JP6459000B2 - 前方定位可能な受話器 - Google Patents

Description

本発明は前方定位可能な受話器に関し、特に、耳掛け型イヤホン、ヘッドホンなどに好適なものである。

ヘッドホン全般において前方定位した聴音が可能なヘッドホンは、下記特許文献１及び特許文献２に示すものが知られている。
すなわち、特許文献１に記載のヘッドホンは、前方音専用の発音体（スピーカ）と後方音専用のスピーカを一つのハウジング内に備え、前方音専用スピーカの音波放射軸が耳珠方向から耳甲介腔の方向に向くように前方音専用スピーカ配置し、かつ、後方音専用スピーカの音波放射軸が耳輪方向から耳甲介腔の方向に向くように後方音専用スピーカ配置することにより、前方音を前方定位し、後方音を後方定位して聴音可能にしたものである。

また、特許文献２に記載のヘッドホンは、スピーカの前面に設けられた保護部材に対してスピーカの振動板を傾けて設置し、かつ、保護部材に設けられた音導口の開口面積を振動板の面積よりも小さくしたものである。
特許文献２に記載のヘッドホンが前方定位する理由は、特許文献２の段落００１４の記載によれば、「鼓膜に対する振動板の角度が傾いていることにより、聴覚神経の脳幹の上オリーブ副核で、左右の音の信号が交差するとき、左右の音波パルス信号がわずかな位相差を持つ。」からであり、保護部材に設けられた音導口の開口面積を振動板の面積よりも小さくすることと前方定位の因果関係については明らかにされていない。

特開２００５−１１７５９４号公報 実開平６−５８６９４

しかしながら、特許文献１のヘッドホンは、前方音専用のスピーカと後方音専用のスピーカを独立して設けなければならず、また、音源も前方音と後方音を別々に用意する必要があり、コスト高は避けられなかった。さらに、使用するスピーカーの口径を大きくすると耳介全体に音波を放射することとなり、前方音と後方音を明確に分けることができなくなるという問題があった。

また、特許文献２に記載のヘッドホンは、スピーカの前面に設けられた開口部を有する保護部材に対してスピーカの振動板を傾けて設置する必要があり、振動板が保護部材と平行に設置されている既存のヘッドホンに前方定位支援装着具であるアダプタ等を付加することによって前方定位を実現することはできなかった。
本発明は、上述のような問題点に鑑み為されたものであり、簡単な構造で前方定位を実現したヘッドホンを提供するとともに、既存のヘッドホンに装着することによって前方定位を実現可能な前方定位支援装着具を提供することを目的とする。なお、この発明は、ヘッドホンに限らず、イヤホン等の他の受話器にも適用可能なものである。

上記目的を達成するために、本発明は、音波を放射する発音体と、該発音体を収納するハウジングの上面部に音波放射孔を備えた受話器であって、該受話器を人間の耳介に装着した状態において、上記音波を主として上記耳介の耳甲介腔の対輪側領域に到達させるとともに上記音波を上記耳介の耳甲介腔の耳珠側領域に到達させないようにするための反射部材を、上記上面部の周の鼻側縁の一部に沿ってそこから所定の角度で耳輪方向に向けて斜めに立ち上げたことを特徴とする。

上記構成による受話器によれば前方定位した聴音が可能となる。

音波放射軸の概念を説明するための図である。 人間の耳介の構造を示す図である。 前方定位の仕組みを説明するための図である。 本発明に係る受話器の第１実施形態の概略を示す図である。 受話器を装着した場合の受話器と耳介の位置関係を示す図である。 本発明に係る受話器の実施例であるヘッドホンの斜視図である。 ヘッドホンの断面図及び斜視図（拡大図）を示すものである。 本発明に係る受話器の第２実施形態の概略を示す図である。 本発明に係る受話器の第２実施形態の各種実施例を示す図である。 本発明に係る受話器の第２実施形態の変形例の概略を示す図である。 本発明に係る受話器の前方定位支援装着具を耳介に装着した状態を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る前方定位可能な受話器について説明する。その前に、まず、本発明者が経験的に知得した前方定位のメカニズムについて説明するため、基本となる事項について説明する。
図１は、音波放射軸の概念を説明するための図であり、音の電気信号を音波に変換する発音体１０（例えばスピーカー等）の中心と、発生した音波の進行方向での音波の中心とを結ぶ軸を音波放射軸１１と称し、矢印は音波の進む方向を示している。

