(57)【要約】  聴視者の耳に装着して用いられ、小型且つ軽量に構成されるとともに、音波の再反射を好適に防止する音響変換装置を提供する。  音響変換装置１００は、伸縮作用を持つフィルム状の素材からなり、円筒型の音響変換素子１０１を備えている。円筒型の音響変換素子１０１は、音導管の機能を兼ね、音波を発生した際に鼓膜で反射した音波の再反射を抑制し、聴感上の頭内定位現象や圧迫感を防止する。また、音音響変換素子１０１が小型且つ軽量に構成されるので、人間が耳に装着した場合の異物感を与えることなく、鼓膜に直接届く音波を発生し、又は、鼓膜に近い場所で収音できる。
2016067681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の外耳道とほぼ同一の内径に形成され、伸縮作用を有する音響変換部と、
前記音響変換部の少なくとも一端の外耳道挿入部と、
を具備する音響変換装置。
【請求項２】
前記音響変換部の双方の出口はともに開放されている、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項３】
前記外耳道挿入部に装着部材をさらに備える、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項４】
前記音響変換部は内部で閉鎖されている、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項５】
前記音響変換部は内部で閉鎖され、前記音響変換部のいずれの端部も外耳道挿入部とする、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項６】
前記音響変換部は一方の端部で閉鎖され、他方の端部を前記外耳道挿入部とする、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項７】
前記音響変換部は内部で閉鎖され、閉鎖される位置は可変である、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項８】
前記音響変換部の内部又は端部を封鎖する吸音材をさらに備える、
請求項４に記載の音響変換装置。
【請求項９】
前記音響変換部の内部は長手方向にほぼ均一な横断面積を持つ、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項１０】
前記音響変換部の内部の横断面積は、長手方向に徐々に小さくなる、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項１１】
前記音響変換部の外側に、外部筐体を備える、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項１２】
前記外部筐体は、前記音響変換部の外耳道挿入部とは反対側の出口を閉鎖する、
請求項１１に記載の音響変換装置。
【請求項１３】
前記外部筐体は、前記音響変換部の外形よりも大きい内径を持ち、前記音響変換部を内部に挿入して保持する、
請求項１１に記載の音響変換装置。
【請求項１４】
前記外部筐体と前記音響変換部の間隙に吸音材をさらに備える、
請求項１３に記載の音響変換装置。
【請求項１５】
前記音響変換部は、再生デバイスとして機能する、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項１６】
前記音響変換部は、収音デバイスとして機能する、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項１７】
前記音響変換部は、再生デバイス及び収音デバイスのいずれとしても機能する、
請求項１に記載の音響変換装置。
【請求項１８】
前記音響変換部は、電気信号に応じた伸縮作用を有するシート状の可撓性デバイスで構成される、
請求項１に記載の音響変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、聴視者の耳に装着して用いられ、電気信号を音波に変換し、又は、音波を電気信号に変換する音響変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生装置や受信機から出力された電気信号を耳又は鼓膜に近接されたスピーカーで音響信号に変換する小型の音響変換装置すなわちイヤホンが広く普及している。この種の音響再生装置は、着用した聴視者本人だけに聴こえるように音響を発するので、さまざまな環境で利用に供されている。【０００３】
現在普及しているイヤホンの多くは、聴視者の耳に差し込む形状をなしている。例えば、インナーイヤー型イヤホンは、聴視者の耳介に引っ掛ける形状である。また、カナル型イヤホンは、耳の穴（外耳道：ｅａｒ  ｃａｎａｌ）に深く差し込んで使用する形状であり、構造上密閉型が多く、遮音性能が比較的良好であることから、騒音のやや大きい場所でも音楽を楽しめるといったメリットがある。【０００４】
カナル型イヤホンは、一般的に、電気信号を音響信号に変換するスピーカー・ユニットと、音響管を兼ねたほぼ円筒状のハウジング（筐体）を基本構成要素として、スピーカー・ユニットはハウジングの一端（外耳道の外側）に取り付けられる。ハウジングには、スピーカー・ユニットで発生した空気振動を外耳道に放射して鼓膜に伝える放射出口が設けられている。また、ハウジングの他端（外耳道の挿入部分）には、通常、聴視者が装着した際に外耳道に合致した形状となるイヤピース（着脱式部品）が取り付けられている。【０００５】
