JP5024065B2 - イヤホン - Google Patents

Description

本発明は、外耳道に挿入して装着するイヤホンに関する。

従来、人間の外耳道に挿入して利用するイヤホンにおいては、外耳道挿入部をシリコン樹脂など柔軟性のある素材で構成することが一般的に行われている。また、人間の外耳道に装着する部材を快適に装着するための技術として弾性変形可能な部材や球状の部材によって当該人間の外耳道に装着する部材を構成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３１４２１３号公報

外耳道挿入部を人間の外耳道に対して挿入するイヤホンを快適に使用し、また、外耳道挿入部を確実に保持することが困難であった。
すなわち、上述のシリコン樹脂など柔軟性のある素材によって外耳道挿入部を構成する場合、外耳道の内径より大きな外径を備える部位を外耳道挿入部に形成し、当該部位を外耳道に挿入することによってイヤホンを外耳道に装着した状態とする。しかし、人間の外耳道の内径は人によって様々であり、特定の大きさの外耳道挿入部が各利用者に適合するとは限らない。従って、特定の大きさの外耳道挿入部を備えるイヤホンを多くの人によって快適に使用することは困難であるし、外耳道挿入部を装着した状態で確実に保持することも困難である。
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、イヤホンを快適に使用し、また、確実に保持するための技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては、イヤホンにおいて、導音管を備えた外耳道挿入部をアクチュエータによって導音管の径方向に変形させる構成とした。すなわち、外耳道挿入部においては、導音管が延びる方向が人間の外耳道の延びる方向に略一致するように構成されており、導音管が延びる方向に沿って外耳道挿入部を外耳道に挿入することが可能である。また、アクチュエータは外耳道挿入部を導音管の径方向に変形させることができる。そこで、外耳道挿入部を外耳道に挿入した状態で外耳道挿入部を変形させると、当該外耳道挿入部は外耳道の延びる方向に対して略垂直な方向に変形する。

従って、当該変形を行わせることにより、外耳道挿入部を外耳道の内径に合わせて変形させることや外耳道挿入部が外耳道から脱落しない程度の力を外耳道の内壁に作用させることが可能である。すなわち、外耳道挿入部を外耳道に挿入した状態で両者の隙間を閉じ、あるいは隙間を広げるように外耳道挿入部を変形させることができる。このため、本発明にかかるイヤホンによれば、イヤホンを快適に使用し、また、イヤホンを確実に外耳道に保持することが可能になる。なお、本発明によれば、外耳道挿入部と外耳道とを確実に密着させることができるので、スピーカーの出力音、特に低音域の音を確実に外耳道の奥に導くことができる。

スピーカーは、電気信号を音声に変換する装置であれば良く、音響機器から出力される電気信号を音声に変換する装置であっても良いし、音声を電気信号に変換するマイクから当該電気信号を取得して当該電気信号に対応した音声を出力するスピーカーであっても良い。従って、本発明におけるイヤホンは、音楽等を聴くイヤホンであっても良いし、周囲の音声を増幅する補聴器であっても良い。

外耳道挿入部は、スピーカーの出力音を外耳道に導く導音管を備えるとともに、外耳道に挿入可能であればよい。従って、導音管を外耳道に挿入可能なあらゆる形状で外耳道挿入部を形成可能である。

導音管は、外耳道挿入部が外耳道に挿入された状態で、スピーカーの出力音を外耳道に導くことができればよく、スピーカーの音声出力部に一方の端部が連結され、他方の端部が開口する構造であればよい。従って、導音管の軸が直線状であっても良いし、導音管の軸が外耳道の形状に類似した形状に曲がっていても良い。むろん、外耳道挿入部は外耳道に挿入可能であればよいため、導音管自体を外耳道に挿入して当該導音管自体が外耳道に接触し得る構成としても良いし、導音管の周りに外耳道に接触し得る部位を構成し、当該部位と導音管とをともに外耳道に挿入する構成としても良い。

アクチュエータは、電源から電力の供給を受けて外耳道挿入部を導音管の径方向に変形させることができれば良く、当該変形の結果、外耳道挿入部と外耳道との距離を変動させ、また、外耳道挿入部が外耳道から脱落しない程度の力を外耳道の内壁に作用させ、あるいは当該力を解除することができればよい。従って、当該変形は導音管の径方向に外耳道挿入部が膨張し、収縮し、曲がり、撓み、捻れ、折れるなどの変形であっても良いしこれらを組み合わせた変形であっても良い。

また、導音管の径方向は、導音管が延びる軸方向に対して略垂直な方向であれば良い。すなわち、外耳道挿入部を外耳道に挿入した状態において、外耳道の内壁は導音管が延びる方向と略垂直な径方向に存在する。従って、当該径方向に向けて外耳道挿入部を変形させることにより、外耳道挿入部を外耳道の内壁に合わせて変形させることができればよい。

アクチュエータは、電源から電力の供給を受けて駆動し、当該アクチュエータの変形によって外耳道挿入部を変形させることができれば良い。従って、アクチュエータと外耳道挿入部とが一体的に構成されていてもよいし、外耳道挿入部にアクチュエータを取り付ける構成としても良い。また、アクチュエータの電源は本発明にかかるイヤホン専用の電源であっても良いし、他の機器、例えば、音響機器等の電源を流用しても良い。

