JP2009232443A - 受話装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型軽量で長時間使用しても、使用者が負担を感じることなく、音声情報が明瞭に聴取でき、装着が容易であり、かつシンプルな構成の耳栓型の受話装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 音響振動を発生する振動体１２と棒状部材１３とを備えた受話装置１１であって、棒状部材１３は、外耳道に挿入可能で且つ外耳道の外部から外耳道への音の進入を遮断する形状を有し、棒状部材１３と振動体１２が固定されてなる受話装置１１であり、振動体１２には、棒状の積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子が使用される。
【選択図】 図１

Description

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。

近年、騒音の激しい環境で音声信号を聴取するための送受話装置が種々開発されている。

例えば、特許文献１には、外耳道に挿入する為の耳栓に関し、耳栓は２つの別体の音響システム、即ち聴話用に適したイヤホンユニットとマイクロフォンユニットとによって、騒々しい環境中の別の人間との単式通信及び複式通信を可能とする発明が開示されている。外耳道内部に嵌入するよう適合された寸法及び形状の胴部にして、内側端部と、外側ヘッド部及び前記胴部を前記内側端部から前記外側ヘッド部へと貫く長手方向通路とを具備する胴部と、前記胴部を取巻く一対のカラーにして、耳栓が外耳道に挿入された場合に外耳壁と密着する為の寸法を有し且つその為の位置に位置付けされ、前記一対のカラーによって画定される空洞及び前記一対のカラー間に於ける胴部の表面部分とを創出する為に離間された一対のカラーと、前記胴部に設けられ前記外側ヘッド部から前記胴部の一対のカラー間に於ける胴部の表面部分へと貫く空洞通路とを具備している前記耳栓である。

特許文献２には、装着感がよくて目立たず、高騒音下であっても使用可能な骨導スピ−カ、並びに、高騒音状況下においても明瞭な受送信性能が得られる骨導マイク一体型の骨導スピ−カを提供する発明が開示されている。その解決手段は、外耳道に挿入される挿入部の外端部に骨導スピ−カを内蔵した骨導スピ−カ収納部を固定し、前記挿入部は、通例利用者の外耳道の形状に成形されたイヤ−モ−ルド、あるいは、外耳道の入口付近に保持される耳栓タイプのイヤ−ピ−スとされるものである。

特許文献３には、補聴器やイヤホン等の電気音響変換装置について、従来欠点とされている特性変動や使用時の痛みを解消すると共に、チューブ内の空気伝導を介する振動エネルギーの損失を解消する発明が開示されており、電気音響変換装置は、外耳道内に装用する耳栓機能を有した電気音響変換装置であって、柔軟性を有する耳栓部材と電気エネルギーを振動エネルギーに変換する電気音響変換系とから構成され、前記電気音響変換系により得られる振動エネルギーを振動伝達用のレバーを介して前記耳栓部材へ伝導し、前記耳栓部材を振動させることにより音響信号として感知せしめることを特徴とするものである。

特開平２−７８４００号公報 特開２０００−１６６９５９号公報 特開２０００−６９５９６号公報

前述のように、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、耳栓状の器具と電気信号を音響振動に変換するトランスデューサの組み合わせによる送受話装置が各種提案されている。

しかしながら、耳栓状構成のこれらの送受話装置における受話装置は、いずれもトランスデューサ部分が反挿入部端面に取り付けられている。そのために、いずれも形状が大きくなり、外側に張り出しすぎる、重心が外側にシフトして、さらに重量が増すという問題点があり、使用者にとって、装着時に外れ易いこと、長時間に渡り装着することは、精神的にも肉体的にも負担が大きいという問題点があった。

また、この種の送受話装置を用いる環境は、その目的からしてノーマルな状態ではなく、アウトドアの建設現場、鉱山、消防、警察、防衛関連等激しい動きを伴う可能性が高く、装置としては、できる限りシンプルな構成でヘルメット等の装着の邪魔にならないことが望まれていた。

本発明は、これらの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、小型軽量で長時間使用しても、使用者が負担を感じることなく、音声情報が明瞭に聴取でき、装着が容易であり、かつシンプルな構成の耳栓型の受話装置を提供することを課題とする。

