JP4962221B2 - ヘッドホン - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドホンに係り、特に、音声信号の変換効率や音質を改善する技術に関する。

近年、携帯音楽再生装置の普及に伴い、ヘッドホンの市場も拡大している。
このヘッドホンには、ヘッドバンドを備えて頭部に装着されるタイプや、いわゆるインナーイヤーと称され耳に装着されるタイプなどがある。
そして、ヘッドホンの筐体であるハウジングは、軽量であり量産性に優れることから、樹脂材料を射出成形したり軽金属の薄板のプレス加工することにより形成されるのが一般的である。
そして、このハウジングの内部に、音を放出するスピーカユニットが収納される。

このようなヘッドホンの一例として、特許文献１に、ハウジングが１ピースで構成され、そのハウジングにスピーカユニットが納められたヘッドホン装置が記載されている。

特開２００６−２２２４９２号公報

ところで、ヘッドホンにおいて、スピーカユニットは、通常、ハウジングに対して接着剤などを用いて固定される。
また、そのスピーカユニットの外装は、樹脂の射出成形により、あるいは金属の薄板をプレス加工することにより形成されている。
また、ハウジングも、上述したように、軽量化などのために樹脂や軽金属で形成されるのが一般的である。

しかしながら、樹脂で形成したハウジングや軽金属の薄板をプレス加工して成形したハウジングは、剛性が比較的低い。そのため、スピーカユニットに音声信号を入力して振動板を振動させた際に、その振動に反発する振動（振動板の振動に対して逆相となる振動：以下、反発振動とも称する）がハウジングに発生する場合がある。
この反発振動が発生すると、振動板の振動が相殺され、その結果、スピーカユニットからの放音エネルギーが減衰して音声信号から出力音声への変換効率が低下するという問題が生じる。

また、発生する反発振動の周波数特性に応じて、振動板から放出される音の音質も影響を受けるので、設計においてヘッドホンの音質を整えるのが難しくなるという問題が生じる。

また、発生する反発振動の周波数特性は、ハウジングに用いる樹脂の種類やハウジングの形状によって異なる。そのため、同じスピーカユニットを用いても、これを収納するハウジングの樹脂材料の違いやハウジングの形状の違いにより放出される音の音質が大きく異なってしまう、という問題が生じる。

また、樹脂は剛性が低い一方、金属と比較して軟らかいため、振動エネルギーが吸収され易い。
従って、振動の伝播において内部損失が大きく、スピーカユニットから同相の振動が伝わった場合でもその振動エネルギーが外部に放出されずにハウジング内で減衰してしまい、結果として音声信号の変換効率が低下するという改善すべき点がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、音声信号から音声へ高効率で変換でき、ハウジングの材質や形状の違いによって生じる放出音の音質変化を抑制できるヘッドホン、を提供することにある。

上記の課題を解決するために、音声信号を変換して音声を出力するヘッドホンであって、外装部材を有するスピーカユニットと、前記スピーカユニットが固定されたウエイトリングと、前記ウエイトリングが固定された筐体と、を備え、前記ウエイトリングは、その内周面形状が前記外装部材の外形形状に対応した形状であるとともに、外周面形状が前記筐体の内周面形状に対応した形状であり、前記スピーカユニットは、前記ウエイトリングの内周面と、前記外装部材の外周面とが嵌合することによって固定され、前記ウエイトリングは、前記筐体の内周面と、前記ウエイトリングの外周面とが嵌合することによって固定され、前記スピーカユニットと前記筐体とは非接触状態にあり、前記ウエイトリングの材質の比重が前記筐体の材質の比重よりも大きいことを特徴とするヘッドホンを提供する。
また、上記の課題を解決するために、音声信号を変換して音声を出力するヘッドホンであって、一方の面に第一の段部を有するとともに他方の面に第２の段部を有するスピーカユニットと、第１内周面と、その前記第１内周面よりも大径の第２内周面と、前記第１内周面と前記第２内周面との径差に相当する内周面段部と、第１外周面と、その前記第１外周面よりも大径の第２外周面と、前記第１外周面と前記第２外周面との径差に相当する外周面段部とを有するウエイトリングと、第１筐体と第２筐体とが組み合わされて成る筐体と、を備え、前記第１の筐体は、基部と、開口部と、その前記開口部の周囲に形成された壁部とを有しており、前記第２の筐体は開口部を有しており、前記ウエイトリングは、前記第１外周面が前記第２筐体の開口部の内面と対向し、前記外周面段部が前記第２筐体の開口部の端面に当接するように、前記第２筐体の開口部に装着されており、前記スピーカユニットは、その前記スピーカユニットの第１の段部が、前記ウエイトリングの前記内周面段部と当接するように、前記ウエイトリングに装着されており、前記第１の筐体は、前記壁部が前記スピーカユニットの第２の段部と隙間を有して対向するとともに、前記ウエイトリングの端面と前記基部とが当接するように、前記ウエイトリングに装着されており、前記スピーカユニットと前記筐体とは非接触状態にあり、前記ウエイトリングの材質の比重が前記筐体の材質の比重よりも大きいことを特徴とするヘッドホンを提供する。

