JP4528581B2 - 複合音場を提供するイヤホン機構 - Google Patents

Description

本発明はイヤホンに係り、より詳細には複合音場を提供するイヤホン機構に関する。

デジタル技術の進歩に伴い、娯楽がデジタル化している。例えば、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤは、今日では家庭で一般的に使用される映像再生装置である。ＤＶＤプレーヤは基本的にドルビーデジタル方式やデジタル・シアター・システムズ（ＤＴＳ）方式の復号化機能をサポートしているので、デジタル信号を復号化し、音声出力スピーカにアナログ信号を提供することができる。

質の高いデジタル・オーディオビジュアル（ＡＶ）娯楽生活には、マルチチャネルスピーカが不可欠である。５．１チャネルスピーカは、マルチチャネルスピーカの基礎となっている。

図１は５．１チャネルスピーカを備えたホームシアタの概略図である。図１に示すように、ＤＶＤプレーヤ１００がＡＶ作品を再生しているとき、フロントメインチャネルの左のスピーカ１０２ａ、右のスピーカ１０２ｂ、センタスピーカ１０４、サラウンドチャネルの左のスピーカ１０６ａ、右のスピーカ１０６ｂ、サブウーファスピーカ１０８には、それぞれ異なる音響信号が送信される。これにより３Ｄ音響効果が生まれ、実際に劇場にいるかのような環境を提供する。

しかし、スピーカを用いるのが適切ではない（例えば、他の人を妨害しないようにする）場合には、イヤホンで音声を聴く必要がある。図２Ａに示すように、一般的なイヤホン２００ａは、左側と右側にそれぞれ１つのスピーカ２１０しか備えていない。したがって、ユーザはＤＶＤプレーヤが提供するマルチチャネル音響効果を楽しむことができない。

このことを踏まえ、従来技術は、図２Ｂに示すような複数のスピーカを備えたイヤホンを開示している。イヤホン２００ｂは、フロントメインスピーカ２０２と、センタスピーカ２０４と、サラウンドスピーカ２０６とを両側に備える。さらに、イヤホン２００ｂは特別設計のプラグ２０８も備える。ＤＶＤプレーヤは、このプラグ２０８を介して異なるチャネルの音声信号を異なるスピーカに伝達し、図１に示すような５．１チャネルスピーカによるホームシアタ音響効果を提供する。
しかし、従来のイヤホン２００ｂはデジタル設計（例えばデジタル回路設計）を利用して出力音声信号の遅延時間を制御していたため、音場が貧弱であった。イヤホン２００ｂの音響効果は、図１に示す５．１チャネルスピーカのホームシアタ音響効果には遥かに及ばず、マルチチャネルサラウンド音響の音質及び効果を表現するにはあまりにも低質であった。

従来技術には、図２Ｃ、２Ｄ及び２Ｅに示すような、複数の内蔵スピーカを備えたイヤホンも開示されている。また、特許文献１には、イヤホンの機構を改良した新しい発明が記載されている。
図２Ｃ、２Ｄ、及び２Ｅに示すように、ケース１０の内部の各チャネルスピーカ２１、２２、２３、２４は、独立した音場を有するよう、それぞれ空間１１、１２、１３、１５によって隔離されている。これにより、各チャネルスピーカ２１、２２、２３、２４がそれぞれ生成する音声と他のスピーカが生成する音声とが混合するのを防止する。さらに、チャネルスピーカ２１、２２、２３、２４は、各々の特性を表現できるよう、それぞれ異なる角度に向けて設置される。
台湾特許第５３４５６６号

しかし、各チャネルスピーカが独立した空間を有する従来のイヤホン機構には、物理的な欠点がある。例えば、各チャネルスピーカが生成する音声は、まず独立した空間により制限され、それから直接ユーザの耳に伝搬するので、缶音効果、すなわち、缶を介して伝搬する音に似たノイズが生じてしまう。チャネルスピーカ及び独立空間の数が多ければ多いほど、缶音効果の問題も深刻化する。その結果、マルチチャネルサラウンド効果の質は、望ましくない程度にとどまらず、許容できない程度にまで低下してしまう。

したがって、本発明は、出力音質を改良し、飽和した音場及びマルチチャネルサラウンド音響効果をもたらすイヤホン機構を提供することを目的とする。

本発明が提供するイヤホン機構は、ケースと、複数のサブスピーカと、複合音室と、カバーとを備える。サブスピーカは複合音室に設置されて複合空間を形成する。これにより、サブスピーカが生成した音声は複合音場を形成することができる。カバー及びケースは合同で複合音室を覆い、イヤホン機構を形成する。

本発明が提供するイヤホン機構は、ケースと、メインスピーカと、複数のサブスピーカと、複合音室とを備える。メインスピーカ及びサブスピーカはケースの内部に設置される。サブスピーカは複合音室の内部に設置される。サブスピーカが生成した音声は複合音室内で伝搬し、複合音場を生成する。カバー及びケースは合同でメインスピーカ及びサブスピーカを覆い、イヤホン機構を形成する。
さらに、これらのサブスピーカがそれぞれ生成する音場は、各サブスピーカの特性に応じてサブスピーカの配置を変更することにより調整できる。例えば、複合音室の前面または裏面のサブスピーカの配置を変更したり、あるいはサブスピーカを異なる角度に向けて設置したりすると、複合音場を生成することができる。
メインスピーカが生成する音場と、複合音室内部のサブスピーカが生成する複合音場とにより、非常に質の高い３次元音響を形成することができる。サブスピーカの配置の物理的特性を活用することによって、イヤホンが生成する音は均一の拡散音圧とサラウンド効果とを有する。これにより、イヤホンのユーザは、劇場にいるかのような音場を楽しめる。

