JP2012109691A

JP2012109691A - ヘッドホン

Info

Publication number: JP2012109691A
Application number: JP2010255393A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Arihara; 康貴在原
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2012-06-07
Anticipated expiration: 2030-11-15
Also published as: JP5348112B2

Abstract

【課題】周波数１１ｋＨｚ付近の再生音圧を下げることなく、１１ｋＨｚ以上の高周波数帯域の再生音圧を上昇させ、高域特性を向上させたヘッドホンを提供する。
【解決手段】振動板前面にディフューザ７を配置し、該ディフューザ７はエッジ部、連結部、ドーム部からなり、第１の音孔と第２の音孔を備える。再生周波数１１ｋＨｚ付近及び１５ｋＨｚ付近において振動板を分割振動させ、その共振により高周波数帯域特性を向上させる。
【選択図】図９

Description

本発明は、振動板の分割振動を利用することにより、高周波数帯域における音響特性を向上させたヘッドホンに関する。

ヘッドホンは、左右一対のヘッドホンハウジング内にそれぞれ取り付けたスピーカーユニットを備えて構成されている。各スピーカーユニットには、音響機器や映像機器から出力された左右（ＬＲ）の音声信号が入力コードを介して入力され、使用者の耳元において、左右（ＬＲ）の音声信号をそれぞれ音声に変換する。

ヘッドホンにおいては、使用者の耳元にスピーカーユニットを配置するため、スピーカーユニットの振動板を保護するために、金属や樹脂などの材料で形成されたディフューザが振動板の前面に設置されている。また、特許文献１には、ディフューザの開口率や形状、構造などにより、振動板の保護だけではなく、周波数特性のイコライジングを兼ねるようにしたヘッドホンが記載されている。

また、特許文献２には、ディフューザの孔をできるたけ外周部に設けることにより、分割振動による共振を制動するようにしたヘッドホンが記載されている。分割振動とは、振動板がピストン振動をすることができなくなり、振動板の各部分が複雑に振動する現象であり、その複雑な振動に起因して多くのピークディップが生じる。特許文献３及び特許文献４には、分割振動を可聴域から無くすようにしたヘッドホンが記載されている。

なお、特許文献５及び特許文献６に記載されたヘッドホンにおいては、ディフューザの中央部に放音孔を設けており、ディフューザ形状によるイコライジングの効果や分割振動による共振の制動に関する記載はない。

特開２００９−１３５９５６号公報登録実用新案第１６４６２８６号公報特開２０１０−１８７３０５号公報特開２０１０−１８７１６３号公報特表２００８−５０９６３９号公報特開２００４−６４１５８号公報

ところで、前述したように中央部が塞がった構造のディフューザを備えたヘッドホンにおいては、共振制動効果の影響により、１１ｋＨｚ以上の高周波数帯域では、再生音圧の減少が生ずる。そのため、聴感上で高域の伸びの良さが得られなくなってしまうという問題が生ずる。また、分割振動の制振効果を得る場合でも、高周波数帯域のバランスが取れていない場合には、却って悪影響を齎らすことがある。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、周波数１１ｋＨｚ付近の再生音圧を下げることなく、１１ｋＨｚ以上の高周波数帯域の再生音圧を上昇させ、高域特性を向上させたヘッドホンを提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係るヘッドホンは、従来のヘッドホンのように分割振動による共振を完全に無くそうとするのではなく、分割振動を助長させ、その利用により所望の周波数特性が得られにようにしたものである。そのために、本発明に係るヘッドホンは、以下の構成の少なくとも一を有するものである。

〔構成１〕
再生周波数１１ｋＨｚ付近及び１５ｋＨｚ付近において振動板を分割振動させ、その共振により高周波数帯域特性が向上されていることを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有するヘッドホンにおいて、振動板の前面にディフューザが配置されており、ディフューザは、エッジ部、連結部及びドーム部からなり、ドーム部に形成された第１の放音孔と、ドーム部の外周端からエッジ部における側断面の頂点までの環状の範囲に形成された複数の第２の放音孔とを備え、ドーム部における第１の放音孔の開口率は４％乃至１０％であり、かつ、第２の放音孔の環状の範囲における開口率は２０％乃至３５％であることを特徴とするものである。

構成１を有する本発明に係るヘッドホンにおいては、再生周波数１１ｋＨｚ付近及び１５ｋＨｚ付近において振動板が分割振動し、この共振により、高周波数帯域特性が向上される。

