JP5552187B2 - イヤホン装置 - Google Patents

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Description

本発明の技術分野は、音響再生用イヤホン装置に関する。
MP3プレーヤーの出現の結果、音楽を聴取するために耳栓型イヤホンが使用されることが多くなった。従来の耳栓型イヤホンには大きく分けて、(i)外耳道近くの耳甲介に付けるだけのもの、と(ii)外耳道と何らかの形で接触させて音響シールを図るもの、の2種類がある。
前者の種類のイヤホンは、耳に密着させる手段が無く、何より低音域リスポンスが悪いこと、遮音性がほとんど無いこと、耳にしっかりとフィットしない、と言った欠点がある。
後者の種類のイヤホンは、挿入型耳栓として知られることが多く、多かれ少なかれ外耳道内に突出させると共に何らかの可撓性要素を用いて外耳道と接触させることにより、外耳道に対してシールを形成するものである。この種のイヤホンでは、近接型の耳栓に較べると、低音域リスポンスおよび遮断性が改善され、よりしっかりとフィットするようになるが、実際にはシール効果が理想にはるかに及ばず、低音域性能、遮断性、フィット感、着用感の損失につながっている。
深みのある低音域リスポンスを再生するためには、耳栓のスピーカーと外耳道との間の空気漏れを最小限にするように、耳栓が外耳道を効果的にシールする必要がある。耳栓と外耳道との間に有意の空気漏れが存在すると、鼓膜における周波数応答が低音域リスポンスの下降を示し、漏れが大きいほど、高い周波数で低音域リスポンスの下降が始まる。挿入型耳栓のシールは、通常の場合、外耳道または外耳道の入口に適合する何らかの可撓性クッション手段を用いることで達成される。低音域リスポンスもこのクッションの音響インピーダンスの影響を受ける。インピーダンスが低すぎると、低音域リスポンスも低くなる。
挿入型の耳栓を用いることで経験される低音域リスポンスの問題を補償しようとする試みは、これまでのところ概ね失敗に終わっている。例えば、耳栓を駆動する増幅器の前に適当な等化フィルタを使用することで低音域リスポンスの低下を補償しようとすると、過負荷の問題を招く怖れがある。空気漏れは耳栓駆動部が動作する音響インピーダンスを低下させるため、一定レベルの低音出力を維持するには、駆動部をより協力に駆動して変位量を大きくする必要があると共に、増幅器はそれに比例してより大きな出力を生む必要がある。これらはいずれも、耳栓からの歪みを大きくし、最大出力レベル能力を低下させる要因となる。駆動力を増大するための要件は、可動コイル駆動部を用いた場合困難であるが、小型の平衡電機子駆動部を用いる耳栓の場合は特に難しくなる。このような駆動部は一般に低周波数における音響体積速度能力がはるかに低いためである。
外耳道に対するシールの品質または特性は、耳栓の遮音特性にも影響する場合がある。シール性が良いほど、空気漏れが少なくなり、特に低周波数での遮音性が高まる。挿入型の耳栓を装着するのは、外的雑音を遮断する能力が重要であり、それによって飛行機や公共輸送機関等、相当の環境雑音が存在する場所でも安全な音量レベルで聴取できるようにするような環境の場合が多い。シール性が低いと、特に低周波数において耳栓が外的雑音を遮断する能力が大きく損なわれ、音量を挙げて低周波数を聴き易くしようとすると、例えば再生レベルが損なわれたり歪みが大きくなるなどの問題につながる恐れがある。
空気漏れを最小限にする能力に加え、シールを実現するために使用されるクッションの音響インピーダンスも重要である。クッションが軽すぎたり脆弱な場合、音響インピーダンスが低くなり、音漏れを無くす効果とは関係なく、外的雑音に対するバリアとしての働きが弱くなる。
エティモティックリサーチ・インコーポレイテッド(Etymotic Research, Inc.)製造のER4S(登録商標)イヤホンのような先行技術の耳栓においては、下記2つの手段のいずれか一方でシールを実現するのが普通である。1つめの手段は図1に示したもので、耳栓ハウジングの出力ポートに取り付けられた3段式「きのこ型」チップから成る。ハウジングとチップとの間で密封性が維持され、理想的にはこれらの間で音漏れが生じない構成となっている。きのこ型チップを外耳道に挿入すると、きのこ型キャップの1つまたはそれ以上が外耳道壁と接触してシールを形成する。人によって外耳道の大きさが異なるため、いろいろなサイズのイヤチップが用意されており、ユーザは感触や実際に音を聴くなどして、どれが最も適当なチップかを決定する必要がある。しかしながら、適切なシールを得るためには、チップを外耳道の奥深く挿入しなければならず、不快に感じる場合があり、実際には多くのユーザが完全なシールの利得を十分には享受していない。また、深く挿入することで、外耳道を掃除する際に除去できない耳垢がチップに付着することも多い。
さらに、良好なシールが得られても、このような耳栓には別の欠点があり、それは外的雑音を遮断するシールの能力が限られていることに関連する。きのこ型チップのキャップは、外耳道に挿入する時に容易に変形するように非常に薄いシリコーンゴムで形成される。しかしながら、この可撓性は、外的雑音を遮断するクッションの能力としては不利に働くものである。図3のグラフ301は、きのこ型キャップを用いた一例としての耳栓を実際の耳に入れた場合の音響減衰を示している(後述する発泡体キャップの減衰と対比)。これらのグラフから分かるように、高周波数減衰は周波数の増加と共に良くなっていくのではなく、数百ヘルツ以上で横ばいになる。
