(57)【要約】 【課題】  音質的に優れ、変換効率が高く、軽量で装着性のよい骨導式の受話装置を提供すること。【解決手段】  音響振動を発生する骨伝導スピーカ１１と、顔面を下方向に回る円弧状のバンド部材１２からなる受話装置であって、バンド部材１２の両端に機械的に結合された骨伝導スピーカ１１は先端に鍵状の突起１７を具備し、耳珠もしくは耳甲介腔部の前部軟骨に引っ掛けられる構造とする。円弧状のバンド部材１２は、骨伝導スピーカ１１の先端が耳珠もしくは耳甲介腔部に一定の圧力で押し付けられるように弾性材で構成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を可とう性部材で被覆してなる圧電素子の振動を利用して音響振動を発生する骨伝導スピーカであって、前記骨伝導スピーカが耳珠もしくは耳甲介腔部の前部軟骨部に掛止可能な形状の突起部を有することを特徴とする受話装置。
【請求項２】
請求項1記載の受話装置において、前記骨伝導スピーカがバンド部材の少なくとも一端部に配されてなり、前記骨伝導スピーカが耳珠近傍に押圧されるよう付勢されていることを特徴とする受話装置。
【請求項３】
請求項２記載の受話装置において、前記圧電素子と前記バンド部材は、一体となるよう可とう性部材で成形されてなることを特徴とする受話装置。
【請求項４】
圧電素子を可とう性部材で被覆してなる圧電素子の振動を利用して音響振動を発生する骨伝導スピーカであって、前記骨伝導スピーカは、端部に外耳道に挿入可能な耳栓を具備し、前記耳栓は前記圧電素子と機械的に結合され、耳珠近傍に圧接することを特徴とする受話装置。
【請求項５】
前記骨伝導スピーカは、棒状を成し、長手方向端部が、前記耳栓と連結されていることを特徴とする請求項４に記載の受話装置。
【請求項６】
前記耳栓は弾性材料で構成され、その弾性力で外耳道を塞ぐ構造を特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の受話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨伝導スピーカを用いた受話装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音情報を人の聴覚器官である内耳に伝達する受話装置には、音発生部（以下、スピーカとよぶ）を成す振動体の相違により、気導式と骨導式とがある。気導式の受話装置は、外耳道の入り口部にスピーカを当接し、外耳道、鼓膜を含む中耳伝音系を介して気導経由で音声情報を内耳へ伝達するように設計されている。
【０００３】
骨導式の受話装置は、耳介近傍や下顎骨等の骨組織上の皮膚に振動子を押圧することにより、中耳伝音系を介さずに、骨組織を介して音声情報を直接内耳へ伝達するように設計されている。このような骨導式の受話装置が使用される目的は、主に中耳の機能が低下した難聴者に対する補聴であるが、近年は騒音下で聴き取りやすい受話手段として健聴者に対しても活用され始めている。
【０００４】
骨導式による受話装置に関連する周知技術としては、例えば、骨伝導スピーカを外耳道の入り口部以外の場所に置き、外耳道を開放したままで骨導音による音声情報の聴取が出来る構造の骨伝導ヘッドセットが提案されている。図１は、従来の骨伝導ヘッドセットを示す説明図である。従来の骨伝導ヘッドセット１は、ボイスコイルとマグネットとヨーク等からなる電磁式のスピーカ３をヘッドバンド２の端部に固定部材４を介して固定する構造をしている。スピーカ３はヘッドバンド２により、耳近傍に押圧され、スピーカ３の振動を骨に伝える。このような骨伝導ヘッドセットは特許文献１に開示されている。
【０００５】
図２は、従来の骨伝導スピーカを用いた受話装置を示す説明図である。図２に示す受話装置５は、クリップ８に電磁式の骨伝導スピーカ７が固定された構造をしている。この受話装置５は、耳垂６を前記クリップ８で挟むことで、骨伝導スピーカ７が耳垂６に押圧され、骨伝導スピーカ７の発生する振動を耳垂６に伝えるものである。このような骨伝導スピーカを用いた受話装置は特許文献２に開示されている。
