(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を音に変換し、前記音を出力する第１の開口部が形成された音出力部と、
音を電気信号に変換し、前記音を入力する第２の開口部が形成された集音部と、
前記第１及び第２の開口部と外耳道内の空間を連通する中空状の音導部と、
前記集音部の電気信号のうち所定の低域周波数成分を前記音出力部に負帰還させる負帰還部と、
を備え、
前記音導部の内部には、軸方向の一端が前記第１及び第２の開口部に面し、前記軸方向の他端が前記外耳道内の空間に面した共通空間が形成され、
前記第１の開口部から出力された音は前記共通空間を経由して前記第２の開口部及び前記外耳道内にそれぞれ伝搬し、前記外耳道内の音は前記共通空間を経由して前記第２の開口部に伝搬し、
前記共通空間は、前記軸方向に沿った長さＬ（ｍｍ）と、前記軸方向に直交する断面における断面積Ｓ（ｍｍ２）とに関し、３≦Ｌ≦８の範囲内において、
Ｓ≧ａ１・Ｌ＋ｂ１、及び、Ｓ≦ａ２・Ｌ＋ｂ２、
ただし、ａ１＝０．１９（ｍｍ）、ｂ１＝０．５７（ｍｍ２）、ａ２＝０．６５（ｍｍ）、ｂ２＝０．１８（ｍｍ２）、
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするこもり音低減装置。
【請求項２】
前記共通空間は、前記長さＬ（ｍｍ）が、４．７≦Ｌ≦６．２の範囲内に設定され、前記断面積Ｓ（ｍｍ２）が、２．３≦Ｓ≦２．８の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のこもり音低減装置。
【請求項３】
前記共通空間は、前記断面積Ｓの円形断面を有する円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のこもり音低減装置。
【請求項４】
前記第１の開口部には、音響抵抗が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のこもり音低減装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のこもり音低減装置と、
外部空間から伝わる音を電気信号に変換する外部マイクロホンと、
前記外部マイクロホンの出力信号に対し補聴処理を施す補聴処理部と、
前記補聴処理部の出力信号に対し、前記負帰還部による前記低域周波数成分の減衰分を予め補正する低域補正部と、
を備えることを特徴とする補聴器。
【請求項６】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のこもり音低減装置と、
外部からの入力信号に対し、前記負帰還部による前記低域周波数成分の減衰分を予め補正する低域補正部と、
を備えることを特徴とするオーディオ用イヤホン。
【請求項７】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のこもり音低減装置を備えることを特徴とする耳せん。
【請求項８】
電気信号を音に変換し、前記音を出力する第１の開口部が形成された音出力部と、
音を電気信号に変換し、前記音を入力する第２の開口部が形成された集音部と、
前記第１及び第２の開口部と外耳道内の空間を連通する中空状の音導部と、
を備え、
前記音導部の内部には、軸方向の一端が前記第１及び第２の開口部に面し、前記軸方向の他端が前記外耳道内の空間に面した共通空間が形成され、
前記第１の開口部から出力された音は前記共通空間を経由して前記第２の開口部及び前記外耳道内にそれぞれ伝搬し、前記外耳道内の音は前記共通空間を経由して前記第２の開口部に伝搬し、
前記共通空間は、前記軸方向に沿った長さＬ（ｍｍ）と、前記軸方向に直交する断面における断面積Ｓ（ｍｍ２）とに関し、３≦Ｌ≦８の範囲内において、
Ｓ≧ａ１・Ｌ＋ｂ１、及び、Ｓ≦ａ２・Ｌ＋ｂ２、
ただし、ａ１＝０．１９（ｍｍ）、ｂ１＝０．５７（ｍｍ２）、ａ２＝０．６５（ｍｍ）、ｂ２＝０．１８（ｍｍ２）、
の関係を満たすように設定されていることを特徴とする電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外耳道の密閉によるこもり感などを低減するこもり音低減装置と、このこもり音低減装置を備えた補聴器、オーディオ用イヤホン、耳せん、並びに電気音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、耳あな型補聴器や耳せんなどは、外耳道を密閉した状態で装着されるため、音が外耳道から外部の空間に放射されない構造となっている。そのため、補聴器等の使用者の自声の響き音や咀嚼音などにより、使用者にとって不快なこもり感を与えることが問題となる。ここで、上述の構造を有する補聴器等においては、こもり感などの要因となる外耳道内の自声の響き音や咀嚼音など（以下、「こもり音」と呼ぶ）は、主に約１ｋＨｚ以下の低域周波数成分からなる。従来から、この種のこもり音に起因するこもり感を解消する対策が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
