(57)【要約】 【課題】  装着状態で移動や運動などをしても外れたりずれたりすることなく、耳介への圧迫感が少なく、外耳道を閉塞することが無く、軽量かつ簡単な構成を有し、大音量で音質の良い音声を聴取することが可能な音響装置を提供すること。【解決手段】  シート状の部材である帽子の耳当て部１３のポケット１４に音響振動発生源である圧電振動子１５を組み込み、耳当て部１３は耳介を覆い耳介に圧接しないように耳介の前面に配置され、圧電振動子１５により耳当て部１３に音響振動が伝えられ、耳当て部１３が振動する。耳あて部１３のシート材として布地を採用した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の部材と、該シート状の部材を少なくとも耳介の一部を覆い耳介に圧接しないように配置する手段と、前記シート状の部材に音響振動を伝えるための音響振動発生源とからなり、該音響振動発生源が前記シート状の部材の一部に設置されていること特徴とする音響装置。
【請求項２】
前記音響振動発生源は圧電バイモルフを有機物で被覆した構造を有することを特徴とする請求項１記載の音響装置。
【請求項３】
前記シート状の部材は布地で構成されることを特徴とする請求項１または２記載の音響装置。
【請求項４】
前記シート状の部材は帽子の一部として形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の音響装置。
【請求項５】
前記シート状の部材は折り畳み式で前記帽子の内側に収納できることを特徴とする請求項４記載の音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレジャー分野、産業分野もしくは教育訓練等において音響信号を聴取する目的で広く応用される音響装置に関連し、特に頭部に装着して使用可能な音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
頭部に音源を近接させて音声信号を聴取する音響装置は歴史が長くグラハム・ベルの電話機の発明以来、種々の構成の発明考案がなされ今日に至っている。現在は格段に進歩を遂げたヘッドフォンやイヤフォンが主なるものであるが、さらに最近では骨伝導式という音響振動源を外耳道入り口に圧接して音を聞くヘッドフォン状の装置も市販されるようになってきた。また、特許文献１のような既存の電磁式のスピーカを帽子やヘルメットに取り付けた構成や特許文献２のような圧電スピーカをヘルメット内に装着した構成の音響装置も提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９１０８４号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の装置の使用環境で特に動きの激しい野外の活動、スポーツ観戦らの場において既存の気導音方式のヘッドフォンやイヤフォン、さらに骨伝導方式のヘッドセット、帽子などにスピーカを装着したものは、いずれにおいても次のような多くの問題がある。
【０００５】
まず、活発な動きに対して外れたり、ずれたりし易やすくそれに伴い音量が変動する問題がある。イヤフォン方式はヘッドフォン方式ほどではないにしても、激しい動きに対しては外れることがよくある。また、定位置からずれると音量が著しく変動して聞こえなくなる問題もある。対策として装着の固定を強くすることで幾分の改善が可能であるが、使用者にとっては窮屈となり、装着時の圧迫感が生ずることは避けられない。また、野外活動や特定の現場作業などでは外耳道を塞ぐことが危険で適度に周囲の音声が聞き取れる程度の両耳の開放が求められる場合が多い。このような用途には従来のイヤフォンやヘッドフォンは使用できない。
【０００６】
この対策として開放型のヘッドフォンが開発されているが周囲への音声漏れが伴い、必ずしも使い勝手の良い方式ではない。そこで外耳道を塞がないことが特長である骨伝導方式の音響装置が導入されているが、頭部への一定の圧接力が必要であり、特定の部位に装着する必要があることから、これらの条件が欠如すると極端に等価音量が減少してしまうという問題があり、激しい運動下ではこれらの条件を維持することは難しい。
【０００７】
さらに、上記のような既存の気導音方式のヘッドフォンやイヤフォン、骨伝導方式でも音響発生もしくは音響振動発生には主に電磁型が使用されており、野外活動を前提に汗や雨などの水滴を防止しようとして何らかの被覆構造を取ろうとすれば、音響性能が低下し、それだけで体積や重量が増大するため装置が大がかりなものになりがちであり、装着時の快適感を阻害するという問題がある。
【０００８】
特許文献１に示される頭にかぶる帽子に電磁型スピーカを備えた構成の音響装置でも、主に金属部品により構成される電磁型スピーカは一般的に重いため装着に際して必ずしも快適な状態にはならない。また、スピーカ内に振動体があるため耳から離れると音量が低下し、逆に音量を増加させると周辺部への音漏れが大きくなるという欠点がある。
【０００９】
