特開 2022-94438 イヤホン

(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】P2022094438

(43)【公開日】2022-06-27

(54)【発明の名称】イヤホン

(51)【国際特許分類】

   H04R 1/10 20060101AFI20220620BHJP

   H04R 1/30 20060101ALI20220620BHJP

【ＦＩ】

H04R1/10 104Z

H04R1/30 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020207320

(22)【出願日】2020-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】720009310

【氏名又は名称】オンキヨーサウンド株式会社

(72)【発明者】

【氏名】山本 優一

【テーマコード（参考）】

5D005

5D018

【Ｆターム（参考）】

5D005BA15

5D005BA16

5D018AE02

5D018AE09

(57)【要約】

【課題】ホーンとしての効果を発揮可能なイヤホンを提供すること。
【解決手段】イヤホン１は、一部がホーン形状である音道８を有するノズル６を有する。音道８を形成するノズル６の内壁面において、所定範囲にディンプル９が設けられている。所定範囲は、音道８の長さを１００％とした場合、音道８の両端側から２０％を除く範囲である。音道８は、ホーン形状ではない部分の断面積が一定である。ホーン形状は、エクスポネンシャルホーン状である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一部がホーン形状である音道を有するノズルを有し、
前記音道を形成する前記ノズルの内壁面において、所定範囲にディンプルが設けられていることを特徴とするイヤホン。

【請求項2】

前記ディンプルは、複数設けられてい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】

前記ディンプルの形状は、略半球形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のイヤホン。

【請求項4】

前記ディンプルは、千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のイヤホン。

【請求項5】

前記ディンプルは、前記音道をホーン形状に形成している前記ノズルの内壁と、前記音道をホーン形状ではない形状に形成している前記ノズルの内壁と、に設けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のイヤホン。

【請求項6】

前記所定範囲は、前記音道の長さを１００％とした場合、前記音道の両端側から２０％を除く範囲であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のイヤホン。

【請求項7】

前記音道は、ホーン形状ではない部分の断面積が一定であることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のイヤホン。

【請求項8】

ホーン形状は、エクスポネンシャルホーン状であることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のイヤホン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カナル型のイヤホンに関する。

【背景技術】

【0002】

図１３は、カナル型のイヤホンの一般的な構造を示す図（断面図）である。図１３に示すイヤホン１０１は、有線型のイヤホンであり、ハウジング１０２、スピーカー１０３、ケーブル１０４、ブッシング１０５、ノズル１０６、イヤーピース１０７等を備える。イヤホンにおいては、スピーカーが、ダイナミック型のもの、バランスドアーマチュア型のもの、また、音楽プレーヤーとの接続が、有線型のもの、無線型のもの等、近年、様々なタイプのものが存在する。しかしながら、イヤホンにおいて、外耳道にイヤホン１０１を固定するためのイヤーピース１０７と、イヤーピース１０７が取り付けられ、且つ、スピーカー１０３の再生音を耳穴へと導く音道１０８を有するノズル１０６と、を備える構成は、共通している。

【0003】

音道の形状について、音経路の曲がりの有無、長短の違いはあるが、音道の断面積は、一定である場合がほとんどである。音質の向上効果を目的として、音道端面に曲面（Ｒ）加工を施す場合（図１３における破線の矢印で示す箇所）、例外として、スピーカーが、ダイナミック型とバランスドアーマチュア側との併用（通称、ハイブリッド型）の場合、又は、ノイズキャンセリングのために、音道内にマイクを備える場合がある。これらは、結果的に、音道の断面積が一定ではないが、設計スタンスとしては、「断面積一定」である。

【0004】

一方、積極的に断面積を変化させる手法が存在する。例えば、特許文献１に開示のホーン型音道等である。特許文献１に開示の発明は、ブックエンド型スピーカーのツイーターに散見される音響部品であるホーンを、イヤホンの音道に適用し、高域周波数の改善を図るものである。この発明は、ホーンにより音響インピーダンスマッチングを行い、その効果は、特に高域に表れるという理には適っている。しかしながら、その効果を最大限に得るには、「ホーン状」になっているだけでは、不十分であり、エクスポネンシャルホーンに代表される特定の形状を満たす必要がある。特許文献１においても、「エクスポネンシャルホーン」と記載されているが（例えば、［請求項２］等参照。）、特に、音道径に制約が厳しいイヤホンでは、実現は難しく、エクスポネンシャルホーン「状」、すなわち、エクスポネンシャルホーンとは類似するものの、エクスポネンシャルホーンではない形状となってしまう。その結果、ホーンとしての効果が、完全に発揮されない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－０４０９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、従来のイヤホンは、ホーンとしての効果を完全に発揮できないという問題がある。

