JP2022026447A

JP2022026447A - ヘッドフォン

Info

Publication number: JP2022026447A
Application number: JP2020129921A
Authority: JP
Inventors: 智昭森; Tomoaki Mori
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2022-02-10
Also published as: US20220038813A1

Abstract

【課題】筐体の不要な共振を抑えるヘッドフォンを提供する。【解決手段】ヘッドフォン（１）は、スピーカユニット（５）と、スピーカユニット（５）の背面を覆うチャンバ（４）と、スピーカユニット（５）の背面側に配置され、内部にチャンバ（４）を配置し、チャンバ（４）を覆う筐体（２）と、チャンバ（４）とスピーカユニット（５）とを接続する制振材（６）と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明の一実施形態は、ヘッドフォンに関する。

ヘッドフォンは一般的な構成として、スピーカユニットと、ハウジングと、スピーカユニットの支持基板となるバッフル板と、を備える。バッフル板に対してユーザの耳に接触する側には、ユーザの耳輪を覆うイヤーパッドが取り付けられている。また、バッフル板に対して、イヤーパッドが取り付けられている側とは反対側には、スピーカユニットが取り付けられている（例えば、特許文献１を参照）。また、例えば、吸音材を備えているヘッドフォンもある（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００３－１７９９９０号公報特開２０１９－３３４６５６号公報

しかし、従来のヘッドフォンは、筐体に発生する不要な共振を抑えることを考慮したものではなかった。

この発明の一実施形態は、筐体の不要な共振を抑えることを目的とする。

本発明の一実施形態に係るヘッドフォンは、スピーカユニットと、前記スピーカユニットの背面を覆うチャンバと、前記スピーカユニットの背面側に配置され、内部に前記チャンバを配置し、前記チャンバを覆う筐体と、前記チャンバと前記スピーカユニットとを接続する制振材と、を備える。

本発明の一実施形態に係るヘッドフォンは、筐体の不要な共振を抑えることができる。

ヘッドフォンユニットの断面図であって、（Ａ）は、Ｌ側のヘッドフォンユニットの断面図であり、（Ｂ）は、Ｒ側のヘッドフォンユニットの断面図である。Ｌ側ヘッドフォンユニットの一部を示す分解斜視図である（Ａ）は、制振材を設けていないヘッドフォンの周波数特性の参考例を示す説明図であり、（Ｂ）は、制振材を設けているヘッドフォンの周波数特性の一例を示す説明図である。（Ａ）は、制振材を設けていないヘッドフォンの位相特性の参考例を示す説明図であり、（Ｂ）は、制振材を設けているヘッドフォンの位相特性の一例を示す説明図である。変形例１のヘッドフォンユニットの断面図であり、（Ａ）は、Ｌ側のヘッドフォンユニットの断面図であり、（Ｂ）は、Ｒ側のヘッドフォンユニットの断面図である。変形例２のＬ側ヘッドフォンユニットの断面図である。変形例３のＬ側ヘッドフォンユニットの断面図である。

本実施形態のヘッドフォン１について図を参照して説明する。ヘッドフォン１は、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１及びＲ側ヘッドフォンユニット１２を備える。Ｌ側ヘッドフォンユニット１１とＲ側ヘッドフォンユニット１２とは、ヘッドバンド（図示せず）で接続されている。ヘッドフォン１の外観形状は、一般的なヘッドフォンと同じであるため、図示を省略する。図１（Ａ）はＬ側ヘッドフォンユニット１１の断面図である。図１（Ｂ）はＲ側ヘッドフォンユニット１２である。図２は、Ｌ側ヘッドフォンユニットの分解斜視図である。

本実施形態におけるヘッドフォン１は、例えば、音楽プレーヤ、音響ミキサ又はスマートフォン等の音響機器と有線又は無線で接続されている。ヘッドフォン１は、音響機器から音信号を受け取り、受け取った音信号を音に変換して放音する。

