JP2006197267A - 骨伝導スピーカ内蔵枕 - Google Patents

Abstract

【課題】 骨伝導スピーカの使用時には外部へ音漏れすることなく音楽などを聴くことができるとともに、不使用時には、骨伝導スピーカを駆動させないか、または、スピーカ出力を低減させるようにして音漏れの弊害をなくした骨伝導スピーカ内蔵枕を提供する。
【解決手段】 入力手段から駆動回路に入力された信号を音声信号として出力する骨伝導スピーカ２と、この骨伝導スピーカを頭部５が当接する表面に配置した弾性緩衝体からなるパッド11と、このパッドを埋設して表面をほぼ面一とした枕状のクッション体３とからなり、前記骨伝導スピーカを、圧電セラミック板の両面に電極を形成した圧電振動子から構成したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、骨伝導によって音楽などを聴くことができ、特に周囲への音の拡散を防いだ骨伝導スピーカ内蔵枕に関する。

従来、寝ながら音楽やラジオなどを聴く手段としては、例えば、枕本体の中にスピーカを組み込んだものがあり、使用者は表面被覆材の地裏側に取り付けたスピーカからの音声を枕のメッシュシートを介して耳元で聴かせるように構成したものが出願公開されている。（特許文献１参照）
一方、骨伝導を利用したヘッドホンに関する特許出願も種々公開（例えば、特許文献２参照）されている。

そして、最近では、図９に示すように、骨伝導スピーカ（52）を頭部（55）を受ける緩衝材（53）に組み込み、枕（51）として寝ながら音楽を聴くことができるものが商品化されている。その構成はウレタンフォームなどの連続気泡発泡体の表面にスキン層を一体に設けて枕形状の緩衝材（53）を形成し、この緩衝材（53）の上部表面に頭部（55）が当接するように狭い間隔で２つの骨伝導スピーカ（52）を埋設したものであり、聴取者が頭（55）をのせることにより、骨伝導によって音楽などを聴くことができるものである。
特開２００２−１２５８２５公報 特開２００３−３２７６８公報

しかしながら、特許文献１の構成では、スピーカは枕本体に組み込まれており、耳元にあるため小さい音量で聴くことができるが、基本的には所定の音量が存在することから他人にも聞こえるものであり、特に静かな病院などにおいては、同室者に迷惑をかけるおそれがある。

また、特許文献２のヘッドホン構成やイヤホーンの場合は、音はほとんど外部に洩れないため、他人に迷惑を掛けずに聴くことができるが、使用者にとってはヘッドホンやイヤホーン自体が邪魔になって寝返りが打てないなどの制約を受け、煩わしさが残るものであった。

そして、前記図９に示す構成によれば、頭をのせることで頭部（55）が骨伝導スピーカ（52）に接触するため、寝返りを打ってもヘッドホンのように邪魔になることなく音楽などを聴くことができるものであるが、頭部（55）を支える緩衝材（53）がウレタンフォーム製で比較的硬質であることから寝心地が悪く、しかも表面にスキン層があることから、図中に波動を実線で示すように骨伝導スピーカ（52）の振動が緩衝材（53）に伝播し、緩衝材（53）の振動が空気振動に変換することによって緩衝材（53）がスピーカとなり、図中の破線で示すように空気伝播音が発生してしまい、依然として音洩れの問題が残っていた。

このとき、骨伝導スピーカ装置（51）を使用している場合には、スピーカ部分を頭（55）などで押しつけることで、骨伝導スピーカからの上記の音漏れはある程度軽減されるが、骨伝導スピーカを使用していない場合、すなわち、電源が入力されているが頭（55）などが骨伝導スピーカ（52）に押しつけられていない場合には、骨伝導スピーカ（52）からの直接の漏れ音が発生するだけでなく、緩衝材（53）からの漏れた音が直接周囲に伝播し、大きく音漏れする不具合があった。

