WO2012144040A1 - イヤホン - Google Patents

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真祐 小沼
中村　徹
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パイオニア株式会社
東北パイオニア株式会社
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    • H04R9/06—Loudspeakers
    • H04R9/066—Loudspeakers using the principle of inertia

Definitions

  • the present invention relates to an earphone.
  • the earphone as described in the following Patent Document 1 includes a unit having a sound conduit and an ear tip attached to the sound conduit of the unit, and is used in a state where the ear tip is inserted into a user's ear canal. is there.
  • the speaker unit of the earphone is held by the ear chip inserted into the ear canal, so the speaker unit must be downsized in order to hold the speaker unit with an appropriate holding force.
  • a small speaker unit has a problem that it is difficult to obtain necessary low-frequency vibrations, and a good sound quality cannot be obtained in the low-frequency range when reproducing a music source including the low-frequency range.
  • the eartips provided in the conventional insertion type earphones are mainly focused on the adhesion to the inner surface of the ear canal (the ear canal), so the compliance in the direction along the ear canal is small, and the eartip itself vibrates and is effective.
  • the eartip itself vibrates and is effective.
  • the present invention is an example of a problem to deal with such a problem.
  • even earphones with a relatively small speaker unit held in the ear hole can be reproduced in the low frequency range, so that even a small earphone can reproduce sound in a sense of presence by reproducing the low frequency range. It is an object of the present invention to enable reproduction and the like.
  • the earphone according to the present invention has at least the following configuration.
  • a vibration means that vibrates in a uniaxial direction; a housing that supports the vibration means and vibrates by vibration of the vibration means; and an ear tip that is attached to the housing.
  • the ear tip is disposed around the uniaxial direction.
  • An earphone comprising: a vibrating portion that is disposed and vibrates by vibration of the housing; and a holding portion that holds the housing in an ear hole.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a basic configuration of an earphone according to an embodiment of the present invention.
  • the earphone 1 includes a vibration unit (vibration unit) 10 that vibrates in one axis direction (X-axis direction in the drawing), a housing 20 that supports the vibration unit 10 and vibrates due to vibration of the vibration unit 10, and is attached to the housing 20.
  • Eartip 40 is attached to the housing 20.
  • the eartip 40 is disposed around one axis direction (X-axis direction in the drawing), that is, around the vibration direction of the vibration means 10.
  • the eartip 40 holds the housing 20 in the ear canal (external ear canal) Y and vibrates itself by the vibration of the housing 20, and holds the vibrating portion 41 that vibrates by the vibration of the housing 20 and the housing 20 in the ear hole.
  • a portion 42 is provided.
  • the vibration means 10 (hereinafter referred to as a vibration unit) is supported by a vibration unit support portion 21 in the housing 20.
  • the vibration unit 10 includes a magnetic circuit 11 including a magnetic gap 11G, an excitation coil 13 positioned in the magnetic gap 11G, and a suspension 14 that supports the magnetic circuit 11 on a vibration unit support portion 21 of the housing 20.
  • the excitation coil 13 is fixed to the vibration unit support portion 21 of the housing 20 directly or via the coil support portion 13A.
  • the vibration unit 10 vibrates along the X-axis direction by inputting a vibration signal to the vibration coil 13, and this vibration is transmitted to the housing 20, so that the housing 20 extends along the X-axis direction. Vibrate. And the ear tip 40 arrange
  • the holding part 42 of the eartip 40 is held in the ear hole Y, and the entire circumference of the holding part 42 is in close contact with the inner surface of the ear hole Y.
  • the space Ys in the ear hole Y is in a sealed or semi-sealed state, and pressure fluctuations are effectively generated in the space Ys due to the vibration of the vibrating portion 41 in the eartip 40, and the space Ys in the sealed or semi-sealed space Ys.
  • the volume can be driven to enable better quality bass reproduction.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing a more specific configuration example of the earphone 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the earphone 1 has a housing 20 in which a speaker unit 30 and a vibration unit 10 are accommodated.
  • the speaker unit 30 emits sound by an audio signal and includes a voice coil 31 to which the audio signal is input.
  • the voice coil 31 vibrates along the vibration direction (X-axis direction) of the vibration unit (vibration means) 10.
  • the speaker unit 30 includes a magnetic circuit 32 having a magnetic gap 32G, and a voice coil 31 is disposed in the magnetic gap 32G.
  • the magnetic circuit 32 includes, for example, a magnet 32A, a yoke 32B, and a plate 32C, and a magnetic gap 32G is formed between the yoke 32B and the plate 32C.
