JP7109125B1 - 光及び音を送出するイヤホン - Google Patents
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Abstract
【課題】光及び音を送出するイヤホンを提供する。【解決手段】例えば、電気信号を光に変換する光素子と、電気信号を音に変換する音素子と、円筒のステム材10と、ステム材に内包され、光素子から出力する光波を導く導光材30と、を備え、ステム材の内部に、前記音素子から出力する音波を前記ステム材の先端から外部に導く導波部20を有する。導光材30の先端には光出力部31を設ける。例えば、導光材30が偏向構造を備え、導光材30の側面に第2の光出力部32を設ける。例えば、音出力部21は、複数の突起部12の間に設ける。【選択図】図1
Description
本発明は、光及び音を送出するイヤホン(earphone)に関連し、例えば、外耳道(ear canal)に挿入して使用するカナル型ヘッドフォン(ear canal typed headphone)に関する。
従来から耳の穴(外耳道)に音と光を供給する装置が提供されている。特許文献1は、人間が行う咀嚼動作(チューイング)を検出する装置を開示する。特許文献1の図3は、外耳道センサー11を開示する。外耳道センサー11は、発光素子34、受光素子35及びスピーカー39を有する。
特許文献2は、外部機器を制御する入力デバイスを開示する。特許文献2の図9は、イヤホン100を開示する。外耳道に挿入されるイヤホンは、音出力部101で発生した音を外耳道内に導く筒状の音道体103と、外耳道内に発光素子106から出力された光を放射する放射部104と、を有する。
特許文献3は、ユーザに音声信号を提供する装置のアクセサリを開示する。特許文献3の図6、図7及び図8は、イヤーピースユニット600、700及び800を開示する。図6において、イヤーピースユニット600は、オーディオ電気信号を音声に変換するオーディオトランスデューサー206Aと、ユーザの外耳道110Aに音声を伝達する導波路616と、光照射源(ORS)212Aと、外耳道110Aに照射光を導く導光路602と、を有する。図7Bにおいて、楕円状の先端部606は、一つの導波路616と、導波路616の周囲に配置される複数の導光路602と、を開示する。図8において、イヤーピースユニット800は、外耳道側から順に光照射源212Aと、音声出力用に導波路616の縦方向に少なくとも一つの開口部818Aと、オーディオトランスデューサー206Aと、を有する。
更なる装置の小型化を目指しつつ性能の向上、部品点数の削減によるコスト削減の少なくとも一つを、更に高める必要がある。
例えば、装置の小型化またはコスト削減の視点からは、光源素子は一つが望ましい。例えば、イヤホンから外耳道に送出する光の量は、効率よく出力させることが望ましい。例えば、イヤホンから外耳道に送出する音声は、効率よく出力させることが望ましい。
本発明の光及び音を送出するイヤホンの一つの側面は、電気信号を光に変換する光素子と、電気信号を音に変換する音素子と、円筒のステム材と、ステム材に内包され、光素子から出力する光波を導く導光材と、を備え、ステム材の内部に、前記音素子から出力する音波を前記ステム材の先端から外部に導く導波部を有することを特徴とする。
図1は第1の実施例のイヤホンの斜視図、図2はイヤーパッドを取り付けた状態を示す斜視図、図3はイヤホンの要部断面図である。
図1(斜視図)において、イヤホン100は、ハウジング60、ステム材10、導光材30が開示される。イヤホン100は、耳の穴(外耳道)に挿入して使用する装置であり、音と光を送出する。
ステム材10(Stem)は、円筒形状である。ステム材10の素材は、例えばプラスティックである。ステム材10は、その先端に複数の突起部12を有している。突起部12は、その一部分で導光材30を支持する。
導波部20はステム材10の内部の空洞であり、後述する音素子22から出力する音波を音出力部21へと導く。音出力部21は、ステム材10の円周方向においては複数の突起部12の間(すきま)であり、ステム材10の半径方向においてはステム材10の内側と導光材30との間(すきま)である。
導光材30は、後述する光素子33から出力する光波を伝達する。導光材30は円柱形状であり、ステム材10に内包されている。導光材30の素材は、光波が伝搬できる透明部材であるプラスティックやガラスである。
導光材30は、その先端に、ステム材10の先端方向に光波を出力する光出力部31を有する。導光材30は、更にその円柱形状の側面に、ステム材10の側面方向に光波を出力する第2の光出力部32を有する。光出力部31から出力される光は、外耳道の奥に向かって照射される。光出力部32から出力される光は、外耳道の内壁(側面)に向かって照射される。
導光材30の先端は、光出力部32を得るためにステム材10の先端より突出している。導光材30の先端には、円柱形状の導光材30を伝達する光波の進行方向を変化させる(つまり、光波を偏向する)形状(光偏向部)を含む。光偏向部は、その偏向構造によって、光波を光出力部32に導く。光波を偏向する形状の一例として、導光材の先端(すなわち光出力部31)には、円錐の窪み(すり鉢状の窪み)からなる後述するレンズ34が形成されている。レンズ34は、導光材30のほぼ中心に配置される。円錐の窪みは、導光材30に一体形成されても良い。また、単体のレンズ34が導光材30に付されるように組み込まれても良い。レンズ34は、プラスティックやガラスである。