本発明は上記点に着目してなされたものであり、骨伝導スピーカの使用時には外部へ音漏れすることなく音楽などを聴くことができるとともに、不使用時には、骨伝導スピーカを駆動させないか、または、スピーカ出力を低減させるようにして音漏れの弊害をなくした骨伝導スピーカ内蔵枕を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の骨伝導スピーカ内蔵枕は、入力手段から駆動回路に入力された信号を音声信号として出力する骨伝導スピーカと、この骨伝導スピーカを頭部が当接する表面に配置した弾性緩衝体からなるパッドと、このパッドを埋設して表面をほぼ面一とした枕状のクッション体とからなり、前記骨伝導スピーカを、圧電セラミック板の両面に電極を形成した圧電振動子から構成したことを特徴とする。

本発明の骨伝導スピーカ内蔵枕を使用した場合は、圧電セラミック板を張り合わせて形成した圧電振動子からなるスピーカ上に頭を乗せることになり、骨伝導スピーカによって音楽などを聴くことができるとともに、音漏れする不具合を発生させることがない。さらに、骨伝導スピーカはきわめて薄く、小型であることから硬い異物が頭に当たって不快感を与えるようなことなく、快適な寝心地を得ることができる。

また、請求項３の発明によれば、骨伝導スピーカ内蔵枕を使用する場合は、骨伝導スピーカ上に頭をのせることで当接センサーがこれを検出し、骨伝導スピーカを駆動して音楽などを聴くことができ、不使用時には頭部が骨伝導スピーカから離れることで、当接センサーがこれを検知してアンプ回路の出力を停止するか、低減するため、音漏れをさらに低減して効果的に骨伝導スピーカの出力を制御することができる。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。斜視図を図１、縦断面図を図２に示す骨伝導スピーカ内蔵枕（１）は、上部表面に骨伝導スピーカ（２）を配置したクッション体（３）と、これらを覆うカバー（４）とからなり音声受信装置を構成している。

骨伝導スピーカ（２）は、圧電セラミックスの薄い層と電極層を交互に積層した積層圧電アクチュエータであり、音源からの音声を圧電式の音響振動として聴取者の頭部（５）へ直接伝達することで、難聴者であっても骨伝導により音声が聞こえるようにしたものである。

また、骨伝導スピーカ内蔵枕（１）の外形を形成するクッション体（３）は、低反発ウレタンフォームによってその上面を手前から奥行き方向に向かって波形とし、所定の厚みと幅寸法を有して射出成形で形成したものであって、骨伝導スピーカ（２）は、聴取者が横になった際の頭部（５）がいずれかの骨伝導スピーカ（２）と確実に接触し合うように、少なくとも２つ以上をその上面のほぼ中央凹部に幅方向に所定の間隔をおいて設置されている。

それぞれの骨伝導スピーカ（２）に近接した手前側には検出スイッチ（６）を配置して、聴取者の頭部がクッション体（３）に乗せられたときには、少なくともいずれか一つがその加圧力を検知して接点を導通させ、オン信号を発してＤＣ電源部（８）に通電し、骨伝導スピーカ（２）を駆動するようにしている。逆に、クッション体（３）から頭部が離れた場合には、オフ信号を発して骨伝導スピーカ（２）の駆動を停止、または、スピーカ出力を低減させるように構成している。

また、クッション体（３）の奥方左右の上面隅部には、詳細を後述する送信部（14）からの音声信号である赤外線信号の受光部（７）が設けられ、受光部（７）の一側面には、電池を用いた前記ＤＣ電源部（８）および電源のオンオフをおこなうスイッチや音量調節をおこなうボリュームスイッチなどの操作部（９）を、他側面には、有線の場合の音声信号の入力部（10）を設置している。

前記受光部（７）をクッション体（３）の上面に配置したのは、信号受信を確実におこなうためである。特に信号が無線でかつ赤外線による場合は、使用時に布団のシーツなどで受信部である受光部（７）が覆われる可能性があるが、設置位置がクッション体（３）の上面であれば受光部（７）が覆われる可能性が少なくなり、赤外線信号を確実に受信することが可能となる。

