JP4069294B2

JP4069294B2 - イヤフォン、音声伝達装置

Info

Publication number: JP4069294B2
Application number: JP2002377885A
Authority: JP
Inventors: 輝夫森; 重夫岡本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004208220A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者の耳に装着して使用されるイヤフォン、音声伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、音(の振動)は空気を介して伝播し、人等の動物(以下、単に人と称する)の鼓膜が振動することで脳に伝達し、これによって人は音を認識することができる。
近年、頭部の骨、例えば頭蓋骨等に機械的な振動を加えることで、音を認識できることを利用した骨伝導式の音声伝達装置等が提案されている(例えば、特許文献１、２参照。)。このような骨伝導式の音声伝達装置は、例えば難聴者や、騒音中で無線通信を行うような場合等でも音声を認識することができるため、注目されつつある。
【０００３】
【特許文献１】
特表平９−５０４６６３号公報
【特許文献２】
特開平９−２６１７９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような骨伝導式の音声伝達装置には、以下に示すような問題を有している。
すなわち、振動が骨および皮膚組織に伝わるときに、高い周波数成分ほど減衰されやすい性質をもつために、イヤフォンと同様に音声を明瞭に認識するためには、外耳道に音声伝達装置を装着するのが好ましい。
しかしながら、いわゆるイヤフォンとして外耳道に音声伝達装置を装着してしまうと、耳の穴が塞がれることになり、音声伝達装置以外からの音、つまり周囲の外界の音が聞こえなくなってしまうという問題がある。これでは、特に、音声伝達装置で無線通信を行いつつ、周囲の音も聞かなくてはいけないような使用環境では、骨伝導式の音声伝達装置を採用できなくなってしまう。
また、耳の穴を塞がれることで、長時間の使用時等には、使用者は閉塞感を受けるという問題もある。
【０００５】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、骨伝導による音声伝達を行いながら、周囲とのコミュニケーションを行うことのできるイヤフォン、音声伝達装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明は、使用者の耳に装着して音声を出力するイヤフォンであって、入力される音声信号に応じて所定の方向に振動する振動部と、振動部を収納するハウジングと、振動部の振動をハウジングの外部に伝達する伝達部材と、を備え、イヤフォンを使用者の耳に装着した状態で外耳道に面する側と外界に面する側とを貫通する貫通部がハウジングに形成されていることを特徴とする。
このようなイヤフォンは、使用者が伝達部材を外耳道の周壁面等に当接させた状態で使用され、外部からリード線等を介して入力される音声信号に応じて生じる振動部の振動が、伝達部材を介し、使用者の外耳道の周囲に存在する骨に伝達され、頭蓋骨等を介して脳に届き、使用者は音声を認識することになる。そして、イヤフォンのハウジングには、イヤフォンを使用者の耳に装着した状態で外耳道に面する側と外界に面する側とを貫通する貫通部が形成されているので、外耳道が塞がれることがない。
ところで、この貫通部は、ハウジングに収納された振動部を避けるように形成することもできるし、振動部を筒状とすることでハウジングだけでなく振動部に貫通部を形成することもできる。
また、ハウジング自体を伝達部材として機能させることもできる。この場合、イヤフォンを使用者の耳に装着した状態でハウジングから外耳道に面する側に突出する突出部を形成することもでき、この突出部に貫通部を形成することもできる。
【０００７】
本発明の音声伝達装置は、音声信号に応じて所定の方向に振動し、所定の方向に軸線を有する貫通部が形成された振動部と、この振動部を収納し、振動部の両端部に開口した貫通部に対応した部分に開口部を有するハウジングと、を備え、開口部と貫通部とにより装置全体を貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とすることもできる。
