JP2021040197A - 振動子の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な伝搬効率で耳軟骨に振動を伝搬させることが可能な振動子の取付構造を提供する。【解決手段】聴取機器の筐体２１と振動子２０との間には、弾性材料から形成された弾性部材２２が配置され、振動子２０は聴取機器を耳に装着した状態でその下面が耳軟骨に対向する位置に配置され、振動子２０と筐体２１との間における弾性部材２２の第１機械インピーダンスが振動子２０から見た耳軟骨の第２機械インピーダンスの２倍よりも小さく設定される。【選択図】図５

Description

本発明は、聴取機器に振動子を取り付ける場合の取付構造に関するものである。

近年、電気信号を機械振動に変換する電気機械変換器をハウジングに収容した構造を有する振動子として、小型で質量が小さい構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような小型化、軽量化を実現した振動子は、例えば、耳に装着可能な機器に取り付ける用途に適している。この種の機器の例として、例えば、ワイヤレスイヤホンや、携帯電話に接続可能なヘッドセットなどの聴取機器を挙げることができる。そして、前述の振動子を取り付けた聴取機器を耳に装着し、振動子を耳軟骨の近傍に皮膚に接触するように配置することで、軟骨伝導経路を介して音を伝搬することができる。

特許第５６５３５４３号公報

近年のように振動子の小型化、軽量化が図られるようになると、振動子を収容するハウジング自体や振動子を取り付けた機器（聴取機器等）の質量の影響が問題となる。すなわち、仮に振動子の質量が機器よりも相対的に大きければ、その機器の影響は受けにくいのに対し、軽量化により振動子の質量が相対的に小さくなるほど機器の影響を強く受けるようになる。具体的には、振動子を単純に機器に接合した状態で、質量が小さい振動子が生み出す加振力は機器を振動させるのに用いられ、例えば、耳軟骨などに伝搬させるべき振動を効率的に伝搬させることが難しくなる。その結果、相対的に質量が小さい振動子を機器に取り付けた状態で駆動する場合には、振動子単体で駆動するのに比べ、音量や振動レベルが低下する懸念がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、質量の小さい振動子を聴取機器に取り付けた場合であっても、良好な伝搬効率で耳軟骨に振動を伝搬させることが可能な振動子の取付構造を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の振動子の取付構造は、電気信号を機械振動に変換する電気機械変換器を収容した振動子（２０）を聴取機器に取り付ける振動子の取付構造において、前記聴取機器の筐体（２１）と前記振動子との間には、弾性材料から形成された弾性部材（２２）が配置され、前記振動子は、前記聴取機器を耳に装着した状態で前記振動子の下面が耳軟骨に対向する位置に配置され、前記振動子と前記筐体との間における前記弾性部材の第１機械インピーダンス（ｒ２−ｊｓ２／ω）が、周波数２００Ｈｚから１０００Ｈｚにおいて前記振動子から見た前記耳軟骨の第２機械インピーダンス（ｚｃ）の２倍よりも小さく設定されることを特徴としている。

本発明の振動子の取付構造によれば、聴取機器を耳に装着した状態で、耳軟骨に対向する位置関係にある振動子から耳軟骨に振動が伝搬するが、この際に振動子の質量が聴取機器より小さい場合であっても、聴取機器の筐体と振動子との間の弾性部材の第１機械インピーダンスが十分に小さいため、振動のエネルギーが聴取機器へ伝搬することを抑制して、振動子からの振動を効率的に耳軟骨に伝搬することが可能となる。

本発明において、前記弾性部材は、振動子の下面と対向する上面に配置されて振動子に押圧力を付与する弾性部材（２３）を含む１対の弾性部材（２２、２３）であり、この１対の弾性部材が振動子を挟み込んで保持する構造を採用することができる。これにより、１対の弾性部材の押圧力により、聴取機器の筐体側から振動子が耳軟骨の側に若干突出するので、振動子の振動を耳軟骨に伝搬しやすくなる。

