JP6359804B2 - 音響機器 - Google Patents
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Description
本発明は、イヤホンや補聴器等の音響機器に関する。
従来のインナータイプのイヤホン等の音響機器は、外耳道内にスピーカのホーン部を挿入させて保持する必要があった。
しかしながら、インナータイプのイヤホンは、外耳道内に挿入するため、外の音を遮断してしまうことがあり、装着時に音のこもりを生じてしまう。
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、こもりを生じにくい音響機器を提供することにある。
本発明の音響機器は、ユーザの耳の耳輪脚よりも上方か或は対耳輪よりも上方に位置する対耳輪下脚の内側に一端部が当接し、且つ、ユーザの耳の耳珠と対耳珠との間の空間よりも下方の窪みに他端部が当接する保持部と、保持部によって保持されるとともに、音声信号に応じてユーザに対して音を聞かせる振動部とを備える。
また本発明に係る音響機器は、前記音発生部が、圧電素子と該圧電素子によって湾曲するパネルとからなる振動部を備え、前記パネルからユーザの耳に振動を伝達させる。
また本発明に係る音響機器は、前記振動部が、前記ユーザの耳の内側から、前記ユーザの耳珠に当接して、前記振動を耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせる。
また本発明に係る音響機器は、前記振動部が、前記ユーザの耳の内側から、前記ユーザの対耳珠に当接して、前記振動を対耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせる。
また本発明に係る音響機器は、前記振動部のパネルが湾曲する方向と、前記保持部がユーザの耳に装着されたときに生じる保持部の湾曲の方向とは異なる。
また本発明に係る音響機器は、当該音響機器によって、前記ユーザの外耳道が密閉されない。
また本発明に係る音響機器は、前記パネルは、当該パネルの中央を腹、該腹の両側を節として振動し、前記パネルの中央近傍が前記耳珠に当接する。
また本発明に係る音響機器は、前記パネルは、当該パネルの中央を腹、該腹の両側を節として振動し、前記パネルの中央近傍が前記対耳珠に当接する。
また本発明に係る音響機器は、前記振動部は、前記ユーザの耳の外側から、前記ユーザの耳珠に当接して、前記振動を耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせる。
また本発明に係る音響機器は、前記振動部は、前記ユーザの耳の外側から、前記ユーザの対耳珠に当接して、前記振動を対耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせる。
また本発明に係る音響機器は、さらにマイク部を備える。
また本発明に係る音響機器は、前記振動部により、前記ユーザの耳の内部で、外耳道放射音を発生させる。
また本発明に係る音響機器は、前記振動部は、前記ユーザの耳に、０．１Ｎから３Ｎの力で押圧されている。
また本発明に係る音響機器は、前記圧電素子が、板状をなし、前記パネルは、前記圧電素子の主面の面積の、０．８倍から１０倍の面積を有する。
本発明における音響機器によれば、伝達効率に優れた音響機器を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態）
図１は本発明の一実施形態に係る音響機器１のブロック図である。音響機器１は、例えば補聴器１であって、振動部１０と、マイク部２０と、制御部３０と、音量調整インタフェース部４０と、記憶部５０とを備える。
（実施の形態）
図１は本発明の一実施形態に係る音響機器１のブロック図である。音響機器１は、例えば補聴器１であって、振動部１０と、マイク部２０と、制御部３０と、音量調整インタフェース部４０と、記憶部５０とを備える。
大まかには、耳に保持される振動部、保持部と、筺体に配置されるマイク部や制御部等の２つのパーツに分かれている。マイク部２０や制御部３０が配置された筺体は、例えば胸ポケットにいれて携帯されてもよく、或いは上腕部に別部材のゴムバンド等によって保持されてもよい。
