JP6619706B2 - イヤホン - Google Patents

Description

この発明は、ドライバーユニットからの再生音を忠実に伝搬できるようにしたインナーイヤーヘッドホン、例えばカナル型（耳栓型）イヤホンに関する。

カナル型イヤホンは、音声信号を受けて音声波を再生するドライバーユニットと、ドライバーユニットを収容するユニットケースと、このユニットケースに連通してドライバーユニットからの再生音（音声波）をユーザの外耳道に導く音導管と、この音導管の先端部を覆うようにして設けられたイヤーピースとが備えられる。
このようなカナル型イヤホンは、イヤーピースがユーザの外耳道に密着して装着されるため、遮音性が良く、周囲の騒音の影響を受けにくいという特徴がある。

また、昨今におけるカナル型イヤホンにおいては、ダイナミック型ドライバーユニットに代えてバランスド・アーマチュア型ドライバーユニット（以下、ＢＡ型ドライバーユニットとも言う。）を用いたものが提供されている。
このＢＡ型ドライバーユニットは、筐体内にマグネット、コイル、アーマチュア、振動板などが収納され、固定のコイルに音声信号に応じた駆動電流を流すことによりアーマチュア（鉄片）を振動させると共に、アーマチュアの振動がドライブロッドを介して振動板に伝達されて音声波が再生される。

このＢＡ型ドライバーユニットは、振動板が剛性の高い金属板からなるため、空気の抵抗を受けることなく音声信号に忠実に振動する。したがって、過渡特性が良好であり、入力信号に対する音響出力の音圧が高い（感度が高い）という特質を有している。
しかしながら、このＢＡ型ドライバーユニットは、低歪で再生できる周波数帯域が狭いという原理上の欠点があるために、例えば高音域成分と低音域成分などに帯域を分けた専用のドライバーユニットを組み合わせたマルチＢＡ型ドライバーユニットが用いられる。
前記したマルチＢＡ型ドライバーユニットを利用したカナル型イヤホンは、例えば、特許文献１および非特許文献１〜３などに開示されている。

米国特許第７６３４０９９号公報

「密閉型インナーイヤーレシーバー ＸＢＡ−３００」インターネット＜ＵＲＬ：http://www.sony.jp/headphone/products/XBA-300/feature_1.html＞〔平成２８年７月１９日検索〕 「ＳＥ５３５ 高遮音性イヤホン」インターネット＜ＵＲＬ：https://www.shure.co.jp/ja/products/earphones/se535 ＞〔平成２８年７月１９日検索〕 「Ｕｌｔｉｍａｔｅ ｅａｒｓ ｔｒｉｐｌｅ Ｆｉ１０」インターネット＜ＵＲＬ：http://www.phileweb.com/review/clseup/triplefi10pro/＞〔平成２８年７月１９日検索〕

図４は前記した先行技術文献に見られるマルチＢＡ型ドライバーユニットを備えたカナル型イヤホンの例を示している。なお図４はユニットケースの一部を破断した状態で示している。この図４に示すイヤホン１は、基本的な構成部材として、３基のドライバーユニット２ａ〜２ｃと、このドライバーユニット２ａ〜２ｃを収納するユニットケース３と、ユニットケース３内に連通する音導管４と、この音導管４の外周面に取り付けられたイヤーピース５を備えている。また音導管４の先端部内には、必要に応じて音響抵抗材によるダンパー６が取り付けられる。

なお、図４に示す例においては、ドライバーユニット２ａは、主に高域の周波数帯域を再生するＢＡ型ドライバーユニットであり、また一対のドライバーユニット２ｂ，２ｃは、主に中低域の周波数帯域を再生するＢＡ型ドライバーユニットである。すなわち、この例においては３基のドライバーユニットにより、マルチＢＡ型ドライバーユニットが構成されている。なお、図４においてドライバーユニット２ｃはドライバーユニット２ｂの後ろ側に配置しているため、ドライバーユニット２ｃの一部はドライバーユニット２ｂに隠れている。

そして、前記した各ドライバーユニット２ａ〜２ｃを収容するユニットケース３は、ベース部材３ａとカバー部材３ｂ、およびベース部材３ａとカバー部材３ｂを連結する中央の連結部材３ｃとにより構成されており、これらはそれぞれ樹脂素材により成形されている。なお前記した音導管４は、ベース部材３ａに対して一体に成形されている。

