(57)【要約】  オーディオ装置（３０）は、圧電変換器（４４）と、変換器をユーザの耳介（３２）に結合することにより変換器が耳介（３２）内で励振し、変換器（４４）からユーザの内耳まで音響信号を伝達させる結合手段（５４）とを備え、変換器は比較的軟質の材料からなるケーシング（４２）内に内蔵され、ケーシング（４２）が比較的硬質の材料からなるハウジング（３４）に装着されて、ケーシング（４２）とハウジング（３４）との間にキャビティ（４８）が定められるようになることを特徴とする。オーディオ装置の設計方法は、圧電変換器をユーザの耳介に機械的に結合する段階と、変換器が耳介内で励振して変換器からユーザの内耳まで音響信号を伝達させるように変換器を駆動する段階とを含み、変換器を比較的軟質の材料からなるケーシング内に内蔵し、ケーシングを比較的硬質の材料からなる保護ハウジングに装着し、その結果、ケーシングとハウジングの間にキャビティが定められるようになることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電変換器と、
前記変換器をユーザの耳介に結合することにより前記変換器が前記耳介内での振動を励起し、前記変換器からユーザの内耳まで音響信号を伝達する結合手段と、
を備えた音響装置であって、
前記変換器は比較的軟質の材料からなるケーシング内に内蔵され、前記ケーシングが比較的硬質の材料からなるハウジングに装着されて、前記ケーシングと前記ハウジングとの間にキャビティが定められるようにすることを特徴とするオーディオ装置。
【請求項２】
前記変換器は、ユーザの蝸牛に隣接するユーザの耳介の後部面に結合されるように適合されていることを特徴とする請求項１に記載のオーディオ装置。
【請求項３】
前記ケーシングと前記ハウジングの結合は、前記変換器から前記ハウジングへの振動の伝達を低減するために最小限にされ、前記ハウジングは、前記ケーシング上の振動が少ない場所で該ケーシングに結合されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオーディオ装置。
【請求項４】
前記場所は、前記変換器の振動が抑制された領域に接触することを特徴とする請求項３に記載のオーディオ装置。
【請求項５】
前記場所は前記ケーシングの両端部であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のオーディオ装置。
【請求項６】
前記キャビティの機械インピーダンス（Ｚcavity）が、前記変換器の出力インピーダンスよりも小さいことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のオーディオ装置。
【請求項７】
前記キャビティの機械インピーダンスが、前記耳介のインピーダンス（Ｚpinna）よりも小さいことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のオーディオ装置。
【請求項８】
前記結合手段は、前記耳介と前記装置間に接触圧をもたらし、これにより前記装置が前記耳介の全機械インピーダンスに結合されるようになることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のオーディオ装置。
【請求項９】
前記結合手段は、上端部が前記耳介の上部面を覆って湾曲するフックの形態であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のオーディオ装置。
【請求項１０】
前記フックの下端部が、前記耳介の下部面の下に湾曲していることを特徴とする請求項９に記載のオーディオ装置。
【請求項１１】
前記ハウジングは、前記変換器のケーシングが前記耳介の下側部分に接触するように前記フックに装着されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のオーディオ装置。
【請求項１２】
オーディオ装置の設計方法であって、
圧電変換器をユーザの耳介に機械的に結合する段階と、
前記変換器が前記耳介内で励振して前記変換器からユーザの内耳まで音響信号を伝達させるように前記変換器を駆動する段階と、
を含み、
前記変換器を比較的軟質の材料からなるケーシング内に内蔵し、前記ケーシングを比較的硬質の材料からなる保護ハウジングに装着し、その結果、前記ケーシングと前記ハウジングの間にキャビティが定められるようになることを特徴とする方法。
