KR102167420B1 - 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로텍터가 헬름홀츠 공명을 위한 공명 공간을 구비하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 프레임, 프레임 내에 설치되는 자기 회로, 프레임 내에 설치되며 자기 회로와 상호 전자기력에 의해 음향을 발생하는 진동계, 프레임과 결합되어 프레임 내에 설치된 부품들을 보호하는 프로텍터를 포함하며, 프로텍터는 프로텍터를 관통하며 프레임 내에서 발생된 음향을 외부로 방출하는 음 방출공과, 프로텍터의 상면에 형성되는 공명 공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공한다.

Description

공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버{DYNAMIC RECEIVER WITH RESONANCE PROTECTOR FOR EAR PHONE}
본 발명은 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버에 관한 것이다.
이어폰, 특히 커널형 이어폰은 사용자의 귀에 깊숙히 밀착하여 사용되는 장치로, 고주파수에서 지나치게 큰 음압을 재생할 경우 사용자의 청력을 손실케 하는 주 원인이 된다.
이를 개선하기 위해, 이어폰에 헬름홀츠 공명기의 원리를 이용한 공명 공간을 구비함으로써 헬름홀츠 공명 영역에서 흡음 회로 역할을 하여 음압을 저감시킨 이어폰이 개발되고 있다.
US 2016/0066111에는 이러한 헬름홀츠 공명기의 원리를 이용한 이어폰이 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 이어 커널 이어피스(1100)는 음향 변환 장치(1110), 제1 내지 제3 음향 가이드 유닛(1120, 1130, 1140) 및 제3 음향 가이드 유닛 영역 내에 위치한 방음벽(1150)을 포함한다. 또한 이어피스는 방음벽(1150) 내에 헬름홀츠 공명기(1170)를 구비한다. 헬름홀츠 공명기(1170)는 귀를 향하는 측에 제1 개구단(1171), 귀로부터 이격된 측에 위치하는 영역 내에 공간(1172)을 구비한다.
헬름홀츠 공명기는 음향 관성(acoustic mass)을 형성하는 요소(173)와 차단된 공간(172)을 포함한다. 헬름홀츠 공명기는 흡음 회로 역할을 하며 따라서 헬름홀츠 공명 영역에서 이어 커널 내의 음압을 감소시킨다.
그러나, 종래의 헬름홀츠 공명기의 원리를 이용한 이어폰은 이어피스에 헬름홀츠 공명기를 형성하여야 하였기 때문에, 헬름 홀츠 공명기의 공진점을 변경하기 위해서는 이어피스 전체를 변경하여야 한다는 단점이 있었다.
미국 특허공개공보 2016/0066111 A1
본 발명은 프로텍터가 헬름홀츠 공명을 위한 공명 공간을 구비하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 프레임, 프레임 내에 설치되는 자기 회로, 프레임 내에 설치되며 자기 회로와 상호 전자기력에 의해 음향을 발생하는 진동계, 프레임과 결합되어 프레임 내에 설치된 부품들을 보호하는 프로텍터를 포함하며, 프로텍터는 프로텍터를 관통하며 프레임 내에서 발생된 음향을 외부로 방출하는 음 방출공과, 프로텍터의 상면에 형성되는 공명 공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 공명 공간은 프로텍터의 상면에 형성되는 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 공명 공간이 격벽에 의해 음 방출공과 구획되는 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 음 방출공의 외주에 위치하는 격벽의 두께는 일정하지 않은 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 격벽에는 공명 공간과 음 방출공을 연통시키는 관로가 형성되는 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 공명 공간은 하나 이상인 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 프로텍터의 하면 형상은 진동계의 상면 형상에 대응하는 굴곡을 가지는 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 제공한다.
본 발명이 제공하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버는 리시버의 프로텍터가 헬름홀츠 공명 공간을 구비함으로써, 이어폰의 이어피스 내에 헬름홀츠 공명 공간을 삭제할 수 있다.
