 일반적으로 사용되는 이어폰은, 귀에 꽂는 부분이 넓적하고 둥근 제품으로서, 이러한 일반적인 이어폰은 사용자의 귀에 꼭 맞지 않을 경우, 헐렁거리며 빠지는 경우가 많고, 또한 주위의 소음을 완전히 차단하지 못하는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 형태로서, 최근에는 커널형 이어폰이 출시되고 있는데, 이 커널형 이어폰은 음향이 배출되는 부분에 탄력적으로 수축되는 캡을 구비하여 이어폰의 음향 배출구가 귓속에 삽입되도록 구성되어 있다.
도 4는 종래의 커널형 이어폰의 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 커널형 이어폰은 전기적인 신호를 음향으로 변환하여 출력하는 스피커 유닛(40)이 전방 하우징(20)과 후방 하우징(10)에 의해 형성되는 공간 내에 삽입되고, 상기 전방 하우징(20)으로부터 음향관(25)이 연장하여 돌출 형성된다.
또한, 상기 음향관(25)에는 캡(30)이 끼워져서, 사용자의 귀에 삽입된다.
그러나, 상기 음향관(25)이 상기 전,후방 하우징(10, 20)의 중심축상에 배치되어 있어, 음향 특성 중 4~6kHz 대역에서는 날카로운 소리(치찰음)가 발생하는 문제가 있었다.
본 발명의 일 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 음향관의 굽힘 각도를 조절하여 음향 특성을 향상시키는 이어폰 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이어폰 어셈블리는, 전기적 신호를 음성 신호로 변환시키는 스피커 유닛, 상기 스피커 유닛이 장착되는 제1 하우징, 및 상기 제1 하우징과 결합되고, 상기 스피커 유닛을 덮는 제2 하우징을 포함하고, 상기 스피커 유닛의 중심축과 상기 일 방향이 이루는 각이 32~38°인 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 스피커 유닛은, 상기 제1 하우징의 내부에 안착되고, 소리를 방출하는 음향 방출구가 형성되는 보호판, 상기 보호판과 대향되도록 배치되고, 진동에 의해 음압을 발생시키는 진동부재, 상기 진동부재에 접촉되어 상기 진동부재에 진동을 전달하는 보이스코일, 상기 보이스코일의 내부에 배치되어 상기 보이스코일과 상호 작용하여 상기 보이스코일을 진동시키는 마그네트, 상기 마그네트가 안착되고, 양단이 상기 제1 하우징에 의해 지지되는 요크, 및 상기 보이스코일에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 하우징의 내부에는 플라스틱 사출부가 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 전원 공급부는, 상기 요크의 일측에 설치되되는 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판 상에 형성되는 전극부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 보호판은 금속 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 하우징의 외주에는 환형의 리세스부가 형성되고, 상기 리세스부에는 보호 캡이 결합될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 스피커 유닛의 중심선과 상기 일 방향의 교차점은 상기 제1 하우징의 내부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 하우징 및 플라스틱 사출부는 일측이 개방되고, 상기 플라스틱 사출부의 개구부측 끝단에는 환형의 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 제1 하우징의 상기 돌출부에 대응되는 위치에는 환형의 홈이 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 진동부재의 양단은 상기 요크에 접촉될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 하우징은 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 부분은 소리를 전달하는 음향관인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 이어폰 어셈블리에 따르면 음향관을 스피커 유닛의 중심축으로부터 휘어지도록 함으로써 치찰음을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 이어폰 어셈블리의 단면도.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 음압 레벨을 측정한 그래프.
도 4는 종래의 커널형 이어폰의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이어폰 어셈블리(100)의 단면도인데, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이어폰 어셈블리(100)는 외부로부터 전기적 신호를 받아서 음성 신호로 변환하는 스피커 유닛(130), 상기 스피커 유닛(130)이 장착되는 제1 하우징(110), 상기 제1 하우징(110)과 결합되고, 상기 스피커 유닛(130)을 덮는 제2 하우징(120)을 포함한다. 상기 제1 하우징(110)은 내경이 점점 감소하도록 형성되는 제1 부분(111)과, 상기 제1 부분(111)으로부터 일 방향(L1)으로 일체로 연장되며, 일정한 내경을 갖는 제2 부분(117)으로 구성된다.
상기 제1 부분(111)은 깔때기 형상이고, 제2 부분(117)은 소리를 외부로 전달하는 통로인 음향관일 수 있다.
