プロローグ

ヘッドホンの宣伝文句でよく「大口径ユニットで低音が出る」などと謳っていますが、これはスピーカーの話と錯覚した大嘘、大口径のメリットなんてありません。

大口径ユニットでは低音が豊かにならない

ヘッドホンとスピーカーでは駆動ユニットの原理こそ同じものの、その挙動は結構違います。ただ、ちまたではユーザーもメーカーもその辺を勘違いした例が多く見られます。

前に述べましたが、「ヘッドホンのダンピングファクターが・・・」というのが間違った俗説として西の正横綱なら、東の正横綱は「大口径ユニットで低音が豊か」とかいう文言でしょう。大口径にして低音が豊かになったと感じたなら、それは口径が大きくて低音が出ているのではなく、高音が潰れてしまっているだけと考えるのが筋です。って、どういうこと？

大口径ユニットでは高音域が乱れる

例えば40mmの大口径（？）ユニットを使用したヘッドホンがあったとして、まずどんなことが予想されるでしょうか？低音が良く出るんじゃないかと思われるかも知れませんが、私は高音域が相当乱れるんじゃないかと心配になります。

何故かと言うと、最高域の10ｋHzの波長は330(m/s)/10ｋ(/s)で33mmです。約17mmで半波長になるのでユニットの周辺部から出た音と中心から出た音が打ち消し合ってしまいます。ヘッドホンの周波数特性を測ると10ｋHz近辺の周波数性がかなり乱れていますが、この原因のひとつはユニット周辺部からでた音と中心から出た音が干渉するからです。

大口径ユニットでは高域が干渉する

実際のヘッドホンではこの現象を緩和するために、ユニットの振動板の前にある保護板にイコライザーの機能を持たせています。丁度スピーカーシステムのツイーター前面にイコライザーが付いていましたが、これと同じ原理で保護板には工夫が凝らされています。この辺が各社各様での腕の見せどころなのです。

実際の保護板の構造が腕のみせどころ

それではヘッドホンの保護板の形を見てみましょう。

ゼンハイザーHD-595

中心付近の比較的小さな穴から直接振動板の音が届くようになっています。中心にイコライザーとして機能する形状のリングもあります。白い部分はパルプの様な材質で中低域は透過してくる構造です。高域が聴き易いのもうなずける構造です。

AKG　K-701

振動板全体からほぼ直接音が来る構造です。中心付近の山形の保護板部がやはりイコライザー的な働きをしそうです。写真では見にくいのですが、振動板がドームとドーナツリングを組み合わせた様な構造でユニークです。

ウルトラゾーン　Pro750

極めてユニークな構造です。まずユニット位置を中心からずらして配置しています。振動板と保護板は金属製で（音がキンキンする訳です）、透過穴は径の異なる円を非対称に配置しています。わざと位相を回転させて頭外定位を狙った構造です。

この様にその手法は様々ですが、各社趣向を凝らしています。ドライバーユニットの口径の大きさを謳い文句にしているメーカーのヘッドホンは逆にこの辺の工夫が全く無く（ひょっとしたらそういう認識もない）大丈夫かと心配になるくらいです。ヘッドホンに凝るのでしたら、この辺も探ってみると面白いかもしれません。

オーディオデザインのヘッドホンアンプDCHP-100のページはこちら
オーディオデザインのポータブルアンプPEHA-100のページはこちら

スピーカーを鳴らすためのパワーアンプを設計する際は必要な出力と電流は比較的簡単に求まります。按ぜならスピーカーのインピーダンスはだいたい8オームと相場はきまっていて、能率も90dB/w位なので部屋の大きさや、聞く音量が決まれば大体検討はすぐにつくからです。

ところがイヤホン・ヘッドホンの場合はインピーダンスもまちまち、能率もバラバラでいったいどのくらいの出力電圧と電流があればいいのかよくわかりません。据置型のヘッドホンアンプの場合は余裕をもって設計すればいいだけの話なのですが、携帯型のイヤホン・ヘッドホンアンプの場合数々の制約があるので簡単ではありません。そこで、イヤホン・ヘッドホンアンプに要求されるアンプ特性を詳しく調べてみました。
まず市販のイヤホンのヘッドホンアンプを能率とインピーダンスの関数としてプロットしてみました。

このとおり結構広く分布しています。
このグラフにさらに110ｄBという爆音をだすのに必要なアンプの駆動電圧を計算して描いてみたのが下の図です。

算出方法は別途どこかで解説しますが、意外と低電圧で結構な音量がとれることがわかります。1Vでほとんどのイヤホン、ヘッドホンは駆動できます。また２Vもあればほぼすべてのヘッドホンがカバーできるのです。意外と必要電圧は低かったというのが感想です。

今度は同じく１１０ｄBの音圧を得るのに必要な駆動電流を計算して描いてみたのがこちらの図になります。

あらら、今度は結構衝撃的です。なんと50mAも必要です。50mAというのはｒｍｓ表示ですから瞬間的には70mAは綺麗に流れないとすべてのヘッドホンは駆動できないのです。ヘッドホンだけでなくイヤホンでも低能率のものはこのくらいの電流が必要です。この電流値は普通の電圧増幅回路にとってはとっても大変な数値で、やっぱりちょっとしたパワーアンプ並の構成が必要だということですね。
ステレオで140ｍA・・・・結構な値です。