別の方法として、雑音の多い環境での保護に使用する耳栓に似た、復元の遅いポリウレタンフォームから成るクッションを用いる方法がある。このような方法は、きのこ型チップの代替策としてER4(登録商標)イヤホンで提供されており、図2に示したものである。フォームクッションは、外耳道に挿入する前にフォームに皺がよらないように注意深く巻いて圧縮する必要がある。このとき、フォームに皺がよると一旦外耳道に挿入された後では拡張の妨げにもなる。圧縮が終わると、フォームクッションを外耳道のできるだけ奥深くに挿入する。この際にフォームクッションが拡張して外耳道壁と接触し、音響シールを形成する。効果的なシールを実現するためには、フォームがかなり拡張する必要があり、完全に挿入した後では外耳道に圧迫感を感じる場合があり、不快感にも通じ得る。耳垢が付着するという点では、きのこ型キャップと同様の問題もある。
しかしながら、フォームクッションの音響インピーダンスはきのこ型キャップよりかなり高く、高周波数においてより大きな防音効果が得られる。このことは、再び図3の音響減衰グラフ、特にグラフ305を見ると良く分かる。低周波数の減衰はどちらのクッションでも同様であり、どちらのクッションでも適度な低周波数におけるシール効果が獲得されることが示されている。しかし、グラフ305に示されるように、高周波数減衰ではフォームクッションが明らかに優れている。
上で言及した問題点の1つに、良好な封止を得るためには、装着者が正しいサイズのクッションを選択して、それを十分深くまで注意深く挿入しなければならないということがある。ユーザは深くまで挿入すると耳に損傷を与えるのではないかという心配から、クッションを十分に深くまで押し込むのをためらいがちである。この問題は、耳栓に共通するものであり、ユーザはこれの装置から最良の性能を得ることに熟達していないことを示す研究結果がある(非特許文献1参照)。
その他の種類の耳用シールとして、ソニー(株)製造のMDR−NC11ノイズキャンセリング耳栓型ヘッドホンのような耳栓がある。これらの製品はきのこ型チップの変形でキャップを1つだけとしており、やはりいろいろな耳に合わせていろいろなサイズを取りそろえている。このタイプの耳栓は、平衡電機子装置に較べて大きなダイヤフラムを有する可動コイルトランスジューサを使用しているものが一般的であるが、バス周波数の再生に関してはやはり良好なシールを必要とする。チップは複数のキャップの場合と同じ問題を有する。また、耳の奥の方までフィットするように構成されていないため、シール性・遮音性の低さという同じ問題を抱えているが、それが挿入が浅いことでより深刻なものとなっている。
従って、上述のような問題、欠点、短所の1つまたはそれ以上を克服するイヤホン装置を提供できれば有利である。また、外耳道にフィットする耳栓のようなイヤホン装置で、装着者の熟練や注意をそれほど必要とすることなく、例えばシール性の改善、音響インピーダンスのより高いクッション、および/または耳の中での安定性など付加的な利点を提供しながら耳栓の低音域リスポンスを改善するイヤホン装置を提供できればさらに有利である。また、より有効な雑音の遮断、フィット感および性能の一貫性を向上したイヤホン装置を提供できれば有利である。
米国特許第6,921,225号明細書 米国特許第3,724,961号明細書
Elliott H. Berger, "The Naked Truth About NRRs," EAR Hearing Protection Products; 1993; EAR Aearo CompanyがEARLogにおいて再現。
一形態では、圧縮性弾性材料を用いてシールを形成し、手動要素を用いて圧縮性弾性材料の圧縮を制御することにより、挿入式耳栓を外耳道にフィットさせる装置と方法が提供される。
一実施形態では、イヤホン装置は、終端部が音響出力ポートとなっている本体部を有するハウジングと、ハウジングの内部に配設された少なくとも1つの駆動部と、出力ポート付近の本体部の一部を少なくとも部分的に取り囲んでいる圧縮性弾性材料(フォーム球等)と、複数の位置を有する調節部材とを含む。調節部材が第1の位置にあるときに、圧縮性弾性材料は比較的圧縮されていない状態にあるが、調節部材が第2の位置にあるときに、圧縮性弾性材料は比較的圧縮される。調節部材の形式としては、例えば旋回レバー、螺旋カム、押し棒機構等を挙げることができる。ケーシングは1つまたはそれ以上の駆動部を収容する本体部と、それより細く、終端部が音響出力ポートとなっている中空伸長部材(中空ポスト等)とを有することができる。可動キャップはケーシングの一端部に配設し、中空伸長部材がそれを貫通するようにすることができる。フランジは可動キャップの外周の周りに配設し、外耳道領域を取り囲むシールを提供するようにできる。圧縮性弾性材料は中空伸長部材によってグリップし、可動キャップまたはフランジに当接させることができる。調節部材の作動により圧縮性弾性材料を復元させることで幅を狭くまたは伸長させて、装着者の耳に挿入できるようにすると共に、調節部材をさらに作動することにより、圧縮性弾性材料を圧縮して幅を広くまたは拡張させて装着者の外耳道領域と適正なシールを形成するようにすることができる。
