(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】5691012
(24)【登録日】2015年2月13日
(45)【発行日】2015年4月1日
(54)【発明の名称】環境騒音の遮音用イヤホンアタッチメント
(51)【国際特許分類】
H04R 1/10 20060101AFI20150312BHJP
H04R 1/28 20060101ALI20150312BHJP
【FI】
H04R1/10 104Z
H04R1/28 310Z
【請求項の数】3
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2014-101178(P2014-101178)
(22)【出願日】2014年5月15日
【審査請求日】2014年9月16日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】392004015
【氏名又は名称】角元 純一
(72)【発明者】
【氏名】角元 純一
(72)【発明者】
【氏名】石崎 環
(72)【発明者】
【氏名】木下 誠
【審査官】
冨澤 直樹
(56)【参考文献】
【文献】
特開2012−050049(JP,A)
【文献】
特開2009−219095(JP,A)
【文献】
登録実用新案第3035669(JP,U)
【文献】
特開昭52−037421(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04R 1/10
H04R 1/28
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
耳栓の素材を{アブソーバ}とし、
{アブソーバ}は一端が凸球面、他方が{円形平面または凹球面}形状であるとし、
凸球面の側を{出口側}、他方を{入口側}とし、
{入口側}から{出口側}に向かう穴を{第1穴}とし、
{第1穴}の直径を{第1穴径}とし、
{第1穴}は{出口側}に貫通していないものとし、
{第1穴}の底の{出口側}に残された{アブソーバ}の厚みを{第1厚み}とし、
{第1穴}の底面を{第1穴底面}とし、
{第1穴底面}から{出口側}に向かう穴を{第2穴}とし、
{第2穴}の直径を{第2穴径}とし、
{第2穴径}は{第1穴径}よりも細いものとし、
{第2穴}は{出口側}に貫通していないものとし、
{第2穴}による{出口側}に残された{アブソーバ}の厚みを{第2厚み}とし、
{第2穴}の底面を{第2穴底面}とし、
変形が可能な{ゴムまたはゴム状の化学合成素材}の中空のチューブ状であって、{第1穴}に収まる部品を{コアピース}とし、
{コアピース}の外径は{アブソーバ}の加工状態で{第1穴径}よりも大きいとし、
{コアピース}の入口側はイヤホンの音の出口に着脱できる構造を持つものとし、
{コアピース}の入口側は{アブソーバ}の入口側の面から外側に出ていない構造を持つものとし、
{コアピース}の中空穴はイヤホンからの音を{アブソーバ}の{第1厚み}と{第2厚み}の部分に音を導く役割を持つものとし、
{コアピース}の出口側は{第1穴底面}に達している、かまたは、{第1穴底面}に接近しているものとし、
{第1底面}と{第2底面}の形状は{平面または凹円錐または凹球面}のいずれかまたはそれらの中間の形状であるものとし、
{第1穴}と{第2穴}を有する{アブソーバ}と{コアピース}を組みあわせたものを{遮音ピース}とし、
{遮音ピース}をイヤホンに装着し、イヤホンでリスニングをしている状態で、イヤホン本体を通過して聴覚に至る環境騒音の成分を{イヤホン内通過騒音}とし、
イヤホンと耳の間を通過して聴覚に至る環境騒音の成分を{イヤホン外通過騒音}とし、
イヤホンの再生音の聴覚に至る再生音を{通過再生音}とし、
{遮音ピース}をイヤホンに装着し、{遮音ピース}の{出口側}が耳道の入口に達している状態にあるとき、
{{通過再生音}の{遮音ピース}による減衰}なる実用上不都合な傾向である性質と、{イヤホン内通過騒音}の{遮音ピース}による減衰}なる実用上好都合な傾向である性質と、{{イヤホン外通過騒音}の{遮音ピース}による減衰}なる実用上好都合な傾向である性質との{三種類の性質が、いずれかの性質に集中せず、実用的にバランスが取れる}よう、{第1穴径}と{第2穴径}と{第1厚み}と{第2厚み}の組みあわせを選択することによって適正な状態に合わせることができるところの、{第2穴}を有することを第1の特長とする、イヤホンの環境騒音遮音用アタッチメント。
【請求項2】
請求項1に定義の{アブソーバ}の寸法に関し、
{第1厚み}が{{アブソーバ}の加工状態}で1.5mm以上6mm以下の範囲にあるものとし、
{第2厚み}が{{アブソーバ}の加工状態}で1mm以上、3mm以下の範囲にあるものとし、
{第2穴径}が{{アブソーバ}の加工状態}で0.3mm以上、2mm以下の範囲にあるものとし、
