(57)【要約】【課題】  圧電体と電極板とを積層した積層体は、筐体に支持されると共に、筐体の両側がマイクロフォン本体に支持される構造となっているため、積層体（圧電体）を確実に支持することができ、肩持ち支持に比べて、当該積層体の寿命を延ばすことのできる骨伝導マイクを提供する。【解決手段】  電気信号発生源３０の筐体３１は、その両側がマイク本体２１の突起部２２Ｂ，２３Ｂによって狭持され、筐体３１の底部３２には、支持梁３７，３８を介して圧電積層体４５が両持ち支持される。圧電積層体４５は、大きさ（バネ定数）からその共振周波数が約１０ｋＨｚになるように作成し、支持梁３７，３８の幅寸法（バネ定数）を調整し、筐体３１に固定した状態で圧電振動体４５の共振周波数は４〜５ｋＨｚに設定する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有するマイクロフォン本体と、
前記マイクロフォン本体の中空部内に収容され、外部からの機械振動を電気信号に変換する電気信号発生源であって、電極板と圧電体とを積層することによって形成された積層体と、前記積層体を支持すると共に、その両側が前記マイクロフォン本体に支持される筐体と、を有する電気信号発生源と、を具備する
ことを特徴とする骨伝導マイクロフォン。
【請求項２】
請求項１記載の骨伝導マイクロフォンにおいて、
前記筐体は、矩形状の底部と、前記底部を覆う蓋部とを有し、前記底部には前記積層体を支持する支持梁が形成される
ことを特徴とする骨伝導マイクロフォン。
【請求項３】
請求項２記載の骨伝導マイクロフォンにおいて、
前記支持梁は、前記底部の長尺方向に離間した位置に形成される一対の支持突起である
ことを特徴とする骨伝導マイクロフォン。
【請求項４】
請求項２記載の骨伝導マイクロフォンにおいて、
前記支持梁は、前記底板から離間した状態で、前記底板の長尺方向に延びる支持橋である
ことを特徴とする骨伝導マイクロフォン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の骨伝導マイクロフォンにおいて、
前記支持梁の幅寸法は、前記積層体の幅に対して４０％以上９０％以下に形成される
ことを特徴とする骨伝導マイクロフォン。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の骨伝導マイクロフォンにおいて、
前記筐体には電子素子を実装した基板の少なくとも一部が挿入される
ことを特徴とする骨伝導マイクロフォン。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の骨伝導マイクロフォンと、イヤホンとを備えた
ことを特徴とするヘッドセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨伝導マイクロフォンおよびヘッドセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体を使用した骨伝導マイクロフォンとしては、圧電体の一端を肩持ち支持したもの（特許文献１および２）が一般的であった。一方、圧電体を使用した骨伝導スピーカとしては、圧電体の両側を両持ち支持したもの（特許文献３）もある。【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５９００８号公報
【特許文献２】特開平０８−２２８３９９号公報
【特許文献３】特開２００５−３０３９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、両持ち支持の構造は、肩持ち支持に比べて、その構造から圧電体の寿命を延ばすことができるものの、音声から安定した電気信号を得るには、実用性に乏しいものであった。【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑なみてなされたもので、その目的は、圧電体（積層体）を確実に支持しつつ、安定した電気信号の得られる骨伝導マイクロフォンおよびヘッドセットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明が採用する骨伝導マイクロフォンの構成は、中空部を有するマイクロフォン本体と、前記マイクロフォン本体の中空部内に収容され、外部からの機械振動を電気信号に変換する電気信号発生源であって、電極板と圧電体とを積層することによって形成された積層体と、前記積層体を支持すると共に、その両側が前記マイクロフォン本体に支持される筐体と、を有する電気信号発生源と、を具備することを特徴とする。【０００７】
