JP6100730B2 - イヤホン - Google Patents

Description

本発明は、鼓膜および耳珠を振動させるイヤホンに関する。

従来から、イヤホンの一種として、音が頭蓋骨に振動させ、蝸牛等の内耳を刺激し、蝸牛にて振動を電気信号に変換し脳に伝える骨伝導式のイヤホンが提案されている（下記、特許文献１参照）。特許文献１には、筒状の貫通部の外側部に振動素子を設けたイヤホンが示されている。また、生体センサを搭載したイヤホンが提案されている。例えばユーザは、イヤホンを耳に挿入することにより、生体センサを用いて脈拍数を測定できる。

特開２００４−２０８２２０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のイヤホンは、人体の外耳道に嵌める構造であるが、外耳道の表面近くに振動素子が配置されているため、振動素子の振動によってイヤホンの位置がずれる場合がある。このように生体情報の測定対象部位や生体センサの位置が変動すると、センサを使用して測定した生体情報にノイズが含まれ、正確に生体情報を測定することが困難になる。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、生体情報の測定精度を向上可能なイヤホンを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の一実施形態に係るイヤホンは、
一端を外耳道に挿入する筒状の筒部と、前記筒部の側面の一部に設けられ、且つ前記筒部を外耳道に挿入した状態で一部が耳珠に接触するとともに、電気信号に応じて音響振動を発生する電気音響変換素子が内蔵された伝達部材と、前記筒部の内面に設けられた、前記電気音響変換素子からの音響振動を受けて振動する振動部材と、生体センサとを有する。

外耳道の表面近くに振動素子が配置されていないため、生体情報の測定対象部位や生体センサの位置が変動しづらくなり、生体情報の測定精度の向上が可能である。

本実施形態に係るイヤホンを左の耳に装着した状態を示した概観図である。 本実施形態に係るイヤホンの概観図である。 図２のＸＺ平面におけるイヤホンの断面図である。 図３のＡ−Ａに沿った、嵌めこみ部材および振動部材の断面図である。 伝達部材を構成する、振動体、接合部材および電気音響変換素子の断面図である。 第１変形例に係るイヤホンの図３に相当する断面図である。 第１変形例に係るイヤホンの図３に相当する断面図である。 第２変形例に係るイヤホンの図３に相当する断面図である。 第２変形例に係るイヤホンの図３に相当する断面図である。 第２変形例に係るイヤホンの具体例であって、図８に相当する断面図である。 第２変形例に係るイヤホンの具体例であって、図９に相当する断面図である。 第３変形例に係るイヤホンの図３に相当する断面図である。 第３変形例に係るイヤホンに関する外周音評価結果である。 第３変形例に係るイヤホンに関する外周音評価結果である。 第２変形例に係るイヤホンの変形例であって、図９に相当する断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかるイヤホンの実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。なお、図１から図４は、左の耳に装着して使用するものを示している。

＜イヤホンの構成＞
本実施形態に係るイヤホン１は、例えば、スマートフォン、ポータブルオーディオプレーヤーまたはポータブルメディアプレーヤー等の携帯音楽端末や、ラジオ等の無線通信端末に用いるものであって、耳に装着して使用する。イヤホン１は、一端を人体の外耳道に挿入する円筒状の筒部２と、筒部２の側面の一部に設けられ、且つ筒部２を外耳道に挿入した状態で一部が人体の耳珠４０に接触するとともに、電気信号に応じて音響振動を発生する電気音響変換素子３が内蔵された伝達部材４と、筒部２の内面に設けられた、電気音響変換素子３からの音響振動を受けて振動する振動部材５とを有している。さらに、伝達部材４には、人体の耳介に引っ掛ける弾性変形可能な引掛部材６が設けられている。生体センサ３０は、筒部２の一部に設けられる。生体センサ３０は、筒部２を外耳道に挿入した状態で外耳道の表面と対向する面に設けられる。

筒部２は、円筒状であって、外耳道にはめて用いるものである。筒部２は、貫通孔Ｔが空いている。そして、筒部２を外耳道にはめたときには、貫通孔Ｔによって外耳道内と外耳道外との空間がつながっている。

筒部２は、変形可能な弾性体から構成されていることで、人の力で簡単に変形させて外耳道内に嵌めることができる。また、筒部２の両端は、図３に示すように、外耳道に嵌めやすいように湾曲して、外耳道の内面が傷つかないように調整されている。そして、筒部２は、両端の外径が両端で挟まれる領域の外形に比べて外径が小さくなるように形成されている。筒部２の両端の外径を小さくすることで、筒部２の一端を外耳道内に嵌めやすくすることができる。さらに、筒部２の一端と筒部２の他端との間には、外径が最も小さくなっている箇所を形成されていることが好ましい。筒部２の一端と筒部２の他端との間に、外径が最も小さくなっている箇所を設けることで、外耳道の形状は複雑にカーブするように鼓膜につながっているが、外耳道の複雑な形状に対応するように嵌まりやすくすることができる。