{第1穴径}が{{アブソーバ}の加工状態}で1.5mm以上5mm以下の範囲にあるものとし、
上記の範囲にある寸法の{アブソーバ}であることを第2の特長とし、
請求項1に定義の第1の特長に加え、第2の特長を有するイヤホンの環境騒音遮音用アタッチメント。
【請求項3】
請求項1と請求項2のいずれかに定義の環境騒音遮音用アタッチメントを有するイヤホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
イヤホンの環境騒音の遮音
遮音用アブソーバ
以下の説明、及び、請求項を含む全文において、下記の用語を定義する。
一つの請求項で定義した用語は他の請求項と明細書においても同様であるとする。
{}の内側は{}の外側に優先して意味を持つ。
設計とは、{部品や商品の完成状態を机上で定義づける}ことを意味する。
イヤホンとはカナル型と呼ばれるインナーイヤホンとする。
特性とは{感度 または レベル}の周波数特性とする。
【背景技術】
【0002】
2014年5月現在、携帯端末に組み込まれた高機能のプレーヤの普及に伴い、多種多様なイヤホンが市販されている。また、人口が密集する大都会では、長時間鉄道通勤時、モバイルプレーヤとイヤホンで音楽を聴いている人は多い。地下鉄の場合、大きければ85dB以上の騒音環境で音楽を聴いている。イヤホンの標準的なアタッチメントでは、85dBほどの強い騒音環境の中での快適なリスニングができない。
一方、高性能のアクティブ型のノイズキャンセラも市販さされているが、高価格であることと、騒音検出用のマイクロホンや信号処理用の電子回路や補助電源が必要なことから、小形化に限度があり、普及の度合いは極めて低い。
【0003】
プレーヤとして最も一般的なスマートフォンに、ノイズキャンセルの機能を組み込むにも、{市販されているスマートフォン上で動作}という条件を満足することはできない。その理由は、スマートフォンのCPUの資源利用に制約がある。2014年5月現在と、その延長線上では、{{低ノイズ化、音響的にリアルタイム処理化}が必修であるところの{高性能のノイズキャンセルの構築}}が現状のスマートフォンのOSでは可能な状態にない、ことにある。
【0004】
2014年5月現在で、イヤホン用のパッシブ型の高性能の環境騒音の遮音効果を達成するための性能面での難しい技術的課題は、
第1に、{イヤホン内通過騒音}を減衰させなければならない。
第2に、第1の課題の解決は、同時にイヤホンの再生音をも減衰させることにつながる。
第3に、トレードオフ関係にあって、{相矛盾する第1と第2の課題}の双方をクリアーしなければならない、と同時に{イヤホン外通過騒音}をも減衰させなければならない。
第4に、{アブソーバ}の素材の{遮音性能、吸音性能}を小さなサイズで安定させることが難しい。例えば、アブソーバの染料によっても基本性能が大きく左右される。商品を耳に装着することから色やサイズの嗜好は多様であり、基本性能が染料に左右されることは好ましくない。
フォームと呼ばれる多孔質の{アブソーバ}の音響品質のコントロールは難しく、特に小さいものは性能面でバラツキが大きいのが現状である。
第5に、外耳と耳道の構造的関係は複雑で微妙で{形状、大きさ}の個人差の影響を受ける。
第6に、耳に装着した状態での、定量的な{遮音性と通音性}の特性測定が、一般の官能テストと同様、{速く、大量に}こなすことができない。
【0005】
2014年5月現在、下記の参考文献を製品化した{サイレントピース}なる商品名で、耳栓の素材を使った比較的性能の良い、イヤホン用のアタッチメントが市場で低価格で販売されている。この商品は、安価で手軽に遮音できるが、染料による{アブソーバ}の個々の発泡具合のバラツキ、使用上の装着具合のバラツキ、イヤホンの種類によるバラツキなどのファクターにより、{遮音性能と通音性能のバランス}の課題に照らして、ある一定範囲の許容できないバラツキがあって、完成度の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
参考になる特許文献、
特開 2009-219095 インナーイヤホン用遮音エレメントとインナーイヤホンと音響再生装置。
現在市販されている{遮音ピース}であり、性能のバラツキを押さえ完成度の向上が望まれている。
【0007】
特開 2012-050049 イヤホンとイヤホン用遮音エレメント
現在市販されている{遮音ピース}であり、性能のバラツキを押さえ完成度の向上が望まれている。
【0008】
特開 2013-086257 イヤホン用遮音エレメントとその製造工程
現在市販されている{遮音ピース}の製造方法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
