WO2004023638A1

WO2004023638A1 - 超磁歪デバイスおよびそれを用いた応用機器

Info

Publication number: WO2004023638A1
Application number: PCT/JP2002/008802
Authority: WO
Inventors: Hidetsugu Kikuta
Original assignee: Shinko Mechatronics Corporation
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-18

Description

明細書超磁歪デバイスおよびそれを用いた応用機器技術分野

本発明は、超磁歪デバイスおよびそれを用いた応用技術に関し、特に電気信号に応じた磁界により所定方向に振動する超磁歪素子を利用した超磁歪デバイス、およびそれを用いた応用機器に適用して有効な技術に関する。背景技術

本発明者が検討したところによれば、超磁歪デバイスに関しては、以下のような技術が考えられる。

たとえば、超磁歪デバイスには、電気信号に応じた磁界により所定方向に振動する超磁歪素子が用いられる。この超磁歪素子は、磁界をかけられると、その磁界方向に大きく変位する特性を有する素子であり、しかもその発生応力は大きく、応答速度も早く、低電圧で駆動することができるなどの利点を有することから、様々な用途に利用されてきている。従来、この超磁歪素子の特性を利用して、たとえばスピーカなどの一般向け音響機器において、超磁歪素子が用いられている。このような音響機器においては、音声信号としての電気信号が入力されると、それに応じた磁界を発生し、さらにその磁界により超磁歪素子を伸縮させて、それにより振動板を振動させることにより、空気を震わせて音を出力している。

このような音響機器に関する技術としては、たとえば特開 2 0 0 1— 2 5 8 0 9 5号公報に記載される技術などが挙げられる。この公報には、音響機器の超磁歪デパイスの小型化を図るために、超磁歪素子に予め圧力（プレストレス）をかけておくことで、小型化に対しても高い変換効率が得られるようにした技術が開示されている。 P2002/008802

発明の開示

しかしながら、前記のような超磁歪素子を用いた音響機器について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。

たとえば、前記公報に記載の超磁歪デバイスは、略円柱形状の超磁歪素子の周囲にコイルを配置し、さらにそのコイルの周囲に磁石を配置して、これを略円筒形状のケースに収納して、その上部に振動を伝達するためのキャップを係合させた構造となっている。そのため、この超磁歪デバイスは、軸方向についてはキヤップのみしか配置されていないので小型化が可能となるものの、径方向については配慮がなされておらず、改善の余地が残されている。

そこで、本発明者は、特に超磁歪デバイスの径方向について着目し、超磁歪素子の周囲にコイルのみを配置して、これを略円筒形状のケースに収納することを考え付いた。その場合に、変換効率に関しては、磁石を超磁歪素子の両端に配置し、さらに対象物に接触するピンを磁石に直接的に接触させることで、高い変換効率が維持できることも見出した。なお、超磁歪素子を用いた超磁歪ァクチユエータについて、たとえば特開 2 0 0 2— 5 8 2 6 8号、特開 2 0 0 2— 5 8 2 6 9号の各公報には、超磁歪素子の両端に磁石を配置する技術が開示されているが、いずれも漏洩磁束の発生を抑えるために筒状ヨークに収納する構造になつている。そのため、磁石とロットの間には筒状ヨークが介在されているので、本発明のような高い変換効率が要求される技術には適用できない。また、超磁歪ァクチユエータの変位を機械的動力として使用するため、外観的にも大きな形状となっている。

そこで、本発明の目的は、超磁歪デバイスの小型化、特に径方向の小型化を実現しながら、高い変換効率を得ることができる超磁歪デバイス、およびそれを用いて用途の拡大を図ることができる応用機器を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、超磁歪デバイスとして、以下のような特徴を有するものである。

すなわち、本発明による超磁歪デバイスは、磁界に応じて伸縮する超磁歪素子と、この超磁歪素子の周囲に配置され、入力信号線を通じて電気信号として入力される音声信号に応じて磁界を発生するコイルと、超磁歪素子の両端にそれぞれ配置され、コイルにより発生する磁界を調整する第 1バイアス用磁石および第 2バイアス用磁石と、第 1バイアス用磁石に一端が直接接触され、音声信号を変換して得られる振動を対象物に伝達するピンと、このピンの他端が突出され、超磁歪素子、コイル、第 1バイアス用磁石および第 2バイアス用磁石を収納するケースとを有するものである。これにより、超磁歪素子の周囲にコイルのみを配置してケース内に収納することで、超磁歪デパイスの径方向の小型化を実現することができるようになる。また、超磁歪素子の一端に配置した第