【０００６】
工場や工事現場などの高騒音環境下においては、作業者の騒音性難聴を防ぐため、騒音を遮断する必要が生じる。そのような状況で、情報の採取、通信を行うためには、ヘッドホンや、イヤホンを装着し音声を聞くことになるが、高騒音環境下においては、十分な遮音効果が期待できず、音声情報が聞き取りにくいことが多い。
【０００７】
従来、高騒音下で音声を聴取する方法として、ヘッドホンの両端にカップ状の遮音外被体を付設し、当該遮音外被体の内部にスピーカを配設する構造の携帯電話での音声聴取用のイヤーマフや、送受話器それぞれに周囲の雑音を消音するノイズキャンセル手段を設けたヘルメットまたはヘッドセットなどが提案されている。このような受話装置は特許文献３及び特許文献４に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１３９８９号公報
【特許文献２】特開２００１−３２０７９０号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０２３１１６号公報
【特許文献４】特開２００５−０７２７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前記、従来の骨伝導ヘッドセット或いは骨伝導スピーカを用いた受話装置は、スピーカにボイスコイルとマグネットとヨーク等からなる電磁式を採用しているので、形状が大きく、かつ重量が重く、使用に際して、疲労を感じるなど長時間の装着には適さないという問題点がある。また、周波数特性などの音質や音圧、電気音響信号から音響振動への変換効率、あるいは頭部や耳垂への装着性など、実用に供するための条件をすべて満たすものが無いという問題がある。また、前記従来のイヤーマフやヘッドセットにおいては、形状が大きく、重量感もあるため、長時間の装着時に疲労感を感じる。さらに部品点数も多く製造コストが高いという問題もある。
【００１０】
従って、本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを課題とする。具体的には、音質に優れ、変換効率が高く、また、高騒音環境下においても、音声が明瞭に聴取でき、軽量で装着性の良い、低価格な、骨導式の受話装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。即ち、種々の実験を通じて骨伝導の振動入力部として耳珠近傍が最も敏感に音声を伝達できることを確認した上で、小型で軽量な圧電素子を利用した骨伝導スピーカを使用し、前記耳珠部分近傍に骨伝導スピーカを押圧する手段として、骨伝導スピーカに耳珠もしくは耳甲介腔部の前部軟骨部に掛止可能な形状の突起部或いは耳栓を設け、弾性を有するバンド部材の端部に骨伝導スピーカを配置することを要旨とする。
【００１２】
本発明による第１の発明は、圧電素子を可とう性部材で被覆してなる圧電素子の振動を利用して音響振動を発生する骨伝導スピーカであって、前記骨伝導スピーカが耳珠もしくは耳甲介腔部の前部軟骨部に掛止可能な形状の突起部を有することを特徴とする受話装置である。
【００１３】
本発明では、圧電素子の逆圧電効果を利用し、電気音響信号を音響振動に変換する骨伝導スピーカを使用する。前記骨伝導スピーカは圧電素子と可とう性物材とで構成する。具体的には、圧電素子全体を可とう性部材で覆う構造とする。圧電素子は、バイモルフ構造やユニモルフ構造を成す撓みの振動を発生する圧電素子や、積層型圧電アクチュエータの様に縦振動を発生する圧電素子が好適である。
【００１４】