ここに記載する各種実施形態によると、挿入式耳栓型のイヤホン装置は、従来のイヤホン装置に較べて装着者の側に熟練や注意を要求されることが少なく、しかも耳に入れた時のシール性の改善、高い音響インピーダンスのクッション、および/またはより安定したフィット感を実現して耳栓の低音域リスポンスを改善するなどの利点を提供する他、より効果的な雑音の遮断性、フィット性および性能の一貫性の改善などを実現する。
その他の実施形態、変形例および改良例などについても以下に記載する。
先行技術のヘッドホン用耳栓の一形式を示す。 別の形式の先行技術のヘッドホン用耳栓を示す。 図1と図2にそれぞれ示した先行技術による耳栓の減衰特性を比較したグラフである。 ここに開示する一実施形態によるイヤホン装置の部分断面図であり、この装置は、外耳道に挿入する前または挿入する際にフォームクッションやその他類似の材料を圧縮するための手動レバーを備えている。 図4Aの手動レバーの動作をより詳細に示した図である。 図4Aの手動レバーの動作をより詳細に示した図である。 別の実施形態によるイヤホン装置の部分断面図であり、この装置は、外耳道に挿入する前または挿入する際にフォームクッションやその他類似の材料を圧縮する回転部材を備えている。 さらに別の実施形態によるイヤホン装置の部分断面図であり、この装置は、外耳道に挿入する前または挿入する際にフォームクッションやその他類似の材料を圧縮するための手動レバーを利用している。 さらに別の実施形態によるイヤホン装置の部分断面図であり、この装置は、外耳道に挿入する前または挿入する際にフォームクッションやその他類似の材料を圧縮させるバネ式ポスト部材を備えている。 さらに別の実施形態によるイヤホン装置の部分断面図であり、この装置は、外耳道に挿入する前または挿入する際にフォームクッションやその他類似の材料を圧縮させるバネ式ポスト部材とロック機構とを備えている。 図4Aのものと類似のイヤホン装置であるが、その長手方向に沿って穴等の貫通部を有して部分的に音透過性となっているポスト状部材を備えている。 図9Aのポスト状部材の穴または貫通部のパターン例を示す図である。
ここに開示する1つまたはそれ以上の実施形態によると、イヤホン装置は1つまたはそれ以上の駆動部を収容するケーシングを有する耳栓ハウジングと、駆動部からの音出力が通る音出力ポートを終端とする中空伸長部材と、出力ポート付近の本体部の一部を少なくとも部分的に取り囲む圧縮性弾性材料(フォーム球等)と、圧縮性弾性材料の形状を制御する調節部材(手動レバー、押し棒、螺旋カム等)とを含む。調節部材を第1の位置まで移動させると、圧縮性弾性材料は比較的圧縮されておらず伸長した状態なので、外耳道へ容易に挿入することができる。調節部材を第2の位置まで移動させると、圧縮性弾性材料が比較的圧縮されて幅が拡がるため、外耳道と緩やかなシールを形成する。ケーシングの一端部に可動キャップを配設し、外耳道領域を取り囲む補助的なシールを形成するように該キャップの周辺部にフランジを設けても良い。中空伸長部材は張り出し形状として圧縮性弾性材料をグリップし、可動キャップおよび/またはフランジに対して該圧縮性弾性材料を引っ張ったり、あるいは可動キャップおよび/またはフランジから離間する方向に押したりできるようにしても良い。そうすることで圧縮性弾性材料を復元して幅を狭める、すなわち伸長させたり、あるいは圧縮して幅を広くする、すなわち拡張させて装着者の外耳道のシールを形成することができる。
イヤホン装置400の一実施形態を示したのが図4である。音響ポート404(耳栓ケーシング401から突出する中空管またはポスト状部材419の先端の開口から成る)を有する耳栓ケーシング401がキャップ403の内部に位置しており、これら全て要素が好ましくは、ナイロンベースのプラスチックのような剛性材料で形成される。耳栓ケーシング401の内部には、先行技術で公知のように、小型電機子駆動部や2つまたはそれ以上の小型平衡電機子駆動部のような駆動部(図示せず)が1つまたはそれ以上設けられており、おそらくは低周波数用の小型動的駆動装置と連結されている。駆動部の音出力は、音響ポート404先端の開口から出てくる。また耳栓ケーシング401に接続された配線またはケーブル430から信号を受信する。好ましくは、キャップ403の外側に可撓性で柔軟なフランジ406を、キャップを被覆しかつシールするように設けるが、実施形態によってはフランジ406を省略する場合もある。フランジ406は外耳道入口にフィットし、好ましくは十分な可撓性をもたせて外耳道入口の輪郭と合致するようにして、快適なフィット感を提供すると共に、少なくとも部分的な音響シールを形成する。耳栓ケーシング401は、偏りカム拡張要素407を有するレバー402が外向きにスライドするに従って、それに補助されてキャップ403内で前後にスライドする。レバー402の曲線を付けた縁部がキャップ403の後側に当接し、レバー402が手動で作動されると、キャップ403はケーシング401に関して前後に移動する。要素407は柔軟なフォーム、バネ、またはその他伸長または拡張可能な材料で形成することができる。
