JP2021158399A - ヘッドホン - Google Patents
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Abstract
【課題】音響特性の向上を目的とする。【解決手段】ヘッドホンは、第1孔38を有するハウジング10と、ハウジング10に設けられる第1ドライバーユニット12と、ハウジング10の内部空間を、第1孔38で外部空間に連通して第1ドライバーユニット12を含む第1空間30と、第2空間32に分割する隔壁22と、隔壁22に設けられる第2ドライバーユニット26と、を有する。【選択図】図1
Description
本発明は、ヘッドホンに関する。
近年、ヘッドホンの低域再生能力が重要な要素になっている(特許文献1)。低域の能率向上のために、ドライバーユニットは大型化する傾向にある。あるいは、ドライバーユニットのストロークを大きくすることで、低域の再現性を向上させることもある。
ドライバーユニットの大型化は、高域で分割振動を発生させ、高域の音響特性を悪くする。あるいは、ドライバーユニットの大きなストロークは、歪が増大するなど、低域の音質悪化につながる。また、聴感印象上、低域と高域の分離感を向上させるために、周波数特性上、中域(例えば300Hz〜1000Hz付近)の音圧レベルを相対的に低下させる要求がある。
ここでは、音響特性の向上が目的である。
ヘッドホンは、第1孔を有するハウジングと、前記ハウジングに設けられる第1ドライバーユニットと、前記ハウジングの内部空間を、前記第1孔で外部空間に連通して前記第1ドライバーユニットを含む第1空間と、第2空間に分割する隔壁と、前記隔壁に設けられる第2ドライバーユニットと、を有する。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図1は、ヘッドホンの一部概略図である。ヘッドホン1は、第1孔38を有するハウジング10と、ハウジング10に設けられる第1ドライバーユニット12と、ハウジング10の内部空間を、第1孔38で外部空間に連通して第1ドライバーユニット12を含む第1空間30と、第2空間32に分割する隔壁22と、隔壁22に設けられる第2ドライバーユニット26と、を有する。第1ドライバーユニット12の第1振動板14と、第2ドライバーユニット26の第2振動板28は、振動方向に対して非対称な形状であり、例えば、表側に凸のドーム形状、略円錐台形状(コーン形状)などである。
図2は、ヘッドホンの全体図である。ヘッドホン1は、図示しない音響機器(音楽プレーヤ、音響ミキサ又はスマートフォンなど)と有線又は無線で接続される。ヘッドホン1は、ヘッドバンド2と、一対のハウジング10を有する。ヘッドホン1は、ノイズキャンセリング機能を備えていてもよい。なお、イヤホンは、ヘッドホン1の一種であるものとする。
図3は、ハウジング10の平面図である。図4は、図3に示すハウジング10のIII−III線断面の斜視図である。ハウジング10には、第1ドライバーユニット12が取り付けられている。第1ドライバーユニット12は、音楽などの原音の電気信号から音を再生するようになっている。ダイナミック型であれば、電気信号に基づいてコイルに電流を流し、磁力で第1振動板14(ダイアフラム)を振動させることで音が再生される。第1振動板14は、表側に凸のドーム形状になっている。つまり、表面で凸になる部分は、裏面では凹になっている。このような振動方向に対する形状の非対称性に起因して、第1ドライバーユニット12で再生される音には、歪(2次歪)が生じる。
ハウジング10は、ユーザの耳に対向するように配置される出力面16に、第1開口18を有する。第1ドライバーユニット12の第1振動板14が、第1開口18を塞ぐように、出力面16に取り付けられている。出力面16には、第1開口18及び第1ドライバーユニット12を囲んで、イヤカップ20が取り付けられている。
ハウジング10には、隔壁22が取り付けられている。隔壁22は、第2開口24を有する。第2ドライバーユニット26の第2振動板28が、第2開口24を塞ぐように、隔壁22に取り付けられている。第2ドライバーユニット26は、第1ドライバーユニット12と同じ構造(例えばダイナミック型)である。第2振動板28は、表側に凸のドーム形状になっている。
隔壁22によって、ハウジング10の内部空間が、第1ドライバーユニット12がある第1空間30と、第2空間32に分割される。第1ドライバーユニット12は、第1空間30と外部空間に面している。第1振動板14の裏面が第1空間30を向いている。第2ドライバーユニット26は、第1空間30と第2空間32の双方に面している。第2振動板28の裏面が第1空間30を向いている。第1ドライバーユニット12及び第2ドライバーユニット26は、対向するように配置されている。