上記骨伝導マイクロフォンにおいて、前記筐体は、矩形状の底部と、前記底部を覆う蓋部とを有し、前記底部には前記積層体を支持する支持梁が形成されることが好ましい。【０００８】
上記骨伝導マイクロフォンにおいて、前記支持梁は、前記底部の長尺方向に離間した位置に形成される一対の支持突起であることが好ましい。【０００９】
上記骨伝導マイクロフォンにおいて、前記支持梁は、前記底板から離間した状態で、前記底板の長尺方向に延びる支持橋であることが好ましい。【００１０】
上記骨伝導マイクロフォンにおいて、前記支持梁の幅寸法は、前記積層体の幅に対して４０％以上９０％以下に形成されることが好ましい。【００１１】
上記骨伝導マイクロフォンにおいて、前記筐体には電子素子を実装した基板の少なくとも一部が挿入されることが好ましい。【００１２】
上記課題を解決するため、本発明が採用するヘッドセットの構成は、上記いずれかに記載の骨伝導マイクロフォンと、イヤホンとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電気信号発生源の筐体の両側をマイクロフォン本体に支持し、筐体に対して積層体を支持する構成としたら、マイクロフォン本体に伝わった機械信号は、筐体の両側を介して積層体に伝達され、積層体（圧電体）からは、機械振動に応じた電気信号をピックアップする。しかも、圧電体と電極板とを積層した積層体は、筐体に支持されると共に、筐体の両側がマイクロフォン本体に支持される構造となっているため、積層体（圧電体）を確実に支持することができ、肩持ち支持に比べて、当該積層体の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るヘッドセットの外形を示す図である。
【図２】同実施形態に係る骨伝導マイクの構成を示す分解斜視図である。
【図３】同実施形態に係る骨伝導マイクの縦断面図である。
【図４】同実施形態に係る電気信号発生源を示す分解断面図である。
【図５】同実施形態に係る電気信号発生源の筐体と圧電積層体との関係を示す分解斜視図である。
【図６】筐体と圧電積層体との関係を示す平面図である。
【図７】図６中の矢視VII−VII方向からみた縦断面図である。
【図８】同実施形態に係る圧電積層板の動作を示す説明図である。
【図９】ヘッドセットを使用者に装着した状態を示す図である。
【図１０】変形例による筐体と圧電積層板との支持構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１５】
１…ヘッドセット、１０…イヤホン、２１…マイク本体、２２，２３…分割体、２２Ｂ，２３Ｂ…突起部、２５…中空部、３０…電気信号発生源、３１…筐体、３２…底部、３５…蓋部、３７，３８…支持梁、３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ…支持橋、４０…基板、４１…電子素子、４５…圧電積層体、４６…電極、５０…イヤーフック（耳掛部）、５１…アーム。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜＜ヘッドセットの構成＞＞
本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に、本実施形態によるヘッドセットの外観を示す。
ヘッドセット１は、イヤホン１０、耳掛部（イヤーフック）５０、骨伝導マイク２０およびアーム５１を具備して構成される。本実施形態によるヘッドセット１では、内蔵した電子回路によって、外部の送受信装置との間で無線通信を行い、音声データの授受を行うようになっている。なお、イヤホン１０は、骨伝導型であってもダイナミック型、静電型であってもよい。【００１７】
＜骨伝導マイクの構成＞
次に、骨伝導マイクの構成について説明する。
図２は骨伝導マイク２０の分解斜視図、図３は骨伝導マイク２０の縦断面図、図４，図５は筐体の分解斜視図、図６は筐体に対する積層体の取付状態を示す平面図、図７は図６中の矢視VII−VII方向から見た縦断面図である。
骨伝導マイク２０は、図２に示すように、樹脂材料（例えば、ＡＢＳ,ＰＥ,ＰＰ,ＰＶＣなどの合成樹脂）により形成された外形が繭状のマイク本体２１と、このマイク本体２１内に収容される電気信号発生源３０と、を具備して構成される。【００１８】