上記従来の対策としては、例えば、外耳道と外部を連通するベントを形成し、このベントを通して外耳道内のこもり音を放出する手法が知られている。また例えば、特許文献１に開示されているように、外耳道内の音を電気信号に変換する外耳道用マイクロホンを設け、この外耳道用マイクロホンの出力信号を用いて負帰還をかける負帰還回路を設ける手法が知られている。また例えば、特許文献２に開示されているように、前述の外耳道用マイクロホン及び負帰還回路を設ける構成において、レシーバの振動板と外耳道用マイクロホンの振動板が前室を共有する構造の電気音響変換器を用いる手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１９４８６号公報
【特許文献２】特開２０１４−３３２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記ベントを設ける手法を採用する場合、ハウリングを防止するためにゲインや出力音圧を制限しなくてはならないため、使用者が聴こえやすい程度の十分な音圧を得ることが難しい場合がある。また、特許文献１、２のように、外耳道用マイクロホンの出力信号に基づき、外耳道用マイクロホンと負帰還回路を設ける手法を採用する場合、発振することがあるので、それを防止するための調整が容易でない。具体的には、レシーバから外耳道用マイクロホンに最短距離で伝搬する音の位相が１８０度に近づくと発振しやすくなるので、負帰還のゲインを大きくできなくなる。そのため、こもり音を十分に抑制できない。さらに、特許文献２のように、レシーバの振動板と外耳道用マイクロホンの振動板が前室を共有する場合であっても、レシーバから外耳道用マイクロホンに達する音のレベルに比べ、相対的にこもり音のレベルが小さくなるので、こもり音の抑制が不十分になる。
【０００６】
また、耳あな型補聴器の場合は、ケースの肉厚や配置の制約により、レシーバと外耳道用マイクロホンのそれぞれの開口部とケースの表面との間を接続するチューブを設ける構造が必要となる。このようなチューブは長さ５ｍｍ程度であるため、レシーバから外耳道内を経由して外耳道用マイクロホンに至る音響インピーダンスの影響により、位相回転の変化が大きくなること等が懸念される。以上のように、従来の補聴器等によれば、比較的簡素な構成で、外耳道内の密閉時のこもり音を有効に低減する手法は提案されていなかった。
【０００７】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、外耳道用マイクロホンと負帰還部を用いる構成で問題となる発振等の不具合を有効に防止しつつ、使用者にとって不快な外耳道内のこもり音を十分に低減し得るこもり音低減装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のこもり音低減装置は、電気信号を音に変換し、前記音を出力する第１の開口部（４８）が形成された音出力部（４０）と、音を電気信号に変換し、前記音を入力する第２の開口部（５４）が形成された集音部（５０）と、前記第１及び第２の開口部と外耳道内の空間を連通する音導部（６０）と、前記集音部の電気信号のうち所定の低域周波数成分を前記音出力部に負帰還させる負帰還部とを備え、前記音導部の内部には、軸方向の一端が前記第１及び第２の開口部に面し、前記軸方向の他端が前記外耳道内の空間に面した共通空間（１００）が形成され、前記第１の開口部から出力された音は前記共通空間を経由して前記第２の開口部及び前記外耳道内にそれぞれ伝搬し、前記外耳道内の音は前記共通空間を経由して前記第２の開口部に伝搬し、前記共通空間は、前記軸方向に沿った長さＬ（ｍｍ）と、前記軸方向に直交する断面における断面積Ｓ（ｍｍ２）とに関し、３≦Ｌ≦８の範囲内において、Ｓ≧ａ１・Ｌ＋ｂ１、及び、Ｓ≦ａ２・Ｌ＋ｂ２、ただし、ａ１＝０．１９（ｍｍ）、ｂ１＝０．５７（ｍｍ２）、ａ２＝０．６５（ｍｍ）、ｂ２＝０．１８（ｍｍ２）、の関係を満たすように設定されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明のこもり音低減装置によれば、外耳道内を密閉したときのこもり音への対策のため、音出力部と集音部と音導部とを一体的に組み合わせ、負帰還部により負帰還ループを構成することにより、こもり音の低周波成分を低減させる。これにより、第１及び第２の開口部と外耳道内の空間との間を伝搬する音は、中空状の音導部の内部に形成された共通空間を経由するように構成され、外耳道内の空間に伝搬した音がこもり音とともに共通空間から第２の開口部を経由して集音部にフィードバックされる。このとき、共通空間のサイズパラメータである長さＬ（ｍｍ）及び断面積Ｓ（ｍｍ２）を、前述のように適切な範囲に設定することで、音出力部と集音部と共通空間を含めた負帰還経路において、外耳道内の位相回転に起因する発振等の不具合を有効に防止し、フィードバックの安定性やこもり音の抑制性能などのバランスを適切に保つことができる。