振動部１０は、湾曲する圧電素子１０１と該圧電素子１０１によって直接的に曲げられて振動するパネル１０２とを備える。図２に圧電素子１０１によりパネル１０２が湾曲する様子を模式的に示す。振動部１０は、少なくとも振動による気導音（外耳道内放射音）と人体振動音とをユーザに対して聞かせるとよい。外耳道内放射音とは、人体の振動に起因する空気の振動が外耳道を通って鼓膜に伝わり、鼓膜が振動することによって利用者の聴覚神経に伝わる音である。人体振動音とは、振動する物体に接触する利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を介して利用者の聴覚神経に伝わる音である。尚、パネル１０２の面積によっては、パネルの表面が空気を叩いて音を発生させる、通常の気道音も発生させることもできる場合がある。
圧電素子１０１は、電気信号（電圧）を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮または屈曲（湾曲）する素子である。これらの素子は、例えばセラミック製や水晶からなるものが用いられる。圧電素子１０１は、ユニモルフ、バイモルフまたは積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、ユニモルフを積層した（たとえば１６層または２４層積層した）積層型ユニモルフ素子、またはバイモルフを積層した（例えば１６層または２４層積層した）積層型バイモルフ素子が含まれる。積層型の圧電素子は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる複数の誘電体層と、該複数の誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成される。ユニモルフは、電気信号（電圧）が印加されると伸縮し、バイモルフは、電気信号（電圧）が印加されると屈曲する。
パネル１０２は、例えばガラス、またはアクリル等の合成樹脂により形成される。好適にはパネル１０２の形状は板状であり、以下パネル１０２の形状が板状であるものとして説明する。
マイク部２０は音源からの音、具体的にはユーザの耳に到来した音を集音する。
制御部３０は、補聴器１に係る各種制御を行う。制御部３０は、圧電素子１０１に所定の電気信号（音信号に応じた電圧）を印加する。具体的には制御部３０において、マイク部２０で集音した音信号を、アナログデジタル変換部３１がデジタル信号に変換する。そして信号処理部３２は、音量調整インタフェース部４０による音量に係る情報及び記憶部５０に格納された情報に基づき、振動部１０を駆動するデジタル信号を出力する。デジタルアナログ変換部３３は当該デジタル信号をアナログの電気信号に変換し、圧電アンプ３４により増幅処理をして電気信号を圧電素子１０１に印加する。
制御部３０が圧電素子１０１に対して印加する電圧は、例えば、人体振動音ではなく気導音による音の伝導を目的とした所謂携帯電子機器のパネルスピーカ等における印加電圧である±５Ｖよりも高い、±１５Ｖや±３０Ｖであってよい。もちろん必要な電源を有していてもよい。
これにより、パネル１０２に十分な振動を発生させ、利用者の体の一部を介する人体振動音を発生させることができる。なお、どの程度の印加電圧を用いるかは、パネル１０２の固定強度もしくは圧電素子１０１の性能に応じて適宜調整可能である。制御部３０が圧電素子１０１に電気信号を印加すると、圧電素子１０１は長手方向に伸縮または屈曲する。
このとき、圧電素子１０１が取り付けられたパネル１０２は、圧電素子１０１の伸縮または屈曲にあわせて変形し、パネル１０２が振動する。パネル１０２は、圧電素子１０１の伸縮または屈曲によって湾曲する。パネル１０２は、圧電素子１０１によって直接的に曲げられる。ここで「パネル１０２が圧電素子１０１によって直接的に曲げられる」とは、従来のパネルスピーカで採用されているような、圧電素子１０１をケーシング内に配設して構成される圧電アクチュエータの慣性力によりパネル１０２の特定の領域が加振されてパネル１０２が変形する現象とは異なる。「パネル１０２が圧電素子１０１によって直接的に曲げられる」とは、図２に示すように、圧電素子１０１の伸縮または屈曲（湾曲）が、接合部材を介して直にパネル１０２を曲げることを意味する。
