(57)【要約】  音響トランスデューサから耳（５）内へ音波を音響結合するための音響導波管（３０５）を含むイヤホンであって、導波管が外端（３１５）および内端（３２０）を有し、少なくとも内端が開いている。音響トランスデューサ（３１０）は、音響導波管の外端（３１５）に配置され、音響導波管の前記内端（３２０）は、耳（５）内部に位置するように構成される。音響導波管（３０５）は、外端（３１５）と内端（３２０）との間にネック（３４０）を有し、ネックにおいて、外端および内端のそれぞれにおける断面よりも小さい断面を有する。
2019530343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響トランスデューサ（３１０）；および
前記音響トランスデューサから耳（５）内へ音波を音響結合するための音響導波管（３０５）であって、外端（３１５）および内端（３２０）を有し、少なくとも前記内端が開いている、音響導波管（３０５）、
を含むイヤホンであって、
前記音響トランスデューサ（３１０）が、前記音響導波管の前記外端（３１５）に配置され、前記音響導波管の前記内端（３２０）が耳（５）内部に位置するように構成され、
前記音響導波管（３０５）が、前記外端（３１５）と前記内端（３２０）との間にネック（３４０）を有し、前記音響導波管が、前記ネックにおいて、前記外端および前記内端のそれぞれにおける断面よりも小さい断面を有する、
イヤホン。
【請求項２】
前記音響導波管（３０５）が、前記外端（３１５）と前記ネック（３４０）との間でテーパ状であり、かつ、前記内端（３２０）と前記ネック（３４０）との間でテーパ状であることを特徴とする、請求項１に記載のイヤホン。
【請求項３】
前記音響導波管（３０５）が、前記外端と前記ネックとの間に配置された円筒部分を有す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。
【請求項４】
前記円筒部分が、前記音響導波管の前記外端で開始することを特徴とする、請求項３に記載のイヤホン。
【請求項５】
前記音響導波管（３０５）が、湾曲（３５０）を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のイヤホン。
【請求項６】
前記ネック（３４０）が、前記湾曲（３５０）に位置することを特徴とする、請求項５に記載のイヤホン。
【請求項７】
前記イヤホンが、ポリマー物質から形成される本体（３６０）を含み、前記音響導波管（３０５）が、前記ポリマー物質中に空洞を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のイヤホン。
【請求項８】
前記音響トランスデューサ（３１０）が、前記本体の外側部分（４１０）に取り付けられることを特徴とする、請求項７に記載のイヤホン。
【請求項９】
前記本体が、
前記外側部分の内側に位置する中央部分（４２０）；
前記中央部分の内側に位置する湾曲部分（４３０）；および
前記湾曲部分の内側に位置する内側部分（４４０）、
を含むことを特徴とする、請求項８に記載のイヤホン。
【請求項１０】
前記音響導波管の前記湾曲（３５０）が、前記本体の前記湾曲部分（４３０）に形成されることを特徴とする、請求項９に記載のイヤホン。
【請求項１１】
前記本体が、人間の耳の舟（３４）（耳甲介舟）と係合するための突出部（３３０）をさらに有することを特徴とする、請求項７から１０のいずれか１項に記載のイヤホン。
【請求項１２】
前記本体（３６０）が、該本体の異なる部分において異なる硬さを有するポリマー物質から形成されることを特徴とする、請求項７から１１のいずれか１項に記載のイヤホン。
【請求項１３】
以下の条件の少なくとも１つ、あるいは以下の条件の２つ以上の任意の組合せ：
前記外側部分（４１０）は、前記中央部分（４２０）、前記湾曲部分（４３０）、および前記内側部分（４４０）のそれぞれより硬い；
前記内側部分（４４０）は、前記外側部分（４１０）、前記中央部分（４２０）、および前記湾曲部分（４３０）のそれぞれより柔らかい；
前記中央部分（４２０）は、前記湾曲部分（４３０）より硬い、
が満たされることを特徴とする、請求項１２に記載のイヤホン。
【請求項１４】
前記ポリマー物質がシリコーンを含むことを特徴とする、請求項７から１３のいずれか１項に記載のイヤホン。
【請求項１５】
それぞれ請求項７から１４のいずれか１項に記載の左側イヤホンおよび右側イヤホンを有する一対のイヤホンであって、
前記左側イヤホンにおける前記音響導波管の形状は、前記右側イヤホンにおける前記音響導波管の形状のミラーイメージであり、
前記左側イヤホンの前記本体は前記右側イヤホンの前記本体のミラーイメージではない、
ことを特徴とする、一対のイヤホン。
【請求項１６】
請求項７から１４のいずれか１項に記載のイヤホンを製造する方法であって、
（ｉ）個々のユーザのイヤーカナルの形状を特定する工程；および
（ｉｉ）前記イヤホンの前記本体を製造する工程であって、前記本体の外部の少なくとも一部が前記特定された形状と実質的に同一である、工程、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１７】