ユニットケース３に収容された各ＢＡ型ドライバーユニット２ａ〜２ｃは、それぞれ直方体形状のユニット筐体２１が外郭を構成し、それぞれの再生音はユニット筐体２１の長軸方向に円筒状に突出して形成された放音ノズル２２より放射される。なお、図４に示す例においては中低域の周波数帯域を再生するＢＡ型ドライバーユニット２ｂ，２ｃは、互いのユニット筐体２１が接合されて１つの放音ノズル２２より再生音が放射されるように構成されている。
そして、各ＢＡ型ドライバーユニット２ａ〜２ｃはユニットケース３内において、ゴムなどの軟質性素材による保護部材７によって位置決めされ、それぞれの放音ノズル２２を通る放音軸線Ａ１およびＡ２は互いに平行となるように配置されている。

なお、前記した先行技術文献に示された各イヤホンにおいては、ドライバーユニット２ａ〜２ｃの前記放音ノズル２２を通るそれぞれの放音軸線Ａ１およびＡ２と、ユニットケース３に連通する音導管４の開口部における中心軸線Ａ３との間には、特定の角度をもった構成が採用されている。
これは、ユニットケース３内に複数のＢＡ型ドライバーユニットを収容することに伴うユニットケース３の大型化と、ユニットケース３に連通して音導管４を形成することによるユーザの外耳道や耳甲介への装着感等を考慮するなどの観点から、前記した構成が採用されているものと見ることができる。

ところで、図４に示すイヤホン１においては、各ＢＡ型ドライバーユニットにおける放音ノズル２２からの再生音は、ユニットケース３内の一部（ユニットケース３の内壁）で反射してユニットケース３に連通する音導管４を介してユーザの鼓膜へ達するものとなる。すなわち、図４に示す例においては、ＢＡ型ドライバーユニットにおける放音ノズル２２からの再生音は、放音軸線Ａ１およびＡ２で示すように、ユニットケース３内おいてほぼ直交する状態で当たり、その反射音が音導管４を介してユーザの鼓膜へ達するものとなる。

このような再生音の伝搬構成によると、ＢＡ型ドライバーユニットから放射される特に指向性の強い高音域の音波は減衰が激しい。しかも高音域を再生するＢＡ型ドライバーユニットにおいては、振動板サイズが小さいためにその振幅量も小さく、高音域の振幅成分の反射によるロスは、なおさら大きいものとなる。それ故、図４に示す従来のカナル型イヤホンは、前記した要因が重なることで総合的な周波数特性の劣化を招くことになる。

したがって、この発明が解決しようとする主要な課題は、再生帯域の異なる複数のドライバーユニットを備えたイヤホンにおいて、特に高音域成分の減衰を抑制することで、好ましい周波数特性を得ることができるイヤホンを提供する点にあり、しかもユニットケース内に配置されるドライバーユニットの相互の位置関係を考慮することで、ユニットケースのサイズをより小型に抑え、ユーザの耳甲介に違和感なく装着することができるイヤホンを提供することにある。

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イヤホンは、高音域を含む音声波を再生する第１ドライバーユニットと、前記第１ドライバーユニットの再生帯域よりも低域の音声波を再生する第２ドライバーユニットと、前記各ドライバーユニットを収納するユニットケースと、前記ユニットケースに連通して形成され、前記各ドライバーユニットからの音声波をユーザの外耳道に導く音導管とが備えられ、前記第１ドライバーユニットに隣接して前記第２ドライバーユニットが配置されることで、前記第１ドライバーユニットの放音軸線と、前記第２ドライバーユニットの放音軸線が互いに距離をおいて平行となるように配置されると共に、前記第１ドライバーユニットの放音軸線が、前記音導管の開口部内を通るように配置され、前記第１ドライバーユニットの放音ノズルの位置に対して、前記第２ドライバーユニットの放音ノズルの位置が、平行する放音軸線上において後退した位置に配置されていることを特徴とする。

この場合、前記各ドライバーユニットとして、それぞれバランスド・アーマチュア型ドライバーユニットが用いられる。
そして、高音域を含む音声波を再生する前記第１ドライバーユニットの放音軸線が、前記音導管開口部の中心軸線と一致するように、第１ドライバーユニットが前記ユニットケース内に収容されていることが望ましい。

加えて、前記音導管の外側には、イヤーピースが取り付けられて、カナル型イヤホンを構成することが望ましい。

この発明に係るイヤホンによれば、特に高音域を含む音声波を再生するドライバーユニットの放音軸線が、ユニットケースに連通する音導管の開口部内を通るように配置された点に特徴を有する。これにより、ドライバーユニットからの特に高音域の音声波は、ユニットケース内の反射の影響を受けることなく、直接音としてユーザの外耳道に導かれ、総合的に好ましい周波数特性を得ることができるイヤホンを提供すことができる。

