(57)【要約】  ハウジング（１０）と、該ハウジング（１０）に取り付けられる圧電変換器（１２）とを備え、変換器はユーザの耳介に隣接して配置されたとき耳介に振動を励起して該耳介が変換器からの音響信号をユーザの内耳に伝達するようになっているオーディオ装置であり、この装置は、変換器（１２）を単純支持に近い状態でハウジングに結合する結合器（１４）を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに取り付けられる圧電変換器とを備え、前記変換器は、ユーザの耳介に隣接して配置されたとき、耳介に振動を励起して該耳介が変換器からの音響信号をユーザの内耳に伝達するようになっている、オーディオ装置であって、前記変換器を、単純支持に近い状態で前記ハウジングに結合する結合器を備えることを特徴とするオーディオ装置。
【請求項２】
前記変換器が分布モード変換器であ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】
前記変換器が矩形であり、前記結合器が、前記変換器の対向端に隣接して取り付けられる２つのブロックを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のオーディオ装置。
【請求項４】
前記ブロックがポリマー又はセル状発泡体製であ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】
前記ハウジングが、前記変換器とユーザの耳介との間の境界を形成する弾性層を備えることを特徴とする前記請求項の何れかに記載のオーディオ装置。
【請求項６】
前記弾性層及び前記変換器の機械的特性が、前記変換器と前記耳介との間の接触力を最適にするように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のオーディオ装置。
【請求項７】
前記弾性層及び前記変換器の機械的特性が、前記変換器の周波数帯域を最適にするように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のオーディオ装置。
【請求項８】
前記結合器が、導電性材料からできていることを特徴とする前記請求項の何れかに記載のオーディオ装置。
【請求項９】
前記変換器が中央ベーンを備え、該中央ベーンが、２つの圧電素子の間にサンドイッチされて前記圧電素子の端部を超えて延びており、導電性結合器が、前記中央ベーンの前記圧電素子を超えて延びる部分に結合されていることを特徴とする請求項８に記載のオーディオ装置。
【請求項１０】
前記ハウジングが眼鏡類に取り付け可能であることを特徴とする前記請求項の何れかに記載のオーディオ装置。
【請求項１１】
ハウジングと、該ハウジングに取り付けられる圧電変換器とを備え、前記変換器はユーザの耳介に隣接して配置されたとき、耳介に振動を励起して該耳介が変換器からの音響信号をユーザの内耳に伝達するようになっている、オーディオ装置であって、前記変換器を前記ハウジングに結合する導電性結合器を備えることを特徴とするオーディオ装置。
【請求項１２】
前記結合器が、前記変換器に対し単純支持を近似する支持を与えるものであることを特徴とする請求項１１に記載のオーディオ装置。
【請求項１３】
前記請求項の何れかに記載のオーディオ装置を組み込んだ眼鏡類。
【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、詳細には個人用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可能なイヤホン、又はヘッドバンドに取り付けられユーザの耳に対向して又は耳を覆って配置されるようなった小型ラウドスピーカを備えるヘッドフォンを設けることが知られている。このような音源は、外耳道を通る空気圧力波を利用して、鼓膜を通して音をユーザの内耳に伝達する。
【０００３】
典型的な従来式のイヤホンは、プラスチックハウジングに取り付けられた可動コイル式変換器を使用する。可動コイルは、外耳道の入口に適合するよう設計された軽量ダイアフラムに結合される。可動コイル及びダイアフラムは軽量であり、外耳道の他端に位置する鼓膜に密に音響結合される。可動コイル式変換器においては、鼓膜及び外耳道の音響インピーダンスは比較的小さい。密な結合手段と関連するこの小さなインピーダンスにより、可動コイル式変換器の運動要求量は比較的小さい。
【０００４】
