WO2024085248A1 - シーソー型イヤホン - Google Patents

Abstract

本発明は、高い音量感と音質を確保しつつ、ユーザーの耳に確実にフィットして装着される装着性の高いシーソー型イヤホンを提供することを目的とする。本発明は、少なくともスピーカー５を内蔵したイヤホン本体２と、該イヤホン本体２から斜めに延びる音響ダクト３を備え、前記音響ダクト３をユーザーの耳の外耳道１２に挿入して装着されるイヤホンであって、前記音響ダクト３の耳のトラガス１１に当接する面とは反対側の面から延びる弾性変形可能なイヤーリング４を設けたイヤホンを提供する。

Description

シーソー型イヤホン

　本発明は、イヤホン本体から延びる音響ダクトをユーザーの耳の外耳道に挿入することによって装着されるシーソー型イヤホンに関する。

　通常、空気によって伝達される音の振動は、耳の中にある鼓膜へと伝達され、鼓膜の振動は、鼓膜の中にある３つの耳小骨を介して蝸牛に伝達される。蝸牛にはリンパ液があり、このリンパ液の振動が電気信号に変換されながら聴覚神経へと伝達され、この電気信号を脳が音として認識する。

　他方、骨伝導とは、上記メカニズムにおける振動が鼓膜と耳小骨を経由する過程を省略したものであって、音の振動がユーザーの頭蓋骨を経て蝸牛に直接伝達されるため、鼓膜や耳小骨に異常がある難聴者などであっても、蝸牛や聴覚神経が正常であれば、この骨伝導によって音を確実に聴くことができ、骨伝導イヤホンは、このような原理を応用したものである。

　ところで、骨伝導イヤホンに関しては、今までに種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、装着感がよく、完全防水・防塵構造とすることができ、また、骨伝導マイクロホンは一部において音響特性（周波数特性）のコントロールが可能な骨伝導イヤホンが提案されている。具体的には、この骨伝導イヤホンは、後面カバーと、骨伝導マイクロホンと骨伝導スピーカーとを収納して後面カバーに組み付けられるイヤホンケースとで構成されており、イヤホンケースに設けられた硬質樹脂製イヤプラグに、該硬質樹脂製イヤプラグよりも軟質材製の感知カバーを被着したものである。

　また、特許文献２には、体を激しく動かす際にも位置ずれが生じにくい骨伝導イヤホンが提案されている。この骨伝導イヤホンは、外耳道に挿入して該外耳道に保持される保持体と、機器本体とで構成されており、機器本体は、電気機械変換部によって振動する筐体と保持体とを接続する弾性部を備えている。そして、この骨伝導イヤホンによれば、当該骨伝導イヤホンをユーザーの耳介に装着した状態において、弾性部の弾性力によって筐体を珠間切痕の内面に押し当てることができるため、体を激しく動かしても当該骨伝導イヤホンの位置ずれが生じにくい。

国際公開ＷＯ２０１３／１１８５３９号公報 特開２０２１－１７５１４４号公報

　ところで、本発明者は、特に骨伝導イヤホンにおいては、振動伝達部材である音響ダクトを剛性の高い硬質樹脂や金属などで構成すれば、振動が耳の周辺の骨に直接効率よく伝達されるため、この音響ダクトを耳の外耳道に挿入する構成を採用すれば、高い音量感と音質が得られるという知見を得た。

　しかしながら、硬質材で構成された音響ダクトを耳の外耳道に挿入する構成を採用した場合、骨伝導イヤホンをユーザーの耳にフィットした状態で確実に装着することができないという問題がある。

　特許文献１において提案された骨伝導イヤホンは、軟質な感知カバーがユーザーの耳の外耳道に挿入されることによって装着されるが、感知カバーが軟質であるために振動の一部が感知カバーによって吸収されて減衰し、高い音量感と音質が得られないという問題がある。

　また、特許文献２において提案された骨伝導イヤホンにおいては、耳の外耳道に挿入される保持体は、振動源である筐体を保持するためのものであって、振動を伝達するものではないため、やはり高い音量感と音質が得られないという問題がある。

