JP3045032B2 - ヘッドホン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポータブル音響機器を
中心として、音楽を個人で楽しむため耳に装着して使用
されるヘッドホンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヘッドホンは頭蓋に係止し耳介及びその
周辺に圧接するヘッドバンドタイプと耳介の中に挿入し
て係止するインナーイヤータイプに大別されるが、近
年、いずれのタイプも重低音の再現のため様々な工夫が
成されるようになった。

【０００３】以下図面を参照しながら、従来のヘッドホ
ンについてインナーイヤータイプの一例を用いて説明す
る。

【０００４】図８は従来のヘッドホンの略断面を示すも
のである。図８において、６１は電気信号を音響信号に
変換する電気音響変換装置であり、６１ａは軟鉄ででき
ており磁気回路の磁路を担うと共に電気音響変換装置を
構成する上でのベースになるヨーク、６１ｂはヨーク６
１ａに固定されネオジウム鉄またはサマリウムコバルト
でできたマグネット、６１ｃはマグネット６１ｂに固定
されヨーク６１ａと共に磁気ギャップを構成するため軟
鉄でできたプレート、６１ｄは直径５０ミクロンの銅鍍
金アルミ線を２重に巻いて円筒形に成したボイスコイ
ル、６１ｅは６ミクロンのポリエステルフィルムを加熱
整形してできたダイヤフラムでありボイスコイル６１ｄ
が接着されている。６１ｆは０．５ｍｍ厚の真鍮の板を
プレスしドーナツ形状に成したリングであり、ダイヤフ
ラム６１ｅ及びヨーク６１ａに固定されている。６２は
筐体であり、６２ａはハウジング、６２ｂはユニットキ
ャップ、６２ｃはダクトキャップ、６２ｄはゴムブッシ
ュである。電気音響変換装置６１は、ハウジング６２ａ
とユニットキャップ６２ｂとで挟み込むことによって固
定されている。また、６３はステンレスネット、６４は
２本のリッツ線に塩化ビニールの外皮を施したコード、
６５は制動布、６６は低音用音口である。

【０００５】コード６４を介して電気音響変換装置６１
へ送り込まれた電気信号は、ボイスコイル６１ｄを流れ
て力を受け結果ダイヤフラム６１ｅが動き音を生じるの
であるが、前面に生じる音はユニットキャップ６２ｂに
設けられた孔を通じステンレスネット６３を通過して耳
道へ導かれる。一方、背面に生じる音は、音響周波数特
性を制御するために利用されている。つまり、一定の音
響インピーダンスを通じて筐体６２の外へ放出されてい
る。ハウジング６２ａに張りつけられた制動布６５は高
音域に対して中低域を減衰させる方向でバランスを取る
ために設けられた音響抵抗成分である。特に、低音域に
ついてはハウジング６２ａとダクトキャップ６２ｃ及び
低音用音口６６によって構成されたＵ字型のダクトによ
って設けられた音響Ｌ成分によって低音域における音響
インピーダンスを下げることでレベルアップを図ってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな従来のヘッドホンは、アンプ側で電気音響変換装置
の耐入力限界付近まで重低音域をブーストしても一定の
迫力の重低音までしか再生できないことと、仮に耐入力
を上げられたとしてもその重低音はあくまでも鼓膜で感
じるだけの音に留まり、重低音再生装置を接続したステ
レオセットの音を聴取する時のような体に伝わる迫力の
重低音を体験することができないという問題点を有して
いた。

【０００７】本発明は、前記従来の問題点に鑑み、電気
音響変換装置の限界を超えた迫力のある重低音を手軽に
体験することのできるヘッドホンを提供することを目的
としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明のヘッドホンは、電気信号を音響信号に変換す
る電気音響変換装置と、当該電気音響変換装置を格納す
る筐体と、一端が前記筐体もしくは当該筐体と一体の基
台に固定された弾性支持部材と、該弾性支持部材の他端
に設けられた振動部材と、前記電気音響変換装置に供給
される電気信号の低周波成分を取り出すためのフィルタ
とを備え、前記振動部材は、一定の質量を付加してその
合計質量と弾性支持部材の弾性係数とで決定される振動
の共振周波数を、前記フィルタを介して取り出された前
記電気音響変換装置に供給される電気信号の低周波成分
によって振動するように設定しており、前記振動部材の
振動を、前記電気音響変換装置に供給される電気信号と
相関を持つ一次振動として当該一次振動が筐体に伝達さ
れることにより筐体に二次振動を発生させるように構成
したものである。

