JP2020202547A - イヤホン - Google Patents

Abstract

【課題】１個のダイナミック型スピーカ（高音域を少し強め、メッキなどの他の材料を付加せず、単一材料の振動膜を使用）を使用して弱い低音域を高質な低音域に変えて、高質な高音・中音・低音を出力するイヤホンを作製する。【解決手段】イヤホンは、フロントハウジングＡにスピーカＳを取り付け、音導管入口を第１音道口ａ（スピーカ表面、高音周波数の取り入れ口）、第２音道口ｂ（スピーカ裏面、低音精製部品Ｄの中を通過した低音周波数の取り入れ口）を有する。高音域と低音域を別々に作製して音導管で合流させ、イヤーチップＰで外耳道へ密着させ、空気伝導と骨伝導の両方で鼓膜・蝸牛に音を伝える。【選択図】図１

Description

本発明品は、１個の高音域を少し強めたスピーカ（メッキなどの他の材料を付加せず単一材料で作製した振動膜）を使用して、弱い低音域を電気方式のアンプを使用しないで増幅する方法を考案したイヤホンに関する技術である。

スピーカの振動膜は、単一の材料だけで周波数の違う（高質な高音と高質な低音）音を出力する事は不可能とされている。

そこで考案されたのが低音周波数を出力する振動膜で全体を形成し、中央部分に金属メッキを施して、高音周波数を出力させ周辺から、低音周波数を出力するスピーカを作製した。

金属メッキを施した振動膜の高音は（ピアノの高音域は耳に刺さる音、弦楽器の音も生の音が再生されていない）音色が悪い高音が出力されて音楽に酔う事が出来ないイヤホンである。

特開２０１６−２１３７８７ 特開２０１５−０３９１２７ 特開２０１７−２５５４１５

特開２０１６−２１３７８７の請求項ならびに課題を考察してみると、
請求項１では、
・・・比較的小さな管状スペースによってのみ、それぞれ連通している。
請求項２では、
管状スペース・・・内部に音響抵抗材を充填してある・・・
課題
音漏れを減少しつつ、広い帯域にわたってバランスのとれた周波数を実現すること。
（小さな管状スペース）（内部に音響抵抗材を充填してある）（広い帯域にわたってバランスのとれた周波数特性を実現すること）これらの文章から特許申請の目的が広い帯域にわたる音の作り方である事がわかる。これらの文章は高音・中音・低音のバランスであり低音を強く出すイヤホンでない事が理解できる。

特開２０１５−０３９１２７の請求項ならびに課題を考察してみると、
請求項１、
第１の音響抵抗部材と、・・・第２の音響抵抗部材と、を有するイヤホン。
請求項２、では音響抵抗部材１と２の比率を言っている。（・・・第２は第１より小・・・）
請求項３、では音響抵抗部材の設置の仕方（・・・互いにすきまなく接触するイヤホン）
課題
イヤホンにおいて、低音領域を広げながら小型化を図ることである。
これら請求項１、２、３は、音響抵抗部材を使用すれば低音が出力出来ると主張しているが、音圧を上昇させる仕組み（本明細書００２３を参照）は、取り入れた音は出口で細く絞る構造でなければ音圧は上昇しない。したがって、高質な低音は出力していない。

特開２０１７−２５５４１５は、私が特許申請した願書で平成３１年２月１日に特許登録されています。
今回の特許申請の理由を述べる、
特開２０１７−２５５４１５で使用されたスピーカは振動膜が（高音・中音・低音を均等に出力出来る振動膜）を使用して作製したイヤホンで、市販するにあたって次の３点を改良しなければ普及が困難であると思った。
１ 他社と比べて高音域は出力されているが、圧倒的優位な高音ではない。
この為、今回はスピーカの振動膜の高音域を少し強めた材質を使用した。
２ 上記のスピーカから出力される低音域は弱くて特許部品（シリコンチューブ方式）だと高質な低音を出力させるのに実験の結果８本必要な事が判った。
このシリコンチューブ方式でイヤホンの筐体を作製すると耳の小さな人は取り付けに余裕が無くなり圧迫感で普及が制限されてしまう。
３ シリコンチューブは細い管と減衰材を収納する管とを組み合さなければならない作業がある、経済的に高いイヤホンになる。
以上の理由で、新たに低音精製部品を作製する事になった。

