JP4710757B2 - 骨伝導スピーカー - Google Patents
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Description
本発明は骨伝導スピーカーに係わり、より詳しくは、骨伝導効率を向上させつつ、装着による人体への痛みや疲労感を低減できる骨伝導スピーカーに関する。
通常、音波で伝えられる音の振動は耳の中にある鼓膜へ伝達される。鼓膜の中にある三つの骨（耳小骨）があるが、鼓膜の振動はこの骨を通じてネジのような蝸牛に伝達される。蝸牛にはリンバ液があり、このリンパ液の振動が電気信号に変わりながら聴覚神経に伝達され、脳が音を認識する。これに対して、骨伝導とは、上記メカニズムにおける振動が鼓膜と耳小骨を経由する過程を省略したものである。すなわち、音の振動が頭蓋骨を通じて直接蝸牛に送られ、鼓膜や耳小骨に異常がある難聴者等であっても、蝸牛や聴覚神経が正常であればこの骨伝導により確実に音を聞くことができる。この原理を応用したスピーカーが骨伝導スピーカー（たとえば、特許文献１参照。）である。
図５〜７は、従来の代表的な骨伝導スピーカー１０１を示しており、その構造は、上下方向へ開放された円筒状のケース本体１１０と、その底部に覆設される円板状の下部カバー１１３と、ケース本体１１０内部における下部カバー１１３上に固定される鉄芯１０２と、鉄芯１０２の外側に配置されるリング状のマグネット１０３と、該マグネット１０３の上に載置される金属リング１０７と、前記鉄芯１０２とマグネット１０３および金属リング１０７との間に介装され、電気的信号を振動信号へ変換するためのボイスコイル１０４と、ボイスコイル１０４上部に結合される振動部材１０５と、該振動部材１０５をケース本体１１０に対して移動可能に連結する振動板１０８とより構成されている。振動板１０８は、外周部と内周部が中心軸方向に弾性移動するバネ部材であり、外周部がケース本体１１０の上端部に連結され、内周部が、上下に分割構成された振動部材１０５の下部突起１０５ｂ及び上部突起１０５ａにより挟持されている。
そして、骨伝導スピーカー１０１のボイスコイル１０４に電気信号が入力されると、該ボイスコイル１０４がマグネット１０３との引力又は磁力によって上下方向に振動され、このボイスコイル１０４の振動は、金属リング１０７により増幅されて振動部材１０５に伝達される。下部突起１０５ｂの振動は振動板１０８によって上下方向に大きく振動し、上部突起 １０５を通じて人体の頭蓋骨に伝達される。
しかしながら、このような従来の骨伝導スピーカー１０１は、ボイスコイル１０４を介した振動部材１０５の振動を、多数の開口部を有する平板状の振動板１０８でのみ支持するため、骨伝導効率が低下するといった問題があった。また、振動部材１０５を支持する強度も必要であるため、振動板１０８の上下の振動距離は短くなり、頭蓋骨に伝達できる振動効率の向上も限界があった。
さらに、従来の骨伝導スピーカーは、骨伝導効率が可能な限り向上させるため、その振動部材１０５を頭蓋骨に強く密着させて使用していた。このため、前記上部突起が頭蓋骨を強く押す状態になり、長時間骨伝導スピーカーを使用すると頭蓋骨の皮膚に痛みが誘発され、疲労感が大きくなるといった問題もあった。
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、振動部材による骨伝導効率を向上させることができると同時に、人体の痛み及び疲労感をも低減できる骨伝導スピーカーを提供する点にある。
本発明は、前述の課題解決のために、上下方向へ開放され、内周側に一定幅の内部フライトを突設したケース本体と、前記ケース本体内における前記内部フライト下方の中心位置に配される鉄芯と、前記鉄芯の外側に配されるリング状のマグネットと、前記鉄芯と前記マグネットの間に位置されるボイスコイルと、前記ボイスコイルの上部に連結され、前記ボイスコイルに生じる振動信号が伝達される振動部材と、前記振動部材の下部と前記内部フライト又はその周辺部との間に介装されるコイルスプリングと、より構成したことを特徴とする骨伝導スピーカーを構成した。
