JP2012044245A - 開孔型骨伝導イヤホン - Google Patents

Abstract

【課題】骨伝導イヤホンを、ヘッドバンドをなくし、外耳道挿入式のコンパクトな簡易構成のタイプとしつつ、外界と連通させて、通気性をもたせ、かつ装着時の圧迫感をなくした開孔型の骨伝導イヤホンを提供することにある。また、水中での使用を可能としたり、水陸両用タイプとした開孔型の骨伝導イヤホンを提供する。
【解決手段】装着時に外界と連通可能な通気孔６’を軸方向中央部に有する磁性体と、前記磁性体の外周に設けられた少なくとも一以上のダンパー７と、前記磁性田の外周に設けられ、前記ダンパー７を胴部内に収納し、胴部外周にコイル８が巻装されたコイルボビン４とを有し、前記通気孔６’を有する磁性体を介し開孔型の骨伝導装置３を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、小型であって装着感や使い勝手が良好な開孔型骨伝導イヤホンに関する。

イヤホンとしては、一般的に外耳道内に挿入して耳を塞ぐタイプの従来からあるイヤホンと、骨伝導タイプで同じく耳を塞ぐタイプのものと、これとは別に外耳道内に挿入しなくとも使用可能な骨伝導イヤホンとに大別される。

前者のイヤホンとしては、例えば文献１（マグネチックイヤホンタイプ）、文献２（圧電型）のようなものがある。

また、後者のイヤホンとしては、例えば文献３（いわゆる外椀型）のようなものがある。

従来の前者のイヤホンにおいては、使用時に、外耳道内に挿入する。したがって、外耳道が塞がれてしまうため、外耳道が圧迫され、長時間使用していると違和感を感じ疲れる、通気性がないため、発汗して不快感を感じる、外界と遮断されるので、孤立感など精神的、肉体的負担を感じる、危険時の警報音が聞こえ辛く、安全面に欠ける、といった課題がある。

一方、後者のタイプのものとしては、外耳道に挿入することなく、頭部に当接させたり、耳の周囲に当てたりして使用する。したがって、前者のタイプのもののように、外耳道を圧迫することはない。

特開昭５０−１５１１３４号公報 特開２００９−１１１８２０号公報 特開２００９−４９８４４号公報

しかしながら、後者のタイプのものは、弾性部材からなるヘッドバンドのハンガー部分の両端部にイヤホンが設けられ、ヘッドバンドを頭部に装着して使用する構造となっているため、部品点数が多く、組立が煩雑であり、費用も大幅にかかる。装着装置が大掛かりで重量もあるため、体力を必要とし、また、装着にあたっては頭部が圧迫されるので、重圧感があり、長時間装着すると疲れ易い。収納時に場所をとる、などといった数々の課題があった。

この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、骨伝導イヤホンを、ヘッドバンドをなくし、外耳道挿入式のコンパクトな簡易構成のタイプとしつつ、外界と連通させて、通気性をもたせ、かつ装着時の圧迫感をなくした開孔型の骨伝導イヤホンを提供することにある。また、水中での使用を可能としたり、水陸両用タイプとした開孔型の骨伝導イヤホンを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、装着時に外界と連通可能な通気孔６’を軸方向中央部に有する長手部材からなる磁性体と、前記磁性体の外周に設けられた少なくとも一以上のダンパー７と、前記磁性体の外周に設けられ、前記ダンパー７を胴部内に収納し、胴部外周にコイル８が巻装されたコイルボビン４とを有し、前記通気孔６’を有する磁性体を介し開孔型の骨伝導装置３を備えたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の開孔型骨伝導イヤホンにおいて、前記磁性体は、通気孔６’を軸方向中央部に有する磁性材料からなるムーブメント６と、このムーブメント６の一端部に設けられたマグネット５の構造体、または磁性粉末を成形し、前記ムーブメント６と前記マグネット５とを一体化したものからなることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の開孔型骨伝導イヤホンにおいて、前記コイルボビン４は横割りまたは縦割りの２分割構造からなることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１記載の開孔型骨伝導イヤホンにおいて、前記骨伝導装置３を防水性のカバーで被覆し、水中用としても使用可能としたことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１記載の開孔型骨伝導イヤホンにおいて、前記骨伝導装置３の中央部の通気孔６’に着脱自在であって防水性の蓋状の栓を設け、水陸両用タイプとしたことを特徴とする。

