[发明专利]耳机

说明书

技术领域

本发明涉及一种将放音部插入外耳道入口而使用的密闭型耳机。

背景技术

在密闭型耳机中，发音部分的背面被密闭，在插入外耳道的部分的前端具有放音口的耳垫，由具有弹性的软质塑料或者橡胶等形成，无间隙地密接于外耳道的内面，作为整体形成耳塞构造。由于密闭型耳机能够将耳垫插入安装于外耳道，因此，能够可靠地安装于外耳的入口。此外，耳垫由于具有柔软性的材料而能够配合外耳道的形状容易地进行弹性变形，能够获得良好的安装感。

其结果是，在插入外耳道入口使用的密闭型耳机中，由于密闭性良好、隔音性能高并且难以听到外部的杂音，因此，可得到较高的声压灵敏度，即使在噪音大的地方也能够听到微弱的声音。此外，由于能够插入外耳道入口使用，因此，也具有容易小型轻量化这一优点。

近年来，随着携带式音乐播放器的普及，更加要求开发能够以良好的音质进行声音输出的密闭型耳机。

但是，另一方面，由于现有技术的密闭型耳机为密闭外耳道的构造，因此，外耳道中共振的情况在安装耳机前后变化，共振频率偏移，给作为耳机的频率特性带来重大的缺陷。

以下用图1对该点进行说明。图1是外耳道的示意图。人们在听声音时，外部产生的空气的振动通过外耳道入口7、外耳道8而到达鼓膜9，并使鼓膜9振动。

如图1（a）所示，此时外耳道8为一端被鼓膜9封闭、在作为另一端的外耳入口7开放于大气中的一端闭管/一端开管（以后，称作一端闭管）的状态，因此，产生外耳道8作为谐振箱（共振ボックス）的一端闭管共振。

当为一端闭管共振时，产生驻波，产生在闭管的封闭端空气振动为最小（压力变化最大）、在闭管的开放端空气振动为最大（压力变化最小）的共振。

图1（b1）和图1（b2）模式化地表示产生一端闭管共振的状态。实线表示一端闭管的谐振箱，虚线表示空气振动的振幅。

求出包括产生共振的状态的、声波通过外耳道时的频率特性。

从外耳道入口7向鼓膜9（将其作为＋x方向）、以速度V前进的波长λ的声波在时间t中的数式p1表达成如下。这里A为任意值。

p1（x、t）=Asin{2π（x－Vt）/λ}

同样，在鼓膜9反射而向外耳道入口7（将其作为－x方向）、以速度V前进的声波p2表达成如下。

p2（x、t）=Asin{2π（x＋Vt）/λ}

在一端闭管中，由于前进波与在封闭的底反射回来的声波共存，因此，将两者合成后的声波P表达成如下。

P（x、t）=p1（x、t）＋p2（x、t）

=Asin{2π（x－Vt）/λ}＋Asin{2π（x＋Vt）/λ}

=Asin（2πx/λ）·sin（2πVt/λ）

当使用频率f并以λ=V/f的关系将该式重新表达时，可得到如下数式。

P（x、t）=Asin（2πxf/V）·sin2πtf    ···（数式1）

合成后的声波P的数式的前半部分表示与时间无关的在位置x中的振幅，后半部分表示时间变动部分，其表示不是前进波而是驻波。求出与时刻t无关、振幅总是最大的点。

sin2πx/λ=1

因而，

2πx/λ=±（2n－1）π/2

如果x坐标仅取正的部分，x=（2n－1）λ/4但是，n为正整数

由于共振状态的产生仅在上述的振幅总是最大的点与谐振箱的长度L相同时，所以，将x=L代入上式

L=（2n－1）λ/4

这里，因为λ=V/f，

L=（2n-1）V/4f

∴f＝（2n－1）V/4L    ······（数式2）

如上所述，一端闭管的共振在谐振箱的长度为四分之一波长的（2n－1）倍的波长时产生。这里，n为正整数。

图1（b1）所示的是一次共振（n=1）的状态，图1（b2）所示的是二次共振（n=2）的状态。

外耳道8的长度大约为25～30mm。即，如果将15℃中的音速设为340m/s并且谐振箱的长度为25～30mm，如图1（b1）所示的一次（n=1）的共振频率f₁由数式2可得为：

二次（n=2）的共振频率f₂为：

当将大小一定的声波改变频率而从谐振箱的开口端入射时，将在封闭端即在鼓膜位置所得到的声压-频率特性用曲线表示于图2。