アクチュエータは、外耳道挿入部に対して上述の変形を行わせる種々のアクチュエータを採用可能である。すなわち、電力を物理的な運動に変換するアクチュエータを外耳道挿入部に組み込むことができればよく、圧電式、電磁力式、圧空式、形状記憶合金等、各種の方式におけるアクチュエータを採用可能である。

また、当該アクチュエータとして好適な構成例として、電極対を備える人工筋肉を採用可能である。すなわち、電極対を備える人工筋肉においては、電極対によってイオン交換樹脂やイオン液体ゲル等を挟む構成となっており、電極対のそれぞれに対して電力を供給することにより、前記電極対の一方側が他方側に対して相対的に伸びる構成となっている。このため、電極対の一方側が他方側に対して相対的に伸びることによってアクチュエータの全体が曲がるように変形する。

従って、当該人工筋肉によってアクチュエータを構成し、外耳道挿入部を変形させる構成とすれば、容易に外耳道挿入部を変形させることが可能になる。なお、電極対を備えたアクチュエータにおいては、電極対の一方側が伸びるとともに、電極対の他方側が縮むか、長さが変わらないか、当該電極対の一方側より小さな変位量で伸びるように構成すればよい。

また、人工筋肉において、電極等の材質は特に限定されないが、樹脂等の柔らかい素材によって構成可能な導電性高分子系の人工筋肉（例えば、絶縁基材の表面に導電性高分子アクチュエータを電界重合したもの）によってアクチュエータを構成すれば、外耳道挿入部を外耳道に挿入したときに違和感を利用者に与えない快適なイヤホンを提供することができる。

さらに、外耳道挿入部における変形の変形量を制御してより快適なイヤホンを提供することも可能である。例えば、外耳道挿入部における変形の変形量に対応した変形量信号を出力する変形量信号出力部を構成し、当該変形量信号に基づいて変形量を所定量にするための電力をアクチュエータの電源から生成してアクチュエータに供給するフィードバック制御部を備える構成としても良い。

すなわち、外耳道挿入部の変形量に応じたフィードバック制御を行うように構成する。この構成によれば、外耳道挿入部の変形量が所望の変形量になるように制御することが可能である。従って、外耳道挿入部と外耳道との距離を変動させ、また、外耳道挿入部が外耳道から脱落しない程度の力を外耳道の内壁に作用させ、あるいは当該力を解除する構成を容易に実現することができる。

ここで、所定量の変形量は、本発明にかかるイヤホンを快適に使用し、また、イヤホンを確実に外耳道に保持し、あるいは、イヤホンを外耳道から容易に取り外すことができるように設定することができれば良い。従って、変形量自体を直接的に規定して所定の変形量としても良いし、外耳道挿入部が特定の圧力で外耳道に接している状態や当該圧力が解除されている状態を実現するための変形量を所定量として規定しても良く、種々の構成を採用可能である。

また、変形量信号は、外耳道挿入部の変形量に対応した情報であれば良く、変形量を直接的に示していても良いし、間接的に示していても良い。例えば、基準の位置からの変形量に対応した情報を出力するセンサの出力信号であっても良いし、電源からアクチュエータに供給される電圧，電力，電流等であっても良いし、アクチュエータに取り付けられた素子（例えば抵抗）に印加された電圧，電力，電流等であっても良く、種々の構成を採用可能である。

さらに、外耳道挿入部における変形の変形量を利用者所望の変形量に調整可能なイヤホンを提供することも可能である。例えば、外耳道挿入部における変形の変形量の指示を受け付ける変形量受付部を構成し、当該指示に応じた変形量で前記外耳道挿入部を変形させるための電力をアクチュエータの電源から生成してアクチュエータに供給する電力制御部を備える構成としても良い。

すなわち、利用者の指示を受け付け、当該指示に応じた変形量となるようにアクチュエータを制御する。この構成によれば、利用者所望の変形量を設定することができるので、利用者の指示によって外耳道挿入部と外耳道との距離を変動させ、また、外耳道挿入部が外耳道から脱落しない程度の力を外耳道の内壁に作用させ、あるいは当該力を解除することが可能である。なお、当該変形量の指示によって上述のフィードバック制御における変形量を設定しても良い。この構成によれば、利用者所望の変形量となるように外耳道挿入部の変形量が制御される。

さらに、本発明のように、外耳道挿入部を変形させてイヤホンを装着する手法は、方法としても適用可能である。また、以上のようなイヤホンは、単独のイヤホンとして実現される場合もあれば、他の機器と共有の部品を利用して実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。例えば、以上のようなイヤホンの一部あるいは全部を備えた音響機器を提供することが可能である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）イヤホンの構成：
（２）イヤホンの回路構成：
（３）他の実施形態：

（１）イヤホンの構成：
図１は、本発明の１実施形態にかかるイヤホン１００を示す図である。本実施形態におけるイヤホン１００は、外耳道挿入部１０とスピーカー２０と電源ボックス３０とを備えている。電源ボックス３０には、外耳道挿入部を変形させるためのアクチュエータを駆動する電源が含まれており、当該電源ボックス３０には音響機器４０との接続線Ｌ₁およびスピーカー２０との接続線Ｌ₂が接続される。

接続線Ｌ₁は、音響機器４０から出力される音声信号を伝送するための信号線であり、接続線Ｌ₂は、当該音声信号をスピーカー２０に伝送する信号線であるとともに、電源ボックス３０が備える電源からの電力を上述のアクチュエータに伝送する電力線である。

