(57)【要約】  骨伝導スピーカ（３）は、音声信号から機械的振動と空気振動とを発生する振動ドライバ（１３）と、振動ドライバの一部を覆うことで空間を形成すると共に、振動ドライバから前記空間に放出された空気振動を機械的振動に変換する第１の弾性部材（１２）と、振動ドライバに接触して配置され、振動ドライバから発生した機械的振動と、第１の弾性部材から伝達された機械的振動とを使用者に伝達する第２の弾性部材（１４）と、第１の弾性部材に作用して、前記空間の容積と、第１の弾性部材の振動支点（３０ａ，３０ｂ；３２ａ，３２ｂ）間の距離とのうち少なくとも一方を調整する調整ネジ（３１）とを備える。
2015040832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号から機械的振動と空気振動とを発生する振動ドライバと、
前記振動ドライバの一部を覆うことで空間を形成すると共に、前記振動ドライバから前記空間に放出された空気振動を機械的振動に変換する第１の弾性部材と、
前記振動ドライバに接触して配置され、前記振動ドライバから発生した機械的振動と、前記第１の弾性部材から伝達された機械的振動とを使用者に伝達する第２の弾性部材と、
前記第１の弾性部材に作用して、前記空間の容積と、前記第１の弾性部材の振動支点間の距離とのうち少なくとも一方を調整する調整手段とを備えた骨伝導スピーカ。
【請求項２】
請求項１に記載の骨伝導スピーカにおいて、
前記振動ドライバは、
前記音声信号が伝わるコイルと、
前記コイルに応動して前記機械的振動を発生するマグネットと、
前記マグネットに応動して前記コイルとともに振動することにより前記空気振動を発生するダイアフラムとを有する骨伝導スピーカ。
【請求項３】
請求項１に記載の骨伝導スピーカにおいて、
前記第１の弾性部材は、前記第２の弾性部材に接触して配置され、
前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材とは、前記振動ドライバを囲うように配置された骨伝導スピーカ。
【請求項４】
バンドと、
前記バンドの少なくとも一方の端部に設けられた請求項１に記載の骨伝導スピーカとを備えた骨伝導ヘッドホン装置。
【請求項５】
請求項４に記載の骨伝導ヘッドホン装置において、
ヘッドホン入力をもとに入力音声種別を判定し、この判定の結果に適合した振動周波数特性が得られるように前記調整手段を駆動する手段を更に備えた骨伝導ヘッドホン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、使用者の頭部側面に当接して機械的振動を頭蓋骨に伝える主振動出力部に加えて、使用者の耳珠に当接して機械的振動を耳珠の軟骨に伝える補助振動出力部を備えた骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置を開示する。使用者は、耳を塞ぐことなく、低音域に厚みのある音感を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３０３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、振動周波数特性を調整することができる骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置は、音声信号から機械的振動と空気振動とを発生する振動ドライバと、振動ドライバの一部を覆うことで空間を形成すると共に、振動ドライバから前記空間に放出された空気振動を機械的振動に変換する第１の弾性部材と、振動ドライバに接触して配置され、振動ドライバから発生した機械的振動と、第１の弾性部材から伝達された機械的振動とを使用者に伝達する第２の弾性部材と、第１の弾性部材に作用して、前記空間の容積と、第１の弾性部材の振動支点間の距離とのうち少なくとも一方を調整する調整手段とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示における骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置は、第１の弾性部材で振動ドライバの一部を覆うことで形成された空間の容積と、第１の弾性部材の振動支点間の距離とのうち少なくとも一方を変えることで、振動周波数特性を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示に係る骨伝導ヘッドホン装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】図１中の骨伝導スピーカの内部構成を示す分解斜視図である。
【図３】図２中の振動ドライバの詳細構成を示す拡大断面図である。
【図４】図１中の骨伝導スピーカの内部構成を示す断面図である。
【図５】図１の骨伝導ヘッドホン装置の使用状態を示す図である。
【図６】骨伝導スピーカの動作説明図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る骨伝導スピーカの２つの内部状態を示す断面図である。
【図８】実施の形態１に係る骨伝導スピーカの２つの内部状態における出力振動強度の周波数特性をそれぞれ示す図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２に係る骨伝導スピーカの２つの内部状態を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る骨伝導スピーカの２つの内部状態における出力振動強度の周波数特性をそれぞれ示す図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、実施の形態３に係る骨伝導スピーカの３つの内部状態を示す断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る骨伝導スピーカの１つの内部状態を示す断面図である。
