JP6115947B2 - ヘッドホン - Google Patents

Description

この発明は、利用者の側頭部とイヤパッドとの隙間を介して侵入する外来音を軽減するノイズキャンセル機能と、ドライバユニットにより再生される楽音が、前記隙間を介して外部に漏出するいわゆる音漏れを防止する機能とを備えてなるヘッドホンに関する。

利用者の外耳を囲んで装着する耳覆い型のヘッドホンは、外来音が利用者の耳になるべく到達しないものであることが望まれる。また、利用者が前記ヘッドホンにより再生音（楽音）を聴取している時には、利用者以外の周囲の人に音漏れによる不快感を与えることがあるので、ドライバユニットからの再生音が外部に漏洩しないことが望まれる。
耳覆い型のヘッドホンは、イヤパッドにより利用者の耳の周囲を取り囲み、イヤパッドを利用者の側頭部に密着させることによって、外来音の侵入を遮断すると共に、外部に再生音が漏れないように配慮されている。

図２は、ノイズキャンセル機能を備えた従来におけるヘッドホンの基本構成を、利用者の側頭部に装着した状態の断面図で示したものである。このヘッドホンは支持基板としてのバッフル板１を備え、このバッフル板１の一方の面における周縁には、利用者の外耳を覆うリング状のイヤパッド２が取り付けられている。すなわち前記バッフル板１とイヤパッド２および利用者の側頭部との間において、前部空気室ＦＣが形成される。

前記バッフル板１の中央部には開口３が形成され、この開口３にはドライバユニット４が嵌め込まれて取り付けられ、ドライバユニット４からの再生音が使用者の外耳道に向かって放射されるように作用する。
また前記ドライバユニット４の背面を覆うように、前記バッフル板１にはハウジング５が取り付けられ、前記ハウジング５によってドライバユニット４の背面側に後部空気室ＢＣが形成されている。

前記ドライバユニット４は、有底筒状のヨーク４ａと、このヨーク４ａ内に配置されたマグネット４ｂとポールピース４ｃとにより磁気回路を構成しており、この磁気回路を構成するヨーク４ａの外周面には、環状に形成されたフランジ部材４ｄが取り付けられている。このフランジ部材４ｄによって、前記磁気回路がバッフル板１の中央部に支持され、前記フランジ部材４ｄの前面側には振動板４ｅが取り付けられている。

そして、振動板の４ｅのセンタードームとサブドームとの境界部分に取り付けられたボイスコイル４ｆが、前記ヨーク４ａとポールピース４ｃとの間に形成された磁気ギャップ内に配置されている。
なお、図２に示すヘッドホンにおいては、前記ハウジング５の一部に低域の周波数応答を改善するために、パイプ部材を備えたポート７が形成されている。

前記した構成のヘッドホンにおいては、従来より側頭部とイヤパッドとの隙間を介して侵入する外来音を軽減するノイズキャンセル機能が備えられている。
すなわち、図２に示すヘッドホンの構成においては、前記した前部空気室ＦＣ内に位置するようにマイクロホン１１がバッフル板１に取り付けられている。このマイクロホン１１からの検出信号は、プリアンプ１２によって増幅され、オペアンプ１３の反転入力端子に供給される。
また、オペアンプ１３の非反転入力端子にはヘッドホンによって再生すべき楽音信号が、入力端子ＩＮより供給される。そしてオペアンプ１３の出力は、パワーアンプ１４によって増幅され、ドライバユニット４に供給される。

図２に示したノイズキャンセル機能を備えたヘッドホンによると、利用者の側頭部とイヤパッドとの隙間を介して侵入する外来音（騒音）とは逆位相のノイズキャンセル信号が、オペアンプ１３において楽音信号に合成（加算）されることになり、これがパワーアンプ１４によって増幅され、ドライバユニット４を駆動するように作用する。
したがって、前部空気室ＦＣ内においては、前記した外来音（騒音）の少ない状態の再生音を聴取することができる。