スピーカー２０は、接続線Ｌ₂によって伝送される上述の音声信号を音声に変換して出力する。従って、本実施形態におけるイヤホン１００の利用者は、外耳道挿入部１０を自らの外耳道に挿入した状態で音響機器４０から音声信号を出力することにより、音響機器４０に記録された音楽等を聴くことが可能である。

外耳道挿入部１０は、スピーカーの出力音を外耳道に導く導音管を備えるとともに、当該外耳道挿入部１０を外耳道に挿入可能であり、各利用者は電源ボックス３０に備えられたスイッチ３１を調整することによって当該外耳道挿入部１０を変形させて各利用者の外耳道に適合する大きさになるように外耳道挿入部１０の変形量を調整することが可能である。

図２は、当該外耳道挿入部１０の構造を示す図であり、図２Ａは、外耳道挿入部１０を導音管の軸方向から眺めた状態を示す図であり、図２Ｂは、図２ＡにおけるＡ−Ａ断面図である。なお、図２Ａは一部透視図であり、後述するアクチュエータを破線によって示している。また、図１に示す外耳道挿入部１０は、導音管の軸に対して垂直な方向から当該外耳道挿入部１０を眺めた状態である。

図１，図２Ａ，図２Ｂに示すように、外耳道挿入部１０は、半球形と円筒形とを連結したような外形であり、その中央に導音管１１を備えている。導音管１１は、略円筒形の形状であり、その一端は外耳道挿入部１０の外形を構成する半球形の部分に連結されている。また、導音管１１の他端側の内壁には凹部１１ａが形成されている。スピーカー２０の音声出力部は円柱形であるとともにその端部にフランジが形成されており、当該フランジが凹部１１ａに挿入されるようになっている。

従って、スピーカー２０のフランジを凹部１１ａに挿入することで、外耳道挿入部１０とスピーカー２０とを連結することができるとともに、スピーカー２０の出力音を導音管１１の一端に導くことが可能である。すなわち、外耳道挿入部１０を利用者の外耳道に挿入した状態においては、導音管１１を介してスピーカー２０の出力音を外耳道に導くことが可能である。なお、導音管１１と外耳道挿入部の外形を構成する半球形と円筒形の部分は柔軟性のあるシリコン樹脂製である。

外耳道挿入部１０の外形を構成する半球形の部分は導音管１１の一端に連結されているが、外耳道挿入部１０の外形を構成する部分の径は導音管１１の他端に向けて大きくなり、当該導音管１１の他端側においては導音管１１と外耳道挿入部１０とは連結されていない。従って、当該他端側で外耳道挿入部１０は開口しており、導音管１１と外耳道挿入部１０との間には空洞Ｃが形成される。すなわち、外耳道挿入部１０の外形は、導音管１１を軸とした傘のような形状をしている。

本実施形態においては、当該空洞部分に外耳道挿入部１０を変形させるためのアクチュエータ１２が形成される。本実施形態において、アクチュエータ１２は略板状の部材であり、導音管１１の一端側において当該導音管１１の外周に接触するように取り付けられる環部１２ｅと、当該環部１２ｅから外耳道挿入部１０における傘状の部分の内壁に沿って導音管１１の他端側に延びる複数の腕部（本実施形態においては４本の腕部１２ａ〜１２ｄ）とから構成されている。

また、アクチュエータ１２は、外耳道挿入部１０において半球形と円筒形の外形を形成する傘状の部分の裏側における当該外耳道挿入部１０の内壁に対して腕部１２ａ〜１２ｄの一面が接着されている。本実施形態において、アクチュエータ１２は、腕部１２ａ〜１２ｄの両面に電極対を備える人工筋肉であり、電源ボックス３０に備えられた電源からの電力が供給される配線が各電極に接続されている。従って、各電極に対して電源から電力を供給することによって腕部１２ａ〜１２ｄを湾曲させることが可能である。

図３は、アクチュエータ１２および電源ボックス３０に構成される回路を示す回路図であり、同図３においてはアクチュエータ１２の構造を模式的に示している。すなわち、アクチュエータ１２は、図３に示すように、１対の電極１２ｆ，１２ｈを備えており、その間にイオン交換樹脂等の樹脂部１２ｇが挟まれた構造をしている。このため、電極対に電力を供給すると、前記電極対の一方側が前記電極対の他方側よりも相対的に伸びる。

また、本実施形態におけるアクチュエータ１２は、略板状の部材であり、電極１２ｆ，１２ｈは、外耳道挿入部１０の傘状の部分における内壁に対して略平行な向きになるように構成され、腕部１２ａ〜１２ｄが延びる方向が電極１２ｆ，１２ｈの面に略平行である。従って、電極１２ｆ，１２ｈに対して電力を印加するとアクチュエータ１２を図４Ａ（図２ＡのＡ−Ａ断面）に示す実線あるいは破線の矢印方向に駆動することができ、この駆動によって外耳道挿入部１０の外形を少なくとも導音管１１の径方向（図４Ａにおいて、導音管１１の軸Ａｘに垂直な方向Ｒ）に変形させることができる。なお、本実施形態においては、電極１２ｆ，１２ｈに印加する電圧の向きを調整することにより、導音管１１の径方向に膨張するように外耳道挿入部１０を変形させる構成（図４Ｂ参照）としている。