本発明において、振動子の下面に耳軟骨の側に向けて突出する凸部（２４）を設け、かつ、弾性部材に凸部の形状に合致する凹部（２２ｃ）を設け、振動子は凸部が凹部に篏合した状態で弾性部材に保持される構造を採用することができる。これにより、弾性部材の凹部を介して振動子を安定に保持できるとともに、振動子の凸部を必然的に耳軟骨の側に突出させることができる。この場合、弾性部材の凹部は、凸部としての円柱部材と中心軸を同一として円柱部材と略同一の直径に形成することができる。

本発明において、振動子の下面と対向する上面に柔軟な多孔質体（２５）を配置し、筐体に多孔質体を保持する保持部（２１ｄ）を設ける構造を採用することができる。この場合、第１機械インピーダンスは弾性部材と多孔質体との合成機械インピーダンスである。柔軟な多孔質体としては、例えば、スポンジが用いられる。これにより、保持部を介して多孔質体に押圧力を付与して振動子を安定に保持できるとともに、振動子に付加される質量を抑えることができる。

本発明において、弾性部材に振動子の側面を覆う内周部（２２ｆ）を設け、振動子を内周部に接触した状態で保持する構造を採用することができる。これにより、振動子は、側面が弾性部材の内周部により安定に保持されるとともに、全体の部材数が少なくて済み、構造の簡素化が可能である。

以上述べたように、本発明によれば、質量の小さい振動子を聴取機器に取り付ける場合であっても、振動子と聴取機器の筐体との間の第１機械インピーダンスが、振動子から見た耳軟骨の第２機械インピ―ダンスの２倍よりも小さく設定されるので、振動子から耳軟骨への振動の伝搬効率を高めることが可能となる。また、振動子が聴取機器の筐体と直接固定されない構造であるため、聴取機器の筐体に与える不要な振動を抑制することができる。

本発明の機械モデルを示す図である。 図１の機械モデルに対応する等価回路を示す図である 図１のデバイス１１を人間の耳に装着した状態の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態の取付構造の斜視図である。 第１実施形態の取付構造の部分断面図である。 第２実施形態の取付構造の部分断面図である。 第２実施形態の取付構造の上面図である。 第２実施形態の変形例に関して図６と同様の部分断面図である。 第３実施形態の取付構造の部分断面図である。 第３実施形態の取付構造の上面図である。 第４実施形態の取付構造の斜視図である。 第４実施形態の取付構造の部分断面図である。 第４実施形態の変形例に関して図１２と同様の部分断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。ただし、以下に述べる実施形態は本発明を適用した形態の一例であって、本発明が本実施形態の内容により限定されることはない。以下では、聴取機器に取り付けられ、軟骨伝導を用いて振動（音）を伝搬する振動子に対して本発明を適用した形態について説明する。

図１は、本発明の振動子に求められる特性を検討するための機械モデルを示す図である。図１においては、振動子１０と、この振動子１０を取り付けた聴取機器等のデバイス１１が示される。振動子１０は、内部の振動子本体１０ａと、振動子本体１０ａを覆う振動子ケース１０ｂからなる。図１の下方には耳軟骨があり、耳軟骨（皮膚は省略）と振動子１０の一端とが接触部Ｃａで接触している。また、図１の上方には人間の頭部があり、頭部とデバイス１１の一端とが接触部Ｃｂで接触している。

図１の機械モデルでは、振動子本体１０ａ、振動子ケース１０ｂ、デバイス１１は、この順に質量ｍ１、ｍ２、ｍ３を有している。振動子本体１０ａと振動子ケース１０ｂとの間には、力Ｆが印加される。上述の接触部Ｃａ、Ｃｂと、振動子本体１０ａと振動子ケース１０ｂとの間と、振動子ケース１０ｂとデバイス１１との間は、いずれもバネ及びダンパでモデル化可能である。ここで、接触部Ｃａ、振動子本体１０ａと振動子ケース１０ｂとの間、振動子ケース１０ｂとデバイス１１との間、接触部Ｃｂの順に、バネのスティフネスｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３を有し、かつ、ダンパの機械抵抗ｒ０、ｒ１、ｒ２、ｒ３を有するものとする。

