JP5774635B2

JP5774635B2 - 音響機器及びその使用方法

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Description

本発明は、補聴器等の音響機器及びその使用方法に関する。

従来、振動体を耳の耳珠等の耳介に接触させることで音を聞かせる、骨伝導の技術を用いた音響機器がある（例えば特許文献１）。骨伝導の技術を用いた音響機器は、聴覚神経に直接振動を伝えるので鼓膜への負担が少ない点で、骨伝導の技術を用いないイヤホンやヘッドホン等の音響機器と比較して優れている。

特開２００５−３４８１９３号公報

しかしながら骨伝導の技術を用いた従来の音響機器は、音がこもってしまい高音が出力しづらいという問題がある。これはこのような従来の音響機器によって出力される音に含まれる倍音が少ないことに起因する。倍音とは、出力する音（基音という。）の周波数に対して、２以上の整数倍の周波数の音である。一般に音響機器が発する音に含まれる倍音が少ない場合、当該音は丸く輪郭のぼやけたような暗くこもった音になる。一方で音響機器が発する音に含まれる倍音が多い場合、当該音は鋭く輪郭のはっきりした明るく良く通る音になる。さらに高い周波数の倍音の音圧が高い場合、硬くはっきりした音になり、一方で低い倍音の音圧が高い場合、やわらかく強い音になる。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、骨伝導等の振動伝達により音をユーザに伝える音響機器において、倍音を発生させ明るく良く通る音が知覚される音響機器及びその使用方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る音響機器は、
圧電素子と、当該圧電素子によって直接的に曲げられて湾曲するパネル部を備える振動体の当該パネル部をユーザの耳珠に押し当てて、振動伝達により新たにユーザの耳で発生した気導音をユーザに伝える音響機器において、
人工耳介及び人工外耳道を備えた耳型部と、当該人工外耳道内における気導音を計測するマイク部とを備えた計測システムにより、前記音響機器を前記耳型部に接触させた状態で可聴周波数帯域における所定の周波数の基音を出力して前記気導音を計測したときに、
前記基音の音量に対して、−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されることを特徴とする。

本発明における音響機器及びその使用方法によれば、倍音を発生させ明るく良く通る音が知覚される。

本発明の第１実施の形態に係る計測システムの概略構成を示す図である。図１の耳型部の部分詳細図である。図１の測定部の要部の構成を示す機能ブロック図である。図３の振動検出素子の出力とマイクの出力との位相関係を説明するための図である。図１の計測システムによるアプリケーション画面及び計測結果の一例を示す図である。図１の計測システムによる測定動作の一例を示すシーケンス図である。図５の計測結果を得た音響機器についての従来の計測法による振動量の計測結果を示す図である。本発明の第１実施の形態に係る音響機器を示すブロック図である。本発明の第１実施の形態に係る音響機器のパネル及び圧電素子の湾曲を示す模式図である。押付部材を外した場合の音響機器の状態を示す図である。本発明の第１実施の形態に係る音響機器の振動体の厚さ方向の側面図である。本発明の第１実施の形態に係る音響機器をユーザの耳に装着した状態を示す図である。本発明の第１実施の形態に係る音響機器からの音の伝達を示す概略図である。各経路の音響特性の概要を示す図である。本発明の第１実施の形態に係る音響機器に係る音響特性の実測値を示す図である。本発明の第１実施の形態に係る音響機器の振動体とマイク部の関係図である。本発明の第１実施の形態に係る計測システムによる、音響機器の気導音及び人体振動音の計測結果である。本発明の第１実施の形態に係る計測システムによる、音響機器の人体振動音の計測結果である。本発明の第１実施の形態に係る計測システムによる、音響機器の気導音の計測結果である。比較例（従来技術）に係る、音響機器の気導音及び人体振動音の計測結果である。別の比較例（従来技術）に係る、音響機器の気導音及び人体振動音の計測結果である。本発明の第１実施の形態に係る計測システムによる、音響機器のパネルのサイズを変更した場合の気導音及び人体振動音の計測結果のグラフである。本発明の第１実施の形態に係る計測システムによる、音響機器のパネルのサイズを変更した場合の気導音及び人体振動音の計測結果のデータである。本発明の第２実施の形態に係る音響機器の構成を示す概要図である。本発明の第２実施の形態に係る音響機器が耳珠に当接している部分を示す図である。本発明の第２実施の形態に係る音響機器の振動部の厚さ方向の側面図である。本発明の第２実施の形態に係る音響機器に係る音響特性の実測値を示す図である。凹部の替わりに凸部を設けた場合の実測値を示す図である。凹部又は凸部を設けた場合の実測値の比較を示す図である。本発明の第３実施の形態に係る計測システムの要部の概略構成を示す図である。図３０の計測システムの部分詳細図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
本発明に係る音響機器は、以下詳細に説明する計測システムにより計測したときに、所定の倍音が計測されることを特徴とする。まず、本発明に係る計測システムについて説明する。

（計測システムの構成と動作）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る計測システム１０の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る計測システム１０は、音響機器装着部２０と、測定部２００とを備える。音響機器装着部２０は、基台３０に支持された耳型部５０と、測定対象の音響機器１を保持する保持部７０とを備える。なお、図１に示す音響機器１は、補聴器や、あるいは矩形状の筐体の表面に、人の耳よりも大きい矩形状のパネルを有するスマートフォン等の携帯電話で、パネルが振動体として振動するものである。先ず、音響機器装着部２０の構成について説明する。

耳型部５０は、人体の耳を模したもので、人工耳介５１と、該人工耳介５１に結合された人工外耳道部５２とを備える。人工外耳道部５２は、人工耳介５１を覆う大きさを有し、中央部に人工外耳道５３が形成されている。耳型部５０は、人工外耳道部５２の周縁部において、支持部材５４を介して基台３０に支持されている。

耳型部５０は、例えば人体模型のＨＡＴＳ（Head And Torso Simulator）やＫＥＭＡＲ（ノウルズ社の音響研究用の電子マネキン名）等に使用される平均的な人工耳介の素材と同様の素材、例えば、ＩＥＣ６０３１８―７に準拠した素材からなる。この素材は、例えば硬度３５から５５のゴム等の素材で形成することができる。なお、ゴムの硬さは、例えばJIS K 6253やISO 48 などに準拠した国際ゴム硬さ（IRHD・M 法）に準拠して測定されるとよい。また、硬さ計測システムとしては、株式会社テクロック社製全自動タイプIRHD・M法マイクロサイズ国際ゴム硬さ計ＧＳ６８０が好適に使用される。なお、耳型部５０は、年齢による耳の硬さのばらつきを考慮して、大まかに、２から３種類程度、硬さの異なるものを準備し、これらを付け替えて使用するとよい。

