JP2017183851A - イヤホン - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ型の電気音響変換器を用いたイヤホンにおいて、開放型と密閉型とを両立させて利便性を向上させる。【解決手段】イヤホンＥであって、振動板５０と、振動板５０との間でコンデンサを構成する固定極５６Ａ、５６Ｂと、振動板と固定極とを収納するハウジング１と、ハウジングの前方に突設される音導管３と、ハウジングの外部とハウジングの内部とを連通させる連通孔１１ｈと、連通孔を開閉する開閉機構ＬＥＣと、を有してなり、音道管の内部の空間Ｓ５の容積と、ハウジングの内部の空間のうち音導管内空間と連通する振動板の前方の空間の容積Ｓ１と、の和は、ハウジングの内部の空間のうち振動板の後方の空間Ｓ２の容積よりも小さい、ことを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、イヤホンに関する。

イヤホンやヘッドホンが備える電気音響変換器の中で、周波数応答に優れ、高忠実度再生（Ｈｉ-Ｆｉ再生）に適している電気音響変換器として、コンデンサ型の電気音響変換器がある。一般的にコンデンサ型の電気音響変換器には、高調波ひずみを抑制するために、プッシュプル方式が用いられる。コンデンサ型の電気音響変換器は、振動板と、振動板の両面に対向して配置される一対の固定極と、を備える。

コンデンサ型の電気音響変換器を用いたイヤホンとして、密閉型のイヤホン（例えば、特許文献１参照）と、開放型のイヤホン（例えば、非特許文献１参照）と、が提案されている。

特表２０１５−５３１５５７号

「ＳＲＳ−００２取扱説明書」、有限会社スタックス、 [online]、[平成２７年１２月１５日検索]、インターネット<URL:http://www.stax.co.jp/information/user-manual/SRS002.pdf>

一般的に、密閉型のイヤホンは、音漏れが小さく、公共の場所やレコーディング現場などでの使用に適している。しかし、密閉型のイヤホンは、振動板の動きが制限され易く、音がこもり易い。

一方、開放型のイヤホンは、密閉型のイヤホンと比べて、聴感上、音がこもらず自然な音質を実現しやすいと言われている。そのため、開放型のイヤホンを好んで使用する使用者は多い。しかし、開放型のイヤホンは、音漏れが大きく、公共の場所やレコーディング現場などでの使用には適していない。

このように、密閉型のイヤホンと開放型のイヤホンとには、それぞれメリットとデメリットとがある。そのため、イヤホンの使用者（以下「使用者」という。）は、使用用途や趣向に応じて密閉型のイヤホンと開放型のイヤホンとのいずれかを適宜選択しなければならず、使用者の利便性が悪い。

また、コンデンサ型の電気音響変換器において、振動板の動作は、振動板の前後の空気のスチフネスによって制限される。すなわち、振動板の前後の空気の容積は、コンデンサ型の電気音響変換器の特性（例えば、周波数特性）に影響を与える。そのため、密閉型のコンデンサ型イヤホンと開放型のコンデンサ型イヤホンとには、それぞれに合せた音響的な設計が施されてきた。

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、コンデンサ型の電気音響変換器を備える１台のイヤホンにおいて、密閉型のイヤホンの機能と、開放型のイヤホンの機能と、を切り換え可能にすると共に、いずれの機能を提供する状態においても音響的に良好なイヤホンを提供することを目的とする。

本発明は、イヤホンであって、振動板と、振動板との間でコンデンサを構成する固定極と、振動板と固定極とを収納するハウジングと、ハウジングの前方に突設される音導管と、ハウジングの外部とハウジングの内部とを連通させる連通孔と、連通孔を開閉する開閉機構と、を有してなり、音道管の内部の空間の容積と、ハウジングの内部の空間のうち音導管内空間と連通する振動板の前方の空間の容積と、の和は、ハウジングの内部の空間のうち振動板の後方の空間の容積よりも小さい、ことを特徴とする。

本発明によれば、コンデンサ型の電気音響変換器を備える１台のイヤホンにおいて、密閉型のイヤホンの機能と、開放型のイヤホンの機能と、を切り換え可能にすると共に、いずれの機能を提供する状態においても音響的に良好なイヤホンを提供することができる。

本発明にかかるイヤホンの実施の形態を示す外観図である。 図１のイヤホンが備える左ユニットのＡ矢視図である。 図２の左ユニットの分解図である。 図３の左ユニットが備える左ユニット本体のＣ矢視図である。 図２の左ユニットのＢＢ線断面図である。 図２の左ユニットが備えるドライバユニットの分解斜視図である。 図６のドライバユニットが備えるエレクトレットボードが保持する電荷を示した説明図である。 図４の左ユニットが備える後部ハウジング半体を取り外した状態の外観図である。 左ユニットが使用者の左耳に装着された状態の断面図である。 図９の等価回路図である。 左ユニットが備える左ユニットカバー部材が取り外された左ユニット本体が使用者の左耳に装着された状態の断面図である。 図１１の等価回路図である。

●イヤホン●
以下、図面を参照しながら、本発明にかかるイヤホンの実施の形態について説明する。

●イヤホンの構成
図１は、本発明にかかるイヤホンの実施の形態を示す外観図である。
イヤホンＥは、例えば、携帯型音楽再生機（不図示）などの音源からの音声信号に応じた音波をイヤホンＥの使用者（以下「使用者」という。）の鼓膜に向けて出力する。イヤホンＥは、左イヤホンユニット（以下「左ユニット」という。）ＬＥと、右イヤホンユニット（以下「右ユニット」という。）ＲＥと、を備える。左ユニットＬＥと右ユニットＲＥとは使用者の耳に装着される。イヤホンＥは、後述するコンデンサ型の電気音響変換器を備えたコンデンサ型イヤホンである。

