JP5239150B2 - 骨伝導スピーカー - Google Patents

Description

本発明は骨伝導スピーカーに係わり、より詳しくは、骨伝導の効率を維持しつつ、小型化、軽量化を図ることができ、製造コストも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。

骨伝導スピーカーはかなりの多様な種類が開発されているが、従来のものは、ケース基台、ヨーク、マグネット、ボイスコイル及び振動部材で成り立っている。また、殆どの振動部材は多数のプレートが相互積み重ねた形態をしており、また、マグネットはボイスコイル側部に並んで配置される。したがって、従来の骨伝導スピーカーは、普通のヘッドホンやイヤホンに比べて幅広で大きく重いといった問題があった。また、そのような構造に伴い、製造工程も複雑でコストが高く、単価が高くなる問題があった。

特に、近年においては、骨伝導スピーカーも携帯電話やＭＰ３プレーヤーに装着して使用できるように小型化および軽量化が要求されているが、現在、骨伝導の効率を低下させずに小型化および軽量化を実現したものは何ら提供されていないのが実情である。

特開２００３−３４０３７０号公報

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、骨伝導の効率を維持しつつ、小型化及び軽量化を図ることができ、製造工程も簡略化でき、製造コストを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、略円形の底面を有する凹部が形成されたケース基台と、前記凹部内に収納されるボイスコイルと、前記ケース基台における前記凹部の内壁を構成する固定部に取り付けられ、前記凹部に収納されたボイスコイルの上側に渡設される振動板と、該振動板の上面側の略中央位置に取り付けられたマグネットと、前記ケース基台の上部に取り付けられる蓋体と、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、前記凹部底面の略中央部より上方に突起するポールビスを当該ケース基台と一体に設け、該ポールビスの周囲に前記ボイスコイルを配置したものが好ましく、具体的には、前記ポールビスを、金属材料を用いて前記ケース基台とともに一体成形すればよい。

また、前記凹部の内壁面を、収納されるボイスコイルの外周面に略平行な曲面に形成したものが好ましい。

また、前記振動板におけるマグネット取付位置の周囲に沿って、上下貫通した少なくとも１つの長穴を設けたものが好ましい。

さらに、前記マグネットが直方体であり、前記蓋体の内面側に該マグネットの上面から側面の少なくとも一部までを覆う金属製カバーを設ける。この金属製カバーは、好ましくは磁性体材料より構成される。そして、前記蓋体内面の対応する位置に、前記金属製カバーに覆われたマグネットを受け入れる凹陥部が設けられる。

また、前記凹部を挟み互いに対向する位置に一対の前記固定部を設け、前記振動板の両端部を各固定部の上面にそれぞれ固定した構造が好ましい。

以上にしてなる本願発明の骨伝導スピーカーによれば、ボイスコイルの上側に渡設される振動板の上面略中央位置にマグネットを取り付けた構造であり、複雑な取付構造を必要とすることなく、各構成要素の軽量、小型化によって、全体の軽量、小型が容易となり、製造工程も簡単で、製造コストを低減できる。とくに、マグネットがボイスコイルの側方に位置しないので、携帯電話やＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤーなどのような小型電子機器にも容易に連結して使用することが出来る程度に、十分な小型化が可能となる。

また、ケース基台にポールビスが形成され、ここにボイスコイルが配置され、その上部に振動板及びマグネットが位置される構造であるので、ボイスコイルの側方にマグネットを配置しなくても、骨伝導の効率は低下せず、十分な効率を維持できる。

また、凹部底面の略中央部より上方に突起するポールビスを当該ケース基台と一体に設け、該ポールビスの周囲に前記ボイスコイルを配置したので、小型化に対応しつつ優れた骨伝導効率を維持でき、とくに、ポールビスを、金属材料を用いて前記ケース基台とともに一体成形すれば、製造効率が向上し、更なるコスト低減が可能となる。