このような音声伝達装置は、開口部を有したハウジングに、貫通部が形成された振動部が収納されているので、音声伝達装置全体を貫通する貫通孔が形成されている。使用者は、この音声伝達装置を、貫通孔の一方が外耳道に向き、他方が外方に向くような状態で、ハウジングが外耳道近傍の骨の部分に当たるようにして装着するのである。
また、ハウジングに、振動部の一方の端部に当接し、ハウジングの一方の側に突出する突出部を一体に形成することもできる。この場合、ハウジングではなく突出部を外耳道に挿入すれば良く、装着も容易に行える。
この音声伝達装置では、振動部の振動を、ハウジングを介して外部に伝達することができる。したがって、ハウジングで振動部の両端部を挟持し、両者を密着させるのが好ましい。
この他、振動部の振動をハウジングを介して外部に伝達するのではなく、ハウジングの外部に突出して貫通部を有した伝達部材を介し、振動部の一端からその振動を外部に伝達する構成とすることもできる。この場合、ハウジング内で伝達部材を振動部に押し付ける押し付け部材をさらに備えるのが好ましい。
【０００８】
上記したようなイヤフォン、音声伝達装置は、振動部として、圧電素子や磁歪素子等を用いることができる。磁歪素子の場合、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｆｅを含むものが好適である。磁歪素子を振動部とする場合には、ハウジング内にて振動部の周囲に、入力される音声信号に応じた磁界を発生することで振動部を振動させる駆動コイルを設ける。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１および図２は、本実施の形態におけるイヤフォン、音声伝達装置の構成を説明するための図である。
図１に示すように、使用者が耳に装着することで音声伝達装置として機能するイヤフォン（音声伝達装置）１０は、その外殻がハウジング１１によって形成され、ハウジング１１内に、振動素子(振動部)１２と、この振動素子１２を振動させるための駆動コイル１３と、が収められた構成となっている。
【００１０】
ハウジング１１は、振動素子１２および駆動コイル１３の収納部１１Ａと、この収納部１１Ａから突出した突出部(伝達部材)１１Ｂとから形成されている。
収納部１１Ａは、所定の外径を有した筒状の周壁部１１ｃと、周壁部１１ｃの一端側で周壁部１１ｃから内方に直交して延びるフランジ部１１ｄと、周壁部１１ｃの他端側で周壁部１１ｃから内方に直交して延びるフランジ部１１ｅとから形成されている。ハウジング１１の一端面を形成するフランジ部１１ｄには、その中央部に所定の径を有した開口部１４が形成されている。フランジ部１１ｅも、同様に、その中央部が開口しており、突出部１１Ｂは、フランジ部１１ｅの開口部分の外周側から側方に突出するように形成されている。この突出部１１Ｂは中央部に貫通した開口部(貫通部)１５が形成された筒状で、その外径は、収納部１１Ａよりも小さく設定されている。
つまりこれにより、図２に示すように、ハウジング１１は、中空で、その一端側には開口部１４が形成され、他端側には開口部１５が形成されて、両側に開口した構成となっている。このようなハウジング１１は、それ自体が振動素子１２の振動を伝達するため、振動伝達性に優れる弾性を有した材料で形成するのが好ましい。
【００１１】
図１（ａ）に示したように、ハウジング１１の収納部１１Ａ内に収納された振動素子１２は、中央部に貫通孔(貫通部)１２ｈが形成された筒状で、その両端部が収納部１１Ａのフランジ部１１ｄ、１１ｅに当接している。このとき、ハウジング１１は、フランジ部１１ｄ、１１ｅで振動素子１２を挟持することで、振動素子１２とフランジ部１１ｄ、１１ｅは互いに密着し、振動素子１２の振動がハウジング１１に効率良く伝わるようになっている。
【００１２】
このような振動素子１２には、圧電セラミック等の圧電材料を用いることが可能である。圧電材料を用いる場合には、昇圧回路が別途必要となるため、イヤフォン１０自体を小型化するためには、昇圧回路を、音声信号を出力する受信装置や音響機器側等、外部に設けるのが好ましい。
【００１３】
また、振動素子１２は、磁歪材料により形成するのが、小型化、音響特性等の面から、より好ましい。
振動素子１２を磁歪材料で形成する場合、図１（ｂ）に示すように、ハウジング１１内に、駆動コイル１３で発生する磁界に対し、バイアス磁界をかける磁石１６を設けるのが好ましい。この場合、磁石１６は、振動素子１２の端部とフランジ部１１ｄとの間に挟み込み、接着等、適宜手段によって固定することもできるし、この他、ハウジング１１のフランジ部１１ｄに埋め込むこともできる。
