(57)【要約】本発明は出力効率を増加させ、周波数帯域を広帯域化させるとともに、その構造を単純化させることができる骨導振動子を提供する。本発明による骨導振動子は、上下端が開放された円筒状のフレーム；フレームの開放された下端に嵌挿される基板；フレームの開放された上端に嵌挿される周縁部と、該周縁部の内周面に沿って一体に所定の深さだけ凹設される振動板とを含み、振動板の直径、厚さ、及び材質に応じて周波数帯域を調節する電機子；電機子を支持する円板状の本体部と、該本体部の外周縁に沿って一体に下方に向かって延在される延設部とを含み、磁束を集中させるヨーク；ヨークの延設部の内側に装着され、その上面はヨークの本体部の底面に当接する磁石；ヨークの延設部の内側に装着され、その上面は磁石の底面に当接して磁石及びヨークと共に磁気回路を構成する上板；及び上板の外周面とヨークの延設部間のギャップ内に位置し、基板上に固設されるボイスコイル；を備えてなる。また、電機子の振動板の上面及び基板の底面にそれぞれ接合され、その厚さによって骨導振動子の出力を調節するとともに、人体の頭部分に直接接触する円板状のクッション部材を更に含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下端が開放された中空円筒状のフレームと、
前記フレームの開放された下端に嵌挿される基板と、
前記フレームの開放された上端に嵌挿される周縁部と、前記周縁部の内周面に沿って一体に所定の深さだけ凹設される振動板とを含み、前記振動板の直径、厚さ、及び材質に応じて周波数帯域を調節する電機子と、
前記電機子を支持する本体部と、前記本体部の外周縁に沿って下方に向かって一体に延在される延設部とを含み、磁束を集中させるヨークと、
前記ヨークの延設部の内側に装着され、その上面はヨークの本体部の底面に当接する磁石と、
前記ヨークの延設部の内側に装着され、その上面は前記磁石の底面に当接して前記磁石及び前記ヨークと共に磁気回路を構成する上板と、
前記上板と前記ヨークの延設部間のギャップ内に位置し、前記基板上に固設されるボイスコイルとを備えることを特徴とする骨導振動子。
【請求項２】
前記電機子は、前記振動板の中心部の底面から下方に向かって延在される大径部と、
前記大径部から下方に向かって同軸的に延在される小径部と、
前記周縁部の下周面に沿って突設された係合突起とを更に含み、
前記フレームは、その上端の内周面に沿って前記電機子の係合突起が挿入されて安着するように形成された安着部を含むことを特徴とする請求項１に記載の骨導振動子。
【請求項３】
前記電機子はアルミニウム材質からなることを特徴とする請求項２に記載の骨導振動子。
【請求項４】
前記電機子はステンレス材質からなることを特徴とする請求項２に記載の骨導振動子。
【請求項５】
前記基板の底面の一側端には外部の電力供給源から電流を印加されるためのプリント基板端子が取り付けられ、前記プリント基板端子にはコイルの一端が半田固定され、前記コイルの他端は前記ボイスコイルの下端に連結され、前記外部の電力供給源から前記プリント基板端子へ電流が印加されると、前記コイルを経て前記ボイスコイルへ電流が伝達され、前記上板、磁石、及びヨークの相互間に形成される磁場の吸引反発力によって前記上板、磁石、及びヨークが一体的に上下に振動し、その振動は前記電機子の振動板又は前記基板を介してユーザに伝えられることを特徴とする請求項１に記載の骨導振動子。
【請求項６】
前記電機子の振動板の上面及び前記基板の底面にそれぞれ接合され、その厚さによって前記骨導振動子の出力を調節するとともに、ユーザの体に直接接触する円板状のクッション部材を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の骨導振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は骨導振動子に関し、より詳しくは、周波数帯域を広帯域化し、出力効率を向上させると共に、その構造を単純化できる骨導振動子に関するものである。
【０００２】
（背景技術）
