JP2008085782A - Receiver - Google Patents
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Description
本発明は、音響振動発生源により発生させた振動を頭部に伝達して音声などを感知させる骨伝導式の受話装置に関する。 The present invention relates to a bone conduction type receiving device that transmits vibrations generated by an acoustic vibration generation source to a head to sense sound and the like.
骨伝導を利用して音声を聴取する受話装置、すなわち骨伝導スピーカの音響振動発生源の主な構成方式は電磁型と圧電型である。電磁型の構成は特許文献1,2に示す通り原理的には従来の電話の受話器において振動板のみを小さくした構造に類似している。この構成では振動用の鉄片(プレートヨーク)がばね機構を介して、永久磁石で励磁されたヨークと向かい合っている。音声に比例する電流がヨークの周りに置かれた巻き線に流れると、鉄片に音声に比例した力が作用して鉄片が振動し、その振動の反作用で音声に比例した力で音響振動が接触する物体に伝播する。一方、圧電方式は圧電バイモルフの発生する振動力を利用するもので軽量化や小型化を図る場合には有利である。特許文献3,4,5に圧電方式の例が示されている。
The main components of the acoustic vibration generating source of a receiving device that listens to sound using bone conduction, that is, a bone conduction speaker, are an electromagnetic type and a piezoelectric type. As shown in
電気音響信号から音響振動を発生させる骨伝導スピーカは電磁型、圧電型を問わず、その振動系の共振周波数を可聴音域に設計して、振動出力の増大を図っている。共振周波数を低域に取りすぎると高域部分の振動に高次の共振領域の振動が加わり歪みが増して音質を低下させるなどの悪影響が出てくる。そこで実用的には共振周波数を1kHz近辺に設定することが多い。 Bone conduction speakers that generate acoustic vibrations from electroacoustic signals are designed to increase the vibration output by designing the resonance frequency of the vibration system in the audible sound range, regardless of whether they are electromagnetic or piezoelectric. If the resonance frequency is set too low, vibrations in the higher-order resonance region are added to the vibrations in the high-frequency portion, resulting in adverse effects such as an increase in distortion and a decrease in sound quality. Therefore, in practice, the resonance frequency is often set around 1 kHz.
音響振動発生源の共振周波数より低い低音域での駆動は弾性制御領域での駆動となるので、低域周波数では音響振動出力は小さい。その出力は周波数が高くなるに従って増大し、共振周波数でピークに達するという周波数特性を持つ。この結果、一般的に骨伝導スピーカは低域での出力が不足することになり、多くの骨伝導応用の分野で改善が望まれている。音響振動発生源への入力レベルを増大し、フィルタ回路により駆動入力信号の周波数特性を調整するという方法も低域音改善の手段となり得るが、駆動源そのものが大型化し、それに伴う重量の増大や駆動回路の複雑さを増すことが問題となる。また、外耳道を閉塞すると、骨伝導音の低域は大幅に増大するが、多くの骨伝導応用では外耳道を開放して音声を聴取できることに利点を見いだしておりこの方法は改善にならない。 Since driving in the low sound range lower than the resonance frequency of the acoustic vibration generating source is driving in the elastic control region, the acoustic vibration output is small at the low frequency. The output has a frequency characteristic that increases as the frequency increases and reaches a peak at the resonance frequency. As a result, the bone conduction speaker generally lacks low-frequency output, and improvements are desired in many fields of bone conduction applications. The method of increasing the input level to the acoustic vibration source and adjusting the frequency characteristics of the drive input signal with a filter circuit can also be a means of improving the low-frequency sound, but the drive source itself becomes larger and the associated weight increases. Increasing the complexity of the drive circuit is a problem. Further, when the external auditory canal is occluded, the low frequency of the bone conduction sound is greatly increased. However, in many bone conduction applications, it is found that the external auditory canal can be opened and the sound can be heard, and this method is not improved.
そこで、本発明は、外耳道を開放した状態で使用しても低域の周波数領域において十分な出力レベルが得られる小型で軽量な骨伝導式の受話装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a small and light bone conduction type receiver that can obtain a sufficient output level in a low frequency region even when used in a state where the external auditory canal is opened.
