JP2016100650A - 電気音響変換器および音響抵抗材 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動板の裏面方向に十分な容積を確保できない場合であっても優れた周波数を得る。
【解決手段】 駆動部により駆動されて振動し音声を出力する振動板１３と、駆動部と振動板１３とを保持し振動板１３の裏面に相当する位置に設けられているバッフル２２と、バッフル２２に設けられていてバッフル２２の表裏面を貫通させている第１開口部２５と、バッフル２２の裏面に設けられている音響抵抗材２３と、音響抵抗材２３において第１開口部２５に相当する位置に設けられていて音響抵抗材２３の表裏面を貫通させている第２開口部２６と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気音響変換器および音響抵抗材に関するものである。

電気信号を音声に変換する、ヘッドホンやスピーカなどの電気音響変換器が知られている。電気音響変換器では、駆動部と振動板とにより構成されるドライバユニットの動作を安定させるために、振動板の音声出力方向の反対（以下「裏面」ともいう。）方向の筐体に十分な容積（以下「背面容積」ともいう。）を取る必要がある。

しかしながら、特に電気音響変換器をヘッドホンとして適用する場合には、デザインや小型化などの要求により、背面容積を十分に取れない場合が多い。このような場合に、電気音響変換器では、空気のスチフネスや質量成分の音響的設計に制限があり、ドライバユニットの尖鋭度（Ｑ値）が高くなってしまう。そのため、ヘッドホンやイヤホン、卓上のスピーカなどの小型の電気音響変換器では平滑な周波数特性を得ることが難しい。

以上のような問題を解決するために、振動板を裏面から固定する部品（バッフル）に孔を設けて孔の位置にフェルトなどの音響抵抗材を取り付けることが知られている。音響抵抗材により音響フィルタ効果を得ることで、電気音響変換器の周波数特性は改善される。

ヘッドホンにおいて、振動板の裏面側にあるフランジ部材の裏面に対して所定の距離をおいて配置される音響抵抗材とフランジ部材との間に音道空隙が形成されている技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、上述のように振動板裏面のバッフルに音響フィルタ効果を得る構造を有する電気音響変換器であっても、効果を得られる音声帯域が狭く、広い音声帯域で効果を得ることは難しい。

特開２０１３−２５１６６０号公報

本発明は、振動板の裏面方向に十分な容積を確保できない場合であっても優れた周波数特性を得ることができる電気音響変換器を提供することを目的とする。

本発明は、駆動部により駆動されて振動し音声を出力する振動板と、駆動部と振動板とを保持し振動板の背面に相当する位置に設けられているバッフルと、バッフルに設けられていてバッフルの表裏面を貫通させている第１開口部と、バッフルの裏面に設けられている音響抵抗材と、音響抵抗材において第１開口部に相当する位置に設けられていて音響抵抗材の表裏面を貫通させている第２開口部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、振動板の裏面方向に十分な容積を確保できない場合であっても音響インピーダンスを可変することができ、優れた周波数特性を得ることができる。

本発明に係る電気音響変換器の実施の形態であるヘッドホンを示す斜視図である。 図１のヘッドホンのバッフル組立体を示す斜視図である。 図２のバッフル組立体を示す断面斜視図である。 図２のバッフル組立体から音響フィルタを取り除いた状態を示す斜視図である。 図２のバッフル組立体の音響フィルタの第２開口部付近を拡大した斜視図である。 第２開口部の内壁面積と開口面積とを比較した模式図である。 本発明に係る電気音響変換器の別の実施の形態であるヘッドホンのバッフル組立体を示す斜視図である。 本発明に係る電気音響変換器のさらに別の実施の形態であるヘッドホンのバッフル組立体を示す斜視図である。

以下、本発明に係る電気音響変換器の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

●ヘッドホン（１）●
図１と図２に示すように、本発明に係る電気音響変換器の実施の形態であるヘッドホン１は、電気信号により駆動されて音声を出力するドライバユニット１０と、ドライバユニット１０が取り付けられているバッフル組立体２０とを有する。また、ヘッドホン１は、バッフル組立体２０と組み合わせることによりヘッドホンユニットを形成するハウジング３０と、ヘッドホン１を使用者の頭部に保持させるヘッドバンド４０とを有する。また、ヘッドホン１は、ヘッドバンド４０と接続しハウジング３０を保持する支持部材５０と、使用者の耳周辺に接触するイヤーパッド６０を有する。ヘッドホンユニットは、使用者の耳の周囲を覆うことができるように、略長円筒状の形状を有している。

