JP6172797B2 - ヘッドホン - Google Patents

Description

この発明は、音漏れが防止できると共に、開放型ヘッドホンの利点を生かすことができる密閉型ヘッドホンと開放型ヘッドホンのそれぞれの特質を備えたヘッドホンに関する。

利用者の外耳を囲んで装着する耳覆い型のヘッドホンには、密閉型ヘッドホンと開放型ヘッドホンとがあり、また前記それぞれのヘッドホンにおいても、背面密閉型と背面開放型が存在する。
前記した密閉型ヘッドホンは、イヤパッドにより利用者の耳の周囲を取り囲み、イヤパッドを利用者の側頭部に密着させることができるので、周囲の人に対して音漏れによる不快感を与えることがなく、またイヤパッドにより外来音（騒音）の侵入を遮断することができる。

そして密閉型ヘッドホンは、楽音を聴取した時、音像の定位が頭の中心に在るよう（頭内定位）に感じる傾向が強い。
さらに密閉型ヘッドホンにおいては、前記したイヤパッド等により密閉された空気室を振動板がドライブする必要があるために、これに利用される振動板としては物理的に丈夫で固い性質の素材により成形する必要があり、音の表現等において難しさがあると言われている。

一方、開放型ヘッドホンは楽音を聴取した時、音像の定位が頭の中心よりも若干外側に広がった感じを与える傾向があると言われており、つまり音の少ない再生案が得られるとも言われている。したがって、開放型ヘッドホンを好むユーザも多い。
しかしながら、開放型ヘッドホンは、ドライバユニットを実質的に耳に近接させた状態で動作させたものと同様であり、周囲への音漏れは密閉型ヘッドホンに比較して遥かに大きなものとなる。

そこで、密閉型ヘッドホンと開放型ヘッドホンの両者の特質を生かし、両者の弱点を補うことができるとしたヘッドホンの提案がなされており、これは特許文献１に開示されている。

特許第３２５２２０５号公報

前記した特許文献１に開示されたヘッドホンは、密閉型のハウジング内に、開放型ヘッドホンを収容した構成であり、外側の密閉型のハウジングが音漏れおよび外部からの騒音を遮断することができるので、利用者はハウジング内の開放型ヘッドホンによる再生音を聴くことができるというものである。
これにより、密閉型ヘッドホンと開放型ヘッドホンの双方の利点を兼ね備えることができると記載されている。

しかしながら、前記した密閉型のハウジングは、取り扱いの容易性やデザイン面なども含めて、極端に大型のものを用いることはできず、密閉型のハウジング内に形成される空気室の容積には限界がある。
この密閉型ハウジング内に形成される空気室の音響スチフネスｓは、次のとおり示すことができる。
ｓ＝ρｃ^２ ／ｖ （ただし、ρ：空気の密度、ｃ：空気の音速、ｖ：空気室の容積）

すなわち、密閉型ハウジング内に形成される空気室の音響スチフネスｓは、空気室の容積ｖに反比例することになり、空気室の容積ｖの制限に伴い、音響スチフネスｓは増大する。したがって、密閉型のハウジングの空気室は本来自由空間であるべき開放型ヘッドホンとは異なるインピーダンスが付加されたことと等価になり、開放型ヘッドホンの特徴である前記した音像の広がり感や、つまり音の少ない再生音の特質が損なわれる。