또한 본 발명이 제공하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버는 프로텍터에 형성된 공명 공간의 부피나, 공명 공간과 음 방출공을 연결하는 관로의 길이만을 변경함으로써 헬름홀츠 공진 영역을 세부적으로 튜닝할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 헬름홀츠 공명 원리를 이용한 이어폰의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 상부에서 바라본 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 하부에서 바라본 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버가 구비하는 공명 프로텍터를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버의 단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버와 일반 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버의 주파수에 따른 음압을 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버의 관로 길이 변경 시 주파수에 따른 음압의 변화를 나타낸 그래프.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 상부에서 바라본 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버를 하부에서 바라본 사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버가 구비하는 공명 프로텍터를 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버의 단면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 이어피스(300)는 본 발명에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버의 구성 요소는 아니나 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버와의 결합 관계를 보여주기 위해 참고로 도시하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버는, 프레임(100) 내에 요크(120), 마그넷(130), 탑플레이트(140)로 이루어지는 자기 회로가 설치되고, 자기 회로와 상호 전자기력에 의해 진동하며 음향을 발생할 수 있도록 보이스 코일(150)과 진동판(160)으로 이루어지는 진동계도 설치된다. 요크(120)는 바닥면과 측면을 구비하는 상면이 개방된 원통형상이고, 바닥면에는 진동판(160)의 진동이 원활히 이루어지도록 통풍홀이 형성된다. 통풍홀을 통해 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해, 스크린(122)이 요크(120)의 바닥면에 부착될 수 있다. 한편 프레임(100)의 하면에는 보이스 코일(150)로 신호를 전달하는 PCB(170)가 장착될 수 있다.
진동판(160)은 중앙에 원형이며 상부로 돌출된 센터돔과, 센터돔 외주에 링 형상이며 상부로 돌출된 사이드돔을 구비한다. 보이스 코일(150)은 센터돔과 사이드돔 사이에 부착되며, 하단은 요크(120)와 마그넷(130), 탑플레이트(140) 사이의 자기 갭에 위치한다. 탑플레이트(140)의 상면은 평면 형상이 아니라 센터돔의 형상에 대응하도록 상부로 볼록하게 돌출된 형상이다.
프레임(100)의 최상부에 프로텍터(200)가 설치된다. 프로텍터(200)는 프레임(100) 내에 설치된 부품들을 보호하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 프로텍터(200)는 이에 더해 이어피스(300)로의 음향 안내 및 헬름홀츠 공명기의 역할을 함께 수행한다. 프로텍터(200)의 중앙에는 프로텍터(200)를 관통하며 프레임(100) 내에서 발생된 음향을 외부로 방출하는 음 방출공(230)을 포함한다. 또한, 프로텍터(200)의 상면(220)에는 소정 깊이의 오목부로 이루어지는 공명 공간(240)을 구비한다. 공명 공간(240)이 오목부로 이루어짐에 따라 상면이 개방되어 있으나, 프로텍터(200)의 상면(220)과 이어피스(300)의 하면(310)이 결합됨에 따라 차단된 공간을 이룰 수 있다.
공명 공간(240)은 관로(150)를 통해 음 방출공(230)과 연통되며, 그에 따라 헬름홀츠 공명기로 기능하게 된다. 도 4를 참조하면, 바람직하게는 공명 공간(240)은 서로 다른 부피를 가지는 2개 이상의 공명 공간(242, 244)을 구비할 수 있고, 그에 따라 관로(250)도 각 공명 공간(242, 244)과 음 방출공(230)을 연결하도록 2개 이상의 관로(252, 254)를 구비할 수 있다. 공명 공간(242, 244)이 상면으로부터 움푹하게 패인 오목부 형상으로 이루어지기 때문에, 공명 공간(242, 244) 사이, 각 공명 공간(242, 244)과 음 방출공(230) 사이에는 격벽(260)이 존재하게 된다. 관로(252, 254)는 음 방출공(230)과 공명 공간(242, 244) 사이에 놓인 격벽(260)에 형성된다. 이때, 음 방출공(230)과 공명 공간(242, 244) 사이의 격벽(260)의 두께는 일정하지 않다. 도면을 참조하면, 음 방출공(230)과 공명 공간(242, 244) 사이의 격벽(260)의 두께가 시계 방향으로 갈수록 점점 커지는 것을 확인할 수 있다. 그에 따라, 관로(252, 254)의 형성 위치만을 변경하여 관로(252, 254)의 길이를 달리할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 프로텍터(200)의 하면(210)은 진동판(160)의 굴곡에 대응하는 굴곡을 가지도록 형성된다. 그에 따라 진동판(160)에서 발생한 음향을 음 방출공(230)으로 원활히 방출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버와 일반 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버의 주파수에 따른 음압을 나타낸 그래프이다.
