JP2020502840A - ヘッドホン装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ヘッドホン装置のドライバー部の厚さを低減する。【解決手段】ボイスコイルの外側に配置され、前記ボイスコイルを振動させる外磁型の磁石ユニットと、前記ボイスコイルの振動により振動し、前記ボイスコイルの内周において外側に向かって凹形状とされたドーム部と前記ボイスコイルの外側のエッジ部とが連続した材料で形成された振動板と、を備える、ヘッドホン装置が提供される。この構成により、ヘッドホン装置のドライバー部の厚さを低減することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドホン装置に関する。
従来、例えば下記の特許文献１には、ノイズキャンセルできる帯域が広く、かつ、安定してノイズの大きな低減効果を得られるようにすることを想定した技術が記載されている。
特許第５１９４４３４号公報
一般的なヘッドホン装置のドライバーはダイナミック型で構成され、振動板がボイスコイルによって振動されることで音を発生させる。このため、振動板は、ボイスコイルの内側において、ボイスコイルの振幅に応じて平行移動するドーム部と、ボイスコイルの外側において、振幅に応じて変形伸縮するエッジ部とから構成される。
振動板の形状がドライバーの厚さに及ぼす影響は大きく、従来は振動板が外に向かって凸形状をしているため、ドライバーの厚さが増大していた。特に、上記特許文献１に記載されているように、ヘッドホン装置がノイズキャンセル機能を備える場合は、マイクを設けることによって更にドライバーの厚みが増大していた。
そこで、ヘッドホン装置のドライバー部の厚さを低減することが求められていた。
本開示によれば、ボイスコイルの外側に配置され、前記ボイスコイルを振動させる外磁型の磁石ユニットと、前記ボイスコイルの振動により振動し、前記ボイスコイルの内周において外側に向かって凹形状とされたドーム部と前記ボイスコイルの外側のエッジ部とが連続した材料で形成された振動板と、を備える、ヘッドホン装置が提供される。
以上説明したように本発明によれば、ヘッドホン装置のドライバー部の厚さを低減することが可能となる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
ダイナミック型のヘッドホンドライバーを備えるヘッドホン装置を示す概略断面図である。 通常のスピーカーの構成を示す模式図である。 通常のスピーカーの構成を示す模式図である。 ヘッドホン装置の振動板を示す平面図である。 振動板の断面形状を示す概略断面図である。 振動板にボイスコイルが接着された状態を示す概略断面図である。 内磁型のヘッドホン装置を示す概略断面図である。 外磁型のヘッドホン装置を示す概略断面図である。 ヘッドホン装置の厚みを説明するための概略断面図である。 ヘッドホン装置がノイズキャンセリング機能を有する場合の概略断面図である。 本実施形態に係るヘッドホン装置の構成を示す概略断面図である。 振動板のネック部の内側に凸形状を設け、凸形状の更に内周でドーム部を凹形状に折り返した例を示す概略断面図である。 ドーム部を凹形状にしたことに伴い、プロテクターの中心を凹ませた例を示す概略断面図である。 ヘッドホン装置がノイズキャンセリング機能を有する場合を示しており、ノイズ集音マイクをドーム部の凹形状に配置した例を示す概略断面図である。 ヘッドホン装置がフィードバック式のノイズキャンセリング機能を有する場合を示す概略断面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．背景
２．本実施形態に係るヘッドホン装置の構成例
３．振動板のネック部の内側に凸形状を設けた例
４．プロテクター４００の中心を凹ませた例
５．ヘッドホン装置がノイズキャンセリング機能を有する場合の例
１．背景
図１は、ダイナミック型のヘッドホンドライバーを備えるヘッドホン装置２０００を示す概略断面図である。図１に示すように、ヘッドホン装置２０００は、ダイナミック型ドライバーの振動板１１００を備える。振動板１１００にはボイスコイル１２００が接着されている。振動板１１００は、ボイスコイル１２００が磁気ブロック（磁石ユニット）１５００に設けられたマグネット１３００の磁力によって振動することで振動する。
振動板１１００は、ボイスコイル１２００の内側において、ボイスコイル１２００の振幅に応じて平行移動するドーム部１１２０と、ボイスコイル１２００の外側において、振幅に応じて変形伸縮するエッジ部１１３０とから構成される。
ヘッドホン装置２０００以外の通常のスピーカーは、部屋などの比較的大きな空間で空気を振動させるために、振動板は大きな振幅で振動する。一方、ヘッドホン装置２０００では、耳とヘッドホン装置２０００で囲まれた非常に狭い空間の空気を振動させるため、ヘッドホン装置２０００の振動板１１００の振幅は通常のスピーカーの振動板と比較すると１/１００〜１/１０００程度である。同様に、ヘッドホン装置２０００における振動板１１００の重量は、通常のスピーカーの振動板の重量の１/１００〜１/１０００程度である。このような相違から、通常のスピーカーではドーム部とエッジ部とが別の部材で構成される場合があるが、ヘッドホン装置２０００では、振動板１１００は厚さ２〜１００ｕｍの薄いフィルムでドーム部１１２０とエッジ部１１３０とが一体に形成される。
