(57)【要約】【課題】  構成が簡易で消費電力が少なくて済む装着型防音装置を提供する。【解決手段】  鼓膜を含む閉じた空間と外界を仕切る遮音部１１を備えた装着型防音装置であって、遮音部１１の一部は、外界側に配置される第１高分子フィルム２１と鼓膜側に配置される第２高分子フィルム２２で形成され、これらの高分子フィルム２１，２２は曲率を有すると共に、第１高分子フィルム２１は負性容量回路３０に電気的に接続され、第２高分子フィルム２２は増幅回路３１に電気的に接続されている。また、各高分子フィルム２１，２２に一定の張力を掛けるスポンジ５４，５５を設けた。負性容量回路３０は、遮音量を調整する遮音量調整手段３２と、遮音周波数を調整する遮音周波数調整手段３３を備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鼓膜を含む閉じた空間を形成し、この空間と外界を仕切る遮音部を備えた装着型防音装置であって、前記遮音部の一部は、高分子フィルムで形成され、この高分子フィルムは曲率を有すると共に、負性容量回路に電気的に接続されることを特徴とする装着型防音装置。
【請求項２】
前記高分子フィルムに一定の張力を掛ける張力手段を設けた請求項１記載の装着型防音装置。
【請求項３】
前記負性容量回路は、遮音周波数を調整する遮音周波数調整手段と、遮音量を調整する遮音量調整手段を備える請求項１又は２記載の装着型防音装置。
【請求項４】
前記高分子フィルムは、外界側に配置される第１高分子フィルムと、鼓膜側に配置される第２高分子フィルムで構成され、前記第１高分子フィルムは前記負性容量回路に電気的に接続され、前記第２高分子フィルムは増幅回路に電気的に接続される請求項１、２又は３記載の装着型防音装置。
【請求項５】
前記第１高分子フィルム及び／又は前記第２高分子フィルムの曲率半径は、面内伸縮の共振周波数が遮音対象の周波数よりも高い周波数になる曲率半径である請求項４記載の装着型防音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耳介を覆うように装着して所望の周波数帯域の音を遮音することができる装着型防音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の装着して使用する防音装置としては、周囲の雑音を収音する収音マイクロフォンと、収音マイクロフォンにより収音された雑音に基づいて、装着者に聴取される雑音を打消すようにイヤースピーカから発せられる音声を制御するアクティブノイズコントローラを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１２４１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の防音装置においては、アクティブノイズコントローラを用いるため、それを実現するには構成が複雑で、且つ消費電力も大きいという問題があった。
【０００５】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構成が簡易で消費電力が少なくて済む装着型防音装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、鼓膜を含む閉じた空間を形成し、この空間と外界を仕切る遮音部を備えた装着型防音装置であって、前記遮音部の一部は、高分子フィルムで形成され、この高分子フィルムは曲率を有すると共に、負性容量回路に電気的に接続されるものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の装着型防音装置において、前記高分子フィルムに一定の張力を掛ける張力手段を設けた。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の装着型防音装置において、前記負性容量回路は、遮音周波数を調整する遮音周波数調整手段と、遮音量を調整する遮音量調整手段を備えるものである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１、２又は３記載の装着型防音装置において、前記高分子フィルムは、外界側に配置される第１高分子フィルムと、鼓膜側に配置される第２高分子フィルムで構成され、前記第１高分子フィルムは前記負性容量回路に電気的に接続され、前記第２高分子フィルムは増幅回路に電気的に接続される。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の装着型防音装置において、前記第１高分子フィルム及び／又は前記第２高分子フィルムの曲率半径は、面内伸縮の共振周波数が遮音対象の周波数よりも高い周波数になる曲率半径とした。