また、筒部２は、弾性変形可能であって、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコンまたはウレタンゴム等の樹脂からなる。筒部２は、円筒状の外径が１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であって、内径が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下に設定されている。筒部２は、上下方向の長さが５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。

筒部２は、筒部２の側面から筒部２の円筒状の軸と直交する方向に延在した延在部２ａを有している。延在部２ａは、接合部材７を介して電気音響変換素子３が設けられる。ここで、筒部２の円筒状の軸とは、貫通孔Ｔの軸方向と同軸である。なお、延在部２ａは、筒部２と別体であっても構わない。かかる場合は、延在部２ａは、筒部２の側面に、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコンまたはウレタンゴム等からなる接着材を介して接続される。

延在部２ａは、矩形状の板状である。延在部２ａ上には、振動体８が設けられる。延在部２ａは、例えば、剛性および弾性が大きい合成樹脂等の材料を好適に用いて形成することができる。そして、電気音響変換素子３の音響振動は、振動体８を介して延在部２ａに伝わり、伝達部材４全体を振動させることができる。なお、延在部２ａは、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコンまたはウレタンゴム等の絶縁材料から構成されている。また、延在部２ａは、板状であって、例えば一辺の長さが２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であって、厚みが１．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に形成されている。

振動体８は、矩形状の板状である。振動体８は、例えばアクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい材料を好適に用いて形成することができる。振動体８は、延在部２ａ上に設けられている。そして、振動体８の下面と延在部２ａの上面とが、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコンまたはウレタンゴム等からなる接着材を介して接続されている。なお、振動体８は、例えば一辺の長さが５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であって、厚みが１ｍｍ以上５ｍｍ以下に形成されている。

電気音響変換素子３は、バイモルフ構造を有する圧電体で構成されている。電気音響変換素子３は、分極された複数の圧電体層と複数の電極層とが交互に積層された構造である。そして、電気音響変換素子３は、一方主面および他方主面が屈曲するように屈曲振動することで、音響振動が発生する。また、電気音響変換素子３は、例えば、長さが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、幅が１ｍｍ以上３０ｍｍ以下、厚みが０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下の直方体状の形状に設定されている。なお、電気音響変換素子３を構成する圧電体層は、例えば、ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ならびにＢｉ層状化合物またはタングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等からなる。電気音響変換素子３を構成する電極層は、例えば、銀またはパラジウムが含まれた合金や、この合金にセラミック成分やガラス成分を含有させたものからなる。

このような電気音響変換素子３は、例えば次のような方法によって作製することができる。まず、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑剤および溶剤を添加して掻き混ぜて、スラリーを作製し、得られたスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する。次に、グリーンシートに導体ペーストを印刷して電極層パターンを形成し、この電極層パターンが形成されたグリーンシートを積層して、積層成形体を作製した後に、脱脂、焼成し、所定寸法にカットすることにより積層体を得る。次に、表面電極を形成するための導体ペーストを印刷し、所定の温度で焼付けた後に、電極層を通じて直流電圧を印加して圧電体層の分極を行う。このようにして、電気音響変換素子３を得ることができる。

電気音響変換素子３は、振動体８上に接合部材７を介して設けられている。接合部材７は、フィルム状の形状を有しており、電気音響変換素子３の屈曲振動の振幅よりも大きい厚みを有している。また、接合部材７は、延在部２ａよりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、延在部２ａよりもヤング率、剛性率、体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合部材７は、変形可能であり、延在部２ａよりも変形しやすい。なお、接合部材７は、電気音響変換素子３の全周を取り囲むように設けられている。電気音響変換素子３の全周を取り囲むように接合部材７を設けることで、電気音響変換素子３と振動体８との接続強度を向上させることができ、電気音響変換素子３が振動体８から剥離しにくくすることができる。さらに、電気音響変換素子３の振動を振動体８に効率よく伝えることができる。

接合部材７は、図５に示すように、２層の粘着層７１ａ、７１ｂと、これらの間に配置された基部層７２とからなる３層構造を有している。そして、振動体８の上面に接合部材７の下面（粘着層７１ａ）が全体的に固定されているとともに、電気音響変換素子３の下面に接合部材７の上面（粘着層７１ｂ）が全体的に固定されている。

粘着層７１ａ、７１ｂは、粘弾性体で構成されており、その厚みは、例えば１０μｍ以上３０μｍ以下に設定される。粘着層７１ａ、７１ｂを構成する粘弾性体としては、例えばアクリル樹脂、シリコンまたはウレタンゴム等の高分子材料からなる。