好適な実施形態によると、クッション405が中空ポスト部材404を取り囲んでいる。クッション405は変形可能な材料を、耳栓ケーシング401がキャップ403内の前方に位置している時にその輪郭において比較的細くかつ長くなるように成形したものから成る。耳栓ケーシング401がキャップ403から離間する方向に後方に移動すると、クッション405は前方から後方へと短くなり、それによって比較的長くて薄い形状から比較的短くて厚い形状に変わる。レバー402を用いて耳栓ケーシング401をキャップ403内で前後に移動させる。レバー402は偏りカム構造を有し、2種類の安定位置、すなわち図4Aと図4Cに示す垂直位置と図4Bに示す水平位置をとることができる。
使用時、図4Bに示すように、耳栓を外耳道に挿入する前にレバー402が水平位置にセットされ、クッション405を伸長させる。この動作によりクッション405の断面が十分に小さくなり、外耳道に容易に滑り込ませることが可能になる。レバー402の輪郭は、旋回点418からキャップ403の基部までの距離がレバー402を水平位置にすると短くなるような輪郭とする。その結果、クッション405の圧力がキャップ403を押し下げるに従って、キャップ403は中空ポスト部材404を滑り降りるため、クッション405は伸長して断面形状が細くなる。同時に、耳栓ケーシング401とキャップ403との間の柔軟材料407が圧縮される。フランジ406が外耳道入口の外側に当接してそれ以上入らないところまで十分にクッション405を外耳道に挿入する。クッション405が定位置に来ると、次にレバー402を動かして図4Cに示すような垂直位置にする。この動作によりクッション405が短くなり、外耳道壁に当たるまで外側に拡張する。その後クッション405は外耳道壁を圧接して音響シールを形成する。その一方でクッション405は外耳道をグリップし、レバーの動きによる短縮動作によって柔軟なフランジ406を外耳道入口に向かってさらに前方に引っ張り、耳栓400の全体的なグリップが改善される。
本実施例では、ポスト状部材419の張り出した先端部がクッション405をグリップする働きをしているが、その他の手段(ポスト状部材419のどこかに配置したリング、またはポスト状部材419の側面に沿って設けた小さな鉤状部材、または接着剤)を用いて、キャップ403がポスト状部材419に関して移動する際にクッションが少なくとも部分的にポスト状部材419によって保持されるようにしても良い。よって、クッション405はポスト状部材419の長手方向の任意の地点で保持することができる。
前後の圧縮によってクッションをより大きく外側に拡張させることが可能になる結果、クッション405を従来の耳栓チップほど外耳道の奥深くまで突出させる必要が無くなり、より快適かつ衛生的になる。挿入距離が短くて済むのは、フランジ406の使用によるものでもあり、フランジ406が端部停止装置の働きをしてクッション405の挿入が深くなりすぎるのを防止すると共に、フランジ406とクッション405の間で外耳道入口を圧迫して全体的な保持力を高める働きをする。フランジ406の挿入深さを制限する働きにより、装着者が感じるかもしれないクッション405が深くまで入り過ぎるのではないかという懸念を軽減することができる。また、フランジ406を外耳道入口周辺の形状に変形できるほど柔軟に形成することにより、外耳道外部への副次的な音響シールを形成することもできる。
耳栓のクッション405のフィット性が材料の圧縮状態からの拡張能力のみに拠るものではないため、従来の耳栓に較べて多様な材料を使用することできる。例えば、適当なフォームで皮膜付きまたは皮膜無しのもので形成したり、あるいはシリコーン乳首のようなものにフォーム材を充填または充填しないで形成することができる。これらの材料は従来の耳栓クッションに比較して、安定性、快適性、衛生面等で改善されるように選択することができる。
ユーザによって外耳道の大きさや形状が異なるため、レバー402に調節機構を組み込んで、キャップ403内での耳栓ケーシング401の前後運動の範囲を変更することで、クッション405の最大拡張域を変更するようにしても良い。この調節機構は例えば、「モールグリップ」型ロッキングプライヤにおいて従来から使用されている調整ネジの形とすることができる。
上述の機構は、合目的的に設計された耳栓での使用に限定されるものではなく、既存の耳栓のキャリヤとして作用するように改変して、既存の耳栓にもより優れたフィット感と快適さという利点を与えることができる。