【請求項１３】
不要な放射を低減し、前記変換器を保護し、及び／又は良好な感度並びに帯域幅を確保するように前記キャビティ、ケーシング、及びハウジングのうちの１つ又はそれ以上のパラメータを選択する段階を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ケーシングとハウジング及び／又は前記キャビティ間の結合が、不要な放射を低減するよう選択されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記キャビティの機械インピーダンスは、前記変換器の出力インピーダンスよりも小さいように選択されることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記キャビティの機械インピーダンスは、前記耳介のインピーダンスよりも小さいように選択されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
各ユーザについて前記オーディオ装置の音響特性を測定する段階と、各個々のユーザについて前記耳介上の前記変換器の位置を調整して前記音響特性を最適化する段階とを含む請求項１２乃至１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記最適位置は、入口を通って三半規管まで延びる水平軸線と前記入口を通って延び且つ前記変換器の中心軸に相当する放射方向の線との間の角度を求めることによって測定されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオーディオ装置に関し、より詳細には個人用のオーディオ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザの耳腔に挿入することができるイヤフォン、又はヘッドバンドに装着されユーザの耳に接触又は覆って置かれるように配列される小さなラウドスピーカを備えたヘッドフォンを提供することは知られている。このような音源は、三半規管に沿って通過する空気圧波を使用して鼓膜を介してユーザの内耳に音響を伝達する。
【０００３】
典型的な従来型のイヤフォンは、プラスチック製ハウジング内に装着された可動コイル型変換器を使用する。可動コイルは、三半規管の入口に適合するように設計された軽量のダイアフラムに接続される。可動コイル及びダイアフラムは軽量で、三半規管の他端部において鼓膜に密接に結合される。可動コイル変換器に見られる鼓膜及び三半規管の音響インピーダンスは比較的小さい。このインピーダンスが小さいことは、密接な結合と併せて、可動コイル変換器の運動要件が比較的少ないことを意味する。
【０００４】
可動コイル変換器は、コイルを動かすための磁力線を発生させる金属部品、例えば鋼鉄又は鉄製の磁極片を通常は含む磁気回路を必要とする。これらの部品は比較的大きな慣性質量をもたらし、これは運動要件が少ないことを兼ね備えており、ハウジングに入力する振動が比較的小さいことを意味する。
【０００５】
ヘッドフォン及びイヤフォンの両方に関連した欠点がある。例えば、これらは、会話などの通常の聴覚プロセスを遮る可能性があり、又はユーザが有益なもしくは警報などの重要な外部音声情報の聞き取りを妨げる場合がある。更に、これらは一般に使い心地が悪く、伝達されている音量が大きすぎると聴覚の過負荷及び損傷を引き起こす恐れがある。
【０００６】
ユーザの内耳に音響を供給する別の方法は、例えば、幾つかのタイプの補聴器のような骨伝導を利用することである。この場合、変換器は、ユーザの乳様突起に固定されて、ユーザの頭蓋骨と機械的に連結される。次に音響が変換器から頭蓋骨を通って蝸牛又は内耳に直接伝達される。この音響伝達経路には鼓膜は関与していない。変換器を耳の後に配置することにより、良好な機械的連結が得られる。
【０００７】
１つの欠点は、変換器の位置における頭蓋骨の機械インピーダンスが周波数の複素関数であることである。従って、変換器の設計及び必要な電気的等化が高価で困難なものとなる可能性がある。
【０００８】
代替の解決策が、日本特許出願公開公報昭５６−８９２００（松下電器産業株式会社）、ＷＯ０１／８７００７（株式会社テムコジャパン）、及び本出願人のＷＯ０２／３０１５１において提案されている。各出願において、変換器はユーザの耳介、特にユーザの耳垂の後に直接結合され、そこで振動を励振することにより音響信号がユーザの内耳に伝達される。