基部層７２は、粘着層７１ａ、７１ｂよりも高い剛性を有しており、その厚みは、例えば５０μｍ以上２００μｍ以下に設定される。基部層７２は、ポリエステル等の樹脂を好適に用いて構成することができるが、例えば、粘着層７１ａ、７１ｂを構成する粘弾性体および不織布によって基部層７２を構成することが望ましい。

また、基部層７２は、不織布と粘着材とで構成されたもの、より詳細には、不織布に粘着材が含浸されたものであることが望ましい。そして、基部層７２の厚み方向（２層の粘着層７１ａ、７１ｂの一方から他方へ向かう方向）の全体に渡って、少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることが望ましい。これにより、振動体８と電気音響変換素子３の間に働く熱応力を緩和する効果と、電気音響変換素子３の振動を振動体８へ伝達する効果の両方を高めることができる。

伝達部材４は、電気音響変換素子３から発生する音響振動が伝達される。伝達部材４は、耳にあてると軟骨を介して内耳に音を良好に伝達することができる（耳珠経由音）。具体的には、筒部２を外耳道に嵌めた状態で、一部が耳珠近傍に当接し、耳珠近傍の軟骨および皮膚に音響振動を伝達する。

伝達部材４は、筒部２の側面に設けられ、延在部２ａを取り囲んだカバー部材であって、内部に電気音響変換素子３が内蔵される。なお、伝達部材４は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコンまたはウレタンゴム等の樹脂でコーティングされている。さらに、使用者に耳の形状に合わせて、伝達部材４の位置を調整して位置決めされている。

伝達部材４は、電気音響変換素子３を制御する信号が伝わる電気配線９が接続されている。そして、電気配線９の一端が、伝達部材４と接続されている。また、電気配線９の他端が、電気音響変換素子３を制御する電気回路や電気音響変換素子３に電源を供給する電源と電気的に接続されている。なお、電気配線９は、電気音響変換素子３と電気的に接続されたワイヤと接続されている。

振動部材５は、例えば接着材を介して、筒部２の内面に設けられている。振動部材５は、電気音響変換素子３からの音響振動を受けて振動することができる。振動部材５は、電気音響変換素子３の振動が延在部２ａに伝わり、延在部２ａを介して嵌めこみ部材２に伝わる。そして、筒部２の内面に位置する振動部材５を振動させる。振動部材５は、貫通孔Ｔに嵌まる形状であって、筒部２の内径と同様の大きさである。そして、振動部材５は、例えば、直径が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であって、厚みが５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。

また、振動部材５は、筒部２の一端または他端のどちらか一方に寄って設けられている。そして、振動部材５が設けられた側の筒部２の一方を外耳道に嵌めると、振動部材５の振動が筒部２の貫通孔Ｔ内の空気を震わせて、気導音が外耳道内の鼓膜を振動させることができる。なお、振動部材５は、例えば、カーボン、液晶ポリマーフィルムまたはカーボンナノチューブ等の振動膜から構成されている。振動部材５は、外部の音が鼓膜に伝わりやすくするように、メッシュ状に構成されていてもよい。

さらに、外部の音は、筒部２の貫通孔Ｔ内の空気を振動させて、さらに振動部材５を振動させる。そして、振動部材５の振動が筒部２の貫通孔Ｔ内の空気を震わせて、気導音が外耳道内の鼓膜を振動させることができる。なお、筒部２の振動部材５が寄った側である、筒部２の一端を外耳道に嵌めて使用するが、音響を調整するのに、筒部２の他端を外耳道に嵌めて使用してもよい。

生体センサ３０は、筒部２の一端を外耳道に嵌めた際、外耳道内に挿入される。生体センサ３０は、筒部２の一端を外耳道に嵌めた際、外耳道の表面と対向する筒部２の側面に備えられる。図３は、イヤホン１における、生体センサ３０の配置の一例を示す図である。図３は、図２に示すイヤホンの概略図におけるＸＺ平面における断面図であり、図２においてマイナスＹ方向からプラスＹ方向を見た場合の断面図を示している。例えば図３に示すように、イヤホン１は、筒部２の伝達部材４と反対側の側面に、生体センサ３０を備える。これにより、利用者の左耳に筒部２の一部を挿入したとき、生体センサ３０は、左耳の外耳道の上部に接触し、接触部分において利用者の生体情報を取得できる。生体センサ３０は、イヤホン１において、電気音響変換素子３から離れて位置することにより、音響振動の影響を受けにくくなり、より正確に生体情報を測定できる。

なお、上述した生体センサ３０の配置は一例であり、外耳道の表面と接触する他の位置に配置することができる。生体センサ３０は、筒部２の伝達部材４付近の側面に設けられてもよいし、伝達部材４の耳珠４０が接触する面に設けられてもよい。生体センサ３０は、必ずしも測定対象部位に接触している必要はなく、測定対象部位に対向していればよい。

