(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に振動体を接触させることによって使用者に音響信号を伝達するスピーカー装置であって、前記振動体の人体に接触する部位に、振動伝達用の複数の突起を有し、全体形状が三角窩の対輪上脚と対輪下脚との間に挟まれる形状であることを特徴とするスピーカー装置。
【請求項２】
前記振動体が球形または楕円球形である請求項１に記載のスピーカー装置。
【請求項３】
前記振動体が可とう性材料で覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響機器、通信機器、ゲーム機器、補聴器等に用いられ、人体に接触することによって使用者に音響信号を伝達するスピーカー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドフォンやイヤフォンと呼ばれる機器をはじめとして、人体に接触することによって音響信号を伝達するスピーカー装置は既に広く普及している。これらの機器は、室内で据え置き型のスピーカーを介して音楽等を楽しむのとは異なり、（１）近隣への騒音を考慮して音が漏れないようにしたい場合、（２）電車などでの移動中や歩行中、ジョギング中などに音楽を楽しみたい場合、（３）運転中などに携帯電話で通話したい場合、（４）補聴器など、多種多様な生活場面で使用されている。
【０００３】
一般的なヘッドフォンもしくはイヤフォンは、耳介部を覆う形状の物や耳穴（外耳道）に挿入して使用する物など、その形式に若干の相違はあるものの、基本的には音響スピーカーを具備し、その音響スピーカーから発せられる空気振動としての音響信号（気導音）を外耳道および鼓膜へ向けて放射することによって音楽や音声等を聴取させている。
【０００４】
このような気導音を用いた一般的なスピーカー装置とは別に、音響信号を何らかの振動体によって物理的な振動に変換し、その振動体を人体に接触させることによって音楽や音声等を聴取させる骨伝導スピーカーが知られている。
【０００５】
骨伝導スピーカーは、頭蓋骨等の骨部分に振動体を充てることによって、外耳や中耳を介さずに、頭蓋内の内耳（蝸牛）に直接的に、振動に変換された音響信号を伝達するので、外耳や中耳に障害を持つ聴覚障害者用の補聴機器として主に使用されてきている。振動体を充てる人体の部位は、肉や皮が薄く、さらに内耳との距離が近い、耳介の後ろ側の乳様突起部が一般的である。
【０００６】
近年では、補聴機器としての使用に限られず、音楽聴取用や携帯電話での通話用などの一般用途にも使用されるようになってきている。こめかみ部や前額部に振動体を充てて使用する形式など、多様な製品が発売されている。
【０００７】
骨伝導スピーカーを一般用途に使用する最大のメリットは、耳穴（外耳道）を塞がずに音を聴取できることにある。気導音形式のヘッドフォンやイヤフォンは耳穴（外耳道）を完全に塞いでしまうので、装着して音楽等の聴取を開始すると、聴取者の周囲で発生する様々な生活音や環境音（家族や友人の声、自動車が近付いてくる音、公共施設や乗り物の中のアナウンスなど）は全く聞こえなくなってしまい、他者とのコミュニケーションが取れなくなったり、危険を回避するのが遅れたりしてしまうという問題がある。
【０００８】
一方で、骨伝導スピーカーは、生活音、環境音は通常通り耳穴（外耳道）から入ってくる上に、骨伝導経由で音楽等を楽しむことができる。
【０００９】
特許文献１では、音声信号を音声振動に変換し、この音声振動を受け取って外耳道に挿入され、外耳道内壁に是を伝える接触子からなり、再生された音声振動の一部を鼓膜に伝送し、一部を外耳道壁を形成する軟骨組織を通して感音器官に伝送する事により、健常な聴取者には気導再生型のイヤフォンと同等にはたらき、伝音系の障害をもつ難聴者に対しては骨導再生型のイヤフォンとしてはたらく様に構成された外耳道装用気導骨導両用受話器について開示されている。
【００１０】
特許文献２では、骨伝導スピーカーの振動面が耳珠に当接するように構成された骨伝導受話装置であって、ヘッドアームにヒンジ機構部を介して骨伝導スピーカーの本体部（圧電バイモルフ素子の表面を有機物で被覆した構造）が取り付けられた上、本体部の耳珠に対する当接の圧力を調整するための圧力調整手段として、本体部の外側にヘッドアームとの間で固定配備された枠状の支持具に対して調整ネジが固定されると共に、支持具内に配備されて本体部に当接される板バネの付勢力を調整ネジにより調整する構造のものが付設されて構成されている骨伝導スピーカー及び骨伝導受話装置が開示されている。