以上の課題を解決する手段は、以下に記載したものである。
請求項１記載の発明品は、スピーカの表側の音を取り入れる第１音道口とスピーカ裏側の音を低音精製部品を収納するスペースを設け、収納された低音精製部品から抽出された低音周波数を音導管に流す第２音道口を設けた構造を特徴としている。

第２音道口と接して形成されたスペースはフロントハウジング側に形成され、低音精製部品を設置して、抽出された低音を音導管へ導く役目をする。

低音精製部品はショア硬度２０〜３０のエラストマー樹脂で成形され、上部入口には減衰材を入れるスペースが６カ所設けられ、中央２カ所は内径１ミリメートルの穴が孔てあり、他の４カ所は内径０．４〜０．５ミリメートル外径１ミリメートル長さ２．８ミリメートルの細い管が形成されている。

低音精製部品の中央２カ所の内径１ミリメートルの穴には、後付けで内径０．５ミリメートル外径１ミリメートル長さ６ミリメートルのシリコンチューブを取り付ける。

低音精製部品、上部入口６カ所のスペースには発泡ポリウレタン又は発泡合成ゴムの減衰材が装填されている。

低音精製部品の外壁を軟質テープで被う事により低音精製部品全体で発生した低音周波数を音導管に導く事ができる。

プラスチック製上蓋は、穴が６カ所孔てあり低音精製部品の上部入口６カ所と穴位置を合わせる仕様で作製されていて、両面テープ又は接着剤にて張り合わされ、この合わさった状態でスペースに装入し、そして上蓋はスペースと接着剤で一体化する。

高音域を少し強めたスピーカを使用している事で声・楽器の本来の高音域を再現できる。

今まで作製されてきたイヤホンの音作りと違って初めて弱かった低音域を強く出力する部品を考案した事で音導管から出力される音域が理想に近い高質な高音・中音・低音が出力できる。

バランスド・アーマチュア型のイヤホンの振動膜の材質が金属である事から金管楽器、シンバル等、金属音は適しているが、弦楽器、木管楽器、ドラム等の音は残念ながら生音に再生できていない。

ダイナミック型スピーカは他の高級オーディオでも採用されている。すなわち声・楽器の本来の音が再生できるスピーカなのである。弱点である高音域と低音域が同じ振動膜上に再生できない為、多くのイヤホンメーカーは振動膜の中央に金属メッキをして高音域を再生している。この方法で出力された高音域はピアノの音は耳にささる音になったり低音域の振動に負けて美しい高音が出力されないイヤホンが多い。本発明品は振動膜を単一材料で高音域を少し強めた振動膜を使用して、低音域は低音精製部品で出力させるという方法で、この方式により高質な高音・中音・低音をバランスよく出力できるイヤホンである。

本発明品の断面図である。 フロントハウジングの裏側から見た図である。 上蓋の平面図である。 低音精製部品の平面図である。 低音精製部品の断面図である。 上蓋と低音精製部品を組み合わせた図である。 低音精製部品設置時の細部を表した図である。

以下、図面を参照して本発明品を実施するための形態を詳細に説明する。
図１は本発明品のイヤホンの断面構成図である。

図１に示す様にスピーカＳはフロントハウジングＡに設置する。スピーカＳから出た音、表側の音は第１音道口ａを通り音導管Ｏへと伝わっていく。
裏側の音はスペースｃに設置された上蓋Ｅの６カ所の穴と上蓋Ｅと接着された低音精製部品Ｄの６カ所のスペースｎ及び４カ所のエラストマーチューブｍ及び２カ所の後付けシリコンチューブｄを通過して第２音道口ｂから音導管Ｏへと伝わっていく。

低音精製部品Ｄはエラストマーと呼ぶ材料で射出成形機にて金型を使用して成型されたものである。図４、図５、図６、図７にて構造を表している。
この低音精製部品Ｄは本発明品の根幹をなす部品でスピーカＳから放出された音波（弱い低音周波数）を強い低音に変える装置なのである。
なぜ強い低音に変える事が出来るのかを説明する。
１ 音は、空気より物質の方が早く伝わる。（低音は軟らかい物質ほど良く伝播してゆく）
２ 低音精製部品Ｄのスペースｎに減衰材ｆ（発泡ポリウレタン又は発泡合成ゴム）を挿入して音波を通すと高音周波数と中音周波数は伝播しにくくなり低音周波数のみが減衰材ｆを伝播してゆく。スピーカＳの裏で出力された音圧は６カ所のスペースの容積によって減圧される。この減圧された音波をスペースｎの容積のまま音導管Ｏに流すと少ししか低音が伝播して行かない。そこで細い管で出来たエラストマーチューブｍ及び後付けシリコンチューブｄに音波を流すと水圧と同じ原理で音圧が上がる。６カ所のスペースｎの中で音圧が上がる事によって低音精製部品全体が低音周波数を増幅する事になる。