カバー（４）を取り除いた状態である図３に示すように、前記クッション体（３）の波形上面の中央部には骨伝導スピーカ（２）や検出スイッチ（６）を埋設する程度の凹陥部（３ａ）を形成し、前記骨伝導スピーカ（２）は、この凹陥部（３ａ）に嵌挿した不織布（11）の上面に設置している。不織布（11）は、樹脂繊維を融合接合して所定の厚みに形成したものであり、凹陥部（３ａ）に嵌挿した後、その上面を周囲のクッション体（３）の上面と同一面になるようにしている。

前記クッション体（３）を形成しているウレタンフォームは、連続気泡の発泡体であり気泡の壁面が面で繋がっていることから振動が伝わり易く、また面状であることから固体振動が空気振動に変換し易いものであるが、これに対し、不織布（11）は、これを緩衝材とした場合、繊維が重なっている構造であることから、骨伝導スピーカ（２）の振動が繊維に伝わると、繊維間での摩擦が発生し、スピーカ振動が熱エネルギーに変換されることで空気伝播音を減衰させる作用を有するものである。また、振動する繊維部は線状であることからウレタンフォームが面状体あるのに比較して空気振動に変換されにくく、空気伝播音の発生が少なくなる効果を奏する。

さらに、不織布（11）には、骨伝導スピーカ（２）の周囲を取り囲む環状のスリット（11ａ）を形成し、頭（５）が乗せられた際には、その重力によってスリット（11ａ）内の骨伝導スピーカ（２）部分は撓んで不織布（11）中に埋没するようにしたものである。

この結果、骨伝導スピーカ（２）が平坦で薄型の圧電セラミック板からなる圧電振動子であることから、頭部（５）が当接した際の違和感がないばかりか、不織布（11）の表面から突出している骨伝導スピーカ（２）の聴取者の頭部（５）への当たりがより緩和されて使用感が快適となり、音声についても良好な状態で聴くことができるとともに、スリット（11ａ）内の骨伝導スピーカ（２）と不織布の部分は外周の不織布（11）との繊維の接続関係がないため、その境界面（スリット部）での振動伝達が遮断されて空気伝播音の発生をさらに抑制することができるものである。

なお、前記骨伝導スピーカ（２）を形成している圧電セラミック板の上下表面を軟質合成樹脂で被覆するようにすれば、さらに寝心地よく、音漏れも少なくすることができるとともに、睡眠時における寝汗など水分に対する絶縁効果も改善することができる。

上記構成によって、枕（１）に頭（５）を乗せた際の荷重で、骨伝導スピーカ（２）がクッション体（３）内に埋もれることを防いで頭蓋骨に対する当接力を確保し、良好に音声振動を伝達することができるので、骨導音の音量、音質をともに向上させることができるとともに、骨伝導スピーカ（２）から発生した振動がクッション体（３）に直接伝達してクッション体（３）自体から気導音が発生することを抑制でき、周囲への音漏れをなくすことができる。

前記検出スイッチ（６）は、前記不織布（11）の下方にあってクッション体（３）との間に介在させた柔軟性を有するシート（12）の上面に配置させており、シート（12）の存在によって検出スイッチ（６）のクッション体（３）への埋もれを防ぐとともに、スイッチ動作を確実にしている。

この検出スイッチ（６）は、頭部（５）に近接した位置にあることから汗などがスイッチ部に侵入して端子間がショートして誤動作を招くことを防止するため防水構造を採用することが望ましく、特に図示しないが、スイッチ（６）部に塩化ビニルチューブを被せ、両端をヒートシールすることで水密構成としている。

