JP2012244350A - カナル型イヤホン - Google Patents

Abstract

【課題】 動きながら使用する場合にも耳から脱落し難く、装着した状態で周囲の音を聴くことが可能であり、こもり音が少なく、かつ、低域の音量が十分な良好な再生音質が得られるイヤホンを提供する。
【解決手段】 耳への装着性に優れたカナル型イヤホンのイヤピース１６に貫通孔２２を設けて、周囲の音を聴くことを可能にし、イヤピース１６に貫通孔２２を設けた状態でも低域の音量を十分なものにするために、ドライバ１１として開放型ドライバを用いた。
【選択図】図１

Description

この発明は、イヤホンに係り、特に耳への密着性に優れたカナル型イヤホンに関する。

カナル型イヤホンは、外耳道に対する密着性がよいイヤピースを備えているので、ジョギング中の音楽のリスニングなど、ユーザが動きながら使用するのに適している。また、カナル型イヤホンは、イヤピースが外耳道をほぼ完全に塞ぎ、密閉された空間を介して鼓膜に音響振動を伝達するので、高い再生音質を実現することができる。

特開２０１０−６８２９９号公報

しかしながら、上述した従来のカナル型イヤホンには、次の問題があった。第１に、耳への装着時にイヤピースが外耳道をほぼ完全に塞ぐため、イヤピースを外耳道に押し込む際に外耳道内の気圧が高まって鼓膜を圧迫し、ユーザに不快感を与えるという問題があった。第２に、イヤピースが外耳道を完全に塞ぐため、イヤホンを装着しているユーザは周囲の音を聴くのが困難であるという問題があった。第３に、カナル型イヤホンでは、イヤピースが外耳道をほぼ完全に塞いで密閉された音響空間を形成し、この音響空間が同イヤホンのドライバが出力する音の音圧周波数特性を変える。この結果、特に低域の音圧を大きく増強させて、こもり音を発生させるという問題があった。

これらの問題の解決を目的としたイヤホンとしては、イヤピースに外耳道内部の空間と外部の空間とを繋ぐ貫通孔が開けられたカナル型イヤホンがある。ここで、カナル型イヤホンは、密閉された音響空間を形成して放音を行うことにより、再生音質を高めているが、上記問題を解決するためにイヤピースに貫通孔が開けられると、ドライバ（スピーカ）の振動体の共振周波数が高いため、低域の音量が大幅に低下することになる。従って、音楽鑑賞に適した十分な再生音質が得られないという問題が発生する。そこで、イヤピースに貫通孔を設け、かつ、この貫通孔の開閉操作を可能にしたイヤホンも提案されている（例えば特許文献１）。しかしながら、そのような貫通孔の開閉機構を有するイヤホンは、構成が複雑であり、製造するのが難しいという問題がある。

本発明は以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、動きながら使用する場合にも耳から脱落し難く、装着した状態で周囲の音を聴くことが可能であり、こもり音が少なく、さらに低域の音量が十分な良好な再生音質が得られるカナル型イヤホンを提供することを目的としている。

この発明は、共振周波数が可聴周波数帯域の下限付近にある振動体を有し、この振動体を電気信号により振動させることにより、共振周波数よりも高域側の帯域に属する電気信号を高い利得で音響振動に変換する開放型ドライバと、外周部分を外耳道内壁と密着させて外耳道に挿入され、前記開放型ドライバから得られる音響振動を案内して先端の開口部から出力させる音道を有するイヤピースとを有し、前記イヤピースによって塞がれた外耳道内の空間を耳の外部の空間に連通させる貫通孔を有するカナル型イヤホンを提供する。

かかるカナル型イヤホンによれば、外耳道への密着性がよいイヤピースを有しているので、動きながら使用する場合にも耳から脱落し難い。また、イヤピースによって塞がれた外耳道内の空間を耳の外部の空間に連通させる貫通孔が開いているので、装着した状態において周囲の音を聴くことが可能である。また、この貫通孔があるため、こもり音が低減される。また、ドライバとして共振周波数の低い開放型ドライバを採用しているため、貫通孔を開けたことにより低域の利得が低下したとしても、依然として低域の利得は十分にあり、音楽鑑賞にも耐えうる高い再生音質が得られる。

