JP5528715B2

JP5528715B2 - インイヤーイヤホン

Info

Publication number: JP5528715B2
Application number: JP2009058704A
Authority: JP
Inventors: ピンターベルンハルト; ハンネスレフドルファーインク．
Original assignee: エーケージーアコースティックスゲーエムベーハー
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: JP2009219122A; EP2101512A1; US20090232341A1; EP2101512B1; CN101534461B; CN101534461A; US8311259B2

Description

本発明は、米国特許出願公開第２００６／０１３３６３１号明細書および請求項１の導入部に対応する、プラグ領域および外側領域を有し、かつ少なくとも２つのトランスデューサを有するインイヤーイヤホン（ｉｎ−ｅａｒｅａｒｐｈｏｎｅ）に関する。上記米国特許出願公開第２００６／０１３３６３１号において、トランスデューサのうちの１つは、バランスドアーマチュア（ｂａｌａｎｃｅｄａｒｍａｔｕｒｅ）トランスデューサ（ＢＡトランスデューサ）であり、第２のトランスデューサは、ダイナミックトランスデューサである。一般に、ＢＡトランスデューサとダイナミックトランスデューサとは、説明の中で後に論じられるけれども、本発明はまた、圧電トランスデューサの使用と、インイヤーイヤホンにおけるこれらの種類のトランスデューサの任意の組み合わせの使用とを含んでいる。インイヤーイヤホンの意図された装着の間、ユーザの外耳道にはめ込まれているインイヤーイヤホンの部分がプラグ領域を意味することが理解され、外耳道の外の残りの部分が外側領域として理解される。

その内容が本願明細書中に参照によって援用される、上記の米国特許出願公開第２００６／０１３３６３１号明細書（特許文献１）は、インイヤーイヤホンに少なくとも２つのトランスデューサを提供することに至った理由を、非常に明瞭に記載し、またトランスデューサによって生成された音響が、どのように鼓膜に面するイヤホン内の開口に導かれると推測されるかについての考察を説明している。すでにそのとき従来技術の一部分であったインイヤーイヤホンもまた、この文献に記載される。配置もまた記載され、別個の音響チャネルにおけるよりもおそらくよいコインシデンス（ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）を達成するために、その配置は、プラグの近くの領域、従って、イヤホンの最も前の端部の近くの領域に音響混合チャンバを有する。

上記出願公開の著者は、個々のトランスデューサの音響チャネルが、イヤホンの端部に別々に導かれ、３つのトランスデューサが提供される場合に、２つが共通の音響チャネルにおいて伝送するが、残りが他の２つの音響チャネルから厳密に分離される。

上記出願公開において従来技術を記載する図と、さらに上記出願公開において発明を説明する図との両方から、少なくとも２つのトランスデューサおよび管線（これらを介して音響が導かれる）のために、構成要素のすべての小形化にもかかわらず、スペース要件が存在することは明らかであり、このことは、そのようなインイヤーイヤホンがなお、良好な部分が耳の内部ではなく、耳の前に置かれるという事実をもたらし、この事実は、装着の快適性と見た目の両方に対して望ましくない。

概してインイヤーイヤホンは、一方では補聴器として用いられ、他方では音楽、電話での会話、無線通信、ラジオ番組などを聴くために、特に、その環境が音響にさらされるべきでないか、またはさらされ得ないときか、あるいは周囲の騒音がかなり大きい場合に用いられる。

その内容が本願明細書中に参照によって援用される、米国特許第５，７３７，４３６号明細書（特許文献２）は、音楽などを聴くためのシステムを記載する。そのシステムは、眼鏡などに搭載され、プラグに深く挿入される管によって耳プラグと接続される小型化されたスピーカーを用いる。高い周波数の音響は、管を介してユーザの耳にあまりよく導かれない。従って、少なくとも１つの圧電ベースで作動する高音拡声器が、管の端部の近くの周囲（図５）か、耳プラグの近くかまたはすでにその内（図４）か、あるいは管の近くであるが耳プラグ自身の内（図３）のいずれかで搭載される。音響的に透過であるプラグの材料およびデバイスの断片化に起因して、構成、および高音拡声器と管との間の空間的関係は重要でないが、高音拡声器が管の内でも、管の前でもないということにとどまらなければならない。