ここで、質量ｍ１、ｍ２、ｍ３の振動変位をそれぞれｘ１、ｘ２、ｘ３とし、耳軟骨の振動変位をｘ０とし、振動子１０から見た耳軟骨の機械インピーダンスをｚｃとすると、図１の機械モデルに対して次の（１）〜（４）式の運動方程式が成り立つ。ここで’（ダッシュ）は時間微分を表し、例えばｘ１’は速度、ｘ１’’は加速度を表す。

上記（１）〜（４）式から、機械モデルと等価の電気回路を導くことできる。図２は、図１の機械モデルに対応する等価回路を示す図である。なお、（１）〜（４）式の速度ｘ０’、ｘ１’、ｘ２’、ｘ３’は、それぞれ等価回路の電流に対応する。また、図１と図２を対比すると、力Ｆは等価回路の起電力に対応し、質量ｍ１〜ｍ３は等価回路のインダクタンスに対応し、スティフネスｓ０〜ｓ３は等価回路の容量（値はスティフネス値の逆数）に対応し、機械抵抗ｒ０〜ｒ３は等価回路の抵抗に対応し、機械インピーダンスｚｃは等価回路のインピーダンスに対応する。

図１の機械モデルにおける目標は、耳軟骨にできるだけ大きな振動を与えることである。よって、振動子１０と耳軟骨とは接触部Ｃａ（ｒ０、ｓ０）で接触しているので、図２でｚｃ・ｘ０’を極力大きくすることにより、耳軟骨に与える振動が大きくなる。一方、デバイス１１の質量ｍ３は大きいため、図２において、振動子１０とデバイス１１との間の機械インピーダンスｒ２−ｊｓ２／ωを小さくする必要がある。仮に機械インピーダンスｒ２−ｊｓ２／ωが大きいと、振動ｘ２’が非常に小さくなる。一方、前述の接触部Ｃａ（ｒ０、ｓ０）の機械インピーダンスｒ０−ｊｓ０／ωは大きくする必要がある。

ここで、耳軟骨の機械インピーダンスを検証したところ、周波数範囲２００〜１０００Ｈｚにおいては、概ね５（Ｎｓ／ｍ）程度であることが確認された。なお、耳軟骨の機械インピーダンスについては、個人差等に起因して実際の値は変化することも想定される。本発明の振動子１０の取付構造においては、上記の作用効果を達成するために、デバイス１１との間に、機械インピーダンスｚｃに対応する耳軟骨の機械インピーダンスよりも小さい機械インピーダンス（図２のｒ２−ｊｓ２／ωに相当）を有する弾性部材を介在させることで、耳軟骨を効率的に振動させるための構造を実現した。上記弾性部材のスティフネスの機械インピーダンス値が、周波数１００Ｈｚで１０Ｎｓ／ｍであったとしても、周波数に反比例して機械インピーダンス値は小さくなるので、弾性部材の機械インピーダンスは概ね１０Ｎｓ／ｍ程度以下であればよい。

図３は、図１のデバイス１１を実際に人間の耳に装着した状態の一例を模式的に示す図である。図３に示すように、デバイス１１は耳の形状に適合する形状を有し、デバイス１１を耳にかけると耳介と頭部の間に挟まれた状態で保持される。このとき、デバイス１１に取り付けた振動子１０は、耳の皮膚を介して耳軟骨と対向する位置に配置される。これにより、振動子１０を駆動すると、振動子１０の振動が耳軟骨を経由して伝搬される。なお、図３に示す耳への装着状態は、以下で具体的に説明する第１〜第４実施形態の取付構造に関しても適用可能である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。第１実施形態は、振動子２０と、振動子２０を取り付けた聴取機器の筐体２１と、振動子２０と筐体２１との間に配置された弾性部材２２と、振動子２０の上部に配置された弾性部材２３とを備えた構造を有する。第１実施形態の取付構造に関し、図４は斜視図であり、図５は、図４の振動子２０についての側面及び他の部材についての図４のＹ方向の略中央位置における断面構造を含む部分断面図である。図４及び図５では、説明の便宜のため、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向をそれぞれ矢印にて示している。なお、図６以降の各図面においても、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の意味は共通である。