第1空間30は、第1開口18及び第2開口24がそれぞれ第1振動板14及び第2振動板28で塞がれているので、閉空間になっている。第1振動板14の裏面に第1空間30があるため、第1空間30の空気圧によって、第1ドライバーユニット12の音質が決まる。一方で、第2振動板28の裏面に第1空間30があるため、第2振動板28による空気の振動によって、第1空間30の空気圧を変えることができる。ハウジング10には、電装盤34が配置されている。第2ドライバーユニット26の駆動のための音響調整回路36は、電装盤34に含まれる。
図5は、音響調整回路36の回路図である。第1ドライバーユニット12には第1信号S1が入力されるようになっている。音響調整回路36は、第1信号S1に基づいて、第2信号S2を生成する。第2信号S2は、第2ドライバーユニット26に入力される。第2ドライバーユニット26によって第1空間30の体積変化率を変えることが可能になる。
例えば、音響調整回路36は、任意に設定可能な第1帯域において第1信号S1とは逆位相になるように、第2信号S2を生成する。逆位相にするのは、第1振動板14及び第2振動板28の表面が相互に反対を向くからである(図4参照)。第1帯域は、一部の周波数帯域としても、全ての周波数帯域としてもよい。第2信号S2を第1帯域において第1信号S1と逆位相にすることで、第1振動板14及び第2振動板28は、同じタイミングにおいて同じ方向に振動するので、閉空間(第1空間30)の体積変化率が小さくなる。これにより、空気ばねの影響が緩和されて、低域の音圧感が上昇する。また、振動方向に対する振動板形状の非対称性に起因する歪(2次歪)が低減する。
図4に示すように、ハウジング10は第1孔38を有する。第1孔38がある面は、第1ドライバーユニット12が設けられる面(出力面16)とは異なる。第1空間30は、第1孔38を通して外部空間に連通するが、第2空間32は外部空間に連通しない。詳しくは、隔壁22が開口40を有し、パイプ42の両端がそれぞれ開口40及び第1孔38に接続されている。第1空間30では、開口40の付近で空気の振動が生じ、ヘルムホルツ共鳴が励起される。これにより、共振周波数帯域では第1振動板14はほとんど振動しなくなり、第1振動板14の表面の音響放射が激減し、周波数特性にディップが生じる。
例えば、300Hz以上1000Hz以下の帯域(中域)で、周波数特性にディップを発生させることで、中域の音圧を落とし、相対的に低域と高域の音圧を高くして、分離感が良い音を形成することが可能となる。なお、共振周波数より低い帯域では、第2ドライバーユニット26(第2振動板28)によって、第1空間30の空気を、第1振動板14と同位相で振動させることができる。そのため、第1振動板14の裏面の空気ばねの影響を極力排除することができ、その結果、低域の音圧レベルを上昇させることができる。
本実施形態によれば、同じ筐体サイズでも低域の音圧を従来構造に比べて確保しつつ、低域と高域の分離感が良い高音質の音を再生することができる。
図6は、比較例1の構造を示す概略図である。比較例1では、ハウジング110が密閉構造であり、第1ドライバーユニット112が使用されるが、隔壁及び第2ドライバーユニットがない点で実施形態と異なる。図7は、比較例2の構造を示す概略図である。比較例2では、ハウジング210が密閉構造であり、第1空間230に第1ドライバーユニット212及び第2ドライバーユニット226を有するが、第1孔がない点で実施形態と異なる。
図8は、比較例1及び2の周波数特性をシミュレーションした結果を示す図である。比較例1よりも比較例2の方が音圧レベルにおいて高い。つまり、本実施形態と同様に、ハウジング210の内部空間を隔壁222によって第1空間230と第2空間232に分割して、第1空間230で空気ばねの影響を低下させる構造の優位性が示されている。
図9は、比較例3の構造を示す概略図である。比較例3は、ハウジング310に孔338が形成される点で比較例1と異なる。図10は、比較例4の構造を示す概略図である。比較例4は、第2空間432に連通する孔438がハウジング410に形成される点で比較例2と異なる。
