(57)【要約】 【課題】  軽量で装着が容易で使用者に負担を与えずに騒音環境にあっても必要な音声情報を明瞭に聴取、送信できる受話装置を提供すること。【解決手段】  電気変換された音声信号を受信して音声振動を発生する振動部材４と、これに接合し、中央部に耳甲介腔部から外耳道の入口にいたる部分に挿入できる突起部８が設けられた振動伝達部材５とを備えた受信部をヘッドアーム１５で支持してなり、振動伝達部材５を比重０．０５以下とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気変換された音声信号を受信して音声振動を発生する振動部材と、前記振動部材を固定する基体と、前記基体及び前記振動部材に接合し、中央部に耳甲介腔部から外耳道の入口にいたる部分に挿入できる突起部が設けられた振動伝達部材とを備えた受信部をヘッドアームで支持してなり、前記振動伝達部材は比重が０．０５以下であることを特徴とする受話装置。
【請求項２】
前記振動部材と前記振動伝達部材とが骨伝導音及び気導音のスピーカを形成し、前記スピーカは、前記振動伝達部材を介して、前記振動部材の発生した音声振動を一部は気導音として外耳道に伝達し、一部は耳介周辺の軟骨を介して骨伝導音を伝達するよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の受話装置。
【請求項３】
前記振動伝達部材は、前記基体から容易に着脱可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の受話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音の激しい環境においても音声信号を明瞭に聴取するのに適した受話装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、騒音の激しい環境で音声信号を聴取するための受話装置が種々開発されている。例えば、第１の例として、耳全体を覆い遮音するイヤーマフと、その内部に実装された電磁型のスピーカとで構成される受話装置等が提案されている。内部にスピーカを配置した一対のイヤーマフをヘッドバンドに取り付けて、さらにマイクロフォンをヘッドバンドに取り付けた装置を携帯電話機に接続することで、騒音下でも容易に携帯電話機による通話が可能なシステムも提案されている。このような受話装置は、特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、第２の例として、イヤーマフと、イヤーマフの内部に取り付けられたスピーカと、イヤーマフの外側に配置された指向性マイクロフォンと、制御回路とからなり、使用者が相手と会話する際に、前記指向性マイクロフォンが拾う周囲の環境音の状況に応じてフィルタリング制御を行うことで、会話を容易にするイヤーデバイスも提案されている。このような受話装置は、特許文献２に開示されている。
【０００４】
さらに、第３の例として、高騒音下であるＭＲＩ装置の中にいる被検者が、外部にいるオペレータと会話をするための受話装置も提案されている。この受話装置は、イヤーマフの内部に骨伝導スピーカと骨伝導マイクロフォンを実装し、耳を完全に塞いだ状態で気導音ではなく骨導音で会話をする受話装置である。このような受話装置は、特許文献３に開示されている。
【０００５】
図４は、特許文献３で提案されている従来の受話装置の斜視図である。図４に示すように、受話装置２０は、送話用の圧電素子からなる骨伝導マイクロフォン２１と、受話用の圧電素子からなる骨伝導スピーカ２２が使用されている。骨伝導マイクロフォン２１及び骨伝導スピーカ２２がヘッドフォン形の遮音用イヤーマフ２３に組み込まれた構成となっている。
【０００６】
このうち骨伝導マイクロフォン２１は、遮音用イヤーマフ２３ のイヤーパッド２４のほぼ中央部分、即ち、一般的な使用者の耳孔に対応する箇所に配置され、使用者が遮音用イヤーマフ２３を装着したときに、骨伝導マイクロフォン２１の先端部が使用者の耳孔内に挿入され得るように構成されている。また、骨伝導スピーカ２２は、上記イヤーパッド２４の内部の一般的な使用者の耳介周囲部分に対応する箇所に収められている。
【０００７】
骨伝導マイクロフォン２１及び骨伝導スピーカ２２は、遮音用イヤーマフ２３装着時に、使用者の頭部に直接、又は保護カバーやクッション材等からなる保護部材（図示せず）を介してその各作動面が接触するように組み込まれている。また、その接触の圧力は、遮音用イヤーマフ２３の左右のハウジング２７を連結するヘッドバンド２８の材質や構造により設定される。
【０００８】