人工外耳道部５２の厚さ、つまり人工外耳道５３の長さは、人の鼓膜（蝸牛）までの長さに相当するもので、例えば２０ｍｍから４０ｍｍの範囲で適宜設定される。本実施の形態では、人工外耳道５３の長さを、ほぼ３０ｍｍとしている。

耳型部５０には、人工外耳道部５２の人工耳介５１側とは反対側の端面において、人工外耳道５３の開口周辺部に位置するように振動計測部５５が配置されている。振動計測部５５は、音響機器１の振動体を耳型部５０に当てた際に人工外耳道部５２を経て伝わる振動量を検出する。つまり、振動計測部５５は、音響機器１の振動体を人体の耳に押し当てた際に、音響機器１の振動体の振動が直接内耳を揺らし、鼓膜を経由しないで聴く人体振動音成分に相当する振動量を検出する。ここで人体振動音とは、振動する物体に接触する利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を介して利用者の聴覚神経に伝わる音である。振動計測部５５は、例えば、音響機器１の測定周波数範囲（例えば、０．１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ）においてフラットな出力特性を有し、軽量で微細な振動でも正確に計測できる振動検出素子５６により構成される。このような振動検出素子５６は、例えば、圧電式加速度ピックアップ等の振動ピックアップ、例えばリオン社製の振動ピックアップＰＶ−０８Ａ等が使用可能である。

図２（ａ）は、耳型部５０を基台３０側から見た平面図である。図２（ａ）では、人工外耳道５３の開口周辺部を取り囲むようにリング状の振動検出素子５６を配置した場合を例示しているが、振動検出素子５６は、1個だけでなく、複数個であってもよい。複数個の振動検出素子５６を配置する場合は、人工外耳道５３の周辺部に適時の間隔で配置してもよいし、人工外耳道５３の開口周辺部を取り囲むように円弧状の２個の振動検出素子を配置してもよい。なお、図２（ａ）において、人工外耳道部５２は矩形状を成しているが、人工外耳道部５２は任意の形状とすることができる。

さらに、耳型部５０には、音圧測定部６０が配置されている。音圧測定部６０は、人工外耳道５３を経て伝播される音の音圧を測定する。つまり、音圧測定部６０は、音響機器１の振動体を人体の耳に押し当てた際に、音響機器１の振動体の振動により空気が振動して直接鼓膜を経由して聴く気導音に相当する音圧、及び、音響機器１の振動体の振動により外耳道内部が振動して耳自体で発生した音を鼓膜経由で聴く気導音に相当する音圧を測定する。ここで気導音とは、物体の振動に起因する空気の振動が外耳道を通って鼓膜に伝わり、鼓膜が振動することによって利用者の聴覚神経に伝わる音である。

音圧測定部６０は、図２（ｂ）に図２（ａ）のｂ−ｂ線断面図を示すように、人工外耳道５３の外壁（穴の周壁）から、リング状の振動検出素子５６の開口部を通して延在するチューブ部材６１に保持されたマイク部６２を備える。マイク部６２は、例えば、音響機器１の測定周波数範囲においてフラットな出力特性を有し、自己雑音レベルの低い計測用コンデンサマイクにより構成される。このようなマイク部６２は、例えばリオン社製のコンデンサマイクロホンＵＣ−５３Ａ等が使用可能である。マイク部６２は、音圧検出面が人工外耳道部５２の端面にほぼ一致するように配置される。なお、マイク部６２は、例えば、人工外耳道部５２や基台３０に支持して、人工外耳道５３の外壁からフローティング状態で配置してもよい。

次に、保持部７０について説明する。保持部７０は、音響機器１の両側面部を支持する支持部７１を備える。支持部７１は、音響機器１を耳型部５０に対して押圧する方向に、ｙ軸と平行な軸ｙ１を中心に回動調整可能にアーム部７２の一端部に取り付けられている。アーム部７２の他端部は、基台３０に設けられた移動調整部７３に結合されている。移動調整部７３は、アーム部７２を、ｙ軸と直交するｘ軸と平行な方向で、支持部７１に支持される音響機器１の上下方向ｘ１と、ｙ軸及びｘ軸と直交するｚ軸と平行な方向で、音響機器１を耳型部５０に対して押圧する方向ｚ１とに移動調整可能に構成されている。

これにより、支持部７１に支持された音響機器１は、軸ｙ１を中心に支持部７１を回動調整することで、又は、アーム部７２をｚ１方向に移動調整することで、振動体の耳型部５０に対する押圧力が調整される。本実施の形態では、０Ｎから１０Ｎの範囲で押圧力が調整される。もちろん軸ｙ１に加え、他の軸を中心に支持部７１を回動自在に構成されてもよい。

ここで、０Ｎから１０Ｎの範囲は、人間が電子機器を耳に押し当てて通話等の使用をする際に想定される押し当て力よりも十分な広い範囲での測定を可能とすることを目的としている。なお、０Ｎの場合として、例えば耳型部５０に接触しているが押し当てていない場合のみならず、耳型部５０から１ｃｍきざみで離間させて保持でき、それぞれの離間距離において測定ができるようにしてもよい。これにより、気導音の距離による減衰の度合いもマイク部６２による測定により可能となり、計測システムとしての利便性が向上する。

また、アーム部７２をｘ１方向に移動調整することで、耳型部５０に対する音響機器１の接触姿勢が、例えば、振動体が耳型部５０のほぼ全体を覆う姿勢や、図１に示されるように、振動体が耳型部５０の一部を覆う姿勢に調整される。なお、アーム部７２を、ｙ軸と平行な方向に移動調整可能に構成したり、ｘ軸やｚ軸と平行な軸回りに回動調整可能に構成したりして、耳型部５０に対して音響機器１を種々の接触姿勢に調整可能に構成してもよい。なお、振動体は、パネルのような耳を幅広く覆うものに限られず、耳型部５０の一部、例えば耳珠の部位だけに対して振動を伝達させるような突起や角部を有する音響機器であっても本発明の測定対象となりうる。

