JP2008060943A - イヤホンアタッチメント - Google Patents
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Abstract
【効果】 外耳道の開口部の奥側で所定長密着するように耳に装着される円筒部11は、外耳道の共鳴箱としての機能を妨げずに、開放型イヤホン20の音を忠実に伝達する。開放型イヤホン20から外耳道に達するまでの通路上で全体として音の乱反射が無く、音に歪みを発生させない。円錐部12は、耳珠近傍の外介との間に所定の空間を保持するから、圧迫感が無く、外部の音を完全に遮断しないから安全性も高い。
【選択図】図3
Description
まず、ヘッドホーンは、イヤホンに比べてスピーカが十分に大きいため臨場感のある音響を楽しむことが出来る。しかし、密閉型ヘッドホーンは頭を回って左右のスピーカを連結する強力なバネによりほぼ耳全体を圧迫して外部の音を遮蔽している。従って、長時間の使用には苦痛を伴うこともある。又嵩張るので、持ち運びにも不便である。一方、開放型ヘッドホーンは耳に掛けて使用するものであり、静かな環境で、臨場感のある音楽を楽しむには適している。又、持ち運び性は改善されているが、重量的に長時間の使用には耳への負担が大き過ぎる。また、周囲に音が漏れること、騒音の高い環境では折角の音楽も騒音に影響されるので適しないといった問題がある。
〈構成1〉
外耳道の内面に密着する外径を有し、上記外耳道に一端を挿入したとき、外耳道開口部の奥側で所定長外周面を外耳道に密着させる長さを有する円筒部と、上記円筒部の他端に小径部を連結し、開放型イヤホンの外周に大径部を連結し、耳珠近傍に外面を接触させて耳珠近傍の耳介との間に、所定の空間を保持する形状を有する円錐部とを備えていることを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1に記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円筒部の全長を4mm以上としたことを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1乃至2のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円錐部の内壁はイヤホンアタッチメントの中心軸に対して15度以上70度以下の傾斜を有することを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1乃至3のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円筒部と円錐部の内面は、イヤホンアタッチメントの中心軸に対して軸対称に成型されていることを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1乃至4のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円筒部と円錐部とは連続一体化した弾性ゴムまたはプラスチックからなり、その硬度が70度以上90度以下であることを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1乃至4のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円筒部と円錐部とは連続一体化した弾性ゴムまたはプラスチックからなり、その硬度が20度以上30度以下であることを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1または2に記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円錐部の大径部には、円盤状の開放型イヤホンの外周を包囲するブーツが連結されており、上記外周を包囲する上記ブーツ側の面には、開放型イヤホンの放音面を円錐部の中心軸に対して所定範囲の傾斜をつけて保持できる関節面が形成されていることを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1乃至7のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円筒部の外径は、外耳道開口部の内径にほぼ等しいことを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1乃至7のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円筒部の内径は外耳道の最小内径より大きいことを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1乃至7のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円筒部の外径は、外耳道開口部の内径にほぼ等しく、円筒部の内径は外耳道の最小内径より大きいことを特徴とするイヤホンアタッチメント。