1バイアス用磁石に、対象物に振動を伝達するピンを直接的に接触させることで、振動の伝達性を高めることができるようになる。

さらに、前記超磁歪デバイスにおいて、ピンの一端は、ピンの大径部とケースを封するキヤップとの間に介在された弾性部材により第 1バィァス用磁石に所定の圧力で接触されることで、弾性部材により超磁歪素子にプレストレスをかけた状態にすることができる。これにより、振動の伝達性を高めることに加え、超磁歪素子にプレストレスがかけられているので、超磁歪デバイスの高い変換効率を得ることができるようになる。

また、本発明は、前記のような特徴を有する超磁歪デバイスを用い、対象物が、骨導またはノおよび鼓膜振動により認識可能な音を発生する機器からなることで、以下のような機器に応用されるものである。

すなわち、本発明の超磁歪デバイスを用いた応用機器として、（ 1 ) 医療系機器、（2) 家具 ·事務系機器、（ 3) 建築系機器、（4) 通信系機器、（5) P C系機器、（6) 家電系機器、（7) 移動系機器、（8) リラクゼーション系機器、（9)音響系機器、（1 0) アクセサリ一系機器、 ( 1 1 ) 玩具系機器、（ 1 2) 広告系機器、（ 1 3) 水中系機器、（1 4) 真空中系機器、（ 1 5 ) アミューズメント系機器、（ 1 6 ) イベント系機器、（ 1 7 )交通系機器、（ 1 8 )産業系機器などに適用することにより、超磁歪デバイスを各種機器に用いて、応用機器として用途の拡大を図ることができるようになる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の一実施の形態の超磁歪デバイスを示す断面図、図 2は本発明の一実施の形態の変形例の超磁歪デバイスを示す断面図、図 3 ~ 図 4 0は本発明の一実施の形態の超磁歪デバイスを用いた応用機器を示す図であり、それぞれ、図 3は補聴器、図 4は車椅子、図 5はクッシヨン、図 6はホワイトボード、図 7は筆記具、図 8は机、図 9はテープル、図 1 0は壁のボードスピー力、図 1 1はィンターカム、図 1 2は携帯電話、図 1 3は電報、図 1 4はパーソナルコンピュータ本体、キーボード、マウス、図 1 5はテレビ、図 1 6はヘルメット、図 1 7は自転車、図 1 8は飛行機の椅子、図 1 9はマッサージ機、図 2 0はヘッドホン、図 2 1はスピーカ、図 2 2はカラオケ、図 2 3は時計、図 2 4は花瓶、図 2 5はミニカー、図 2 6は人形、図 2 7は幟、図 2 8はショーウィンドウ、図 2 9は音楽鑑賞、図 3 0は水泳指導、図 3 1はダイビングの連絡合図、図 3 2は風呂、図 3 3は水槽、図 3 4は宇宙の連絡合図、図 3 5は乗り物、図 3 6は遊具、図 3 7は劇場やホールの椅子、図 3 8は展示物、図 3 9は信号機、図 4 0は酒造の酒樽に応用した説明図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

まず、図 1により、本発明の一実施の形態の超磁歪デパイスの構成の一例を説明する。併せて、図 2により、変形例の超磁歪デバイスの構成も説明する。図 1は本実施の形態の超磁歪デパイスの断面図、図 2は変形例の超磁歪デバイスの断面図をそれぞれ示す。

本実施の形態の超磁歪デパイス Dは、たとえば各種業務用アプリケーシヨンの応用機器に用いられ、図 1に示すように、磁界に応じて伸縮する超磁歪素子 1 と、入力信号線を通じて電気信号として入力される音声信号に応じて磁界を発生するコイル 2と、このコイル 2により発生する磁界を調整するバイアス用磁石 3， 4と、音声信号を変換して得られる振動を対象物に伝達するピン 5と、これらを収納するケース 6と、このケース 6を封するキャップ 7などから構成される。

