JP6149636B2 - イヤホン - Google Patents

Description

本発明は、イヤーピース及びそれを備えたイヤホンに係る。

スピーカユニットを収容した本体部，本体部から突出して形成された筒状の音筒部，及び音筒部に着脱自在に装着されたイヤーピースを備えたイヤホンが、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されたイヤホンは、いわゆるカナル型などと称され、イヤーピースを外耳道内に挿入し本体部を耳介の内側に装着して使用するものである。
この使用状態で、スピーカユニットの出力音声は、音筒部内を通りイヤーピース先端の音孔から外耳道内に放出される。

特開２０１３−０２１５９１号公報

カナル型イヤホンは、使用状態において、スピーカユニットの振動板に対する外耳道側の空間（以下、前方空間と称する）が実質的に密閉空間となる。
この前方空間は、詳しくは、振動板と、音筒部及びイヤーピースの内面と、外耳道の内壁と、鼓膜とで囲まれた細長い空間となる。

一方、スピーカユニットの振動板に対する外耳道とは反対側の空間（以下、後方空間と称する）も実質的に密閉空間となる。
この後方空間は、本体部の内面などに囲まれた空間である。
後方空間を形成する本体部の外形サイズは、耳介の内側に装着できる程度で小さいものであるから、容積は前方空間に比べて極めて小さい。
すなわち、カナル型イヤホンは、使用状態において、振動板の前方空間の容積と後方空間との容積に顕著な差が生じるのが一般的である。

スピーカユニットの駆動では、振動板が前方に移動したときに、前方空間は圧縮され正圧となり、後方空間は拡張されて負圧になる。
また、振動板が後方に移動したときに、前方空間は拡張されて負圧になり、後方空間は圧縮されて正圧になる。
カナル型イヤホンは、後方空間の容積が前方空間の容積よりも顕著に小さいことから、この繰り返しの振動において、後方空間の圧縮比は前方空間の圧縮比より顕著に大きくなる。

そのため、振動板が振動する際に前方空間側から受ける力と後方空間側から受ける力とがアンバランスとなっており、二つの力の間に大きな差が生じる。具体的には、後方空間側から受ける力の方がはるかに大きい。
振動板に付与されるこの前方側からの力と後方側からの力との顕著な差は、振動板及びスピーカユニットに対する負荷となり得て、振動における可動部に疲労による不具合が発生する可能性がある。
すなわち、イヤホンに対し、寿命を短くする影響を与える可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、振動板が振動する際に前方空間側から受ける力と後方空間側から受ける力とのアンバランスを抑制して長寿命化が図れるイヤ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、本発明は次の構成を有する。
１） 振動板を有するスピーカユニットと、
前記スピーカユニットを収容する本体部と、
前記本体部から筒状に突出する音筒部と、
前記音筒部に着脱自在に装着されたイヤーピースと、
を備え、
前記イヤーピースは、
前記本体部側に開口する孔を有して筒状とされた基部と、
前記基部の前記本体部とは反対側の部位に接続され前記本体部側に向け前記基部を外側から覆うよう傘状に延出した傘状部と、
前記孔の前記本体部側に設けられてイヤホンの音筒部と係合する係合部と、
前記孔を塞ぐ底として前記反対側の部位の最先端よりも前記係合部側に形成された膜部と、
を有し、
前記膜部により塞がれた前記振動板の前方側の空間の容積をＱｆとし、
前記本体部内における前記振動板の後方側の空間の容積をＱｂとしたときのＱｆ／Ｑｂの値は、
前記膜部が前記反対側の部位の最先端にあるときよりも１に近いことを特徴とするイヤホンである。

本発明によれば、振動板が振動する際に前方空間側から受ける力と後方空間側から受ける力とのアンバランスが抑制されて長寿命化が図れる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るイヤーピースを備えたイヤホンの実施例であるイヤホン５１を説明するための斜視図である。 イヤホン５１を説明するための図１におけるＳ１−Ｓ１位置での断面図である。 イヤホン５１の使用状態を説明するための模式的断面図である。 イヤホン５１と従来のイヤホンとにおける前方空間の容積の違いを説明するための模式図である。 イヤホン５１に装着されるイヤーピース３の変形例を説明するための断面図である。