次に、図１の測定部２００の構成について説明する。図３は、測定部２００の要部の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、測定対象の音響機器１の振動によって耳型部５０を介して伝わる振動量と音圧、つまり人体振動音と気導音とが合成された体感音圧を測定するもので、感度調整部３００、信号処理部４００、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）５００及びプリンタ６００を備える。

振動検出素子５６及びマイク部６２の出力は、感度調整部３００に供給される。感度調整部３００は、振動検出素子５６の出力の振幅を調整する可変利得増幅回路３０１と、マイク部６２の出力の振幅を調整する可変利得増幅回路３０２とを備える。そして、それぞれの回路に対応するアナログの入力信号の振幅を、手動又は自動により所要の振幅に独立して調整する。これにより、振動検出素子５６の感度及びマイク部６２の感度の誤差を補正する。なお、可変利得増幅回路３０１，３０２は、入力信号の振幅を例えば±２０ｄＢの範囲で調整可能に構成される。

感度調整部３００の出力は、信号処理部４００に入力される。信号処理部４００は、Ａ／Ｄ変換部４１０、周波数特性調整部４２０、位相調整部４３０、出力合成部４４０、周波数解析部４５０、記憶部４６０、及び、信号処理制御部４７０を備える。Ａ／Ｄ変換部４１０は、可変利得増幅回路３０１の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）４１１と、可変利得増幅回路３０２の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）４１２とを備える。そして、それぞれの回路に対応するアナログの入力信号をデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換回路４１１，４１２は、例えば１６ビット以上、ダイナミックレンジ換算で９６ｄＢ以上に対応できる。またＡ／Ｄ変換回路４１１，４１２は、ダイナミックレンジが変更可能に構成することができる。

Ａ／Ｄ変換部４１０の出力は、周波数特性調整部４２０に供給される。周波数特性調整部４２０は、Ａ／Ｄ変換回路４１１の出力である振動検出素子５６による検出信号の周波数特性を調整するイコライザ（ＥＱ）４２１と、Ａ／Ｄ変換回路４１２の出力であるマイク部６２による検出信号の周波数特性を調整するイコライザ（ＥＱ）４２２とを備える。そして、それぞれの入力信号の周波数特性を、手動又は自動により人体の聴感に近い周波数特性に独立して調整する。なお、イコライザ４２１，４２２は、例えば複数バンドのグラフィカルイコライザ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等から構成される。尚、イコライザ（ＥＱ）とＡ／Ｄ変換回路とは配列順序が逆であってもよい。

周波数特性調整部４２０の出力は、位相調整部４３０に供給される。位相調整部４３０は、イコライザ４２１の出力である振動検出素子５６による検出信号の位相を調整する可変遅延回路４３１を備える。すなわち、耳型部５０の材質を伝わる音速と人体の肉や骨を伝わる音速とは全く同じではないので、振動検出素子５６の出力とマイク部６２の出力との位相関係が、特に高い周波数で人体の耳とのずれが大きくなることが想定される。

このように、振動検出素子５６の出力とマイク部６２の出力との位相関係が大きくずれると、後述する出力合成部４４０での両出力の合成時に、実際とは異なる値において振幅のピークやディップが現れたり、合成出力が増減したりする場合がある。例えば、振動検出素子５６で検出される振動の伝達速度に対して、マイク部６２で検出される音の伝達速度が０．２ｍｓ遅れる場合、２ｋＨｚの正弦波振動による両者の合成出力は、図４（ａ）に示すようになる。これに対し、両者の伝達速度にずれがない場合の合成出力は、図４（ｂ）に示すようになり、本来起こらないタイミングで振幅のピークやディップが現れることになる。なお、図４（ａ），（ｂ）において、太線は振動検出素子５６での振動検出波形を示し、細線はマイク部６２での音圧検出波形を示し、破線は合成出力波形を示している。

そのため、本実施の形態では、測定対象の音響機器１の測定周波数範囲に応じて、イコライザ４２１の出力である振動検出素子５６による検出信号の位相を、可変遅延回路４３１により所定の範囲で調整する。例えば、音響機器１の測定周波数範囲が１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの場合、可変遅延回路４３１により±１０ｍｓ（±１００Ｈｚ相当）程度の範囲で、少なくとも０．１ｍｓ（１０ｋＨｚ相当）より小さい単位で振動検出素子５６による検出信号の位相を調整する。なお、人体の耳の場合でも、人体振動音と気導音との位相ずれは生じるので、可変遅延回路４３１による位相調整は、振動検出素子５６及びマイク部６２の両者の検出信号の位相を合わせるという意味ではなく、両者の位相を耳による実際の聴感に合わせるという意味である。

位相調整部４３０の出力は、出力合成部４４０に供給される。出力合成部４４０は、可変遅延回路４３１により位相調整された振動検出素子５６による検出信号と、位相調整部４３０を通過したマイク部６２による検出信号とを合成する。これにより、測定対象の音響機器１の振動によって伝わる振動量と音圧、つまり人体振動音と気導音とが合成された体感音圧を人体に近似させて得ることが可能となる。

出力合成部４４０の合成出力は、周波数解析部４５０に入力される。周波数解析部４５０は、出力合成部４４０からの合成出力を周波数解析するＦＦＴ（高速フーリエ変換）４５１を備える。これにより、ＦＦＴ４５１から、人体振動音（vib）と気導音（air）とが合成された体感音圧（air＋vib）に相当するパワースペクトルデータが得られる。

さらに、本実施の形態において、周波数解析部４５０は、出力合成部４４０で合成される前の信号、すなわち、位相調整部４３０を経た振動検出素子５６による検出信号とマイク部６２による検出信号とをそれぞれ周波数解析するＦＦＴ４５２，４５３を備える。これにより、ＦＦＴ４５２から、人体振動音（vib）に相当するパワースペクトルデータが得られ、ＦＦＴ４５３から、気導音（air）に相当するパワースペクトルデータが得られる。

なお、ＦＦＴ４５１〜４５３は、音響機器１の測定周波数範囲に応じて周波数成分（パワースペクトル）の解析ポイントが設定される。例えば、音響機器１の測定周波数範囲が１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの場合は、測定周波数範囲の対数グラフにおける間隔を１００〜２００等分した各ポイントの周波数成分を解析するように設定される。

ＦＦＴ４５１〜４５３の出力は、記憶部４６０に記憶される。記憶部４６０は、ＦＦＴ４５１〜４５３による解析データ（パワースペクトルデータ）をそれぞれ複数保持できるダブルバッファ以上の容量を有する。そして、後述するＰＣ５００からのデータ送信要求タイミングで、常に最新データを送信できるように構成することができる。