原則的に、外耳道の平均の容積は、約１２５０ｍｍ^３（１．２５０ｃｍ^３に対応する）であることが仮定され得る（例えば、その内容が本願明細書中に参照によって援用される、非特許文献１の図１２を参照されたい）。デバイスが外耳道へと約１０ｍｍ延在する場合には、約６９０ｍｍ^３の残りの容積が、デバイスの「前に」残される。従来技術に従う２ウェイシステムにおいて、前部の容積を１２５ｍｍ^３とみなし得、当然、これらの値は平均値として見られなければならず、実際には個人ごとに異なり、考慮されるデバイスの対応する詳細な設計は、これらの値からの偏りを含んでいる。しかし、前部の容積の任意の低減が有意である。なぜなら、そのために共振周波数が増大し、このためヒアリング品質が改善されるからであり、それゆえ、インイヤーイヤホンの外耳道への導入の深さの任意の拡大は改良を必要とする。

米国特許出願公開第２００６／０１３３６３１号明細書米国特許第５，７３７，４３６号明細書

Ｍ．Ｒ．ＳｔｉｎｓｏｎおよびＢ．Ｗ．Ｌａｗｔｏｎ、「ＪＡＳＡａｒｔｉｃｌｅ」、１９８９年

本発明の目的は、上述された欠点を回避して、かつ、その容積および／または前部の容積が有意に低減される、上述された種類のインイヤーイヤホンを考案することである。

これらの目的は、本発明に従って、第１のトランスデューサ、好適には、バランスドアーマチュア（ＢＡ）トランスデューサまたは圧電トランスデューサが、イヤホンのプラグ領域において提供され、第２のトランスデューサ、好適には、ダイナミックトランスデューサの音響チャネル内に置かれることによって達成される。この方法において、前部の容積が有意に低減されるだけでなく、外耳道に対する２つのトランスデューサの達成することが難しいコインシデンスも達成される。

音響チャネルの節減と、トランスデューサをもう一方のトランスデューサの音響チャネル内に位置決めすることとをともなう、本発明に従った配置を介して、内部の前部の容積は、約４０ｍｍ^３まで低減される。前部の容積の全体は、約８１５ｍｍ^３から約７１３ｍｍ^３に低減され、これは、従来技術に対して有意な改善を表している。

本発明のさらなる発展において、第１のトランスデューサ、好適には、ＢＡトランスデューサは、その音波出口が、第２のトランスデューサ、好適には、ダイナミックトランスデューサの音波出口に隣接するように、すなわち、その音波出口が音響チャネルの端部から離れるように向けられるように、イヤホンに組み込まれる。コインシデンスにおけるさらなる改良が、このことによって達成される。

本発明に従った配置はまた、外耳道におけるイヤホンの緊密な装着の従来の大きな問題が有意に緩和されることと、本発明に従った配置が公知のものよりも漏れに敏感でないので、緊密でない装着によってさえも高い品質が達成されることとの驚くほどの結果をもたらす。圧力を補償する開口が、有意な低音損失なく容易に提供され得る利点は、ダイナミックトランスデューサの使用によってうまく調和する。

例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
少なくとも２つのトランスデューサを有し、プラグ領域（４１０、５１０、６１０、７１０）と、外側領域（４１１、５１１、６１１、７１１）とを有するインイヤーイヤホンであって、
第１のトランスデューサ（４０２、５０２）、好適には、バランスドアーマチュア（ＢＡ）トランスデューサまたは圧電トランスデューサが、該イヤホン（４００、５００、６００、７００）の該プラグ領域（４１０、５１０、６１０、７１０）において提供され、第２のトランスデューサ、好適には、ダイナミックトランスデューサ（２０２、６０２）の音響チャネル（４０３、７０３）内に位置すること
を特徴とする、インイヤーイヤホン。
（項目２）
上記第１のトランスデューサ（５０２）の音響出口（５０４）は、上記第２のトランスデューサ（２０２、６０２）に面することを特徴とする、項目１に記載のインイヤーイヤホン。
（項目３）
上記第２のトランスデューサ、好適には、ダイナミックトランスデューサ（２０２、６０２）が、上記インイヤーイヤホンの外側領域（４１１、５１１、６１１、７１１）に位置することを特徴とする、項目１または２のうちの１項に記載のインイヤーイヤホン。
（項目４）
上記音響チャネル（７０３）が、角度がつけられているか、または折り曲げられることを特徴とする、項目１〜３のうちの１項に記載のインイヤーイヤホン。
（項目５）
上記第１のトランスデューサ（４０２、５０２）が、上記イヤホン（４００、５００、６００、７００）の音響開口（４１２）に隣接して置かれることを特徴とする、項目１〜４のうちの１項に記載のインイヤーイヤホン。
（項目６）
少なくとも上記第１のトランスデューサ（４０２、５０２）が、随意に提供される第３のトランスデューサまたは追加のトランスデューサの音響チャネル内に配置されることを特徴とする、項目１〜５のうちの１項に記載のインイヤーイヤホン。