【００１０】
本発明において、こもり音の抑制性能の向上の観点から、前記共通空間として、前記長さＬ（ｍｍ）を、４．７≦Ｌ≦６．２の範囲内に設定し、前記断面積Ｓ（ｍｍ２）を、２．３≦Ｓ≦２．８の範囲内に設定することが望ましい。これにより、こもり音の抑制量を、低音域で、ほぼ２０ｄＢ以上の十分に高い値に保つことができる。
【００１１】
本発明の前記音導部は、多様な材料及び構造で形成することができる。例えば、音導部内に形成される共通空間は、前述のサイズパラメータを満たすことを前提に、外耳道内への装着や製造の容易性の観点から、前記断面積Ｓの円形断面を有する円筒状に形成することができる。
【００１２】
本発明において、前記第１の開口部には音響抵抗（音響ダンパ）を設けることができる。これにより、音出力部の出力音が特定の周波数帯域で持つピークを減衰させつつ、こもり音の伝搬経路に音響抵抗が介在しないため、こもり音の抑制性能を良好に保つことができる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の補聴器は、上述のこもり音低減装置と、外部空間から伝わる音を電気信号に変換する外部マイクロホンと、前記外部マイクロホンの出力信号に対し補聴処理を施す補聴処理部と、前記補聴処理部の出力信号に対し、前記負帰還部による前記低域周波数成分の減衰分を予め補正する低域補正部と、を備えて構成される。また、本発明のオーディオ用イヤホンは、上述のこもり音低減装置と、外部からの入力信号に対し、前記負帰還部による前記低域周波数成分の減衰分を予め補正する低域補正部と、を備えて構成される。また、本発明の耳せんは、上述のこもり音低減装置を備えて構成される。これらの補聴器、オーディオ用イヤホン、耳せんのいずれに関しても、上記こもり音低減装置により得られる作用、効果を実現することができる。
【００１４】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の電気音響変換器は、電気信号を音に変換し、前記音を出力する第１の開口部が形成された音出力部と、音を電気信号に変換し、前記音を入力する第２の開口部が形成された集音部と、前記第１及び第２の開口部と外耳道内の空間を連通する音導部とを備え、前記音導部の内部には、軸方向の一端が前記第１及び第２の開口部に面し、前記軸方向の他端が前記外耳道内の空間に面した共通空間が形成され、前記第１の開口部から出力された音は前記共通空間を経由して前記第２の開口部及び前記外耳道内にそれぞれ伝搬し、前記外耳道内の音は前記共通空間を経由して前記第２の開口部に伝搬し、前記共通空間は、前記軸方向に沿った長さＬ（ｍｍ）と、前記軸方向に直交する断面における断面積Ｓ（ｍｍ２）とに関し、３≦Ｌ≦８の範囲内において、Ｓ≧ａ１・Ｌ＋ｂ１、及び、Ｓ≦ａ２・Ｌ＋ｂ２、ただし、ａ１＝０．１９（ｍｍ）、ｂ１＝０．５７（ｍｍ２）、ａ２＝０．６５（ｍｍ）、ｂ２＝０．１８（ｍｍ２）、の関係を満たすように設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、外耳道用マイクロホンを用いて負帰還をかける手法を前提としつつ、外耳道内における音響インピーダンスの変動に起因する発振等の不具合を防止でき、かつ、こもり音の十分な抑制効果を保つことが可能となる。これにより、使用者にとって不快なこもり音を防止し得るこもり音低減装置と、それを備えた補聴器、オーディオ用イヤホン、耳せんと、これらの基幹部品である電気音響変換器をそれぞれ実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の補聴器の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電気音響変換器の構造の一例を示す断面図である。
【図３】図１の補聴器の主要部のうち、こもり音低減部、電気音響変換器及び外耳道内を含む範囲内の音響インピーダンスに着目した模式図である。
【図４】図３との対比のための第１の比較例を示す図である。
【図５】図３との対比のための第２の比較例を示す図である。
【図６】共通空間の長さＬと断面積Ｓとを複数の組み合せで設定した状況で、こもり音低減部による外耳道内のこもり音の抑制量の変化の測定結果を示す図である。
【図７】共通空間のサイズパラメータを細分化し、図６に示す測定結果に基づき、こもり音の抑制量を補間した結果を示す図である。
【図８】図７において、直線状の２本の境界線Ｂ１、Ｂ２と、これらに挟まれた領域Ａ２’と、矩形状の領域Ａ１’を付加した図である。
