(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イヤホン本体のステムに連結されて使用されるイヤピースであって、
前記ステムの外周を覆うように構成された中央筒部と、前記中央筒部の外側に設けられた外壁部とを備え、
前記中央筒部の前記ステムの最先端箇所の放音孔と、前記外壁部の前記ステムを延伸した箇所の開放部とを除き、外部との空気流通を有さず、
前記中央筒部と前記外壁部との間に空洞部を有することを特徴とするイヤピース。
【請求項２】
前記中央筒部の前記ステムの最先端に接し前記ステムの軸に直交する平面を放音面とし、
前記空洞部の前記放音面からの深さをＤとするとき、４．２５ｍｍ≦Ｄ≦８．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のイヤピース。
【請求項３】
前記放音孔の面積をＳ１、前記放音面における前記空洞部の断面積をＳ２とするとき、Ｓ２／Ｓ１≧０．３であることを特徴とする、請求項２に記載のイヤピース。
【請求項４】
ゴム製であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のイヤピース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イヤホンと耳の間に配されるイヤピースに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、不動産を伴う住宅環境の変化に伴い大型のオーディオ装置などで音楽を楽しむことが難しくなってきた。一方で通信速度の向上に伴い音楽ソースの配信環境などが増え、スマートホンやポータブルオーディオプレイヤーを用いた音楽再生機のイヤホンやヘッドホンが広く普及している。さらに高速化する音楽配信に合わせて非常に解像度の高いデジタル音源であるハイレゾ音源の普及も進み、ポータブル音楽再生でも高音質の音楽を聴くことが可能になった。
【０００３】
このように一般的なイヤホンでは直接音が主体となってリスナーに到達するため、臨場感のある音を再現するのは難しい、そのため特許文献１では意図的に音の伝達を遅延させる２以上の発音体をイヤホン筐体に収納して臨場感を得ようとしている。また特許文献２ではイヤホン筐体に音の遅延を図る二つの空間を設けて同じく臨場感を得ようと試みている。
【０００４】
さらに特許文献３ではイヤホンに接続するイヤピースに外気に通じる孔を明けて擬似的に広い空間を設、臨場感の取得を試みている。また同特許ではイヤホンステムの先端に栓をして直接音を遮断してステム側方から外部に音を出して反射音を得るための空間を広げる方法も提案している。
【０００５】
イヤホンのユーザにはそれぞれの嗜好がある。そこで、特許文献１〜３に開示のものが必ずしも嗜好に合わない場合があることを指摘する。特許文献１，２ではいずれもイヤホン筐体の内部で音の遅延を図るスペースを設けているためイヤホン筐体が大きくなり、ポータブルオーディオ本来の持つ装着性や携帯性が失われる。またイヤホン自身の構造を変更して、提供者側の意図する周波数特性で調整をしているため、仮にその提供製品がリスナーの嗜好に合わない音質（周波数特性）のイヤホンの場合、他の選択肢がなくなり購買意欲の低下につながる。特許文献３では、イヤピースを用いて臨場感を実現しようと試みており、ユーザが所有するイヤホンをそのまま活用出来るメリットはあるものの、（１）発音体から鼓膜に至るまでの空間に外気に抜ける孔を設けているため、当該空間の内圧低下に伴い、特に低域周波数の音圧が低下する。その結果楽曲の軸になるベースやドラムの音の迫力が失われ、金属的な尖鋭的な音に聞こえてしまう。（２）ステムから放出される直接音を栓により遮蔽している。一般論として高周波域の音は直線性を持つためステム先端を遮蔽すると今度は著しく高周波の音圧が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１４８２８７号公報
【特許文献２】特開２０１９−０２４１７８号公報
【特許文献３】特開２０１８−１９１２６５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＩＥＣ―６０２６８−７  Ｈｅａｄｐｈｏｎｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ（Ｌｉｓｔｅｎ Ｉｎｃ.）：ｈｔｔｐｓ：//ｗｗｗ.ｌｉｓｔｅｎｉｎｃ.ｃｏｍ/ｗｐ/ｍｅｄｉａ/ｓｅｑ_ｎｏｔｅ_ＩＥＣ−６０２６８−７_Ｈｅａｄｐｈｏｎｅ_Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ.ｐｄｆ
【非特許文献２】茶谷郁夫「ハイレゾを考える」ＪＡＳ Ｊｏｕｒｎａｌ ２０１６ Ｖｏｌ.５６ Ｎｏ.4
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、臨場感を与えるイヤピースを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
イヤピースに、ステムからイヤホン外部に放出される音が反射・遅延する空間を設けることで、課題を解決する。