本発明の実施の形態に係るイヤーピース及びそれを備えたイヤホンを、好ましい実施例及び変形例により図１〜図５を参照して説明する。
以下の説明において、上下前後左右の各方向を図１の矢印の方向に規定している。この方向は、イヤホンの使用状態の姿勢における方向等とは関係がなく、理解容易のため便宜的に規定したものである。

（実施例）
まず、図１及び図２を参照して実施例のイヤホン５１の構成について説明する。
イヤホン５１は、スピーカユニットＳＰと、スピーカユニットＳＰを内部に収容した本体部１と、本体部１から筒状に突出する音筒部２と、音筒部２に着脱自在に取り付けられたイヤーピース３と、一端側がスピーカユニットＳＰに接続されて他端側が本体部１から外部に引き出されたコードＣと、本体部から延出し、引き出されるコードＣを柔軟に保護するブッシング４と、を有している。

本体部１は、前ハウジング１ａと後ハウジング１ｂとが組み合わされて形成されている。後ハウジング１ｂの後方端部には、オーナメント１ｃが取り付けられている。各部材は接着や溶着により互いに一体化されている。

振動板ＳＰａを有するスピーカユニットＳＰは、前ハウジング１ａに形成されたリブ１ａ１に取り付けられて本体部１の内部に収容されている。
スピーカユニットＳＰの後面ＳＰｂには一対の端子ＳＰｃが設けられており、コードＣの一端側が接続されている。コードＣは、ブッシング４に包まれて本体部１の内部から外部に引き出されている。コードＣには、本体部１内において、抜け防止のための結び玉が設けられていてもよい。

前ハウジング１ａ，後ハウジング１ｂ，及びオーナメント１ｃは、樹脂で形成されている。ブッシング４は、エラストマ又はゴムで形成されている。

この構成において、スピーカユニットＳＰの後方側には、振動板ＳＰａと、前ハウジング１ａ，後ハウジング１ｂ，及びオーナメント１ｃの内面などで囲まれて実質的に密閉された後方空間Ｖｂが形成されている。

前ハウジング１ａには、前方に筒状に突出する音筒部２が形成されている。音筒部２には、前ハウジング１ａ内の空間Ｖ１と連通する貫通孔２ａが形成されている。空間Ｖ１は、前ハウジング１ａ内におけるスピーカユニットＳＰの放音面ＳＰｄ側に形成される空間である。
貫通孔２ａにより、柱状（例えば円柱状や楕円柱状）の空間Ｖ２が形成されている。
振動板ＳＰａの振動により生じた音声は、空間Ｖ１及び空間Ｖ２を経て、貫通孔２ａの先端から外部に放出される。

音筒部２の外周面２ｂには、周溝２ｃが形成されている。

音筒部２には、着脱自在にイヤーピース３が装着される。イヤーピース３は、エラストマやゴムにより柔軟性を有して形成される。ゴムの例は、シリコーンゴムである。
イヤーピース３は、筒状の基部３ａと、基部３ａの前端部３ａ１（他端部）側に接続し、後端部３ａ２（一端部）側に向け基部３ａを外側から覆うように海月の傘状に延出した傘状部３ｂと、を有している。
基部３ａの後端部３ａ２側（本体部１側）は開放され、内方に突出する内リブ部３ｃが形成されている。また、基部３ａの前端部３ａ１側（本体部１の反対側）は、膜部３ｄにより塞がれている。
すなわち、基部３ａは膜部３ｄを底壁とする有底孔３ａ４を有している。
膜部３ｄは、イヤーピース３における他の部位よりも十分に薄い膜とされている。膜部３ｄの厚さは、特に、傘状部３ｂよりも薄いと好適である。例えば、０．０５〜０．１０ｍｍ程度である。
膜部３ｄの厚さは、次に示される関係に基づいて設定することができる。
膜部３ｄの厚さは、搭載するスピーカユニットＳＰの振動板ＳＰａの径が大きい程、厚くしてよい。
膜部３ｄの厚さは、イヤホン５１の仕様として設定する出力音圧レベルが大きい程、厚くしてよい。
膜部３ｄの厚さは、膜部３ｄと鼓膜との間の経路長（外耳道の形状に沿った音声伝搬距離）と、膜部３ｄと振動板ＳＰａとの間の距離と、の比が小さいほど、厚くしてよい。

