JP2017530618A - ヘッドホン耳クッション - Google Patents

Abstract

筺体及び変換器を備えたヘッドホンが提供される。筺体は、その内部に凹部が形成されたバッフル面、及びバッフル面の外周に形成された端部を有する。変換器は、凹部に配置されており、筺体によって支持される。ヘッドホンには、耳クッション及びシートも設けられている。耳クッションは、円環形状に形成され端部の周りにおいて筺体に接続された基部、及び基部と間隙を介し外耳周囲でユーザの頭部の一部分に係合する接触面を有する。耳クッションは、キャビティを画定し、ユーザの頭部と共同して音響チャンバを形成する。シートは、シートを貫通して形成され、変換器と位置合わせされた穴部を備えており、バッフル面にわたって配置される。また、シートは、吸音材料で形成されており、音響チャンバ内部の音響反射を抑制する。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれて援用される、２０１４年９月４日に出願された米国仮出願第６２／０４５，９２０号の利益を主張するものである。

一つ以上の実施形態は、サーカムオーラル型ヘッドホンのための耳クッションに関する。

サーカムオーラル型（耳周囲の）ヘッドホンは、ヘッドホン変換器とユーザの耳とを連結し、その上、可聴帯域（すなわち、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）内のスムーズかつ拡張された周波数応答をもつ音響圧力チャンバを形成するような音響シールを提供するための耳クッションを含む。チャンバにおける音響反射及び音響モードは、知覚される周波数応答、特に、１ｋＨｚ超の高い周波数に望ましくない影響を与える。ヘッドホン変換器及び耳クッションの設計は、音響反射に影響を及ぼす。

一つの実施形態において、筺体及び変換器を備えたヘッドホンが提供される。筺体は、その内部に凹部が形成されたバッフル面、及びバッフル面の外周に形成された端部を有する。変換器は、凹部に配置されており、筺体によって支持される。ヘッドホンには、耳クッション及びシートも設けられている。耳クッションは、円環形状に形成され端部の周りにおいて筺体に接続された基部、及び基部と間隙を介し外耳周囲でユーザの頭部の一部分に係合する接触面を有する。耳クッションは、キャビティを画定し、ユーザの頭部と共同して音響チャンバを形成する。シートは、それを貫通して形成され、変換器と位置合わせされた穴部を備えており、バッフル面にわたって配置される。シートは、吸音材料で形成されており、音響チャンバ内部の音響反射を抑制する。

別の実施形態では、周辺端部を備えたバッフル面を有する筺体、周辺端部の周りにおいて筺体に接続された円環基部、及び基部から縦方向に延在する内壁を備えたヘッドホンが提供される。ヘッドホンには、接触面及びカバーも設けられている。接触面は、内壁から横方向に延在し、基部と間隙を介しており、外耳周囲でユーザの頭部の一部分に係合して、基部及び内壁と共同してキャビティを形成する。カバーは、内壁にわたって配置されており、音響反射を抑制する。

なおも別の実施形態では、円環基部、ならびに共に基部から縦方向に延在する内壁及び外壁を備えた耳クッションが提供される。耳クッションには、接触面及びカバーも設けられている。接触面は、内壁と外壁との間に延在し、基部と間隙を介しており、外耳周囲でユーザの頭部の一部分に係合する。カバーは、内壁にわたって配置されており、音響的に透明な材料で形成されており、音響反射を抑制する。