例えば、ハウジングの中心から外れた位置から斜めに音響管を配置することにより、耳甲介腔にハウジングを収めた上で、外耳道入口まで音響管を配置することができる、カナル型のイヤホン装置について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。【０００６】
カナル型イヤホンは、最小限でも、スピーカー・ユニットと、スピーカーを取り付け、それを包含すると同時に音響特性を得るための筐体が必要である。言い換えれば、カナル型イヤホンは、スピーカー・ユニットと筐体を含んだ重量が必要であるとともに、筐体の体積が必要であり、ユーザーが耳に装着した場合に異物感が残る原因となる。【０００７】
また、従来のイヤホン装置（インナーイヤー型並びにカナル型を含む）では、基本的に、スピーカー・ユニットで発生される音が、イヤホン筐体並びに外耳道を通って鼓膜に達し、鼓膜を振動させることによって、ユーザーに聴取される。【０００８】
また、鼓膜に到達した音は、鼓膜によって反射され、外耳道を逆方向に進行して外へ出ようとする。ところが、従来のイヤホン装置の多くは、イヤホン筐体が外耳道入口を覆うように耳介近傍に装着されるように構成されている。このため、外耳道の外へ出ようとする音（鼓膜からの反射音）は、イヤホン筐体やその内部のスピーカー・ユニットで反射されて再び鼓膜に向かって外耳道に再入射してしまう。【０００９】
要するに、従来のイヤホン装置では、反射の繰り返しのために、スピーカー・ユニットから鼓膜へ直接入射された音と、一度鼓膜で反射され再びイヤホン筐体などで反射された音の２つを聴取することになる。直接入射音と反射音との時間間隔が数百マイクロ秒以下のときには、聴感上いわゆる頭内定位現象や圧迫感となってユーザーに作用するため、良好な再生音として聴取するのを阻害する。【００１０】
鼓膜により反射された音がイヤホン筐体などにより再び反射されるのを防止するため、無反射端を有する音響管を用いたイヤホン装置が知られている。この種の音響管内は基本的に自由空間と同じであり、音響管の一端に設置されたスピーカーから発された音波（可聴音）の進行波のみが伝搬し、反射波が発生しないから、無反射イヤホンとなる。【００１１】
例えば、外耳道と略同一の内径に形成された音響管と、この音響管の内壁面に放音面を臨ませて取り付けられたスピーカー・ユニットを備え、音響管のスピーカー・ユニットの放音面を含む内周面積を、音響管のスピーカー・ユニットの放音面を含まない内周面積と略同一にした音響再生装置について提案がなされている（特許文献２を参照のこと）。また、音響管の一端側は耳介装着部をなし、他端側は音響の無反射端をなす。この音響再生装置によれば、スピーカー・ユニットから放音された音声は音響管を通って鼓膜に達し、鼓膜で聴取された後は音響管の無反射側に反射されるので、再び鼓膜側に反射された聴取されることはない。【００１２】
しかしながら、音響管を用いた上記の音響再生装置は、反射音の影響を除去することができるが、スピーカー・ユニットの他に音響管が必要であり、スピーカー及び筐体の重量と体積が原因で、ユーザーが耳に装着した場合に異物感が残る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本明細書で開示する技術の目的は、聴視者の耳に装着して用いられ、小型且つ軽量の優れた音響変換装置を提供することにある。【００１４】
本明細書で開示する技術のさらなる目的は、聴視者の耳に装着して用いられ、小型且つ軽量に構成されるとともに、音波の再反射を好適に防止することができる、優れた音響変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本明細書で開示する技術は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、
人間の外耳道とほぼ同一の内径に形成され、伸縮作用を有する音響変換部と、
前記音響変換部の少なくとも一端の外耳道挿入部と、
を具備する音響変換装置である。【００１６】
本明細書で開示する技術の第２の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部の双方の出口はともに開放されている。【００１７】
本明細書で開示する技術の第３の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置は、前記外耳道挿入部に装着部材をさらに備えている。【００１８】
本明細書で開示する技術の第４の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部は内部で閉鎖されている。【００１９】
本明細書で開示する技術の第５の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部は内部で閉鎖され、前記音響変換部のいずれの端部も外耳道挿入部とする。【００２０】
本明細書で開示する技術の第６の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部は一方の端部で閉鎖され、他方の端部を前記外耳道挿入部とする。【００２１】
本明細書で開示する技術の第７の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部は内部で閉鎖され、閉鎖される位置は可変である。【００２２】
本明細書で開示する技術の第８の側面によれば、第４の側面に係る音響変換装置は、前記音響変換部の内部又は端部を封鎖する吸音材をさらに備えている。【００２３】