クッション405を拡縮するための機構については、図4A〜4Cに示すものに限定されない。その代替例を詳細に示したのが図5であり、レバー動作の代わりに、回転動作が螺旋カム509と共に用いられて、ケーシング501を前後に移動させるように構成されている。図4Aと同様に図5に示す実施形態の場合も、キャップ503の内部に位置して音響ポート504を備える耳栓ケーシング501を有している。前出の例と同じく、これらの要素も全て例えばナイロンベースのプラスチックのような剛性材料で形成されるのが好ましい。音響ポート504は、図4Aのものと同じく、好ましくは中空ポスト状部材519の先端に配置される。キャップ503は好ましくは可撓性で柔軟なフランジ506を有し、このフランジが好ましくは外耳道入口の輪郭に一致することによって、外耳道入口にフィットし、快適なフィット感と少なくとも部分的な音響シールを提供する。使用時には、ケーシング501の本体部がキャップ503に関して回転されて、図4A〜4Cの実施形態と同様にクッション505を圧縮・復元させる。この例では、ポスト状部材519の張り出した先端部がクッション505をグリップする働きをしているが、その他の手段(ポスト状部材419のどこかに配置したリング、またはポスト状部材419の側面に沿って設けた小さな鉤状部材、または接着剤)を用いて、キャップ503がポスト状部材519に関して移動する際にクッションが少なくとも部分的にポスト状部材519によって保持されるようにしても良い。また、任意のスペーサ508(若しくはネジ付きリング)も示されており、これを使用して、必要であればそれぞれの耳ごとに調節範囲を制限して快適さを最大限にすることもできる。同様のスペーサリングを図4Aに示した実施形態において同じ目的で使用することも可能であり、例えばカムレバー402とキャップ403との間に配置することができる。また、ここに記載する他の実施形態においても使用可能である。
図6はイヤホン装置600の別の実施形態を示す部分断面図であり、このイヤホン装置600は手動作動式レバー602を利用して、フォームクッション605または類似の材料を外耳道に挿入する前または挿入する際に、該フォームクッション605を圧縮するように構成されている。図4Aと同様に、図6に示した実施形態も音響ポート604を備えて細長いキャップ620の中に位置する耳栓ケーシング601を有しており、前述のものと同様にこれら全てが好ましくは、ナイロンベースのプラスチックのような剛性材料で形成される。音響ポート604は、図4Aのものと同様に、好ましくは中空ポスト状部材619、またはその他同様の中空管の先端に配置される。細長いキャップ620は可撓性で柔軟なフランジ606を有しており、このフランジ606が前述のものと同様に外耳道への入口に当接して少なくとも部分的な音響シールを提供する。フォームクッション605はポスト状部材619を少なくとも部分的に取り囲んでいる。バネ625が耳栓ケーシング601の前縁部と細長いキャップ620のフランジ606の後側にある部分との間の空洞に配置されている。
使用時、先に図4Bの例に関して説明したように、耳栓を外耳道に挿入する前に、レバー602を水平位置にセットしてクッション605を伸長させる。レバー602は片持ち式であるため、レバー602の先端が耳栓ケーシング601の後部を前方に押し出すことによりバネ625を圧縮し、ポスト状部材619をフランジ606と細長いキャップ620とに関して前方に押し出す。この動作により、クッション605が断面において小さくなり、外耳道に容易に滑り込ませることが可能になる。同時に、バネ625が圧縮される。クッション605を外耳道の中に十分に挿入して、好ましくはフランジ606が外耳道入口の外側に当接し、それ以上の侵入を防ぐようにするのが好ましい。クッション605が所定位置に来ると、先に図4Cに示した例に関して説明したように、レバー602を水平位置まで移動させる。この動作がバネ625の伸長と相俟って、クッション605を短くすると共に外耳道壁に当たるまで外向きに拡張させる。クッション605は次に外耳道壁に圧接して音響シールを形成する。その一方でクッション605が外耳道を保持することで、レバーの移動による短縮動作が外耳道入口に当接している柔軟なフランジ606をさらに前方に引っ張り、耳栓600の全体的な保持性能を向上させる。
本実施例では、ポスト状部材619の張り出した先端部がクッション605を保持する働きをしているが、前述のように他の手段を用いて、細長いキャップ603が相対的に移動するのに従って、クッション605が少なくとも部分的にポスト状部材619によって保持されるようにしても良い。
図7は、別の実施形態によるイヤホン装置700の部分断面図であり、装置700は外耳道への挿入前または挿入時に、フォームクッションその他の材料の圧縮を制御するバネ式押し棒710を備える。図7に示す実施形態は、音響ポート704を有し、円筒形の外側ケーシング720内に位置する耳栓内側ケーシング701を備えており、前出の例と同様に好ましくはナイロンベースのプラスチックのような剛性材料で形成される。音響ポート704はこれまでの実施形態に関して説明したように、中空ポスト状部材719の先端に配設するのが好ましい。円筒形外側ケーシング720は好ましくは可撓性で柔軟なフランジ706を備え、先の例と同様に、外耳道入口に当接して少なくとも部分的な音響シールを提供する。フォームクッション705は少なくとも部分的にポスト状部材719を取り囲んでいる。耳栓内側ケーシング701の前縁部と円筒形外側ケーシング720のフランジ706の後側の部分との間の空洞部にバネ725が配設されている。イヤホン装置700は、ボールペンと同様のダブルプッシュ機構を含み、1度目に押し棒710を押すと、ポスト状部材719を完全に伸長した状態で耳栓内側ケーシング701が前方位置にロックされ、2回目に押し棒710を押すと、耳栓内側ケーシング701が解放されてポスト状部材719は収縮できるようになる。この目的で使用可能なダブルプッシュ機構の例として、上掲の特許文献1および2が挙げられるが、これらの開示の全てをここに参照して組み入れるものとする。