【0007】

本発明の目的は、ホーンとしての効果を発揮可能なイヤホンを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の発明のイヤホンは、一部がホーン形状である音道を有するノズルを有し、
前記音道を形成する前記ノズルの内壁面において、所定範囲にディンプルが設けられていることを特徴とする。

【0009】

本発明では、音道の一部がホーン形状であり、音道を形成するノズルの内壁面において、所定範囲にディンプルが設けられている。ディンプルにより、スピーカーから音放射空間に徐々に音波を拡散させることができるため、本発明によれば、ホーンとしての効果を発揮することができる。

【0010】

第２の発明のイヤホンは、第１の発明のイヤホンにおいて、前記ディンプルは、複数設けられていることを特徴とする。

【0011】

第３の発明のイヤホンは、第１又は第２の発明のイヤホンにおいて、前記ディンプルの形状は、略半球形状であることを特徴とする。

【0012】

第４の発明のイヤホンは、第１～第３のいずれかの発明のイヤホンにおいて、前記ディンプルは、千鳥状に配置されていることを特徴とする。

【0013】

第５の発明のイヤホンは、第１～第４のいずれかの発明のイヤホンにおいて、前記ディンプルは、前記音道をホーン形状に形成している前記ノズルの内壁と、前記音道をホーン形状ではない形状に形成している前記ノズルの内壁と、に設けられていることを特徴とする。

【0014】

第６の発明のイヤホンは、第１～第５のいずれかの発明のイヤホンにおいて、前記所定範囲は、前記音道の長さを１００％とした場合、前記音道の両端側から２０％を除く範囲であることを特徴とする。

【0015】

第７の発明のイヤホンは、第１～第６のいずれかの発明のイヤホンにおいて、前記音道は、ホーン形状ではない部分の断面積が一定であることを特徴とする。

【0016】

第８の発明のイヤホンは、第１～第７のいずれかの発明のイヤホンにおいて、ホーン形状は、エクスポネンシャルホーン状であることを特徴とする。

【0017】

本発明では、ホーン形状は、エクスポネンシャルホーン状である。ここで、「エクスポネンシャルホーン状」とは、「エクスポネンシャル（指数関数）ホーン」形状ではないが、「エクスポネンシャルホーン」の形状に類似する、「ホーン」形状をいう。「エクスポネンシャルホーン形状」は、特に音道径に制約の厳しいイヤホンにおいては、実現は厳しいが、「エクスポネンシャルホーン状」とすることで、設計の自由度が格段に増すという利点がある。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ホーンとしての効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係るイヤホンを示す断面図である。

【図2】ディンプルが設けられていないイヤホンを示す断面図である。

【図3】ディンプル条件から外れた箇所に、ディンプルが設けられている例を示す図である

【図4】ディンプル条件から外れた箇所に、ディンプルが設けられている例を示す図である。

【図5】ディンプルが設けられていないイヤホン（図２）の流動解析を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係るイヤホンの流動解析を示す図である。

【図7】図３に示すイヤホンの流動解析を示す図である。

【図8】図４に示すイヤホンの流動解析を示す図である。

【図9】図２、図１３に示すイヤホンの周波数特性を示すグラフである。

【図10】図１、図２に示すイヤホンの周波数特性を示すグラフである。

【図11】図２、図３に示すイヤホンの周波数特性を示すグラフである。

【図12】図２、図４に示すイヤホンの周波数特性を示すグラフである。

【図13】カナル型のイヤホンの一般的な構造を示す図（断面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るイヤホン１を示す断面図である。図２は、図１に示すイヤホン１から、後述するディンプル９が除かれたイヤホンを示す図である。イヤホン１は、ケーブル４を備える有線型のイヤホンである。これに限らず、イヤホン１は、例えば、音楽プレーヤーと、Bluetooth（登録商標）規格に従って無線接続される、無線型のイヤホンであってもよい。

【0021】

図１に示すように、イヤホン１は、ハウジング２、スピーカー３、ケーブル４、ブッシング５、ノズル６、イヤーピース７等を備える。ノズル６は、スピーカー３から発せらせた音を、ユーザーの耳に導くための音道８を有する。音道８は、ノズル６の内部に、ノズル６の内壁によって形成（規定）された空間である。本実施形態では、音道８のスピーカー３側を、「入口」、音道８の開口側を、「出口」という場合がある。

