KR101641758B1

KR101641758B1 - 음향의 최적화된 방사를 갖는 헤드폰

Info

Publication number: KR101641758B1
Application number: KR1020137025630A
Authority: KR
Inventors: 마이클 윌버그
Original assignee: 울트라소네 아게
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2016-07-21
Also published as: CN103733643B; EP2692149B1; WO2012131006A1; US9392354B2; JP2014512751A; CN103733643A; KR20140077129A; EP2692149A1; JP6002750B2; US20140016812A1

Abstract

본 발명은 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 를 위한 좌측 및 우측 지지 부재 (9, 19) 를 가지는 헤드폰에 관한 것이다. 청취 보호 방식으로 주목할 만한 고음역 및 중음역 정보의 손실없이 청각적인 또는 음향적인 이벤트의 개선된 머리-바깥 정위 (out-of-head localization) 를 보장하기 위해, 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 는 헤드폰 사용자가 보는 방향인 수평 축과 이 수평 축과 교차하는 수직 축을 중심으로 틸트된 위치를 점유한다.

Description

음향의 최적화된 방사를 갖는 헤드폰{HEADPHONES WITH OPTIMIZED RADIATION OF SOUND}

본 발명은 음향 트랜스듀서 (sound transducer) 를 위한 좌측 및 우측 지지 부재를 포함하는 헤드폰에 관한 것이다.

헤드폰은 걸침형 (supra-aural) 또는 감쌈형 (circum-aural) 디자인으로 알려져 있는데, 음향 트랜스듀서는, 음향 트랜스듀서의 지지 부재를 정의하는 배플 (baffle) 에 위치되고, 상기 배플은, 헤드폰 스트랩 (strap) 의 단부 (end) 에 부착되고 헤드폰 쿠션을 통해 헤드폰 사용자의 귀 상에 (걸침형) 또는 귀를 둘러싸는 형태로 (감쌈형) 헤드폰 사용자의 머리뼈 (skull) 에 인접하도록 의도되는, 좌측 및 우측의 반 (semi) - 개방 또는 폐쇄 이어 컵 (ear cup) 의 내부에 위치된다. 보통, 각각의 배플은 그것의 중심에 단일 음향 트랜스듀서를 지님으로써, 그것에 의해 방사되는 음향은 배플에 대해 대체로 수직인 방향으로 방출된다. 이러한 전통적인 음향 트랜스듀서의 중심 배치의 단점은, 그것이 헤드폰에 의해 발생되는 청각적인 또는 음향적인 이벤트 (event) 의 머리-속 정위 (in-head localization) 를 촉진한다는 것이다. 머리-속 정위에 대한 놀랄 만큼 효과적인 대책으로는, 배플의 중심에 음향 트랜스듀서를 배치하는 것이 아니라 사용자가 보는 방향 (viewing direction) 으로 상기 중심에서 아래쪽으로 그리고 두드러지게 앞쪽으로 그것을 오프셋 (offset) 하여 배치하는 것이 알려져 왔다. 이러한 종류의 헤드폰은, 예를 들어 WO/1991/001616 에 개시되어 있다. 이러한 헤드폰이라 하더라도, 음향은 배플에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 방사되지만, 이도 (ear canal) 내로 직접적으로 방사되지는 않는다. 더 정확히 말하면, 그것의 사용자를 위해 헤드폰을 통해 생성되는 음향에 의해, 헤드폰 없는 주변 공간 내의 "정상적인" 청취 상황의 머리-바깥 정위 (out-of-head localization) 를 위해 필요로 되는 정보의 주된 비율을 재창조함으로써, 헤드폰 사용자의 윤곽진 (contoured) 외이 (outer ear) 를 음향이 때리고 (strike), 거기로부터 음향이 이도 내로 반사된다. 외이의 개별적인 모양 및 헤드폰 사용자의 청각적 경험에 의존하여, 헤드폰 사용에서의 자극적인 머리-속 정위는 이러한 방식으로 극복되었다. 유사한 영향이, 그것의 셸 (shell) 이 머리띠에 장착되어 헤드폰의 배플이 앞쪽으로 오프셋되고 머리띠에 장착된 이도 방향으로 기울어진 수직 축을 중심으로 틸트된 헤드폰에 의해 얻어진다 (AKG1000).

감소된 머리-속 정위를 가지는, 이러한 공지의 헤드폰의 단점은, 헤드폰 사용자의 머리뼈 상 및 사용자의 외부 귀 구조 상에서의 반사 후에서야 음향이 두드러지게 이도 내로 주사된다는 사실에 기인하는, 고음역 (treble) 및 중음역 (midrange) 정보의 손실로 보여지는데, 이러한 정보의 손실은 실제로는 헤드폰 사용자의 머리와 귀의 모양에 더 혹은 덜 개별적으로 의존하는 것으로 판명됨으로써, 너무 높게 음향 레벨을 선택함에 따라 과도하게 귀에 부담을 주게 된다.

본 발명의 목적은, 고음역 및 중음역 음향 정보의 상당한 손실없이 청각적인 또는 음향적인 이벤트의 개선된 머리-바깥 정위를 보장하는, 위에서 정의된 종류의 헤드폰을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1에 의해 달성된다. 본 발명의 유익한 개발이 종속항에서 구체화된다.

본 발명에 따르면 두 개의 축을 중심으로 틸트된 두 개의 음향 트랜스듀서의 배치에 의하여, 귀로부터 더 떨어진 청각적인 또는 음향적인 중심의 위치를 야기함으로써, 헤드폰의 음향 트랜스듀서를 통해 생산된 음향은, 고음역 및 중음역 음향 정보의 손실을 근본적으로 피하는 직접적인 방식으로 헤드폰 사용자의 귀를 겨냥한다. 헤드폰 사용자의 귀로부터 음향적인 중심의 상대적으로 큰 거리에 기인하여, 헤드폰 사용자는, 귀의 부근에 배치되는 헤드폰 음향 트랜스듀서로부터 받게 되는 청취 경험과 대조적으로, 주변 공간에 배치된 음향원 (sound source) 의 청취 경험에 가까운 청취 경험을 받게 된다. 이것은 헤드폰을 통한 청취를 위한 머리-바깥 정위에 유익하다.

본 발명의 유익한 개발에 따라 틸팅 변위 (tilting displacement) 뿐만 아니라 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 음향 트랜스듀서를 변위시키는 것에 의하여, 특히 헤드폰에 의해 방사되는 청각적인 또는 음향적인 이벤트의 머리-속 정위는 선택적으로 머리-바깥 정위로 변환될 수 있다.

독창적인 음향-안내를 통해 전방으로부터 두드러지게 감지되는 청각적인 또는 음향적인 이벤트와 함께 오프-머리 정위 (off-the-head localization) 에 지지하여 청각적인 또는 음향적인 이벤트의 머리-속 정위를 억제하는 최적화는, 두 개의 축을 중심으로 트랜스듀서를 틸팅하는 것에 부가하여, 이도로의 입구에 대하여 두드러지게 앞쪽으로 음향 트랜스듀서의 음향적인 중심을 오프셋함으로써 달성된다.

특별히 알맞는, 최소화된 음향의 왜곡 (distortion) 을 가진 음향의 유도는, 중공의 음향-안내 바디에 의하여 달성될 수 있는데, 헤드폰 사용자의 귀로부터 떨어진 이 음향-안내 바디의 일단부에 음향 트랜스듀서가 위치되고, 이 음향-안내 바디의 타단부는 헤드폰 사용자의 귀의 근처로 연장된다. 음향-안내 바디는 상이한 형상을 가질 수도 있다. 특히 바람직한 것은 깔때기-형상 (funnel-shaped) 이며, 대안적으로 튜브 형상의 음향 안내 바디일 수 있다. 깔때기-형상의 음향-안내 바디의 경우, 음향 트랜스듀서는 깔때기의 뾰족 단부에 위치되고, 이 깔때기는 그것의 대향하는 먼 개방 단부 상에 큰 음향 유출부를 제공하며, 이것은 이도로의 입구를 사운딩 (sounding) 하는 것 뿐만 아니라 외이의 큰 부분을 사운딩하도록 허용한다. 그에 반하여 튜브 형상의 음향-안내 바디는 보다 작은 귀 영역에 음향을 겨냥하는 것이 가능하게 하며 또한 복수의 틸팅된 그리고 비틀어진 (staggered) 트랜스듀서에 의해 귀를 사운딩함으로써 지지 부재에 연결된 복수의 음향 안내 부재의 사용을 가능하게 한다.

유리하게, 음향-안내 바디 및 음향-안내 바디들을 포함하는 각각의 지지 부재는, 각각 단일의 사출 성형된 플라스틱의 부품으로 제작된다.