一般に、ヒトの耳に聞こえる音は物体の振動によって出来た波動であって、音響機器などのスピーカから出る音をヒトが聞くことができるのは、空気中の音波によって人の鼓膜が振動するからである。
【０００３】
音波は、人間の外耳を通過して入って鼓膜で振動し、鼓膜内側の内耳にて細胞が刺激を受けて脳へ伝わる。一般に、可聴周波数帯域は２０〜２，００００Ｈｚであり、また音声周波数帯域は５００〜２，０００Ｈｚである。このとき、難聴者の場合は、全て或いは一部範囲の波長の音が良く聞こえなくなる。
【０００４】
しかし、近年は外耳や中耳に障害をもっている聴覚障害人でも耳の周辺の骨を振動させて音声信号を知覚できる骨導聴覚を用いた骨導電話機及び骨導ヘッドホンなどが開発されてきている。正常聴力者の場合は、気導聴覚は勿論のこと、骨導聴覚を用いても音声信号を認識することができる。かかる骨導聴覚を用いた骨導電話機及び骨導ヘッドホンなどの聴覚補助装置は、騒音が酷くて聞き取り難い工事現場や市場、もしくは火災鎮圧現場のような特殊の状況下で使用されるヘルメットに適用することができる。
【０００５】
図１は従来の骨導振動子を示した断面図である。
同図において、従来の骨導振動子１０は、円筒状のフレーム１１と、フレーム１１の開放された底面を覆う基板１２とを含む。
【０００６】
フレーム１１の上面には、円板状のプロテクタ１３が設けられ、プロテクタ１３の中央部に形成された開口部を介してユーザの体の一部分、たとえば頭に振動を伝える振動部１４が外部へ突出してある。振動部１４の最上端にはユーザの頭部分に直接接触する乳様突起部（ｍａｓｔｏｉｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）１５が形成されている。フレーム１１の上端部とプロテクタ１３の外周縁との間には、振動や音の振幅を軽減させるためのダンパー１６が設けられ、その中央を前記振動部１４が貫通している。
【０００７】
ダンパー１６の下部には、磁束を集中させるためのヨーク１７が設けられ、このヨーク１７は、前記ダンパー１６の中央部を支持する本体部１７ａと、該本体部１７ａの外周縁に沿って下方に向かって一体に延在される延設部１７ｂとを含む。また、このヨーク１７の本体部１７ｂの中心部に前記振動部１４が嵌め込まれる。
【０００８】
ヨーク１７の延設部１７ｂの内側には磁石１８が装着され、この磁石１８はヨークの本体部１７ａの底面に当接する。また、前記磁石１８の下側にはヨーク１７及び磁石１８と共に磁気回路を構成する上板１９が設けられ、これらのヨーク１７、磁石１８、及び上板１９は互いに一体に結合されている。
【０００９】
そして、上板１９とヨーク１７の延設部１７ｂ間のギャップＡにはボイスコイル２０が配設され、このボイスコイル２０の底面は前記基板１２上に固定される。
【００１０】
次に、前述のように構成された従来の骨同振動子１０の作用について説明する。外部の電力供給源（図示せず）からボイスコイル２０へ電流が印加されると、上板１９、磁石１８、及びヨーク１７からなる磁気回路と、ボイスコイル２０との間で磁場が発生する。このとき、ボイスコイル２０が固定された状態で、ボイスコイル２０に沿って流れる電流の方向が切り換えられることによって、互いに一体に結合されている上板１９、磁石１８、及びヨーク１７はフレミングの左手の法則により上下に振動することになる。
【００１１】
一方、ヨーク１７の上端に設置されたダンパー１６によって磁気回路の自由振動は抑制されることにより、一定した上下振動が維持されることになる。この振動は振動部１４の最上端である乳様突起部１５を介してユーザの頭部分へ伝達され、その結果、骨導聴覚を用いて音声信号を認識し得るようにする。
また、米国特許第５，３２３，４６８号（１９９４．６， Ｂｏｔｔｅｓｃｈ）には骨導聴覚を用いたヘッドホンが開示されている。
【００１２】
しかし、前記のような従来の骨導振動子を骨導電話機又は骨導ヘッドホンなどのような製品に適用するためには、サイズの最小化とともに、出力効率の向上による周波数帯域の広帯域化が求められているが、サイズのコンパクト化及び高出力化の両者を同時に満足させることは非常に困難であった。すなわち、出力効率を高めて周波数帯域を広帯域化するためには、磁石及びヨークのサイズを大きくしなければならないが、かかる場合は骨導振動子の全体としてのサイズが大きくなるという問題があり、逆に、サイズを最小化する場合は出力効率が低下するなど、骨導振動子の最適化を達成することが極めて難しいという問題があった。