イヤーピース３は、柔軟性を有しているので、音筒部２に対して変形させながら脱着させる。音筒部２への装着状態で、内リブ部３ｃが係合部として音筒部２の周溝２ｃに係合する。

イヤーピース３を音筒部２に装着した状態で、振動板ＳＰａの前方空間Ｖｆは、実質的に密閉される。
すなわち、前方空間Ｖｆは、振動板ＳＰａ，スピーカユニットＳＰのユニットケースＳＰｅ，前ハウジング１ａの内面１ａ２，音筒部２の貫通孔２ａの内周面２ａ１，及び音筒部２の前端面２ｄ，イヤーピース３の基部３ａの内面３ａ３，及び膜部３ｄに囲まれて形成されている。

スピーカユニットＳＰの振動板ＳＰａが振動すると、密閉された前方空間Ｖｆ内の空気を介して膜部３ｄに振動が伝達される。膜部３ｄはイヤーピース３の他の部位に比べて十分薄いため、僅かな空気振動でも振動する。この膜部３ｄの振動により、膜部３ｄの外側の外耳道Ｅ内の空気が振動し、音声として鼓膜に到達する。
使用状態で、膜部３ｄは、振動板ＳＰａよりも鼓膜に近い位置にある。そのため、スピーカユニットＳＰは、出力が大きいものでなくても、音量の不足が生じ難い。

上述の構造を有するイヤーピース３を装着したイヤホン５１は、従来のイヤホンと比較して、使用状態における振動板ＳＰａの前方空間Ｖｆの容積が大幅に小さくなっている。
これについて、模式図である図３及び図４を参照して説明する。

図３は、イヤホン５１を外耳道Ｅに挿入した使用状態を示す模式図である。
図４（ａ）は、実施例のイヤーピース３を備えたイヤホン５１の使用状態（図３に相当）を説明する図であり、図４（ｂ）は、膜部３ｄを有していない従来のイヤーピースを備えたイヤホン５１Ａの使用状態を説明する図である。

図３に示されるように、イヤホン５１の使用状態において、イヤーピース３は概ね外耳道Ｅ内に没している。この状態で、振動板ＳＰａは、外耳道Ｅの外部にあり、膜部３ｄは、外耳道Ｅ内の比較的出口に近い位置にある。
従来のイヤホン５１Ａの使用状態において、その振動板ＳＰａＡは、イヤホン５１の振動板ＳＰａと同じ位置にあるが、膜部３ｄは存在しない。
従って、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、従来のイヤホン５１Ａでは、前方空間ＶｆＡは、振動板ＳＰａＡから鼓膜Ｅ１迄の空間（クロスハッチ付き）となるのに対して、イヤーピース３及びそれを備えたイヤホン５１では、振動板ＳＰａの前方空間Ｖｆは、振動板ＳＰａから膜部３ｄ迄の狭い空間（クロスハッチ付き）となる。

そのため、イヤホン５１において、振動板ＳＰａの前方空間Ｖｆの容積Ｑｆと後方空間Ｖｂの容積Ｑｂとの比率（Ｑｆ／Ｑｂ）は、従来のイヤホン５１Ａの前方空間ＶｆＡと後方空間ＶｂＡとの比率（ＱｆＡ／ＱｂＡ）よりも小さくなる。そして、振動時に振動板ＳＰａに付与される前方側からの力と後方側からの力とのアンバランスの度合いも小さくなる。
従って、振動板ＳＰａに付与される負荷が低減し、振動での可動部に疲労による不具合が発生する可能性が小さく、イヤホン５１は長寿命となる。

前方空間Ｖｆと後方空間Ｖｂとは、高精度に容積を合わせる場合は、同じ容積、すなわち、Ｑｆ／Ｑｂ＝１となるように設計するのが望ましい。
前方空間Ｖｆの容積Ｑｆと後方空間Ｖｂの容積Ｑｂとを同じにすることで、振動する振動板ＳＰａに加わる前方空間側からの力と後方空間側からの力とのアンバランスに起因する負荷が最小（実質的にゼロ）となり、長寿命化に望ましい。