信号処理制御部４７０は、例えば、ＵＳＢ，ＲＳ−２３２Ｃ，ＳＣＳＩ、ＰＣカード等のインターフェース用の接続ケーブル５１０を介してＰＣ５００に接続される。そして、ＰＣ５００からのコマンドに基づいて、信号処理部４００の各部の動作を制御する。なお、信号処理部４００は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）によって構成したりすることができる。

ＰＣ５００は、計測システム１０による音響機器１の評価アプリケーションを有する。評価アプリケーションは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやネットワーク等を介してダウンロードされる。そして、ＰＣ５００は、例えば、評価アプリケーションに基づくアプリケーション画面を表示部５２０に表示する。また、該アプリケーション画面を介して入力される情報に基づいて信号処理部４００にコマンドを送信する。また、ＰＣ５００は、信号処理部４００からのコマンド応答やデータを受信し、受信したデータに基づいて所定の処理を施して、アプリケーション画面に測定結果を表示する。また、必要に応じて測定結果をプリンタ６００に出力して印刷する。

なお、図３において、感度調整部３００及び信号処理部４００は、例えば音響機器装着部２０の基台３０上に搭載し、ＰＣ５００及びプリンタ６００は、基台３０から離れて設置して、信号処理部４００とＰＣ５００とを接続ケーブル５１０を介して接続することができる。

図５は、表示部５２０に表示されるアプリケーション画面の一例を示す図である。図５に示すアプリケーション画面５２１は、「Calibration」アイコン５２２、「Measure Start」アイコン５２３、「Measure Stop」アイコン５２４、測定結果表示領域５２５、測定レンジ変更アイコン５２６、測定結果表示選択領域５２７、ファイルアイコン５２８、測定タイプアイコン５２９、及び、ヘルプアイコン５３０を有する。以下、各機能について簡単に説明する。

「Calibration」アイコン５２２は、振動検出素子５６及びマイク部６２の感度の誤差を校正する。この校正モードでは、保持部７０に標準機がセットされて、耳型部５０の標準位置に当てられる。そして、標準機を所定の振動モード（例えば、純音又はマルチサイン）で振動させた場合に、振動検出素子５６による検出信号のパワースペクトルデータ及びマイク部６２による検出信号のパワースペクトルデータがそれぞれ対応する正常誤差範囲となるように、可変利得増幅回路３０１，３０２により振動検出素子５６及びマイク部６２の感度が調整される。

「Measure Start」アイコン５２３は、測定開始コマンドを信号処理部４００に送信し、測定終了までデータを受信し続ける。「Measure Stop」アイコン５２４は、測定終了コマンドを信号処理部４００に送信し、データの受信を終了する。測定結果表示領域５２５には、受信したデータに基づいて測定タイプアイコン５２９で選択された測定モードに対応する測定結果が表示される。図５は、パワースペクトル測定モードによるvib（人体振動音）、air（気導）、air＋vib（体感音圧）のパワースペクトルの測定結果が、測定結果表示領域５２５に表示された場合を例示している。測定レンジ変更アイコン５２６は、測定結果表示領域５２５へ表示するパワースペクトルの測定レンジ幅を１０ｄＢ単位で上下にシフトすると共に、測定レンジ変更コマンドを信号処理部４００に送信する。これにより、信号処理部４００は、測定レンジ変更コマンドに応じて、Ａ／Ｄ変換回路４１１，４１２のＡ／Ｄ変換のレンジを変更する。

測定結果表示選択領域５２７は、測定結果表示領域５２５に表示可能なパワースペクトルの種類及びその選択ボックスを表示すると共に、パワースペクトルの現在値（Now）、測定中の最大値（Max）、測定中の平均値（Average）の表示領域及びその選択ボックスを表示して、選択ボックスで選択された情報について、パワースペクトルや高周波ひずみ率を対応する領域に表示する。ファイルアイコン５２８は、例えば表示中のアプリケーション画面を印刷したり、測定結果をＣＳＶやＥＸＣＥＬ等の形式で出力したりする。測定タイプアイコン５２９は、パワースペクトル測定モード、高周波ひずみ率測定モード等の測定モードを切り替える。なお、測定結果表示選択領域５２７に表示する高周波ひずみ率は、高周波ひずみ率測定モードにおいて、信号処理部４００での測定データに基づいてＰＣ５００で演算することができる。ヘルプアイコン５３０は、計測システム１０の使用方法のヘルプを表示する。

本実施の形態に係る計測システム１０は、測定対象の音響機器１の振動体を、例えば圧電素子により振動させながら、振動検出素子５６及びマイク部６２の合成出力の周波数成分を解析して音響機器１を評価する。ここで、振動体を構成する圧電素子は、所定の測定周波数範囲、例えば上記の１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲で、１００Ｈｚ毎の駆動信号を合成したマルチ駆動信号波で駆動することができる。

以下、本実施の形態に係る計測システム１０による音響機器１の測定動作の一例について、図７に示すシーケンス図を参照しながら説明する。なお、ここでは、周波数解析部４５０のＦＦＴ４５１〜４５３により、それぞれ１００ポイントの「air＋vib」データ、「vib」データ及び「air」データを得るものとする。

先ず、ＰＣ５００は、図５のアプリケーション画面５２１の「Measure Start」アイコン５２３が操作されると、信号処理部４００に対して測定開始コマンドを送信する。信号処理部４００は、測定開始コマンドを受信すると、音響機器１の測定を実行する。これにより、信号処理部４００は、振動検出素子５６及びマイク部６２の出力を、感度調整部３００で感度調整した後、Ａ／Ｄ変換部４１０でデジタル信号に変換し、さらに、周波数特性調整部４２０で周波数特性を調整した後、位相調整部４３０で位相を調整して出力合成部４４０で合成する。そして、信号処理部４００は、出力合成部４４０での合成出力を、周波数解析部４５０のＦＦＴ４５１で周波数解析して、１００ポイントのパワースペクトルデータすなわち「air＋vib」データを記憶部４６０に記憶する。

同時に、信号処理部４００は、位相調整部４３０の可変遅延回路４３１で位相調整された振動検出素子５６による検出信号をＦＦＴ４５２で周波数解析して、１００ポイントのパワースペクトルデータすなわち「vib」データを記憶部４６０に記憶する。同様に、信号処理部４００は、位相調整部４３０を通過したマイク部６２による検出信号をＦＦＴ４５３で周波数解析して、１００ポイントのパワースペクトルデータすなわち「air」データを記憶部４６０に記憶する。