  • a diaphragm 33 is attached to the voice coil 31, and the diaphragm 33 is supported by a frame 34.
  • the frame 34 is provided with an opening 34 ⁇ / b> A for emitting sound radiated from the diaphragm 33.
  • the vibration unit 10 includes the magnetic circuit 11, the excitation coil 13, and the suspension 14.
  • the magnetic circuit 11 is attached to the vibration unit support portion 21 of the housing 20 to which the excitation coil 13 is fixed. Is supported through.
  • the magnetic circuit 11 includes a magnet 11A, a yoke 11B, and a plate 11C, and a magnetic gap 11G is formed between the yoke 11B and the plate 11C.
  • the magnetic circuit 11 is provided with a weight portion 12, and the mass of the magnetic circuit 11 including the weight portion 12 is substantially equal to the mass of the housing 20 and the speaker unit 30 combined.
  • the housing 20 includes a cylindrical sound guide portion 22 that guides sound emitted from the speaker unit 30, and an opening 23 formed at one end of the sound guide portion 22.
  • the sound guide portion 22 and the opening 23 are provided inside the eartip 40. Further, the position of the speaker unit 30 in the housing 20 is closer to the sound guide portion 22 than the position of the vibration unit 10 in the housing 20.
  • the vibration part 41 of the ear tip 40 is an inner peripheral part 41A that is supported on the housing 20 on the inner end side, and includes an edge part 43 between the vibration part 41 and the holding part 42.
  • the sound guide portion 22 and the opening portion 23 described above are provided inside the inner peripheral portion 41 ⁇ / b> A of the eartip 40.
  • an effective vibration area Va when the ear tip 40 vibrates is obtained by a part of the vibration part 41 and the edge part 43. By increasing the effective vibration area Va, the sound pressure due to the vibration of the ear tip 40 can be increased.
  • the ear tip 40 is annularly provided around the housing 20, and the outer peripheral side of the vibration part 41 is connected to the inner peripheral side of the edge part 43, and the outer peripheral side of the edge part 43 is connected to the inner peripheral side of the holding part 42. Yes.
  • Such a form can be obtained by integrally molding the vibration part 41, the edge part 43, and the holding part 42.
  • the ear tip 40 itself is soft and has desired elasticity, and has a large compliance with respect to the force in the axial direction (X-axis direction). Further, as described above, it is preferable that the holding portion 42 of the earphone 1 is in close contact with the inner surface of the ear hole so that the space in the ear hole is sealed or semi-sealed.
  • the form of the edge portion 43 is important.
  • the edge portion 43 has a waveform in cross section along the uniaxial direction (X-axis direction). Further, the thickness tb of the edge portion 43 is formed thinner than the thickness ta of the vibrating portion 41.
  • the edge portion 43 having such a configuration has a relatively large compliance with respect to the force in the X-axis direction, and has a force that elastically expands toward the outside of the holding portion 42, thereby holding the holding portion on the inner surface of the ear hole. 42 can be brought into close contact with each other.
  • the maximum diameter of the holding portion 42 in the eartip 40 is larger than the maximum diameter of the housing 20. According to this, the holding
  • Such an earphone 1 can be driven by using the audio signal input to the voice coil 31 of the speaker unit 30 and the excitation signal input to the excitation coil 13 of the vibration unit 10 as a common signal. According to this, since the vibration part 41 of the ear tip 40 effectively reproduces bass sound, even a small earphone can reproduce a sufficient bass range with both vibration and sound pressure. Since the eartip 40 with large compliance easily cuts the mid-low range that causes extra turbidity, it is possible to reproduce low sound with high sound quality by vibration of the vibration part 41 without using an electrical filter. Furthermore, since the diaphragm 33 of the speaker unit 30 can reproduce a relatively high sound range, the reproduction band can be expanded.
  • FIG. 3 is an example of a sound pressure frequency characteristic obtained by the earphone 1 according to the embodiment of the present invention.
  • a high sound pressure level is shown in a low range of 100 Hz or less.
  • the earphone 1 according to the embodiment of the present invention has the mass of the magnetic circuit 11 including the weight portion 12 of the vibration unit 10, the mass of the housing 20 including the speaker unit 30, the spring constant of the suspension 14, the spring constant and compliance of the ear chip 40.
  • a necessary band and sound pressure can be adjusted by appropriately setting.