本発明が提供するイヤホン機構はさらに、複数の複合音室を備える。メインスピーカ及びサブスピーカはケースの内部に設置される。サブスピーカは設計に基づいて複合音室に個個に配置され、複数の複合空間を形成する。これにより、サブスピーカが生成する音声は複合音室内部に広がり、複数の複合音場が生成される。

本発明の実施例によれば、サブスピーカは、第１チャネルスピーカと第２チャネルスピーカとを備える。第１及び第２チャネルスピーカはそれぞれ複合音室の両側面に設置される。さらに、本発明の好適な実施例においては、第１チャネルスピーカと第２チャネルスピーカとは非対称的に配置される。

本発明の実施例によれば、サブスピーカはさらにサブウーファスピーカを備える。サブウーファスピーカは、好ましくは開口部とは反対の、複合音室の裏面に設置される。

本発明の実施例によれば、複合音室は中空の柱状に構成される。

本発明の実施例によれば、複合音室が形成する空間は、特定の物理的構造に基づいて設計される。この空間は、例えば格子板によって形成してもよい。

本発明の実施例によれば、サブスピーカのうちいくつかは補助空間を備えており、この補助空間は複合音室の内部に設置される。また、各補助空間は開口部を有し、開口部とカバーとの間には間隔が開いている。本発明の好適な実施例においては、この間隔は単一の形状ではない。

本発明の実施例によれば、いくつかの補助空間の開口部はカバーに面している。

本発明の実施例によれば、補助空間は例えば湾曲した管から成る。また、この湾曲した管は特定の湾曲角度を有する。イヤホンが生成する音声は、湾曲した管の物理的特性を利用して、均一の拡散音圧及びサラウンド効果を有する。

本発明によれば、イヤホンの特性である３Ｄ音響効果の生成に基づき、イヤホン内部の異なる位置に複数のスピーカを取り付ける。また、本発明はさらに、複合音場を利用して、異なるチャネルのスピーカが生成した音声を均一に拡散し、音圧の均整を取る。

本発明の実施例によれば、上述のイヤホン機構は、音場シミュレーション処理により処理された信号を受信し、複合音室内部のサブスピーカ及びメインスピーカによりシミュレーション音場を生成する。本発明の実施例においては、シミュレーション音場はサブスピーカの周波数分割点及び／または遅延回路に基づいて設計される。遅延回路は遅延処理に基づいて設計される。

本発明が提供するイヤホン機構は、ケース及びカバーの内部に設置された複合音室を備える。ケース及びカバーは合同で複合音室を覆い、イヤホン機構を形成する。複合音室は複数の音源信号を受信し、複合空間を形成する。複合空間では、複合音場は音源信号から形成される。

上述したイヤホン機構において、音源信号のうち少なくとも１つの第１音源信号及び１つの第２音源信号は、複合音室の両側面で発生する。本発明の実施例においては、第１音源信号及び第２音源信号は、複合音室の両側面に非対称的に配置される。

上述したイヤホン機構において、音源信号は、少なくともサブウーファ音源信号を含む。本発明の実施例においては、サブウーファ音声信号は、複合音室の裏面で発生する。

上述したイヤホン機構においては、音源信号は、音場シミュレーション処理信号を利用して、複合音室にシミュレーション音場を生成する。本発明の実施例において、音場シミュレーション処理は、音源信号の周波数分割点と遅延処理とに基づいて設計される。

本発明の以上に述べた特徴及び利点、並びに他の特徴及び利点のうち、１つまたは一部分または全体は、当業者であれば以下の説明から容易に理解できる。以下の説明においては、本発明を実施するのに最も適したやり方の１つを説明することによって本発明の好適な実施例を示す。本発明が様々な実施形態をとることが可能であること、また、本発明から逸脱することなく細部に様々な修正を加えることができることは明らかである。したがって、図面及び明細書本文は、本発明を解説するものであって限定するものではない。

本発明が提供するイヤホン機構は、ケース及びカバーの内部に設置された複合音室を備える。ケース及びカバーは合同で複合音室を覆い、イヤホン機構を形成する。複合音室は複数の音源信号すなわち音源実体を受信し、複合空間を形成する。これにより、音源信号すなわち音源実体が複合音場を形成する。

音源信号すなわち音源実体は、複合音室の両側面それぞれにおいて発生する。本発明の一実施例においては、第２音源信号すなわち音源実体は、複合音室の両側面に非対称的に配置される。

また、音源信号すなわち音源実体は、音場シミュレーション処理信号を利用し、複合音室の中にシミュレーション音場を生成する。本発明の一実施例においては、シミュレーション音場は音源信号すなわち音源実体の周波数分割点に基づいて設計される。本発明の別の実施例においては、シミュレーション音場は音源信号すなわち音源実体の周波数分割点に基づいて設計されるか、または遅延処理に基づいて設計される。