マイク本体２１は、上，下に分かれる分割体２２，２３からなり、この分割体２２，２３を接着剤等で接合することによって内側には長手方向に延びる中空部２５（図３参照）が画成される。また、分割体２２，２３の一端にはアーム５１の先端部を挟み込む狭持部２２Ａ，２３Ａが形成される。さらに、分割体２２，２３の内側のうち、電気信号発生源３０の筐体３１の両側が対向する位置には、この筐体３１を上下から挟み込むための４個の突起部２２Ｂ，…、２３Ｂ，…が形成される（図３、参照）。さらにまた、分割体２２，２３の一端には、基板４０から延びるリード線４２を外部に逃がす溝２２Ｃ，２３Ｃ（下側の２３Ｃのみ図示）が形成される。【００１９】
電気信号発生源３０は、図３および図４に示すように、金属材料（例えば、真鍮，りん青銅等）によって、挿通部３３を有して浅底の直方体として袋状に形成された筐体３１と、この筐体３１内に支持された基板４０および圧電積層体４５と、を具備する。
筐体３１は、外形が矩形状となって、浅底の有底筒状となる底部３２と、この底部３２を施蓋する有蓋筒状の蓋部３５とからなる。蓋部３５の大きさは、底部３２の大きさよりも一回り大きく形成されており、底部３２は、蓋部３５に嵌着することにより底部３２を塞ぐ。底部３２および蓋部３５の一方の短尺部の辺には側面がなく、嵌着された際に挿通部３３を形成する。底部３２の他方の短尺部には略円弧状に切り欠かれた切欠部３２Ａが形成され、圧電積層体４５を固定した際に、底部３２に対して平行になるように高さ方向の調整を行っている。
基板４０には、増幅回路等を構成する電子素子４１が実装され、リード線４２を介して電気信号が伝達される。【００２０】
ここで、筐体３１に対する圧電積層体４５および基板４０の取り付けについて、図７を参照しつつ説明する。
基板４０を、その一部が底部３２に重なるようにして半田部Ｈ１で底部３２に固定する。固定された基板４０の端部には一方の支持梁３７が半田部によって固定される。また、他方の支持梁３８は、底部３２の切欠部３２Ｂの先端に半田部Ｈ２によって固定される。そして、支持梁３７，３８には柔軟な接着剤３９を介して圧電積層体４５が筐体３０に対して固定される。
支持梁３７，３８の幅寸法Ｌ２は、圧電積層体４５の幅寸法Ｌ１に対して
０．４０≦Ｌ２／Ｌ１≦０．９０
を満足するように形成される。【００２１】
＜振動積層体の構成＞
圧電積層体４５は、長方形状をなす圧電体と電極板とを交互に積層した積層構造（例えば、１１ｍｍ×４．７ｍｍ×０．４ｍｍ）となる。例えば、圧電積層体４５は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の板状圧電体と電極板とを交互に積層して９層構造をなし、複数のバイモルフ構造を構成する。さらに、圧電積層体４５には、その長手方向の左右位置に、略「コ」字状の電極４６，４６…が合計４個設けられる（図５参照）。これらの電極４６は、圧電積層体４５の間に位置した板状圧電体に対しても電気的に接触しているため、当該圧電積層体４５に振動が発生すると、この機械信号を電気信号に変換してピックアップする。【００２２】
ここで、圧電積層体４５における電気信号の発生原理について、図８に基づいて説明する。
図７は、圧電積層体４５を構成する１枚の板状圧電体を示している。この圧電体では、上段の右側に示すように、各電極４６に高電圧を与えて分極処理を施す。これにより、圧電体の長手方向に分極方向と電界方向が揃い、歪み方向がこれに直交する圧電定数ｄ３１の圧電体が形成される。【００２３】
例えば、中段のように、機械振動を受けて圧電体の中心が上側に撓むと、正の部分の電気信号が発生し、下段のように、圧電体の中心が下側に撓むと、負の部分の電気信号が発生する。そして、圧電体に交互の振幅が生じることにより、電極４２からは電気信号がピックアップされる。【００２４】
＜ヘッドセットの装着＞
ヘッドセット１のイヤーフック５０は骨伝導イヤホン１０とアーム５１とを連結すると共に、図１および図９に示すように、使用者の耳に係合させる略「Ｃ」字状に形成される。つまり、イヤーフック５０を耳に掛けることにより、骨伝導マイク２０は使用者の顎近傍に位置する。【００２５】
＜骨伝導マイクの動作＞
ここで、骨伝導マイク２０の動作について説明する。
骨伝導マイク２０は使用者の顎に当たっているため、音声による機械振動がマイク本体２１を介して電気信号発生源３０に伝達される。この電気信号発生源３０は筐体３１および支持梁３７，３８を介して圧電振動板７４に伝達され、圧電振動板７４がこの振動を電気信号に変換する。そして、この信号を基板７３の回路によって増幅させた上で、外部に出力される。【００２６】
