(57)【要約】  ヘッドフォン５０は、音声を発生させるための電気信号を振動に変換する振動部１０と、振動部１０を保持する本体２０と、本体２０をユーザの頭部に装着するためのアーム３０と、アーム３０と本体２０とを回動可能に軸支する関節部４０とを備える。関節部４０は、本体２０をユーザの頭部に装着したときに、振動部１０をユーザの頭部へ押し当てる方向へ本体２０を付勢する付勢機構を含む。振動部１０は、アーム３０の弾性力だけでなく、関節部４０の付勢機構によっても、ユーザの耳付近へ押し当てられる。
2008004274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を発生させるための電気信号を振動に変換する振動部を含む本体と、
前記本体をユーザの頭部に装着するための装着部と、
前記装着部と前記本体とを軸支する関節部と、を備え、
前記関節部は、前記本体を前記ユーザの頭部に装着したときに、前記振動部を前記ユーザの頭部へ押し当てる方向へ前記本体を付勢する付勢機構を含む
ことを特徴とする音声伝達装置。
【請求項２】
前記装着部は、前記ユーザの頭部を挟持するように付勢されたアームである
ことを特徴とする請求項１に記載の音声伝達装置。
【請求項３】
前記アームは、当該アームを前記ユーザの耳に掛けるための耳掛け部を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の音声伝達装置。
【請求項４】
前記振動部の、前記ユーザの頭部に当接する面は、中心付近が高い凸面である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の音声伝達装置。
【請求項５】
前記振動部の、前記ユーザの頭部に当接する面には、カバーが貼付されるか、又は、被膜が設けられる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の音声伝達装置。
【請求項６】
前記カバー又は被膜は、弾性を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の音声伝達装置。
【請求項７】
前記カバー又は被膜の表面は、中心付近が高い凸面である
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の音声伝達装置。
【請求項８】
前記振動部は、超磁歪素子を含む
ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の音声伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声をユーザへ伝達するための音声伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の磁性材料は、外部の磁界の変化に応じて歪を生じる。また、このような磁性材料に応力を加えて変形させると、その応力に応じて磁気特性が変化する。これらの現象は「磁歪」と呼ばれる。近年、従来知られていた磁歪素子の変位量に比して５０〜１００倍の変位を示す材料が発見されており、それらは「超磁歪素子」と呼ばれている。【０００３】
磁歪素子に交流磁界を印加すると、その交流磁界の周波数に等しい周波数の振動を発生させることができる。このような現象を利用して、例えば、超磁歪素子を骨伝導式ヘッドフォンや聴覚補助器具などに応用することが期待されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２５８０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヘッドフォンなどの音声伝達装置においては、振動をユーザの鼓膜や頭蓋骨等に効率良く伝達させることが重要である。とくに、骨伝導式のヘッドフォンにおいては、振動する部分がユーザの体に密着するようにしなければ、振動がユーザの骨にうまく伝わらず、音質が劣化してしまう。【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、音声伝達装置の使用感又は伝達効率を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、音声伝達装置に関する。この音声伝達装置は、音声を発生させるための電気信号を振動に変換する振動部を含む本体と、前記本体をユーザの頭部に装着するための装着部と、前記装着部と前記本体とを軸支する関節部と、を備え、前記関節部は、前記本体を前記ユーザの頭部に装着したときに、前記振動部を前記ユーザの頭部へ押し当てる方向へ前記本体を付勢する付勢機構を含むことを特徴とする。【０００７】