使用時には、ボールペンと同様に、装着者が押し棒710を耳栓内側ケーシング701に向かって押して、押し棒710を作動させる。この動作によって。図4Bに示した例やその他前述の実施形態と同様に、耳栓内側ケーシング701が前方に押され、クッション705が伸長される。イヤホン装置700は、ボールペンのようなダブルプッシュ機構を備え、1回目に押し棒710を押すことで耳栓内側ケーシング701が前方位置で固定される。同時に、バネ725が圧縮される。この時点でクッション705は十分に細くなっていて外耳道に容易に滑り込ませることができる。これまでと同じように、クッション705を外耳道内に十分に挿入して、好ましくはフランジ706が外耳道入口の外側に当接し、それ以上侵入するのを防ぐようにする。クッション705が定位置まで来ると、装着者は2回目に押し棒710を押してロック機構を解除し、耳栓内側ケーシング701を引っ込ませる。この動作は、バネ725の伸長と相俟って、クッション705を短くすると共に外耳道壁に当たるまで外側に拡張させる。クッション705は次に外耳道壁に圧接して音響シールを形成する。その一方で外耳道をグリップすることにより、レバーの動きによる短縮動作によって柔軟なフランジ406を外耳道入口に向かってさらに前方に引っ張り、耳栓700の全体的なグリップを改善する。
図8は、さらに別の実施形態によるイヤホン装置800を示す部分断面図である。イヤホン装置800は原理上図7のものと概ね同様のバネ式押し機構を備え、外耳道に挿入する前または挿入する際にフォームクッションまたはその他同様の材料の圧縮を制御する構成となっている。図8に示す実施形態は、音響ポート804を備えて円筒形外側ケーシング820の内側に位置する耳栓内側ケーシング801を有しており、これら全てが前出の例と同様に好ましくは、ナイロンベースのプラスチックのような剛性材料で形成される。手動作動式押し棒810が耳栓内側ケーシング801の遠端部から延びている。音響ポート80は、以上の実施形態に関して説明したように、中空ポスト状部材819の先端に設けるのが好ましい。円筒形外側ケーシング820は好ましくは可撓性で柔軟なフランジ806を備えており、フランジ806は上記と同様に外耳道入口に当接して部分的な音響シールを提供する。フォームクッション805がポスト状部材819を少なくとも部分的に取り囲んでいる。耳栓内側ケーシング801の前縁部と円筒形外側ケーシング820のフランジ806の後側の部分との間の空洞部にバネ825が配設されている。
耳栓内側ケーシング801はまた、ケーシング801に取り付けられてケーシング801と並行に移動する嵌め込みピン部材811を備えており、ピン部材811の終端は小さなV字形または鉤形の先端部となっている。ピン部材811はまた、円筒形外側ケーシング820に形成された溝または長穴から突出する垂直伸長部812を有している。円筒形外側ケーシング820はさらに、その内壁のピン部材811近くにピン部材811のV字形または鉤形の先端部の形状と概ね一致するディンプル等のくぼみ部を有しており、これによって耳栓内側ケーシング801を定位置に制御可能に固定する。
使用時、ボールペンと同じように、装着者が押し棒810を押すことで押し棒810が作動されて、図4Bの例に関して、また前出の実施形態に関して説明したように、耳栓内側ケーシング801を前方に押し出すと共にクッション805を伸長させる。イヤホン装置800はボールペンの仕組みと同様に動作し、押し棒810を1回目に押すと、ピン部材811がそのV字形または鉤形の先端がディンプルまたはくぼみ813に係合するまで前方にスライドするため、耳栓内側ケーシング801は前方位置に固定される。同時に、バネ825が圧縮される。この時点で、クッション805は十分に細くなっており、容易に外耳道に滑り込んで、上述の例と同様に、十分に外耳道の奥まで挿入されるため、フランジ806が好ましくは外耳道入口の外側に当接してそれ以上の進入を防止する。クッション805が定位置に来ると、装着者はピン部材811の伸長部812を押し下げて、ピン部材811の先端をディンプルまたはくぼみ813から解放し、耳栓内側ケーシング801を引き込ませる。この動作により、バネ825の伸長に伴って、クッション805が短くなると共に外耳道壁に当たるまで外側に拡張する。クッション805は外耳道壁に当接して音響シー昭島ルを形成する。その一方で、クッション805が外耳道をグリップして、レバーの動きによる短縮動作で柔軟なフランジ806を外耳道入口に対してさらに前方に引っ張って、耳栓800の全体的なグリップを向上する。
図7または図8の何れかの例では、ポスト状部材719または819の張り出した先端部がクッション70または805をグリップする働きをしているが、前述の様なその他の手段を用いてクッションが円筒形の外側ケーシングに関して移動する際に少なくとも部分的にポスト状部材によって保持されるようにしても良い。