人体の頭部であれば、何処であれ音響振動体が圧接されるとその振動は頭蓋骨、さらに耳の奥にある蝸牛管内の聴覚神経に伝搬し、これが骨伝導と呼ばれている。聴覚神経で音響振動が感知されて音声が認識されるが、音響振動体が圧接される場所によりその感度は大きく異なる。最も敏感に音響振動を感知できる場所は外耳道入り口周辺であり、特に軟骨で構成される耳珠は顕著な場所であり、この部分に音響振動体を圧接する場合が最も感度よく音声が認識される。 In the case of the human head, wherever an acoustic vibrating body is pressed, the vibration propagates to the skull and further to the auditory nerve in the cochlea in the back of the ear, which is called bone conduction. The acoustic vibration is sensed by the auditory nerve and the voice is recognized, but the sensitivity varies greatly depending on the place where the acoustic vibrator is pressed. The most sensitive place to detect acoustic vibration is around the entrance to the ear canal, especially the tragus composed of cartilage is a prominent place, and the sound is recognized most sensitively when the acoustic vibrator is pressed against this part. .
骨伝導で音声を受話する従来の装置は前述のとおり、既存の気導音を聞くヘッドフォンに似た構成が主に用いられ、頭頂に乗せたアームや、後頭部から耳介に伸びたアームの両端に音響振動発生源が取り付けられ、外耳道入り口周辺に固定される構造になっている。 As described above, the conventional device for receiving voice by bone conduction mainly uses a configuration similar to headphones that listen to existing air conduction sound, and both ends of the arm placed on the top of the head and the arm extending from the back of the head to the auricle. An acoustic vibration generating source is attached to the outer ear canal and fixed around the ear canal entrance.
発明者は、鋭意検討した結果、アームの中央部に第3の音響振動発生源を取り付け、このアームを含む振動系の共振周波数をアーム先端に取り付けられた音響振動発生源の持つ共振周波数より低域に設計して、第3の音響振動発生源より発生させた音響振動をアームに伝搬させ、アームの先端部を耳珠などの外耳道入り口周辺に圧接することで、アーム先端に取り付けた音響振動発生源で発生する音響振動のうちの共振周波数より低い領域の振動出力レベルの不足を補うことができることを確認した。この結果、骨伝道音の低域周波数においても十分な出力レベルを得ることができる。 As a result of intensive studies, the inventor attached a third acoustic vibration generation source at the center of the arm, and the resonance frequency of the vibration system including this arm is lower than the resonance frequency of the acoustic vibration generation source attached to the tip of the arm. Designed in the area, the acoustic vibration generated from the third acoustic vibration source is propagated to the arm, and the tip of the arm is pressed around the ear canal entrance such as tragus, so that the acoustic vibration attached to the tip of the arm It was confirmed that the shortage of the vibration output level in the region lower than the resonance frequency of the acoustic vibration generated at the source can be compensated. As a result, a sufficient output level can be obtained even at a low frequency of bone transmission sound.
また、このアーム部分に適当な弾性体を用い、第3の音響振動発生源を圧電バイモルフもしくは圧電ユニモルフにすることで、第3の音響振動発生源とアームとを含む振動系を音叉状の振動系に構成する事が可能であり、これにより低域に共振周波数を持つ振動系を容易に構成し、同時に小型、軽量化が図れる。 Further, an appropriate elastic body is used for the arm portion, and the third acoustic vibration generation source is a piezoelectric bimorph or a piezoelectric unimorph, so that the vibration system including the third acoustic vibration generation source and the arm is made into a tuning fork-like vibration. Therefore, it is possible to easily configure a vibration system having a resonance frequency in a low range, and to reduce the size and weight at the same time.
以上より、本発明の受話装置は、弾性力により両端部を人体の外耳道入り口の周辺に圧接可能に構成された弧状に曲げられた弾性体の前記両端部に第1、第2の音響振動発生源を備え、前記弾性体の中央部に第3の音響振動発生源を備えたことを特徴とする。 As described above, the receiving device of the present invention generates the first and second acoustic vibrations at the both end portions of the elastic body bent in an arc shape so that both end portions can be pressed against the periphery of the human ear canal entrance by elastic force. And a third acoustic vibration generating source at the center of the elastic body.
前記第3の音響振動発生源と前記弾性体とを含めた振動系の共振周波数は前記第1、第2の音響振動発生源の共振周波数よりも低域に設定することが望ましい。 It is desirable that the resonance frequency of the vibration system including the third acoustic vibration generation source and the elastic body be set lower than the resonance frequencies of the first and second acoustic vibration generation sources.