【００１３】
また、従来の骨導振動子はその構造上、外部への音漏れが多く、通信端末の使用中に通話内容が外部へ漏出されるおそれがあるという不具合があった。
【００１４】
本発明は前述のような問題点を解消するために案出されたもので、その目的は出力効率を増加させ、周波数帯域を広帯域化させるとともに、その構造を単純化することができる骨導振動子を提供することにある。
【００１５】
（発明の開示）
前記目的を達成するための本発明による骨導振動子は、上下端が開放された中空円筒状のフレームとフレームの開放された下端に嵌挿される基板とフレームの開放された上端に嵌挿される周縁部と、該周縁部の内周面に沿って一体に所定の深さだけ凹設される振動板とを含み、振動板の直径、厚さ、及び材質に応じて周波数帯域を調節する電機子と電機子を支持する円板状の本体部と、該本体部の外周縁に沿って下方に向かって一体に延在される延設部とを含み、磁束を集中させるヨークとヨークの延設部の内側に装着され、その上面はヨークの本体部の底面に当接する磁石とヨークの延設部の内側に装着され、その上面は磁石の底面に当接して磁石及びヨークと共に磁気回路を構成する上板と上板とヨークの延設部間のギャップ内に位置し、基板上に固設されるボイスコイルとを備えてなる。
【００１６】
前記電機子は、振動板の中心部の底面から下方に向かって延在される大径部と、大径部から下方に向かって同軸的に延在される小径部と、周縁部の下周面に沿って突設された係合突起とを更に含む。
【００１７】
また、フレームは、その上端の内周面に沿って電機子の係合突起が挿入されて安着するように形成された安着部を含む。
【００１８】
基板の底面の一側端には外部の電力供給源から電流を印加されるためのプリント基板端子が取り付けられ、プリント基板端子にはコイルの一端が半田固定され、コイルの他端はボイスコイルの下端に連結され、外部の電力供給源からプリント基板端子へ電流が印加されると、コイルを経てボイスコイルへ電流が伝達され、上板、磁石、及びヨークの相互間に形成される磁場の吸引反発力によって上板、磁石、及びヨークが一体的に上下に振動し、その振動は電機子の振動板又は前記基板を介してユーザの体に伝えられる。
【００１９】
また、本発明による骨導振動子は、電機子の振動板の上面及び基板の底面にそれぞれ接合され、その厚さによって骨導振動子の出力を調節するとともに、ユーザの体に直接接触する円板状のクッション部材を更に含む。
【００２０】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施の形態をより詳しく説明する。
【００２１】
図２は、本発明による骨導振動子の分解斜視図であり、図３は本発明による骨導振動子の断面図である。同図において、本発明による骨導振動子５０は、上下端が開放された中空円筒状に形成され、振動子５０の側壁を形成するフレーム５１と、フレームの開放された下端に嵌挿される円板状の基板５２とを含む。
【００２２】
基板５２の底面の一側端には、外部の電力供給源（図示せず）から電流を印加されるためのプリント基板（ＰＣＢ；Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）端子５３が取り付けられ、このプリント基板端子５３にはコイル５４の一端が半田付けされる。
【００２３】
フレーム５１と基板５２によって形成される骨導振動子５０の内部空間には、中空円筒状のボイスコイル５５（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ）が基板５２の上面に接着剤などで一体に接合される。前記コイル５４は基板５２を経てフレーム５１の内側に延在されており、その延在されたコイル５４の他端はボイスコイル５５の下端に連結される。かかる状態で、外部の電力供給源からプリント基板端子５３へ電流が印加されて、コイル５４を経てボイスコイル５５に電流が供給されると、ボイスコイル５５は音声信号の電気エネルギーから磁界の変化を誘導するようになるが、これについては後述する。