実施形態によっては、円筒形の中空ポスト状部材をその他の形状または形式としても良い。例えば、全体的に先細りの形状または漏斗状、すなわちキャップ付近で広く、音響出力ポートに向かって細くなる形状としても良い。また、音響出力ポートの形状は、中空ポスト状部材(断面上の視点からキャップの方を見た形状)と同様に、正方形、長方形、楕円形、長円形等とすることができる。同様に、各種実施形態に関する説明を、柔軟なフランジを外耳道壁に当接させることにより端部の停止を行うものとしているが、実施形態によってはこのフランジを省略しても良い。
さらに、実施形態によっては、中空ポスト状部材をその長さの一部に沿って少なくとも部分的に音透過性とすることができる。例えば、図9Aは図4Aのものと同様のイヤホン装置900を示す図であるが、このイヤホン装置900は、その長手方向に沿って穴または同様の貫通部941を設けて部分的に音透過性としたポスト状部材919を備えている。穴または貫通部941は、円形でも細長くても良く、円形または卵形の穴から細い溝穴まで何れの形状としても良い。穴または貫通部941のパターンは規則的に繰り返すパターンでも、不規則的なパターンでも良い。穴のパターンの一例を示したのが図9Bである。穴または貫通部941は、クッション905内に同様に設けられた穴と整合させるのが好ましく、クッション905もまたその外周940において少なくとも部分的に音透過性となっている。このような構成によって、外耳道内への結合に関する制限が少なくなり、しかも外的雑音に対する外耳道のシール効果が得られる。
他の実施形態では、球根状のクッションを圧縮・復元するために異なる機構を用いることにより、以上に記載した例と同様に、ぴったりとフィットさせながら耳に挿入できるようにすることができる。例えば、1対の相対するレバー部材(ダブルクリップや洗濯ばさみと同様の機構)を手動で作動、すなわち押し合わせることによって、小型の歯車またはカムを旋回させ、耳栓ケーシングをキャップまたは外側ケーシングに関して移動させてフォームクッションを圧縮すると共に、フォームクッションを復元させたいときにはこれらのレバー部材を解放するように構成することができる。同様に、バネの付勢力を有する注射器状の機構を用いてクッションの圧縮と復元を制御するようにしても良い。
他の実施形態では、圧縮性弾性材料を変形可能なメンブレンとし、上述のように調節部材を移動させることを目的として選択的に形を変える(拡張または縮小する)ようにしても良い。このメンブレンは、例えば薄いシリコーンゴム、ラテックス等で形成することができ、必要に応じて補強したりパッドを施しても良い。メンブレン型のイヤホン装置においては、突出しているステムまたは中空管の伸縮によって、フォームのようなバルク材を圧縮するのではなく、膜状球体を変形させることによってその形状を拡張または圧縮する。メンブレンは、その固有のコンプライアンスによって、拡張形状または圧縮形状と所望の形状に成形される。調節部材の作用が、変形可能な膜の材料を少なくとも部分的に圧縮する働きをすることにより、固有のコンプライアンスによるメンブレンの形状に影響を及ぼす。
以上、本発明の様々な実施形態について、音楽を聴くためのイヤホンとして概略的説明を行ってきたが、当然ながら本発明は音楽の再生に限定されるものではなく、補聴器等、その他の分野においても応用できるものである。
ここに記載した各種実施形態により提供されるイヤホン装置は、装着者の外耳道とのフィット性の向上、快適性の向上、音質向上のためのシール性の向上と言った便益および利点の1つまたはそれ以上を有し、しかもそれを使用の簡単な手動機構によって実現する。このようなイヤホン装置は、構成が比較的単純かつ簡単であるため製造コストが安価であり、上に挙げた以外の便益および利点も提供し得るものである。
以上、本発明の好適な実施形態について記載して来たが、本発明の概念と範囲の中で多くの変形が可能である。このような変形については、当業者であれば本明細書と図面から明らかとなるであろう。従って、本発明は請求の範囲に示す精神と範囲にのみ限定されるものである。
[参考]
本出願は、米国特許仮出願番号第60/984,367号(2007年10月31日出願)の優先権を主張するものであり、その全文が本明細書に参考として組み込まれる。

Claims (19)

  1. 少なくとも1つの駆動部を内部に収容すると共に、終端部が音響出力ポートとなっている剛性を持つ中空管を備えた第1のケーシングと、
    前記第1のケーシングの外部に配設され、前記中空管がその開口部を通過するように構成されている可動キャップまたは外側ケーシングと、
    前記中空管の外部を少なくとも部分的に取り囲んで、該中空管によりグリップされている圧縮性弾性材料と、
    を含んで成るイヤホン装置であって、
    前記第1のケーシングに連結され、前記可動キャップまたは外側ケーシングを介して前記圧縮性弾性材料とは分離しており、手動操作に応じて前記可動キャップまたは外側ケーシングを移動させる手動作動式部位をさらに有し、