請求項１、２記載の発明に係る開孔型骨伝導イヤホンによれば、通気孔６’により外部と鼓膜側とを連通させ、装着時に外耳道を塞ぐことはないため、外耳道の圧迫を軽減でき、かつ発汗してもその水分を外気に逃がすことができ、また、外界と遮断されないので、孤立感、肉体的負担を軽減でき、しかも危険時の警報音も感じ取ることが出来、身の危険を回避し得る、といった効果を有する。
また、老人、難聴者等にも使用でき、補聴器として使用する場合にも、マイクとスピーカとの関連はないため、ハウリングは起こらないという効果がある。
請求項２記載の発明によれば、組立時に、容易にダンパー７をコイルボビン４の胴部内に収納でき、組立性が良好である、といった効果がある。
請求項３記載の発明によれば、防水型として使用できるため、豪雨や水中での使用も可能となる、といった効果を有する。
なお、圧電型のものでは、圧電素子自身の剛性（ステフネスコントロール）のため、低音域を伝え難い。これに対し本発明では、マグネットを含むムーブメントが質量（マスコントロール）を持っているので、振動を直接骨に伝え易い利点を持つ。

（ａ）は本発明の第１実施例の断面図、（ｂ）は組み合わされるカバーの一例の断面図を示す。 本発明に係る骨伝導装置の組立手順の例を示す。 本発明に係る骨伝動装置の組立完成斜視図を示す。 本発明の開孔型骨伝導イヤホンの完成状態の説明図を示す。 本発明の第１実施例の開孔型骨伝導イヤホンを耳に装着した状態の説明図を示す。 （ａ）、（ｂ）はコイルに流れる電流と発生する磁界の説明図。 ムーブメントとマグネットからなる磁性体の一例を示す説明図を示す。 （ａ）、（ｂ）は発生した磁界により磁性体に係る力（Ｆ）。 （ａ）、（ｂ）はコイルに流れる電流、磁界Φａ、Φｂとマグネットの磁界Φｍとの関係を示す。 本発明の骨伝導イヤホンの第２実施例の断面図を示す。 （ａ）は本発明の骨伝導イヤホンの第２実施例の完成状態を側面から見た説明図、（ｂ）は正面図を示す。 本発明の骨伝導イヤホンの第３実施例の組立手順の例を示す。 本発明の骨伝導イヤホンの第３実施例の完成状態の断面図を示す。 （ａ）は本発明の骨伝導イヤホンの第３実施例の完成状態を側面から見た説明図、（ｂ）は正面図を示す。 本発明の骨伝導イヤホンの第４実施例の側断面図を示す。 （ａ）は第４実施例の完成状態を側面から見た説明図、（ｂ）は正面図を示す。 本発明の骨伝導イヤホンの第５実施例であって耳に装着した状態を示す。

図１（ａ）は本発明の第１実施例に係る開孔型骨伝導イヤホンの縦断面図を示す。

図中１は例えばシリコンゴム、エラストマーなど弾性部材からなるハウジングで、このハウジング１は、外耳道内に挿入されるほぼ円筒状をなす円筒部１ａと、この円筒部１ａの一方の外端部の外周に形成された所定の肉厚を有するほぼ円板状のフランジ部１ｂとからなる。使用にあたり円筒部１ａは外耳道に挿入され、かつフランジ部１ｂも同様に外耳道に挿入される。また、ハウジングの材質としては振動伝達効率の良い材質、硬度が選択される。

円筒部１ａの外周部には、図１（ｂ）に示すような、ほぼ円筒状のパッド２が被せられる。このパッド２は軟質な弾性部材からなり、外耳道の形状は人によって異なるため、骨伝導イヤホンを外耳道に挿入した際、パッド部分が変形し、密着させる作用をなす。フランジ部１ｂも変形可能な弾性部材からなる。なお、円筒部１ａとパッド２を一体形成しても良いことは勿論である。

