特許 7532992 ヘッドフォン

(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

   H04R 1/28 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

H04R1/10 101Z

H04R1/02 101B

H04R1/02 101E

H04R1/10 101B

G10K11/178 100

H04R1/28 310B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020129922

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2022026448

(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２０１１－０１５３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０８７９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４２３８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｒ １／１０

Ｈ０４Ｒ １／０２

Ｇ１０Ｋ １１／１７８

Ｈ０４Ｒ １／２８

(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を固定するバッフル板と、
前記バッフル板に設けられたグリルと、
前記バッフル板に設けられたバスレフポートと、
前記バッフル板に対向して配置されるイヤーパッドと、
前記バッフル板と前記イヤーパッドの間に位置する吸音材と、
を備え、
前記吸音材は、前記バスレフポートに対向する部分に穴が設けられ、
前記穴の径は、前記バスレフポートの径以上である、
ヘッドフォン。

【請求項2】

前記吸音材と前記イヤーパッドの間には、隙間が設けられている、
請求項１に記載のヘッドフォン。

【請求項3】

前記隙間の厚みは、前記バスレフポートの径以上である、
請求項２に記載のヘッドフォン。

【請求項4】

前記隙間は、前記バスレフポートに対向する位置から前記スピーカユニットに対向する位置まで形成された溝からなる、
請求項２または請求項３に記載のヘッドフォン。

【請求項5】

前記吸音材は、前記スピーカユニットの対向する位置に開口部を有する、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のヘッドフォン。

【請求項6】

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乃至請求項５のいずれか１項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。

【0003】

特許文献１のヘッドフォンは、バッフル板とユーザの耳との間の空間における音響反射を抑制するため、シート１３４を備えた構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許掲載公報第６６１５１８５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１のヘッドフォンはバスレフポートを備えていない。特許文献１のヘッドフォンは、スピーカの出力音の共鳴を抑制することができない。

【0006】

この発明の一実施形態は、バスレフポートを備えたヘッドフォンにおいて、スピーカの出力音の共鳴を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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を固定するバッフル板と、前記バッフル板に設けられたバスレフポートと、前記バッフル板に対向して配置されるイヤーパッドと、前記バッフル板と前記イヤーパッドの間に位置し、前記バスレフポートに対向する部分に穴が設けられた吸音材と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一実施形態に係るヘッドフォンは、スピーカの出力音の共鳴を抑制する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ヘッドフォンユニットの断面図である。

【図2】ヘッドフォンユニットの一部分解斜視図である

【図3】図３（Ａ）は、吸音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、図３（Ｂ）は、吸音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】図４（Ａ）は、吸音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、図４（Ｂ）は、吸音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】変形例に係るヘッドフォンユニットの断面図である。

【図6】変形例に係るヘッドフォンユニットの一部分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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はＬ側ヘッドフォンユニット１１の断面図である。図２は、Ｌ側ヘッドフォンユニットの一部分解斜視図である。

【0011】

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。

【0012】

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機能を備えることは必須ではない。

【0013】

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および図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、イヤーパッド７と、吸音材７０と、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、Ｌ側ヘッドフォンユニット１１およびＲ側ヘッドフォンユニット１２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および図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およびチャンバ４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。なお、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】

第２ポート４１により、チャンバ４および筐体２の内部空間が連通する。これにより、チャンバ４および筐体２は、ヘルムホルツ共鳴器のキャビティとして機能する。そして、第２ポート４１および第１ポート３２は、共鳴管として機能する。

【0021】

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。イヤーパッド７は、周縁部の円筒形状の基材７５を介して、バッフル板３に接続される。イヤーパッド７とバッフル板３との間には、当該基材７５の厚みに対応する空間が形成される。吸音材７０は、当該空間を埋めるように、バッフル板３とイヤーパッド７との間に配置する。吸音材７０は、例えばグラスウール、フェルト、またはウレタン等の多孔質材料からなる。吸音材７０は、スピーカユニット５から出力された音が空間内で反射して干渉することを防止する。

【0022】

吸音材７０は、円筒形状に形成されている。吸音材７０は、スピーカユニット５の放音部５０から放音される音を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。開口部の面積は、スピーカユニット５の前面の面積と同じである。

【0023】

吸音材７０は、第１ポート３２の位置にも開口部７１を有する。開口部７１は、本発明の穴に対応する。開口部７１の径は、第１ポート３２の径と同じか、あるいは第１ポート３２の径よりも大きいことが好ましい。また、吸音材７０は、バッフル板３に貼り付けられていて、イヤーパッド７との間には隙間を有する。第１ポート３２から出力した共鳴音は、開口部７１および当該隙間を経てイヤーパッド７の中央の開口部に達し、ユーザの耳に到達する。