さらに、各音源信号すなわち音源実体が生成する音場は、音源信号すなわち音源実体の配置をその特性に従って変更することにより調整できる。例えば、音源信号すなわち音源実体を複合音室の前面または裏面に配置換えしたり、あるいは音源信号すなわち音源実体を異なる角度に設置しなおしたりすることにより、複合音場が生成される。

メインスピーカが生成する音場と、複合音室内部の音源信号すなわち音源実体が生成する複合音場とは、質の高い３次元音響を形成することができる。音源信号すなわち音源実体の配置の物理的な特性を利用することにより、イヤホンが生成する音波は均一な拡散音圧及びサラウンド効果を有する。よって、イヤホンのユーザは劇場にいるかのような音場を楽しむことができる。

以下、例を挙げて本発明を説明する。ここに記載する実施例は、本発明をより簡単に説明するためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。

図３Ａは、本発明の一実施例によるイヤホン３００の部分断面図である。なお、図３Ａには本発明のイヤホンの一方の側しか示していない。イヤホンの他方の側が図３Ａに示す側と同じ機構を有することは、当業者には明らかである。したがって、ここでは他方の側の機構に関する詳細な説明を省略する。

図３Ａを参照すると、イヤホン３００は、イヤホン本体３１０と接続ユニット３２０とを備える。接続ユニット３２０はイヤホン本体３１０と両側で接続している（片側しか図示しない）。イヤホン本体３１０は主に、ケース３１１と、メインスピーカ３１３と、複数のサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃと、これらのサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃを収容する複合音室３１７と、カバー３１９と、を備える。
メインスピーカ３１３及びサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃはケース３１１の内部に設置される。メインスピーカ３１３及び複合音室３１７はカバー３１９に取り付けられる。サブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは複合音室３１７に設置され、複合音室３１７が形成する複合空間３３０を共有する。これにより、複合空間が生成した音波は、複合空間の内部に均一に拡散して複合音場を形成するとともに、良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果を提供する。さらに、各サブスピーカが生成した音場の一部は、上述の各サブスピーカの特性に従ってサブスピーカの配置を変えることにより調整が可能である。詳細について以下に説明する。

本発明の一実施例においては、メインスピーカ３１３は、例えば、フロントチャネルメインスピーカである。サブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、例えば、サブウーファスピーカ３１５ａ、第１チャネルスピーカ３１５ｂ、第２チャネルスピーカ３１５ｃである。ここで、サブウーファスピーカ３１５ａは、例えば複合音室３１７の裏面に設置される。ＡＶ再生機器（図示せず）からサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃに音声が伝搬すると、サブウーファスピーカ３１５ａ、第１チャネルスピーカ３１５ｂ、第２チャネルスピーカ３１５ｃから伝搬する音波は複合空間３３０の内部に均一に拡散するので、音圧の均整がとれる。
より高い音質を得るためには、音声信号は音場シミュレーション処理によって処理された信号であっても良い。例えば、図示するサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃの周波数分割点など、各サブスピーカの周波数分割点を利用することによって、また、電気信号遅延処理回路が遅延処理を行った後で、シミュレーションにより最高の音場が生成される。したがって、同じ音室の内部にあるサブスピーカは互いに干渉することがない。また、非常に良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果を有する音声が提供される。

本発明の一実施例においては、複合空間３３０を形成する複合音室３１７の構成は、中空の柱状である。複合空間３３０の形状を中空の柱に限定しなくてもよいことは明らかである。空洞を形成することのできる形状であれば、どんな形でも本発明に適用することができる。カバー３１９はケース３１１を覆うとともに、複数の音声出力孔３１９ａを備える。カバー３１９は、ケース３１１内部のメインスピーカ３１３が生成する音波をイヤホン本体３１０へと伝搬するために用いられる。

図３Ｂは、図３Ａに示した本発明の一実施例によるイヤホン３００の概略図である。設計要件に基づき、図３Ｂのイヤホン３００ａには、非常に良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果を提供するよう、必要に応じてさらに多くの複合空間を追加しても良い。図３Ｂに示すとおり、イヤホン３００ａは、２つの複合音室３１７ａ及び３１７ｂを備える。複合音室３１７ａはサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃを備え、複合空間３３０ａを形成する。複合音室３１７ｂはサブスピーカ３１５ａ′、３１５ｂ′、３１５ｃ′を備え、複合空間３３０ｂを形成する。
図３Ｂのイヤホン３００ａが２つの複合音室の例を示しているに過ぎないことは明らかである。イヤホン３００ａが２つあるいは３つ以上の複合音室を備えても良いことは、当業者には自明である。

図３Ｃは、図３Ａに示した本発明の別の実施例によるイヤホン３００の概略図である。設計要件に基づき、図３Ａのメインスピーカ３１３は図３Ｃのイヤホン３００には取り付けられていない。

図３Ｄは、図３Ｂに示した本発明の別の実施例によるイヤホン３００の概略図である。設計要件に基づき、図３Ｂのメインスピーカ３１３は図３Ｄのイヤホン３００には取り付けられていない。

