特開 2022-122259 ヘッドフォン装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022122259

(43)【公開日】2022-08-22

(54)【発明の名称】ヘッドフォン装置

(51)【国際特許分類】

   H04R 1/10 20060101AFI20220815BHJP

   H04R 1/28 20060101ALI20220815BHJP

【ＦＩ】

H04R1/10 101Z

H04R1/10 102

H04R1/10 103

H04R1/28 310D

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022009612

(22)【出願日】2022-01-25

(31)【優先権主張番号】110105103

(32)【優先日】2021-02-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】512152743

【氏名又は名称】信泰光學（深セン）有限公司

(71)【出願人】

【識別番号】598001814

【氏名又は名称】亞洲光學股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＡＳＩＡ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯ．，ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】ＮＯ．２２－３ Ｓｏｕｔｈ ２ｎｄ Ｒｏａｄ，Ｔ．Ｅ．Ｐ．Ｚ，Ｔａｉｃｈｕｎｇ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】特許業務法人白坂

(72)【発明者】

【氏名】唐澤 孝行

(72)【発明者】

【氏名】高橋 智也

【テーマコード（参考）】

5D005

【Ｆターム（参考）】

5D005BA10

5D005BC02

5D005BD08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】音響チャネルの悪影響を軽減させるとともに、前方定位を実現し、且つ、音質を改善するヘッドフォン装置を提供する。
【解決手段】ヘッドフォン装置２は、ハウジング２１、サウンドジェネレーター及びチューブ２３を有する。ハウジング２１は、本体２１３及びカバープレート２１１を有する。カバープレート２１１は、第一表面２１１２及び第二表面２１１４を有する。第一表面２１１２は、本体２１３方向に設置され、且つ、本体２１３に接続されて、サウンドジェネレーターが設置される内部空間を形成する。チューブ２３は、管状体２３１、第一端２３２及び第二端２３３を有する。管状体２３１は、第一端２３２と第二端２３３との間に設置され、且つ、断面が閉鎖した環形である。管状体２３１と第二表面２１１４は、２０度より小さい挟角を形成するか、あるいは、平行に設置される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヘッドフォン装置であって、
本体、および、カバープレートを有し、前記カバープレートは、第一表面、および、第二表面を有し、前記第一表面は、前記本体方向に設置され、且つ、前記本体に接合されて、内部空間を形成し、前記第二表面は、前記第一表面と反対側に設置されるハウジングと、
前記内部空間中に設置されるサウンドジェネレーター、および、
管状体、第一端、および、第二端を有し、前記管状体が、前記第一端と前記第二端間に位置し、且つ、前記管状体の断面が、閉鎖した環形であるチューブ、
を有し、前記カバープレートの前記第二表面は、前記管状体の方向に設置され、且つ、前記管状体と前記第二表面は、２０度より小さい挟角を形成するか、あるいは、平行に設置されることを特徴とするヘッドフォン装置。

【請求項2】

さらに、支持部を有し、前記本体は、周辺部を有し、前記周辺部は、前記カバープレートの前記第一表面に接続され、前記支持部は、末端を有し、前記支持部は、前記ハウジングの外側で、前記本体の前記周辺部に沿って延伸し、前記末端は、前記周辺部に接続され、前記周辺部は、音源孔を有し、前記音源孔と前記支持部は相対して設置され、前記チューブは、前記支持部、あるいは、前記音源孔の近くに設置されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドフォン装置。

【請求項3】

さらに、支持部、および、別のチューブを有し、前記本体は、周辺部を有し、前記周辺部は、前記カバープレートの前記第一表面に接続され、前記支持部は、末端を有し、前記支持部は、前記ハウジングの外側で、前記本体の前記周辺部に沿って延伸し、前記末端は前記周辺部に接続され、前記周辺部は、音源孔を有し、前記音源孔と前記支持部は相対して設置され、前記チューブは、それぞれ、前記支持部、あるいは、前記音源孔の近くに設置されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドフォン装置。