この発明の一実施形態によるカナル型イヤホンの第１の構成例を示す図である。 同実施形態によるカナル型イヤホンの第２の構成例を示す図である。 密閉型ドライバを使用した従来のカナル型イヤホンを耳に装着した状態における同イヤホンの電気信号入力端子から外耳道の内奥の鼓膜までの伝達系の利得の周波数特性を示す図である。 同実施形態の効果を示す図である。 この発明の他の実施形態によるカナル型イヤホンの構成例を示す図である。

以下、図面を参照し、この発明の一実施形態について説明する。
図１（ａ）および（ｂ）は、この発明の一実施形態であるカナル型イヤホンの第１の構成例を模式的に示す図であり、図２（ａ）および（ｂ）は、同カナル型イヤホンの第２の構成例を模式的に示す図である。ここで、図１（ａ）および図２（ａ）は、カナル型イヤホンを音の出力方向Ｚに沿った平面により切断した縦断面図を示しており、図１（ｂ）および図２（ｂ）は、外耳道１に挿入されたカナル型イヤホンを鼓膜側から見た図を示している。

第１および第２の構成例において、ドライバ１１は、振動体を有し、この振動体を電気信号により振動させることにより、電気信号を音響振動へと変換するスピーカであり、振動体の振動面の前方にフロントキャビティ１２を設け、後方にバックキャビティ１３を設けた状態で、筐体１４内に収容されている。第１の例では、ドライバ１１は、振動面を音の出力方向Ｚに対して平行にした姿勢で筐体１４内に収容されているのに対し、第２の例では、ドライバ１１は、振動面を音の出力方向Ｚに直交させた姿勢で筐体１４内に収容されている。

第１および第２の構成例において、筐体１４からは筒部１５が突出しており、この筒部１５の先端にはイヤピース１６が固定されている。このイヤピース１６は、ゴム等の軟性の弾性体を茸の傘状に形成してなるものである。イヤホンの耳への装着時、イヤピース１６は、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、その外周部分を外耳道１の内壁と密着させて外耳道１に挿入され、イヤホン全体の耳からの脱落を防ぐ。

筒部１５には、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、フロントキャビティ１２を外耳道１内の空間に連通させる貫通穴である音道２１が形成されている。また、イヤピース１６は、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、音道２１の開口部を中心とした円周上に沿って等間隔に４個の貫通孔２２を有している。

イヤピース１６に設けられた貫通孔２２は、イヤホンの耳への装着時、イヤピース１６によって塞がれた外耳道１内の気圧を外部へと逃がして鼓膜に与えられる圧迫感を減らす役割と、周囲音を外耳道１内に案内し、ユーザに聴かせる役割を果たす。ここで、貫通孔２２は、イヤピース１６における音道２１の開口部に極力近い位置に設けることが好ましい。何故ならば、イヤピース１６の先端の音道２１の開口部は、ドライバ１１が発生した音響振動をその波形をなるべく損なうことなく忠実に鼓膜まで伝達できるようにその位置や形状が設計されているので、周囲音を導入するための貫通孔２２もこれに極力近い位置に設けられた方が周囲音をより自然に聴かせることができる。

ここで、本実施形態において用いられるドライバ１１について説明する。一般にイヤホンのドライバには、密着型ドライバと開放型ドライバとがある。密着型ドライバは、カナル型イヤホンのように、密閉された空間内への放音を想定して設計されたドライバである。この密着型ドライバは、振動体の共振周波数が高く、共振周波数の下側の帯域で振動体を振動させて音を出す構成のドライバである。これに対し、開放型ドライバは、外耳道内壁との間に多くの隙間を持たせた状態で使用され、開放された空間への放音を行うイントラコンカ型イヤホン等への適用を想定して設計されたドライバである。この開放型ドライバは、振動体の共振周波数が可聴帯域の下限付近にあり、この共振周波数よりも高域側の帯域に属する電気信号を高いゲインで音響振動に変換する構成となっている。本実施形態では、ドライバ１１として、後者の開放型ドライバを用いる。