【図９】電気音響変換器の変形例を示す断面図である。
【図１０】本実施形態のオーディオ用イヤホンの主要部の構成を示すブロック図である。
【図１１】本実施形態の耳せんの主要部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。以下の実施形態は、使用者の外耳道内に装着可能な補聴器、耳せん、オーディオ用イヤホンと、これらの機器の主要部であるこもり音低減装置のそれぞれに対し、本発明を適用した例である。
【００１８】
［補聴器］
以下、本発明を適用した補聴器の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の補聴器の主要部の構成を示すブロック図である。図１に示す補聴器１は、外部マイクロホン１０と、補聴処理部１１と、低域補正部１２と、こもり音低減部１３と、レシーバ１４及び外耳道用マイクロホン１５を含む電気音響変換器２とを備えて構成される。このうち補聴処理部１１、低域補正部１２、こもり音低減部１３は、例えば、ディジタル信号処理を実行可能なＤＳＰ(Digital Signal Processor)や、アナログ信号処理を実行可能なアナログ回路により一体的に構成される。
【００１９】
図１の構成において、外部マイクロホン１０は、外部空間から伝わる音を収集し、それを電気信号に変換して補聴処理部１１に出力する。レシーバ１４は、こもり音低減部１３から出力される電気信号（信号Ｓ２）を音に変換する。また、外耳道用マイクロホン１５は、外耳道内の空間から後述の伝搬経路を経由して伝わる音を収集し、それを電気信号（信号Ｓ３）に変換する。ここで、レシーバ１４及び外耳道用マイクロホン１５は一体的に本発明の電気音響変換器２に組み込まれている。電気音響変換器２の構造及び動作について詳しくは後述する。
【００２０】
補聴処理部１１は、外部マイクロホン１０の出力信号に対し、使用者の聴力特性や使用環境に応じて個別に設定された所定の補聴処理を施す手段である。補聴処理部１１によって施される補聴処理としては、例えば、外部マイクロホン１０の出力信号に対するマルチバンドコンプレッション、ノイズリダクション、トーンコントロール、ボリュームコントロール、出力制限処理などの多様な処理を適用可能である。
【００２１】
低域補正部１２は、補聴処理後の信号に対し、こもり音低減部１３の後述の動作による低域周波数成分の減衰分を予め補正する手段である。例えば、低域補正部１２は、低域周波数成分を増幅する低域増強回路を含んで構成される。これにより、補聴処理部１１の出力信号のうち、補正の必要のない周波数成分はそのまま通すとともに、補正が必要な周波数成分（主に低域周波数）は、低域補正部１２を介して増幅される。なお、低域補正部１２は、上述の構成には限られず、所望の補正を実現し得る多様な構成を適用することができる。
【００２２】
こもり音低減部１３は、外耳道内のこもり音を低減する役割がある。すなわち、使用者が補聴器１を装着した状態では、そのケース（不図示）により外耳道の開口が塞がれるので、補聴器の使用者の自声や咀嚼音などにより、その音が大きく聞こえ（こもり音）、使用者に不快感（こもり感）を与える恐れがある。よって、本実施形態では、こもり音への対策として、電気音響変換器２及びこもり音低減部１３を用いて、こもり音を低減可能な構成を採用している。
【００２３】
こもり音低減部１３は、低域反転増幅部２０及び加算部２１により構成される。低域反転増幅部２０は、外耳道用マイクロホン１５から出力される信号Ｓ３に含まれる低域周波数成分を抽出して所定のゲインで増幅し、その極性を反転して信号−Ｓ４を出力する。こもり音は主に約１ｋＨｚ以下の低域周波数成分からなるので、低域反転増幅部２０は、こもり音の成分の負帰還のために約１ｋＨｚ以下の低域周波数を抽出するフィルタを含んで構成される。加算部２１は、低域補正部１２から出力される信号Ｓ１と、低域反転増幅部２０から出力される信号−Ｓ４を加算し、レシーバ１４に入力される信号Ｓ２を生成する。つまり、信号Ｓ２は、次式で表すことができる。
Ｓ２＝Ｓ１−Ｓ４
【００２４】
なお、低域反転増幅部２０及び加算部２１は、外耳道用マイクロホン１５からの信号Ｓ３と同じ極性の信号Ｓ４を出力する低域増幅部と、信号Ｓ１から信号Ｓ４を減算する減算部とで置き換えて考えても同様の機能を実現できる。
【００２５】
加算部２１により生成された上記信号Ｓ２はレシーバ１４で音に変換される。この音は、電気音響変換器２内の後述の空間を経由して外耳道用マイクロホン１５に入力され、信号Ｓ３に変換される。以上のように、低域反転増幅部２０と、加算部２１と、電気音響変換器２は、負帰還ループを構成し、主に低域周波数からなるこもり音の成分を負帰還により低減する役割がある。
【００２６】