左ユニットＬＥの構成と右ユニットＲＥの構成とは、左右対称であるため、左ユニットＬＥの構成を例に、以下説明する。

図２は、左ユニットＬＥの図１におけるＡ矢視図である。
以下の説明において、左ユニットＬＥが使用者の左耳に装着された状態（以下「装着状態」という。）における使用者の頭部に面する側（図２の紙面下側）の方向を前方という。使用者の頭頂部側（図２の紙面奥側）の方向を上方という。使用者の正面側（図２の紙面左側）の方向を左方という。

左ユニットＬＥは、使用者の左耳に装着されて、使用者の左耳の鼓膜に向けて音源からの音声信号に応じた音波を出力する。左ユニットＬＥは、左ユニット本体（以下「本体」という。）ＬＥＢと、開閉機構である左ユニットカバー部材（以下「カバー部材」という。）ＬＥＣと、を備える。

図３は、左ユニットＬＥの分解図である。
図４は、本体ＬＥＢの図３におけるＣ矢視図である。
図５は、左ユニットＬＥの図２におけるＢＢ線断面図である。

本体ＬＥＢは、ハウジング１とハンガー２と音導管３とイヤピース４と電気音響変換器５と固定部材６と防護材７とコードブッシュ８とコード９とを備える。

ハウジング１は、電気音響変換器５を収納する。ハウジング１の材料は、例えば、アルミニウムなどの金属である。ハウジング１は、図５に示すように、前部ハウジング半体１０と後部ハウジング半体１１とシール材１２とを備える。前部ハウジング半体１０と後部ハウジング半体１１とはねじ（不図示）により締結される。ハウジング１の形状は、前後方向（図５の上下方向）に扁平な略矩形の箱状である。すなわち、ハウジング１は、前壁１０ａと後壁１１ａと周壁とを備える中空体である。

なお、ハウジング１の材料は、電気音響変換器５が発生させる音波によりハウジング１自体が振動しない程度の剛性を備えていれば、金属に限定されない。すなわち、例えば、ハウジング１の材料は、プラスチックなどの合成樹脂でもよい。

ハウジング１は、内壁１０ｂを備える。内壁１０ｂは、ハウジング１の後壁１１ａに向かって突出する。内壁１０ｂは、前壁１０ａの後面を矩形状に囲う（図８参照）。

前壁１０ａは、矩形の凹部１０ｃと、円形の嵌合凹部１０ｄと、円形の前部放音孔１０ｈと、を備える。凹部１０ｃは、内壁１０ｂに囲われた前壁１０ａの内面のうち、周縁部を除いた領域に配置される。嵌合凹部１０ｄは、前壁１０ａの外面のうち、凹部１０ｃと背中合わせとなる領域の下半部に配置される。前部放音孔１０ｈは、電気音響変換器５からの音波を音導管３へ導く。前部放音孔１０ｈは、嵌合凹部１０ｄの中央に配置される。

後壁１１ａは、矩形の凹部１１ｂと、複数の後部孔１１ｈと、を備える。凹部１１ｂは、後壁１１ａの内面のうち、内壁１０ｂに囲われた前壁１０ａに対向する領域に配置される。後部孔１１ｈは、後述する開放時において、ハウジング１における電気音響変換器５の後方の空間をハウジング１の外部の空間と連通させる。後部孔１１ｈは、後壁１１ａのうち、凹部１１ｂに均等に配置される。シール材１２は、内壁１０ｂの後端面と、後壁１１ａの凹部１１ｂを囲む部分の内面と、の間に配置される。

ハウジング１の周壁は、嵌合孔１ｈを備える。嵌合孔１ｈは、ハウジング１の周壁のうち、下方（図５の紙面左方）に面する部分に配置される。嵌合孔１ｈには、コードブッシュ８が嵌合される。

ハウジング１の内部において、内壁１０ｂの内側の空間は、電気音響変換器５を収納する収納室Ｒ１である。内壁１０ｂの外側の空間は、コード９の一部が配線される配線室Ｒ２である。収納室Ｒ１は、シール材１２により、配線室Ｒ２に対して気密である。

ハンガー２は、使用者の左耳の耳介に掛けられて、音導管３に取り付けられたイヤピース４が使用者の左耳の外耳道内に挿入された状態を維持する。ハンガー２は、連結部材２０とアーム支持部材２１とハンガーアーム２２と付勢部材２３とを備える。

連結部材２０は、アーム支持部材２１をハウジング１に連結する。アーム支持部材２１は、ハンガーアーム２２を支持する。アーム支持部材２１の形状は、略円柱である。アーム支持部材２１は、図４に示すように、ハウジング１の左方（図４の紙面左側）に配置される。すなわち、アーム支持部材２１の長手方向が図４の上下方向になるように、ハウジング１と平行に配置される。アーム支持部材２１の下端側は、連結部材２０により、ハウジング１に連結される。

ハンガーアーム２２は、イヤホンＥの使用時に、使用者の耳介に装着される。ハンガーアーム２２は、アーム支持部材２１の上端に揺動可能に連結される。ハンガーアーム２２の形状は、三日月状（円弧）である。ハンガーアーム２２は、図３のＣ矢視（図４）において、ハウジング１の上方と右方とを三日月状に囲う。ハンガーアーム２２は、図３に示すように、前後方向（図３の上下方向）において、ハウジング１よりも前方（図３の下方）に配置される。

付勢部材２３は、ハンガーアーム２２をハウジング１側に向けて付勢する。付勢部材２３は、アーム支持部材２１とハンガーアーム２２との連結部に取り付けられる。

音導管３は、イヤホンＥの使用時に、電気音響変換器５からの音波を使用者の外耳道に導く。音導管３の材料は、アルミニウムなどの金属である。音導管３の形状は、図５に示すように、略円柱である。音導管３は、後端から前端に向かうに連れて連続的に細くなる。音導管３の後端は、ハウジング１の嵌合凹部１０ｄに嵌合される。音導管３の前端は、ハウジング１の前壁１０ａに対して前斜め左下方向に向けられる。すなわち、音導管３は、ハウジング１の前壁１０ａに対して傾斜して、ハウジング１の前方に突設される。