  • the resonance frequency of the mass of the magnetic circuit 11 including the weight portion 12 of the vibration unit 10 and the resonance frequency of the mass of the housing 20 including the speaker unit 30 become sound (vibration), and peaks of the two resonance frequencies. Becomes frequency characteristics. Arbitrary frequency characteristics can be easily obtained by adjusting the spring constant to make the two resonance bands closer to each other, or by adding resistance to adjust the resonance sharpness. .
  • the performance required for the eartip 40 in the earphone 1 is to increase the effective vibration diameter Va in order to increase the sound pressure due to vibration, to have a shape with a wide compliance design range so that the frequency characteristics can be arbitrarily set, In order to efficiently convert the vibration of the ear tip 40 into the pressure fluctuation in the ear hole volume, it is possible to improve the adhesion of the ear hole to the wall surface.
  • the sound pressure sensitivity due to vibration can be increased.
  • FIG. 4 and FIG. 5 are explanatory diagrams showing examples of the shape of the eartip when only the vibration unit of the earphone according to the embodiment of the present invention is driven.
  • the compliance of the ear tip 40 can be increased not only with the ear tip 40 having the corrugated cross-sectional edge 43 of the example shown in FIG. 2 but also with various shapes shown in FIGS. 4 and 5.
  • FIGS. 4 (a) to 4 (c) and FIGS. 5 (a) and 5 (b) show cross-sectional shapes along the vibration direction (X-axis direction) of the vibration unit 10 in the eartip 40.
  • FIG. The ear tips 40 (40A to 40E) shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c) and FIGS. 5 (a) and 5 (b) are similar to the example described above in the vibration direction of the vibration unit 10 (X-axis direction in the drawing).
  • a holding part 42 that holds the housing 20 in the ear hole.
  • an edge portion 43 is provided between the vibrating portion 41 and the holding portion 42.
  • the ear tip 40 (40A) shown in FIG. 4A is a direction in which the edge portion 43 extends in a direction intersecting the X axis and is provided in an annular shape around the X axis, and intersects the vibration direction (X axis direction).
  • the edge portion 43 has a cross-sectional shape that is convex (or concave) along the X-axis.
  • the holding portion 42 provided outside the edge portion 43 is raised from the outer end of the edge portion 43 along the X axis and from the end of the standing portion 42 a.
  • An umbrella-like portion 42b extending on the opposite side to the portion 42a is provided.
  • the compliance can be increased and the effective vibration diameter can be increased. Further, even if the compliance of the edge portion 43 is increased, by providing the standing portion 42a, the adhesion force to the inner surface of the ear hole can be increased by the elastic force of the standing portion 42a and the umbrella-like portion 42b.
  • the edge portion 43 extends in the direction along the X axis, is provided in an annular shape around the X axis, and intersects the vibration direction (X axis direction).
  • the cross-sectional shape of the edge portion 43 is convex (or concave) in the direction intersecting the X axis. According to this, the position of the edge part 43 is arrange
  • the edge portion 43a includes an upright portion 42a extending along the X-axis from the end of the edge portion 43 and an umbrella-shaped portion 42b extending from the end of the upright portion 42a to the opposite side of the upright portion 42a. Even if the compliance is increased by 43, the adhesion force to the inner surface of the ear canal can be enhanced by the elastic force of the standing portion 42a and the umbrella-like portion 42b.
  • the edge portion 43 extends in the direction along the X axis and is provided in an annular shape around the X axis, and intersects the vibration direction (X axis direction).
  • the cross-sectional shape of the edge portion 43 is formed to be uneven in a direction intersecting the X axis.
  • the edge portion 43 has a rectangular unevenness. According to this, the vibration of the housing 20 can be changed to the sound pressure by the uneven surface intersecting the X axis of the edge portion 43, so that the amplitude of the housing 20 can be effectively changed to the sound pressure.
  • the edge portion 43 is formed in a cylindrical shape along the periphery in the X-axis direction, and is provided in an annular shape around the X-axis.
  • the inside of the cylindrical (tube-shaped) edge portion 43 can be filled with air, other gas, liquid, or solid as necessary.
  • the vibration part 41 for attaching the ear tip 40 (40D) to the housing 20 extends in the direction intersecting the X axis.
  • FIG. 5B shows the ear tip 40 (40E).
  • To the housing 20 extends along the X axis, and the edge portion 43 is supported in a cantilevered manner.
  • an appropriate spring constant can be obtained by the cylindrical edge portion 43 in addition to a large compliance.
  • a large compliance can be taken in the X-axis direction, and the adjustment of the compliance can be easily performed by adjusting the diameter of the cylindrical edge portion 43.