【００１１】
特許文献３では、装着者の耳朶に取り付ける耳朶取り付け部と、該耳朶取り付け部から湾曲して伸びる圧着バネ部と、該圧着バネ部に沿っておよそ逆三角形状に広がる振動部とを有し、人体装着時には、前記耳朶取り付け部により装着者の耳朶に取り付けられ、振動部が装着者の乳様突起部に圧着されて音信号伝達のための振動を乳様突起部に伝達する。耳朶取り付け部には、宝石などの装飾品を取り付けるための装飾品取り付け構造を有する。圧着バネ部は、形状記憶合金で形成される。耳朶取り付け部は、装着者の耳朶を前後から挟み込むクリップ構造を有する。通信システムを用いて携帯電話のイヤフォンとして用いる骨導スピーカー装置及び通信システムが開示されている。特許文献３では、さらに、振動板を軟シリコンにて覆った構造を有し、装着者の乳様突起部に接する側と振動板との間には、多数の硬金属球が設けられ、振動板の振動を硬金属球を介して乳様突起部に伝達する骨導スピーカー装置も開示されている。
【００１２】
特許文献４では、電極板の表裏両面にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛重合体）の薄膜を形成してなる２枚の圧電振動子と、該２枚の圧電振動子を互いに平行に所定の間隔を保ちつつその周辺を連結するスペーサと、前記２枚の圧電振動子に互いに逆動作させるべく、二つの極性を持つ電気信号のうち、一方を前記圧電振動子の電極板に、もう一方を前記圧電振動子のＰＺＴ薄膜部分に伝える導線と、前記２枚の圧電振動子のうち、一方を弾性部材を介して固定するケースと、前記２枚の圧電振動子のうち、もう一方を弾性部材を介して使用者の耳近傍の軟骨に接触させる接触パッドとからなる軟骨伝導スピーカーが開示されている。
【００１３】
特許文献５では、ある可聴周波信号を聴力損失補償用の可聴周波信号に処理するための信号処理装置と、この信号処理装置の出力部へ接続され、処理された補償ずみ可聴周波信号を音声信号に変換するための受信機とを収容するハウジングを有し、ハウジングは、ユーザーの外耳道の中に、外耳道壁の一部とハウジングの一部との間に通路を残して、その外耳道を塞ぐことなく配置されるように構成され、それによって、音波がハウジングの後方から上記通路を介してユーザーの外部環境へ抜け出ることができ、かつ、外耳道の中に挿入されたときにユーザーの鼓膜へ向かう音声の放出のための出力口を有しており、ハウジングは、ハウジングを外耳道の中に保持するためにユーザーの耳介の中と外耳道の外側とに配置されるように構成された細長部材へ取り付けられている補聴器が開示されている。特許文献５では、さらに、前記細長部材をユーザーの三角窩の下方に配置する構成も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−８５２５０
【特許文献２】特開２００６−１４８２９５
【特許文献３】特開２００４−６４４５７
【特許文献４】特開２００８−１４８０８６
【特許文献５】特表２００９−５４２０５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
使用者に対して大きな利便性、快適性を提供可能な骨伝導スピーカーではあるが、未だ広く普及するには至っていない。その要因としては、装着感の悪さ、ファッション性の低さ、音質の悪さなどが挙げられる。
【００１６】
骨伝導スピーカーは、骨に振動を伝える形式であるため、効率よく振動を伝達し、さらに音質を向上させるために、（１）高い振動エネルギーを得るために振動体にはある程度の重量が必要である、（２）振動の伝達効率を向上させるために振動体を骨へ充てる際の圧力を高くする必要がある、などの条件を満たす必要がある。
【００１７】
そのため、重たい振動体を、ヘッドバンドなどで強めに乳様突起部やこめかみ部に圧着する形式とならざるを得なくなり、装着感が極めて悪く（ヘッドバンドが邪魔で、さらに長時間装着すると痛くなる）、装着した際のファッション性も極めて劣る結果となってしまっている。
【００１８】
さらに、骨伝導の振動体を人体に充てる場合、その位置のわずかな“ずれ”が音量感や音質に大きな影響を及ぼすことが知られている。ヘッドバンドなどで乳様突起部などに強めに固定しても、頭を動かした際などに振動体がわずかにずれる場合があるが、このようなわずかな“ずれ”で聞こえる音が小さくなってしまったり、音の周波数特性が変化してしまって音質感が変化してしまったりするという問題がある。
【００１９】