【請求項4】

さらに、支持部を有し、前記本体は、周辺部を有し、前記周辺部は、前記カバープレートの前記第一表面に接続され、前記周辺部は装着孔を有し、前記支持部は、末端を有し、前記支持部は、前記ハウジングの外側で、前記本体の前記周辺部に沿って延伸し、前記末端は、前記周辺部の前記装着孔に接続され、前記チューブは、前記装着孔の近くに設置されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドフォン装置。

【請求項5】

さらに、支持部を有し、前記本体は、周辺部を有し、前記周辺部は、前記カバープレートの前記第一表面に接続され、前記周辺部は、装着孔を有し、前記支持部は、末端を有し、前記支持部は、前記ハウジングの外側で、前記本体の前記周辺部に沿って延伸し、前記末端は、前記周辺部の前記装着孔に接続され、前記ヘッドフォン装置を使用するとき、前記イヤークッションと前記カバープレートの間、且つ、前記装着孔の近くに、音響チャネルを形成することを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のヘッドフォン装置。

【請求項6】

チューブの前記第一端と前記チューブの距離は、前記第二端より大きい、前記チューブは、前記第一端が開口で、前記第二端は接着剤により封止される、ヘッドフォン装置はさらに、イヤークッション、接続部分、および、収容部を有し、前記イヤークッションは受圧部を有し、前記受圧部は、第三表面、および、第四表面を有し、前記第三表面は、前記第二表面の方向に設置され、前記第四表面は、前記第三表面と反対側に設置され、前記接続部分は、第三端、および、第四端を有し、前記第三端は、前記受圧部に固定され、前記第四端は、前記ハウジングに固定され、前記チューブは、前記収容部中に設置され、前記収容部は、前記受圧部の前記第三表面上に設置されることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のヘッドフォン装置。

【請求項7】

前記ヘッドフォン装置は、少なくとも以下の一条件を満たし、
音響チャネルが、７０ｍｍ≦Ｄ１≦１１６ｍｍに符合する；
前記チューブの長さが、３５ｍｍ≦Ｌ≦５５ｍｍである；
前記チューブの長さは、前記音響チャネルの長さの３０％≦Ｌ／Ｄ１≦７９％である；
前記ハウジングはさらに、中心軸、および、対称軸を有し、前記中心軸は、前記ハウジングの厚さの方向に延伸し、前記対称軸は、前記中心軸と垂直に交錯し、前記チューブは、前記第一端が開口で、前記第一端の辺縁と前記中心軸の前記対称軸上の距離は、１０ｍｍ～３０ｍｍであることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のヘッドフォン装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッドフォン装置に関するものであって、特に、一端が開口で、もう一端が閉鎖するチューブを用いて、音質を改善するヘッドフォン装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図１は、ユーザーの耳に装着された従来のオーバーイヤーヘッドフォン装置の一部を示す図である。オーバーイヤーヘッドフォン装置１は、少なくとも、ハウジング１１、オーバーイヤークッション１２、および、スピーカー１３を有する。図のように、ハウジング１１は、通常、硬質材料（たとえば、プラスチックや金属）を採用し、スピーカー１３を収容する。オーバーイヤークッション１２は、ハウジング１１に接続され、通常は、軟性材料（たとえば、スポンジ）であり、ユーザーの耳と接触する。スピーカー１３は、ハウジング１１中に設置されて、ユーザーが聞く音声を生成する。

【0003】

図２を参照すると、オーバーイヤークッション１２は、環状側部分１２１を有する。ユーザーがヘッドフォン装置１を装着するとき、環状側部分１２１が、ユーザーの耳３を包み込む。音響チャネル１４が、オーバーイヤークッション１２中の耳３の後方に形成される。スピーカー１３により生成される音波が、この音響チャネル１４中で、定常波を誘発し、音質に影響する。さらに、音響チャネル１４の長さがＬ＝９０ｍｍ、且つ、音速が３４４ｍ／ｓｅｃである場合、可聴周波数ｆはｆ＝３４４／（０．０９×２）＝１９１１（Ｈｚ）であると算出される。つまり、可聴周波数ｆ＝１９１１（Ｈｚ）の時、音響チャネル１４中で、定常波が形成される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