一つ以上の実施形態による、耳クッションを有するヘッドホンを含むサウンドシステムを図示する概略図である。 別の実施形態による、図１のヘッドホンの側面斜視図である。 切断線３−３に沿う、図２のヘッドホンの水平断面図である。 切断線４−４に沿う、図２の耳クッションの垂直断面図である。 耳クッションのない図１のヘッドホンの一つを示す、試験器具の側面図である。 図５の試験器具に備え付けられており、試験プレートに配置された図２の耳クッションの別の側面斜視図である。 図６の試験器具及び試験プレートを使用して測定された、既存の長円耳クッションの周波数応答を図示するグラフである。 図６の試験器具及び試験プレートを使用して測定された、既存の円形耳クッションの周波数応答を図示するグラフである。 別の実施形態による、図１の耳クッションの側面図である。 図６の試験器具及び試験プレートを使用して測定された、図９の耳クッションの周波数応答を図示するグラフである。 図６の試験器具及び試験プレートを使用して測定された、図２の耳クッションの周波数応答を図示するグラフである。 図６の試験器具及び試験プレートを使用して測定された、図２の耳クッションの受動的なノイズ減衰を図示するグラフである。

必要に応じて、本発明の詳細な実施形態を本明細書に開示する。しかしながら、開示した実施形態が、さまざまな及び代替の形態において具現化できる本発明の単なる例示であることを理解すべきである。図面は、必ずしも原寸に比例しているわけではなく、いくつかの特徴は、特定の構成要素の詳細を示すために、誇張されている、または最小限にされている場合がある。それゆえに、本明細書に開示する具体的な構造及び機能の詳細は、限定的なものとしては解釈されずに、単に、本発明をさまざまに利用するために当業者に教示するための代表的な原理として解釈されるべきである。

図１を参照すると、一つ以上の実施形態によると、数字１００によって概して参照されるサウンドシステムが図示される。サウンドシステムは、音源１０４からのオーディオ信号を受信するヘッドホンアセンブリ１０２を含む。一つ以上の実施形態において、サウンドシステム１００は、音源１０４とヘッドホンアセンブリ１０２との間に接続された、Ｈｏｒｂａｃｈ ｅｔ ａｌ．による国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０５３５０９号に記載されているＡＮＣ制御システムなどの能動ノイズ消去（ＡＮＣ）制御システム１０６を含む。ヘッドホンアセンブリ１０２は、一組のヘッドホン１０８を含む。

各ヘッドホン１０８は、変換器１１２あるいはドライバと、少なくとも一つのマイクロフォン１１４とを支持する筺体１１０を含む。筺体１１０は、図示した実施形態によると、カップ形状に形成される。筺体１１０は、その内部に凹部１１７（図３及び図４に図示）が形成された、変換器１１２を収容するためのバッフル面１１６を含む。変換器１１２は、ヘッドホン１０８から離れる方向に音を出す。

図２及び図３を参照すると、各ヘッドホン１０８は、耳１２０の周りにおいてユーザの頭部に接触して音響シールを形成する耳クッション１１８も含む。耳クッション１１８は、円環形状に形成され筺体１１０のバッフル面１１６の周辺端部に接続された基部１２２を含む。耳クッション１１８は、接触面１２４、内壁１２６及び外壁１２８も含む。接触面１２４は、基部１２２と間隙を介しており、耳１２０（図１に図示）の周りにおいてユーザの頭部の一部分に係合する。内壁１２６及び外壁１２８は、基部１２２と接触面１２４との間に延在する。一つ以上の実施形態において、基部１２２、接触面１２４、内壁１２６及び外壁１２８は、レザーまたはプロテインレザーなどの弾性材料によって形成された単一構造として形成され、キャビティ１３０を画定する。耳クッション１１８は、キャビティ１３０内部に配置されたコンプライアント材料１３２を含む。一つ以上の実施形態によると、コンプライアント材料は、メモリフォームなどのポリマー材料である。一つの実施形態において、コンプライアント材料１３２は、酸化プロピレン及びエチレンオキシドのポリマーを４５％、トルエンジイソシアネートを４０％、トリエチレンジアミンを１０％、及び他の材料を５％含む。耳クッション１１８には、頭部と係合するための柔らかい接触面、ならびにオーディオ帯域全体内の周波数応答及びノイズ遮断を制御する音響シールが設けられている。