前記本体を製造する工程（ｉｉ）が、前記本体の前記内端を、前記イヤホンが個々のユーザによって装着される際に前記本体の前記内端が内在する個々のユーザのイヤーカナルの対応する断面のサイズよりも小さくなるようにサイズ処理し、前記本体の前記内端の外面が個々のユーザのイヤーカナルの皮膚と接触しないようにする工程を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記本体の前記内端が、個々のユーザのイヤーカナルの対応する断面のサイズの５０％〜９９％にサイズ処理されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記本体の前記内端が、前記イヤホンが個々のユーザによって装着される際に前記本体が内在するユーザのイヤーカナルの部分の最小断面のサイズよりも小さくなるようにサイズ処理されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記本体の前記内端が、前記最小断面のサイズの５０％〜９９％にサイズ処理されることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記本体の前記内端が、該内端と前記湾曲との間の前記本体の前記外面が個々のユーザのイヤーカナルの皮膚と接触しないようにサイズ処理されることを特徴とする、請求項１７から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
（ｉ）請求項１６から２１のいずれか１項に記載の方法を個々のユーザの左のイヤーカナルに適用することによって、前記一対のイヤホンの左側イヤホンを製造する工程；および
（ｉｉ）請求項１６から２１のいずれか１項に記載の方法を個々のユーザの右のイヤーカナルに適用することによって、前記一対のイヤホンの右側イヤホンを製造する工程、
を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の一対のイヤホンを製造する方法。
【請求項２３】
個々のユーザの左右のイヤーカナルのより小さい方に基づいて前記両方のイヤホンのための前記音響導波管の形状を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記両方のイヤホンの前記本体の前記内端のサイズが同じであることを特徴とする、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記両方のイヤホンの前記本体の前記内端が、個々のユーザの左右のイヤーカナルのより小さい方の対応する断面のサイズの５０％〜９９％にサイズ処理されることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記両方のイヤホンの前記本体の前記内端が、前記一対のイヤホンが個々のユーザによって装着される際に各イヤホンの本体が内在するユーザの両方のイヤーカナルの部分の前記最小断面のサイズよりも小さくなるようにサイズ処理されることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記両方のイヤホンの前記本体の前記内端が、前記最小断面のサイズの５０％〜９９％にサイズ処理されることを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記両方のイヤホンの前記本体の前記内端が、該内端と各イヤホンの前記湾曲との間の前記本体の前記外面が、個々のユーザのそれぞれのイヤーカナルの皮膚と接触しないようにサイズ処理されることを特徴とする、請求項２４から２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記本体を製造する工程（ｉｉ）が、以下の少なくとも１つ：
前記ポリマー物質を型取りするための型を３Ｄプリントする工程；および
前記ポリマー物質を３Ｄプリントする工程、
を含むことを特徴とする、請求項１６から２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
請求項１から１４のいずれか１項に記載のイヤホンの組立て用のパーツのキット。
【請求項３１】
前記音響導波管を格納し、前記外端を含む前記音響導波管の第１の部分を画定する、第１のパーツ；および
前記内端を含む前記音響導波管の第２の部分を画定する、第２のパーツ、
を含むことを特徴とする、請求項３０に記載のパーツのキット。
【請求項３２】
請求項３または４に記載のイヤホンの組立て用の、請求項３０または３１に記載のパーツのキットであって、前記第１のパーツにより画定される前記音響導波管の前記第１の部分が前記円筒部分を含むことを特徴とする、パーツのキット。
【請求項３３】
前記キットがさらに、使用の際に前記イヤホンを所定の位置に確保するように装着者の外耳と係合するための第３のパーツを含むことを特徴とする、請求項３０から３２のいずれか１項に記載のパーツのキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イン・イヤーモニターとしても知られるイヤホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
イヤホンまたはイン・イヤーモニターは、少なくとも装置の一部が人間の耳に挿入されるように設計されるヘッドホンの一種である。それらは部分的に耳の内部に置かれるので、快適さがイヤホンについての重要な検討事項である。また、全てのヘッドホンと同様に、高品質のオーディオ再生を提供することも所望である。
【０００３】
小型イヤホンの外表面が個々のユーザの耳にフィットするようにカスタマイズされるカスタムイン・イヤーモニターが知られる。これは、耳の圧痕を取ることを必要とするかもしれない。次に、耳にはまるイヤホンの部分が、当該圧痕に適合するように型取りまたは成形される。このカスタマイズによって、イヤホンの外表面が耳の特定の輪郭に従うので、装着者の快適さが増加する。
【０００４】