図11は、実施形態並びに比較例3及び4の周波数特性をシミュレーションした結果を示す図である。比較例3よりも比較例4の方が音圧レベルにおいて高い。やはり、本実施形態と同様に、ハウジング410の内部空間を隔壁422によって第1空間430と第2空間432に分割して、第1空間430で空気ばねの影響を低下させる構造の優位性が示されている。さらに、図4に示すように第1空間30が第1孔38で外部空間に連通する実施形態は、比較例3及び4よりも音圧レベル(特に低域)において高いことが示されている。
図12は、変形例に係るハウジングの断面斜視図である。ハウジング10Bは、第2孔38Bを有する。第2孔38Bを通して、第2空間32Bが外部空間に連通する。その他の構造は、実施形態の構造と同じである。
図13は、変形例及び実施形態の周波数特性をシミュレーションした結果を示す図である。変形例の方が実施形態よりも音圧レベルにおいて高いことが示されている。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
1 ヘッドホン、2 ヘッドバンド、10 ハウジング、10B ハウジング、12 第1ドライバーユニット、14 第1振動板、16 出力面、18 第1開口、20 イヤカップ、22 隔壁、24 第2開口、26 第2ドライバーユニット、28 第2振動板、30 第1空間、32 第2空間、32B 第2空間、34 電装盤、36 音響調整回路、38 第1孔、38B 第2孔、40 開口、42 パイプ、110 ハウジング、112 第1ドライバーユニット、210 ハウジング、212 第1ドライバーユニット、222 隔壁、226 第2ドライバーユニット、230 第1空間、232 第2空間、310 ハウジング、338 孔、410 ハウジング、422 隔壁、430 第1空間、432 第2空間、438 孔、S1 第1信号、S2 第2信号。
Claims (10)
- 第1孔を有するハウジングと、
前記ハウジングに設けられる第1ドライバーユニットと、
前記ハウジングの内部空間を、前記第1孔で外部空間に連通して前記第1ドライバーユニットを含む第1空間と、第2空間に分割する隔壁と、
前記隔壁に設けられる第2ドライバーユニットと、
を有するヘッドホン。 - 請求項1に記載されたヘッドホンにおいて、
前記第2ドライバーユニットによって前記第1空間の体積変化率を変えることが可能になるように、前記第1ドライバーユニットに入力される第1信号に基づいて、前記第2ドライバーユニットに入力するための第2信号を生成する音響調整回路をさらに有するヘッドホン。 - 請求項2に記載されたヘッドホンにおいて、
前記音響調整回路は、第1帯域において前記第1信号とは逆位相になるように、前記第2信号を生成するヘッドホン。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載されたヘッドホンにおいて、
前記第1孔がある面は、前記第1ドライバーユニットが設けられる面とは異なるヘッドホン。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載されたヘッドホンにおいて、
前記第1ドライバーユニットは、第1振動板を有し、
前記第2ドライバーユニットは、第2振動板を有し、
前記第1振動板の裏面が前記第1空間を向いており、
前記第2振動板の裏面が前記第1空間を向いているヘッドホン。 - 請求項5に記載されたヘッドホンにおいて、
前記第1振動板及び前記第2振動板のそれぞれは、表面側に凸のドーム形状であるヘッドホン。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載されたヘッドホンにおいて、
前記第1ドライバーユニット及び前記第2ドライバーユニットは、対向するように配置されているヘッドホン。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載されたヘッドホンにおいて、
前記ハウジングは、前記第2空間が前記外部空間に連通するように、第2孔を有するヘッドホン。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載されたヘッドホンにおいて、
前記第1ドライバーユニット及び前記第2ドライバーユニットは、同一構造になっているヘッドホン。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載されたヘッドホンにおいて、
前記第1孔は、ヘルムホルツ共鳴を励起して、300Hz以上1000Hz以下の帯域で、周波数特性にディップを生じさせる形状であるヘッドホン。
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