本明細書で開示する技術の第９の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部の内部は長手方向にほぼ均一な横断面積を持っている。【００２４】
本明細書で開示する技術の第１０の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部の内部の横断面積は、長手方向に徐々に小さくなるように構成されている。【００２５】
本明細書で開示する技術の第１１の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置は前記音響変換部の外側に、外部筐体を備えている。【００２６】
本明細書で開示する技術の第１２の側面によれば、第１１の側面に係る音響変換装置の前記外部筐体は、前記音響変換部の外耳道挿入部とは反対側の出口を閉鎖するように構成されている。【００２７】
本明細書で開示する技術の第１３の側面によれば、第１１の側面に係る音響変換装置の前記外部筐体は、前記音響変換部の外形よりも大きい内径を持ち、前記音響変換部を内部に挿入して保持するように構成されている。【００２８】
本明細書で開示する技術の第１４の側面によれば、第１１の側面に係る音響変換装置は、前記外部筐体と前記音響変換部の間隙に吸音材をさらに備えている。【００２９】
本明細書で開示する技術の第１５の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部は、再生デバイスとして機能するように構成されている。【００３０】
本明細書で開示する技術の第１６の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部は、収音デバイスとして機能するように構成されている。【００３１】
本明細書で開示する技術の第１７の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部は、再生デバイス及び収音デバイスのいずれとしても機能するように構成されている。【００３２】
本明細書で開示する技術の第１８の側面によれば、第１の側面に係る音響変換装置の前記音響変換部は、電気信号に応じた伸縮作用を有するシート状の可撓性デバイスで構成されている。
【発明の効果】
【００３３】
本明細書で開示する技術を適用した音響変換装置は、伸縮作用を持つフィルム状の素材からなる円筒型の音響変換素子を用いて、小型且つ軽量に構成されるので、人間が耳に装着した場合の異物感を与えることなく、鼓膜に直接届く音波を発生し、又は、鼓膜に近い場所で収音することができる。【００３４】
また、本明細書で開示する技術を適用した音響変換装置によれば、円筒型の音響変換素子は、音響管の機能を兼ねているので、音波を発生した際に、鼓膜で反射した音波の再反射を抑制することができるので、聴感上の頭内定位現象や圧迫感を防止し、良好な再生音としての聴取を実現することができる。【００３５】
なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本発明の効果はこれに限定されるものではない。また、本発明が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。【００３６】
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本明細書で開示する技術を適用した音響変換装置１００を人間の耳介（左耳）に装着している様子を示した図である。
【図２】図２は、音響変換装置１００を装着した人間の頭部（外耳道）の縦断面図である。
【図３】図３は、音響変換素子の変換作用の原理を説明するための図である。
【図４】図４は、音響変換素子１０１の断面図である。
【図５】図５は、音響変換素子１０１の長手方向断面を、電気信号を音波に変換する動作とともに示した図である。
【図６】図６は、音響変換素子１０１の長手方向断面を、音波を電気信号に変換する動作とともに示した図である。
【図７】図７は、金属層の外側に保護用のＰＥＴ層を配設した音響変換素子１０１の構成例を示した図である
【図８】図８は、属層の外側に保護用のＰＥＴ層を配設した音響変換素子１０１の構成例を示した図である。
【図９】図９は、音響変換装置１００の変形例を示した図である。
【図１０】図１０は、音響変換装置１００の他の変形例を示した図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した音響変換装置１００の変形例を示した図である。
【図１２】図１２は、吸音材１００１の移動機構を備えた音響変換素子１０１の構成例を示した図である。
【図１３】図１３は、音響変換装置１００の他の変形例を示した図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した音響変換装置１００の変形例を示した図である。
【図１５】図１５は、図１４に示した音響変換装置１００の変形例を示した図である。
【図１６】図１６は、音響変換装置１００の他の変形例を示した図である。
【図１７】図１７は、音響変換装置１００の他の変形例（マイクロフォンとして使用する例）を示した図である。
【図１８】図１８は、図１７に示した音響変換装置１００の変形例を示した図である。
【図１９】図１９は、１枚の可撓性デバイスを渦巻き状に巻いて構成した音響変換素子１０１を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
【００３９】
図１には、本明細書で開示する技術を適用した音響変換装置１００を人間の耳介（左耳）に装着している様子を示している。また、図２には、音響変換装置１００を装着した人間の頭部（外耳道）の縦断面図を示している。