構成1乃至7のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、円筒部の肉厚は、外耳道開口部の内径と外耳道の最小内径との差以下であることを特徴とするイヤホンアタッチメント。
外耳道の内面に密着する外径を有し、前記外耳道に一端を挿入したとき、外耳道開口部の奥側で所定長外周面を外耳道に密着させる長さを有する円筒部と、
前記円筒部の他端に小径部を連結し、開放型イヤホンの外周に大径部を連結し、耳珠近傍に外面を接触させて耳珠近傍の耳介との間に、所定の空間を保持する形状を有する円錐部とを備えていることを特徴とするイヤホン。
このイヤホンアタッチメント10は、円筒部11と円錐部12とブーツ13を備えている。円筒部11は、外耳道の内面に密着する外径を有し、外耳道に一端を挿入したとき、外耳道開口部の奥側で所定長外周面を外耳道に密着させる長さを有する。円錐部12は、円筒部11の他端に小径部を連結し、開放型イヤホンの外周に大径部を連結する。こうして、円錐部12と円筒部11で取り囲む筒状の音道14を形成する。なお、ブーツ13は開放型イヤホンの外周を包囲してイヤホンアタッチメント10と開放型イヤホンを一体化する機能を持つ。また、後で説明するように、円錐部12は、耳珠近傍に外面を接触させて耳珠近傍の耳介との間に、所定の空間を保持する形状を有する。
イヤホンアタッチメント10は、例えば、シリコンゴムのような柔軟な材料で製造する。図3に示すように、円筒部11、円錐部12、ブーツ13の肉厚は、十分に薄く選定されている。この厚さの選定については、後で詳細に説明する。
図のように、円筒部11は外耳道83の開口部に丁度はまり合う外径を有する。個人差があるから、それぞれ自分の耳にぴったり合うサイズのものを使用することが最も好ましい。円錐部12の側面は耳珠82に接触する。イヤホンアタッチメント10と開放型イヤホン20の重量は、円筒部11と円錐部12の側面で支えられる。外耳道83の開口部奥側で外耳道83に所定長密着するように耳に装着される円筒部11は、外耳道の共鳴箱としての機能を妨げずに、開放型イヤホン20の音を忠実に伝達する。その効果は後で説明する。円筒部11と円錐部12との連結部内面は滑らかに湾曲させるとよい。開放型イヤホン20から外耳道に達するまでの通路上で全体として音の乱反射が無く、音に歪みを発生させない。円錐部12は耳珠82の近傍の耳介81との間に所定の空間を保持するから、圧迫感が無く、外部の音を完全に遮断しないから安全性も高い。これは、後でさらに詳細に説明する。
本発明のイヤホンアタッチメント10の機能を説明するために、まず、耳の正確な構造を説明する。この図に示すように、外部から見える部分には、耳介81と耳珠82が存在する。耳珠82には外耳道83の開口部88が連なる。外耳道83の奥に鼓膜84がある。鼓膜84に接する耳小骨85は鼓膜84の振動を蝸牛86に伝達する。蝸牛86は神経につながっており、脳に音を伝える。また、外耳道83の開口部周辺は軟骨に包囲されている。外耳道83の鼓膜84に近い側は頭骨に包囲されている。本発明のイヤホンアタッチメントは、この外耳道83の形状の特徴に着目して設計されたものである。
図7に示すように、密閉型イヤホン21は、その先端部22を外耳道83に挿入して使用される。密閉型イヤホン21の先端部22は開口部88の内壁に密着し、この力で密閉型イヤホン21が支持される。図6(b)のように、先端部22にフィンが設けられているものも同様である。このとき、外耳道83の開口部88の部分は、音の通路が著しく狭まり、ここで音が乱反射し音質が低下する。また、外耳道83は密閉型イヤホン21により完全に密閉されるから音がこもる。
開放型イヤホン20は外耳道83の開口部88に真っ直ぐ向いた状態でヘッドバンド等により支持される。この場合には、開放型イヤホン20と開口部88との間に十分な間隙が存在するから音がこもらず、開放型イヤホン20の出力をそのまま受け入れて聴くことができる。しかし、開放型イヤホン20と耳介81との間に間隙が多すぎて音漏れが激しい。また、外部から直接音が飛び込み、気になるという問題がある。