【００１０】
本発明のイヤピースは、
イヤホン本体のステムに連結されて使用されるイヤピースであって、
前記ステムの外周を覆うように構成された中央筒部と、前記中央筒部の外側に設けられた外壁部とを備え、
前記中央筒部の前記ステムの最先端箇所の放音孔と、前記外壁部の前記ステムを延伸した箇所の開放部とを除き、外部との空気流通を有さず、
前記中央筒部と前記外壁部との間に空洞部を有することを特徴とする。
【００１１】
この特徴によれば、ステムから発出される音の一部が放音孔から直接にユーザ（の外耳）に到達することと合わせ、他部が外壁部及び中央筒部で反射して間接に（直接音に対する時間遅れを持って）到達する。これによって臨場感を与えることができる。
【００１２】
本発明のイヤピースは、
前記中央筒部の前記ステムの最先端に接し前記ステムの軸に直交する平面を放音面とし、
前記空洞部の前記放音面からの深さをＤとするとき、４．２５ｍｍ≦Ｄ≦８．５ｍｍであることを特徴とする。
【００１３】
この特徴によれば、間接音の時間遅れに対応する空間距離を２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの音の波長に合わせることができる。これによって臨場感を確実に感じることができる（後述の実施例を参照）。
【００１４】
本発明のイヤピースは、
前記放音孔の面積をＳ１、前記放音面における前記空洞部の断面積をＳ２とするとき、Ｓ２／Ｓ１≧０．３であることを特徴とする。
【００１５】
この特徴によれば、間接音の音量を保つことができ、臨場感を強く感じることができる（後述の実施例を参照）。
【００１６】
本発明のイヤピースは、
ゴム製であることを特徴とする。
【００１７】
この特徴によれば、外耳に接触する箇所に弾性を備え、装着感に優れたイヤピースが提供される。
【００１８】
本発明によればは、臨場感を与えるイヤピースを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、従来のイヤピースの構成を説明する図である。
【図２】図２は、従来のイヤピースの断面図である。
【図３】図３は、本発明のイヤピースを示す図である。
【図４】図４は、本発明のイヤピースの断面図である。
【図５】図５は、本発明の効果を説明する図である。
【図６】図６は、本発明のイヤピースと、従来のイヤピースの特性の差を示す図である。
【図７】図７は、高域の周波数特性の変化を示す図である。
【図８】図８は、主観を評価する実験の結果を示す図である。
【図９】図９は、本発明のイヤピースの別形態を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明のイヤピースの別形態を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明のイヤピースの別形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、本発明と対比される典型的な従来のイヤピースについて説明する。図１は、従来のイヤピースの構成を説明する図である。イヤピース１とはイヤホンの筐体１２に接続され音を放出する円筒状のステム２に、リスナーの耳との密着性を向上させるために取り付けられる弾性部品のことを指す。一般的にはステム内へのゴミなどの混入を防ぐためメッシュ状のフィルター８がステムの先端部に設けられている。
【００２１】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。ステム２が接続されたフロント筐体５とリア筐体７で校正された筐体内にスピーカ１１が搭載されており、スピーカ１１からの音はステム２を通過後、直接に外部に放出される。時間遅れを有する間接音は発生しない。
【００２２】
この際、イヤピース１はリスナーの外耳との密着性を上げ、音漏れを防ぐためにゴム等の弾性材料で構成されている。
【００２３】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図３は、イヤピースをイヤホンに装着した状態を示す図である。イヤピース１は、イヤホンのステム２に装着されている。
【００２５】
イヤホンは、スピーカ１１を内蔵する筐体１２を備え、スピーカ１１の放音方向にステム２が設けられている。スピーカ１１から放出された音は、ステム２を通り、外耳に到達する。
【００２６】
イヤピース１は、ステム２の外周を覆うように構成された中央筒部３及び外壁部４から構成され、中央筒部３に放音孔５が、外壁部４に開放部６が設けられている。
【００２７】
中央筒部３は、ステム２を被覆し、イヤピース１をイヤホンに固定する。
【００２８】
外壁部４は、中央筒部３から離間し、外耳に接してイヤピース１及びイヤホンを外耳に固定する。
【００２９】
放音孔５は、その周縁が凹凸のない平面上にある。その平面が放音面７である。
【００３０】
開放部６は、放音孔５から放出された音がイヤピース１の外部に伝達される音孔である。本発明のイヤピース１では、放音孔５から放出された音には、直接に開放部６から伝達されるものと、空洞部９によって時間遅れをもって伝達されるものとが存在する。