먼저 빨간 선으로 나타낸 일반 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버의 주파수에 따른 음압을 살펴보면, 7kHz와 10kHz 부근에서 음압이 급상승하는 알 수 있다. 이는 이어폰 리시버와 사용자의 고막과의 거리에 의한 것으로, 7kHz와 10kHz 부근에서 공명이 발생하여 음압이 상승하는 것이다.
파란 선은 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버의 주파수에 따른 음압을 나타낸 것으로, 7kHz와 10kHz에서 공명 공간(242, 244)에 의해 헬름홀츠 공명이 발생하도록 한 것이다. 기존의 7kHz와 10kHz의 공명을 역위상으로 억제하여 선형화된 고역 재생이 가능하다. 본원 발명의 다이나믹 리시버는 기존의 다이나믹 리시버 대비, 7kHZ 피크에서 약 6dB, 10kHz 피크에서 약 8dB 감소되는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버의 관로 길이 변경 시 주파수에 따른 음압의 변화를 나타낸 그래프이다.
헬름홀츠 공명이 발생하는 주파수는, 공명 공간(242, 244)의 부피(V), 관로(252, 254)의 길이(l), 관로(252, 254)의 단면적(S), 음파의 속도 c로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017052621592-pat00001
도 4를 참조하면, 공명 공간(240)은 부피가 큰 제1 공명 공간(242)과 부피가 더 작은 제2 공명 공간(244)을 구비하며, 제1 공명 공간(242)과 음 방출공(230)을 연결하는 제1 관로(252) 및 제2 공명 공간(244)과 음 방출공(230)을 연결하는 제2 관로(254)를 구비한다.
이때, 제1 공명 공간(242) 및 제2 공명 공간(244)의 크기와, 제2 관로(254)의 길이 및 지름을 일정하게 한 상태에서 제1 관로(254)의 길이만을 변경하여 헬름홀츠 공명 발생 영역을 조정하였다.
빨간선으로 나타낸 그래프는 관로(252)의 길이를 0.6mm로 한 경우, 보라색 선으로 나타낸 그래프는 관로(252)의 길이를 1.0mm로 한 경우, 초록선으로 나타낸 그래프는 관로(252)의 길이를 1.4mm로 한 경우, 파란선으로 나타낸 그래프는 관로(252)의 길이를 1.8mm로 한 경우이다.
그래프를 통해 관로(252)의 길이 변경에 따라 헬름홀츠 공진의 발생위치가 달라지는 것을 확인할 수 있다.
이어폰의 경우 이어피스(300)의 외부 디자인이 확정되고 난 이후, 이어피스(300) 내부 공간의 변경에는 한계가 있으며, 그에 따라 이어피스(300)의 내부에 헬름홀츠 공명 공간을 형성한 종래 기술에는 헬름홀츠 공명 지점을 제어하여 음향 특성을 튜닝하는데 한계가 있다. 그러나, 본 발명의 경우, 다이나믹 리시버의 프로텍터(200)만을 교체하여 세밀한 음향 특성 튜닝이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이어피스(300)의 제조 비용과 금형 제작 비용에 비해 프로텍터(200)의 제조 비용과 금형 제작 비용이 저렴하여, 헬름홀츠 공진점 변경 시 본 발명이 종래 기술에 비해 금전적, 시간적 비용이 저렴하다는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 프레임;
    프레임 내에 설치되는 자기 회로;
    프레임 내에 설치되며 자기 회로와 상호 전자기력에 의해 음향을 발생하는 진동계;
    프레임과 결합되어 프레임 내에 설치된 부품들을 보호하는 프로텍터;를 포함하며,
    프로텍터는 프로텍터를 관통하며 프레임 내에서 발생된 음향을 외부로 방출하는 음 방출공과, 음 방출공의 외주를 둘러싸는 원통형 격벽과, 프로텍터의 상면에 형성되며 격벽에 의해 음 방출공과 구획되는 공명 공간을 구비하고,
    공명 공간은 격벽을 관통하는 관로에 의해 음 방출공과 연통하는 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    음 방출공과 공명 공간 사이에 위치하는 격벽의 두께는 일정하지 않은 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버.
  5. 삭제
  6. 제1항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    공명 공간은 하나 이상인 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버.
  7. 제6항에 있어서,
    프로텍터의 하면 형상은 진동계의 상면 형상에 대응하는 굴곡을 가지는 것을 특징으로 하는 공명 프로텍터를 포함하는 이어폰용 다이나믹 리시버.



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