또한, 상기 스피커 유닛(130)은, 진동부재(133), 보호판(132), 보이스코일(134), 마그네트(135), 요크(136), 인쇄회로기판(137), 및 전극부(138)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 일 방향(L1)과 상기 스피커 유닛(130)의 중심축(L2)이 이루는 각(α)이 32~38°가 되도록 한다.
종래에는 스피커 유닛(130)의 중심축과 음향관(117)의 중심축이 동일 선(도 4의 L)상에 위치하여 4~6kHz 대역에서는 치찰음이 발생되었으나, 본 발명의 일 실시예에서는 이를 해결하기 위하여 스피커 유닛(130)의 중심축(L2)과 상기 일 방향 즉, 음향관(117)의 중심축(L1)이 이루는 각(α)을 32~38°로 한정하였다. 만약, 상기 α가 32°보다 작은 경우에는 4~6kHz 구간에서 치찰음 개선 효과를 제대로 발휘하지 못하고, 38°보다 큰 경우에는 음질이 나빠지므로 본 발명에 따른 일 실시예에서는 α의 크기를 상기 범위로 한정한다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
이때, 상기 스피커 유닛(130)의 중심축(L2)과 음향관(117)의 중심축(L2)은 제1 하우징(110)의 내부에서 교차된다. 이와 같이 상기 L1과 L2의 교차점을 제1 하우징(110)의 내부에 형성함으로써 상기 음향관(117)이 상기 제1 하우징(110)으로부터 연장되어 일체로 형성될 수 있다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 스피커 유닛(130)의 중심축(L2)과 음향관(117)의 중심축(L1)이 이루는 각(α)의 크기를 변화시킴에 따라 주파수 대역에 따른 음압 레벨(sound pressure level, SPL)을 측정한 그래프인데,, 이하에서는 도 2 및 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3에서는 4~6kHz 구간에 초점을 맞추어 다소 과장되게 도시하였고, 정점(peak) 이후에 대한 그래프는 단순히 하향 곡선으로 표시하였으나, 보다 정확하게는 도 2에서의 그래프의 개형과 유사하다.
최초 상태(S0), 즉 스피커 유닛(130)의 중심축(L2)과 음향관(117)의 중심축(L1)이 동일선상에 위치하는 상태에서 점진적으로 α의 크기를 점차 증가(S1, S2, S3)시키면, 음압 레벨의 피크는 P0에서, P1, P2, P3로 이동하여 음압 레벨이 점차적으로 낮아지는 것을 알 수 있다. 상기와 같이 음압 레벨이 낮아짐으로써 4~6kHz 대역에서 치찰음이 개선될 수 있는 것이다.
이때, α의 크기가 38°를 초과하는 경우에는 상기와 같이 피크가 왼쪽으로 이동하게 되어 재생가능한 대역이 좁아져 음질이 나빠질 수 있다. 즉, α의 크기가 커질수록 음압 레벨은 낮아지나 피크가 좌측으로 이동함과 동시에 피크 이후의 주파수 대역에서의 음압 레벨 그래프도 함께 좌측으로 이동하게 되어 사용자가 들을 수 있는 주파수 대역이 좁아지는 것이다. 이에 따라 재생가능한 주파수 대역이 좁아져 고른 음질을 청취할 수 없게 된다.
또한, α의 크기를 38°보다 크게 하기 위하여는 제조공정상 불리하다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 하우징(110)의 제1 부분(111)은 스피커 유닛(130)을 수용할 정도의 내경을 가지며, 내경이 점점 감소하고, 제2 부분(117)은 상기 제1 부분(111)으로부터 일 방향으로 일정한 내경을 갖도록 상기 제1 부분(111)과 일체로 연장 형성된다. 그러나, 내경이 작도록 함과 동시에 굽힘각도(α)의 크기를 증가시키는 것은 쉽지 않다. 만약, 음향관(117)의 내경이 작고, 굽힘각도(α)를 크게 하기 위해서는 제1 하우징(110)을 제2 하우징(120)과 유사하게 외부에 노출되는 표면을 넓게 형성하되, 넓은 표면 중 일부에 돌출부를 형성해야 하는 단점이 있다.
한편, 상기 음향관(117)의 끝단에는 이물질의 유입 방지 및 음향 확산을 보조하는 음향 확산포(170)가 형성되어 음향을 외부로 출력한다.