【００３１】
空洞部９は、中央筒部３と外壁部４との間、すなわち放音面７に対して開放部６とは反対の側に設けられた空洞である。空洞部９の放音面７に対する深さ（放音面７から最も離間した点と放音面７との距離）をＤとする。
【００３２】
図４は、本発明のイヤピースの断面図である。図３において、放音面７を断面とし、右方から見た図である。
【００３３】
図に網掛けで示した放音孔５及び空洞部９の断面９ａにおいては、断面の前後（紙面表裏）方向に空気が流通し、音が通過する。ここで、放音孔５の面積をＳ１、空洞部９の断面９ａの断面積をＳ２とする。
【００３４】
以上の構造のイヤピースは、いかなる材質のものでも製造できるが、外耳に挿入した時の装着感に鑑み、シリコンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリゴム、ブチルゴム、天然ゴム、その他ゴム製で弾性を有する材質とすることが好ましい。
【００３５】
図５は、本発明の効果を説明する図である。ステム２から放出された音の直接音だけが外耳に到達する従来のイヤピースと異なり、本発明のイヤピースにおいては、ステム２から放出された音は図２のようにイヤピース１の空洞部９内部にも放出され、反射音を含んだ音として開放部６から外耳へと伝わる点にある。図中の直接音と反射音では外耳に到達するまでの時間に差異が生じるため時差による反響効果が得られる。また反射音による多くの倍音が発生し、聴感上の臨場感が増す。
【００３６】
放音孔５から放出された音は、直接に開放部に向かう直接音と、空洞部９によって時間遅れを持つ間接音とを発生する。放音孔５の面積Ｓ１は、イヤピース１内の空間の音密度におよそ反比例し、空洞部９の断面９ａの断面積Ｓ２は空洞部９に入射する音量におよそ比例するので、Ｓ２／Ｓ１の値が開放部から外耳に放出される音のうちの間接音の比率を示唆する。比率は、厳密にＳ２／Ｓ１であるものではないが、Ｓ２／Ｓ１について単調に増加する。
【００３７】
空洞部９に入射した音（間接音）は、空洞部９を往復した後で開放部６から放出される。単純に往復せずに図上で斜めの方向に向かうことなどによる誤差があるが、およそ２Ｄの距離だけ直接音よりも長い距離を経ている。音速を３４０ｍ／ｓとすると、（Ｄ／３４０ｍ）秒の時間遅れが発生する。
【００３８】
図６は、本発明のイヤピースと、従来のイヤピースの特性の差を示す図である。同一のイヤホンに、従来のイヤピースを装着して測定した結果を図５（Ａ）に、図３、図４に示した本発明のイヤピースを装着して実験し、測定した結果を図５（Ｂ）にそれぞれ示す。
【００３９】
実験は、スピーカ１１から１ｍＷのホワイトノイズを出力し、非特許文献１に示される標準的な方法で、周波数特性を測定した。
【００４０】
イヤホンは、図５（Ａ）と図５（Ｂ）に示す実験で同一である。スピーカ１１に直径１０ｍｍの電磁式スピーカを採用した、振動板は一般的なマイクロスピーカに用いられるポリエチレンナフタレートを用いた。ステムの内径は４ｍｍ、外径は５.３ｍｍとした。
【００４１】
イヤピースは、従来のものと本発明のものを同一材質（シリコンゴム）とした。また、耳に装着した際の圧縮変形による周波数特性の変化に大差がないよう、イヤピースの最外径寸法を同一の１２.５ｍｍとした。そして、放音孔を、同一の５．３ｍｍ径の円形とした。
【００４２】
そして、本発明のイヤピースについては、Ｄ＝７ｍｍ、Ｓ２／Ｓ１＝１．０（図４参照）とした。
【００４３】
図６（Ａ）と図６（Ｂ）とを比較すると、破線の楕円により示した２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚにおいて、周波数特性が大きく相違する。
【００４４】
図６（Ａ）（Ｂ）共に、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚにおいて周波数特性が波打っている。これは、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ（波長が４．２５ｍｍ〜８．５ｍｍ）においてステム及びイヤピースの形状に基づく共振周波数が存在するためである。
【００４５】
図６（Ｂ）において、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚにおける音圧（２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの平均音圧）が図６（Ａ）よりも大きい。また、波打ちも大きい。これは、空洞部に入射した音がおよそ２Ｄの距離だけ長く移動するので、波長が２Ｄ（Ｄ＝７ｍｍであればおよそ２４ｋＨｚ）の間接音が直接音と同位相で重畳されるためである。この効果は、従来のイヤピースでは実現されない。
【００４６】
図７は、高域の周波数特性の変化を示す図である。前述の効果が、Ｓ２／Ｓ１の値によっていかに変動するかを検証するために、Ｓ２を小さくして効果の有無を実験したものである。横軸にＳ２／Ｓ１の値、縦軸に従来のイヤピースに対する２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの向上平均音圧を示す。