【図１３】図１２の骨伝導スピーカを備えた骨伝導ヘッドホン装置の回路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】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１０】
（基本構成）
まず、図１〜図６を用いて、本開示に係る骨伝導ヘッドホン装置及び骨伝導スピーカの基本構成を説明する。
【００１１】
［１−１．構成］
［１−１−１．骨伝導ヘッドホン装置の構成］
図１は、本開示に係る骨伝導ヘッドホン装置の基本構成を示す斜視図である。図１の骨伝導ヘッドホン装置１は、バンド２と、バンド２の両端部にそれぞれ配置された骨伝導スピーカ３とで構成されている。バンド２は、使用者の後頭部又は首部に巻き掛け状に装着される適度な弾性を有する材料、例えばポリプロピレン等の合成樹脂や、アルミニウム、ステンレス等の金属により略Ｕ字形状に構成されている。
【００１２】
［１−１−２．骨伝導スピーカの構成］
図２は、図１中の骨伝導スピーカ３の内部構成を示す分解斜視図である。骨伝導スピーカ３は、振動ドライバ１３を第１の弾性部材１２と第２の弾性部材１４とで覆い、これを第１の筐体１５に入れて、不図示の信号線が通る穴１７を持つ第２の筐体１１で蓋をしたものである。図１に示すように、第２の弾性部材１４は、第１の筐体１５の開口部より露出し、使用者の頭部側面に当接できるようになっている。
【００１３】
図３は、図２中の振動ドライバ１３の詳細構成を示す拡大断面図である。振動ドライバ１３は、音声信号を機械的振動に変換する電磁型の振動ドライバであって、不図示の信号線を介して伝送される音声信号が伝わるコイル２７と、コイル２７による磁界変動に応じて上下に振動するマグネット２４と、マグネット２４に重量を付加するウェイト２８と、ウェイト２８に結合されたヨーク２９と、ヨーク２９を介してマグネット２４及びウェイト２８を保持するスプリング２５と、マグネット２４に対するコイル２７の磁気的作用によりコイル２７とともに上下に振動するダイアフラム２６と、マグネット２４、スプリング２５、ダイアフラム２６、コイル２７、ウェイト２８及びヨーク２９を収容し、スプリング２５を介してマグネット２４の機械的振動を外部に伝達するハウジング２２とを備えている。ウェイト２８及びヨーク２９は、マグネット２４と同様に、例えば電磁軟鉄で構成されている。
【００１４】
図４は、図１中の骨伝導スピーカ３の内部構成を示す断面図である。第１の筐体１５と第２の筐体１１とは、例えば、合成樹脂等で構成されている。第２の筐体１１には、バンド２の内部に配置されている２本の信号線１８を第２の筐体１１内に引き込むための穴１７が形成されている。信号線１８は、振動ドライバ１３に接続されている。
【００１５】
第１の弾性部材１２は、振動ドライバ１３の片面を覆うことで空間を形成し、かつ第２の弾性部材１４と接触するように配置される。第１の弾性部材１２は、適度な弾性を有する材料、例えば、ゴム等で構成される。第１の弾性部材１２の側面は、第２の筐体１１に接触しても構わない。
【００１６】
第２の弾性部材１４は、振動ドライバ１３の下方部に接触し、第１の筐体１５の開口部より露出するように配置される。第２の弾性部材１４は、適度な弾性を有する材料、例えば、ゴム等で構成される。図４の骨伝導スピーカ３では第２の弾性部材１４の側面が第１の筐体１５に接触しているが、第１の筐体１５との間に隙間があっても構わない。
【００１７】
［１−２．動作］
図５は、図１の骨伝導ヘッドホン装置１の使用状態を示す図である。使用者は、骨伝導スピーカ３が頭部側面に当接するように骨伝導ヘッドホン装置１を装着する。
【００１８】
図６は、骨伝導スピーカ３の動作説明図である。図３において音声信号がコイル２７に伝わると、マグネット２４がウェイト２８及びヨーク２９とともに上下に振動する。ダイアフラム２６は、マグネット２４に対してコイル２７とともに上下に振動する。このように振動ドライバ１３は、入力された音声信号を機械的振動に変換する。第２の弾性部材１４は、振動ドライバ１３の機械的振動を使用者に伝達する。一方、振動ドライバ１３と第１の弾性部材１２とで形成される空間には、振動ドライバ１３の振動による空気振動が発生する。この空気振動は、第１の弾性部材１２により機械的振動に変換され、第２の弾性部材１４に伝達される。第２の弾性部材１４は、第１の弾性部材１２から伝達された機械的振動をも使用者に伝達する。
【００１９】
本開示に係る骨伝導ヘッドホン装置１及び骨伝導スピーカ３の基本構成によれば、振動ドライバ１３の機械的振動が第２の弾性部材１４を介して使用者に伝達されるだけでなく、振動ドライバ１３と第１の弾性部材１２とで形成される空間の空気振動が第１の弾性部材１２により機械的振動に変換され、この機械的振動もまた第２の弾性部材１４を介して使用者に伝達されるので、高い出力振動効率が得られる。
【００２０】
なお、信号線１８の振動による音漏れを防止するため、図４及び図６に示すように、信号線１８を第１の弾性部材１２と第２の弾性部材１４とで挟み込むのがよい。
【００２１】
以下、本開示の眼目である振動周波数特性の調整に関する実施の形態１〜４について説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
［２−１．構成］
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施の形態１に係る骨伝導スピーカ３の２つの内部状態を示す断面図である。実施の形態１では、第２の筐体１１の穴１７を貫通するようにプッシュスイッチ４０が設けられている。プッシュスイッチ４０は、第１の弾性部材１２を変形させることで、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変える。
【００２３】
［２−２．動作］