この発明は、前記した点に着目してなされたものであり、比較的小さな容積の空気室であっても、等価的に大きな空気室と同様に作用する密閉型ハウジングを実現し、この密閉型ハウジング内に開放型ヘッドホンを収容することで、この開放型ヘッドホンの特質を生かすと共に、密閉型ヘッドホンの特質も備えたヘッドホンを提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係るヘッドホンは、利用者の耳を囲み利用者の側頭部に接するリング状のイヤパッドおよびハウジングとにより、前記ハウジング内に密閉された空気室を形成し、前記空気室内に少なくとも背面側が開放されて楽音信号が再生される第１ドライバユニットを備えたヘッドホンであって、前記空気室内には、前記第１ドライバユニットの駆動により発生する前記空気室内の音圧を検出するマイクロホンと、当該マイクロホンによる検出信号に基づいて、前記第１ドライバユニットの駆動による前記空気室内の音圧をキャンセルするように動作する第２ドライバユニットとが配置され、前記第１ドライバユニットの背面にはカバー部材が配置されると共に、前記カバー部材には開口が形成されて、前記第１ドライバユニットの背面は前記開口を介して前記空気室に開放されており、前記第２ドライバユニットは、前記ハウジングにおける空気室の内底部に配置され、前記第１ドライバユニットは、前記ハウジングの開口部側においてバッフル板により取り付けられ、前記第１ドライバユニットの前面側を囲む第２イヤパッドが、前記リング状のイヤパッドの内側に備えられ、前記バッフル板には周方向に沿って複数の音導孔が備えられ、前記リング状のイヤパッドと前記第２イヤパッドとの間の空間部が、前記音導孔を介して前記空気室に連通されており、前記第２ドライバユニットからの音圧は、前記カバー部材に形成された開口を介して第１ドライバユニットの背面に与えられると共に、前記バッフル板に備えられた前記複数の音導孔を介して第２イヤパッドの外側に与えられることを特徴とする。

加えて、前記第２イヤパッドは、外側の前記イヤパッドに比較して、音響抵抗が低い素材により形成されていることが望ましい。
また、前記第１ドライバユニットと前記第２ドライバユニットとは、前記ハウジングの空気室内において前後に同軸状に配置された構成を好適に採用することができる。

この発明に係るヘッドホンによると、利用者の耳を囲み側頭部に接するリング状のイヤパッドおよびハウジングにより、前記ハウジング内に密閉された空気室を形成することができる。そして、前記空気室内に少なくとも背面側が開放されて楽音信号が再生される第１ドライバユニットが収容される。

さらに前記空気室内には、前記第１ドライバユニットの駆動により発生する空気室内の音圧を検出するマイクロホンと、当該マイクロホンによる検出信号に基づいて、前記第１ドライバユニットの駆動による前記空気室内の音圧をキャンセルするように動作する第２ドライバユニットとが配置される。これにより前記第１ドライバユニットによる空気室内の音圧が上昇した場合には、この音圧を第２ドライバユニットの駆動により下げるように動作する。

したがって、前記空気室の体積がたとえ物理的に小さなものであっても、等価的に大きな空気室もしくは自由空間に近い音響スチフネスの低い空間を実現することができる。
それ故、この密閉型ハウジング内に開放型ヘッドホンを収容することで、開放型ヘッドホンの特質を生かすと共に、密閉型ヘッドホンの特質も備えたヘッドホンを提供することが可能となる。

この発明に係るヘッドホンを使用者の側頭部に装着した状態で示した断面図である。

以下、この発明に係るヘッドホンについて図１に基づいて説明する。
このヘッドホンは、一側面が開口され他側面が閉塞されて椀状に形成されたハウジング１と、このハウジング１の開口縁に沿ってリング状のイヤパッド２が装着されることで外郭が構成されている。
そして、前記イヤパッド２は、利用者の耳を囲み、利用者の側頭部に接することで、前記ハウジング１内に密閉された空気室３を形成することができるように構成されている。

前記ハウジング１内の開口部付近には、第１のバッフル板４が形成されており、この第１のバッフル板４の周縁部には、周方向に沿って複数の音導孔４ａが形成されている。
また、前記第１のバッフル板４の中央部には円形状の取付け孔４ｂが形成されて、第１ドライバユニット５が、前記取付け孔４ｂに嵌め込まれた状態で取り付けられ、この第１ドライバユニット５の前面側が使用者の外耳道に向かった姿勢で配置されている。

前記第１ドライバユニット５は、有底筒状のヨーク５ａと、このヨーク５ａ内に配置されたマグネット５ｂとポールピース５ｃとにより、磁気回路を構成しており、この磁気回路を構成するヨーク５ａの外周面には、環状に形成されたフランジ部材５ｄが取り付けられている。このフランジ部材５ｄによって、前記磁気回路が第１バッフル板４の中央部に支持され、前記フランジ部材５ｄの前面側には振動板５ｅが取り付けられている。