前記圧電素子を、人体の皮膚の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する可とう性部材で、全体を覆うことにより、音響振動出力部と人体との境界面での反射によって生じる、受話装置が発生する音響振動の伝達損失が減少し、振動の伝達効率が向上する。また、可とう性部材で、圧電素子全体を覆うことにより、骨伝導スピーカ部の共振の先鋭度Ｑが低下するので、周波数特性が平坦な受話装置が得られる。
【００１５】
さらに、前記骨伝導スピーカの先端に鍵状の突起を設け、耳珠もしくは耳甲介腔部の前部軟骨に掛止する構造とし、耳珠近傍に骨伝導スピーカが押圧されるような付勢力を持たせることで、装着が非常に簡易、かつ外れにくく、骨への振動の伝達効率の良い受話装置が得られる。加えて、外耳道は完全に解放されており周囲の音声が遮断されず、閉塞感が無い受話装置が得られる。
【００１６】
本発明による第２の発明は、前記第１の発明の受話装置において、前記骨伝導スピーカがバンド部材の少なくとも一端部に配されてなり、前記骨伝導スピーカが耳珠近傍に押圧されるよう付勢されていることを特徴とする受話装置である。
【００１７】
本発明の受話装置は、前記バンド部材を両耳近傍と顎の下方近傍を結ぶ円弧状等にすることで、前記骨伝導スピーカの先端に設けた鍵状の突起が、耳珠もしくは耳甲介腔部の前部軟骨に押圧され、且つ掛止する構造となり、装着が非常に簡易、かつ外れにくい受話装置が得られる。また、圧電素子の採用により、きわめて軽量でかつシンプルな受話装置が得られる。
【００１８】
本発明の受話装置は、弾性材等で構成されるバンド部材の弾性力によって、バンド部材の端部に配置された前記骨伝導スピーカの先端が耳珠もしくは耳甲介腔部に一定の圧力で押圧される構造のため、効率よく音響振動を耳珠近傍に伝達することが可能となり、非常に明瞭な音声が得られる。また、電気音響信号から音響振動への変換器として、圧電素子を用いたので、変換効率が高い。
【００１９】
前記第２の発明において、前記バンド部材の両端にそれぞれ１つの骨伝導スピーカ部を配置することで、骨伝導スピーカが発生する音響信号を両耳に伝達することができステレオ効果が得られる受話装置が得られる。また、前記骨伝導スピーカ部は、１つ或いは複数としても良い。例えば骨伝導スピーカ部をバンド部材の一端にのみ配置する形態の受話装置では、軽量、低コストな受話装置となり、骨伝導スピーカ部をバンド部材の両端に且つ複数配置する形態では、より伝達効率の高い受話装置が得られる。
【００２０】
本発明による第３の発明は、前記第２の発明の受話装置において、前記圧電素子と前記バンド部材は、一体となるよう可とう性部材で成形されてなることを特徴とする受話装置である。
【００２１】
本発明の受話装置では、さらに、骨伝導スピーカとバンド部材の被覆部材は全て同じ可とう性の物質で構成でき、一つの金型で一体成形できることにより、部品点数の削減、製作工数の削減につながり、この結果低価格の骨伝導受話装置が実現できる。
【００２２】
本発明による第４の発明は、圧電素子を可とう性部材で被覆してなる圧電素子の振動を利用して音響振動を発生する骨伝導スピーカであって、前記骨伝導スピーカは、端部に外耳道に挿入可能な耳栓を具備し、前記耳栓は前記圧電素子と機械的に結合され、耳珠近傍に圧接することを特徴とする受話装置である。
【００２３】
本発明の受話装置によれば、音響振動を発生する骨伝導スピーカと、外耳道に挿入可能な耳栓からなり、前記骨伝導スピーカ部の端部は、前記耳栓と機械的に結合され、耳珠近傍に圧接する構造を採用したため、周囲の騒音を遮断した状態で音声が明瞭に聴取できる受話装置が得られる。
【００２４】
本発明による第５の発明は、第４の発明において前記骨伝導スピーカが、棒状を成し、長手方向端部が、前記耳栓と連結されていることを特徴とする受話装置である。本発明の骨伝導スピーカは棒状であり、長手方向端部が、前記耳栓と連結されているシンプルな構成のため、装着時の違和感、疲労感を軽減できるとともに、部品点数を大幅に削減でき、量産性に富み、低価格での提供を実現できる。
【００２５】