生体センサ３０は、例えば利用者の生体情報として脈波を取得する。脈波を取得する生体センサ３０は、例えば発光素子と、受光素子とを備える。発光素子は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード：Light emitting diode）等がある。受光素子は、例えば、ＰＴ（フォトトランジスタ：Phototransistor）、ＰＤ（フォトダイオード：Photodiode）等がある。脈波を測定する生体センサ３０は、発光素子からユーザにおける脈波データの測定箇所に光を照射し、受光素子で反射した光を受光することにより脈波データを測定する。このような光による測定の場合、生体センサ３０は必ずしも外耳道に接触していなくてもよい。

生体センサ３０は、電気配線を介して電気配線９と電気的に接続されている。生体センサ３０の電気配線は、例えば、筒部２の内側及び伝達部材４の内側に設けられる。生体センサ３０で取得された生体情報は、電気信号として電気配線９を介してイヤホン１の外部のセンサ制御部によって演算処理される。

生体センサ３０を備えるイヤホン１は、種々の方法により生体情報を測定することができる。生体情報を測定する方法は、上記説明したものに限定されず、他の方法を使用することもできる。たとえば、生体センサとして脈波センサを備える場合、光による測定方法について説明したが、電極による測定方法、加速度センサによる測定方法等であってもよい。

上記実施の形態では、生体情報として脈波を測定する方法について説明したが、生体情報は脈波に限定されない。生体情報は、例えば、利用者の体温、血中酸素濃度、又は血流量等、任意の他の生体に関する情報としてもよい。また、例えば、生体センサにより取得された脈波情報を用いて、センサ制御部は脈波のピーク間の間隔の変動を検出し、自律神経の状態を判定することもできる。

引掛部材６は、耳介に装着し、耳介の裏側と側頭部との間に位置するものである。引掛部材６は、耳介形状に合うように形成されており、使用者の耳の形や大きさに合わせたものが用いられる。引掛部材６は、耳介の付け根と接触する部分が耳介の付け根の形状に沿って湾曲している。引掛部材６は、耳の裏側に設けることができ、外から引掛部材６の大部分を耳の表側から隠すことができる。なお、引掛部材６の表面は、凹凸を設けてもよい。凹凸を設けることで、使用者の耳と接触する部分を少なくし、外耳道が蒸れるのを抑制し、不快感を低減することができる。

引掛部材６は、弾性変形可能な樹脂からなり、その表面がコート材で覆われている。コート材は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコンまたはウレタンゴム等であって、人体に悪影響を与えない材料からなる。引掛部材６の表面をコート材でコーティングすることで、耳に装着したときに、耳との摩擦を少なくし、耳にフィットして長時間使用できるようにすることができる。

引掛部材６の一端は、耳垂（耳たぶ）側にまで延在している。また、引掛部材６の他端は、耳介の表側にまで延在している。そして、引掛部材６の他端には、電気音響変換素子３を内蔵した伝達部材４が設けられている。

本実施形態に係るイヤホン１は、筒部２を外耳道に嵌めて使用した状態で、外耳道外に位置する伝達部材４の一部が耳珠４０に当接する。筒部２は、外耳道に嵌まることで、人の上下運動の動作によっても外れにくく、良好に耳介に固定し続けることができる。また、仮に筒部２そのものが大きく振動する構造と比較して、筒部２そのものが大きく振動することがなく、外耳道の表面とこすれて徐々に外れ落ちるような虞を低減することができる。さらに、耳珠４０に接触する伝達部材４の内部に電気音響変換素子３を内蔵させて、伝達部材４そのものを振動させて、筒部２が振動しにくい構造を実現することができる。

また、本実施形態に係るイヤホン１は、引掛部材６を耳に引掛けて、さらに筒部２を外耳道に嵌めて使用した状態で、伝達部材４が耳珠４０に当接することで、良好に耳介に固定し続けることができる。単に、外耳道に筒部２を嵌めた構造と比較して、耳介に引掛けた引掛部材６を設け、さらに筒部２を外耳道に嵌めることで、イヤホン１が耳介から外れにくくすることができる。

さらに、筒部２の貫通孔Ｔを設け、筒部２を外耳道に嵌めた状態で、人は筒部２によって外耳道が完全に塞がれることがなく、周囲の音声を聞くことが出来、周囲の音声を聞きつつ、音楽などを聴いて楽しむことができる。また、イヤホン１の使用者は、筒部２に貫通孔Ｔが設けられていることで、外耳道が塞ぐことによる閉塞感を感じにくくすることができ、さらには周囲の音声についても聞き取ることができる。

また、耳に引っ掛ける引掛部材６内に電池または電気回路を設けても良い。引掛部材６内に、電池または電気回路電源を設けた場合は、外部電源等から配線を延ばす必要がなくなり、使用者が自由に行動してイヤホン１を使用しやすくすることができる。