図２は、人間の耳介の構造を示す図であり、図２（Ａ）は各部の名称を示すものであり、図２（Ｂ）は、その中でも、特に、人間が前方音か後方音かを聞き分けるのに重要な役割を果たす受音領域である耳甲介腔の領域について説明するための図である。
いま、耳甲介腔のうち、耳珠２０１に近い領域２０３を「Ｒ領域」、対輪２０２に近い領域２０４を「Ｆ領域」と呼ぶものとする。また、参照符号２０５で示すのは、耳珠の隆起が始まる箇所（以下「耳珠起始部」という。）である。
本発明者は、Ｒ領域２０３が後方音を集音する領域であり、Ｆ領域２０４が前方音を集音する領域であることをこれまでの経験により知得し、かつ、実験によって確認した。

図３は、前方定位の仕組みを説明するための図である。すなわち、本発明者は、発音体を使用して前方定位を実現するには、図３に示すように、Ｆ領域２０４を標的として、発音体３０１の音波放射軸１１をこれに向けて音波を放射すれば、前方定位した聴音が可能となることを実験により確認した。
しかし、図３で示すように、Ｒ領域２０３は耳珠２０１の後ろに位置するため、耳珠周辺からの音波の回り込みの影響を受けやすい。

このため、前方定位を目的として発音体３０１の音波放射軸１１をＦ領域２０４に向けて音波を放射しても、音波は標的とするＦ領域２０４の近傍組織での乱反射や回り込みにより、Ｆ領域以外の耳介領域へも音波が到達してしまい、これが前方定位明確化の妨げとなっていることが判明した。これらの意図していない領域からの音波あるいは反射音波が鼓膜へ到達してしまうと、目的とする前方定位に必要な音波情報以外の不要な音波（到来方向）情報となって、この音波が鼓膜へ入力されてしまうこととなり、この結果による副作用効果として目的とする定位すべき音情報処理が崩される結果、目的とする前方定位が不明確となる。
したがって、発音体３０１から放射された音波が標的とするＦ領域以外の領域（例えばＲ領域）に行かないようにすれば、クリアーな前方定位された聴音が可能となる。

図４は、本発明に係る受話器の第１実施形態の概略を示す図である。すなわち、本発明に係る受話器は、音波を放射する発音体３０１と、発音体３０１を収納するハウジング３０２と、ハウジングの上面部３０３に図示しない音波放射孔（放音孔）を備えている。
さらに、受話器を人間の耳介に装着した状態において、上面部３０３の周の鼻側縁の一部に沿ってそこから所定の角度θで耳輪方向（後頭部側）に向けて斜めに立ち上げた所定の長さを持つ反射部材３０４を備えている。なお、参照符号３０５で示すのは受話器のイヤーパッドである。

反射部材３０４の作用により、図の発音体３０１から放射された音波のうち、図の上面部３０３の左側から放射される音波３０６は、反射部材３０４によりＲ領域に進行するのを妨げられると共に、反射することにより方向を変えられえてＦ領域方向に進行するため、Ｆ領域における集音効果をさらに高めることができる。その結果、前方定位した聴音が可能となる。
なお、所定の角度θは、イヤーパッド３０５の高さをｘ、反射部材３０４が覆う上面部３０３の水平方向の領域をｙとすると、ｔａｎθ＝ｘ／ｙとなる。ｙは上面部３０３の半径以上が好ましい。反射部材の長さは、イヤーパッド３０５の高さを超えない範囲で長い方が好ましい。Ｒ領域への放射を遮断する効果が高いからである。

図５は、受話器を装着した場合の受話器と耳介の位置関係を示す図である。図５において符号２０３で示す領域はＲ領域であり、符号２０４で示す領域はＦ領域である。符号３０５で示すのは、受話器のイヤーパッドである。受話器を装着した状態において、発音体３０１から放射された音波が反射部材３０４によってＲ領域２０３に到達するのを妨げられるとともに、反射部材３０４によって反射された音波がＦ領域２０４に到達し、外耳道に入る様子を示している。もし、反射部材３０４が無ければ、発音体３０１から放射された音波はＲ領域２０３に到達することになり、前方定位が不明確となる。
なお、反射部材３０４は、耳珠起始部２０５から耳珠頂点２０１までの途中まででも良く、更に耳珠頂点を超えて最大で対輪２０２の稜線に達しない範囲で備えても良い。

