JP4781850B2

JP4781850B2 - 音声入力イヤーマイク

Info

Publication number: JP4781850B2
Application number: JP2006057072A
Authority: JP
Inventors: 信次瀬戸
Original assignee: ナップエンタープライズ株式会社
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: JP2007235768A; WO2007099893A1; TW200808088A

Description

この発明は、携帯電話又はＰＨＳ等の移動体通信機器をはじめ一般的な電話機、テレビ会議システムや音声入力機器のイヤホーンマイク全般、翻訳機、聾唖者や声帯損傷者用拡声器、旅行業者のガイド用通信機、アナウンサー用通信機、電車の車掌用通信機、オペレーター用ヘッドセット等各種の通信機器に用いられて、これら通信機器の機械伝播音によるノイズ防止と、風切り・摩擦音防止に効果のある音声入力イヤーマイクに関するものである。

一般に、前記のような通信機器は、その通話場所が固定されてないことから、高い利便性を得ている。しかし、このように多様な場所で通話できるので、使用者の所在場所が騒音環境下にある場合に、その騒音の程度によっては、通話に支障が生じることがある。

そこで、音と電気信号を媒体とする通過経路中に、ハウリングを発生し易い高周波音声あるいは電気信号を除去する電気的あるいは機械的なフィルタ（通過音声帯域制限フィルタ）を挿入したイヤーセット型送受話器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この送受話器では装着者よりの音声あるいは外部よりの騒音は、音声取入口より前記フィルタを介してマイクロホンに伝達され、該マイクロホンにおいて電気信号に変換されて接続コードより外部の増幅器に送出されるが、その際に前記フィルタで通過帯域制限を行い、ハウリング源となる高周波音声信号を減衰させてハウリングを除去するとされている。

特開平５−２６８３１０号公報

しかしながら、前記の送受話器においては、シート上の通気性吸音材を円筒状に重ね巻きし、この吸音材を音導管内に巻き中心が音導管の軸心と一致するようにして音声取入口とマイクロホン間の空洞部に収納することによりマイクロホンの指向性を改善しているが、マイクロホンが集音孔１個のいわゆる無指向性のマイクロホンであるため、音声取入口から入る装着者よりの音声あるいは外部よりの音に騒音（ノイズ）が帯有しているときには集音する際に該ノイズを拾ってしまい、外部の送受信機に感度のよい音を送出できないという問題がある。

そこでこの発明は、前記従来のものの問題点を解決し、マイクロホンの集音の際にノイズが入るのを抑えて、常に感度のよい音を外部の送受信機に送信可能なイヤーマイクを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、耳の穴に適合する大きさに形成された開口付き挿入部を有する中空状の本体を具え、該本体内には挿入部の開口を経て空気振動として伝わってくる外耳道内発声音を取り込むマイクロホンが設けられ、前記挿入部を耳の穴に挿入することにより着脱可能に耳に装着されて、外部送受信機と双方向通信を可能とする音声入力イヤーマイクにおいて、前記マイクロホンは、開口側の本体の内面に開口を塞いで配置されたエラストマーに内包されて設けられているとともに、開口側を向いた前面及び開口と反対側の後面に同径・同個数の集音孔が設けられ、前面集音孔は、前記エラストマーに形成した集音道によって開口と連通して開口側からの外耳道音声を集音可能となっており、後面集音孔は、開口と反対側の本体の内面に配置された吸音材と前記エラストマーにより形成された密閉空間を向いて、開口又は集音道から分岐して密閉空間と連通して形成された音道からの音声を集音可能となっていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の音声入力イヤーマイクにおいて、前記密閉空間は、容積が前記マイクロホンの全容積以上を確保していることを特徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の音声入力イヤーマイクにおいて、前記マイクロホンは、前面集音孔が開口と集音道を通して外耳道音声を１００％集音し、後面集音孔が開口又は集音道から分岐して密閉空間と連通して形成された音道からの音声を密閉空間からの回析音として約１０％集音し、これら集音した音の打ち消し合いにより外耳道音声の約９０％を集音可能となっていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の音声入力イヤーマイクにおいて、前記本体は、反射材からなり、かつ該反射材からなる本体の内側に反射材と防音構造を構成する前記吸音材が重ね合わせて設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の音声入力イヤーマイクにおいて、前記反射材と吸音材は、共振点が互いに異なっていることを特徴とする。