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、簡易な構成で所望の周波数の音を遮音することができる。また、高分子フィルムはハイインピーダンスなので、アクティブノイズコントローラにおけるイヤースピーカの駆動に比べて、電気回路の消費電力が小さくなる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、高分子フィルムに所定の張力を掛けることで、高分子フィルムの音圧による変形を抑制し、効率よく面内伸縮させることにより、遮音効果を向上させることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、遮音したい周波数と遮音量を調整できるので、用途に応じた遮音特性に調整することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、第２高分子フィルムが第１高分子フィルムからもれた音を抑制するので、鼓膜側空間にもれる音が減少する。
【００１５】
請求項５に係る発明によれば、高分子フィルムの曲率半径を、面内伸縮の共振周波数が遮音対象周波数より高くなるようにすることで、遮音させたい周波数の調整範囲を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る装着型防音装置の第１実施の形態を示す概観図、図２は第１実施の形態における遮音部の説明図、図３は電気回路部の回路構成図、図４は本発明に係る装着型防音装置の第２実施の形態における遮音部の説明図、図５は本発明に係る装着型防音装置の第３実施の形態の構成図である。
【００１７】
本発明に係る装着型防音装置の第１実施の形態は、図１に示すように、ヘッドホンタイプで、ヘッドバンド１の両端に取り付けられた左右の耳介２，３を覆うドーム形状のカップ部４，５と、これらのカップ部４，５に収納された部材と電気的に接続された電気回路部６からなる。７はカップ部４，５に収納された部材と電気回路部６を電気的に接続するケーブルである。左右のカップ部４，５は、同様の構成である。
【００１８】
カップ部４，５は、不要な周波数の音を遮音する遮音部１１と、遮音部１１を支持する樹脂製のケース体１２と、音漏れがし難いようにケース体１２と装用者の頭部に挟まれる円環形状のパッド１３を備えている。遮音部１１は、ケース体１２の中央に設けた貫通孔１２ａに嵌挿されている。また、貫通孔１２ａを除くケース体１２の内側の空間には防音部材１５が充填されている。パッド１３は、ケース体１２の縁と防音部材１５の端部に接着されている。
【００１９】
遮音部１１は、図２（ａ）に示すように、円筒をアーチ形状に切断した一対の保持枠１７，１８と、これら保持枠１７，１８のアーチ形状と同じ形状の２つのスペーサ１９，２０と、保持枠１７とスペーサ１９に挟持される第１高分子フィルム２１と、２つのスペーサ１９，２０に挟持される第２高分子フィルム２２と、保持枠１８とスペーサ２０に挟持されるアーチ形状の金網２３と、第１高分子フィルム２１と第２高分子フィルム２２の間に充填されるスポンジ２４と、第２高分子フィルム２２と金網２３の間に充填されるスポンジ２５からなる。保持枠１７，１８の内径Ｄ１は、例えば４ｃｍである。内径Ｄ１は４ｃｍに限らないが、波長にくらべて小さい方が良い。
【００２０】
第１高分子フィルム２１と第２高分子フィルム２２の両面には、夫々金属が蒸着されている。更に、各高分子フィルム２１，２２の両面に電線（不図示）が電気的に接続され、これらの電線はケーブル５を介して上述した電気回路部６に接続されている。各高分子フィルム２１，２２の静電容量の値は、例えば３．２ｎＦで、１ｋＨｚでの損失係数は０．０１７である。また、各高分子フィルム２１，２２のアーチ形状の凸側を外界側とし、外界側を第１高分子フィルム２１、頭部側を第２高分子フィルム２２とする。第１高分子フィルム２１と第２高分子フィルム２２の間隔（スペーサ１９の厚み）は、約５ｍｍである。また、スポンジ２４，２５は、高分子フィルム２１，２２に一定の張力を掛ける張力手段として働く。
【００２１】
ある周波数帯域の音を遮音するためには、面内伸縮の共振周波数が遮音対象の周波数より高くなるようにアーチ形状の曲率半径を設定すればよいので、保持枠１７，１８、スペーサ１９，２０、各高分子フィルム２１，２２、金網２３などのアーチ形状の曲率半径は、次式（１）を満たすＲより小さい値とする。ここで、Ｒ：曲率半径、ｆ：面内伸縮の共振周波数、Ｙ：ヤング率、ρ：密度である。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