【００４０】
外耳道２００は、外耳道入口２０１から始まり鼓膜２０２の内側で終了する穴であり、一般的におよそ２５〜３０ミリメートルの長さがある。また、外耳道２００の外側には、耳介軟骨の形によって生じる複雑な凹凸形状を持つ耳介２０３がある。耳介２０３の構造を大まかに言うと、耳介２０３の外側から順に、耳輪、対耳輪、耳甲介、耳珠がある。耳甲介は、耳の中央の、最も窪んだ部分であり、その下半分の耳甲介腔の耳珠付近に、外耳道入口２０１がある。外耳道２００は、一般にＳ字状に蛇行しているが、図２では簡素化のためほぼ円筒状に描いている。
【００４１】
本明細書で開示する技術を適用した音響変換装置１００は、伸縮作用を持つフィルム状の素材からなる円筒型の音響変換素子１０１を備えている。音響変換素子１０１は、電気信号に応じた伸縮作用により音を発生する再生デバイスと、受信した音波による振動を電気信号に変換する収音デバイスの双方として機能することができる（後述）。円筒型の音響変換素子１０１は、再生デバイスとともに、無反射型の音響管の機能を兼ねており、音波を発生した際に、鼓膜で反射した音波の再反射を抑制することができるので、聴感上の頭内定位現象や圧迫感を防止し、良好な再生音としての聴取を実現することができる。また、音響変換装置１００は、基本構成要素としての音響変換素子１０１が小型且つ軽量に構成されるので、人間が耳に装着した場合の異物感を与えることなく、鼓膜に直接届く音波を発生し、又は、鼓膜に近い場所で収音することができる。
【００４２】
音響変換素子１０１は、シート状の可撓性を持つデバイスを、円筒形状に加工したものである。図３には、音響変換素子の変換作用の原理図を示している。音響変換素子は、シート状の可撓性を持つ平面状のデバイス３０１と、その両面に配設された金属層３０２、３０３で構成される。そして、両面の金属層３０２、３０３間に電気信号を印加すると、その極性に応じて、参照番号３１０で示すようにデバイス３０１の面積が拡大又は縮小するような動作をする。デバイス３０１は、基本的には、電界と直交する横方向に伸縮する。
【００４３】
なお、このような伸縮作用を持つデバイス３０１として、例えば、可撓性のある有機材料（樹脂）に圧電性を示す粒子を分散させた構造体を利用することができる（例えば、特許文献３、４を参照のこと）。
【００４４】
図４には、図３に示したようなシート状の可撓性デバイス４０１を円筒状に加工し、その内周面及び外周面にそれぞれ金属層４０２、４０３を形成して構成される音響変換素子１０１の断面図を示している。また、図５には、図４に示した音響変換素子１０１の長手方向断面図を示している。
【００４５】
図３に示したように、平面をなすデバイス３０１の場合、両側面の３０２及び３０３を介して電気信号を印加することにより、その極性に応じて、デバイス３０１は面積方向３１０に伸縮する。これに対し、図４に示す円筒状のデバイス４０１の場合、電気信号の印加により、その極性に応じて、参照番号４１０で示すように、デバイス４０１は径方向に伸長又は収縮するような動作をする。また、図５を参照すると、円筒状のデバイス４０１の径方向の伸縮動作５０１、５０２により、円筒の内部には、両端の出口にそれぞれ向けて２方向に音波５１１、５１２が放射される。
【００４６】
また、円筒状のデバイス４０１として構成される音響変換素子１０１は、図５に示したように印加された電気信号を音波に変換する音声の再生デバイス（アクチュエーター）として機能するだけでなく、入力された音波を電気信号に変換する収音デバイス（トランスデューサー）としても機能することができる。
【００４７】
図６には、円筒状のデバイス４０１の両端（若しくは、一方の端）の入口から音波６１１、６１２が入射される様子を示している。円筒状のデバイス４０１は、入射された音波６１１、６１２により、参照番号６０１、６０２で示すように、径方向に伸長、収縮する動作を起こす。すると、図４に示した動作とは逆に、円筒状のデバイス４０１が径方向に伸長又は収縮する動作に応じた極性の電位差がデバイス４０１の両側面の間に発生し、入射された音波に応じた電気信号を発生して、トランスデューサーとして機能することになる。
【００４８】
図２を再び参照すると、円筒状の音響変換素子１０１は、外耳道２００の内径Ｗiとほぼ同一の内径Ｗに形成されている。厳密には、音響変換素子１０１の内径Ｗは、シートの厚さｔ×２だけ外耳道２００の内径Ｗiよりも小さい。
【００４９】
音響変換素子１０１は、長手方向にほぼ均一な内径Ｗを有する長尺な管状体、すなわち音響管として構成され、管内は音響変換素子１０１自身が発生した音波が伝わる音道として作用する。音響管としての音響変換素子１０１の内径Ｗを外耳道の内径Ｗiとほぼ同一とすると、音響変換素子１０１の一端を外耳道入口２０１から挿入可能であるとともに、その一端から放射される音波を音響インピーダンスの変化なく外耳道２００に入射させることができる。
【００５０】
音響変換素子１０１の管内のインピーダンスを外耳道２００のインピーダンスとほぼ同じにすれば、鼓膜２０２で反射された音が外耳道入口２０１から外に出たときに生じるインピーダンスの変化による音の反射を防止することができ、再び外耳道２００に音が入射されることがなくなる。したがって、音響変換素子１０１の内径Ｗは、人間の外耳道の平均内径とほぼ同一にすればよい。
【００５１】
大人の外耳道の内径Ｗiの平均値は、約７．５ミリメートルといわれている。そこで、音響変換素子１０１の内径Ｗを６〜９ミリメートルに設定すれば、音響変換素子１０１と外耳道入口２０１の断面積の差を小さく抑えられ、反射をなくすことができる。この結果、定在波の発生を防止して、鼓膜２０２へ反射音を到達させることなく、良好な音響特性を得ることができる。