本発明による受話装置は、前記従来技術の課題を解決するために、音響振動を発生する振動体と、音響振動を外耳道に導くために外耳道に挿入可能な形状とした棒状部材とで構成し、棒状部材は、耳栓として機能、すなわち外部音を遮断すると同時に振動体と一体になって音響振動体として機能し、接触する外耳道内壁の発生する音響振動を気導音として鼓膜に伝播する構成とするとともに、棒状部材の音響振動を通じて外耳道の内壁近傍の軟骨を介して骨導音としても聴覚神経に伝達する構成とすることをその要旨とする。

本発明による受話装置は、外見上はイヤフォンに似た形状を成すが、振動体の発生する音響振動が棒状部材を介して２つの伝達経路で聴覚神経に伝達される点で大きく異なる。２つの伝達経路の一つは、振動体の発生する音響振動が棒状部材の端面の振動および接触する外耳道内壁の振動が空気を介して鼓膜に達する気導音であり、もう一つは、振動体の発生する音響振動が棒状部材そのものに伝播し棒状部材を振動させて外耳道内壁近傍の軟骨に伝搬して聴覚神経に達する骨導音である。

一般的なイヤフォンは、耳に差し込む棒状部材が耳栓の機能を有し、使用者にとっては負担が少ないが、遮音性が悪く、音声の伝搬経路は気導音のみである。周囲の騒音環境が１００ｄＢに近い状態においては、一般的なイヤフォンの構成では音声情報を聴取することは非常に困難であることが解った。

また、トランスデューサの音響振動源として電磁型の骨伝導スピーカを用いると、重量的に１０ｇを超えて装着状態が不安定になるために、作業中や移動中に装着者の耳から外れやすいことが明らかになった。

また、特許文献１、２、３に開示されるような類似の耳栓形状を用いる受話装置は、すべて耳栓該当部の外側端部に電気信号を音響振動に変換するトランスデューサを取り付けた構成であり、トランスデューサ部が外側に張り出すために、装着が外れやすい他、ヘルメットらの装着の邪魔になる。

これらの課題に対して鋭意検討した結果、音響振動源として小型の積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子を内蔵した棒状の有機材料成形体が十分な音量を与える振動を起こし、全体として非常に小型軽量の構成でありながら高騒音下でも音声情報が聞き取りやすいことを見いだし、本発明の構成としたものである。

本発明によれば、音響振動を発生する振動体と棒状部材とを備えた受話装置であって、棒状部材は、外耳道に挿入可能で且つ外耳道の外部から外耳道への音の進入を遮断する形状を有し、棒状部材と振動体が固定されてなる受話装置が得られる。

本発明による受話装置に使用する振動体には、原理的には電磁力を利用しても良いが、消費電力や効率、さらに小型化等を考慮すると、棒状の積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子の使用が最も好適である。

本発明による受話装置は、振動体すなわち音響振動を発生して振動駆動源となる積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子が棒状部材に内蔵固定されてなる。棒状部材の形状は、外耳道に挿入可能とし、その外壁が外耳道の内壁に圧接するようにできる。

従って、棒状部材は外耳道外部から、すなわち使用者の周囲環境から、そこに存在する騒音や雑音等が外耳道へ侵入するのを防ぐ耳栓の機能も有する。

振動体が発生した音響振動が棒状部材に伝達されるように、振動体を内蔵して棒状部材と一体の構成にすると、音響効率ならびに小型軽量化にきわめて有利である。

棒状の積層型アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子に、音響電気信号を通じて軸方向の音響振動を発生させると、この振動は、耳栓として機能する棒状部材に伝播し、棒状部材からなる耳栓部は、密着する外耳道内壁の軟骨部分に音響振動を伝える。また鼓膜の直前に位置する振動体の音響振動は表面から空間に音波を発生し、一部は直接鼓膜に音声を伝播する。

本発明によれば、棒状部材を有機材料により形成し、積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子よりなる振動体を埋め込んだ棒状部材を有する受話装置が得られる。すなわち、積層型圧電アクチュエータ素子は、有機材料で被覆される。