次に、図１の電気音響変換器２の具体的な構造について説明する。図２は、本発明に係る電気音響変換器２の構造の一例を示す断面図である。図２に示す電気音響変換器２は、図１のレシーバ１４として機能する音出力部４０と、図１の外耳道用マイクロホン１５として機能する集音部５０と、音出力部４０、集音部５０、外耳道のそれぞれの間の音の伝搬路となる音導部６０とを一体的に備えた構造を有する。なお、図２には、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸及びＺ軸を表記している。
【００２７】
音出力部４０は、例えば、バランストアーマチュア型のレシーバを用いて構成され、アーマチュア４１と、マグネット４２、４３と、ヨーク４４と、コイル４５と、振動板４６と、前室４７と、開口部４８（本発明の第１の開口部）を備えており、全体がハウジングに収納されている。このうち、アーマチュア４１、マグネット４２、４３、ヨーク４４、コイル４５は磁気回路を構成し、コイル４５に印加される電気信号（信号Ｓ２）により磁気回路が変位し、アーマチュア４１を介して振動板４６を振動させることにより、電気信号に応じた音が出力される。音出力部４０から出力される音は、前室４７及び開口部４８を介して音導部６０に伝搬する。
【００２８】
集音部５０は、例えば、エレクトレットコンデンサ型のマイクロホンを用いて構成され、振動板５１と、インピーダンス変換器５２と、前室５３と、開口部５４（本発明の第２の開口部）を備えており、全体がハウジングに収納されている。音導部６０から開口部５４及び前室５３を介して入力された音が振動板５１を振動させると、インピーダンス変換器５２を介して振動板５１の振動に応じた電気信号（信号Ｓ３）が発生する。図２の例では、集音部５０のＸ方向のサイズが音出力部４０に比べて小さい場合を示しているが、集音部５０のＸ方向のサイズを音出力部４０と同程度あるいは大きくしてもよい。
【００２９】
音導部６０は、音出力部４０の開口部４８と、集音部５０の開口部５４と、外耳道内の空間とをそれぞれ連通する内部構造を有する中空円筒状の部材である。音導部６０の内部に形成される共通空間１００は、Ｘ方向（軸方向）の一端が音出力部４０の開口部４８及び集音部５０の開口部５４にそれぞれ面し、Ｘ方向（軸方向）の他端が外耳道内の空間に面している。すなわち、共通空間１００を介して、音出力部４０の開口部４８及び集音部５０の開口部５４が、外耳道内の空間に連通する構造となっている。
【００３０】
音導部６０としては、多様な材料及び形態を採用することができる。例えば、金属製の音口を用いることができる。この場合、音導部６０として用いる音口の一端に、例えば、ゴム製のチューブを接続し、一体的に音導部６０としてもよい。また、本実施形態では、音導部６０が中空円筒状に形成される例を示しているが、共通空間１００の後述の設計条件を満たす限り、円筒に限らず、所定の断面形状を有する中空筒状の音導部６０を用いることができる。
【００３１】
図２の構造において、音出力部４０の振動板４６を介して出力された音は、前室４７を伝搬し、開口部４８から音導部６０の共通空間１００に達する。この音は共通空間１００から外耳道内の空間に伝搬する。このとき、外耳道内の空間に伝搬した音はこもり音（図１）とともに、再び共通空間１００に伝搬することになるので、それらの音はともに開口部５４を介して前室５３を伝搬し、集音部５０の振動板５１を介してインピーダンス変換器５２に達する。
【００３２】
すなわち、音出力部４０から出力される音に関しては、共通空間１００を経由して外耳道内の空間に至る伝搬経路と、共通空間１００を経由して集音部５０に至る伝搬経路が存在する。また、外耳道内の音に関しては、共通空間１００を経由して集音部５０に至る伝搬経路が存在する。以上の３つの伝搬経路は、図１の右側の３つの破線矢印として表されている。
【００３３】
また、共通空間１００のサイズとしては、Ｘ方向の長さＬ（図２）と、断面積Ｓ又は直径Ｄ（音導部６０の内径）とにより表すことができる。前述したように、図２の例では音導部６０が中空円筒状であるため、共通空間１００の断面が円形となり、共通空間１００の直径Ｄに対し、Ｓ＝Ｄ２π／４の関係が成り立つ。本実施形態では、共通空間１００の長さＬと断面積Ｓ（直径Ｄ）の設定が、こもり音の抑制性能に影響を与えるが、これらのサイズパラメータの適切な設定について詳しくは後述する。
【００３４】
次に図３は、補聴器１の主要部（図１）のうち、こもり音低減部１３、電気音響変換器２及び外耳道内を含む範囲内の音響インピーダンスに着目した模式図である。図３では、図１の外部マイクロホン１０、補聴処理部１１、低域補正部１２については表記を省略している。図３には、音響インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ３’をそれぞれ表記している。音響インピーダンスＺ１は図２の前室４７から開口部４８までの範囲の音響インピーダンスであり、音響インピーダンスＺ２は図２の開口部５４から前室５３までの範囲の音響インピーダンスある。また、共通空間１００に関連して、音響インピーダンスＺ３は、開口部４８から開口部５４に至る音に対する音響インピーダンスであり、音響インピーダンスＺ３’は外耳道内から共通空間１００内を伝搬するこもり音に対する音響インピーダンスである。なお、こもり音は、自声が口腔内の音響インピーダンスＺｅａｒを含む経路を介して共通空間１００に入力されるものとして表される。
