KR20180018752A - 이어폰 - Google Patents

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KR20180018752A
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겐지 오가타
아키히코 호사카
요시유키 와타나베
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다이-이치 세이코 가부시키가이샤
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Abstract

제 1 압전 소자(32)에 의해 진동하는 제 1 진동판(31)과, 제 1 진동판(31)의 진동을 이도 연골에 전달하는 원통 형상의 케이싱(2)을 구비하며, 제 1 진동판(31)이 케이싱(2)의 내부에 배치되어 있는 이어폰(1)을 제공한다. 이어폰(1)은 제 1 진동판(31)의 진동을 공기에 전달해 버리는 누음이 적은 구조를 갖는다. 이도 연골은 한쪽 귀의 고막에만 소리를 전달하므로, 정위 인식이 가능하다. 우퍼(3)에 의해 저역의 음압이 유지된다.

Description

이어폰
본 발명은 골전도에 의해 소리를 전달하는 이어폰에 관한 것이다.
음향 신호에 의해 귀에 접촉하는 진동 장치를 진동시키고, 그 진동을, 인골을 거쳐서 내이에 있는 와우관(달팽이관이라고도 불림)에 전달하는 것에 의해, 림프액 중에 부유하는 청각 신경에 음향 신호에 기록된 소리를 인식시키는 골전도형의 이어폰이 알려져 있다.
골전도형의 이어폰은, 공기를 이도에 밀폐하지 않고 음향을 전달하기 때문에, 예를 들어 음악 감상 중에도 사람의 음성 등의 주위의 소리를 인식할 수 있다. 그러나, 달팽이관에 전달된 소리는 좌우 양쪽 귀의 고막에 전달되어 버리기 때문에, 소리의 정위(定位)(좌우의 분리)가 불충분했다.
이러한 점에서, 특허문헌 1에는, 이도 연골에 소리를 전도하는 이어폰이 개시되어 있다. 그러나, 개시된 이어폰은, 그 구조 상, 진동 장치의 진동이 이도 연골에 충분히 전달되는 것은 아니다. 즉, 진동에 의한 에너지의 과반은 주위의 공기로 전달된다. 그 결과, 이른바 「누음(sound leakage)」이 발생하여, 사용 시에 주위에 폐를 끼치게 되어 버리게 된다. 또한, 공기의 소밀파가 아닌 질량을 가진 물체의 진동에 의한 소리의 전달 때문에, 고주파수의 진동이 곤란하고, 고역의 음향 특성이 떨어졌었다.
일본 특허 공개 제 2015-053640 호 공보
본 발명은, 고음질이고, 정위 인식이 가능하며, 또한 누음이 적은, 골전도형의 이어폰을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 이어폰은,
제 1 압전 소자에 의해 진동하는 제 1 진동판과,
상기 제 1 진동판에 배치되고 상기 제 1 진동판의 진동을 이도 연골에 전달하는 케이싱을 구비하며,
상기 케이싱은 원통 형상이고,
상기 제 1 진동판이 상기 케이싱의 내부에 배치되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 원통 형상의 케이싱이 이도 연골에 밀접하여, 제 1 진동판의 진동의 대부분을 이도 연골에 전달할 수 있다. 또한, 제 1 진동판이 케이싱의 내부에 배치되어 있으며, 제 1 진동판의 진동을 받는 공기를 케이싱 내에 봉입하여 둘 수 있다.
본 발명의 이어폰에 있어서,
상기 케이싱은 상기 원통 형상의 단면에 있어서의 직경 방향으로 마련된 지지부를 구비하고,
상기 제 1 진동판은 일단이 상기 지지부에 접속되고, 상기 케이싱에 있어서의 원통의 축을 따라서 배치되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 제 1 진동판과 케이싱의 전체가 음차(音叉)와 같이 안정적으로 진동한다.
본 발명의 이어폰에 있어서,
상기 제 1 진동판은 상기 지지부에 접속되어 있는 일단과 반대측의 타단에 추를 갖는다.
이러한 구성에 의하면, 제 1 진동판의 공진 주파수(F0)를 낮출 수 있어, 저역의 주파수 특성이 양호하게 된다.
본 발명의 이어폰에 있어서,
상기 지지부는 상기 케이싱의 이도측에 마련된다.