ここで、前記振動部材の下部に、前記ボイスコイルの上端部が係合するボイスコイル取付部と、前記コイルスプリングの上端部が係合するスプリング取付部を設けたものが好ましい。
また、前記内部フライトの下面と前記マグネットの上面との間に金属リングを介装し、該金属リングの上面で前記コイルスプリングの下端部を支持したものが好ましい。
更に、前記振動部材を前記ケース本体内周面に連結する可撓性を有する振動板を設けたものが好ましい。
また、前記ケース本体の上端部に、前記振動部材が通過しうる貫通穴を備えた蓋体を覆設したものが好ましい。
以上にしてなる本願発明の骨伝導スピーカーによれば、振動部材とケース本体の内部フライト間にコイルスプリングを介在させたことにより、前記振動部材の振動面からの振動効率、すなわち骨伝導の効率が著しく向上する。
また、コイルスプリングにより振動部材を支持するので、振動板は不要あるいは薄くストロークの大きなものとすることが可能である。とくにケース本体に蓋体を設ければ、振動板の設計の自由度はさらに大きくなる。
そして、骨伝導スピーカーを頭蓋骨に密着させた場合、コイルスプリングが振動部材を所定の方向へ緩衝させることによって、人体の痛みや疲労感を著しく低減させることができる。
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の代表的実施形態に係る骨伝導スピーカーを示す斜視図であり、図２は縦断面図、図３は分解断面図、図４は分解斜視図である。図中符号１０はケース本体、２は鉄芯、３はマグネット、４はボイスコイル、５は振動部材、６はコイルスプリング、７は金属リング、８は振動板をそれぞれ示している。
骨伝導スピーカー１は、上下方向へ開放され、内周側に一定幅の内部フライト１１を突設したケース本体１０と、前記ケース本体１０内における前記内部フライト１１下方の中心位置に配される鉄芯２と、前記鉄芯２の外側に配されるリング状のマグネット３と、前記鉄芯２と前記マグネット３の間に位置されるボイスコイル４と、前記ボイスコイル４の上部に連結され、前記ボイスコイル４に生じる振動信号が伝達される振動部材５と、前記振動部材５の下部と前記内部フライト１１又はその周辺部との間に介装されるコイルスプリング６とより構成されている。
振動部材５をケース本体１０内周面に連結するための可撓性を有する振動板８が設けられており、ケース本体１０の上端部には、振動部材５が通過しうる貫通穴を備えた蓋体１２が覆設されている。具体的には、ケース本体１０の上端縁に段差溝１６が形成されており、この段差溝１６に振動板８をはめ込んだ後、その上から蓋体１２を嵌めこむことにより固定されている。
ケース本体１０の底部はバーディーカバー１３により閉塞されており、該バーディーカバー１３の上面に鉄芯２が配置されている。鉄芯２は、内部フライト１１の内周面１５の径よりも小さい外径のポールビス２１と、前記バーディーカバー１３に密着される下敷き部２２とを備えている。
マグネット３は、ケース本体１０の下段内周面１４に密着する外周面を備えたリング状のマグネットであり、中心に形成された通穴（内周壁３０）は、鉄芯２のポールビス２１を隙間を介して挿通できる寸法に設計されている。そして、その隙間にボイスコイル４が配設される。マグネット３の上面と内部フライト１１の下面との間には、金属リング７が設けられている。
ボイスコイル４は、鉄芯２のポールビス２１とマグネット３及び金属リング７の内周壁３０，７０と間の隙間に配され、該ボイスコイル４の上端部は、振動部材５の下部に形成されたボイスコイル取付部５２に差し込んで連結されている。ここで、ボイスコイル４の下端部と鉄芯２の下敷き部２２は離れて浮いた状態に設定されている。
従って、ボイスコイル４に所定の電気的な信号が入力された場合、該ボイスコイル４に形成される磁気力と前記マグネット３の磁気力との相互作用(引力又は斥力)が生じることによって、前記ボイスコイル４が上下方向へ振動する。勿論、このボイスコイル４の作用によって、振動部材５もやはり上部方向又は下部方向へ振動する。従って、この振動は骨伝導の現象を誘発させる結果になり、最終的に、人体が骨伝導の現象によって音を聞くことができる。