（２）イヤホンの回路構成：
次に、本実施形態における回路構成を図３に基づいて説明する。イヤホン１０の電源ボックス３０においては、アクチュエータ１２に接続された図３に示す回路を備えており、図示しない電源スイッチによってアクチュエータ１２に対して電源から電力を供給可能な状態になる。すなわち、電源ボックス３０にはスイッチ（ＳＷ）３１とＡ／Ｄ変換器３２とＣＰＵ３３とメモリ３４と増幅器３５と電源３６と電圧制御部３７とが備えられている。ＣＰＵ３３は、メモリ３４に記録されたプログラムに従って処理を実行可能であり、本実施形態においては、当該処理によって利用者所望の変形状態を記憶し、当該変形状態を維持するようにフィードバック制御を行うように構成してある。

すなわち、本実施形態におけるアクチュエータ１２においては、電極１２ｆに電源３６が接続され、電極１２ｈに電圧制御部３７が接続されている。また、当該電極１２ｆ，１２ｈに印加される電圧を制御することによってアクチュエータ１２の変形量を制御するため、電圧制御部３７においては、可変抵抗によって当該電圧の大きさを調整可能な回路が構成してある。

当該電圧の制御のため、電圧制御部３７においては可変抵抗を備えるとともに当該可変抵抗と電極１２ｈとを接続する回路を備えている。また、電圧制御部３７においては、後述するＣＰＵ３３の制御に基づいて当該可変抵抗の抵抗値を制御することができる。電源３６は定電圧源であるため、当該ＣＰＵ３３が可変抵抗の抵抗値を制御すると、電極１２ｆ，１２ｈ間に印加される電圧値を制御することが可能である。

一方、アクチュエータ１２においては、ＣＰＵ３３によってフィードバック制御を行うため、当該アクチュエータ１２の変形に対応した信号を出力するセンサ１２ｉを備えている。当該センサ１２ｉはアクチュエータ１２の変形量に対応した変形量信号を出力可能なセンサであれば良く、例えば、圧電素子等によって構成することができる。本実施形態においては、センサ１２ｉが請求項における変形量信号出力部を構成する。むろん、センサ１２ｉは、アクチュエータ１２の変形に対応した信号を出力することができれば良く、各種の大きさのセンサを採用可能である。

本実施形態において、センサ１２ｉの出力信号は電極１２ｆの端子Ｐ₀とセンサ１２ｉの端子Ｐ₁との間の電圧であり、当該電圧に応じたフィードバック制御を行うために端子Ｐ₀と端子Ｐ₁とは増幅器３５の入力端子に接続されている。従って、増幅器３５はセンサ１２ｉの出力信号を増幅した信号を出力する。

増幅器３５の出力端子は、Ａ／Ｄ変換器３２に接続されており、上述のようにして増幅されたセンサ１２ｉの出力信号はデジタル信号に変換されてＣＰＵ３３に入力される。ＣＰＵ３３は当該デジタル信号に基づいてセンサ１２ｉの検出結果、すなわち、アクチュエータ１２における変形量を取得する。

一方、ＣＰＵ３３は、メモリ３４に記録されている変形量の設定値に基づいてアクチュエータ１２の変形量を制御することが可能である。すなわち、ＣＰＵ３３は、当該設定値とセンサ１２ｉの検出結果とを比較し、アクチュエータ１２の変形量が当該設定値となるように上述の可変抵抗の抵抗値を大きくし、あるいは小さくするための信号を出力する。この結果、当該信号に応じて電圧制御部３７における可変抵抗の抵抗値が調整され、アクチュエータ１２の変形量が変化する。そして、当該変化を繰り返すことによってアクチュエータ１２の変形量が設定値に収束する。

なお、本実施形他において当該設定値は、予め利用者の指示によって決定される。すなわち、ＣＰＵ３３は、ＳＷ３１の入力内容を示す信号を取得可能であり、本実施形態においては、ＳＷ３１の操作によって設定値を特定するように構成してある。当該設定値の特定は、ＳＷ３１の操作によって利用者所望の設定値を特定することが可能であれば良い。例えば、ＳＷ３１を押し続けることによってＣＰＵ３３が電圧制御部３７に信号を出力して逐次アクチュエータ１２の変形量を変化させる構成とし、ＳＷ３１の押し込みを解除する操作が行われたときのセンサ１２ｉの検出結果を取得する構成とする。そして、当該検出結果を示す情報を設定値としてメモリ３４に記録すればよい。

むろん、ＳＷ３１による設定値の登録法は上述の構成に限定されず、アクチュエータ１２の変形量を増大させるスイッチと縮小させるスイッチとのそれぞれを構成してもよく各種の構成を採用可能である。むろん、スイッチは音響機器４０に設けられていてもよいし、押し込み操作を検出するスイッチに限らず、接触等を検出するスイッチを利用しても良いし、複数のスイッチの組み合わせによってアクチュエータ１２の変形を操作するように構成してもよい。