【００１４】
振動素子１２に用いる磁歪材料は、磁気モーメントの大きなランタノイド元素Ｒと鉄属元素Ｔとで構成されるラーベス型の立方晶(ＲＴ₂)素材であり、具体例を挙げればＴｂ_XＤｙ_1-XＦｅ_Y結晶（Ｘ＝０．２５〜０．５０、Ｙ＝１．７〜２．０）を持つものが好適である。またこの他の磁歪の大きな磁歪材料としては、ＳｍＦｅ_Y結晶（Ｙ＝１．７〜２．０）を持つものもある。
【００１５】
振動素子１２の外周側には、ハウジング１１の収納部１１Ａの内周面に適宜固定手段によって固定された駆動コイル１３が、振動素子１２に対して非接触状態で対向するよう設けられている。駆動コイル１３では、図示しない電源から供給される電流が流れることで、振動素子１２の軸線方向、つまりハウジング１１の中心軸線方向に沿った磁力線を有した磁界を発生させることができる。
振動素子１２は、駆動コイル１３により発生される磁界により、その軸線方向に伸縮駆動される構成となっている。
【００１６】
図３に示すものは、Ｔｂ_0.3Ｄｙ_0.7Ｆｅ_2.0磁歪材料により、φ２ｍｍ、長さ１３ｍｍの振動素子１２を形成した場合の、振動素子１２の駆動特性を示す図である。この図３に示すように、振動素子１２は、駆動電流に応じた出力を示しており、±３μｍの範囲の振幅の振動を出力することができる。
なおこの図で、Ｉｐ−ｐは駆動コイル１３に供給した電流(Ａ)、Ｖｐ−ｐはその電圧(Ｖ)、Ｈｐ−ｐは印加磁界（Ｏｅ）、△ｌ／ｌは、振動素子１２の伸縮(振動)による変位量(ｐｐｍ)である。
【００１７】
このようにして、ハウジング１１内に筒状の振動素子１２を設けることで、イヤフォン１０には、その全体を貫通する貫通孔Ｈが形成された構成となっている。
本実施の形態では、ハウジング１１のフランジ部１１ｄの開口部１４と、振動素子１２の貫通孔１２ｈ、突出部１１Ｂの開口部１５は、それぞれ同径を有し、貫通孔Ｈの内壁面が平滑した連続面となるようにしているが、これらの径を異なる設定することを排除するものではない。
【００１８】
このような構成のイヤフォン１０は、外部の受信装置や音響機器等の音声信号出力端子に接続され、この音声信号出力端子から図示しないリード線を介し、音声信号(電気信号)に応じた波形(電圧)の駆動電流が駆動コイル１３に供給される。すると駆動コイル１３では、駆動電流に応じた磁界を発生し、これによって振動素子１２が、その軸線方向に伸縮し、音声信号に応じた振動を発生する。
この振動素子１２の振動によって、弾性を有したハウジング１１自体がその軸線方向に伸縮する。このハウジング１１の突出部１１Ｂを使用者の身体の適宜個所に押し付けることで、振動素子１２の振動をハウジング１１を介して使用者に伝達することができるのである。
【００１９】
図４に示すように、このような構成のイヤフォン１０は、使用者の耳１００に装着して使用する。このとき、突出部１１Ｂが、耳１００の外耳道１０１の周壁面に当接するようにする。
これにより、振動素子１２に生じる振動が、突出部１１Ｂを介し、外耳道１０１の周囲に存在する耳骨１０２に伝達され、さらに頭蓋骨等を介して脳に届き、使用者は音声を認識することになる。
【００２０】
このとき、イヤフォン１０には、貫通孔Ｈが形成されているため、イヤフォン１０を装着した使用者の周囲の音(の振動)は遮られること無く、貫通孔Ｈを通して外耳道１０１に入り、鼓膜１０３へと到達するので、使用者は周囲の音も聞くことができるのである。
【００２１】
上述したように、イヤフォン１０は、振動素子１２を筒状とし、また振動素子１２を収めるハウジング１１にも開口部１４、１５を形成することによって貫通孔Ｈを有する構成としたので、受信装置や音響機器等から送られる音声信号に応じた音声を使用者の骨を伝導して認識すると同時に、周囲の音も認識することが可能となる。その結果、イヤフォン１０を使用しながら周囲とコミニュケーションを円滑に図ったり、周囲に注意を払うことなどができる。また、イヤフォン１０を長時間使用しても、耳を塞がれることによる閉塞感を受けることも少ない。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、収納部１１Ａの外形形状はいかなるものであっても良く、耳に装着しやすく、またその装着位置を維持するため、適宜形状を採用するのが好ましい。
また、ハウジング１１を収納部１１Ａと、これよりも小径の突出部１１Ｂとから形成する構成としたが、収納部１１Ａの外径を使用者の外耳道１０１に装着できる程度に小さくできるのであれば、突出部１１Ｂを省略した形状とすることも可能である。