可動コイル式変換器は磁気回路を必要とするが、典型的に、磁気回路は、コイルを動かすための磁力線を発生する鋼製又は鉄製の磁極片等の金属部品を含む。これらの部品は比較的大きな慣性質量を有するが、これは運動要求量が小さい手段と結合するので、比較的小さな振動がハウジングに入力する。
【０００５】
ヘッドフォン及びイヤホンの両者には問題点がある。例えば、これらは、会話等の通常の聴覚処理の妨げになったり、ユーザが警告音等の有用又は重要な外部音響情報を聞くことを妨げたりすることがある。更に、これらは、一般的には不快感を与え、伝達される音量が非常に大きい場合は聴覚に対する過負荷及び損傷をもたらすこともある。外耳道に適合するイヤホンにも衛生上の問題がある。
【０００６】
ユーザの内耳に音を伝達する他の方法は、例えば特定の補聴器のように骨伝導を利用する方法である。この場合、変換器は、ユーザの乳様突起に取り付けられ、ユーザの頭蓋骨に機械的に音響結合するようになっている。変換器からの音は頭蓋骨を通って蝸牛又は内耳に直接伝達される。この音伝達経路には鼓膜は含まれない。変換器を耳の裏側に配置すると良好な機械的音響結合がもたらされる。それでも、やはり良好な結果を得るためには、一般に非常に高い出力及び作動力が必要とされる。
【０００７】
問題点の１つは、変換器の位置での頭蓋骨の機械的インピーダンスが周波数の複雑な関数である点である。更に、装置が技術に良好に適合する必要がある。つまり、変換器の設計及び必須の電気的等化手段の設計は、高価で困難な場合もある。
【０００８】
他の解決方法は、特開昭５６−０８９２００（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及びＷＯ０５−０２５２６７に提示されている。各出願において、変換器は、特にユーザの耳たぶの裏側の耳介に直接結合され、その場所で振動を励起してユーザの内耳に音響信号を伝達するようになっている。ＷＯ０２／３０１５１及びＷＯ０５−０２５２６７には、特別に設計されたフック及びクリップを含むユーザの耳介に変換器を取り付ける種々の方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５６−０８９２００
【特許文献２】ＷＯ０１／８７００７
【特許文献３】ＷＯ０２／３０１５１
【特許文献４】ＷＯ０５−０２５２６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、耳介に音響結合するように使用される装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、ハウジングと、該ハウジングに取り付けられる圧電変換器とを備え、変換器はユーザの耳介に隣接しており、変換器は耳介に振動を励起して該耳介が変換器からの音響信号をユーザの内耳に伝達するようになっているオーディオ装置であって、変換器を単純支持に近い状態でハウジングに結合する結合器を備えるオーディオ装置が提供される。
【００１２】
圧電変換器は、３つの識別可能な境界条件、つまり、自由な状態、クランプ（又は固定）された状態、及び単純支持（又はピン止め）された状態とすることができる。ビームの挙動は各々の状態で全く異なる。スタブに固定すると、つまり結合器がその場所でクランプ状態になると、撓み（変位）及び回転の全ての運動が制限される。自由な状態の場合には両方の運動が可能になる。
【００１３】
単純支持の場合、いずれの軸についても変位は阻止されるが、回転は可能である。つまり、「単純支持」は、圧電変換器の共鳴プレート又はビームの境界条件を定義する音響工学の技術用語として理解すべきである。変換器の共鳴プレートは、支持部材の周りを回転運動はできるが、並進運動はできないように支持部材に対して支持される。つまり、単純支持は、共鳴プレートがその端部でクランプされるか、又は共鳴プレートがその端部で自由であるかで他の境界条件とは区別される。
【００１４】
変換器は、分布モード変換器（例えば、ＷＯ０１／５４４５０に教示されたもの）とすることができる。分布モードビーム変換器の端部を単純支持すると、ビームの剛性を高めることが期待できるので、基本周波数が高くなる。当業者であれば、基本周波数が高くなった結果として低い周波数での性能が悪化することを予測できるはずである。しかしながら、驚くことに、ビーム変換器の端部を単純支持すると、低い周波数での性能が非常に改善されるが、中高の周波数帯域において送出されるパワーは全体的に減少する。また、ハウジング上で変換器を単純支持すると、オーディオ装置はインピーダンスに対してより強固になる。
【００１５】