【００５２】
一方、音響変換素子１０１の管の他端側は音響の無反射端とされている。すなわち、音響変換素子１０１は、長手方向にほぼ同一内径で、ある程度長尺に形成されている。
【００５３】
要するに、音響変換素子１０１は、同一内径である程度長い管状にすることで、鼓膜２０２の反射音が管の一端から入射されても、他端に到達する間に減衰させて、他端で再び反射するのを防止するように構成されている。また、図２に示す例では、音響変換素子１０１の双方の端部は開放されているので、他端に到達した反射音が再び反射して外耳道２００に戻ってくることはない。
【００５４】
なお、音響変換素子１０１の基本構成要素は、図３に示したように、印加された電気信号に応じて伸縮するデバイス３０１と、その両側面から電気信号を与える金属層３０２及び３０３で構成される。金属層３０２、３０３は、例えばデバイス３０１の表面に貼設された銅箔で構成されるが、外界（例えば、外耳道の内周や、音響変換装置１００を扱う人間の指）との接触に伴う剥離を防ぐ必要がある。
【００５５】
図７には、各金属層３０２、３０３の外側に、保護用のＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）層７０１、７０２を配設した音響変換素子１０１の構成例を示している。また、図１、図２などに示すように円筒状の音響変換素子１０１の場合、内周側は金属層３０２を保護する必要が低いので、図８に示すように、外周側の金属層３０３の表面にのみＰＥＴ層７０２を配設するようにしてもよい。図７や図８に示したようなシート状の可撓性デバイスを円筒状に丸めることで、図４に示したような音響変換素子１０１を製作することができる。また、図７や図８に示したようなシート状の可撓性デバイスを一重ではなく、二重、若しくは３層以上の多重化して、円筒状の音響変換素子１０１を構成するようにしてもよい。例えば、半径が少しずつ大きくなるように製作した複数の円筒を同心円状に重ねて、１つの音響変換素子１０１を構成するようにしてもよい（図示を省略）。但し、多重化する際には、各層の極性が一致するように重ね合わせるようにする。あるいは、図１９に示すように、１枚の可撓性デバイスを用意して、渦巻き状に巻いて、１つの音響変換素子１０１を構成するようにしてもよい。渦巻き構造の音響変換素子１０１の場合、すべての層のデバイスが一体なので、図示のように、電気信号を印加する場所は１箇所でよい。多層構造の音響変換素子１０１は、電気信号が印加された際に、各層で発生する伸縮力又は収縮力が重なり合うので、より大きな音圧を得ることができる。
【００５６】
図９には、図２に示した音響変換装置１００の変形例を示している。図示の音響変換装置１００は、音響変換素子１０１の一端側に、装着部材（イヤピース）９０１が配設されている。装着部材９０１は、可撓性を有する合成樹脂又はゴム材により形成され、耳介への装着感を向上させるとともに、外耳道入口２０１付近からの音漏れを防止する。この装着部材９０１の内径も、音響変換素子１０１の円筒内における音響インピーダンスの特性を変化させないようなサイズに設定されている。
【００５７】
なお、装着部材９０１は、音響変換素子１０１から取り外し及び交換が可能であるが、勿論、音響変換素子１０１の一端に固定され又は音響変換素子１０１と一体的に構成されていてもよい。
【００５８】
また、図１０には、図２に示した音響変換装置１００の他の変形例を示している。図示の音響変換装置１００は、音響変換素子１０１の円筒を閉鎖する吸音材１００１が配設されている。すなわち、図１０に示す音響変換装置１００は、吸音材１００１により、音響の減衰を早期に実現するように構成されている。したがって、音響変換素子１０１の長手方向の寸法を短くしても、音響管を長くしたイヤホン装置（例えば、特許文献２を参照のこと）と同様に、鼓膜で反射された音声が再び反射されて聴取されることはなく、音響変換装置１００の小型化を図ることができる。また、音響変換素子１０１で発生した音響エネルギーの外部への漏れが低減するので、外耳道入口より入射される音波の低音部分を増強することができる。
【００５９】
また、吸音材１００１は、音響変換素子１０１で発生した音響の早期に減衰して外部に漏れるのを防ぐ以外に、外部の音が音響変換素子１０１内部に入射することも防ぎ、良好な音響の聴取を実現することができる。逆に言えば、図２や図９に示した、吸音材を使用せず、音響変換素子１０１の外部への出口が解放されている構成例では、音響変換素子１０１で発生した音響を視聴中も、外の音を同時に聴取することができるという利点がある。
【００６０】
図１０に示す構成例では、音響変換素子１０１を構成する円筒のほぼ中央に吸音材１００１が配設されている。また、音響変換素子１０１は、円筒形状であり、長さ方向に横断面積が均一であることから、音響特性に変化がない。この場合、吸音材１００１で仕切られた音響変換素子１０１の左右の部分１０１Ｌと１０１Ｒの音響インピーダンスはほぼ同じであると考えることができる。音響変換素子１０１が左右方向にほぼ均一な音波を発生する（すなわち、図５中、出口に向かう逆方向の音波５１１、５１２が同じ音質である）と仮定すると、音響変換素子１０１の左右いずれの端部からも同じ音響を聴取することができる。したがって、音響変換素子１０１のいずれの端部１０１Ａ、１０１Ｂを外耳道入口に差し込んでも、同じ音響を聴取することができる。
【００６１】