図６は、本発明に係る受話器の実施例であるヘッドホンの斜視図である。従来のヘッドホンと異なるのは、放音孔の一部を覆う反射部材３０４が鼻側に設けられている点である。
図７は、図６のヘッドホンにおけるＸ−Ｙ断面図（（Ａ）、（Ｃ））及び受話器部分の拡大した斜視図（Ｂ）である。
図７（Ａ）に示すように、ヘッドホンのスピーカ３０１を収納するハウジング３０２の上面部３０３に放音孔が設けられ、そこを通過した音波が反射部材３０４によって遮断あるいは反射され、図の左側（後頭部側）の開口部から放射されることにより、耳甲介腔のＦ領域２０４に到達し易くなり、その結果として前方定位した聴音が可能となる。

図７（Ｂ）はヘッドホンの受話器部分を拡大した斜視図である。これは、反射部材３０４の実際の形状を分かり易くするために示したものである。反射部材３０４は、上面部３０３の周の鼻側縁の一部に沿ってそこから所定の角度θで斜め上方に傘状に立ち上がっている。
また、図７（Ｃ）は図７（Ａ）における反射部材３０４の断面が曲線状の場合を示したものである。すなわち、（Ｃ）図の場合の反射部材３０４は、ドームを二等分したような形状である。

図８は、本発明に係る受話器の第２実施形態の概略を示す図である。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態では、反射部材３０４を用いて、Ｒ領域への音波放射を遮断するとともに、その音波を反射させてＦ領域方向へ導くように構成したのに対し、第２実施形態では、Ｒ領域への音波放射を遮断するために、遮音部材４０１をほぼイヤーパッド３０５と同じ高さの位置に配置して上面部３０３を覆い、かつ、遮音部材４０１の右側（後頭部側）の一部に音波が通過する開口部４０２を設けたことである。これにより、Ｒ領域への音波到達を防止するとともに、Ｆ領域への音波到達が可能となる。その結果、前方定位した聴音が可能となる。
なお、遮音部材４０１をほぼイヤーパッド３０５と同じ高さの位置に配置したのは、そのようにすれば耳珠２０１が遮音部材４０１に当接しやすくなり、音波の耳珠裏側への回り込みによるＲ領域への音波到達を効果的に防止できるからである。

図９は、本発明に係る受話器の第２実施形態の各種実施例を示す図（（Ａ）〜（Ｄ））である。図９（Ａ）〜（Ｄ）の基本的な構成は同じであり、異なるのは開口部４０２の形状のみである。なお、図９（Ａ）〜（Ｄ）は右耳用の受話器を上面方向から見た図である。
基本的な構成を図９（Ａ）に基づいて説明する。参照符号４０１で示すのは遮音部材であり、その中心（１点鎖線）より右側（後頭部側）に開口部４０２ａが設けられている。遮音部材４０１の周りをイヤーパッド３０５が囲んでいる。

また、開口部４０２ａは、耳介に装着した状態において、耳介の対輪の稜線の左側（鼻側）に位置するように配置される。開口部４０２ａは対輪の稜線に近ければ近いほど好ましい。
遮音部材４０１の材料は、音を吸収する材料であって、かつ、耳珠に密着して隙間を無くすことができるようなものが好ましい。
開口部４０２の形状は、４０２ａが略円形、４０２ｂが略楕円形、４０２ｃが多数の放音孔の集合体、４０２ｄが略円弧形である。以上の４つは例であり、これらには限定されず、この他にも様々な形状が考えられる。

図１０は、本発明に係る受話器の第２実施形態の変形例の概略を示す図である。この変形例は、図８に示す第２実施形態の遮音部材４０１とイヤーパッド３０５を一体として構成したものである。
すなわち、イヤーパッド３０５を上面部３０３をすべて覆うように拡張し、イヤーパッド３０５の一部（後頭部側）に開口部５０１を設けたものである。開口部５０１の位置は、耳介に装着した状態において、耳介の対輪の稜線の左側（鼻側）に位置するように配置される。このように構成しても、スピーカ３０１から放射された音波は、Ｆ領域に到達しやすくなる。