本体が装着部に対して回動可能に軸支されているので、振動部とユーザの頭部との接触角を適切に調節可能である。また、付勢機構により振動部がユーザの頭部に押し当てられるので、密着性を向上させることができ、また、適切な接触状態を長時間維持することができる。これにより、振動の伝達効率を向上させることができ、音質を向上させることができる。また、ユーザの装着感を向上させることができる。【０００８】
前記装着部は、前記ユーザの頭部を挟持するように付勢されたアームであってもよい。アームは、頭頂部を挟持する構造であってもよいし、後頭部を挟持する構造であってもよいし、眼鏡のように顔面部を挟持する構造であってもよい。前記アームは、当該アームを前記ユーザの耳に掛けるための耳掛け部を有してもよい。【０００９】
前記振動部の、前記ユーザの頭部に当接する面は、中心付近が高い凸面であってもよい。これにより、振動部とユーザの頭部との密着性をより向上させることができる。前記振動部の、前記ユーザの頭部に当接する面には、カバーが貼付されるか、又は、被膜が設けられてもよい。前記カバー又は被膜は、弾性を有してもよい。これにより、ユーザの装着感をより向上させることができる。前記カバー又は被膜の表面は、中心付近が高い凸面であってもよい。【００１０】
前記振動部は、超磁歪素子を含んでもよい。【００１１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、音声伝達装置の使用感又は伝達効率を向上させる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係るヘッドフォンの構成例を示す図である。
【図２】実施の形態に係るヘッドフォンの別の構成例を示す図である。
【図３】実施の形態に係るヘッドフォンの別の構成例を示す図である。
【図４】振動部の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  超磁歪素子、２  バイアス用磁石、３  ボビン、４  コイル、５  リード配線、６  振動ロッド、８  ハウジング、９  弾性部材、１０  振動部、２０  本体、２１  ネジ部、２２  突起、２９  回路、３０  アーム、３２  挟持部、３４  耳掛け部、４０  関節部、５０  ヘッドフォン、８１  ネジ部。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
骨伝導式のヘッドフォンは、音声信号に応じた振動を発生させる振動発生装置をユーザの耳付近に当接させ、ユーザの頭蓋骨等に振動を伝達して、ユーザに音声として知覚させる。このとき、振動の伝達面とユーザの頭部との接触状態により、伝達効率や装着感が大きく左右される。頭部の形状は人によって様々であるから、従来のヘッドフォンの構造と同じ構造では、振動の伝達面を頭部にうまく接触させられない場合がある。良好な接触状態を維持できない場合は、ユーザの頭蓋骨等に振動がうまく伝わらずに音質が低下してしまったり、ユーザに不快な装着感を与えてしまったりする虞がある。また、骨伝導式の音声伝達装置を聴覚補助器などに応用する場合、聴覚補助器を利用する高齢者や障害者は長時間ヘッドフォンを装着することになるので、より装着感の良好で負担の小さい形状の装置を用意する必要がある。更に、飲食店や娯楽施設などで、係員が顧客対応をしつつ、店内の事務連絡をヘッドフォンを通して受けるような利用シーンでは、顧客にとって目障りでない形状でありながら、音声を効率的に伝達することが可能な装置を用意する必要がある。本発明者は、このような要請に応えるべく、本実施の形態において、ヘッドフォン、特に骨伝導式のヘッドフォンなどの音声伝達装置の伝達効率やユーザの装着感を向上させる技術を提案する。【００１６】