【００３５】
図３において、レシーバ１４の出力音は、音響インピーダンスＺ１、Ｚ３、Ｚ２の順に伝搬し、外耳道用マイクロホン１５に入力されるとともに、音響インピーダンスＺ３’を伝搬して外耳道内に至る。一方、外耳道内のこもり音を含む音は、音響インピーダンスＺ３’、Ｚ２の順に伝搬し、外耳道用マイクロホン１５に入力される。このうち、音響インピーダンスＺ１、Ｚ２は主に前室４７、５３及び開口部４８、５４の構造に基づいてそれぞれ得られるものであり、音響インピーダンスＺ３、Ｚ３’は主に共通空間１００の構造に基づいて得られるものである。本実施形態では、前述したように、共通空間１００の長さＬ及び断面積Ｓの設定に応じて、主に音響インピーダンスＺ３、Ｚ３’を変化させることができる。
【００３６】
ここで、図３の構成との対比のため、共通空間１００の構造が異なる場合について説明する。図４は、音導部６０の内部に形成される共通空間１００が存在せず、開口部４８、５４がそれぞれ外耳道内の空間に面している構造を有する第１の比較例を示している。また、図５は、共通空間１００は存在するが、音出力部４０及び集音部５０の各前室４７、５３を一体化し、１つの前室を挟んで音出力部４０及び集音部５０の各振動板４６、５１が対向する構造（例えば、特許文献２参照）を有する第２の比較例を示している。
【００３７】
まず、図４の第１の比較例によれば、共通空間１００が存在しないので、レシーバ１４の出力音は、音響インピーダンスＺ１、外耳道内、音響インピーダンスＺ２の順に伝搬し、外耳道用マイクロホン１５に入力される。一方、こもり音は、外耳道内から音響インピーダンスＺ２を経由して外耳道用マイクロホン１５に入力される。このうち音響インピーダンスＺ１、Ｚ２は、図３の場合と共通であるが、負帰還経路に外耳道内の空間が介在する点で図３とは異なる。そのため、第１の比較例の場合、外耳道内における音響インピーダンスの変動の影響を受けて不安定になり、音の位相が回転することによる発振等の不具合を生じやすい。
【００３８】
また、図５の第２の比較例は、特許文献２の図１の構造を想定（共通の前室１５を設けた）したものであり、レシーバ１４の出力音は、極めて小さい音響インピーダンスＺ５を経由して外耳道用マイクロホン１５に入力されるとともに、音響インピーダンスＺ４’を伝搬して外耳道内に至る。一方、こもり音を含む音は、外耳道内から前述の音響インピーダンスＺ４’を経由して外耳道用マイクロホン１５に入力される。つまり、音響インピーダンスＺ５が極めて小さく、かつ、負帰還経路に図３や図４の音響インピーダンスＺ１、Ｚ２が介在しないので、レシーバ１４から外耳道用マイクロホン１５に達する音のレベルは大きくなるのに対して、外耳道内のこもり音が外耳道用マイクロホン１５に入力されるレベルは音響インピーダンスＺ４’により相対的に小さくなるので、こもり音の抑制性能が低下することが問題となる。
【００３９】
これに対し、本実施形態の図３の構成は、適切なサイズの共通空間１００を介して開口部４８、５４が外耳道内の空間に連通する構造であるので、第１及び第２の比較例のそれぞれの欠点をカバーすることができる。すなわち、共通空間１００の長さＬと断面積Ｓとを所定の範囲内に設定することにより、こもり周波数成分以外で、負帰還経路に外耳道内の空間が介在しないようにして、発振の防止を図るとともに、レシーバ１４の出力音と外耳道内のこもり音がそれぞれ適度なレベルで外耳道用マイクロホン１５に入力されるようにし、こもり音の抑制性能の向上を図ることができる。
【００４０】
次に、図６〜図８を参照して、本実施形態の補聴器１において、こもり音の抑制性能と共通空間１００のサイズパラメータとの関係について説明する。図６の表には、共通空間１００の前述の長さＬと断面積Ｓ（音導部６０の管内径φ）とを複数の組み合せで設定した状況で、こもり音低減部１３による外耳道内のこもり音の抑制量（ｄＢ）の変化の測定結果を示している。具体的には、共通空間１００の長さＬを２．５〜１０（ｍｍ）の範囲内で５段階に変化させるとともに、共通空間１００の断面積Ｓを０．５０３〜４．９０９（ｍｍ２）の範囲内（管内径φを０．８〜２．５（ｍｍ）の範囲内）で５段階に変化させ、それぞれの組み合せに対応する２５個の測定値が得られた。一般に、こもり音は主に１００〜３００Ｈｚに分布し、そのレベルを少なくとも１５ｄＢ以上抑制することが望ましい。また、使用者のこもり感を十分に改善するためには、こもり音のレベルを２０ｄＢ以上抑制することが特に望ましい。