一般に、圧電変換器は、軽量、小型で高効率である。変換器は、圧電セラミックスが積層された２つのビームを有するビーム式デバイスとすることができる。このような材料は、形状が変化して変換器のビーム内に撓み共鳴が生じ、モーダル励起力が発生するようになっている。２つのビームは、セラミックビームの端部を超えて延びる中央ベーンによって２つに分けることができる。
【００１６】
結合器の材料パラメータ（例えば、密度、損失、弾性、ダンピング、及び剪断）は、単純支持、つまり回転運動は許すが並進運動は許さないように選択されることが好ましい。結合器は、回転運動を許すように適度に低い剛性率を有しているが、並進運度を防止するように高い体積弾性率を有している。何らかの減衰手段も有用である。
【００１７】
ブロックは、材料の高い圧縮剛性にもかかわらず剪断によって回転運動を許すように、エラストマー又はゴム製とすることができる。結合器は不飽和ゴム等のエラストマー製とすることができる。これは硫黄加硫によって硬化させることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）、ブチルゴム（イソブチレン及びイソプレンの共重合体、ＨＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（塩素化イソブテン・イソプレンゴム（ＣＩＩＲ）、臭素化イソブテン・イソプレンゴム（ＢＩＩＲ））、ポリブタジエン（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ポリスチレン及びポリブタジエンの共重合体、ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ポリブタジエン及びアクリロニトリルの共重合体、ＮＢＲ）（ブナＮゴム、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、Ｔｈｅｒｂａｎ（登録商標）、及びＺｅｔｐｏｌ（登録商標）と呼ばれる場合もある）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ポリクロロプレン、ネオプレン、バイプレン等である。もしくは、エラストマーは、硫黄加硫によって硬化させることができない飽和ゴムとすることができ、例えば、ＥＰＭ（エチレン・プロピレン・ゴム、ポリエチレン及びポリプロピレンの共重合）、及びＥＰＤＭゴム（エチレン・プロピレン・ジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びジエン成分の三元重合体）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、ポリアクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＢＲ）、シリコーンゴム（ＳＩ、Ｑ、ＶＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）、フルオロエラストマー（ＦＫＭ、ＦＰＭ）Ｖｉｔｏｎ（登録商標）、Ｔｅｃｎｏｆｌｏｎ（登録商標）、Ｆｌｕｏｒｅｌ（登録商標）、及びＤａｉ−Ｅｌ（登録商標）、ペルフルオロエラストマー（ＦＦＫＭ）Ｋａｌｒｅｚ（登録商標）、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）、テトラフルオロエチレン／プロピレンゴム（ＦＥＰＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、（Ｈｙｐａｌｏｎ（登録商標））、及びエチレン酢酸ビニール（ＥＶＡ）である。他の適切なエラストマーとしては、Ｈｙｔｒｅｌ（登録商標）等の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）ＴＰＶ等の熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）、ウレタンゴム、レジリン、エラスチン、及び多硫化ゴムを挙げることができる。
【００１８】
エラストマーは、ポリマー又はセル状発泡体、例えば、Ｐｏｒｏｎ（登録商標）として販売されている発泡体とすることができる。このエラストマーの発泡体は、可撓性、高密度、微小細胞の生成物であり、優れた耐圧縮永久ひずみ（崩壊）を維持し、高い弾力性、良好な振動減衰性、及び衝撃吸収性を示す。
【００１９】