図１は、実施の形態に係る音声伝達装置の一例であるヘッドフォンの構成例を示す。ヘッドフォン５０は、音声を発生させるための電気信号を振動に変換する振動部１０と、振動部１０を保持する本体２０と、本体２０をユーザの頭部に装着するための装着部の一例であるアーム３０と、アーム３０と本体２０とを回動可能に軸支する関節部４０とを備える。アーム３０は、弾性を有しており、ユーザの頭頂部を挟持するように付勢される。関節部４０は、振動部１０をユーザの頭部の耳付近の部位へ押し当てる方向に本体２０を付勢する付勢機構の一例であるコイルバネを有する。本体２０及び振動部１０は、関節部４０のコイルバネにより、図中矢印の方向へ付勢されている。【００１７】
ユーザがヘッドフォン５０を頭部に装着したとき、振動部１０がユーザの耳付近に当接する。本体２０は、振動部１０へ電気信号を入力する回路を有しており、この回路から振動部１０へ電気信号が入力されると、振動部１０が電気信号に応じた振動を発生する。ユーザは、振動部１０から伝達される振動を頭蓋骨等を介した骨伝導により音声として知覚する。【００１８】
一般的なヘッドフォンでは、関節部４０は設けられず、アーム３０と本体２０は直結されている。ヘッドフォンを装着するときには、アーム３０を広げて頭に被り、アーム３０が元の形状に戻ろうとする力を利用して、本体２０の振動部１０をユーザの耳付近に押し当てる構造となっている。しかしながら、上述したように、このような構造では良好な接触状態を維持できず、伝達効率やユーザの装着感の低下を招く虞がある。【００１９】
このような課題を解決するために、本実施の形態のヘッドフォン５０は、関節部４０を設けて本体２０をユーザの頭部の当接部位に対して略垂直な方向に回動可能とするとともに、関節部４０にコイルバネを内蔵して、振動部１０をユーザの頭部の当接部位に押し当てるようにする。これにより、アーム３０の弾性力だけでなく、コイルバネの付勢力によっても、振動部１０が頭部の当接部位に適切に押し当てられるので、振動部１０を当接部位により密着させることができる。これにより、良好な接触状態を維持することができ、振動の伝達効率を向上させることができる。また、本体２０が関節部４０を軸に回動可能であるから、振動部１０の当接面とユーザの体の当接部位の表面との接触角を調整することができ、ユーザの装着感を向上させることができる。本発明者らの実験により、成人であっても子供であっても、同一のヘッドフォン５０、すなわち関節部４０から振動部１０までの長さが同じヘッドフォン５０を、良好な接触状態にて装着することができることが分かっている。【００２０】
関節部４０は、蝶番、丁番、ヒンジなどにより構成されてもよい。付勢機構は、板バネ、皿バネ、コイルバネ、ねじりバネなどのバネ機構、ゴムなどの弾性体などにより構成されてもよい。【００２１】
振動部１０の、ユーザの体に当接する面を、ユーザの体の当接部位の形状に合わせて曲面としてもよい。例えば、振動部１０の表面を、中心付近が高く周縁付近が低い凸面としてもよい。これにより、ユーザの耳付近に振動部１０を押し当てたときに、振動部１０の表面が皮膚に密着しやすくなる。これにより、振動部１０の表面とユーザの体との接触面の面積が大きくなるので、振動部１０の振動を効率良く伝達させることができ、音質を向上させることができる。また、ユーザの使用感を向上させることができ、長時間ヘッドフォン５０を装着する場合であっても、不快感を軽減することができる。【００２２】
振動部１０の、ユーザの体に当接する面には、カバーが貼付されてもよい。また、振動部１０の表面に、被膜が設けられてもよい。カバー又は被膜は、弾性を有する素材により構成されるのが好ましい。このように、弾性を有するカバー又は被膜を設けることで、振動部１０がユーザの皮膚に当接されたときに、当接されるユーザの体の部位の形状に合わせてカバー又は被膜が変形する。これにより、カバー又は被膜とユーザの体との接触面の面積が大きくなるので、振動部１０の振動を効率良く伝達させることができ、音質を向上させることができる。また、ユーザの使用感を向上させることができる。【００２３】
カバー又は被膜は、ゴムや樹脂などの弾性を有する材料から構成されてもよいし、ゴムや樹脂などの変形可能な柔らかい素材により構成された袋に気体、液体、ゲルなどを満たしたものであってもよい。カバーは、接着剤などにより振動部１０の表面に貼付されてもよい。被膜は、樹脂などを振動部１０の表面にコーティングすることにより形成されてもよい。カバー又は被膜は、振動部１０の表面から外部、例えばユーザの皮膚への音声の伝達が妨げられない程度の弾性、厚みを有することが好ましい。なお、振動変換素子として、発生応力の大きい超磁歪素子を利用することにより、弾性を有するカバー又は被膜を設けても、効率良く音声を伝達することができる。【００２４】