本発明によれば、音声信号から音声へ高効率で変換でき、ハウジングの材質や形状の違いによって生じる放出音の音質変化を抑制できる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図４を用いて説明する。

＜第１実施例＞
図１は、本発明のヘッドホンの第１実施例を示す図であり、図１（ａ）にその外観斜視図を、図１（ｂ）にその縦断面図を示す。

このヘッドホン５０は、インナーイヤータイプであり、図１（ａ）に示すように、筐体であるハウジング１と、その内部に収納されたスピーカユニット２と、スピーカユニット２からの音を通過して外部に放出する放音ネット部４と、スピーカユニット２に対して外部からの音声信号を供給するコード６と、を有して構成されている。

図１（ｂ）において、コード６は、コードブッシュ５を介してハウジング１に固定されており、コード６から入来する音声信号は、スピーカユニット２に接続されたリード２ｓによりスピーカユニット２に対して供給される。
そして、このスピーカユニット２は、環状のウエイトリング３を介してハウジング１に固定されている。

具体的に説明すると、ウエイトリング３は、内周面３ａに段部３ａ１を有し、また、外周面３ｂに段部３ｂ１を有して形成されている。
スピーカユニット２は、外形形状として扁平な円筒状に形成されており、放音面ＨＯＭ側の基部２ｋと、放音面ＨＯＭの反対側の面にその基部２ｋよりも小径で突出する円筒状の突部２ｔと、基部２ｋと突部２ｔとの径差に相当する段部２ｄと、を有している。
この外装部材は、合成樹脂の射出成形により形成されるものであるが、金属のプレス加工により形成してもよい。また、外装部材の内部に振動板や駆動部などからなるスピーカが納められている。

そして、スピーカユニット２とウエイトリング３とは、スピーカユニット２の基部２ｋの外周面とウエイトリング３の内周面３ａとがガタなく嵌合する共にスピーカユニット２の段部２ｄがウエイトリング３の段部３ａ１に当接した状態で、接着剤により固着されている。接着剤は、両部材が直接対向する範囲が接着剤を介して固着されるように塗布される。

一方、ハウジング１は、円形の開口部１ａを有し、この開口部１ａからスピーカユニット１を収納し得る空間である収納部１ｂが内部に設けられている。
収納部１ｂの内周面１ｃには、開口部１ａ側を大径とする段部１ｃ１が形成されている。

そして、ウエイトリング３とハウジング１とは、ウエイトリング３の外周面３ｂがハウジング１の内周面１ｃにガタなく嵌合すると共にウエイトリング３の外周面３ｂの段部３ｂ１がハウジング１の内周面１ｃの段部１ｃ１に当接した状態で、接着剤により固着されている。接着剤は、両部材が直接対向する範囲が接着剤を介して固着されるように塗布される。

すなわち、スピーカユニット２とウエイトリング３との固着、及び、ウエイトリング３とハウジング１との固着は、いずれも段部１ｃ１，２ｄ，３ａ１，３ｂ１を介して行われる。また、互いに対向する全面で固着される。
従って、段部を有していない場合に比べて固着面積がより広く、固着部分の剛性がより高くなっている。

この構成において、ハウジング１は、樹脂材料を射出成形することにより形成されている。この樹脂材料として、例えばＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）を用いることができる。
また、ウエイトリング３は、金属の棒材を切削加工することにより形成されている。この金属材料として、黄銅を用いることができる。さらに言えば、快削黄銅を用いることができる。
このウエイトリング３の材料は、ハウジング１の材料よりも比重が大きいことが必要であり、また、その比重の比率（以下、比重比と称する）は大きい方が望ましい。
具体的には、ハウジング１をＡＢＳで形成し、ウエイトリング３を黄銅で形成した場合の比重比αは、ＡＢＳの比重が約１．１であり、黄銅の比重が約８．４であることから、α≒７．６と極めて大きくなっている。

上述した実施例において、ハウジング１を樹脂ではなく低比重の金属材料で形成し、ウエイトリング３を高比重の金属材料で形成してもよい。
例えば、ハウジング１を軽金属のアルミニウムで形成し、ウエイトリング３を黄銅で形成してもよい。その場合、アルミニウムの比重が約２．７であるから、比重比αは、α≒３．１となる。