次に大事な事は増幅された低音周波数を無駄なく音導管Ｏに導く方法である。
低音精製部品Ｄで後付けシリコンチューブｄの長さを長く（約６ミリメートル〜８ミリメートル）する事によって音導管内に直接低音周波数を届ける事が出来る、すなわち音の劣化を防ぐ事が出来る。

スペースｃ内の低音周波数を集める方法。
軟質テープｇは低音精製部品Ｄの外壁を取り囲みスペースｃ内の低音周波数が分散しない様にすると共に音圧を上昇させる働きがある。

スペースｃ内の音圧を保つためには、音導管Ｏに音波が流出する以外に気密を守る事が最も大事である。その為に上蓋Ｅが必要である。この上蓋Ｅは低音精製部品Ｄの固定とスペースｃ内の音圧保持の役割がある。スペースｃ入口に合わせ、接着剤にて取り付ける。

音導管ＯにはイヤーチップＰが取り付けられている。
低音がなぜ内耳（蝸牛）に届くのか？高音は低音より空気振動で伝わる。低音は空気振動では伝わりにくい反面、物質（体液・骨）を使って伝わっていく。この性質を利用してイヤーチップの大きさは最も重要な事である。外耳道の入口に合わないイヤーチップＰは低音を半減させる。すなわち、低音は外耳道に密着して（体液・骨伝導）を利用しなければ蝸牛に伝わらないと言う事である。イヤーチップＰの硬さはショア硬度２０〜３０の材料を使用する事が最も大事である。本発明品のイヤホンは高音域を少し強めたスピーカＳを使用するため、高音域を伝える硬めのイヤーチップを使用すると低音域が半減し、高すぎる高音が伝わり、本発明品のイヤホンの目指す、高質な高音・中音・低音を耳に届けるイヤホンにはならないという事である。

Ａ フロントハウジング
Ｂ バックハウジング
Ｄ 低音精製部品
Ｅ 上蓋
Ｓ スピーカ
Ｏ 音導管
Ｐ イヤーチップ
ａ 第１音道口
ｂ 第２音道口
ｃ スペース
ｄ 後付けシリコンチューブ
ｆ 発泡ポリウレタン又は発泡合成ゴム
ｇ 軟質テープ
ｍ エラストマーチューブ
ｎ スペース
ｒ スピーカ裏側の音取り入れ口

Claims (7)

1. スピーカの表側の音を取り入れる第１音道口と、スピーカ裏側の音を低音精製部品を収納するスペースを設け、収納された低音精製部品から抽出された低音周波数を音導管に流す第２音道口を設けた構造を特徴とするイヤホン
2. 第２音道口と接して形成されたスペースは、フロントハウジング側に形成され、低音精製部品を設置して抽出された低音を、音導管へ導く役目をする、請求項１記載のイヤホン
3. 低音精製部品はショア硬度２０〜３０のエラストマー樹脂で成形されており、上部入口には減衰材を入れるスペースが６カ所設けられ、中央２カ所は内径１ミリメートルの穴をあけ、他の４カ所は内径０．４〜０．５ミリメートル外径１ミリメートル長さ２．８ミリメートルの細い管が形成されている、請求項１記載のイヤホン
4. 低音精製部品の中央２カ所の内径１ミリメートルの穴は、後付けで内径０．５ミリメートル外径１ミリメートル長さ６〜８ミリメートルのシリコンチューブを取り付ける、請求項３記載のイヤホン
5. 低音精製部品、上部入口６カ所のスペースには発泡ポリウレタン又は発泡合成ゴムの減衰材が装填されている、請求項３記載のイヤホン
6. 低音精製部品の外壁を軟質テープで被う事により、低音精製部品全体で発生した低音周波数を音導管に導く事ができる、請求項３記載のイヤホン
7. プラスチック製上蓋は、穴が６カ所あけてあり、低音精製部品の上部入口６カ所と穴位置を合わせる仕様で作製されていて、両面テープ又は接着剤で張り合わされ、合わさった状態でフロントハウジングのスペースに装入し、上蓋はフロントハウジングのスペースと接着剤で一体化する、請求項２記載のイヤホン