이러한 구성에 의하면, 제 1 진동판의 진동이 이도측으로부터 전달된다. 따라서, 이도 연골에 전달되지 않고 누음이 되는 진동이 감소한다.
본 발명의 이어폰은,
2매 이상의 상기 제 1 진동판을 구비하고, 상기 2매 이상의 상기 제 1 진동판 중 2매는 서로 직교하는 방향으로 진동한다.
이러한 구성에 의하면, 직교하는 방향으로 진동하는 2매의 제 1 진동판이 존재한다. 따라서, 진동이, 지지부나 케이싱의 형상에 영향을 받는 일이 적어서, 이도 연골에 확실히 전달된다.
본 발명의 이어폰은,
상기 케이싱과 이어폰 본체를 구비하며,
상기 케이싱과 상기 이어폰 본체 사이에 진동 전달 완충 기구를 구비한다.
이러한 구성에 의하면, 이어폰 본체에 전달되는 진동이 감소하여, 누음이 감소한다.
본 발명의 이어폰은,
제 2 압전 소자에 의해 진동하는 제 2 진동판과,
상기 케이싱에 마련되고 상기 제 2 진동판이 발생하는 공기 진동을 이도에 전달하는 구멍부를 구비한다.
이러한 구성에 의하면, 제 1 진동판의 진동(주로 저역)을 이도 연골에 전달하여 골전도형의 이어폰으로서 동작하는 동시에, 제 2 진동판의 진동(주로 고역)을 공기 진동으로 하여 고막에 전달할 수 있는, 저역, 고역 모두, 충분한 음압을 얻을 수 있다.
본 발명의 이어폰에 의하면, 고음질이고, 정위 인식이 가능하며, 또한 누음이 적은 골전도형의 이어폰이 제공된다.
도 1은 이어폰의 사용 상황을 도시하는 도면,
도 2a는 이어폰의 개략 구성을 도시하는 도면(케이싱의 단면도)(실시예 1),
도 2b는 이어폰의 개략 구성을 도시하는 도면(케이싱을 이도측에서 본 도면)(실시예 1),
도 3은 주파수 특성을 나타내는 도면(실시예 1),
도 4a는 이어폰의 개략 구성을 도시하는 도면(케이싱의 단면도)(실시예 2),
도 4b는 이어폰의 개략 구성을 도시하는 도면(케이싱을 이도측에서 본 도면) (실시예 2),
도 5는 진동판의 구성을 도시하는 도면(실시예 3).
도 1은 이어폰(1)의 사용 상태를 도시하는 도면이다. 이어폰(1)이 이도(7)에 삽입되어 있다. 이어폰(1)은, 이도(7)에 삽입되지 않는 이어폰 본체(5) 및 이도(7)에 삽입되는 원통 형상의 케이싱(2)을 구비하며, 이도(7)에 확실히 삽입되는 케이싱(2)으로부터 이도 연골(6)에 저역의 진동이 전달된다. 한편, 고역의 소리는, 후술하는 트위터(4)에 의해, 공기 진동(소밀파)으로서 이도(7)에 전달된다.
이어폰 본체(5)와 케이싱(2) 사이에, 완충구(51)가 마련되어 있다. 완충구(51)는, 예를 들어 연질의 플라스틱이며, 케이싱(2)의 진동의 이어폰 본체(5)로의 전달을 감소시키는 진동 전달 완충 기구로서 기능한다. 완충구(51)가 마련되는 것에 의해, 이어폰(1)은, 케이싱(2)의 진동을 이어폰 본체(5)에 전달하기 어려워서, 이어폰 본체(5)의 진동이 공기에 전달되는 것에 의한 누음을 줄일 수 있다. 또한, 완충구(51)는 케이싱(2)의 원통부에만 마련되는 것으로 충분하며, 원통 내부의 공동부(전기 배선 등을 가짐)에 간섭하지 않는다. 즉, 완충구(51)는 케이싱(2)의 내벽을 따라서 공동 부분을 폐색하지 않도록 배치된다.
또한, 고역의 소리를 공기 진동으로 하여 이도(7)에 전달하는 구조(트위터(4)), 및 완충구(51)에 대해서는, 그들을 구비하는 것이 바람직하지만, 반드시 마련하지 않아도 좋다. 구체적인 설계의 범위에서 취사 선택해도 지장이 없다.