【0022】

音道８の形状は、一部がホーン形状である。音道８におけるホーン形状の起点は、図２に示す矢印により、「ホーン曲線起点」と示されている箇所である。この箇所を起点として、音道８の入口側から、出口側に向かって、音道８は、ホーン形状となっている。「ホーン形状」とは、断面視の形状が、「ホーン」であることを指す。音道８の断面積は、矢印で図示する箇所を起点として、一方側（音道８の入口側）から他方側（音道８の出口側）に向かって、曲線的に増加（変化）している。一部の音道８の形状は、具体的には、「エクスポネンシャルホーン状」である。「エクスポネンシャルホーン状」とは、「エクスポネンシャル（指数関数）ホーン」形状ではないが、「エクスポネンシャルホーン」の形状に類似する、「ホーン」形状をいう。

【0023】

音道８において、「ホーン曲線起点」から音道８の入口側、すなわち、ホーン形状ではない部分は、音道８の断面積が一定である。すなわち、音道８の断面視の形状は、ホーンではなく、矩形である。

【0024】

音道８を形成するノズル６の内壁面において、所定範囲にディンプル９（窪み）が複数設けられている。「所定範囲」は、例えば、音道８の長さを１００％とした場合、音道８の両端側から２０％を除く範囲、すなわち、音道８の入口側から２０％、音道８の出口側から２０％を除く範囲（以下、「ディンプル条件」という。）である。ディンプル９の形状は、例えば、略半球形状である。ディンプル９は、例えば、千鳥状に配置されている。図１においては、ディンプル９は、音道８をホーン形状に形成しているノズル６の内壁と、音道８をホーン形状ではない形状（断面積一定）に形成しているノズル６の内壁と、に設けられている。なお、ディンプル９が設けられる箇所は、図１で図示される箇所に限られず、例えば、上述したディンプル条件を満たしていればよい。

【0025】

上述したように、本発明の目的は、「ホーンとしての効果を発揮する」ことであるが、「ホーンとしての効果を発揮する」とは、スピーカー振動板から音放射空間に徐々に音波を拡散させることである。言い換えれば、音道の断面積を使い切って、音が放射されるほど、よい。図３、及び、図４は、上述したディンプル条件から外れた箇所に、ディンプルが設けられている例を示す図である。

【0026】

図５は、ディンプルが設けられていないイヤホン（図２）の流動解析を示す図である。図５から、ホーン形状に沿って、流体が広がろうとしている様子はうかがえるが、およそ音道中央で、界面から剥離してしまっている。その影響で、渦が発生し、急激に流体が曲げられ、音道壁面に衝突している様子がうかがえる。結果、音道出口では、流体軌跡が歪になり、疎密が生じている。図６は、本実施形態に係るイヤホン１の流動解析を示す図である。ディンプル９の効果により、流体界面剥離点が、より音道８の出口へオフセットできており、疎密もほとんどない。

【0027】

図７は、図３に示すイヤホンの流動解析を示す図である。図８は、図４に示すイヤホンの流動解析を示す図である。図３、及び、図４に示すイヤホンは、本実施形態に係るイヤホン１（図１）に比べて、ディンプルの数を増やすことで、一層の改善を図っているが、改善の効果が得られていない。図７では、音道の断面積一定区間でのディンプルが、むしろ流れを歪にし、疎密波を生じている。図８では、流体軌跡の直線性が向上し、拡散が抑えられた。

【0028】

図９～図１２は、図１～図４、図１３に示す各イヤホンの周波数特性を示すグラフである。横軸は、周波数[Hz]、縦軸は、SPL[dB]を示している。図９は、図２に示すイヤホン、図１３に示すイヤホンの周波数特性を示している。図９に示すように、音道をホーン形状（図２）とすることで、高域において、ピークディップが小さくなる。また、音圧レベルが向上することが確認できる。図１０は、図１に示すイヤホン、図２に示すイヤホンの周波数特性を示している。図１０に示すように、図１に示すイヤホン１によれば、高域において、ピークディップが小さくなることが確認できる。

【0029】

図１１は、図２示すイヤホン、図３に示すイヤホンの周波数特性を示している。ディンプルを設けすぎると（図３）、高域において、ピークディップが小さくなる帯域もあるが、大きくなる帯域もあることが確認できる。図１２は、図２示すイヤホン、図４に示すイヤホンの周波数特性を示している。ディンプルを設けすぎると（図４）、高域において、ピークディップが大きくなる帯域があることが確認できる。

【0030】

以上説明したように、本実施形態では、音道８の一部がホーン形状であり、音道８を形成するノズル６の内壁面において、所定範囲にディンプル９が設けられている。ディンプル９により、スピーカー３から音放射空間に徐々に音波を拡散させることができるため、本実施形態によれば、ホーンとしての効果を発揮することができる。

【0031】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明は、カナル型のイヤホンに好適に採用され得る。

【符号の説明】

【0033】

１ イヤホン
３ スピーカー
６ ノズル
８ 音道
９ ディンプル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】