耳の解剖学的構造の概略が、図１及び２を参照して提供される。外耳は、耳介（または耳翼）および外耳道（またはイヤーカナル）４０から成る。ヘリックス１２は、耳介のへりである。対輪１６と称される第２の湾曲した特徴は、ヘリックス１２と略平行でありその前方にある。その上端において、対輪１６は、下（前）脚２４および上行（後）脚２６に分かれる。これらの間には、三角窩２７と称されるくぼみがある。舟状窩２８は、ヘリックス１２と対輪１４との間の狭いくぼみである。対輪１６の前方には、耳輪脚１４によって上部である耳甲介舟３４および下部である耳甲介腔３２に部分的に分けられる、耳甲介３０と称される空洞が定められる。耳甲介腔３２の前方には、耳珠２２がイヤーカナル４０の上を広報に突出する。迎珠２０は、後方で耳珠２２と向かい合う。これらの間に、前切痕（または珠間切痕）１８が定められる。耳たぶ１０は、この下にある。図２に示されるように、イヤーカナル４０は、耳甲介３０の底部から鼓膜（またはイヤードラム）７５まで伸長する。イヤーカナル４０は、まず内側、前方そしてわずかに上方に；次いで、最初の湾曲６０の後、内側および後方に；および最後に内側、前方、およびわずかに下方に、伸長するＳ字形湾曲を形成する； これは、一部は軟骨６５によりまた一部は骨５０により形成され、皮膚の薄い層で覆われる。内耳において、蝸牛７０は、円錐状の、螺旋状の、骨の中空チャンバである。蝸牛７０は、聞くための感覚器官を含む。ここで、音響振動が感知されて、音の知覚を生じる。内耳の内部の皮膚は、身体で最も薄い。蝸牛７０は、約１８，０００の微小毛で満たされ、これは電気的インパルスを脳に伝達し聴覚の知覚を生じる。大きいノイズはこれらの毛を損傷し得、これは永久的であり得る。これによって、張力損失および耳鳴りが生じる。
【発明の概要】
【本発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、改良された音響品質が依然として必要とされ、これはイヤホンの外形だけではなく内部形状を最適化することによって対処され得ることを認識した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、請求項により定められる。
【０００７】
ある態様によれば、以下：
音響トランスデューサ；および
音響トランスデューサから耳内へ音波を音響結合するための音響導波管であって、外端および内端を有し、少なくとも内端が開いている、音響導波管
を含み、
音響トランスデューサが、音響導波管の外端に配置され、音響導波管の内端が耳内部に位置するように構成され、
音響導波管が、外端と内端との間にネックを有し、音響導波管が、ネックにおいて、外端および内端のそれぞれにおける断面よりも小さい断面を有する、
イヤホンが提供される
【０００８】
実施形態によれば、音響導波管の形状は、トランスデューサから装着者の耳の内部まで音波（音響振動）の音響結合を計量するよう設計される。この改良された音響結合によって、より少ない音響の減衰（増幅された音量として感知される）、より忠実な音響再生（ライブ音響体験に類似する没入型音響体験の感覚として感知される）、または両方が得られ得る。
【０００９】
開放端を連結する導波管の軸に垂直な平面で断面が取られてもよい。この軸は、導波管が曲がっている場合は、曲がり得る。
【００１０】
導波管の断面のサイズは、最大長さ寸法、最小長さ寸法、または面積によって定められ得る。通常、３つの寸法の全てが相関する。
【００１１】
音響導波管は、好ましくは、空気で膨らんだ中空の空洞である。外端と内端との間の所定の位置における断面のサイズは、当該位置における空洞中の空間の量を示す。
【００１２】
内端に加えて、音響導波管の外端もまた開いてもよい。
【００１３】
音響トランスデューサは、スピーカでもよい。スピーカは、音響導波管の外端に面するダイヤフラムを有し得る。ダイヤフラムの公報の空間は、好ましくは、耳の外の空気と液体連絡する。特に、イヤホンは、スピーカの後部にカバーを有してもよく、空気穴がこのカバー中に提供され得る。これによって、密封された囲いよりもダイヤフラムのより大きい動きが可能となり得る。
【００１４】
ネックは、音響導波管の断面にくびれを定める。音響導波管は好ましくは、ネックにおいて最小断面を有する。導波管の外端は通常、内端よりも断面が大きい。
【００１５】
音響導波管は好ましくは、外端とネックとの間でテーパ状であり、内端とネックとの間でテーパ状である。
【００１６】
ここで、テーパ状とは、断面が徐々に減少することを意味する。音響導波管は、外端とネックとの間でテーパ状であり、ネックと内端との間でフレア状である。フレア状とは、断面が徐々に拡大することを意味する。テーパ（またはフレア、それぞれ）は、好ましくはスムーズであり、特に、音響導波管の内面は好ましくはスムーズに湾曲した表面である−例えば、いかなる角やエッジも示さない。したがって、音響導波管は、砂時計の形状に似た三次元形状を有し得る。
【００１７】
音響導波管は、好ましくは、外端とネックとの間に配置された円筒部分を有する。音響導波管の断面は、円筒部分に亘って一定である。音響導波管は、円筒部分の前または円筒部分の後または両方に非円筒部分を有してもよい。円筒部分の前および／または後の非円筒部分はテーパ状であってもよい。円筒部分は好ましくは、音響導波管の外端で開始する。したがって、外端から内端までの軸に沿って円筒部分の前に音響導波管の部分は存在しない。
【００１８】
音響導波管は好ましくは湾曲を含む。
【００１９】
ネックは好ましくは当該湾曲に位置する。
【００２０】
イヤホンは、ポリマー物質から形成される本体を含んでもよく、音響導波管は、ポリマー物質中に空洞を有する。
【００２１】
本体の少なくとも一部は、耳内に挿入されるように構成され得る。本体の外面は、耳に係合するように形成され得る。
【００２２】
音響導波管は、本体の内面により画定され得る空洞によって形成されてもよい。
【００２３】
内面と外面との間の本体の厚さは、通常は不均一である。音響導波管は、好ましくは本体の外側部分に取り付けられる。
【００２４】