なお、音導管３の材料は、電気音響変換器５が発生させる音波により音導管３自体が振動しない程度の剛性を備えていれば、金属に限定されない。すなわち、例えば、音導管の材料は、プラスチックなどの合成樹脂でもよい。

イヤピース４は、イヤホンＥの使用時に、使用者の外耳道の内面に密着する。イヤピース４の材料は、例えば、シリコンゴムなどの弾性材である。イヤピース４の形状は、前端側が断面視Ｕの字状に折り返された略二重筒である。イヤピース４は、外筒部４０と内筒部４１とを備える。外筒部４０の形状は、樽状である。内筒部４１の形状は、円筒である。外筒部４０の厚みは、内筒部４１の厚みよりも薄い。そのため、外筒部４０は、容易に変形可能である。音導管３の前端部は、イヤピース４の内筒部４１の後半部に挿着される。つまり、イヤピース４は、音導管３の前端に装脱可能に取り付けられる。

図６は、電気音響変換器５の分解斜視図である。
電気音響変換器５は、音源からの音声信号に応じた音波を発生させる。電気音響変換器５の変換型式は、コンデンサ型である。電気音響変換器５は、第１変換器５Ａと第２変換器５Ｂとを備える。第１変換器５Ａは、第２変換器５Ｂの前方に配置される。

第１変換器５Ａは、振動板５０と、第１振動板フレーム５１Ａと、第１スペーサ５２Ａと、第１エレクトレットボード５３Ａと、第１電極５４Ａと、第１インシュレータ５５Ａと、を備える。

振動板５０は、音源からの音声信号に応じて振動する。振動板５０の材料は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの合成樹脂である。振動板５０の形状は、矩形薄膜である。振動板５０の片面には、例えば、金などの金属膜が蒸着される。振動板５０は、第１変換器５Ａと第２変換器５Ｂとの共通の構成部材である。振動板５０は、例えば、所定の張力が付与された状態で、第１振動板フレーム５１Ａと、後述する第２振動板フレーム５１Ｂと、に保持される。振動板５０は、第１振動板フレーム５１Ａと第２振動板フレーム５１Ｂとのいずれか一方に接着されて固定されてもよい。

第１振動板フレーム５１Ａは、振動板５０を保持する。第１振動板フレーム５１Ａの材料は、例えば、銅合金などの導電性を有する金属である。第１振動板フレーム５１Ａの形状は、矩形枠である。第１振動板フレーム５１Ａは、第１突出電極部５１Ａａを備える。第１突出電極部５１Ａａは、後述するコード９の第１信号線９０を接続する。第１突出電極部５１Ａａは、第１振動板フレーム５１Ａの左辺の長手方向の中央部から左方に向かって突出する。

第１スペーサ５２Ａは、第１振動板フレーム５１Ａと第１エレクトレットボード５３Ａとを絶縁する。第１スペーサ５２Ａの材料は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの絶縁性の合成樹脂である。第１スペーサ５２Ａの形状は、矩形枠である。第１スペーサ５２Ａは、第１振動板フレーム５１Ａの前方に配置される。第１スペーサ５２Ａの後面は、第１振動板フレーム５１Ａの前面に当接する。

第１エレクトレットボード５３Ａは、電荷を保持して、第１電極５４Ａと振動板５０との間に電位差を生じさせる。第１エレクトレットボード５３Ａは、電荷を帯電させたＦＥＰ（テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体）などの樹脂膜を真鍮板に貼り付けて構成される。第１エレクトレットボード５３Ａの電荷については後述する。第１エレクトレットボード５３Ａの形状は、矩形板である。第１エレクトレットボード５３Ａは、多数の音孔５３Ａｈを備える。音孔５３Ａｈは、振動板５０からの音波を通過させる。第１エレクトレットボード５３Ａは、第１スペーサ５２Ａの前方に配置される。第１エレクトレットボード５３Ａの後面の周縁部は、第１スペーサ５２Ａの前面に当接する。

第１電極５４Ａは、第１エレクトレットボード５３Ａと共に、第１変換器５Ａの固定極（背極）５６Ａを構成する。固定極５６Ａは、振動板５０と共に第１コンデンサを構成する。第１電極５４Ａの材料は、例えば、銅合金などの導電性を有する金属である。第１電極５４Ａの形状は、矩形枠である。第１電極５４Ａは、第２突出電極部５４Ａａを備える。第２突出電極部５４Ａａは、後述するコード９の第２信号線９１に接続する。第２突出電極部５４Ａａは、第１電極５４Ａの左辺の長手方向の下半部から左方に向かって突出する。第１電極５４Ａは、第１エレクトレットボード５３Ａの前方に配置される。第１電極５４Ａの後面は、第１エレクトレットボード５３Ａの前面の周縁部に当接する。

第１インシュレータ５５Ａは、固定極５６Ａをハウジング１から絶縁する。第１インシュレータ５５Ａの材料は、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）などの絶縁性の合成樹脂である。第１インシュレータ５５Ａの形状は、矩形枠である。第１インシュレータ５５Ａは、段部５５Ａａと切欠溝（不図示）とを備える。段部５５Ａａは、固定極５６Ａを嵌合する。段部５５Ａａは、第１インシュレータ５５Ａの前面の内周縁に配置される（図５参照）。切欠溝は、第２突出電極部５４Ａａを嵌合する。切欠溝は、第１インシュレータ５５Ａの左辺の下半部に配置される。