また、図１１には、図１０に示した音響変換装置１００のさらなる変形例を示している。音響変換素子１０１を構成する円筒のほぼ中央よりも吸音材１００が右側に配設されており、音響変換素子１０１の左部分１０１Ｌは長く、右部分１０Ｒは短くなり、両者の音響インピーダンスは不均一になるので、聴きたい音響に応じて使用形態を使い分けてもよい。例えば、音楽を視聴する場合には、図示の通り端部１０１Ａ側を外耳道入口に差し込んで、音道の長い左部分１０１Ｌを積極的に用いて低音部分を聴取できるようにすればよい。他方、ラジオ放送のＤＪなど声だけを聴き取りたいときには、端部１０１Ｂ側を外耳道入口に差し込んで、音頭の短い右部分１０１Ｒを活用して、声の成分を含まない低音領域を取り除くようにすればよい。
【００６２】
図１０及び図１１に示す構成例ではいずれも、音響変換素子１０１の内部に吸音材１００１が配設され、円筒の内部で閉鎖されており、いずれの端部１０１Ａ、１０１Ｂを外耳道入口に差し込んでも、同じ音響を聴取することができる。これに対し、図示を省略するが、外耳道入口とは反対側の端部付近に吸音材を配置して、音響変換素子１０１を閉鎖するようにしてもよい。この場合、外耳道入口に差し込めるのは、閉鎖されていない方の端部のみとなる。また、音響変換素子１０１は、音響管として、音波の低音成分を最大限に増強することができる。
【００６３】
なお、図１０並びに図１１では、図示を省略したが、図９に示した例と同様に、音響変換素子１０１の外耳道入口側の端部に装着部材（イヤピース）を取り付けてもよい。
【００６４】
また、吸音材１００１を音響変換素子１０１の円筒内の特定の場所に固定するのではなく、長手方向に移動可能に構成してもよい。このような場合、音響変換装置１００を耳に装着したまま、吸音材１００１の位置を移動させて、左右の出口端からの距離を変えることにより、外耳道及び音響変換素子１０１の円筒内の容積を変化させて、外耳道入口より入射される音波の周波数特性を調整することができる。
【００６５】
図１２には、吸音材１００１の移動機構を備えた音響変換素子１０１の構成例を示している。図１２（ａ）には、音響変換素子１０１の上面図を示している。また、図１２（ｂ）には、Ａ−Ａを切断面とする音響変換素子１０１の長手方向の断面図を示している。また、図１２（ｃ）には、Ｂ−Ｂを切断面とする音響変換素子１０１の横断面図を示している。
【００６６】
図１２（ａ）に示すように、円筒状の音響変換素子１０１は、長手方向に線条の案内溝１２０１が穿設されている。また、音響変換素子１０１の円筒内には、円盤状の吸音材１００１が挿入されている。図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）からも分かるように、吸音材１００１の周縁部の一箇所には突起部１２０２が形設されている。図１２（ａ）〜（ｃ）から分かるように、突起部１２０２は、案内溝１２０１内に挿入され、その先端部分は案内溝１２０１から外界に露出している。
【００６７】
音響変換装置１００の着用者は、突起部１２０２を指先などで操作して、吸音材１００１を動かすことができる。突起部１２０２すなわち吸音材１００１の動きは、線条の案内溝１２０１によって規制されており、突起部１２０２の操作により吸音材１００１の位置を音響変換素子１０１の長手方向に沿って移動させて、音響変換素子１０１の内部を閉鎖する位置を自由に変更することができる。
【００６８】
図１３には、図２に示した音響変換装置１００の他の変形例を示している。図示の音響変換装置１００は、円筒状の音響変換素子１０１の外側に、形状を保持するための外部筐体１３０１が取り付けられている。図７並びに図９に示したように、音響変換素子１０１は、フレキシブルなデバイスの両側面に銅箔などの金属層とＰＥＴ層が形成された、軟弱な構造体である。外部筐体１３０１は、音響変換素子１０１の外形よりも大きな内径を持つ円筒形状をした、比較的強固な構造体であり、音響変換素子１０１を内部に挿入する形で保持する。これにより、可撓性で軟弱な音響変換素子１０１であっても、外部からの物理的圧力によって変形するのを防ぐことができる。外部筐体１３０１は、音響変換素子１０１を保持することが目的であり、密閉されたものであっても、網のように外部に音響変換素子１０１を開放するものであってもよい。外部筐体１３０１が密閉されたものである場合は、音響変換素子１０１の外耳道入口とは反対側の出口を閉鎖して、音響変換素子１０１から外部に音波が放射されるのを防ぐ効果もある。また、外部筐体１３０１は、外から音波が音響変換素子１０１の内部に入射するのを防ぐ効果もある。
【００６９】
外部筐体１３０１は、円筒状の音響変換素子１０１の開放端を閉鎖する、脱着式のキャップとして構成してもよい。
【００７０】
図１４には、図１３に示した音響変換装置１００の変形例を示している。図示の例では、円筒状の音響変換素子１０１の内部に吸音材１４０１が挿入されている。外部筐体１３０１は、音響変換素子１０１の外形よりも大きな内径を持つ円筒形状の構造体であり、音響変換素子１０１を内部に挿入する形で保持する。これにより、可撓性で軟弱な音響変換素子１０１であっても、外部からの物理的圧力によって変形するのを防ぐことができる。外部筐体１３０１は、音響変換素子１０１を保持することが目的であり、密閉されたものであっても、網のように外部に音響変換素子１０１を開放するものであってもよい。外部筐体１３０１が密閉されたものである場合は、音響変換素子１０１から外部に音波が放射されるのを防ぐ効果もある。また、吸音材１４０１は、音響変換素子１０１で発生した音波が鼓膜２０２に到達した後に反射し、さらに音響変換素子１０１内で再反射して鼓膜２０２に入射するのを防ぐことができる。
【００７１】