図７（ａ）では、第１の弾性部材１２がドーム形状をなしており、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積が例えば０．３ｃｍ３である。一方、図７（ｂ）では、第１の弾性部材１２が平面形状をなしており、振動空間の容積が例えば０．１ｃｍ３である。つまり、図７（ａ）よりも図７（ｂ）の方が振動空間の容積が小さい。
【００２４】
図７（ａ）の状態でプッシュスイッチ４０を押すと図７（ｂ）の状態となり、さらにプッシュスイッチ４０を押すとその反動で図７（ｂ）の状態から図７（ａ）の状態に移る。
【００２５】
［２−３．効果等］
図８は、実施の形態１に係る骨伝導スピーカ３の２つの内部状態における出力振動強度の周波数特性をそれぞれ示す図である。図８において、縦軸は出力振動強度（ｄＢ）を、横軸は周波数（Ｈｚ）をそれぞれ示す。
【００２６】
図８の例における共振周波数は、図７（ａ）の状態では約２ｋＨｚ、図７（ｂ）の状態では約３．１ｋＨｚである。つまり、図７（ａ）の状態に比べて図７（ｂ）の状態の方が、共振周波数が高くなっている。このように、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変えることで、骨伝導スピーカ３の振動周波数特性を調整することができる。
【００２７】
例えば、語学学習用途では、人の声がクリアに聞こえる特性が良いため、５００Ｈｚ〜２ｋＨｚが強調される振動周波数特性が好ましい。一方、音楽鑑賞用途では、２００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの広い周波数範囲でフラットな特性が良いため、高域にのびのある振動周波数特性が好ましい。したがって、使用者がプッシュスイッチ４０を操作することにより、語学学習用途では図７（ａ）の内部状態とし、音楽鑑賞用途では図７（ｂ）の内部状態とすればよい。
【００２８】
（実施の形態２）
［３−１．構成］
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施の形態２に係る骨伝導スピーカ３の２つの内部状態を示す断面図である。実施の形態２では、第２の筐体１１の周縁近傍の１箇所を貫通するようにプッシュスイッチ３３が設けられている。プッシュスイッチ３３は、第１の弾性部材１２から離れ、又は第１の弾性部材１２に接触することで、第１の弾性部材１２の振動支点間の距離を変える。
【００２９】
［３−２．動作］
図９（ａ）では、プッシュスイッチ３３がオフ状態であり、プッシュスイッチ３３が第１の弾性部材１２から離れているので、第１の弾性部材１２に沿った振動支点３０ａ，３０ｂ間の距離は長く、例えば２３ｍｍである。一方、図９（ｂ）では、プッシュスイッチ３３がオン状態であり、プッシュスイッチ３３が第１の弾性部材１２に接触することで新たな振動支点３２が形成されるので、第１の弾性部材１２に沿った振動支点３０ａ，３２間の距離は短く、例えば１６ｍｍである。
【００３０】
［３−３．効果等］
図１０は、実施の形態２に係る骨伝導スピーカ３の２つの内部状態における出力振動強度の周波数特性をそれぞれ示す図である。図１０において、縦軸は出力振動強度（ｄＢ）を、横軸は周波数（Ｈｚ）をそれぞれ示す。
【００３１】
図１０の例における共振周波数は、図９（ａ）の状態では約２ｋＨｚ、図９（ｂ）の状態では約３．１ｋＨｚである。つまり、図９（ａ）の状態に比べて図９（ｂ）の状態の方が、共振周波数が高くなっている。このように、第１の弾性部材１２の振動支点間の距離を変えることで、骨伝導スピーカ３の振動周波数特性を調整することができる。
【００３２】
例えば、語学学習用途ではプッシュスイッチ３３をオフにして図９（ａ）の内部状態とし、音楽鑑賞用途ではプッシュスイッチ３３をオンにして図９（ｂ）の内部状態とすればよい。
【００３３】
なお、第１の弾性部材１２に対して複数（例えば４つ）のプッシュスイッチ３３を設けてもよい。
【００３４】
（実施の形態３）
［４−１．構成］
図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、実施の形態３に係る骨伝導スピーカ３の３つの内部状態を示す断面図である。実施の形態３では、第２の筐体１１の周縁近傍の４箇所をそれぞれ貫通するように調整ネジ３１が設けられている。調整ネジ３１は、第１の弾性部材１２から離れ、又は第１の弾性部材１２に接触することで、第１の弾性部材１２の振動支点間の距離を変える。また、調整ネジ３１は、第１の弾性部材１２を変形させることで、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変える。
【００３５】
［４−２．動作］
図１１（ａ）では、調整ネジ３１が第１の弾性部材１２から離れているので、ドーム形状をなす第１の弾性部材１２に沿った振動支点３０ａ，３０ｂ間の距離は長い。一方、調整ネジ３１を少しねじ込んだ図１１（ｂ）では、調整ネジ３１が第１の弾性部材１２に接触することで新たな振動支点３２ａ，３２ｂが形成されるので、第１の弾性部材１２に沿った振動支点３２ａ，３２ｂ間の距離は短い。ただし、図１１（ｂ）では第１の弾性部材１２がドーム形状を保っている。調整ネジ３１を更にねじ込んだ図１１（ｃ）では、第１の弾性部材１２に沿った振動支点３２ａ，３２ｂ間の短い距離を保ったまま、第１の弾性部材１２が平面形状に変形している。
【００３６】
［４−３．効果等］
図８及び図１０から類推されるように、図１１（ａ）の状態に比べて図１１（ｂ）の状態の方が共振周波数が高くなり、かつ図１１（ｂ）の状態に比べて図１１（ｃ）の状態の方が共振周波数が高くなる。このように、第１の弾性部材１２の振動支点間の距離を変えることで、また第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変えることで、骨伝導スピーカ３の振動周波数特性を調整することができる。
【００３７】
例えば、語学学習用途では調整ネジ３１の設定を図１１（ａ）の状態とし、音楽鑑賞用途では調整ネジ３１の設定を図１１（ｂ）又は図１１（ｃ）の状態とすればよい。
【００３８】
（実施の形態４）
［５−１．構成］