図５は、特許文献３で提案されている従来の骨伝導スピーカの断面図である。図５に示すように、骨伝導スピーカ２２は、円板状の圧電バイモルフ素子７１の全周囲をエラストマ材７２で保持している。圧電バイモルフ素子７１に電気音響信号を入力すると、撓みによる機械振動が生じる。この振動が伝達部材７６を介して振動体７３に伝達して振動体７３を振動させる。エラストマ材７２は、ケース７４の内面に固着された支持部材７５に支持されている。圧電バイモルフ素子７１はケース７４内に収められ振動体７３の表面はケース７４の外に位置するように配置されている。また、骨伝導マイクロフォン２１も同様の構成を成し、機械振動を電気音響信号に変換する機能を有している。
【０００９】
【特許文献１】登録実用新案第３０２３１１６号公報
【特許文献２】特表平１０−５０５４７５号公報
【特許文献３】特開２００５−２４５５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、騒音下において必要な情報のみを送受信する音声情報の伝達システムとして、遮音用イヤーマフとその内部に実装されたスピーカを使用する受話装置が提案されている。しかしながら、これらの受話装置には、重厚な遮音壁を有するイヤーマフが使用される。そのため重量が増すという問題点がある。また、この重量にさらにスピーカの重量も加わり、ますます重くなるので、例えば現場作業者などの使用者にとって、長時間に渡り装着することは、負担が大きいという問題点がある。
【００１１】
また、受話方式が骨伝導のみの場合、高騒音下で充分な聴感を得るためには大きなレベルの振動を必要とし、振動発生源のパワーアップが不可欠になるため、ヘッドセット部の重量がさらに増大するという問題点がある。
【００１２】
さらに、外耳道入口に密着するイヤーパッドは、汗や埃で汚れやすいという問題点がある。
【００１３】
従って、本発明は、上記の問題点を解決し、軽量で装着が容易で使用者に負担を与えずに効果的な受話と同時に、必要な情報を明瞭に聴取できる受話装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は前記従来技術の課題を解決するために、以下の手段を採用した。本発明は、電気変換された音声信号を受信して音声振動を発生する振動部材と、前記振動部材に接合し、中央部に耳甲介腔部から外耳道の入口にいたる部分に挿入できる突起部が設けられている振動伝達部材で成る受信部をヘッドアームで支持してヘッドセットを構成し、前記振動伝達部材として比重が０．０５以下の発泡スチロールもしくは同等の機械的性質を有する物質で構成される受話装置であり、また、本発明は、前記振動部材と前記振動伝達部材とは一体の骨伝導音並びに気導音のスピーカを形成し、前記スピーカは、前記振動伝達部材を介して、前記振動部材の発生した音声振動を一部は気導音として外耳道に伝達し、一部は耳介周辺の軟骨を介して骨伝導音を伝達することにより聞こえ易さを向上させた受話装置であり、また、本発明は、  前記スピーカの振動伝達部材は容易に着脱可能である受話装置である。
【００１５】
即ち、本発明によれば、電気変換された音声信号を受信して音声振動を発生する振動部材と、前記振動部材を固定する基体と、前記基体及び前記振動部材に接合し、中央部に耳甲介腔部から外耳道の入口にいたる部分に挿入できる突起部が設けられた振動伝達部材とを備えた受信部をヘッドアームで支持してなり、前記振動伝達部材は比重が０．０５以下であることを特徴とする受話装置が得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、前記振動部材と前記振動伝達部材とが骨伝導音及び気導音のスピーカを形成し、前記スピーカは、前記振動伝達部材を介して、前記振動部材の発生した音声振動を一部は気導音として外耳道に伝達し、一部は耳介周辺の軟骨を介して骨伝導音を伝達するよう構成されたことを特徴とする上記の受話装置が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、前記振動伝達部材は、前記基体から容易に着脱可能であることを特徴とする上記の受話装置が得られる。
【００１８】
さらに詳しくは、本発明は、ヘッドセット型の受話装置であり、その音響振動源は比重のきわめて小さな振動伝達部材に接触して振動を効率よく伝える。振動伝達部材の表面からは空気中に音声が放射され、外耳道を通じて鼓膜経由で気導音として聴覚神経に伝わるが、振動伝達部材が接触する耳介周辺の軟骨に音響振動が伝搬して、骨伝導音としても聴覚神経に達する。この結果、小さな入力電力ながら大音響の音声を聴感として感じることが出来るために高騒音下で効率の良い受話が可能となる。また、振動伝達部材を着脱可能とすることで、汚れた場合に容易に新規品と交換できることをその要旨とする。
【００１９】