構成２を有する本発明に係るヘッドホンにおいては、振動板の前面にディフューザが配置されており、このディフューザは、エッジ部、連結部及びドーム部からなり、ドーム部の開口率が４％乃至１０％となる放音孔を有する。

本発明に係るヘッドホンにおいては、これらの構成により、周波数１１ｋＨｚ付近の再生音圧を下げることなく、１１ｋＨｚ以上の高周波数帯域の再生音圧が上昇され、高域特性が向上されている。

前面にディフューザを設置した振動板を正面側から見た振動の様子の一例を振幅速度で示すコンター図である。前面にディフューザを設置した振動板を有するヘッドホンの周波数特性を示すグラフである。ディフューザ中央部を開放させたときの周波数特性を示すグラフである。中央部を開放させたディフューザを設置したときの再生周波数１５ｋＨｚ付近の振動板振幅速度のコンター図である。ディフューザ中央部のドーム部の開口率に対する再生周波数１５ｋＨｚ付近の再生音圧レベルと再生周波数１１ｋＨｚ付近の再生音圧レベルとの差を示すグラフである。平板形状のディフューザの周波数特性を示すグラフである。平板形状のディフューザを備えた振動板の振幅速度コンター図である。本発明に係るヘッドホンの実施形態の構成を表す側断面図である。本発明に係るヘッドホンの実施形態におけるディフューザの構成を表す正面図である。本発明に係るヘッドホンの実施形態の周波数特性と、ドーム部が塞がったディフューザを備えたヘッドホンの周波数特性とをそれぞれ示すグラフである。本発明に係るヘッドホンの実施形態における再生周波数１１ｋＨｚ付近及び再生周波数１５ｋＨｚ付近における振幅速度を表す振動板のコンター図を示す。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

図１は、前面にディフューザを設置した振動板を正面側から見た振動の様子の一例を振幅速度で示すコンター図である。

中央部が塞がれたディフューザを備えたヘッドホンにおいては、分割振動の制動効果により、再生周波数１１ｋＨｚ以上の周波数帯域における再生音圧が減少する傾向がある。これは、高域周波数帯域の分割振動モードに起因するものである。すなわち、図１に示すように、再生周波数１１ｋＨｚ付近では振動板２の全体が振動しているのに対し、再生周波数１５ｋＨｚ付近では、振動板２は、ほとんど中央部のドーム部２ａのみで振動している。

図２は、前面にディフューザを設置した振動板を有するヘッドホンの周波数特性を示すグラフである。

このようなヘッドホンにおいては、図２に示すように、再生周波数１１ｋＨｚ付近の再生音圧に対し、再生周波数１５ｋＨｚ付近の再生音圧が１０ｄＢ以上も下がってしまっている。これは、図１に示したような振動モードに起因するものと考えられる。また、周波数特性のバランスを考えると、再生周波数１５ｋＨｚ付近の再生音圧は、再生周波数１１ｋＨｚ付近の再生音圧に対し、−１ｄＢ乃至−７ｄＢ以内であることが好ましいことが実験により判明している。再生周波数１１ｋＨｚ付近に対する再生周波数１５ｋＨｚ付近の再生音圧レベル差が−７ｄＢより小さい場合には、高域の伸びや音場感を損なった抜けの悪い音になってしまう。また、再生周波数１１ｋＨｚ付近に対する再生周波数１５ｋＨｚ付近の再生音圧レベル差が音圧レベル差が−１ｄＢより大きくなると、シャリシャリとした耳障りな音が目立つようになる。

図３は、ディフューザ中央部を開放させたときの周波数特性を示すグラフである。

図４は、中央部を開放させたディフューザを設置したときの再生周波数１５ｋＨｚ付近の振動板振幅速度のコンター図である。

ディフューザの中央部を開放させると、図４に示すように、再生周波数１５ｋＨｚ付近で振動板２全体の分割振動が起こり、中央部を塞いだディフューザと比べて、図３に示すように、この帯域での再生音圧が増加していることがわかる。しかし、再生周波数１１ｋＨｚ付近の再生音圧が極端に下がり、周波数特性のバランスが悪くなってしまう。

