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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-05
(45)【発行日】2024-08-14
(54)【発明の名称】ヘッドフォン
(51)【国際特許分類】
   H04R 1/10 20060101AFI20240806BHJP
   H04R 1/02 20060101ALI20240806BHJP
   G10K 11/178 20060101ALI20240806BHJP
【FI】
H04R1/10 101Z
H04R1/10 104Z
H04R1/02 101B
H04R1/02 101F
G10K11/178 100
H04R1/10 101B
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2020129921
(22)【出願日】2020-07-31
(65)【公開番号】P2022026447
(43)【公開日】2022-02-10
【審査請求日】2023-05-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000004075
【氏名又は名称】ヤマハ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000970
【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】森 智昭
【審査官】冨澤 直樹
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-064163(JP,A)
【文献】特開2016-082284(JP,A)
【文献】特開平11-308685(JP,A)
【文献】特開2001-309477(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2016/0192076(US,A1)
【文献】実開昭57-119978(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04R 1/10
H04R 1/02
G10K 11/178
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スピーカユニットと、
前記スピーカユニットの背面を覆うチャンバと、
前記スピーカユニットの前記背面側に配置され、内部に前記チャンバを配置し、前記チャンバを覆う筐体と、
前記チャンバと前記スピーカユニットとを接続する制振材と、
前記チャンバの開放端と、前記筐体の開放端とを覆うバッフル板と、
前記バッフル板に設けられた第1バスレフポートと、
前記チャンバに設けられた第2バスレフポートと、
を備え
前記第1バスレフポートと前記第2バスレフポートは、前記チャンバの外側の前記筐体の内部空間によって連通する、
ヘッドフォン。
【請求項2】
前記制振材は、前記スピーカユニットの前記背面と、前記背面に対向する前記チャンバの面との間に配置する、請求項1記載のヘッドフォン。
【請求項3】
前記スピーカユニットは、アクティブ・ノイズ・キャンセル機能を有する、
請求項1又は2に記載のヘッドフォン。
【請求項4】
第1ヘッドフォンユニットと、第2ヘッドフォンユニットをさらに備え、
前記第1ヘッドフォンユニット及び前記第2ヘッドフォンユニットは、それぞれ、前記スピーカユニット、前記チャンバ、前記筐体及び前記制振材、を有し、
前記第1ヘッドフォンユニットの内部には、バッテリが配置されている、
請求項1乃至3のいずれかに記載のヘッドフォン。
【請求項5】
前記バッテリは、前記チャンバに接続されている、
請求項4に記載のヘッドフォン。
【請求項6】
前記チャンバは、バッフル板に固定され、
前記制振材は、前記チャンバと前記スピーカユニットとの間に保持される、
請求項1乃至5のいずれかに記載のヘッドフォン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明の一実施形態は、ヘッドフォンに関する。
【背景技術】
【0002】