図２及び図３は、通常のスピーカーの構成を示す模式図である。図２及び図３において、上段はスピーカーの斜視図を示しており、下段はスピーカーの概略断面図を示している。図２は、コーン型のスピーカー３０００を示している。コーン型のスピーカー３０００は、すり鉢形状で剛性を持たせた硬質材料のコーン部３０１０、もしくは硬質材料のドーム部に対して、その外周に狭い幅の軟質材のエッジ部３０２０を接合することで構成される。また、図３は、ドーム型のスピーカー３５００を示している。ドーム型のスピーカー３５００は、硬質材料のドーム部３５１０に対してその外周に狭い幅の軟質材のエッジ部３５２０を接合することで構成される。
一方、ヘッドホン用ドライバーにおいては、その構造はスピーカーとは全く異なる。図４は、ヘッドホン装置２０００の振動板１１００を示す平面図である。また、図５は、振動板１１００の断面形状を示す概略断面図である。振動系の重量では、スピーカーが数グラムであるのに対し、ヘッドホンは数ミリグラムと軽量である。ヘッドホン装置２０００では、振動板１１００を一体の薄いフィルムで形成するため、形状の工夫によってドーム部１１２０は剛性を持たせ、エッジ部１１３０には柔軟性を与える。ドーム部１１２０は、剛性を確保するため、絞りが深く中心が尖った略砲弾状の形状とされる。エッジ部１１３０は、伸縮性の無い材料で形成するために、広い幅を持たせて高さを低くするのが一般的である。その結果、図５に示すように、エッジ部１１３０の面積はドーム部１１２０に近いものになる。また、図６に示すように、エッジ部１１３０の高さは、ドーム部１１２０の１／２程度の低いものになる。また、図４に示すように、エッジ部１１３０には更にＶ字状の溝の切れ込み１１３２を多数設け、この溝の伸縮によりエッジ部１１３０の柔軟性を増すことが行われる。
図６は、振動板１１００にボイスコイル１２００が接着された状態を示す概略断面図である。ドーム部１１２０とエッジ部１１３０の間には、狭い幅のフラットなエリアであるネック部１１４０が設けられている。ボイスコイル１２００は、ネック部１１４０に盛られた接着剤１１５０によってネック部１１４０に接着される。
図７は、内磁型のヘッドホン装置２０００を示す概略断面図である。また、図８は、外磁型のヘッドホン装置２０００を示す概略断面図である。ボイスコイル１２００に貫通磁束を与える磁気ブロック１５００は、ボイスコイル１２００の内側にマグネット１３００を配置する内磁型で構成されることが多い。この磁気ブロック１５００の振動板１１００側の面は、ネック部１１４０から必要な振幅だけ離れた位置に設けられる。
振動板１１００のヘッドホン装置２０００の装着面側には、音響透過性があり、且つ振動板１１００の変形を防止するための強度を有するプロテクター１４００が設けられている。プロテクター１４００は、振動板１１００の中で最も高さのあるドーム部１１２０の先端から必要な振幅だけ離れた位置に設けられる。
図９は、ヘッドホン装置２０００の厚みを説明するための概略断面図である。上述した構成により、ヘッドホン装置２０００の厚みは、（１）プロテクター１４００の厚み、（２）振動板１１００の振幅、（３）ドーム部１１２０の高さ、（４）ネック部１１４０の振幅、（５）磁気ブロック１５００の厚み、を加算した値となる。
図１０は、ヘッドホン装置２０００がフィードバック式のノイズキャンセリング機能を有する場合の概略断面図であり、ノイズ収音マイク（ノイズ収音用のマイクロフォン）１６００をイヤパッド内容積に置く形態のものを示している。この場合、ノイズ収音マイク１６００はプロテクター１４００の中心に配置されるので、ヘッドホン装置２０００の厚みは、上記（１）〜（５）の加算値に対して、更に（６）のノイズ収音マイク１６００の厚みを加算したものとなる。
２．本実施形態に係るヘッドホン装置の構成例
図１１は、本実施形態に係るヘッドホン装置１０００の構成を示す概略断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係るヘッドホン装置１０００は、外磁型の磁気ブロック５００を備えている。また、本実施形態に係るヘッドホン装置１０００は、振動板１１０のドーム部１１２が凹形状により形成されている。ヘッドホン装置１０００の他の基本的な構成は、図８に示した外磁型のヘッドホン装置２０００と同様である。すなわち、本実施形態に係るヘッドホン装置１０００の振動板１１０はヘッドホン装置２０００の振動板１１００に対応する。また、本実施形態に係る振動板１１０のエッジ部１１３、ネック部１１４は、ヘッドホン装置２０００のエッジ部１１３０、ネック部１１４０にそれぞれ対応する。また、ヘッドホン装置１０００のマグネット３００、磁気ブロック５００、プロテクター４００は、ヘッドホン装置２０００のマグネット１３００、磁気ブロック１５００、プロテクター１４００にそれぞれ対応する。