第１変換器５Ａにおいて、振動板５０と第１エレクトレットボード５３Ａとの間には、第１振動板フレーム５１Ａの厚さと第１スペーサ５２Ａの厚さとに相当する幅の隙間（以下「第１薄空気層」という。）Ｓ１が形成される。

第２変換器５Ｂは、振動板５０と、第２振動板フレーム５１Ｂと、第２スペーサ５２Ｂと、第２エレクトレットボード５３Ｂと、第２電極５４Ｂと、第２インシュレータ５５Ｂと、を備える。前述したとおり、振動板５０は、第１変換器５Ａと第２変換器５Ｂとで共用される。

第２振動板フレーム５１Ｂの構成は、第１振動板フレーム５１Ａの構成と同じである。第２振動板フレーム５１Ｂは、第１突出電極部５１Ｂａを備える。第１突出電極部５１Ｂａは、第１振動板フレーム５１Ａの第１突出電極部５１Ａａに当接する。

第２スペーサ５２Ｂの構成は、第１スペーサ５２Ａの構成と同じである。第２スペーサ５２Ｂは、第２振動板フレーム５１Ｂの後方に配置される。第２スペーサ５２Ｂの前面は、第２振動板フレーム５１Ｂの後面に当接する。

第２エレクトレットボード５３Ｂの構成は、第２エレクトレットボード５３Ｂが保持する電荷の正負を除き、第１エレクトレットボード５３Ａの構成と同じである。第２エレクトレットボード５３Ｂは、複数の音孔５３Ｂｈを備える。第２エレクトレットボード５３Ｂの電荷については後述する。第２エレクトレットボード５３Ｂは、第２スペーサ５２Ｂの後方に配置される。第２エレクトレットボード５３Ｂの前面の周縁部は、第２スペーサ５２Ｂの後面に当接する。

第２電極５４Ｂの構成は、第２突出電極部５４Ａａの代わりに第３突出電極部５４Ｂａが形成される点を除き、第１電極５４Ａの構成と同じである。第３突出電極部５４Ｂａは、後述するコード９の第３信号線９２に接続する。第３突出電極部５４Ｂａは、第２電極５４Ｂの左辺の長手方向の上半部から左方に向かって突出する。第２電極５４Ｂは、第２エレクトレットボード５３Ｂの後方に配置される。第２電極５４Ｂの前面は、第２エレクトレットボード５３Ｂの後面の周縁部に当接する。第２電極５４Ｂは、第２エレクトレットボード５３Ｂと共に、第２変換器５Ｂの固定極５６Ｂを構成する。固定極５６Ｂは、振動板５０と共に、第２コンデンサを構成する。

第２インシュレータ５５Ｂの構成は、切欠溝の位置を除き、第１インシュレータ５５Ａの構成と同じである。第２インシュレータ５５Ｂは、切欠溝５５Ｂｂを備える。切欠溝５５Ｂｂは、第３突出電極部５４Ｂａを嵌合する。切欠溝５５Ｂｂは、第２インシュレータ５５Ｂの左辺の上半部に配置される。

第２変換器５Ｂにおいて、振動板５０と第２エレクトレットボード５３Ｂとの間には、第２振動板フレーム５１Ｂの厚さと第２スペーサ５２Ｂの厚さとに相当する幅の隙間（以下「第２薄空気層」という。）Ｓ２が形成される。

電気音響変換器５は、振動板５０の前後を、第１変換器５Ａの固定極５６Ａと、第２変換器５Ｂの固定極５６Ｂとで挟むことで構成される。そのため、振動板５０は、いわゆるプッシュプルで駆動する。

電気音響変換器５は、ハウジング１の収納室Ｒ１に収納される。第１インシュレータ５５Ａの前面は、ハウジング１の内壁１０ｂに囲われた前壁１０ａの内面に当接する。第１振動板フレーム５１Ａの外周面と、第１インシュレータ５５Ａの外周面と、第２振動板フレーム５１Ｂの外周面と、第２インシュレータ５５Ｂの外周面とは、ハウジング１の内壁１０ｂの内周面に当接する。

図７は、第１エレクトレットボード５３Ａが保持する電荷と、第２エレクトレットボード５３Ｂが保持する電荷と、を示した説明図である。
同図中の破線は、第１エレクトレットボード５３Ａの真鍮板とＦＥＰ膜との境界と、第２エレクトレットボード５３Ｂの真鍮板とＦＥＰ膜との境界と、を示す。

第１エレクトレットボード５３ＡのＦＥＰ膜は、プラスの電荷を保持している。第２エレクトレットボード５３ＢのＦＥＰ膜は、マイナスの電荷を保持している。振動板５０は、プラスの電荷を保持した第１エレクトレットボード５３Ａと、マイナスの電荷を保持した第２エレクトレットボード５３Ｂと、により挟み込まれる。そのため、電気音響変換器５は、いわゆるコンプリメンタリバックエレクトレット型のコンデンサユニットとして構成される。

なお、例えば、第１エレクトレットボードのＦＥＰ膜がマイナスの電荷を保持し、第２エレクトレットボードのＦＥＰ膜がプラスの電荷を保持してもよい。

図８は、図４に示した本体ＬＥＢから、後部ハウジング半体１１を取り外した状態の外観図である。同図は、配線室Ｒ２の内部の図示を省略している。

固定部材６は、電気音響変換器５をハウジング１の収納室Ｒ１に固定する。固定部材６の材料は、例えば、アルミニウムなどの金属である。固定部材６の形状は、矩形枠である。固定部材６は、複数の固定部６０を備える。固定部６０は、固定部材６の４隅のそれぞれの外周縁から左右方向（紙面左右方向）に向かって突出する。固定部６０は、ねじ挿通孔６０ｈを備える。ねじ挿通孔６０ｈは、固定ねじ（不図示）が挿通される孔である。固定部材６は、電気音響変換器５の後方（図の手前方向）に配置される。固定部材６の前面は、第２インシュレータ５５Ｂの後面に当接する。