また、前記凹部の内壁面を、収納されるボイスコイルの外周面に略平行な曲面に形成したので、ボイスコイルの振動を阻害することなく、優れた振動効率を維持できる。

また、前記振動板におけるマグネット取付位置の周囲に沿って、上下貫通した少なくとも１つの長穴を設けたので、振動板の振幅を大きくして骨伝導効率を高めることができる。

また、前記マグネットが直方体であり、前記蓋体の内面側に該マグネットの上面から側面の少なくとも一部までを覆う金属製カバー、とくに磁性体材料より構成される金属製カバーを設けたので、マグネットの磁気線をボイスコイル側へ集中させて振動効率を高めることができるとともに、外部への磁力線の露出を防止し、骨伝導スピーカーから発生される磁気力の影響を人体に及ぼさないように遮断できる。

また、前記蓋体内面の対応する位置に、前記金属製カバーに覆われたマグネットを受け入れる凹陥部を設けたので、当該蓋体を介して骨伝導を人体に効率よく伝達できる。

また、前記凹部を挟み互いに対向する位置に一対の前記固定部を設け、前記振動板の両端部を各固定部の上面にそれぞれ固定したので、簡単な構造により凹部内のボイスコイルの振動を確実に振動板に伝えることができる構造が実現する。

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１は骨伝導スピーカー、２はケース基台、３はボイスコイル、４は振動板、５はマグネット、６は金属製カバー、７は蓋体をそれぞれ示している。

骨伝導スピーカー１は、図２〜４に示すように、略円形の底面２０を有する凹部２５が形成されたケース基台２と、凹部２５内に収納されるボイスコイル３と、ケース基台２における前記凹部２５の内壁２３を構成する固定部２２に取り付けられ、凹部２５に収納されたボイスコイル３の上側に渡設される振動板４と、該振動板４の上面側の略中央位置４０に取り付けられたマグネット５と、ケース基台２の上部に取り付けられる蓋体７とより構成されている。

ケース基台２の凹部底面２０の略中央部には、上方に突起するポールビス２１が配置されている。このポールビス２１は、ケース基台２と一体に設けられ、該ポールビス２１の周囲にボイスコイル３が配置される。また、ケース基台２の前記凹部２５を挟んで互いに対向する位置には、一対の固定部２２，２２が設けられており、固定部２２により形成される凹部２５の内壁２３は、ボイスコイル３を安定的に固定及び支持出来るように、ボイスコイル３の外周面に略平行で、該ボイスコイル３よりも少し大きい半径の曲面に形成されている。

振動板４の両端部４４，４４は、各固定部２２の上面にそれぞれ固定されることにより、当該振動板４が前記ポールビス２１を収納した凹部２５の上側に架設される。固定部２２の上面の高さは、ポールビス２１の上面高さより少し高く形成されている。したがって、振動板４が固定部２２，２２間に架設された状態で、振動板４とポールビス２１との間に一定の隙間が形成される。このように、ケース基台２はボイスコイル３などを固定及び支持する役割以外にもヨークの役割をすることによって、いくつかの構成部品を一つに簡略化される効果がある。

このようにポールビス２１にヨークの役割を兼用させるとともに、製造工程及び製造費用を最小化するために、ポールビス２１は、金属材料を用いてケース基台２とともに一体成形されることが望ましい。具体的には、ムクの金属材料を切削加工したり、鋳造加工することにより成形できる。

ボイスコイル３は、ケース基台２のポールビス２１に結合される。ここで、ボイスコイル３の厚さ（高さ）は、ポールビス２１の高さとほぼ同じ寸法に設定されている。したがって、ボイスコイル３及びポールビス２１の上面と振動板４との間に一定の隙間が形成されている。

また、ボイスコイル３のコイル線の両端部は、底面２０よりケース基台２の下面にまで延長され、図１に示すように、絶縁体２６が介在されて設置された端子２７に電気的に接続されている。この端子２７を通じてボイスコイル３にサウンド信号が入力される。