円筒部１ａやフランジ部１ｂの内部の中空部には、トランスデューサ（電気−機械変換器）である本発明の主要部材である開孔型の骨伝導装置３が設けられている。

骨伝導装置３は、円筒状をなし、外周部に少なくとも一以上の溝６ａが形成された長尺状の円筒本体およびこの本体の一端部に一体形成され本体円筒部より拡径であって内部に収納用空間が形成されたマグネット支持部６ｂを有し、振動可能で、かつ磁性材料からなるムーブメント６と、このムーブメント６のマグネット支持部６ｂ内に収納されたリング状のマグネット５からなる磁性体と、この磁性体を構成するムーブメント６の溝６ａに設けられたゴムのような弾性部材からなるダンパー７と、内周面にダンパー受容用の溝を有し、ダンパー７を介し本体円筒部と離間して非接触状態で設けられたコイルボビン４と、このコイルボビン４の両端に形成されたフランジ４ａ間に巻装されたコイル８とを備えて構成されている。なお、マグネット支持部６ｂとしては、図示例のように必ずしも筒状でなくとも良く、例えば円板状あるいはその他の適宜の形状であっても良い。

これらムーブメント６の本体円筒部、ダンパー７はコイルボビン４の中空状の胴部の空間内に位置している。

上記において、マグネット５は接着剤を用いたり、またはカシメなどの固定手段によりムーブメント６のマグネット支持部６ｂ内に設けられる。そして、マグネット５の中央部の開孔５ａとムーブメント６の本体円筒部内の孔とは同軸状をなして連通し、また、ハウジング１の円筒部１ａの内端部側（外耳道に挿入された場合、鼓膜側に位置する部分）の中央部に形成された孔１ａ’に対しても同軸状をなし、連通している。

マグネット５はフランジ１ｂに形成された空間ａ内に設けられ、マグネット支持部６ｂはフランジ部１ｂの内面とはムーブメント６の振動を妨げないよう非接触となっている。また、ダンパー７の内周面側はムーブメント６の溝６ａに位置し、ダンパー７の外周面側はコイルボビン４の巻胴部の内周面側に位置し、コイルボビン４とムーブメント６の本体円筒部との間にはムーブメント６が振動しやすいよう隙間が設けられている。このムーブメント６は高透磁率の材質を用いるのが好ましい。

なお、例えば鉄やスレンレスのような磁性材料からなるムーブメント６とマグネット５とは図示の実施例では別体構造をなしているが、例えば六方晶フェライト磁性粉末、焼結用ステンレス鋼粉末のような合金粉末等を成形して一体化してなる磁性体としても良い。

その他、図１において、符号１ｃはフランジ部１ｂの外側に形成された開孔部である。

図２は、開孔型骨伝導装置３の組立例を示す説明図である。

組立にあたっては、下側の図に示すように、細長いほぼ円筒状をなすムーブメント６のマグネット支持部６ｂにマグネット５をセットする。図示例では、マグネット支持部６ｂの部分を、マグネット５の装着状態がわかり易いよう断面で示している。また、中程の図に示すように、例えば一対とした溝６ａにダンパー７を装着し、好ましくは横割り型とした２分割構造の一対のコイルボビン半体４’をそれぞれ対向配置し、両側からダンパー７の外周部を内部に収納するようにして好ましくは超音波溶着によりコイルボビン半体４’の接合部を一体化させ、一番上の図に示すように、コイルボビン４を形成する。コイルボビン４をこのように横割り２分割構造とすることにより、内部にダンパー７等を容易に内蔵させる構造とすることができ、組立性に優れたものとすることができる。なお、コイルボビン４は、図示の状態において左右横割り型としたが、上下２分割の縦割り構造のものとしても良い。なお、マグネット５は最終工程で組み込んでも良く、どの段階で組み込むかは任意である。また、マグネット支持部６ｂは、前述のように、筒状でなくても良く、円板状、その他のものとしても良い。

コイルボビン４の胴部の外周には、図３に示すように、コイル８が巻装され、図１（ａ）に示す開孔型の骨伝導装置３が完成される。なお、図３において、８ａ、８ｂは音声信号通電用のコイル８の引出線である。

この骨伝導装置３が、図１（ａ）に示すように、ハウジング１の中空部内に挿入法または装填法によって設けられる。この場合、マグネット５は外側（ハウジング１のフランジ部１ｂ内）に位置する。挿入法とは、文字通り、ハウジング１の中央部に挿入して好ましくは接着剤にて固定する方法である。装填法も同様である。

図４は組み立てられた開孔型の骨伝導イヤホン３Ａを側面から見た説明図である。フランジ部１ｂの外周面とパッド２の外周面との段差は僅かか、段差はなく、使用の際、フランジ部１ｂの部分も外耳道に挿入される。しかしながら、この骨伝導イヤホンによれば耳挿入部であるパッド２部分を外耳道に挿入した際、マグネットの中央部の孔、ムーブメント６の通気孔６’やハウジング１の孔１ａ’等によって外耳道が塞がれることはない。

