計測自動制御学会東北支部辛245回研究集会（2008．10．24）
資料番号245−12

圧電型骨伝導スピーカの性能評価
PerLbrmanceEvaluationofPiezoelcctricBoneConductionSpeakerO野川功貴，渡部慶二

OKoukiNOGAWA，KeiiiWATANABE
山形大学

Yamagata University
KeyWords：骨伝導スピーカ（BoneConductionSpeaker），圧電振動子（PiezoelectricVibrator），加速度（Acceleration），明瞭度（Articulation）

連絡先：〒992−8510 山形県米沢市城南4丁目3−16
野川功鼠 Tel．：090−5206−4356，E−mail：kokinogawa＠yahoo．cojp

1緒言
骨伝導とは，鼓膜を介さずに，音による頭骨の振動から直接，聴覚神経に伝播する骨導音を伝える方法のことである．

骨伝導は，直接的に聴覚神経に音が伝わるので騒音環境下での音声認識に優れている．最近では，携帯電話やヘッドホンなどの様々な骨伝導製品が発売されている．しかし，従来の骨伝導スピーカでは，ダイナミックスビーカを使用しているため，構造が複雑で小型化・軽量化が困難である．今までは，中高音域での音響特性に優れている圧電振動子を用いることによりノト型・軽量で音声再生に優れた骨伝導スピーカの開発を行い，設計因子や使用条件などを

3 加速度周波数特性測定実験
Fig．2に加速度周波数特性の測定の概略図を示す．
入力信号はホワイトノイズを使用し，ファンクションジェネレータを用いイコライザとアンプにて信号を調整し骨伝導スピーカに入力する．スピーカには

JIST1201より，押し付け力5．1Nを加えアクリル板に押し付け，板逆面の振動加速度を，加速度ピックアップを用い測定した．信号の再生電圧は5V一定とし，無調整の状態，中心周波数2kHzのゲインがイコライザで最大，最小になるように調整した状態，同様に4kHzを調整した状態の5種類を測定した．
4 単語明瞭度試験研究し明瞭度を上げてきたl）．しかし，スピーカのFig．3に骨伝導スピーカを用いた単語明瞭度試験

性能評価方法は振動特性と官能試験の2つの相関性の概略図を示す．被験者には騒音環境下でヘッドバで検討してきた．そこで本研究では，振動特性で性ンドを用いて乳様突起に装着した骨伝導スピーカで能評価を推し量るための基準となる指標を得ること提示音を聴き取り，聴こえた通りに回答をしてもらを目的する．実験では，周波数のゲインを変化させう．得られた回答に対して，完全に一致した場合のた再生信号を用い，振動特性と明瞭度の相関から周みを正解とし単語明瞭度を算出した．提示音は，坂波数が明瞭度に与える影響を検討したので報告する．

本らの「親密度と音韻バランスを考慮した単語了解

2 骨伝専スピーカユニット度試験用リスト」3）から親密度4．0〜2．5に分類される50単語を選んだ．親密度とは7段階で構成され，Fig．1に圧電振動子の概略図を示す．圧電振動子は数値が大きくなるほどなじみが高いものが含まれる．

厚さ 0．1m，￠30mmの巽鈴の円板両面に厚さTable．1に試験に用いた単語の一部を例として示す．

0．08m，￠25汀皿のPZTセラミックスを貼り合わせ再生電圧は加速度特性測定時と同じ5Vで再生をすたバイモルフ構造である．振動伝達部は厚さ1m，る．測定は加速度周波数特性測定時と同様の5種類￠】Ommである．振動子はフレームで保護されておにて行う．マスキング騒音源として被験者から1mり，M3×15mのアクリル製ボルトとナットで支持

離れた場所にダイナミックスビーカを設置し，被験されている．スピーカ円周には5gの低音再生，及び振動特性の平坦化に効果があるといわれているラバ

者の耳元における騒音レベルをマイクロホンにて測ーウェイトを貼り付けている2）．

音環境下として60dBで使用した．なお被験者は健常定する．マスキングノイズにはホワイトノイズを騒な聴力を持つ20代男性8名としている．

5 実験結果及び考察
5．1加速度周波数特性
加速度周波数特性測定の結果をFig．4（a）（b）に示す．

Fig．4（a）より基準としている無調整のグラフと比較すると2kHz帯を増加させた場ノ乱 基準よりも加速

Transmissionpart （d）30、tO．1）
Ofvibration（d）10、tl）
Fig・1ConstruCtionofboneconductionspeaker