本発明による第６の発明は、第４の発明または第５の発明において、前記耳栓が弾性材料で構成され、その弾性力で外耳道を塞ぐ構造を有することを特徴とする受話装置である。
【発明の効果】
【００２６】
前記の如く、本発明によれば、音質的に優れ、変換効率が高く、軽量で装着時の違和感や疲労感を軽減できる装着性のよい、低価格な、骨導式の受話装置あるいは、高騒音環境下においても、音声が明瞭に聴取でき、軽量で装着性の良い骨導式の受話装置の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明による受話装置は、骨伝導スピーカとバンド部材とからなる。前記骨伝導スピーカは圧電素子の逆圧電効果を利用し、電気音響信号を機械音響振動に変換するスピーカを使用する。前記骨伝導スピーカは柱状に形成し、一端に鍵状の突起を設ける。前記バンド部材は、両耳近傍と顎の下方近傍を結ぶ様な円弧形状にし、両端に前記骨伝導スピーカを配置する。
【００２８】
前記バンド部材は、前記骨伝導スピーカの前記突起を耳珠もしくは耳甲介腔部の前部軟骨に押圧し、且つ掛止される程度の弾性を持たせる。この弾性による弾性力は、前記バンド部材の円弧形状の両端を円弧面内で両端を遠ざけるような外力を加えた際に元に戻ろうとする力が働き前記骨伝導スピーカを一定の圧力で耳珠もしくは耳甲介腔部の前部軟骨に押圧するように設定することが望ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明による受話装置の実施例について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３０】
（実施例１）
図３は、実施例１による受話装置の斜視図である。バンド部材１２は、耳近傍と顎の下方近傍を結ぶように円弧形状を成し、その両端部に骨伝導スピーカ１１を配置した。骨伝導スピーカ１１の端部には鍵状の突起１７を設けた。骨伝導スピーカ１１に音響振動を発生させるための電気音響信号は、プラグ１６から接続コード１５を経由して骨伝導スピーカ１１に供給される。
【００３１】
図４は、実施例１による受話装置の使用状態を示す説明図である。骨伝導スピーカ１１の端部に設けた鍵状の突起１７を耳珠１４もしくは耳甲介腔部１３の前部軟骨に掛止することで骨伝導スピーカ１１が外れることなく、耳珠１４近傍に押圧され、発生する音響振動を耳珠近傍の軟骨及び顔面の骨組織に伝達させることができる。
【００３２】
本実施例１では、バンド部材１２にショア硬度９０度の液状ポリウレタンゴムを硬化させた樹脂を用いてバンド部材１２そのものに弾性を持たせた。この弾性は、バンド部材１２の２つある端部１８をそれぞれ矢印１９の方向へ広げるような引っ張り力を加えて、骨伝導スピーカ１１を両耳の耳珠近傍に装着し、前記引っ張り力を解放すると、バンド部材の弾性力が矢印２０の方向に働き、骨伝導スピーカ１１を耳珠１４近傍に押圧する押圧力となる。
【００３３】
図５は、実施例１による伝導スピーカの断面図である。実施例１に使用した骨伝導スピーカは、矩形の圧電セラミック板２２を同形状の金属板からなるシム２１の両面に貼り付けた構造を成す、圧電バイモルフ素子２４の全体を、可とう性部材にて覆い、被覆層２３を設けた構造とした。この圧電バイモルフ素子２４は、片方の圧電セラミック板２２が長手方向に伸張するとき、他方は長手方向に伸縮するように、電圧が印加されて、撓み振動が発生する様に構成され、電気音響信号を機械音響振動に変換する骨伝導スピーカである。  
【００３４】
圧電セラミック板２２は、主に圧電の横効果を利用して、長手方向（図５においては左右方向）の変位を発生するものである。圧電セラミック板２２は矩形で厚み方向に分極されており、上下面に印加される電気信号に応じて伸縮の変形を生じる。また、厚み方向に積層した構成で、一層毎に電極を二つのグループに分けて各層毎に分極と電圧印加が出来る構成をとると駆動電圧を大幅に低減できる利点がある。なお、電気的な結線は図示しない。
【００３５】