図４Ａは、本発明のさらに別の実施例によるイヤホン４００の部分断面図を概略的に示したものである。図４Ａにおいて、図３Ａと同一の符号は図３Ａと同一の部材を表す。よって、ここでは詳細な説明を省略する。

複合空間３３０の内部のサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃが生成した音場は、サブスピーカの特性に従って配置を変更することにより調整できる。例えば、サブスピーカの配置を複合音室の前面または裏面に変更するか、あるいはサブスピーカを異なる角度に設置しなおすことにより、複合音場が生成される。
メインスピーカ３１３が生成した音場と、複合音室内部のサブスピーカが生成した複合音場とは、高音質の３次元音響を形成することができる。例えば、第１チャネルスピーカ３１５ｂが裏面サラウンドチャネルスピーカであり、第２チャネルスピーカ３１５ｃがセンタチャネルスピーカである場合には、第１チャネルスピーカ３１５ｂ及び第２チャネルスピーカ３１５ｃは複合音室３１７の内部に非対称的に取り付けられる。言い換えれば、第１チャネルスピーカ３１５ｂ及び第２チャネルスピーカ３１５ｃは、一方が他方よりも後方に配置される。これにより、第１チャネルスピーカ３１５ｂが生成した音声は一定時間遅延して複合音場を形成する。
さらに、メインスピーカが生成した音場と、複合音室内部のサブスピーカが生成した複合音場とは、高音質の３次元音響を形成することができる。また、イヤホン４００が生成する音声は良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果を有する。これにより、イヤホン４００のユーザは劇場にいるかのような音場を楽しむことができる。

上述したように、イヤホン４００の音質をさらに高めるためには、イヤホン４００が受信する音声信号が、音場シミュレーション処理により処理された信号であってもよい。例えば、各サブスピーカの周波数分割点を利用し、電子信号遅延処理回路による遅延処理を行った後、シミュレーションによって最高の音場が生成される。したがって、同一の音室内のサブスピーカは互いに干渉せず、非常に良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果が提供される。

図４Ｂは、図４Ａに示す本発明の一実施例によるイヤホン４００ａの概略図である。設計要件に基づき、図４Ｂのイヤホン４００ａは、必要に応じてさらに複数の複合空間を追加することができる。これにより、良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果を提供する。
図４Ｂに示すように、イヤホン４００ａは２つの複合音室３１７ａ及び３１７ｂを備える。複合音室３１７ａはサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃを備え、複合空間３３０ａを形成する。また、複合音室３１７ｂはサブスピーカ３１５ａ′、３１５ｂ′、３１５ｃ′を備え、複合空間３３０ｂを形成する。図４Ｂに示すイヤホン４００ａが２つの複合音室を備えた例を説明しているに過ぎないことは明らかである。当業者には、イヤホン４００ａが２つ又は３つ以上の複合音室を備えても良いことは明白である。

本発明においてはさらに、より高い音質が得られるよう、サブスピーカを配置するための特別な物理的構造を備えた空間を設計することが可能である。この空間の物理的構造は、物理設計によって決まる。例として、第１チャネルスピーカ３１５ｂ及び第２チャネルスピーカ３１５ｃのための特定の物理的構造を備えた空間の設計について、以降に図面を参照して説明する。

図４Ｃは、図４Ａに示す本発明の別の実施例によるイヤホン４００の概略図である。設計要件に基づいて、図４Ｃのイヤホン４００には図４Ａのメインスピーカ３１３は取り付けられていない。

図４Ｄは、図４Ｂに示す本発明の別の実施例によるイヤホン４００ａの概略図である。設計要件に基づいて、図４Ｄのイヤホン４００ａには図４Ｂのメインスピーカ３１３は取り付けられていない。

図５Ａは、本発明のさらに別の実施例によるイヤホン５００の部分断面図を概略的に示したものである。図５Ａにおいて、図３Ａと同一の符号は図３Ａと同一の部材を表す。イヤホン５００は、イヤホン本体３１０と接続ユニット３２０とを備える。接続ユニット３２０はイヤホン本体３１０をイヤホン５００の両側で接続する（片側しか図示しない）。
イヤホン本体３１０は主にケース３１１と、メインスピーカ３１３と、複数のサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃと、これらのサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃを収容する複合音室３１７と、カバー３１９とを有する。メインスピーカ３１３及びサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、ケース３１１の内部に設置される。メインスピーカ３１３及び複合音室３１７はカバー３１９に取り付けられる。サブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、複合音室３１７により形成される複合空間３３０を共有する。

本実施例において、第１チャネルスピーカ３１５ｂと第２チャネルスピーカ３１５ｃとは、それぞれ補助空間３３１と３３３とを備える。補助空間３３１と３３３とは、それぞれ音室３１７ｂと３１７ｃとから形成される。また、第１チャネルスピーカ３１５ｂと第２チャネルスピーカ３１５ｃとは、それぞれ音室３１７ｂと３１７ｃとに取り付けられる。
上述した構造から、第１チャネルスピーカ３１５ｂが生成した音声は、まず補助空間３１７ｂを通過し、次に複合空間３３０に伝搬し、最後にユーザの耳に到達することがわかる。同様に、第２チャネルスピーカ３１５ｃが生成した音声は、まず補助空間３１７ｃを通過し、次に複合空間３３０に伝搬し、最後にユーザの耳に到達する。ここで、音室３１７ｂ及び３１７ｃは、特別な設計の物理的構造を有する。例えば、音室３１７ｂ及び３１７ｃは湾曲した管により構成されても良い。
代替的には、格子板を用いて複合空間３３０の内部に複数の空間を生成し、これらの空間をそれぞれ第１チャネルスピーカ３１５ｂと第２チャネルスピーカ３１５ｃとの補助空間３３１、３３３として使用することも可能である。