材料は適切な単純支持をもたらす並進剛性ｋｚ及び／又は回転剛性ｋｒとなるように選択できる。適切な剛性の範囲は、適切な方程式を検討することで導き出すことができる。
例えば、一端が所定の回転弾性（ｋｒ）で、他端が所定の並進弾性（ｋｚ）で支持される圧電ビーム式の変換器に関して、ビームの最低モードは並進剛性及び回転剛性の値に応じて変化する。ｋｚ＝０は自由端、ｋｚ＝無限大は支持端、及びｋｒ＝０は支持端、ｋｒ＝無限大はクランプ端である。単純支持の近似値は、最大ｋｒを０と無限大との間の中間に選択し、最小ｋｚを０と無限大との間の中間に選択することによって得ることができる。
【００２０】
これによって、
ｋｚ＞約３ＥＩ／Ｌ3
ｋｒ＜約３ＥＩ／Ｌ
となり、ここで、
Ｅ＝ヤング率
Ｉ＝慣性面積モーメント（１／１２×厚さ3×幅）
Ｌ＝長さ
である。
剛性率Ｇは、
Ｇ＝Ｅ／２／（１＋ｎｕ）〜３／８×Ｅ
で求めることができる。
【００２１】
厚さ１ｍｍ、長さ２５ｍｍで、約６４Ｇｐａのヤング率の圧電ビームを有する変換器に関して、ｋｚは、剛性率が２２０ｋＰａの最小値となるように定め、ｋｒは、剛性率が３２ＭＰａの最大値となるように定める。従って、ヤング率は５００ｋＰａと８３ＭＰａとの間、剛性率は２００ｋＰａと３２ＭＰａとの間にあることが好ましい。
【００２２】
変換器は矩形とすることができ、結合器は変換器の対向する各端部と係合する部分を有することができる。変換器は全体的に円盤形とすることができ、結合器は変換器の一部又は全部に沿って延びることができる。もしくは、結合器は外周部の少なくとも３つの位置に配置することができ、この位置は外周部に沿って等間隔とすることができる。変換器は三角形とすることができ、結合器は三角形の各頂点に配置することができる。変換器は台形又は超楕円とすることができる。変換器は板状とすることができ、平面又は平面以外の曲面とすることもできる。
【００２３】
ハウジングは、変換器とユーザの耳介との間の境界面を形成する弾性層を備えることができる。弾性層は、シリコーンエラストマー等の軟質無孔材料から作ることができる。弾性層は、ビニル又はニトリル又は他の合成ゴム等の有孔の発泡状コアとして弾力性を与えることができる。弾性層の目的は、駆動される耳介領域に対して、衛生的で非アレルギー性のクッション性のある接触面をもたらすことにある。
【００２４】
変換器及び／又は弾性層の機械的特性、特に適切な機械的インピーダンス及び／又はモード特性は、典型的な耳介に適合するように選択することができる。もしくは、機械的特性は、用途に適するように選択することができる。例えば、適合する変換器が非常に薄く耐久性がない場合には、変換器の機械的インピーダンスを高くして耐久性を高めることができる。
【００２５】
変換器及び／又は弾性層の機械的特性は、変換器と耳介との間の接触力を最適にするように、及び／又は変換器の周波数帯域を最適にするように適合させることができる。変換器の機械的特性は、取り付け場所、付加質量、圧電層の数を含むことができる。変換器を中心からはずして取り付けることができ、耳介に対して良好な接触をもたらすようにねじり力を利用できる。例えば圧電素子の端部に質量を付加して低周波数帯域を改善することができる。変換器は圧電材料を多層としたものとして、電圧感度を高めること及び増幅器が必要とする電圧を低くすることができる。圧電材料又は各層の圧電材料は平板とすることができる。
【００２６】
圧電変換器に対する電気的接続は一般的に問題をはらんでいる。例えば、一般に脆弱なワイヤが圧電ビームに半田付けされる。本発明の別の態様によれば、結合器は導電性材料から作ることができるので、変換器と音源との間のより堅牢な電気的接続を実現することができる。２つの圧電素子の間にサンドイッチされた中央ベーンを備える圧電変換器に関して、中央ベーンは、圧電素子の端部を超えて延びることができ、中央ベーンに対して導電性結合器を結合することができる。このような電気的接続は、高インピーダンスの圧電変換器のための非常に低い抵抗接続を提供する必要性を取り除く。
【００２７】
変換器のハウジングは眼鏡類に取り付けることができる。眼鏡類としては、ゴーグル、眼鏡、グラス、及びサングラスの全ての形態を挙げることができる。耳介はユーザの外耳全体である。変換器は、ユーザの耳甲介に隣接するユーザの耳介の裏面に結合することができる。
【００２８】
ハウジングは、バネ式クリップ又はアイレット式ファスナによって、一対の眼鏡のアーム又は一対のゴーグルのバンドに取り付けることができる。ハウジングは、アーム上をスライドする弾性スリーブの形態とすることができる。もしくは、ハウジングは、ユーザの従来式の眼鏡のアーム又はアームの一部にネジ又はクリップ等の機構によって交換可能な、一対の眼鏡のアーム又はアームの一部の形態とすることができる。