よって、本発明は、ヘッドフォン装置を提供し、一端が開口で、もう一端が閉鎖するチューブを、イヤークッション中に設置して、前述のような音響チャネルの悪影響を軽減させるとともに、前方定位を実現し、且つ、ヘッドフォン装置の音質を改善することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のヘッドフォン装置は、ハウジング、サウンドジェネレーター、および、チューブを有する。ハウジングは、本体、および、カバープレートを有し、カバープレートは、第一表面、および、第二表面を有し、第一表面は、本体方向に設置され、且つ、本体に接合されて、内部空間を形成し、第二表面は、第一表面と反対側に設置される。サウンドジェネレーターは、内部空間中に設置される。チューブは、管状体、第一端、および、第二端を有し、管状体は、第一端と第二端間に設置され、且つ、閉鎖した環形である断面を有する。カバープレートの第二表面は、管状体の方向に設置され、且つ、管状体とカバープレートの第二表面は、２０度より小さい挟角を形成するか、あるいは、平行に設置される。

【0006】

本発明のヘッドフォン装置はさらに、支持部を有し、本体は、周辺部を有し、周辺部は、カバープレートの第一表面に接続され、支持部は、末端を有し、支持部は、ハウジング外側で、本体の周辺部に沿って延伸し、末端は周辺部に接続され、周辺部は、音源孔を有し、音源孔と支持部は相対して設置され、チューブは、支持部、あるいは、音源孔の近くに設置される。

【0007】

本発明のヘッドフォン装置はさらに、支持部、および、別のチューブを有し、本体は、周辺部を有し、周辺部は、カバープレートの第一表面に接続され、支持部は、末端を有し、支持部は、ハウジングの外側で、本体の周辺部に沿って延伸し、末端は周辺部に接続され、周辺部は、音源孔を有し、音源孔と支持部は相対して設置され、チューブは、それぞれ、支持部、あるいは、音源孔の近くに設置される。

【0008】

本発明のヘッドフォン装置はさらに、支持部を有し、本体は、周辺部を有し、周辺部は、カバープレートの第一表面に接続され、周辺部は装着孔を有し、支持部は、末端を有し、支持部は、ハウジングの外側で、本体の周辺部に沿って延伸し、末端は、周辺部の装着孔に接続され、チューブは、装着孔の近くに設置される。

【0009】

チューブは、第一端が開口で、且つ、第二端が閉鎖される。

【0010】

チューブの第二端は、接着剤で閉じられる。

【0011】

本発明のヘッドフォン装置はさらに、支持部を有し、本体は、周辺部を有し、周辺部は、カバープレートの第一表面に接続され、周辺部は装着孔を有し、支持部は、末端を有し、支持部は、ハウジングの外側で、本体の周辺部に沿って延伸し、末端は、周辺部の装着孔に接続され、ヘッドフォン装置を使用するとき、イヤークッションとカバープレート間に、音響チャネルを形成し、且つ、音響チャネルは、装着孔の近くに形成され、音響チャネル１４の長さＬ＝９０ｍｍである。

【0012】

チューブの長さは、音響チャネルの長さの４０～６３％である。

【0013】

本発明のヘッドフォン装置はさらに、イヤークッション、接続部分、および、収容部を有し、イヤークッションは受圧部を有し、受圧部は、第三表面、および、第四表面を有し、第三表面は、第二表面の方向に設置され、第四表面は、第三表面と反対側に設置される。接続部分は、第三端、および、第四端を有し、第三端は受圧部に固定され、第四端は、ハウジングに固定される。チューブは収容部中に設置され、収容部は、受圧部の第三表面上に設置される。