圧電バイモルフ素子２４の作製方法は、次のとおりである。２枚の圧電セラミック板２２にはＮＥＣトーキン（株）製の圧電セラミック板を用い、その寸法は、長さ３０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍとした。また、シム２１は厚さ５０μｍの真鍮製であり、その長さと幅は圧電セラミック板とほぼ同寸法である。これらをエポキシ系接着剤で貼り合わせ、圧電セラミック板の外側の主面には電極を設け、この電極とシム２１からリード線を引き出す構造とした。
【００３６】
圧電セラミック板２２は厚み方向に積層した構成で、一層毎に電極を二つのグループに分けて各層毎に分極と電圧印加が出来る構成にすると、駆動電圧を大幅に低減できる利点がある。本実施例では、５０μｍの層を４層に積層した一体焼成構造の圧電セラミック板を用いており、二枚の圧電セラミック板は並列に電気接続されたものを用いている。
【００３７】
次に、真鍮製の金型を用いて圧電バイモルフ素子２４の全面に液状ウレタンゴムを流し込み、硬化処理により、厚さ方向の二面に２ｍｍの厚さで被覆層２３を形成した。この被覆層２３の厚さによって骨伝導スピーカとしての共振周波数と振動体の共振の先鋭度Ｑを調節することができる。
【００３８】
このようにして得た骨伝導スピーカをアルミ製のバンド部材の両端にエポキシ系接着剤を用いて長手方向の端部で接合固定し、本実施の形態の受話装置を得た。同様にして、骨伝導スピーカとバンド部材を一体で成形した場合についても実施したが、使用感、音響性能に差はなく、本実施例１の受話装置を効率的に生産できることが確認できた。本実施例１の受話装置に７Ｖｒｍｓ程度の電気音響信号を入力して、耳珠近傍より振動を受けると、明瞭で十分な音量感で音楽や音声情報を聴き取ることが可能であることを確認した。また、本実施例で得られた受話装置は重量が僅か１５ｇであり、使用者への負担が軽いことも確認できた。
【００３９】
（実施例２）
図６は、実施例２による受話装置の斜視図である。実施例２は、２つの骨伝導スピーカ１１を接続コード１５でプラグ１６に接続する構造とした。骨伝導スピーカ１１は、実施例１に使用した圧電バイモルフ素子２４の全面に液状ウレタンゴムを流し込み、硬化処理により、厚さ方向の二面に２ｍｍの厚さで被覆層を形成すると同時に突起１７を設けた。
【００４０】
プラグ１６は、市販されているオーディオ用のステレオプラグを用い、圧電バイモルフ素子２４に電気音響信号を入力できる様に接続コード１５で接続した。
【００４１】
図７は、実施例２による受話装置の使用状態を示す説明図である。前記突起１７は、耳珠１４もしくは耳甲介腔部１３の前部軟骨部に図７に示すように骨伝導スピーカ１１が掛止可能な形状とした。また、突起１７は弾性を持つので、図６に示す矢印１０の方向に数ｍｍ動き、耳珠近傍を挟持部９で挟めるような構造にした。このような構造にすることで、図７に示すように、骨伝導スピーカ１１を耳珠１４近傍に特に良好に密着させることが可能となる。
【００４２】
本実施例２の受話装置に７Ｖｒｍｓ程度の電気音響信号を入力して、耳珠近傍より振動を受けると、実施例１と同様に、明瞭で十分な音量感で音楽や音声情報を聴き取ることできた。
【００４３】
本実施例２ではステレオ効果を得るために骨伝導スピーカ１１を２つ使用したが、モノラル用として骨伝導スピーカ１１を１つとしても良い。また、突起１７の構造は、耳珠もしくは耳甲介腔部の前部軟骨部に骨伝導スピーカ１１が掛止可能な形状であればよく、装着を考慮し形状は適宜設計すればよい。
【００４４】
本実施例１及び２では、圧電素子として、矩形板状の圧電バイモルフを用いたが、圧電ユニモルフの使用も可能であり、形状も矩形板状に限らず、円形、楕円形状あるいは多角形状の一般の圧電振動体であってよい。さらに、圧電バイモルフを複数段重ね、それぞれ同方向に駆動するように結線することにより、大きな音量が得られる受話装置となる。
【００４５】
（実施例３）