図１２は、実施の形態４に係る骨伝導スピーカ３の１つの内部状態を示す断面図である。実施の形態４では、第２の筐体１１の穴１７に移動体４３が挿入され、移動体４３を上下動させるためのモータ４１及びギア４２が第２の筐体１１の内部上方に固定されている。移動体４３は、使用者が何の操作をせずともモータ４１及びギア４２のはたらきにより自動的に上下動し、第１の弾性部材１２に力学的に作用してこれを変形させることで、実施の形態１の場合と同様に第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変える。
【００３９】
つまり、図１２の状態で移動体４３を下方に移動させると第１の弾性部材１２がその反動でドーム形状となり、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積が大きくなる。振動空間が大きくなった状態で移動体４３を再度下方に移動させると、図１２の状態を作り出すことができる。
【００４０】
図１３は、図１２の骨伝導スピーカ３を備えた骨伝導ヘッドホン装置１の回路構成を示すブロック図である。図１３の回路は、ヘッドホン入力５０と、振動ドライバ１３に接続されたヘッドホン用アンプ５１と、音声解析回路５２と、モータ４１に接続されたモータ制御回路５３とを備えている。
【００４１】
［５−２．動作］
音声解析回路５２は、例えば１０ｋＨｚの音声信号成分が閾値未満であれば語学学習用途の内部状態が、１０ｋＨｚの音声信号成分が閾値以上であれば音楽鑑賞用途の内部状態がそれぞれ適していると判定する。モータ制御回路５３は、判定結果に応じて、語学学習用途では振動空間の容積を大きくするように、音楽鑑賞用途では振動空間の容積を小さくするように、それぞれモータ４１を駆動する。つまり、図１３の回路は、ヘッドホン入力５０をもとに音声解析回路５２が入力音声種別を判定し、この判定の結果に適合した振動周波数特性が得られるようにモータ制御回路５３がモータ４１を駆動するのである。
【００４２】
［５−３．効果等］
実施の形態４によれば、骨伝導スピーカ３及び骨伝導ヘッドホン装置１の振動周波数特性を自動的に調整することができる。
【００４３】
なお、骨伝導ヘッドホン装置１がデジタル音声データの入力を受ける場合には、当該データ中に含まれるタイトル情報をもとに入力音声種別を判定するようにしてもよい。
【００４４】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜４を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜４で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００４５】
第１の弾性部材１２及び第２の弾性部材１４はゴムに限定されず、例えば発泡スチロール等でもよい。また、第１の弾性部材１２を熱変形させることで、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変えるようにしてもよい。
【００４６】
また、上記の例では骨伝導スピーカ３及び骨伝導ヘッドホン装置１の振動周波数特性を語学学習用途と音楽鑑賞用途との２つの特性間で切り換えたが、３つ以上の振動周波数特性間で切り換えるようにしてもよい。
【００４７】
また、骨伝導ヘッドホン装置１では、バンド２の両端部にそれぞれ骨伝導スピーカ３を設けたが、一端のみに骨伝導スピーカ３を設けてもよい。一端のみに設ける場合は、他端側に骨伝導スピーカ３に代えてパッドを設けるなどすればよい。また、バンド２を使用者の頭部に巻き掛ける形状にして構成してもよい。また、バンド２を使用せず、耳掛けタイプ等のヘッドホン装置として構成してもよい。
【００４８】
また、振動ドライバ１３は、電磁型を用いたが、動電型、静電型、圧電型等の様々なものを用いることができる。
【００４９】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。
【００５０】
したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００５１】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本開示は、振動周波数特性を調整することができる骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置に適用可能である。具体的には、音楽再生を行う携帯電話機、スマートフォン等に、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  骨伝導ヘッドホン装置
２  バンド
３  骨伝導スピーカ
１１  第２の筐体
１２  第１の弾性部材
１３  振動ドライバ
１４  第２の弾性部材
１５  第１の筐体
１７  穴
１８  信号線
２２  ハウジング
２４  マグネット
２５  スプリング
２６  ダイアフラム
２７  コイル
２８  ウェイト
２９  ヨーク
３０ａ，３０ｂ  振動支点
３２，３２ａ，３２ｂ  振動支点
３１  調整ネジ
３３，４０  プッシュスイッチ
４１  モータ
４２  ギア
４３  移動体
５０  ヘッドホン入力
５１  ヘッドホン用アンプ
５２  音声解析回路
５３  モータ制御回路
【図１】
2015040832.tif 000003
【図３】
2015040832.tif 000004
【図４】
2015040832.tif 000005
【図５】
2015040832.tif 000006
【図６】
2015040832.tif 000007
【図７】
2015040832.tif 000008
【図８】
2015040832.tif 000009
【図９】
2015040832.tif 000010
【図１０】
2015040832.tif 000011
【図１１】
2015040832.tif 000012
【図１２】