　本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、高い音量感と音質を確保しつつ、ユーザーの耳に確実にフィットして装着される装着性の高いシーソー型イヤホンを提供することにある。

　上記目的を達成するための本発明は、少なくともスピーカーを内蔵したイヤホン本体と、該イヤホン本体から斜めに延びる音響ダクトを備え、前記音響ダクトをユーザーの耳の外耳道に挿入して装着されるシーソー型イヤホンであって、前記音響ダクトの耳のトラガスに当接する面とは反対側の面から延びる弾性変形可能なイヤーリングを設けたことを特徴とする。

　本発明によれば、音響ダクトをユーザーの耳の外耳道に挿入して当該シーソー型イヤホンをユーザーが装着すると、耳のトラガスが音響ダクトの面に当接して該音響ダクトを押すため、音響ダクトが受ける力によってイヤーリングが弾性変形しながら耳甲介の内壁に当接して該内壁を押圧する。すると、イヤーリングは、耳甲介の内壁から反力を受ける。また、この反力によるモーメントによってイヤホン本体の長手方向端部がユーザーの頬から反力を受ける。したがって、当該シーソー型イヤホンは、作用・反作用の原理によって、２つの反力と大きさが同じで方向が逆の押圧力で耳甲介の内壁と頬を押圧する。この結果、音響ダクトを耳の外耳道に挿入する構成を採用するシーソー型イヤホンであっても、これをユーザーの耳にフィットした状態で確実に装着することができ、その装着性が高められる。

　また、本発明によれば、スピーカーからの振動が耳の外耳道に挿入された音響ダクトを介してユーザーの骨に直接効率よく伝達されるため、高い音量感と音質が得られる。

本発明に係るシーソー型イヤホンの斜視図である。 本発明に係るシーソー型イヤホンの側面図である。 本発明に係るシーソー型イヤホンの平面図である。 本発明に係るシーソー型イヤホンの底面図である。 本発明に係るシーソー型イヤホンのイヤーリングの着脱構造を示す分解部分斜視図である。 本発明に係るシーソー型イヤホンの装着状態を示すユーザーの耳部分の側断面図である。

　以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、図１及び図２の矢印方向を図示のようにそれぞれ「前後」方向、「上下」方向とする。

　本実施形態に係るシーソー型イヤホン１は、骨伝導イヤホンであって、図１～図４に示すように、細長いイヤホン本体２と、該イヤホン本体２から斜め下方に一体に延びる矩形棒状の音響ダクト３と、該音響ダクト３から前方（図１～図４の左方）に向かって延びるイヤーリング４を備えている。

　上記イヤホン本体２は、上ケース２Ａと下ケース２Ｂとを接合一体化して構成された細長いケース体であって、下ケース２Ｂの前端部からは音響ダクト３が下方に向かって斜め後方に所定角度θ（図２参照）だけ傾斜するように一体に延びている。このように、下ケース２Ｂと音響ダクト３とを一体に構成することによって、これらの強度と剛性を高めることができる。また、本実施形態では、音響ダクト３は、中実部材として構成されているが、該音響ダクト３を中空部材で構成してもよい。ここで、本実施形態では、音響ダクト３のイヤホン本体２に対する傾斜角θは、θ＝６０°に設定されているが、この傾斜角θは、６０°±１０°（５０°～７０°）の角度範囲に設定されるべきである。また、本実施形態では、イヤホン本体２（上ケース２Ａと下ケース２Ｂ）と音響ダクト３は、剛性の高いＡＢＳ樹脂などの硬質樹脂で構成されている。なお、音響ダクト３を金属によって構成してもよい。

　ところで、イヤホン本体２には、スピーカー５（図２参照）の他、各種電子部品を実装した基板、バッテリ、スイッチ（何れも不図示）などが収容されているが、基板に実装された電子部品には、スピーカー５から出力される電気信号を機械振動に変換する電磁型、圧電型などの変換器が含まれている。ここで、スピーカー５は、図２に示すように、イヤホン本体２内の音響ダクト３の直上のユーザーの耳に接触しない位置に配置されている。このような位置にスピーカー５を配置することによって、該スピーカー５の音質を良くするために該スピーカー５の口径を十分大きくしても、このスピーカー５が耳の邪魔になることがない。なお、本実施形態では、スピーカー５をイヤホン本体２内に長手方向に沿って水平に収容したが、このスピーカー５をイヤホン本体２の長手方向に対して垂直に配置して収容するようにしてもよい。