【００２３】
〔他の実施の形態〕
図５に示すものは、本発明にかかる音声伝達装置の他の実施の形態を示すものである。なお、以下の説明において、上記実施の形態で示したイヤフォン１０と共通する構成については、同符号を付してその説明を省略する。
図５に示すように、使用者が耳に装着することで音声伝達装置として機能するイヤフォン（音声伝達装置）２０は、ハウジング２１内に、貫通孔１２ｈが形成された筒状の振動素子１２と、この振動素子１２を振動させるための駆動コイル１３と、が収められ、さらに振動素子１２の振動をハウジング２１の外部に伝達する伝達部材２２を備えた構成となっている。
【００２４】
ハウジング２１は、所定の外径を有した筒状の周壁部２１ａと、周壁部２１ａの一端側で周壁部２１ａから内方に直交して延びるフランジ部２１ｂと、周壁部２１ａの他端側で周壁部２１ａから内方に直交して延びるフランジ部２１ｃとから形成されている。ハウジング２１の一端面を形成するフランジ部２１ｂには、その中央部に所定の径を有した開口部１４が形成されている。フランジ部２１ｃも、同様に、その中央部に所定の径を有した開口部２３が形成されている。
つまりこれにより、ハウジング２１は、中空で、その一端側には開口部１４が形成され、他端側には開口部２３が形成されて、両側に開口した構成となっている。
【００２５】
伝達部材２２は、開口部２３よりも小径の筒状部２２ａと、その一端側で筒状部２２ａから外周側に拡径したフランジ部２２ｂとから形成され、その中心軸線に沿って貫通孔２５が形成されている。この伝達部材２２は、ハウジング２１内にて、フランジ部２２ｂを振動素子１２の一端に当接させ、筒状部２２ａをハウジング２１外に突出させた状態で設けられている。伝達部材２２のフランジ部２２ｂと、ハウジング２１のフランジ部２１ｃとの間には、伝達部材２２を振動素子１２に押し付けるバネ機能を有したリング状の押し付け部材２４が設けられている。
このような伝達部材２２は、ハウジング２１と別体となっており、振動素子１２が伸縮すると、それにともなってハウジング２１の軸線方向に振動し、振動素子１２の振動をハウジング２１の外部に伝達する機能を有する。
【００２６】
振動素子１２は、圧電材料や磁歪材料で形成することができ、振動素子１２を磁歪材料で形成する場合、図５（ｂ）に示すように、ハウジング１１内に、駆動コイル１３で発生する磁界に対し、バイアス磁界をかける磁石１６を設けるのが好ましい。この場合、磁石１６は、振動素子１２の端部とフランジ部２１ｂとの間に挟み込み、接着等、適宜手段によって固定することもできるし、この他、ハウジング２１のフランジ部２１ｂに埋め込むこともできる。
【００２７】
このような構成のイヤフォン２０においても、上記イヤフォン１０と同様、振動素子１２を筒状とし、また振動素子１２を収めるハウジング２１にも開口部１４、２３を形成し、さらに伝達部材２２も貫通孔２５を有した筒状とすることで、イヤフォン２０の全体を貫通する貫通孔Ｈを有する構成となっている。これにより、使用者は、受信装置や音響機器等から送られる音声信号に応じた音声を骨伝導によって認識すると同時に、周囲の音も認識することが可能となる。その結果、イヤフォン２０を使用しながら周囲とコミニュケーションを円滑に図ったり、周囲に注意を払うことなどができ、また、耳を塞がれることによる閉塞感を受けることも少ない。
【００２８】
ところで、上記各実施の形態において、振動素子１２は筒状となっているが、これは、必ずしも一体成形とする必要は無く、貫通孔１２ｈを有しているのであれば、例えば、図６に示すように、断面略扇状の振動素子部材１２Ａ、１２Ｂを突き合わせることで、全体として貫通孔(貫通部)１２ｈを有した振動素子(振動部)１２を形成するようにしてもよい。また、図６の例において、振動素子部材１２Ａ、１２Ｂは、双方を組み合わせることで完全な筒状の振動素子１２を形成しているが、双方を互いに離間して配置することもできる。
もちろん、上記したような場合、振動素子１２の分割数も、図６の例のように２分割に限るものではなく、３分割あるいはそれ以上とすることもできる。
また、振動素子１２を分割する場合、それに対応して開口部１４、１５の形状も変更することができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態で示したイヤフォン１０、２０は、使用者の耳に装着することで音声を使用者に伝達する音声出力装置として機能させるのみでなく、使用者の音声を同様に骨伝導を利用して拾い、音声(の振動)に応じた音声信号(電気信号)に変換して外部に出力する、音声伝達装置としてのイヤーマイクロフォンとして機能させることも可能であるのは言うまでもない。この場合、ハウジング１１、伝達部材２３は、使用者から骨伝導によって伝達された、音声に応じた振動を振動素子１２に伝達する機能を果たす。