2015040832.tif 000013
【図１３】
2015040832.tif 000014
【図２】
2015040832.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月17日(2015.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、使用者の頭部側面に当接して機械的振動を頭蓋骨に伝える主振動出力部に加えて、使用者の耳珠に当接して機械的振動を耳珠の軟骨に伝える補助振動出力部を備えた骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置を開示する。使用者は、耳を塞ぐことなく、低音域に厚みのある音感を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３０３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、振動周波数特性を調整することができる骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置は、音声信号から機械的振動と空気振動とを発生する振動ドライバと、振動ドライバの一部を覆うことで空間を形成すると共に、振動ドライバから前記空間に放出された空気振動を機械的振動に変換する第１の弾性部材と、振動ドライバに接触して配置され、振動ドライバから発生した機械的振動と、第１の弾性部材から伝達された機械的振動とを使用者に伝達する第２の弾性部材と、第１の弾性部材に作用して、前記空間の容積と、第１の弾性部材の振動支点間の距離とのうち少なくとも一方を調整する調整手段とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示における骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置は、第１の弾性部材で振動ドライバの一部を覆うことで形成された空間の容積と、第１の弾性部材の振動支点間の距離とのうち少なくとも一方を変えることで、振動周波数特性を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示に係る骨伝導ヘッドホン装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】図１中の骨伝導スピーカの内部構成を示す分解斜視図である。
【図３】図２中の振動ドライバの詳細構成を示す拡大断面図である。
【図４】図１中の骨伝導スピーカの内部構成を示す断面図である。
【図５】図１の骨伝導ヘッドホン装置の使用状態を示す図である。
【図６】骨伝導スピーカの動作説明図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る骨伝導スピーカの２つの内部状態を示す断面図である。
【図８】実施の形態１に係る骨伝導スピーカの２つの内部状態における出力振動強度の周波数特性をそれぞれ示す図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２に係る骨伝導スピーカの２つの内部状態を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る骨伝導スピーカの２つの内部状態における出力振動強度の周波数特性をそれぞれ示す図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、実施の形態３に係る骨伝導スピーカの３つの内部状態を示す断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る骨伝導スピーカの１つの内部状態を示す断面図である。
【図１３】図１２の骨伝導スピーカを備えた骨伝導ヘッドホン装置の回路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】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１０】
（基本構成）
まず、図１〜図６を用いて、本開示に係る骨伝導ヘッドホン装置及び骨伝導スピーカの基本構成を説明する。
【００１１】
［１−１．構成］
［１−１−１．骨伝導ヘッドホン装置の構成］
図１は、本開示に係る骨伝導ヘッドホン装置の基本構成を示す斜視図である。図１の骨伝導ヘッドホン装置１は、バンド２と、バンド２の両端部にそれぞれ配置された骨伝導スピーカ３とで構成されている。バンド２は、使用者の後頭部又は首部に巻き掛け状に装着される適度な弾性を有する材料、例えばポリプロピレン等の合成樹脂や、アルミニウム、ステンレス等の金属により略Ｕ字形状に構成されている。
【００１２】
［１−１−２．骨伝導スピーカの構成］
図２は、図１中の骨伝導スピーカ３の内部構成を示す分解斜視図である。骨伝導スピーカ３は、振動ドライバ１３を第１の弾性部材１２と第２の弾性部材１４とで覆い、これを第１の筐体１５に入れて、不図示の信号線が通る穴１７を持つ第２の筐体１１で蓋をしたものである。図１に示すように、第２の弾性部材１４は、第１の筐体１５の開口部より露出し、使用者の頭部側面に当接できるようになっている。
【００１３】
図３は、図２中の振動ドライバ１３の詳細構成を示す拡大断面図である。振動ドライバ１３は、音声信号を機械的振動に変換する電磁型の振動ドライバであって、不図示の信号線を介して伝送される音声信号が伝わるコイル２７と、コイル２７による磁界変動に応じて上下に振動するマグネット２４と、マグネット２４に重量を付加するウェイト２８と、ウェイト２８に結合されたヨーク２９と、ヨーク２９を介してマグネット２４及びウェイト２８を保持するスプリング２５と、マグネット２４に対するコイル２７の磁気的作用によりコイル２７とともに上下に振動するダイアフラム２６と、マグネット２４、スプリング２５、ダイアフラム２６、コイル２７、ウェイト２８及びヨーク２９を収容し、スプリング２５を介してマグネット２４の機械的振動を外部に伝達するハウジング２２とを備えている。ウェイト２８及びヨーク２９は、マグネット２４と同様に、例えば電磁軟鉄で構成されている。