また、図１５には、図１４に示した音響変換装置１００の変形例を示している。図示の例では、円筒状の音響変換素子１０１と、これを挿入した外部筐体１３０１の間隙にも、吸音材１５０１が配設されている。外部筐体１３０１は、音響変換素子１０１の外形よりも大きな内径を持つ円筒形状の構造体であり、音響変換素子１０１を内部に挿入する形で保持する。これにより、可撓性で軟弱な音響変換素子１０１であっても、外部からの物理的圧力によって変形するのを防ぐことができる。外部筐体１３０１は、音響変換素子１０１を保持することが目的であり、密閉されたものであっても、網のように外部に音響変換素子１０１を開放するものであってもよい。外部筐体１３０１が密閉されたものである場合は、音響変換素子１０１から外部に音波が放射されるのを防ぐ効果もある。吸音材１４０１は、音響変換素子１０１で発生した音波が鼓膜２０２に到達した後に反射し、さらに音響変換素子１０１内で再反射して鼓膜２０２に入射するのを防ぐ（同上）。また、吸音材１５０１は、音響変換素子１０１で発生した音波がその外周から外部に放射されるのを防ぐ効果がある。
【００７２】
なお、図１３乃至図１５では、図示を省略したが、図９に示した例と同様に、音響変換素子１０１の外耳道入口側の端部に装着部材（イヤピース）を取り付けてもよい。
【００７３】
図１６には、図２に示した音響変換装置１００の他の変形例を示している。図１０〜図１２などで示した構成例では、音響変換素子１０１は、例えば円筒形状のように長さ方向に横断面積が均一であり、また、内部に吸音材１００１を詰め込むことによって、音響変換素子１０１で発生した音響が外部に漏れるのを防ぐようにしている。これに対し、図１６に示す例では、中空の音響変換素子１６０１を、例えば円錐形のように、長手方向に横断面積が徐々に小さくなっている。このような場合、鼓膜で反射した音波は、その後、音響変換素子１６０１で再反射しても、外部に放射され難くなる。したがって、開放端でありながら、吸音材を設けることなく、音響変換素子１６０１で発生した音響が外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００７４】
なお、図１６では、図示を省略したが、図９に示した例と同様に、音響変換素子１０１の外耳道入口側の端部に装着部材（イヤピース）を取り付けてもよい。
【００７５】
図１７には、図２に示した音響変換装置１００の他の変形例を示している。図６を参照しながら既に説明したように、円筒状の音響変換素子１０１は、端部から円筒内に入射された音波を電気信号に変換するトランスデューサーとして用いることもできる。図１７に示す例では、音響変換装置１００は、マイクロフォンとして使用される。すなわち、音響変換素子１０１の内周及び外周の金属層をそれぞれマイク増幅器１７０１の各入力端子に接続して、音波に応じた電気信号を捕捉することができる。図１７に示したような構成のマイクロフォンを両方の耳に装着することにより、人間の耳に装着するダミーヘッド・マイクロフォン、若しくはバイノーラル・マイクロフォンとして収音に使用することができる。図１７に示す音響変換装置１００は、音響変換素子１０１の内部に吸音材を含まず、したがって外耳道入口を開放していることから、外部の音を実耳で聴取しながら収音することができる。
【００７６】
図１８には、図１７に示した音響変換装置１００の変形例を示している。図示の例では、音響変換素子１０１の内周及び外周の金属層からの電気信号を各入力端子で入力するマイク増幅器１７０１、又は、音響変換素子１０１の内周及び外周の金属層に各出力端子から電気信号を出力するスピーカー増幅器１８０１のいずれかへの出力を、切換器１８００で切り換えるように構成されている。すなわち、図１８に示す例では音響変換装置１００は、音声の再生デバイスと収音デバイスの双方ともに機能することができる。
【００７７】
なお、図１７並びに図１８では、図示を省略したが、図９に示した例と同様に、音響変換素子１０１の外耳道入口側の端部に装着部材（イヤピース）を取り付けてもよい。
【００７８】
このように本実施形態に係る音響変換装置１００は、簡素で、小型且つ軽量な構成であり、無反射型ヘッドホンとして動作し、音像定位に優れるとともに、音響を視聴中も外部の音を同時に聴取することが可能である。さらに、音響変換装置１００は、バイノーラル・マイクロフォンとしても動作することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】特開２００７−１８９４６８号公報
【特許文献２】特許第２８２９９８２号公報
【特許文献３】特開２００９−５９８４２号公報
【特許文献４】特開２０１４−１４０６３号公報
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。【００８１】
本明細書では、シート状の可撓性を持ち印加する電気信号の特性に応じて面積が拡大・縮小するデバイスを用いて円筒状若しくは円錐状に音響変換素子を構成した実施形態を中心に説明してきたが、本明細書で開示する技術の要旨はこれに限定されるものではない。同様のデバイスを利用して、中空で円筒又は円錐以外のさまざまな形状により構成した音響変換素子を用いて、同様の音響特性を持つ音響変換装置を実現することが可能である。【００８２】
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。【００８３】
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）人間の外耳道とほぼ同一の内径に形成され、伸縮作用を有する音響変換部と、
前記音響変換部の少なくとも一端の外耳道挿入部と、
を具備する音響変換装置。