{複雑かつ繊細な構造の耳道の入口付近の形状}に押し潰された状態で使用され、{遮音性能と通音性能}の双方が決定されるところにある。{遮音性と通音性}は常に相矛盾するファクターであって、双方を独立させて設計することが極めて難しい。完全に独立して設計できないものの、トレードオフ関係にあるファクターの独立性を高めることができれば、設計の選択肢が広がり、品質のレベルアップを図ることができる。
【課題を解決するための手段】
【0010】
現状の{アブソーバ}を使った環境騒音の遮音用アッタチメントの{出口側}に小さな直径の穴を設けることで、{使用状態における、押しつぶされた{アブソーバ}が{コアピース}の中空部にめり込む}ことによる通音性の劣化を防ぐことができる。
【0011】
上記の解決手段は 課題 での記述のとおり、{遮音ピース}の市場評価をもとに、測定治具の改良や測定条件の工夫も含め、カットアンドトライによる改良を重ねることにより、至った結果によるものであって、力学的な定量分析や理論的な計算に基づくものではない。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、以下に記載されるような効果を生む。
第1に、{第1穴}と{第2穴}のファクターの選択により{強いトレードオフ関係にあるところの{遮音性と通音性}}を{より独立性の高い関係}に改善できる。
結果、第2穴のファクターの調節によって{遮音性と通音性}のバランスのバラツキを抑えることができ、かつ、音質に重要なファクターである通音性を設計レベルで決定できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】本案発明の{遮音ピース}をイヤホンに装着し、耳に装着した状態の一例
【
図2】従来の{遮音ピース}をイヤホンに装着し、耳に装着した状態の一例
【
図3】本案発明の{遮音ピース}をイヤホンに装着した状態の一例
【
図4】従来の{遮音ピース}をイヤホンに装着した状態の一例
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
第1に、イヤホン用の、パッシブ型の低価格で高性能な環境騒音の遮音用アタッチメント。
【産業上の利用可能性】
【0015】
第1に、商品としてのイヤホン用の環境騒音の遮音用アタッチメントの流通。
第2に、環境騒音の遮音用アタッチメントを備えたイヤホンの流通。
第3に、長時間の国際線航空機内での、強騒音中のエンターテイメントのリスニング用イヤホン。
【実施例】
【0016】
図1は、本案発明の一実施例の説明図。
1はイヤホン、2は耳道、3は耳、4は{アブソーバ}、5は{アブソーバ}に設けた{第2穴}、6は{コアピース}、11は環境騒音、12は{イヤホン外通過騒音}の通過経路、13は{イヤホン外通過騒音}の耳道への到達分、14は{イヤホン内通過騒音}の通過経路、15は{イヤホン内通過騒音}の{コアピース}の通過分、16は{イヤホン内通過騒音}の耳道への到達分である。
{第2穴}の存在によって、耳道入口付近で、{アブソーバ}が{コアピース}内部にめりこまなくなり、{イヤホンの再生音の通音性}と{{イヤホン内通過騒音}の遮音性}が安定する。
{第2穴}が無ければ、後述の
図2の説明のように{アブソーバ}が{コアピース}の出口付近でめり込んだようになり、{イヤホン内通過騒音}は減衰するが、同時に、イヤホンの再生音の高音域での減衰が激しいことから商品の品質としては好ましくない。環境騒音も減衰させなければならないが、イヤホンの通過再生音も一定水準を満足しなければならない。{第2穴}は、イヤホンを装着した状態で発生する耳道の入口付近での{{アブソーバ}の予測できない変形}を{期待どおりの変形}にとどめる役割を持つ。
【0017】
聴覚へ到達する主な外部騒音は{イヤホン外通過騒音}である。85dBを超える騒音中では、騒音が不快と感じなくなるには、およそ25dB以上の高音域の遮音効果を必要とする。ところが{イヤホン外通過騒音}に対し15dBを超える遮音効果を作用させると、イヤホン内通過騒音が残る。したがって、地下鉄での快適なリスニングには、{イヤホン内通過騒音}の遮音が必要条件になる。{イヤホン内通過騒音}はイヤホンの種類によっても大きな差があるが、いずれにせよ、10dBないし15dB程度のイヤホン内通過騒音の遮音が必要であって、それ以上の遮音は通音性の妨げになる。以上のような理由で、{イヤホン内通過騒音}は過不足が発生しないよう、この値はコントロールされなければならない。この、再生音の減衰は主に高域で発生する、この、10ないし15dBの減衰は、一般的なイコライザで補正できる範囲でもあることから、実用に耐えられる範囲にある。
【0018】
低音の遮音性は主として{アブソーバ}の長さに依存する。{アブソーバ}を長くすれば低音の遮音性を向上させる。{アブソーバ}の長さについては本案発明の範囲外にあるので説明を省略する。
【0019】
図2は、従来の{遮音ピース}の耳道入口付近の{アブソーバ}の変形の状態を示す。
7は、装着時{アブソーバ}が押しつぶされて、{コアピース}の内部にめりこんで局部的に膨らんだ状態を示す。