【００４１】
図７は、共通空間１００のサイズパラメータに関し、図６に示す測定結果に基づき、こもり音の抑制量を補間した結果を示している。具体的には、横軸の長さＬと縦軸の断面積Ｓで表される全体領域に対し、図６に対応する長さＬの５値（Ｌａ＝２．５、Ｌｂ＝３．５、Ｌｃ＝５、Ｌｄ＝７．２、Ｌｅ＝１０）及び断面積Ｓの５値（Ｓａ≒０．５、Ｓｂ≒１．５、Ｓｃ≒２．５、Ｓｄ≒３．６、Ｓｅ＝４．９）を示すとともに、それらが交差する２５個の測定点Ｐ（図６の２５個の測定値に対応）を示している。図７では、長さＬ及び断面積Ｓを格子状に細分化して表すとともに、前述の２５個の測定点Ｐの各測定値を用いて補間を行い、得られた補間値に基づき図７を領域区分して示した。なお、各々の測定点Ｐの間に比例関係が成り立つと仮定して補間を行った。
【００４２】
図７において、破線にて示す矩形状の領域ＡＡ（３ｍｍ≦Ｌ≦８ｍｍ、０．５ｍｍ≦φ≦２．５ｍｍ）は、音導部６０を外耳道内の形状に適合させ、かつ音導部６０を容易に製造する観点からの実用上の制約である。よって、共通空間１００のサイズパラメータを領域ＡＡ内で設定することが望ましい。また、前述の補間に基づく領域区分として、上記補間値が２０ｄＢ以上である領域Ａ１と、上記補間値が１５〜２０ｄＢの範囲内である領域Ａ２と、上記補間値が１０〜１５ｄＢの範囲内である領域Ａ３と、上記補間値が１０ｄＢに満たない領域Ａ４とをそれぞれ示している。
【００４３】
前述したように、こもり音の抑制量を少なくとも１５ｄＢ確保するには、共通空間１００のサイズパラメータを領域Ａ１及びＡ２の範囲内に設定することが望ましい。また、特に前述のこもり音の抑制量を２０ｄＢ以上として抑制効果を一層高めるには、共通空間１００のサイズパラメータを領域Ａ１の範囲内に設定することが望ましい。なお、領域Ａ３は、こもり音の抑制量が若干不足しており、領域Ａ４は、こもり音の抑制量が不十分であり、実用性がない。
【００４４】
ここで、共通空間１００のサイズパラメータの設定上の境界として、領域Ａ２と領域Ａ３の間の２本の境界線に着目する。図７では、領域Ａ２と領域Ａ３の間の２本の境界線はいずれも曲線であるが、これらを直線で近似したとしても、誤差は比較的小さい。よって、図８に示すように、領域Ａ２と領域Ａ３の間において、図７の曲線状の２つの境界を、直線状の２本の境界線Ｂ１、Ｂ２により近似して置き換える。具体的には、図７の２つの境界の各点に対し、最小二乗法により求めた直線近似式をそれぞれ図８の境界線Ｂ１、Ｂ２として決定したものである。共通空間１００の長さＬと断面積Ｓとを用いると、境界線Ｂ１は、Ｓ＝ａ１・Ｌ＋ｂ１と表され、境界線Ｂ２は、Ｓ＝ａ２・Ｌ＋ｂ２と表される。ただし、ａ１＝０．１９（ｍｍ）、ｂ１＝０．５７（ｍｍ２）、ａ２＝０．６５（ｍｍ）、ｂ２＝０．１８（ｍｍ２）である。よって、２本の境界線Ｂ１、Ｂ２に挟まれた領域Ａ２’は、
Ｓ≧ａ１・Ｌ＋ｂ１、及び、Ｓ≦ａ２・Ｌ＋ｂ２
と表すことができる。よって、共通空間１００の設計条件は、この領域Ａ２’の内側であって、前述の領域ＡＡの内側（３≦Ｌ≦８）という関係を満たすように設定する必要がある。なお、領域ＡＡの断面積Ｓの上限、下限については、特に考慮しなくても影響は軽微である。
【００４５】
また、特に望ましい領域Ａ１に関しても、図８では、矩形状の領域Ａ１’に置き換えて示している。すなわち、図８の領域Ａ１’は、
４．７≦Ｌ≦６．２、及び、２．３≦Ｓ≦２．８
の関係を満たすように設定することが望ましい。なお、図８の領域Ａ１’は、図７の領域Ａ１を取り囲んでいるので、こもり音の抑制量が２０ｄＢを若干下回る部分も含むが、その影響は軽微である。
【００４６】
本発明を適用した電気音響変換器２については、図２に示す構造例には限られず、多様な変形例がある。図９は、電気音響変換器２の変形例を示す断面図である。本変形例においては、音出力部４０の開口部４８を覆う音響ダンパ（音響抵抗）６１を配置した点が特徴的である。なお、音響ダンパ６１以外の構造は図２と同様であるため、説明を省略する。例えば、音響ダンパ６１は、所定の音響抵抗値を有する材料により形成される。補聴器１に用いるレシーバ１４は特定の周波数帯にピークを有するので、音響ダンパ６１を設けることにより、音出力部４０の出力音における前述のピークを効果的に低減することが可能となる。
【００４７】
［オーディオ用イヤホン］