本体は、以下を含み得る：外側部分の内側に位置する中央部分；中央部分の内側に位置する湾曲部分；および湾曲部分の内側に位置する内側部分。
【００２５】
ここで、外側、中央、および内側とは、耳に関する位置を称する。「内側に」とは、耳により近いまたは耳のさらに内部であることを意味する。
【００２６】
湾曲部分は、人間の耳の中の第１の湾曲に係合するように構成されてもよい。
【００２７】
内側部分は好ましくは、耳の第１の湾曲の内側でイヤーカナル（外耳道）に係合するよう構成される。内側部分は、以下の１つ以上（または全て）に係合するよう構成されてもよい：軟骨性外耳道、腔または骨性外耳道。
【００２８】
イヤーカナルの壁との内側部分の係合は、「骨伝導」としても知られる、耳内への音響信号の固体伝導を促進するのに役立ち得る。振動は、イヤホン本体の内側部分からイヤーカナルの壁まで、そこから皮膚または軟骨を介して側頭骨（頭蓋底）まで、および側頭骨から蝸牛（内耳）まで伝導され得る。
【００２９】
音響導波管の湾曲は、好ましくは本体の湾曲部分に形成される。
【００３０】
したがって、好ましくは、音響導波管のネックは、本体の湾曲部分に配置される。
【００３１】
本体は必要に応じて、人間の耳の舟（耳甲介舟）と係合するための突出部をさらに有する。
【００３２】
突出部は、音響導波管を形成する空洞の内側、上部、および／または後ろに、本体の外側部分から突出し得る。
【００３３】
本体は、本体の異なる部分で異なる硬さを有するポリマー物質で形成され得る。
【００３４】
以下の条件の少なくとも１つ、あるいは以下の条件の２つ以上の任意の組合せが満たされ得る：外側部分は、中央部分、湾曲部分、および内側部分のそれぞれより硬い；内側部分は、外側部分、中央部分、および湾曲部分のそれぞれより柔らかい；中央部分は、湾曲部分より硬い。
【００３５】
より硬い外側部分は、より大きい剛性を与え得る。より柔らかい内側部分は、イヤーカナルの壁への音響振動の固体伝導を促進し得る（骨伝導を促進する）。外側部分から内側部分まで硬さを徐々に低減することにより、内側部分への（およびそこからイヤーカナルの壁までの）音響振動の固体伝導が改良され得る。
【００３６】
硬さは、ショアＡスケールを用いた押込み硬さ（Ｓｈｏｒｅ  ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ）により特定され得る。
【００３７】
好ましくは、３０以上〜５０以下の範囲内の押込み硬さを有する。好ましくは、中央部分は、２０以上〜３０以下の範囲の押込み硬さを有する。好ましくは、湾曲部分は、１０以上〜２０以下の範囲の押込み硬さを有する。好ましくは、内側部分は、６以上〜１０以下の範囲の押込み硬さを有する。
【００３８】
他の実施形態において、外側部分は、２５以上〜５０以下の範囲の押込み硬さを有する。好ましくは、中央部分は、１５以上〜２５以下の範囲の押込み硬さを有する。好ましくは、内側部分は、８以上〜１５以下の範囲の押込み硬さを有する。
【００３９】
ポリマー物質は好ましくはシリコーンを含む。
【００４０】
それぞれ上記のように概略される左側イヤホンおよび右側イヤホンを含む一対のイヤホンがさらに提供され、左側イヤホンにおける音響導波管の形状は右側イヤホンにおける音響導波管の形状のミラーイメージであり、左側イヤホンの本体は右側イヤホンの本体のミラーイメージではない。
【００４１】
装着者が異なる形状またはサイズの左耳および右耳を有する場合、各イヤホンの本体の外面はそれぞれの耳に適合するように成形されなければならない。しかしながら、音のバランスの取れた知覚を生じるために、音響導波管は、両方のイヤホンにおいて実質的に同一であることが有益であり得る（右側の導波管は左側の導波管のミラーイメージである）。満足のいくフィットを確実にするために、実質的に同一の音響導波管は、ユーザの２つのイヤーカナルのより小さい方の寸法に基づいて形成され得る。
【００４２】
別の態様に従えば、以下の工程を含む、上記のように概略されるイヤホンを製造する方法が提供される：
（ｉ）個々のユーザのイヤーカナルの形状を特定する工程；および
（ｉｉ）イヤホンの本体を製造する工程であって、本体の外部の少なくとも一部が当該特定された形状と実質的に同一である、工程。
【００４３】
好ましくは、本体の外部全体が、耳の特定された形状と実質的に同一である。
【００４４】
本体を製造する工程（ｉｉ）は、本体の内端を、イヤホンが個々のユーザによって装着される際に本体の内端が内在する個々のユーザのイヤーカナルの対応する断面のサイズよりも小さくなるようにサイズ処理し、本体の内端が個々のユーザのイヤーカナルの皮膚と接触しないようにする工程を含んでもよい。
【００４５】
本体の内端は、好ましくは、個々のユーザのイヤーカナルの対応する断面のサイズの５０％〜９９％にサイズ処理されてもよい。
【００４６】
本体の内端は、イヤホンが個々のユーザによって装着される際に本体が内在するユーザのイヤーカナルの部分の最小断面のサイズよりも小さくなるようにサイズ処理され得る。本体の内端は、好ましくは、最小断面のサイズの５０％〜９９％にサイズ処理されてもよい。
【００４７】
本体の内端は、好ましくは、内端と湾曲との間の本体の外面が個々のユーザのイヤーカナルの皮膚と接触しないようにサイズ処理される。
【００４８】
一対のイヤホンが、上記のイヤホンを製造する方法を適用して、個々のユーザの左のイヤーカナルについて左側イヤホンをおよび個々のユーザの右のイヤーカナルについて右側イヤホンを形成することによって製造され得る。
【００４９】
両方のイヤホンのための音響導波管の形状は、個々のユーザの左右のイヤーカナルのより小さい方に基づいて形成され得る。
【００５０】
