CN101483796B

CN101483796B - 头戴式受话器

Info

Publication number: CN101483796B
Application number: CN2009100013354A
Authority: CN
Inventors: 高岛充
Original assignee: MI Laboratories Corp
Current assignee: MI Laboratories Corp
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2029-01-07
Also published as: CN101483796A; JP5367989B2; JP2009164942A

Abstract

为了以简单的结构，采用头戴式受话器单体进行低频共振的制动。本发明提供一种头戴式受话器，其中，耳机(100)具有：发音部侧罩(110)、微细孔(111)、背面侧罩(120)、以及电声音转换元件(200)。电声音转换元件(200)具有振动板(201)，其将音频信号转换为声音，并且放出声波。电声音转换元件200由发音部侧罩(110)和背面侧罩(120)密闭。为了抑制振动板(201)的共振，发音部侧罩(110)上设置相对振动板(201)的面积具有规定比例的开口率的微细孔(111)。

Description

头戴式受话器

技术领域

本发明涉及采用接近耳朵的扬声器将由重放装置和接收机输出的电信号转换为可听音的声波的头戴式受话器，特别地，涉及不具有用于抑制振动板的共振的制动部件的无减振器(damperless)的头戴式受话器(headphone)。

背景技术

直到现在，在电视、收音机、个人电脑、音频播放器等声音输出装置上连接作为头戴式受话器的耳机。通过将设置在该耳机上的扬声器安装在耳壳中，一般可以听取从声音输出装置输出的声音，而听不到周围人的声音。

这样的耳机，由于要求转换器(transducer)小型且扁平，因此与一般的扬声器不同，不只是不能设置用于抑制振动板的共振的制动部件(减振器(damper))，而且设置强大的磁路有困难，也不能得到基于放大器的输出阻抗的充分的电磁制动。由此，存在在大约200Hz前后的频率中产生由低频共振f0引起的增强音的问题。

这里，针对现有耳机中产生的低频共振f0，采用图6说明。图6是示出现有耳机的频率特性的曲线图。图6示出的曲线图600是粉红色噪声的测定结果。图6中，纵轴表示声压(dB)，横轴表示频率(Hz)。如曲线图600的波形所示，大约200Hz前后的低音域中声压变高，也就是说，表示该频率中振动板进行较强共振的情况。该低音域中产生的共振是低频共振f0。另外，如果针对f0的计算来补充，则由以下的表达式(1)来计算。

f0＝(S/M)^1/2/2π……表达式(1)

S是刚性(stiffness)常数，M是包含振动板和音圈(voice coil)等的振动系统的质量。为了抑制表达式(1)表示的低频共振f0，虽然优选在与刚性相当的振动板本身上涂敷粘性物质等来赋予机械阻力(mechanical resistance)，但是如果采取该措施，则发生声压降低或声音特性劣化等。

此外，作为可以调整频率特性的现有技术，提案有例如如下这样的技术，即，兼有扬声器和耳机的功能，在作为耳机使用的情况下，调整频率特性以使得成为适合耳机的频率特性(例如，参照下述专利文献1)。

专利文献1：JP特开2005-318267号公报

发明内容

但是，采用上述专利文献1的技术来调整频率特性，即使抑制低频共振f0中的固有频率的增强，也不能与耳机的f0的偏差和f0的温度变化相对应。此外，上述专利文献1的技术需要控制部的控制，存在不能作为耳机单体来进行低频共振f0的制动这样的问题。

本发明为了解决上述现有技术所引起的问题点，目的在于提供一种头戴式受话器，虽然采用简单的结构，而不需要基于控制部等的控制，但是能够采用头戴式受话器单体来进行低频共振f0的制动。

为了解决上述课题来达成目的，本发明涉及的头戴式受话器，其特征在于，具备：振动板，其包括在将音频信号转换为声音的电声音转换元件中；装置箱体，其密闭上述电声音转换元件，并由发音部侧的箱体和背面侧的箱体构成；以及输出声音的空气孔，其为了抑制上述振动板的共振而设置在上述发音部侧的箱体上，并具有相对上述振动板的面积为0.5～3％的开口率(開口率、numerical aperture)。