【０００９】

【作用】本発明は前記した構成によって、電気音響変換
装置から生じる音響信号と相関を持った信号に同期した
振動を二次振動として筐体に伝達することにより、この
振動を筐体に直に触れている耳介等の皮膚に伝えること
ができ、その音響信号を音として鼓膜に伝えると同時
に、振動部材の振動を低音成分の信号と相関を持つ振動
により皮膚に伝えることで低音を体感することを可能と
し、電気音響変換装置の限界を超えた迫力のある低音の
再生を実現することとなる。

【００１０】

【実施例】以下本発明ヘッドホンの実施例について、図
１〜図７を参照しながら詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施例におけるヘッ
ドホンの略断面図を、図２は本発明の第１の実施例にお
けるヘッドホンに内蔵された振動発生部分を抜き出した
もので（ａ）は上面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は
側面図をそれぞれ示すものである。図１及び図２におい
て、１は電気音響変換装置、２は筐体、２ａ〜２ｇは筐
体２を構成する部品であり、２ａは第１のハウジング、
２ｂは第１のハウジング２ａと共に電気音響変換装置１
を挟み込み固定するためのユニットキャップ、２ｃはダ
クトキャップ、２ｄはゴムブッシュ、２ｅは第２のハウ
ジング、２ｆは第１のハウジング２ａに固定され振動発
生部分を構成するためのベースとなる振動基台、２ｇは
エラストマで成形されユニットキャップ２ｂの外周に弾
性圧着されたゴムリングである。３は振動基台２ｆに１
端を固定された弾性支持部材、４は弾性支持部材３の他
端に固定された振動部材、４ａ〜４ｄは後述するコイル
９と供に振動部材４を構成する部品である。４ａは軟鉄
をプレスによって絞り込み磁気回路の磁路を担うと共に
振動部材を構成する上でのベースになるヨーク、４ｂは
ヨーク４ａに固定されネオジウム鉄またはサマリウムコ
バルトでできたマグネット、４ｃはマグネット４ｂに固
定されヨーク４ａと共に磁気ギャップを構成するため軟
鉄をプレスしドーナツ形状に成したプレート、４ｄは前
記ヨーク４ａ，マグネット４ｂ，プレート４ｃを保持す
ると共に弾性支持部材３に振動部材４を固定するための
カシメピンである。

【００１２】５はステンレスネット、６は３本のリッツ
線を内蔵し塩化ビニールの被覆を施したコード、７は電
気音響変換装置１の背面に生ずる音に対して一定の音響
抵抗を付加するための制動布、８は第２のハウジング２
ｅに設けられた低音用音口である。９は振動基台２ｆに
接着され直径５０ミクロンの絶縁被覆付銅線を２重に巻
いて円筒形に成したコイルであり、１０は弾性支持部材
３の１端と振動基台２ｆを固定するためのビス、１１は
第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｅ及びダク
トキャップ２ｃとを固定するためのビス、１２は振動基
台２ｆに固定されたプリント基板、１３はコイル９の引
き出し線である。プリント基板１２は、前記コイル９よ
りの２本の引き出し線１３の端子１２ａ及び１２ｂを有
し、一方の端子１２ａを電気音響変換装置１及びコード
６への引き出し線１３ａ，１３ｂ、他方の端子１２ｂを
コード６側へ接続する引き出し線１３ｃのための端子板
として機能させている。

【００１３】図３は本発明の第１の実施例におけるヘッ
ドホンを駆動するための回路構成を示した概略ブロック
図である。図３において、１は音響出力を得る電気音響
変換装置、９は振動出力を得る振動部材４を構成する前
記コイルである。Ｌ，Ｒはステレオ入力された左右チャ
ンネルの電気信号入力端子、１４は左右に独立したパワ
ーアンプ、１５は左右のパワーアンプ１４に入力された
電気信号が２次のローパスフィルタを介して入力される
センターパワーアンプ、１６はセンターパワーアンプ１
５の出力を入力とした位相反転バッファ、１７は位相反
転バッファの出力を入力とした振動ドライバーアンプで
ある。左右独立のパワーアンンプ１４の出力はそれぞれ
左右の電気音響変換装置１を介してセンターパワーアン
プ１５の出力に接続されている。振動ドライバアンプ１
７の出力は左右のコイル９を介して共通となり同じくセ
ンターパワーアンプ１５の出力に接続されている。前記
２次のローパスフィルタは図３のとおり独立の１次ロー
パスフィルタが直列に接続されており、それぞれの１次
ローパスフィルタのカットオフ周波数は数Ｈｚ以下に設
定されているため、パワーアンプ１４の入力に対してセ
ンターパワーアンプ１５の入力においては１０Ｈｚ以上
の周波数で位相が反転し且つ１２ｄＢ／Ｏｃｔ．の傾斜
を持つ特性を持っている。振動ドライバ１７の出力特性
は、位相反転バッファを介しているため、センターパワ
ーアンプ１５の出力特性に対し、位相が反転し、且つ一
定のゲインを持ち、更に周波数特性が相似の特性となっ
ている。すなわち、図３の特性観測ポイントＡ，Ｂ，Ｃ
における特性は図４のそれぞれ（ａ），（ｂ），（ｃ）
に示すとおりとなっている。

