JPH03165694A - 高コンプライアンス・ヘッドホン駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は能動雑音低減ヘッドセットの高コンプライア
ンス駆動器（ドライバ）に関し、特に駆動器のダイアフ
ラムを保護する装置に関する。

（背景技術） 能動雑音低減ヘッドホンにおいては、小さな駆動器を内
蔵したノ２フルによって分離された前部（内部）キャビ
ティと後部（外部）キャビティを有するヘッドホンを用
いることは周知である。

（発明の概要） この発明の駆動器は高コンプライアンスの、駆動器であ
る。この発明の他の特徴として、ダイアフラムの置火偏
位を制限する構造を有する。またこの発明の他の特徴と
して、ダイアフラムにはダイアフラム周縁部近傍の円形
の溝あるし・は波形に対して横方向の成分を有するくぼ
みが形成されている。この発明の別の一面として、ダイ
アフラムの下のかごの表面には持ち上がった部分を有す
る。

（実施例） この発明の他の特徴および利点は以下の詳細な説明を添
付図面を参照しつつ読むことによって明確となろう。な
お添付図面はこの発明の外観を示すためのへッドホンカ
ップの付いた高コンプライアンス駆動器の概略平面図で
ある。

図面にはこの発明の実施例が示されている。この発明は
、前部即ち内部キャビティを後部即ち外部キャビティか
ら分離し、ダイアフラム１４を有する高コンプライアン
ス駆動器を内蔵するバブル１１を含む。プラスティック
の指形小片（フィンガ）１５が駆動器の軸の回りに等角
に間隔をおいて設けられ、半径方向に内側に伸長し、駆
動器の運動の軸方向に沿って配置されて℃・る。これに
よってダイアプラムの偏位を、その中心位置即ち休止位
置からダイアフラムを中心に位置させたときの休止平面
に十分近い平面までの間に制限して、ボイスコイルの一
部が常にエアギャップ内にあり、かつ中心平面から十分
に離れるようにして、ヘッドホンがユーザーの頭に適正
に取り付けられた状態で通常の音響再生を行う際にダイ
アフラムが障害なく軸方向に自由に移動できるようにし
ている。

能動雑音低減装い取り付け構造１６は、ここに参考とし
て亀り上げた米国特許第４．６４４．５８１号及び第４
．５４４．７６５号に開示する能動雑音低減装置にほぼ
対応する装置からなる電子回路とともに用いられるダイ
アフラム近傍のマイク（図示せず）が取り付けられる。

以上実施例の物理的構成について述べたが、ここでその
原理について考察することが適当であろう。ユーザーに
近く、またヘッドホンが適正な位置に付けられたときユ
ーザーの頭部を取り囲むキャビティを前部即ち内部キャ
ビティ、それよりユーザーから遠いキャビティを後部即
ち外部キャビティと称すると便利である。低周波雑音を
除くために耳管にお℃・て小さな駆動器が発生する音圧
を最小限にするよう前部キャビティの体積を実用的な範
囲で可能な限り小さくすることが望捷しく・。

しかし、耳の回りにり、ジョンで密閉されたイヤーカッ
プを貫通する周囲の雑音の受動伝達減衰な増大するには
、前部キャビティの体積を大きくすることが望ましい。

この伝達減衰を決定する有効空気量は前部キャビティの
体積だけでなく駆動器のコンプライアンス（自由大気共
振周波数以下）と後部キャビティの体積の関数であるこ
とがわかった。Ｃｆが前部キャビティの空気量のコンプ
ライアンスであり、Ｃｒが後部キャビティの空気量のコ
ンプライアンスであり、Ｃｄが駆動器のコンプライアン
スであるとき、受動伝達減衰を決定する有効コンプライ
アンスＣｅｆｆは、駆動器の開放（自由大気）共振周波
数以下にお−・て駆動器のコンプライアンスと後部キャ
ビティのコンプライアンスの並列結合と直列の前部キャ
ビティのコンプライアンスである、即ち、 Ｃｅｆｆ＝Ｃｆ　＋ＣｒＣｄ／（Ｃｒ　十Ｃｄ）である
。

閉じた空間の空気量のコンプライアンスは体積に比例す
るため、前部および後部キャビティに分離されたイヤー
カップのある与えられた体積については、有効コンプラ
イアンスＣｅｆｆは、駆動器のコンプライアンスを最大
とすることによって最大にすることができる。このよう
に、非常に高いコンプライアンス（低剛性）と低質量（
実用的な範囲で可能な限り高い周波数で共振するよう）
を有する駆動器は駆動器の開放共振周波数以下の受動伝
達減衰を、音響再生に聴覚的な影響を与えることなく大
きく向上させる。制限範囲内では、駆動器のコンプライ
アンスが後部キャビティ内の空気のコンプライアンスよ
りはるかに大きいとき、有効コンプライアンスは後部キ
ャビティと前Ｍｒキャビティのコンプライアンスの和Ｃ
ｆ＋Ｃｒに等しい。