各ヘッドホンは、バッフル面１１６、耳クッション１１８及び人の頭部によって画定された音響チャンバ１３６内部での音響反射を抑制するように、バッフル面１１６にわたって配置されたシート１３４を含む。耳クッション１１８の内壁１２６の下部には、シート１３４の周辺部を収容するサイズに形成された凹部１３８が形成される。シート１３４は、変換器１１２と位置合わせされており、音を伝送できる開口１４０を含む。シート１３４は、吸音発泡材料で形成される。一つの実施形態において、シート１３４は、おおよそ、ポリエーテルポリオールを６５％、トルエンジイソシアネートを３０％、及び他の材料を５％含有する発泡体で形成される。シートの材料は、（例えば、１〜２ｋＨｚ超の）高い周波数における音響波を効果的に減衰するように選択される。加えて、一つ以上の実施形態によると、シート１３４は、音を吸収するように選択された外側のコンプライアント材料１３２よりも密度が低い材料で形成される。

各ヘッドホンは、シート１３４と耳クッション１１８との間に配置されており、シート１３４を耳クッション１１８に固定するように界面の形状に従う硬質材料１４２を含む。

ヘッドホン１０８は、音響的に透明な材料で形成されたカバー１４４も含む。カバー１４４は、耳クッション１１８の内壁１２６に取り付けられる。カバー１４４は、耳クッション１１８を機械的損傷から保護し、音響チャンバ１３６内部のいかなる硬い反射面も回避する。

図３及び図４を参照すると、図示した実施形態によれば、ヘッドホン１０８の筺体１１０は、水平の幅よりも大きい垂直の全長を有し、中心縦軸（Ａ）を中心にして楕円形状に形成される。図４に示すように、変換器１１２及びシート１３４の開口１４０は、軸Ａから垂直の全長に沿って位置ずれした軸（Ｂ）を中心にして方向付けられている。甲介（外耳道の入口）は、外耳１２０（図１に図示）の周囲に対して中心に位置しない。したがって、変換器１１２が甲介の中心に位置するように、変換器１１２及び非中心性の開口１４０が位置付けられる。

変換器１１２は、音響チャンバ１３６内の反射及びモードをさらに抑制するように非対称的に備え付けられる。変換器１１２は、軸Ａと垂直ではない角度（α）に方向付けられたバッフル面１１６に備え付けられる（図３に図示）。図示した実施形態では、バッフル面１１６は、７度の角度（α）で形成される。バッフル面１１６は、ユーザの耳（耳介）と平行に、またはそのわずかに前方に変換器１１２を位置付ける。また、非平行の面を設計に取り入れることが、不要な反射をさらに減少するのに役立つ。ヘッドホン１０８は、シート１３４にわたって配置されており、開口１４０を覆う布１４６も含む。

図５〜図１２は、耳クッション１１８の有効性を既存の耳クッション（図示せず）と比較するための試験サンプル及び測定結果を図示する。

図５は、ヘッドホン１０８を示す、試験器具２００の図である。試験器具２００は、変換器２０４及びマイクロフォン２０６のアレイを支持するエンクロージャ２０２を含む。変換器２０４は、硬質の（ピストン運動タイプの）膜を備えた高品質ヘッドホンドライバである。エンクロージャ２０２は、最適な後部容積及び音響ベント２０８（バッフル及びリアエンクロージャ上の音響抵抗をもつ穴部）を含む。さらに、マイクロフォンアレイ２０６は、変換器２０４の真上に備え付けられており、空間的に平均化された周波数応答を取得する。

図６は、試験器具２００及びプレート２１２を含む試験装置２１０を図示する。耳クッション１１８が試験器具２００に備え付けられる。プレート２１２は、ヘッドホンの周波数応答を測定するのに使用できる内蔵マイクロフォン（図示せず）を含む。プレート２１２は、耳クッション１１８の終端となる。あるいは、耳クッション１１８は、人の頭部を終端とすることができる。さらに、この方法についての詳細は、「Ｈｅａｄｐｈｏｎｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ」と題された、Ｈｏｒｂａｃｈによる米国特許出願第１４／３１９，９３６号に開示されている。