なお、上記実施例においては、検出スイッチ（６）を押圧によって接点を機械的にオンオフする圧力スイッチとして説明した。すなわち、図４に示すように、接点板（６ａ）に取り付けた接点（６ｂ）をわずかの間隙を設けて対向して配置し、接点板（６ａ）間をバネ材（６ｃ）で連結して、押圧力により前記接点を導通させるようにしたものであり、これにより安価で、且つ簡単な構成で、確実に聴取者の頭部（５）が骨伝導スピーカー（２）に当接したことを検知することができるが、これに限らず、圧力が加わると電極板間の静電容量を変化させて圧力を検出する容量変化圧力センサーとしてもよく、フォトダイオードによる光の透過の有無を検出する光学センサーを使用して頭部の骨伝導スピーカ（２）への当接を検出する当接センサーとするようにしてもよい。

また、クッション体（３）には、頭（５）を乗せた際の首部が位置する手前側中央の部分に凹み部（３ｂ）を設けており、この凹み部（３ｂ）に首の部分が位置したときにはこれをガイドとして、頭部（５）に骨伝導スピーカ（２）が確実に当接するように位置決めとしている。

図５は、骨伝導スピーカ内蔵枕（１）の送受信装置を示すブロック図であり、音源送信部（14）は、音源（13）となるテレビやＣＤラジカセなどの音源のイヤホーンジャック出力信号やマイク入力による音声の出力信号を入力して増幅する増幅回路（16）とこの増幅回路（16）の出力を変調する変調回路（17）、変調回路（17）の出力を入力とし、赤外線ＬＥＤ（19ａ）（19ｂ）に送信信号を出力する送信回路（18）から構成されている。

受信部（15）は、前記赤外線ＬＥＤ（19ａ）（19ｂ）から送信された赤外線信号を受信するフォトダイオード（20ａ）（20ｂ）、受信信号の搬送波同調用の同調回路（21）、同調回路（21）の出力を検波する検波回路（22）、検波回路（22）の出力を増幅して骨伝導スピーカー（２ａ）（２ｂ）を駆動するアンプ回路（23）、アンプ回路（23）が出力するＰＷＭ（パルス幅変調）波を平滑化するローパスフィルタ（24）、および、枕（１）に頭（５）が乗せられたことを検知する検出スイッチ（６）と、図６中にａあるいはｂとしてに示すように、当接センサーである検出スイッチ（６）が図中ｔで示す所定時間以内の短時間の間オフになった際には、骨伝導スピーカ（２）の出力を継続して音声の断続を防止する遅延回路（25）、およびこれら回路に電源を供給する電源回路（８）から構成されており、受信した光変調信号を音声信号に変換するとともに、音声信号を骨伝導スピーカ（２）の圧電振動素子に入力することで振動に変換し、スピーカーとして作用させるものである。

前記ローパスフィルタ（24）について、さらに詳述する。図７は、ＰＷＭ駆動方式のアンプ回路（23）を示すブロック図で、入力信号により入力レベルに応じたデューティーのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部（26ａ）（26ｂ）と、ＰＷＭ信号のレベルにより、スイッチング動作をおこなう駆動ドライバ（27ａ）（27ｂ）により構成されている。

前記ＰＷＭ駆動方式アンプ回路（23）の動作の一例を図８によって説明する。ＰＷＭ生成部（26ａ）（26ｂ）は、内部に発生させた三角波形（28）と入力信号波形（29）とを比較し、入力信号レベルの方が小さいときにはＨｉｇｈレベル、入力信号レベルの方が大きいときにはＬｏｗレベルを出力する。

駆動ドライバ（27ａ）（27ｂ）は、ＰＷＭ生成部（26ａ）（26ｂ）出力の反転レベルを出力し、入力レベルに応じたデューティー比のＰＷＭ波（30）を出力する。

したがって、駆動ドライバ（27ａ）（27ｂ）は、Ｄ級出力となりＰＷＭ波形で出力するため、電源と出力電圧との差がほとんどない状態となることから飽和損失が少なく、またスイッチング損失も少なく小型にできることから枕（１）本体内におけるスピーカ駆動部など回路部の小型化がはかれ、頭部（５）との接触による不快感を低減できる。

また、ＭＯＳトランジスタで構成されているため、オン抵抗が少なくなって損失が少なくなり、従来スピーカとして用いられていた電磁式の場合がＢ級出力となって駆動電圧と駆動電流との位相ずれによる損失で５０％程度以下の効率であるのに比較して、８０〜９０％以上の高効率となり、消費電力を低くすることができる。