図２は、バッフル組立体２０を裏面方向から見た斜視図である。以下の説明において、ドライバユニット１０の音声出力方向をバッフル組立体２０の表面方向とし、その反対方向を裏面方向とする。ドライバユニット１０の裏面方向には、図１に示したハウジング３０が設けられている。ヘッドホン１では、バッフル組立体２０とハウジング３０とが振動板１３の背面容積を確保する後部空気室を形成している。バッフル組立体２０は、第１バッフル２１にドライバユニット１０を保持する第２バッフル２２などが取り付けられて構成されている。

図３に示すように、ドライバユニット１０は、駆動部として、磁界を発生させている磁石１１と磁石１１により生じる磁界内に配置されていて電気信号により駆動されるボイスコイル１２とを有する。また、ドライバユニット１０は、ボイスコイル１２が取り付けられていてボイスコイル１２とともに振動して音声を出力する振動板１３を有する。ドライバユニット１０の表面方向には、振動板１３などを保護して音声を通過させる孔が複数設けられているプロテクタ１４が配置されている。

第１バッフル２１は、略長円筒状のヘッドホンユニットの形状を構成するため、略長円板状の形状である。第１バッフル２１は、ドライバユニット１０が取り付けられる部分にドライバユニット１０の形状に対応して略円形状に開口しているドライバユニット取付部２４を有する。

図４に示すように、第２バッフル２２は、ドライバユニット１０の形状およびドライバユニット取付部２４の開口形状に対応して略円形状を有する。第２バッフル２２は、本発明におけるバッフルに相当し、ドライバユニット１０の裏面を保持している。第２バッフル２２は、ドライバユニット１０とともにネジ２７などの固定部材により第１バッフル２１のドライバユニット取付部２４に内に取り付けられている。第２バッフル２２は、振動板１３の裏面に相当する位置に設けられていて、表裏面を貫通させている第１開口部２５を有する。第２バッフル２２の裏面の第１開口部２５が設けられている位置には、音響フィルタ２３が設けられている。

音響フィルタ２３は、第１開口部２５を覆うように設けられていて、振動板１３から出力して第１開口部２５を通過した音声を減衰させる音響抵抗材である。音響フィルタ２３は、音声を減衰させつつ通過させるために、フェルトなどの所定の空気透過率（音響抵抗値）を有する材料により形成される。言い換えれば、音響フィルタ２３は、空気との動摩擦係数が高い材料により形成される。また、音響フィルタが所定の厚みを有する。

音響フィルタ２３は、複数の部材、例えば２つに分かれていて、その複数の部材が第２バッフル２２の内周の壁面とドライバユニット取付部２４の壁面との間に収まるように略半円状の形状を有している。１つの音響フィルタ２３の両端と、他の１つの音響フィルタ２３の両端は、間隙をおいて互いに対向している。２つの音響フィルタ２３の間に生じる間隙は、音響フィルタ２３の表裏面を貫通していて、第２開口部２６を構成する。第２開口部２６は振動板１３の音波に対して音響インピーダンスになる。

図５に示すように、２つの音響フィルタ２３が第２バッフル２２に配置された状態のときに、第２開口部２６の表裏面方向から見た形状（開口形状）は、音響フィルタ２３の幅ｗと第２開口部２６の間隙の距離ｄとの比が１：１を含まない（長辺と短辺を有する）長方形状のスリットとなる。第２開口部２６は、第１開口部２５に相当する位置に設けられていて音響フィルタ２３の表裏面を貫通させているため、振動板１３から出力された音声が第２バッフル２２の裏面方向に通過する際の空気の流路となる。

第２開口部２６による流路は、開口形状のｗとｄの寸法の比（縦横比）が１：１を含まない長方形状のスリットである。また、音響フィルタ２３が所定の厚みｔを有する音響抵抗材である。

図６に示すように、第２開口部２６の開口形状の面積（開口面積ｍ１）は、ｍ１＝ｗ×ｄ・・・（１）
である。
また、第２開口部２６の内壁２３１の表面積ｍ２は、
ｍ２＝ｗ×ｔ・・・（２）
である。
（１）と（２）より、第２開口部２６の間隙の幅ｗが音響フィルタ２３の厚さｔよりも十分に小さい（ｗ＜＜ｔ）と、第２開口部２６の開口面積ｍ１が第２開口部２６の内壁２３１の表面積ｍ２よりも十分に小さくなる（ｍ１＜＜ｍ２）。さらに、第２開口部２６の音響フィルタが形成する内壁は２面あるため、第２開口部２６を流通する空気が第２開口部２６の内壁２３１，２３１に接触しやくなる。言い換えれば、空気が流通する通路（第２開口部２６の開口面積ｍ１）が狭くなることで、表面積ｍ２の内壁２３１，２３１に接触する空気の量が増加して空気の摩擦損失が実質的に高くなり、内壁２３１，２３１との摩擦によって空気の移動し易さが低下する。そのため、第２開口部２６は、例えば従来の開口面積が大きい開口部のように開口部の側面に接触することなく空気が通過してしまうものと比較して音響インピーダンスを増加させることができ、音響インピーダンスの設定を容易にする。このような第２開口部２６を有するため、振動板１３は、直線性歪の少ない運動をすることができ、振動バランスを改善することができる。