振動子２０は内部に、電気信号を振動に変換する電気機械変換器を収容した構造を有する。振動子２０のＺ方向の上方の面を上面、下方の面を下面とする。振動子２０の本体を構成する電気機械変換器は、例えば、図示しないヨーク、コイル、磁石、アーマチュア、電気端子などにより構成され、筐体２１は、例えば、振動子２０を取り付けたイヤホン等の聴取機器の筐体である。筐体２１を含む聴取機器の全体は、実際には図３に示すようにＺ方向の上部に拡がる構造を具備するが、図４及び図５では、聴取機器の筐体全体のうちの底面部分のみを筐体２１として示すものとし、それ以外の構造の図示を省略している。

弾性部材２２は、所定の弾性力を有する弾性材料から構成された矩形板状の形状を有し、Ｘ方向の中央の中央部２２ａが振動子２０の下面に配置され、Ｘ方向の両側の両端部２２ｂが筐体２１の上面に固定される。弾性部材２２の中央部２２ａは図１の接触部Ｃａに相当し、この箇所が人間の耳軟骨の近傍の皮膚に当接する。すなわち、振動子２０の振動は弾性部材２２を介して耳軟骨に伝搬される。筐体２１には、開口部２１ａが形成され、Ｘ方向の両側にＺ方向に若干突出する１対の突出部２１ｂが形成されるとともに、Ｘ方向に沿って１対の突出部２１ｂの両側に隣接する１対のスリット部２１ｃが形成されている。開口部２１ａは、Ｚ方向から見て振動子２０を取り囲む領域に形成される。そして、弾性部材２２は、中央部２２ａが開口部２１ａの領域に重なり、中央部２２ａから両端部２２ｂに至るまで前述の１対のスリット部２１ｃを通って上方に屈曲する構造となっている。

弾性部材２３は、所定の弾性力を有する弾性材料から構成された矩形板状の形状を有し、Ｘ方向の中央の中央部２３ａが振動子２０の上面に配置され、Ｘ方向の両側の両端部２３ｂが弾性部材２２の両端部２２ｂの上面に固定される。よって、弾性部材２２及び弾性部材２３（１対の弾性部材）は、Ｚ方向に沿って上下から振動子２０を挟み込む構造となっている。弾性部材２３は、中央部２３ａから両端部２３ｂに至るまで断面が傾斜して延伸されており、その張力により振動子２０をＺ方向の下方に押圧している。よって、弾性部材２３の押圧力により、振動子２０の下側及び弾性部材２２の中央部２２ａが、筐体２１のＺ方向の下方（聴取機器の外側）に若干突出するよう作用するため（図５では不図示）、振動子２０の振動が耳軟骨に伝搬しやすくなる。

第１実施形態においては、機械モデル及び等価回路（図１及び図２）を用いて説明したように、振動子２０と筐体２１との間の弾性部材２２及び振動子２０の上面に配置される弾性部材２３の合成機械インピーダンス（以下、「第１機械インピーダンス」と呼ぶ）を、振動子２０から見た耳軟骨の機械インピーダンス（以下、「第２機械インピーダンス」と呼ぶ）の２倍よりも小さく設定することが特徴的である。第１機械インピーダンスは、弾性部材２２、２３のサイズ、厚さ、弾性率などのパラメータに依存するので、これらのパラメータを適切に設定して適切な機械インピーダンスの値に調整する必要がある。なお、第１機械インピーダンスの調整とその効果について詳しくは後述する。