両方のイヤホンの本体の内端のサイズは同じでもよい。両方のイヤホンの本体の内端は、個々のユーザの左右のイヤーカナルのより小さい方の対応する断面のサイズの５０％〜９９％にサイズ処理されてもよい。
【００５１】
両方のイヤホンの本体の内端は、一対のイヤホンが個々のユーザによって装着される際に各イヤホンの本体が内在するユーザの両方のイヤーカナルの部分の最小断面のサイズよりも小さくなるようにサイズ処理されてもよい。
【００５２】
両方のイヤホンの本体の内端は、最小断面のサイズの５０％〜９９％にサイズ処理されてもよい。
【００５３】
両方のイヤホンの本体の内端は、内端と各イヤホンの湾曲との間の本体の外面が、個々のユーザのそれぞれのイヤーカナルの皮膚と接触しないようにサイズ処理されてもよい。形状を特定する工程（ｉ）は、以下の少なくとも１つを含んでもよい：３Ｄスキャン；および耳の圧痕を取る工程。
【００５４】
本体を製造する工程（ｉｉ）は、必要に応じて、以下の少なくとも１つを含んでもよい：ポリマー物質を型取りするための型を３Ｄプリントする工程；およびポリマー物質を３Ｄプリントする工程。
【００５５】
３Ｄプリントを用いて、ポリマー物質を、耳内にフィットするように所望のカスタム形状に直接成形してもよい。あるいは、３Ｄプリントを用いて、型を成形し、次いで当該型を用いて、所望のカスタム形状で本体を作製するようにポリマー物質を型取りしてもよい。
【００５６】
本発明の方法はさらに、以下の工程を含み得る：工程（ｉ）において特定された形状に基づいて、耳にフィットする音響導波管の最大サイズを特定する工程；および当該最大サイズの音響導波管を用いてイヤホンを製造する工程。
【００５７】
イヤホンにおいて用いられる音響導波管、例えばスピーカ、は、耳の甲介および切痕（珠間切痕）の組合せにより画定される空間中にフィットするように構成され得る。概して、導波管が大きくなると、イヤホンはより良好に音響振動を生じそれらを耳に音響結合（気導および／または固体伝導を介して）することができる。したがって、音響再生の質は、導波管のサイズを大きくすることにより増大され得る。
【００５８】
別の態様によれば、上記で概略されるイヤホンの組立て用のパーツのキットが提供される。当該キットは、第１のパーツおよび第２のパーツを含み得る。第１のパーツは、音響導波管を格納し、音響導波管の外端を含む音響導波管の第１の部分を画定する。第２のパーツは、内端を含む音響導波管の第２の部分を画定する。第１のパーツにより画定される音響導波管の第１の部分は、上記で概略される円筒部分を含み得る。キットは、装着者の外耳と係合するための第３のパーツをさらに含み得る。第３のパーツは、音響導波管のパーツを画定しないが、使用の際にイヤホンを所定の位置に確保するのに役立つ。
【００５９】
本発明は、一例として添付の図面を参照して説明される。
【００６０】
これらの図面は、概略的であり必ずしも一定の比率に描かれていないことに留意すべきである。これらの図面のパーツの相対的な寸法および比率は、図面中の明瞭性および利便性のためにサイズが誇張または低減して示される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】耳の外部の解剖学的構造
【図２】耳の外部および内部の解剖学的構造を示す切取図
【図３】ある実施形態に従った右側イヤホンを示す図
【図４】ある実施形態に従った右側イヤホンのシリコーン本体を示す正面図
【図５】図４のシリコーン本体を示す側面図
【図６】図５の反対側の側面図
【図７】図４−６のイヤホンの二分割を示す断面図
【図８】耳の所定位置における、断面でのある実施形態に従ったイヤホンを示す概念図
【図９】ある実施形態に従ったイヤホンの音響導波管を介した音波の伝搬を示す概念図
【図１０】簡略表現における音響導波管の原理を示す図
【図１１】ある実施形態に従った、イヤホンがどのように装着者の耳と係合するかを図解的に示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００６２】
ある実施形態に従った例示的なイヤホンが、図３−１１を参照して説明される。イヤホン３００は、この実施形態ではスピーカである音響導波管３１０を含む。電気的信号がケーブル３１２によりスピーカに供給され、スピーカは電気的信号を音響振動に変換する。イヤホンは、装着者の耳の中にこれらの振動を音響結合する。特に、本発明のイヤホンは、スピーカから耳中へ音波を音響結合するための空気で膨らんだ空洞である、音響導波管３０５を含む。この導波管３０５は、耳５中にフィットするように成形および配置される内端３２０を有する。導波管３０５の外端３１５は、音響トランスデューサ３１０に接続される。トランスデューサ３１０によって生じる音波は、音響導波管３０５の内部の空気中を移動し、イヤーカナル４０に入る。空気を媒体として用いる耳の中へのこの音波の伝達は、気導と称される。
【００６３】
音響導波管３０５は、外端３１５と内端３２０との間にネック３４０を有する。ネック３４０における導波管の断面は、外端３１５における断面よりも小さく、また内端３２０における断面よりも小さい。特に、導波管３０５を形成する空洞の断面積は、外端３１５において大きく、ネック３２０において小さく、内端３２０において中間のサイズである。音響導波管３０５は、外端３１５とネック３４０との間でテーパ状であり、内端３２０とネック３４０との間でもテーパ状である。特に、導波管３０５の断面積は、外端３１５からネック３４０まで導波管の長手軸に沿って移動するにつれ徐々に小さくなる。同様に、断面積は、内端３２０からネック３４０まで長手軸に沿って移動するにつれ徐々に小さくなる。したがって、ネック３４０は、導波管３０５の最も狭い部分であり、最小断面積を有する。徐々にテーパすることにより、導波管３０５の形状は、所望でない音波の反射を生じ得る、角またはエッジのような、急な不連続点を回避する。図７−９に示されるように、導波管３０５は、ネック３４０が位置する湾曲３５０を有する。したがって、音響導波管３０５の形状は、最も狭い点またはその近くに位置する湾曲を有する、砂時計、または、狭い端部において互いに連結される２つの円錐セグメントといくらか類似するものとして考えられてもよい。