振動板４は、略平板状の部材より構成され、凹部底面２０の形状と類似している略円形の振動領域４ａ及び固定部２２の上面形状と類似する形状の固定領域４ｂを有しており、ボイスコイル３の上側に渡設され、該ボイスコイル３の離脱を防止する同時に所定の周波数で振動する。本例では、振動板４の固定領域４ｂに穿設された通孔４２、４２を貫通した取付ネジ４３，４３を、固定部２２，２２の上面に形成された螺孔２４，２４にそれぞれ固定することにより、該固定部２２，２２の上面間に架設されている。

振動板４における振動領域４ａの周縁部、すなわちマグネット５が取り付けられる中央位置４０の周囲には、上下貫通した長穴４１が周方向に沿って複数形成されている。このように振動領域４ａに少なくとも一つの長穴４１が形成されることにより、振動板４の振動効率又は骨伝導効率が向上する。本例では、長穴４１が縦横対称の位置に計４本形成されているが、４本未満又は５本以上でも可能であり、その配列も三角形の各辺の位置、四角の各辺の位置、五角形の各辺の位置、六角形の各辺の位置、円形に沿った位置など、多様な形態が可能である。

マグネット５は、直方体であり、振動板４上面の振動領域４ａの略中央位置４０に固定され、ボイスコイル３と相互作用（引力又は斥力）する。このマグネット５は、長穴４１，・・・で囲まれた内側の振動領域４ａに固定されているが、この位置が振動の効率又は骨伝導の効率面で好適である。また、このマグネット５は前記の振動の効率又は骨伝導の効率を高めるために、ボイスコイル３の中心又はポールビス２１の中心と対応される領域に形成されるのが望ましい。従って、従来はマグネットを多数が具備する必要があったが、本発明では一つだけで足りる。勿論、マグネット５の個数は何ら限定されず、２つ以上を用いることも可能である。また、形状についても、直方体以外に、三角柱、円柱、五角柱、その他の種々なる形状が採用できる。

一方、マグネット５の磁力線がボイスコイル３に向かうことが出来るように、マグネット５の上面から側面の少なくとも一部までを覆う金属製カバー６が設けられている。金属製カバー６は、特に、前記マグネット５の磁力線がボイスコイル３側に集中できるように前記カバー６は磁力線が貫通出来ない金属材質、たとえば磁性体材料より構成されており、前記マグネット５に被さる被覆部６２と両側方に伸びる固定片６３、６３とより構成されている。蓋体７の内面のマグネット５に対応する位置には、金属製カバー６の被覆部６２をマグネット５とともに受け入れる凹陥部７０が設けられており、前記固定片６３に穿設された通孔６０を貫通した取付ネジ６１を、蓋体７の内面側に形成した螺孔７１に取り付けることにより当該内面側に固定される。

以上の構造を備えた本実施形態に係る骨伝導スピーカー１は、次のように作動する。

先ず、所定の音声信号に該当される電流信号がボイスコイル３へ伝達されると、ボイスコイル３が、マグネット５、ポールビス２１、凹部内壁２３との磁力又は引力によって、所定の周波数で振動する。

ボイスコイル３の上部に位置する振動板４は、ボイスコイル３から固定部２２を介して伝わる振動によって共に振動される。この際、振動板４には多数の長穴４１，・・・が形成されているため、ボイスコイル３に比べてより大きな増幅で振動することとなる。

この振動板４の振動現象は、その上に装着されたマグネット５及び金属製カバー６に伝達され、蓋体７を介して人体の頭皮に伝達される。それにより、前記人体の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れば確実に音を聞くことが出来る。

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。

上記のように構成された本発明の実施例の骨伝導スピーカー１から発生される磁気力の露出と、他の構造の比較例１〜３の骨伝導スピーカからの磁気力の露出を測定した結果について、図５、６にそれぞれ示す。

図５（ａ）は、図１〜４に示した実施例の骨伝導スピーカーの磁気力の露出測定の結果、図５（ｂ）は、比較例１として、本出願人が先に出願した特願２００５−３３４５２４号の骨伝導スピーカ、すなわちヨークに延長部を形成するとともにヨークに音声コイルと中央磁極を形成し、その上部に鉄片を付着させた振動板が固定され、その上部にマグネットを付着させた骨伝導スピーカの磁気力の露出測定の結果を示している。