図５は、ディフューザ中央部のドーム部の開口率に対する再生周波数１５ｋＨｚ付近の再生音圧レベルと再生周波数１１ｋＨｚ付近の再生音圧レベルとの差を示すグラフである。

図５に示すように、ディフューザ中央部のドーム部の開口率がドーム部全体の面積に対して４％より低いときには、再生周波数１５ｋＨｚ付近では振動板全体の分割振動が起こらず、ドーム部の開口率を１０％にすると、再生周波数１１ｋＨｚ付近で振動板全体の分割振動が起こらないため、両周波数のバランスがくずれてしまう。しかし、４％乃至１０％の開口率を満たすとき、再生周波数１１ｋＨｚ付近及び再生周波数１５ｋＨｚ付近ともに、振動板全体の分割振動が起こり、最適な周波数バランスとなる。

図６は、平板形状のディフューザの周波数特性を示すグラフである。

図７は、平板形状のディフューザを備えた振動板の振幅速度コンター図である。

また、ディフューザの形状も周波数特性に影響する。ディフューザの形状として、中央部のドーム部、連結部及び周辺部のエッジ部から構成される形状と、平板形状とを比較する。これら両形状のディフューザにおいて、放音孔の形成位置及び面積は同様である。図６及び図７に示すように、平板形状のディフューザを備えた場合、所望の分割振動が起きないため、周波数特性のバランスが悪くなってしまっている。

したがって、ディフューザの形状は、中央部のドーム部、連結部及び周辺部のエッジ部から構成される形状が好ましい。

このように、再生周波数１１ｋＨｚ付近及び再生周波数１５ｋＨｚ付近において、振動板全体が分割振動を起こすことにより、最適な周波数バランスを得ることが可能となる。

図８は本発明に係るヘッドホンの実施形態の構成を表す側断面図である。

図８に示すように、本発明に係るヘッドホンのスピーカーユニット１は、振動板２、ボイスコイル３、トッププレート４、マグネット５、ヨーク６、ディフューザ７、音響レジスタ８、ユニットフレーム９から構成されている。

以下の説明においては、スピーカーユニット１において放音面が配置される側を前方とし、その反対側を後方と定義する。

スピーカーユニット１は、そのユニットフレーム９がバッフル板１０の中央の孔に嵌め込まれて固定されている。ユニットフレーム９の中央部には、孔が形成されている。このユニットフレーム９の孔には、ヨーク６が、開口部を前方側として嵌合されて固定されている。ユニットフレーム９の中央部の孔を囲むように、周方向に複数の孔が形成されている。これら複数の孔を塞いで、ユニットフレーム９には、音響レジスタ８が貼り付けられている。

ユニットフレーム９の前面側には、振動板２が配置されている。振動板２は、中央のドーム部２ａと、このドーム部の外周を囲むエッジ部２ｂと、これらドーム部及２ａびエッジ部２ｂを繋げる連結部とからなる。エッジ部２ｂは、外周端部がユニットフレーム９に接着されている。振動板２の連結部の後方部には、ボイスコイル３の一端部が接着されている。

ヨーク６内には、柱形状のマグネット５が固着され、このマグネット５の前面部にトッププレート４が固着されている。また、マグネット５及びトッププレート４の中心には、同心円状の穴が形成されている。これらヨーク６、マグネット５及びトッププレート４により、磁気回路が構成されている。ヨーク６の前端内周面とトッププレート４の外周面との間に、磁気キャップが形成されている。この磁気キャップに内には、ボイスコイル３が配置されている。このボイスコイル３は、ヨーク６及びトッププレート４には接触しないように配置されている。

振動板２の前方側には、ディフューザ７が設置されている。このディフューザ７は、振動板２と同様に、ドーム部７ａ、連結部７ｒ及びエッジ部７ｂから構成されており、振動板２の形状に沿う形状に構成されている。ドーム部７ａは、前方側に膨出した円弧状の断面形状を有し、すなわち、ほぼ球面形状に形成されている。エッジ部７ｂは、ドーム部７ａに連続したドーム部７ａの周囲を囲む部分であって、前方側に膨出した円弧状の断面形状を有し、すなわち、トーラス面形状に形成されている。ドーム部７ａとエッジ部７ｂとでは、断面形状の曲率が異なり、したがって、ドーム部７ａとエッジ部７ｂとの間には、リング状に変曲部が形成されている。この変曲部が連結部７ｒとなる。連結部７ｒは、ドーム部７ａとエッジ部７ｂとを連結するリング状の部位である。

振動板２の分割振動を調整するうえで、ディフューザ７の形状をこのような形状とすることは大きな効果をもつ。すなわち、ディフューザ７の形状をこのような形状とすることにより、振動板２とディフューザ７との距離調整や、ディフューザ７の形状のより細かい調整が可能となる。