本実施形態の特徴は、外耳道への密着性のよいイヤピース１６を備えたカナル型イヤホンにおいて、イヤピース１６の音道開口部近傍に貫通孔を開け、かつ、ドライバ１１として開放型ドライバを採用した点にある。かかる特徴を有する本実施形態によれば、次の効果が得られる。
ａ．外耳道への密着性に優れたイヤピース１６を備えているので、ジョギングをしながらの音楽鑑賞など、体を動かしながらイヤホンを使用する場合においても、イヤホンが耳から脱落し難い。
ｂ．イヤピース１６に貫通孔が開いているので、イヤホンの耳への装着時に鼓膜に対する圧迫感がない。また、イヤホンの装着時に聴こえるこもり音が減少する。また、イヤホンを耳に装着した状態において、周囲の音がイヤピースの貫通孔を介してイヤホンの装着者の鼓膜に届くので、イヤホンの装着者は周囲の音を聴くことができる。
ｃ．ドライバ１１として開放型ドライバを使用しているので、イヤピース１６に貫通孔を開けても、低域において十分な利得が得られ、音楽の聴取にも耐える十分な再生音質を実現することができる。

以下、従来技術との対比において、上記効果ｃについて説明する。図３は、密閉型ドライバを使用した従来のカナル型イヤホンを耳に装着した状態における同イヤホンの電気信号入力端子から鼓膜までの伝達系の利得の周波数特性を示すものであり、Ｎ０は同イヤホンのイヤピースに貫通孔を開けなかった場合の周波数特性、Ｎ１は同イヤホンのイヤピースに直径１ｍｍの貫通孔を１個開けた場合の周波数特性、Ｎ２は同イヤホンのイヤピースに直径１ｍｍの貫通孔を２個開けた場合の周波数特性、Ｎ３は同イヤホンのイヤピースに直径１ｍｍの貫通孔を３個開けた場合の周波数特性、Ｎ４は同イヤホンのイヤピースに直径１ｍｍの貫通孔を４個開けた場合の周波数特性を各々示している。図３に示すように、従来のカナル型イヤホンでは、イヤピースに貫通孔を開けると、１０００Ｈｚ以下、特に１００Ｈｚから５００Ｈｚ付近の低域の利得が大きく低下し、音楽鑑賞には不向きな低い再生音質となる。

図４は本実施形態の効果を示す図である。この図４において、Ｂ１〜Ｂ４は本実施形態によるカナル型イヤホン、すなわち、カナル型イヤホンのドライバとして開放型ドライバを用い、かつ、イヤピースに貫通孔を開けた場合における同イヤホンの電気信号入力端子から鼓膜までの伝達系の利得の周波数特性であり、Ｂ１は直径１ｍｍの貫通孔を１個開けた場合（貫通穴の面積が７．８５×１０^―７ｍ^２）、Ｂ２は直径１ｍｍの貫通孔を２個開けた場合（貫通穴の面積が１．５７×１０^―６ｍ^２）、Ｂ４は直径１ｍｍの貫通孔を４個開けた場合（貫通穴の面積が３．１４×１０^―６ｍ^２）を各々示している。なお、図４では、本実施形態の効果の理解を容易にするため、カナル型イヤホンのドライバとして開放型ドライバを用い、かつ、イヤピースに貫通孔を開けなかった場合における周波数特性Ｂ０と、通常のイントラコンカ型イヤホンの周波数特性Ａと、密閉型ドライバを用いた従来のカナル型イヤホンの周波数特性Ｓとを本実施形態における周波数特性Ｂ１〜Ｂ４とともに示した。

図４に示すように、カナル型イヤホンのドライバとして開放型ドライバを用い、かつ、イヤピースに貫通孔を開けない場合、低域において大きな利得が得られる（周波数特性Ｂ０）。しかし、これではイヤホンの耳への装着時に外耳道内の圧力が高まり、また、周囲音の聞き取りが困難になる。そこで、カナル型イヤホンのドライバとして開放型ドライバを用い、かつ、イヤピースに貫通孔を開けると、従来のカナル型イヤホン（周波数特性Ｓ）よりは低域の利得が若干低下するものの、音楽鑑賞等において重要な１０００Ｈｚ以下の帯域において十分な利得が得られる（周波数特性Ｂ１〜Ｂ４）。このように、本実施形態において採用している開放型ドライバは低域に共振周波数があり、低域において十分な音圧で音響振動を発生するので、イヤピースに貫通孔を開けたとしても、低域において十分な利得が得られるのである。ここで、貫通孔の個数を増やしていくと、本実施形態によるカナル型イヤホンの１００Ｈｚ以下の帯域での利得は次第に低下してゆくが、それでも通常のイントラコンカ型イヤホンの利得Ａよりは十分に高い利得となる。

このように本実施形態によれば、運動をしながら使用する場合にも耳から脱落し難く、装着した状態で周囲の音を聴くことが可能であり、かつ、低域の音量が十分な良好な再生音質が得られるイヤホンが実現される。

本実施形態において、耳への装着時の不快感の低減効果、こもり音の低減効果および周囲音の聴き取りやすさの増大効果は、再生音質とトレードオフの関係にある。イヤピースに開ける貫通孔の個数を増やし、あるいは貫通孔の総面積を増やすと、前者の３つの効果は増大するが、低域での利得の低下が大きくなるため、再生音質は低下する。貫通孔の個数あるいは総面積が過剰であると、本実施形態によるカナル型イヤホンの再生音質は、イントラコンカ型イヤホンの再生音質に近づく。本願発明者が行った検討（図４参照）により、イヤピースに設ける貫通孔の総面積は、前者の３つの効果を得るために０．７８５ｍｍ^２以上とし、必要な再生音質を得るために３．１４ｍｍ²以下とすることが好ましいことが確認できた。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、これ以外にも、この発明には他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記実施形態では、イヤピース１６によって塞がれた外耳道１内の空間を耳の外部の空間に連通させる貫通孔２２をイヤピース１６に設けたが、図５に例示するように、筒部１５に設けてもよい。この態様によれば、貫通孔２２を音道２１の開口部により近づけることができるため、周囲音をより明瞭に聴き取ることが可能になる。また、上述した図１および図２の貫通穴２２よりも、図５の貫通孔２２は、装着時に外耳道に接触したり、接近したりする可能性が低く、外耳道の内奥に開口面が向いているので、周囲音をより自然に聞かせることができる。
（２）イヤピース１６を筒部１５に対して着脱自在な構成としてもよい。この場合において、貫通孔２２の大きさや個数の異なるイヤピース１６を各種提供し、ユーザが自分の好みのイヤピース１６を選択して筒部１５に装着して使用するようにしてもよい。

１１…ドライバ、１２…フロントキャビティ、１３…バックキャビティ、１４…筐体、１５…筒部、１６…イヤピース、２１…音道、２２…貫通孔。

Claims (3)

1. 共振周波数が可聴周波数帯域の下限付近にある振動体を有し、この振動体を電気信号により振動させることにより、共振周波数よりも高域側の帯域に属する電気信号を高い利得で音響振動に変換する開放型ドライバと、
   外周部分を外耳道内壁と密着させて外耳道に挿入され、前記開放型ドライバから得られる音響振動を案内して先端の開口部から出力させる音道を有するイヤピースとを有し、
   前記イヤピースによって塞がれた外耳道内の空間を耳の外部の空間に連通させる貫通孔を有するカナル型イヤホン。
2. 前記貫通孔は前記イヤピースにおける前記音道の開口部の近傍の位置にあることを特徴とする請求項１に記載のカナル型イヤホン。
3. 前記イヤピースは、前記開放型ドライバを収容する筐体から突出した筒部の先端に設けられており、前記貫通孔は前記筒部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカナル型イヤホン。

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