上述したイヤーピース３及びそれを備えたイヤホン５１は、特に、使用者の聴覚補助のために外部の音を増幅した音声を出力するいわゆる集音器用のイヤホン、或いは外部の騒音をキャンセルした音声を出力するいわゆるノイズキャンセルタイプ用のイヤホンに好適である。
これらの用途のイヤホンは、振動板ＳＰａの振動時間が、一般の音楽鑑賞用のイヤホンよりもはるかに長いので、長期間使用するためにイヤホン自体が長寿命であることが特に望まれる。
従って、振動板ＳＰａに付与される負荷が少なく長寿命なイヤホン５１は好適である。

イヤーピース３及びそれを備えたイヤホン５１は、イヤーピース３に膜部３ｄを備えていることから、従来、イヤーピースの先端に開口していた音孔が存在しない。
これにより、外部から塵埃や耳垢などの異物が音孔内に侵入しない。
また、膜部３ｄがイヤーピース３の最前端（前端部３ａ１の最先端）に設けられているので、先端に凹凸がない。
これにより、異物がイヤーピース３の前端部分に付着しにくく、仮に異物が付着しても、除去し易くなっている。

本発明の実施例は、上述した構成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。

イヤーピース３において膜部３ｄを設ける位置は、イヤーピース３の最前端に限定されない。前方空間Ｖｆの容積Ｑｆと後方空間Ｖｂの容積Ｑｂとの比率が１（Ｑｆ／Ｑｂ＝１）となる、或いは、その比率が１にできるだけ近くなる位置であれば、有底孔３ａ４の任意の位置に設けてよい。例えば、図５に示されるように、内リブ部３ｃ側に寄せて設けてもよい。

膜部３ｄは、完全に通気を遮断するものでなくてもよい。膜部３ｄが塞ぐ有底孔３ａ４の流路面積に対して、無視できる程度の通気孔が形成されていてもよい。
膜部３ｄは、有底孔３ａ４を、実質的に通気を遮断するよう塞ぐ膜であればよい。

１ 本体部
１ａ 前ハウジング、 １ａ１ リブ、 １ａ２ 内面
１ｂ 後ハウジング、 １ｃ オーナメント
２ 音筒部
２ａ 貫通孔、 ２ｂ 外周面、 ２ｃ 周溝、 ２ｄ 前端面
３ イヤーピース
３ａ 基部、 ３ａ１ 前端部（他端部）、 ３ａ２ 後端部（一端部）
３ａ３ 内面、 ３ａ４ 有底孔、 ３ｂ 傘状部、 ３ｃ 内リブ部
３ｄ 膜部
４ ブッシング
５１ イヤホン
Ｃ コード
Ｅ 外耳道、 Ｅ１ 鼓膜
Ｑｂ，Ｑｆ 容積
ＳＰ スピーカユニット
ＳＰａ 振動板、 ＳＰｂ 後面、 ＳＰｃ 端子、 ＳＰｄ 放音面
Ｖ１，Ｖ２ 空間、 Ｖｆ 前方空間、 Ｖｂ 後方空間

Claims (1)

1. 振動板を有するスピーカユニットと、
   前記スピーカユニットを収容する本体部と、
   前記本体部から筒状に突出する音筒部と、
   前記音筒部に着脱自在に装着されたイヤーピースと、
   を備え、
   前記イヤーピースは、
   前記本体部側に開口する孔を有して筒状とされた基部と、
   前記基部の前記本体部とは反対側の部位に接続され前記本体部側に向け前記基部を外側から覆うよう傘状に延出した傘状部と、
   前記孔の前記本体部側に設けられてイヤホンの音筒部と係合する係合部と、
   前記孔を塞ぐ底として前記反対側の部位の最先端よりも前記係合部側に形成された膜部と、
   を有し、
   前記膜部により塞がれた前記振動板の前方側の空間の容積をＱｆとし、
   前記本体部内における前記振動板の後方側の空間の容積をＱｂとしたときのＱｆ／Ｑｂの値は、
   前記膜部が前記反対側の部位の最先端にあるときよりも１に近いことを特徴とするイヤホン。

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