使用にあたり、図５に示すように、開孔型骨伝導イヤホン３Ａを外耳道Ａにスッポリ挿入する。そして、引出線８ａ、８ｂ（図３参照、図５では図示の便宜上図示せず）を介し開孔型骨伝導装置のコイル８に音声電流を通電する。図５は、外耳Ａ’、中耳Ｂ’、内耳Ｃ’等の構造を示す。また、Ｄ’は鼓膜、Ｅ’は耳管、Ｆ’は蝸牛、Ｇ’はツチ骨ａ、キヌタ骨ｂ、アブミ骨ｃ等の耳小骨を示す。

図６（ａ）、（ｂ）〜図９（ａ）、（ｂ）は骨伝導装置３の振動の原理を示す。図６（ａ）、（ｂ）は、コイル８に流れる電流とそれにより発生する磁界Φａ、Φｂの説明図。図７は磁性体の例、図８（ａ）、（ｂ）は発生した磁界によるＦが磁性体に作用する説明図、図９（ａ）、（ｂ）は発生する磁界Φａ、Φｂとマグネットの磁界Φｍとの関係を示す。

すなわち、図６（ａ）、（ｂ）において、引出線８ａ、８ｂを介しコイル８に交流の音声電流が流れると、アンペアの右ネジの法則により、その電流ｉａ、ｉｂの向きにしたがって、発生した磁束Φａ、Φｂの方向が矢印で示すように交互に変化する。アンペアの右ネジの法則とは、電流とそのまわりにできる磁場との関係を表わす法則で、電流を流すと、電流の方向を右ネジの進む方向として、右ネジの回る向きに磁場が生じることである。なお、図中４はコイルボビン、６はムーブメント、７はダンパーである。この例のムーブメント６は、一端部に図示のようにマグネット５を設けた構成の磁性体としている。

コイル８の中心に、図７に示すような、一端部にマグネット５を有する高透磁率の材質のムーブメント６が配置されていると、フレミングの左手の法則により発生した力Ｆを受ける。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、この力Ｆは、コイルボビン４の中空部にダンパー７によって隙間を介し配置されたムーブメント６を支える方向に働く。矢印は電流ｉａ、ｉｂの方向によって生じるＦの方向を示す。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、マグネット５が一体化されたムーブメント６からなる磁性体を保持ダンパー７が機械的に支えているので、音声信号によりΦａおよびΦｂがマグネット５の磁束Φｍに影響を与え磁性体の上下動を惹起する。この振動がコイルボビン４に伝達し、さらに振動体自身を覆う部材を通して骨に伝達され聴感神経に伝達される。この場合、振動体を覆う部材は外耳道の硬さと類似し、装填周辺との密着性が重要視される。なお、保持ダンパー７は、ムーブメント６のバランスが取れれば１個でも良い。また、ダンパー７はムーブメント６を速やかに振動させるためには硬度は低い方が良い。

マグネット５、ムーブメント６、ダンパー７、コイルボビン４、コイル８等からなる振動体として機能する骨伝導装置３は、ハウジング１内に設けられ、振動はハウジング１に伝達される。

一般の気道音は、音が空気中を振動として伝わり鼓膜が振動し、蝸牛と呼ばれる聴覚器官に伝わる。これに対し本発明では、骨伝導装置３の振動が、図５において耳小骨Ｇ’から蝸牛Ｆ’以降の聴覚神経に直接伝え脳に音として認識される。

図１０は本発明の第２実施例の断面図を示す。この実施例では、全体の外形を軸方向にやや長いほぼ円筒状としたことに特徴を有している。図１１（ａ）は外観を示す説明図、（ｂ）は正面図である。

この実施例では、ムーブメント６の形状をシンプルとしている。すなわちムーブメント６を細長い円筒状とし、その一端部（外耳道に挿入した場合、外耳道の外側位置に相当）の外周上にリング状のマグネット５を装置して開孔型の骨伝動装置３を構成したことに特徴を有している。この例では、ムーブメント６の一端部がマグネット５の支持部として機能する。

図１２は骨伝導装置３の他の実施例を示す。この第３実施例では、ムーブメント６の端部にマグネット５を装着し、ダンパー７、溝６ａを一つにし、かつムーブメント６やコイルボビン４の軸方向の寸法を短かくしたもので、その他は前述の骨伝導装置３と基本構成はほぼ同じのため、説明は省略する。

