KR20150139306A - 인-이어 이어폰 - Google Patents

Abstract

기존 디텍팅 헤드폰의 센서를 통한 구성을 통해 발생할 수 있는 전자적인 단점들을 보완하기 위해 기계적인 장치를 통해 사용자 귀에 헤드폰의 장착여부를 판단하여 음향출력을 제어하는 것을 목적으로 하여, 음향신호를 소리로 변환시키는 리시버, 상기 리시버를 수용하는 하우징, 형상이 변화하는 탄성 소재를 포함하고 상기 하우징의 일단에 결합하는 이어피스, 상기 이어피스의 형상 변화에 따라 제어신호를 생성하는 스위치 및 상기 하우징에 수용되며, 상기 제어신호가 발생하면 상기 음향신호를 소리로 변환하도록 상기 리시버를 제어하는 제어부를 포함하는 인-이어 이어폰을 제공한다.

Description

인-이어 이어폰{In-ear Earphone}

본 발명은 인-이어 이어폰의 음향 재생 제어에 있어서 인-이어 이어폰의 착용여부를 판단하여 그 여부에 따라 자동적으로 재생을 제어하는 장치에 관한 것이다.

음향을 재생할 수 있는 장치인 스피커에는 사용자를 포함한 주변 공간에 함께 음향이 전달되는 용도의 스피커 내지 일인 이상의 특정 사용자에게만 들릴 수 있도록 구성된 장치로서 헤드폰이 있다.

이러한 헤드폰에는 귀를 완전히 덮어 사용하는 어라운드-이어 헤드폰(Around-ear Headphone), 사용자의 귀에 얹히어 사용하는 온-이어 헤드폰(On-ear Headphone) 및 사용자의 귀 안쪽에 끼우는 인-이어 헤드폰(In-ear Headphone)으로 분류되며, 여기서, 인-이어 헤드폰(In-ear Headphone)은 통상적으로 이어폰(Earphone)이라고도 한다.

이 중 인-이어 헤드폰(In-ear Headphone)인 이어폰(Earphone)에는 보통 음향이 외부에도 새 나가는지 여부로 나눌 수 있는데, 이는 음향이 스피커로부터 나와서 귀의 커널(canal)까지 도달하는데 외부로부터 개방되어 있는지 여부에 따라 달라진다. 음향이 외부로부터 차단되어 외부로 새지 않는 경우를 밀폐형 이어폰(Closed Earphone), 커널형 이어폰(Canal Earphone) 또는 인-이어 이어폰(In-ear Earphone)이라고 하며, 외부와 접촉가능하여 외부로 일정 부분이 새 나가는 이어폰을 오픈형 이어폰(Opened Earphone)이라고 한다. 여기서 인-이어 이어폰은 귀의 커널에 삽입되는 형태로 이어폰 자체가 귀마개의 역할을 하므로 자연스럽게 주변의 잡음을 제거할 수 있으며, 아주 작은 볼륨에 대해서도 높은 감도를 가지고 있어 청취 환경에 따른 영향을 다른 이어폰에 비해 덜 받게 된다.

한편, 헤드폰이 대중화 됨에 따라, 그와 관련한 다양한 부가적인 기술들이 반영된 헤드폰들이 출시되고 있다. 대표적으로, 외부의 노이즈를 차단하는 노이즈 캔슬링 헤드폰(Noise-canceling Headphone), 나아가 음원을 재생시키는 기기와 헤드폰이 무선으로 연결된 블루투스 헤드폰(Bluetooth Headphone), 그리고 최근에는 헤드폰을 착용했는지 여부를 인식하여 음원 재생을 제어하는 기능을 가진 디텍팅 헤드폰(Detecting Headphone)도 존재한다.

이러한 디텍팅 헤드폰의 경우 이어캡(Ear Cap)의 귀와 맞닿는 면에 존재하는 센서를 통해 착용여부를 감지하게 된다. 이러한 센서를 이용한 디텍팅 헤드폰의 경우, 전자적인 신호를 통해서 인식을 하므로, 에러율 발생 비율이 높고, 시스템에 높은 전류 소모율을 가져온다. 한편, 센서의 부피로 인해 헤드폰 자체의 크기에 제한이 있어, 컴팩트한 제품에 적용하기 힘이 들었다.

본 발명은 전술한 디텍팅 헤드폰의 센서를 통한 구성을 통해 발생할 수 있는 전자적인 단점들을 보완하기 위해 기계적인 장치를 통해 사용자 귀에 헤드폰의 장착여부를 판단하여 음향출력을 제어하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일측면에 따르면,

음향신호를 소리로 변환시키는 리시버, 상기 리시버를 수용하는 하우징, 형상이 변화하는 탄성 소재를 포함하고 상기 하우징의 일단에 결합하는 이어피스, 상기 이어피스의 형상 변화에 따라 제어신호를 생성하는 스위치 및 상기 하우징에 수용되며, 상기 제어신호가 발생하면 상기 음향신호를 소리로 변환하도록 상기 리시버를 제어하는 제어부를 포함하는 인-이어 이어폰을 제공한다.