本発明は、高騒音下で使用者に負担が少なく、同時に効率のよい音声受話について鋭意検討した結果、振動伝達部材に比重のきわめて小さな物質例えば発泡スチロールや、乾燥上がりの紙粘土のような物質を音声の振動伝達部材として耳介に押し当てた場合、振動伝達部材の表面から発する音声と同時に、振動伝達部材が耳介周辺の軟骨に接触して伝搬する骨伝導音の双方を同時に聴取でき、低レベルの入力ながら大きな音声として感じることが可能であることを確認したものである。一方で比重が１程度の樹脂やゴム、木材などでは表面の振動振幅が小さくなり聴感のレベルは大幅に落ちてくる。また、前記伝達部材の中央部に耳甲介腔部から外耳道にいたる部分まで挿入できる突起部を設けることにより外部雑音の侵入に対して遮音効果が高まると共に、振動伝達部材と耳介の軟骨の部分との接触状態が向上し音響の伝搬効率が高まることが確認された。さらに、振動伝達部材が発泡スチロールや、紙粘土のような安価な材料で構成することができるために、このような材料の選択により、使い捨てとすることが可能であり清潔な受話装置の提供が可能となり、受話装置全体の軽量化にもきわめて有効な材料選択である。
【発明の効果】
【００２０】
前述の如く、本発明によれば、軽量で装着が容易で使用者に負担を与えずに騒音環境にあっても必要な音声情報を明瞭に聴取、送信できる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】
【００２１】
本発明による受話装置は、電気変換された音声信号を受信して音声振動を発生する振動部材と、前記振動部材に接合し中央部に耳甲介腔部から外耳道入口にいたる部分に挿入できる突起部が設けられている振動伝達部材から成る受信部をアームで支持したヘッドセットを構成している。前記振動部材と前記振動伝達部材とは一体の骨伝導音並びに気導音のスピーカを形成しており、前記スピーカ部は、前記振動伝達部材を介して、前記振動部材の発生した前記音声振動を一部は気導音として外耳道に伝達し、一部は耳介周辺の軟骨を介して骨伝導音を伝達する。前記振動伝達部材は比重がきわめて小さい材質（比重０．０５以下（０を含まず））で構成される。また、中央部に耳甲介腔部から外耳道にいたる部分まで挿入できる突起部を設けているため外部雑音の侵入に対して遮音効果が高まると共に、振動伝達部材と耳介の軟骨部との接触状態が向上し音響の伝搬効率を高めることができる。さらに、前記振動伝達部材は容易に着脱できる構成として、汚れた場合に新規なものに交換できるようにすることが望ましい。
【００２２】
図１は、本発明の受話装置の原理を示す図である。ここで、振動部材４は増幅電気音声信号を音声振動に変換するデバイスである。このデバイスとしては、小型・軽量かつ変位量と発生力が共に大きい電気−機械変換機能を備えた圧電バイモルフ素子を有機物で被覆してなる振動体を使用するのが良い。振動部材４は、外耳道に挿入可能な形状の振動伝達部材５に接合されており、振動伝達部材５には中央部に耳甲介腔部から外耳道にいたる部分まで挿入できる突起部８が設けられている。振動伝達部材５は、周囲からの騒音を遮断すると共に振動伝達の効率を上げている。振動部材４は、前記増幅電気音声信号に応じて音声振動を発生し、前記音声振動は、外耳道に挿入された振動伝達部材５の突起部８を介して、外耳道６の入口周囲の軟骨６に伝わり、使用者には、前記音声或いは音声信号が骨導音として聴取できる。即ち、振動部材４と振動伝達部材５は気導スピーカ並びに骨伝導スピーカを構成する。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
以下、具体的な例を挙げ、本発明の受話装置についてさらに詳しく説明する。図２は、実施例における受話装置の基本構成を示す説明図である。図２に示すように、本実施例による受話装置は、振動部材４と、振動伝達部材５と、基体１４と、固定用ゴムバンド１６とで形成された受信部を備えている。樹脂で成形された円柱形の基体１４には振動部材４が厚みの半分だけ挿入できる窪みが形成されている。同様に振動部材４の厚みの半分が挿入できる窪みの形成された発泡スチロールで構成された周辺が円柱形で基体１４と直径を同じとする振動伝達部材５と密着するように周辺を固定用ゴムバンド１６で弾性的に結合されている。この窪みは図面上では省略してある。基体１４は機械的に緩いヒンジ機構３０でヘッドアーム１５の両端にそれぞれ固定され使用者が両耳に装着できるようにヘッドセットを構成している。この基体１４と振動伝達部材５の固定方法は容易に着脱可能な、ねじ方式であっても、バネによるストッパー方式の固定でも良い。
【００２４】