根据本发明，通过在只设置微细孔且密闭的装置箱体内容纳电声音转换元件，从而一方面能够从微细孔输出一定的声音，另一方面即使装置箱体内的空气从微细孔流入流出的机械阻力，也能够对该振动板付与充分的机械阻力。由此，能够抑制低频共振。

此外，本发明涉及的头戴式受话器，其特征在于：在上述发明中，上述微细孔设置在发音部侧的箱体和背面侧的箱体上，将两者合并在一起而相对上述振动板的面积具有规定的比例的开口率。根据本发明，即使为将微细孔设置在发音部侧的箱体和背面侧的箱体上的结构，也能够给予该振动板充分的机械阻力。由此，能够抑制低频共振。

此外，本发明涉及的头戴式受话器，其特征在于：在上述发明中，上述微细孔的开口率，相对上述振动板的面积具有大约0.5～3％的范围。根据本发明，能够有效地抑制低频共振。

此外，本发明涉及的头戴式受话器，其特征在于：在上述发明中，上述微细孔的开口率，相对上述振动板的面积大约为1％。根据本发明，能够最有效地抑制低频共振。

根据本发明涉及的头戴式受话器，虽然结构简单，但是起到如下效果：能够采用头戴式受话器单体来进行低频共振的制动，能够改善音质并且使使用者的疲劳感降低。

附图说明

图1是本发明实施方式涉及的耳机的结构图。

图2是示出本实施方式涉及的耳机的内部结构的分解立体图。

图3是示出本实施方式涉及的耳机的频率特性的曲线图。

图4是示出微细孔的开口率和电平差之间的关系的曲线图。

图5是示出微细孔的开口率和灵敏度之间的关系的曲线图。

图6是示出现有耳机的频率特性的曲线图。

符号说明

100 耳机

101 装置箱体

110 发音部侧罩

111 微细孔

120 背面侧罩

200 电声音转换元件

201 振动板

202 音圈

具体实施方式

以下参照附图对本发明涉及的头戴式受话器的适合的实施方式进行详细说明。另外，以下的说明中，根据耳壳中安装的耳机，针对实施本发明的头戴式受话器的情况下的一个例子进行说明。

(实施方式)

(耳机的结构)

针对本发明的实施方式涉及的耳机的结构进行说明。图1是本发明的实施方式涉及的耳机100的结构图。图1中，耳机100作为装置箱体101，包括：作为发音部侧的箱体的发音部侧罩110；作为背面侧的箱体的背面侧罩120；以及筒部130。

发音部侧罩110在安装于耳壳上一侧的表面上具有微细孔111。微细孔111是圆形的多个空气孔，通过后述的横膈膜(diaphragm)的振动来输出声音。背面侧罩120与发音部侧罩110无缝连接。筒部130与背面侧罩120一体化形成，并且内置软线(cord)131。该软线131例如与携带型音频播放器或携带型收音机等的声音输出装置连接。

(耳机的内部结构)

下面，采用图2，针对本实施方式涉及的耳机100的内部结构进行说明。图2是示出本实施方式涉及的耳机100的内部结构的分解立体图。

图2中，耳机100在发音部侧罩110和背面侧罩120的内部具有电声音转换元件200。电声音转换元件200由于与发音部侧罩110和背面侧罩120无缝连接，因此只通过微细孔111与外部气体接触。该电气声音转换元件200具有：振动板201、音圈202、以及连接线203。

振动板201受到音圈202的驱动后，振动并向空中发射声波。音圈202通过给出电信号，在电声音转换元件200的磁路中使得振动板201进行振动。连接线203内置于软线131，传送电信号。

这里，针对发音部侧罩110上设置的微细孔111进行详述。微细孔111在发音部侧罩110的中央设置一处，输出从振动板201发射的声波。该微细孔111具有相对振动板201的面积规定的比例的开口率。规定的比例的开口率优选相对振动板201的面积为大约0.5～3％的范围，最优为大约1％。本实施方式中，开口率设为1.147％。