このイヤホンアタッチメントは、従来技術で紹介した特許文献7のイヤホンである。この形状は本発明のイヤホンアタッチメント10と類似しており、円筒部31と円錐部32とを備える。また、円錐部32の端を開放型イヤホン20に装着することができる。従って、開放型イヤホン20の出力する音を集めて円筒部31から外耳道83に送り込む機能を有する。しかしながら、図の断面図で明らかなように、このイヤホンアタッチメントの円筒部31は肉圧が厚い。しかも、円錐部とほぼ垂直な面で連結されている。これは、従来の密閉型イヤホン21の先端部をイメージして設計されている。実際に、この設計の製品を試作してみたところ、開口部88の部分や円筒部と円錐部の接続部での音の乱反射が激しく、十分な音質の向上はみられなかった。
このイヤホンアタッチメントは、従来技術で紹介した特許文献3のイヤホンである。この形状も、本発明のイヤホンアタッチメントと類似しており、開放型イヤホン20に装着することができる円錐部42を備える。しかしながら、円筒部に相当する部分が無い。即ち、外耳道との連結を考慮していない。従って、開口部88の部分での口径の変化が大きく、外耳道開口部での音の乱反射が激しいという問題がある。
図のように、本発明のイヤホンアタッチメント10の円筒部11は、外耳道83の開口部88に密着するように深く直線的に挿入されている。そして、その肉圧が十分に薄いので、鼓膜84から外耳道83を経て開放型イヤホン20に至る直線的な内面の平坦な空洞が形成されている。この空洞は、開放型イヤホン20から出力される音の共鳴箱として機能する。開放型イヤホン20から出力される音は粗密波であるが、音はこの空間を伝搬して鼓膜84に達する。矢印A3の方向にみたときに凹凸が非常に小さいから音の乱反射がきわめて少なく、高い音質を確保できる。また、円筒部11の肉厚が薄いので、外耳道83の内壁と一体化して振動する。さらに、その振動は矢印A4の方向にも効率よく伝搬される。これは、低音の伝達を向上させる。また、この振動は、骨伝導といって、骨を通じて伝搬する。従って、実験によれば、難聴者でも、音楽を十分に楽しむことができることがわかった。
図の(a)において、外耳道83は図のように内径が均一でない。開口部88の奥側部分の内径R1は大きく、鼓膜84に近い側に最小内径R2の部分がある。開口部88の最も外側の部分の内径R3はさらに大きい。一般的な成年男子の平均値であるが、R1は9mm、R2は7mm、R3は10mm程度である。全体に緩やかなテーパー面になっている。開口部88の内径R1を持つ部分に、イヤホンアタッチメント10の円筒部11を開口部88から長さL2の場所まで挿入すると、長さL3だけ外耳道83に円筒部11の外周面が密着する。この長さL3が不十分だと、直線的な音道が確保できない。外耳道83に円筒部11の外周面を密着させるためには、円筒部11の外径は、開口部88の内径R1にほぼ等しいことが最も好ましい。これらのサイズには個人差があるので、生産者は数種類の外径の円筒部11を有するイヤホンアタッチメントを生産するとよい。利用者は自分の外耳道83のサイズにあったものを購入すればよい。
図の(a)は真っ直ぐにブーツ13を開放型イヤホン20に被せた状態、(b)は傾斜を付けた状態を示す。
図1や図2の実施例では、円錐部12の大径部には、円盤状の開放型イヤホン20の外周を包囲するブーツ13が連結されていた。このブーツ13には、開放型イヤホン20の放音面を円錐部12の中心軸に対して所定範囲の傾斜をつけて保持できる関節面が形成されている。ブーツ13の開放型イヤホン20を包囲する面を、半円形、台形、三角形等の断面形状にするとよい。いわゆるユニバーサルジョイントのような関節面を介して開放型イヤホンの外周を包囲するブーツ13を設けると、全体として音響効果のよい形状を維持したまま、開放型イヤホンの向きを装着感のよい向きに自由に調節できる。
この評価は、実際に円筒部11の長さの異なるイヤホンアタッチメント10を複数の評価者に使用させて、ぐらついたり脱落しない装着性と音の聞きやすさ、音質等を5段階評価させた結果を示す。円筒部11がある程度以上長いと効果的であるという評価は出るが、最低限どの程度の長さが必要かを測定するのは難しい。そこで、使用者の使用感を主体に評価した。その結果、最低限4mm以上あれば、使用感が良好であることがわかった。
本発明のイヤホンアタッチメントは、円筒部11を4mm以上にしているので、円筒部11が外耳道開口部の奥でその内面に全周に渡って密着する。即ち、外耳道内面との間にほとんど隙間が生じない。一方、円筒部11が例えば、2mm程度しかないと、耳に装着しても外耳道開口部との密着が悪くて隙間が生じ易い。そこで、両者の音響特性を測定した。図のグラフの横軸はイヤホンを駆動する音源の周波数(単位Hz)、縦軸は音圧周波数特性測定用のマイクで検出したイヤホンの出力音圧(単位dB) である。実線は本発明のもの、破線は比較例のものである。本発明のイヤホンアタッチメントは、この図15のグラフのとおり低音領域で圧倒的に有効なことが分かる。これは、単に音道が密閉されたというだけでなく、所定長さに渡って円筒部11が外耳道内面に密着することにより、低音が空気だけでなく皮膚や骨を伝わって伝達されるためと考えられる。高音領域については、音道の直線性の確保と外来雑音の遮断によるS/N比向上が原因と考えられる。なお、この音圧特性は相対比較ができるような所定の測定系で取得したもので、他の測定系では異なる特性曲線になると思われるが、以下の測定結果も含めて、類似の比較結果が得られることは実証するまでもない。