超磁歪素子 1は、略円柱形状を有し、ケース 6の中央部に、このケース 6の深さ方向に延びるようにして配置されている。この超磁歪素子 1 の周囲には、コイル 2が配置されている。また、超磁歪素子 1の両端には、バイアス用磁石 3， 4がそれぞれ配置されている。このバイアス用磁石 3， 4のうち、キャップ 7側のバイアス用磁石 3には、大径部 5 a を有する略円柱形状のピン 5の一端が直接接触されている。このピン 5 の他端は、ケース 6の開口部を封するキャップ 7から突出されている。キャップ 7は、中央部が開口され、この開口部にブッシュ 8が介在されている。このブッシュ 8は、ねじ 9などによりケース 6に固定されている。また、ブッシュ 8には貫通孔が形成され、この貫通孔をピン 5が摺動して変位される。このキヤップ 7とピン 5の大径部 5 aとの間には弾性部材であるスプリング 1 0が介在され、このスプリング 1 0により超磁歪素子 1にプレストレスをかけた状態になっている。また、ピン 5 の大径部 5 aの周囲には、バイアス用磁石 3， 4などとともに閉磁路を形成するヨーク 1 1が配置されている。

ケース 6には、入力信号線 1 2を超磁歪デパイス Dの外部から内部に導入するための孔が形成され、この孔を通り内部に導かれた入力信号線 1 2がコイル 2に電気的に接続される。この入力信号線 1 2は、骨導または/および鼓膜振動により認識可能な音を発生するための音源（図示せず）に電気的に接続される。この音源からの電気信号（音声信号）に応じて、コイル 2、デバイス用磁石 3 , 4、ヨーク 1 1などにより磁界を発生し、この発生した磁界の変化に応じて超磁歪素子 1が伸縮する。この超磁歪素子 1の伸縮により、音声信号を変換して得られる振動をピン 5から対象物に伝達するように構成されている。

本実施の形態の超磁歪デバイス Dにおいては、これに限定されるものではないが、たとえば一例として、外径が約 2 8 m m、ケース 6の長さが約 2 5 m m、ピン 5の先端までの長さが約 3 2 m mで形成されている。また、超磁歪素子 1の寸法は、たとえば一例として、外径が約 3 . 5 m m、長さが約 6 m mのものが用いられている。このように、超磁歪デバイス Dの小型化が可能となるのは、超磁歪素子 1の周囲にコイル 2のみを配置してケース 6内に収納することで、外径寸法が小さくなり、径方向の小型化が実現できるためである。

また、本実施の形態の超磁歪デパイス Dでは、各部材の材質がたとえば一例として、ピン 5が鉄、ケース 6が鉄、キャップ 7が鉄、プッシュ 8がポリアセタール、ヨーク 1 1が鉄などから形成されている。また、バイアス用磁石 3 , 4には、たとえば一例として、希土類磁石、鉄クロムコバルト磁石などが用いられている。

また、本実施の形態の超磁歪デバイス Dにおいて、超磁歪素子 1に対してプレストレスがかけられている。このように、超磁歪素子 1にプレストレスがかけられているので、超磁歪デバイス Dは高い変換効率を得ることができる。さらに、変換効率の向上が可能となるのは、プレストレストを加えるとともに、超磁歪素子 1 の一端に配置したバイアス用磁石 3に、対象物に振動を伝達するピン 5を直接的に接触させることで、振動の伝達性が高まることも要因となっている。

なお、前述した超磁歪デバイス Dにおいては、ケース 6を含めて、コィル 2、デバイス用磁石 3 , 4、ヨーク 1 1などにより閉磁路を形成するために、ケース 6の側面および底面の寸法が厚くなっている。そこで、たとえば、図 2に示すように、ケース 1 3の内側にヨーク 1 4を配置す. ることで、ケース 1 3の厚さを薄くして、同じように超磁歪デパイス D の外径寸法を小さくして径方向の小型化を実現することができる。もちろん、変換効率についても、高い変換効率を得ることができるようになつている。なお、図 2においては、ピン 5の先端に対象物に広い範囲で接触するためのパヅド 1 5が配置されている。また、パヅドを介さず、直接対象物にピン 5の振動を伝達する方法と高い粘性のジエルを介する方法がある。

また、ピン 5の振動を直接対象物に伝達する固定方法は、ねじによる場合と、当該デバイスを対象物に圧力がかかるように工夫した固定器具を用いる場合がある。また、粘性の高いジエルを介することで、入力された音声信号の再生周波数特性が向上する。当該デバイスをジエルケ一スなどに包み込むことにより、音漏れの防止にも貢献できる。

以上のように構成される本実施の形態の超磁歪デバイス D (図 1 , 図 2 ) は、振動するもの（硬質素材、金属、木材、骨など）を媒体として音を発生させ拡大する使用形態を採ることができる。よって、ユーザは身近な物質に接触させるだけで音を聞くことができる。また、自分だけで聞きたい時（他人に聞かせたくない時）は、耳の裏の骨の部分や歯に触れさせることで可能となる。さらに、スピーカのコーン紙の代替物質を身の廻りに求めることで、その使用方法は無限に広げることができる。以下において具体的に説明する。