また、前記弾性体は少なくとも一部が帯状であり、かつ、前記第3の音響振動発生源は前記帯状の部分に圧電セラミックを接合して形成された圧電バイモルフもしくは圧電ユニモルフであることが望ましい。 Further, it is desirable that at least a part of the elastic body has a band shape, and the third acoustic vibration generating source is a piezoelectric bimorph or a piezoelectric unimorph formed by bonding a piezoelectric ceramic to the band-shaped portion.
以上のように、本発明により、外耳道を開放した状態で使用しても低域の周波数領域において十分な出力レベルが得られる小型で軽量な骨伝導式の受話装置が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a small and lightweight bone-conduction receiving device that can obtain a sufficient output level in a low frequency range even when used with the ear canal open.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明による受話装置の一実施の形態の構成を示す正面図である。図1において、弾性力により両端部を人体の外耳道入り口の周辺に圧接可能に構成された弧状に曲げられた弾性体であるアーム部1の前記両端部に第1の音響振動発生源2Aと第2の音響振動発生源2Bを備え、アーム部1の中央部に第3の音響振動発生源3を備えている。
FIG. 1 is a front view showing the configuration of an embodiment of a receiver according to the present invention. In FIG. 1, the first
また、第3の音響振動発生源3とアーム部1とを含めた振動系の共振周波数は第1、第2の音響振動発生源2A、2Bの共振周波数よりも低域に設定されている。
Further, the resonance frequency of the vibration system including the third acoustic
また、アーム部1の少なくとも中央部は帯状であり、かつ、第3の音響振動発生源3は前記帯状の部分に圧電セラミックを接合して形成された圧電バイモルフもしくは圧電ユニモルフである。
Further, at least the central portion of the
以下、本実施の形態の受話装置の詳細形状および作製法の一例を説明する。アーム部1は、幅5mm、長さ350mm、厚さ2mmの帯状のステンレス板を準備して、これを図1のように中央部を平坦にその両側を弧状に折り曲げて作製した。両端部には第1、第2の音響振動発生源2A,2Bとして圧電セラミック板を2枚金属板の両面に貼り合わせた圧電バイモルフをウレタンゴムで被覆した音響振動発生源を取り付けている。この圧電セラミック板は駆動電圧を下げる為に積層構造としてあり、NECトーキン製圧電セラミックスN10材を用いて、グリーンシートを作製し、内部電極に銀−パラジュームからなるペーストを印刷して積層したのち裁断して、有機バインダーを熱処理した後、大気中で1000から1100℃で焼成した。外部電極と内部電極を一層毎に取り出す側面電極を印刷したあと、500℃、20分の電極焼付け処理によって圧電素子を作製した。この圧電素子は、厚み方向に4層重ねられており、外形の寸法は30×5×0.5mmである。これに室温で100Vの直流を10分間印加して分極処理を行ない上記圧電セラミック板を得た。
Hereinafter, an example of a detailed shape and a manufacturing method of the receiver of this embodiment will be described. The
上記圧電セラミック板2枚を幅5mmで長さが35mm、厚み0.2mmの真鍮板の両面にエポキシ系接着剤を用いて貼りあわせた圧電バイモルフを作製し、リード線を半田付けした。この圧電バイモルフ全体をウレタンゴムで被覆構成し、外形が3×6×40mmの棒状の振動体を作製し、これを第1と第2の音響振動発生源2A、2Bとしてアームの両端部に厚み1mm程度の両面テープで固定した。2枚の圧電セラミック板は並列に結線され、一方が分極方向に電界が印加されるときに他方は分極と反対の方向に電界が印加されよう電極端子を取り出している。
A piezoelectric bimorph was prepared by bonding two piezoelectric ceramic plates to both sides of a brass plate having a width of 5 mm, a length of 35 mm, and a thickness of 0.2 mm using an epoxy-based adhesive, and a lead wire was soldered. The entire piezoelectric bimorph is covered with urethane rubber to produce a rod-shaped vibrating body having an outer shape of 3 × 6 × 40 mm, and this is used as the first and second acoustic
第3の音響振動発生源3はアーム部1の中央部に上記と同様な構造の圧電セラミック板4を2枚裏表に貼りつけてバイモルフ構造として構成した。また、第1と第2の音響振動発生源2A、2Bの共振周波数は1kHz程度であり、第3の音響振動発生源3とアーム部1とを含めた振動系の共振周波数は200〜400Hz程度となるよう調整して作製した。
The third acoustic vibration generating
なお、本実施の形態では積層型の圧電素子を用いているが、これは駆動電圧を低減するためのもので本質的なものでなく、必要に応じては単板で構成することも可能である。 In this embodiment, a laminated piezoelectric element is used. However, this is for reducing the driving voltage, and is not essential, and can be constituted by a single plate as necessary. is there.