固定部材６は、固定ねじによりハウジング１に締結される。その結果、電気音響変換器５は、ハウジング１に固定される。第１突出電極部５１Ａａと、第１突出電極部５１Ｂａと、第２突出電極部５４Ａａと、第３突出電極部５４Ｂａとは、ハウジング１の配線室Ｒ２内に突出して配置される。

図５に戻る。
電気音響変換器５の前面は、ハウジング１の前壁１０ａの凹部１０ｃに対向する。その結果、ハウジング１の内部における振動板５０の前方には、第１薄空気層Ｓ１と第１空間Ｓ３とが配置される。第１空間Ｓ３は、第１電極５４Ａと第１インシュレータ５５Ａと凹部１０ｃと前部放音孔１０ｈとにより囲まれた空間である。

一方、電気音響変換器５の後面は、ハウジング１の後壁１１ａの凹部１１ｂに対向する。その結果、ハウジング１の内部における振動板５０の後方には、第２薄空気層Ｓ２と、第２空間Ｓ４と、後述する第２防護材７１と、後部孔１１ｈと、が配置される。第２空間Ｓ４は、第２電極５４Ｂと第２インシュレータ５５Ｂと固定部材６とにより囲まれた空間である。

防護材７は、ハウジング１の内部への異物や汗などの侵入を防ぐ。防護材７は、第１防護材７０と第２防護材７１とを備える。

第１防護材７０の材料は、撥水処理された金属繊維である。第１防護材７０の形状は、円板である。第１防護材７０は、音導管３の前端に取り付けられる。第１防護材７０は、音導管３の前端側の開口を塞ぐ。その結果、音導管３は、内部に音導管内空間Ｓ５を有する。音導管内空間Ｓ５は、音導管３と第１防護材７０とにより囲まれた空間である。音導管内空間Ｓ５は、第１空間Ｓ３と連通する。第１防護材７０は、イヤホンＥの周波数特性などを調整する音響抵抗材としての機能も備える。

第２防護材７１の材料は、撥水性の金属メッシュである。第２防護材７１の形状は、矩形板である。第２防護材７１は、ハウジング１の後壁１１ａの内面に取り付けられる。第２防護材７１は、後部孔１１ｈをハウジング１の内側から塞ぐ。第２防護材７１は、音響抵抗材としての機能を備えてもよい。

なお、第２防護材の材料は、第１防護材の材料と同じでもよい。

第１空間Ｓ３は、音導管内空間Ｓ５と共に前部気室Ｒ３を構成する。前部気室Ｒ３は、第１防護材７０とイヤピース４の内筒部４１の前半部内の空間（以下「内筒部内空間」という。）Ｓ６と、を介してイヤピース４の前方（外部）の空間と連通する。前部気室Ｒ３は、第１エレクトレットボード５３Ａの音孔５３Ａｈを介して、第１薄空気層Ｓ１と連通する。

第２空間Ｓ４は、後部気室Ｒ４を構成する。後部気室Ｒ４は、第２防護材７１と後部孔１１ｈと、を介してハウジング１の後方（外部）の空間と連通する。すなわち、後部孔１１ｈは、ハウジング１の内部の空間とハウジング１の外部の空間と、を連通させる連通孔である。後部気室Ｒ４は、第２エレクトレットボード５３Ｂの音孔５３Ｂｈを介して、第２薄空気層Ｓ２と連通する。

前部気室Ｒ３の容積は後部気室Ｒ４の容積よりも大きい。第１薄空気層Ｓ１の容積は第２薄空気層Ｓ２の容積と同じである。すなわち、ハウジング１の内部における振動板５０の前方の空間の容積と音導管内空間Ｓ５の容積との和は、ハウジング１の内部における振動板５０の後方の空間の容積よりも小さい。

コードブッシュ８はコード９を折り曲げや断線などから保護する。コードブッシュ８の材料は柔軟性を有するゴムなどの合成樹脂である。コードブッシュ８の形状は略円筒である。コードブッシュ８は環状の溝８０を備える。溝８０はハウジング１の嵌合孔１ｈに嵌合される。溝８０はコードブッシュ８の一端側の外周面に配置される。

コード９は電気音響変換器５にイヤホンＥの外部の音源からの音声信号を伝達する。コード９は、例えば、第１信号線（基準電位線）９０と第２信号線９１と第３信号線９２とを有する３芯コードである（図７参照）。コード９の一端はコードブッシュ８に挿通されてハウジング１の配線室Ｒ２に収納される。コード９の他端には、例えば、ステレオプラグ（不図示）が取り付けられる。

第１信号線９０は第１突出電極部５１Ａａと第１突出電極部５１Ｂａとに接続される。第２信号線９１は第２突出電極部５４Ａａに接続される。第３信号線９２は第３突出電極部５４Ｂａに接続される。

図３と図５とに戻る。
カバー部材ＬＥＣはハウジング１の後部孔１１ｈを後方から覆う。カバー部材ＬＥＣは本発明にかかるイヤホンの開閉機構の例である。カバー部材ＬＥＣの材料は、例えば、シリコンゴムなどの弾性を有する合成樹脂である。カバー部材ＬＥＣの形状は前方に開口する矩形皿状である。カバー部材ＬＥＣは、矩形の天井部と天井部を矩形に囲む周壁と、を備える。周壁の内周の大きさはハウジング１の周壁の大きさより僅かに小さい。