次に、図 3〜図 4 0により、本実施の形態の超磁歪デバイス Dを用いた応用機器の具体例を説明する。

この応用機器は、対象物が骨導または/および鼓膜振動により認識可能な音を発生する各種機器となる。音に対する聴力に関して、聴力障害は、その原因やメカニズムにより伝音性難聴と感音性難聴に大別することができる。このうち、伝音性難聴は、鼓膜などがうまく機能しないために起こるものであり、骨導聴力までも失っているわけではない。

そこで、鼓膜振動による音の認識ができないユーザに対しては、骨導による音の認識を可能とする応用機器を提供することにより、健常者と同様にして音を認識させることができるようになる。もちろん、鼓膜振動により音を認識できるユーザでも、骨導による音の認識は可能であり、よってここでは骨導により認識可能な音を発生する機器、鼓膜振動により認識可能な音を発生する機器、さらに両方の機能を合わせ持つ各種機器を応用機器の例として挙げている。

( 1 ) 医療系機器（補聴器、車椅子、クッション、ベット、歩行機など）図 3は、補聴器に応用した例を示す。この応用機器は、補聴器 2 1に超磁歪デバイス Dを埋め込み、これを頭部の後側に装着し、超磁歪デバイス Dの部分を耳の後側の骨の部分に接触させる。これにより、骨導による伝達経路で音声や音楽などを音として認識させることができる。

図 4は、車椅子に応用した例を示す。この応用機器は、車椅子 2 2の後頭部が当たる部分に超磁歪デバイス Dを埋め込み、同じように超磁歪デバイス Dの部分を後頭部の骨の部分に接触させることで、骨導により音声や音楽などを音として認識させることができる。この応用機器では、歩行機などにも適用できる。

図 5は、クッションに応用した例を示す。この応用機器は、病院などでの治療中、エステ、マッサージなどの最中において、頭部を置くクッシヨン 2 3に適用される。このクッション 2 3も、同じように後頭部が当たる部分に超磁歪デバイス Dを埋め込み、この部分を骨の部分に接触させることで、骨導により音楽などを音として認識させることができる。この応用機器では、ベットなどにも適用できる。

( 2 ) 家具 ·事務系機器（ホワイトボ一ド、筆記具、机、テ一ブルなど）図 6は、ホワイトボードに応用した例を示す。この応用機器は、ホヮイトボード 2 4に超磁歪デバイス Dを接触させて取り付けることで、ホワイトボード 2 4の全体からアナウンスなどの音声や音楽などを発生させ、音として認識させることができる。すなわち、ホワイトボード 2 4がスピーカとして機能し、この場合には鼓膜振動による音の認識となる ο

図 7は、筆記具に応用した例を示す。この応用機器は、筆記具のボ一ルペン 2 5に超磁歪デバイス Dを埋め込むことで、文字や線を書くときに紙などに接触する先端から、スピーカとして機能させて音楽などを発 ^ 生させ、音として認識させることができる。

図 8は、机に応用した例を示す。この応用機器は、机 2 6の内部に超磁歪デバイス Dを取り付けることで、同じようにスピー力として機能させ、音楽などを発生させて音として認識させることができる。

図 9は、テーブルに応用した例を示す。この応用機器は、テーブル 2 7の裏側などに超磁歪デバイス Dを取り付けることで、同じようにスビ一力として機能させて、家庭や喫茶店、レストランなどで各テーブル 2 7毎に B G Mなどを発生させて音として認識させることができる。

( 3 ) 建築系機器（壁や床やガラスのボードスピーカなど）

図 1 0は、壁のボードスビ一力に応用した例を示す。この応用機器は、壁 2 8の表側や裏側などに超磁歪デバイス Dを取り付けることで、壁 2 8の全体をスピーカとして機能させ、音楽などを発生させて音として認識させることができる。この応用機器では、壁 2 8の他に、床やガラスなどにも適用できる。

( 4 ) 通信系機器 (ィン夕一カム、携帯電話、電報、手紙、固定電話、ポケットベルなど）

図 1 1は、イン夕一カムに応用した例を示す。この応用機器は、イン夕一カム 2 9の耳の後側の部分に超磁歪デバイス Dを取り付け、超磁歪デバイス Dの部分を耳の後側の骨の部分に接触させることにより、骨導による伝達経路で音声や音楽などを音として認識させることができる。この応用機器では、従来のスピーカに代わり、骨導によるため長時間聞いていても疲れることがない。