본 발명은 도면에 의해 더 설명된다.
도 1은, 음향 트랜스듀서를 수용하는 튜브 형상의 음향-안내 바디를 포함하는 본 발명의 헤드폰의 단일 음향 트랜스듀서를 지지하는 부재의 제1 실시예를 헤드폰 사용자의 귀로부터 향하여 본 측부의 평면도이다.
도 2는, 도 1의 지지 부재/트랜스듀서 어셈블리의 측면도이다.
도 3은, 두 개의 음향 트랜스듀서 중 각각 하나씩을 수용하는 두 개의 튜브 형상의 음향-안내 바디를 포함하는 본 발명의 헤드폰의 두 개의 음향 트랜스듀서를 지지하는 부재의 제2 실시예를 헤드폰 사용자의 귀로부터 향하여 본 측부의 평면도이다.
도 4는, 도 3의 지지 부재/트랜스듀서 어셈블리의 측면도이다.
도 5는, 음향 트랜스듀서를 수용하는 깔때기-형상의 음향-안내 바디를 포함하는 본 발명의 헤드폰의 단일 트랜스듀서를 장착한 트랜스듀서의 제3 실시예를 헤드폰 사용자의 귀를 가리키는 측부의 평면도이다.
도 6은, 도 5의 지지 부재/트랜스듀서 어셈블리의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.
도 7은, 도 5의 지지 부재/트랜스듀서 어셈블리의 선 B-B를 따라 취한 단면도이다.
도 8은, 도 5의 어셈블리의 음향 방사 측의 평면도이다.

도 1 및 도 2에서 단지 전자석 드라이버 (electromagnetic driver) 를 가진 후면 만이 시인가능한, 도 1 및 도 2에 도시된 음향 트랜스듀서 (11) 를 위한 지지 부재 (9) 는, 스테레오 (stereo) 헤드폰의 우측 이어 컵 (ear cup) 의 일부분을 형성하고 있다. 좌측 이어 컵은 도 1에 도시된 구성의 경상 (鏡像, mirror image) 이다. 지지 부재 (9) 는 이어 패드 (ear pad) 가 마련된 것으로 도시되지 않은 원형 에지의 평판 (10) 및 원형 단면의 튜브의 형태인 중공의 (hollow) 음향-안내 바디 (13) 을 포함하며, 음향-안내 바디 (13) 의 세로 축 (12) 은 디스크 (10) 에 대하여 틸트되거나 각을 이루고 있다. 튜브 형상 음향-안내 바디 (13) 는, 디스크 (10) 에 편심된 (eccentric) 타원-형상 (ellipse-shaped) 개구 내로 일단부로 개방되고, 대체적으로 원형인 디스크 형상의 음향 트랜스듀서 (11) 를 타단부에서 지지하는데, 상기 트랜스듀서의 세로 중심 축은 음향-안내 바디 (13) 의 세로 축 (12) 과 얼라인 (align) 된다.

디스크 지지 부재 (9) 의 중심 Z 는, 기존의 헤드폰에서의 음향 트랜스듀서의 위치로서, 헤드폰 사용자의 우측 귀의 이도 (ear canal) 로의 입구의 높이에 위치된다. 이 중심 위치로부터 시작하여, 트랜스듀서 (11) 의 중심 Z' 는, 헤드폰 사용자가 보는 방향에서의, 우측으로 중심 Z 를 통과하는 도 1의 수평 축 H 를 따라 거리 a 만큼 이동되거나 오프셋되고, 중심 Z 를 통과하는 수직 축 V 상에 거리 b 만큼 하측으로 이동되거나 오프셋된다. 게다가, 음향 트랜스듀서 (11) 는, 수직 축 V 에 평행한 수직 축 및 수평 축 H 에 평행한 수평 축을 중심으로 지지 부재 디스크 (9) 에 대하여 틸트되고, 그 결과 튜브 형상의 음향-안내 바디 (13) 의 대응하는 틸팅이 이루어지며, 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 는 헤드폰 사용자가 보는 방향인 수평 축 및 이 수평 축과 교차하는 수직 축을 중심으로 틸트된 위치를 취함으로써, 음향 트랜스듀서로부터 생성된 음향은 헤드폰 사용자의 우측 귀, 즉 도 1 및 도 2의 경우에서 이도로의 입구로 명확하게 향해지거나, 겨냥된다. 대안적으로, 디스크 지지 부재 (9) 의 중심 Z 에 대한 음향 트랜스듀서의 틸트 및 변위 (displacement) 는, 외이 (outer ear) 의 더 큰 부분이 선택적으로 울려지도록 (음향이 제공되도록), 선택될 수도 있다.