図2は本実施の形態の受話装置を、第3の音響振動発生源3を頭頂部に乗せ、第1と第2の音響振動発生源2A、2Bを双方の耳珠にあてがうように装着した場合の側面図である。第3の音響振動発生源3の電極端子間に音響信号に比例した交流電圧(10Vrms Max)を印加するとアーム部1には音響信号に比例した屈曲振動が生じる。第3の音響振動発生源3に電気信号を入力しないで第1、第2の音響振動発生源2A、2Bにのみ電気信号を供給した場合と、第3の音響振動発生源3にも電気信号を供給した場合を比較すると、後者の方が低域音の音量が明らかに大きくなり、本発明による低域周波数での出力レベル改善の効果が明瞭に確認でき、本発明の有用性を確認できた。また、上述の形状、作製方法で試作した受話装置の重量は余分な機構を持たないためにわずかに20gであり、従来の受話装置の重量が数十g以上であるのに比べ軽量化されている。
FIG. 2 shows that the receiver according to the present embodiment is mounted so that the third
図3は本実施の形態の受話装置の変形例であり、第3の音響振動発生源3を後頭部に配置し、第1、第2の音響振動発生源2A、2Bを外耳道周辺にあてがうように装着する場合を示す側面図である。この場合、アーム部11の形状は、途中で折り曲げられて耳介に引っ掛け、その先端部の音響振動発生源2A、2Bが耳珠に接触するように構成されている。
FIG. 3 shows a modification of the receiver according to the present embodiment, in which the third acoustic
図4は聴診器と同じようにあごの下にアーム部1の弧状の部分および第3の音響振動発生源3を配置した場合の本実施の形態の受話装置の装着例を示す側面図である。全体が軽量であるのでこのような装着が可能となる。
FIG. 4 is a side view showing a mounting example of the receiver of the present embodiment when the arc-shaped portion of the
以上のように、本発明により、外耳道を開放した状態で使用しても低域の周波数領域において十分な出力レベルが得られる小型で軽量な骨伝導式の受話装置が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a small and lightweight bone-conduction receiving device that can obtain a sufficient output level in a low frequency range even when used with the ear canal open.
本発明は上記の実施の形態に限られるものではないことは言うまでもなく、例えば必要に応じてアーム部を伸縮してその長さを調整する機構や、アーム部先端の耳珠に接触する圧力を調整する機構を付加することも可能である。また、アーム部を構成する弾性体は特に金属を使用する必要はなく、適度の弾性や強度を有する有機物系の材料も使用が可能である。また、アーム部は一体に形成されている必要はない。また、全て同じ材料で構成する必要もなく、複数の材質が組み合わされたものでも良い。アーム部の形状としては先端部が棒状であってもよい。第1、第2、第3の音響振動発生源は圧電セラミックにより形成された圧電ユニモルフであってもよく、また、第1、第2の音響振動発生源は電磁型のものであってもよい。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, a mechanism for expanding and contracting the arm portion as necessary to adjust its length, and a pressure for contacting the tragus at the tip of the arm portion. It is also possible to add a mechanism for adjustment. In addition, it is not necessary to use a metal for the elastic body constituting the arm part, and an organic material having appropriate elasticity and strength can also be used. Moreover, the arm part does not need to be formed integrally. Moreover, it is not necessary to comprise all with the same material, and what combined several materials may be sufficient. As the shape of the arm portion, the tip portion may be a rod shape. The first, second, and third acoustic vibration generation sources may be piezoelectric unimorphs formed of piezoelectric ceramic, and the first and second acoustic vibration generation sources may be electromagnetic types. .
1、11 アーム部
2A 第1の音響振動発生源
2B 第2の音響振動発生源
3 第3の音響振動発生源
4 圧電セラミック板
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