カバーは、容易にはがせる程度の接着力の接着剤や粘着性シリコンゴム等により貼付されてもよい。また、カバー又は被膜を粘着性シリコンゴム等により形成してもよい。例えば、音楽ＣＤの販売店などにおいて視聴用にヘッドフォンを設置するなど、不特定のユーザがヘッドフォン５０を利用する場合に、利用のたびにカバーを交換可能としてもよい。また、金属アレルギーなどにより皮膚に直接金属を接触させることができないなどの事情を有するユーザであっても、シリコンゴムや樹脂などにより構成されたカバー又は被膜を振動部１０の表面に設けることにより、ヘッドフォン５０を利用することが可能となる。【００２５】
振動部１０は、ユニバーサルジョイントなどにより、本体２０に対して回動可能に軸支されてもよい。これにより、ユーザの体の当接面に対してより良好な接触が得られるように振動部１０の角度を微調整することができる。【００２６】
図２は、実施の形態に係るヘッドフォンの別の構成例を示す。図２に示したヘッドフォン５０は、図１に示したヘッドフォン５０とはアーム３０の形状が異なる。図２に示したヘッドフォン５０のアーム３０は、ユーザの耳に掛けるための湾曲した耳掛け部３４と、ユーザの後頭部を挟持するように付勢された挟持部３２により、ユーザの頭部に本体２０を装着する。本図のヘッドフォン５０においても、図１に示したヘッドフォン５０と同様に、本体２０はアーム３０に対して関節部４０において回動可能に軸支されており、関節部４０の付勢機構により、振動部１０がユーザの耳付近に押し当てられるように付勢される。これにより、振動の伝達効率及びユーザの使用感を向上させることができる。【００２７】
図３は、実施の形態に係るヘッドフォンの別の構成例を示す。図３に示したヘッドフォン５０は、図１に示したヘッドフォン５０とはアーム３０の形状が異なる。図３に示したヘッドフォン５０のアーム３０は、眼鏡と同様の形状を有しており、ユーザの耳に掛けるための耳掛け部３４と、ユーザの顔面部を挟持するように付勢された挟持部３２により、ユーザの頭部に本体２０を装着する。本図のヘッドフォン５０においても、図１に示したヘッドフォン５０と同様に、本体２０はアーム３０に対して関節部４０において回動可能に軸支されており、関節部４０の付勢機構により、振動部１０がユーザの耳付近に押し当てられるように付勢される。これにより、振動の伝達効率及びユーザの使用感を向上させることができる。【００２８】
ヘッドフォン５０のアーム３０は、帽子やヘアバンドなどの形状を有していてもよいし、耳掛け部のみであってもよい。また、装着部は、アーム３０以外にも、帽子やヘルメットなどに本体２０を取り付けるためのクリップなどであってもよい。また、振動部１０は、両耳の近傍に当接させるために２個設けられてもよいし、いずれか一方の耳の近傍に当接させるために１個設けられてもよい。【００２９】
骨伝導により音声を伝達する振動部１０の他に、従来のヘッドフォンと同様、空気振動を介して耳の鼓膜へ音声を伝達するスピーカが設けられてもよい。この場合、耳を覆うタイプの形状のスピーカを設けることにより、周囲の騒音を遮断し、より深い没入感を与えることができる。スピーカと振動部１０には、同じ音声が与えられてもよいし、異なる音声が与えられもよい。【００３０】
図４は、振動部１０の構成例を示す。本実施の形態の振動部１０は、主に、超磁歪素子１、バイアス用磁石２（バイアス用上位磁石２ａ及びバイアス用下位磁石２ｂ）、ボビン３、コイル４、リード配線５ａ及び５ｂ、振動ロッド６、ハウジング８、及び弾性部材（弦巻発条）９を含む。【００３１】
超磁歪素子１は、音声を変換してなる信号を振動に変換する振動変換素子として用いられるもので、概ね円柱状の外形を有し、上面にはバイアス用上位磁石２ａ、底面にはバイアス用下位磁石２ｂが、それぞれ配置される。この超磁歪素子１は、バイアス用上位磁石２ａとバイアス用下位磁石２ｂとの間に挟持された状態でハウジング８の内部に収容されて、バイアス用上位磁石２ａとバイアス用下位磁石２ｂとによる磁界をバイアス磁界として恒常的に受ける（バイアス磁界が超磁歪素子１を恒常的に貫通する）ように設定されている。またそれと共に、この超磁歪素子１は、ハウジング８がネジ部８１により本体２０に連結されたときに、底面を本体２０の突起２２によって支持されつつ、上面に振動ロッド６が弾性部材９の弾性力を受けて押し当てられることで、いわゆるプリストレスが恒常的に印加されるように設定されている。この超磁歪素子１は、上記のようにしてバイアス磁界とプリストレスとを恒常的に与えられた状態で、周囲に配置されたコイル４による可変磁界を受けることによって、入力された電気信号に対応した振動を発生する。【００３２】