前記したようなノイズキャンセル機能を備えたヘッドホンについては、古くから検討がなされており、これは非特許文献１および特許文献１などに開示されている。

株式会社コロナ社「アクティブノイズコントロール」編者：社団法人日本音機学会 ２００６年７月７日発行Ｐ１３３〜１３４

特開平６−３４３１９５号公報

ところで、前記した非特許文献１および特許文献１などに開示されたヘッドホンによると、外来音（騒音）をキャンセルするための信号と、楽音信号とが電気的に合成（加算）されるために、楽音信号がノイズキャンセル信号の影響を受けるという音質劣化の問題が発生する。加えてノイズキャンセル機能を動作させた場合と、動作させない場合とにおいて音質差が生じ、利用者に違和感を与えるという不具合が生ずる。

一方、前記した非特許文献１および特許文献１などに開示されたヘッドホンにおいては、利用者の側頭部とイヤパッドとの隙間を介して外部に漏出する音漏れの対策については配慮されておらず、この音漏れの対策ならびに前記したノイズキャンセルの機能を併せて持つヘッドホンの出現が望まれる。

この発明は前記した点に着目してなされたものであり、利用者の側頭部とイヤパッドとの隙間を介して侵入する外来音（騒音）を軽減するノイズキャンセル機能と、ドライバユニットにより再生される楽音が、前記隙間を介して外部に漏出するいわゆる音漏れを防止する機能とを備えてなるヘッドホンを提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係るヘッドホンは、利用者の耳を囲み、利用者の側頭部に接するリング状のイヤパッドにより第１空気室を形成し、前記第１空気室内に再生音を放射する第１ドライバユニットと、前記イヤパッドと利用者の側頭部との隙間を介して第１空気室内に侵入する外来音、および前記隙間を介して第１空気室から漏出する第１ドライバユニットからの再生音を検出するマイクロホンと、前記マイクロホンからの検出信号に基づくキャンセル信号を利用して第２空気室内にキャンセル音を放射する第２ドライバユニットとが備えられ、前記マイクロホンは前記第２空気室に連通した状態で配置されると共に、前記イヤパッドにおける利用者の側頭部に接する面には開口が形成され、前記マイクロホンは前記イヤパッド内に配置されることで、前記イヤパッドに形成された前記開口部における前記外来音および前記再生音を検出する構成が採用される。

また、前記第１ドライバユニットは、前記イヤパッドと共にバッフル板に取り付けられて、バッフル板の前面側に第１空気室が形成され、前記第２ドライバユニットは、前記バッフル板の背面に取り付けられた隔壁と、当該隔壁のさらに背面を覆うハウジングとの間の第２空気室内に収容された構成を好適に採用することができる。

この場合、望ましくは前記イヤパッド内に配置されたマイクロホンは、前記バッフル板に形成された音導孔を介して、前記第２空気室に連通した状態で配置した構成が採用される。

この発明に係るヘッドホンによると、イヤパッドと利用者の側頭部との隙間を介して第１空気室内に侵入する外来音、および前記隙間を介して外部に漏れる再生音（漏出音）のそれぞれを検出するマイクロホンが備えられる。
そして、前記マイクロホンにより捕らえられた前記外来音および漏出音に基づいて生成されたキャンセル信号が、第２ドライバユニットによりキャンセル音として再生されて、これが前記マイクロホンに作用する。

すなわち、前記マイクロホンの配置位置においては、外来音による音圧が上昇した場合にはこの外来音の音圧を第２ドライバユニットからの音圧によってキャンセルする（音圧を下げる）ように作用する。また、マイクロホンの配置位置における前記漏出音の音圧が上昇した場合には、この漏出音の音圧を同じく第２ドライバユニットからの音圧によってキャンセルする（音圧を下げる）ように作用する。
したがって、イヤパッドと利用者の側頭部との隙間を通過する外来音および漏出音は、共にキャンセルされ、実質的に外来音および漏出音は、イヤパッドの部分で遮断されたものと同等の作用を受けることになる。

この発明に係るヘッドホンを使用者の側頭部に装着した状態で示した断面図である。 従来のノイズキャンセル型ヘッドホンを使用者の側頭部に装着した状態で示した断面図である。