  • the housing 20 is easily supported horizontally along the ear hole.
  • the eartip 40 (40D, 40E) shown in FIG. 5 also includes a holding portion 42 that spreads out in an umbrella shape outside the edge portion 43.
  • a holding portion 42 that spreads out in an umbrella shape outside the edge portion 43.
  • the eartip 40 vibrates on the basis of the inner surface (human body) of the ear hole Y via the housing 20 by vibrating the vibration unit 10 in the X-axis direction, and is sealed or semi-sealed.
  • the air volume in the space Ys in the ear hole can be effectively driven.
  • the eartip 40 having a large compliance with the force in the X-axis direction functions as a diaphragm, and high-quality bass reproduction with less muddy sound is possible.
  • the vibration of the eartip 40 causes a pressure fluctuation in the space Ys in the ear hole, and the low frequency range can be reproduced by this pressure fluctuation.
  • the earphone 1 according to the embodiment of the present invention enables realistic sound reproduction even if it is small.
  • the earphone 1 moves to the low frequency range where the resonance frequency of vibration is lower by increasing the compliance of the eartip 40 in the X-axis direction. Therefore, since the frequency of the sound pressure induced by the vibration of the vibration unit 10 is in a lower sound range, it is possible to reproduce a low sound that has not been conventionally achieved. Further, by increasing the effective vibration diameter of the ear tip 1, it is possible to increase the sound pressure sensitivity due to vibration.

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Abstract

　小型のイヤホンであっても、低音域の再生が可能になる。イヤホン１は、一軸方向に振動する振動手段１０と、振動手段１０を支持して、当該振動手段１０の振動によって振動するハウジング２０と、ハウジング２０に装着されるイヤチップ４０とを有し、イヤチップ４０は、一軸方向の周囲に配置され、ハウジング２０の振動によって振動する振動部４１とハウジングを耳穴内に保持する保持部４２を備える。

Description

イヤホン
　本発明は、イヤホンに関するものである。
　下記特許文献１に記載されたようなイヤホンは、音導管を有するユニットとこのユニットの音導管に装着されるイヤチップとを備えており、イヤチップを使用者の外耳道に挿入した状態で使用するものである。
特開２０１０－１０８８５号公報
　従来技術のような挿入型のイヤホンは、外耳道に挿入されたイヤチップによってイヤホンのスピーカユニットを保持するので、適正な保持力でスピーカユニットを保持するためにはスピーカユニットを小型化せざるを得ない。しかしながら、小型のスピーカユニットでは、必要な低音域の振動が得られにくく、低音域を含む音楽ソースなどの再生では低音域で良好な音質が得られない問題があった。