【０００９】
ＷＯ０２／３０１５１で説明されているように、変換器は圧電型とすることができる。従来のイヤフォンにおける可動コイル型の変換器と同様に、圧電変換器は、機械的損傷からの保護を必要とする。更に圧電変換器は、耳介に機械的に結合されなければならず、この結合は保護される必要がある。これに応じて、変換器は保護ハウジング内に装着してもよい。
【００１０】
圧電変換器は、鼓膜と密接には結合されておらず、耳介の比較的高いインピーダンスを通って駆動する。更に音響は、音響結合ではなく機械的結合を介して鼓膜に伝達される。これに応じて、従来のイヤフォンのように鼓膜において同じレベルを維持するために比較的高レベルの振動エネルギーが必要とされる。
可動コイル型の変換器の場合とは異なり、圧電変換器は、振動と関連付けることができる高い慣性質量を有さない。従って、ハウジングが振動して、不要な外部音響放射を生成する可能性がある。このような音響放射の漏洩は、近隣の聴取者を不快し、着用者のプライバシーを低下させる場合があり、オーディオ装置の性能に不利である。従って、本発明の目的は、ハウジングの改良設計を提供することである。
【００１１】
【特許文献１】日本特許出願公開昭５６−０８９２００号公報
【特許文献２】ＷＯ０１／８７００７公報
【特許文献３】ＷＯ０２／３０１５１公報
【発明の開示】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、圧電変換器と、変換器をユーザの耳介に結合することにより変換器が耳介内で振動を励起し、変換器からユーザの内耳まで音響信号を伝達する結合手段とを備えた音響装置であって、変換器は比較的軟質の材料からなるケーシング内に内蔵され、ケーシングが比較的硬質の材料からなるハウジングに装着されて、ケーシングと前記ハウジングとの間にキャビティが定められるようになることを特徴とするオーディオ装置が提供される。
【００１３】
耳介はユーザの外耳の全体である。変換器は、ユーザの蝸牛に隣接するユーザの耳介の後部面に結合することができる。
【００１４】
ケーシングとハウジングは共に、変換器を保護する２部品構造体を形成する。２部品構造体を使用することにより、最小限の不要な放射を生成し、良好な感度で十分に保護された変換器を有する装置を生成するために高い設計柔軟性をもたらす。反対に、１部品ハウジング内に圧電変換器を装着することは柔軟性がより低い。比較的硬質の材料が使用される場合には、これは装置の感度及び帯域幅に悪影響を及ぼす場合があり、不要な放射をもたらす恐れがある。しかしながら、比較的軟質の材料が使用される場合には、装置を十分堅牢にすることができない。
【００１５】
ケーシングはモールド成型することができる。比較的軟質の材料のショア硬さは、１０乃至１００の範囲であり、場合によっては２０乃至８０であり、例えばゴム、シリコン、又はポリウレタンとすることができる。材料はまた、非電導性、非アレルゲン性、及び／又は防水性とすることができる。材料は、好ましくは変換器の特性に最小の影響を与え、すなわち変換器の動きを制約することがなく、例えば小衝撃及び周囲環境、特に湿気からの何らかの保護をもたらすことができる。
【００１６】
ハウジングは、特に取扱中に変換器に対し更に保護を与えるような剛直な材料が望ましい。比較的硬質の材料はヤング率が１ＧＰａ以上とすることができ、例えば金属（例えばヤング率がそれぞれ７０ＧＰａ又は２０７ＧＰａのアルミニウム又は鋼鉄）、硬質プラスチック（例えば、ヤング率が２０ＧＰａのパースペックス、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン（ＡＢＳ）又はガラス繊維強化プラスチック）、又はヤング率が１ＧＰａの軟質プラスチックであってもよい。
【００１７】
ケーシング及びハウジングの両方は、二段階モールド工程などでモールド成型することができる。或いは、ハウジングは、鋳造加工又はスタンプ加工することができる。ケーシングは、製造を容易にするためにハウジング内にスナップ嵌合であってもよい。
【００１８】
ケーシングとハウジングの結合は、変換器からハウジングへの振動の伝達を低減するために最小限にするのが望ましい。ハウジングは、ケーシングの振動が少ない場所でケーシングに結合することができる。該場所は、例えば質量体を装着することによって、振動が抑制された変換器の領域に接触させることができる。該場所はケーシングの両端部でもよい。