【００１４】以上のように構成されたヘッドホンについ
て、以下その動作について説明する。まず、図４の
（ａ）及び（ｂ）の周波数特性からわかるとおり、約１
５０Ｈｚでパワーアンプ１４とセンターパワーアンプ１
５の出力レベルが同等となり、且つ位相が反転している
ため、１５０Ｈｚの時の電気音響変換装置１の両端に印
可される電気信号はＢＴＬ駆動となり、１ｋＨｚ以上の
周波数と比較すると約６ｄＢのゲインアップになると同
時に約４倍の電力が供給されることとなる。１５０Ｈｚ
以下の周波数では、電気音響変換装置１の両端に供給さ
れる電気信号はさらにゲインアップ量を増していくた
め、結果電気音響変換装置１へ供給される電気信号は低
音域でブーストされることとなる。一方、コイル９の両
端に供給される電気信号は図４の（ｂ）と（ｃ）の周波
数特性の差分の特性となる。ただし、図４（ｂ）に対し
て（ｃ）は約１５ｄＢのゲイン差を持って相似の特性で
あるため、概して（ｃ）の特性がコイル９の両端に供給
される電気信号の周波数特性となる。コイル９に電流が
流れると電気音響変換装置１と全く同じ原理でコイル９
とヨーク４ａとの間に力を生じ、この力によって弾性支
持部材３を変形させることによってコイル９とヨーク４
ａとの相対距離が変化する。コイル９に供給される電気
信号は前記のとおり低音域を中心にした交流信号である
ため、この信号に応じてコイル９とヨーク４ａの相対距
離は変化つまり振動する。また振動の振幅はコイル９に
供給される電気信号のレベルの大小に正の相関を持つ。

【００１５】ここで振動の共振周波数について触れるこ
とにする。コイル９が接着された振動基台２ｆを固定部
側として考えると、振動部材４の振動の共振周波数は振
動部材全体の質量と弾性支持部材３の弾性係数によって
決定づけられる。本実施例においては、一例として、比
較試聴を繰り返して最も自然な効果が得られるよう４０
Ｈｚに設定した。そのため、弾性支持部材３は、例えば
厚さ１００ミクロンのステンレスの板に選定すると共
に、図２（ａ）の如く板の幅を非均一な形状にすると共
に、その表面にシリコンゴムを薄くコーティング（図示
せず）することで共振のＱダンプを行った。以上のよう
にして得られた低音域における振動は、振動基台２ｆを
介して筐体２全体に伝わり、その結果、当該振動が、ヘ
ッドホンを装着した耳介の皮膚に伝わることとなる。

【００１６】以上のように本実施例によれば、耳介に挿
入して装着し使用されるインナーイヤータイプのヘッド
ホンにおいて、電気信号を音響信号に変換する電気音響
変換装置を格納する筐体内に、当該筐体に一端を固定さ
れた弾性支持部材と、当該弾性支持部材の他端に設けら
れた振動部材とを有し、前記電気信号からローパスフィ
ルタを介して得られた電気信号によって当該振動部材が
振動するよう構成され、結果その振動が前記弾性支持部
材を通じて筐体に伝達されるように構成したことによっ
て低音域の電気信号に応じた振動を耳介付近の皮膚で感
じることが可能となり、電気音響変換装置の限界を超え
た迫力のある重低音を体感することができる。

【００１７】図５は本発明の第２の実施例におけるバン
ドタイプのヘッドホンの一例を示した略断面図である。
図５において、１は電気音響変換装置、２は筐体、３は
弾性支持部材、４は振動部材である。本実施例の駆動回
路及び動作は第１の実施例と同等のため省略する。

【００１８】第６図は本発明の第３の実施例におけるヘ
ッドホンの振動部材の平面図を示しているものであり、
同図（ａ）（ｂ）において、振動部材４を支持する弾性
支持部材３を複数の支持部としたものであり、振動基台
２ｆが環状に形成され、その中央部に振動部材４が位置
されるようになっている。