ヘッドフォンは一般的な構成として、スピーカユニットと、ハウジングと、スピーカユニットの支持基板となるバッフル板と、を備える。バッフル板に対してユーザの耳に接触する側には、ユーザの耳輪を覆うイヤーパッドが取り付けられている。また、バッフル板に対して、イヤーパッドが取り付けられている側とは反対側には、スピーカユニットが取り付けられている(例えば、特許文献1を参照)。また、例えば、吸音材を備えているヘッドフォンもある(例えば、特許文献2を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2003-179990号公報
【文献】特開2019-334656号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、従来のヘッドフォンは、筐体に発生する不要な共振を抑えることを考慮したものではなかった。
【0005】
この発明の一実施形態は、筐体の不要な共振を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態に係るヘッドフォンは、スピーカユニットと、前記スピーカユニットの背面を覆うチャンバと、前記スピーカユニットの背面側に配置され、内部に前記チャンバを配置し、前記チャンバを覆う筐体と、前記チャンバと前記スピーカユニットとを接続する制振材と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一実施形態に係るヘッドフォンは、筐体の不要な共振を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】ヘッドフォンユニットの断面図であって、(A)は、L側のヘッドフォンユニットの断面図であり、(B)は、R側のヘッドフォンユニットの断面図である。
図2】L側ヘッドフォンユニットの一部を示す分解斜視図である
図3】(A)は、制振材を設けていないヘッドフォンの周波数特性の参考例を示す説明図であり、(B)は、制振材を設けているヘッドフォンの周波数特性の一例を示す説明図である。
図4】(A)は、制振材を設けていないヘッドフォンの位相特性の参考例を示す説明図であり、(B)は、制振材を設けているヘッドフォンの位相特性の一例を示す説明図である。
図5】変形例1のヘッドフォンユニットの断面図であり、(A)は、L側のヘッドフォンユニットの断面図であり、(B)は、R側のヘッドフォンユニットの断面図である。
図6】変形例2のL側ヘッドフォンユニットの断面図である。
図7】変形例3のL側ヘッドフォンユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本実施形態のヘッドフォン1について図を参照して説明する。ヘッドフォン1は、L側ヘッドフォンユニット11及びR側ヘッドフォンユニット12を備える。L側ヘッドフォンユニット11とR側ヘッドフォンユニット12とは、ヘッドバンド(図示せず)で接続されている。ヘッドフォン1の外観形状は、一般的なヘッドフォンと同じであるため、図示を省略する。図1(A)はL側ヘッドフォンユニット11の断面図である。図1(B)はR側ヘッドフォンユニット12である。図2は、L側ヘッドフォンユニットの分解斜視図である。
【0010】
本実施形態におけるヘッドフォン1は、例えば、音楽プレーヤ、音響ミキサ又はスマートフォン等の音響機器と有線又は無線で接続されている。ヘッドフォン1は、音響機器から音信号を受け取り、受け取った音信号を音に変換して放音する。
【0011】
ヘッドフォン1は、アクティブ・ノイズ・キャンセル(ANC:Active Noise Cancel)機能を備えている。本実施形態のヘッドフォン1は、ヘルムホルツ共鳴を用いたバスレフポートにより低域の音圧を上昇させるように構成されている。ただし、本発明において、ANC機能及びバスレフポートを備えることは必須ではない。
【0012】
L側ヘッドフォンユニット11及びR側ヘッドフォンユニット12のそれぞれは、図1(A)、図1(B)及び図2に示すように、筐体2と、バッフル板3と、チャンバ4と、スピーカユニット5と、制振材6と、イヤーパッド7と、を備えている。
【0013】
また、L側ヘッドフォンユニット11は、バッテリ81を備えている。R側ヘッドフォンユニット12は、電子基板82を備えている。なお、L側ヘッドフォンユニット11も、図示は省略するが、電子基板82を備えている。
【0014】
L側ヘッドフォンユニット11の詳細について説明する。なお、R側ヘッドフォンユニット12は、バッテリ81の有無だけが異なっており、その他は同じ構成である。したがって、ここでは、L側ヘッドフォンユニット11を代表して説明する。