또한, 이러한 스위치는, 일단은 상기 하우징에 힌지결합하고, 상기 이어피스의 형상 변화에 따라 타단이 가압되어 상기 힌지결합을 중심으로 회전되는 레버 및 상기 힌지결합의 회전을 감지하여 상기 제어신호를 생성하는 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이어폰을 제공한다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면,

강성이 높은 소재를 포함하고, 상기 이어피스에 부착되어 상기 레버의 타단을 가압하는 보조가압판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이어폰을 제공한다.

본 발명에 따른 이동 단말기 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 디텍팅 인식의 에러율 발생 비율이 낮으며, 시스템에 소모되는 전류를 낮출 수 있으며, 이어폰 같은 작은 크기의 헤드폰에도 적용 가능하다.

한편, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 강성을 가진 보조가압판의 존재로 인해 디텍팅 인식의 에러율을 더욱 더 낮출 수 있다.

도 1(a) 는 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰의 정면 사시도를 도시한 도면이다.
도 1(b) 는 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰의 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.
도 1(c) 는 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰을 착용하는 사용자의 귀를 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰의 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.
도 3 및 4 는 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰의 도 1(b) 의 B-B’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.
도 5 및 6 은 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰의 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.
도 7 는 본 발명의 실시 예 중 하나인 이어피스를 제외한 인-이어 이어폰의 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.

도 1 은 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰의 정면 사시도(도 1(a)) 및 A-A’ 방향에 대한 종 단면도(도 1(b))와 인-이어 이어폰을 착용하는 사용자의 귀(도 1(c))를 도시한 도면이다.

인-이어 이어폰(100)은 하우징(110)과 이어피스(150)로 구성되며, 하우징(110)은 커널부(120), 리시버(111)등을 포함한다.

인-이어 이어폰(100)에서 하우징(110)은 커널부(120)와 리시버(111)등을 수용할 수 있다. 하우징(110)의 일단인 커널부(120)를 감싸는 이어피스(150)는 귀의 커널(Canal, 210) 속에 삽입된 상태에서 착용감을 상승시키고, 탄성 소재를 근거로 한 복원력이 있어서 귀의 커널(200)에 착용한 이후에는 사용자의 귀의 커널(210)로부터 쉽게 이탈되는 것을 방지하는 역할을 하고, 귀의 커널(210)의 손상이나 통증을 방지 할 수 있으며, 커널부(120)를 거쳐 귀(200)까지 도달하는 소리가 외부로 빠져나가지 않도록 막아주는 역할을 한다.

이러한 이어피스(150)는 커널(210)에 형상이 변형되며 삽입되기 위해일정 이상의 탄성을 가져야 하므로, 우레탄, 고무 및 실리콘 등을 이용하여 구성할 수 있다.

리시버(Receiver, 111)는 전기신호인 음향신호를 음향, 즉 소리로 변환하여 출력한다. 여기서, 리시버(111)는 커널부(120)가 귀의 커널(210)에 삽입되는 방향에 대하여 리시버(111)에서 커널부(120) 측으로 소리가 출력되는 방향이 서로 일치하도록 배치하는 것이 바람직하다.

이때, 리시버(111)는 크게 다이나믹(Dynamic) 유닛과 아마추어(Armature) 유닛으로 나뉘며, 본 발명의 실시예에 적용시켜 이용하도록 구성될 수 있다.

먼저, 다이나믹 유닛의 구동 방식은 기본적으로 영구자석과 중앙코일 그리고 중앙코일의 움직임에 따라 진동하는 진동판으로 이루어진 내부 구성을 이용하며, 중앙코일에 전류가 흐르면 영구자석에 의해 형성된 자기장과의 상호작용에 의하여 중앙코일이 움직이게 되어, 이때 중앙코일의 움직임에 따라 진동판이 진동하게 되어 소리를 발생시키는 방식이다.

반면에 아마추어 유닛의 구동 방식은 코일에 전류로 인한 자기장이 발생하고, 이로 인하여 아무추어가 자화되어, 자화된 아마추어와 자기장을 생성하는 자석의 상호작용으로 아마추어와 진동판을 수직으로 연결하는 드라이브로드를 통해 진동판이 진동하게 되어 소리를 발생시키며, 다이나믹 방식에 비해 크기를 작게 만들 수 있고, 고주파 및 고음량 재생에 있어 코일에 의한 내부 진동이 적어 높은 해상도로 음을 재생할 수 있다.