また、電気音響変換素子３として圧電素子を用いることが好ましい。圧電素子を用いた場合は、骨伝導スピーカーと異なり、圧電素子にて発生される音響振動が小さくてすむ。そのため、耳珠近傍に電気音響変換素子３を配置しても、使用者の顔が振動しすぎることがなく、頭蓋骨を振動させにくくすることができる。その結果、使用者が長時間使用しても頭痛が発生するような虞が少なく、長時間快適に使用することができる。

イヤホン１の一部に生体センサ３０を備えることにより、利用者が意識することなく生体情報の取得を行うことができる。電気音響変換素子３を伝達部材４に内蔵したので、電気音響変換素子３の振動によっても、外耳道内でイヤホンの位置がずれることが少なくなり、生体情報の測定対象部位及び生体センサ３０の位置を変動しにくくすることができる。その結果、生体センサ３０を使用して測定した生体情報のノイズが少なくなり、より正確に利用者の生体情報を測定することができる。また、生体センサ３０は、電気音響変換素子３から離れている筒部２の一部に位置することにより、振動の影響をさらに受けづらくなり、より正確に利用者の生体情報を測定することができる。

なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、本発明の実施形態の変形例について説明する。なお、本発明の実施形態の変形例に係るイヤホンのうち、本発明の実施形態に係るイヤホンと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

＜変形例１＞
図６、図７は、第１変形例に係るイヤホン１ｘの断面図であって、図３の断面に相当する。図６は、振動部材５が筒部２の貫通孔Ｔを閉じた状態を示している。図７は、振動部材５が筒部２の貫通孔Ｔを開けた状態を示している。上述した実施形態では、振動部材５が筒部２の内面に固定されていたが、これに限られない。第１変形例に係るイヤホンは、筒部２の内面に開閉可能に設けられている。

第１変形例に係るイヤホン１ｘは、伝達部材４に、伝達部材４の外側面に対してスライド可能なボタン４ａを設けた構造である。また、振動部材５の一端は、例えばヒンジ５ａを介して開閉可能であって、振動部材５の他端は、紐や紐線等の線５ｂが付いている。さらに、線５ｂは、ボタン４ａと接続されており、ボタン４ａの移動に応じて、線５ｂが引っ張られて、振動部材５がヒンジ５ａを軸に開閉する。なお、振動部材５は、バネによって筒部２の貫通孔Ｔを開く方向に開状態を保つように力が加わっている。

振動部材５の開閉状態を人が調整することで、鼓膜に伝わる気導音の大きさや音質を調整することができる。そして、外部の音が筒部２の貫通孔Ｔを通って、振動部材５で変化するのを調整可能とすることで、外部の音を集中して聞いたり、電気音響変換素子３によって音響振動に変換される音を集中して聞いたり、仕様の自由度を向上させることができる。なお、第１変形例では、ボタン４ａをスライド式の構造のものとしたが、これに限らず、例えばボタンの押す長さに応じて、振動部材５の開閉状態を調整する構造としてもよい。

＜変形例２＞
図８、図９は、第２変形例に係るイヤホン１ｙの断面図であって、図３の断面に相当する。図８、図９は、筒部２の一端が、貫通孔Ｔの貫通方向に沿った軸を中心に回転可能な構造である。図８は、振動部材５に代えて調整板１０が、筒部２の貫通孔Ｔを閉じた状態を示している。図９は、調整板１０が、筒部２の貫通孔Ｔが開いた状態を示している。上述した第１変形例では、振動部材５そのものが開閉する構造であったが、これに限られない。第２変形例に係るイヤホン１ｙは、一枚ものの円板の振動部材５に代えて、半円板の振動部材５と、半円板の調整板１０が設けられている。調整板１０は、振動部材５と同様の機能を有し、振動部材５の一部であって、電気音響変換素子３からの音響振動を受けて振動することができる。

第２変形例に係るイヤホン１ｙは、筒部２の一端を貫通孔Ｔの軸を中心に回転可能な構造である。回転可能な筒部２の一端の内面に半円板を設け、固定された筒部２の両端で挟まれた領域の内面に半円板を設け、両者によって調整板１０として用いられる。筒部２の一端が回転することで、半円板が回転して、もう一方の半円板と重なる領域を調整することで、筒部２の貫通孔Ｔ内に伝わる外部の音を調整することができる。なお、調整板１０は、振動部材５と同様の材料から構成されている。