信号処理部４００は、ＦＦＴ４５１〜４５３によるＦＦＴ処理を所定のタイミングで繰り返して、その結果を記憶部４６０に記憶する。これにより、記憶部４６０は、ＦＦＴ４５１〜４５３からのデータを順次更新しながら記憶して、常に最新のデータを保持する。

その後、ＰＣ５００は、所定のタイミングでタイマを起動させて、信号処理部４００に対してデータ送信要求のコマンドを送信する。信号処理部４００は、ＰＣ５００からのデータ送信要求を受信すると、記憶部４６０に記憶されているそれぞれ１００ポイントの最新の「vib」データ、「air」データ、及び「air＋vib」データをＰＣ５００に順次送信する。

ＰＣ５００は、信号処理部４００に対して測定終了コマンドを送信するまでの間、信号処理部４００に対してタイマの設定時間毎にデータ送信要求のコマンドを送信して、それぞれ最新の「vib」データ、「air」データ、及び「air＋vib」データを取得する。そして、ＰＣ５００は、信号処理部４００からデータを取得する毎に、取得したデータに基づいて図５のアプリケーション画面５２１に測定結果を表示する。

その後、ＰＣ５００は、図５のアプリケーション画面５２１の「Measure Stop」アイコン５２４が操作されると、信号処理部４００に対して測定終了コマンドを送信する。これにより、ＰＣ５００及び信号処理部４００は、測定動作を終了する。また、上記の音響機器１の測定結果は、当該音響機器１の測定中又は測定終了後に、必要に応じてプリンタ６００から出力される。

ここで、図５に示した本実施の形態に係る計測システム１０による測定結果について、従来の測定法と比較して説明する。図７は、図５と同一の測定対象の音響機器１についての従来の測定法により測定した振動量のパワースペクトルを示す図である。なお、図７において、太線は振動ピックアップを測定対象の振動体に押し当てて測定したパワースペクトルを示し、細線は人工マストイドを介して測定したパワースペクトルを示す。

図５及び図７から明らかなように、本実施の形態において、振動検出素子５６の出力に基づいて測定される人体振動音成分に相当するパワースペクトルは、従来の人工マストイド法と比較すると、人工マストイド法によるパワースペクトルよりも大きい。また、従来の振動ピックアップによる直接測定法と比較すると、ある値を超える周波数帯域で、直接測定法よりも小さくなる。つまり、本実施の形態により測定される人体振動音成分に相当するパワースペクトルは、人体の耳の振動伝達の特徴が重み付けされたものとなる。

また、本実施の形態において、マイク部６２は、耳型部５０を経由した音圧を測定する。したがって、マイク部６２の出力に基づいて測定される気導成分に相当するパワースペクトルは、音響機器１の振動により空気が振動して直接鼓膜を経由して聴く気導成分に相当する音圧と、音響機器１の振動により外耳道内部が振動して耳自体で発生した音を鼓膜経由で聴く気導成分に相当する音圧とが合成されたものとなる。つまり、本実施の形態により測定される気導成分に相当するパワースペクトルは、人体の耳の音圧伝達の特徴が重み付けされたものとなる。

しかも、本実施の形態による計測システム１０では、振動検出素子５６からの人体振動音成分に相当する出力及びマイク部６２からの気導成分に相当する出力の位相が位相調整部４３０で調整されてから、両出力が出力合成部４４０で合成されて、周波数解析部４５０で周波数解析される。したがって、測定対象の音響機器１の振動によって人体に伝わる振動量と音圧とが合成された体感音圧を人体に近似させて測定できる。これにより、音響機器１を高精度で評価することが可能となり、計測システム１０の信頼性を高めることができる。

また、本実施の形態では、周波数解析部４５０により、振動検出素子５６からの人体振動音成分に相当する出力及びマイク部６２からの気導成分に相当する出力を独立して周波数解析するようにしたので、音響機器１をより詳細に評価することが可能となる。さらに、感度調整部３００により、振動検出素子５６及びマイク部６２の感度を調整するようにしたので、年齢等に応じた体感音圧を測定することができる。したがって、音響機器１を個人の耳の機能に応じて評価することが可能となる。また、周波数特性調整部４２０により、振動検出素子５６からの人体振動音成分に相当する出力及びマイク部６２からの気導成分に相当する出力の周波数特性を独立して調整可能に構成したので、音響機器１を個人の耳の機能に応じてより高精度で評価することが可能となる。

また、測定対象の音響機器１は、耳型部５０に対する押圧力を可変できるとともに、接触姿勢も可変できるので、音響機器１を種々の態様で評価することが可能となる。

（音響機器の構成）
次に、本発明の音響機器について説明する。図８は本発明の一実施形態に係る音響機器１のブロック図である。音響機器１は、例えば補聴器１であって、振動体１０ａと、マイク部２０ａと、制御部３０ａと、音量・音質調整インタフェース部４０ａと、記憶部５０ａとを備える。

振動体１０ａは、湾曲する圧電素子１０１ａと該圧電素子１０１ａによって直接的に曲げられて振動するパネル１０２ａとを備える。図９（ａ）に圧電素子１０１ａによりパネル１０２ａが湾曲する様子を模式的に示す。振動体１０ａは、振動による気導音と人体振動音とをユーザに対して聞かせる。図９（ｂ）は、パネル１０２ａの端部（図９（ａ）の左端部）、中央部、もう一方の端部（図９（ａ）の右端部）における、圧電素子１０１ａによってパネル１０２ａが曲げられた場合のｚ方向の変位量を示す。図９（ｂ）に示すように、パネル１０２ａの位置に応じてｚ方向の変位量が異なり、したがってパネル１０２ａが波打っていることが分かる。

圧電素子１０１ａは、電気信号（電圧）を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮または屈曲（湾曲）する素子である。これらの素子は、例えばセラミック製や水晶からなるものが用いられる。圧電素子１０１ａは、ユニモルフ、バイモルフまたは積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、ユニモルフを積層した（たとえば１６層または２４層積層した）積層型ユニモルフ素子、またはバイモルフを積層した（例えば１６層または２４層積層した）積層型バイモルフ素子が含まれる。積層型の圧電素子は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる複数の誘電体層と、該複数の誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成される。ユニモルフは、電気信号（電圧）が印加されると伸縮し、バイモルフは、電気信号（電圧）が印加されると屈曲する。好適には圧電素子１０１ａのパネル１０２ａと接触する面（以下、主面という。）のサイズは、幅が４．０ｍｍ、長さが１７．５ｍｍである。以下、圧電素子１０１ａの主面のサイズは幅が４．０ｍｍ、長さが１７．５ｍｍであるものとして説明する。