この比重比αは、概ね３．０以上あれば聴感上、効果が顕著に認識できるので、α＝３．０以上となるようにウエイトリング及びハウジングの材料の組み合わせを選定するのが望ましい。

上述した構成により、スピーカユニット２は、比重の大きいウエイトリング３を介して、比重が小さく軟らかいハウジング１に固定されているので、スピーカユニット２に音声信号を入力して振動板を振動させた際の反発振動がハウジング１に発生することを、極めて良好に防止できる。
従って、振動板の振動が反発振動によって相殺されにくく、音声振動の変換効率の低下を抑制できる。
また、振動板から放出される音の音質も反発振動の影響を受けないので、設計においてヘッドホンの音質を整えるのが容易である。
また、ハウジング１の樹脂材料の違いやハウジング１の形状の違いによって放出する音の音質が大きく異なることがない。

＜第２実施例＞
図２は、第２実施例のヘッドホン５１を示す図であり、図２にその外観斜視図を、また、図３にその縦断面図を示す。

このヘッドホン５１は、インナーイヤータイプの内、外耳道内に挿入するイヤーピースを備えたタイプであり、スピーカユニットを収納する筐体が２ピースで構成されているものである。

具体的には、図２に示すように、筐体２１と、その内部に収容されたスピーカユニット２２と、筐体２１から突出して外耳道内に挿入されスピーカユニット２２からの音を外耳道内に誘導する導音部２１Ａ１と、導音部２１Ａ１に装着され外耳道内の内壁に密着するイヤーピース２４と、スピーカユニット２２に対して外部からの音声信号を供給するコード２６と、コード２６を筐体２１に固定するためのコードブッシュ２５と、を有して構成されている。
また、筐体２１は、前筐体２１Ａ（以降、ユニットホルダ２１Ａと称する）と後筐体２１Ｂ（以降、後ハウジング２１Ｂと称する）との２ピースで構成されている。

ユニットホルダ２１Ａと後ハウジング２１Ｂとの間には、両部材とは異なる色を付されてデザイン上のアクセントとなるカラーリング２８が嵌め込まれている。
このカラーリング２８は、アルミニウムで形成されている。

図３において、コード２６は、コードブッシュ２５によって筐体２１に固定されており、音声信号は、スピーカユニット２２に接続されたリード２２ｓによりスピーカユニット２２に対して供給される。
そして、このスピーカユニット２２は、環状のウエイトリング２３を介して筐体２１に対し、そのユニットホルダ２１Ａと後ハウジング２１Ｂとの両方に対して固定されている。

各部材を具体的に説明すると、ウエイトリング２３は、図４にも示すように、その内周面２３ａとして、図４の左方側から、第１内周面２３ａ１とそれより大径の第２内周面２３ａ２とその径差に相当する段部２３ａ３と、を有している。
また、外周面２３ｂとして、図４の左方側から、第１外周面２３ｂ１とそれより大径の第２外周面２３ｂ２とその径差に相当する段部２３ｂ３と、を有している。

スピーカユニット２２は、外形形状として扁平な円筒状を呈し中央部に他の部分よりも大径なる鍔部２２ｔが形成されており、その鍔部２２ｔの両面には径差に相当する段部２２ｄ１，２２ｄ２を有している。
外装部材は、金属のプレス加工により形成されている。また、外装部材の内部に振動板や駆動部などからなるスピーカが納められている。

ユニットホルダ２１Ａは、椀状の基部２１Ａ２と、この基部２１Ａ２から傾斜して突出する円筒状の導音部２１Ａ１とを有する。
基部２１Ａ２にはまた、円形の開口部２１Ａ３とその周囲に形成された環状の壁部２１Ａ４とを有している。

後ハウジング２１Ｂは、概ね半楕円体を呈し、ウエイトリング２３が装着される円形の開口部２１Ｂ１と、その開口部２１Ｂ１に隣接した位置において外方に突出して形成されコードブッシュ２５が装着されるブッシュ取り付け部２１Ｂ２とを有している。

これらの部材は、以下に説明するように組み立てられている。

ウエイトリング３は、第１外周面２３ｂ１が後ハウジング２１Ｂの開口部２１Ｂ１の内面と対向し、段部２３ｂ３が開口部２１Ｂ１の端面に当接するように開口部２１Ｂ１に装着されている。
また、スピーカユニット２２は、その段部２２ｄ１がウエイトリング３の内周面２３ａにおける段部２３ａ３と当接するようにウエイトリング３に装着されている。
また、ユニットホルダ２１Ａは、壁部２１Ａ４が、その先端面がスピーカユニット２２の段部２２ｄ２とわずかな隙間を有して対向し、ウエイトリング３における図３の右方となる端面２３ｃとユニットホルダ２１Ａの基部２１Ａ２とが当接するように、ウエイトリング３に装着されている。