【００４７】
また、放音孔の径Ｒを２ｍｍ〜５ｍｍで段階的に変化させた。図に、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍとして示した。Ｓ１＝（πＲ２／４）である。
【００４８】
図からわかるように、Ｓ２／Ｓ１≧０．３であれば、聴覚的に差があると言われる３ｄＢ以上の向上平均音圧が得られ、Ｓ２／Ｓ１＜０．３であれば、３ｄＢ以上の向上平均音圧が得られない。これが、Ｓ１の値によらずに観察されるので、Ｓ１やＳ２の値そのものでなく、Ｓ２／Ｓ１の値が効果の有無を定めるのに重要であることがわかる。
【００４９】
図８は、主観を評価する実験の結果を示す図である。臨場感は、コンサート会場等の空間における音の反射によって発生する音の時間遅れによって醸し出される。してみれば、図６に示すように２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚに対応する時間だけの遅れによって臨場感を感じるか否かは、実験によって検証する必要がある。
【００５０】
実験は、図６に示したものと同様に、放音孔の径を５．３ｍｍとし、Ｓ２／Ｓ１の値を変化させて行った。３種の楽曲について、視聴した２５人の被験者に臨場感を関るか否かを尋ねたところ、Ｓ２／Ｓ１≧０．３であればいずれの楽曲でも臨場感を感じるとの回答であった。
【００５１】
Ｓ２／Ｓ１≧０．３という境界値が図７に示した実験と一致していることから、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚに対応する時間だけの遅れによって臨場感を感じることが立証された。（従来は知られていなかったこの実験結果こそが、出願人が本願発明の価値を認識するに至ったものである。）なお、非特許文献２にも、可聴域以上の音を含む音によってより深い臨場感が伝わることが記載されている
【００５２】
以上詳細に説明したように、本実施例のイヤピースによれば、空洞部９によって２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚに対応する時間だけの遅れを発生させ、臨場感を得ることができる。
【実施例２】
【００５３】
以下、実施例１において示したイヤピースの変形を紹介する。いずれも、Ｄ及びＳ２／Ｓ１の値を調整することで、実施例１と同様に、臨場感を得ることができる。図９〜図１１は、本発明のイヤピースの別形態を示す図である。
【００５４】
図９に示すイヤピースは、中央筒部３がステム２の先端までを覆わず、ステム２の先端が中央筒部３から突出しているものである。
【００５５】
図１０に示すイヤピースは、外壁部４の形状が実施例１と相違しているものである。
【００５６】
図１１に示すイヤピースは、図１０に示すイヤピースにおいて中央筒部３がステム２の先端までを覆わず、ステム２の先端が中央筒部３から突出しているものである。
【００５７】
図９〜図１１のいずれに示すイヤピースにおいても、Ｓ１の値は実施例１と同様である。Ｄの値は図示したとおりである。Ｓ２の値は、図中に９ａで示した箇所の断面積となる。
【００５８】
Ｄ，Ｓ１，Ｓ２の値について実験を行ったところ、実施例１と同様の結果であった。図９〜図１１示すいずれのイヤピースも、実施例１と同様の効果を得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
臨場感を与えるイヤピースである。多くの音楽愛好家による利用が考えられる。
【符号の説明】
【００６０】
１    イヤピース
２    ステム
３    中央筒部
４    外壁部
５    放音孔
６    開放部  
７    放音面
８    空洞部底面
９    空洞部
１１  スピーカ
１２  筐体
【要約】
【課題】臨場感を与えるイヤピースを提供すること。
【解決手段】
イヤホンのステム２の外周を覆うように構成された中央筒部３と中央筒部３の外側に設けられた外壁部４とを備え、中央筒部と３前記外壁部４との間に空洞部９を有することを特徴とするイヤピースを提供する。空洞部９によって、時間遅れを有する間接音が形成され、臨場感を与えることができる。出願人は、間接音の時間遅れに対応する空間距離を２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの音の波長に合わせることで、臨場感が確実に感じられることを検証した。
【選択図】図５【図１】
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【図２】
0006651039.tif 000003
【図３】
0006651039.tif 000004
【図４】
0006651039.tif 000005
【図５】
0006651039.tif 000006
【図６】
0006651039.tif 000007
【図７】
0006651039.tif 000008
【図８】
0006651039.tif 000009
【図９】
0006651039.tif 000010
【図１０】
0006651039.tif 000011
【図１１】
0006651039.tif 000012