트랜스듀서 (11) 의 미리 결정된 틸트 및 오프셋 위치에서의 튜브 형상의 음향-안내 바디 (13) 의 길이 방향 연장에 기인하는, 지지 부재 디스크 (10) 에 수직인 축의 방향으로의 지지 부재 (9) 의 치수를 최소화하도록 유지하기 위해, 튜브 단부를 지지하는 음향 트랜스듀서 (11) 의 하부 에지는, 도 2에 도시된 바와 같이, 지지 부재 디스크 (10) 에 가능한 한 가깝게 위치된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은, 지지 부재 (9) 에 대한 트랜스듀서 (11) 의 배치 뿐만 아니라 좌측 귀에서의 이러한 배치의 경상의 구성은, 머리-바깥 정위 (out-of the-head localization) 또는 오프-머리 정위 (off-head localization), 특히 청각적인 또는 음향적인 이벤트의 머리-앞 정위 (in-front-of-head localization) 를 지지하여, 기존의 스테레오 헤드폰에서 직면하게 되는 청각적인 또는 음향적인 이벤트의 머리-속 정위의 획기적인 감소를 보장한다. 게다가, 헤드폰 사용자를 위한 이러한 종류의 사운딩 또는 음향 제공은, 헤드폰에 의한 음향 이벤트 재생에 기초하여, 대단히 깨끗하고, 높은 분해능을 가지며, 공간적인 음향 이미지를 일으킨다.

도 3 및 도 4는, 헤드폰 사용자의 좌측 귀의 사운딩을 위한, 도 1 및 도 2의 지지 부재/음향 트랜스듀서 어셈블리의 변형례를 나타내는데, 도 1 및 도 2에서의 음향 트랜스듀서 (11) 에 대한 경상의 위치에 있는 트랜스듀서 (11') 에 부가하여, 음향 트랜스듀서 (14) 가 더욱 지지 부재 (9') 의 디스크 지지 부재 (10') 상에 편심적으로 또한 틸트되어 배치된다. 디스크 지지 부재 (10') 의 중심으로부터 시작하여, 부가적인 음향 트랜스듀서 (14) 는 음향 트랜스듀서 (11') 에 대해 두드러지게 상측으로 그리고 앞쪽으로 오프셋되어 배치된다. 트랜스듀서 (11') 와 같이, 부가적인 트랜스듀서 (14) 또한 헤드폰 사용자의 이도로의 입구로의 방향으로 음향 트랜스듀서 (11') 의 길이 방향 중심축 (12') 뿐만 아니라 중심 길이 방향 축 (15) 을 중심으로 하여 통과하는 음향 방사 방향으로 음향 트랜스듀서 (14) 가 향해지거나 또는 찌르도록, 지지 부재 디스크 (10') 상에 틸트되어 배치된다.

부가적인 음향 트랜스듀서 (14) 가 원하는 대로 틸트되어 배치되고 지지 부재 디스크 (10') 에 연결되도록 하기 위해, 그것은 튜브 형상의 음향-안내 바디 (16) 의 지지 부재 디스크로부터 먼 단부에 놓이며, 튜브 형상의 음향-안내 바디 (16) 의 타단부는 음향-안내 바디 (13') 와 동일한 방식으로 지지 부재 디스크 (10) 에 편심된 타원 개방구와 같은 높이에서 연결된다.

도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 헤드폰의 헤드폰 사용자의 좌측 귀로의 음향 방사를 위한 지지 부재/트랜스듀서 구조의 실시예에서, 단일의 음향 트랜스듀서 (20) 가 도 1 및 도 2 에 도시된 것과 같은 음향 트랜스듀서에 대해 경상된 (mirror imaged) 틸트/오프셋 위치 또는 배치로 사용되고, 상기 음향 트랜스듀서는 깔때기 형상의 (funnel-shaped) 음향-안내 바디 (21) 의 팁 단부 (tip end) 에 안착되며, 이러한 음향-안내 바디는 지지 부재 (19) 의 지지 부재 디스크 (22) 의 타원형의 내측 에지 (23) 내로 넓게 개방된 (wide-open) 단부로 개방된다. 따라서, 음향 트랜스듀서 (20) 의 청각적인 또는 음향적인 중심은 다시, 스테레오의 지지 부재 디스크 (22) 에 의해, 헤드폰 사용자의 이도로의 입구에 관하여 하측으로 그리고 두드러지게 앞쪽으로 오프셋되어 배치된다.

지지 부재 디스크 (22) 및 깔때기 형상의 음향-안내 바디 (21) 는 1-피스의 사출 성형 부품 (one-piece injection-molded part) 으로 구성되고, 바람직하게는 사출 성형 플라스틱 부품으로 구성되며, 부가적으로 지지 부재 디스크 (22) 의 외측 에지에 후측으로 돌출하는 (projecting) 안정화 칼라 (collar) (24) 를 포함할 수 있으며, 이 안정화 칼라 (24) 는 케이블 안내 개구 (25) 및 도시되지 않은 헤드폰 브라켓으로의 연결을 위한 원호 형상의 플랜지 (flange) (26) 를 가진다.