커널부(120)는 리시버(111)에서 출력되는 음향을 전달하도록 귀의 커널(210) 속에 삽입되는 부분으로, 하우징(150)의 일단에 돌출되어 있다.

도 2 는 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰(100)의 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.

도 2a 는 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰(100)이 사용자의 귀에 착용되지 않은 상태의 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.

인-이어 이어폰(100)의 구성 부품으로는 기본적으로 음향신호를 소리로 변환시키는 리시버(111)가 있을 수 있으며, 이러한 리시버(111)는 외부로부터의 보호를 위해 단단한 강성을 가진 하우징(110) 내부에 수용되어 있을 수 있다.

하우징(110)의 커널부(120)에 결합하는 이어피스(150)는 탄력이 있는 소재로 이루어져 사용자의 귀 커널(200)의 둘레와 비슷해지도록 조정이 될 수 있으며, 복원력을 가지고 있으므로 한 번 착용된 후에는 쉽게 빠지지 않도록 한다.

이 때 이어피스(150)는 바깥면에서 내부 하우징(110)의 커널부(120)까지 빈 공간(151)을 가지도록 얇은 우레탄 또는 고무 소재로 이루어져 있을 수 있다. 이 경우에는, 사용자의 이어피스(150) 착용에 의해 공간(151)이 좁아지고, 귀의 커널(210)로부터의 이탈을 통해 다시 원래대로의 공간(151)을 확보 할 수 있다.

한편, 하우징(110)의 커널부(120)에 일단(131-1)이 힌지결합하고 있는 스위치(130)의 레버(131)가 존재할 수 있다. 타단은 이어피스(150)의 바깥쪽 면을 향해 위치해 있을 수 있다. 이 때, 이어피스(150)의 바깥쪽 면과 레버(131)의 반대쪽 타단(131-2)은 일정한 공간을 가질 수도 있고, 접촉해 있을 수도 있다(미도시).

도 2b 는 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰이 귀에 착용된 상태에서의 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.

이어피스(150)가 귀의 커널(210)에 착용되는 경우 이어피스(150)는 하우징(110)의 커널부(120) 방향으로 오므라들게 될 수 있다. 이 때 상기 타단(131-2)이 가압되어 상기 힌지결합된 상기 일단(131-1)을 중심으로 일정 각도가 회전하게 될 수 있다. 이렇게 레버(131)가 하우징(110)의 커널부(120)와의 각도가 작아지는 경우, 이를 감지할 수 있는 스위치의 디텍터(132)가 존재할 수 있다. 이러한 디텍터(132)는 기계적인 방식으로 감지하여 제어신호를 생성할 수 있다. 또는 레버의 타단(131-2)과 디텍터(132)에 각각 위치 센서가 존재하여 양 사이의 거리를 측정하는 구성을 가질 수도 있다.

이 때, 레버(131)는 하우징(110)의 커널부(120) 바깥쪽으로 돌출되어 있고, 디텍터(132)는 하우징(110)의 커널부(120) 내부에 구성되어, 리시버(111) 또는 제어부를 구성하는 부품을 구비한 하우징(110)의 내부에 존재하는 메인 피씨비(Main PCB, 112)이외에 서브 피씨비(Sub PCB, 121)상에 구비되어 있을 수 있다.

도 3 은 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰의 도 1(a) 의 B-B’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.

도 3(a) 의 경우 귀의 커널(210)에 착용되기 이전의 모습이며, 도 3(b), (c)의 경우 귀의 커널(210, 도 1(c)참고)에 착용되어 힘을 받은 상태의 모습이다. 이어피스(150)의 소재가 고무 또는 우레탄과 같은 소재로 이루어진 경우, 이어피스(150)의 정면방향으로 미는 힘이 작용하면, B-B’ 단면의 이어피스(150)는 하우징의 커널부(120) 내부 방향으로 미는 힘을 받게 된다. 이 때 B-B’ 단면부의 전체 둘레는 일정해야하므로 전체 중 일부는 안쪽으로, 일부는 바깥쪽으로 휘어질 수 있다. 이러한 변형은 (b), (c) 등과 같이 X-X’ 방향으로 휘어질 수도 있고, Y-Y’ 방향으로 휘어지는 등 우연한 요소에 의해 여러가지 방향으로 휘어질 수 있다. 이 때, 도 3(b)와 같은 경우처럼, 레버(131)가 X-X’ 축 선상에 존재한다면 스위치(130, 도 2 참고)가 작동할 여지가 있으나, Y-Y’ 축 선상에 존재한다면 스위치(130, 도 2 참고)는 작동하지 않을 수 있다.

도 4, 5 는 각각 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰의 도 1(b) 의 B-B’ 방향 또는 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.