【0015】
筐体2は、図1(A)、図1(B)及び図2に示すように、内部が空洞であって、バッフル板3に対向する第1端が開放する円筒形状に形成されている。筐体2の内部には、スピーカユニット5と、チャンバ4と、制振材6とが配置されている。筐体2の側壁には、貫通孔21が設けられている。貫通孔21は、主に空気を導通するために設けられている。筐体2は、外部からの外乱音を遮断する。これにより、筐体2の内部に配置するチャンバ4は、外乱による共振を防ぐことができる。
【0016】
バッフル板3は、円板形状に形成されている。バッフル板3は、筐体2の開放端を覆うように、筐体2に接続される。言い換えると、バッフル板3の周縁が筐体2の開放端と接続される。バッフル板3は、スピーカユニット5の放音部50と対向する中心部に、スピーカユニット5からの音を通過するための複数の開口からなるグリル31が設けられている。また、バッフル板3は、厚み方向に貫通するバスレフ用の第1ポート32を設けている。
【0017】
スピーカユニット5は、バッフル板3の中心部(グリル31)に配置されている。
【0018】
チャンバ4は、筐体2とバッフル板3とで構成される空間に設けられている。チャンバ4は、内部が空洞であって、バッフル板3側の第1端が開放する円筒形状に形成されている。チャンバ4は、開放端がバッフル板3と接続されている。すなわち、バッフル板3は、チャンバ4の開放端を覆うように配置する。チャンバ4は、内部に、スピーカユニット5を配置する。チャンバ4は、スピーカユニット5の外周面及び背面51を覆うようにして配置する。より詳細には、チャンバ4は、底壁40の内面401とスピーカユニット5の背面51が対向するように配置される。チャンバ4は、ヘルムホルツ共鳴器のキャビティの機能を有している。また、チャンバ4は、スピーカユニット5の音を遮音する機能も有している。
【0019】
チャンバ4は、底壁40にバスレフ用の第2ポート41が形成されている。第2ポート41は、両端が開放されている円筒形状に形成され、底壁40の外側に向かって突出する。この場合、スピーカユニット5は、第2ポート41の開口を塞がないようにチャンバ4内に配置される。
【0020】
制振材6は、円板形状に形成されている。この例では、制振材6の面積は、スピーカユニット5の背面51の面積と同じである。制振材6は、スピーカユニット5の背面51とチャンバ4の底壁40の内面401との間に配置する。制振材6の第1面は、スピーカユニット5の背面51に接続されている。また、制振材6は、第2面がチャンバ4の底壁40の内面401に接続されている。制振材6は、例えば、ウレタンなどの材料で形成されている。
【0021】
バッテリ81は、チャンバ4の底壁40の外面に配置している。すなわち、バッテリ81は、チャンバ4の底壁40に対して、制振材6とは反対側に設けられている。なお、電子基板82は、バッテリ81と同様に、チャンバ4の底壁40の外面に設けられている。
【0022】
イヤーパッド7は、バッフル板3に対して、スピーカユニット5が配置されている側とは反対側に設けられていている。イヤーパッド7は、円筒状に形成されている。イヤーパッド7は、スピーカユニット5の放音部50から放音される音を外部(ユーザの耳)に到達させるように、中央部分が開口している。
【0023】
ところで、一般的に、ヘッドフォンは持ち運びを想定して、筐体を薄く形成する。このため、筐体の容積が小さくなる。筐体の容積が小さくなると、スピーカユニットの音により、筐体が共振し易くなる。これにより、音信号の周波数特性及び位相特性(周波数における位相)が乱れてしまう。この結果、ヘッドフォンの音質が低下してしまう。
【0024】
また、L側ヘッドフォンユニット又はR側のヘッドフォンユニットにのみバッテリを設けると、バッテリを設けた側のヘッドフォンユニットは、重量物であるバッテリにより共振を抑える。しかし、バッテリのない側のヘッドフォンユニットの共振は大きくなる。これにより、L側ヘッドフォンユニットとR側ヘッドフォンユニットとでは、筐体の共振の大きさが異なる。このため、L側ヘッドフォンユニットとR側ヘッドフォンユニットでは、周波数特性及び位相特性が異なってしまう。
【0025】
例えば、L側ヘッドフォンユニットとR側ヘッドフォンユニットとの周波数特性又は位相特性が異なると、周波数によって左右で音量、定位、音質等が異なり、ユーザに違和感を与える可能性がある。また、ANC機能は、位相干渉を利用しているので、低域及び中音域(例えば、300Hz以下)において、周波数特性及び位相特性が左右で異なると、ノイズキャンセル効果が低下する。