尚、このユニットホルダ２１Ａをウエイトリング３に装着する前に、カラーリング２８を、ウエイトリング２３に対して外嵌させておく。

この組み立てにおいて、スピーカユニット２２とウエイトリング２３とは、ウエイトリング２３における、第１内周面２３ａ１，段部２３ａ３，及び第２内周面２３ａ２とスピーカユニット２２とが互いに対向する範囲で接着剤により固着される。
また、ウエイトリング２３と後ハウジング２１Ｂとは、ウエイトリング２３における、第１外周面２３ｂ１及び段部２３ｂ３と後ハウジング２１Ｂとが互いに対向する範囲で接着剤により固着される。
また、ウエイトリング２３とユニットホルダ２１Ａとは、ウエイトリング２３における、第２内周面２３ａ２及び端面２３ｃとユニットホルダ２１Ａとが互いに対向する範囲で接着剤により固着される。

従って、スピーカユニット２２は、筐体２１Ａ及び筐体２１Ｂに対して直接接触することなく、ウエイトリング２３を介して固定されている。

この構成において、各部材は、以下に示す材料で形成されている。
すなわち、ユニットホルダ２１Ａは合成樹脂材の射出成形により形成されている。合成樹脂材の例として、ＡＢＳがある。
後ハウジング２１Ｂは、軽金属のプレス加工により形成されている。軽金属の例としてアルミニウムを用いることができ、さらに一例としてＡ１０５０Ｐとすることができる。
ウエイトリング３は、ユニットホルダ２１Ａ及び後ハウジング２１Ｂの材料よりも、比重比が大きい材料で形成されている。例えば、黄銅を用いることができる。さらには快削黄銅を用いることができる。

この比重比は、第１実施例で説明したように、３．０以上となるように材料の組み合わせを選定するのが望ましい。
上述の例では、ユニットホルダ２１Ａとウエイトリング２３との比重比αは、約７．６であり、後ハウジング２１Ｂとウエイトリング２３との比重比αは、約３．１となる。

この第２実施例の構成により、スピーカユニット２２は、比重の大きいウエイトリング２３を介して、比重が小さく軟らかいユニットホルダ２１Ａ及び比重が小さい後ハウジング２１Ｂに固定されているので、スピーカユニット２２に音声信号を入力して振動板を振動させた際に、反発振動が筐体２１に発生することを極めて良好に防止できる。
従って、振動板の振動が反発振動によって相殺されにくく、音声振動の変換効率の低下を抑制できる。

また、振動板から放出される音の音質も反発振動の影響を受けないので、ヘッドホンの音質を整えるのが容易である。
また、筐体２１の樹脂材料の違いや筐体２１の形状の違いによって放出する音の音質が大きく異なることがない。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

ウエイトリング３，２３の材料としては、黄銅に限るものではなく、鉄材なども用いることができるが、比較的高比重で切削性に優れ、コスト的にも負担の少ないことから、黄銅を用いるのが最も好ましい。
ハウジング１，２１の材料としては、一般的な樹脂材のほか、マグネシウムなども用いることができる。マグネシウムを用いた場合は、その比重が約１．８であるので、比重比αが３．０以上となるウエイトリング３，２３の材料として鉄を用いることもできる。

ハウジングのピース数は、１及び２に限定されず、３ピース以上でもよい。その場合、スピーカユニットが、複数の各ピースに対して、そのピースよりも高比重（望ましくは比重比３．０以上）のウエイトリングを介して固定されていればよい。

ウエイトリングは、金属材料であることに限定されない。金属を含有する、あるいは、金属が混入した材料でもよく、各ハウジングとの比重比が大きいものであればよい。

スピーカユニットの外装部材の材質は金属に限定されるものではなく、樹脂であってもよい。外装部材が樹脂で形成されていても、高比重のウエイトリングによりそれよりも低比重のハウジングに反発振動が発生するのを防止し得るのは言うまでもない。

各実施例においてウエイトリングは環状のものを説明したが、これは円環に限るものではなく、例えば矩形環状であってもよい。
さらには、内周面形状がスピーカユニットの外形形状に対応した形状であり、外周面形状がハウジングの内周面形状と対応しているものであればよい。
従って、ウエイトリングはスピーカユニットとハウジングとを連結する中間部材として機能する部材である。