実線は本発明のイヤホンアタッチメント10を開放型イヤホン20に装着した状態の特性である。破線は装着しない状態の特性である。本発明のイヤホンアタッチメント10を使用すると、図の破線のように、相対的に高域も低域も含む全帯域にわたって大幅に音圧レベルが向上する。音量、音質共に、明瞭な差違がある。従って、本発明のイヤホンアタッチメント10では、開放型イヤホン20の出力を十分に小さくしても、非常にクリアな音量の音を聴くことができる。
円筒部の肉厚が厚くなった場合や、イヤホンアタッチメントと外耳道との接続部分に複雑な凹凸があると乱反射が生じて音質が低下する。これを実証するための比較実験を行った。評価用のイヤホンにはナチュラルな音質の比較的安価な製品を採用した。本発明のイヤホンアタッチメントを装着したときは、図の実線の特性を得た。図9や図10に示した既知のイヤホンアタッチメントを装着したときは、図の破線の特性を得た。明らかに高域で特性の差がある。評価用のイヤホンに高域特性を改善したものを使用すれば両者の差は縮まるが、高価なイヤホンを使用しなければならない。本発明のイヤホンアタッチメントは既に使用中の安価なイヤホンに装着して音質を改善できる点で優れているといえる。
これまで説明したイヤホンアタッチメントは、例えば、図3(b)に示した要領で開放型のイヤホンに簡単に装着できる。開放型イヤホンの外周に円錐部12の大径部を連結する構造は、上記の実施例に限定されない。開放型のイヤホンの外周に円錐部12を螺子止めしたり、スナップ止めしたり、ワイヤで結束するような固定も可能である。数種類のイヤホンアタッチメントと開放型のイヤホンとをセット販売して、好みのイヤホンアタッチメントを選んで装着するようにしてもよい。開放型のイヤホン構造は、既知の任意のものを採用できる。さらに、開放型イヤホン20に筒状部11と円錐部12とを一体に固定して分離できない構造にしてもよい。その一例を図18に示した。例えば、この図のように、開放型のイヤホンのケースと一体に円錐部12と筒状部11をモールドする方法も含めることができる。もちろん、この他に、開放型イヤホンの外周に円錐部12の大径部を接着剤で固定する方法や、両者を融着する方法も採用することができる。
1.音の乱反射が無いので、外界との空気の流通を許容する比較的大きい開放型イヤホンの前面に発生した音響を、低音から高音に至るまで伸びやかで癖がない状態で鼓膜に伝達できる。
2.外耳道と円筒部の内径差による段差が小さく、且つ柔軟な材料により外耳道に密着させると、音の乱反射の発生を最小限に抑えることができる。
3.円筒部を外耳道の開口部内面に所定長密着させ、位置ずれと脱落防止を図ることができる。
4.円筒部が外耳道に対して直線的に密着するので、理想的な音響空間が保持できて良好な音質と音量を保つことができる。
5.イヤホンの出力(音源のボリューム)を従来の2分の1程度まで絞った場合でも低音から高音まで忠実に歪みのない音場を形成することができる。
6.音量を絞ることができるので、信号対雑音比が向上し、クリアで臨場感が溢れた音を楽しむことができる。また、電力消費も抑制でき、一例では、バッテリーを50%長持ちさせることができた。
7.外耳道の形状に合わせて断面形状を変化させることができる肉厚の薄い円筒部を使用すれば、外耳に対する密着度が増し、フィット感を向上させることができる。
8.イヤホンアタッチメントをイヤホンに対してユニバーサルジョイントのように接続できるので、イヤホンを最もフィット感のよい角度に保持することができる。
9.非常に肉厚が薄く柔軟な材料を用いて円筒部と円錐部を形成することができるので、外部から聞こえる音を完全に遮断することがない。従って、安全性も高い。また、柔軟な材料を使用するので、耳に装着したときの圧迫感を減らすことができる。
10.肉厚を薄くすると、円錐部も円筒部も音によって共鳴して振動する。これが、高音質と臨場感の原因と推測される。従って、強度が許す限り、薄肉のものが好ましい。
11.厚肉で機械的強度の高い素材を使用すると、高い音圧が全て鼓膜に達し、特に重低音で鼓膜を痛めるおそれがある。これに対して本願発明のように円筒部や円錐部を薄肉にすると、音圧の急激な増大をその変形によって吸収してくれるから耳を保護する効果がある。