【００２４】
フレーム５１の開放された上端には、周縁部５６ａと、該周縁部５６ａの内周面に沿って一体に所定の深さだけ凹設される円板状の振動板５６ｂとを含む電機子（ａｒｍａｔｕｒｅ）５６がはめ込まれる。この電機子５６とフレーム５１との嵌合のために周縁部５６ａの下周面に沿って係合突起５６ｃが突設されており、フレーム５１の上端の内周面には係合突起５６ｃが挿入されて安着する安着部５１ａが形成されている。また、前記係合突起５６ｃと安着部５１ａとは相互接合されている。
【００２５】
更に、前記電機子５６の中心部の底面には円筒状の大径部５６ｄが下方に向かって延在されており、この大径部５６ｄから下方に向かって同軸的に円筒状の小径部５６ｅが延在されている。
【００２６】
このような電機子５６の形状、重さ、及び硬度などによって本発明による骨導振動子５０の周波数帯域が決められるが、これは後述する。
好ましくは、前記電機子５６はアルミ又はステンレス材質などで形成されている。
【００２７】
また、骨導振動子５０は内部空間には磁束を集中させるためのヨーク５７が備えられる。このヨーク５７は前記大径部５６ｄと小径部５６ｅとの間の段差部に当接して電機子５６を支持する円板状の本体部５７ａと、本体部５７ａの外周縁に沿って下方に向かって一体に延在される延設部５７ｂとを含む。前記本体部５７ａの中心部には電機子５６の小径部５６ｅが貫設されるように貫通孔が形成されており、前記延設部５７ｂは前記ボイスコイル５５の外側と隣接するように配置される。より望ましくは、前記ヨーク５７は磁気抵抗の小さい純鉄を切削や鍛造作業を行うことによって製作される。
【００２８】
ヨーク５７の延設部５７ｂの内側には円筒状の磁石５８が装着されるが、この磁石５８の上面はヨーク５７の本体部５７ａの底面に当接し、その中心部には電機子５６の小径部５６ｅがはめ込まれるように貫通孔が形成されている。
【００２９】
また、磁石５８の下部には、該磁石５８及びヨーク５７と共に磁気回路を構成する上板５９が配設されるが、この上板５９は磁石５８と当接するとともに、前記ボイスコイル５５の内側に位置する。即ち、ボイスコイル５５は上板５９の外周面とヨーク５７の延設部５７ｂ間のギャップＧ内に位置するようになる。
【００３０】
一方、電機子５６、ヨーク５７、磁石５８、及び上板５９は接着剤などで一体に接合される。
【００３１】
電機子５６の振動板５６ｂの上面及び基板５２の底面には、それぞれ円板状のクッション部材６０ａ、６０ｂが一体に接合されるが、より望ましくは、クッション部材６０ａ、６０ｂは高比重であり、且つ優れた耐振動性・耐衝撃性を有する材質からなる。これらクッション部材６０ａ、６０ｂは、ユーザの頭部分に直接接触して骨導振動子５０の振動特性を制御するためのもので、クッション部材６０ａ、６０ｂの厚さに応じて骨導振動子５０の出力が変動するが、これについては後述する。
【００３２】
次に、前述のように構成された本発明による骨導振動子５０の作用効果について説明する。外部の電力供給源（図示せず）からプリント基板端子５３へ電流が印加されると、この電流はプリント基板端子５３からコイル５４を経てボイスコイル５５へ供給され、これによってボイスコイル５５は音声信号の電気エネルギーから磁界の変化を誘導する。すなわち、ボイスコイル５５へ電流が印加されると、上板５９、磁石５８、及びヨーク５７で構成された磁気回路のギャップＧ内に位置したボイスコイル５５に磁場が生じられてフレミングの左手の法則が成り立つことになる。その後、ボイスコイル５５が固定された状態で、ボイスコイル５５、上板５９、磁石５８、及びヨーク５７の相互間に形成される磁場の吸引反発力によって磁気回路である上板５９、磁石５８、及びヨーク５７が上下に振動するようになる。かかる振動は電機子５６の振動板５６ａの上面に接合されたクッション部材６０ａ、あるいは基板５２の底面に接合されたクッション部材６０ｂを介してユーザの頭部分に伝達され、これにより骨導聴覚を用いた音声信号を認識することができるようになる。