【００１４】
図４は、図１中の骨伝導スピーカ３の内部構成を示す断面図である。第１の筐体１５と第２の筐体１１とは、例えば、合成樹脂等で構成されている。第２の筐体１１には、バンド２の内部に配置されている２本の信号線１８を第２の筐体１１内に引き込むための穴１７が形成されている。信号線１８は、振動ドライバ１３に接続されている。
【００１５】
第１の弾性部材１２は、振動ドライバ１３の片面を覆うことで空間を形成し、かつ第２の弾性部材１４と接触するように配置される。第１の弾性部材１２は、適度な弾性を有する材料、例えば、ゴム等で構成される。第１の弾性部材１２の側面は、第２の筐体１１に接触しても構わない。
【００１６】
第２の弾性部材１４は、振動ドライバ１３の下方部に接触し、第１の筐体１５の開口部より露出するように配置される。第２の弾性部材１４は、適度な弾性を有する材料、例えば、ゴム等で構成される。図４の骨伝導スピーカ３では第２の弾性部材１４の側面が第１の筐体１５に接触しているが、第１の筐体１５との間に隙間があっても構わない。
【００１７】
［１−２．動作］
図５は、図１の骨伝導ヘッドホン装置１の使用状態を示す図である。使用者は、骨伝導スピーカ３が頭部側面に当接するように骨伝導ヘッドホン装置１を装着する。
【００１８】
図６は、骨伝導スピーカ３の動作説明図である。図３において音声信号がコイル２７に伝わると、マグネット２４がウェイト２８及びヨーク２９とともに上下に振動する。ダイアフラム２６は、マグネット２４に対してコイル２７とともに上下に振動する。このように振動ドライバ１３は、入力された音声信号を機械的振動に変換する。第２の弾性部材１４は、振動ドライバ１３の機械的振動を使用者に伝達する。一方、振動ドライバ１３と第１の弾性部材１２とで形成される空間には、振動ドライバ１３の振動による空気振動が発生する。この空気振動は、第１の弾性部材１２により機械的振動に変換され、第２の弾性部材１４に伝達される。第２の弾性部材１４は、第１の弾性部材１２から伝達された機械的振動をも使用者に伝達する。
【００１９】
本開示に係る骨伝導ヘッドホン装置１及び骨伝導スピーカ３の基本構成によれば、振動ドライバ１３の機械的振動が第２の弾性部材１４を介して使用者に伝達されるだけでなく、振動ドライバ１３と第１の弾性部材１２とで形成される空間の空気振動が第１の弾性部材１２により機械的振動に変換され、この機械的振動もまた第２の弾性部材１４を介して使用者に伝達されるので、高い出力振動効率が得られる。
【００２０】
なお、信号線１８の振動による音漏れを防止するため、図４及び図６に示すように、信号線１８を第１の弾性部材１２と第２の弾性部材１４とで挟み込むのがよい。
【００２１】
以下、本開示の眼目である振動周波数特性の調整に関する実施の形態１〜４について説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
［２−１．構成］
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施の形態１に係る骨伝導スピーカ３の２つの内部状態を示す断面図である。実施の形態１では、第２の筐体１１の穴１７を貫通するようにプッシュスイッチ４０が設けられている。プッシュスイッチ４０は、第１の弾性部材１２を変形させることで、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変える。
【００２３】
［２−２．動作］
図７（ａ）では、第１の弾性部材１２がドーム形状をなしており、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積が例えば０．３ｃｍ３である。一方、図７（ｂ）では、第１の弾性部材１２が平面形状をなしており、振動空間の容積が例えば０．１ｃｍ３である。つまり、図７（ａ）よりも図７（ｂ）の方が振動空間の容積が小さい。
【００２４】
図７（ａ）の状態でプッシュスイッチ４０を押すと図７（ｂ）の状態となり、さらにプッシュスイッチ４０を押すとその反動で図７（ｂ）の状態から図７（ａ）の状態に移る。
【００２５】
［２−３．効果等］
図８は、実施の形態１に係る骨伝導スピーカ３の２つの内部状態における出力振動強度の周波数特性をそれぞれ示す図である。図８において、縦軸は出力振動強度（ｄＢ）を、横軸は周波数（Ｈｚ）をそれぞれ示す。
【００２６】
図８の例における共振周波数は、図７（ａ）の状態では約２ｋＨｚ、図７（ｂ）の状態では約３．１ｋＨｚである。つまり、図７（ａ）の状態に比べて図７（ｂ）の状態の方が、共振周波数が高くなっている。このように、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変えることで、骨伝導スピーカ３の振動周波数特性を調整することができる。
【００２７】
例えば、語学学習用途では、人の声がクリアに聞こえる特性が良いため、５００Ｈｚ〜２ｋＨｚが強調される振動周波数特性が好ましい。一方、音楽鑑賞用途では、２００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの広い周波数範囲でフラットな特性が良いため、高域にのびのある振動周波数特性が好ましい。したがって、使用者がプッシュスイッチ４０を操作することにより、語学学習用途では図７（ａ）の内部状態とし、音楽鑑賞用途では図７（ｂ）の内部状態とすればよい。
【００２８】
（実施の形態２）
［３−１．構成］
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施の形態２に係る骨伝導スピーカ３の２つの内部状態を示す断面図である。実施の形態２では、第２の筐体１１の周縁近傍の１箇所を貫通するようにプッシュスイッチ３３が設けられている。プッシュスイッチ３３は、第１の弾性部材１２から離れ、又は第１の弾性部材１２に接触することで、第１の弾性部材１２の振動支点間の距離を変える。