パネル１０２ａは、例えばガラス、またはアクリル等の合成樹脂により形成される。好適にはパネル１０２ａの形状は板状であり、以下パネル１０２ａの形状が板状であるものとして説明する。

マイク部２０ａは音源からの音、具体的にはユーザの耳に到来した音を集音する。

制御部３０ａは、補聴器１に係る各種制御を行う。制御部３０ａは、圧電素子１０１ａに所定の電気信号（音信号に応じた電圧）を印加する。具体的には制御部３０ａにおいて、マイク部２０ａで集音した音信号を、アナログデジタル変換部３１がデジタル信号に変換する。そして信号処理部３２は、音量・音質調整インタフェース部４０ａによる音量や音質に係る情報及び記憶部５０ａに格納された情報に基づき、振動体１０ａを駆動するデジタル信号を出力する。デジタルアナログ変換部３３ａは当該デジタル信号をアナログの電気信号に変換し、圧電アンプ３４により増幅処理をして電気信号を圧電素子１０１ａに印加する。制御部３０ａが圧電素子１０１ａに対して印加する電圧は、例えば、人体振動音ではなく気導音による音の伝導を目的とした所謂パネルスピーカの印加電圧である±５Ｖよりも高い、±１５Ｖであってよい。これにより、パネル１０２ａに十分な振動を発生させ、利用者の体の一部を介する人体振動音を発生させることができる。なお、どの程度の印加電圧を用いるかは、パネル１０２ａの固定強度もしくは圧電素子１０１ａの性能に応じて適宜調整可能である。制御部３０ａが圧電素子１０１ａに電気信号を印加すると、圧電素子１０１ａは長手方向に伸縮または屈曲する。

このとき、圧電素子１０１ａが取り付けられたパネル１０２ａは、圧電素子１０１ａの伸縮または屈曲にあわせて変形し、パネル１０２ａが振動する。パネル１０２ａは、圧電素子１０１ａの伸縮または屈曲によって湾曲する。パネル１０２ａは、圧電素子１０１ａによって直接的に曲げられる。ここで「パネル１０２ａが圧電素子１０１ａによって直接的に曲げられる」とは、従来のパネルスピーカで採用されているような、圧電素子１０１ａをケーシング内に配設して構成される圧電アクチュエータの慣性力によりパネル１０２ａの特定の領域が加振されてパネル１０２ａが変形する現象とは異なる。「パネル１０２ａが圧電素子１０１ａによって直接的に曲げられる」とは、圧電素子１０１ａの伸縮または屈曲（湾曲）が、接合部材を介して直にパネル１０２ａを曲げることを意味する。

以上説明したようにパネル１０２ａが振動するため、パネル１０２ａは、気導音を発生させるとともに、利用者が耳珠を接触させた場合、耳珠を介する人体振動音を発生させる。好適にはパネル１０２ａは、当該パネル１０２ａの両端近傍を節、中央を腹として振動し、パネル１０２ａの中央近傍が耳珠や対耳珠に接触させる。このようにすることで、パネル１０２ａの振動を効率よく耳珠や対耳珠に伝達することができる。

図１０は、本発明の一実施形態に係る補聴器１の構成を示す概略図である。図１０に示すように、振動体１０ａは、押付部材１１ａと、押付部材の取付部１２ａとを備える。押付部材１１ａは振動体１０ａ取り付けられ、例えば振動体１０ａがユーザの耳珠に接触する場合、耳珠に対向する外耳道の一部、例えば対耳珠近傍に接触させることにより、振動体１０ａを耳珠の接触する位置に押し付ける。ここで振動体１０ａがユーザの耳に接触する位置は、例えば耳珠、対耳珠、耳甲介、耳介であってもよい。以下、本実施の形態では、ユーザの耳に接触する位置が耳珠（耳珠側の外耳道内壁）である例について説明する。

押付部材の取付部１２ａは、振動体１０ａに押付部材１１ａを取り付けるための部材である。押付部材１１ａと取付部１２ａは、互いに嵌合する形状である。好適には押付部材１１ａは凹形状の切込部１１１ａを有し、取付部１２ａは、当該切込部１１１ａと嵌合する凸形状である。押付部材１１ａは、幅方向にスライドして振動体１０ａに着脱可能である。好適には振動体１０ａの大きさは、厚さ（Ｄ）が４ｍｍ、幅（Ｗ）が１５ｍｍ以内である。この大きさの範囲内である場合、性別年齢を限らず（幼児以下は除く）、ユーザの耳の外耳道内に振動体１０ａを収めることができる。また好適には押付部材１１ａは、３種類のサイズ（小サイズ、中サイズ、大サイズ）があり、ユーザの耳の大きさに合わせて押付部材１１ａ、１１ｂ、１１ｃのいずれかを選択して押付部材の取付部１２ａに取り付けるようにする。

保持部６０ａは、支持部６１ａと、耳かけ部６２ａと、本体部６３ａとを備え、振動体１０ａがユーザの耳に接触する位置（耳珠側の外耳道内壁）に振動体１０ａを保持する。支持部６１ａの端部は振動体１０ａに接続される。支持部６１ａは中空構造であり、振動体１０ａへのリード処理は当該中空構造を通して行う。また支持部６１ａは、振動体１０ａの角度が変わらない程度の剛性を有する。支持部６１ａの他端は耳かけ部６２ａの端部に接続される。

耳かけ部６２ａは、ユーザの耳介の外側に当接し、補聴器１をユーザの耳に装着する。好適には耳かけ部６２ａはユーザの耳介に沿うフック形状とし、補聴器１がユーザの耳に安定的に装着されるようにする。耳かけ部６２ａの他端は本体部６３ａに接続される。本体部６３ａは、マイク部２０ａ、制御部３０ａ、音量・音質調整インタフェース部４０ａ、及び記憶部５０ａを内蔵する。

図１１は、振動体１０ａを厚さ方向からみた側面図である。上述したように振動体１０ａは、圧電素子１０１ａと、パネル１０２ａとを備える。好適には図１１に示すように圧電素子１０１ａは板状である。