（摘要）
本発明は、少なくとも２つのトランスデューサを有し、プラグ領域（４１０、５１０、６１０、７１０）と、外側領域（４１１、５１１、６１１、７１１）とを有するインイヤーイヤホンに関する。

本発明は、第１のトランスデューサ、好適には、ＢＡトランスデューサ（４０２、５０２）または圧電トランスデューサが、イヤホン（４００、５００、６００、７００）のプラグ領域（４１０、５１０、６１０、７１０）において提供され、第２のトランスデューサ、好適には、ダイナミックトランスデューサ（２０２、６０２）および随意に追加のトランスデューサの音響チャネル（４０３、７０３）内に位置することを特徴とする。

図１〜図３は、従来技術に従う従来のインイヤーイヤホンを示す。図１〜図３は、従来技術に従う従来のインイヤーイヤホンを示す。図１〜図３は、従来技術に従う従来のインイヤーイヤホンを示す。図４は、本発明に従うインイヤーイヤホンを単に概略的に示す。図５〜図７は、本発明に従う変形を示す。図５〜図７は、本発明に従う変形を示す。図５〜図７は、本発明に従う変形を示す。図８は、図４のトランスデューサの平面図を示す。図９は、等価回路に基づくイヤホン特性と前部の容積の変化との比較を示す。

本発明は、図面を使って以下でさらに説明される。

図１は、従来技術に従うインイヤーイヤホン１００を示す。インイヤーイヤホン１００は、ハウジング１０１と、装着される場合に外耳道に置かれるイヤークッション１０２と、２つのＢＡトランスデューサ１０３、１０４とを有する。２つのＢＡトランスデューサは、周波数分割器ネットワーク１０７によって、所与の周波数を有する信号に対してさらされ、音響チャネル１０５（トランスデューサ１０３）および音響チャネル１０６（トランスデューサ１０４）を介してそれらの音波を放射する。それらの音響チャネルは、本質的に互いに並行に、外耳道の方向に進む。データおよびエネルギーのインイヤーイヤホン１００への供給は、リードスルー１０８によってケーブルを介してもたらされる。

図１に類似して、図２は、従来技術に従うインイヤーイヤホン２００を示す。インイヤーイヤホン２００はまた、ハウジング１０１と、イヤークッション１０２とを有するが、対応する音響チャネル２０３をもつ、ＢＡトランスデューサ１０４を１つのみ有する。第２のトランスデューサは、対応する音響チャネル２０１をもつ、ダイナミックトランスデューサ２０２である。同様に従来技術に従うこの例において、トランスデューサは、周波数分割器ネットワーク１０７によって、所与の周波数を有する信号に対してさらされる。音響チャネル２０１、２０３は、図１におけるように、本質的に互いに並行に、外耳道の方向に進む。データおよびエネルギーのインイヤーイヤホン２００への供給は、ここでまたリードスルー１０８によってケーブルを介してもたらされる。

図３は、音響チャネル１０６、２０１を有する図２の従来技術の変形を示す。音響チャネル１０６、２０１は、他方と１つになって放出し、共通の端部チャネル３０１としてイヤークッション１０２の領域へと導かれる。参照番号および構成要素が、他のすべての点で図２のようであり、従ってさらなる説明を必要としない。