特許文献２のフィルム上に圧電素子を貼り付けた軽量の圧電スピーカをヘルメット内に設置した音響装置は、スピーカ自体は軽量であるが、この場合にも一般的に十分な音量は得られない。このため駆動レベルをあげた場合には周囲への音漏れが大きくなる。ヘルメットへ振動を伝達し振動体として利用する場合も同様である。音質もヘルメットの構造により劣化してしまう。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、装着状態で移動や運動などをしても外れたりずれたりすることなく、耳介への圧迫感が少なく、外耳道を閉塞することが無く、軽量かつ簡単な構成を有し、大音量で音質の良い音声を聴取することが可能な音響装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の音響装置は、シート状の部材と、該シート状の部材を少なくとも耳介の一部を覆い耳介に圧接しないように耳介の前面に配置する手段と、前記シート状の部材に音響振動を伝えるための音響振動発生源とからなり、該音響振動発生源が前記シート状の部材の一部に設置されていること特徴とする。
【００１２】
ここで、前記音響振動発生源は圧電バイモルフを有機物で被覆した構造を有していてもよく、前記シート状の部材は布地で構成されてもよい。
【００１３】
また、前記シート状の部材は帽子の一部として形成されていてもよく、それは折り畳み式で前記帽子の内側に収納できてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上述の用途に適した音響装置に対する要求、すなわち、音源が外れたりずれたりする装着の不安定さを解消し、装着時の圧迫感を除き、さらに両耳を密閉しないで聴取でき、軽量感等への要求を満足できる音響装置の実現について発明者らが鋭意検討した結果なされたものであり、耳介前面に配置したシート状の部材に音響振動を与えてこのシート状の物体から放射する音声を聴取する音響装置により上記要求が実現できることを見出したことに基づくものである。シート状の部材としては皮革、布、合成樹脂およびそれらの発泡体など幅広い材料が使用できる。本発明の音響装置はシート状の部材が耳介の前面に配置され軽く接しているのみであり、耳介への圧迫感もなく、外耳道を塞ぐこともなく、一方、このシート状の部材に音響振動を与えることで耳には大音量で臨場感のある音声が聴取でき、逆に駆動レベルを下げても十分に聴取できるので、ほとんど周辺に音が漏れないという従来の音響装置では得られない効果が得られる。
【００１５】
さらに、音響振動源として圧電バイモルフを有機物で被覆した構造の振動体と、シートとして布地を組み合わせることで極めて軽量でシンプル、かつ通気性のある音響装置が実現出来ることを見出した。
【００１６】
このシート状の部材で帽子の一部を形成し、必要に応じて帽子の内側に収納できる構成とすることもできる。薄くて軽く、同時に被覆構造により耐湿性のある圧電型バイモルフを振動源として採用したことにより、音響装置を使用しない場合に、薄い構造の振動部のシートを帽子の内部に折り込んでもおいても場所をとらないために殆ど不都合を生じず、外観上も通常の帽子と見分けがつかないという実用上の利点がある。
【００１７】
以上のように、本発明により、装着状態で移動や運動などをしても外れたりずれたりすることなく、耳介への圧迫感が少なく、外耳道を閉塞することがなく、軽量かつ簡単な構成を有し、大音量で音質の良い音声を聴取することが可能な音響装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明による音響装置の一実施の形態を示す模式図であり、帽子の耳当て部に圧電振動子を組み込んだ帽子一体型の音響装置を示す図である。本実施の形態においては、シート状の部材は耳当て部１３であり、耳介を覆い耳介に圧接しないように耳介の前面にその耳当て部１３を配置する手段として帽子を用いている。帽子は大きく分けて、つば部１１、キャップ部１２、耳当て部１３から構成され、耳当て部１３の内側には音響振動発生源を収納するポケット１４を有している。本実施の形態においては音響振動発生源として圧電振動子１５がポケット１４に収納される。この圧電振動子１５により耳当て部１３に音響振動が伝えられ、耳当て部１３が振動する。圧電振動子１５にはオーディオプレーヤー等のイヤホンジャックに接続する為のステレオプラグ１６が結線されている。なお、本発明はあらゆる帽子の形態に適用できるものであり、キャップ型に限定するものではない。
【００２０】
図２は、本実施の形態の音響装置に使用する圧電振動子１５の斜視図である。図２において、圧電振動子１５は矩形状の金属弾性板からなるシム２１、シム２１の上下両面に設置された矩形状の圧電セラミック板２２、シム２１と圧電セラミック板２２より構成される圧電バイモルフを被覆する可撓性物質よりなる被覆層２３により構成される。圧電セラミック板２２の一方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、バイモルフ振動が発生する。
【００２１】
圧電セラミック板２２は主に圧電の横効果を使用して矩形の長手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、分極を反転した圧電セラミック板を交互に積層し、各層毎に電圧印加できる積層型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、図２では電気的な結線は省略してある。
【実施例】
【００２２】