コイル４は、例えばガラス基材ポリカーボネートのような材質からなるボビン３の中心胴を巻回軸心として、その周囲に導体線を巻回してなるものである。リード配線を介して導体線に電気信号が入力されると、それに対応してコイル４が磁界を発生する。このコイル４から発せられる可変磁界が超磁歪素子１を貫くことで、その可変磁界の強さに対応して超磁歪素子１が伸縮し、それが振動として出力される。【００３３】
振動ロッド６は、一端がバイアス用上位磁石２ａを介して超磁歪素子１に機械的に接続され、超磁歪素子１から出力される振動を他端から外部へ伝達する。この振動ロッド６にはフランジ部６１が設けられており、そのフランジ部６１で弾性部材９による付勢力を受けて、バイアス用上位磁石２ａに押し付けられる。その押圧力はバイアス用上位磁石２ａを介して超磁歪素子１に印加される。また、そのフランジ部６１及び弾性部材９によって、振動ロッド６全体がハウジング８の外側へと抜け落ちることを防いでいる。【００３４】
ハウジング８は、上記のような超磁歪素子１、バイアス用上位磁石２ａ、バイアス用下位磁石２ｂ、ボビン３、コイル４、振動ロッド６、弾性部材９を、所定の状態に組み立てられた状態で収容する、いわゆる容器（又はボディ）である。ハウジング８は、その内部の磁界を外側に漏らさないようにするため、及びその内部の磁界をより効果的に発生させるために、磁性体からなるものとすることが望ましい。【００３５】
ハウジング８は、本体２０と連結させるためのネジ部８１を有している。ハウジング８のネジ部８１と、本体２０のネジ部２１とを螺合させることにより、振動部１０が本体２０に取り付けられる。振動部１０と本体２０とは、その他のネジ機構、溶接、カシメ、樹脂硬化などにより連結されてもよい。ハウジング８の本体２０側の面は開放されており、振動部１０が本体２０に取り付けられると、バイアス用下位磁石２ｂが直接本体２０に当接する。このとき、本体２０の、バイアス用下位磁石２ｂが当接する位置に突起２２が設けられており、ネジを締めることにより、超磁歪素子１がバイアス用下位磁石２ｂを介して突起２２から押圧され、超磁歪素子１に所定のプリストレスが印加される。これにより、電気信号と振動との間の変換効率を向上させることができる。また、リード配線５ａ及び５ｂが本体２０の回路２９に接続され、回路２９から入力される電気信号がコイル４へ伝達される。【００３６】
超磁歪素子１の、ユーザへ振動を伝達する出力端と逆側の端（以下、「固定端」という）は、本体２０により支持され、固定されている。これにより、超磁歪素子１の固定端側の振動を抑制することができるので、超磁歪素子１の振動を出力端から効率良く外部へ伝達することができる。したがって、幅広い周波数において良好な音響特性を実現することができる。また、固定端を支持する機能、及び超磁歪素子１にプリストレスを印加する機能を、振動部１０ではなく、電気信号を入力するための回路などの構成を含む本体２０に担わせるので、大きな慣性質量を有する部材を振動部１０に設ける必要がなくなるとともに、超磁歪素子１を挾持する部材の一方を省略することができるので、振動部１０を小型化・軽量化することができ、ひいては、ヘッドフォン５０全体を小型化・軽量化することができる。突起２２は、超磁歪素子１の固定端側の振動を抑制するために十分な硬度を有していることが望ましい。【００３７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、音声をユーザに伝達する音声伝達装置に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2008004274.tif 000008
2008004274.tif 000009
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