【００６４】
別の実施形態において（図示せず）、音響導波管は、音響導波管の外端で開始し、音響導波管の外端とネックとの間に位置する、円筒部分を含む。
【００６５】
図１０は、簡略化された、概略形式で、音響導波管３０５中を音波が伝搬すると考えられる原理を図示する。図１０の簡略化された導波管モデル１０００は、狭い端部において連結される２つの円錐セグメントから成る。理論により束縛されることは望まないが、第１のコーン１００２に入る音波１０１０は、導波管の最も狭い部分に「圧縮」され、次いで、再び広がり入ってきた音波のものと実質的に同一の形態で第２のコーン１００４から出てくると考えられる。これは、回折のメカニズムを介して起こると考えられる。同様に、実際の導波管３０５において、音波は、ネック３４０において湾曲３５０の周りに回折すると考えられる。したがって、理論によって束縛されることは望まないが、音波の波面は、ネック３４０を介して、導波管３０５の外端３１５から内端３２０まで、湾曲した長手軸に略平行な方向に常に移動する。このことは、図９に示される。
【００６６】
音響導波管の外端とネックとの間に円筒部分を含めることは、共鳴チャンバを形成する効果を有するものと考えられる。理論によって束縛されることは望まないが、そのような共鳴チャンバは、共鳴を用いて導波管内で部分反射を増幅し、それによって、人間の声およびさまざまの楽器のような多くの音が自然に生成されかつ骨伝導を増加し得る態様を模倣する。したがって、共鳴チャンバを含めることは、イヤホンのユーザによって経験される音により現実的な深さを加えると考えられる。
【００６７】
イヤホン本体３６０の外面は、図３−６に最もよく示される。この実施形態において、イヤホンの本体３６０は、ポリマー物質、具体的にはシリコーンから形成される。音響導波管３０５は、シリコーン中の空洞により形成される。したがって、本体３６０の内面は、導波管３０５の形状を画定する。音響トランスデューサ３１０は、本体の外側部分４１０において本体３６０に接続される。外側部分４１０のシリコーンは、トランスデューサ３１０と係合するように型取られてもよく、トランスデューサ３１０は、型取られたシリコーンとの確実な係合を容易にするための突出部またはクリップ（図示せず）を有してもよい。外側部分のシリコーンは、比較的薄いことが有利であり得る。これは、トランスデューサ３１０から、本体３６０の固体物質へおよび導波管３０５の空隙への、振動の強い音響結合を促進すると考えられる。外側部分４１０は、３０〜５０の範囲のショアＡ硬度を有する、比較的硬いシリコーンから形成される。本体３６０はまた、外側部分の直接内側に位置する中央部分４２０；中央部分４２０の直接内側に位置する湾曲部分４３０；および湾曲部分４３０の直接内側に位置する内側部分４４０、を有する。これらの部分は、連続的により柔らかいグレードのシリコーンを用いる。中央部分は、２０〜３０の範囲のショアＡ硬度を有する。湾曲部分におけるシリコーンは、１０〜２０の範囲のショアＡ硬度を有する。内側部分４４０のシリコーンが最も柔らかく、６〜１０の範囲のショアＡ硬度を有する。本体３６０の外側部分に向かって相対的により硬いシリコーンを、かつ、本体３６０の内側部分４４０に向かって相対的により柔らかいより柔軟なシリコーンを提供することにより、音響振動の伝達が改良されると考えられる。特に、このことによって、内側部分４４０と直接接触するイヤーカナル４０の壁への本体３６０の内側部分４４０を介した音響振動の固体伝導が促進され得ると考えられる。そのような振動は、軟骨６５または側頭骨５０、あるいは両方に、皮膚の薄い層を介して供給され得る。次いで、振動は、骨伝導を介して、蝸牛７０および頭蓋底まで伝達され得る。イヤホンの外面は、装着者の耳と密接に係合するように成形される。特に、内側部分４４０は、耳の第１の湾曲６０の内側でイヤーカナル４０と係合するように成形される。湾曲部分４３０は、耳の第１の湾曲６０と係合するように成形される。本体の部分はまた、音響導波管３０５の異なる部分と対応する。導波管３０５の内端３２０は、本体３６０の内側部分４４０における開口によって提供される。導波管３０５の湾曲３５０におけるネック３４０は、本体３６０の湾曲部分４３０に位置する。導波管３０５の外端３１５は、本体３６０の外側部分４１０における開口によって提供される。外側部分４１０は、可能な最大スピーカが、音響導波管３０５の外端３１５においてフィットできるように設計される。外側部分４１０の外面は、切痕１８および耳甲介３０と適合および係合するように成形される。この部分において、導波管３０５の形状は、耳甲介腔３２の形状に似る。シリコーンの固体突出部３３０は、耳甲介舟３４と係合するように成形される。
【００６８】
外耳、特に耳甲介３０の自然のサイズおよび曲線は、シリコーン本体３６０中に快適にフィットできるスピーカのサイズを決定する。より大きいスピーカによって、音響導波管３０５中により多くの空気を押し込むことができる。導波管３０５中により多くの空気を押し込むことができることによって、耳に供給できる振動がより力強くなる。
【００６９】