【００１９】
キャビティは、ケーシングとハウジングとの間の最低限の結合を保証することができる。キャビティはまた、変換器からの後部放射を低減するように設計することができ、これにより装置からの不要な放射を低減することができる。キャビティは、変換器の出力インピーダンスよりも小さく、より好ましくは耳介の機械インピーダンス（Ｚpinna）よりも小さい機械インピーダンス（Ｚcavity）を有することができる。すなわち、キャビティの機械インピーダンスは、使用可能な力を制約しないように設計するのが望ましい。従って、変換器の動き及び利用可能な力は、キャビティが有意には影響されることはない。その結果キャビティは、装置の感度に対して有害な影響を有さない。キャビティのインピーダンスが耳介のインピーダンスより小さい場合には、利用可能な力全てを耳介に伝達することができ、キャビティは、装置の動作に対して最小の影響しか有さない。このようにして、キャビティの影響は、機械的な保護の所望の機能と不要な外部音響放射の減少に限定される。
【００２０】
変換器の機械的な特性、特に機械インピーダンスは、典型的な耳介の特性に適合するように選択することができる。機械的な特性、特に機械インピーダンスを適合させることにより、効率及び帯域幅の改善を達成することができる。或いは、機械的特性は、用途に適合するように選択することができる。例えば、適合された変換器が薄すぎて耐久性がない場合には、より優れた耐久性を与えるよう変換器の機械インピーダンスを高くすることができる。このような変換器は、効率は低下するが、依然として使用可能とすることができる。
【００２１】
変換器の機械特性は、例えば、各個人的なユーザによって決定された平滑度、帯域幅、及び／又は周波数応答のレベル、並びに静的な場合及びオーディオ信号が存在する場合の両方でのユーザの身体的な快適さから選択された１つ又はそれ以上のパラメータを考慮することによって、変換器と耳介間の接触力を最適にするように適合させることができる。変換器の機械特性は、変換器の周波数領域を最適にするように選択することができる。
【００２２】
機械特性は、装着位置、追加質量体、圧電層の数を含むことができる。変換器は中心からずれて装着し、これによりねじり力を用いて耳介に対し良好に接触させることができる。質量体を、例えば圧電素子の端部に追加して、低周波数帯域幅を改善することができる。変換器は、圧電材料の複数の層を有し、これにより電圧感度を向上させて増幅器の電圧要件を低下させることができる。圧電材料の層又は各層は、圧縮することができる。
【００２３】
結合手段は、望ましくは、耳介と装置との間に接触圧を与え、その結果、装置が耳介の全機械インピーダンスに結合される。接触圧が高すぎる場合には、装置に与えるインピーダンスが小さ過ぎて、エネルギー伝達が有意に減少する可能性がある。結合手段は、上端部が耳介の上部面を覆って湾曲したフックの形態とすることができる。下端部は、耳介の下部面の下に湾曲することができ、又は耳介の背後に真っ直ぐに垂下させることができる。耳介の上方で湾曲する両方の端部を有するフックは、より堅固な固定を可能にし、効率的なエネルギー伝達のために十分な接触圧力を維持するはずである。
【００２４】
ハウジングはフックに取り付けられ、変換器のケーシングが耳介の下側部分、例えば耳垂に接触するようになる。フックは金属、プラスチック、又はゴム引き材料で作ることができる。
【００２５】
本オーディオ装置は、ＷＯ０２／３０１５１で教示されるように、各個々のユーザに対して耳介上の変換器の最適位置を特定するためのビルトイン機構を備えることができる。オーディオ装置は、オーディオ装置の音響特性を改善するために等化を適用するイコライザーを備えることができる。
【００２６】
本オーディオ装置は、手を使わず、すなわち両耳上で使用することができる。従って、金型費が低減されるので、製造をより簡単に安価なものとすることができる。更に、ユーザは、装置を耳に不適切に置く可能性がなく、交換をより簡単に行うことができるので、装置をよりユーザが使いやすいものにすることができる。ユーザは、各耳に１つずつ装着して２つのオーディオ装置を使用することができる。信号入力は、例えば相関付けられたステレオイメージを生成するために各オーディオ装置に対して異なるようにすることができ、或いは両方のオーディオ装置に同じものとすることができる。
【００２７】