周壁は第１切欠部ＬＥＣ１と第２切欠部（不図示）とを備える。第１切欠部ＬＥＣ１はコードブッシュ８との干渉を避ける。第１切欠部ＬＥＣ１の形状は逆Ｕの字状である。第１切欠部ＬＥＣ１は、周壁のうち、下方に面する部分に配置される。第２切欠部はハンガー２の連結部材２０との干渉を避ける。第２切欠部は、周壁のうち、左方に面する部分に配置される。

カバー部材ＬＥＣは後方からハウジング１に着脱可能に被せられる。ハウジング１の後部孔１１ｈは、カバー部材ＬＥＣにより外側から塞がれる。すなわち、カバー部材ＬＥＣは、後部孔１１ｈを開閉する。つまり、後部孔１１ｈは、カバー部材ＬＥＣがハウジング１に取り付けられると閉鎖される。このとき、後部気室Ｒ４はハウジング１の外部の空間に対して密閉される。後部孔１１ｈは、カバー部材ＬＥＣがハウジング１から取り外されると開放される。後部孔１１ｈが開放されたとき、後部気室Ｒ４はハウジング１の外部の空間に対して開放される。

カバー部材ＬＥＣはハウジング１の後壁１１ａと周壁とを覆う。このとき、カバー部材ＬＥＣの周壁はハウジング１により押し広げられる。そのため、カバー部材ＬＥＣの内面とハウジング１の外面との間には、強い摩擦力が生じる。その結果、カバー部材ＬＥＣはハウジング１に固定される。

イヤホンＥは、ステレオプラグを介して、イヤホンＥの外部の昇圧ユニット１００に接続される。昇圧ユニット１００は音源からの音声信号を昇圧する。昇圧ユニット１００は内部に昇圧トランスＴを備える。昇圧ユニット１００は、コード９と外部の音源との間に接続される。昇圧トランスＴは、音源からの音声信号を昇圧して、コード９に伝送する。

なお、イヤホンＥはバックエレクトレット型であるため、高電圧の直流バイアスを発生させる電源は不要である。

●イヤホンの動作
次に、イヤホンＥの動作について説明する。

まず、本体ＬＥＢにカバー部材ＬＥＣが取り付けられた状態のイヤホンＥの動作について説明する。

図９は、カバー部材ＬＥＣが取り付けられた本体ＬＥＢが使用者の左耳に装着された状態の断面図である。同図は、外耳道Ｅｃを簡略化して示している。同図は、前部気室Ｒ３と後部気室Ｒ４とを明確化するために、一部の線の図示を省略している。

本体ＬＥＢが使用者の左耳に装着されると、イヤピース４は、使用者の外耳道Ｅｃに挿入される。イヤピース４は、変形して外耳道Ｅｃの内面に密着する。外耳道Ｅｃの内側には、イヤピース４と外耳道Ｅｃと鼓膜（不図示）とにより囲まれた空間（以下「外耳道内空間」という。）Ｓ７が形成される。

音源から電気音響変換器５に音声信号が供給されると、振動板５０は、プッシュプルで駆動して、音声信号に応じた音圧を発生させる。振動板５０からの音圧は、振動板５０近傍の空気に伝播して、振動板５０の前方に向けて音波として進行する。

振動板５０の前方に進行する音波は、第１薄空気層Ｓ１と、第１エレクトレットボード５３Ａの音孔５３Ａｈと、前部気室Ｒ３と、第１防護材７０と、内筒部内空間Ｓ６と、外耳道内空間Ｓ７と、を通って使用者の鼓膜に到達する。

一方、振動板５０の後方に発生した音圧は、第２薄空気層Ｓ２と、第２エレクトレットボード５３Ｂの音孔５３Ｂｈと、を通って後部気室Ｒ４に到達する。後部気室Ｒ４は、ハウジング１の外部の空間に対して密閉されている。すなわち、後部気室Ｒ４は、後部気室Ｒ４に到達した音圧を制御する音響インピーダンスとして機能する。そのため、カバー部材ＬＥＣが取り付けられた状態のイヤホンＥは、密閉型のイヤホンとして機能する。

次に、イヤホンＥが密閉型のイヤホンとして機能する場合の等価回路について説明する。

図１０は、密閉型のイヤホンとして機能するイヤホンＥの等価回路である。
図１０に示す符号は、以下のとおりである。符号Ｆｅは、振動板５０の音圧を示す。符号ｓ０は、振動板５０のスチフネスを示す。符号ｓ１は、第１薄空気層Ｓ１のスチフネスを示す。符号ｓ２は、前部気室Ｒ３のスチフネスを示す。符号ｓ３は、第２薄空気層Ｓ２のスチフネスを示す。符号ｓ４は、後部気室Ｒ４のスチフネスを示す。符号ｍ０は、振動板５０の質量を示す。符号ｍ１は、第１エレクトレットボード５３Ａの音孔５３Ａｈ内の空気の質量を示す。符号ｍ２は、第２エレクトレットボード５３Ｂの音孔５３Ｂｈ内の空気の質量を示す。符号ｒ０は、第１エレクトレットボード５３Ａの音孔５３Ａｈ内の空気の音響抵抗を示す。符号ｒ１は、第１防護材７０の音響抵抗を示す。符号ｒ２は、第２エレクトレットボード５３Ｂの音孔５３Ｂｈ内の空気の質量を示す。符号ＺＥは、外耳道Ｅｃ内の負荷インピーダンスを示す。

密閉型のイヤホンとして機能するイヤホンＥにおいて、後部孔１１ｈは、カバー部材ＬＥＣにより閉鎖される。すなわち、後部気室Ｒ４は、カバー部材ＬＥＣにより閉じた空間となる。このとき、振動板５０の振動は、第１薄空気層Ｓ１のスチフネスｓ１と、前部気室Ｒ３のスチフネスｓ２と、第２薄空気層Ｓ２のスチフネスｓ３と、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４と、による制動を受ける。