圧電素子１０１ａはパネル１０２ａに、接合部材により接合される。接合部材は、圧電素子１０１ａの主面とパネル１０２ａの主面との間に設けられる。接合部材は、非加熱型硬化性の接着材、または両面テープであるとよい。

また圧電素子１０１ａのうち、パネル１０２ａとの接合面以外はモールド１０３ａにより覆われる。モールド１０３ａの上部には、押付部材１１ａ及び押付部材の取付部１２ａが備えられる。

好適にはパネル１０２ａの耳と接触する面（主面）は、圧電素子１０１ａの主面の面積の０．８倍から１０倍の面積を有する。パネル１０２ａの主面が圧電素子１０１ａの主面の０．８倍から１０倍の範囲の面積であれば、圧電素子１０１ａの伸縮または屈曲にあわせて変形でき、かつユーザの耳への接触面積が十分に確保できる。なお、圧電素子と、パネルの面積は、例えば０．８倍から５倍がより好適である。したがって例えばパネル１０２ａの主面のサイズは、幅が１０ｍｍ、長さが１８ｍｍとする。以下、パネル１０２ａの主面のサイズは、幅が１０ｍｍ、長さが１８ｍｍであるものとして説明する。

図１２は、本発明の一実施形態に係る補聴器１をユーザの耳に装着した状態を示す図である。図１２（ａ）は耳を正面から見た図であり、図１２（ｂ）は顔側の側面から見た図である。本発明に係る補聴器１は、振動体１０ａをユーザの耳の内側から、ユーザの耳珠や対耳珠に接触させ、振動を耳珠や対耳珠に伝達させることにより音をユーザに聞かせる。ここで振動体１０ａを「ユーザの耳の内側から、ユーザの耳珠や対耳珠に接触させ」るとは、耳の外耳道内に振動体１０ａを埋入させた時に、外耳道入り口付近から耳珠や対耳珠に接触させることをいう。図１２に示す例では、振動体１０ａをユーザの耳の内側からユーザの耳珠に接触させている。またこのとき押付部材１１ａは、耳珠に対向する外耳道の一部に接触している。

また図１２（ａ）に示すように振動体１０ａは、保持部６０ａの自重、すなわち耳かけ部６２ａの端部に接続された本体部６３ａの自重により、支持部６１ａを介して矢印６０１の方向に引っ張られる。図１２（ｂ）に示すように、振動体１０ａは耳珠に引っ掛かるように接触しているため、振動体１０ａが引っ張られると、振動体１０ａがユーザの耳に接触させる方向（矢印６０２の方向）の力が働く。つまり保持部６０ａの自重により、振動体１０ａがユーザの耳に接触させる方向の力（押付力）を生じさせる。このように保持部６０ａは、振動体１０ａに押付力を生じさせ、振動体１０ａの振動による音の伝達をより確実にする。

好適には振動体１０ａは、ユーザの耳に０．１Ｎから３Ｎの力で押圧される。振動体１０ａが０．１Ｎから３Ｎの範囲で押圧される場合、振動体１０ａによる振動が耳に十分伝達される。また押圧が３Ｎ未満の小さい力であれば、補聴器１を長時間装着してもユーザの疲労感は少なく、装着時の快適性を維持することができる。

また図１２（ａ）に示すように、本発明の補聴器１は、振動体１０ａ及び押付部材１１ａにより外耳道が密閉されていない。このため本発明の補聴器１は、こもり感が生じず、装着時の快適性を維持することができる。

続いて本発明の一実施形態に係る補聴器１について、図１３から図１５を用いて音響特性を説明する。

図１３は、本発明の一実施形態に係る補聴器１からの音の伝達を示す概略図である。図１３では補聴器１については振動体１０ａ及びマイク部２０ａのみを図示している。マイク部２０ａは、音源からの音を集音し、振動体１０ａは、マイク部２０ａが集音した音を、振動によりユーザに聞かせる。

図１３に示すように、音源からの音は、振動体１０ａにより覆われていない部分から外耳道を通って、直接鼓膜に到来する（経路I）。また振動体１０ａの振動による気導音が、外耳道を通って鼓膜に到来する（経路II）。また振動体１０ａの振動により少なくとも外耳道内壁が振動し、当該外耳道の振動による気導音（外耳道放射音）が鼓膜に到来する（経路III）。さらに振動体１０ａの振動により人体振動音が、鼓膜を介さずに聴覚神経に直接到来する（経IV）。なお振動体１０ａから生じた一部の気導音は、外界へ逃げる（経路V）。

図１４は、各経路の音響特性の概要図を示す。図１４（ａ）は、経路Iの音の音響特性であり、図１４（ｂ）は、経路II及びIIIによる音の音響特性である。経路II及びIIIによる音は、経路Vにより低音が逃げてしまうため、低音の領域の音圧が低い。図１４（ｃ）は経IVの音響特性である。図１４（ｃ）に示すように、人体振動音は、低音即ち周波数の低い領域の振動であるため、減衰しにくく、従って、高音に比較して伝達されやすい。従って相対的に、低音が十分に伝達する。図１４（ｄ）は、経路ＩかIVの音の合成、すなわち補聴器１を装着しているユーザが聞く実際の音響特性である。図１４（ｄ）に示すように、経路Vで低音の音圧が外界へ逃げてしまうものの、人体振動音により低音の音圧、特に、本実施例においては１ｋＨｚ以下の低音の音圧が確保できるため、音量感を維持することができる。

図１５は、本発明の補聴器１の周波数特性の実測値である。“ａｉｒ”は図１３における経路II及び経路IIIの音の周波数特性であり、“ｖｉｂ”は、図１３における経路IVの音の周波数特性である。また“ａｉｒ＋ｖｉｂ”は、経路IIから経路IVの音を合成した音の周波数特性である。また“外部からの音”は、図１３における経路Iの音の周波数特性である。これらの実測値が示すように、低音の音圧が人体振動音により伝達されるため、音量感を損なうことを抑制することができる。

図１６は、本発明の一実施形態に係る補聴器１の振動体１０ａとマイク部２０ａの関係を示す図である。マイク部２０ａは、保持部６０ａの本体部６３ａに備えられるため、耳介の外側に位置する。図１６（ａ）は振動体１０ａを、ユーザの耳の外側からユーザの耳珠に接触させている例である。この場合、振動体１０ａにより発せられた気導音は、マイク部２０ａまで遮蔽するものがないため、マイク部２０ａに戻る帰還量が多く、ハウリングがしやすくなり、補聴器１の性能（増幅量）を上げることができない。