【0014】

ハウジングは、中心軸、および、対称軸を有し、中心軸は、ハウジングの厚さ方向に延伸し、対称軸と中心軸は垂直に交錯し、チューブは第一端が開口であり、第一端の辺縁と中心軸の対称軸上の距離は、１０ｍｍ～３０ｍｍである。

【発明の効果】

【0015】

本発明のヘッドフォン装置により、音響チャネルの悪影響を軽減させるとともに、前方定位を実現することができ、且つ、ヘッドフォン装置の音質を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】ユーザーの耳に装着された従来のオーバーイヤーヘッドフォン装置の一部を示す図である。

【図2】図１の従来のヘッドフォン装置の右側面図である。

【図3】本発明のヘッドフォン装置のチューブ（１／４波長チューブ）の設計方式を示す図である。

【図4】本発明の実施形態によるヘッドフォン装置の分解図である。

【図5】本発明のヘッドフォン装置の支持部と本体の装着孔、および、音源孔の相対位置を示す立体図である。

【図6】本発明のヘッドフォン装置のチューブ（１／４波長チューブ）の設置方式を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

音源方向と頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）のトラフとクレスト値（ｔｒｏｕｇｈ ａｎｄ ｃｒｅｓｔ ｖａｌｕｅｓ）間の関係に対し、大量の研究後に発見されたことは、イヤークッション中に、１／４波長チューブが設置される場合、トラフとクレスト値での周波数バンド中の音声を吸収することができることである。具体的には、本発明は、１／４波長チューブの直径と長さを調整するとともに、変更する周波数を設定することにより、ユーザーの耳の後方で形成される定常波を消去、あるいは、減少させて、ヘッドフォン装置の音質を改善するとともに、音声の前方定位を実現する。例えば、音速ｃ＝３４４ｍ／ｓｅｃの時、１／４波長チューブの長さをＬ＝４５ｍｍ、直径をφ＝４ｍｍに設定する場合、共振周波数（ｆｎ）の公式は：
ｆｎ＝ｃ／（４ｌ）×ｎ（ｎ＝１、３、５…）…（１）
第一共振周波数は１９１１Ｈｚ、第二共振周波数は５７３３Ｈｚ、第三共振周波数は９５５５Ｈｚであることが分かる。第二共振周波数と第三共振周波数（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、６ｋＨｚと９ｋＨｚのトラフ値（ｔｒｏｕｇｈ ｖａｌｕｅ）の付近で作用することが発見され、定常波を消去するとともに、音声の前方定位を改善する。

【0018】

図３は、本発明のヘッドフォン装置のチューブ（１／４波長チューブ）の設計方式を説明するのに用いられる。まず、ヘッドフォン装置は、中心Ｃ’を基準にして、三等分され（各部分は１２０度）、尺寸Ｄ_１、Ｄ_２、および、Ｄ_３の長さが得られ、以下の表１に示される。

【0019】

【表1】

【0020】

尺寸Ｄ_１とヘッドフォン装置中の耳の後方で形成される音響チャネル（図２の符号１４で示される破線領域）の長さは、それぞれ、８７．５ｍｍ、１０５ｍｍ、７０．００ｍｍと１１５．５０ｍｍにほぼ等しく、よって、音響チャネルは、７０ｍｍ≦Ｄ_１≦１１６ｍｍを満たす。本発明の１／４波長チューブの長さＬは、３５ｍｍ≦Ｌ≦５５ｍｍを満たし、１／４波長チューブの直径φは、２ｍｍ～４ｍｍである。よって、このデータを利用して、１／４波長チューブの長さと音響チャネルの長さの比率関係を求めることができる。計算により、Ｌ／Ｄ_１＝（３５ｍｍ～５５ｍｍ）／８７．５ｍｍ＝３０％≦Ｌ／Ｄ_１≦７９％であり、すなわち、本発明の１／４波長チューブの長さは、音響チャネルの長さの３０％～７９％である。