一般的に、ある空間を占める空気のスチフネスは、その空気の体積に反比例する。ここで、前述のとおり、前部気室Ｒ３の容積は、後部気室Ｒ４の容積よりも小さい。すなわち、前部気室Ｒ３のスチフネスｓ２は、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４よりも大きい。そのため、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４は、後部気室Ｒ４の空間の容積を前部気室Ｒ３の空間の容積よりも大きくすることで、前部気室Ｒ３のスチフネスｓ２に大きな影響を与えない。

また、振動板５０は、第１薄空気層Ｓ１と第２薄空気層Ｓ２とに挟まれている。第１薄空気層Ｓ１のスチフネスｓ１は、前部気室Ｒ３のスチフネスｓ２と後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４のそれぞれよりも大きい。第２薄空気層Ｓ２のスチフネスｓ３は、前部気室Ｒ３のスチフネスｓ２と後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４のそれぞれよりも大きい。そのため、振動板５０の振動への影響については、第１薄空気層Ｓ１のスチフネスｓ１と第２薄空気層Ｓ２のスチフネスｓ３とが支配的となる。その結果、密閉型のイヤホンとして機能するイヤホンＥにおいて、振動板５０の振動は、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４による制動を受けるが、過剰な制動を受けない。

次に、本体ＬＥＢからカバー部材ＬＥＣが取り外された状態のイヤホンＥの動作について説明する。

図１１は、本体ＬＥＢからカバー部材ＬＥＣが取り外された状態のイヤホンＥが使用者の左耳に装着された状態の断面図である。同図は、使用者の外耳道Ｅｃを簡略化して示している。同図は、前部気室Ｒ３と後部気室Ｒ４とを明確化するために、一部の線の図示を省略している。

振動板５０の前方に発生した音圧は、本体ＬＥＢにカバー部材ＬＥＣが取り付けられた状態と同様に、使用者の鼓膜に音波として到達する。

一方、振動板５０の後方に発生した音圧は、第２薄空気層Ｓ２と、第２エレクトレットボード５３Ｂの音孔５３Ｂｈと、を通って後部気室Ｒ４に到達する。後部気室Ｒ４は、後部孔１１ｈを介して、ハウジング１の外部の空間に対して開放されている。このとき、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４は、外部と連通しているため、小さくなる。そのため、後部気室Ｒ４に到達した音圧は、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４により制限されることなく、後部孔１１ｈから、ハウジング１の外部の空間に音波として放出される。すなわち、カバー部材ＬＥＣが取り外された状態のイヤホンＥは、開放型のイヤホンとして機能する。

次に、イヤホンＥが開放型のイヤホンとして機能する場合の等価回路について説明する。

図１２は、開放型のイヤホンとして機能するイヤホンＥの等価回路である。
図１２に示す符号は、図１１に示す符号と同じである。

イヤホンＥが開放型のイヤホンとして機能する場合、後部気室Ｒ４は、後部孔１１ｈを介してハウジング１の外部の空間と連通する。また、第２防護材７１は、金属メッシュであり、第１防護材７０よりも空気を通しやすい。そのため、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４は、ハウジング１の外部の空間の一部とみなすことができる。したがって、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４は、イヤホンＥの等価回路において無視することができる程度に小さくなる。すなわち、振動板５０の振動は、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４による制動を受けない。このとき、振動板５０の振動は、第１薄空気層Ｓ１のスチフネスｓ１と、前部気室Ｒ３のスチフネスｓ２と、第２薄空気層Ｓ２のスチフネスｓ３と、による制動を受ける。

イヤホンＥが開放型のイヤホンとして機能する場合においても、前部気室Ｒ３のスチフネスｓ２は、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４よりも大きい。そのため、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４は、前部気室Ｒ３のスチフネスｓ２に大きな影響を与えない。すなわち、開放型のイヤホンとして機能するイヤホンＥの各空間のスチフネスのバランスは、密閉型のイヤホンとして機能するイヤホンＥの各空間のスチフネスのバランスと比較して、大きく変動しない。

また、前述のとおり、振動板５０の振動へ与える影響においては、第１薄空気層Ｓ１のスチフネスｓ１と第２薄空気層Ｓ２のスチフネスｓ３とが支配的となる。その結果、開放型のイヤホンとして機能するイヤホンＥにおいて、振動板５０の振動は、後部気室Ｒ４のスチフネスｓ４による制動を受けない。すなわち、イヤホンＥの周波数特性は、密閉型または開放型の違いによる後部気室Ｒ４のスチフネスの変化の影響をほとんど受けない。したがって、イヤホンＥの周波数特性は、密閉型または開放型に関わらず劣化しない。すなわち、イヤホンＥは、使用者の好みに応じて、密閉型または開放型を選択可能である。つまり、本実施の形態にかかるイヤホンＥは、密閉型のイヤホンの機能と、開放型のイヤホンの機能と、を切り換え可能にすると共に、いずれの機能を提供する状態においても音響的に良好な設計となる。

このように、開放型のイヤホンとして機能するイヤホンＥの周波数特性は、密閉型のイヤホンとして機能するイヤホンＥの周波数特性と比べて大きく変動しない。つまり、イヤホンＥは、本体ＬＥＢに対するカバー部材ＬＥＣの着脱により、開放型のイヤホンの機能と密閉型のイヤホンの機能とを切り換えることができる。

また、イヤホンＥは、音導管３とイヤピース４とを備えるカナル型（インナーイヤー型）のイヤホンである。そのため、イヤホンＥが使用者の耳に装着されると、振動板５０と鼓膜との間隔は、例えば、耳覆い型のヘッドホンなど（以下「ヘッドホン」という。）と比べて近づく。また、振動板５０から鼓膜に至るまでの空間の容積は、ヘッドホンと比べて小さい。そのため、イヤホンＥの振動板５０は、ヘッドホンの振動板よりも小さくできる。その結果、イヤホンＥの振動板５０のスチフネスｓ０は、ヘッドホンの振動板のスチフネスに比べて大きくできる。