音室３１７ｂ及び３１７ｃの設計は、特定の物理的構造を有する空間を形成することに主眼を置いている。図示するように、音室３１７ｂ及び３１７ｃとケース３１９との間には短い距離が開いている。言い換えれば、補助空間３３１及び３３３からの音波がそれぞれ第１チャネルスピーカ３１５ｂ及び第２チャネルスピーカ３１５ｃを通過して伝搬すると、この音波は、まず複合空間３３０を通過し、それからイヤホン５００を通してユーザの耳に到達する。この設計の原理を以降に詳しく説明する。
まず、基本的な音響理論に基づいてチューブトーンを減少させる。閉鎖された音室の内部で音波が伝搬する距離が長ければ長いほど、すなわち伝搬距離が長ければ長いほど、歪みは深刻になる。その結果、音波を伝搬するのに必要な電力が大きくなる。すなわち、より高い音圧が必要となる。また、閉鎖された音室の内部で直径の小さな管から直径の大きな管へと音波が伝搬する場合には、反響する可能性が高くなる。言い換えれば、音圧が高くなり伝搬効果が増大する。

音室３１７ｂ及び３１７ｃの構造は、例えば、湾曲した管であってもよい。この湾曲した管は、補助空間３３１及び３３３において伝搬する音声が、音室３１７ｂ及び３１７ｃの物理的構造の特性により非常に良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果を形成することができるよう、所定の湾曲角度を有していても良い。本発明のために実施された実験的な研究によれば、所定の湾曲角度とは、例えば８０乃至１００度の範囲内である。この範囲内では、音波の物理的特性の変化に基づいて、より飽和した音場が伝搬され、音場の幅及び深さがさらに増す。

図５Ｂは、本発明のさらに別の実施例によるイヤホン５００の部分断面図を概略的に示したものである。図５Ｂにおいて、図３Ａと同一の符号は図３Ａと同一の部材を表す。イヤホン５００はイヤホン本体３１０と接続ユニット３２０とを備え、接続ユニット３２０はイヤホン５００の両側でイヤホン本体３１０と接続する（片側のみを図示する）。
イヤホン本体３１０は主にケース３１１と、メインスピーカ３１３と、複数のサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃと、これらのサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃを設置するための複合音室３１７と、カバー３１９と、を備える。メインスピーカ３１３及びサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、ケース３１１の内部に取り付けられる。
メインスピーカ３１３及び複合音室３１７はカバー３１９に固定される。サブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、複合音室３１７により形成される複合空間３３０を共有する。第１チャネルスピーカ３１５ｂと第２チャネルスピーカ３１５ｃとはそれぞれ補助空間３３１と３３３とを備え、この補助空間３３１と３３３とはそれぞれ音室３１７ｂと３１７ｃとにより形成される。また、第１チャネルスピーカ３１５ｂと第２チャネルスピーカ３１５ｃとはそれぞれ音室３１７ｂと３１７ｃとに固定される。

本実施例と図５Ａのイヤホン５００との違いは、音室３１７ｂの設計にある。音室３１７ｂが形成する第１チャネルスピーカ３１５ｂの補助空間３３１の長さは意図的に伸長してある。これにより、遅延時間が生じる。すなわち、音場の幅及び深さが増す。

図５Ｃは、本発明のさらに別の実施例によるイヤホン５００の部分断面図を概略的に示したものである。図５Ｃにおいて、図３Ａと同一の符号は図３Ａと同一の部材を表す。イヤホン５００はイヤホン本体３１０と接続ユニット３２０とを備える。接続ユニット３２０は、イヤホン５００の両側でイヤホン本体３１０と接続する（片側のみ図示する）。
イヤホン本体３１０は主にケース３１１と、メインスピーカ３１３と、複数のサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃと、これらのサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃを収容するための複合音室３１７と、カバー３１９と、を備える。メインスピーカ３１３及びサブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、ケース３１１の内部に設置される。メインスピーカ３１３及び複合音室３１７はカバー３１９に取り付けられる。サブスピーカ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、複合音室３１７により形成される複合空間３３０を共有する。
第１チャネルスピーカ３１５ｂと第２チャネルスピーカ３１５ｃとはそれぞれ補助空間３３１と３３３とを備え、補助空間３３１と３３３とはそれぞれ音室３１７ｂと３１７ｃとから成る。また、第１チャネルスピーカ３１５ｂと第２チャネルスピーカ３１５ｃとはそれぞれ音室３１７ｂと３１７ｃとに取り付けられる。