　また、従来の挿入型のイヤホンが備えるイヤチップは、耳穴（外耳道）の内面への密着性に主眼が置かれているため、耳穴に沿った方向のコンプライアンスが小さく、イヤチップ自体を振動させて効果的に低音域を再生させることができなかった。
　本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、耳穴に保持される比較的小型なスピーカユニットを備えたイヤホンであっても低音域の再生を可能にすること、これによって小型のイヤホンであっても低音域の再生により臨場感のある音響再生を可能にすること、等が本発明の目的である。
　このような目的を達成するために、本発明によるイヤホンは、以下の構成を少なくとも具備するものである。
　一軸方向に振動する振動手段と、前記振動手段を支持して、当該振動手段の振動によって振動するハウジングと、前記ハウジングに装着されるイヤチップとを有し、前記イヤチップは、前記一軸方向の周囲に配置され、前記ハウジングの振動によって振動する振動部と前記ハウジングを耳穴内に保持する保持部を備えることを特徴とするイヤホン。
本発明の実施形態に係るイヤホンの基本構成を示した概念図である。 本発明の実施形態に係るイヤホンのより具体的な構成例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るイヤホンによって得られる音圧周波数特性の一例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るイヤホンの振動ユニットのみを駆動した場合におけるイヤチップの形態例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るイヤホンの振動ユニットのみを駆動した場合におけるイヤチップの形態例を示した説明図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るイヤホンの基本構成を示した概念図である。イヤホン１は、一軸方向（図示Ｘ軸方向）に振動する振動手段（振動ユニット）１０と、振動手段１０を支持して、該振動手段１０の振動によって振動するハウジング２０と、ハウジング２０に装着されるイヤチップ４０とを備える。
　イヤチップ４０は、一軸方向（図示Ｘ軸方向）の周囲、すなわち振動手段１０の振動方向の周囲に配置されている。このイヤチップ４０はハウジング２０を耳孔（外耳道）Ｙ内に保持すると共にハウジング２０の振動によって自身が振動するものであり、ハウジング２０の振動によって振動する振動部４１とハウジング２０を耳穴内に保持する保持部４２を備えている。
　振動手段１０（以下、振動ユニットという）は、ハウジング２０における振動ユニット支持部２１に支持されている。振動ユニット１０は、磁気ギャップ１１Ｇを含む磁気回路１１と、磁気ギャップ１１Ｇに位置する加振コイル１３と、磁気回路１１をハウジング２０の振動ユニット支持部２１に支持するサスペンション１４とを備えており、加振コイル１３が直接又はコイル支持部１３Ａを介してハウジング２０の振動ユニット支持部２１に固定されている。
　このようなイヤホン１は、加振コイル１３に加振信号を入力することによって振動ユニット１０がＸ軸方向に沿って振動し、この振動がハウジング２０に伝えられてハウジング２０がＸ軸方向に沿って振動する。そして、ハウジング２０が振動することで振動方向の周囲に配置されたイヤチップ４０が振動する。イヤチップ４０は、その外周部分である保持部４２が耳穴Ｙの内面に接しているので、振動部４１の振動が耳穴Ｙ内の空間Ｙｓに圧力変動を生じさせ、この圧力変動によって低音域の再生が可能になる。
　イヤチップ４０の保持部４２は耳穴Ｙに保持され、保持部４２の全周が耳穴Ｙの内面に密着する。これによって、耳穴Ｙ内の空間Ｙｓは密閉又は半密閉された状態になり、イヤチップ４０における振動部４１の振動によって空間Ｙｓ内に圧力変動が効果的に生じ、密閉又は半密閉された空間Ｙｓの容積を駆動してより良質の低音再生が可能になる。
　図２は、本発明の実施形態に係るイヤホン１のより具体的な構成例を示した説明図である。図示の例では、イヤホン１は、ハウジング２０にスピーカユニット３０と振動ユニット１０が収容されている。スピーカユニット３０は、オーディオ信号によって音を放出するものであり、オーディオ信号が入力されるボイスコイル３１を備えている。ボイスコイル３１はオーディオ信号を入力すると振動ユニット（振動手段）１０の振動方向（Ｘ軸方向）に沿って振動する。
　また、スピーカユニット３０は、磁気ギャップ３２Ｇを有する磁気回路３２を備えており、この磁気ギャップ３２Ｇ内にボイスコイル３１が配置されている。磁気回路３２は、例えば、マグネット３２Ａとヨーク３２Ｂとプレート３２Ｃを備え、ヨーク３２Ｂとプレート３２Ｃとの間に磁気ギャップ３２Ｇが形成されている。ボイスコイル３１には振動板３３が取り付けられ、この振動板３３はフレーム３４に支持されている。フレーム３４には振動板３３から放射される音を放出するための開口部３４Ａが設けられている。