パネル１０２の主面は、圧電素子１０１の主面の面積の０．８倍から１０倍の面積を有する。パネル１０２の主面が圧電素子１０１の主面の０．８倍から１０倍の範囲の面積であれば、圧電素子１０１の伸縮または屈曲にあわせて変形でき、かつユーザの耳への接触面積が十分に確保できる。尚、圧電素子と、パネルの面積は、例えば０．８倍から５倍がより好適である。
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る補聴器１では、マイク部２０が、音源からの音を集音し、振動部１０が、マイク部２０が集音した音を、パネル１０２を振動させることにより、ユーザに聞かせる。パネル１０２が振動するため、パネル１０２は、外耳道内放射音を含む気導音を発生させるとともに、利用者が耳珠を接触させた場合、耳珠を介する人体振動音を発生させる。好適にはパネル１０２は、当該パネル１０２の中央付近を腹、その両端を節として振動し、パネル１０２の中央近傍が耳珠や対耳珠に当接する。このようにすることで、パネル１０２の振動を効率よく耳珠や対耳珠に伝達することができる。
図３は、本発明の一実施形態に係る補聴器１の構成を示す概略図である。図３に示すように、振動部１０と、保持部１０３とからなる。そして、振動部１０は、圧電素子１０１とパネル１０２とを備える。振動部１０は、パネル１０２が耳に当接するように、長尺状の板から構成されている。例えばアクリル成型品からなる場合、厚み０．５ｍｍから２．５ｍｍ程度、長手方向の長さが０．８ｃｍから２．５ｃｍ程度、幅が０．４ｍｍから１．２ｍｍ程度で構成されている。そして、パネル１０２の耳に当接しない側の面には、圧電素子１０１が、両面テープ等の接合部材により取り付けられている。接合部材は、非加熱型硬化性の接着材、または両面テープであるとよい。また、圧電素子１０１の一部からリード線１０４が引き出され、制御部３０に接続されている。リード線の先端は、補聴器用途以外にも適用可能なように、規格化された形状を有するコネクタジャック１０４ｘとしてもよく、これにより種々の電子機器に接続可能なようにしてもよい。
振動部１０は、概ねＺ方向に沿った長尺状の板部材からなる保持部１０３に取り付けられている。保持部１０３は一方端部から所定の位置に、板の主面から盛り上がるように湾曲（Ｙ方向に向かって湾曲）した湾曲部１０３Ａを有する。そして、湾曲部１０３Ａから、板状をなす板状部１０３Ｂが、他方側端部に向かって（Ｚ方向に沿って）延在している。
保持部１０３は、例えばアクリル等の樹脂成型品により容易に作製することができる。保持部は、長手方向（Ｚ方向）の長さが概ね２．６ｃｍから３．５ｃｍ程度である。また、幅（Ｘ方向）、厚み（Ｙ方向）はユーザの耳に保持される際に、長時間の使用においても痛みを伴わないように、且つユーザの耳を適度に押圧して補聴器自体を保持できるように、十分な幅と厚み、例えば幅は、４ｍｍから１２ｍｍ、厚みは１．５ｍｍから２．５ｍｍ程度を有しているとよい。尚、本実施例では、制御部３０やマイク部２０は別部材となっているため、ここでは、振動部１０と保持部１０３自体とが保持できるようにすればよい。
さらに、板状部１０３Ｂの側壁には、板状部１０３Ｂの主面に交差する位置に、Ｚ方向に沿って振動部１０が取り付けられている。振動部１０の保持部１０３への取り付けは、例えば振動部１０のパネル１０２と、保持部１０３とを接着剤を介して貼りつけてもよい。或いは、パネル１０２における圧電素子１０１との貼り付け面とは逆側の面において、両面テープや接着剤等により貼り付けることによって、取り付けてもよい。尚、図２に示す振動の節を中心に接着し、腹の部分を接着力を弱くしたり、接着しないといったことにより、腹の振動を阻害しにくくすることもできる。尚、両面テープ等が十分な柔軟性を有する場合、圧電素子１０１の略全面に接着領域を設けてもよい。これらは適宜調整される。
図４に示すように、本実施例に係る補聴器１は、振動部１０をユーザの耳の内側から、ユーザの耳珠や対耳珠に当接させ、振動を耳珠や対耳珠に伝達させることにより音をユーザに聞かせる。ここで振動部１０を「ユーザの耳の内側から、ユーザの耳珠や対耳珠に当接させ」るとは、耳の外耳道内に振動部１０を埋入させた時に、外耳道入り口付近から耳珠や対耳珠に当接させることをいう。図４に示す例では、振動部１０をユーザの耳の内側からユーザの耳珠に当接させている。