以上の構成によれば、利用者が予めＳＷ３１を操作して当該設定値をメモリ３４に記録しておくことにより、その後、当該設定値が示す変形量となるようにアクチュエータ１２の変形量をフィードバック制御制御することが可能である。従って、利用者は、イヤホン１００を装着する際に、外耳道挿入部１０を当該利用者の外耳道の内径に合わせて所望の変形量となるように変形させることができ、常にイヤホン１００を快適に使用することができる。また、外耳道挿入部１０が当該利用者の外耳道から脱落しない程度の力を外耳道の内壁に作用させることが可能であり、外耳道挿入部１０を確実に保持することが可能になる。以上の実施形態においては、Ａ／Ｄ変換器３２とＣＰＵ３３とメモリ３４と増幅器３５と電圧制御部３７とが請求項におけるフィードバック制御部に相当し、ＳＷ３１が請求項における変形量受付部に相当するとともにＡ／Ｄ変換器３２とＣＰＵ３３とメモリ３４と増幅器３５と電圧制御部３７とが請求項における電力制御部に相当する。

（３）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、外耳道挿入部を変形させてイヤホンを装着可能である限りにおいて、他にも種々の構成を採用可能である。例えば、アクチュエータを駆動するための回路構成や外耳道挿入部１０の形状，外耳道挿入部１０の変形態様等は上述の実施形態における構成に限定されない。

図５はアクチュエータ１２の変形を検出するためのセンサを抵抗素子によって構成した回路の例を示す図である。すなわち、アクチュエータ１２は、図３に示す実施形態と同様に１対の電極１２ｆ，１２ｈを備えており、その間にイオン交換樹脂等の樹脂部１２ｇが挟まれた構造をしているが、アクチュエータ１２の変形量を直接的に検出するセンサは備えていない。

図５に示す例においては、電極１２ｈの端子Ｐ₂に対して抵抗素子１２１ｉが接続されており、電極１２ｈから延びる配線は当該抵抗素子１２１ｉを介して電圧制御部３７に接続されている。また、抵抗素子１２１ｉの両端は増幅器３５の入力端子に接続されている。他の回路構成は図３に示す回路構成と同様である。

図５に示す回路において、抵抗素子１２１ｉに印加される電圧はアクチュエータ１２の電極１２ｆ，１２ｈの間に印加される電圧に依存して変動する。また、当該電極１２ｆ，１２ｈの間に印加される電圧は、アクチュエータ１２の変形量に対応している。従って、抵抗素子１２１ｉに印加される電圧はアクチュエータ１２の変形量に対応した値となる。このため、抵抗素子１２１ｉはアクチュエータ１２の変形量を検出するセンサとして機能し、増幅器３５によって抵抗素子１２１ｉに印加される電圧を増幅して出力し、当該電圧をＡ／Ｄ変換器３２でデジタル信号に変換することによってＣＰＵ３３はアクチュエータ１２の変形量を特定することができる。

そこで、ＣＰＵ３３は、ＳＷ３１によって予め指示され、メモリ３４に記録されている設定値を参照し、抵抗素子１２１ｉによるアクチュエータ１２の変形量の検出結果が当該設定値に対応した変形量となるように電圧制御部３７における可変抵抗の抵抗値を制御する。この結果、利用者は、外耳道挿入部１０を当該利用者の外耳道の内径に合わせて変形させて、常にイヤホン１００を快適に使用することが可能になる。また、外耳道挿入部１０が当該利用者の外耳道から脱落しない程度の力を外耳道の内壁に作用させて、外耳道挿入部１０を確実に保持することが可能になる。

図６は、フィードバック制御によってアクチュエータ１２に印加する電圧の極性を制御する回路の例を示す図である。同図６に示す回路において、ＤＰＤＴスイッチ３７１は端子Ｐ₃と導通させる接点Ｊ₀，Ｊ₁を２者択一で選択可能な２個のスイッチによって構成されており、各スイッチは連動している。また、各スイッチにおける接点Ｊ₀，Ｊ₁はＣＰＵ３３からの制御信号によって選択され、ＣＰＵ３３の制御により各スイッチの端子Ｐ₃に対して接点Ｊ₀が導通している状態と各スイッチの端子Ｐ₃に対して接点Ｊ₁が導通している状態とのいずれが選択される。

また、ＤＰＤＴスイッチ３７１を構成する２個のスイッチの一方の端子Ｐ₃に電極１２ｆが接続され、他方の端子Ｐ₃に電極１２ｈが接続される。さらに、２個のスイッチにおいて一方のスイッチの接点Ｊ₀には他方のスイッチの接点Ｊ₁が接続され、各接点Ｊ₀，Ｊ₁を接続する配線の間には電源３６が接続されている。従って、ＣＰＵ３３の制御によって電極１２ｆ，１２ｈに印加する電圧の極性を変動させることができる。

アクチュエータ１２は、上述のように電極１２ｆ，１２ｈによって樹脂部１２ｇを挟む構成となっているため、電極１２ｆ，１２ｈに対して印加する電圧の極性を変えるとアクチュエータ１２における変形の向きが変わる。すなわち、ある極性の電圧を電極１２ｆ，１２ｈに対して印加すると、電極対の一方側が電極対の他方側よりも相対的に伸びるが、極性を逆にすると当該電極対の一方側が当該電極対の他方側よりも相対的に縮む。

このため、ＣＰＵ３３によってＤＰＤＴスイッチ３７１にて端子Ｐ₃に導通させる接点Ｊ₀，Ｊ₁を切り替えるとアクチュエータ１２における変形の向きが逆向きになり、接点Ｊ₀，Ｊ₁の切り替えを繰り返すことによってアクチュエータ１２の変形量を調整することができる。そこで、図６に示す回路においてはＣＰＵ３３がメモリ３４を参照し、センサ１２ｉの検出結果が当該メモリ３４に記録された設定値となるようにＤＰＤＴスイッチ３７１に制御信号を出力して接点Ｊ₀，Ｊ₁の切り替えを行う。