図 1 2は、携帯電話に応用した例を示す。この応用機器は、携帯電話 3 0のスピーカとなるべき部分に超磁歪デバイス Dを取り付け、同じように超磁歪デバイス Dの部分を耳の後側の骨の部分に接触させることで、骨導により音声や音楽などを音として認識させることができる。この応用機器では、固定電話、ポケットベルなどにも適用できる。

図 1 3は、電報に応用した例を示す。この応用機器は、電報 3 1に超磁歪デバイス Dを埋め込み、電報 3 1をテ一ブルなどに置いたときにスビーカとして機能させて、メヅセージや音楽などを発生させて音として認識させることができる。この応用機器では、電報 3 1の他に、手紙などにも適用できる。

( 5 ) P C系機器（パーソナルコンビュ一夕本体、キーボード、マウスなど）

図 1 4は、パーソナルコンピュータ本体、キ一ボード、マウスに応用した例を示す。この応用機器は、パーソナルコンピュータ本体 3 2、キ一ボード 3 3、マウス 3 4に、それそれケースに接触させた状態で超磁歪デバイス Dを埋め込んでおき、電源を投入したときにこれらをスピ一力として機能させ、従来型のスピーカの代替として音を発生させて認識させることができる。

( 6 ) 家電系機器（テレビ、ラジオ、冷蔵庫、洗濯機、電気スタンド、力—ナビゲ―シヨンなど）

図 1 5は、テレビに応用した例を示す。この応用機器は、テレビ 3 5 の筐体に接触させた状態で超磁歪デバイス Dを埋め込んでおき、電源を投入したときにスピーカとして機能させ、従来型のスピーカの代替として音を発生させて認識させることができる。この応用機器では、ラジオ、カーナビゲーシヨンなどにも適用できる。

また、冷蔵庫、洗濯機、電気スタンドなどに適用した場合には、これらの機器にスピーカとしての機能を持たせ、これらの機器から音楽などを発生させることができる。

( 7 ) 移動系機器（ヘルメット、自転車、飛行機の椅子、列車の椅子、バスの椅子、船舶の椅子、自動車、バイクなど）

図 1 6は、ヘルメヅトに応用した例を示す。この応用機器は、ヘルメット 3 6の耳の後側の部分に超磁歪デバイス Dを取り付け、超磁歪デバイス Dの部分を耳の後側の骨の部分に接触させることで、骨導により音声や音楽などを音として認識させることができる。

図 1 7は、自転車に応用した例を示す。この応用機器は、自転車 3 7 のサドルの内部に超磁歪デバイス Dを取り付けることで、人がサドルに腰をかけたときにスピーカとして機能させ、音楽などを発生させて音として認識させることができる。この応用機器では、自動車、バイクなどにも適用できる。

図 1 8は、飛行機の椅子に応用した例を示す。この応用機器は、飛行機の椅子 3 8の後頭部が当たる部分に超磁歪デバイス Dを埋め込み、超磁歪デバイス Dの部分を後頭部の骨の部分に接触させることで、骨導により各種情報や音楽などを音として認識させることができる。この応用機器では、列車の椅子、バスの椅子、船舶の椅子などにも適用できる。

( 8 ) リラクゼーション系機器（マッサ一ジ機など）

図 1 9は、マヅサ一ジ機に応用した例を示す。この応用機器は、マヅサージ機 3 9の後頭部が当たる部分に超磁歪デバイス Dを埋め込み、この部分を後頭部の骨の部分に接触させることで、骨導により音楽などを音として認識させることができる。

( 9 ) 音響系機器（へッドホン、スピーカ、カラオケなど）

図 2 0は、へヅドホンに応用した例を示す。この応用機器は、へヅドホン 4 0の耳の後側の部分に超磁歪デバイス Dを取り付け、超磁歪デバイス Dの部分を耳の後側の骨の部分に接触させることで、骨導により音として認識させることができる。このヘッドホン 4 0では、マイクによる録音などの確認において、自分自身が普段聞いている骨導による音でモニタリングすることができるようになる。

図 2 1は、スピーカに応用した例を示す。この応用機器は、金属ゃガラス、陶器などの各種のオブジェをスピーカ 4 1として機能させるものである。このスピーカ 4 1においても、オブジェの内部に超磁歪デバイス Dを埋め込み、この部分をオブジェの一部に接触させることで音楽などを発生させ、音として認識させることができる。このスピ一力 4 1では、従来のスピーカのデザィンの概念を変えることができる。