이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이어폰 어셈블리(100)에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
외관을 형성하는 제1 하우징(110)과 제2 하우징(120)이 서로 결합되며, 상기 제2 하우징(120)의 내부에는 플라스틱 사출부(150)가 형성되어 상기 제2 하우징(120)의 내부면에 접촉되어 있다. 상기 제2 하우징(120)의 내부에는 상기 제1 하우징(110)과의 결합이 용이하도록 플라스틱 사출부(150)를 형성한다. 이때, 상기 제2 하우징(120)은 외관을 미려하게 하기 위하여 스테인레스 재질로 이루어질 수 있으며, 제1 하우징(110)은 합성수지 등의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 하우징(120) 및 플라스틱 사출부(150)는 일측이 개방되어 있다. 상기 플라스틱 사출부(150)의 개구부측 상단에는 환형의 돌출부(155)가 형성되어 있고, 상기 제1 하우징(110)의 상기 돌출부(155)에 대응되는 위치에는 환형의 홈(113)이 형성되어 있어, 상기 돌출부(155)가 홈(113)에 결합됨으로써 제1 및 제2 하우징(110, 120)이 서로 결합된다.
또한, 상기 제1 및 제2 하우징(110, 120)의 내부에는 스피커 유닛(130)이 수용되는데, 이하에서는 스피커 유닛(130)에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 스피커 유닛(130)은 소리를 발생시키는 기구로써, 보호판(132)과 대향되도록 배치되고, 진동에 의해 음압을 발생시키는 진동부재(133), 상기 진동부재(133)에 접촉되어 상기 진동부재(133)에 진동을 전달하는 보이스코일(134), 상기 보이스코일(134)의 내부에 배치되고, 상기 보이스코일(134)과의 상호 작용에 의해 상기 보이스코일(134)을 진동시키는 마그네트(135), 상기 마그네트(135)가 안착되고, 양단이 상기 제1 하우징(110)에 의해 지지되는 요크(136)를 포함한다. 또한, 상기 보이스코일(134)에 전원을 공급하는 전원 공급부로써, 상기 요크(136)에 부착되는 인쇄회로기판(137)과 상기 인쇄회로기판(137) 상에 형성되는 전극부(138)를 더 포함한다. 상기 진동부재(133)는 상기 보호판(132)을 향하여 가운데 및 양측이 볼록하게 형성되는데, 가운데의 볼록한 부위의 양단에 보이스코일(134)이 접촉 형성된다.
상기 보이스코일(134)로의 전원 공급은 상기 전극부(138)와 보이스코일(134)의 양끝단을 연결함으로써 이루어진다. 즉, 상기 인쇄회로기판(137)은 스피커 유닛(130)에서 음향이 출력될 수 있도록 전자부품이 실장되며, +, - 전극부(138a, 138b)와 보이스코일(134)의 양단이 +, - 인출선(미도시)에 의해 연결되어 있다. 이와 같이 보이스코일(134)에 전원이 공급되면, 상기 보이스코일(134)의 내부에 배치되는 마그네트(135)와의 상호 작용에 의해 보이스코일(134)이 상하로 진동하게 되고, 보이스코일(134)의 상하 진동이 진동부재(133)에 전달되어, 진동부재(133)이 진동하면서 음압을 발생시키게 된다. 상기 발생된 음압에 의해 고저가 있는 음이 발생하게 되어, 사용자에게 이어폰 어셈블리(100)를 통하여 전달되는 것이다.
한편, 상기 진동부재(133)의 일측에는 소정 간격으로 이격되는 보호판(132)이 배치되는데, 상기 보호판(132)은 중앙에 음향 방출구(131)가 형성되어 있어, 상기 음향 방출구(131)를 통하여 진동부재(133)의 진동에 의한 소리가 외부에 전달된다. 상기 요크(136)는 보호판(132)에 의해 지지될 수 있다. 이때, 상기 보호판(132)는 제1 하우징(110)의 내부에 안착되어 지지되고, 상기 요크(136)는 상기 보호판(132) 및 제1 하우징(110)에 의해 동시에 지지될 수 있다.