　ところで、図３に示すように、イヤホン本体２（上ケース２Ａ）の上面の長手方向中央には、丸いマルチファンクションボタン（コマンドボタン）６が配置されている。また、図１、図２及び図４に示すように、イヤホン本体２（下ケース２Ｂ）の下面前方には、バッテリ交換のための不図示の開口部を下方から覆うカバー７が着脱可能に取り付けられている。

　そして、音響ダクト３の前面からは、前記イヤーリング４が斜め前方に向かって延びているが、このイヤーリング４は、円形リング状の２つのリング４Ａ，４Ｂを連結一体化して構成されており、音響ダクト３に着脱可能に取り付けられている。なお、本実施形態では、イヤーリング４は、弾性変形可能な柔軟なシリコンまたはエラスマーによって構成されているが、他の任意の柔軟な材料によってイヤーリング４を構成してもよい。

　ここで、このイヤーリング４の着脱構造を図５に基づいて説明する。すなわち、音響ダクト３の前面側上部には、半円リング状の嵌合凸部３Ａが一体に形成されており、この嵌合凸部３Ａの周方向中央には、係合突起３ａが一体に突設されている。また、音響ダクト３の前面の幅方向中央には、嵌合凸部３Ａから下方に直線状に延びる係合溝３ｂが縦方向に沿って形成されている。

　他方、イヤーリング４の一方のリング４Ａには、音響ダクト３に形成された前記嵌合凸部３Ａに嵌合する凹曲面（半円）状の嵌合凹部４ａが形成されており、この嵌合凹部４ａの内周面には、係合溝４ｂが周方向に沿って形成されている。また、嵌合凹部４ａの下部中央には、音響ダクト２に形成された前記係合溝３ｂに係合する係合突起４ｃが一体に突設されている。

　したがって、イヤーリング４の一方のリング４Ａに形成された嵌合凹部４ａを音響ダクト３の嵌合凸部３Ａに嵌め込み、該嵌合凸部３Ａに突設された係合突起３ａをイヤーリング４（リング４Ａ）に形成された係合溝４ｂに係合させるとともに、イヤーリング４のリング４Ａに突設された係合突起４ｃを音響ダクト３に形成された係合溝３ｂに係合させることによって、イヤーリング４が音響ダクト３の上部前面側に着脱可能且つ回転不能に取り付けられる。なお、このイヤーリング４は、図２に示すように、イヤホン本体２の長手方向に対して平行となるように取り付けられている。

　なお、以上はユーザーの一方（左または右）の耳に装着されるシーソー型イヤホン１の構成について説明したが、他方（右または左）の耳に装着されるシーソー型イヤホン１の構成は一方のそれと全く同じであるため、これについての図示及び説明は省略するが、左右のシーソー型イヤホン１は、ユーザーの左右の耳に対してシンメトリックに構成されている。このため、ユーザーは、左右の区別なく、両シーソー型イヤホン１を左右の耳に装着することができ、ユーザーの利便性が高められている。

　ここで、本実施形態に係るシーソー型イヤホン１がユーザーの耳に装着されている状態を図６に示すが、当該シーソー型イヤホン１は、音響ダクト３の後面が耳のトラガス１１（耳珠）に当接する向きに装着される。すなわち、音響ダクト３が耳の外耳道１２に挿入されることによって、当該シーソー型イヤホン１がユーザーの耳に装着されるが、このとき、音響ダクト３の後面が耳のトラガス１１に当接する。すると、音響ダクト３がトラガス１１によって押圧されるため、該音響ダクト３に取り付けられたイヤーリング４が耳甲介の内壁１３に押し当てられて図示のように弾性変形によって撓む。この場合、イヤーリング４は、２つのリング４Ａ，４Ｂを連結一体化して構成されているため、容易に弾性変形して耳甲介の内壁１３に押し付けられる。