図 2 2は、カラオケに応用した例を示す。この応用機器は、カラオケに適用され、たとえば家庭内の各種の家具などをスピーカ 4 2 として機能させるものである。このカラオケにおいても、超磁歪デバイス Dを家具、ガラスなどに接触させて取り付けることでスピーカ 4 2 として機能させ、自分の歌声を発生させて音として認識させることができる。このスピーカ 4 2によるカラオケでは、手軽に自分の部屋をカラオケルームに変身させたり、このようなスピーカ 4 2によって様々な音声シーンを演出することができる。

( 1 0 ) アクセサリ一系機器（時計、花瓶、額など）

図 2 3は、時計に応用した例を示す。この応用機器は、時計 4 3のケ —スに接触させた状態で超磁歪デバイス Dを埋め込んでおき、設定した時間などにお知らせなどを行うスピーカとして機能させ、従来型のスピ一力の代替として音を認識させることができる。

図 2 4は、花瓶に応用した例を示す。この応用機器は、花瓶 4 4に超磁歪デバイス Dを取り付けてスピーカとして機能させ、音楽などを発生させて音として認識させることができる。この応用機器では、額などにも適用できる。

( 1 1 ) 玩具系機器（ミニ力一、人形、ボードゲームなど）

図 2 5は、ミニカーに応用した例を示す。この応用機器は、ミニカー 4 5に超磁歪デバイス Dを取り付けてスピーカとして機能させ、ェンジン音などを発生させて音として認識させることができる。また、このようなミニ力一 4 5では、超磁歪デバイス Dを車輪と同じ高さに取り付けた場合には、ミニ力一 4 5を置いたもの、付けたものをスピーカに変身させることができる。たとえば、このミニ力一 4 5を自動車などのウインドウなどに付けた場合にはカーステレオとなる。この応用機器では、ボードゲームなどにも適用できる。

図 2 6は、人形に応用した例を示す。この応用機器は、人形 4 6に超磁歪デバイス Dを埋め込んでスピーカとして機能させ、効果音などを発生させて音として認識させることができる。また、このような人形 4 6 では、超磁歪デバイス Dをボディの中、腕の中などに入れた状態で、スィツチを入れて人形に触れても音はしないが、人形 4 6を身の廻りの窓ガラス、テ一プル、スチール缶などに接触させる、耳の後側の骨の部分に押しつける、歯に触れるなど、により音を発生させてコミュニケ一シヨンをとることができる。

( 1 2 ) 広告系機器（幟、ショ一ウィンドウなど）

図 2 7は、幟に応用した例を示す。この応用機器は、幟 4 7の竿の先端などに超磁歪デバイス Dを取り付け、竿自体をスピーカとして機能させ、広告などを発生させて音として認識させることができる。

図 2 8は、ショ一ウィンドウに応用した例を示す。この応用機器は、ショーウインドウ 4 8のガラスの内側などに超磁歪デバイス Dを取り付け、ガラスをスピーカとして機能させ、外側および内側に同時に案内や B G Mなどを発生させて音として認識させることができる。

( 1 3 ) 水中系機器（音楽鑑賞、水泳指導、ダイビングの連絡合図、風呂、水槽など）

図 2 9は、音楽鑑賞に応用した例を示す。この応用機器は、水中でのダイビングなどにおいて、マウスピース 4 9に超磁歪デバイス Dを取り付け、このマウスピース 4 9を歯で嚙むことによって、音楽プレーヤ 5 0などから流れる音楽を歯からの骨導により音として認識させることができる。

図 3 0は、水泳指導に応用した例を示す。この応用機器は、水中での水泳指導などにおいて、プール 5 1などの底に超磁歪デバイス Dを沈め、水を介してスピーカとして機能させ、指示などを音として認識させることができる。

図 3 1は、ダイビングの連絡合図に応用した例を示す。この応用機器は、ダイビングにおいて、ボンべ 5 2に超磁歪デバイス Dを取り付け、スィツチ 5 3を押すことによってボンべ 5 2に振動を与えて音を発生させ、他の人に何か知らせたい時の合図などに用いることができる。