　振動ユニット１０は、前述したように、磁気回路１１、加振コイル１３、サスペンション１４を備えており、加振コイル１３が固定されるハウジング２０の振動ユニット支持部２１に、磁気回路１１がサスペンション１４を介して支持されている。磁気回路１１は、マグネット１１Ａ、ヨーク１１Ｂ、プレート１１Ｃを備えており、ヨーク１１Ｂとプレート１１Ｃの間に磁気ギャップ１１Ｇが形成されている。
　また、磁気回路１１には重り部１２が設けられ、重り部１２を含む磁気回路１１の質量と、ハウジング２０とスピーカユニット３０を合わせた質量とが略等しくなっている。
　ハウジング２０は、スピーカユニット３０から放出された音を導く筒状の音導部２２と、音導部２２の一端に形成される開口２３とを備える。音導部２２及び開口２３はイヤチップ４０の内側に設けられている。また、ハウジング２０内におけるスピーカユニット３０の位置は、ハウジング２０内の振動ユニット１０の位置より音導部２２側にある。
　図示の例では、イヤチップ４０の振動部４１は内端側がハウジング２０に支持される内周部４１Ａであり、振動部４１と保持部４２の間にエッジ部４３を備えている。前述した音導部２２及び開口部２３はイヤチップ４０における内周部４１Ａの内側に設けられている。また、振動部４１とエッジ部４３の一部によってイヤチップ４０が振動する際の有効振動面積Ｖａが得られるようになっている。この有効振動面積Ｖａを大きくとることで、イヤチップ４０の振動による音圧を大きくすることができる。
　図示の例では、イヤチップ４０はハウジング２０の周囲に環状に備えられ、振動部４１の外周側がエッジ部４３の内周側に繋がり、エッジ部４３の外周側が保持部４２の内周側に繋がっている。このような形態は、振動部４１とエッジ部４３と保持部４２を一体成形することで得ることができる。
　本発明の実施形態に係るイヤホン１は、イヤチップ４０自体が柔らかく且つ所望の弾性が有り、軸方向（Ｘ軸方向）の力に対して大きなコンプライアンスを持つことが好ましい。また、前述したようにイヤホン１の保持部４２が耳穴の内面に密着して耳孔内の空間が密閉又は半密閉されることが好ましい。
　イヤチップ４０がこのような特性を有するためには、エッジ部４３の形態が重要である。図示の例では、エッジ部４３は、一軸方向（Ｘ軸方向）に沿った断面形状が波形である。また、エッジ部４３の厚さｔｂは振動部４１の厚さｔａより薄く形成されている。このような形態のエッジ部４３は、Ｘ軸方向の力に対して比較的大きなコンプライアンスを有し、また保持部４２の外側に向けて弾性的に広げる力を有することで耳穴の内面に保持部４２を密着させることができる。図示の例では、イヤチップ４０における保持部４２の最大径がハウジング２０の最大径よりも大きくなっている。これによると、保持部４２をより外側に広げることで、耳穴の内面に保持部４２を密着させることができ、耳孔内の空間を密閉することができる。
　このようなイヤホン１は、スピーカユニット３０のボイスコイル３１に入力されるオーディオ信号と振動ユニット１０の加振コイル１３に入力される加振信号を共通の信号にして駆動することができる。これによると、イヤチップ４０の振動部４１が効果的に低音再生を行うので、小型のイヤホンであっても十分な低音域が振動・音圧ともに再生できる。コンプライアンスの大きいイヤチップ４０によって余計な濁り音の原因となる中低域をカットしやすいため、電気的なフィルタを用いなくても振動部４１の振動によって高音質の低音再生が可能になる。更に、スピーカユニット３０の振動板３３は比較的高音域を再生することができるので、再生帯域を広げることができる。
　図３は、本発明の実施形態に係るイヤホン１によって得られる音圧周波数特性の一例である。この例では、１００Ｈｚ以下の低域で高い音圧レベルを示している。本発明の実施形態に係るイヤホン１は、振動ユニット１０の重り部１２を含む磁気回路１１の質量、スピーカユニット３０を含むハウジング２０の質量、サスペンション１４のバネ定数、イヤチップ４０のバネ定数やコンプライアンスを適宜設定することで、必要な帯域と音圧を調整することができる。具体的には、振動ユニット１０の重り部１２を含む磁気回路１１の質量の共振周波数とスピーカユニット３０を含むハウジング２０の質量の共振周波数が音（振動）になり、その２つの共振周波数の山が周波数特性になる。この２つの山の重なりを、バネ定数を調整することで両者の共振帯域を近づけたり、抵抗を付加して共振先鋭度を調整したりすることによって、任意の周波数特性を簡易に得ることができる。
　イヤホン１におけるイヤチップ４０に求められる性能は、振動による音圧を大きくとるために有効振動径Ｖａを大きくとること、任意に周波数特性を設定できるように、コンプライアンスの設計範囲が広い形状にすること、イヤチップ４０の振動を効率よく耳穴容積内の圧力変動に変換するため耳穴の壁面への密着性を良くすることを挙げることができる。