オーディオ装置は、例えばハンズフリー電話のためのミニチュア内蔵マイクロフォンを備えることができ、及び／又は、例えばＣＤプレーヤ又は電話などのローカルソース、或いは放送用伝送のための遠隔ソースに対する無線リンク用にマイクロ受信器を備えてもよい。
【００２８】
本発明の第２の態様によれば、圧電変換器をユーザの耳介に機械的に結合する段階と、変換器が耳介内で励振して変換器からユーザの内耳まで音響信号を伝達させるように変換器を駆動する段階とを含み、変換器を比較的軟質の材料からなるケーシング内に内蔵し、ケーシングを比較的硬質の材料からなる保護ハウジングに装着し、その結果、ケーシングとハウジングの間にキャビティが定められるようになることを特徴とするオーディオ装置の設計方法が提供される。
【００２９】
本方法は、不要な放射を低減し、変換器を保護し、及び／又は良好な感度並びに帯域幅を確保するようにキャビティ、ケーシング、及びハウジングのうちの１つ又はそれ以上のパラメータを選択する段階を含むことができる。具体的には、ケーシングとハウジング及び／又はキャビティ間の結合は、不要な放射を低減させるよう選択することができる。ケーシングの材料は、良好な感度及び帯域幅を確保し、及び／又は変換器の何らかの保護をもたらすように選択することができる。ハウジングの材料は、追加の保護をもたらすように選択することができる。キャビティの機械インピーダンスは、変換器の出力インピーダンスよりも小さくすることができ、より好ましくは耳介のインピーダンスよりも小さくすることができる。
【００３０】
本方法は、各ユーザについてオーディオ装置の音響特性を測定する段階と、各個々のユーザについて耳介上の変換器の位置を調整して音響特性を最適化する段階とを含み、例えば、最適な音色バランスをもたらすことができる。最適位置は、入口を通って三半規管まで延びる水平軸線と入口を通って延びて且つ変換器の中心軸に相当する放射方向直線との間の角度を求めることによって測定することができる。角度は、９乃至４１度の偏角の範囲とすることができる。
【００３１】
本方法は、等化を適用してオーディオ装置の音響特性を改善する段階を含むことができる。本方法は、特に変換器が圧電変換器である場合に、変換器に印加された信号に圧縮を加える段階を含むことができる。本方法は、変換器と耳介間の接触力を最適化する段階を含むことができる。接触力は、各個人的なユーザによって決定された平滑度、帯域幅、及び／又は周波数応答のレベル、並びに静的な場合及びオーディオ信号が存在する場合の両方でのユーザの身体的な快適さなどのパラメータを考慮することによって最適化することができる。
【００３２】
上述のオーディオ装置及び方法は、例えばハンズフリー携帯電話、バーチャル会議、飛行機内及びコンピュータゲームなどの娯楽システム、緊急及びセキュリティサービス用の通信システム、水中作業、アクティブノイズキャンセラー型イヤフォン、耳鳴りマスク、コールセンター及び秘書用途、ホームシアター及び映画、データ及び情報インターフェースを含む強化現実及び共有現実、トレーニング用途、博物館、公開大邸宅（ガイド付きツアー）及びテーマパーク、及び車内用娯楽などの多くの用途で使用することができる。更に、オーディオ装置は、自然の妨害されない聴覚を保持することを必要とする、例えば個人用ヘッドフォンを介して番組データを聴いている歩行者又はサイクリスト用の安全性の向上など、全ての用途で用いることができる。
【００３３】
部分難聴者は、一部の周波数領域にわたって聴覚が良好又は十分であるが、残りの周波数領域では聴覚が不十分である。このオーディオ装置を用いて、部分難聴者の聴覚の不十分な周波数領域の部分を補うことができ、残りの周波数領域にわたり難聴者の聴覚を妨げることはない。例えば、本オーディオ装置を用いて、周波数スペクトルの下側部分で良好又は十分な聴覚を有する部分難聴者の上側部分の周波数領域を補うことができ、又はその逆も可能である。低周波数領域は５００Ｈｚ未満、高周波数領域は１ｋＨｚを上回ることができる。
本発明をより理解するために、純粋に例証として、本発明の特定の実施形態を添付図面を関連しながら以下で説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、耳介３２に装着された本発明によるオーディオ装置３０を示す。装置は、上部及び下部フック３６、３８を有する結合手段５４が取り付けられた外側保護ハウジング３４を含む。フック３６、３８は、耳介３２の上部と下部にそれぞれかけて、装置と耳介３２の接触を良好に確保する。リード線４０は、ハウジング３４から延びて外部音源に接続される。