以下、本発明を適用したオーディオ用イヤホンの実施形態を説明する。本実施形態のオーディオ用イヤホンは、多くの点で上述の補聴器と共通であるため、以下で主に異なる点について説明する。図１０は、本実施形態のオーディオ用イヤホン７０の主要部の構成を示すブロック図である。図１０には、オーディオ用イヤホン本体（不図示）に内蔵される構成要素と、外部に設けたオーディオ装置７１が示される。このうち、低域補正部１２、及びこもり音低減部１３と、レシーバ１４と、外耳道用マイクロホン１５については、上述の補聴器（図１）と同様であるため、説明を省略する。一方、図１０の構成のうち図１と異なるのは、外部マイクロホン１０及び補聴処理部１１を設けることなく、オーディオ装置７１を低域補正部１２に接続可能に構成した点である。また、一般に、オーディオ用イヤホン７０は音楽を聴くなどの用途に用いられ、例えば、補聴器に比べても周波数帯域が広くなるので、その点を考慮して低域補正部１２や低域反転増幅部２０の周波数特性を設定することが望ましい。
【００４８】
図１０において、オーディオ装置７１から送出されるオーディオ信号は、低域補正部１２及びこもり音低減部１３を経由してレシーバ１４から音として出力される。レシーバ１４、外耳道用マイクロホン１５及びこもり音低減部１３による負帰還の動作と電気音響変換器２の構造については、既に説明した通りであり、負帰還経路における発振を防止しつつ、こもり音を十分に低減することができる。
【００４９】
［耳せん］
以下、本発明を適用した耳せんの実施形態を説明する。本実施形態の耳せんは、その主要部が上述の補聴器の部分的な構成と共通であるため、以下では主に異なる点について説明する。図１１は、本実施形態の耳せん８０の主要部の構成を示すブロック図である。図１１には、例えば、シリコン系、ウレタン系、ＡＢＳ系などの樹脂材料により形成される耳せん本体（不図示）に内蔵される構成要素が示される。また、図１１の耳せん８０は、電気回路に電力を供給する電池等の電源（不図示）を備えている。このうち、こもり音低減部１３、レシーバ１４、外耳道用マイクロホン１５については、上述の補聴器（図１）と同様であるため、説明を省略する。図１１の構成のうち図１と異なるのは、外部マイクロホン１０、補聴処理部１１、低域補正部１２を設けない点と、こもり音低減部１３に対して信号Ｓ１を入力することなく閉じた負帰還ループを構成した点である。
【００５０】
一般的な耳せんは、補聴器やオーディオ用イヤホンのように外部からの入力信号は不要であり、通常は電気回路が不要である。しかし、耳せんを使用者が装着している際に外耳道を密閉した状態になると、こもり音により不快感は避けられない。よって、本実施形態の耳せん８０は、こもり音低減部１３の電気回路を搭載することにより、こもり感を低減して使用者の不快感の解消を図っている。この場合、こもり音だけではなく、使用者の頭部周囲から外耳道に侵入する音についても有効に低減できる。レシーバ１４、外耳道用マイクロホン１５及びこもり音低減部１３による負帰還の動作と電気音響変換器２の構造については、既に説明した通りであり、負帰還経路における発振を有効に防止しつつ、こもり音を十分に低減することができる。
【００５１】
［こもり音低減装置］
上記各実施形態では、本発明を、補聴器１、オーディオ用イヤホン７０、耳せん８０にそれぞれ適用する場合を説明したが、本発明は、これらに限らず多様な形態のこもり音低減装置に適用することができる。すなわち、図１、図１０、図１１にそれぞれ示したこもり音低減部１３と、レシーバ１４及び外耳道用マイクロホン１５を含む電気音響変換器２を備えたこもり音低減装置を構成し、単独で、あるいは他の機器に組み込んで本発明を適用することができる。このようなこもり音低減装置は、使用者の外耳道に装着可能で、こもり音を低減する機能を有していれば、それ以外の点については多様な機能や構成を持たせることができる。
【００５２】
以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で多様な変更を施すことができる。本実施形態の主要部の構成（図１、図１０、図１１）や電気音響変換器２の構造（図２、図９）については、上記実施形態で開示した内容に限定されるものではなく、本発明の作用効果を得られる限り、適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…補聴器
２…電気音響変換器
１０…外部マイクロホン
１１…補聴処理部
１２…低域補正部
１３…こもり音低減部
１４…レシーバ
１５…外耳道用マイクロホン
２０…低域反転増幅部
２１…加算部
４０…音出力部
４１…アーマチュア
４２、４３…マグネット
４４…ヨーク
４５…コイル
４６…振動板
４７…前室
４８…開口部
５０…集音部
５１…振動板
５２…インピーダンス変換器
５３…前室
５４…開口部
６０…音導部
６１…音響ダンパ
７０…オーディオ用イヤホン
７１…オーディオ装置
８０…耳せん
１００…共通空間
【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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【図１１】
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