　イヤチップ４０の有効振動径Ｖａを大きくすることで、振動による音圧感度を大きく取ることができる。有効振動径Ｖａを大きくするためには、エッジ部４３のＸ軸と交差する方向の幅を大きくするか、エッジ部４３をハウジング２０の中心からより外側に配置することが好ましい。
　イヤチップ４０のコンプライアンスを大きくすることで、振動の共振周波数がより低い低音域に移動し、より低い低音域を再生できるようになる。コンプライアンスを大きくするためにはエッジ部４３の形態の工夫が必要である。
　図４及び図５は、本発明の実施形態に係るイヤホンの振動ユニットのみを駆動した場合におけるイヤチップの形態例を示した説明図である。図２に示した例の波形の断面形状のエッジ部４３を備えたイヤチップ４０だけでなく、図４及び図５に示す各種形状で、イヤチップ４０のコンプライアンスを大きくすることが可能になる。
　図４（ａ）～（ｃ）及び図５（ａ），（ｂ）は、イヤチップ４０における振動ユニット１０の振動方向（Ｘ軸方向）に沿った断面の形状を示している。図４（ａ）～（ｃ）及び図５（ａ），（ｂ）に示したイヤチップ４０（４０Ａ～４０Ｅ）は、前述した例と同様に、振動ユニット１０の振動方向（図示Ｘ軸方向）の周囲に配置されており、ハウジング２０の振動によって振動する振動部４１とハウジング２０を耳穴に保持する保持部４２を備えている。また、振動部４１と保持部４２との間にエッジ部４３を備えている。
　図４（ａ）に示すイヤチップ４０（４０Ａ）は、エッジ部４３がＸ軸と交差する方向に延在してＸ軸の周りに環状に設けられ、振動方向（Ｘ軸方向）と交差する方向のエッジ部４３の断面形状がＸ軸に沿って凸（又は凹）状に形成されている。また、図４（ａ）に示す例は、エッジ部４３の外側に設けられる保持部４２は、エッジ部４３の外端からＸ軸に沿って立ち上がる起立部４２ａと起立部４２ａの端部から起立部４２ａと逆側に延びる傘状部４２ｂを備える。これによると、エッジ部４３の幅を大きくすることで、コンプライアンスを大きくできると共に有効振動径を大きくすることができる。また、エッジ部４３のコンプライアンスを大きくしても起立部４２ａを設けることで、起立部４２ａと傘状部４２ｂとの弾性力で耳穴内面への密着力を高めることができる。
　図４（ｂ）に示すイヤチップ４０（４０Ｂ）は、エッジ部４３がＸ軸に沿った方向に延在してＸ軸の周りに環状に設けられ、振動方向（Ｘ軸方向）と交差する方向のエッジ部４３の断面形状がＸ軸と交差する方向に凸（又は凹）状に形成されている。これによると、内周部４１Ａが外側に張り出すことでエッジ部４３の位置を外側に配置させており、これによって比較的大きな有効振動径を得ている。また、前述した例と同様に、エッジ部４３の端からＸ軸に沿って延びる起立部４２ａと起立部４２ａの端部から起立部４２ａと逆側に延びる傘状部４２ｂを備えるので、エッジ部４３によってコンプライアンスを大きくしても、起立部４２ａと傘状部４２ｂとの弾性力で耳穴内面への密着力を高めることができる。
　図４（ｃ）に示すイヤチップ４０（４０Ｃ）は、エッジ部４３がＸ軸に沿った方向に延在してＸ軸の周りに環状に設けられ、振動方向（Ｘ軸方向）と交差する方向のエッジ部４３の断面形状がＸ軸と交差する方向に凸凹状に形成されている。特に、図示の例は、エッジ部４３が矩形状の凹凸になっている。これによると、エッジ部４３のＸ軸に交差する凹凸面でハウジング２０の振動を音圧に換えることができるので、ハウジング２０の振幅を効果的に音圧に換えることができる。
　図５（ａ），（ｂ）に示すイヤチップ４０（４０Ｄ，４０Ｅ）は、エッジ部４３がＸ軸方向の周囲に沿って筒状に形成され、Ｘ軸の周りに環状に設けられている。筒状（チューブ状）のエッジ部４３の内部には、必要に応じて空気やその他の気体、液体、固体を充填することができる。図５（ａ）に示す例は、イヤチップ４０（４０Ｄ）をハウジング２０に取り付ける振動部４１がＸ軸と交差する方向に延びているが、図５（ｂ）に示す例は、イヤチップ４０（４０Ｅ）をハウジング２０に取り付ける振動部４１がＸ軸に沿って延びており、エッジ部４３が片持ち状に支持されている。
　このようなイヤチップ４０（４０Ｄ，４０Ｅ）によると、筒状のエッジ部４３によって、大きなコンプライアンスに加えて適度なバネ常数を得ることができる。エッジ部４３の形状としては、Ｘ軸方向に大きなコンプライアンスをとることができ、筒状のエッジ部４３の径を調整することでコンプライアンスの調整を容易に行うことができる。また、比較的コンプライアンスを大きくしても、ハウジング２０を耳穴に沿って水平に支持しやすい構造になっている。
　図５に示したイヤチップ４０（４０Ｄ，４０Ｅ）も、エッジ部４３の外側に傘状に広がる保持部４２を備えている。このように保持部４２を外側に向けて広げる形状にすることで、エッジ部４３が大きなコンプライアンスを有する場合であっても、耳穴の内面への密着性を高めることができる。これによって、耳穴内の空間Ｙｓを効果的に密閉状態又は半密閉状態にすることができる。