図９は、本発明に係るヘッドホンの実施形態におけるディフューザの構成を表す正面図である。

ディフューザ７には、図９に示すように、振動板２からの再生音を通過させるため、エッジ部７ｂ及び連結部７ｒに複数の放音孔が形成されている。この実施形態においては、ディフューザ７は、全体の直径をφ３９ｍｍとし、ドーム部７ａの直径をφ１８ｍｍとして構成されている。このディフューザ７のドーム部７ａの中央部には、第１の放音孔７ｃが１つ形成されており、ドーム部７ａ全体の面積に対するドーム部７ａの開口率が５％となっている。

また、ドーム部７ａの周囲には、複数の第２の放音孔７ｄがドーム部７ａを囲む位置に形成されている。具体的には、ドーム部７ａの外周縁端から連結部７ｒを含み、エッジ部７ｂにおける側断面の前方側に膨出した頂点部までの環状の範囲に、複数の第２の放音孔７ｄが形成されている。これら複数の第２の放音孔７ｄが形成された領域（この実施形態において、φ１８ｍｍ乃至φ２８ｍｍの範囲）の表面積における開口率は、２０％乃至３５％となっている。

なお、ディフューザ７のエッジ部７ｂにも、放音孔７ｅを設けてもよい。この実施形態においては、エッジ部７ｂには、複数の三角形の放音孔７ｅを設けている。これらエッジ部７ｂの放音孔７ｅが、ドーム部７ａの外周縁端から連結部７ｒを含み、エッジ部７ｂにおける側断面の前方側に膨出した頂点部までの環状の範囲に入っている場合には、この範囲の開口率は、エッジ部７ｂの放音孔７ｅのうちの当該範囲に入っている部分を算入した値となる。この場合にも、当該範囲の開口率は、２０％乃至３５％となっている。

図１０は、本発明に係るヘッドホンの実施形態の周波数特性と、ドーム部が塞がったディフューザを備えたヘッドホンの周波数特性とをそれぞれ示すグラフである。

図１１は、本発明に係るヘッドホンの実施形態における再生周波数１１ｋＨｚ付近及び再生周波数１５ｋＨｚ付近における振幅速度を表す振動板のコンター図を示す。

図１１に示すように、再生周波数１１ｋＨｚ付近では、振動板２の全体にわたり分割振動が起きており、再生周波数１５ｋＨｚ付近でも、従来のヘッドホンに比較して振動板２が広範囲で振動していることがわかる。このため、本発明に係るヘッドホンの周波数特性は、再生周波数１５ｋＨｚ付近において、従来のヘッドホンに比較して音圧が大きくなっている。

以上のように、ドーム部７ａの外周端から連結部７ｒを含み、エッジ部７ｂにおける側断面の前方側に膨出した頂点部までの環状の範囲に複数の第２の放音孔７ｄを形成し、この環状の範囲における表面積の開口率を２０％乃至３５％に調整し、かつ、ディフューザ７のドーム部７ａにおける第１の放音孔７ｃの開口率を、ドーム部７ａ全体の面積に対して４％乃至１０％に調整することにより、再生周波数１１ｋＨｚ付近の再生音圧と再生周波数１５ｋＨｚ付近の再生音圧のレベル差が、図５に示すように、推奨範囲に収まり、高周波数帯域の特性を向上させる効果がある。

本発明は、振動板の分割振動を利用することにより、高周波数帯域における音響特性を向上させたヘッドホンに適用される。

１スピーカーユニット
２振動板
３ボイスコイル
４トッププレート
５マグネット
６ヨーク
７プロテクター
８音響レジスタ
９ユニットフレーム
１０バッフル板
１１ユニットハウジング

Claims

再生周波数１１ｋＨｚ付近及び１５ｋＨｚ付近において振動板を分割振動させ、その共振により高周波数帯域特性が向上されていることを特徴とするヘッドホン。
前記振動板の前面にディフューザが配置されており、
前記ディフューザは、エッジ部、連結部及びドーム部からなり、
前記ドーム部に形成された第１の放音孔と、
前記ドーム部の外周端から前記エッジ部における側断面の頂点までの環状の範囲に形成された複数の第２の放音孔と、を備え、
前記ドーム部における第１の放音孔の開口率は４％乃至１０％であり、かつ、前記第２の放音孔の前記環状の範囲における開口率は２０％乃至３５％である
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドホン。