JP5069620B2 - ヘッドホン - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドホンに関するもので、特に、電磁波による雑音の発生を防止するためのシールド構造と周波数応答を改善するための音響抵抗材の構成に特徴を有するものである。

一般的なヘッドホンは、主要な構成部分として、ダイナミックスピーカと類似の構造のヘッドホンユニットを備えている。耳覆い型のヘッドホンの場合、ヘッドホンユニットがバッフル板に取り付けられているのが一般的であり、バッフル板の前面側にイヤパッドが、バッフル板の背面側にヘッドホンユニットを覆うハウジングが取り付けられている。

図２は、従来の耳覆い型ヘッドホンの例を示す。図２において、符号１はヘッドホンユニットを示す。ヘッドホンユニット１は、ユニットフレーム２をベースとして、これに磁気回路構成部材と振動板６およびボイスコイル７を主要な構成部品として有してなる。上記磁気回路構成部材は、皿状のヨーク３と、このヨーク３の内方の底面に固着されたマグネット４と、このマグネット４の前端面に固着されたポールピース５を備えてなる。ヨーク３の前端部内周面とポールピース５の外周面との間には、全周にわたって円筒状の間隙が形成されていて、この間隙は、マグネット４を源とする磁束が通ることによって、磁気ギャップとなっている。

ヨーク３は、その外周がユニットフレーム２の中心部に形成された円筒部２１に嵌合され、ユニットフレーム２と一体化されている。上記振動板６は、中心部分のメインドームと、このメインドームの周囲を取り囲むサブドームからなり、サブドームの外周縁部はユニットフレーム２の前面外周縁部に固着されている。振動板６は、例えば樹脂を素材とする薄板状の部品で、ユニットフレーム２に固着されている外周縁部を支点にして前後方向に振動可能になっている。振動板６の背面側には、上記メインドームとサブドームの境界に沿ってボイスコイル７の前端が固着されている。ボイスコイル７は、細い導線が円筒状に巻き回されてなる部品で、前記磁気ギャップに配置され、振動板６とともに、ヨーク３にもポールピース５にも触れることなく前後方向に移動可能となっている。

以上述べた構成から明らかなように、ボイスコイル７は磁気ギャップ内に配置されているため、ボイスコイル７に音声信号が入力されると、音声信号に従った電流と磁気ギャップ内の磁束との電磁気力により、ボイスコイル７が前後方向に移動する。ボイスコイル７とともに振動板６が前後に振動するため、振動板６から音声信号に従った音波が放射される。

ヘッドホンユニット１は、そのユニットフレーム２がバッフル板１０の中心部に設けられた孔に嵌められて固定されている。バッフル板１０の前面側外周縁部にはイヤパッド１３が固着され、バッフル板１０の背面側には椀形のハウジング１４が固着されている。振動板６と上記磁気回路構成部材との間には空間が形成されていて、この空間が密閉空間であるとすると、この空間内の空気がばねの役目をして振動板６が音声信号に忠実に振動することができなくなる。そこで、ユニットフレーム２に適宜数の音響孔２２を形成し、ヘッドホンユニット１の内部空間とヘッドホンユニット１の背後の空間とを連通させている。また、振動板６に適宜のダンピング特性を与えて周波数応答を改善するために、音響抵抗材２５をユニットフレーム２に貼り付けて上記音響孔２２を覆っている。音響抵抗材２５は、連続気泡のスポンジやグラスウール、不織布など、空気の流通に対して適宜の抵抗となる素材が選定される。

バッフル板１０の背面側には、ヘッドホンユニット１の取り付け部よりも外周側に、ヘッドホンユニット１の取り付け部を囲むようにして突堤１１が形成されている。突堤１１の先端（図２において右端）に回路基板１２が重ねられて固定されている。回路基板１２の中央部には孔が形成されていて、この孔は上記ユニットフレーム２の音響孔２２に連通している。回路基板１２には音響抵抗材２０が重ねられて固着され、回路基板１２の上記中央部の孔が音響抵抗材２０で覆われている。ヘッドホンユニット１の周波数応答を改善するために、音響抵抗材２０の音響抵抗値が適宜の値に設定される。

振動板６の前方には、外部から振動板６に触ることができないようにプロテクタ８が配置されている。プロテクタ８は振動板６の形状とほぼ同じ形をしていて、振動板６の前面から一定距離をおいた状態で、外周縁部がバッフル板１０の前面に固着されている。プロテクタ８には、振動板６からの音波を通すために適宜数の孔が形成されている。
以上のように構成されたヘッドホンは、通常２個を一対としてヘッドバンドで結合され、ステレオヘッドホンが構成される。