図１１に示すように、ヘッドホン装置１０００の厚みは、（１）プロテクター４００の厚み、（２）振動板１１０の振幅、（３）エッジ部１１３の高さ、（４）ネック部１１４の振幅、（５）磁気ブロック５００の厚み、を加算した値となる。従って、ドーム部１１２を凹形状としたことにより、ヘッドホン装置１０００の厚みは、図８に示した外磁型のヘッドホン装置２０００よりも大幅に削減されている。特に、図８のようにドーム部１１２を凸形状とした場合、ドーム部１１２０の高さは剛性を持たせるために高く設定されるため、ドーム部１１２を凹形状とすることで、ドーム部１１２０の高さに起因して増大されたヘッドホン装置２０００の厚みよりも本実施形態に係るヘッドホン装置１０００の厚みを大幅に削減することが可能である。
特に、本実施形態に係るヘッドホン装置１０００によれば、ドーム部１１２を凹形状とし、ドーム部１１２が磁気ブロック５００の内側に入るため、ヘッドホン装置１０００の厚さを削減することが可能となる。
３．振動板のネック部の内側に凸形状を設けた例
図１２は、図１１の振動板１１０の構成に関し、振動板１１０のネック部１１４の内側に凸形状の凸部１１５を設け、凸部１１５の更に内周でドーム部１１２を凹形状に折り返した例を示している。これにより、ネック部１１４の周辺の径方向の剛性をより高めることができ、より高音域の音の再生に対して有利になる。高周波数の音を発生させる際において、ネック部１１４の周辺が変形することによりボイスコイル２００が変形することを抑止でき、再生時の音の特性に影響を与える可能を確実に抑止できる。
４．プロテクター４００の中心を凹ませた例
図１３は、ドーム部１１２を凹形状にしたことに伴い、プロテクター４００の中心を凹ませた例を示す概略断面図である。また、図１４は、図１３に示すヘッドホン装置１０００を耳に装着した状態を示す概略断面図である。ドーム部１１２を凹形状にしたことに伴い、ヘッドホン装置１０００のドライバー中心を凹ますことが可能となる。耳覆い式のヘッドホン装置１０００に適用した場合には、プロテクター４００の表面を耳介７００の凸形状から避けることができるため、装着性が快適となり、かつイヤパッド４１０内の容積を小さくすることができ、高感度なヘッドホン設計が可能となる。
５．ヘッドホン装置がノイズキャンセリング機能を有する場合の例
図１５は、ヘッドホン装置１０００がフィードバック式のノイズキャンセリング機能を有する場合を示しており、ノイズ集音マイク６００がドーム部１１２の凹形状に入るように配置した例を示す概略断面図である。ノイズ集音マイク６００をドーム部１１２の凹形状に配置することで、ヘッドホン装置１０００の厚みは、図１１に示した（１）〜（５）を加算した値と同様である。従って、本実施形態によれば、ノイズ集音マイク６００を配置した場合であっても、ヘッドホン装置１０００の厚さを最小限に抑えることが可能である。また、より大型のノイズ集音マイク６００を配置した場合であっても、ヘッドホン装置１０００の厚みに影響を与えることがないため、より高感度のノイズ集音マイク６００を配置することでノイズキャンセリング性能を高めることができる。なお、ノイズ集音マイク６００は、一例として直径が４ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものを用いることが好適である。
以上説明したように本実施形態によれば、ヘッドホン装置１０００を外磁型で構成し、振動板１１０のドーム部１１２を外側に向けて凹形状となるようにしたため、ヘッドホン装置１０００の厚さを大幅に削減することが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１１０ 振動板
１１２ ドーム部
１１３ エッジ部
１１５ 凸部
２００ ボイスコイル
４００ プロテクター
５００ 磁気ブロック
６００ マイク
１０００ ヘッドホン装置

Claims (4)

  1. ボイスコイルの外側に配置され、前記ボイスコイルを振動させる外磁型の磁石ユニットと、
    前記ボイスコイルの振動により振動し、前記ボイスコイルの内周において外側に向かって凹形状とされたドーム部と前記ボイスコイルの外側のエッジ部とが連続した材料で形成された振動板と、
    を備える、ヘッドホン装置。
  2. 前記振動板は、前記ボイスコイルの内周に外側に向かって凸形状とされた凸部を有し、前記ドーム部は前記凸部の更に内周に形成された、請求項１に記載のヘッドホン装置。
  3. 前記振動板よりも外側に設けられ、前記振動板を保護するプロテクターを更に備え、
    前記プロテクターは外側に向かって凹形状とされた、請求項１に記載のヘッドホン装置。
  4. 前記振動板よりも外側に設けられ、前記振動板を保護するプロテクターを更に備え、
    前記ドーム部の前記凹形状と前記プロテクターとの間にノイズキャンセル用のマイクロフォンが設けられた、請求項１に記載のヘッドホン装置。
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