図４は、本発明に従うインイヤーイヤホン４００を、図１から図３に類似する図において示し、同じ参照番号が、同じ構成要素か、または同様な構成要素に対してここでまた用いられる。

装着されている間、外耳道に位置するプラグ領域４１０、およびイヤホン４００の外側領域４１１は、図４で波括弧によって示され、それらは、窪みによって互いに分離されるが、分離される必要がないことは明らかである。窪みまたは実際には中間の部分のサイズおよび形状は、図７に従う変形が考慮される場合には、イヤホンの設計に依存するだけであり、これらの名称の使用は、まさにプラグ領域４１０と外側領域４１１との区別のような、説明および特許請求の範囲における、イヤホン内の構成要素のより容易な局在化に単に役立ち、それにより、装着者または装着者の外耳道へのさらなる参照は必要ではない。当業者に周知のこれらの領域のさらなる実施形態のために、従来技術が参照される。

イヤホン４００は、ＢＡトランスデューサ４０２とイヤークッション１０２とを有し、従って外耳道において、それらの「後ろ」にダイナミックトランスデューサ２０２が提供され、その音響チャネル４０３内にＢＡトランスデューサ４０２が置かれ、その結果、ＢＡトランスデューサ４０２の音響チャネルもまた、音響チャネル４０３によって形成される。幾何学的な小形化は、図の比較からまさに明らかである。２つのトランスデューサの素晴らしいコインシデンスも同様に明らかであり、ＢＡトランスデューサの実際の音響出口４０５が、ダイナミックトランスデューサの音響出口４０３に置かれる（図８も参照）。ダイナミックトランスデューサの「前方に」置かれ、シール４０４（これを介して周波数分割器ネットワークからの制御線がＢＡトランスデューサに導かれる）によって密封される空洞全体が音響チャネルになる。

イヤホン４００の音響開口４１２が、プラグ領域で提供され、それにより、イヤホンの使用の間、音響開口４１２は、意図されたように装着者の鼓膜に面する。ＢＡトランスデューサ４０２は好適には、この音響開口４１２のすぐ隣に置かれる。

図５は、図４のイヤホン４００に本質的に対応する変形５００を示すが、図５において、ＢＡトランスデューサ５０２は、「反転されて」、すなわち、実際の音響出口５０４をダイナミックトランスデューサ２０２に向ける状態で搭載される。この方法において、２つのトランスデューサ２０２、５０２の音響経路は、実質的に同じ長さであり、それはコインシデンスをさらに改善し、その結果、多くの場合に品質を改善する。

図６は、２つのＢＡトランスデューサを有する変形を示す。当然、トランスデューサ４０２の音響出口５０４はまた、ここでトランスデューサ６０２に向けられ得、それにより、２つの音響出口４０４、６０４は、互いに隣に位置する。

図７は、イヤホン７００の特に人間工学的な形状を示し、それは、本発明による利点を提供する。すなわち、ダイナミックトランスデューサ２０２は、ＢＡトランスデューサ４０２の軸７１２（それは、イヤークッション１０２の軸でもある）に対して斜めに配置されて、共通の音響チャネル７０３は、角度をつけて設計されるか、または元々折り曲げられ得る。多くの場合に、このことが、本発明に従うトランスデューサの配置によって、装着する快適性を増大させ、再生品質を低減させない。当然、トランスデューサ４０２の音響出口５０４はまた、トランスデューサ２０２にここで向けられ得、それにより、コインシデンスが改善される。

図８は、図４の矢印ＶＩＩＩの方向における平面図を示し、そこで、音響チャネル４０３、４０５のコインシデンスは明らかであり、ＢＡトランスデューサ４０２は、音響チャネル４０３と、その周囲にわたってハウジング４０１が延在するイヤークッション１０２との中に配置され、ＢＡトランスデューサ４０２はまた、イヤークッションの中心の凹部の領域で見ることができる。

図９は、測定のために用いられる人工耳に放射された音圧を最後に示す。０．１ｃｍ^３、０．４ｃｍ^３、０．７ｃｍ^３および０．９ｃｍ^３の前部の容積に対応する４つの曲線が、１００Ｈｚと２０ｋＨｚとの間の周波数に対して対数尺度でプロットされる。共振周波数において形成する曲線の極大点が、前部の容積が小さくなると、高い周波数にシフトされることが容易に明らかとなる。