なお、図６に示す例において電源ボックス３０はＳＷ３１を備えない構成であり、メモリ３４には予め所定量の変形量を示す設定値が記録されている。ここで、所定量の変形量は、イヤホン１００を快適に使用し、また、イヤホン１００を確実に外耳道に保持するように設定される。従って、外耳道挿入部１０は利用者の外耳道の内径に合わせて変形し、常にイヤホン１００を快適に使用することが可能になる。また、外耳道挿入部１０は利用者の外耳道から脱落しない程度の力を外耳道の内壁に作用させ、外耳道挿入部１０を確実に保持することができる。

なお、図６に示す例においてはＳＷ３１による設定値の指示を行わない構成としたが、図６に示す例においてＳＷ３１を設けることで利用者所望の設定値を設定するように構成してもよい。むろん、図３，図５に示す例においてＳＷ３１を設けずに予め設定値をメモリ３４に記録しておく構成としても良い。

さらに、上述の各実施形態においては、アクチュエータ１２における変形量を検出するセンサの出力信号に基づいてフィードバック制御を行う構成としていたが、フィードバック制御を省略し、電源の投入とともにアクチュエータ１２が一方向に所定量だけ外耳道挿入部１０を変形させる構成としても良い。例えば、外耳道挿入部１０を外耳道に挿入した状態で電源からアクチュエータ１２に対する電力の供給を開始し、当該電力の供給によってアクチュエータ１２が外耳道挿入部１０を導音管１１の径方向に対して膨張させる構成とする。この構成によれば、外耳道挿入部１０が外耳道に密着し、外耳道挿入部１０が外耳道に挿入された状態で確実に保持することが可能である。なお、この構成における回路は、例えば、図３に示す回路においてフィードバック制御のための回路（センサ１２ｉ，増幅器３５，Ａ／Ｄ変換器３２を省略する構成等を採用可能である。

さらに、アクチュエータ１２は、電源３６から電力の供給を受けて外耳道挿入部１０を導音管１１の径方向に変形させることができれば良い。従って、当該変形は導音管１１の径方向に外耳道挿入部１０が膨張する構成の他、外耳道の径方向に収縮し、曲がり、撓み、捻れ、折れるなどの変形を行う構成としても良いしこれらを組み合わせた変形であっても良い。

図７は、図２，図４と同様の形状によって構成された外耳道挿入部１０において、上述の実施形態と逆向きの変形方向に外耳道挿入部１０を変形させる構成、すなわち、外耳道挿入部１０を導音管１１の径方向に収縮させる構成を示す図である。すなわち、図７Ａは、図４Ａと同様の図であり、図７Ｂは外耳道挿入部１０を収縮させた状態を示す図である。回路は上述の各種回路とほぼ同様に構成可能であるが、図７Ａにおける実線の曲線矢印方向にアクチュエータ１２を変形させるための電圧ではなく、破線の曲線矢印方向にアクチュエータ１２を変形させるための極性で電極１２ｆ，１２ｈに対して電圧を印加すればよい。

この構成によれば、外耳道よりも若干大きな形にて構成された外耳道挿入部１０を外耳道に適合するように収縮させて装着することが可能になる。なお、本実施形態においては、電極対によって樹脂部を挟むことによって構成される人工筋肉をアクチュエータ１２とし、電圧の極性によって逆向きの変形がなされるように構成しているため、以上のような変形方向の調整を極めて容易に行うことが可能である。

さらに、外耳道挿入部１０の形状は上述のような形状に限定されず、種々の形状を採用可能である。図８は、導音管１１に対して半球状の傘部が複数個連結されることによって構成された外耳道挿入部１０１の断面図である。すなわち、図８Ａに示すように導音管１１を軸にして傘のような形状に形成された部位が複数個連結され、傘部の外面が外耳道挿入部１０１の外形を形成している。また、図２，図４と同様に傘部の内側にアクチュエータ１２２が接着されている。この構成においては、複数の傘部によって外耳道挿入部１０１を外耳道に対して密着させる構成となっているが、アクチュエータ１２２によって傘部を膨張あるいは収縮させることによってより確実に外耳道挿入部１０１を外耳道に密着させることができる。なお、図８Ｂは、外耳道挿入部１０１を膨張させた状態を示している。

図９は、導音管１１の外周に導音管１１の軸に対して垂直な方向に延びるフランジ１０２ａを形成し、かつ、複数のフランジ１０２ａを導音管１１の軸方向に沿って並べることによって構成された外耳道挿入部１０２の断面図である。なお、図９に例示する構成において、すべてのフランジ１０２ａの長さが共通ではなく、導音管１１の一端から導音管１１の他端に向けてフランジ１０２ａが長くなり、当該導音管１１の他端側における複数個のフランジ１０２ａの長さが等しくなるように構成されている。