図７は、試験装置２１０（図６に図示）を使用した、既存の長円形状の耳クッション（図示せず）の３つの周波数応答曲線を図示するグラフ３００である。グラフ３００は、試験器具２００のマイクロフォンアレイ２０６によって取得された、耳クッションがプレート２１２を終端とするときの試験データを図示する第１の曲線３０２、測定プレート２１２のマイクロフォンによって取得された、耳クッションがプレート２１２を終端とするときの試験データを図示する第２の曲線３０４、及びマイクロフォンアレイ２０６によって取得された、耳クッションが人の頭部を終端とするとき（ヘッドホンの通常の使用）の試験データを図示する第３の曲線３０６を含む。

図７に図示する曲線は、耳クッションの終端及び測定マイクロフォンの位置に応じて、１０〜２０ｄＢの急峻なカットオフ及び１．５〜３ｋＨｚの様々なカットオフ周波数をもつ、取り囲まれた容積によってもたらされた、既存の長円形状の耳クッションの音響ローパスフィルタ効果を図示する。曲線は、均等化が困難な急峻なノッチをもち、カットオフ周波数超において非常に不均等な応答が発生することも表す。そのような周波数応答は、時間領域において広がるインパルス応答（スミアリング）に伴って起こる。両方の問題は、均等化後でさえも、知覚される音質に悪影響をおよぼし得る。

図８は、試験装置２１０（図６に図示）を使用した、既存の円形耳クッション（図示せず）の３つの周波数応答曲線を図示するグラフ４００である。グラフ４００は、試験器具２００のマイクロフォンアレイ２０６によって取得された、耳クッションがプレート２１２を終端とするときの試験データを図示する第１の曲線４０２、測定プレート２１２のマイクロフォンによって取得された、耳クッションがプレート２１２を終端とするときの試験データを図示する第２の曲線４０４、及びマイクロフォンアレイ２０６によって取得された、耳クッションが人の頭部を終端とするときの試験データを図示する第３の曲線４０６を含む。その効果は、グラフ３００に示すのと同じ様に飛躍的である。測定プレート２１２については、応答が正常レベルまで増加して戻る前に、１〜７ｋＨｚの間隔において２０ｄＢ超の降下が見られる。

図９を参照すると、一つ以上の実施形態による耳クッションが図示され、耳クッションは数字５１８によって概して述べられる。耳クッション５１８は、図２〜図４に参照した前述の耳クッション１１８と同様であり、バッフル面（図示せず）にわたって延在するシート（図示せず）を含む。しかしながら、耳クッション５１８は、耳クッション５１８の内壁にわたって配置される音響的に透明なカバーは含まない。

図１０〜図１２は、図１の耳クッションの一つ以上の実施形態による耳クッション（すなわち、耳クッション１１８及び耳クッション５１８）から得られた結果を示し、（グラフ３００及び４００に示すような）既存の耳クッションを上回る耳クッション１１８、５１８の改善を図示する。高周波数の問題点が、ほぼ完全に見られない。周波数応答全体は、ローパス効果がなくても、スムーズかつ１ｋＨｚ超に拡張され、取得の３つの方法の中では遥かに改善された一貫性がある。１００〜２００Ｈｚ間の段階は、均等化によって処理でき、その上、所定の目的関数を概算することができる。

図１０は、試験装置２１０（図６に図示）を使用した、耳クッション５１８（図９に図示）の３つの周波数応答曲線を図示するグラフ６００である。グラフ６００は、試験器具２００のマイクロフォンアレイ２０６によって取得された、耳クッション５１８がプレート２１２を終端とするときの試験データを図示する第１の曲線６０２、測定プレート２１２のマイクロフォンによって取得された、耳クッション５１８がプレート２１２を終端とするときの試験データを図示する第２の曲線６０４、及びマイクロフォンアレイ２０６によって取得された、その上、耳クッション５１８が人の頭部を終端とするときの試験データを図示する第３の曲線６０６を含む。