以下、この発明に係るヘッドホンについて図１に基づいて説明する。なお図１においては、すでに説明した図２に示す各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがって、その詳細な説明は適宜省略する。

この発明に係るヘッドホンにおいては、利用者の耳を囲み、利用者の側頭部に接するリング状のイヤパッド２が、バッフル板１の前面側の周囲に沿って取り付けられている。また、前記バッフル板１の中央部に形成された開口３を利用して、第１ドライバユニット４が前記バッフル板１に取り付けられており、これにより前記バッフル板１の前面側に第１空気室２１が形成されている。

前記第１ドライバユニット４は、すでに説明した図２に示したドライバユニット４と同様の構成になされており、その詳細な説明は省略する。この第１ドライバユニット４には、このヘッドホンによって再生しようとする楽音信号のみが、図示せぬパワーアンプより供給される。
したがって、第１ドライバユニット４による再生音は第１空気室２１内に放射され、利用者はこれを聴取することができる。

前記イヤパッド２には、被覆体の内部にウレタンもしくは繊維体等の弾性素材が詰め込まれてリング状に形成されており、その弾性素材の一部にマイクロホン３１が埋め込まれた状態で配置されている。そして、イヤパッド２における利用者の側頭部に接する面には、前記被覆体に開口２ａが形成されており、前記マイクロホン３１は、その開口２ａ部分の音波を検出するように作用する。

すなわち前記イヤパッド２は、ヘッドホンの装着時において利用者の側頭部に圧着されるものの、利用者の頭髪等が側頭部とイヤパッド２との間に入り込むなどして、ここに若干の隙間が形成される場合が多い。
したがって前記マイクロホン３１は、前記隙間を介して前記第１空気室内に侵入する外来音（騒音）を検出すると共に、前記隙間を介して第１空気室から漏出する第１ドライバユニット４からの再生音を検出することができる。

一方、前記バッフル板１の背面には、周縁部が湾曲されて椀状に形成された隔壁２２が、前記第１ドライバユニット４の背面を覆うようにして、前記バッフル板１に取り付けられており、この隔壁２２と前記バッフル板１との間に、第１ドライバユニット４の後部空気室２３が形成されている。
さらに、前記バッフル板１の背面における外周縁には、前記隔壁２２を覆うハウジング５が取り付けられており、このハウジング５内には、第２バッフル板２４がハウジング５と一体に形成され、この第２バッフル板２４に第２ドライバユニット３２が取り付けられている。なお第２ドライバユニット３２は、すでに説明した図２に示したドライバユニット４と同様の構成になされており、その詳細な説明は省略する。

前記第２バッフル板２４と第２ドライバユニット３２および前記隔壁２２によって囲まれた領域が、第２空気室２５を構成しており、この第２空気室２５は前記第２ドライバユニット３２の前部空気室を構成している。
なお、前記第２ドライバユニット３２が取り付けられた第２バッフル板２４と、前記ハウジング５の裏面部との間で、前記第２ドライバユニット３２の後部空気室２６を構成している。

加えて、前記したバッフル板１におけるイヤパッド２の取付け位置には、音導孔１ａが周方向に間欠的に穿設されており、また音導孔１ａに連通するようにしてイヤパッド２の被覆体には、開口２ｂが施されている。
この構成により、イヤパッド２内に配置された前記マイクロホン３１は、前記開口２ｂおよび前記音導孔１ａを介して前記第２空気室２５に連通した状態になされている。

斯くして前記マイクロホン３１により検出される前記開口２ａにおける外来音による信号、および第１ドライバユニット４からの再生音による信号は、パワーアンプ３３により増幅され、位相反転されることでキャンセル信号になされ、第２ドライバユニット３２に供給される。そして前記第２ドライバユニット３２による再生音は、第２空気室２５内にキャンセル音として放射される。

前記したとおり、第２空気室２５に連通する音導孔１ａおよび開口２ｂを介して、イヤパッド２内にマイクロホン３１が配置されており、このマイクロホン３１には第２ドライバユニット３２によって再生されるキャンセル音が作用することになる。