本実施例と図５Ａのイヤホン５００との差異は、音室３１７ｂ及び３１７ｃの設計にある。上述したとおり、音室３１７ｂ及び３１７ｃの設計は、特別な物理的構造を有する空間を形成することに主眼を置いている。図５Ｃに示すように、音室３１７ｂ及び３１７ｃの構造は、例えば格子板により形成され、所定の湾曲角度を有していても良い。これにより、補助空間３３１及び３３３の内部を伝搬する音波は、音室３１７ｂ及び３１７ｃの物理的構造の特性により均一の拡散音圧及びサラウンド効果を生み出すことができる。
本発明のために実施された実験によれば、所定の湾曲角度とは例えば８０乃至１００度の範囲内である。この範囲内であれば、音波の物理的な特性の変化に基づいて、より飽和した音場が伝搬し、音場の幅及び深さがさらに増す。

図５Ｄは、本発明のさらに別の実施例によるイヤホン５００の部分断面図を概略的に示したものである。図５Ａのイヤホン５００と同様、本実施例の音室３１７ｂにより形成される第１チャネルスピーカ３１５ｂの補助空間３３１の長さは、意図的に伸長してある。これにより、遅延時間を増加することができる。言い換えれば、音場の幅及び深さを増すことができる。

本発明のさらに別の実施例においては、上述したように、図５Ａの第１チャネルスピーカ３１５ｂ及び第２チャネルスピーカ３１５ｃを複合音室３１７に設置する。その際、第１チャネルスピーカ３１５ｂ及び第２チャネルスピーカ３１５ｃの特性に従って、一方が他方の隣となるように設置する。補助空間３３１と補助空間３３３との間の距離は、メインスピーカ３１３が生成する音場と、複合音室内のサブスピーカが生成する複合音場とが、非常に質の高い３次元音響を形成できるように、また、音声が均一な拡散音圧及びサラウンド効果を有するように変化する。この実施例のイヤホンを図６Ａに示す。

上述したように、本発明のイヤホン６００の音室は異なる設計が可能である。例えば、音室３１７ｂが形成する第１チャネルスピーカ３１５ｂの補助空間３３１の長さを意図的に長くすると、遅延時間が増す。言い換えれば、音場の幅及び深さを増すことができる。この実施例のイヤホンを図６Ｂに示す。

また、上述したように、本発明のイヤホン６００の音室は異なる設計が可能である。図６Ｃにこの実施例のイヤホンを示す。例えば、本実施例のイヤホン６００と図６Ａに示すイヤホン６００との差異は、音室３１７ｂ及び３１７ｃの設計にある。上述したとおり、音室３１７ｂ及び３１７ｃの設計は、特定の物理的構造を有する空間を形成することに主眼を置いている。
図６Ｃに示すように、音室３１７ｂ及び３１７ｃを形成する、例えば格子板の構造は、所定の湾曲角度を有していても良い。これにより、補助空間３３１及び３３３を伝搬する音波が、音室３１７ｂ及び３１７ｃが有する物理的構造の特性のおかげで、非常に良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果を形成することができる。
本発明のために実施された実験によれば、所定の湾曲角度とは例えば８０乃至１００度の範囲内であることがわかっている。この範囲内では、音波の物理的特性の変化に基づいて、より飽和した音場が伝搬され、音場の幅及び深さがさらに増す。

本発明のさらに別の実施例においては、補助空間３３１と３３３とを形成するための音室３１７ｂと３１７ｃとの開口方向は、第１チャネルスピーカ３１６ｂと第２チャネルスピーカ３１６ｃとの特性に従って調整できる。例えば、第１チャネルスピーカ３１６ｂと第２チャネルスピーカ３１６ｃとは異なる方向に面していても良い。
図７Ａは、本発明のさらに別の実施例によるイヤホン７００の部分断面図を概略的に示したものである。音室３１７ｂの開口部はカバー３１９に面し、音室３１７ｃの開口部は複合空間３３０の裏面に面している。したがって、第２チャネルスピーカ３１５ｃが生成した音波は、補助空間３３３を通過した後、複合空間３３０の内壁に反射し、それからユーザへと伝搬する。よって、このような設計の場合、イヤホンの欠点である内部空間の不足が補償される。
こうして、第１チャネルスピーカ３１５ｂが生成する音波と第２チャネルスピーカ３１５ｃが生成する音波とがイヤホン本体３１０へ伝搬するまでの、両者間の時間差が大きくなる。その結果、イヤホン７００が生成する音場の深さがさらに増す。

さらに、上述したように、本発明のイヤホン７００の音室は異なる設計が可能である。本実施例のイヤホンを図７Ｂに示す。本実施例のイヤホン７００と図７Ａのイヤホン７００との差異は、音室３１７ｂ及び３１７ｃの設計にある。上述したように、音室３１７ｂ及び３１７ｃの設計は、特定の物理的構造を有する空間を形成することに主眼を置いている。
図７Ｂに示すとおり、音室３１７ｂ及び３１７ｃは、例えば格子板により形成され、所定の湾曲角度を有していても良い。これにより、補助空間３３１及び３３３を伝搬する音波が、音室３１７ｂ及び３１７ｃが有する物理的構造の特性のおかげで、非常に良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果を形成することができる。本発明のために実施された実験によれば、所定の湾曲角度とは例えば８０乃至１００度の範囲内である。この範囲内では、音波の物理的特性の変化に基づいて、より飽和した音場が伝搬され、音場の幅及び深さがさらに増す。