本発明は、描かれ、記述された実施例に限定されないが、さまざまな方法で修正され得る。個々の構成要素の他の組み合わせ、特に、説明されたトランスデューサ以外のトランスデューサの組み合わせが可能であり、特に、相対的な寸法は、示された寸法と異なるように選択され得、追加のトランスデューサが提供され得、その他のトランスデューサの音響チャネルにおける本発明に従うトランスデューサの配置を例示する目的で、単に概略的に示された音響チャネルの形状は、広い限界にわたって自由に選択され得るなどである。第３のトランスデューサが提供される場合に、少なくとも第１のトランスデューサ、および随意に第２のトランスデューサもまたこの場合において、第３のトランスデューサの音響チャネル内に配置されることがまた好ましい場合には、その音響チャネルは、他の方法で導かれ得る。

周波数分割器ネットワークが、それぞれの図面に示されたけれども、これは必要ではなく、トランスデューサはまた、単に直列とともに並列に接続され得る。本発明は、わずかな影響を与えるだけのこれらの事項を一般的に対処し、インイヤーイヤホンにおけるいくつかのトランスデューサの幾何学的配置に集中する。

コインシデンスをさらに改善するために、本発明の好適な実施形態において、すべての３種類のトランスデューサは、これらのトランスデューサが、インイヤーイヤホンのプラグ領域の第１のトランスデューサとして配置される場合に、対応する第２のトランスデューサに面する特殊な音響出口の開口を有するように設計され得る。

本発明に対する応用の可能性を増大させるすべての製造技術と同様に、従来技術においてインイヤーイヤホンに対して用いられるすべての材料が、本発明に従ったインイヤーイヤホンに対する材料として用いられ得る。

１０７周波数分割器ネットワーク
１０８リードスルー
４００イヤホン
４０１ハウジング
４０２バランスドアーマチュア（ＢＡ）トランスデューサ
４０３音響チャネル
４０４シール
４０５音響出口
４１０プラグ領域
４１１外側領域
４１２音響開口
２０２ダイナミックトランスデューサ

Claims

少なくとも２つのトランスデューサを有し、プラグ領域（４１０、５１０、６１０、７１０）と、外側領域（４１１、５１１、６１１、７１１）とを有するインイヤーイヤホンであって、
第１のトランスデューサ（４０２、５０２）、好適には、バランスドアーマチュア（ＢＡ）トランスデューサまたは圧電トランスデューサが、該イヤホン（４００、５００、６００、７００）の該プラグ領域（４１０、５１０、６１０、７１０）において提供され、第２のトランスデューサ、好適には、ダイナミックトランスデューサ（２０２、６０２）の音響チャネル（４０３、７０３）内に位置し、該第２のトランスデューサ、好適には、ダイナミックトランスデューサ（２０２、６０２）が、該インイヤーイヤホンの該外側領域（４１１、５１１、６１１、７１１）に位置し、該第２のトランスデューサ（２０２、６０２）が、該音響チャネル（４０３、７０３）に対してシール（４０４）によって密閉され、制御線が、該シール（４０４）を介して、該音響チャネル（４０３、７０３）内で、該第１のトランスデューサ（４０２、５０２）へと導かれることを特徴とする、インイヤーイヤホン。
前記第１のトランスデューサ（５０２）の音響出口（５０４）は、前記第２のトランスデューサ（２０２、６０２）に面することを特徴とする、請求項１に記載のインイヤーイヤホン。
前記音響チャネル（７０３）が、角度がつけられているか、または折り曲げられることを特徴とする、請求項１〜２のうちの１項に記載のインイヤーイヤホン。
前記第１のトランスデューサ（４０２、５０２）が、前記イヤホン（４００、５００、６００、７００）の音響開口（４１２）に隣接して置かれることを特徴とする、請求項１〜３のうちの１項に記載のインイヤーイヤホン。
少なくとも前記第１のトランスデューサ（４０２、５０２）が、随意に提供される第３のトランスデューサまたは追加のトランスデューサの音響チャネル内に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のうちの１項に記載のインイヤーイヤホン。