したがって、前記マイクロホン３１の配置位置、すなわち利用者の側頭部に対する前記イヤパッド２の圧着位置において、外来音（騒音）による音圧が上昇した場合にはこの外来音による音圧を、第２ドライバユニット３２からの音圧によってキャンセルする（音圧を下げる）ように作用する。
また、前記圧着位置において、前記した第１ドライバユニット４からの音圧（漏出音の音圧）が上昇した場合には、この漏出音の音圧を同じく第２ドライバユニットからの音圧によってキャンセルする（音圧を下げる）ように作用する。

前記した作用により、イヤパッド２と利用者の側頭部との隙間を通過する外来音および漏出音は、共にキャンセルされ、実質的に外来音および漏出音は、イヤパッド２の部分で遮断されたものと同等の作用を受けることになる。
これにより、利用者の側頭部とイヤパッド２との隙間を介して侵入する外来音を軽減するノイズキャンセル機能と、第１ドライバユニット４により再生される楽音が、前記隙間を介して外部に漏出するいわゆる音漏れを防止する機能とを兼ね備えたヘッドホンを提供することができる。

なお、前記したパワーアンプ３３においては、マイクロホン３１により検出される信号を増幅し、位相反転させることでキャンセル信号を生成しているが、これは格別に位相反転させる処理を施す必要はなく、パワーアンプ３３の正負出力端子に対して、第２ドライバユニット３２のボイスコイルの正負入力端子を逆接続させることで、これを実現することができる。

また、パワーアンプ３３においては、第２ドライバユニット３２に加えるキャンセル信号のレベルを調整するレベル調整手段を備えていることが望ましく、このレベル調整手段により、前記マイクロホン３１に加わるキャンセル音のレベルを調整することができる。
これにより、外来音を軽減するノイズキャンセル機能と、音漏れの防止機能とを最適な動作状態に設定することが可能となる。

以上説明したこの発明に係るヘッドホンによると、外来音の影響を軽減するノイズキャンセル機能と、再生音の音漏れを防止する機能とを兼ね備えたヘッドホンを提供することができる。
加えて、前記した第１ドライバユニット４からは、キャンセル信号等を含まない楽音信号のみを再生することができるので、前記した特許文献等に開示されたヘッドホンが抱えている音質劣化の問題等も解消することができるなど、前記した発明の効果の欄に記載した事項以外の独自の作用効果も期待することができる。

１ バッフル板
１ａ 音導孔
２ イヤパッド
２ａ，２ｂ 開口
４ 第１ドライバユニット
５ ハウジング
２１ 第１空気室
２２ 隔壁
２５ 第２空気室
３１ マイクロホン
３２ 第２ドライバユニット
３３ パワーアンプ

Claims (3)

1. 利用者の耳を囲み、利用者の側頭部に接するリング状のイヤパッドにより第１空気室を形成し、前記第１空気室内に再生音を放射する第１ドライバユニットと、
   前記イヤパッドと利用者の側頭部との隙間を介して第１空気室内に侵入する外来音、および前記隙間を介して第１空気室から漏出する第１ドライバユニットからの再生音を検出するマイクロホンと、
   前記マイクロホンからの検出信号に基づくキャンセル信号を利用して第２空気室内にキャンセル音を放射する第２ドライバユニットとが備えられ、
   前記マイクロホンは前記第２空気室に連通した状態で配置されると共に、前記イヤパッドにおける利用者の側頭部に接する面には開口が形成され、前記マイクロホンは前記イヤパッド内に配置されることで、前記イヤパッドに形成された前記開口部における前記外来音および前記再生音を検出することを特徴とするヘッドホン。
2. 前記第１ドライバユニットは、前記イヤパッドと共にバッフル板に取り付けられて、バッフル板の前面側に第１空気室が形成され、前記第２ドライバユニットは、前記バッフル板の背面に取り付けられた隔壁と、当該隔壁のさらに背面を覆うハウジングとの間の第２空気室内に収容されていることを特徴とする請求項１に記載されたヘッドホン。
3. 前記イヤパッド内に配置されたマイクロホンは、前記バッフル板に形成された音導孔を介して、前記第２空気室に連通した状態で配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたヘッドホン。

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