以上に述べた全ての実施例において、ユーザがイヤホンを長時間装用するときに不快感を覚えることがないよう、カバー３１９をスポンジや柔軟な布（図示せず）でさらに覆ってもよいことは明らかである。

要約すると、本発明が提供するイヤホン機構は、複合空間を共有する複数のサブスピーカを提供する。これにより、サブスピーカが生成した音波は複合音室内に均一に分配され、複合音室内のサブスピーカが複合音場を生成する。各サブスピーカが生成する音場は、サブスピーカの特性に従ってサブスピーカの配置を変えることにより調整できる。
例えば、複合音室の前面または裏面のサブスピーカの配置を変更したり、あるいはサブスピーカを異なる角度に向けて配置したりすることにより、複合音場を生成することができる。メインスピーカが生成する音場と、複合音室内でサブスピーカが生成する複合音場とは、非常に質の高い３次元音響を形成することができる。こうしたサブスピーカの配置の物理的特性を生かし、イヤホンが生成する音響は非常に良好な均一の拡散音圧及びサラウンド効果を有する。よって、イヤホンのユーザは劇場にいるかのような音場を楽しむことができる。

以上に述べた本発明の好適な実施例は、説明を目的としたものであり、本発明を余すところなく開示すること、あるいは、本発明を明確な形状や典型的な実施例に限定することを意図してはいない。よって、以上の説明は限定的ではなく説明的であるとみなされなければならない。
当業者には、様々な修正や変形が可能なことが明らかである。また、実施例は本発明の理念及び実際の適用を最も良く説明するものを選択及び記述しており、特別な使用あるいは考えられる実装に合うように本発明に様々な実施例及び修正を追加できるということは、当業者には理解できる。
本発明の範囲は、添付の請求項により定義される。全ての用語は、表示されない限りは、最も広範で適当な意味で用いられる。また、請求項により定義される本発明の範囲を逸脱することなく、当業者が実施例を変更可能であることも考慮されなければならない。さらに、本公開におけるいかなる要素も、請求項中に明示されているか否かにかかわらず、一般に公開されることを意図してはいない。

５．１チャネルスピーカを備えたホームシアタの概略図である。 従来のイヤホンの断面図である。 別の従来のイヤホンの断面図である。 さらに別の従来のイヤホンの断面図である。 さらに別の従来のイヤホンの断面図である。 さらに別の従来のイヤホンの断面図である。 本発明の実施例によるイヤホン３００の部分断面図である。 本発明の別の実施例によるイヤホン３００ａの部分断面図である。 本発明の別の実施例によるイヤホン３００ａの部分断面図である。 本発明の別の実施例によるイヤホン３００ａの部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン４００の部分断面図である。 本発明の別の実施例によるイヤホン４００ａの部分断面図である。 本発明の別の実施例によるイヤホン４００ａの部分断面図である。 本発明の別の実施例によるイヤホン４００ａの部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン５００の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン５００の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン５００の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン５００の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン６００の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン６００の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン６００の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン７００の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施例によるイヤホン７００の部分断面図である。

符号の説明

３００ イヤホン
３１０ イヤホン本体
３１１ ケース
３１３ メインスピーカ
３１５ａ サブスピーカ
３１５ｂ サブスピーカ
３１５ｃ サブスピーカ
３１７ 複合音室
３１９ カバー
３１９ａ 音声出力孔
３２０ 接続ユニット

Claims (27)