また、前記した構成に加えて、高音域を含む音声波を再生するドライバーユニットの放音ノズルの位置に対して、その他の帯域の音声波を再生するドライバーユニットの放音ノズルの位置が、平行する放音軸線上において後退した位置に配置した構成を採用することで、各ドライバーユニットを収容するユニットケースのサイズを大きくすることなくユニットケース内にそれぞれ配置することができる。これによりユーザの耳甲介に違和感なく装着することができるイヤホンを提供すことが可能となる。

この発明に係るイヤホンについてユニットケースおよびイヤーピースの一部を破断した状態で示した斜視図である。 図１に示すイヤホンを主要な各部に分解して示した斜視図である。 同じく視線を変えて示した分解斜視図である。 従来のイヤホンの一例についてユニットケースおよびイヤーピースの一部を破断した状態で示した斜視図である。

この発明に係るイヤホンについて、図１〜図３に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態においては、すでに説明した図４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いる。
図に示すイヤホン１は、カナル型イヤホンを構成しており、このカナル型イヤホンは、基本的な構成部材として、４基のドライバーユニット２ｄ〜２ｇと、このドライバーユニット２ｄ〜２ｇを収納するユニットケース３と、ユニットケース３内に連通して前記各ドライバーユニットからの音声波をユーザの外耳道に導く音導管４と、この音導管４の外周面に取り付けられたイヤーピース５を備えている。

前記ユニットケース３は、ユニットケースの前半部を構成するベース部材３ａと、ユニットケースの後半部を構成するカバー部材３ｂとにより構成されている。そして、ベース部材３ａには音導管４が一体に成形されており、ベース部材３ａにカバー部材３ｂが嵌め合わされて、音導管４を備えたユニットケース３が構成される。
なお、このユニットケース３は、好ましくはＡＢＳ樹脂により成形されるが、これに限定されるものではない。

そして、ユニットケース３の内部には、所定の容積の内部空間が形成されており、前記した４基のドライバーユニット２ｄ〜２ｇは、ゴムなどの軟質性素材により成形された保護部材７を介して位置決めされ、ユニットケース３の内部空間に搭載されている。

前記４基のドライバーユニット２ｄ〜２ｇは、それぞれＢＡ型ドライバーユニットにより構成され、これらは図１に示したようにそれぞれ直方体形状のユニット筐体２１が外郭を構成している。このうち、符号２ｄで示すドライバーユニットが高音域を再生し、符号２ｅで示すドライバーユニットが中音域を再生する。そして、符号２ｄ，２ｅで示すドライバーユニットのユニット筐体２１は互いの側面で接合されて、長軸方向に円筒状に突出して形成された１つの放音ノズル２２を備え、この放音ノズル２２より、中高音域の再生音が放射される。
また、符号２ｆ，２ｇで示すドライバーユニットは、共に同じ特性で低音域を再生し、低音域の量感を出すために、２基のドライバーユニットを用いている。そして、符号２ｆ，２ｇで示すドライバーユニットのユニット筐体２１も互いの側面で接合されて、長軸方向に円筒状に突出して形成された１つの放音ノズル２２が形成され、この放音ノズル２２より、低音域の再生音が放射される。

この実施の形態においては、符号２ｄ，２ｅで示すドライバーユニットは、高音域を含む音声波を再生する第１ドライバーユニットと称呼する。また符号２ｆ，２ｇで示すドライバーユニットは、前記第１ドライバーユニットの再生帯域以外の音声波を再生する第２ドライバーユニットと称呼する。
すなわち、この実施の形態においては、４基のＢＡ型ドライバーユニットにより前記した第１ドライバーユニットおよび第２ドライバーユニットを含むマルチＢＡ型ドライバーユニットを構成している。

図１に示すように前記第１ドライバーユニット（２ｄ，２ｅ）の放音ノズル２２を通る放音軸線Ａ１と、前記第２ドライバーユニット（２ｆ，２ｇ）の放音ノズル２２を通る放音軸線Ａ２とは、互いに平行となるように配置されている。
そして、高音域を含む音声波を再生する第１ドライバーユニット（２ｄ，２ｅ）の放音軸線Ａ１が、音導管４の開口部の中心軸線Ａ３と一致するように前記ユニットケース内に収容されている。

なお、この実施の形態においては、ユニットケース３と一体に形成された前記した樹脂製の音導管４内には、例えば真ちゅうもしくはチタンを素材とした円筒状に成形された金属音導管８が内接されている。加えて金属音導管８の前端部に接して、音響抵抗材によるダンパー６が樹脂製の音導管４内に配置されている。
前記した金属音導管８は、金属素材特有の音質を得ることができるようにしようとするものであり、この金属音導管８を用いることで、例えば金管楽器に例示できるように、高音域に伸びある独自の特性を得ることができる。

