JP2002315098A

JP2002315098A - 電気音響変換器

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Publication number: JP2002315098A
Application number: JP2001117301A
Authority: JP
Inventors: Isao Fushimi; 功伏見; Eiji Matsuyama; 英司松山; Kenji Furuhata; 建治降旗
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2002-10-25
Anticipated expiration: 2021-04-16
Also published as: JP4237424B2

Abstract

(57)【要約】【課題】音響特性を向上できると共に、外耳道内、中
耳等の損傷を回避し、耐久性を高めることが可能な電気
音響変換器を提供すること。【解決手段】電気音響変換器１は、駆動部１１、振動
伝達部２１、音響放射部３１、第１支持部４１、及び第
２支持部５１を有する。駆動部１１は、電気信号を機械
振動に変換する。振動伝達部２１は、一端が駆動部１１
の振動板１６に接合され、他端が音響放射部３１に接合
されており、駆動部１１にて変換された機械振動を音響
放射部３１に伝達する。音響放射部３１は、駆動部１１
に入力された電気信号に応答して振動し、音響放射部３
１、外耳道６１、及び鼓膜６３で画成される小空間６５
内に音響振動を放射する。第１支持部４１は、駆動部１
１を外耳道６１の内壁に支持し、ケース１２の開口部の
全周にわたって設けられる。第２支持部５１は、音響放
射部３１を外耳道６１の内壁に支持し、一つの部材によ
り音響放射部３１と一体形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気音響変換器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の電気音響変換器として、たとえ
ば特開２０００−６９５９６号公報に開示されたような
電気音響変換器が知られている。この特開２０００−６
９５９６号公報に開示された電気音響変換器は、柔軟性
を有する耳栓部材と電気エネルギーを振動エネルギーに
変換する電気振動変換系（圧電振動子）とを有してお
り、電気振動変換系により得られる振動エネルギーを振
動伝達用のレバーを介して耳栓部材へ伝導し、耳栓部材
を振動させることにより、耳栓部材と外耳道と鼓膜とで
画成された耳内の小気室に発生させた音響信号を感知せ
しめるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような構成の電気音響変換器においては、以下のよう
な問題点を有していることが新たに判明した。電気振動変換系は、耳栓部材によりレバーを介して中
空支持されていることから、電気振動変換系からレバ
ー、耳栓部材へと作用する力（電気振動変換系の駆動
力）と等しい力が電気振動変換系の質量に反作用力とし
て加わる。また、電気振動変換系、レバー、及び耳栓部
材の質量による機械共振が起こる。これらのことから、
耳栓部材と外耳道と鼓膜とで画成された耳内の小気室に
発生する気導音の特定周波数以下の伝達効率が低下し、
特に低周波音響感度（音圧）が低くなる。柔軟性が高い耳栓部材を用いており、耳栓部材内部に
おける振動伝達の効率が悪い。電気音響変換器を装着した状態で電気振動変換系に対
して押し込み方向に外力（押し込み外力）が加わると、
耳栓部材そのものも押し込まれてしまい、外耳道内、中
耳等が損傷する惧れがある。電気振動変換系に応力が加わると、電気振動変換系と
レバーとの接合部に応力が集中して破損する惧れがあ
る。

【０００４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、音響特性を向上できると共に、外耳道内、中耳等の
損傷を回避し、耐久性を高めることが可能な電気音響変
換器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電気音響変
換器は、電気信号を機械振動に変換する駆動部と、駆動
部にて変換された機械振動を伝達する振動伝達部と、振
動伝達部により伝達された機械振動を音響振動として放
射する音響放射部と、駆動部を外耳道内壁に支持する第
１支持部と、音響放射部を外耳道内壁に支持する第２支
持部と、を有することを特徴としている。

【０００６】本発明に係る電気音響変換器では、第１支
持部により、電気信号を機械振動に変換する駆動部が外
耳道内壁に支持され、第２支持部により、駆動部から振
動伝達部により伝達された機械振動を音響振動として放
射する音響放射部が外耳道内壁に支持される。これによ
り、音響放射部と鼓膜との間に形成される小空間に発生
する気導音における特定周波数以下の伝達効率の低下が
抑制され、低周波音響感度（音圧）が改善される。

【０００７】また、本発明に係る電気音響変換器では、
駆動部が第１支持部により外耳道内壁に支持されている
ので、駆動部にて発生する機械振動の一部が第１支持部
を介して骨伝導により内耳に達することになる。これに
より、聴感上の低周波音量、高周波音質等を改善するこ
とができる。