図 3 2は、風呂に応用した例を示す。この応用機器は、風呂の浴槽 5 4に超磁歪デバイス： Dを埋め込み、振動を水を媒体として伝達し、ユーザに音楽などを音として認識させることができる。この風呂への応用では、全身を音が包み込むといった状況を実現し、音楽以外に自然音などを利用してリラクゼ一ション効果を与えることができる。

図 3 3は、水槽に応用した例を示す。この応用機器は、水槽 5 5の内側などに超磁歪デバイス Dを取り付けて振動を与えることで、音楽などを発生させて音として認識させることができる。

( 1 4 ) 真空中系機器（宇宙の連絡合図など）

図 3 4は、宇宙の連絡合図に応用した例を示す。この応用機器は、宇宙ステ一シヨン 5 6の外壁に超磁歪デバイス Dを接触させ、宇宙服の内蔵マイク 5 7の音声により宇宙ステ一シヨン 5 6の外壁に振動を与えることで、音声を宇宙ステ一シヨン 5 6の内部に音として認識させることができる。この宇宙への応用では、無線が使用できなくなった時などの非常時に、宇宙ステーション 5 6の外部から内部に合図などの連絡を伝えることができる。

( 1 5 ) アミューズメント系機器（乗り物、遊具など）

図 3 5は、乗り物に応用した例を示す。この応用機器は、乗り物 5 8 のレール 5 9などに超磁歪デバイス Dを取り付け、この取り付けた部分を乗り物 5 8が通過したときにレール 5 9をスピーカとして機能させ、普通は音が出そうもないところから効果音などを音として発生させることで、意外性を持たせることができる。

図 3 6は、遊具に応用した例を示す。この応用機器は、オブジェなどの遊具 6 0に複数の超磁歪デバイス Dを埋め込み、それそれが音楽、ァナウンス、動物の鳴き声、虫の声などの別々の音を発生させることで、子供たちが遊具 6 0に頭や耳を当てることによって骨導によりそれそれの音を認識させることができる。

( 1 6 ) イベント系機器（劇場やホールの椅子、展示物など）

図 3 7は、劇場やホールの椅子に応用した例を示す。この応用機器は、劇場やホールの椅子 6 1に、超磁歪デバイス； Dを埋め込んだ骨導シート 6 2を被せて、この部分を後頭部の骨の部分に接触させることで、骨導により音楽などを音として認識させることができる。この椅子 6 1の骨導シート 6 2では、ウェアラブルでないために装着の不快感がなく、健常者、鼓膜障害者の用途をバリアフリーにすることができ、さらにスピ —力音より自然な音場を作ることができる。

図 3 8は、展示物に応用した例を示す。この応用機器は、展示物のパネル 6 3や車 6 4に、コンパニオンの指先や指し棒などに取り付けた超磁歪デバイス Dを接触させることで、パネル 6 3や車 6 4をスピーカとして機能させ、コンパニオンの音声などを発生させて音として認識させることができる。この応用機器は、プレゼンテーションなどにも適用でぎる。

( 1 7 ) 交通系機器（信号機など）

図 3 9は、信号機に応用した例を示す。この応用機器は、信号機 6 5 の内側などに超磁歪デバイス Dを取り付け、信号機 6 5をスピーカとして機能させ、歩行者が横断するときなどに音楽などを発生させて音として認識させることができる。

( 1 8 ) 産業系機器（酒造の酒樽など）

図 4 0は、酒造の酒樽に応用した例を示す。この応用機器は、酒樽 6 6の外側などに超磁歪デバイス Dを取り付け、酒樽 6 6をスピーカとして機能させ、内部に音楽などを流すことにより、熟成が促されて良質な酒を造ることができる。

以上のように、本実施の形態の超磁歪デバイスは、各種機器に用いることができるので、応用機器として用途の拡大を図ることができる。以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき一例を具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

以上説明したように、本発明の超磁歪デバイス、およびそれを用いた応用機器によれば、以下のような効果を得ることができる。

( 1 ) 超磁歪デバイスを、超磁歪素子の周囲にコイルのみを配置してケース内に収納して構成することで、超磁歪デバイスの径方向の小型化を実現することが可能となる。 ( 2 ) 超磁歪デバイスを、超磁歪素子の一端に配置した第 1バイアス用磁石に、対象物に振動を伝達するピンを直接的に接触させて構成することで、超磁歪素子による振動の伝達性を高めることが可能となる。

( 3 ) 超磁歪デバイスを、弾性部材により超磁歪素子にプレストレスをかけた状態に構成することで、振動の伝達性を高めることに加え、超磁歪素子にプレストレスがかけられているので、超磁歪デバイスの高い変換効率を得ることが可能となる。