遮音部１１を構成するには、先ず一方のスペーサ１９の貫通孔１９ａにスポンジ２４を挿入し、これを挟んで第１高分子フィルム２１と第２高分子フィルム２２を接着する。次いで、第１高分子フィルム２１の凸側に一方の保持枠１７を接着し、第２高分子フィルム２２の凹側に他方のスペーサ２０を接着する。スペーサ２０の貫通孔２０ａには、スポンジ２４を挿入する。次いで、スペーサ２０とスポンジ２４に金網２３の凸側を押し当て、更に金網２３の凹側に他方の保持枠１８の凸側を接着する。
【００２４】
すると、図２（ｂ）に示すような全体として円筒形状の遮音部１１が形成される。各高分子フィルム２１，２２は、図２（ｃ）に示すように、金網２３とスポンジ２４，２５に押圧されて、張力が掛かった状態になる。また、第２高分子フィルム２２の頭部側の空間１８ａに吸音材を充填してもよい。
【００２５】
電気回路部６は、図３に示すように、負性容量回路部３０と増幅回路部３１で構成される。負性容量回路部３０は、遮音量を調整する抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２からなる可変抵抗で構成される遮音量調整手段３２と、遮音周波数を調整する可変抵抗Ｒ０からなる遮音周波数調整手段３３と、コンデンサＣ０と、オペアンプ（演算増幅器）３４を備えている。
【００２６】
遮音量調整手段３２を構成する可変抵抗のＲ１側端子は接地され、Ｒ２側端子はオペアンプ３４の出力端子に接続され、可変端子はオペアンプ３４反転入力端子に接続され、負帰還ループを構成する。遮音周波数調整手段３３を構成する可変抵抗Ｒ０の一方の端子はオペアンプ３４の出力端子に接続され、他方の端子はコンデンサＣ０の一方の端子に接続され、コンデンサＣ０の他方の端子はオペアンプ３４の非反転入力端子に接続され、正帰還ループを構成する。
【００２７】
第１高分子フィルム２１の一方の金属蒸着面に接続された電線はオペアンプ３４の非反転入力端子に接続される。第１高分子フィルム２１の他方の金属蒸着面に接続された電線は接地される。抵抗Ｒｐは、第１高分子フィルム２１のオフセット電圧を除去するために第１高分子フィルム２１に並列に接続される。
【００２８】
遮音周波数調整手段３３により可変抵抗Ｒ０を変化させることで、負性容量回路部３０の損失係数ωＣ０Ｒ０（ω：角周波数）を調整することができる。即ち、可変抵抗Ｒ０を変化させることで、遮音する周波数が変化することになる。コンデンサＣ０の容量値は、例えば３ｎＦである。
【００２９】
負性容量回路部３０は、第１高分子フィルム２１に発生した電圧を増幅し、第１高分子フィルム２１にフィードバックさせる。遮音量調整手段３２により抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比を変化させることで、フィードバック電圧を調整することができる。第１高分子フィルム２１に生じた音圧による面内伸縮は、フィードバックされた電圧による面内伸縮でキャンセルされる。
【００３０】
増幅回路部３１は、オペアンプ（演算増幅器）３５と抵抗Ｒ３，Ｒ４からなる反転増幅器である。オペアンプ３５の出力端子には、第２高分子フィルム２２の一方の金属蒸着面に接続された電線が接続されている。第２高分子フィルム２２の他方の金属蒸着面に接続された電線は接地される。オペアンプ３５の反転入力端子には、抵抗Ｒ３を介してオペアンプ３４の非反転入力端子が接続されている。抵抗Ｒ４はオペアンプ３５の出力端子と反転増幅端子の間に接続される。オペアンプ３５の非反転入力端子は接地される。例えば、抵抗Ｒ３の抵抗値は１ｋΩ、抵抗Ｒ４の抵抗値は３．６ｋΩである。
【００３１】
増幅回路部３１は、負性容量回路部３０のフィードバック電圧を反転増幅し、反転増幅された負性容量回路部３０のフィードバック電圧を第２高分子フィルム２２に供給する。第２高分子フィルム２２は、第１高分子フィルム２１を透過した音圧を打ち消すアクチュエータとして働く。
【００３２】
以上のように構成された本発明に係る装着型防音装置の第１実施の形態の動作について説明する。遮音周波数調整手段３３により可変抵抗Ｒ０を変化させることで、負性容量回路部３０の遮音周波数を減衰させたい周波数帯域の中心周波数に調整する。次に、遮音量調整手段３２により抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比を変化させることで、負性容量回路部３０の遮音量を調整する。
【００３３】
このように調整された装着型防音装置の遮音部１１を音が通過すると、その音のうち遮音したい周波数の音は小さくなり、聴取したい周波数の音は小さくならずに鼓膜に達することになる。また、高分子フィルムはハイインピーダンスなので、アクティブノイズコントロールでイヤースピーカを駆動させた場合と比較して、消費電力が小さい。更に、電気回路部６にＣＰＵ（中央演算処理装置）を搭載し、最大音を監視できるような構成とすれば、用途に応じて自動的に可変抵抗Ｒ０及び抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比を調整する構成とすることができる。