＜本実施形態の特徴＞
一般に、人の音声は、その周波数は２００〜３５００Ｈｚであるため、圧電積層体４５で電気信号を効率良く取り出すためには、圧電積層体４５における共振周波数は４〜５ｋＨｚに設定するのが望ましい。【００２７】
そこで、本実施形態における圧電積層体４５では、大きさ（バネ定数）からその共振周波数が約１０ｋＨｚになるように作成し、支持梁３７，３８の幅寸法（バネ定数）を調整し、筐体３１に固定した状態で圧電振動体４５の共振周波数は４〜５ｋＨｚに設定する。
このように圧電積層体４５および支持梁３７，３８を形成することにより、ヘッドセット１は、装着した使用者の音声から電気信号を効率良く取り出すことができる。【００２８】
また、筐体３１はその両側が突起部２２Ｂ，２３Ｂを介してマイク本体２１に固定されているため、マイク本体２１に直接伝わる音声による振動を、筐体３１の両側に伝え、筐体３１自体にも振動を発生させる。これにより、筐体３１（電気信号発生源３０）を直接使用者の顎に当てるのに比べて、圧電積層体４５に発生する振動の振幅を大きくすることができ、ひいては圧電積層体４５から出力される電気信号の値を大きくすることが可能となる。【００２９】
しかも、本実施形態では、圧電積層体４５を両持ちで支持する構造となっているため、肩持ち支持に比べ、その構造から圧電積層体の寿命を延ばすことができる。
さらに、筐体３１の挿通部３３内には基板４０の一部を挿入し、さらに基板の挿入部位を支持梁３７を固定する部位としたから、基板４０の接点と圧電積層体４５の電極４６とを接続するためのリード線の長さを短くすることができ、電圧降下による電気信号の低下を抑制することができると共に、当該電気信号発生源３０の小型化も図ることができる。【００３０】
＜変形例＞
以上、本発明による実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
（１）
前記実施形態では、圧電積層体４５を一対の支持梁３７，３８で支持する構造としたが、本発明はこれに限らず、図１０に示すような支持橋構造であってもよい。
図１０（ａ）に示す支持橋３９Ａは、矩形状に形成したものであり、図１０（ｂ）に示す支持橋３９Ｂは、長さ方向の一方から他方に向けて幅寸法が小さくなる形状（縮小形状）としたものであり、図１０（ｃ）に示す支持橋３９Ｃは、長さ方向に対して幅寸法の大きい部分と小さい部分とを交互に形成したものである。【００３１】
このような支持構造であっても、共振周波数が約１０ｋＨｚとなる圧電積層体４５を支持した段階で、その共振周波数が４〜５ｋＨｚになるように、支持橋のバネ定数（幅寸法）が設定される。さらに、支持された段階で、圧電振動体４５の共振周波数は４〜５ｋＨｚに設定されるような支持構造であれば、他の構造であってもよい。【００３２】
さらに、本発明者は、共振周波数が単体で８〜１２ｋＨｚにある圧電積層体を、支持して半分の４〜６ｋＨｚに設定することによって構成された骨伝導マイクであっても、使用者の音声から電気信号を効率良く取り出されることを、実験によって確認している。【００３３】
（２）
前記実施携帯では、圧電体を９層に積層して形成し、長辺の左右位置には４個の略「コ」字状の電極４２，４２…を設ける構成としたが、圧電積層体４５の積層枚数や材質はこれに限るものではなく、供給された駆動信号によって圧電積層体４５が厚さ方向に振動するものであればよい。【００３４】
（３）
前記実施形態では、マイク本体２１の分割体２２に形成した４個の突起部２２Ｂ，…と、分割体２３に形成した４個の突起部２３Ｂ，…とによって、電気信号発生源３０の筐体３１の両側を挟み込んで、マイク本体２１に電気信号発生源３０を支持する構造としたが、本発明はこれに限らず、電気信号発生源３０の両側に対向する位置に上下から挟み込むための上側に２個、下側に２個の合計４個の突起部であってもよく。要は、電気信号発生源３０の両側をマイク本体２１に支持する構造であればよい。【００３５】
（４）
前記実施形態によるヘッドセット１は、その使用態様としては、音を磁界によって発生させる電磁発生源がないため、ＭＲＩなど強磁場が発生する場所での使用が可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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