ヘッドフォン１は、アクティブ・ノイズ・キャンセル（ＡＮＣ：Active Noise Cancel）機能を備えている。本実施形態のヘッドフォン１は、ヘルムホルツ共鳴を用いたバスレフポートにより低域の音圧を上昇させるように構成されている。ただし、本発明において、ＡＮＣ機能及びバスレフポートを備えることは必須ではない。

Ｌ側ヘッドフォンユニット１１及びＲ側ヘッドフォンユニット１２のそれぞれは、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示すように、筐体２と、バッフル板３と、チャンバ４と、スピーカユニット５と、制振材６と、イヤーパッド７と、を備えている。

また、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１は、バッテリ８１を備えている。Ｒ側ヘッドフォンユニット１２は、電子基板８２を備えている。なお、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１も、図示は省略するが、電子基板８２を備えている。

Ｌ側ヘッドフォンユニット１１の詳細について説明する。なお、Ｒ側ヘッドフォンユニット１２は、バッテリ８１の有無だけが異なっており、その他は同じ構成である。したがって、ここでは、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１を代表して説明する。

筐体２は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示すように、内部が空洞であって、バッフル板３に対向する第１端が開放する円筒形状に形成されている。筐体２の内部には、スピーカユニット５と、チャンバ４と、制振材６とが配置されている。筐体２の側壁には、貫通孔２１が設けられている。貫通孔２１は、主に空気を導通するために設けられている。筐体２は、外部からの外乱音を遮断する。これにより、筐体２の内部に配置するチャンバ４は、外乱による共振を防ぐことができる。

バッフル板３は、円板形状に形成されている。バッフル板３は、筐体２の開放端を覆うように、筐体２に接続される。言い換えると、バッフル板３の周縁が筐体２の開放端と接続される。バッフル板３は、スピーカユニット５の放音部５０と対向する中心部に、スピーカユニット５からの音を通過するための複数の開口からなるグリル３１が設けられている。また、バッフル板３は、厚み方向に貫通するバスレフ用の第１ポート３２を設けている。

スピーカユニット５は、バッフル板３の中心部（グリル３１）に配置されている。

チャンバ４は、筐体２とバッフル板３とで構成される空間に設けられている。チャンバ４は、内部が空洞であって、バッフル板３側の第１端が開放する円筒形状に形成されている。チャンバ４は、開放端がバッフル板３と接続されている。すなわち、バッフル板３は、チャンバ４の開放端を覆うように配置する。チャンバ４は、内部に、スピーカユニット５を配置する。チャンバ４は、スピーカユニット５の外周面及び背面５１を覆うようにして配置する。より詳細には、チャンバ４は、底壁４０の内面４０１とスピーカユニット５の背面５１が対向するように配置される。チャンバ４は、ヘルムホルツ共鳴器のキャビティの機能を有している。また、チャンバ４は、スピーカユニット５の音を遮音する機能も有している。

チャンバ４は、底壁４０にバスレフ用の第２ポート４１が形成されている。第２ポート４１は、両端が開放されている円筒形状に形成され、底壁４０の外側に向かって突出する。この場合、スピーカユニット５は、第２ポート４１の開口を塞がないようにチャンバ４内に配置される。

制振材６は、円板形状に形成されている。この例では、制振材６の面積は、スピーカユニット５の背面５１の面積と同じである。制振材６は、スピーカユニット５の背面５１とチャンバ４の底壁４０の内面４０１との間に配置する。制振材６の第１面は、スピーカユニット５の背面５１に接続されている。また、制振材６は、第２面がチャンバ４の底壁４０の内面４０１に接続されている。制振材６は、例えば、ウレタンなどの材料で形成されている。

バッテリ８１は、チャンバ４の底壁４０の外面に配置している。すなわち、バッテリ８１は、チャンバ４の底壁４０に対して、制振材６とは反対側に設けられている。なお、電子基板８２は、バッテリ８１と同様に、チャンバ４の底壁４０の外面に設けられている。