＜前方定位支援装着具＞
上述の遮音部材は、受話器と切り離して受話器から独立して使用することができる。
例えば、既存の受話器（ヘッドホン、耳掛け型イヤホン等）と組み合わせて使用することにより、前方定位する聴音を可能とする前方定位支援装着具として利用することが可能である。
すなわち、前方定位支援装着具を耳珠近傍を覆うように装着することにより、Ｒ領域への音波到達及び耳珠裏側への音波の回り込みを防止することにより、発音体３０１から放射された音波がＦ領域へ到達する確率が高まり、結果として、前方定位した聴音が可能となる。

図１１は、本発明に係る受話器の前方定位支援装着具を耳介に装着した状態を示す図である。図において、参照符号６０１で示すのは、受話器から放射された音波を耳介の耳甲介腔の耳珠側領域（Ｒ領域）に到達させないように遮音するための略長方形の遮音部材であり、参照符号６０２で示すのは、遮音部材６０１を耳介に装着するためのハンガー部材である。

また、遮音部材６０１の短辺の長さＬは、人間の耳珠起始部２０５を通る鉛直線と耳珠頂点を通る鉛直線との距離（Ｗ_１）よりも長く、かつ、耳珠起始部２０５を通る鉛直線と対輪２０２を通る鉛直線との距離（Ｗ_２）よりも短かければよい。
以上のように構成した前方定位支援装着具を耳介に装着した上で、既存のヘッドホン等の受話器を装着すれば、受話器から放射された音波は、耳甲介のＦ領域２０４に到達しやすくなり、前方定位した聴音が可能になる。

１０：発音体、１１：音波放射軸、２０１：耳珠、２０２：対輪、２０３：Ｒ領域、２０４：Ｆ領域、２０５：耳珠起始部、３０１：発音体（スピーカ）、３０２：ハウジング、３０３：上面部、３０４：反射部材、３０５：イヤーパッド、４０１：遮音部材、４０２：開口部、５０１：開口部、６０１：遮音部材、６０２：ハンガー部材

Claims (4)

1. 音波を放射する発音体と、該発音体を収納するハウジングの上面部に音波放射孔を備えた受話器であって、
   該受話器を人間の耳介に装着した状態において、前記音波を主として前記耳介の耳甲介腔の対輪側領域に到達させるとともに前記音波を前記耳介の耳甲介腔の耳珠側領域に到達させないようにするための反射部材を、前記上面部の周の鼻側縁の一部に沿ってそこから所定の角度で耳輪方向に向けて斜めに立ち上げたことを特徴とする受話器。
2. 音波を放射する発音体と、該発音体を収納するハウジングの上面部に音波放射孔を備えた受話器であって、
   該受話器を人間の耳介に装着した状態において、前記音波を主として前記耳介の耳甲介腔の対輪側領域に到達させるとともに前記音波を前記耳介の耳甲介腔の耳珠側領域に到達させないようにするための遮音部材を前記上面部を覆うように配設するとともに、
   前記受話器を人間の耳介に装着した状態において、前記遮音部材の中の前記対輪の稜線が位置する所よりも鼻側の位置に所定の大きさの開口部を設けたことを特徴とする受話器。
3. 前記受話器がヘッドホン又は耳掛け型イヤホンである請求項１又は２に記載の受話器。
4. 音波を放射する発音体と、該発音体を収納するハウジングの上面部に音波放射孔を備えた請求項２に記載の受話器に使用される遮音部材であって、
   前記遮音部材は、前記受話器を人間の耳介に装着した状態において、前記音波を主として前記耳介の耳甲介腔の対輪側領域に到達させるとともに前記音波を前記耳介の耳甲介腔の耳珠側領域に到達させないようにするために前記上面部を覆うように配設されるものであり、
   前記受話器を人間の耳介に装着した状態において、前記遮音部材の中の前記対輪の稜線が位置する所よりも鼻側の位置に所定の大きさの開口部を設けたことを特徴とする遮音部材。