図1と同番号は同機能である。イヤホンを装着した状態にも依存するが、{アブソーバ}が
図2のように{コアピース}の耳道側の出口にめり込むことによって、出口の通音効果を妨げる。{アブソーバ}はもともと、遮音性、吸音性に優れた材質であることから、
図2のように音の出口で{アブソーバ}の厚みが増すと、遮音効果が強くなり、環境騒音も遮音されるがイヤホンの再生音も遮音され、音質の劣化を生じる。このような状態は{角度や強さなどの装着状態}や{個人個人の{耳の形状、耳道の入口の大きさや形状}}など、幾つかの条件の組み合わせによって発生することから、一定以上の割合で通音性能と遮音性能のバランスの悪いものが市場で発生する。
【0020】
図3は、イヤホンに本案発明の遮音ピースを装着した状態の一例を示す。
図3の
図1と同番号は同機能である。第2穴が小径であることから、耳に装着しない状態での改善前後の特性には顕著な違いはない。
【0021】
図4は、イヤホンに従来の遮音ピースを装着した状態の一例を示す。
図4の
図1と同番号は同機能である。
【0022】
図5は、本案発明の{アブソーバ}の加工図の一例である。
21は{アブソーバ}、22は{第1穴}、23は{第2穴}、L0は{アブソーバ}の全長、D0は{アブソーバ}の外直径、D1は{第1穴}の直径、D2は「第2穴」の直径、T1は{第1厚み}の厚み、T2は{第2厚み}の厚みである。いずれの寸法も{遮音特性と通音特性}の双方に影響を持つ。
D0とL0は本案発明の本質と関係ないが{遮音ピース}にとっては低音域の遮音効果にとって重要なファクターである。また、D0、L0共、{適合する耳のサイズ}や感覚的な{デザイン性と装着性}にも大きく影響するので、必ずしも性能面だけで決定されるものではない。いずれにせよ、本案発明の範囲外であることから詳細説明を省略する。
実験的ではあるが、D1、D2、T1、T2は{アブソーバ}の気泡の{きめ細かさやその度合いの安定性}によって決定できる。
気泡のきめが細かく安定しているアブソーバの一代表例の{D1、D2、T1、T2}は、それぞれ{3mm、1mm、2.5mm、1mm}がある。
気泡のきめが荒く不安定な{アブソーバ}の一代表例の{D1、D2、T1、T2}は、それぞれ{3mm、1mm、4.5mm、2mm}がある。
【0023】
図6は、従来の{アブソーバ}の加工図の一例である。
図6の
図5と同番号は同機能である。
{アブソーバ}の一代表例の{D1、T1}は、それぞれ{3mm、3.5mm}がある。
【0024】
図7は、遮音特性の比較例を示す。
従来の{遮音ピース}の、アブソーバの気泡が荒く遮音特性のバラツキが大きい素材を使った場合の、本案発明の{遮音ピース}を{一例のイヤホン}に装着した場合の遮音特性の実測値である。
31は測定用の環境騒音の代わりのホワイトノイズをイヤホンが無い状態で測定したものであって、測定系の音響特性は補正されている。この特性は{実際にイヤホンを耳に装着した状態での絶対特性}とは異なるが、図中の全ての測定結果は{相対特性の観点から}実使用状態と同じ傾向であり、聴覚による官能検査と同じ傾向にある。
【0025】
32は{標準的なシリコンゴム素材のイヤホンピース}であり、参考例である。
33は、改善前の{低遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}}、
34は改善前の{高遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}}、
35は本案発明による改善後の{低遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}}、
36は本案発明による改善後の{高遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}}の場合の遮音特性例である。
【0026】
{33と34}は{同じロットからの{アブソーバ}を使った{遮音ピース}の改善前}であるが、{33と34}の違いは{発砲度合いのバラツキが原因の個体差}によるものである。遮音性に、3000Hzから7000Hzでは約15dBの差があり、遮音性に関しての問題はないが、通音性は{リスニングの音質の高域減衰}が大きく、実用上の支障がある。
【0027】
{35と36}は{同じロットからの{アブソーバ}を使った{遮音ピース}の改善後}であるが、{35と36}の違いは{発砲度合いのバラツキが原因の個体差}によるものである。
【0028】
図8は、通音特性の比較例を示す。
図8は、測定系の音響特性が補正されていない特性である。
{遮音ピース}の、アブソーバの気泡が荒く遮音特性のバラツキが大きい素材を使った場合の二例について、それぞれ、本案発明の改善前後の{遮音ピース}の一例のイヤホンに装着した場合の通音特性の実測値の比較である。
【0029】
41はイヤホンの耳用のアタッチメントが無い状態で測定したものであって、参考例である。