特許文献１に記載の外耳道装用気導骨導両用受話器は、振動体を外耳道内に挿入し、外耳道内壁へ振動を加える形式であるため、骨伝導音と気導音を同時に伝達可能であることから、振動体は軽く、骨へ充てる圧力も低くて良い上に、振動体の“ずれ”もほとんど問題とならない。しかし、ファッション性が高いとは言えず、また、外耳道を塞いでしまうという一般的なヘッドフォン、イヤフォンと同様の問題点を有している。
【００２０】
特許文献２に記載の骨伝導スピーカー及び骨伝導受話装置は、振動面が耳珠に当接するように構成されているため、振動体は軽く、骨へ充てる圧力も低くて良い。しかし、ヘッドアーム等で耳珠に振動面を固定する必要があり、装着感はあまり良くなく、ファッション性も低いという問題がある。また、外耳道を塞いでしまうという一般的なヘッドフォン、イヤフォンと同様の問題がある。
【００２１】
特許文献３に記載の骨導スピーカー装置及び通信システムは、耳朶に振動部を取りつけ、そこからの振動を乳様突起部に加える構造であり、耳朶にアクセサリーなどを取りつけることを可能としてファッション性も考慮されている。また、振動面と乳様突起部の間に複数の硬金属球を配置し、より柔軟に圧着できるような工夫もされており、振動体の”ずれ”によって発生する問題を軽減している。しかし、耳朶から乳様突起部へかかる構造は大きいため、装着感が良いとは言えず、長時間装用するには問題がある。さらに、アクセサリーを取り付けられる構造であっても、システム自体が大型であるので、ファッション性を高めるのには限界があるという問題もある。
【００２２】
特許文献４に記載の軟骨伝導スピーカーは、人体の軟骨に振動体を充てる構造である。しかし、外耳軟骨は複雑な形状を呈しており、充てる部位によって振動の伝達効率は大きく変化するが、特許文献４では具体的に充てる部位や装着時の様相に関する示唆も開示も無い。
【００２３】
特許文献５に記載の細長部材を有する補聴器は、補聴器用電子回路などが内蔵された細長部材を三角窩の下方に配置する構造となっており、ファッション性に優れている。しかし、音響出力はあくまで従来式の気導音であって、外耳道を塞いでしまう一般的なイヤフォンを使用した補聴器であることに変わりはなく、骨伝導を利用した音の伝達など、それに代わる音伝導方式に関する示唆も開示も無い。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を解決する手段として、本発明のスピーカー装置は、人体に振動体を接触させることによって使用者に音響信号を伝達するスピーカー装置であって、前記振動体の人体に接触する部位に、振動伝達用の複数の突起を有し、全体形状が三角窩の対輪上脚と対輪下脚との間に挟まれる形状とした。これにより、振動体を人体に充てた際に突起が人体の皮膚に埋没し、振動の伝達効率が飛躍的に向上するため、小型、軽量の振動体を低い圧力で人体に充てるだけで十分な音量および高音質を実現できる。さらに、仮に振動体の位置がずれても、複数の突起のうちのどれかが必要部位に当たっていれば振動伝達効率は変わらないという利点も有する。
【００２５】
また、本発明のスピーカー装置は、前記振動体を球形として構成した。これにより、耳介内の様々な部位（耳珠近傍、三角窩、耳甲介、耳甲介艇、舟状窩など）、特に三角窩に振動体を容易に装着できる。さらに、平板形状の振動体とは異なり、振動体が皮膚に埋没しやすくなるので、振動の伝達効率が向上し、小型、軽量の振動体を低い圧力で人体に充てるだけで十分な音量および高音質を実現できる。また、耳介内に装着した場合も、球形は見た目に良く、ファッション性にも優れている。
【００２６】
さらに、本発明のスピーカー装置は、前記振動体が可とう性材料で覆われている構成とした。これにより、振動体の突起が皮膚に埋没する構造であって長時間装着しても、使用者に痛みを与えることなく快適に使用できる。加えて、球形、楕円球形、円柱形、カプセル形、双円錐形、ダイヤモンド形などの振動体を耳介内に装着した際にも収まりが良くなり、使用中の落下や“ずれ”を最小限に抑えられる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、小型軽量で、低い圧力で人体に接触させても十分な音量と高い音質を有するスピーカー装置を実現できる。特に、耳介内に装着することが可能であり、接触圧力を増すためのヘッドバンドやアームなどの部品が不要なので、ファッション性にも優れたスピーカー装置を提供できる。
【００２８】