【００２９】
このようにして、通常のサングラス、ゴーグル、又は眼鏡はヘッドセットとして機能できるようになる。このようなオーディオ装置は装着が快適で便利である。耳には何も取り付けないので衛生上の問題が全くない。更に、装置は耳の裏側に隠すことができるので目立たない。
【００３０】
オーディオ装置は、ＷＯ０２／３０１５１の教示内容と同じ方法で、変換器を個々のユーザの眼鏡上の適切な場所に配置するための組み込み機能を備えることができる。オーディオ装置は、音質補正を行ってオーディオ装置の音響性能を改善するためのイコライザを備えることができる。
オーディオ装置は両耳で使用するために手で支える必要がない。ユーザは各々のアームに取り付けられる２つのオーディオ装置を使用できる。各々のオーディオ装置には異なる信号を入力して、例えば、相関性のあるステレオ音像を形成してバックグラウンドミュージックを提供すること、又は両方のオーディオ装置に同じ信号を入力することができる。
【００３１】
オーディオ装置は、例えばハンズフリー電話用途で小型内蔵式マイクロフォンを備えることができる。使用時、良好な双方向通信を得るためにマイクロフォンはユーザの口元に配置することができる。オーディオ装置は、ユーザのポケットに好都合に配置されるか又はジャケットの襟にクリップ留めされるＣＤプレーヤ又は電話等の局所音源へ無線リンクするための、又は放送送信機に関する遠隔音源へ無線リンクするための小型内蔵式受信器を備えることができる。もしくは、オーディオ装置は局所音源への有線リンクを備えることができる。
【００３２】
オーディオ装置は、一体式の増幅器、電圧変換器、及び／又は電源を組み込むことができる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ電子機器等の電子機器を組み込むこともできる。もしくは、これらの要素はこの装置が取り付けられることになる一対の眼鏡の一本のアームに組み込むことができる。
変換器は、全体的に又は部分的にハウジングで取り囲むことができる。ハウジングは、ゴム、シリコーン、又はポリウレタン等の比較的軟質な材料で作ることができる。もしくは、ハウジングは、特に取り扱い時に変換器を保護するために、例えば、金属（例えば、アルミニウム又はスチール）、硬質プラスチック（例えば、パースペクス、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、又はガラス強化プラスチック）で作ることができる。
【００３３】
また、ハウジング材料は、非導電性、非アレルギー性、及び／又は防水性とすることができる。この装置は、変換器全体を取り囲む防水性ハウジングを使用することで、雨天時に正常に機能することが好ましい。好ましい材料は、変換器の機能に最小限の影響を与えるだけであり変換器の運動を妨げることはない。ハウジングは、小さな衝撃及び特に湿気である環境からの何らかの保護をもたらす。このようにして、この装置は、機械的に安定とすることができ、特にユーザが走る必要があるスポーツイベントの審判等の、スポーツやレジャー用途に適することができる。ハウジングは成型品、鋳造品、又は型打ち品とすることができる。
【００３４】
このデバイスの主たる利点は、ユーザが音声又は音楽をバックグラウンドで聞くことができ、一方で環境音は遮られていない外耳道で聞くことができる。従って、オーディオ装置は、個人のヘッドフォンでプログラム材料も聴取している歩行者や自転車に乗る人の安全を高める等、自然で妨げられていない聴取を保つ必要がある全ての用途において利用できる。感覚的には、リスニングを別の会話に切り換えることができ、他のノイズをバックグラウンドレベルに低減できる場合には、大勢の人が入っている部屋に類似している。ユーザ自身の声の「側音」を聞くことができる等の、別の有用な心理音響的効果がある。これは会話の音量レベルを調整するためのフィードバックである。従来式のヘッドセットを使用する場合、側音が存在しないのでリスニングは直ぐに苦痛になる。本発明の装置のユーザは、苦痛を受けることなく会話を長時間続けることができるはずである。最新の携帯電話には側音がなく、これがハンドセットに対して大声になる１つの理由である。
【００３５】