ここで高コンプライアンスとは駆動器のコンプライアン
スが後部キャビティのコンプライアンスより大きいこと
を意味する。

高コンプライアンス駆動器の他の利点は非常に低い周波
数（後部キャビティにポートが設けられているときは後
部キャビティ・ポート共振以下）においては駆動器のコ
ンプライアンスが高いほど、システムの効率が向上する
。このように効率がよくなると、高レベルの低周波雑音
を打ち消すのに必要な音圧の発生に要する電力が低減さ
れる。この特徴は電池式能動雑音低減ヘクトセットおよ
び聴力保護器に特に有効である。

ヘッドセットの開口部が頭部または他の面によって密閉
されているとき、その面に対するイヤーカップの動きに
よって前部キャビティの体積が変わる。体積のわずかな
変化が大きな亜音速音圧を発生させる。たとえばクツシ
ョンが頭部にぴったりと当てられた後イヤーカップが頭
部から離れた時のように体積が増すと、それによって発
生した圧力の不足によって駆動器のダイアフラムがイヤ
ーカップの開口部側に引かれる。高コンプライアンス、
低質量駆動器は非常に自由に運動するため、この圧力に
よってボイスコイルがその通常の最大偏位範囲を超えて
ギャップの外に非常に藺単に弓き出される。それによっ
てボイスコイルが駆動器のかとあるいは磁石に引っ掛か
り、圧力不足の解消後もその公称休止位置に戻らない危
険がある。

イヤーカップを不意に頭部に押しつけた時のように体積
が減った場合、発生した超過圧力によって薄い可とう性
のダイアフラムが通常の形状から変形する。プラスティ
ック薄膜を有する駆動器には通常ボイスコイルとダイア
フラムの端部の間の外部円環中に角をなす溝捷たは波形
が形成されている。これらの溝はボイスコイルの運動に
連れて伸縮し、線型のピストン状の運動を確実にするこ
とを助ける。上述したような超過圧力下では、これらの
溝は不可逆的に変形して、駆動器のダイアフラムが通常
の形状および位置に復帰することを妨げることがある。

この発明はイヤーカップ中のダイアフラムの上にボイス
コイルの偏位な制限する構造を設けることによって吸引
あるいは圧力不足の問題を防止する。この構造１５は駆
動器のダイアプラムが通常の偏位範囲にあるときはダイ
アフラムが構造１５に接触せず、その運動が妨げられな
（・ような位置に設けられる。構造１５は、駆動器に十
分近く位置させて、ボイスコイルがギャップから完全に
引き出される前にダイアフラムと接触するようにする。

ボイスコイルはギャップから引き出されないため、吸引
が解除されるとコイルは通常の休止位置に戻り、かごに
引っ掛かることはなし・。構造１５は回折を起こさない
ように十分小さくすることが好適である。さもなければ
、高周波数（１０ＫＨ，ｚ以上）の場合を除き能動雑音
低減方式のマイクによって検出される音圧に影響を及ぼ
す。この発明では、ボイスコイルがダイアフラムに接着
されている円形部分に沿ってダイアフラムに対称に接触
するよう位置させた三つのプラスティックの指状小片（
フィンガ）１６を用いてこれを達成して（・る。

ボイスコイルに詣った場所以外の場所で、小さな点状の
フィンガでダイアフラムに接触するとダイアプラムに穴
を開けたり、破損する危険がある。

ダイアフラムの運動を止める構造の代替実施例としては
、ダイアフラムの外側への最大許容偏位位置においてダ
イアフラムの表面に最大限接触するような形状にした細
線のメツシュスクリーン１６がある。接触面積を大きく
することによって任意の点の圧力は駆動器を破損しない
程度に小さくできる。

この発明では、駆動器の変形あるいは超過圧力の問題を
変形したときに元の形状に戻るダイアフラムを有する駆
動器を用（・て防止している。ダイアフラム中に半径方
向の成分を有するくぼみ１７を設けることで、溝または
波形の形状をダイアフラムが変形した場合そわが元の形
状に戻るように変化させることによって、回り不可能な
変形を防止する。代替の解決法としては、ダイアフラム
が取り付けられている金属製のかごの形状を変える、あ
るいは、かごに構造部材を手加する方法がある。