この他、イヤフォン１０、２０は、使用者の外耳道１０１に挿入あるいは押し当てた状態で使用するのであれば、例えばハウジング１１、２１に耳１００への装着部材を設けてイヤフォン１０、２０をいわゆる耳かけ型とすることや、頭部に装着するための装着部材を設けていわゆるヘッドフォン型とすることなども可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、イヤフォンや音声伝達部に貫通部を有することで、骨伝導を利用した音声伝達を行うと同時に、使用者は周囲の音も認識することが可能となる。その結果、イヤフォンや音声伝達装置を耳に装着して使用しながら周囲とコミニュケーションを図ることなどができる。また、このイヤフォンや音声伝達装置を長時間使用しても、耳を塞がれることによる閉塞感を受けることも少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるイヤフォンの構成を示す図である。
【図２】イヤフォンの外観を示す図であって、(ａ)は使用者の外耳道に対向する側から見た図、(ｂ)は使用者が装着した状態で外界に対向する側から見た図である。
【図３】磁歪素子を用いた振動素子の特性を示す図である。
【図４】使用者がイヤフォンを装着した状態を示す図である。
【図５】イヤフォンの他の実施の形態を示す図である。
【図６】振動素子の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、２０…イヤフォン（音声伝達装置）、１１、２１…ハウジング、１１Ａ…収納部、１１Ｂ…突出部(伝達部材)、１２…振動素子(振動部)、１２ｈ…貫通孔(貫通部)、１３…駆動コイル、１４、２３…開口部、１５…開口部 (貫通部) 、２２…伝達部材、２４…押し付け部材、１００…耳、１０１…外耳道、１０２…耳骨、Ｈ…貫通孔

Claims

使用者の耳に装着して音声を伝達するイヤフォンであって、
入力される音声信号に応じて所定の方向に振動する振動部と、
前記振動部を収納するハウジングと、
前記振動部の振動を前記ハウジングの外部に伝達する伝達部材と、
を備え、
前記ハウジングに、前記イヤフォンを使用者の耳に装着した状態で外耳道に面する側と外界に面する側とを貫通する貫通部が形成されていることを特徴とするイヤフォン。
前記ハウジングが前記伝達部材として機能することを特徴とする請求項１に記載のイヤフォン。
前記ハウジングから、前記外耳道に面する側に突出する突出部が形成され、当該突出部に前記貫通部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のイヤフォン。
前記振動部が筒状であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のイヤフォン。
前記振動部が、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｆｅを含む磁歪素子であり、
前記振動部を振動させる駆動コイルが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のイヤフォン。
音声信号に応じて所定の方向に振動し、前記所定の方向に軸線を有した貫通部が形成された振動部と、
前記振動部を収納し、当該振動部の両端部に開口した前記貫通部に対応した部分に開口部を有するハウジングと、を備え、
前記開口部と前記貫通部とにより装置全体を貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする音声伝達装置。
前記ハウジングが、前記振動部の両端部を挟持していることを特徴とする請求項６に記載の音声伝達装置。
前記振動部の一端から当該振動部の振動が伝達され、前記ハウジングの外部に突出し、かつ貫通部が形成された伝達部材と、
前記ハウジング内で前記伝達部材を前記振動部に押し付ける押し付け部材と、をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の音声伝達装置。
前記振動部が圧電素子であることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の音声伝達装置。