【０００８】そして、本発明に係る電気音響変換器で
は、電気音響変換器を装着した状態で駆動部に対して押
し込み方向に外力（押し込み外力）が加わったとして
も、駆動部は第１支持部により外耳道内壁に支持されて
いるので、音響放射部が過度に押し込まれることはな
く、外耳道内、中耳等の損傷を回避することができる。
また、電気音響変換器は第１支持部及び第２支持部によ
り支持されるので、駆動部に応力が加わったとしても、
駆動部と振動伝達部との接続部分における応力集中が緩
和されることになり、耐久性を改善することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
による電気音響変換器の好適な実施形態について詳細に
説明する。

【００１０】まず、図１を参照して、電気音響変換器１
の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に
係る電気音響変換器の構造を示す概略断面図である。

【００１１】電気音響変換器１は、駆動部１１と、振動
伝達部２１と、音響放射部３１と、第１支持部４１と、
第２支持部５１とを有している。

【００１２】駆動部１１は、電気信号を機械振動に変換
するものであり、電磁型変換器が用いられている。駆動
部１１は、ケース１２と、ポールピース１３と、コイル
１４、マグネット１５、振動板１６等を含んでいる。

【００１３】ケース１２は、一端にベース部として用い
られる底面部１２ａを有すると共に、他端が開口した円
筒状の金属製（たとえば、パーマロイ等）の部材からな
る。ケース１２の底面部１２ａの外面側には、ゴム材料
等からなる把持部１７が固定されている。

【００１４】ポールピース１３は、ケース１２の底面部
１２ａ内面の中心位置に載置、固定されている。このポ
ールピース１３は、略円柱形状の金属製（たとえば、パ
ーマロイ等）の部材からなる。

【００１５】コイル１４は、導線が巻回されることによ
り構成されており、ポールピース１３の外周側に配設さ
れている。コイル１４は、ケース１２の底面部１２ａに
接着剤等により固定されている。

【００１６】マグネット１５は、たとえば環状のプラス
チックマグネットからなり、コイル１４の外周側にコイ
ル１４との間に所定の間隙を存した状態で配置されてい
る。マグネット１５は、ケース１２の底面部１２ａに当
接して載置されている。

【００１７】振動板１６（共鳴板、又は弾性板ともい
う）は、ケース１２の開口部側に配設されている。本実
施形態においては、ケース１２（円筒部）が振動板１６
を支持する支持部材としても機能する。振動板１６の中
央部には、付加質量としての磁片１８が備えられてい
る。振動板１６は、マグネット１５の静磁界の作用によ
り吸引状態にあり、マグネット１５側に引き付けられて
固定状態となる。

【００１８】上述したように構成された駆動部１１にお
いては、ケース１２の底面部１２ａ、ポールピース１
３、振動板１６及びマグネット１５が磁気回路を構成
し、マグネット１５による静磁界が振動板１６に作用
し、着磁した振動板１６が鉄心側に引き付けられてい
る。マグネット１５は、振動板１６に対してバイアス磁
界として作用している。

【００１９】このような静磁界が成す一方向の磁界に対
し、駆動部１１（コイル１４）に交流やパルス等の電気
信号が加えられると、その信号電流がコイル１４に流
れ、ポールピース１３には電気信号に応じた振動磁界が
発生する。この振動磁界の方向がマグネット１５の静磁
界と反対方向になる区間で振動板１６はポールピース１
３より離れる方向に振れ、静磁界と同一方向になる区間
でポールピース１３側に引き付けられる。このような機
械的な運動は、電気信号の周波数に依存し、その結果、
振動板１６が振動し、機械振動が発生する。

【００２０】振動伝達部２１は、駆動部１１にて変換さ
れた機械振動を音響放射部３１に伝達するものであっ
て、略円柱状の金属製（たとえば、鉄等）又は樹脂製の
部材からなる。振動伝達部２１は、一端が振動板１６
（磁片１８）に接着等により接合されており、他端が音
響放射部３１に接着等により接合されている。

【００２１】音響放射部３１は、振動伝達部２１により
伝達された機械振動を音響振動として放射するものであ
って、クッションフォーム等の材料からなる。音響放射
部３１は、駆動部１１に入力された電気信号に応答して
振動し、音響放射部３１と、人間の外耳道６１及び鼓膜
６３とで画成される小空間６５内に音響振動を放射す
る。この音響振動が鼓膜６３を励振することにより、人
間が音として感知することになる。音響放射部３１は、
外耳道６１及び鼓膜６３とで小空間６５を画成する隔壁
としても機能する。

【００２２】第１支持部４１は、駆動部１１を外耳道６
１の内壁に支持するためのものであって、外耳道６１を
損傷しない程度の硬度を有する合成樹脂（たとえば、シ
リコーン樹脂等）からなる。第１支持部４１は、ケース
１２の開口部の全周にわたって設けられている。なお、
第１支持部４１は、ケース１２の開口部の全周にわたっ
て設けられている必要はなく、少なくとも複数箇所に設
けられていればよい。

