さらば、イヤホンプラグ──別れの前に知っておきたい「100年前から変わらないメカニズム」

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iPhone7の登場により、音楽を聴くときにお世話になってきたイヤホンに別れを告げなければならない未来が近づいてきた。そんな悲しい日が来るまえに、アナログなイヤホンからなぜ音が出るのかを知っておくべきだ。

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イヤホンジャックでも、イヤホンプラグでも、呼び名は構わない。いまだにすべてのスマートフォンについているあの穴の話がしたい。

iPhone7をさらに薄くするために、アップルがイヤホンジャックをなくすという噂があるいま、この驚くほどシンプルなテクノロジーを見てみるには、ちょうどよい機会だろう(編註:原文記事はiPhone7発表前の2016年9月6日に掲載)。

イヤホンジャックは閉じた回路である

根本的には、イヤホンは電流が流れているループ状のケーブルである。ループ内の電流が永久磁石と作用し合い、空気を押し出す。細かいことは本稿では省略するが、いまのところはこれで十分だろう(ちなみにスピーカーをつくる方法はほかにもあるが、これが最も一般的な方法だ)。覚えておくべきことは、何か音を鳴らすためには、このループ状のケーブルに電流を通さなければならないということだ。

電流が欲しい場合、ほとんどの場合で閉じた回路が必要になる。電池と電球が描かれた、下記のシンプルな回路を考えてみよう。

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ここでは電流は電池から流れ、電球を通過し、電池に戻ってくる。これが閉じた回路である。基本的にはイヤホンのドライヴァー(音を鳴らす部分)もこれと同じだが、2つの違いがある。電池ではなく音楽か何かが震えていること、そして電球ではなくコイルが必要なことだ。

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ただ、これだとただの1つのスピーカーだ。ほとんどのイヤホンには、両耳用に2つのドライヴァーが付いている。以下の写真に、分解したイヤホンの実物がある。中にコイルが見えるだろう。真ん中にある円筒形の物体は永久磁石だ。

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プラグそのものに注目せよ

イヤホンジャックで最も大事なのは、プラグだ。プラグのおかげで、ケーブルにつながなくとも、すぐに音楽ソースから音を出すことができる。プラグをもっと近くで見てみよう。

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3つの矢印は、2つのスピーカーのために用意された3つの接点を指し示している。また内部には、左右の耳それぞれのために計4本のワイヤーが用意されている。まだプラグが接続されていないようなので、いまならそれぞれの接点がどこに向かっているのか、ケーブルの中を調べれば簡単にわかる。

お手持ちの安いか、壊れたイヤホンでやってみよう(高級品を切り刻みたくはないはずだ)。プラグから数センチのところで、ケーブルの端をカットする。次にケーブルの切断端部から、絶縁体を剥いでみる。

まず、このヘッドフォンのワイヤーを電球につなげてみようと思う。鰐口クリップのケーブルを、1つは絶縁体を取り除いたイヤホンのケーブルに、もう1つは電池の端に繋げる。

そしてもう1つの鰐口クリップを、イヤホンプラグのいずれかの接点から電球につなげ、それからほかのケーブルを電球から電池につなげる。プラグの接点がそのケーブルに対応していると閉じた回路ができ、こんな感じで電球が点く。

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この写真では見えにくいが、電球が点いている。また別の方法がいいならば、回路試験器を使ってプラグセグメントとケーブル間の抵抗を測定することもできる。もし抵抗がゼロ(またはゼロに近い)ならば、対応した接点をみつけたということだ。次はケーブルの別の端を試して、それに対応するプラグの接点を探す。

しかし3つの接点に対して、ケーブルが4本必要なのはなぜだろう? じつは接点が共有されているのだ。右と左のスピーカーそれぞれから伸びるケーブルの1本ずつが、プラグの先の接点を共有している。だから接点部分は3つで十分なのだ。

ただし、iPhoneに付属するイヤホンのプラグは、ちょっと普通と違う。

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アップルのイヤホンプラグには、3つではなく4つも接点があることがわかる。このイヤホンには、2つのイヤースピーカーに加えてマイクがついているからである。

実際アップルの製品だけでなく、多くのスマートフォン向けイヤホンがこのようになってる。根本側の接点2つの位置が同じなため、マイク付きのイヤホンはどのイヤホンジャックにも適合するし、マイク付きでないイヤホンもiPhoneで使える。少なくともいまのところは。

ただ、高級なイヤホンのケーブルは少し違って見えるということも、指摘しておかねばならない。安いイヤホンには4本のケーブルが入っているのに対して、品質のよいケーブルの内部には3本のワイヤーしかない。こうすれば、ケーブル同士が電磁的に干渉しないのである。それの話はまたいつかすることにしよう。

イヤホンをDIYする

以上の通り、イヤホンというのはシンプルなデヴァイスだ。だからあなたも、簡単に世界にひとつだけのイヤホンをつくることができる。必要なのは、さっき切り取ったイヤホンのケーブルと使い捨てのコップ、追加のケーブルと磁石だ。ケーブルをコップの底の周りに巻きつけ、動かないようにテープで止める。

そしてケーブルの両端を、イヤホンから切り取ったケーブルに繋げよう。最後にコップの底に磁石を取りつけて、iPhoneまたはコンピュータにプラグを差し込む。それほど大きい音ではないが、音は鳴るはずだ。

音を出すためにかわいい必要はない。また、より強い磁石を使えば、よりいい音がするだろう。少なくともより大きい音が出る。

イヤホンジャックの過去と未来

ここで俳句をひとつ。

音楽を
届けてくれた
古き友

この俳句に季語が含まれていないことはわかっている。イヤホンジャックの何よりも素晴らしい点は、長年人間と寄り添ってきたことだと言いたいだけだ。この形のプラグは、サイズの変化こそあれ、100年以上使われてきた。イヤホンジャックの歴史はかなり面白いのだ。特にプラグの歴史を振り返るBBCの記事は大好きだ。別の読物として、フォーン端子のWikipediaも見てほしい。よく書かれているはずだ。

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