【0021】

本発明のヘッドフォン装置の構造は、以下で詳細に記述される。

【0022】

図４は、本発明の実施形態によるヘッドフォン装置の分解図である。ヘッドフォン装置２は少なくとも、ハウジング２１、イヤークッション２２、接続部分２４、チューブ２３、収容部２５、および、サウンドジェネレーター（図示しない）を有する。サウンドジェネレーターは、一つ以上のスピーカー（たとえば、ツイーター、ウーファー、および／または、クロスフィード（ｃｒｏｓｓｆｅｅｄ）スピーカー）を有する。

【0023】

ハウジング２１は、硬質材料（たとえば、プラスチックや金属）を採用し、サウンドジェネレーターを収容する。ハウジング２１は、本体２１３、および、カバープレート２１１を有する。本体２１３の断面は、ほぼ、Ｕ字型であり、底部２１３０、および、周辺部２１３１を有する。底部２１３０に接続される周辺部２１３１の一側は閉鎖側であり、閉鎖側と相対するもう一側は開口側である。カバープレート２１１は、開口側に設置され、第一表面２１１２、および、第二表面２１１４を有する。第一表面２１１２は、本体２１３方向に設置されるとともに、本体２１３に接合されて、ハウジング２１の内部空間を形成する。前述のサウンドジェネレーターは、内部空間中に設置されて、ユーザーが聞く音声を生成する。カバープレート２１１の第二表面２１１４は、第一表面２１１２の反対に設置される。

【0024】

イヤークッション２２は、軟性材料（たとえば、スポンジ）を採用し、ユーザーの耳と接触する。イヤークッション２２は、受圧部２２１を有する。受圧部２２１は、第三表面２２１１、および、第四表面２２１３を有する。第三表面２２１１は、カバープレート２１１の第二表面２１１４方向に設置され、第四表面２２１３は、第三表面２２１１と反対側に設置される。

【0025】

接続部分２４は、内周面２４４、外周面２４３、第三端２４１、および、第四端２４２を有する。内周面２４４は、外周面２４３よりも、さらに、サウンドジェネレーターに近い。第三端２４１は、受圧部２２１に固定される。第四端２４２は、ハウジング２１のカバープレート２１１の第二表面２１１４、あるいは、本体２１３の周辺部２１３１に固定される。

【0026】

図１、図２、および、図６に示されるチューブ２３は、前述の１／４波長チューブであり、耳の後方で形成される定常波を消去、あるいは、減少させて、音声の前方定位を実現するとともに、ヘッドフォン装置２の音質を改善する。チューブ２３は、イヤークッション２２とカバープレート２１１間に設置され、且つ、カバープレート２１１とほぼ平行である。あるいは、チューブ２３は、カバープレート２１１と１～２０度の挟角で設置される。チューブ２３は、管状体２３１、第一端２３２、および、第二端２３３を有する。管状体２３１は、第一端２３２と第二端２３３間に設置される。第一端２３２、および、第二端２３３は、接続部分２４の内周面２４４の方向に設置され、第一端２３２は開口、第二端２３３は閉鎖している。その具体的な実施方式は、両端がどちらも開口であるチューブを準備し、工業用接着剤により一端を封止して、音漏れしなければよい。このようにして、一端が開口で、もう一端が閉鎖したチューブが完成する。このほか、チューブ２３の断面は閉鎖した環形、たとえば、円形、正方形、三角形等であり、実際の要求に応じて、適当な形状を採用する。チューブ２３は、たとえば、プラスチックホースである。

【0027】

収容部２５は、イヤークッション２２の受圧部２２１の第三表面２２１１上に設置されて、チューブ２３を収容する。収容部２５は、たとえば、皮革カバーである。チューブ２３を収容部２５に挿入し、第一端２３２の開口は露出させれば、組み立てが完成する。