此外，本实施方式中，微细孔111虽然作为圆形设置一处，但是如果相对振动板201的面积具有规定的比例的开口率，则其数目和形状能够任意选定。另外，在设置多个微细孔111的情况下，需要对多个孔进行合计来设成规定的比例的开口率。

更进一步地，微细孔111不只限定于发音部侧罩110上，也可以设置在背面侧罩120上。在该情况下，也可以设置多个微细孔111。另外，该情况下，设置在发音部侧罩110上的微细孔111以及设置在背面侧罩120上的微细孔111的全部，需要相对振动板201的面积为规定的比例的开口率。

(本实施方式涉及的耳机的频率特性)

下面，采用图3，针对本实施方式涉及的耳机100的频率特性进行说明。图3是示出本实施方式涉及的耳机100的频率特性的曲线图。图3中示出的曲线300是粉红色噪声的测定结果。图3中，纵轴表示声压，横轴表示频率。

这里，针对具有图6示出的频率特性的现有耳机的结构进行补充。现有的耳机中，发音用的空气孔的开口率最少为5％，示出图6的测定结果的耳机的开口率为4.590％。

将图3示出的曲线300与图6示出的采用现有耳机的曲线600进行比较，在符号301示出的大约200Hz前后的低音域中声压变低。这是表示，在振动板201振动时，只从微细孔111放出声波，并且在该频率中抑制振动板201的振动。这是由于，即使从微细孔111流入流出的空气的机械阻力，振动板201也抑制低频共振。

另一方面，在图6中示出的现有的耳机中，振动板201振动时，由于相对振动板201发音用的空气孔较大，因此几乎不产生流入流出的空气的机械阻力，不对振动板201施加充分的机械阻力。由此，在现有的耳机中就产生低频共振。

以上这样，本实施方式涉及的耳机100能够抑制振动板201的低频共振。

(微细孔的开口率和电平差(level difference)之间的关系)

本发明者反复锐意研究的结果发现，微细孔111的开口率为0.5～3％是有效的。针对此，首先，采用图4，针对微细孔111的开口率和电平差之间的关系进行说明。图4是示出微细孔111的开口率和电平差之间的关系的曲线图。作为图4的概要，曲线400示出：纵轴表示的电平差越小，低频共振越降低。

图4中，纵轴表示200Hz和1kHz之间的电平差(dB)，横轴表示微细孔111的开口率。首先，针对各绘图点(blot)进行说明。绘图点401示出本实施方式中采用的耳机100(开口率＝1.147％)中的200Hz和1kHz之间的电平差。也就是说，示出：图3的符号301示出的200Hz的电平和符号302示出的1kHz的电平之间的差。

另一方面，绘图点402示出现有耳机(开口率＝4.590％)中的200Hz和1kHz之间的电平差。也就是说，示出：图6的f0示出的200Hz的电平和符号601示出的1kHz的电平之间的差。同样地，针对图4示出的其他绘图点，即，针对与绘图点对应的其他的开口率的耳机，也测定各自频率特性，并且示出计算出200Hz和1kHz之间的电平差的结果。

例如，如果比较绘图点401和绘图点402，则绘图点401与绘图点402相比电平差变小。也就是说，在绘图点401上示出，200Hz和1kHz的频率中的电平差较小，难以产生低频共振。并且，如曲线400所示，可知，开口率越低越难以产生低频共振，开口率越高越容易产生低频共振。

此外，如曲线400所示，如果开口率为大约3％以下，则与开口率超过大约3％的情况相比，电平差的降低显著。也就是说，如果开口率为大约3％以下，则能够平稳化频率特性的曲线(参照图3、6)(降低200Hz前后)，并且抑制低频共振。

(微细孔的开口率和灵敏度之间的关系)