1. ケースと、
   前記ケースの開口部を覆うように設置され、前記ケース内に空間を画成するカバーと、
   前記カバーに取付けられ、音波を発生させるメインスピーカと、
   前記カバーに取付けられ、前記ケースと前記カバーとによって画成された前記空間内に収容され、前記カバーとの間に複合空間を画成する複合音室と、
   前記複合音室の壁面に取付けられ音波を発生させ、発生させた音波を前記複合音室内で混合することにより前記複合空間内に複合音場を形成する複数のサブスピーカと、を備えたイヤホン機構であって、
   前記メインスピーカによって発生させられた音波と前記複数のサブスピーカによって発生させられた音波とが共に前記カバーを通ってイヤホンの外部に伝搬されることを特徴とするイヤホン機構。
2. ケースと、
   前記ケースの開口部を覆うように設置され、前記ケース内に空間を画成するカバーと、
   前記カバーに取付けられ、音波を発生させるメインスピーカと、
   前記カバーに取付けられ、前記ケースと前記カバーとによって画成された前記空間内に収容され、各々が前記カバーとの間に対応する複合空間を画成する複数の複合音室と、
   前記複合音室の壁面に取付けられ、少なくとも２個は各複合音室の内部に収容されて音波を発生させ、発生させた音波を対応する前記複合音室内で混合することにより、前記複合空間内に複合音場を形成する複数のサブスピーカと、を備えたイヤホン機構であって、
   前記メインスピーカによって発生させられた音波と前記複数のサブスピーカによって発生させられた音波とが共に前記カバーを通ってイヤホンの外部に伝搬されることを特徴とするイヤホン機構。
3. 請求項２に記載のイヤホン機構において、
   前記サブスピーカは第１チャネルスピーカ及び第２チャネルスピーカを備え、
   前記第１及び第２チャネルスピーカは同一の複合音室の両側面に取り付けられることを特徴とするイヤホン機構。
4. 請求項１又は３に記載のイヤホン機構において、
   前記第１チャネルスピーカの設置位置と前記第２チャネルスピーカの設置位置とは対称的ではないことを特徴とするイヤホン機構。
5. 請求項１又は４に記載のイヤホン機構において、
   前記サブスピーカはさらにサブウーファスピーカを備えることを特徴とするイヤホン機構。
6. 請求項５に記載のイヤホン機構において、
   前記サブウーファスピーカは前記複合音室の裏面に設置されることを特徴とするイヤホン機構。
7. 請求項１又は２に記載のイヤホン機構において、
   前記複合音室は中空の柱状であることを特徴とするイヤホン機構。
8. 請求項１又は２に記載のイヤホン機構において、
   前記サブスピーカのうちいくつかはさらに特定の物理的構造を有する補助空間を備えることを特徴とするイヤホン機構。
9. 請求項８に記載のイヤホン機構において、
   前記各補助空間は対応する音室を備えるよう形成されることを特徴とするイヤホン機構。
10. 請求項９に記載のイヤホン機構において、
    前記音室は湾曲した管であり、前記湾曲した管は特定の湾曲角度を有することを特徴とするイヤホン機構。
11. 請求項１０に記載のイヤホン機構において、
    少なくとも１つの前記湾曲した管の湾曲角度は８０乃至１００度の範囲内であることを特徴とするイヤホン機構。
12. 請求項９に記載のイヤホン機構において、
    前記音室は格子板であり、前記格子板は特定の湾曲角度を有することを特徴とするイヤホン機構。
13. 請求項１２に記載のイヤホン機構において、
    前記格子板のうち少なくとも１つの前記湾曲角度は８０乃至１００度の範囲内であることを特徴とするイヤホン機構。
14. 請求項９に記載のイヤホン機構において、
    前記音室は前記複合音室とは反対方向に伸長することを特徴とするイヤホン機構。
15. 請求項９に記載のイヤホン機構において、
    前記湾曲した管は複数の開口部を有し、前記開口部のうち少なくとも１組は互いに逆方向を向くことを特徴とするイヤホン機構。
16. 請求項９に記載のイヤホン機構において、
    前記湾曲した管のうち１つの湾曲した管は前記複合音室の内側に面した開口部を有し、前記湾曲した管のうち別の湾曲した管は前記複合音室の外側に面した開口部を有し、カバーに近接することを特徴とするイヤホン機構。
17. 請求項１又は２に記載のイヤホン機構において、
    前記イヤホン機構は、音場シミュレーション処理された信号を受信し、前記複合音室内部のサブスピーカ及びメインスピーカによりシミュレーション音場を生成することを特徴とするイヤホン機構。
18. 請求項１７に記載のイヤホン機構において、
    前記音場シミュレーション処理は前記サブスピーカの周波数分割点に基づいて設計されることを特徴とするイヤホン機構。
19. 請求項１７に記載のイヤホン機構において、
    前記音場シミュレーション処理は前記サブスピーカの周波数分割点及び遅延処理に基づいて設計されることを特徴とするイヤホン機構。
20. ケースとカバーとによって画成される空間内に収容され、複合空間を画成する複合音室を備えたイヤホン機構であって、
    前記ケースと前記カバーとは合同で前記複合音室を覆って前記イヤホン機構を形成し、
    前記複合音室は、異なる複数の方向からの複数の音源実体を受信し、
    前記複合空間内に前記音源実体による複合音場を形成することを特徴とするイヤホン機構。
21. 請求項２０に記載のイヤホン機構において、
    前記音源実体が少なくとも第１音源信号及び第２音源信号を含み、
    前記第１音源信号及び第２音源信号はそれぞれ前記複合音室の両側面で生成されることを特徴とするイヤホン機構。
22. 請求項２１に記載のイヤホン機構において、
    前記第１音源実体が生成される位置と、前記第２音源実体が生成される位置とは、前記複合音室の両側面で対称的ではないことを特徴とするイヤホン機構。
23. 請求項２１に記載のイヤホン機構において、
    前記第２音源実体はさらに、少なくともサブウーファ音源実体を備えることを特徴とするイヤホン機構。
24. 請求項２３に記載のイヤホン機構において、
    前記サブウーファ音源実体は前記複合音室の裏面で生成されることを特徴とするイヤホン機構。
25. 請求項２０に記載のイヤホン機構において、
    前記音源実体は、前記複合音室内にシミュレーション音場を生成するための音場シミュレーション処理により処理された信号であることを特徴とするイヤホン機構。
26. 請求項２５に記載のイヤホン機構において、
    前記音場シミュレーション処理は前記音源実体の周波数分割点に基づいて設計されることを特徴とするイヤホン機構。
27. 請求項２５に記載のイヤホン機構において、
    前記音場シミュレーション処理は、前記音源実体の周波数分割点及び遅延処理とに基づいて設計されることを特徴とするイヤホン機構。

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