本体３６０の中央部分４２０において、導波管３０５は、イヤーカナル４０の第１の湾曲６０における湾曲につながる、耳甲介３０の自然な湾曲に従いそれを強調するように設計される。導波管３０５を注意深く成形することによって、導波管は、音波がどのように湾曲３５０に供給されるかを制御できる。好ましくは、導波管３０５の形状は、イヤーカナル４０の形状に適合し、オーディオ−チャネリング特性を強調し得る。シリコーン本体３６０の湾曲部分４３０において、導波管３０５中の湾曲３５０は、ネック３４０を通過し、内側イヤーカナルおよびイヤードラム７５に向かって音波を方向付ける。注意深く湾曲３５０を成形することによって、音波は、本体３６０の内側部分４４０において、導波管３０５の内端３２０に向かって拡大し得る。これによって、可能である最も明瞭な態様で最大量の空気および振動が供給されると考えられる。これによってまた、シリコーン本体３６０の内側部分４４０を介して、骨伝導が可能になると考えられる。好ましくは、本体３６０の内側部分４４０において、軟骨６５が側頭骨５０に直接付いている点であるイヤーカナル４０の皮膚に対して、シリコーンが振動する。シリコーンおよび空気によって生じる振動は、乳様突起および側頭骨を介する、骨伝導と称される、聴覚の二次形態を生じ得る。
【００７０】
いくつかの実施形態において（図示せず）、導波管３０５の本体３２０の内端は、それが内部に適合する、イヤーカナル４０の部分よりもわずかに小さい。したがって、湾曲３５０と内端３２０との間のイヤホンの部分は、使用の際にユーザのイヤーカナルの皮膚と接触しない。これによって、軟骨６５が導波管３０５の湾曲３５０において側頭骨に直接付く点において振動の伝達を可能としながら、ユーザの快適性が改良される。導波管３０５の内端は、それが内部に適合するイヤーカナル４０の部分よりもわずかに小さいだけなので（例えば、イヤーカナルの部分のサイズの５０％〜９９％、またはイヤホンが存在するイヤーカナルの最小部分のサイズの５０％〜９９％）、導波管３０５は、大きくフレアし（すなわち、テーパ状となり）、上述のように音質の改良を提供し得る。上述の特徴の組合せによって、従来のイヤホンによって提供される体験とは異なる没入型音響体験が生じる。これは、一部は音響導波管３０５からの結果であり、一部はシリコーン本体３６０の外側と耳５の皮膚との間の密接な係合からであり、−これに関して−蝸牛および頭蓋底まで固体物質を介しての、気導（鼓膜７５を介して）および骨伝導の両方を介する内耳への振動の音響結合からであると考えられる。
【００７１】
図８は、イヤホン３００がどのように耳中に適合するかを概略的に示す。図８はまた、トランスデューサ（スピーカ）３１０の背面をカバーする、トランスデューサ３１０上に適合する、カバー５００を示す。スピーカの振動板の背面部とカバー５００との間に密閉した囲いが生じることを避けるために、空気穴５１０が、カバー５００中に提供される。これは、スピーカの振動板が可能な限り自由に移動できることを確保する助けとなり、より良好なスピーカ応答が適用され得る。
【００７２】
図９は、導波管３０５のスピーカ３１０と内端３２０との間で、音波６００が音響導波管３０５中をどのように伝搬すると考えられるかを偽略的に示す。カバー５００は、スピーカ３１０、シリコーン本体３６０、または両方に取り付けられてもよい。
【００７３】
シリコーン本体３６０は、好ましくは、ある特定のユーザの耳の形状に適合するようにカスタマイズされる。これは、シリコーン本体３６０を当該特定の形状に型で作ることにより達成できる。これを達成するのにさまざまの方法がある。ある例示的な方法が以下に説明される。この方法は、第１に、耳の形状を特定する工程、および、第２に、外面の関連するパーツが耳の形状に適合するようにイヤホンの本体３６０を生成する工程、を含む。ある実施例において、耳の形状は、耳の圧痕を取ることにより特定し得る。圧痕は、柔らかいシリコーンを耳の中に挿入することによって取ることができる。（これは、本体３６０を作製するために使用されるシリコーンではないことに留意。）このようにして耳の圧痕を取ることは、カスタム補聴器を作製するために知られている。耳の圧痕を取った後、イヤホンの本体３６０を製造するためにいくつかの方法がある。ある実施形態において、シリコーンの耳の圧痕がデジタルスキャンされ、コンピュータ上に３Ｄモデルが作製される。３Ｄモデルは、３Ｄプリンタを用いてプラスチックの型を作製するために用いられ得る。次いで、この型にシリコーンが充填されて本体３６０を作製する。上記で説明したように、外側部分４１０、中央部分４２０、湾曲部分４３０、および内側部分４４０について、異なる硬さの、４つの異なるタイプのシリコーンがそれぞれ用いられる。成型工程の結果は、シリコーンの固体本体である。次いで、シリコーンは、この本体の中心から除去され、音響導波管３０５を生じる。
【００７４】
音響導波管３０５は、コンピュータ３Ｄモデリングソフトウェアを用いて、本体３６０の３Ｄモデルと関連して設計され得る。この場合、コンピュータにおける３Ｄモデルは、本体３６０の外面だけでなく、音響導波管３０５を形成する内面も画定する。このモデルは、適切な３Ｄプリンタを用いて、シリコーン中で直接３Ｄプリントされ得る。そのような３Ｄプリンタの１つは、イギリスのシェフィールドのＰｉｃｓｉｍａ  Ｌｔｄ（Ｆｒｉｐｐ  Ｄｅｓｉｇｎの子会社）によって製造されるものである。Ｐｉｃｓｉｍａプリンタは、本体３６０内の異なる位置で異なる硬さのシリコーンを直接プリントすることができる。
【００７５】
別の可能なアプローチにおいて、耳の形状を特定するために耳の圧痕を取るのではなく、耳の形状を測定するために耳を直接デジタルスキャンしてもよい。これによって、中間工程の必要なく、当該形状の３Ｄコンピュータモデルを耳から直接得ることができる。
【００７６】