なお、送信部（14）と受信部（15）との信号伝達については、前記赤外線ＬＥＤ方式に特定されることなく、小電力無線などの電波を用いる方式でもよい。

そして、聴取者の頭部（５）が骨伝導スピーカ内蔵枕（１）の不織布（11）部分に載せられたことを検出スイッチ（６）が検出した際には、アンプ回路（23）からローパスフィルタ（24）を介して骨伝導スピーカ（２）に導通し、これを駆動するように制御するものであり、このとき検出スイッチ（６）は、骨伝導スピーカ（２）に近接して複数配置されているため、頭が任意に位置に載せられたとしても少なくとも一つは接点が導通して確実に骨伝導スピーカ（２）を駆動することができるものである。

このとき、聴取者の頭部（５）は、骨伝導スピーカ内蔵枕（１）における不織布（11）およびクッション体（３）のクッション力によって支えられるとともに、その重量によって骨伝導スピーカー（２）を前記不織布（11）のスリット（11ａ）内に押し込み、設置されている骨伝導スピーカ（２）の上部開口を閉塞することになる。これにより、音声振動が上方に漏れ出ることはほとんどなく、また周辺へも不織布（11）の構成によって伝播し難くなっているので、外部への空気伝播音の発生、すなわち音漏れすることを抑制でき、病室などにおいても同室者に迷惑を掛けることがない。

そして、骨伝導スピーカ内蔵枕（１）を使用していない場合、すなわち、頭部（６）が載せられていないときは、検出スイッチ（６）が頭部（５）の当接を検知しないため、アンプ回路（23）の出力を変化させて信号を遮断し、骨伝導スピーカ（２）の駆動回路をオフ状態を保持するものであり、電源スイッチの切り忘れがあっても骨伝導スピーカ（２）への通電駆動をなくして、確実に音漏れを防止することができる。

勿論、前記受信部（15）の側面には、電源のオンオフをおこなうスイッチや音量調節をおこなうボリュームスイッチを配置して、希望しないときには、頭を載せても骨伝導スピーカ（２）を駆動しないようにしてもよいことは言うまでもなく、また、前記電源回路（８）は、音楽などの送信信号がない場合は検波回路（22）の出力がほとんどなくなるので、これを検出して自動的に電源を遮断する機能を有するものである。

なお、検出スイッチ（６）による骨伝導スピーカ（２）の未使用状態を検出したとき、すなわち、頭部（５）が枕（１）から離れた場合、上記実施例では、骨伝導スピーカ（２）を駆動回路を停止するようにしたが、完全に停止させずに出力をきわめて小さくなるように変化させてもよい。また、枕（１）上に頭（５）を乗せた場合、あるいは枕から離した場合を検出したときは、それぞれの音量変化を、徐々に大きく、あるいは低くなるように変化させてもよい。

したがって、上記構成によれば、骨伝導スピーカ内蔵枕（１）に頭（５）を乗せて音楽を聴いていても、枕（１）から頭部が離れれば出力が変化して停止したり音量が低くなるので、骨伝導スピーカ（２）から周囲への音漏れが小さくなり、さらに、前記のように、検出スイッチ（６）が短時間オフになった際には、遅延回路（25）によって骨伝導スピーカ（２）の出力を数秒間継続するようにしたので、寝返りを打った場合など、頭部（５）が短時間の間枕（１）から離れたときにも、スピーカ音量が途絶えたり変わったりすることはなく、違和感のない音声を楽しむことができる。