상기에서는 요크(136)를 마그네트(135)가 안착되고, 그 내부에 보이스코일(133)이 배치되는 것으로 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 마그네트(135)를 가운데에 홀이 형성되는 중공형으로 하고, 상기 홀에 일부가 삽입되고, 마그네트를 받침으로써 마그네트(135)를 고정시킬 수 있는 요크를 배치할 수도 있다. 이는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게는 자명한 사항이므로 이에 대하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 보이스코일(134)는 마그네트(135)와 소정 간격 이격되어 형성되면 충분하므고, 반드시 마그네트(135)의 외부에 배치될 필요는 없고, 마그네트(135)의 상부에 배치될 수 있으며, 중공형의 마그네트인 경우에는 그 내부에 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 하우징(110)은 일체로 연장되면서 일 방향으로 굽힘 형성되는데, 상기 제1 하우징(110)의 외주에는 환형의 그루브부(115)가 형성되어 있어, 보호 캡(140)이 용이하게 결합되어 사용자의 귓속에 삽입될 수 있도록 한다. 상기 보호 캡(140)은 사용자의 귓속에 밀착됨으로써 외부의 소리가 사용자의 귀에 들어가지 않도록 차단함과 동시에 내부의 소리가 외부로 빠져나가지 못하도록 하는 수단이다. 상기 보호 캡(140)은 외부로 돌출 형성된 환형의 돌기(145)가 상기 제1 하우징, 보다 구체적으로는 음향관(117)의 외주에 형성된 환형의 체결 그루브부(115)에 끼워져 결합된다. 상기 보호 캡(140)은 실리콘 또는 고무 재질로 이루어져, 탄력에 의해 용이하게 귀에 삽입될 수 있도록 한다.
상기와 같은 이어폰 어셈블리에 의해 4~6kHz 대역에서의 치찰음을 개선할 수 있는데, 도 2를 참조하면 종래예의 경우보다 실시예에서 음압 레벨(sound pressure level, SPL)이 다소 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, 도 2의 A부분을 살펴보면, 종래예에서는 약 6kHz에서의 음압 레벨이 약 117dB/20.0u Pa이었으나, 실시예에서는 113dB/20.0u Pa로 낮아져서 치찰음이 약해진 것을 알 수 있다. 이에 의해 고역 특성이 개선되어, 사용자는 안정감있게 고주파수 대역의 소리를 청취할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이어폰 어셈블리(100)는 외이도가 귀 내부를 향하여 다소 기울어져 있는 것을 반영하여, 적어도 일부가 귓속에 삽입되는 부분인 제1 하우징(110)을 약 34°정도 기울여 착용감을 향상시킬 수 있다. 즉, 제1 하우징(110)의 굽은 부분의 안쪽은 사용자의 귓볼에 안착되어 착용감을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 이어폰 어셈블리는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 전기적 신호를 음성 신호로 변환시키는 스피커 유닛;
    상기 스피커 유닛이 장착되는 제1 하우징; 및
    상기 제1 하우징과 결합되고, 상기 스피커 유닛을 덮는 제2 하우징을 포함하고,
    상기 제1 하우징은,
    내경이 점점 감소하도록 형성되는 제1부분과, 상기 제1부분으로부터 일 방향으로 일체로 연장되며, 일정한 내경을 갖는 제2부분을 구비하고,
    4~6kHz 대역에서 음압 레벨(sound pressure level, SPL)이 낮아져 치찰음이 개선되도록, 상기 제1부분과 상기 제2부분이 이루는 각에 해당하는, 상기 스피커 유닛의 중심축과 상기 일 방향이 이루는 각(α)의 크기를 증가시키되, 재생가능한 주파수 대역을 고려하여 상기 각(α)의 크기가 34~38°로 결정되는 것을 특징으로 하는 이어폰 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스피커 유닛은,
    상기 제1 하우징의 내부에 안착되고, 소리를 방출하는 음향 방출구가 형성되는 보호판;
    상기 보호판과 대향되도록 배치되고, 진동에 의해 음압을 발생시키는 진동부재;
    상기 진동부재에 접촉되어 상기 진동부재에 진동을 전달하는 보이스코일;
    상기 보이스코일의 내부에 배치되어 상기 보이스코일과 상호 작용하여 상기 보이스코일을 진동시키는 마그네트;
    상기 마그네트가 안착되고, 양단이 상기 제1 하우징에 의해 지지되는 요크; 및
    상기 보이스코일에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하는 이어폰 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 하우징의 내부에는 플라스틱 사출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이어폰 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전원 공급부는,
    상기 요크의 일측에 설치되는 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판 상에 형성되는 전극부를 포함하는 이어폰 어셈블리.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 보호판은 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이어폰 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하우징의 외주에는 환형의 리세스부가 형성되고, 상기 리세스부에는 보호 캡이 결합되는 것을 특징으로 하는 이어폰 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스피커 유닛의 중심선과 상기 일 방향의 교차점은 상기 제1 하우징의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 이어폰 어셈블리.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제2 하우징 및 플라스틱 사출부는 일측이 개방되고, 상기 플라스틱 사출부의 개구부측 끝단에는 환형의 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 제1 하우징의 상기 돌출부에 대응되는 위치에는 환형의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 이어폰 어셈블리.
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