【0026】
これに対して、本実施形態のヘッドフォン1は、筐体2内にチャンバ4を配置することで、スピーカユニット5の音による筐体2の共振を防止する。また、チャンバ4は、外乱音による共振も防止する。
【0027】
さらに、本実施形態のヘッドフォン1は、スピーカユニット5とチャンバ4との間に制振材6を挟むことで、チャンバ4の共振を抑える。本実施形態のヘッドフォン1は、L側ヘッドフォンユニット11にのみバッテリ81を備えているが、L側ヘッドフォンユニット11及びR側ヘッドフォンユニット12の共振を同じレベルに抑える。
【0028】
図3(A)は、参考例として、制振材6が設けられていないL側ヘッドフォンユニット及びR側ヘッドフォンユニットの周波数特性の一例を示す説明図である。参考例のヘッドフォンは、本実施形態のヘッドフォン1と制振材6の有無以外同じ構成である。図3(B)は、制振材6が設けられているL側ヘッドフォンユニット11及びR側ヘッドフォンユニット12の周波数特性の一例を示す説明図である。
【0029】
図3(A)に示すように、制振材6が設けられていない参考例のL側ヘッドフォンユニットとR側ヘッドフォンユニットの周波数特性は、特に、低域及び中音域で異なる特性を示している。
【0030】
一方、本実施形態では、制振材6がスピーカユニット5とチャンバ4との間に設けられている。したがって、図3(B)に示すように、L側ヘッドフォンユニット11とR側ヘッドフォンユニット12の周波数特性が、特に低域及び中音域において、同等の特性を示している。これにより、ユーザは、L側ヘッドフォンユニット11及びR側ヘッドフォンユニット12から違和感なく音を聞くことができる。また、ノイズキャンセル処理の効果も左右の差異を低減することができる。
【0031】
また、図4(A)は、制振材6が設けられていない参考例のL側ヘッドフォンユニットとR側ヘッドフォンユニットの位相特性の一例を示す説明図である。また、図4(B)は、制振材6が設けられているL側ヘッドフォンユニット11とR側ヘッドフォンユニット12の位相特性の一例を示す説明図である。
【0032】
図4(A)に示すように参考例のヘッドフォンは、400Hzまでの低域では、R側ヘッドフォンユニットの位相がL側ヘッドフォンユニットの位相よりも遅れる。例えば、50Hz付近では、L側ヘッドフォンユニットとR側ヘッドフォンユニットとの位相差は、約20°である。また、200Hz付近では、L側ヘッドフォンユニットとR側ヘッドフォンユニットの位相差は、約40°程度ある。このように、制振材6が設けられていないヘッドフォンでは、L側ヘッドフォンユニットとR側ヘッドフォンユニットとの位相差が大きくなっている。
【0033】
一方、図4(B)に示すように、本実施形態のL側ヘッドフォンユニット11とR側ヘッドフォンユニット12との位相差は、300Hzまでの低域においてほとんどない。 このように、制振材6がチャンバ4を制振することで、チャンバ4の不要な共振を抑えることができる。さらに、チャンバ4の共振が抑えられると、筐体2の共振も抑えられる。
【0034】
チャンバ4及び筐体2の共振が抑えられることで、L側ヘッドフォンユニット11及びR側ヘッドフォンユニット12の周波数特性と位相特性が300Hz以下の低域で同等の値になる。これにより、左右の音質差がなくなる。また、300Hz程度の周波数における位相の遅れも、約10°程度改善している。したがって、ANC機能の効果が向上する。さらに、制振材6は、外部から入ってくる外乱音をチャンバ4で遮断する。これにより、L側ヘッドフォンユニット11及びR側ヘッドフォンユニット12の遮音性が向上する。
【0035】
このように、ヘッドフォン1は、制振材6を備えることで、チャンバ4及び筐体2の不要な共振を抑え、音質を向上する。
【0036】
制振材6を構成する材料はウレタンに限定されない。制振材6は、例えば、シリコンゴムなどの、その他の弾性素材で構成されてもよい。
【0037】
チャンバ4の第2ポート41は、実施形態の例に限定されない。第2ポート41は、チャンバ4の底壁40又は側壁のいずれかに設けられていればよい。
【0038】
また、ヘッドフォンは、いわゆるインナーイヤー型のイヤフォンも含まれている。インナーイヤー型のイヤフォンであっても、ハウジング内にチャンバを設け、チャンバとドライバとの間に制振材を配置することで、同様の効果を奏する。