この発明は、前記のようであって、マイクロホンは、開口側の本体の内面に開口を塞いで配置されたエラストマーに内包されて設けられているとともに、開口側を向いた前面及び開口と反対側の後面に同径・同個数の集音孔が設けられ、前面集音孔は、前記エラストマーに形成した集音道によって開口と連通して開口側からの外耳道音声を集音可能となっており、後面集音孔は、開口と反対側の本体の内面に配置された吸音材と前記エラストマーにより形成された密閉空間を向いて、開口又は集音道から分岐して密閉空間と連通して形成された音道からの音声を集音可能となっているので、前面集音孔で集音した外耳道音声と後面集音孔で集音した密閉空間からの回析音とを打ち消し合わせ、これによって外耳道音声のほぼ全てを集音可能である。したがって、マイクロホンによる外耳道内発声音の集音の際にノイズが入るのを抑えることができて、常に感度のよい音を外部の送受信機に送信することができる。

この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

図１はイヤーマイクの一部省略した縦断正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図（イヤーパッドは除く）、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。１はイヤーマイクで、このイヤーマイク１は耳の穴に適合する大きさに形成された開口３付き挿入部２を有する中空状の本体５を具えている。本体５は合成樹脂製で、側面から見て円形となった略円筒形状を呈し、挿入部２に開口３を有する以外に開口部がなく、内部は密閉状の中空部となっている。挿入部２は本体５の側面中央部から突出状に設けられ、その先端にはゴムなど弾性材料からなり、どのような大きさの耳の穴（外耳道）でも密着するイヤーパッド６が嵌合により装着されている。本体５は、イヤーパッド６側の半部５ａと反対側の半部５ｂとが嵌合され、さらに半部５ｂの外周にはリング部材７が介装されたうえ、後記する電気配線等を収容するチューブ体８の一端拡開部が嵌合により装着され、一体化されている。前記のようにイヤーマイク１は、挿入部２を耳の穴に挿入することにより着脱可能に耳に装着される。そして装着されると、イヤーパッド６の外周に多数形成した遮音壁６ａが挿入側と反対側にたわんで倒れ込み、その外周縁が外耳道の内壁に接触して外耳道を密閉するようになっている。

本体５内には挿入部２の開口３を経て空気振動として伝わってくる音声信号、すなわち外耳道内発声音を取り込むマイクロホン１０がエラストマー１１に内包されて設けられている。内包とはここでは図示のようにエラストマー１１に形成した型孔１２に嵌入して固定した形態を示しているが、内包の形態はこれに限定されるものではない。エラストマー１１は本体５の挿入部２側の内側層を形成するように開口３を塞いで半部５ａにその外周面が密接して配置されている。マイクロホン１０の開口３側を向いた前面中央部には集音孔１３が設けられている。集音孔１３の前方には半球状の集音ホール１４が形成されているとともに、そのやや上方の前方には集音道１５が形成され、該集音道の前端はエラストマー１１の前端面に横向きに溝状に形成された分岐音道１６の一方の端を介して開口３と連通している。１７は分岐音道１６を介して型孔１２のないエラストマー１１に集音道１５と並行に形成された集音道で、その前端開口が分岐音道１６の集音道１５のある一方の端とは反対側の他方の端において連通し、後端開口がエラストマー１１の内部空間１８と連通している。集音道１７の後端開口の近くのマイクロホン１０の後面やや上方部には集音孔１３と同径の集音孔１９が設けられている。

また、本体５内には前端がエラストマー１１の後端と接し、かつ後ろ側の外周面が本体５の半部５ｂに密接して本体５の挿入部２と反対側の内側層を形成するムンクス（ブリヂストン社製）２０が配置されている。ムンクス２０とは、ＭＮＣＳ（Micro Network Controlled Structure）の商品名であり、特殊ポリマーとオイルとのコンパウンド技術を用いて、人間の細胞に近い構造を形成した熱可塑性の素材である。このムンクス２０は、良好な流動性を有して精密成形が可能であり、防振性や、耐薬品性に優れており、非常に安定した材料とされている。ムンクス２０は、吸音材の一例として示したもので、ほかに同効のものに置き換えてもよい。ムンクス２０には内部空間１８と対向して連通した内部空間２１が形成されている。内部空間１８，２１は集音道１７が開口３と連通している以外、密閉状の空間になっている。また、内部空間１８，２１の容積はマイクロホン１０の全容積以上になっている。２２はマイクロホン１０用の電気配線を通すための開口である。