図2(斜視図)において、イヤホン100には、イヤーパッド40が取り付けられている。イヤーパッド40は、ステム材10の根元部分に形成されたパッド支持部11(図1参照)にはめ込んで支持される。パッド支持部11は、円筒形状のステム材10の外周に形成された円環状の段差である。イヤーパッド40は、外耳道の形状にマッチングするようにゴム等の柔軟な素材である。
図3(断面図)は、イヤホン100のハウジング60を除く主要な構造を示す。図3は主に光波を中心にした部材を説明する図である。光素子33は、円筒形状のステム材10の内側に配置される。光素子33は、支持材によってステム材10の内壁の一部に支持される。その支持材は、後述する円筒形状のステム材10の内部の空間である導波部20の一部空間に配置される。導光材30は、円筒形状のステム材10の内側に配置される。導光材30は、支持材によってステム材10の内壁の一部に支持される。または、導光材30がキャップ形状を有していれば、導光材30が光素子33を覆うように支持される。光源である光素子33は、電気信号を光に変換する。光素子33を制御する電気信号を伝導する導線50は、ステム材10の内側に配置される。光素子33は、少なくともレーザーダイオード及びフォトダイオードのいずれか一方を含んでもよい。また、両者を含んでいても良い。更に、光素子33の光波長は、目的によって異なる。
パッド支持部11の径φAは、円筒形状のステム材10の外周径φBよりも大きい。外周径φBは、導光材30の径φCよりも大きい。導波部20の径φDは、ステム材10の内径に実質的に等しい。
図3において、A1で示す寸法は、導光材30の先端がイヤーパッド40の先端よりも突出していることを示す。導光材30の先端が、ステム材10の先端よりも突出していることは、容易に理解できる。その突出は、導光材30の先端の側面に光出力部32を得るためである。
図4は光波を説明する図である。光素子33が発した光波は、光出力部31から出力されると共に、導光材30が有する偏向構造により光出力部32に偏向される。例えば、光波はレンズ34によって偏向される。光波321の量(第2の光束の量)は、光波311の量(第1の光束の量)よりも多い(つまり、偏向量が大きい)ことが望ましい。これにより外耳道の内壁に照射される光の量を増加させることができる。
図5は主に音波を中心にした部材を説明する図である。音源である音素子22は、ハウジング60(図1)の内に設置され、電気信号を音に変換する。音素子22には、導線(不図示)が接続する。音素子22が発した音波は、円筒形状のステム材10の内部の空間である導波部20を伝達する。導波部20伝達した音波は、音波211として音出力部21から外部に出力される。図3及び図5から容易に理解できることとして、ステム材10の中に光素子33と音素子22が含まれる。それらの配置は、左側から順に(導光材30の先端である光出力部32側から順に)光素子33と音素子22が配置される。光波長は音波長よりも短いから、それた順序が合理的である。例えば、光素子33のサイズは音素子22よりも小さいから、外耳道の形状にイヤホン100の形状がマッチングする。例えば、光素子33と光偏向部(レンズ34)の距離が、音素子22と音出力部21の距離よりも短いことは、それら波長の違いにマッチングする。よって、ステム材10からその中心に向かって導波部20が設けられ、導波部20の内側に光素子33が設けられる。言い換えれば、導波部20は、ステム材10と光素子33の間に配置される。導波部20伝達した音波は、ステム材10と光素子33の間を通過して音波211として音出力部21から外部に出力される。ハウジング60は、半導体装置を含んでいても良い。半導体装置は、外部からイヤホン100のへ送信される信号を光素子33と音素子22へそれぞれ電気信号に変換する機能を有する。外部からイヤホン100のハウジング60へ送信される信号は、光信号でもよいし、電気信号でもよい。ハウジング60に接続する信号線の太さは、半導体装置によって細くできる。
図6はイヤホンをステム材の先端側から見た図である。4つの音出力部21及び4つの突起部(図1)が開示される。それらのほぼ中心に、導光材30が配置される。導光材のほぼ中心に光出力部31が配置される。光出力部31のほぼ中心にレンズ34が配置される。
図7及び図8は、本発明の第2の実施例のイヤホン200の要部の斜視図及び断面図である。第1の実施例と同一の内容は同一の符号によって、それらの説明を省略する。第2の実施例が開示するステム材14は、第1の実施例が開示するイヤーパッド40(図2)及びステム材10を代用する。ステム材14は硬質の耳挿入部を提供するものであり、第1実施例のステム材10よりも径が大きく、先端に向かって径が細くなっている。第2の実施例が開示するステム材14は、導光材30を内包して支持する。音波及び光波を伝達するコンセプトは、第1の実施例(イヤホン100)と同様である。
図9は、本発明の第3の実施例のイヤホン300の斜視図である。第1の実施例と同一の内容は同一の符号によって、それらの説明を省略する。第3の実施例が開示するステム材16は、2つの突起部12を有する。イヤホン300は、2つの音出力部21及び2つの光出力部32を有する。すなわち、突起部12および音出力部21の数は、第1実施例のイヤホン100では4つずつだったが、第3実施例のイヤホン300では2つずつである。このように、突起部12および音出力部21の数は任意の数に設定することができる。第1の実施例と比して突起部12の構造上の強度が向上し、破損を防止できる。