【0039】
[変形例1]
変形例1のヘッドフォン1について図5を参照して説明する。図5は、変形例1のL側ヘッドフォンユニット11A及びR側ヘッドフォンユニット12Aの断面図である。なお、上述の実施形態と同じ構造については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【0040】
変形例1のヘッドフォン1は、L側ヘッドフォンユニット11A及びR側ヘッドフォンユニット12Aを備えている。L側ヘッドフォンユニット11A及びR側ヘッドフォンユニット12Aのそれぞれは、チャンバ4Aがバッフル板3にねじ43で固定されている。
【0041】
より詳細には、チャンバ4Aの開放端の周縁には外側に向かって突出するフリンジ42が設けられている。フリンジ42には、例えば、複数のねじ孔(貫通孔)が設けられている。また、バッフル板3にも、フリンジ42の設けられた複数のねじ孔に対応する場所にねじ穴を設ける。このように、フリンジ42のねじ孔とバッフル板3のねじ穴にねじ43を通してねじ止めする。これにより、チャンバ4は、バッフル板3により確実に固定される。バッフル板3にフリンジ42を固定する場合、制振材6の第1面及び第2面に圧力がかかるようにバッフル板3にチャンバ4を固定する。すなわち、制振材6は圧縮された状態でバッフル板3及びチャンバ4の間に配置される。これにより、L側ヘッドフォンユニット11A及びR側ヘッドフォンユニット12Aはより制振されて、筐体2の共振を抑えることができる。
【0042】
[変形例2]
変形例2のヘッドフォン1について図6を参照して説明する。図6は、変形例2のL側ヘッドフォンユニット11Bの断面図である。なお、上述の実施形態と同じ構造については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【0043】
制振材6Aの面積は、スピーカの背面51と同じ面積に限定されない。この例における制振材6Aは、図6に示すように、スピーカの背面51の面積よりも小さい円板形状に形成されている。
【0044】
また、制振材6Aの形状は、円板形状又は円筒形状に限定されない。制振材6Aは、チャンバ4の一部とスピーカユニット5の一部とが接続されていればよい。制振材6Aは、例えば矩形板形状でもよいし、楕円板形状であってもよい。
【0045】
このように、制振材6Aがチャンバ4の一部とスピーカユニット5の一部との間に挟まれていれば、L側ヘッドフォンユニット11Bが制振されて、筐体2の共振を抑えることができる。R側ヘッドフォンユニットにも同様の制振材6Aが設けられていれば、R側のヘッドフォンユニットもL側ヘッドフォンユニット11Bと同様に制振されて、筐体2の共振を抑えることができる。
【0046】
[変形例3]
変形例3のヘッドフォン1について図7を参照して説明する。図7は、変形例3のL側ヘッドフォンユニット11Cの断面図である。なお、上述の実施形態と同じ構造については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【0047】
制振材6Bは、例えば、図7に示すように、スピーカユニット5の側面とチャンバ4の側壁の内面との間に配置してもよい。この場合、制振材6Bは、両端が開放する円筒形状でもよい。また、制振材6Bは、スピーカユニット5の側面の一部と、チャンバ4の側壁の一部とを間に挟まれるようにして配置してもよい。
【0048】
このように、制振材は、スピーカユニット5の背面51とチャンバ4の底壁40の内面401との間に配置していなくてもよい。制振材6Bがチャンバ4の側面の全部又は一部とスピーカユニット5の側面又は一部との間に挟まれていれば、L側ヘッドフォンユニット11Cが制振されて、筐体2の共振を抑えることができる。R側ヘッドフォンユニットにも同様の制振材6Bが設けられていれば、R側のヘッドフォンユニットもL側ヘッドフォンユニット11Cと同様に制振されて、筐体2の共振を抑えることができる。
【0049】
本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0050】
1…ヘッドフォン
11…L側ヘッドフォンユニット
12…R側ヘッドフォンユニット
2…筐体
3…バッフル板
4…チャンバ
5…スピーカユニット
6…制振材
81…バッテリ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7