棒状部材をシリコンゴム、ウレタンゴム、その他の樹脂等の有機材料で形成したものを振動体に固定しても良いが、振動体をシリコンゴム、ウレタンゴム、その他の樹脂等の有機材料に埋め込み、有機材料の一部が棒状部材を形成し、振動体と棒状部材とが一体となるように構成するのが好ましい。

さらに、本発明による受話装置に使用する振動体の振動発生能力を高めるためには、振動子である積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子の一端に適度の錘を付与するとよい。錘の効果は振動による慣性力を増大することで音量の増大につながる。この錘は、積層圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子の一端に接着すれば良い。

錘が、むき出しであれば外れやすいという問題が生ずることもある。その場合には、この錘も含めて有機材料で被覆しても良い。錘と振動子を一体に有機材料で埋め込むように被覆しても、その作用は低下しないことを確認した。

前述の如く、本発明によれば、長時間使用しても使用者は負担を感じることのない、音声情報が明瞭に聴取できる、軽量かつ装着が容易な受話装置の提供が可能となる。

発明による受話装置は、音響振動を発生する振動体と、棒状部材とで構成され、棒状部材を外耳道に挿入可能な形状にして振動体に直接または間接的に固定するものである。

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。

図１は、本発明の基本構成を示す断面図である。本発明による受話装置１１の基本構成は、振動体１２と棒状部材１３とで構成する。棒状部材１３は、振動体１２を内蔵し、外耳道に挿入可能で、且つ外耳道と嵌合し、外耳入口をふさぐ形状にする。振動体１２が発生する音響振動を棒状部材１３に伝え、棒状部材の端面は外耳道内の空気を振動させる。同時に、接触する外耳道内壁に振動を伝播する。

振動体１２が発生した音響振動は、２つの伝達経路で内耳の聴覚神経に伝達される。２つの伝達経路とは、すなわち、一つは棒状部材１３の端面および、接触する外耳道内壁の振動から外耳道内の空気を介して鼓膜に伝播する気導音であり、もう一つは棒状部材１３を成す材料そのものが振動することで外耳道内壁の軟骨を経由して聴覚神経にいたる骨導音である。

また、棒状部材１３を外耳道に挿入することにより、棒状部材１３は耳栓として機能し、外部環境にある騒音の外耳道への侵入を遮断する。

騒音が１００ｄＢに近い状況においては、前述の如く、気導音と骨伝導音が適度に混ざった状態にすることで音が聞き取りやすくなるため、本発明による受話装置１１は、音響振動を発生する振動体１２と、音響振動を外耳に導くために外耳道に挿入可能な形状とした棒状部材１３とで構成し、棒状部材１３は、耳栓として機能し、すなわち外部音を遮断し、振動体１２が発生する音響振動を気導音として聴覚神経に送り込む構成とともに、棒状部材１３の音響振動を通じて外耳道の内壁近傍の軟骨に骨導音としても伝達する構成とすることで気導音と骨導音の両方が得られる構成としている。

また、本発明による受話装置１１は、従来外部環境にある騒音の進入を防ぐために必要であったイヤーマフの装着が不要となり、使用者にとって長時間使用しても疲れず、重量に対する負担が少ない受話装置１１としている。

以下、具体的実施例により、本発明の受話装置についてさらに詳しく説明する。

（実施例１）
図２は、本発明の実施例１による受話装置の斜視図である。図２に示す本実施例による受話装置２１は、振動体２２と、振動体２２を覆う棒状部材２３と外耳入口をふさぐ被覆部２４とで構成した。

本実施例では、振動体２２にＮＥＣトーキン株式会社製の積層型圧電アクチュエータ素子（縦方向変位）２ｍｍ×２ｍｍ×１０ｍｍ、及び積層型圧電バイモルフ振動子（屈曲変位）２ｍｍ×０．５ｍｍ×１２ｍｍを使用している。

縦方向変位の積層型圧電アクチュエータ素子は、長さ方向に一層５０μｍの層が１６０層重ねられており、相互の電極間に電圧が印加される構成となっている。また、積層型圧電バイモルフ振動子は、一層が５０μｍで５０μｍのりん青銅板の両面に４層構成の圧電素子を接合した構成である。