本実施の形態の音響装置の具体的な一実施例を以下に説明する。作製方法の具体例は次のとおりである。２枚の圧電セラミック板２２にはＮＥＣトーキン製圧電セラミックス（商品名ネペック１０）を用いた。その寸法は、長さ３０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍである。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２２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２２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。ここで圧電セラミック板２２は厚み方向に積層した積層型構成であり、本実施例では、厚さ５０μｍの層を４層に積層し、各層毎に電極を引き出して分極した一体焼成構造の圧電セラミック板を用いた。必要に応じて単板構造でも使用可能なことは言うまでもない。
【００２３】
次に、真鍮製の金型を用いて圧電バイモルフの全面に液状ウレタンゴムを流し込み、硬化処理により、厚さ方向の上下面には２ｍｍの厚さで被覆層２３を形成した。この被覆層２３の厚さによって圧電振動子１５の共振周波数とＱ値を調節することができる。
【００２４】
このようにして得た圧電振動子１５を、図１に示すように、内側折り込み式耳あて部付きのキャップ型帽子の耳当て部１３に形成した３５ｍｍ×２０ｍｍのポケット１４に挿入した。耳あて部１３のシート材としてポリエステル系の布地を採用し、その面積は約１３０ｃｍ2程度である。このようにして本実施の形態である帽子一体型の音響装置を得た。
【００２５】
音楽の発生源として携帯型のオーディオプレーヤーを使用することにより音楽やラジオを楽しむことが可能となる。音量の調整には必要に応じて適度のアンプを組み込むことも実用上可能である。音源およびアンプを含めて全て帽子の中に組み込むことも可能であるし、胸ポケット内の音源から有線方式で音響装置に信号を伝送すること、ブルートゥースなどの無線手段を活用して音響装置まで信号を伝送することも有効である。また、トランシーバ類の無線機、携帯電話と組み合わせた通信手段として活用も可能である。
【００２６】
上記実施例により、軽いシート状の耳当て部全体が振動することで、ボリュームが低い状態でも大音量で臨場感あふれる音楽を楽しむことが可能であるとともに、周囲への音漏れも非常に小さいことを確認した。また、本実施例で得られたスピーカは重量が僅かに７ｇであり帽子に取り付けても違和感もなく、使用者への負担が軽いことも確認できた。この耳あて部の本来の目的は必要に応じて内側から取り出して防寒や、首部分への日よけ等の目的で使用されるものであるが、この構成により音響装置としても活用できることになる。また、その必要とする面積は耳介の一部を覆う程度でも本発明の機能を果たすことが確認出来たが、臨場感などを向上させるには広い方が有利である。この構成の応用範囲は前述の音楽を聞くようなアミューズメントの領域のみならず、屋外、屋内の一般的な工事現場や警察、消防隊、海上保安庁等において行われる多くの野外の危険な作業現場でも有効に活用できることは言うまでもない。
【００２７】
本発明では圧電振動子の表面からも音波が放射されているが、これにシート状部材が接触してそのシート状部材が同時に振動し、そのシート状部材の面からも同様に音波が放射されるので、結果として、外耳道直前の音響放射面積が数倍になり、耳に感ずる音量が増大されるものである。この目的のシート類としては、軽くて、硬めの材質が効果的であり、帽子に使用される布地に加え、紙や、硬めの発泡ウレタンなども有効である。
【００２８】
このように、本発明はシート状部材からなる振動部分が外耳道入り口直前に配されて、放射面積が大きいスピーカが形成されていることにより主観音量が大きくなるものであり、前述の特許文献１の電磁スピーカではそのスピーカ内の振動体の振動しか主に使用していないため本発明に比べて小さい音量しか得られない。一方、特許文献２のヘルメットの場合は、構造的にスピーカが頭上にあり外耳道入り口から遠いため、本発明と同程度の主観音量を得るためにはボリュームを大幅に上げなければならないことから音漏れが大きくなる。
【００２９】
本発明では、音響振動発生源としては圧電振動子や電磁振動体を用いることができ、圧電振動子としては上記実施の形態で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。
【００３０】
また、シート状の部材を少なくとも耳介の一部を覆い耳介に圧接しないように耳介の前面に配置する手段としては、帽子一体型である必要はなく、ヘアバンド、ヘルメット、ヘッドフォンに類似の構造など様々な形態が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による音響装置の一実施の形態を示す模式図であり、帽子一体型の音響装置を示す図。
【図２】本実施の形態の音響装置に使用する圧電振動子の斜視図。
【符号の説明】
【００３２】
１１    つば部
１２    キャップ部
１３    耳当て部
１４    ポケット
１５    圧電振動子
１６    ステレオプラグ
２１    シム
２２    圧電セラミック板
２３    被覆層
【図１】
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【図２】
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