好適には振動部１０は、ユーザの耳に０．１Ｎから３Ｎの力で押圧される。振動部１０が０．１Ｎから３Ｎの範囲で押圧される場合、振動部１０による振動が耳に十分伝達される。また押圧が３Ｎ未満の小さい力であれば、補聴器１を長時間装着してもユーザの疲労感は少なく、装着時の快適性を維持することができる。
また図４に示すように、本発明の補聴器１は、振動部１０及び押付部材１１により外耳道が密閉されていない。このため本発明の補聴器１は、こもり感が生じず、装着時の快適性を維持することができる。
本実施例に係る補聴器１は、保持部１０３のＺ方向の一方端部が、ユーザの耳の対耳輪下脚の裏側に入り込んで、耳の内側に突き当てられる。また、保持部１０３のＺ方向の他方側端部が耳珠と対耳珠の間を抜けてユーザの耳の下端部に突き当てられる。これにより、長手方向Ｚ方向に応力がかかった状態で耳に引っ掛かることとなり、保持部として機能する。
保持部１０３は、ユーザの耳に装着されたときに、保持部１０３に対して生じる応力によって、その主面が図３のＹ方向に向かって湾曲することが考えられる。ところで、圧電素子１０１の湾曲によって生じるパネル１０２の湾曲の向きはＸ方向であり、上述した保持部１０３の湾曲の向きとは異なる。そしてパネル１０２を湾曲させようとする圧電素子１０１の変形による応力は、保持部１０３の側面が受けるため、例えばパネル１０２の湾曲により保持部１０３が湾曲してしまい、伝達のエネルギーが散逸してしまうことが生じにくい。これにより、振動の伝達効率が低下しにくい補聴器等の音響機器を提供できる。
上述のように保持されることで、振動部１０のパネル１０２は、ユーザの耳珠に対して耳の内側から当接することとなる。そして、耳珠に対してパネル１０２が湾曲して振動することにより、耳珠を中心としたユーザの耳の組織に対して振動を伝達させることができる。
また、保持部の湾曲部１０３Ａは、保持部１０３がユーザの耳の耳輪脚を過度に押圧しないように、或いは、耳輪脚に当接することをできる限り避けるように、耳輪脚のふくらみに対向する部位が湾曲している。このような構造は、長時間の装用に対して有効である。
なお、本実施の形態では、音響機器が補聴器１である例を示したが、これに限られない。例えば音響機器はヘッドホンやイヤホンであってもよく、この場合、周囲音を収集するためのマイク部２０は備えなくてもよい。またこの場合、音響機器の内部メモリに記憶された音楽データに基づく音や、外部サーバ等に記憶されている音楽データに基づく音がネットワークを介して音響機器により再生されるようにしてもよい。
なお、本実施の形態では、振動部１０をユーザの耳の内側から、前記ユーザの耳珠に当接させ、振動を耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせる例を示したがこれに限られない。例えば、振動部１０をユーザの耳の内側から、前記ユーザの対耳珠に当接して振動を対耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせてもよい。また振動部１０をユーザの耳の外側から、前記ユーザの耳珠や対耳珠に当接して、振動を耳珠や対耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせてもよい。なお「ユーザの耳の外側から、ユーザの耳珠や対耳珠に当接させ」るとは、振動部１０を外耳道内に埋入させることなく、凡そ頬やこめかみと平行にして、耳珠や対耳珠に当接させることをいう。
或いは、上述した実施例では、振動伝達により音を聞かせる音響機器について説明したが、振動部に変えて、或いは振動部とともに、気道音を発する気道音発生部を、保持部に保持させてもよい。
さらには、振動による音声伝達技術に限らず、所謂、ダイナミック型の気道音を発生させるスピーカ部を、保持部に保持させてもよい。この場合であっても、保持構造が外耳道を塞がないため、こもり感が生じにくい。
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易である。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれる。例えば、本明細書の中で開示された各手段、各部材等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段や部材等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