【0028】

図５は、本発明のヘッドフォン装置の支持部と本体の装着孔、および、音源孔の相対位置を示す立体図である。本発明のヘッドフォン装置２はさらに、支持部２７を有する。支持部２７は、少なくとも一つの末端２７１を有するとともに、ハウジング２１外側で、本体２１３の周辺部２１３１に沿って延伸する。支持部２７の末端２７１は、周辺部２１３１に接続される。周辺部２１３１は、音源孔２１３３、および、装着孔２１３５を設置する。図に示されるように、音源孔２１３３と支持部２７は相対して設置される。支持部２７の末端２７１は、装着孔２１３５に接続される。

【0029】

本発明において、チューブの数量は、一本か、二本で、且つ、支持部２７、装着孔２１３５、あるいは、音源孔２１３３の近くに設置される。図６は、チューブの設置に適した各位置を説明する。一実施形態において、一個のチューブ２３だけが提供され、且つ、チューブ２３は、支持部２７の近くに設置される。ユーザーがヘッドフォン装置２を装着するとき、チューブ２３は、ユーザーの耳の上方に位置する。チューブ２３の第一端２３２は、装着孔２１３５の方向に形成される。つまり、ユーザーの耳の後方に形成される音響チャネルにとって、第一端２３２（開口端）は、第二端２３３（閉鎖端）よりさらに音響チャネルに近い。別の実施形態において、同様に、一個のチューブ２３’だけが設置され、且つ、チューブ２３’は、音源孔２１３３の近くに設置される。ユーザーがヘッドフォン装置２を装着するとき、チューブ２３’は、ユーザーの耳の下方に位置し、チューブ２３’の第一端２３２’（開口端）は、装着孔２１３５の方向に設置される。さらに別の実施形態において、本発明は、同時に、二個のチューブ２３、および、２３’を設置し、且つ、チューブ２３、および、２３’は、それぞれ、支持部２７、および、音源孔２１３３の近くに設置される。ユーザーがヘッドフォン装置２を装着するとき、チューブ２３、および、２３’の第一端２３２、および、２３２’（開口端）は、装着孔２１３５の方向に設置される。さらに別の実施形態において、一個のチューブ２３”だけを設置し、且つ、チューブ２３”は、装着孔２１３５の近くに設置される。ユーザーがヘッドフォン装置２を装着するとき、チューブ２３”は、ユーザーの耳の後方に位置する。チューブ２３”の第一端２３２”、および、第二端２３３”の任意の一者は開口で、もう一つが閉鎖している。つまり、第一端２３２”は開口端、第二端２３３”は閉鎖端であるか、あるいは、第一端２３２”は閉鎖端、第二端２３３”は開口端である。

【0030】

図６に示されるように、ヘッドフォン装置２のハウジング２１の形状は上下対称であり、よって、対称軸Ｌを有する。ハウジング２１はさらに、厚さ方向（図面に垂直）で、中心軸Ｃを有する。対称軸Ｌは中心軸Ｃと垂直に交錯する。いくつかの実施形態において、チューブ２３と２３’の第一端２３２と２３２’の辺縁と中心軸Ｃの対称軸Ｌ上の距離ｄは、１０ｍｍ～３０ｍｍである。

【符号の説明】

【0031】

１…オーバーイヤーヘッドフォン装置
１１…ハウジング
１２…オーバーイヤークッション
１３…スピーカー
１４…音響チャネル
１２１…環状側部分
２…ヘッドフォン装置
２１…ハウジング
２２…イヤークッション
２３、２３’、２３”…チューブ
２４…接続部分
２５…収容部
２７…支持部
２１１…カバープレート
２１３…本体
２２１…受圧部
２３１…管状体
２３２、２３２’、２３２”…第一端
２３３、２３３’、２３３”…第二端
２４１…第三端
２４２…第四端
２４３…外周面
２４４…内周面
２７１…末端
２１１２…第一表面
２１１４…第二表面
２１３０…底部
２１３１…周辺部
２１３３…音源孔
２１３５…装着孔
２２１１…第三表面
２２１３…第四表面
３…耳
Ｃ…中心軸
Ｃ’…中心
ｄ…距離
Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３…尺寸
Ｌ…対称軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】