【００１９】また、第７図は本発明の第４の実施例にお
けるヘッドホンの振動部材の略断面図を示しているもの
であり、同図において、振動基台２ｆ上にスペーサ２ｈ
とカバー２ｉによって挟持した上下一対の弾性支持部材
３ａ，３ｂにより、振動部材４をその上下で支持するも
のであり、図示例では振動部材４を構成するリング状の
ヨーク４ａ，マグネット４ｂ及びプレート４ｃを、２カ
所以上で支持するように構成している。このように、複
数の弾性支持部材とすることにより、振動部材４の振動
をより安定に行うことができるものである。

【００２０】また、更に他の実施例によれば、電気信号
を振動に変換する方式として、圧電素子やマグネティッ
クスピーカの原理を応用したものでもよい。また、電気
音響変換装置のヨークに直接弾性支持部材を取りつけて
一体化したユニットとしてもよい。また、振動部材の質
量をかなり大きくし同時に弾性支持部材の弾性係数を大
きくし共振周波数をキープすれば、振動ドライバアンプ
を廃止し電気音響変換装置に供給される電気信号と同じ
電気信号を振動の発生信号としてそのまま使用してほぼ
同等の効果を得ることも可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明は、電気信号を音響
信号に変換する電気音響変換装置と、当該電気音響変換
装置を格納する筐体と、一端が前記筐体もしくは当該筐
体と一体の基台に固定された弾性支持部材と、該弾性支
持部材の他端に設けられた振動部材と、前記電気音響変
換装置に供給される電気信号の低周波成分を取り出すた
めのフィルタとを備え、前記振動部材は、一定の質量を
付加してその合計質量と弾性支持部材の弾性係数とで決
定される振動の共振周波数を、前記フィルタを介して取
り出された前記電気音響変換装置に供給される電気信号
の低周波成分によって振動するように設定しており、前
記振動部材の振動を、前記電気音響変換装置に供給され
る電気信号と相関を持つ一次振動として当該一次振動が
筐体に伝達されることにより筐体に二次振動を発生させ
るように構成したものであり、電気音響変換装置から生
じる音響信号と相関を持った信号に同期した一次振動
を、振動部材と弾性支持部材の共振によってより有効に
筐体に伝達し、筐体に発生した二時振動を当該筐体を通
じ耳介に伝えることができ、その音響信号を音として鼓
膜に伝えると同時に、振動部材の振動を低音成分の信号
と相関を持つ振動により皮膚に伝えることで低音を体感
することを可能とし、電気音響変換装置の限界を超えた
迫力のある低音の再生を実現することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるヘッドホンの略
断面図。

【図２】本発明の第１の実施例におけるヘッドホンに内
蔵された振動発生部分を抜き出した上面図、正面図、側
面図。

【図３】本発明の第１の実施例におけるヘッドホンを駆
動するための回路構成を示した略ブロック図。

【図４】本発明の第１の実施例におけるヘッドホンの駆
動回路の周波数特性。

【図５】本発明の第２の実施例におけるヘッドホンの略
断面図。

【図６】本発明の第３の実施例におけるヘッドホンの振
動部材の支持状態を示す平面図。

【図７】本発明の第４の実施例におけるヘッドホンの振
動部材の支持状態を示す断面図。

【図８】従来のヘッドホンの略断面図。

【符号の説明】

１ 電気音響変換装置 ２ 筐体 ３ 弾性支持部材 ４ 振動部材

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気信号を音響信号に変換する電気音響
   変換装置と、当該電気音響変換装置を格納する筐体と、
   一端が前記筐体もしくは当該筐体と一体の基台に固定さ
   れた弾性支持部材と、該弾性支持部材の他端に設けられ
   た振動部材と、前記電気音響変換装置に供給される電気
   信号の低周波成分を取り出すためのフィルタとを備え、 前記振動部材は、一定の質量を付加してその合計質量と
   弾性支持部材の弾性係数とで決定される振動の共振周波
   数を、前記フィルタを介して取り出された前記電気音響
   変換装置に供給される電気信号の低周波成分によって振
   動するように設定しており、 前記 振動部材の振動を、前記電気音響変換装置に供給さ
   れる電気信号と相関を持つ一次振動として当該一次振動
   が筐体に伝達されることにより筐体に二次振動を発生さ
   せるように構成したことを特徴とするヘッドホン。
2. 【請求項２】 筐体に発生させる二次振動は、その筐体
   に触れている皮膚を介して当該人体に感じるに充分足り
   る振動であることを特徴とする請求項１記載のヘッドホ
   ン。
3. 【請求項３】 振動部材を支持する弾性支持部材が、複
   数であることを特徴とする請求項１または２記載のヘッ
   ドホン。