　次に、図６の左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸とするＸ－Ｙ座標平面において、シーソー型イヤホン１に作用する力とこの力によって発生するモーメントについて解析すると以下のようになる。

　すなわち、シーソー型イヤホン１の音響ダクト３の後面の点ａにユーザーの耳のトラガス１１から外力Ｆが作用すると、イヤーリング４が音響ダクト３によって前方に押されて耳甲介の内壁１３に突き当たり、該イヤーリング４が音響ダクト３と内壁１３との間で圧縮されるために弾性変形して図示のように円弧状に撓み、点ｂにおいて耳甲介の内壁１３から反力（抗力）Ｒ１を受ける。そして、この反力Ｒ１によって当該シーソー型イヤホン１には矢印方向（時計方向）のモーメントＭが発生し、このモーメントＭを受けたシーソー型イヤホン１のイヤホン本体２は、その後端部がユーザーの頬１４に点ｃにおいて当接し、点ｃにおいて頬１４から上向きの反力（反力）Ｒ２を受ける。

　ここで、外力Ｆと２つの反力Ｒ１，Ｒ２のＸ軸方向成分Ｆx，Ｒ１x，Ｒ２xは、次式によってそれぞれ表わされる。
　Ｆx＝Ｆ・ｓｉｎθ
　Ｒ１x＝Ｒ１・ｓｉｎθ
　Ｒ２x＝０
　上式のように、反力Ｒ２のＸ軸方向成分Ｒ２x＝０であるため、
　Ｆ＝Ｒ１
　が成立する。

　また、外力Ｆと２つの反力Ｒ１，Ｒ２のＹ軸方向成分Ｆy、Ｒ１y、Ｒ２yは、次式によってそれぞれ表わされる。
　Ｆy＝Ｆ・ｃｏｓθ
　Ｒ１y＝Ｒ１・ｃｏｓθ
　Ｒ２y＝Ｒ２

　ここで、点ａと点ｂ間のＸ軸方向の距離をＬ１、点ｂと点ｃ間のＸ軸方向の距離をＬ２としてモーメントの釣り合いを考えると、次式が成立する。
　Ｒ１y・Ｌ１＝Ｒ２・Ｌ２              （１）
　したがって、シーソー型イヤホン１のイヤホン本体２（下ケース２Ｂ）がユーザーの頬１４から受ける反力Ｒ２は、上式（１）より次のように求められる。
　Ｒ２＝Ｒ１y・（Ｌ１／Ｌ２）
　＝Ｒ１・ｃｏｓθ・（Ｌ１／Ｌ２）
　＝Ｆ・ｃｏｓθ・（Ｌ１／Ｌ２）          （２）
　したがって、作用・反作用の原理によって、ユーザーの頬１４は点ｃにおいてシーソー型イヤホン１から式（２）によって表される反力Ｒ２と同じ大きさで向きが逆の押圧力Ｐを受ける。

　そして、ユーザーは、点ｂにおいて耳甲介の内壁１３に作用する反力Ｒ１と同じ大きさで向きが逆の押圧力Ｑを受ける。このように、ユーザーの耳に装着されたシーソー型イヤホン１は、点ｂにおいて押圧力Ｑでユーザーの耳甲介の内壁１３を押圧し、点ｃでユーザーの頬１４を押圧力Ｐで押圧するため、当該シーソー型イヤホン１がユーザーの耳に確実にフィットして装着され、その装着性が高められる。ここで、ユーザーの耳介や外耳道１２の大きさや形状のバラツキは、イヤーリング４の弾性変形によって吸収されるため、当該シーソー型イヤホン１は、如何なるユーザーに対しても高い装着性を確保することができる、ユーザーが激しく動いた場合であっても、耳から容易に外れて脱落することがない。

　さらに、本実施形態に係るシーソー型イヤホン１においては、イヤーリング４を音響ダクト３に着脱可能に取り付けたため、ユーザーの耳介や外耳道の大きさや形状に最適なイヤーリング４を選択することができ、全てのユーザーに対して高い装着感を与えることができる。