이하, 본 발명의 이어폰(1)의 케이싱(2), 및 소리를 발생하는 진동판의 구체적인 구성에 대하여 실시예에 의해 설명한다.
(실시예 1)
도 2a 및 도 2b는 이어폰(1)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 2a는 케이싱(2)의 단면도이며, 도 2b는 케이싱(2)을 이도(7)측(도 2a의 우측)에서 본 도면이다. 케이싱(2)은 원통 형상의 이어피스(케이싱 본체)(21)에 지지부(22) 및 구멍부(23)를 마련한 것이다.
지지부(22)는 케이싱(2)의 이도(7)측의 단부에 마련되고, 또한 원통 형상의 단면에 있어서의 직경 방향을 따라서 마련되어 있다. 즉, 지지부(22)는, 케이싱(2)의 원통 형상에 있어서의 단면의 직경 방향을 따라서 연장된 판 형상이며, 양단이 이어 피스(21)의 내벽에 접속되어 있다. 구멍부(23)는 이어피스(21)의 내벽과 지지부(22) 사이에 존재하는 공간(간극)이다.
케이싱(2)에는, 우퍼(woofer; 3) 및 트위터(4)가 배치되어 있다. 우퍼(3)는 제 1 진동판(31)에 제 1 압전 소자(32)를 부설한 것이며, 그 일단이 지지부(22)에 매설(접속)되어 있다. 제 1 압전 소자(32)에 전압을 인가하여 진동시키면, 제 1 진동판(31)이 진동하고, 우퍼(3)는 지지부(22)를 거쳐서 이어피스(21)에 진동을 전달한다. 이어피스(21)의 진동은 이도 연골(6)(도 1)에 전달된다. 또한, 우퍼(3)는 1매의 압전 소자를 이용한 유니모프(unimorph)형이지만, 2매의 압전 소자를 이용한 바이모프(bimorph)형이나 다수(3매 이상)의 압전 소자를 적층한 적층형이어도 좋다.
제 1 진동판(31) 및 제 1 압전 소자(32)에 있어서, 지지부(22)가 접속된 한쪽 단부와는 반대측의 다른쪽 단부에는, 추(33)가 부착되어 있다. 추(33) 각각은 제 1 진동판(31) 및 제 1 압전 소자(32)의 공진 주파수를 저하시켜, 우퍼(3)의 주파수 특성을 개선한다.
우퍼(3)의 한쪽 단부는, 케이싱(2)의 이도(7)측의 단부에 마련되고, 또한 원통 형상의 단면에 있어서의 직경 방향을 따라서 마련된 지지부(22)에 매설되기 때문에, 우퍼(3)는 케이싱(2)에 있어서의 원통의 축을 따라서 연장되도록 배치된다. 따라서, 우퍼(3)는 원통 형상의 이어피스(21)의 각 개소에 거의 균일한 진동을 전달한다. 또한, 우퍼(3)는 제 1 압전 소자(32)에 전압이 인가되면, 제 1 진동판(31)과 제 1 압전 소자(32)의 경계에 직교하는 방향을 따라서 진동한다.
트위터(4)는 제 2 진동판(41)에 제 2 압전 소자(42)를 부설한 압전 소자형의 스피커이다. 제 2 압전 소자(42)에 전압을 인가하여 진동시키면, 제 2 진동판(41)이 진동하고, 트위터(4)는 케이싱(2) 내에 소리(공기의 소밀파)를 출력한다. 출력된 소리는 공기를 매체로 하여, 구멍부(23)를 통과하여 이도(7)에 전달된다.
도 3은 이어폰(1), 우퍼(3) 및 트위터(4)의 주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 우퍼(3)의 주파수 특성(3F)은 추(33)의 효과에 의해 저역에서 음압이 높다. 한편, 트위터(4)의 주파수 특성(4F)은 압전 소자형 트위터의 특성에 의해 고역에서 음압이 높다. 이들이 종합되어, 이어폰(1)의 주파수 특성(1F)은 저역에서도 고역에서도 음압이 높아지게 된다.