【００２９】
［３−２．動作］
図９（ａ）では、プッシュスイッチ３３がオフ状態であり、プッシュスイッチ３３が第１の弾性部材１２から離れているので、第１の弾性部材１２に沿った振動支点３０ａ，３０ｂ間の距離は長く、例えば２３ｍｍである。一方、図９（ｂ）では、プッシュスイッチ３３がオン状態であり、プッシュスイッチ３３が第１の弾性部材１２に接触することで新たな振動支点３２が形成されるので、第１の弾性部材１２に沿った振動支点３０ａ，３２間の距離は短く、例えば１６ｍｍである。
【００３０】
［３−３．効果等］
図１０は、実施の形態２に係る骨伝導スピーカ３の２つの内部状態における出力振動強度の周波数特性をそれぞれ示す図である。図１０において、縦軸は出力振動強度（ｄＢ）を、横軸は周波数（Ｈｚ）をそれぞれ示す。
【００３１】
図１０の例における共振周波数は、図９（ａ）の状態では約２ｋＨｚ、図９（ｂ）の状態では約３．１ｋＨｚである。つまり、図９（ａ）の状態に比べて図９（ｂ）の状態の方が、共振周波数が高くなっている。このように、第１の弾性部材１２の振動支点間の距離を変えることで、骨伝導スピーカ３の振動周波数特性を調整することができる。
【００３２】
例えば、語学学習用途ではプッシュスイッチ３３をオフにして図９（ａ）の内部状態とし、音楽鑑賞用途ではプッシュスイッチ３３をオンにして図９（ｂ）の内部状態とすればよい。
【００３３】
なお、第１の弾性部材１２に対して複数（例えば４つ）のプッシュスイッチ３３を設けてもよい。
【００３４】
（実施の形態３）
［４−１．構成］
図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、実施の形態３に係る骨伝導スピーカ３の３つの内部状態を示す断面図である。実施の形態３では、第２の筐体１１の周縁近傍の４箇所をそれぞれ貫通するように調整ネジ３１が設けられている。調整ネジ３１は、第１の弾性部材１２から離れ、又は第１の弾性部材１２に接触することで、第１の弾性部材１２の振動支点間の距離を変える。また、調整ネジ３１は、第１の弾性部材１２を変形させることで、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変える。
【００３５】
［４−２．動作］
図１１（ａ）では、調整ネジ３１が第１の弾性部材１２から離れているので、ドーム形状をなす第１の弾性部材１２に沿った振動支点３０ａ，３０ｂ間の距離は長い。一方、調整ネジ３１を少しねじ込んだ図１１（ｂ）では、調整ネジ３１が第１の弾性部材１２に接触することで新たな振動支点３２ａ，３２ｂが形成されるので、第１の弾性部材１２に沿った振動支点３２ａ，３２ｂ間の距離は短い。ただし、図１１（ｂ）では第１の弾性部材１２がドーム形状を保っている。調整ネジ３１を更にねじ込んだ図１１（ｃ）では、第１の弾性部材１２に沿った振動支点３２ａ，３２ｂ間の短い距離を保ったまま、第１の弾性部材１２が平面形状に変形している。
【００３６】
［４−３．効果等］
図８及び図１０から類推されるように、図１１（ａ）の状態に比べて図１１（ｂ）の状態の方が共振周波数が高くなり、かつ図１１（ｂ）の状態に比べて図１１（ｃ）の状態の方が共振周波数が高くなる。このように、第１の弾性部材１２の振動支点間の距離を変えることで、また第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変えることで、骨伝導スピーカ３の振動周波数特性を調整することができる。
【００３７】
例えば、語学学習用途では調整ネジ３１の設定を図１１（ａ）の状態とし、音楽鑑賞用途では調整ネジ３１の設定を図１１（ｂ）又は図１１（ｃ）の状態とすればよい。
【００３８】
（実施の形態４）
［５−１．構成］
図１２は、実施の形態４に係る骨伝導スピーカ３の１つの内部状態を示す断面図である。実施の形態４では、第２の筐体１１の穴１７に移動体４３が挿入され、移動体４３を上下動させるためのモータ４１及びギア４２が第２の筐体１１の内部上方に固定されている。移動体４３は、使用者が何の操作をせずともモータ４１及びギア４２のはたらきにより自動的に上下動し、第１の弾性部材１２に力学的に作用してこれを変形させることで、実施の形態１の場合と同様に第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変える。
【００３９】
つまり、図１２の状態で移動体４３を下方に移動させると第１の弾性部材１２がその反動でドーム形状となり、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積が大きくなる。振動空間が大きくなった状態で移動体４３を再度下方に移動させると、図１２の状態を作り出すことができる。
【００４０】
図１３は、図１２の骨伝導スピーカ３を備えた骨伝導ヘッドホン装置１の回路構成を示すブロック図である。図１３の回路は、ヘッドホン入力５０と、振動ドライバ１３に接続されたヘッドホン用アンプ５１と、音声解析回路５２と、モータ４１に接続されたモータ制御回路５３とを備えている。
【００４１】
［５−２．動作］
音声解析回路５２は、例えば１０ｋＨｚの音声信号成分が閾値未満であれば語学学習用途の内部状態が、１０ｋＨｚの音声信号成分が閾値以上であれば音楽鑑賞用途の内部状態がそれぞれ適していると判定する。モータ制御回路５３は、判定結果に応じて、語学学習用途では振動空間の容積を大きくするように、音楽鑑賞用途では振動空間の容積を小さくするように、それぞれモータ４１を駆動する。つまり、図１３の回路は、ヘッドホン入力５０をもとに音声解析回路５２が入力音声種別を判定し、この判定の結果に適合した振動周波数特性が得られるようにモータ制御回路５３がモータ４１を駆動するのである。
【００４２】
［５−３．効果等］
実施の形態４によれば、骨伝導スピーカ３及び骨伝導ヘッドホン装置１の振動周波数特性を自動的に調整することができる。
【００４３】