本発明の第1から第3の実施例は、以下の優位な点を有する。円筒形状のステム材10(ステム材14,16も同様である)に音素子22、導波部20、光素子33、導光材30を内包する。これらの少なくとも一部の内包関係は、部品点数の削減によるコスト削減を実現可能にする。円筒形状のステム材10のほぼ中心に導光材30及び光出力部31を配置し、ステム材10と導光材30の間に音出力部21を配置する。これは、部品点数の削減によるコスト削減を実現可能にする。円柱形状の導光材30の側面に光出力部32を設ける。導光材30の先端は、少なくともステム材10の先端よりも突出させる。これは、効率よい光の出力、及び部品点数の削減によるコスト削減の少なくともいずれか一方を実現可能にする。レンズ34のように、導光材30の先端に光波を偏向する機能及び構造を設ける。これは、効率よい光の出力、及び部品点数の削減によるコスト削減の少なくともいずれか一方を実現可能にする。複数の突起部12の間に音出力部21を設け、音波の伝達距離を短くする。これは、イヤホンの構造強度を維持しつつ、音波の伝達効率の劣化防止及び音質の向上の少なくともいずれか一方を実現できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の様々な形態で実施可能である。例えば、ステム材の円筒は、真円でもよいし楕円でもよい。プラスティックは、様々な化合物等で組成されてもよい。ガラスは、様々な化合物で組成されても良い。光素子33は、特定の波長を発する光源であれば、レーザーダイオード及びフォトダイオードに限られない。よい。ハウジング60の形状、構造、等は、任意である。第1の実施例から第3の実施例を、本明細書において明記または明示されていないに係わらず適宜組み合わせることができる。本発明の技術的範囲は、上述した複数の実施例またはそれらの組み合わせに限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物または変形物まで及ぶ。
100,200,300 イヤホン
10,14,16 ステム材
11 パッド支持部
12 突起部
20 導波部
21 音出力部
22 音素子
30 導光材
31、32 光出力部
33 光素子
34 レンズ
40 イヤーパッド
50 導線
60 ハウジング
211 音波
311、321 光波
10,14,16 ステム材
11 パッド支持部
12 突起部
20 導波部
21 音出力部
22 音素子
30 導光材
31、32 光出力部
33 光素子
34 レンズ
40 イヤーパッド
50 導線
60 ハウジング
211 音波
311、321 光波
Claims (14)
- 電気信号を光に変換する光素子と、
電気信号を音に変換する音素子と、
前記音素子から出力する音波を円筒の内側から外部に導く導波部を有するステム材と、
前記ステム材に内包して配置され、前記光素子から出力する光波を外部に導く導光材と、を備え、
前記音波は、前記導光材と前記ステム材の間を流れ外部に導かれる、ことを特徴とするイヤホン。 - 前記導光材は、ステム材の先端方向に前記光波を出力する光出力部を有し、
前記導光材の先端部は、前記ステム材の先端部より突出している、請求項1に記載のイヤホン。 - 前記ステム材はイヤーパッドを取付可能であって、
前記導光材の先端部は、前記イヤーパッドの先端部よりも突出している、請求項2に記載のイヤホン。 - 前記導光材は、ステム材の側面方向に前記光波を出力する第2の光出力部を有する、請求項2または3に記載のイヤホン。
- 前記導光材は、前記光波の進行をステム材の側面方向に偏向する偏向構造を有する、請求項2から4いずれか一項に記載のイヤホン。
- 前記偏向構造は、前記導光材の先端に設けられた円錐の窪みである、請求項5に記載のイヤホン。
- 前記ステム材は、前記導光材を支持する複数の突起部を有し、
前記複数の突起部の間に前記導波部と連通した音出力部を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載のイヤホン。 - 前記光素子は前記ステム材の内包且つその中心に配置される、請求項1から7のいずれか一項に記載のイヤホン。
- 前記音素子は前記ステム材の内包且つその中心に配置される、請求項8に記載のイヤホン。
- 前記導波部は、前記ステム材と前記導光材の間に配置される、請求項8または9に記載のイヤホン。
- 前記導波部は、前記ステム材と前記光素子の間に配置される、請求項10に記載のイヤホン。
- 前記光素子は前記ステム材に内包して配置され、前記音波は、前記光素子と前記ステム材の間を流れ外部に導かれる、請求項1から7のいずれか一項に記載のイヤホン。
- 前記光波は前記ステム材の中心から外部に導かれ、前記音波は、前記導光材と前記ステム材の間を流れ外部に導かれる、請求項12に記載のイヤホン。
- 前記音波は、前記光素子と前記ステム材の間を流れ外部に導かれる、請求項13に記載のイヤホン。
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