また、コイルスプリング６は、金属リング７の上面に下端部を支持されるとともに、上端部が振動部材５の下部に形成されたスプリング取付部５１に差し込んで連結されている。このコイルスプリング６は、ボイスコイル４の電気的な動作によって振動部材５が振動する時に、前記振動部材５の振動現象を弾力的に起こして骨伝導の効率を向上させるように作用する。勿論、このコイルスプリング６は緩衝効果もあるので、頭皮に伝達される振動を緩和させて、痛み及び疲労感を低下させる役割もする。前記振動部材５は外周面が振動面となる中実の円柱状に構成されている。
以上の構成を備えた骨伝導スピーカー１は、次のように作動する。
まず、所定の音に対応する電流信号がボイスコイル４に入力される。その後、ボイスコイル４はマグネット３、金属リング７及び鉄芯２の間の磁気力により所定の周波数で振動し、このボイスコイル４の振動は振動部材５に直接に伝達され、振動部材５もやはり所定の周波数で振動する。
そして、この振動部材５の振動面を通じて、例えば、人体の頭蓋骨で所定の音を伝達することができ、頭蓋骨内の鼓膜や耳小骨に異常のある難聴者でも蝸牛や聴覚神経が正常であると、骨伝導で確実に音を聞くことができる。
その際、前記振動部材５は振動板８およびコイルスプリング６に支持されており、主にコイルスプリング６によって振動部材５を大きく弾力的に振動させることができる。即ち、前記コイルスプリング６によって、前記振動部材５の振動面からの骨伝導の効率が著しく向上する。また、前記振動面が人体の頭皮にソフトに密着されるので、頭皮頭痛及び疲労度が大きく緩和される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
１ 骨伝導スピーカー
２ 鉄芯
３ マグネット
４ ボイスコイル
５ 振動部材
６ コイルスプリング
７ 金属リング
８ 振動板
１０ ケース本体
１１ 内部フライト
１２ 蓋体
１３ バーディーカバー
１４ 下段内周面
１５ 内周面
１６ 段差溝
２１ ポールビス
２２ 下敷き部
３０ 通穴
３０，７０ 内周壁
５１ スプリング取付部
５２ ボイスコイル取付部
１０１ 骨伝導スピーカー
１０２ 鉄芯
１０３ マグネット
１０４ ボイスコイル
１０５ｂ 下部突起
１０５ａ 上部突起
１０５ 振動部材
１０７ 金属リング
１０８ 振動板
１１０ ケース本体
１１３ 下部カバー
２ 鉄芯
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１０１ 骨伝導スピーカー
１０２ 鉄芯
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１０５ａ 上部突起
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１０７ 金属リング
１０８ 振動板
１１０ ケース本体
１１３ 下部カバー
Claims (5)
- 上下方向へ開放され、内周側に一定幅の内部フライトを突設したケース本体と、
前記ケース本体内における前記内部フライト下方の中心位置に配される鉄芯と、
前記鉄芯の外側に配されるリング状のマグネットと、
前記鉄芯と前記マグネットの間に位置されるボイスコイルと、
前記ボイスコイルの上部に連結され、前記ボイスコイルに生じる振動信号が伝達される振動部材と、
前記振動部材の下部と前記内部フライト又はその周辺部との間に介装されるコイルスプリングと、
より構成したことを特徴とする骨伝導スピーカー。 - 前記振動部材の下部に、前記ボイスコイルの上端部が係合するボイスコイル取付部と、前記コイルスプリングの上端部が係合するスプリング取付部を設けてなる請求項１記載の骨伝導スピーカー。
- 前記内部フライトの下面と前記マグネットの上面との間に金属リングを介装し、該金属リングの上面で前記コイルスプリングの下端部を支持してなる請求項１又は２記載の骨伝導スピーカー。
- 前記振動部材を前記ケース本体内周面に連結する可撓性を有する振動板を設けてなる請求項１〜３の何れか１項に記載の骨伝導スピーカー。
- 前記ケース本体の上端部に、前記振動部材が通過しうる貫通穴を備えた蓋体を覆設してなる請求項１〜４の何れか１項に記載の骨伝導スピーカー。
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