さらに、図２に示すように、振動体２２である積層型圧電アクチュエータ素子をシリコンゴムで被覆し被覆部２４を形成するとともに、棒状部材２３を被覆部２４と一体に形成した。

具体的には、予め被覆部２４と棒状部材２３の構造が形成できるような金型を作製し、この金型に積層型圧電アクチュエータ素子をセットしてシリコンゴムを流し込み、積層型圧電アクチュエータ素子を内蔵し被覆する棒状部材２３と被覆部２４とを同時に形成した。積層型圧電アクチュエータ素子に、電気音響信号を入力する通信線２６は、被覆部２４より出した。

棒状部材２３は外耳道に挿入できる形状を成し、本実施例では、外径を約１０ｍｍ、長さを８ｍｍとして端部にＲ部２５を設けて外耳道に挿入しやすい形状にした。棒状部材２３を除いた被覆部２４の寸法はφ１２ｍｍ×４ｍｍとした。

本実施例では、積層型圧電アクチュエータ素子を被覆する棒状部材２３と被覆部２４に、積層型圧電アクチュエータ素子の振動が伝搬する。棒状部材２３を外耳道に挿入することで、使用者は、棒状部材２３に伝搬する振動を骨導音と気導音として聴取することができた。

振動体２２に積層型圧電バイモルフ振動子を使用する場合も、同様に形成される。縦方向変位の積層型アクチュエータ素子を使用した場合と、屈曲変位の積層型圧電バイモルフ振動子を使用した場合では、発生する音量に多少違いがあるが、いずれも十分に実用に耐える８０ｄＢ以上に相当する明瞭な音量を確認できた。

（実施例２）
図４は、本発明の実施例２による錘を付与した受話装置の斜視図である。図２に示したものと同様の受話装置の積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子より成る振動体２２の一端に、真鍮製で２ｇの錘４１をエポキシ系接着剤を用いて固定した。

錘４１が付与されることにより積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子より成る振動体２２が振動によって発生する慣性力が飛躍的に増大するため等価的な音圧が上昇することが確認できた。そこで、この錘も含めて被覆部２４の寸法を拡大してシリコンゴムの中に埋設したが、音響性能に目立った低下は認められなかった。

図３は、本発明の実施例１および実施例２による受話装置の使用状態の説明図である。本実施例による受話装置２１は前述したように、棒状部材２３を耳３１の外耳道に直接挿入して使用する。棒状部材２３は、外部の騒音が外耳道へ侵入するのを遮断する耳栓として機能しながら、振動体が発する音響振動を気導音と骨導音の両方で使用者に伝達する。

実施例１および実施例２による受話装置の積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子に５〜３０Ｖｒｍｓの電気音響信号を入力することで骨導音と気導音が適度の配分で音声信号として聴取でき等価騒音レベルとしては８０ｄＢを越えることが実際に確認できた。

上記の如く、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音声情報が明瞭に聴取できる受話装置の提供が可能となる。

以上、具体的実施例により、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。

本発明による受話装置は、特に、騒音の激しい環境において音声信号を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受信に利用できる。

本発明の基本構成を示す断面図。 本発明の実施例１による受話装置の斜視図。 本発明の実施例２による錘を付与した受話装置の斜視図。 本発明の実施例１および実施例２による受話装置の使用状態の説明図。

符号の説明

１１、２１ 受話装置
１２、２２ 振動体
１３、２３ 棒状部材
２４ 被覆部
２５ Ｒ部
２６ 通信線
３１ 耳
４１ 錘

Claims (5)

1. 音響振動を発生する振動体と棒状部材とを備えた受話装置であって、前記棒状部材は、外耳道に挿入可能で且つ前記外耳道の外部から前記外耳道への音の進入を遮断する形状を有し、前記振動体は前記棒状部材に内蔵されることを特徴とする受話装置。
2. 前記棒状部材を有機材料により形成することを特徴とする請求項１に記載の受話装置。
3. 前記振動体は、積層型圧電アクチュエータ素子あるいは積層型圧電バイモルフ振動子のいずれか一方からなることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載の受話装置。
4. 前記振動体の一端に錘を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の受話装置。
5. 前記振動体と前記錘が前記有機材料で一体に被覆されたことを特徴とする請求項４に記載の受話装置。

Images