Claims

음향 트랜스듀서 (sound transducer) (11, 14, 20) 를 위한 좌측 및 우측 지지 부재 (9, 19) 를 가지며,
상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 의 음향 방사 표면은, 헤드폰 사용자가 보는 방향인 상기 표면을 지나는 수평 축과, 상기 수평 축 위치와 교차하고 상기 표면을 지나는 수직 축에 대해 틸트된 위치를 점유하며,
각각의 지지 부재 (9, 19) 는 중공의 (hollow) 음향-안내 바디 (13, 16, 21) 를 포함하고, 상기 음향-안내 바디 (13, 16, 21) 의 일단부에서 상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 는 상기 헤드폰 사용자의 귀로부터 멀리 떨어지도록 위치되고, 타단부는 상기 헤드폰 사용자의 귀의 부근으로 연장되며,
음향-안내 바디 (13, 16, 21) 는, 디스크 (10, 10', 22) 의 개구 (opening) 로 귀의 몸 중심부 쪽의 단부 (proximal end) 로 개방되고, 상기 개구는 헤드폰 이어 패드가 제공되는 위치에서 상기 디스크에 각을 가지고 (angularly) 연결되는 상기 음향-안내 바디 (13, 16, 21) 의 상기 귀의 몸 중심부 쪽의 단부의 에지의 기하학적 구조 (edge geometry) 에 대응하고,
상기 음향-안내 바디 (13, 16, 21) 는 상기 디스크 (10, 10', 22) 의 개구 쪽으로 상기 디스크의 개구의 타원형의 가장자리에서 개방된 큰 입구 (wide mouth) 를 가지는 깔때기 (funnel) 이며, 뾰족 단부 (narrow end) 는 상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 를 지지하며,
상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 는 상기 헤드폰 사용자의 이도의 입구와 마주보는 위치에서 상기 헤드폰 사용자가 보는 방향인 앞쪽으로 상기 수평 축을 따라 그리고 상기 수직 축을 따라 상기 헤드폰 사용자의 상기 이도의 입구를 기준으로 이탈되어 오프셋 (offset) 되도록 배치되고,
상기 수평 축으로의 오프셋이 상기 수직 축으로의 오프셋보다 큰 것을 특징으로 하는 헤드폰.
제1 항에 있어서,
상기 수평 축과 상기 수직 축은, 상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 의 청각적인 (acoustic) 중심 (Z') 에서 교차하는 헤드폰.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 는, 헤드폰 사용자의 이도 (ear canal) 로의 입구에 관하여 상기 수평 축을 따라 변위되는 (displaced) 헤드폰.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 는, 헤드폰 사용자의 이도로의 입구에 관하여 상기 수직 축을 따라 변위되는 헤드폰.
제1 항에 또는 제2 항에 있어서,
상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 는, 헤드폰 사용자의 이도로의 입구에 관하여 상기 수평 축 및 상기 수직 축을 따라 변위되는 헤드폰.
제5 항에 있어서,
상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 는, 헤드폰 사용자가 보는 방향인 수평 축을 따라 앞쪽으로 변위되는 헤드폰.
제5 항에 있어서,
상기 음향 트랜스듀서 (11, 14, 20) 는, 상기 수직 축을 따라 앞쪽으로 변위되는 헤드폰.
제5 항에 있어서,
상기 수평 축을 따르는 변위는 상기 수직 축을 따르는 변위보다 큰 헤드폰.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 음향-안내 바디 (13, 16, 21) 는 방음 (sound-proof) 으로 구성되는 헤드폰.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 음향-안내 바디 (13, 16) 는 튜브인 헤드폰.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
적어도 하나의 추가의 음향 트랜스듀서 (14) 가, 추가적인 음향-안내 중공 바디 (16) 를 통해 헤드폰 사용자의 귀에 커플링되어 제공되는 헤드폰.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 깔때기 (funnel) 는 그 반대측에 대형 음향 유출부 (great sound oulet), 개방된 먼 단부 (open far end) 를 제공하며, 이것은 상기 이도의 입구 뿐만 아니라 외이의 적어도 일부를 채우는 것을 가능하게 하는 헤드폰.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 각각의 지지 부재 (9, 19) 는 1-피스의 사출 성형 부품 (one-piece injection-molded part) 인 헤드폰.
제14 항에 있어서,
상기 각각의 지지부재 (9, 19) 는 플라스틱으로 형성되는 헤드폰.