そして、前記した第１ドライバーユニット（２ｄ，２ｅ）の放音軸線Ａ１が、音導管４に配置された金属音導管８における開口部８ａの中心軸線Ａ３と一致するように構成されることで、前記第１ドライバーユニット（２ｄ，２ｅ）からの高音域の再生音は、ユニットケース３内での反射の影響を受けることなく、ユーザの外耳等内に直接音として導入することができる。これにより、総合的に好ましい周波数特性を得ることができるイヤホンを提供できるものとなる。

なお図１〜図３には、第１ドライバーユニット（２ｄ，２ｅ）の放音軸線Ａ１が、金属音導管８における開口部８ａの中心軸線Ａ３と一致するように構成した例を示しているが、前記線Ａ１およびＡ３は一致させずに、線Ａ１とＡ３が所定の角度を以って、第１ドライバーユニット（２ｄ，２ｅ）の放音軸線Ａ１が、金属音導管８の開口部８ａ内を通過するように構成されていても、同様の作用効果を得ることができる。

また、この実施の形態においては前記したとおり、第２ドライバーユニット（２ｆ，２ｇ）の放音軸線Ａ２が、第１ドライバーユニット（２ｄ，２ｅ）の放音軸線Ａ１と平行となるように配置されている。
この構成によると、第２ドライバーユニット（２ｆ，２ｇ）の放音ノズル２２から金属音導管８の開口部８ａまでの経路に、放音ノズル２２に直交して対峙するユニットケース３の内壁面が配置されるのを避けることができる。これにより、第２ドライバーユニットからの再生音も、円滑に金属音導管８に導くことに寄与できる。

さらに、この実施の形態においては、第１ドライバーユニット（２ｄ，２ｅ）の放音ノズル２２の位置に対して、第２ドライバーユニット（２ｆ，２ｇ）の放音ノズル２２の位置が、図１に示すように平行する放音軸線Ａ１，Ａ２上において後退した位置に配置されている。
この構成によると、ユニットケース３の外郭サイズを不要に大きくすることなく、第１および第２ドライバーユニットを、ユニットケース３内に収めることができる。これにより、ユーザの耳甲介に違和感なく装着することができるイヤホンを提供することが可能となる。

なお、実施例では４個のドライバーユニットによる構成を示したが、例えば、中低音用ドライバーユニット１個と高音用ドライバーユニット１個による構成、あるいは低音用、中音用、高音用の各ドライバーユニット１個による構成のように、任意のマルチＢＡ型ドライバーユニットに適用してもよい。

１ イヤホン
２ａ〜２ｇ ドライバーユニット（バランスド・アーマチュア型）
２１ ユニット筐体
２２ 放音ノズル
３ ユニットケース
３ａ ベース部材
３ｂ カバー部材
３ｃ 連結部材
４ 音導管
５ イヤーピース
６ ダンパー（音響抵抗材）
７ 保護部材
８ 金属音導管
８ａ 開口部
Ａ１，Ａ２ 放音軸線
Ａ３ 中心軸線

Claims (4)

1. 高音域を含む音声波を再生する第１ドライバーユニットと、前記第１ドライバーユニットの再生帯域よりも低域の音声波を再生する第２ドライバーユニットと、前記各ドライバーユニットを収納するユニットケースと、前記ユニットケースに連通して形成され、前記各ドライバーユニットからの音声波をユーザの外耳道に導く音導管とが備えられ、
   前記第１ドライバーユニットに隣接して前記第２ドライバーユニットが配置されることで、前記第１ドライバーユニットの放音軸線と、前記第２ドライバーユニットの放音軸線が互いに距離をおいて平行となるように配置されると共に、前記第１ドライバーユニットの放音軸線が、前記音導管の開口部内を通るように配置され、
   前記第１ドライバーユニットの放音ノズルの位置に対して、前記第２ドライバーユニットの放音ノズルの位置が、平行する放音軸線上において後退した位置に配置されていることを特徴とするイヤホン。
2. 前記各ドライバーユニットは、それぞれバランスド・アーマチュア型ドライバーユニットであることを特徴とする請求項１に記載のイヤホン。
3. 前記第１ドライバーユニットの放音軸線が、前記音導管開口部の中心軸線と一致するように第１ドライバーユニットが前記ユニットケース内に収容されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイヤホン。
4. 前記音導管の外側には、イヤーピースが取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のイヤホン。

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