●まとめ
以上説明した実施の形態によれば、イヤホンＥにおいて、外耳道内空間Ｓ７に連通する前部気室Ｒ３の容積は、後部孔１１ｈを介してハウジング１の外部と連通する後部気室Ｒ４の容積よりも小さい。また、イヤホンＥは、後部孔１１ｈを覆うカバー部材ＬＥＣを着脱可能に備える。そのため、イヤホンＥは、本体ＬＥＢに対するカバー部材ＬＥＣの着脱により、開放型のイヤホンの機能と密閉型のイヤホンの機能とを切り換えることができる。その結果、イヤホンＥの周波数特性は、開放型のイヤホンとして動作するときと、密閉型のイヤホンとして動作するときと、で大きく変動しない。つまり、イヤホンＥは、コンデンサ型の電気音響変換器５を用いつつ、開放型のイヤホンの機能と密閉型のイヤホンの機能とを両立させる。

なお、以上説明した実施の形態は、開閉機構であるカバー部材ＬＥＣが複数の後部孔１１ｈの全てを覆う構成である。しかし、本発明にかかるイヤホンが備える開閉機構は、後部孔１１ｈの一部のみを閉鎖してもよい。閉鎖される後部孔１１ｈの数は、イヤホンＥが出力する音の聴感上の音質を変える。そのため、開閉機構により閉鎖される後部孔１１ｈの数が可変であれば、使用者は、趣向に合わせた音響的な設定を選択することができる。

また、開閉機構の構成は、本実施の形態に限定されない。すなわち、例えば、ハウジングは、後部孔と同様の形態の開口を有するスライド板と、スライド板をスライドさせるスライド機構と、を備えてもよい。スライド板は、本発明にかかるイヤホンが備える開閉機構の閉鎖部の例である。スライド機構は、本発明にかかるイヤホンの開閉機構が備える移動部の例である。スライド機構の一部は、ハウジングの外部に露出されてもよい。この場合、ハウジングの外部の空間に対する後部気室の開放と密閉とは、スライド機構の露出した部分が使用者の指などで操作されることで適宜選択される。

さらに、開閉機構の構成は、例えば、開閉式の扉構造であってもよい。

さらにまた、本実施形態にかかるイヤホンＥは、コードブッシュ８とコード９とを備える。しかし、本発明にかかるイヤホンは、コードブッシュとコードとの代わりに、ジャックなどのコネクタを備える構成でもよい。

Ｅ イヤホン
ＬＥ 左イヤホンユニット
ＲＥ 右イヤホンユニット
ＬＥＢ 本体
ＬＥＣ カバー部材
１ ハウジング
１０ｃ 凹部
１０ｈ 前部放音孔
１１ｂ 凹部
１１ｈ 後部孔
２ ハンガー
３ 音導管
４ イヤピース
５ 電気音響変換器
５０ 振動板
５Ａ 第１変換器
５１Ａ 第１振動板フレーム
５２Ａ 第１スペーサ
５３Ａ 第１エレクトレットボード
５３Ａｈ 音孔
５４Ａ 第１電極
５５Ａ 第１インシュレータ
５Ｂ 第２変換器
５１Ｂ 第２振動板フレーム
５２Ｂ 第２スペーサ
５３Ｂ 第２エレクトレットボード
５３Ｂｈ 音孔
５４Ｂ 第２電極
５５Ｂ 第２インシュレータ
６ 固定部材
７ 防護材
７０ 第１防護材
７１ 第２防護材
８ コードブッシュ
９ コード
Ｓ１ 第１薄空気層
Ｓ２ 第２薄空気層
Ｓ３ 第１空間
Ｓ４ 第２空間
Ｓ５ 音導管内空間
Ｓ６ 内筒部内空間
Ｓ７ 外耳道内空間
Ｒ３ 前部気室
Ｒ４ 後部気室

Claims (9)

1. 振動板と、
   前記振動板との間でコンデンサを構成する固定極と、
   前記振動板と前記固定極とを収納するハウジングと、
   前記ハウジングの前方に突設される音導管と、
   前記ハウジングの外部と前記ハウジングの内部とを連通させる連通孔と、
   前記連通孔を開閉する開閉機構と、
   を有してなり、
   前記音道管の内部の空間の容積と、前記ハウジングの内部の空間のうち前記音導管内空間と連通する前記振動板の前方の空間の容積と、の和は、前記ハウジングの内部の空間のうち前記振動板の後方の空間の容積よりも小さい、
   ことを特徴とするイヤホン。
2. 前記連通孔は、前記振動板の後方に配置される、
   請求項１記載のイヤホン。
3. 前記連通孔は、前記ハウジングに複数配置され、
   前記開閉機構は、複数の前記連通孔の一部のみを閉鎖する、
   請求項１記載のイヤホン。
4. 前記開閉機構は、前記ハウジングに着脱可能である、
   請求項２記載のイヤホン。
5. 前記開閉機構は、前記ハウジングの後方を覆うカバー部材である、
   請求項４記載のイヤホン。
6. 前記カバー部材は、弾性を有する樹脂製である、
   請求項５記載のイヤホン。
7. 前記固定極は、第１固定極と第２固定極とを含み、
   前記振動板は、前記第１固定極と前記第２固定極とで挟まれる、
   請求項１記載のイヤホン。
8. 前記開閉機構は、
   前記連通孔を閉鎖する閉鎖部と、
   前記閉鎖部を移動させる移動部と、
   を備える、
   請求項１記載のイヤホン。
9. 前記移動部の一部は、前記ハウジングの外部に露出する、
   請求項８記載のイヤホン。

Images