【００２３】第２支持部５１は、音響放射部３１を外耳
道６１の内壁に支持するためのものであって、クッショ
ンフォーム等の材料からなる。本実施形態においては、
音響放射部３１と第２支持部５１は、一つの部材（クッ
ションフォーム）により一体形成されている。音響放射
部３１と第２支持部５１とが一体形成された部材は、図
１に示されるように、ドーム形状を呈しており、第２支
持部５１はドーム形状を呈した部材の端部に位置するこ
とになる。また、振動伝達部２１の他端は、ドーム形状
を呈した部材の頂部に接合されている。

【００２４】なお、本実施形態においては、第１支持部
４１は、ケース１２の開口部の全周にわたって、第２支
持部５１と接触するようにシリコーン樹脂系の接着剤を
塗布、硬化することにより設けられており、駆動部１１
（ケース１２）と第２支持部５１とは第１支持部４１に
より一体化されている。このように、音響放射部３１が
第２支持部５１及び第１支持部４１を介してケース１２
に接続されることにより、振動板１６のポールピース１
３から離れる方向への移動が規制される。また、第１支
持部４１と第２支持部５１とが略同じ位置に配設されて
おり、第１支持部４１による駆動部１１の支持位置と第
２支持部５１による音響放射部３１の支持位置とが略同
じとなっている。

【００２５】以上のことから、本実施形態の電気音響変
換器１においては、第１支持部４１により、電気信号を
機械振動に変換する駆動部１１が外耳道６１の内壁に支
持され、第２支持部５１により、駆動部１１から振動伝
達部２１により伝達された機械振動を音響振動として放
射する音響放射部３１が外耳道６１の内壁に支持され
る。これにより、音響放射部３１と鼓膜６３との間に形
成される小空間６５に発生する気導音における特定周波
数以下の伝達効率の低下が抑制され、電気音響変換器１
の低周波音響感度（音圧）が改善される。

【００２６】また、本実施形態の電気音響変換器１にお
いては、駆動部１１が第１支持部４１により外耳道６１
の内壁に支持されているので、駆動部１１にて発生する
機械振動の一部が第１支持部４１を介して骨伝導により
内耳に達することになる。これにより、電気音響変換器
１の聴感上の低周波音量、高周波音質等を改善すること
ができる。

【００２７】そして、本実施形態の電気音響変換器１に
おいては、電気音響変換器１を装着した状態で駆動部１
１に対して押し込み方向に外力（押し込み外力）が加わ
ったとしても、駆動部１１は第１支持部４１により外耳
道６１の内壁に支持されているので、音響放射部３１が
過度に押し込まれることはなく、外耳道６１内、中耳等
の損傷を回避することができる。また、電気音響変換器
１は第１支持部４１及び第２支持部５１により支持され
るので、駆動部１１に応力が加わったとしても、駆動部
１１（振動板１６）と振動伝達部２１との接続部分にお
ける応力集中が緩和されることになり、耐久性を改善す
ることができる。

【００２８】本発明の電気音響変換器において、第１支
持部で駆動部を外耳道内壁に支持することによって得ら
れる低周波音響感度改善効果を確認する試験を行った。
結果を図２及び図３に示す。図２は、本発明の電気音響
変換器による実施例の周波数特性に関する線図であり、
図３は、比較例の周波数特性に関する線図である。な
お、本発明による実施例としては、上述した実施形態の
ものを用いた。これに対して、比較例は、第１支持部を
有さない、すなわち駆動部が第２支持部により音響放射
部及び振動伝達部を介して中空支持されている構成とし
ている。

【００２９】周波数特性の測定方法は、実施例及び比較
例とも、以下のとおりである。実耳における装着状態を
模擬するために、図４に示されるように、耳介のレプリ
カを用いたシリコーン製人工耳１０１を用い、この人工
耳１０１に電気音響変換器を装着して周波数特性を測定
した。外耳道１０３の入口部分はテーパ形状を呈してお
り、鼓膜位置には１／４インチコンデンサマイクロホン
（リオン株式会社製「ＵＣ−１４」）１０５が取付けら
れている。外耳道１０３の内径ａは６ｍｍに設定されて
おり、外耳道１０３の全長ｂは２８ｍｍに設定されてい
る。外耳道１０３における直線状の部分の長さｃは、２
０ｍｍに設定されている。