　以上のように、シーソー型イヤホン１がユーザーの左右の耳介１０にフィットして装着されると、スピーカー５から発せられる音声（スピーカー音）の電気信号は、イヤホン本体２に内蔵された不図示の変換器によって機械振動に変換され、この機械振動が音響ダクト３を経てユーザーの耳の近くの骨に伝導し、骨を振動させる。すると、骨の振動が蝸牛へと伝わり、蝸牛のリンパ液の振動が電気信号に変換されながら聴覚神経へと伝達され、この電気信号を脳が音として認識するため、鼓膜や耳小骨に異常がある難聴者などであっても、蝸牛や聴覚神経が正常であれば、この骨伝導によって音を確実に聴くことができる。この場合、スピーカー５からの振動が耳介１０の外耳道１２に挿入された音響ダクト３を介してユーザーの骨に直接伝達されるため、高い音量感と音質を得ることができる。すなわち、本実施形態では、音響ダクト３をユーザーの耳の外耳道１２に挿入するとともに、該音響ダクト３を剛性の高い硬質樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂）によって構成したため、スピーカー音による振動が減衰することなくユーザーの耳周辺の骨に直接的且つ効率よく伝達され、高い音量感と音質を得ることができる。

　以上の結果、本実施形態に係るシーソー型イヤホン１によれば、高い音量感と音質を確保しつつ、当該シーソー型イヤホン１をユーザーの耳に確実にフィットして装着することができるという効果が得られる。

　なお、以上は本発明に係るシーソー型イヤホンを骨伝導イヤホンに対して適用した形態について説明したが、本発明は、鼓膜に伝達される空気の振動による気導音を聴くための通常のイヤホンに対しても同様に適用可能である。

　その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

　１：シーソー型イヤホン、２：イヤホン本体、２Ａ：上ケース、２Ｂ：下ケース、
　３：音響ダクト、３Ａ：音響ダクトの嵌合凸部、３ａ：音響ダクトの係合突起、
　３ｂ：音響ダクトの係合溝、４：イヤーリング、４Ａ，４Ｂ：リング、
　４ａ：リングの嵌合凹部、４ｂ：リングの係合溝、４ｃ：リングの係合突起、
　５：スピーカー、６：マルチファンクションボタン、７：カバー、
　１１：トラガス、１２：外耳道、１３：耳甲介の内壁、１４：頬

 

Claims (7)

1. 　少なくともスピーカーを内蔵したイヤホン本体と、該イヤホン本体から斜めに延びる音響ダクトを備え、前記音響ダクトをユーザーの耳の外耳道にトラガスよりも奥まで挿入し、該音響ダクトの後面を耳のトラガスに当接させて装着されるイヤホンであって、
   　前記音響ダクトの耳のトラガスに当接する面とは反対側の面から延びる弾性変形可能なイヤーリングを設けており、
   　装着時に、前記音響ダクトの後面が耳のトラガスに当接することにより受ける力によって前記イヤーリングが弾性変形して耳甲介の内壁を押圧するとともに、前記イヤーリングが耳甲介の内壁から受ける反力により生じるモーメントによって前記イヤホン本体の端部が頬を押圧し、
   　前記イヤーリングは、前記音響ダクトに着脱可能に取り付けられており、
   　前記音響ダクトの前面側上部には、半円リング状の嵌合凸部が一体に形成されており、
   　前記イヤーリングには、前記音響ダクトに形成された前記嵌合凸部に嵌合する凹曲面状の嵌合凹部が形成されていることを特徴とするイヤホン。
2. 　前記イヤーリングは、２つのリングを連結一体化して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイヤホン。
3. 　前記イヤーリングは、前記イヤホン本体の長手方向に対して平行となるよう取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のイヤホン。
4. 　前記音響ダクトの前記イヤホン本体に対する傾斜角は、６０°±１０°に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のイヤホン。
5. 　前記音響ダクトは、前記イヤホン本体に一体に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のイヤホン。
6. 　前記スピーカーは、前記音響ダクトの直上に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のイヤホン。
7. 　ユーザーの左右の耳に対してシンメトリックに構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のイヤホン。