１ 音響機器（補聴器）
１０ 音発生部（振動部）
２０ マイク部
３０ 制御部
３１ アナログデジタル変換部
３２ 信号処理部
３３ デジタルアナログ変換部
３４ 圧電アンプ
４０ 音量調整インタフェース部
５０ 記憶部
１０１ 圧電素子
１０２ パネル
１０３ 保持部
１０ 音発生部（振動部）
２０ マイク部
３０ 制御部
３１ アナログデジタル変換部
３２ 信号処理部
３３ デジタルアナログ変換部
３４ 圧電アンプ
４０ 音量調整インタフェース部
５０ 記憶部
１０１ 圧電素子
１０２ パネル
１０３ 保持部
Claims (17)
- ユーザの耳の耳輪脚よりも上方か或は対耳輪よりも上方に位置する対耳輪下脚の内側に一端部が当接し、且つ、前記ユーザの耳の耳珠と対耳珠との間の空間よりも下方の窪みに他端部が当接する保持部と、
前記保持部によって保持されるとともに、音声信号に応じて前記ユーザに対して音を聞かせる振動部とを備える、
音響機器。 - 前記振動部が、圧電素子と該圧電素子によって湾曲するパネルとを備え、
前記パネルからユーザの耳に振動を伝達させる、
請求項１に記載の音響機器。 - 前記振動部は、前記ユーザの耳の内側から、前記ユーザの耳珠に当接して、前記振動を耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせる
請求項２に記載の音響機器。 - 前記振動部は、前記ユーザの耳の内側から、前記ユーザの対耳珠に当接して、前記振動を対耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせる
請求項２に記載の音響機器。 - 前記振動部のパネルが湾曲する方向と、前記保持部がユーザの耳に装着されたときに生じる保持部の湾曲の方向とは異なる
請求項２乃至４のいずれかに記載の音響機器。 - 当該音響機器によって、前記ユーザの外耳道が密閉されない請求項１乃至５のいずれかに記載の音響機器。
- 前記パネルは、当該パネルの中央を腹、該腹の両側を節として振動し、
前記パネルの中央近傍が前記耳珠に当接する
請求項３に記載の音響機器。 - 前記パネルは、当該パネルの中央を腹、該腹の両側を節として振動し、
前記パネルの中央近傍が前記対耳珠に当接する
請求項４に記載の音響機器。 - 前記振動部は、前記ユーザの耳の外側から、前記ユーザの耳珠に当接して、前記振動を耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせる
請求項２に記載の音響機器。 - 前記振動部は、前記ユーザの耳の外側から、前記ユーザの対耳珠に当接して、前記振動を対耳珠に伝達させることにより、音をユーザに聞かせる
請求項２に記載の音響機器。 - 前記振動部により、前記ユーザの耳の内部で、外耳道放射音を発生させる
請求項２乃至１０のいずれかに記載の音響機器。 - 前記振動部は、前記ユーザの耳に、０．１Ｎから３Ｎの力で押圧されている
請求項２乃至１１のいずれかに記載の音響機器。 - 前記圧電素子は、板状をなし、
前記パネルは、前記圧電素子の主面の面積の、０．８倍から１０倍の面積を有する
請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の音響機器。 - さらにマイク部を備える
請求項１乃至１３のいずれかに記載の音響機器。 - 前記振動部は、前記保持部の前記一端部と前記他端部とを結ぶ第１の方向において、前記保持部よりも長さが短い
請求項１乃至１４のいずれかに記載の音響機器。 - 前記振動部は、前記保持部の前記一端部と前記他端部とを結ぶ第１の方向における前記保持部の前記一端部と前記他端部との間の領域で、当該保持部に保持されている
請求項１乃至１５のいずれかに記載の音響機器。 - 前記保持部は、前記ユーザの耳輪脚に対向する部位が湾曲している
請求項１乃至１６のいずれかに記載の音響機器。
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