42は{標準的なシリコンゴム素材のイヤホンピース}の場合で、参考例である。
図8の全ての特性に、3000Hzから7000Hzの範囲で盛り上がりがあるが、これはイヤホン固有の構造と測定系の構造に起因するものでさる。一般的に、実使用状態のイヤホンの絶対的な音響特性を推定することは難しい。しかし、図中の全ての測定結果は{相対特性の観点から}実使用状態と同じ傾向であり、聴覚による官能検査と同じ傾向にある。
43は、改善前の{低遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}}、
44は改善前の{高遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}}、
45は本案発明による改善後の{低遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}}、
46は本案発明による改善後の{高遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}}の通音特性例である。
【0030】
{43と44}は{同じロットからの{アブソーバ}を使った{遮音ピース}の改善前}であるが、
{43と44}の違いは{{アブソーバ}の発砲度合いのバラツキ}による個体差によるものである。3000Hzから7000Hzの通音性に、約20dBdBの差があり、実用上大きな支障がある。
{45と46}は{同じロットからの{アブソーバ}を使った{遮音ピース}の改善後}である。
{45と46}双方の違いは発砲度合いのバラツキによる個体差によるものである。
3000Hz付近の通音性の差は、約3dBであり、通音性のバラツキが{43と44}に比べ大幅に改善されている。
【0031】
図7と
図8の説明からわかるように、本案発明による{遮音性と通音性}のバラツキが大幅に改善されているだけでなく、双方とも、実用的に良い方向に改善さている。
【符号の説明】
【0032】
1 イヤホン
2 耳道
3 耳
4 {アブソーバ}
5 {第2穴}
6 {コアピース}
7 {アブソーバ}が{コアピース}にめり込んだ部分
11 環境騒音
12 {イヤホン外通過環境騒音}の進入経路
13 耳道に進入する{イヤホン外通過環境騒音}
14 {イヤホン内通過騒音}の進入路
15 イヤホンを通過して、{コアピース}を通過する{イヤホン内通過騒音}
16 耳道に進入する{イヤホン内通過騒音}
21 加工状態の{アブソーバ}
22 加工状態の{第1穴}
23 加工状態の{第2穴}
D0 加工状態の{アブソーバ}の外形
D1 加工状態の{第1穴}の直径
D2 加工状態の{第2穴}の直径
L0 加工状態の{遮音ピース}の長さ
T1 加工状態の{第1厚み}
T2 加工状態の{第2厚み}
31 測定系の特性を補正済みの外部環境騒音
32 {通常のシリコンゴム素材のイヤホンピース}による遮音特性例
33 改善前の、低遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}による遮音特性
34 改善前の、高遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}による遮音特性
35 改善後の、低遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}による遮音特性
36 改善後の、高遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}による遮音特性
41 イヤホンからイヤホンピースを外した状態の通音特性
42 {通常のシリコンゴム素材のイヤホンピース}による通音特性例
43 改善前の低遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}による通音特性
44 改善前の高遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}による通音特性
45 改善後の低遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}による通音特性
46 改善後の高遮音性にバラツキを持つ{遮音ピース}による通音特性
【要約】
【課題】
環境騒音の遮音性能、再生音の通音性能、共に、安定して一定水準を満足する、能動電子回路を持たない、イヤホン用の 低価格でパッシブ型 の騒音遮音アタッチメント
【解決手段】
耳栓用アブソーバに、貫通していない第1穴を設け、その穴の底に、さらに、貫通していない第2穴を設けることで、耳道入口付近でアブソーバのコアピースの中空部へのめり込みを防ぐ。第1穴に装着するコアピースの耳道側の切り口に切り欠きを設け、イヤホンの装着状態の若干の調節によって、耳道の入口とコアピースの切り欠き部とが対面することを可能とし、その部分の局所的なアブソーバの中空部へのめり込みを防ぐ。
【選択図】
図1