図１３は組立状態の断面図を示す。

図１４（ａ）は完成状態の説明図、（ｂ）は正面図を示す。

図１５は本発明の第４実施例を示す。この実施例では、骨伝導装置３の基本構成は、図１０のものと同様である。図１６（ａ）はその外観測面図、、（ｂ）は正面図を示す。

この実施例で特徴的なことは、骨伝導イヤホンを耳栓タイプとし、外耳道に挿入される骨伝導装置３を防水性を有する弾性部材からなるカバー１ｄで被覆して水中での使用を可能としたものである。この場合、マグネット５の外周と防水カバー１ｄの内面との間には振動を妨げないよう隙間がある。

この実施例では、ダンパー７が一つのタイプであるが、図１に示した実施例のように、ダンパー７をダブルタイプとした骨伝導装置を用いても良いことは勿論である。

また、カバー１ｄの形状は図示例に限定されるものでないことも云うまでもない。また、カバー１ｄに変え、骨伝導装置３の中央部の軸方向の通気孔６’内に内部への水の浸入を防ぐ防水性の蓋状の栓（図示せず）を着脱自在とし、ほぼ円柱状または有底円筒状の栓を挿入した場合、水中での使用を可能とし、栓を外した場合、通気孔６’が外気と連通し、陸上での使用を可能とし、水陸両用タイプとしても良い。

図１７は本発明の第５実施例を示す。この実施例では、開孔型骨伝導イヤホン３Ａの外側に、外耳道Ａの外側に位置するフランジ３ａを設け、このフランジ３ａの外表面に、例えば適宜のイラストを施したり、宝玉を設けたりして適宜の装着部材を設け、アクセサリー効果を付与したことに特徴を有している。フランジ３ａの外形は好ましくは円形、その他として多角形、矩形である。接着剤、超音波溶着、適宜の凹凸構造による嵌合手段等によって、骨伝導装置３Ａに対し取り付けられる。嵌合手段によれば着脱自在とすることができ、図５に示すように用いることができる。なお、フランジ３ａの中央部に通気孔６’と連通する孔をあけておくことが好ましい。孔を通気性を有する布のような部材で覆っても良い。

１ ハウジング
１ａ 円筒部
１ａ’ 孔
１ｂ フランジ部
１ｃ フランジ開孔部
２ パッド
３ 骨伝導装置
３Ａ 開孔型骨伝導イヤホン
３ａ 装飾効果をもたらすフランジ
４ コイルボビン
４ａ フランジ
５ マグネット
５ａ マグネット開孔
６ ムーブメント
６ａ 溝
６ｂ マグネット支持部
６’ 通気孔
７ ダンパー
８ コイル

Claims (5)

1. 装着時に外界と連通可能な通気孔（６’）を軸方向中央部に有する長手部材からなる磁性体と、前記磁性体の外周に設けられた少なくとも一以上のダンパー（７）と、前記磁性体の外周に設けられ、前記ダンパー（７）を胴部内に収納し、胴部外周にコイル（８）が巻装されたコイルボビン（４）とを有し、前記通気孔（６’）を有する磁性体を介し開孔型の骨伝導装置（３）を備えたことを特徴とする開孔型骨伝導イヤホン。
2. 請求項１記載の開孔型骨伝導イヤホンにおいて、前記磁性体は、通気孔（６’）を軸方向中央部に有する磁性材料からなるムーブメント（６）と、このムーブメント（６）の一端部に設けられたマグネット（５）の構造体、または磁性粉末を成形し、前記ムーブメント（６）と前記マグネット（５）とを一体化したものからなることを特徴とする開孔型骨伝導イヤホン。
3. 請求項１記載の開孔型骨伝導イヤホンにおいて、前記コイルボビン（４）は横割りまたは縦割り２分割構造からなることを特徴とする開孔型骨伝導イヤホン。
4. 請求項１記載の開孔型骨伝導イヤホンにおいて、前記骨伝導装置（３）を防水性のカバーで被覆し、水中用としても使用可能としたことを特徴とする開孔型骨伝導イヤホン。
5. 請求項１記載の開孔型骨伝導イヤホンにおいて、前記骨伝導装置（３）の中央部の通気孔（６’）に着脱自在であって防水性の蓋状の栓を設け、水陸両用タイプとしたことを特徴とする開孔型骨伝導イヤホン。

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