우퍼(3)에서 발생한 진동은 이어피스(21)를 거쳐서 이도 연골(6)에 전달되고, 트위터(4)로부터 출력된 소리는 이도(7)에 전달된다. 모두, 이어폰(1)을 장착한 측의 고막에만 전달되게 된다(좌우 양쪽 귀의 고막에 전달되지 않음). 이에 의해, 좌우의 귀에 다른 이어폰(1)을 장착한 경우에, 좌우의 소리가 확실히 분리되어, 소리의 정위를 얻을 수 있다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시예의 이어폰(1)은, 우퍼(3)에서 발생한 진동을 골전도로, 트위터(4)로부터 출력된 소리를 공기 전도로 전달하는 것에 의해, 양호한 주파수 특성을 얻을 수 있다. 또한, 좌우의 소리가 분리되어, 소리의 정위를 얻을 수 있다.
그리고, 제 1 진동판(31)이 케이싱(2) 내에 배치되고, 이어폰(1)의 장착 시에 있어서, 케이싱(2) 내의 공기가 케이싱(2)에 의해 거의 밀봉되고 있는 것, 및 제 1 진동판(31)의 일부가 케이싱(2)의 이도(7)측의 단부에 마련되고, 또한 원통 형상의 단면에 있어서의 직경 방향으로 마련된 지지부(22)에 매설되는 것에 의해, 제 1 진동판(31) 및 케이싱(2)의 진동이 효율적으로 이도 연골(6)에 전달되어, 누음을 줄일 수 있다.
또한, 트위터(4)를 마련하지 않고, 우퍼(3)만의 소리를 전도하는 것도 가능하다.
(실시예 2)
본 실시예 2의 이어폰은 우퍼(3)의 구성이 실시예 1의 이어폰(1)과 상이하다. 다른 개소에 대해서는 실시예 1과 동일하며, 상세한 설명을 생략한다.
도 4a 및 도 4b는 이어폰(20)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 4a는 케이싱(2)의 단면도, 도 4b는 케이싱(2)을 이도(7)측(도 4a의 우측)에서 본 도면이다. 도 2a 및 도 2b와 비교하면, 실시예 2의 이어폰(20)은, 지지부(22)가 트위터(4)측(도면 좌측)에 마련되고, 제 1 진동판(31) 및 제 1 압전 소자(32)가 이도(7)측(도면 우측)에 마련되어 있다.
이와 같이, 우퍼(3)의 지지부(22)에 의한 지지 위치를 실시예 1의 이어폰(1)과 반대 방향에 마련하는 것도, 골전도형의 이어폰(20)이면 용이하다. 음파가 공기 중에 전달되는 것은 아니므로, 우퍼(3)의 지지 위치는 임의로 설계할 수 있다. 단, 본 실시예의 이어폰(20)에 있어서는, 우퍼(3)의 진동이 이어폰 본체(5)에 전달되는 것을 억제하기 위해, 이어폰 본체(5)와 케이싱(2) 사이에 완충구(51)를 마련하는 것이 특히 바람직하다.
본 실시예 2의 이어폰(20)은 실시예 1의 이어폰(1)과 동일한 효과를 갖는다.
(실시예 3)
본 실시예 3의 이어폰은 복수의 우퍼(3)를 이용하는 것이다. 다른 개소에 대해서는 실시예 1 또는 2의 이어폰(1, 20)과 동일하며, 상세한 설명을 생략한다.
도 5는 진동판의 구성을 도시하는 도면이고, 실시예 2에 있어서의 도 4b에 상당하는 도면이다. 즉, 실시예 3에 있어서의 도 5에 대해서는, 이도(7)측으로부터 케이싱(2)의 내부를 본 것에 상당한다.
도 5에 도시하는 이어폰은 2매의 우퍼(3a 및 3b)가 마련되어 있다. 우퍼(3a 및 3b)는 실시예 1 또는 2의 이어폰(1, 20)에 있어서의 우퍼(3)와 동일한 것이다. 우퍼(3a와 3b)는 진동 방향(진동판(31a와 31b))과 압전 소자(32a(32b))의 경계에 직교하는 방향)이 90도 상위하다.
우퍼(3a 및 3b)의 진동은 지지부(22)를 거쳐서 이어피스(21)에(그리고, 이도 연골(6)에) 전달된다. 이 때, 진동 방향에 따라서는, 이어피스(21)와 지지부(22)의 상대적인 접속 관계에 의존하여, 이도 연골(6)에 전달되는 진동이 감쇠되어 버릴(공기에 전달되어 버릴) 가능성을 부정할 수 없다(구체적으로 어느 각도의 진동이 감쇠된다고 주장하는 것이 아니라, 가능성이 전혀 없는 것이 아니라는 것을 지적하는 것임). 90도 상위한 각도로 2개의 진동을 부여하는 것에 의해, 실시예 3의 이어폰은 이러한 감쇠를 완화시킬 수 있다. 즉, 실시예 3의 이어폰은 누음을 감소시키는 효과가 기대된다.