下面，采用图5针对微细孔111的开口率和灵敏度之间的关系进行说明。图5是示出微细孔111的开口率和灵敏度之间的关系的曲线图。作为图5的概要，曲线500示出，纵轴中表示的灵敏度越高，声音的传送状态越好。

图5中，纵轴表示灵敏度，横轴表示微细孔111的开口率。首先，针对各绘图点进行说明。绘图点501示出本实施方式中采用的耳机100(开口率＝1.147％)中的灵敏度。另一方面，绘图点502示出现有耳机(开口率＝4.590％)中的灵敏度。

例如，如果比较绘图点501和绘图点502，则在绘图点501和绘图点502上灵敏度没有较大变化。如曲线500所示，可知，开口率如果为大约 1％以上，则灵敏度大致成为固定的值。另一方面，如果开口率在大约1％以下，则灵敏度降低。特别地，如果开口率在大约0.5％(绘图点503)以下，则成为使用者听入后感到不协调感觉的声音。因此，开口率如果为大约0.5％以上，则能够保持一定的灵敏度。

这样地，为了保持一定的灵敏度，可以如图5所示那样将开口率置为大约0.5％以上，此外，为了降低低频共振，可以如图4所示那样将开口率置为大约3％以下。因此，微细孔111的开口率优选为大约0.5～3％。特别地，如果开口率为大约1％，则在保持良好的灵敏度的基础上，能够有效降低低频共振。

另外，虽然本实施方式中按照耳壳中安装的耳机100来实现本发明的头戴式受话器，但是本发明不限于本实施方式中示出的耳机100，能够应用于不具有用于衰减振动板的振动的衰减部件的无减振器的头戴式受话器。此外，耳机100不限于安装于耳壳中的类型，也能够应用于插入外耳道的类型的耳机、在头上戴耳机头环的类型的耳机、将夹子(clip)挂在外耳上的类型的耳机等。

如上所述，根据本实施方式涉及的耳机100，由于在密闭的装置箱体101内配置电声音转换元件200，并且为了对振动板201进行制动而设置微细孔111，因此，在振动板201振动时，只从微细孔111放出声波，并且能够给予该振动板201充分的机械阻力。由此，能够抑制低频共振，并提高音质。因此，能够降低使用者长时间听取声音时感到的疲劳感。

此外，在本实施方式涉及的耳机100中，微细孔111可以设置在发音部侧罩110和背面侧罩120上。这样的结构也能够抑制低频共振，并且通过设置在背面侧罩120上的微细孔111也可以提高例如高音的音质等并且进行音质的调整。

此外，本实施方式涉及的耳机100中，由于将微细孔111的开口率设置为相对振动板201的面积为大约0.5～3％的范围，因此能够有效地抑制低频共振。本实施方式中，由于将微细孔111的开口率设置为相对振动板201的面积为大约1％，因此能够最有效地抑制低频共振。

如以上所说明的，根据本发明涉及的头戴式受话器，虽然结构简单，但是，能够采用头戴式受话器单体来进行低频共振的制动，并且能够在可以改善音质的同时也降低使用者的疲劳感。

本发明涉及的头戴式受话器，涉及采用接近耳朵的扬声器将由重放装置和接收机输出的电信号转换为可听音的声波的头戴式受话器，特别地，适于耳机等不具有用于衰减振动板的振动的衰减部件的无减振器的头戴式受话器。

Claims

1.一种头戴式受话器，具备：

振动板，其包括在将音频信号转换为声音的电声音转换元件中；

装置箱体，其密闭上述电声音转换元件，并由发音部侧的箱体和背面侧的箱体构成；以及

输出声音的空气孔，其为了抑制上述振动板的共振而设置在上述发音部侧的箱体上，并且具有相对上述振动板的面积为0.5～3％的开口率。

2.一种头戴式受话器，其特征在于，

输出声音的空气孔，其为了抑制上述振动板的共振而设置在上述发音部侧的箱体和上述背面侧的箱体上，并将上述发音部侧的箱体和上述背面侧的箱体合并在一起而具有相对上述振动板的面积为0.5～3％的开口率。