通常ダイアフラムの下部のかごの表面は平坦である。超
過圧力下でダイアフラムを支持するよう、この表面をい
くつかの点で持ち上げることによって、永久的な破損や
形状の変化が起こる場所までダイアフラムが変形しない
ようにする。

この発明の好適な実施態様としては、駆動器の取り付け
構造、能動雑音低減方式マイクの取り付け構造、および
駆動器の圧力不足下の偏位防止手段を単一のプラスティ
ック部材として一体成型することである。この方法によ
れば、機椋公差の蓄積の影響を低減でき、すべての部品
を正確に位置決めでき、安定した性能が得られる。この
構造はさらに前部キャビティと後部キャビティを分離す
るバブルと結合させることもできる。

装置は具体的には次のように機能する。ヘッドセットが
頭部から離されて圧力不足の状態になると、制限要素１
５がダイアフラム１４の偏位を制限して、ボイスコイル
がギャップから出ないようにする。この構造によって、
ダイアフラム１４は確実に公称位置に戻る。これらの制
限要素１５はダイアフラム１４の通常の運動範囲を妨げ
ない。

ヘッドセットが頭部に押し付けられた場合のような超過
圧力の状態では、ダイアフラム１４０表面の溝１７が、
ダイアフラムが圧力の増大によって変形した場合それを
元の形状に復帰させる。他の実施例においては、ダイア
フラム１４の下部の持ち上がった点が超過圧力状態の間
ダイアフラムを支持して、変形を防止する。

この発明のある実施例において、前部キャビティの体積
は約１００ｃｃ　（立方センチメータ）、また後部キャ
ビティの体積もまた１００ｃｃである。

駆動器は２５０Ｈｚの開放共振を有し、音響コンプライ
アンスは ｌＸ１０−’（メータ）Ｓ／にュートン）である。

このコンプライアンスは１５０ｃｃの体積の空気に等し
い。したがって、有効コンプライアンスはＶｅｆｆ＝１
０ＤＸＩ　ＤＯ”１５０／（１００＋１５０　）＝１６
０ｃｃである。駆動器のダイアフラムは厚さ１ミルのマ
イラで形成されている。駆動器は約３０ミル偏位したダ
イアフラムと接触するよう配置された三つの圧力不足偏
位防止手段を有するプラスティックのバブル内に取り付
けられている。最大動作条件（高雑音および高通信レベ
ル）では、駆動器の偏位は２０ミルを超えない。後部キ
ャビティ・ポート・チューニングは９０Ｈｚに設定しで
ある。ポート・チューニングは受動減衰を低減すること
なく、５０Ｈｚから８３Ｈｚの範囲の雑音消去を行うた
めの駆動器出力の増大の必要から選定される。、後部キ
ャビティをはるかに大きくすれば後部キャビティのポー
トの必要はなくなるが、スタイルが悪くなる。

その他の実施例は請求の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の外観を示すためのヘッドホンカップの
付いた高コンプライアンス駆動器の概略平面図である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．前部キャビティおよび後部キャビティを有する少な
   くとも一つのイヤーカップ、 前部キャビティと後部キャビティを分離す るバブル、 通常バブルに取り付けられたギヤップ内に あるボイスコイルに結合されたダイアフラムを有する高
   コンプライアンス駆動器、および能動雑音低減装置、か
   ら構成されるヘッド セット。
2. ２．ダイアフラムの最大偏位を制限してボイスコイルが
   少なくとも部分的にギヤップ内に残るようにする制限構
   造を有する請求項１記載のヘッドセット。
3. ３．前記の制限構造が複数のプラスティック要素からな
   り、前記のプラスティック要素はボイスコイルが前記の
   ダイアフラムと結合される部分に配置される請求項２記
   載のヘッドセット。
4. ４．能動雑音低減装置取り付け構造、駆動器取り付け構
   造、バブルおよびプラスティック要素が一体成型のプラ
   スティックである請求項２記載のヘッドセット。
5. ５．前記の制限構造が、ダイアフラムの外側への最大許
   容偏位位置においてダイアフラムの表面に実用的な範囲
   内で最大限接触するような形状にして，それ以上の運動
   を防止するようにした細線のメッシュスクリーンからな
   る請求項２記載のヘッドセット。
6. ６．ダイアフラムのへこみ等、ダイアフラムが変形した
   場合に元の形状に復帰するようにしたダイアフラム変形
   回復手段を有する請求項１記載のヘッドセット。
7. ７．ダイアフラムの下部に前記ダイアフラムの回復不可
   能な変形を防止する持ち上がった部分を有する請求項１
   記載のヘッドセット。