イヤーパッド７は、バッフル板３に対して、スピーカユニット５が配置されている側とは反対側に設けられていている。イヤーパッド７は、円筒状に形成されている。イヤーパッド７は、スピーカユニット５の放音部５０から放音される音を外部（ユーザの耳）に到達させるように、中央部分が開口している。

ところで、一般的に、ヘッドフォンは持ち運びを想定して、筐体を薄く形成する。このため、筐体の容積が小さくなる。筐体の容積が小さくなると、スピーカユニットの音により、筐体が共振し易くなる。これにより、音信号の周波数特性及び位相特性（周波数における位相）が乱れてしまう。この結果、ヘッドフォンの音質が低下してしまう。

また、Ｌ側ヘッドフォンユニット又はＲ側のヘッドフォンユニットにのみバッテリを設けると、バッテリを設けた側のヘッドフォンユニットは、重量物であるバッテリにより共振を抑える。しかし、バッテリのない側のヘッドフォンユニットの共振は大きくなる。これにより、Ｌ側ヘッドフォンユニットとＲ側ヘッドフォンユニットとでは、筐体の共振の大きさが異なる。このため、Ｌ側ヘッドフォンユニットとＲ側ヘッドフォンユニットでは、周波数特性及び位相特性が異なってしまう。

例えば、Ｌ側ヘッドフォンユニットとＲ側ヘッドフォンユニットとの周波数特性又は位相特性が異なると、周波数によって左右で音量、定位、音質等が異なり、ユーザに違和感を与える可能性がある。また、ＡＮＣ機能は、位相干渉を利用しているので、低域及び中音域（例えば、３００Ｈｚ以下）において、周波数特性及び位相特性が左右で異なると、ノイズキャンセル効果が低下する。

これに対して、本実施形態のヘッドフォン１は、筐体２内にチャンバ４を配置することで、スピーカユニット５の音による筐体２の共振を防止する。また、チャンバ４は、外乱音による共振も防止する。

さらに、本実施形態のヘッドフォン１は、スピーカユニット５とチャンバ４との間に制振材６を挟むことで、チャンバ４の共振を抑える。本実施形態のヘッドフォン１は、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１にのみバッテリ８１を備えているが、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１及びＲ側ヘッドフォンユニット１２の共振を同じレベルに抑える。

図３（Ａ）は、参考例として、制振材６が設けられていないＬ側ヘッドフォンユニット及びＲ側ヘッドフォンユニットの周波数特性の一例を示す説明図である。参考例のヘッドフォンは、本実施形態のヘッドフォン１と制振材６の有無以外同じ構成である。図３（Ｂ）は、制振材６が設けられているＬ側ヘッドフォンユニット１１及びＲ側ヘッドフォンユニット１２の周波数特性の一例を示す説明図である。

図３（Ａ）に示すように、制振材６が設けられていない参考例のＬ側ヘッドフォンユニットとＲ側ヘッドフォンユニットの周波数特性は、特に、低域及び中音域で異なる特性を示している。

一方、本実施形態では、制振材６がスピーカユニット５とチャンバ４との間に設けられている。したがって、図３（Ｂ）に示すように、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１とＲ側ヘッドフォンユニット１２の周波数特性が、特に低域及び中音域において、同等の特性を示している。これにより、ユーザは、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１及びＲ側ヘッドフォンユニット１２から違和感なく音を聞くことができる。また、ノイズキャンセル処理の効果も左右の差異を低減することができる。

また、図４（Ａ）は、制振材６が設けられていない参考例のＬ側ヘッドフォンユニットとＲ側ヘッドフォンユニットの位相特性の一例を示す説明図である。また、図４（Ｂ）は、制振材６が設けられているＬ側ヘッドフォンユニット１１とＲ側ヘッドフォンユニット１２の位相特性の一例を示す説明図である。