図１０、図１１は、第２変形例に係るイヤホン１ｙを具体的に実現したイヤホン１ｗの構造の断面図である。図１０、図１１は、筒部２の一端が、貫通孔Ｔの貫通方向に沿った軸を中心に回転可能な構造である。図１０は、振動部材５と調整板１０とによって、貫通孔Ｔ側の空間と、鼓膜側の空間を分けた状態を示している。図１１は、調整板１０を貫通孔Ｔの貫通方向に沿った軸を中心に回転させることで、貫通孔Ｔ側の空間と鼓膜側の空間を繋げた状態を示している。つまり、振動部材５（調整板１０）は、筒部２内の空間を分断するように設けられており、振動部材５の一部としての調整板１０は、筒部２内の空間を分断したり繋げたりするように可動することができる。

本具体例では、筒部２を二つの部材に分けて、両者が一方に対して可動する構造となっている。また、筒部２の一端のうち、耳介の内耳と接触する部分を覆うように、イヤークッション１１が設けられている。イヤークッション１１は、人の耳介内を傷つけないような素材、例えばウレタン、シリコンまたはゴム等からなる。イヤークッション１１は、貫通孔Ｔの貫通方向に沿って、鼓膜側の空間と筒部２内の空間を繋げることが可能な開放孔ＴＲが形成されている。開放孔ＴＲの開口径は、例えば５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定されている。

ここで、筒部２において、伝達部材４と連結されている筒部２を第１筒部２１とする。そして、第１筒部２１の内側に挿入して設けられたものを第２筒部２２とする。第２筒部２２は、第１筒部２１に対して、第１筒部２１の内側に設けられた嵌合部材１２を介して第１筒部２１の内側から抜けないように設けられている。 嵌合部材１２は、一部が筒部２の外縁円に沿って取り付けられている。嵌合部材１２は、第１筒部２１の内面に設けた溝に嵌合するとともに、第２筒部２２の外周面に設けた溝に嵌合している。そして、第２筒部２２は、第１筒部２１に対して嵌合部材１２を介して可動することができる。嵌合部材１２は、例えば樹脂等からなる。

第２筒部２２の端部のうち、イヤークッション１１が設けられていない側の端部２２ａは、第１筒部２１の内側の空間から外部に張り出している。そして、その張出部分２２ａを人の手でつまむことができ、張出部分２２ａを貫通孔Ｔの貫通方向に沿った軸を中心に回転させることができる。つまり、筒部２の他端が、筒部２の貫通孔Ｔの貫通方向に沿った軸を中心に回転可能であって、筒部２の他端が回転することで振動部材５の一部である調整板１０が可動する。

伝達部材４内には、図１０または図１１に示すように、スポンジ１３が設けられている。電気音響変換素子３は、接合部材７を介してスポンジ１３と接続されている。また、電気音響変換素子３は、接合部材７と接続されていない一面が、伝達部材４の内面と間が空いている。そして、伝達部材４の内面と電気音響変換素子３との間には、空隙Ｐが設けられる。スポンジ１３は、例えばウレタンスポンジまたはポリエチレンスポンジ等からなる。また、スポンジ１３は、例えば、電気音響変換素子３を実装することができる大きさであって、例えば、長さが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、幅が１ｍｍ以上３０ｍｍ以下、厚みが０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下の直方体状の形状に設定されている。

電気音響変換素子３をスポンジ１３上に接合部材７を介して実装して、電気音響変換素子３の一主面を空隙Ｐ内に露出することで、電気音響変換素子３が周囲の部材によって拘束されにくくなる。これは、電気音響変換素子３の一主面は、空隙Ｐ内に露出するとともに、電気音響変換素子３の他主面は、伝達部材４そのものよりも変形しやすい接合部材７を介してスポンジ１３に貼り合わされているため、電気音響変換素子３が電気信号に応じて変形しやすい状態となっている。そして、電気音響変換素子３が電気信号に応じて大きく振動して、振動音を大きくすることができる。そして、振動音が大きいほど、伝達部材４や振動部材５を介して鼓膜に音を伝えやすくすることができる。

本変形例に係るイヤホン１ｙ及び１ｗは、外耳道に嵌めた状態で、調整板１０が可動するように設けられている。そして、振動部材５と調整板１０とによって、貫通孔Ｔ側の空間と、鼓膜側の空間を分けたり、繋げたりすることができる。

外耳道にイヤークッション１１を嵌めた状態で、貫通孔Ｔ側の空間と、鼓膜側の空間を分けた状態では、伝達部材４で発生させた音響振動を筒部２を介して調整板１０および振動部材５に伝え、調整板１０および振動部材５を振動させる。そして、振動部材５にて気導音を発生させて、外耳道内の鼓膜に気導音を伝えることができる。そして、イヤークッション１１を外耳道に嵌めた状態では、鼓膜と振動部材５との間に僅かな隙間を設けて、その隙間で音を鼓膜と振動部材５との間でこもらせて共振させやすくすることができ、低音を発生させることができる。そこで、本変形例に係るイヤホン１ｗによれば、鼓膜を塞ぐように振動部材５を設けて、鼓膜と振動部材５との間に僅かな隙間をつくり出すことで、１ｋＨｚ以下の低音を共振させやすくすることができる。