【００３４】
本発明に係る装着型防音装置の第２実施の形態における遮音部４１は、図４（ａ）に示すように、一対の円筒形状の保持枠４７，４８と、これら保持枠４７，４８と同じ内径の２つのスペーサ４９，５０と、保持枠４７とスペーサ４９に挟持される第１高分子フィルム５１と、２つのスペーサ４９，５０に挟持される第２高分子フィルム５２と、保持枠４８とスペーサ５０に挟持されるドーム形状の金網５３と、第１高分子フィルム５１と第２高分子フィルム５２の間に充填されるスポンジ５４と、第２高分子フィルム５２と金網５３の間に充填されるスポンジ５５からなる。保持枠４７，４８の内径Ｄ２は、例えば４ｃｍである。内径Ｄ１は４ｃｍに限らないが、波長にくらべて小さい方が良い。ドーム形状の金網５３の曲率半径は、式（１）を満たすＲより小さい値とする。
【００３５】
遮音部４１を構成するには、先ず一方のスペーサ４９の貫通孔４９ａにスポンジ５４を挿入し、これを挟んで第１高分子フィルム５１と第２高分子フィルム５２を接着する。次いで、第１高分子フィルム５１側に一方の保持枠４７を接着し、第２高分子フィルム２２側に他方のスペーサ５０を接着する。スペーサ５０の貫通孔５０ａには、スポンジ５４を挿入する。次いで、スペーサ５０とスポンジ５４に金網５３の凸側を押し当て、更に金網５３の凹側に他方の保持枠４８を接着する。
【００３６】
すると、図４（ｂ）に示すような全体として円筒形状の遮音部４１が形成される。各高分子フィルム５１，５２は、図４（ｃ）に示すように、金網５３とスポンジ５４，５５に押圧されて、ドーム形状になり、張力が掛かった状態になる。また、第２高分子フィルム５２の頭部側の空間４８ａに吸音材を充填してもよい。その他の構成、作用は第１実施の形態と同様である。
【００３７】
本発明に係る装着型防音装置の第３実施の形態は、図５に示すように、耳穴形補聴器タイプで、外耳道の形状に合わせたシェル６０と、シェル６０の貫通孔６０ａに装着した遮音部６１と、シェル６０の壁部６０ｂに収納した電気回路部６２及び電池６３からなる。シェル６０は光造形法で装着者の外耳道の形状に合わせ作製される。遮音部６１は第１実施の形態の遮音部１１または第２実施の形態の遮音部４１を内径５ｍｍ程度で作製する。
【００３８】
電気回路部６２及び電池６３は、別の筐体に収納して、例えば耳かけ形補聴器のようなケースに収めてもよい。また、外耳道の形状に合わせたシェル６０を使用せずに、耳穴形補聴器の既製のケース及び耳せんを用いてもよい。その他の構成、作用は第１実施の形態と同様である。
【００３９】
本発明の第１実施の形態〜第３実施の形態では、遮音部１１，４１，６１に第１高分子フィルム２１，５１と第２高分子フィルム２２，５２、電気回路部６，６２に負性容量回路部３０と増幅回路部３１を使用しているが、第２高分子フィルム２２，５２と増幅回路部３１を省略することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、構成が簡易で、遮音したい周波数を容易に選択でき、それ以外の周波数帯域の音は聴取できるので、作業やコミュニケーションの妨げにならない快適な装着型防音装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る装着型防音装置の第１実施の形態を示す概観図
【図２】第１実施の形態における遮音部の説明図で、（ａ）は分解図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図
【図３】電気回路部の回路構成図
【図４】本発明に係る装着型防音装置の第２実施の形態における遮音部の説明図で、（ａ）は分解図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図
【図５】本発明に係る装着型防音装置の第３実施の形態の構成図
【符号の説明】
【００４２】
２，３…耳介、４，５…カップ部、６，６２…電気回路部、１１，４１，６１…遮音部、１２…ケース体、１３…パッド、１５…防音部材、１７，１８，４７，４８…保持枠、１９，２０，４９，５０…スペーサ、２１，５１…第１高分子フィルム、２２，５２…第２高分子フィルム、２３，５３…金網、２４，２５，５４，５５…スポンジ、３０…負性容量回路部、３１…増幅回路部、３２…遮音量調整手段、３３…遮音周波数調整手段。
【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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