（１−１）前記音響変換部は、ほぼ均一な内径を有する長尺な管状体である、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（１−２）前記音響変換部は、中空構造に形成され、電気信号に応じた伸縮作用を有するシート状の可撓性デバイスと、
前記可撓性デバイスの内周側に配設された第１の金属層と、
前記可撓性デバイスの外周側に配設された第２の金属層と、
前記第１及び第２の金属層間に印加する電気信号を出力し、又は、前記第１及び第２の金属層間で発生する電気信号を入力する増幅器と、
を備える、上記（１）に記載の音響変換装置。
（１−３）前記第１又は第２の金属層少なくとも一方に、ＰＥＴ又はその他の素材からなる保護層が配設されている、
上記（１−２）に記載の音響変換装置。
（２）前記音響変換部の双方の出口はともに開放されている、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（３）前記外耳道挿入部に装着部材をさらに備える、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（３−１）前記装着部材の内径は、前記音響変換部内における音響インピーダンスの特性を変化させないようなサイズに設定されている、
上記（３）に記載の音響変換装置。
（４）前記音響変換部は内部で閉鎖されている、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（５）前記音響変換部は内部で閉鎖され、前記音響変換部のいずれの端部も外耳道挿入部とする、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（６）前記音響変換部は一方の端部で閉鎖され、他方の端部を前記外耳道挿入部とする、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（７）前記音響変換部は内部で閉鎖され、閉鎖される位置は可変である、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（８）前記音響変換部の内部又は端部を封鎖する吸音材をさらに備える、
上記（４）乃至（７）のいずれかに記載の音響変換装置。
（９）前記音響変換部の内部は長手方向にほぼ均一な横断面積を持つ、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（１０）前記音響変換部の内部の横断面積は、長手方向に徐々に小さくなる、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（１１）前記音響変換部の外側に、外部筐体を備える、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（１２）前記外部筐体は、前記音響変換部の外耳道挿入部とは反対側の出口を閉鎖する、
上記（１１）に記載の音響変換装置。
（１３）前記外部筐体は、前記音響変換部の外形よりも大きい内径を持ち、前記音響変換部を内部に挿入して保持する、
上記（１１）又は（１２）のいずれかに記載の音響変換装置。
（１４）前記外部筐体と前記音響変換部の間隙に吸音材をさらに備える、
上記（１３）に記載の音響変換装置。
（１５）前記音響変換部は、再生デバイスとして機能する、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（１６）前記音響変換部は、収音デバイスとして機能する、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（１７）前記音響変換部は、再生デバイス及び収音デバイスのいずれとしても機能する、
上記（１）に記載の音響変換装置。
（１８）前記音響変換部は、電気信号に応じた伸縮作用を有するシート状の可撓性デバイスで構成される、
上記（１）に記載の音響変換装置。
【符号の説明】
【００８４】
１００…音響変換装置、１０１…音響変換素子
３０１…シート状の可撓性を持つデバイス、３０２、３０３…金属層
４０１…シート状の可撓性を持つデバイス、４０２、４０３…金属層
７０１、７０２…ＰＥＴ層
９０１…装着部材（イヤピース）
１３０１…外部筐体
１４０１…吸音材（音響変換素子の内部用）
１５０１…吸音材（音響変換素子の外周用）
１６０１…音響変換素子（円錐形状）
１７０１…マイク増幅器
１８００…切換器、１８０１…スピーカー増幅器
【図１】
2016067681.tif 000003
【図２】
2016067681.tif 000004
【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】
2016067681.tif 000009
【図８】
2016067681.tif 000010
【図９】
2016067681.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2016067681.tif 000015
【図１４】
2016067681.tif 000016
【図１５】
2016067681.tif 000017
【図１６】
2016067681.tif 000018
【図１７】
2016067681.tif 000019
【図１８】
2016067681.tif 000020
【図１９】
2016067681.tif 000021
【国際調査報告】
2016067681.tif 000022
2016067681.tif 000023
2016067681.tif 000024