一般のヘッドフォンやイヤフォンのように耳穴（外耳道）を塞がないので、周囲の環境と聞きたい音楽や音声を同時に聴取できるという骨伝導スピーカーが有する利点を全く損なわずに、利便性の高いスピーカー装置を提供できる。
耳介内の三角窩は、振動の内耳への伝達効率が高いことが実験的に確認されている。さらに本発明の振動体を装着するのに最適な形状（対輪上脚と対輪下脚に挟まれる構成）となっている。三角窩は、周囲から最も良く見える部位であるため、そこに本発明のスピーカー装置を装着することは、ファッション性にも極めて優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例（球形で突起を有する振動体）
【図２】本発明の実施例（楕円球形で縞状の隆起を有する振動体）
【図３】本発明の実施例（楕円球形で網目状の隆起を有する振動体）
【図４】本発明の実施例（円柱形の振動体）
【図５】本発明の実施例（カプセル形の振動体）
【図６】本発明の実施例（双円錐形の振動体）
【図７】本発明の実施例（ダイヤモンド形の振動体）
【図８】本発明の実施例（可とう性材料で振動体を覆った場合の模式図）
【図９】耳介
【図１０】本発明の実施例（三角窩に振動体を装着した図）
【図１１】本発明の実施例（振動体を外耳道に挿入した図）
【図１２】本発明の実施例（振動の駆動源を電磁変換機にした場合）
【図１３】本発明の実施例（振動の駆動源を圧電素子にした場合）
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
図１に、本発明の実施形態として、複数の突起を有する振動体の一例を模式的に示す。ここでは、球形の振動体が突起を有する様子が示されている。
【００３２】
図２には、縞線状の隆起を有する振動体の一例を模式的に示す。ここでは、楕円球形の振動体が縞線状の隆起を有する様子が示されており、図中の点線部で切断した際の切断面図も示されている。
【００３３】
図３には、網目状の隆起を有する振動体の一例を模式的に示す。ここでは、楕円球形の振動体が網目状の隆起を有する様子が示されている。なお、ここで言う網目状の隆起には、一般のゴルフボールに見られる複数のディンプルを有する構造も含まれる。
【００３４】
図１〜図３に示すような振動体を人体に接触させた場合、突起もしくは隆起部が皮膚に埋没し、通常の平板形状な振動体に比べて、極めて高い振動伝達率が得られることが発明者によって実験的に確認されている。さらに、耳介内の適当な部位に装着すれば、収まりが良く、落下することも無く、使用者は快適に音楽等の音響信号を聴取することができる。
【００３５】
一般的な骨伝導スピーカーでは、振動体を乳様突起部やこめかみ部分に充てて使用するケースが多いが、本実施例では小型軽量で、低い圧力で人体に充てるだけで十分な振動伝達率が得られるため、耳介周辺もしくは耳介内に装着することも可能である。人間の耳介は極めて複雑な構造をしているので、耳介内に快適に装着するためには、様々な形状の振動体が必要となる。
【００３６】
図４には円柱形、図５にはカプセル形、図６には双円錐形、図７にはダイヤモンド形の振動体をそれぞれ示す。これらの振動体に、図１〜図３で示したような突起もしくは隆起を持たせ、耳介内の適当な部位に装着すれば、収まりが良く、落下することも無く、使用者は快適に音楽等の音響信号を聴取することができる。
【００３７】
図８には、本発明の振動体を可とう性材料で覆った場合の様子を模式的に示す。ここで言う可とう性材料とは、柔軟かつ多少の粘着性を有する樹脂系の材料、エポキシ系材料、シリコン材料、アルファゲル材料のような材料を指している。
【００３８】
突起や隆起を有する材料を人体に接触させた場合、長時間の装用では痛みを伴う場合がある。特に耳介内に装着した場合は、強く押し付ければ痛み、押しつけが弱ければ外れて落下してしまう可能性がある。本実施例のように、柔軟で多少の粘着性を有する可とう性材料で覆われた振動体を用いれば、痛むことなく、また粘着性によって落下も抑えられて、快適に長時間使用することができるようになる。該可とう性材料に軟シリコンやアルファゲルなどを使用すれば、振動の内耳への伝達率もほとんど下がらないことが、発明者による実験によって確認されている。
【００３９】
図９には、人間の耳介と耳介内の各部位の名称を示す。本発明の振動体は、これらの部位それぞれに装着可能であるが、特に、図中の三角窩の部分が、振動体を充てた際の振動の伝達効率が良く、音が良く聞こえることが、発明者による種々の実験によって確認されている。
【００４０】