また、調整板１０を可動させて、貫通孔Ｔ側の空間と、鼓膜側の空間を繋げた状態では、筒部２内の空間としての貫通孔Ｔとつながったイヤークッション１１の開放孔ＴＲを通って、外界音を鼓膜に伝えることができる。その結果、イヤホン１ｗを使用した場合は、音響振動による気導音と外部の外界音の両方を鼓膜に伝えて、人に音を伝えることができる。

本変形例に係るイヤホン１ｗは、イヤークッション１１を外耳道に嵌めて使用した状態で、外耳道外に位置する伝達部材４の一部が耳珠４０に当接するとさらによい。伝達部材の振動が耳珠４０を振動させ、耳の軟骨を経由して蝸牛に伝わり、音に変換される。また、伝達部材４の振動が筒部２に伝達し、筒部２が振動すると、伝達された振動が耳の外耳道の表面を振動させ、外耳道表面で気導音が発生し、鼓膜まで到達する。

また、電気音響変換素子３として圧電素子を用いた場合は、骨伝導スピーカーと異なり、圧電素子にて発生される音響振動が小さくてすむ。そのため、耳珠近傍に圧電素子を配置しても、使用者の顔が振動しすぎることがなく、頭蓋骨を振動させにくくすることができる。その結果、使用者が長時間使用しても頭痛が発生するような虞が少なく、長時間快適に使用することができる。

＜変形例３＞
図１２は、第３変形例に係るイヤホン１ｚの断面図であって、図３の断面に相当する。図１２は、振動部材５ｚが、内部が空洞になっている三角錐状部と、三角錐状部５ｚａの頂部から延在された円柱状部５ｚｂとを組み合わせた形状であってもよい。すなわち、振動部材５ｚは、ラッパ型の形状であってもよい。なお、三角錐状部５ｚａの内部空間と円柱状部５ｚｂの内部空間とはつながっている。

振動部材５ｚは、例えば接着材を介して、筒部２の内面の一部と接続されている。振動部材５ｚは、電気音響変換素子３からの音響振動を受けて振動することができる。振動部材５ｚは、三角錐状部５ｚａの外縁の一部が貫通孔Ｔに嵌まる大きさであって、筒部２の内径と同様の大きさである。そして、振動部材５ｚは、例えば、内径が１ｍｍ以上３ｍｍ以下であって、外径が１．５ｍｍ以上４．３ｍｍ以下であって、筒部２に沿った長さが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下に設定されている。なお、振動部材５ｚは、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアセテート樹脂またはポリ塩化ビニール樹脂などの樹脂材料、あるいはアルミニウム、銅または鉄などの金属材料からなる。

図１３および図１４は、それぞれ第３変形例に係るイヤホンに関する視聴音源の音圧レベル特性および外周音評価結果である。視聴音源の音圧レベル特性は、音が響きにくい無協箱内に配置したダミーヘッドにイヤホンを装着し、イヤホンから各周波数の音波を発した。そしてダミーヘッド内のコンデンサマイクで検知する音をイヤホン装着者が視聴する視聴音源の音として評価した。なお、イヤホンからの各周波数は１００Ｈｚから１００００Ｈｚである。

一方、外周音評価は、音が響きにくい無響箱内に、イヤホンを付けたダミーヘッドを準備し、無響箱内においてスピーカーから各周波数の音波を発した。そして、ダミーヘッド内のコンデンサマイクが検知する音をイヤホン装着者が聞こえる外周音として評価した。なお、スピーカーからの各周波数は、１００Ｈｚから１００００Ｈｚである。

図１３は、第３変形例に係るイヤホンであって、内部空間ｓｐが有る場合と、無い場合を比較した結果である。なお、内部空間ｓｐが有る場合を実線で示し、無い場合を破線で示している。

筒部２の一部は円筒状であって、且つ振動部材５ｚの一部を三角錐状部５ｚａとしたことで、筒部２の内面とし三角錐状部５ｚａの側面との間に内部空間ｓｐが形成される。内部空間ｓｐを設けることで、図１３に示すように、周波数が２００Ｈｚから２０００Ｈｚにおいて、内部空間ｓｐが有る場合の方が、内部空間ｓｐが無い場合と比較して、音圧レベルが高い。いわゆる低周波数の音圧レベルが高い状態が維持されることが示されている。その結果、内部空間ｓｐを設けた本変形例に係るイヤホンは、周波数が数百程度の低周波数領域において音圧特性がよく、音声・音楽を明瞭に視聴することができる。なお、内部空間ｓｐは、振動部材５ｚの円筒部と円柱状部５ｚｂの側面との間にも広がっている。