図８は、実施例３による受話装置の斜視図である。実施例３では、実施例１に用いた骨伝導スピーカ１１の先端に鍵状の突起に換えて、耳栓３１を設け、実施例２と同様に２つの骨伝導スピーカ１１を接続コード１５でプラグに接続する構造とした。図８にはプラグは図示しない。耳栓３１は発泡ポリウレタンで製作し、骨伝導スピーカ１１の長手方向の端部にウレタンゴム用の化学反応形接着剤を用いて接着固定した。
【００４６】
実施例３による受話装置は、実施例１及び実施例２と違い、耳栓３１を外耳道に挿入する構造となっているため、周囲の騒音を遮断する。図９は、実施例３による受話装置の使用状態を示す説明図である。この骨伝導スピーカ１１は、耳珠１４の近傍に接触し、発生した音声振動が耳珠１４近傍の軟骨及び顔面の骨組織に伝わり、音声情報を聴取できる。耳栓３１は、外耳道の形に応じて自由に変形するため、外耳道に密着し周囲の騒音を遮断する。同時に本実施例３の骨伝導型の受話装置に７Ｖｒｍｓ程度の音声信号を入力することで骨伝導スピーカ１１が振動し、耳珠１４近傍よりこの振動を受けると、明瞭で十分な音量感で音楽や音声情報を聴き取ることが可能であることが確認できた。また、本実施例３で得られた骨伝導受話装置は重量が僅かに１５ｇであり使用者への負担が軽いことも確認できた。
【００４７】
以上の実施の形態では、圧電振動体としては矩形板状の圧電バイモルフを用いたが、圧電ユニモルフの使用も可能であり、形状も矩形板状に限らず、円形、楕円形状あるいは多角形状の一般の圧電振動体であってよい。さらに、圧電バイモルフを複数段重ね、それぞれ同方向に駆動するように結線することにより、大きな音量が得られる。
【００４８】
上記の如く、本発明によれば、音質的に優れ、変換効率が高く、軽量で装着時の違和感や疲労感を軽減できる装着性のよい、低価格な骨導式の受話装置、或いは、高騒音環境下においても、音声が明瞭に聴取でき、軽量で装着性の良い骨導式の受話装置の提供が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、骨伝導スピーカを用いた受話装置として、難聴者向けの補聴器や助聴器として利用できるほか、一般のオーディオ機器、音響機器に使用できるヘッドホンとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来の骨伝導ヘッドセットを示す説明図。
【図２】従来の骨伝導スピーカを用いた受話装置を示す説明図。
【図３】実施例１による受話装置の斜視図。
【図４】実施例１による受話装置の使用状態を示す説明図。
【図５】実施例１による伝導スピーカの断面図。
【図６】実施例２による受話装置の斜視図。
【図７】実施例２による受話装置の使用状態を示す説明図。
【図８】実施例３による受話装置の斜視図。
【図９】実施例３による受話装置の使用状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００５１】
１    骨伝導ヘッドセット
２    ヘッドバンド
３    スピーカ
４    固定部材
５    受話装置
６    耳垂
７，１１    骨伝導スピーカ
８    クリップ
９    挟持部
１１    骨伝導スピーカ
１２    バンド部材
１３    耳甲介腔部
１４    耳珠
１５    接続コード
１６    プラグ
１７    突起
１８    端部
１０，１９，２０    矢印
２１    シム
２２    圧電セラミック板
２３    被覆層
２４    圧電バイモルフ素子
３１    耳栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007165938.tif 000008
【図７】
2007165938.tif 000009
【図８】
2007165938.tif 000010
【図９】
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