筐体２１への弾性部材２２の両端部２２ｂ及び弾性部材２３の両端部２３ｂの固定方法は多様であり、例えば、接着や融着などの方法や、筐体２１に設けたピンを弾性部材２２及び弾性部材２３に開口した穴に通す方法などを採用することができる。なお、筐体２１への固定に際して弾性部材２３にある程度の張力を与える必要があるが、弾性部材２２に不要な張力を与えることは望ましくない。

ここで、弾性部材２２及び弾性部材２３に関して前述の第１機械インピーダンスの調整手法について説明する。まず、弾性部材２２のサイズに関連して、面積（長さ）が大きく、かつＺ方向の厚さが薄いほど、第１機械インピーダンスが小さくなる。また、弾性部材２２の弾性率が大きいほど、第１機械インピーダンスが大きくなる。従って、第１機械インピーダンスを小さくするには、弾性部材２２の面積（長さ）を大きくし、厚さを薄くし、弾性率を小さくすればよい。なお、図４及び図５の例では、弾性部材２２の厚さは強度等の制約を受ける。そのため、第１機械インピーダンスを小さくするには、弾性部材２２に重なる開口部２１ａのＸ方向の長さをある程度確保する必要がある。弾性部材２３についても同様であり、第１実施形態において弾性部材２２と弾性部材２３の合成機械インピーダンスが第１機械インピーダンスとなる。弾性部材２２及び弾性部材２３を構成する弾性材料の例としては、ショアＡ硬度が４０〜５０以下の低硬度のゴム、熱可塑性エラストマー、ゲルなどを挙げることができる。

以上説明したように、第１実施形態の取付構造を採用することにより、振動子２０の質量が相対的に聴取機器の質量よりも小さいとしても、振動子２０から耳軟骨への振動の伝搬効率を高める効果を得ることができる。すなわち、振動子２０と聴取機器の筐体２１との間に介在する弾性部材２２及び振動子２０の上面に配置される弾性部材２３とで合成される第１機械インピーダンスが、振動子２０から見た耳軟骨の第２機械インピーダンスの２倍より小さく設定されるため、図１及び図２を用いて説明したように、聴取機器に伝搬する振動エネルギーを抑制し、耳軟骨に伝搬される振動エネルギーを十分に高めることができる。また、振動子２０が聴取機器の筐体２１と直接固定されない構造であるため、聴取機器の筐体２１に与える不要な振動を小さくする効果を得ることができる。さらに、振動子２０を耳軟骨の近傍の皮膚に確実に当接させるとともに、弾性部材２２及び聴取機器の筐体２１による防水効果も付与することができる。なお、以上の基本的な効果については、第１実施形態に加えて、以下で説明する第２〜第４実施形態においても共通である。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。第２実施形態は、振動子２０と、筐体２１と、弾性部材２２とに加えて、振動子２０の下面に接続された円柱部材２４を備えた構造を有する。第２実施形態の取付構造に関し、図６は図５と同様の部分断面図であり、図７はＺ方向の上方から見た上面図である。第２実施形態において、振動子２０の構造については第１実施形態と共通であるが、筐体２１及び弾性部材２２の構造が第１実施形態とは異なるとともに、弾性部材２３を設けずに、円柱部材２４を設けた点において第１実施形態とは異なる。なお、振動子２０に接続される円柱部材２４は、振動子２０と別体で作成して接合してもよいが、振動子２０と一体的に形成してもよい。

図７に示すように、Ｚ方向から見た平面視で、筐体２１と弾性部材２２の外形はともに円形状であり、同一の中心点に対して筐体２１の直径よりも弾性部材２２の直径が小さくなっている。また、筐体２１には平面視で円形状の開口部２１ａ（図６）が形成されており、開口部２１ａの上部は弾性部材２２の直径に一致し、開口部２１の下部は弾性部材２２より若干小さい直径を有する。また、図６に示すように、弾性部材２２は、中央に円筒部２２ｃが形成され、その周囲がドーナツ状の外周部２２ｄとなっている。円筒部２２ｃは、円柱部材２４と中心軸を同一として円柱部材２４と略同一の直径を有する。よって、弾性部材２２の外周部２２ｄの外縁近傍が筐体２１の開口部２１ａの段差に保持される構造となっている。第２実施形態においても、弾性部材２２を筐体２１に固定する場合の固定方法は、第１実施形態と同様、接着や融着あるいはピンを用いる方法などを適用することができる。