【００３５】
図２及び図３に示されるように、外側ハウジング３４は中空体であり、圧電変換器４４が内蔵されたケーシング４２を収納する。外側ハウジング３４の内面とケーシング４２の外面との間にキャビティ４８が定められる。ケーシング４２は断面がほぼ矩形で陥凹部４６を備え、ユーザの耳介３２に止まり嵌めを可能にするような形状にされる。ケーシング４２は、ハウジング３４として使用される材料よりもはるかに軟質の材料で形成される。
【００３６】
外側ハウジング３４は、ケーシング４２からハウジング３４への振動の伝達を最小にするコネクタ５０によってケーシング４２の両端部に接続される。ハウジング３４は、結合手段５４を固定するループ５２が形成される。
【００３７】
ケーシング４２は、該ケーシング４２の片方の側部にラグ５６を提供する短軸に沿って突起部５７が形成される。ラグ５６は、外側ハウジング３４の内面上の対応する溝５８内に係合する。通常の動作では、ラグ５６は、ハウジング３４とは接触せずに、例えばケーシングが垂直に引かれるときに、該ケーシングがハウジングから外れるのを防止する。結合手段５４は、外側ハウジング３４の外面に固定される。
【００３８】
図４ａから図４ｃは、本発明で使用することができる別の圧電変換器を示す。図４ａでは、変換器１０は湾曲しており、湾曲したシム層１４を挟んだ２つの湾曲圧電層１２を含む。図４ｂ及び図４ｃでは、変換器は湾曲しておらず、長さ２８ｍｍ幅が６ｍｍの矩形である。
【００３９】
図４ｂでは、変換器８０は、各々の厚さが１００ミクロンの圧電材料の２つの層８２を含む。各圧電層８２は、厚さが８０ミクロンの真鍮のシム層８４によって隔てられる。質量体８６が変換器の各端部に取り付けられ、例えば、これらの領域で変換器の振動を抑制する。変換器は、３．３Ｎｓ／ｍの出力インピーダンスを有する。図４ｃでは、４つの電極層１８（通常はパラジウム銀）と交互にされた圧電材料（例えばＰＺＴ）の３つの層１６を含む。各圧電層１６の極性は矢印で示される。層は交互に積み重ねて配置され、上部層と底部層が電極層１８である。変換器は、合金シム１７上に取り付けられ、接着層１９によって固定される。
【００４０】
図５は、耳介３２に取り付けられた場合（破線）と耳介３２に取り付けられなかった場合（実線）の図４ｂの変換器において消費された電力の測定値を示す。変換器が耳介３２に装着されたときには、耳介３２の負荷が変換器の電気インピーダンスの実数部を著しく増加させるので、変換器から抽出される電力が増大する。一般的には、圧電素子の電気インピーダンスは主に容量性である。
【００４１】
キャビティは、図６乃至図７Ｂに関連して以下に説明されるように設計することができる。図６は、システムのインピーダンス、すなわち耳介３２、変換器７０、キャビティ７２、及び外側ハウジング７４のインピーダンスの概略図を示す。キャビティは、その面積及び深さによって決まるスチフネス又は機械インピーダンスを有する。変換器の周りの外側ハウジング７４又はケーシングの振動は、このスチフネスの圧縮をもたらし、従って、ハウジング及びケーシングは、キャビティに結合されているものと見なすことができる。キャビティの機械インピーダンスは、空気負荷のコンプライアンスを算出することによって概算することができ、コンプライアンス自体は次式から概算することができる（変位が小さいと仮定する）。
Ｃcavity＝（ｄｅｐｔｈ）／（Ａｒｅａ・Ｐ0）
ここでＰ0は大気圧（１０１ｋＰａ）である。
【００４２】
次に、キャビティの機械インピーダンスは、次式を使用して周波数帯域全体にわたり表すことができる。
Ｚcavity＝１／（２・π・ｆ・Ｃ）
【００４３】
圧電変換器のパラメータ（例えばサイズ及び位置）は、所定の帯域幅にわたって耳介の機械インピーダンスに対してエネルギー伝達が効率的であるように選択される。５００Ｈｚから１０ｋＨｚまで動作する変換器の１つの許容可能な設計は、５つの圧電層を含み、２８ｍｍ×６ｍｍである。このような変換器の機械出力インピーダンスは４．４７ｋｇ／ｓである。変換器と同じ面積を有し、深さが２．５ｍｍのキャビティは、空気負荷コンプライアンスが１．４７×１０-4ｍ／Ｎである。
【００４４】