上記実施例で示した構成のように、反発力が低く上面形状を人の頭部形状に合わせて波形に形成した低反発ウレタンフォームによりクッション体（３）を形成し、さらに前記凹み部（３ｂ）を設けて枕（１）として使用した場合は、頭（５）の位置が自然に決まって骨伝導スピーカ（２）の部分に後頭部が当接し、且つ検出スイッチ（６）が動作するので、骨伝導スピーカ（２）の位置決めに何ら煩雑な手間を必要とせず、リモコンなどにより電源をオンすれば、音源（13）から入力される音声は、送信部（14）から受信部（15）へ赤外線により伝達され、骨伝導スピーカ（２）からの音声振動として頭部（５）に伝わるものであり、健常者は無論のこと難聴者も最も寝心地の良い状態でその音声や音楽を聴くことができるものである。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で更に種々の態様での実施が可能である。例えば、骨伝導スピーカ（２）制御回路における送信部（14）は、ＣＤラジカセなどの音源（13）のイヤホーンジャック出力信号を入力する構成としているが、送信部（14）にマイクを内蔵し、マイクにより音源（13）の音を入力する方式としてもよい。

また、受信部（15）である骨伝導スピーカ内蔵枕（１）の奥方の両側部における前記操作部（９）や音声入力部（10）の近傍に、ラジオチューナーやＣＤ、ＭＤ、ＨＤＲなどを内蔵させる用にすれば、外部音源を接続する手間や接続コードを不要として使い勝手を大幅に向上させることができる。

また、タイマーやボイスレコーダを内蔵すれば、さらに別の活用方法への展開が可能となり、受光部の近傍に照明装置を内蔵すれば、頭の上げ下げで照明をコントロールさせることも可能となる。

本発明によれば、健常者のみならず難聴者についても音楽などを楽しむことができる骨伝導スピーカ内臓枕として利用することができる。

本発明の１実施形態を示す骨伝導スピーカ内蔵枕の斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１からカバーを除去した状態を示す斜視図である。 図１の検出スイッチの１実施例を示す断面図である。 図１の骨伝導スピーカ内蔵枕の送受信装置を示すブロック図である。 図５における当接センサーの遅延回路の動作を示す説明図である。 ＰＷＭ駆動方式のアンプ回路を示すブロック図である。 図７のアンプ回路の動作を示すタイミング図である。 従来の骨伝導スピーカ内蔵枕の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 骨伝導スピーカ内蔵枕 ２ 骨伝導スピーカ
３ クッション体 ３ａ 凹陥部
３ｂ 凹み部 ４ カバー
５ 頭部 ６ 検出スイッチ
７ 受光部 ８ 電源
９ 操作部 10 音声信号入力部
11 不織布 12 シート
13 音源 14 送信部
15 受信部 16 増幅回路
17 変調回路 18 送信回路
19 赤外線ＬＥＤ 20 フォトダイオード
21 同調回路 22 検波回路
23 アンプ回路 24 ローパスフィルタ
25 遅延回路 26 ＰＷＭ生成部
27 駆動ドライバ 30 ＰＷＭ波

Claims (5)

1. 入力手段から駆動回路に入力された信号を音声信号として出力する骨伝導スピーカと、この骨伝導スピーカを頭部が当接する表面に配置した弾性緩衝体からなるパッドと、このパッドを埋設して表面をほぼ面一とした枕状のクッション体とからなり、前記骨伝導スピーカを、圧電セラミック板の両面に電極を形成した圧電振動子から構成したことを特徴とする骨伝導スピーカ内蔵枕。
2. 骨伝導スピーカをＰＷＭ駆動させたことを特徴とする請求項１記載の骨伝導スピーカ内蔵枕。
3. 骨伝導スピーカの近傍に頭部の当接を検知する当接センサーを配設し、この当接センサーが加圧力を検出した場合は前記骨伝導スピーカの音量を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の骨伝導スピーカ内蔵枕。
4. 当接センサーが加圧力を検知した場合は、該時点から遅延して骨伝導スピーカの音量を変化させるようにしたことを特徴とする請求項３記載の骨伝導スピーカ内蔵枕。
5. 骨伝導スピーカを配置するとともに駆動回路、および電源を内蔵した枕状のクッション体を低反発ウレタンフォームで形成したことを特徴とする請求項１記載の骨伝導スピーカ内蔵枕。
   

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