図１０には、図２に示した縞線状の隆起を有する楕円球形の振動体を三角窩に装着した際の様子を模式的に示している。三角窩の形状と楕円球形がマッチしており、収まりが良い。耳穴を塞がないので、振動体を介して音楽などを楽しみながら、周囲の音も聞き取れる。加えて、この位置は新たなアクセサリーとしてもファッション性に優れており、様々な色やデザインの振動体を製作すれば、さらにファッション性が向上するものと思われる。
【００４１】
図１１には、本発明の振動体を直接外耳道へ挿入した場合の参考例の模式図を示す。音楽を聴取する場合など、周囲の音を遮断して音楽のみを楽しみたい場合がある。本発明の振動体は、外耳道へ挿入しても音が良く聞こえるという性質を併せ持つ。振動体表面から放射される気導音と、振動体が外耳道内壁へ接触することによる骨導音の双方が聞こえるので音量感が増し、音質もさらに良くなる。
【００４２】
この場合は、図１１に示しているように、外耳道挿入用のカバー（軟シリコンやアルファゲル材料製であると良いが、その他の材料でも構成可能である）を用意すると、さらに収まりが良くなり、聞こえも向上する。図１１では、外耳道内に挿入した際の挿入位置がずれないように、カバーに留め部を設けている。
【００４３】
なお、外耳道に挿入した場合と、三角窩などの耳介内に装着した場合では、音量感や音質が変化するので、音響再生装置もしくは音響再生装置と振動体を接続するケーブル部に、外耳道挿入時や三角窩装着時のための切り換えスイッチを設けると良い。この場合、スイッチの切り換えだけで、ボリュームや周波数特性をそれぞれの条件に対して最適になるように使用者が調整できるようなシステムになっていることが望ましい。
【００４４】
図１２には、本発明の振動体の振動駆動源を、最も良く使われている電磁変換機であるボイスコイルとした場合を示す。ここでは、球形で突起を有する振動体の内部をくり抜き、その中にコイルと磁石を収めて振動させる場合の振動体の切断面を示している。
【００４５】
図１２は、振動体を切断し、それを上方から見た場合の図であるが、実際の使用においては、球面および突起が皮膚に接触すればよいので、その反対面は同様の半球形で蓋をしてもよいし、平らな板など、球形以外の形状の部品で蓋をしても差し支えない。
【００４６】
図１３には、半分に切った球形で突起を有する振動体の切断面に圧電素子式の振動駆動源を取りつけた場合である。圧電素子は極めて薄型で高い振動エネルギーを発することが可能である。ここでは振動体の切断面（平面）に貼り付けた様子を図示しているが、振動体の内部をくり抜いて、内部球目の形状に合わせた圧電素子を用いれば、さらに振動伝達率を上げることができる。
【００４７】
なお、本実施例では、振動体の振動駆動源として電磁変換機および圧電素子のみを例示しているが、振動体駆動源は本発明の振動体に効率よく振動を伝達できれば良いので、磁歪材料などの他の駆動源を用いても良い。
【００４８】
また、本実施例では、振動体の中に直接振動駆動源を収める場合、もしくは、振動体の切断面に振動駆動源を取り付ける場合についてのみ述べているが、振動駆動源から振動体へ振動を伝達する方法は、この限りではない。例えば、振動駆動源に振動板を取り付けて、その振動板を振動体へ充てるという方法でも良い。
【００４９】
振動板を振動体へ充てる方法を採用する場合は、振動体を切断した切断面に充てても良いし、振動板を切断しないで、振動体表面もしくは振動体の突起や隆起へそのまま振動板を充てても効率よく振動エネルギーを伝達できることが、発明者による実験で確認されている。
【００５０】
また、本実施例では、突起や隆起を有する振動体を、主に球形や楕円球形として図示しているが、円柱形、カプセル形、双円錐形、ダイヤモンド形など、耳介内の各部位に収まりが良い形状であれば、球形や楕円球に限らない。
【図１】
0005473640.tif 000002
【図２】
0005473640.tif 000003
【図３】
0005473640.tif 000004
【図４】
0005473640.tif 000005
【図５】
0005473640.tif 000006
【図６】
0005473640.tif 000007
【図７】
0005473640.tif 000008
【図８】
0005473640.tif 000009
【図９】
0005473640.tif 000010
【図１０】
0005473640.tif 000011
【図１１】
0005473640.tif 000012
【図１２】
0005473640.tif 000013
【図１３】
0005473640.tif 000014