図１４は、３つのイヤホンを示している。実線で示したものが、本変形例に係るイヤホン１ｚの評価結果である。破線で示したものが、貫通孔Ｔは有るものの貫通孔Ｔの外界側端部の形状が細管のままのものである。長破線で示したものが、貫通孔Ｔがなく孔が閉口した閉口型のイヤホンの評価結果である。

閉口型のイヤホンは、図１４に示すように、各周波数において音圧レベルが低く、外周音が聞こえにくいことを示している。本変形例に係るイヤホンから振動部材５ｚを外した状態で、外周音を聞いた場合は、閉口型のイヤホンよりも外部の音が聞こえやすい。さらに、本変形例に係るイヤホン１ｚは、振動部材５ｚを設けたことで、周波数が５００Ｈｚから４０００Ｈｚにおいて、音圧レベルが向上していることが示されている。その結果、本変形例に係るイヤホン１ｚは、閉口型イヤホンや貫通孔Ｔを有しているが外界側端部の形状が細管のままで振動部材５zを設けないものよりも振動部材５ｚを設けた方が外周音が聞こえやすい。

また、本変形例では、電気配線９を伝達部材４の根元から取り出すように引き回している。電気音響変換素子３に対して筒部２寄りに電気配線９を接続することで、電気音響変換素子３の振動を阻害することが少なく、筒部２寄りに振動しやすくすることができ、伝達部材４から筒部２に対して音響振動を効率よく伝えることができる。その結果、音圧レベルを良好に維持することができる。なお、図１５に示すように、上述した実施形態または変形例において、電気配線９を伝達部材４の根元から引き出すようにしてもよい。

本変形例によれば、振動部材５ｚを設けることで外耳道が外界に開放されている状態を維持して周囲環境の音（外周音）が聞こえやすくすることができる。さらに、圧電方式で課題である低周波数領域の音圧レベルを、通常低周波数領域の音圧レベル特性が低下する外耳道が外界に開放された状態で向上させ、視聴音源（番組の音声や通話音声、音楽、等）を明瞭に聞くことができる。

１、１ｘ、１ｙ、１ｗ、１ｚ、１ｖ イヤホン
２ 筒部
２ａ 延在部
３ 電気音響変換素子
４ 伝達部材
４ａ ボタン
５、５ｚ 振動部材
５ａ ヒンジ
５ｚａ 三角錐状部
５ｚｂ 円柱状部
６ 引掛部材
７ 接合部材
８ 振動体
９ 電気配線
１０ 調整板
１１ イヤークッション
１２ 嵌合部材
１３ スポンジ
２１ 第１筒部
２２ 第２筒部
３０ 生体センサ
４０ 耳珠
７１ａ、７１ｂ 粘着層

Claims (8)

1. 一端を外耳道に挿入する筒状の筒部と、
   前記筒部の側面の一部に設けられ、且つ前記筒部を外耳道に挿入した状態で一部が耳珠に接触するとともに、電気信号に応じて音響振動を発生する電気音響変換素子が内蔵された伝達部材と、
   前記筒部の内面に設けられた、前記電気音響変換素子からの音響振動を受けて振動する振動部材と、
   生体センサと、を有することを特徴とするイヤホン。
2. 請求項１に記載のイヤホンであって、
   前記生体センサは、前記筒部に備えられること特徴とするイヤホン。
3. 請求項１または請求項２に記載のイヤホンであって、
   前記振動部材は、前記筒部の一端または他端のどちらか一方に寄って設けられていることを特徴とするイヤホン。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のイヤホンであって、
   前記伝達部材は、前記筒部の側面から前記筒部の軸と直交する方向に延在した延在部を有しており、前記延在部に接合部材を介して前記電気音響変換素子が設けられていることを特徴とするイヤホン。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のイヤホンであって、
   前記振動部材は、前記筒部内の空間を分断するように設けられており、前記振動部材の一部は、前記筒部内の空間を分断したり繋げたりするように可動することを特徴とするイヤホン。
6. 請求項５に記載のイヤホンであって、
   前記筒部の他端が、前記筒部の貫通孔の貫通方向に沿った軸を中心に回転可能であって、前記筒部の他端が回転することで前記振動部材の一部が可動することを特徴とするイヤホン。
7. 請求項１または請求項２に記載のイヤホンであって、
   前記振動部材は、内部が空洞になった三角錐状部と、前記三角錐状部の頂部から延在された円柱状部とを組み合わせた形状であるとともに、前記三角錐状部の内部空間と前記円柱状部の内部空間とはつながっていることを特徴とするイヤホン。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のイヤホンであって、
   前記伝達部材には、耳介に引っ掛ける弾性変形可能な引掛部材が設けられていることを特徴とするイヤホン。

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