12.円筒部が外耳道の開口部内面に密着し、円筒部も全体としてイヤホンから出力される音に共振をするので、外耳道開口部外周にある軟骨を通じて音が伝達され、実験によれば、難聴者にも十分聞こえるようにすることができた。
13.円筒部が薄いと耳に装着するときに座屈し易い。しかし、軸対称の構造にすると、その軸を中心に回転させながら装着することができる。どの状態で落ち着いても問題がない。従って、最適な装着状態を選ぶことができる。
14.比較的安価な開放型イヤホンに装着しても、音の伝達が良いので、演奏会場にいるような高度な音楽鑑賞が出来る。価格帯が1〜2ランク上の密閉型イヤホンに比べてもむしろこもり音に煩わされない点で有利である。
15、従来の開放型イヤホンに比べてイヤホンの前面が密閉されているため、音漏れが少ない。もちろん、開放型イヤホンなのでこもり音が発生しにくい。
11 円筒部
12 円錐部
13 ブーツ
14 音道
20 開放型イヤホン
21 密閉型イヤホン
22 先端部
Claims (12)
- 外耳道の内面に密着する外径を有し、前記外耳道に一端を挿入したとき、外耳道開口部の奥側で所定長外周面を外耳道に密着させる長さを有する円筒部と、
前記円筒部の他端に小径部を連結し、開放型イヤホンの外周に大径部を連結し、耳珠近傍に外面を接触させて耳珠近傍の耳介との間に、所定の空間を保持する形状を有する円錐部とを備えていることを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1に記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円筒部の全長を4mm以上としたことを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1乃至2のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円錐部の内壁はイヤホンアタッチメントの中心軸に対して15度以上70度以下の傾斜を有することを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円筒部と円錐部の内面は、イヤホンアタッチメントの中心軸に対して軸対称に成型されていることを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円筒部と円錐部とは連続一体化した弾性ゴムまたはプラスチックからなり、その硬度が70度以上90度以下であることを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円筒部と円錐部とは連続一体化した弾性ゴムまたはプラスチックからなり、その硬度が20度以上30度以下であることを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1または2に記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円錐部の大径部には、円盤状の開放型イヤホンの外周を包囲するブーツが連結されており、前記外周を包囲する前記ブーツ側の面には、開放型イヤホンの放音面を円錐部の中心軸に対して所定範囲の傾斜をつけて保持できる関節面が形成されていることを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円筒部の外径は、外耳道開口部の内径にほぼ等しいことを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円筒部の内径は外耳道の最小内径より大きいことを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円筒部の外径は、外耳道開口部の内径にほぼ等しく、円筒部の内径は外耳道の最小内径より大きいことを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載のイヤホンアタッチメントにおいて、
円筒部の肉厚は、外耳道開口部の内径と外耳道の最小内径との差以下であることを特徴とするイヤホンアタッチメント。 - 外耳道の内面に密着する外径を有し、前記外耳道に一端を挿入したとき、外耳道開口部の奥側で所定長外周面を外耳道に密着させる長さを有する円筒部と、
前記円筒部の他端に小径部を連結し、開放型イヤホンの外周に大径部を連結し、耳珠近傍に外面を接触させて耳珠近傍の耳介との間に、所定の空間を保持する形状を有する円錐部とを備えていることを特徴とするイヤホン。
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