また、図９に示す例において、アクチュエータ１２３は、導音管１１の内壁に接着されており、アクチュエータ１２３が変形することによって導音管１１の径を拡大あるいは縮小させるように外耳道挿入部１０２を変形させる。すなわち、図９Ａに示すように複数のフランジ１０２ａが形成された外耳道挿入部１０２は、外耳道から脱落しにくい構成となっているが、アクチュエータ１２３によって外耳道挿入部１０２を導音管１１の径方向に変形させることで、より確実に外耳道挿入部１０２の脱落を防止することが可能になる。なお、図９Ｂは、外耳道挿入部１０２を径方向に膨張させた状態を示している。

図１０は、導音管自体を変形させることによって外耳道挿入部を変形させる構成における外耳道挿入部を示す図である。図１０において、図１０Ａは導音管１１１の軸方向に対して平行な方向から外耳道挿入部１０３を眺めた状態、図１０Ｂは図１０ＡのＡ−Ａ断面図、図１０Ｃは外耳道挿入部１０３を変形させた状態を示す断面図である。

図１０Ａに示すように、外耳道挿入部１０３は円筒形であり、中空の軸部によってスピーカー２０の出力音を伝達することが可能である。従って、図１０に示す例において外耳道挿入部１０３は導音管１１１をも構成している。また、外耳道挿入部１０３には、導音管１１の軸方向に沿って外耳道挿入部１０３を略４分割する方向に切り込み１０３ａが形成されている。当該切り込み１０３ａは、外耳道挿入部１０３を完全に分離しないが略４分割された各領域のそれぞれを別個に変形させることが可能になっている。

むろん、図１０Ａ〜図１０Ｃと類似の構成において、導音管と外耳道挿入部とが別個に構成されていてもよい。例えば、図１０Ｄに示すように、円筒状の導音管１２４ａの周囲に図１０Ａ〜図１０Ｃと同様の外耳道挿入部１０３が装着されるように構成してもよい。また、外耳道挿入部１０３は柔軟性のある素材であるため、図１０Ａに示すような切り込み１０３ａを省略することも可能である。

さらに、本実施形態においては、図１０Ｂに示すように、略４分割された外耳道挿入部１０３の各領域において、導音管１１１の内壁にはアクチュエータ１２４が埋め込まれている。また、アクチュエータ１２４を構成する電極対の面は導音管１１１の内壁面に平行になるように構成されている。従って、当該アクチュエータ１２４を駆動すると、略４分割された外耳道挿入部１０３の各領域を導音管１１１の径方向に対して変形させることができる。なお、図１０Ｃは、外耳道挿入部１０３を径方向に膨張させた状態を示している。

図１１は、アクチュエータの電極面が導音管の径方向に対して略平行に向くように構成した外耳道挿入部を示す断面図である。本例における外耳道挿入部１０４は、図１１Ａに示すように、円筒状の導音管１１を備え、さらに、当該導音管１１より径が大きい円筒状の部材を当該導音管１１の周りに備えている。すなわち、軸が共通の２重の円筒部材を備える。また、導音管１１の端部において、２重の円筒部材の間の径部分を構成する円盤状のアクチュエータ１２５が各円筒状部材に接着されている。

図１１に示す例において、アクチュエータ１２５の電極面は、導音管１１の径方向に平行である。従って、アクチュエータ１２５が駆動されると、アクチュエータ１２５においては径方向に平行な一方の面が他方の面よりも相対的に伸びることとなり、アクチュエータ１２５が湾曲する。この湾曲は、外耳道挿入部１０４の外周を膨張させ、あるいは収縮させるように変形させる。例えば、図１１Ｂに示す例のように外耳道挿入部１０４の外周を膨張させる。以上の構成によれば、アクチュエータ１２５を駆動して外耳道挿入部１０４を変形させることができるので、利用者は、イヤホンを快適に使用することが可能になる。また、外耳道挿入部１０４を外耳道に装着した状態で確実に保持することが可能になる。

図１２は、アクチュエータの電極面が導音管の周方向に対して平行に向くように構成した外耳道挿入部を示す一部透視斜視図である。同図に示す外耳道挿入部１０５においては、円筒状の導音管１１２の端部に略半球状の部位が連結され、導音管１１２を軸にした傘状の外形を形成している。図１２に示す例においては、破線によってアクチュエータ１２６の向きを模式的に示しており、アクチュエータ１２６の電極面は導音管１１２の周方向に平行かつ径方向に垂直に向くように配向させてある。

従って、アクチュエータ１２６を駆動すると、外耳道挿入部１０５の傘部を広げ（図１２Ｂは傘部を広げた状態を示す）、または、閉じるように外耳道挿入部１０５を変形させることができる。このため、この構成においても利用者は外耳道に合わせて外耳道挿入部１０５を変形させることができ、イヤホンを快適に使用することが可能になる。また、外耳道挿入部１０５を外耳道に装着した状態で確実に保持することが可能になる。

さらに、外耳道挿入部とアクチュエータとを一体的に構成し、アクチュエータを覆うシリコン樹脂を省略するように構成してもよい。図１３は、円筒形のアクチュエータ１２７によって構成した外耳道挿入部１０６を示す断面図である。図１３Ａ，図１３Ｂにおいては、外耳道挿入部１０６を円筒の軸を通る平面で切断した状態を示す断面図である。この例において、アクチュエータ１２７は、円筒形を形成するとともにその内壁と外壁とが電極対によって構成される。