以上説明したようなヘッドホンは、ユーザが頭部に装着して使用するため、なるべく軽量であることが望まれる。そこで、構成部品には金属製よりもプラスチック製の部品が多く用いられる。例えば、図２に示す従来例では、バッフル板１０、ユニットフレーム２、プロテクタ８などをプラスチックで作ることが多い。そのため、外部からの電磁波がプラスチック部品を透過して侵入しやすい構造になっている。

一般的なヘッドホンであれば、電磁波の侵入による不具合はさほど目立たないが、ノイズキャンセリングヘッドホンでは、ノイズキャンセルのための電子回路を搭載しているため、侵入した電磁波が電子回路部品で検波され、雑音を発生する。特に、近年は携帯電話の普及によってヘッドホンの近くで携帯電話が使用されることが多く、近くの携帯電話から輻射される電磁波がヘッドホンに侵入すると、電子回路で検波されて発生する雑音のレベルが高くなる。ヘッドホンの場合、電磁波すなわち高周波電流を原因とする雑音が音波として耳に直接入るため、雑音レベルが高い場合は、ユーザに不快感を与えることが懸念される。

そこで、本願発明は、ヘッドホンにおいて、電磁波を原因とする雑音の発生を防止するために、外部から侵入する電磁波を有効に遮断することができるように工夫した。ただし、各種電子機器においては、電磁波をシールドするために、以下に述べるように、それぞれの電子機器特有の工夫がなされている。

特許文献１には、ポータブルコンピュータなどの電子機器において、ハードディスクドライブ装置（以下「ＨＤＤ」という）などを収容する凹部を設け、この凹部内面にシールド層を形成し、このシールド層とＨＤＤとの間を導通させる導電部材を設け、さらに、内面にシールド層が設けられたＨＤＤカバーで上記凹部を覆ったＨＤＤのシールド構造が記載されている。

特許文献２には、携帯電話などの電子機器において、電子部品を実装する基板と、電子部品をシールドするシールドケースを備え、このシールドケースは、電子部品を覆って実装面に取り付けられ実装面に対向する面に電子部品が露出する第１開口部が形成されたシールドベースと、第１開口を覆うようにシールドベースに取り付けられるシールドカバーとを備え、シールドカバーには、第１開口部に挿入されて電子部品を基板側に押圧する押圧部が設けられてなるシールド構造が記載されている。

特許文献１記載の発明も、特許文献２記載の発明も、個々の電子機器の構成に特有の構成に基づき、個々の電子機器に特有の電子部品を独特のシールド構造でシールドしている。

特開２００７−３２８５３１号公報 特開２００７−２９９８１４号公報

本発明は、外来の電磁波を原因とする雑音の発生を防止するに当たり、ヘッドホン特有の構成を利用することによって、ヘッドホンに求められる音響特性の維持も図ることができるヘッドホンを提供することを目的とする。

本発明に係るヘッドホンは、音声信号によって駆動され音波を発する振動板を備えたヘッドホンユニットと、ヘッドホンユニットの背後に配置されヘッドホンユニットの音響孔と連通する孔を備えた回路基板と、上記回路基板とともにヘッドホンユニットの背後を覆って配置されたシールド兼音響抵抗材と、を備えていることを最も主要な特徴とする。

本発明に係るヘッドホンによれば、ヘッドホンユニットとともに回路基板を覆ってシールド兼音響抵抗材が配置されているため、外部からの電磁波が回路基板に侵入することが阻止され、回路基板の電子回路で電磁波が検波されることによって雑音が発生する、という不具合を防止することができる。シールド兼音響抵抗材は音響抵抗としても機能させているため、ヘッドホンの音響特性を調整することも可能であり、比較的簡単な構成であるにもかかわらず、ヘッドホンとして大きな効果を得ることができる。

シールド兼音響抵抗材は導電布で構成するとよい。
ヘッドホンユニットおよび回路基板を固定した樹脂製のバッフル板を備え、バッフル板の表面には導電層を形成すれば、シールド効果をさらに高めることができる。
シールド兼音響抵抗材はバッフル板の表面の導電層と導通させれば、シールド効果をさらに高めることができる。