マイクロホン１０の前面にある集音孔１３は、エラストマー１１に形成した集音ホール１４、集音道１５及び分岐音道１６によって開口３と連通して開口側からの外耳道内発声音を集音可能となっている。一方、後面にある集音孔１９は、内部空間（密閉空間）１８，２１を向いて、エラストマー１１に形成した集音道１７及び分岐音道１６によって開口３と連通して開口側からの外耳道内発声音の一部、すなわち集音道１７から内部空間１８，２１に入った音でムンクス２０等で吸音・減衰されない残りの回折音を集音可能となっている。

前記のイヤーマイク１においては、合成樹脂材からなる本体５と、該本体と共振点及び硬度が異なり、その内側層となっているエラストマー１１及びムンクス２０との、２層に積層した層壁構成の防音構造が設置されている。これらの各部材は、それぞれが互いに接した外周面同士が、両者間に間隙を生じさせることなく密着して形成されている。反射材である本体５は、硬度の高い硬質素材で形成され、音を反射する材とされていれば、必ずしも合成樹脂材でなくともよく、スチールなどの金属材で構成してもよい。

したがって、このように構成されたイヤーマイク１によれば、マイクロホン１０および外耳道内部への外部騒音の伝播や、各部材の共振を抑制できる。すなわち、外部音源からの騒音は、まず反射材である本体５によって外部へ反射させ、イヤーマイク１内部へ侵入する固体伝播音としての機械伝播音を減衰させる。次に、上記による機械伝播で伝わる音を、吸音材であるムンクス２０によって吸収し、減衰させる。すなわち、吸音とは、ある材料中での音のエネルギーの損失であり、そのメカニズムとして代表的なものは、多孔質材料内部での骨格の間の空隙を音が伝搬するときの媒質（空気）の粘性摩擦による熱エネルギーへの変換と、骨格と空気の間の熱エネルギーの交換とされている。したがって、ムンクス２０の場合には、その材料内部が、骨格の間に空隙が連続した構成となっているので、この空隙を音が伝播するときに骨格と空気との間に生じる摩擦によって、音エネルギーが熱エネルギーに変換され、音エネルギーが減殺されて吸音されることになる。また、マイクロホン１０で集音する音道１４，１５，１６，１７は、エラストマー１１によって形成されているので、機械的振動がこれら音道によって抑制されてマイクロホン１０に直接伝わることがない。

前記実施の形態の作用について説明する。送受信に際しては、イヤーマイク１の挿入部２に装着されたイヤーパッド６を外耳道に挿入して密着させるとともに、図示しないイヤホーンジャックを前記外部送受信機のイヤホーンジャック穴に挿入する。

まず、外部音であるが、この外部音として外部音源からの機械伝播及び空気伝播する騒音がある。これら騒音は、１次的には反射材である本体５の反射作用によって外部へ反射され、２次的には本体５と２層壁を構成するエラストマー１１や、吸音材であるムンクス２０の吸音作用によって吸収され、大幅に減衰させられる。また、本体５やチューブ体８の表面に吹き付ける風圧による風切り音や、本体５やチューブ体８の表面等に接触して起こる摩擦音（擦れ音）がある。これらの音は、そのエネルギーが音波とは比較にならない程大きく、本体５やチューブ体８それ自体が振動音源であり、すべての素材自体を媒介として機械伝播するので、減衰量は極めて少ない。したがって、本体５やチューブ体８の表面全体に概ね均等に全素材に伝播された音は、開口３の空間と、集音孔１９側の内部空間２１，１８に概ね無指向的に伝播されていき、集音孔１３と１９に同音圧でプラスとマイナスの入力となり打ち消し合う。また、外部から外耳道内に進入しようとする音はイヤーパッド６の遮音壁６ａの外周縁が外耳道の内壁に接触して外耳道を密閉することによって防がれる。

次に、それ以外の残された音としては鼓膜側からの指向性が強い外耳道内発声音があるが、この音は矢印ａで示すように開口３から空気伝播して分岐音道１６の両端からそれぞれ集音道１５と集音道１７に入る。集音道１５に入った音は集音ホール１４からマイクロホン１０の集音孔１３で１００％集音される。これと同時に、集音道１７に入った音は矢印ｂで示すように内部空間１８，２１に分散され、ムンクス２０によって約９０％は吸収されて減衰し、残りの回析音約１０％が矢印ｃで示すようにマイクロホン１０の集音孔１９で集音される。そして、この集音孔１３，１９に入る音の音圧差でマイクロホン１０内にあるダイヤフラムにプラスとマイナスで入力され、打ち消し合うこととなるが、外耳道内の音声信号の約９０％は打ち消されずに残り、この充分に残った音声が電気配線を介して外部送受信機に送信され、伝送系を通して相手側へ送られるため、消えることはない。