一方、図７において、振動子２０に重ねる破線で示す円柱部材２４は、Ｚ方向から見た平面視で、同一の中心点に対して弾性部材２２の全体の直径より更に小さい直径の円筒状に形成される。円柱部材２４の内部は、軽量化のために空洞になっている。そして、弾性部材２２の円筒部２２ｃの内周面は、円柱部材２４と篏合する形状を有し、円柱部材２４が弾性部材２２の円筒部２２ｃで覆われる構造となっている。第２実施形態の取付構造では、振動子２０に接続される円柱部材２４が弾性部材２２の円筒部２２ｃを介して耳軟骨の近傍に皮膚に当接するので、第１実施形態に比べると、より狭い領域が耳軟骨に対向するように位置決めが可能である。また、第１実施形態のように、弾性部材２３により振動子２０を押圧しなくても、弾性部材２２の円筒部２２ｃの側面により、振動子２０とともに円柱部材２４を外周側から保持することができる。

第２実施形態においても、弾性部材２２に関する第１機械インピーダンスを耳軟骨に関する第２機械インピーダンスの２倍よりも小さく設定する点は第１実施形態と共通する。ただし、第２実施形態の弾性部材２２は、第１実施形態の弾性部材２２と構造が異なるため、面積や厚さなどのパラメータに関して第１実施形態とは異なる調整が求められる。なお、第２実施形態において、第１機械インピーダンスを第２機械インピーダンスの２倍よりも小さく設定することにより得られる基本的な効果については、第１実施形態と共通であるため、説明を省略する。また、第２実施形態においては、円柱部材２４及び弾性部材２２の円筒部２２ｃが接触部Ｃａ（図１）に向かってピンポイント的に突出する構造であるため、その際の押圧力により耳の皮膚に痛みを及ぼす懸念もある。よって、第２実施形態では、聴取機器を耳に装着した際、耳の皮膚に及ぶ力も考慮した構造設計が求められる。

なお、第２実施形態において、円柱部材２４と弾性部材２２の円筒部２２ｃとは円柱形状や円筒形状には限られない。すなわち、振動子２０の下面に接続される凸部と、弾性部材２２の凹部とが互いに篏合可能であれば、多様な断面形状で形成することできる。

次に図８は、第２実施形態の変形例に関し、図６と同様の部分断面図を示す。本変形例は、主に図６における弾性部材２２の構造を変更したものである。すなわち、図８に示すように、本変形例の弾性部材２２は、略Ｓ字状の断面形状を有している。弾性部材２２の外縁近傍と筐体２１の開口部２１ａの近傍とは互いに形状が合致し、この部分で弾性部材２２が直下の筐体２１に保持される構造となっている。また、弾性部材２２の内縁近傍は円柱部材２４の側面を取り囲んで保持する構造となっている。

図８の変形例の構造を採用することにより、振動子２０から筐体２１に至る弾性部材２２の断面視の経路長を大きくし、実質的な面積を拡大して、全体のサイズを拡大することなく第１機械インピーダンスを低下させるために有利な構造を実現することができる。この場合、図６と比べ、同一の第１機械インピーダンスを設定する際、弾性部材２２の断面視の経路長が長くなった分、例えば、弾性部材２２の厚さを大きく設定でき、より丈夫な構造を実現可能となる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図９及び図１０を用いて説明する。第３実施形態は、振動子２０と、筐体２１と、弾性部材２２とに加えて、筐体２１に、振動子２０の上部に配置される保持部２１ｄを設けるとともに、振動子２０と保持部２１ｄとの間に多孔質体であるスポンジ２５を配置した構造を有する。第３実施形態の取付構造に関し、図９は図５と同様の部分断面図であり、図１０はＺ方向の上方から見た上面図である。第３実施形態において、振動子２０の構造については第１及び第２実施形態と共通であるが、筐体２１及び弾性部材２２の構造は第１及び第２実施形態とは異なる。