そして、振動板の５ｅのセンタードームとサブドームとの境界部分に取り付けられたボイスコイル５ｆが、前記ヨーク５ａとポールピース５ｃとの間に形成された磁気ギャップ内に配置されている。
なお、前記した振動板の５ｅの前面には、振動板の５ｅを覆うように多数の孔が形成されたプロテクタ５ｇが配置され、このプロテクタ５ｇは、前記フランジ部材５ｄの周縁部において取り付けられている。

前記第１のバッフル板４における第１ドライバユニット５の取り付け位置には、第１ドライバユニット５の背面に回り込むようにして、カバー部材６が第１のバッフル板４と一体に形成されており、このカバー部材６の中央部、すなわち第１ドライバユニット５の背面側には、開口６ａが形成されている。これにより、第１ドライバユニット５の背面は開放され、第１ドライバユニット５はハウジング１の空気室３内において、背面開放型のヘッドホンを構成している。

また、前記カバー部材６の形成位置における第１のバッフル板４の前面側には、リング状に成形された第２イヤパッド７が取り付けられており、この実施の形態においては前記第２イヤパッド７は、外側の前記イヤパッド２に比較して、音響抵抗が低い素材により形成されている。

すなわち、外側の前記イヤパッド２は、図には示されていないが、非通気性の素材により形成された被覆体の内部にウレタンもしくは繊維体等の弾性素材が詰め込まれてリング状に形成されており、したがって前記被覆体が大きな音響抵抗を持つので、前記イヤパッド２によって、外来音（騒音）の侵入を効果的に遮断すると共に、外部への音漏れの防止効果を得ることができる。

一方、内側の第２イヤパッド７は、例えば連続気泡を有するウレタン、もしくはこのウレタンを通気性の繊維体で被覆するなどで形成されており、これにより音響抵抗を低く設定したイヤパッドになされている。
そして、図に示す実施の形態においては、前記第２イヤパッド７は前記イヤパッド２の内側に配置されて、利用者の耳の周囲を取り囲み、利用者の側頭部に密着する構成が採用されている。これにより、前記第２イヤパッド７は前記イヤパッド２の内側に同心円状に配置されている。

前記した構成によると、第１ドライバユニット５の背面側は、前記した開口６ａにより空気室３側に開放されており、また第１ドライバユニット５の前面側は、音響抵抗の少ない通気性のある第２イヤパッド７と第１バッフル板４の音導孔４ａを介して前記空気室３側に開放されている。
すなわち、前記第１ドライバユニット５は背面側および前面側も空気室３に開放され、第１ドライバユニット５が、空気室３内において実質的に耳に近接した状態で動作する開放型ヘッドホンを構成している。

なお、図に示した実施の形態においては、第２イヤパッド７は利用者の耳の周囲を取り囲み、前端部が利用者の側頭部に密着する構成が採用されているが、第２イヤパッド７は、これよりも若干径を小さくして第２イヤパッド７の前端部が、利用者の耳殻に当接するようにした開放型ヘッドホンを構成することもできる。

一方、前記ハウジング１の内底部には、第２バッフル板８が形成されており、この第２バッフル板８の中央部には取付け孔８ａが形成され、前記取付け孔８ａを利用して第２ドライバユニット９が、取付け孔８ａに嵌め込まれて取り付けられている。
前記第２ドライバユニット９の前面側は前記空気室３内に向いており、第２ドライバユニット９の背面側はハウジング１の内底部内に第２バッフル板８により形成された後部空気室１０内に向いている。

加えて、前記第１ドライバユニット５と、前記第２ドライバユニット９とは、ハウジング１の空気室３内において前後に同軸状に配置されている。
なお第２ドライバユニット９は、すでに説明した第１ドライバユニットの構成および寸法と同一であり、したがってその詳細な説明は省略する。