その結果、ヘッドホン１によれば、ドライバユニット１０の尖鋭度（Ｑ値）を低下させて、平滑な周波数特性を得ることができる。また、ヘッドホン１によれば、後部空気室の容積を小さくしつつ平滑な周波数特性を得ることができるため、ヘッドホンの設計の自由度が高まり、ヘッドホンの意匠性を向上することができる。上述の各寸法は、空気室の大きさや所望する電気音響変換器の特性に合わせて決定される。

●ヘッドホン（２）●
本発明に係る電気音響変換器の別の実施の形態について、先に説明した実施の形態との相違点のみを説明する。

音響フィルタ２３の形状は、上述のように複数の部材を組み合わせて構成するものに限定されず、図７に示すように、例えば１枚の音響抵抗材３３に第２開口部３６が設けられているものであってもよい。

第２開口部３６の形状も、上述の第２開口部２６のように長方形状のスリットには限定されず、開口面積が内壁の表面積より十分に小さいことにより空気と第２開口部３６の内壁との接触面積を確保することができればよい。そのような第２開口部３６の形状としては、長方形状の他に例えば楕円形状や長円形状などが考えられる。

●ヘッドホン（３）●
本発明に係る電気音響変換器のさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態との相違点のみを説明する。

図８に示すように、第２開口部４６は、開口形状が真円であってもよい。この場合、音響フィルタ４３は第２開口部４６を複数個備え、前述のスリット状の第２開口部２６のように第２開口部４６を半径方向外側に向かって並べて配置すればよい。

以上説明した実施の形態は、ドライバユニット１０に振動板１３の駆動部の駆動方式として磁石１１とボイスコイル１２とを有するダイナミック型を用いた例である。本発明に係る電気音響変換器に用いる駆動部は、振動板とその駆動部とを有するものであればダイナミック型に限定されず任意である。本発明に係る電気音響変換器の駆動部として、例えばコンデンサ型を用いてもよい。

以上説明した本実施の形態では、本発明をヘッドホンに適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されず例えばスピーカなどの他の電気音響変換器にも適用することができる。

１ ヘッドホン
１０ ドライバユニット
１１ 磁石
１２ ボイスコイル
１３ 振動板
１４ プロテクタ
２０ バッフル組立体
２１ 第１バッフル
２２ 第２バッフル
２３ 音響フィルタ
２４ ドライバユニット取付部
２５ 第１開口部
２６ 第２開口部
２７ ネジ
３０ ハウジング
４０ ヘッドバンド
５０ 支持部材
６０ イヤーパッド

Claims (9)

1. 駆動部により駆動されて振動し音声を出力する振動板と、
   前記駆動部と前記振動板とを保持し前記振動板の裏面に相当する位置に設けられているバッフルと、
   前記バッフルに設けられていて前記バッフルの表裏面を貫通させている第１開口部と、
   前記バッフルの裏面に設けられている音響抵抗材と、
   前記音響抵抗材において前記第１開口部に相当する位置に設けられていて前記音響抵抗材の表裏面を貫通させている第２開口部と、
   を有する電気音響変換器。
2. 前記音響抵抗材は、所定の厚みを持ち、
   前記第２開口部は、内壁の表面積が開口面積よりも大きい、請求項１に記載の電気音響変換器。
3. 前記第２開口部は、通過する空気の摩擦損失が実質的に高くなるように前記内壁の表面積と前記開口面積との比が定められている、
   請求項２に記載の電気音響変換器。
4. 前記音響抵抗材は、空気との摩擦係数の高い素材により形成される、
   請求項１乃至３に記載の電気音響変換器。
5. 前記第２開口部は、開口形状が長方形である、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の電気音響変換器。
6. 前記音響抵抗材は、複数の部材により構成されていて、前記第１開口部に相当する位置において間隙を設けて前記バッフルの裏面に設けられることにより前記第２開口部を形成する、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の電気音響変換器。
7. 前記駆動部は、
   磁界を発生させている磁石と、
   前記磁界内に配置されていて電気信号により駆動されるボイスコイルと、
   を有する、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の電気音響変換器。
8. 表裏面を貫通する第１開口部を有するバッフルを備えた電気音響変換器に用いられる所定の厚みを持った音響抵抗材であって、
   前記音響抵抗材は、空気を通過させる開口部を備え、
   前記開口部の内壁は、実質的に前記空気の摩擦損失を高めるような摩擦係数を有する、音響抵抗材。
9. 前記第２開口部は、内壁の表面積が開口面積よりも大きい、請求項８に記載の音響抵抗材。

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