本発明のヘッドホンの第１実施例を示す外観図及び断面図である。 本発明のヘッドホンの第２実施例を示す外観図である。 本発明のヘッドホンの第２実施例を説明するための断面図である。 本発明のヘッドホンの各実施例における要部材を示す断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
１ａ 開口部
１ｂ 収納部
１ｃ 内周面
１ｃ１ 段部
２ スピーカユニット
２ｄ 段部
２ｋ 基部
２ｔ 突部
２ｓ リード
３ ウエイトリング
３ａ 内周面
３ａ１ 段部
３ｂ 外周面
３ｂ１ 段部
４ 放音ネット部
５ コードブッシュ
６ コード
２１ 筐体
２１Ａ 前筐体（ユニットホルダ）
２１Ａ１ 導音部
２１Ａ２ 基部
２１Ａ３ 開口部
２１Ａ４ 壁部
２１Ｂ 後筐体（後ハウジング）
２１Ｂ１ 開口部
２１Ｂ２ ブッシュ取り付け部
２２ スピーカユニット
２２ｔ 鍔部
２２ｄ１，２２ｄ２ 段部
２３ ウエイトリング
２３ａ 内周面
２３ａ１ 第１内周面
２３ａ２ 第２内周面
２３ａ３ 段部
２３ｂ 外周面
２３ｂ１ 第１外周面
２３ｂ２ 第２外周面
２３ｂ３ 段部
２５ コードブッシュ
２６ コード
２８ カラーリング
５０，５１ ヘッドホン
ＨＯＭ 放音面

Claims (8)

1. 音声信号を変換して音声を出力するヘッドホンであって、
   外装部材を有するスピーカユニットと、
   前記スピーカユニットが固定されたウエイトリングと、
   前記ウエイトリングが固定された筐体と、を備え、
   前記ウエイトリングは、その内周面形状が前記外装部材の外形形状に対応した形状であるとともに、外周面形状が前記筐体の内周面形状に対応した形状であり、
   前記スピーカユニットは、前記ウエイトリングの内周面と、前記外装部材の外周面とが嵌合することによって固定され、
   前記ウエイトリングは、前記筐体の内周面と、前記ウエイトリングの外周面とが嵌合することによって固定され、
   前記スピーカユニットと前記筐体とは非接触状態にあり、前記ウエイトリングの材質の比重が前記筐体の材質の比重よりも大きいことを特徴とするヘッドホン。
2. 音声信号を変換して音声を出力するヘッドホンであって、
   一方の面に第一の段部を有するとともに他方の面に第２の段部を有するスピーカユニットと、
   第１内周面と、その前記第１内周面よりも大径の第２内周面と、前記第１内周面と前記第２内周面との径差に相当する内周面段部と、第１外周面と、その前記第１外周面よりも大径の第２外周面と、前記第１外周面と前記第２外周面との径差に相当する外周面段部とを有するウエイトリングと、
   第１筐体と第２筐体とが組み合わされて成る筐体と、
   を備え、
   前記第１の筐体は、基部と、開口部と、その前記開口部の周囲に形成された壁部とを有しており、
   前記第２の筐体は開口部を有しており、
   前記ウエイトリングは、前記第１外周面が前記第２筐体の開口部の内面と対向し、前記外周面段部が前記第２筐体の開口部の端面に当接するように、前記第２筐体の開口部に装着されており、
   前記スピーカユニットは、その前記スピーカユニットの第１の段部が、前記ウエイトリングの前記内周面段部と当接するように、前記ウエイトリングに装着されており、
   前記第１の筐体は、前記壁部が前記スピーカユニットの第２の段部と隙間を有して対向するとともに、前記ウエイトリングの端面と前記基部とが当接するように、前記ウエイトリングに装着されており、
   前記スピーカユニットと前記筐体とは非接触状態にあり、前記ウエイトリングの材質の比重が前記筐体の材質の比重よりも大きいことを特徴とするヘッドホン。
3. 前記ウエイトリングの材質が黄銅であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のヘッドホン。
4. 前記ウエイトリングの形状は環状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘッドホン。
5. 前記環状は、円環状又は矩形環状であることを特徴とする請求項４記載のヘッドホン。
6. 前記ウエイトリングの材質の比重は、前記筐体の材質の比重の３倍以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヘッドホン。
7. 前記筐体の材質は、樹脂材料、軽金属、又は、マグネシウムのいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘッドホン。
8. 前記ウエイトリングの材質は、金属材料、金属を含有する材料、又は、金属が混入した材料のいずれかであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のヘッドホン。

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