【００３３】
以下、本発明による骨導振動子５０と従来の骨導振動子１０（図１を参照）とを比較説明する。
【００３４】
まず、本発明による骨導振動子５０において、電機子５６の振動板５６ｂ側から発生される振動を正方向の正振動とし、基板５２側から発生される振動を逆方向の逆振動とする。
【００３５】
このとき、骨導振動子５０の作動時、正振動及び逆振動において、同一の条件下での周波数帯域を比較してみれば、正振動はほぼ１５０〜１５，０００Ｈｚの周波数特性を有し、逆振動はほぼ１２０〜１８，０００Ｈｚの周波数特性を有する。
このような周波数特性を利用すると、相対的に広い周波数帯域を求める製品には基板５２側の振動を用い、相対的に狭い周波数帯域を求める製品には電機子５６側の振動を用いるように骨導振動子５０を適宜に配置すればよい。
【００３６】
また、従来の骨導振動子１０が本発明による骨導振動子５０と同じサイズ及び材質の磁気回路（つまり、上板、磁石、及びヨーク）と、同一の巻線数を有するボイスコイルとを備えている場合と比較してみれば、従来の骨導振動子１０はほぼ２６０〜２，０００Ｈｚの周波数帯域を有しているが、前記本発明による骨導振動子５０の周波数帯域に比して極めて狭小であることがわかる。
【００３７】
更に、本発明による骨導振動子５０の逆振動の最大出力は従来の骨導振動子１０の最大出力よりほぼ１０ｄＢ以上高く現われる。
【００３８】
なお、本発明による骨導振動子５０の周波数帯域及び出力は前記電機子５６及びクッション部材６０ａ、６０ｂによって左右されるが、たとえば、電機子５６の振動板５６ｂの直径が大きく且つ厚さが薄いほど周波数帯域は広帯域化され、また直径が小さく且つ厚さが厚いほど周波数帯域は狭帯域化される。更に、クッション部材６０ａ、６０ｂはその厚さが厚いほど、緩衝力も大きくなるため、振動子５０の全般的な出力が低くなり、逆に、厚さが薄いほど出力は高くなる。
【００３９】
このような形状変更に加えて、電機子５６及びクッション部材６０ａ、６０ｂの材質及び硬度などを多様に変化させることにより、骨導振動子５０が適用される製品が要求する性能に合わせて周波数帯域及び出力を適切に調節することができるようになる。
【００４０】
（産業上の利用可能性）
以上詳述したように、本発明による骨導振動子は、正方向（即ち、電機子の振動板側）及び逆方向（即ち、基板側）において互いに異なる周波数特性を有することにより、正方向及び逆方向の位置を変更するだけで、振動子が適用される製品から求められる特性を容易に満たすことができるという利点がある。
【００４１】
また、従来の骨導振動子に比べて、周波数の広帯域化及び高出力化を達成でき、その上、電機子及びクッション部材の形状、材質、及び硬度などを変更させることにより、骨導振動子の全体としてのサイズをコンパクト化できるとともに、周波数帯域及び出力を容易に調節可能になる。
【００４２】
また、突設された乳様突起部を備える従来の振動部の代わり、本発明では電機子及びクッション部材を採用することによって、乳様突起部との接触に因る痛みがなくなり、相対的に広い面積を有するクッション部材によりユーザの骨導部位を容易に見つけることができる。
【００４３】
さらに、クッション部材で音漏れが遮断され、これにより通信端末の使用中に通話内容の保安が維持できるという利点がある。
【００４４】
以上、本発明を好ましい実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で通常の知識を有する者なら多様な変更及び改良が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、従来の骨導振動子の断面図である。
【図２】
図２は、本発明による骨導振動子の分解斜視図である。
【図３】
図３は、本発明による骨導振動子の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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