以下、図１を参照しながら、本発明に係るヘッドホンの実施例について説明する。図２に示す従来例の構成と同じ構成部分には同じ符号を付した。
図１において、符号１はヘッドホンユニットを示す。ヘッドホンユニット１は、ユニットフレーム２をベースとし、これに磁気回路構成部材と振動板６およびボイスコイル７を主要な構成部品として有してなる。上記磁気回路構成部材は、皿状のヨーク３と、このヨーク３の内方の底面に固着された円板形のマグネット４と、このマグネット４の前端面に固着された円板形のポールピース５を備えてなる。ヨーク３の前端（図１において左端）部内周面とポールピース５の外周面との間には、全周にわたって円筒状の間隙が形成されていて、この間隙は、マグネット４を源とする磁束が通ることによって、磁気ギャップとなっている。ユニットフレーム２の素材は金属でもよいし、軽量化を図るために樹脂を用いてもよい。

ヨーク３は、その外周がユニットフレーム２の中心部に形成された円筒部２１に嵌合されてユニットフレーム２と一体化されている。上記振動板６は、中心部分のメインドームと、このメインドームの周囲を取り囲むサブドームからなり、サブドームの外周縁部はユニットフレーム２の前面外周縁部に固着されている。振動板６は、例えば樹脂を素材とする薄板状の部品で、ユニットフレーム２に固着されている外周縁部を支点にして前後方向に振動可能になっている。振動板６の背面側には、上記メインドームとサブドームの境界に沿ってボイスコイル７の前端が固着されている。ボイスコイル７は、細い導線が円筒状に巻き回されてなる部品で、前記磁気ギャップに配置され、振動板６とともに、ヨーク３にもポールピース５にも触れることなく前後方向に移動可能となっている。

ヘッドホンユニット１は、そのユニットフレーム２がバッフル板１０の中心部に設けられた孔に嵌められて固定されている。バッフル板１０の前面側外周縁部にはイヤパッド１３が固着され、バッフル板１０の背面側には椀形のハウジング１４が固着されている。振動板６と上記磁気回路構成部材との間には内部空間が形成されている。ユニットフレーム２には適宜数の音響孔２２が形成され、ヘッドホンユニット１の上記内部空間とヘッドホンユニット１の背後の空間とが音響孔２２によって連通している。また、振動板６に適宜のダンピング特性を与えて周波数応答を改善するために、音響抵抗材２５をユニットフレーム２に貼り付けて上記音響孔２２を覆っている。音響抵抗材２５は、連続気泡のスポンジやグラスウール、不織布など、空気の流通に対して適宜の抵抗となる素材が選定される。

バッフル板１０の背面側には、ヘッドホンユニット１の取り付け部よりも外周側に、ヘッドホンユニット１の取り付け部を囲むようにして突堤１１が形成されている。突堤１１の先端（図１において右端）に回路基板１２が重ねられて固定されている。回路基板１２の中央部には孔１２１が形成されていて、この孔１２１は上記ユニットフレーム２の音響孔２２に連通している。

ボイスコイル７は磁気ギャップ内に配置されているため、ボイスコイル７に音声信号が入力されると、音声信号に従った電流と磁気ギャップ内の磁束との電磁気力により、ボイスコイル７が前後方向に移動する。ボイスコイル７とともに振動板６が前後に振動するため、振動板６から音声信号に従った音波が放射される。

前述の図２に示す従来例では、回路基板１２に音響抵抗材２０が重ねられて固着され、回路基板１２の上記中央部の孔１２１が音響抵抗材２０で覆われ、ヘッドホンユニット１の周波数応答を改善するために、音響抵抗材２０の音響抵抗値が適宜の値に設定されていた。
図１に示す本発明の実施例では、上記音響抵抗材２０に代えてシールド兼音響抵抗材１６が配置され、シールド兼音響抵抗材１６は、回路基板１２とともにヘッドホンユニット１の背後を覆っている。シールド兼音響抵抗材１６は、電磁波を遮断するシールド効果と音波の透過に対して適度の抵抗となる音響抵抗効果を備えた素材が選定される。シールド兼音響抵抗材１６として好適な素材として導電布があり、図１に示す実施例では、セーレン株式会社製の導電布「Ｓｕｉ−７８−５０５０Ｔ」を使用した。

ヘッドホンの軽量化を図るために、バッフル板１０は樹脂からなっていて、電磁波はバッフル板１０を通り抜けることができる。そこで、バッフル板１０の表面には、鍍金などの手法により導電層が形成されている。そして、シールド兼音響抵抗材１６は、回路基板１２よりも十分に広い面積を有し、回路基板１２の外周縁に沿って回路基板１２に向かって折り曲げられ、ハウジング１４の内周面に押さえられてシールド兼音響抵抗材１６の外周縁部がバッフル板１０の表面の導電層に接触して道通している。バッフル板１０の導電層は、アース電極に接続されるなどしてアースがとられている。