筐体２１には、開口部２１ａを取り囲む範囲で若干上方に突出した段差部２１ｅが形成され、この段差部２１ｅには、Ｚ方向の所定の高さでＸ方向に対向する１対の保持部２１ｄが形成されている。１対の保持部２１ｄは、開口部２１ａのＸ方向の両端に隣接する１対のＹＺ面の側壁部を形成するとともに、その側壁の最上部が曲げられて下方の振動子２０と部分的に対向する１対のＸＹ面の上壁部を形成する。そして、保持部２１ｄの直下の空間にはスポンジ２５が配置されている。スポンジ２５は、弾性を有する多孔質体として全方向にある程度の押圧力が付与されて若干変形した状態で配置されるので、直下の振動子２０を安定に保持することができる。また、スポンジ２５は軽量であるため、振動子２０に付加される質量を小さくすることができる。なお本実施形態ではスポンジを用いたが、軽量でかつ振動子を安定的に保持することができる部材であればスポンジに限らない。

図９に示すように、弾性部材２２は、開口部２１ａの範囲内で平坦な板状であり、Ｘ方向の両端では上方に曲げられ、筐体２１の段差部２１ｅの直下の溝部分に篏合した状態で筐体２１に固定される。弾性部材２２の筐体２１への固定方法は、第１及び第２実施形態と同様、接着や融着あるいはピンを用いる方法の他、溝部分一周の形に対応した枠２６を溝部分全体に嵌め込むことで固定する方法などを適用することができる。第３実施形態においても、弾性部材２２及びスポンジ２５とで合成される第１機械インピーダンスを耳軟骨に関する第２機械インピーダンスの２倍よりも小さく設定する点は第１実施形態と共通するが、全体的な構造上の相違があるため、面積や厚さなどのパラメータに関して第１及び第２実施形態とは異なる調整が求められる。なお、第３実施形態において、第１機械インピーダンスを第２機械インピーダンスの２倍よりも小さく設定することにより得られる基本的な効果については、第１実施形態と共通であるため、説明を省略する。

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１１及び図１２を用いて説明する。第４実施形態は、振動子２０と、筐体２１と、弾性部材２２から構成され、それ以外の部材は不要である。第４実施形態では、特に弾性部材２２の構造が特徴的であるが、部材数は少なくて済む。第４実施形態の取付構造に関し、図１１は図４と同様の斜視図であり、図１０は図５と同様の部分断面図である。第４実施形態において、振動子２０の構造については第１〜第３実施形態と共通であるが、その上面２０ａ及び下面２０ｂの両方とも露出している点で、他の実施形態とは異なっている。

弾性部材２２は、Ｚ方向から見た平面視で振動子２０の配置領域が開口され、振動子２０の側面を全体的に覆う内周部２２ｆが形成されている。すなわち、図１２に示すように、弾性部材２２は断面Ｔ字状に形成され、ＸＺ面及びＹＺ面に拡がる前述の内周部２２ｆと、ＸＹ面内に拡がる外周部２２ｇとにより構成される。振動子２０は、四方の側面が弾性部材２２の内周部２２ｆに接触した状態で安定に保持される。また、弾性部材２２の外周部２２ｇは、筐体２１の中央の開口部２１ａより大きいサイズに形成され、外縁部が筐体２１の上面に固定される。弾性部材２２の筐体２１への固定方法は、第１〜第３実施形態と同様、接着や融着あるいはピンを用いる方法などを適用することができる。