図４（Ａ）に示すように参考例のヘッドフォンは、４００Ｈｚまでの低域では、Ｒ側ヘッドフォンユニットの位相がＬ側ヘッドフォンユニットの位相よりも遅れる。例えば、５０Ｈｚ付近では、Ｌ側ヘッドフォンユニットとＲ側ヘッドフォンユニットとの位相差は、約２０°である。また、２００Ｈｚ付近では、Ｌ側ヘッドフォンユニットとＲ側ヘッドフォンユニットの位相差は、約４０°程度ある。このように、制振材６が設けられていないヘッドフォンでは、Ｌ側ヘッドフォンユニットとＲ側ヘッドフォンユニットとの位相差が大きくなっている。

一方、図４（Ｂ）に示すように、本実施形態のＬ側ヘッドフォンユニット１１とＲ側ヘッドフォンユニット１２との位相差は、３００Ｈｚまでの低域においてほとんどない。このように、制振材６がチャンバ４を制振することで、チャンバ４の不要な共振を抑えることができる。さらに、チャンバ４の共振が抑えられると、筐体２の共振も抑えられる。

チャンバ４及び筐体２の共振が抑えられることで、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１及びＲ側ヘッドフォンユニット１２の周波数特性と位相特性が３００Ｈｚ以下の低域で同等の値になる。これにより、左右の音質差がなくなる。また、３００Ｈｚ程度の周波数における位相の遅れも、約１０°程度改善している。したがって、ＡＮＣ機能の効果が向上する。さらに、制振材６は、外部から入ってくる外乱音をチャンバ４で遮断する。これにより、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１及びＲ側ヘッドフォンユニット１２の遮音性が向上する。

このように、ヘッドフォン１は、制振材６を備えることで、チャンバ４及び筐体２の不要な共振を抑え、音質を向上する。

制振材６を構成する材料はウレタンに限定されない。制振材６は、例えば、シリコンゴムなどの、その他の弾性素材で構成されてもよい。

チャンバ４の第２ポート４１は、実施形態の例に限定されない。第２ポート４１は、チャンバ４の底壁４０又は側壁のいずれかに設けられていればよい。

また、ヘッドフォンは、いわゆるインナーイヤー型のイヤフォンも含まれている。インナーイヤー型のイヤフォンであっても、ハウジング内にチャンバを設け、チャンバとドライバとの間に制振材を配置することで、同様の効果を奏する。

［変形例１］
変形例１のヘッドフォン１について図５を参照して説明する。図５は、変形例１のＬ側ヘッドフォンユニット１１Ａ及びＲ側ヘッドフォンユニット１２Ａの断面図である。なお、上述の実施形態と同じ構造については、同じ符号を付し、説明を省略する。

変形例１のヘッドフォン１は、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１Ａ及びＲ側ヘッドフォンユニット１２Ａを備えている。Ｌ側ヘッドフォンユニット１１Ａ及びＲ側ヘッドフォンユニット１２Ａのそれぞれは、チャンバ４Ａがバッフル板３にねじ４３で固定されている。

より詳細には、チャンバ４Ａの開放端の周縁には外側に向かって突出するフリンジ４２が設けられている。フリンジ４２には、例えば、複数のねじ孔（貫通孔）が設けられている。また、バッフル板３にも、フリンジ４２の設けられた複数のねじ孔に対応する場所にねじ穴を設ける。このように、フリンジ４２のねじ孔とバッフル板３のねじ穴にねじ４３を通してねじ止めする。これにより、チャンバ４は、バッフル板３により確実に固定される。バッフル板３にフリンジ４２を固定する場合、制振材６の第１面及び第２面に圧力がかかるようにバッフル板３にチャンバ４を固定する。すなわち、制振材６は圧縮された状態でバッフル板３及びチャンバ４の間に配置される。これにより、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１Ａ及びＲ側ヘッドフォンユニット１２Ａはより制振されて、筐体２の共振を抑えることができる。