なお、骨伝導ヘッドホン装置１がデジタル音声データの入力を受ける場合には、当該データ中に含まれるタイトル情報をもとに入力音声種別を判定するようにしてもよい。
【００４４】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜４を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜４で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００４５】
第１の弾性部材１２及び第２の弾性部材１４はゴムに限定されず、例えば発泡スチロール等でもよい。また、第１の弾性部材１２を熱変形させることで、第１の弾性部材１２と振動ドライバ１３との間の振動空間の容積を変えるようにしてもよい。
【００４６】
また、上記の例では骨伝導スピーカ３及び骨伝導ヘッドホン装置１の振動周波数特性を語学学習用途と音楽鑑賞用途との２つの特性間で切り換えたが、３つ以上の振動周波数特性間で切り換えるようにしてもよい。
【００４７】
また、骨伝導ヘッドホン装置１では、バンド２の両端部にそれぞれ骨伝導スピーカ３を設けたが、一端のみに骨伝導スピーカ３を設けてもよい。一端のみに設ける場合は、他端側に骨伝導スピーカ３に代えてパッドを設けるなどすればよい。また、バンド２を使用者の頭部に巻き掛ける形状にして構成してもよい。また、バンド２を使用せず、耳掛けタイプ等のヘッドホン装置として構成してもよい。
【００４８】
また、振動ドライバ１３は、電磁型を用いたが、動電型、静電型、圧電型等の様々なものを用いることができる。
【００４９】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。
【００５０】
したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００５１】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本開示は、振動周波数特性を調整することができる骨伝導スピーカ及び骨伝導ヘッドホン装置に適用可能である。具体的には、音楽再生を行う携帯電話機、スマートフォン等に、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  骨伝導ヘッドホン装置
２  バンド
３  骨伝導スピーカ
１１  第２の筐体
１２  第１の弾性部材
１３  振動ドライバ
１４  第２の弾性部材
１５  第１の筐体
１７  穴
１８  信号線
２２  ハウジング
２４  マグネット
２５  スプリング
２６  ダイアフラム
２７  コイル
２８  ウェイト
２９  ヨーク
３０ａ，３０ｂ  振動支点
３２，３２ａ，３２ｂ  振動支点
３１  調整ネジ
３３，４０  プッシュスイッチ
４１  モータ
４２  ギア
４３  移動体
５０  ヘッドホン入力
５１  ヘッドホン用アンプ
５２  音声解析回路
５３  モータ制御回路
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号から機械的振動と空気振動とを発生する振動ドライバと、
前記振動ドライバの一部を覆うことで空間を形成すると共に、前記振動ドライバから前記空間に放出された空気振動を機械的振動に変換する第１の弾性部材と、
前記振動ドライバに接触して配置され、前記振動ドライバから発生した機械的振動と、前記第１の弾性部材から伝達された機械的振動とを使用者に伝達する第２の弾性部材と、
前記第１の弾性部材に作用して、前記空間の容積と、前記第１の弾性部材の振動支点間の距離とのうち少なくとも一方を調整する調整手段とを備えた骨伝導スピーカ。
【請求項２】
請求項１に記載の骨伝導スピーカにおいて、
前記振動ドライバは、
前記音声信号が伝わるコイルと、
前記コイルに応動して前記機械的振動を発生するマグネットと、
前記マグネットに応動して前記コイルとともに振動することにより前記空気振動を発生するダイアフラムとを有する骨伝導スピーカ。
【請求項３】
請求項１に記載の骨伝導スピーカにおいて、
前記第１の弾性部材は、前記第２の弾性部材に接触して配置され、
前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材とは、前記振動ドライバを囲うように配置された骨伝導スピーカ。
【請求項４】
バンドと、
前記バンドの少なくとも一方の端部に設けられた請求項１に記載の骨伝導スピーカとを備えた骨伝導ヘッドホン装置。
【請求項５】
請求項４に記載の骨伝導ヘッドホン装置において、
ヘッドホン入力をもとに入力音声種別を判定し、この判定の結果に適合した振動周波数特性が得られるように前記調整手段を駆動する手段を更に備えた骨伝導ヘッドホン装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015040832.tif 000016
【図３】
2015040832.tif 000017
【図４】
2015040832.tif 000018
【図５】
2015040832.tif 000019
【図６】
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【図７】
2015040832.tif 000021
【図８】
2015040832.tif 000022
【図９】
2015040832.tif 000023
【図１０】
2015040832.tif 000024
【図１１】
2015040832.tif 000025
【図１２】
2015040832.tif 000026
【図１３】
2015040832.tif 000027
【図２】
2015040832.tif 000028
【国際調査報告】
2015040832.tif 000029
2015040832.tif 000030
2015040832.tif 000031
2015040832.tif 000032