図３は、実施例における振動部材の断面図である。本実施例では振動部材４として、圧電バイモルフ素子１９を使用した。この圧電バイモルフ素子１９は、弾性板１８を介して２枚の圧電セラミックス板１７を接合したものである。具体的には、２枚の圧電セラミックス板１７にはＮＥＣトーキン（株）製の圧電セラミックス（商品名ネペック１０）を用い、その寸法は、長さ３０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍとした。また、弾性板１８は厚さ５０μｍの真鍮板を使用し、その長さと幅は圧電セラミックス板１７とほぼ同寸法にした。これらをエポキシ系接着剤で貼り合わせ、圧電セラミックス板１７の外側の主面には電極を設け、この電極と弾性板１８との間に前記増幅電気音声信号が入力されるように配線した（尚、電極及び配線は図示せず）。
【００２５】
本実施例では、圧電セラミックス板１７は一層が５０μｍの内部電極を印刷したセラミックスシートを厚み方向に４層積層し、一体焼成した積層圧電セラミックス板を用いた。さらに、一層毎に内部電極を二つのグループに分けて層毎に分極と電圧印加が出来る構成とした。この構成は、駆動電圧を大幅に低減できる利点がある。
【００２６】
この圧電バイモルフ素子１９の全表面を有機材料３２で覆い、振動部材４とした。有機材料３２には液状ウレタンゴムを使用し、厚さ方向の二面に約２ｍｍの厚さで被覆層を形成した。
【００２７】
振動部材４は前記増幅電気音声信号に応じて、撓みによる機械振動を発生する。この機械振動は、音声振動として振動伝達部材５に伝わる。振動伝達部材５の中央部は耳甲介腔部に挿入しやすい曲面を持つ形状とした。本実施例では、圧電バイモルフ素子は、駆動電圧の低下のために積層構造としてあるが、電圧の問題がなければ単板構造でも良い。
【００２８】
振動伝達部材としての発泡スチロールの比重を０．０２〜０．０７に変えて、図２の受話装置を作製し、聴感を評価した。
【００２９】
（実施例２）
実施例１と同様にして、振動伝達部材として紙粘土を用い、その比重を０．０３〜０．０８に変えて、図２の受話装置を作製し、聴感を評価した。
【００３０】
（従来例１）
従来例１として、振動伝達部材に、比重１．３のシリコーンゴムを用いて、図２の構造の受話装置を作製した。各部の寸法は、実施例１、２と同様とした。実施例１、２と同様に、聴感を評価した。
【００３１】
（従来例２）
従来例２として、振動伝達部材に、比重１．１のウレタンゴムを用いて、図２の構造の受話装置を作製した。各部の寸法は、実施例１、２と同様とした。実施例１、２と同様に、聴感を評価した。
【００３２】
表１に、実施例１、２、従来例１、２の受話装置における聴感を評価した結果を示す。評価はホワイトノイズ９０ｄＢ下の状態で、作製した受話装置を用いて、ラジオ放送を聴衆して行い、明瞭に聞き取れた場合を○（聴感が良い）、聞き取れない場合を×で示した。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１に示すように、実施例１、２の発泡スチロール、紙粘土のいずれの場合にも、比重が０．０５以下の場合は聴感が非常に良かったが、それ以上になると全く聞こえなくなるわけではないが、聴感が悪くなるため、比重の最適な範囲は０．０５以下であると判断した。
【００３５】
以上述べた如く、本発明によれば、軽量で装着が容易で使用者に負担を与えず、高騒音環境にあっても必要な音声情報を明瞭に聴取でき、その上、清潔な受話装置の提供が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、特に、騒音の激しい環境において音声信号送受信する受話装置として利用できるほか、オーディオ装置や携帯端末機器等の音声の送受信に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明における受話装置の原理を示す図。
【図２】本発明の実施例における受話装置の基本構成を示す説明図。
【図３】本発明の実施例における振動部材の断面図。
【図４】従来の受話装置の斜視図。
【図５】従来の圧電型骨伝導スピーカの断面図。
【符号の説明】
【００３８】
４    振動部材
５    振動伝達部材
６    軟骨
８    突起部
１３、２０    受話装置
１４    基体
１５    ヘッドアーム
１６    固定用ゴムバンド
１７    圧電セラミックス板
１８    弾性板
１９、７１    圧電バイモルフ素子
２１    骨伝導マイクロフォン
２２    骨伝導スピーカ
２３    遮音用イヤーマフ
２４    イヤーパッド
２７    ハウジング
２８    ヘッドバンド
３０    ヒンジ機構
３２    有機材料
７２    エラストマ材
７３    振動体
７４    ケース
７５    支持部材
７６    伝達部材
【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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