シリコーン本体３６０が正しい形状に調製された後（音響導波管３０５の成形を含む）、本体３６０は、イヤホンをより快適にしかつシリコーンの吸音特性を低減するように、シリコーンインプレッションラッカー（ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｌａｃｑｕｅｒ）でコーティングされてもよい。適切なラッカーの１つは、ＤＥＴＡＸ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．ＫＧによって製造される、Ａｂｄｒｕｃｋｌａｃｋとして知られる製品である。これはまた、イヤホンを保護するシリコーンシーリング材として作用する。
【００７７】
多くのユーザにおいて、外耳および中耳のサイズおよび形状は、左側と右側とで異なる。したがって、シリコーン本体３６０の外面は、右側イヤホンと比較して左側イヤホンについて異なるサイズおよび形状を有する。言い換えれば、左側イヤホンは、右側イヤホンの本体３６０の単なるミラーイメージではない形状である本体３６０を有する。とは言っても、音響導波管３０５は、左側イヤホンおよび右側イヤホンの両方において、実質的に同一の形状であることが便宜であると考えられる。特に、音響導波管３０５は、小さい方の耳のサイズに従って設計されてもよく、次いで、このサイズおよび形状を大きい方の耳に採用してもよい。これは、左耳と右耳との間のバランスの取れた音の知覚を確保する助けとなると考えられる。
【００７８】
上述の特徴を有するカスタム形状のイヤホンを用いて、高度な没入型音響体験を生じることが可能である。これらのイヤホンを用いるユーザは、頭の中から聞こえてくる音の印象を体験し得る。音楽、バーチャルリアリティ（ＶＲ）、映画およびテレビの産業において、スマートホン、タブレット、ラップトップ、およびさらにホームシアターのような携帯機器から没入型音響を供給する方法の未だ解決されない必要性が存在する。例えば、トラックの大きい騒音またはフォーミュラ１レースカーが通過するホイッスルのような、「聞いた」と同じ程度に「感じ」られる音の知覚を再生することが所望である。上述のように、腔および内耳を介して提供される骨伝導の減少は、その場所にいることの肉体的な感覚を再現するこれらの振動を提供するのに有効な方法であり得ると考えられる。例えば、音楽の再生に関して、ユーザは、楽器になったかのように感じられるので、実際のコンサートホールにいるよりも良いとコメントした。
【００７９】
イヤホンは、好ましくは、上述のように個々のユーザのためにカスタム成形され、他の実施形態において、イヤホンは、異なるサイズでもよい規格化された互換性パーツの組合せとして提供されてもよい。この場合、ユーザは、イヤホンの構成部品の各々（またはいくつか）の適切な規格化サイズを選択することにより、イヤーカナルのサイズに最もよくフィットする一対のイヤホンを組み立てることが可能である。利用可能なサイズは、限られた数の互換性パーツがユーザのかなりの割合の必要性を満たすために利用可能となるように選択され得る。これを達成するために、利用可能なサイズは、異なる集団のユーザについてイヤーカナルの平均サイズに適合するように選択されてもよい。ユーザがイヤホンの異なるパーツについて異なるサイズを選択できるように、イヤホンはパーツのキットとして提供され得る。例えば、第１のパーツは、外端から開始する音響導波管３０５の第１の部分と共にイヤホンの音響トランスデューサを格納してもよく、第２の部分は、内端まで音響導波管３０５の残りの部分を画定してもよい。次いで、ユーザは、イヤーカナルの対応部分のサイズに最もよく適合するイヤホンの第１のパーツのサイズを選択し得る。次いで、ユーザは、イヤーカナルの当該パーツのサイズに最もよく適合するイヤホンの第２のパーツのサイズを選択し得る。例えば、それぞれ小さい、中くらいおよび大きいイヤーカナルに適するように、３つの異なるサイズの各々の規格化パーツを製造してもよいが、もちろん、より多いまたはより少ない数の異なるサイズの各規格化パーツが利用可能である（かつ異なるサイズの数は各パーツについて異なってもよい）。イヤホンの音響導波管３０５は、規格化パーツを用いながらイヤホンのよりグラニュラな（ｇｒａｎｕｌａｒ）カスタマイズを可能とするために、３つ以上のパーツによって画定され得ることが理解されるであろう。そのようなイヤホンのフィットは、カスタム成形されたイヤホンのものほど良好である可能性は低いが、上述の強化から生じる音質を依然として生成しながら、大多数のユーザにとって適度なフィットが依然として提供され得る。一方、このアプローチによって、イヤホンの製造費用が著しく低減され得る。
【００８０】
実施形態はまた、良好な遮音特性−すなわち、音響トランスデューサの動作中に外部またはバックグラウンドの音を軽減するまたは隠す性能−を有する。
【００８１】
実施形態は、可聴性のコミュニケーションを基にする任意のシステム−特に、大きいバックグラウンドノイズの条件下での動作−において有用に用いられ得る。例えば、本発明は、航空パイロットのコミュニケーションシステムにおける便宜に適用し得る。
【００８２】
本発明は、図面および上記の説明に詳細に図示および説明されてきたが、そのような図示および説明は、限定ではなく例証または例示として考えられるべきである；本発明は、開示される実施形態に限定されない。
【００８３】
開示される実施形態への他のバリエーションが、図面、開示、および添付の請求項の検討から、請求項の発明の実施において当業者によって理解されかつもたらされる。請求項において、「含む」なる用語は、他の構成要素または工程を排除するものではなく、「ａ」または「ａｎ」なる不定冠詞は、複数を排除しない。互いに異なる従属項において特定の指標が記載されるという単なる事実は、これらの指標の組合せが便宜のために用いられないということを意味しない。請求項中の任意の引用符号は、範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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