    前記可動キャップまたは外側ケーシングが前記中空管に関して相対運動することによって圧縮性弾性材料が圧縮または復元されるように構成されており、前記可動キャップまたは外側ケーシングが前記中空管の音響出力ポートに関して前方に移動して圧縮性弾性材料を圧接するに従って該圧縮性弾性材料が徐々に圧迫され、前記可動キャップまたは外側ケーシングが音響出力ポートから離間する方向に移動するに従って圧縮性弾性材料が徐々に解放されるように構成されて成る、イヤホン装置。
  2. 前記圧縮性弾性材料がフォームまたはゴム球から成る請求項1に記載のイヤホン装置。
  3. 前記中空管が圧縮性弾性材料をグリップするための張り出した先端部を備える請求項1に記載のイヤホン装置。
  4. 前記可動キャップまたは外側ケーシングが前記第1のケーシングとスライド可能に係合している請求項1に記載のイヤホン装置。
  5. 前記手動作動式部位として、手動で作動可能なレバーをさらに含んで成る請求項4に記載のイヤホン装置。
  6. 前記レバーは、前記可動キャップまたは外側ケーシングと当接するように成形された輪郭を有しており、
    前記レバーの第1の位置への移動時に、前記可動キャップまたは外側ケーシングは、前記音響出力ポートからさらに離間する方向に移動して圧縮性弾性材料を復元させる一方、
    レバーの第2の位置への移動時に、前記可動キャップまたは外側ケーシングは、音響ポートに向かって接近し、前記中空管にグリップされたままである圧縮性弾性材料を圧縮する力を提供する請求項5に記載のイヤホン装置。
  7. 前記第1のケーシングの外表面と前記可動キャップまたは外側ケーシングの内表面との間に配設されたバネをさらに含んで成り、
    前記レバーは、旋回点を中心とする片持ち式であり、
    レバーが第1の位置に移動すると、レバーの一端が前記第1のケーシングを前記可動キャップまたは外側ケーシングに関して前方に押圧することにより、音響出力ポートを前記第1のケーシングからさらに離間する方向に移動させると共に圧縮性弾性材料を復元させる一方、
    レバーが第2の位置に移動すると、バネが前記第1のケーシングを前記可動キャップまたは外側ケーシングからさらに離間する方向に押圧することにより、音響ポートを前記第1のケーシングに接近する方向に移動させると共に圧縮性弾性材料を圧縮させる請求項5に記載のイヤホン装置。
  8. 前記手動作動式部位として、前記第1のケーシングの前記中空管に関する位置を調節するための螺旋カムをさらに有する請求項1に記載のイヤホン装置。
  9. 前記手動作動式部位として、前記中空管に関する前記第1のケーシングの位置を調節するための手動で作動可能な押し棒をさらに含んで成る請求項1に記載のイヤホン装置。
  10. 前記押し棒が第1の位置にあるときに、前記第1のケーシングが前記可動キャップまたは外側ケーシングの内表面に向かって押され、それによって圧縮性弾性材料が復元すると共にバネが圧縮され、
    前記押し棒が第2の位置にあるときに、バネが前記第1のケーシングを前記可動キャップまたは外側ケーシングの内表面から離間させる方向に押し、それによって圧縮性弾性材料が圧縮される請求項9に記載のイヤホン装置。
  11. 前記圧縮性弾性材料が装着者の耳と直接接触して配置され、前記可動キャップまたは外側ケーシングが音響出力ポートから離間する方向に移動して圧縮性弾性材料を復元させる際に該圧縮性弾性材料が元の形状に戻るように構成されて成る請求項1に記載のイヤホン装置。
  12. 前記少なくとも1つの駆動部が前記第1のケーシングの中に配設されており、前記中空管が前記第1のケーシングより細く構成されている請求項1に記載のイヤホン装置。
  13. 前記可動キャップまたは外側ケーシングの外周の周りに配設された可撓性フランジをさらに含んで成り、前記可撓性フランジを貫通して前記中空管が突出しており、前記圧縮性弾性材料が前記可撓性フランジに当接し、前記可撓性フランジが装着者の外耳道領域にシールを提供している請求項1に記載のイヤホン装置。
  14. 前記手動作動式部位の第1の位置への配置により、前記圧縮性弾性材料は、復元されると共に前記中空管の軸に沿って伸長される一方、
    前記手動作動式部位の第2の位置への配置により、前記圧縮性弾性材料は、前記可動キャップまたは外側ケーシングに向かって圧縮されると共に前記剛性中空管の軸に対して垂直な方向に拡げられる請求項1に記載のイヤホン装置。
  15. 前記可動キャップまたは外側ケーシングの後側と前記第1のケーシングの表面との間に配設されているバネをさらに含む請求項1に記載のイヤホン装置。
  16. 前記可動キャップまたは外側ケーシングの内表面と前記第1のケーシングの外表面との間で前記中空管の周りに配設されているバネをさらに含んで成る請求項1に記載のイヤホン装置。
  17. 前記圧縮性弾性材料が、装着者の耳と直接接触する音響フォームまたはゴム球から成る請求項1に記載のイヤホン装置。
  18. 前記少なくとも1つの駆動部が2つまたはそれ以上の小型平衡電機子駆動部から成る請求項1に記載のイヤホン装置。
  19. 前記手動作動式部位は、前記第1のケーシングと単一部材として一体に構成されている請求項1に記載のイヤホン装置。
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