図６（ａ）は、比較例２として、上記比較例１の構造に加えて、更にマグネット上部に鉄板を載置した構造の骨伝導スピーカの磁気力の露出測定の結果、図６（ｂ）は、比較例３として、特開２００６−３３７８７号公報に記載の骨伝導スピーカ、すなわちヨークの中央磁極にボイスコイルを装着し、ヨークの両側の短尺辺側端部上に前記マグネットを配置し、前記マグネット配置軸上の前記各マグネットの外側に振動板固定部を配置した骨伝導スピーカの磁気力の露出測定の結果を示している。

図５、６の測定結果は、図中左側の半円中にドットが少ないほど磁気力が外部へ露出される量が少ないことを示している。また、図中右側の半円に磁力線の様子を示している。図５、６から分かるように、実施例では外部へ露出される磁気力が比較例１〜３に比べて著しく少なく、磁力線もほぼ収束している。よって、人体に及ぼす影響も減少されることが分かる。比較例１ではマグネット上方向への磁気力の漏れが多い。また、比較例２では鉄板を載せた分だけ漏れ量が減り、下方のヨーク側へ向かうように補完されているが、漏れ量があり理想的な磁気回路とはいえない。比較例３でも外方への漏れがあった。

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。 同じく骨伝導スピーカーを示す断面図。 同じく骨伝導スピーカーを示す分解断面図。 同じく骨伝導スピーカーを示す分解斜視図。 実施例１、比較例１の磁気力の露出を測定した結果を示す図。 比較例２、３の磁気力の露出を測定した結果を示す図。

符号の説明

１ 骨伝導スピーカー
２ ケース基台
３ ボイスコイル
４ 振動板
４ａ 振動領域
４ｂ 固定領域
５ マグネット
６ 金属製カバー
７ 蓋体
２０ 底面
２１ ポールビス
２２ 固定部
２３ 内壁
２４ 螺孔
２５ 凹部
２６ 絶縁体
２７ 端子
４０ 中央位置
４１ 長穴
４２ 通孔
４３ 取付ネジ
４４ 端部
６０ 通孔
６１ 取付ネジ
６２ 被覆部
６３ 固定片
７０ 凹陥部
７１ 螺孔

Claims (5)

1. 略円形の底面を有する凹部が形成されたケース基台と、
   前記凹部の内に収納されるボイスコイルと、
   前記ケース基台における前記凹部の内壁を構成する固定部に取り付けられ、前記凹部に収納されたボイスコイルの上側に渡設される振動板と、
   該振動板の上面側の略中央位置に取り付けられたマグネットと、
   前記ケース基台の上部に前記振動板及び前記マグネットを介して取り付けられる蓋体とを備え、
   金属材料を用いて前記凹部の底面の略中央部より上方に突起するポールビスを当該ケース基台とともに一体成形して設け、該ポールビスの周囲に前記ボイスコイルを配置し、
   前記蓋体の内面側に前記マグネットの上面から側面の少なくとも一部までを覆う磁性体からなる金属製カバーを設けてなることを特徴とする骨伝導スピーカー。
2. 前記蓋体の内面の対応する位置に、前記金属製カバーに覆われたマグネットを受け入れる凹陥部を設けてなる請求項１記載の骨伝導スピーカー。
3. 前記凹部の内壁面を、収納されるボイスコイルの外周面に略平行な曲面に形成してなる請求項１又は２記載の骨伝導スピーカー。
4. 前記振動板におけるマグネット取付位置の周囲に沿って、上下貫通した少なくとも１つの長穴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。
5. 前記凹部を挟み互いに対向する位置に一対の前記固定部を設け、前記振動板の両端部を各固定部の上面にそれぞれ固定してなる請求項１〜４の何れか１項に記載の骨伝導スピーカー。