(57)【要約】  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。
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イヤホンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１０８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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５】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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
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。【００３８】
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。【００３９】
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。
【図１】
2012144040.tif 000003
【図２】
2012144040.tif 000004
【図３】
2012144040.tif 000005
【図４】
2012144040.tif 000006
【図５】
2012144040.tif 000007
【国際調査報告】
2012144040.tif 000008
2012144040.tif 000009
2012144040.tif 000010
2012144040.tif 000011