( 4 ) 超磁歪デバイスを用いた応用機器において、骨導または/および鼓膜振動により認識可能な音を発生する各種機器に適用することで、応用機器として用途の拡大を図ることが可能となる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明による超磁歪デバイスおよびそれを用いた応用機器は、電気信号に応じた磁界により所定方向に振動する超磁歪素子を利用した超磁歪デバイス、およびそれを用いた応用機器に有用であり、超磁歪デバイスの小型化、特に径方向の小型化を実現しながら、高い変換効率を得ることができる超磁歪デバイス、およびそれを用いて用途の拡大を図ることができる応用機器（医療系機器、家具 ·事務系機器、建築系機器、通信系機器、 P C系機器、家電系機器、移動系機器、リラクゼーシヨン系機器、音響系機器、アクセサリ一系機器、玩具系機器、広告系機器、水中系機器、真空中系機器、アミューズメント系機器、ィべント系機器、交通系機器、産業系機器など）に広く適用することができる o

Claims

請求の範囲

1 . 磁界に応じて伸縮する超磁歪素子と、

前記超磁歪素子の周囲に配置され、入力信号線を通じて電気信号として入力される音声信号に応じて前記磁界を発生するコイルと、

前記超磁歪素子の両端にそれぞれ配置され、前記コイルにより発生する磁界を調整する第 1バイアス用磁石おょぴ第 2バイアス用磁石と、前記第 1バイアス用磁石に一端が直接接触され、前記音声信号を変換して得られる振動を対象物に伝達するピンと、

前記ピンの他端が突出され、前記超磁歪素子、前記コイル、前記第 1 バイアス用磁石および前記第 2パイァス用磁石を収納するケースとを有することを特徴とする超磁歪デバイス。

2 . 請求項 1記載の超磁歪デバイスにおいて、

前記ピンの一端は、前記ピンの大径部と前記ケースを封するキャップとの間に介在された弾性部材により前記第 1バイアス用磁石に所定の圧力で接触され、前記弾性部材により前記超磁歪素子がプレストレスをかけられた状態であることを特徴とする超磁歪デバイス。

3 . 請求項 1または 2記載の超磁歪デバイスを用いた応用機器であって、前記対象物は、骨導または/および鼓膜振動により認識可能な音を発生する機器からなることを特徴とする超磁歪デバイスを用いた応用機

4 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、補聴器、車椅子、クッション、ベット、歩行機の医療系機器であることを特徴とする応用機器。

5 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、ホワイトボード、筆記具、机、テーブルの家具 ·事務系機器であることを特徴とする応用機器。

6 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、壁や床やガラスのボードスピー力の建築系機器であることを特徴とする応用機器。

7 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、インターカム、携帯電話、電報、手紙、固定電話、ボケットベルの通信系機器であることを特徴とする応用機器。

8 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、パーソナルコンピュータ本体、キーボード、マウスの P C系機器であることを特徴とする応用機器。

9 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、テレビ、ラジオ、冷蔵庫、洗濯機、電気スタンド、カーナビグーションの家電系機器であることを特徴とする応用機器。

1 0 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、ヘルメット、自転車、飛行機の椅子、列車の椅子、バスの椅子、船舶の椅子、自動車、バイクの移動系機器であることを特徴とする応用機器。

1 1 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、マッサージ機のリラクゼ一ション系機器であることを特徴とする応用機器。

1 2 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、ヘッドホン、スピーカ、カラオケの音響系機器であることを特徴とする応用機器。

1 3 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、時計、花瓶、額のアクセサリ一系機器であることを特徴とする応用機器。

1 4 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、ミニカー、人形、ボードゲームの玩具系機器であることを特徴とする応用機器。

1 5 . 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、幟、ショーウィンドウの広告系機器であることを特徴とする応用機器。

1 6. 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、音楽鑑賞、水泳指導、ダイビングの連絡合図、風呂、水槽の水中系機器であることを特徴とする応用機器。

1 7. 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、宇宙の連絡合図の真空中系機器であることを特徴とする応用機器。

1 8. 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、乗り物、遊具のアミューズメント系機器であることを特徴とする応用機器。

1 9. 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、劇場やホールの椅子、展示物のイベント系機器であることを特徴とする応用機器。

2 0. 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、信号機の交通系機器であることを特徴とする応用機器。

2 1. 請求項 3記載の応用機器において、

前記機器は、酒造の酒樽の産業系機器であることを特徴とする応用機