第４実施形態においても、弾性部材２２に関する第１機械インピーダンスを耳軟骨に関する第２機械インピーダンスの２倍よりも小さく設定する点は第１〜第３実施形態と共通する。ただし、第４実施形態の場合、振動子２０の下面２０ｂが耳軟骨の近傍の皮膚に直接当接する構造となるので、その影響を踏まえて第１機械インピーダンスを調整する必要がある。なお、第４実施形態において、第１機械インピーダンスを第２機械インピーダンスの２倍よりも小さく設定することにより得られる基本的な効果については、第１実施形態と共通であるため、説明を省略する。また、断面Ｔ字状の弾性部材２２を形成するには、同様の断面形状を有する金型等を用いればよい。

次に図１３は、第４実施形態の取付構造の変形例に関し、図１２と同様の部分断面図を示す。本変形例は、主に図１２における弾性部材２２の構造を変更したものである。すなわち、図１３に示すように、本変形例の弾性部材２２は、図１２における内周部２２ｆが上部に延伸し、振動子２０の上面２０ａの全体を覆う構造となっている。図１３の変形例の構造を採用することにより、図１２に比べ、振動子２０が弾性部材２２と接触する面積が増加するので、振動子２０を一層安定に保持することができる。

以上、上記各実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明に係る振動子２０の取付構造は上述の実施形態で開示した構造には限られず、その要旨を逸脱しない範囲で多様な変更を施すことができる。また、弾性部材２２の材料、形状、固定方法についても、上記各実施形態で説明した基本的特徴を有し、かつ同様の効果を得られる限り、多様な形態に対し広く適用可能である。また、弾性部材２２または振動子２０が接触する部位は図３のように耳介の外側に限らず耳介の内側など他の部位で接触してもよい。

１０、２０…振動子
１１…デバイス
２１…聴取機器の筐体
２２、２３…弾性部材
２４…円柱部材
２５…スポンジ
２６…枠

Claims (6)

1. 電気信号を機械振動に変換する電気機械変換器を収容した振動子を聴取機器に取り付ける振動子の取付構造において、
   前記聴取機器の筐体と前記振動子との間には、弾性材料から形成された弾性部材が配置され、
   前記振動子は、前記聴取機器を耳に装着した状態で前記振動子の下面が耳軟骨に対向する位置に配置され、
   前記振動子と前記筐体との間における前記弾性部材の第１機械インピーダンスが、周波数２００Ｈｚから１０００Ｈｚにおいて前記振動子から見た前記耳軟骨の第２機械インピーダンスの２倍よりも小さく設定される、
   ことを特徴とする振動子の取付構造。
2. 前記弾性部材は、前記振動子の前記下面と対向する上面に配置されて前記振動子に押圧力を付与する弾性部材を含む１対の弾性部材であり、前記１対の弾性部材が前記振動子を挟み込んで保持することを特徴とする請求項１に記載の振動子の取付構造。
3. 前記振動子の前記下面には前記耳軟骨の側に向けて突出する凸部が設けられ、かつ、前記弾性部材には前記凸部の形状に合致する凹部が設けられ、前記振動子は前記凸部が前記凹部に篏合した状態で前記弾性部材に保持されることを特徴とする請求項１に記載の振動子の取付構造。
4. 前記凸部は前記振動子に接続された円柱部材であり、前記凹部は前記円柱部材と中心軸を同一として前記円柱部材と略同一の直径に形成されることを特徴とする請求項３に記載の振動子の取付構造。
5. 前記振動子の前記上面には柔軟な多孔質体が配置され、前記筐体には前記多孔質体を保持する保持部が設けられ、
   前記第１機械インピーダンスは前記弾性部材と前記多孔質体との合成機械インピーダンスであることを特徴とする請求項１に記載の振動子の取付構造。
6. 前記弾性部材には前記振動子の側面を覆う内周部が設けられ、前記振動子は前記内周部に接触した状態で保持されることを特徴とする請求項１に記載の振動子の取付構造。
   

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