図７ａは、周波数に対するキャビティ（Ｚｃａｖｉｔｙ）、耳介（Ｚｐｉｎｎａ）、及び変換器（Ｚｐｉｅｚｏ）のインピーダンスを示す。耳介のインピーダンスは、Ｚｐｉｎｎａ＝２．７ｋｇ／ｓにおいて１ｋＨｚより低い周波数ではほぼ一定である。従って、各インピーダンス要素は、図７ｂに示すように簡略化することができる。周波数ｆ1（約４２０Ｈｚ）において、キャビティの機械インピーダンスは、変換器の機械インピーダンスと等しい。この周波数より低い周波数では、変換器出力は、キャビティの動作によって制約を受けることになるので、ｆ1は装置の最小動作周波数に設定される必要がある。ｆ1の周波数は、キャビティのサイズ（特に深さ）を大きくすることによって低下され、装置の動作帯域内に交点が生じるのを回避することができる。キャビティを十分に深くすることにより、対象の周波数帯域においてケーシング及び／又はハウジングとキャビティとの間の結合が最小となる。
【００４５】
最低動作周波数すなわち５００Ｈｚにおいて、
Ｚｃａｖｉｔｙ＝２．１７ｋｇ／ｓ
であり、従って、
Ｚｃａｖｉｔｙ＜Ｚｐｉｅｚｏ
及び、
Ｚｃａｖｉｔｙ＜Ｚｐｉｎｎａ
である。Ｚｐｉｅｚｏが一定であり、Ｚｐｉｎｎａが１ｋＨｚまで一定で、その後上昇し、他方Ｚｃａｖｉｔｙが周波数と共に低下するので、この条件は動作周波数全体を通じて、すなわち１０ｋＨｚまで満足される。
【００４６】
図８は、最適な音色のバランスを提供し、又は音響応答の他の特徴を最適化するために、個々のユーザの各々について耳介上の変換器の位置を調整できる方法を示している。変換器の位置を最適化することによって、耳介及び変換器は、個々のユーザに特有の組み合わせドライバを実質上形成することができる。最適な位置は、共に入口６０を通って三半規管まで延びる中心放射線６２と水平軸６６との角度θを求めることによって測定される。中心放射線６２は、変換器の中心軸に対応し、第１のユーザの変換器の最適位置を与える。
【００４７】
両方とも中心放射線６２に対して角度αにある上部及び下部放射線６４及び６５は、中心放射線６２からの可能な偏差の範囲を示し、これは、第２のユーザの最適位置をもたらすことができる。試験が行われ、θが２５度とαが１６度の値が得られた。オーディオ装置は、最適位置を特定するためのビルトイン機構を備えることができる。角度に対する調整は、変換器とフックの上端部の移動を組み合わせることによって行うことができる。水平軸を使用する代わりに、入口６０を通って三半規管まで延びる垂直軸６８に対する角度を測定することができる。
【００４８】
変換器を耳の後に装着することによって、音響装置は目立たず、個別的であり、妨げず、又は耳介の形状を変形させない。変換器は三半規管から間隔を置かれ、従って三半規管へ入るのを妨げないので通常の聴覚には影響されない。更に、外耳の閉鎖が少なくなるので、種々の程度まで耳を閉鎖する従来のヘッドフォンと比較したときに、位置特定の誤差が低減又は無くなる。
【００４９】
本オーディオ装置は、低価格の軽量な材料で製造することができるので、使い捨てとすることができる。使い捨ては、例えば会議用途で清潔さが最も重要な場合に有利とすることができる。或いは、オーディオ装置が耳に挿入されないので、より快適になり、従って長時間の着用により好適とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】耳介に装着された本発明の実施形態の斜視図である。
【図２】明瞭にするために部品を取り除いた図１のオーディオ装置の破断側面図である。
【図３】図２の装置に対して直角な角度で見た図１の装置の断面図である。
【図４ａ】本発明で使用できる別の圧電変換器の側面図である。
【図４ｂ】本発明で使用できる別の圧電変換器の側面図である。
【図４ｃ】本発明で使用できる別の圧電変換器の側面図である。
【図５】耳介に取り付けられたときの図４ｂの変換器の周波数に対する出力のグラフである。
【図６】本発明の態様によるオーディオ装置の要素の機械インピーダンスの概略図である。
【図７ａ】周波数に応じた要素の機械インピーダンスのグラフである。
【図７ｂ】図７ａを簡略図である。
【図８】オーディオ装置を好ましい位置に装着できるユーザの耳の側面図を示す。
【符号の説明】
【００５１】
３０  オーディオ装置
３２  耳介
３４  ハウジング
４２  ケーシング
４４  変換器
４８  キャビティ
５４  結合手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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