前述のオーディオ装置は、ユーザが高いレベルの快適性、便利性、安全性、及び機密性を望む場合に多数のハンドセット用途に使用できる。非限定的な用途としては、ハンズフリー携帯電話、仮想会議、フライト及びコンピュータゲーム等のエンターテイメントシステム、緊急及び機密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ル・イヤホン、耳鳴りマスカー、コールセンタ及び秘書用途、ホームシアター及び映画館、データ及び情報インタフェースを含む高度共有現実、訓練用途、博物館、大邸宅（ガイド付きツアー）、テーマパーク、及び車内エンターテイメントを挙げることができる。オーディオ装置は、聴覚障害者の周波数帯域の他の領域に対する聴取を妨げることなく、聴覚障害者が部分的に聞こえづらい周波数帯域の一部を増強するために利用できる。
【００３６】
この種類のハンドセットの最も広範な用途は、携帯電話で使用されるハンズフリーデバイスである。本装置は、会話品質に優れると共に軽量設計が可能になるので特にこの用途に適している。他の会話用途は、個人向けナビゲーション装置からの音声指示である。ユーザは、自分の周囲に気を配りながら注意深く方向を聞くことができる。
【００３７】
本発明の他の態様によれば、説明されるオーディオ装置を組み込んだ眼鏡類が提供される。
【００３８】
本発明をより良く理解するために、添付図面を参照して、本発明の単に例示的である特定の実施形態を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明によるオーディオ装置の断面図である。
【図２ａ】本発明によるオーディオ装置が組み込まれた一対の眼鏡の斜視図である。
【図２ｂ】本発明によるオーディオ装置が組み込まれた一対の眼鏡の斜視図である。
【図２ｃ】本発明によるオーディオ装置が組み込まれた軍用ゴーグルの斜視図である。
【図３ａ】図１のオーディオ装置の変換器の取り付け状態を示す。
【図３ｂ】図１のオーディオ装置の変換器の別の取り付け状態を示す。
【図３ｃ】図１のオーディオ装置の変換器の別の取り付け状態を示す。
【図３ｄ】図１のオーディオ装置の変換器の別の取り付け状態を示す。
【図３ｅ】図３ａから３ｄの取り付け状態に関する周波数に対する力のグラフである。
【図４ａ】導電性の取り付け状態を示す。
【図４ｂ】別の導電性の取り付け状態を示す。
【図４ｃ】別の導電性の取り付け状態を示す。
【図４ｄ】図４ａから４ｃの取り付け状態に関する周波数に対する力のグラフである。
【図５】本発明により支持された変換器、及び固定しない取り付け状態の変換器に関する周波数に対する力のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、全体がハウジング内に格納された圧電ビーム式変換器の形態の変換器１２を備えるオーディオ装置を示す。ハウジングは、硬質ケーシング１０と、耳介と変換器とを結合させる弾性層１８とを備える。充填層２０が、外部ケーシング１０と弾性層１８との間に空間を形成し、変換器はこの空間に配置される。変換器はＷＯ０１／５４４５０に教示されている分布モード式アクチュエータである。変換器１２は、変換器１２の両端において２つの導電性ポリマー発泡体ブロックによってハウジング１０上に単純支持されている。変換器１２を駆動源に接続する電気接続部１６は、発泡体ブロック１４に取り付けられている。駆動信号は、電気接続部を経由して供給され、変換器１２が出力を発生するようになっている。この出力は、変換器の中心からオフセットした場所から取り出されて、弾性層１８を介してユーザの耳介へ伝達される。弾性層１８はポリマー成形品であることが好ましい。弾性層の機械的インピーダンス及び／又は他の特性は、耳介と変換器との間の良好な結合をもたらすように選択される。
【００４１】
図２ａから２ｃまでに、一対の眼鏡又は一対のゴーグルに取り付けられた図１のオーディオ装置を示す。各々の実施形態において、ユーザが眼鏡を装着する場合、変換器はユーザの耳介の裏面に隣接する。変換器は、ハウジング１０を介して耳介に振動を励起して、耳介がオーディオ信号をユーザの内耳に伝達するようになっている。図２ａにおいて、オーディオ装置のハウジング３０は、一対の眼鏡３４のアーム３６に取り付けられるクリップ３２を備える。図２ｂにおいて、オーディオ装置のハウジング４０は、一対の眼鏡４４（例えば、サングラス又は通常の眼鏡）のアーム４２を収容するようになった溝を有する弾性スリーブの形態である。この装置は、溝をアーム４４上で滑らせることによって一対の眼鏡に取り付けられる。図２ｃにおいて、オーディオ装置のハウジング５０は、ゴーグル５２のヘッドバンド５４を収容するようになった溝を備える。この装置は、溝をヘッドバンド５４に沿って滑らせることによってゴーグルに取り付けられる。オーディオ装置は、ヘルメット５６の一部とすることもできる。