また、アクチュエータ１２７の内壁は管状であり、スピーカー２０の出力音を導く導音管を構成する。従って、アクチュエータ１２７の電極面は導音管の軸に対して平行であるとともに当該導音管の内壁を形成する。このため、アクチュエータ１２７の電極対に対して電力を供給してアクチュエータ１２７を駆動すると、アクチュエータ１２７は導音管の径方向に対して膨張（図１３Ｂは膨張した状態を示す）あるいは収縮する。

この結果、この構成においても利用者は外耳道に合わせて外耳道挿入部１０６を変形させることができ、イヤホンを快適に使用することが可能になる。また、外耳道挿入部１０６を外耳道に装着した状態で確実に保持することが可能になる。なお、図１３に示す実施形態においては、アクチュエータ１２７が直接的に接触するため、電極部を樹脂によって構成可能なアクチュエータ１２７（例えば、イオン液体ゲルとカーボンナノチューブとを混合することによって形成された電極によってイオン液体ゲルを挟む構成）を使用することが好ましい。
むろん、図１３Ａ，図１３Ｂと類似の構成において、導音管と外耳道挿入部とが別個に構成されていてもよい。例えば、図１３Ｃに示すように、円筒状の導音管１２７ａの周囲に図１３Ａ，図１３Ｂと同様の外耳道挿入部１０６が装着されるように構成してもよい。また、図１３Ａ〜図１３Ｃのような構成において、外耳道挿入部１０６が外耳道に対して直接接することを防止するため、外耳道挿入部１０６を薄い絶縁膜等でコーティングしても良い。

さらに、上述のイヤホンは音響機器４０に利用される構成であったが、むろん、マイクによって取得した音声を増幅して出力するスピーカーに対して本発明を適用することも可能である。すなわち、本発明にかかるイヤホンは補聴器として利用することも可能である。

さらに、上述のイヤホンは、当該イヤホンの装着時にアクチュエータに対して電源を供給することによって外耳道挿入部を変形させて当該外耳道挿入部を外耳道に適合させる構成であったが、むろん、イヤホンを取り外すときに変形を行わせる構成であっても良い。すなわち、電極対に電力を供給することによって駆動するアクチュエータにおいては、電極対に印加する電圧の極性によってアクチュエータ変形方向を逆向きにすることができる。

そこで、イヤホンを取り外すときに外耳道挿入部が外耳道から離れる力を作用させるように、イヤホンの装着時と逆向きの極性の電圧をアクチュエータに印加する。この構成によれば、容易に外耳道挿入部を外耳道から取り外すことが可能になる。さらに、上述の実施形態において、電源は電源ボックス３０に搭載されていたが、むろん、音響機器４０が備える電源をアクチュエータの駆動電源として使用しても良い。この場合、電源から供給する電力の制御回路は電源ボックス３０に構成してもよいし、音響機器４０内に構成してもよい。また、外耳道挿入部やスピーカー２０内に電源や制御回路が構成されていてもよい。

イヤホンを示す図である。 （２Ａ）は外耳道挿入部の構造を示す一部透視図、（２Ｂ）は（２Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 アクチュエータを駆動するための回路図である。 （４Ａ）は（２Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（４Ｂ）は外耳道挿入部を膨張させた状態を示す断面図である。 アクチュエータを駆動するための回路図である。 アクチュエータを駆動するための回路図である。 （７Ａ）および（７Ｂ）は外耳道挿入部の断面図である。 （８Ａ）および（８Ｂ）は外耳道挿入部の断面図である。 （９Ａ）および（９Ｂ）は外耳道挿入部の断面図である。 （１０Ａ）は外耳道挿入部の構造を示す一部透視図、（１０Ｂ）〜（１０Ｄ）は外耳道挿入部の断面図である。 （１１Ａ）および（１１Ｂ）は外耳道挿入部の断面図である。 （１２Ａ）および（１２Ｂ）は外耳道挿入部の一部透視斜視図である。 （１３Ａ）〜（１３Ｃ）は外耳道挿入部の断面図である。

符号の説明

１０…外耳道挿入部、１１…導音管、１２…アクチュエータ、１２…アクチュエータ、１２ｉ…センサ、２０…スピーカー、３０…電源ボックス、３１…スイッチ、３２…変換器、３３…ＣＰＵ、３４…メモリ、３５…増幅器、３６…電源、３７…電圧制御部、４０…音響機器

Claims (4)

1. スピーカーと、
   前記スピーカーの出力音を外耳道に導く導音管を備えた外耳道挿入部と、
   電源から供給される電力によって駆動して前記外耳道挿入部を前記導音管の径方向に変形させるアクチュエータと、
   を備えるイヤホン。
2. 前記アクチュエータは、前記電力が供給される電極対を備えるとともに前記電力によって前記電極対の一方側が前記電極対の他方側よりも相対的に伸びる人工筋肉である、
   請求項１に記載のイヤホン。
3. 前記外耳道挿入部における前記変形の変形量に対応した変形量信号を出力する変形量信号出力部を備え、
   前記変形量信号に基づいて、前記変形量を所定量にするための電力を前記電源から生成して前記アクチュエータに供給するフィードバック制御部と、
   を備える請求項１または請求項２のいずれかに記載のイヤホン。
4. 前記外耳道挿入部における前記変形の変形量の指示を受け付ける変形量受付部を備え、
   前記指示に応じた変形量で前記外耳道挿入部を変形させるための電力を前記電源から生成して前記アクチュエータに供給する電力制御部と、
   を備える請求項１〜請求項３のいずれかに記載のイヤホン。

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