前記のように外部騒音である機械伝播及び空気伝播音は、本体５とその内側層であるエラストマー１１及びムンクス２０の、２層に積層した層壁構成によってマイクロホン１０のある内部への侵入が抑止され、防音効果が図られる一方、風切り音や摩擦音（擦れ音）は開口３の空間と、集音孔１９側の内部空間２１，１８に概ね無指向的に伝播されて打ち消し合い、外耳道内発声音の約９０％がマイクロホン１０で集音されるので、マイクロホン１０から外部送受信機に送信される音はノイズのないきわめて感度のよい音となる。したがって、従来のようにマイクロホンで集音する際にノイズを拾ってしまい、外部の送受信機に感度のよい音を送出できないという懸念は全くなくなる。

この実施の形態では開口３から内部空間１８，２１への音道として分岐音道１６と集音道１７を設けた例を示したが、これ以外に開口３から分岐音道１６を設けずに集音道１７を直接的に設けてもよい。また、実施の形態におけるマイクロホン１０の本体５内への配置位置や集音孔１３，１９、集音道１６，１５，１４，１７の配置位置や形状などは好ましい一例を挙げたにすぎず、これ以外の態様を排除するものではない。また、本体５と、エラストマー１１又はムンクス２０の２層壁構成の防音構造も図示したものに限定されず、ほかの変形例、例えば材質を同効の別のものに置き換えてもよいし、防音構造として３層壁構成以上のものを採用してもよいことは言うまでもない。

この発明の実施の形態として示すイヤーマイクの一部省略した縦断正面図である。図１のＡ−Ａ線断面図（イヤーパッドは除く）である。図１のＢ−Ｂ線断面図である

符号の説明

１イヤーマイク
２挿入部
３開口
５本体
６イヤーパッド
１０マイクロホン
１１エラストマー
１３，１９集音孔
１４集音ホール
１５，１７集音道
１６分岐音道
１８，２１内部空間
２０ムンクス（吸音材）

Claims

耳の穴に適合する大きさに形成された開口付き挿入部を有する中空状の本体を具え、該本体内には挿入部の開口を経て空気振動として伝わってくる外耳道内発声音を取り込むマイクロホンが設けられ、前記挿入部を耳の穴に挿入することにより着脱可能に耳に装着されて、外部送受信機と双方向通信を可能とする音声入力イヤーマイクにおいて、
前記マイクロホンは、開口側の本体の内面に開口を塞いで配置されたエラストマーに内包されて設けられているとともに、開口側を向いた前面及び開口と反対側の後面に同径・同個数の集音孔が設けられ、前面集音孔は、前記エラストマーに形成した集音道によって開口と連通して開口側からの外耳道音声を集音可能となっており、後面集音孔は、開口と反対側の本体の内面に配置された吸音材と前記エラストマーにより形成された密閉空間を向いて、開口又は集音道から分岐して密閉空間と連通して形成された音道からの音声を集音可能となっていることを特徴とする音声入力イヤーマイク。
請求項１に記載の音声入力イヤーマイクにおいて、前記密閉空間は、容積が前記マイクロホンの全容積以上を確保していることを特徴とする音声入力イヤーマイク。
請求項１又は２に記載の音声入力イヤーマイクにおいて、前記マイクロホンは、前面集音孔が開口と集音道を通して外耳道音声を１００％集音し、後面集音孔が開口又は集音道から分岐して密閉空間と連通して形成された音道からの音声を密閉空間からの回析音として約１０％集音し、これら集音した音の打ち消し合いにより外耳道音声の約９０％を集音可能となっていることを特徴とする音声入力イヤーマイク。
請求項１ないし３のいずれかに記載の音声入力イヤーマイクにおいて、前記本体は、反射材からなり、かつ該反射材からなる本体の内側に反射材と防音構造を構成する前記吸音材が重ね合わせて設けられていることを特徴とする音声入力イヤーマイク。
請求項４に記載の音声入力イヤーマイクにおいて、前記反射材と吸音材は、共振点が互いに異なっていることを特徴とする音声入力イヤーマイク。