또한, 본 실시예 3의 이어폰에 있어서의 우퍼(3(3a, 3b 등))는 2개에 한정되지 않으며, 3개 이상을 마련하여도 좋다. 또한, 실시예 3의 이어폰은 우퍼(3a, 3b) 등의 진동 방향의 상위에 의한 각도도, 임의로 설계하여도 좋다. 예를 들면, 본 실시예 3의 이어폰에 있어서는, 지지부(22)가 마련된 직경 방향에 평행한 방향으로 우퍼(3b)를 진동시켜, 직교하는 방향으로 우퍼(3a)를 진동시켰지만, 우퍼(3a, 3b)의 각각의 진동 방향이 45도 경사진 2 방향이 되도록 우퍼(3a, 3b)를 진동시켜도 좋다.
본 실시예 3의 이어폰은 실시예 1 및 2의 이어폰(1, 20)과 동등한 효과를 확실히 얻을 수 있다.
본 발명은, 본 발명의 광의의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이, 다양한 실시형태 및 변형이 가능하게 되는 것이다. 또한, 상술한 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 범위는 실시형태가 아니라, 특허청구범위에 의해 나타난다. 그리고, 특허청구범위 내 및 그와 동등한 발명의 의의의 범위 내에서 실시되는 다양한 변형은 본 발명의 범위 내로 간주된다.
또한, 본원에 대해서는, 2015년 6월 17일에 출원된 일본 특허 출원 제 2015-122034 호를 기초로 하는 우선권을 주장하며, 본 명세서 중에 일본 특허 출원 제 2015-122034 호의 명세서, 특허청구범위, 도면 전체를 참조로서 원용하는 것이다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은 누음이 적고, 소형 경량의 골전도형의 이어폰이며, 많은 음향 기기 제조업자 및 개인에 의한 이용을 고려할 수 있다.
1, 20 : 이어폰 1F : 이어폰의 주파수 특성
2 : 케이싱 21 : 이어피스
22 : 지지부 23 : 구멍부
3, 3a, 3b : 우퍼 31, 31a, 31b : 제 1 진동판
32, 32a, 32b : 제 1 압전 소자
33 : 추 3F : 우퍼의 주파수 특성
4 : 트위터 41 : 제 2 진동판
42 : 제 2 압전 소자 4F : 트위터의 주파수 특성
5 : 이어폰 본체 51 : 완충구
6 : 이도 연골 7 : 이도

Claims (7)

  1. 제 1 압전 소자에 의해 진동하는 제 1 진동판과,
    상기 제 1 진동판에 배치되고 상기 제 1 진동판의 진동을 이도 연골에 전달하는 케이싱을 구비하며,
    상기 케이싱은 원통 형상이고,
    상기 제 1 진동판이 상기 케이싱의 내부에 배치되어 있는
    이어폰.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 원통 형상의 단면에 있어서의 직경 방향으로 마련된 지지부를 구비하고,
    상기 제 1 진동판은 일단이 상기 지지부에 접속되고, 상기 케이싱에 있어서의 원통의 축을 따라서 배치되어 있는
    이어폰.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 진동판은 상기 지지부에 접속되어 있는 일단과 반대측의 타단에 추를 갖는
    이어폰.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 케이싱의 이도측에 마련되는
    이어폰.
  5. 제 1 항에 있어서,
    2매 이상의 상기 제 1 진동판을 구비하며, 상기 2매 이상의 상기 제 1 진동판 중 2매는 서로 직교하는 방향으로 진동하는
    이어폰.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱과 이어폰 본체를 구비하고,
    상기 케이싱과 상기 이어폰 본체 사이에 진동 전달 완충 기구를 구비하는
    이어폰.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 2 압전 소자에 의해 진동하는 제 2 진동판과,
    상기 케이싱에 마련되고 상기 제 2 진동판이 발생하는 공기 진동을 이도에 전달하는 구멍부를 구비하는
    이어폰.
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