前記ハウジング１に形成された空気室３内には、さらに符号１１で示したマイクロホンが配置されている。このマイクロホン１１は、前記した第１ドライバユニット５の駆動により生ずる空気室３内の音圧を検出するものであり、このマイクロホン１１による検出信号は、位相反転等の位相補償ならびに伝達関数等を調整する制御回路１２を介して、パワーアンプ１３に供給され、パワーアンプ１３により前記した第２ドライバユニット９が駆動されるように構成されている。

空気室３内のマイクロホン１１から、制御回路１２およびパワーアンプ１３を介して空気室３内の第２ドライバユニット９を駆動する経路は、前記した第１ドライバユニット５の駆動により発生する空気室３内の音圧をキャンセルするように動作するフィードバック経路を構成している。

すなわち、このフィードバック経路を備えることで、前記第１ドライバユニット５の駆動により空気室３内の音圧が上昇しようとした場合には、この音圧を第２ドライバユニット９の駆動により下げるように動作する。
また逆に、前記第１ドライバユニット５の駆動により空気室３内の音圧が下降しようとした場合には、この音圧を第２ドライバユニット９の駆動により上げるように動作する。 したがって、ハウジング１により形成される前記空気室３内は、前記したフィードバック経路による音圧のキャンセル作用により、等価的に大きな空気室もしくは自由空間と同等の状態になされる。

これにより、空気室３内に収容された第１ドライバユニット５による再生音は、つまり音が少なく音像定位が広がった独自の感覚を得ることが可能な開放型ヘッドホンとしての機能を十分に発揮することができる。
しかも、前記した構成のヘッドホンによると、音漏れの問題を解消し外来音の侵入も遮断することができるなど、密閉型ヘッドホンとしての特質も十分に生かすことができる。

１ ハウジング
２ イヤパッド
３ 空気室
４ 第１バッフル板
４ａ 音導孔
４ｂ 取付け孔
５ 第１ドライバユニット
６ カバー部材
６ａ 開口
７ 第２イヤパッド
８ 第２バッフル板
８ａ 取付け孔
９ 第２ドライバユニット
１０ 後部空気室
１１ マイクロホン
１２ 制御回路
１３ パワーアンプ

Claims (3)

1. 利用者の耳を囲み利用者の側頭部に接するリング状のイヤパッドおよびハウジングとにより、前記ハウジング内に密閉された空気室を形成し、前記空気室内に少なくとも背面側が開放されて楽音信号が再生される第１ドライバユニットを備えたヘッドホンであって、
   前記空気室内には、前記第１ドライバユニットの駆動により発生する前記空気室内の音圧を検出するマイクロホンと、当該マイクロホンによる検出信号に基づいて、前記第１ドライバユニットの駆動による前記空気室内の音圧をキャンセルするように動作する第２ドライバユニットとが配置され、
   前記第１ドライバユニットの背面にはカバー部材が配置されると共に、前記カバー部材には開口が形成されて、前記第１ドライバユニットの背面は前記開口を介して前記空気室に開放されており、
   前記第２ドライバユニットは、前記ハウジングにおける空気室の内底部に配置され、前記第１ドライバユニットは、前記ハウジングの開口部側においてバッフル板により取り付けられ、前記第１ドライバユニットの前面側を囲む第２イヤパッドが、前記リング状のイヤパッドの内側に備えられ、
   前記バッフル板には周方向に沿って複数の音導孔が備えられ、前記リング状のイヤパッドと前記第２イヤパッドとの間の空間部が、前記音導孔を介して前記空気室に連通されており、
   前記第２ドライバユニットからの音圧は、前記カバー部材に形成された開口を介して第１ドライバユニットの背面に与えられると共に、前記バッフル板に備えられた前記複数の音導孔を介して第２イヤパッドの外側に与えられることを特徴とするヘッドホン。
2. 前記第２イヤパッドは、外側の前記イヤパッドに比較して、音響抵抗が低い素材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたヘッドホン。
3. 前記第１ドライバユニットと前記第２ドライバユニットとは、前記ハウジングの空気室内において前後に同軸状に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたヘッドホン。

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