特に、図１１は、試験装置２１０（図６に図示）を使用した、耳クッション１１８の３つの周波数応答曲線を図示するグラフ７００を含む。耳クッション１１８は、内壁１２６（図２〜図４に図示）に取り付けられた音響的に透明なカバー１４４を含むという点で、耳クッション５１８と異なる。グラフ７００は、試験器具２００のマイクロフォンアレイ２０６によって取得された、耳クッション１１８がプレート２１２を終端とするときの試験データを図示する第１の曲線７０２、測定プレート２１２のマイクロフォンによって取得された、耳クッション１１８がプレート２１２を終端とするときの試験データを図示する第２の曲線７０４、及びマイクロフォンアレイ２０６によって取得された、耳クッション１１８が人の頭部を終端とするときの試験データを図示する第３の曲線７０６を含む。

グラフ７００は、耳クッション１１８がプレートを終端として、マイクロフォンアレイを使用するもの（第１の曲線７０２）、及びプレートマイクロフォンを使用するもの（第２の曲線７０４）の、二つのマイクロフォン位置における周波数応答の非常に近い一致を示す。これにより、内蔵アレイマイクロフォンによる、着用時のヘッドホンの知覚される応答の正確な予測が可能になる。第３の曲線７０６に図示する知覚される応答は、人ごとに個別に均等化することができる。ノイズ消去の用途では、同じアレイを使用して音響エラーのフィードバックを提供することができる。フィードバックループの安定性及び帯域幅は、急峻な高い周波数ロールオフの欠如、及びそれに関連する位相シフトのゆえに改善される。

図１２は、異なるコンプライアント材料に基づく耳クッション１１８（図２〜図４）の受動ノイズ低減能力の比較を図示するグラフ８００である。グラフ８００は、耳クッション１１８が、プレート２１２を終端にし、硬いメモリフォームで形成されたコンプライアント材料を含むときの、プレートマイクロフォン２０６によって取得された、外部ノイズ源からの試験データを図示する第１の曲線８０２、及び耳クッション１１８が、プレート２１２を終端にし、選択された柔らかい発泡体で形成されたコンプライアント材料を含むときの、前述のように取得された試験データを図示する第２の曲線８０４を含む。グラフ８００は、１ｋＨｚにおいて２０ｄＢ超の減衰を達成できることを示し、これは高品質ノイズ消去ヘッドホンにおいて極めて望ましい。選ばれた発泡材料次第では、受動的なノイズ減衰は、１００Ｈｚもの低い周波数において始まり得る。

例示の実施形態を前述したが、これらの実施形態が本発明のすべての可能性のある形態を記載することは意図していない。むしろ、本明細書に使用される用語は、限定よりも記載のための用語であり、本発明の趣旨及び範囲を逸脱せずに、さまざまな変更を行えることが理解される。加えて、実施形態を実施するさまざまな特徴は、本発明のさらなる実施形態を形成するように組み合わせることができる。

Claims (20)