　このような実施形態に係るイヤホン１は、振動ユニット１０をＸ軸方向に振動させることでハウジング２０を介してイヤチップ４０が耳穴Ｙの内面（人体）を基準として振動し、密閉状態又は半密閉状態になっている耳穴内の空間Ｙｓにおける空気容積を有効に駆動することができる。これによって、Ｘ軸方向の力に対するコンプライアンスが大きいイヤチップ４０が振動板として機能し、濁り音の少ない良質の低音再生が可能になる。また、イヤチップ４０の振動によって耳穴内の空間Ｙｓに圧力変動が生じ、この圧力変動によって低音域の再生が可能になる。このように本発明の実施形態に係るイヤホン１は、小型であっても臨場感のある音響再生が可能になる。
　また、本発明の実施形態に係るイヤホン１は、イヤチップ４０のＸ軸方向のコンプライアンスを増大させることによって、振動の共振周波数がより低い低音域に移動する。したがって、振動ユニット１０の振動によって誘起される音圧の周波数がより低音域であることによって、従来にない低音再生が可能になる。また、イヤチップ１の有効振動径を大きくすることで、振動による音圧感度を大きく取ることができる。
　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

Claims (17)

  1. 　一軸方向に振動する振動手段と、
    　前記振動手段を支持して、当該振動手段の振動によって振動するハウジングと、
    　前記ハウジングに装着されるイヤチップとを有し、
    　前記イヤチップは、前記一軸方向の周囲に配置され、前記ハウジングの振動によって振動する振動部と前記ハウジングを耳穴内に保持する保持部を備えることを特徴とするイヤホン。
  2. 　前記振動部と前記保持部との間にはエッジ部を備えることを特徴とする請求項１記載のイヤホン。
  3. 　前記エッジ部は、前記一軸方向に沿った断面形状が波形であることを特徴とする請求項２記載のイヤホン。
  4. 　前記エッジ部は前記振動部の厚さより薄く形成されていることを特徴とする請求項３記載のイヤホン。
  5. 　前記エッジ部は前記一軸方向の周囲に沿って筒状に形成されていることを特徴とする請求項２記載のイヤホン。
  6. 　前記イヤチップは前記ハウジングの周囲に環状に備えられ、
    　前記振動部の外周側が前記エッジ部の内周側に繋がり、前記エッジ部の外周側が前記保持部の内周側に繋がることを特徴とする請求項２に記載のイヤホン。
  7. 　前記振動部と前記エッジ部と前記保持部は一体成形されていることを特徴とする請求項６記載のイヤホン。
  8. 　前記保持部の最大径は前記ハウジングの最大径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のイヤホン。
  9. 　前記ハウジングには、
    　オーディオ信号に応じて音を放出するスピーカユニットと、加振信号に応じて振動する前記振動手段としての振動ユニットとが収容されていることを特徴とする請求項１記載のイヤホン。
  10. 　前記ハウジングは、前記スピーカユニットから放出された音を導く筒状の音導部と、該音導部の一端に形成される開口とを備えることを特徴とする請求項９記載のイヤホン。
  11. 　前記音導部及び前記開口は前記振動部の内側に設けられていることを特徴とする請求項１０記載のイヤホン。
  12. 　前記ハウジング内における前記スピーカユニットの位置は、前記ハウジング内の前記振動ユニットの位置より前記音導部側にあることを特徴とする請求項１０記載のイヤホン。
  13. 　前記振動ユニットは、
    　磁気ギャップを含む磁気回路と、
    　前記磁気ギャップに位置する加振コイルと、
    　前記磁気回路を前記ハウジングに支持するサスペンションとを備え、
    　前記加振コイルは、前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項９記載のイヤホン。
  14. 　前記スピーカユニットは前記オーディオ信号が入力されるボイスコイルを備え、該ボイスコイルは前記振動手段の振動方向に沿って振動することを特徴とする請求項９記載のイヤホン。
  15. 　前記磁気回路には重り部が備えられることを特徴とする請求項９記載のイヤホン。
  16. 　前記重り部を含む前記磁気回路の質量と、
    　前記ハウジングと前記スピーカユニットを合わせた質量とが略等しいことを特徴とする請求項１５に記載のイヤホン。
  17. 　前記スピーカユニットに入力されるオーディオ信号と前記振動ユニットに入力される加振信号は共通の信号であることを特徴とする請求項９記載のイヤホン。
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