［変形例２］
変形例２のヘッドフォン１について図６を参照して説明する。図６は、変形例２のＬ側ヘッドフォンユニット１１Ｂの断面図である。なお、上述の実施形態と同じ構造については、同じ符号を付し、説明を省略する。

制振材６Ａの面積は、スピーカの背面５１と同じ面積に限定されない。この例における制振材６Ａは、図６に示すように、スピーカの背面５１の面積よりも小さい円板形状に形成されている。

また、制振材６Ａの形状は、円板形状又は円筒形状に限定されない。制振材６Ａは、チャンバ４の一部とスピーカユニット５の一部とが接続されていればよい。制振材６Ａは、例えば矩形板形状でもよいし、楕円板形状であってもよい。

このように、制振材６Ａがチャンバ４の一部とスピーカユニット５の一部との間に挟まれていれば、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１Ｂが制振されて、筐体２の共振を抑えることができる。Ｒ側ヘッドフォンユニットにも同様の制振材６Ａが設けられていれば、Ｒ側のヘッドフォンユニットもＬ側ヘッドフォンユニット１１Ｂと同様に制振されて、筐体２の共振を抑えることができる。

［変形例３］
変形例３のヘッドフォン１について図７を参照して説明する。図７は、変形例３のＬ側ヘッドフォンユニット１１Ｃの断面図である。なお、上述の実施形態と同じ構造については、同じ符号を付し、説明を省略する。

制振材６Ｂは、例えば、図７に示すように、スピーカユニット５の側面とチャンバ４の側壁の内面との間に配置してもよい。この場合、制振材６Ｂは、両端が開放する円筒形状でもよい。また、制振材６Ｂは、スピーカユニット５の側面の一部と、チャンバ４の側壁の一部とを間に挟まれるようにして配置してもよい。

このように、制振材は、スピーカユニット５の背面５１とチャンバ４の底壁４０の内面４０１との間に配置していなくてもよい。制振材６Ｂがチャンバ４の側面の全部又は一部とスピーカユニット５の側面又は一部との間に挟まれていれば、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１Ｃが制振されて、筐体２の共振を抑えることができる。Ｒ側ヘッドフォンユニットにも同様の制振材６Ｂが設けられていれば、Ｒ側のヘッドフォンユニットもＬ側ヘッドフォンユニット１１Ｃと同様に制振されて、筐体２の共振を抑えることができる。

本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…ヘッドフォン
１１…Ｌ側ヘッドフォンユニット
１２…Ｒ側ヘッドフォンユニット
２…筐体
３…バッフル板
４…チャンバ
５…スピーカユニット
６…制振材
８１…バッテリ

Claims

スピーカユニットと、
前記スピーカユニットの背面を覆うチャンバと、
前記スピーカユニットの前記背面側に配置され、内部に前記チャンバを配置し、前記チャンバを覆う筐体と、
前記チャンバと前記スピーカユニットとを接続する制振材と、
を備える、
ヘッドフォン。
前記制振材は、前記スピーカユニットの前記背面と、前記背面に対向する前記チャンバの面との間に配置する、請求項１記載のヘッドフォン。
前記スピーカユニットは、アクティブ・ノイズ・キャンセル機能を有する、
請求項１又は２に記載のヘッドフォン。
第１ヘッドフォンユニットと、第２ヘッドフォンユニットをさらに備え、
前記第１ヘッドフォンユニット及び前記第２ヘッドフォンユニットは、それぞれ、前記スピーカユニット、前記チャンバ、前記筐体及び前記制振材、を有し、
前記第１ヘッドフォンユニットの内部には、バッテリが配置されている、
請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッドフォン。
前記バッテリは、前記チャンバに接続されている、
請求項４に記載のヘッドフォン。
前記チャンバは、バッフル板に固定され、
前記制振材は、前記チャンバと前記スピーカユニットとの間に保持される、
請求項１乃至５のいずれかに記載のヘッドフォン。
前記チャンバは、ヘルムホルツ共鳴器として機能する、
請求項１乃至６のいずれかに記載のヘッドフォン。