【００４２】
図３ａから３ｄまでに、圧電変換器を図１のハウジングに結合するために使用できる４つの異なる結合器を示す。各図において、変換器は、２つの圧電セラミックビームと、２つのビームの間にサンドイッチされてこのビームの長さを超えて延びる中央ベーン６０を備える。図３ａ及び３ｂにおいて、圧電変換器の端部は固定手段によってアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）製の硬質プラスチックブロック６２にクランプされている。図３ａにおいて、ブロック６２は圧電ビームを超えて延びる中央ベーン６０の一部に結合されており、図３ｂにおいて、ブロック６２は下側ビームに結合されている。図３ｃ及び３ｄにおいて、圧電変換器の端部は単純支持を構成する発泡体ブロック６４に結合されている。ブロック６４はＰｏｒｏｎ（登録商標）発泡プラスチック製である。図３ｃにおいて、発泡体ブロックは、圧電ビームを超えて延びる中央ベーン６０の一部に結合されており、図３ｄにおいて、ブロック６４は下側セラミックビームに結合されている。ブロックの寸法は全て２×２×３ｍｍである。
【００４３】
下の表は、基本周波数Ｆ０及び中心からオフセットされた場所から取り出される制止力（ｂｌｏｃｋｅｄ  ｆｏｒｃｅ）Ｆｂ１を示す。単純支持の実施形態では、基本周波数が最も低く、図３ｄの取り付け状態では最大パワーをもたらす。下側ビームを直接クランプすると性能が最悪である。性能は図３ｅにおいても比較されており、一点鎖線は図３ａの実施形態を示し、破線は図３ｂの実施形態を示し、点線は図３ｄの実施形態を示し、実線は図３ｃの実施形態を示す。図３ｄの取り付け状態が最も好ましい。
【００４４】
2010528547.tif 000003
【００４５】
図４ａから４ｃまでに、圧電変換器を図１のハウジングに結合するために使用できる４つの異なる導電性結合器を示す。各図において、変換器は、２つの圧電セラミックビームと、２つのビームの間にサンドイッチされてこのビームの長さを超えて延びる中央ベーン６０を備える。図４ａにおいて、中央ベーン６０はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）製の硬質発泡プラスチックブロック６６に枢動可能に結合されている。図４ｂにおいて、中央ベーン６０はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）製の硬質発泡プラスチックブロック６８内に延びてクランプされている。また、Ｐｏｒｏｎ（登録商標）発泡プラスチックブロック７０は下側圧電ビームの端部に結合されている。図４ｃにおいて、中央ベーン６０の両端はＰｏｒｏｎ（登録商標）発泡プラスチックブロック７０に結合され、下側ビームの一端は同様のブロックに結合されている。各々の実施形態において、例えば単純なワイヤ等の電気的接続手段はブロックに半田付けされる。しかしながら、導電性発泡体ブロックは、セラミックビームと中央ベーンとの間の接続を行うのに適することが期待できる。
【００４６】
下の表は基本周波数Ｆ０及び中心からオフセットされた場所から取り出される制止力（ｂｌｏｃｋｅｄ  ｆｏｒｃｅ）Ｆｂ１を示す。２対のＰｏｒｏｎ（登録商標）発泡体ブロックを有する図４ｃの実施形態は、最大の力及び最低の基本周波数をもたらす。力の増加分は、大きくなると、伝達されるパワーの増加分及び音圧レベルの増加分に変換されるためと考えられる。また、性能は図４ｄにおいて比較されており、実線は図３ｄの実施形態を示し、破線は図４ａの実施形態を示し、点線は図４ｂの実施形態を示し、一点鎖線は図４ｃの実施形態を示す。図４ｃの取り付け状態が最も好ましい。
【００４７】
2010528547.tif 000004
【００４８】
図５は、両端が拘束されていない分布モード変換器（Ｖｆｒ）と、両端がＰｏｒｏｎ（登録商標）ブロックに取り付けられた同様の変換器（Ｆｂｋ）とを比較したものである。Ｐｏｒｏｎ（登録商標）ブロックを使用すると、単純支持の取り付け状態に近くなる。図示のように、この取り付け状態の変換器は、低い周波数において余分の速度モードを有している。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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