【００３０】周波数特性は、Ｍ系列信号を用いた音響測
定システム（株式会社コアテックス製「ＣＴＸ１０１
０」）により測定している。感度は、電気音響変換器に
入力電圧が１ｍＷとなるように１ｋＨｚの正弦波を印加
し、小空間内（電気音響変換器、外耳道１０３、及びコ
ンデンサマイクロホン１０５で画成）の音圧レベルをコ
ンデンサマイクロホン１０５に接続した精密級の騒音計
（リオン株式会社製「ＮＡ−５４Ａ」）によって測定し
ている。

【００３１】図２及び図３から分かるように、本発明に
よる実施例の方が、低周波音響感度が改善され又電気音
響変換器の持つ共振が抑制されていることが分かる。特
に、２ｋＨｚ以下での改善が著しいことも分かる。実施
例の１ｋＨｚにおける感度は、９１ｄＢ（１ｍＷ入力）
であり、比較例の１ｋＨｚにおける感度は、９７ｄＢ
（１ｍＷ入力）である。

【００３２】本発明は、前述した実施形態に限定される
ものではない。たとえば、本実施形態においては、駆動
部１１として電磁型変換器を用いているが、電気信号を
機械振動に変換するものであれば、これに限られること
なく他の形式の変換器を用いてもよい。

【００３３】また、本実施形態においては、第１支持部
４１による駆動部１１の支持位置と第２支持部５１によ
る音響放射部３１の支持位置とが略同じとなっているが
これに限られることなく、これらの位置が異なっていて
もよい。また、第１支持部４１と第２支持部５１とを一
体の部材にて形成するようにしてもよい。

【００３４】また、本実施形態においては、音響放射部
３１と第２支持部５１とが一つの部材により一体形成さ
れているが、これに限られることなく、別体の部材によ
り構成するようにしてもよい。音響放射部３１と第２支
持部５１とを別体の部材により構成する場合には、音響
放射部３１の硬度を第２支持部５１の硬度よりも高くす
ることが好ましい。これにより、音響放射部３１におけ
る振動伝達の効率の悪化を抑制することができる。

【００３５】また、質量の大きい駆動部１１を適切に支
持して音響特性を向上するためには、第１支持部４１の
硬度を第２支持部５１の硬度よりも同じあるいは高く設
定することが好ましい。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
あっては、第１支持部により、電気信号を機械振動に変
換する駆動部が外耳道内壁に支持され、第２支持部によ
り、駆動部から振動伝達部により伝達された機械振動を
音響振動として放射する音響放射部が外耳道内壁に支持
される。これにより、音響放射部と鼓膜との間に形成さ
れる小空間に発生する気導音における特定周波数以下の
伝達効率の低下が抑制され、低周波音響感度（音圧）が
改善される。また、本発明にあっては、駆動部が第１支
持部により外耳道内壁に支持されているので、駆動部に
て発生する機械振動の一部が骨伝導により内耳に達する
ことになり、聴感上の低周波音量、高周波音質等を改善
することができる。

【００３７】そして、本発明にあっては、音響放射部だ
けでなく、駆動部も外耳道内壁に支持されているので、
電気音響変換器を装着した状態で駆動部に対して押し込
み方向に外力（押し込み外力）が加わったとしても、音
響放射部が過度に押し込まれることはなく、外耳道内、
中耳等の損傷を回避することができる。また、電気音響
変換器に応力が加わったとしても、駆動部と振動伝達部
との接続部分における応力集中が緩和されることにな
り、耐久性を改善することができる。

【００３８】これらの結果、本発明によれば、音響特性
を向上できると共に、外耳道内、中耳等の損傷を回避
し、耐久性を高めることが可能な電気音響変換器を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る電気音響変換器の構造
を示す概略断面図である。

【図２】本発明の電気音響変換器による実施例の周波数
特性に関する線図であり、周波数と音圧レベルとの関係
を示している。

【図３】比較例の周波数特性に関する線図であり、周波
数と音圧レベルとの関係を示している。

【図４】人工耳の構造を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１…電気音響変換器、１１…駆動部、１２…ケース、１
２ａ…底面部、１３…ポールピース、１４…コイル、１
５…マグネット、１６…振動板、１７…把持部、１８…
磁片、２１…振動伝達部、３１…音響放射部、４１…第
１支持部、５１…第２支持部、６１…外耳道、６３…鼓
膜、６５…小空間、１０１…人工耳、１０３…外耳道、
１０５…コンデンサマイクロホン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者降旗建治長野県長野市平柴台158 Ｆターム(参考） 5D005 BA02 BA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気信号を機械振動に変換する駆動部
と、前記駆動部にて変換された機械振動を伝達する振動伝達
部と、前記振動伝達部により伝達された前記機械振動を音響振
動として放射する音響放射部と、前記駆動部を外耳道内壁に支持する第１支持部と、前記音響放射部を前記外耳道内壁に支持する第２支持部
と、を有することを特徴とする電気音響変換器。