1. その内部に凹部が形成されたバッフル面、及び前記バッフル面の外周に形成された端部を備えた筺体と、
   前記凹部に配置されており、前記筺体によって支持された変換器と、
   円環形状に形成されており、前記端部の周りにおいて前記筺体に接続された基部、及び前記基部と間隙を介しており、外耳周囲でユーザの頭部の一部分に係合する接触面を備えた耳クッションであって、キャビティを画定し、前記ユーザの頭部と共同して音響チャンバを形成する前記耳クッションと、
   それを貫通して形成され、前記変換器と位置合わせされた穴部を備えており、前記バッフル面にわたって配置されたシートであって、吸音材料で形成されており、前記音響チャンバ内部の音響反射を抑制する前記シートと、を備えた、ヘッドホン。
2. 前記耳クッションが、
   前記基部と前記接触面との間に延在する内壁、及び
   前記内壁にわたって配置されており、前記音響チャンバ内部の音響反射をさらに抑制するカバーをさらに備えた、請求項１に記載のヘッドホン。
3. 前記カバーが、音響的に透明な材料で形成された、請求項２に記載のヘッドホン。
4. 前記シートが発泡材料で形成された、請求項１に記載のヘッドホン。
5. 前記耳クッションの前記キャビティに配置されたコンプライアント材料をさらに備えており、前記コンプライアント材料の硬度が前記シートの硬度未満である、請求項１に記載のヘッドホン。
6. 前記筺体の前記凹部の中心軸が、前記筺体の中心縦軸と位置ずれした、請求項１に記載のヘッドホン。
7. 前記バッフル面が、前記筺体の前記中心縦軸と垂直ではない角度に方向付けられた、請求項６に記載のヘッドホン。
8. 周辺端部を備えたバッフル面を有する筺体と、
   前記周辺端部の周りにおいて前記筺体に接続された円環基部と、
   前記基部から縦方向に延在する内壁と、
   前記内壁から横方向に延在し、前記基部と間隙を介しており、外耳周囲でユーザの頭部の一部分に係合して、前記基部及び前記内壁と共同してキャビティを形成する接触面と、
   前記内壁にわたって配置されており、音響反射を抑制するカバーと、を備えた、ヘッドホン。
9. 前記カバーが、音響的に透明な材料で形成された、請求項８に記載のヘッドホン。
10. 前記筺体の前記バッフル面が、その内部に形成された凹部をさらに備えており、前記ヘッドホンが、前記凹部に配置され、前記筺体によって支持された変換器をさらに備えた、請求項８に記載のヘッドホン。
11. それを通貫して形成され、前記変換器と位置合わせされた穴部を備えており、前記バッフル面にわたって配置されたシートであって、吸音材料で形成されており、音響反射を抑制する前記シートをさらに備えた、請求項１０に記載のヘッドホン。
12. 前記シートが、ポリエーテルポリオール及びトルエンジイソシアネートを含む発泡材料で形成された、請求項１１に記載のヘッドホン。
13. 前記キャビティ内に配置されたコンプライアント材料をさらに備えており、前記コンプライアント材料の硬度が前記シートの硬度未満である、請求項１１に記載のヘッドホン。
14. 前記筺体の前記凹部の中心軸が、前記筺体の中心縦軸と位置ずれした、請求項１０に記載のヘッドホン。
15. 前記バッフル面が、前記筺体の中心縦軸と垂直ではない角度に方向付けられた、請求項８に記載のヘッドホン。
16. 円環基部と、
    前記基部から縦方向に延在する内壁及び外壁と、
    前記内壁と前記外壁との間に延在し、前記基部と間隙を介しており、外耳周囲でユーザの頭部の一部分に係合する接触面と、
    前記内壁にわたって配置されており、音響的に透明な材料で形成されており、音響反射を抑制するカバーと、を備えた、耳クッション。
17. その内部に凹部が形成されたバッフル面、及び前記バッフル面の外周に形成された端部を有する筺体と、
    前記凹部に配置されており、前記筺体によって支持された変換器と、
    請求項１６の耳クッションであって、当該耳クッションの前記基部が、前記端部の周りにおいて前記筺体に接続された前記耳クッションと、
    それを通貫して形成され、前記変換器と位置合わせされた穴部を備えており、前記バッフル面にわたって配置されたシートであって、吸音材料で形成されており、音響反射を抑制する前記シートと、を備えた、ヘッドホン。
18. 前記筺体の前記凹部の中心軸が、前記筺体の中心縦軸と位置ずれした、請求項１７に記載のヘッドホン。
19. 前記バッフル面が、前記筺体の中心縦軸と垂直ではない角度に方向付けられた、請求項１７に記載のヘッドホン。
20. 前記耳クッションがキャビティを画定し、前記ヘッドホンが、さらに、前記キャビティ内に配置されたコンプライアント材料を備えており、前記コンプライアント材料の硬度が前記シートの硬度未満である、請求項１７に記載のヘッドホン。