상기 불확실 성을 방지하기 위해, 스위치의 레버(131)가 Y-Y’축 선상에 있는 경우, 도 3(b) 와 같은 변형을 강제하기 위하여 강성을 가진 납작한 부재인 보조가압판(151)을 이어피스(150)의 Y-Y’ 축 선상에 부착시킬 수 있다. 이 경우 보조가압판(151) 부분은 밖으로 휘어질 수 없어, 나머지 부분인 X-X’축 부분의 이어피스(150)가 바깥쪽으로 휘게되고, 보조가압판(151)은 안쪽으로 휘어진다. 보조가압판(151)이 내부로 힘을 받으면서, 스위치의 레버(131)은 가압되어 작동하게 된다.

또한 보조가압판(151)과 스위치의 레버(131)는 같은 동일선상에만 있으면 족하고, Y-Y’ 축 선상에 있을 것을 강제하지는 않는다.

이러한 보조가압판(151)은 이어피스(150)와 함께 이중 사출과정인 일체형으로 제작될 수 있다.

도 6 은 본 발명의 실시 예 중 하나인 인-이어 이어폰의 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.

회전을 통해 신호를 생성하는 레버(131) 이외에도(도 5 참고), 버튼(133) 구조의 스위치도 존재할 수 있다. 상기 실시 예의 레버(131)와 유사한 자리에 버튼(133)이 존재할 수 있고, 이는 메탈 돔 키의 원리로 구성되어 있을 수 있다. 이러한 버튼(133)의 경우 꺾여서 부러질 위험이 없으므로, 레버(131)에 비해서 좀 더 안정적인 구조를 가질 수 있다. 다만, 작은 힘으로 큰 토크를 발생시킬 수 있는 레버(131)와 달리, 버튼의 경우 동작을 시키는데 있어서 조금 더 큰 힘을 필요로 할 수 있다.

도 7 은 본 발명의 실시 예 중 하나인 이어피스를 제외한 인-이어 이어폰의 도 1(a) 의 A-A’ 방향에 대한 종 단면도를 도시한 도면이다.

레버(131)와 디텍터(132)로 구성된 스위치(130)는 제어신호를 제어부로 전송한다. 이러한 스위치(130)는 하우징(110)의 커널부(120)의 서브 피씨비(121)상에 존재하고 제어부의 구성은 하우징(110)의 메인 피씨비(112)상에 존재한다. 따라서 서브 피씨비(121)의 전기신호를 메인 피씨비(112)로 전송할 장치로서 플렉서블 피씨비(FPCB, 140)가 필요할 수 있다. 하우징(110)의 커널부(120) 후면부 끝단에는 리시버(111)가 존재하므로, 이를 피해서 통로 외곽쪽으로 지나갈 수 있다.

한편, 이러한 본 발명의 인-이어 이어폰(100)이 블루투스 기능을 가진 무선 인-이어 이어폰(100)인 경우, 별도의 전원공급이 필요하다. 따라서 외부로부터 전원을 공급 받을 수 있는 마이크로 5핀 유에스비(micro 5pin USB, 141)가 구비되어 있을 수 있다. 또, 블루투스 신호를 송수신할 수 있는 칩(142)을 구비하고 있을 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100: 인-이어 이어폰 110: 하우징
111: 리시버 112: 메인 피씨비
120: 커널부 121: 서브 피씨비
130: 스위치 131: 레버
132: 디텍터 133: 버튼
140: 플렉서블 피씨비 141: 마이크로 5핀 유에스비(micro 5pin USB)
142: 블루투스 신호 송수신 칩 150: 이어피스
200: 사용자의 귀 210: 귀의 커널

Claims (5)

1. 음향신호를 소리로 변환시키는 리시버;
   상기 리시버를 수용하는 하우징;
   형상이 변화하는 탄성 소재를 포함하고 상기 하우징의 일단에 결합하는 이어피스;
   상기 이어피스의 형상 변화에 따라 제어신호를 생성하는 스위치; 및
   상기 하우징에 수용되며, 상기 제어신호가 발생하면 상기 음향신호를 소리로 변환하도록 상기 리시버를 제어하는 제어부를 포함하는 인-이어 이어폰.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스위치는,
   일단은 상기 하우징의 일단에 힌지결합하고, 상기 이어피스의 형상 변화에 따라 타단이 가압되어 상기 힌지결합을 중심으로 회전되는 레버; 및
   상기 힌지결합의 회전을 감지하여 상기 제어신호를 생성하는 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인-이어 이어폰.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 디텍터는,
   상기 레버와의 각도가 소정 범위 이하인 경우 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 인-이어 이어폰.
4. 제 2 항에 있어서,
   강성이 높은 소재를 포함하고, 상기 이어피스에 부착되어 상기 레버의 타단을 가압하는 보조가압판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인-이어 이어폰.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 이어피스 및 상기 보조가압판은 이중 사출과정으로 통해 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 인-이어 이어폰.

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