【0024】

これにより、吸音材７０は、スピーカユニット５から出力された音の干渉を防止しつつ、第１ポート３２から出力される共鳴音をユーザの耳に到達させる。なお、隙間の厚みは、バスレフポートである第１ポート３２の径よりも大きいことが好ましい。仮に隙間の厚みが第１ポート３２の径以下であると、当該隙間もバスレフポートとして機能する可能性がある。この場合、共鳴周波数が設計とは異なる値となり、目的の音質と異なる音質になる可能性がある。隙間の厚みが第１ポート３２の径よりも大きいと、隙間はバスレフポートとして機能しないため、目的の音質を再現することができる。なお、本実施形態では、断面が円形状の第１ポート３２を示しているが、バスレフポートの断面形状は円形状に限らない。例えば、バスレフポートの断面形状は楕円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。バスレフポートの断面形状が楕円形状である場合も、隙間の厚みは径（長軸の長さ）よりも大きいことが好ましい。バスレフポートの断面形状が多角形状である場合も、隙間の厚みは、バスレフポートの径（最も長い対角線の長さ）よりも大きいことが好ましい。

【0025】

図３（Ａ）は、参考例として、吸音材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と吸音材７０の有無以外同じ構成である。図３（Ｂ）は、吸音材７０を備えた本実施形態の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。

【0026】

図３（Ａ）に示すように、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、中高音域（２ｋＨｚ～１０ｋＨ）において多数のディップ（極小成分）を含む。これらディップは、スピーカユニット５の出力音がバッフル板３およびイヤーパッド７の間で反射して干渉することにより生じる。

【0027】

一方、本実施形態のヘッドフォンは、吸音材７０をバッフル板３およびイヤーパッド７の間に配置し、干渉を抑えている。したがって、本実施形態のヘッドフォンは、図３（Ｂ）に示すように、中高音域のディップを抑えている。特に、参考例において３ｋＨｚ付近に生じていた大きなディップは、本実施形態のヘッドフォンにおいてはほとんど無くなっている。一方で、吸音材７０は、開口部７１およびイヤーパッド７に隙間を有することにより、第１ポート３２の出力する共鳴音を阻害しないため、１ｋＨｚ未満の中低域における周波数特性も悪化していない。また、本実施形態の構成によれば、１ｋＨｚ未満の中低域における周波数特性はより平坦となる。本実施形態のヘッドフォンは、１ｋＨｚ未満の中低域において、入力音に対して余分な周波数特性を付加しないため、より原音に近い音を出力することができる。

【0028】

よって、本実施形態のヘッドフォンは、吸音材７０により音質を改善することができる。

【0029】

図４（Ａ）は、吸音材７０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、吸音材７０を備えた本実施形態の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の位相特性の一例を示す説明図である。

【0030】

図４（Ａ）に示すように参考例のヘッドフォンは、スピーカユニット５の出力音がバッフル板３およびイヤーパッド７の間で反射して干渉することにより、３００Ｈｚ～２ｋＨｚ程度の中域で、最大で約８０°の位相の遅れを生じる。

【0031】

一方、図４（Ｂ）に示すように、本実施形態のヘッドフォンは、３００Ｈｚ～２ｋＨｚ程度の中域で、最大でも約６０°程度の位相の遅れに改善している。一方で、本実施形態の吸音材７０は、開口部７１およびイヤーパッド７との隙間により、第１ポート３２の出力する共鳴音を阻害しないため、中低域における位相特性も悪化していない。

【0032】

よって、本実施形態のヘッドフォンは、吸音材７０により位相特性も改善することができ、ＡＮＣ機能の効果も向上する。

【0033】

なお、チャンバ４の第２ポート４１は、上記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。

【0034】

［変形例］
変形例のヘッドフォン１について図５を参照して説明する。図５は、変形例に係るＬ側ヘッドフォンユニット１１Ａの断面図である。図６は、変形例に係るＬ側ヘッドフォンユニット１１Ａの一部分解斜視図である。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。また、変形例のＬ側ヘッドフォンユニット１１ＡおよびＲ側ヘッドフォンユニット１２Ａも同じ構造を有するため、この例ではＬ側ヘッドフォンユニット１１Ａのみを示す。

【0035】

変形例のヘッドフォン１は、吸音材７０Ａを備える点で、上記実施形態と異なる。吸音材７０Ａの厚みは、バッフル板３およびイヤーパッド７の間の距離と同じである。しかし、吸音材７０Ａは、開口部７１と中央の開口部（放音部５０との対向部分）とを連通する溝７１Ａを有する。

【0036】

すなわち、吸音材７０Ａは、バッフル板３およびイヤーパッド７の間の空間をほぼ全て埋めているが、第１ポート３２から出力される共鳴音をユーザの耳に到達させるための隙間として溝７１Ａを備えている。

【0037】

溝７１Ａの断面積は、第１ポート３２の断面積よりも大きいことが好ましい。溝７１Ａの断面積を第１ポート３２の断面積よりも大きくすることで、溝７１Ａがバスレフポートとして機能することを防止し、目的の音質を再現することができる。なお、溝７１Ａの断面形状は、円形状、楕円形状、あるいは多角形状等、どの様な形状であってもよい。

【0038】

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】

【0039】

１…ヘッドフォン
２…筐体
３…バッフル板
４…チャンバ
５…スピーカユニット
７…イヤーパッド
１１，１１Ａ…Ｌ側ヘッドフォンユニット
１２，１２Ａ…Ｒ側ヘッドフォンユニット
２１…貫通孔
３１…グリル
３２…第１ポート
４０…底壁
４１…第２ポート
５０…放音部
５１…背面
７０…吸音材
７０Ａ…吸音材
７１…開口部
７１Ａ…溝
７５…基材
１３４…シート
４０１…内面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】