上記の通り、ヘッドホンユニット１の背面側は、回路基板１２とともにシールド兼音響抵抗材１６で覆われているため、ヘッドホンの背面側から侵入しようとする電磁波はシールド兼音響抵抗材１６で遮断される。このシールド効果は、アクティブ型ノイズキャンセルヘッドホンにおいて特に有効である。アクティブ型ノイズキャンセルヘッドホンは、環境騒音を検出するマイクロホンと、このマイクロホンで検出した環境騒音を打ち消すためのキャンセル信号発生回路とを備え、キャンセル信号発生回路を構成する回路素子が回路基板１２に実装される。この回路素子に電磁波が侵入すると検波されて雑音を発生する。しかし、図１に示す実施例によれば、電磁波の回路基板１２への侵入をシールド兼音響抵抗材１６で遮断することにより雑音の発生を防止することができる。シールド兼音響抵抗材１６はバッフル板１０の表面の導電層に道通しているため、シールド効果が一層高まる。シールド兼音響抵抗材１６は音響抵抗材としての効果もあるため、音響抵抗材として別に設けなくても、ヘッドホンの音響特性を整えることができる。

図１において、振動板６の前方には、外部から振動板６に触ることができないようにプロテクタ８が配置されている。プロテクタ８は振動板６の形状とほぼ同じ形をしていて、振動板６の前面から一定距離をおいた状態で、外周縁部がバッフル板１０の前面に固着されている。プロテクタ８には、振動板６からの音波を通すために適宜数の孔が形成されている。プロテクタ８は樹脂からなり、プロテクタ８の表面には導電層が形成されている。プロテクタ８の導電層はバッフル板１０の表面の導電層と道通している。バッフル板１０とプロテクタ８は一体の部品として樹脂で成形し、表面に導電層を形成してもよい。

ヘッドホンユニット１の前面側から侵入しようとする電磁波は、プロテクタ８の表面の導電層で遮断され、この電磁波を原因とする雑音の発生を防止することができる。プロテクタ８の導電層とバッフル板１０の表面の導電層とが道通することにより、シールド効果をより高めることができる。
以上のように構成されたヘッドホンは、通常２個を一対としてヘッドバンドで結合され、ステレオヘッドホンが構成される。

上記実施例におけるプロテクタ８の表面に形成する導電層に代えて、シールド兼音響抵抗材をプロテクタ８の表面に貼り付けてもよい。このシールド兼音響抵抗材はユーザの耳などに接触する可能性のある部材であるから、触感を損なわないような、例えばスポンジ状のシールド兼音響抵抗材とするとよい。さらに、ヘッドホンの使用時に前側キャビティを構成するイヤパッド１３の内外の表面に導電布あるいは導電層を形成しておけば、人体側とのシールドも確実になる。

本発明に係るヘッドホンの実施例を示す縦断面図である。 従来のヘッドホンの例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ヘッドホンユニット
２ ユニットフレーム
３ ヨーク
４ マグネット
５ ポールピース
６ 振動板
７ ボイスコイル
８ プロテクタ
１０ バッフル板
１１ 突堤
１２ 回路基板
１３ イヤパッド
１４ ハウジング
１６ シールド兼音響抵抗材
２２ 音響孔

Claims (7)

1. 音声信号によって駆動され音波を発する振動板を備えたヘッドホンユニットと、
   ヘッドホンユニットの背後に配置されヘッドホンユニットの音響孔と連通する孔を備えた回路基板と、
   上記回路基板とともにヘッドホンユニットの背後を覆って配置されたシールド兼音響抵抗材と、を備えているヘッドホン。
2. シールド兼音響抵抗材は導電布からなる請求項１記載のヘッドホン。
3. ヘッドホンユニットおよび回路基板を固定した樹脂製のバッフル板を備え、バッフル板の表面には導電層が形成されている請求項１または２記載のヘッドホン。
4. シールド兼音響抵抗材はバッフル板の表面の導電層と導通している請求項３記載のヘッドホン。
5. バッフル板の前面側には振動板を保護する樹脂製のプロテクタが配置され、このプロテクタの表面には導電層が形成されている請求項３記載のヘッドホン。
6. プロテクタの表面の導電層はバッフル板の表面の導電層と導通している請求項５記載のヘッドホン。
7. 環境騒音を検出するマイクロホンと、このマイクロホンで検出した環境騒音を打ち消すためのキャンセル信号発生回路とを備えたノイズキャンセル型ヘッドホンであって、上記キャンセル信号発生回路は回路基板に実装されている請求項１ないし６のいずれかに記載のヘッドホン。

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