度周波数特性が平坦化した．逆に減少させた場合ディップが強調された．加速度の値では増加させたものと減少させたものでは最大1．24m／s2平均0．7lm／s2の差ができ，基準と増加させたものでは最大0．87m／s2平均0．47m／s2，基準と減少させたものは最大0，52mノs2平均0．23m／s2の差が生じた．Fig．4（b）より4kHz帯を調整した場合は特性に目立った変化はみられず増加減少した．加速度の値では増加させたものと減少させたものでは最大4．93m／s2平均2．20m／s2の差ができ，基準と増加させたものでは最大3．10m／s2平均l．37m／s2，基準と減少させたものは最大2．08血s2平均0．82m／s2の差が生じた．2種の周波数帯域で加速度の変化に差が見られるが，圧電型骨伝導スピーカの中高音域で音響特性に優れるという利点から高周波帯域の変化が得やすいと考えられる．

100000（Accelerationmeasurement）−
2︹s＼且︒︒焉−︒−心︒︒くFig・2SchematicdiagramofExperimentalapparatus

10−3102103
Frequency［Hz］（a）Adjusted2肋bandTab］e．1ExampLeofexねmirlationword
Intimac
ヨツツジ

ブタクサ ツユビエ
アイパン＝4．0〜25

カ ンアツ ヤジモト シヤクシヤク
ラク／くン ジュクタツ

ウモレギ ルイスイ ミヤバラ

0

Fig．3 Schematicdiagramofarticulation
evaJuationexperiment0＞1 soundpressureleYelmeter﹇㌔＼且︒︒叫︸gl︒︒︒＜k10−210−3102105
Frequency［Hz］（b）Adjusted4kHzbandFig・4 FrequencycharacteristicofacceJeration

005．2 単語明瞭度試酸えられる．また，2kHz帯を増加させた場合無調整，2kHz帯で周波数変化による明瞭度の変化は加速度として0．3m／s2程度の変化がなくては大きくは変化しないと考えられる．4虹Iz帯を増加させた場合は無調整，減少させた場合に比べ15〜20％明瞭度は高く4減少させた場合に比べ10％ほど明瞭度は高くなった．

′んUのでこの程度の変化では明瞭度には影響しないと考

0

帯域ともそれぞれ加速度の変化も大きくは生じない

02％前後の差しか見られなかった．2kHz帯，4kLIz帯両04kHz帯を減少させた結果をみると明瞭度としては︵ゞ︶ u O 焉 − n U で く偏差を示す．周波数無調整の試験結果と 2kHz帯と00Fig．5に単語明瞭度試験の結果を示す．グラフは各試験者の明瞭度の平均であり，エラーバーは標準

Direct2kHz 2kHz 4kHz 4kHz
Slgnalmin rrnx min max
Adjustedband

なった．4kHz帯で周波数変化による明瞭度の変化は加速度として1．Om／s2程度の変化で大きく明瞭度がFig．5 Experimentalresu）tofarticulation

undermaskingnoise60rdB7変化すると考えられる．
緒言

7 参考文献

本研究では圧電型骨伝導スピーカを用いて音声再

1） 佐々木達，圧電振動子による骨伝導スピーカの開発，生に重要といわれている第2フォルマントが存在している2kHz〜5kHzの中でも2kHz帯と4kHz帯の明瞭度への影響に注目をした．今回のイコライザを用いた周波数変化では両帯域とも加速度の増加に伴い明瞭度が高くなったが，両帯域で比較をすると2kHz帯よりも4kHz帯の周波数帯域の変化がスピーカの性能から上がりやすいため明瞭度に大きく貢献するとわかった．

D＆D講演論文アブストラクト集（2006），P381
2） 福本莫大，圧電振動子による骨伝導スピーカの開発，

日本機械学会東北学生会論文集（2004），PP19−20
3） 坂本，他5名，親密度と音韻バランスを考慮した単語了解度試験リスト構築，音響学会誌（】998），
VoI．54，No12，P．842−849