これに対して図１６（ｂ）は振動体１０ａを、ユーザの耳の内側からユーザの耳珠に接触させている。この場合、マイク部２０ａと振動体１０ａとの間に、ユーザの耳（主に耳珠、耳輪脚）が位置することになる。そのため、振動体１０ａにより発せられた音は、ユーザの耳により反射が起こり、マイク部２０ａに音が直接帰還する量が、図１６（ａ）の場合よりも少ない。そのため、ハウリングがしにくくなり、補聴器１の性能を上げることができる。

ここでマイク部２０ａと振動体１０ａとの間に、ユーザの耳が位置する好適な例としては、耳輪、耳介結節、耳垂等の耳の外周部が、間に存在していればよい。或いは、外周部の他に、対耳輪下脚、対耳輪等も間に存在していてもよい。

そして本発明の補聴器１によれば、振動体１０ａの振動によりユーザの耳に音を聞かせるため、低音の音圧が人体振動音により確保でき音量感を損なうことを抑制することができるとともに、低音が逃げることを防止するためのベントを備える必要がないため、装着時の快適性を損なうことを抑制することができる。

（音響機器の計測システムによる測定）
次に、上述の計測システム１０による音響機器１の測定結果について説明する。好適には音響機器１の振動体１０ａは計測システム１０の耳型部５０に対して０．０５Ｎから３Ｎの力で押圧される。当該範囲は、音響機器１の振動体１０ａが人の耳に押圧される範囲である。さらにより好適には振動体１０ａは、耳型部５０に対して０．１Ｎから２Ｎの力で押圧される。当該範囲で音響機器１の振動体１０ａが人の耳に押圧される可能性が高いためである。つまり振動体１０ａが耳型部５０に対して０．１Ｎから２Ｎの力で押圧されることにより、現実の使用態様により適合した計測結果が得られる。

好適には音響機器１の振動体１０ａの計測システム１０の耳型部５０に対して接触する面積（以下、接触面積という。）は、０．１ｃｍ^２〜４ｃｍ^２とする。当該接触面積の範囲は、音響機器１の振動体１０ａが人の耳に接触する範囲である。さらにより好適には、接触面積は０．３ｃｍ^２〜３ｃｍ^２とする。当該範囲で音響機器１の振動体１０ａが人の耳に接触する可能性が高いためである。つまり接触面積を０．３ｃｍ^２〜３ｃｍ^２とすることにより、現実の使用態様により適合した計測結果が得られる。

図１７から図１９は、音響機器１の振動体１０ａを計測システム１０の耳型部５０の耳珠に接触させた状態で５００Ｈｚの基音を出力した場合に、計測システム１０により測定された気導音及び／又は人体振動音のパワースペクトルを示す。

図１７は、気導音及び人体振動音の合成された音のパワースペクトルを示す。図１７に示すように、５００Ｈｚの基音に加えて、複数の倍音が現れているパワースペクトルが計測される。具体的には、２次の倍音（１０００Ｈｚ）や３次の倍音（１５００Ｈｚ）が現れている。さらに６次以上の倍音も複数計測されており、ノイズフロアよりＳ／Ｎ（シグナル・ノイズ比）が１０ｄＢ以上の倍音の数をカウントするものとする。このようにして倍音の個数をカウントすると、基音の音量に対して−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されている。ここで基音に対して−４５ｄＢを上回る音量とは、基音が例えば９０ｄＢのときに、４５ｄＢを超える音量をいう。また、ノイズフロアよりＳ／Ｎ（シグナル・ノイズ比）が１０ｄＢ以上の倍音とは、ノイズフロアが例えば２５ｄＢのときに、３５ｄＢ以上の倍音をいう。

また、図１７においては、基音の音量を２で割った音量を上回る６次以上の倍音が３つ以上、計測されている。ここで基音の音量を２で割った音量とは、例えば基音が９０ｄＢのときに、９０ｄＢを２で割った音量、つまり４５ｄＢである。この場合、合成音における倍音の個数のカウントは、基音における振動成分と気導成分とを合成した音（air＋vib）が７５ｄＢ以上であるときにおいて、カウントすることを条件とする。或いは、気導音における倍音の個数のカウントは、基音における気導成分の音（air）が７０ｄＢ以上の出力があるときにおいて、カウントすることを条件としてもよい。

次に図１８は、人体振動音のパワースペクトルを示す。図１８に示すように、５００Ｈｚの基音は計測されるものの、倍音はほとんど現れない。つまり、図１７とは相違して、図１８の測定結果では基音の計測値に対して−５０ｄＢを上回る計測値を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されることがない。また、基音の計測値を２で割った値を上回る６次以上の倍音が３つ以上、計測されることがない。尚、ここでいう人体振動音は、パネル１０２ａが発した振動エネルギー（概念的には、少なくとも図１３のIII及びIV）そのものではない。即ち、パネル１０２ａが発生させた振動エネルギーのうち、人口外耳道部５２等において気導成分へと変換されたエネルギー（概念的には、図１３のIII）等を除き、振動検出素子５６にて計測された成分（概念的には、図１３のIV）をいう。これにより、人は振動成分によっては十分な倍音を聞いていないことがわかる。

続いて図１９は、気導音のパワースペクトルを示す。図１９に示すように、５００Ｈｚの基音に加えて、複数の倍音が現れているパワースペクトルが計測される。具体的には、２次の倍音（１０００Ｈｚ）や３次の倍音（１５００Ｈｚ）が現れている。さらに６次以上の倍音も複数計測されており、基音の音量に対して−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されている。また、図１７においては、基音の音量を２で割った音量を上回る６次以上の倍音が３つ以上、計測されている。尚、ここでいう気導音は、マイク部６２が計測した気導音であるため、パネル１０２ａから気導音として発生した成分と人口外耳道内壁から気導音への変換された気導音成分（図１３におけるIIとIII）との合算による音量である。

以上よりパワースペクトルにおける倍音は、気導音により発生しており、人体振動音によってそれほど発生していないことが分かる。
尚、計測システムから耳型部５０を取り除き、マイク部６２を露出させた状態で、パネル１０２ａから気導音として発生した成分（概念的には図１３のII）だけを測定した結果は特に示していないが、発明者の実験によれば、上述したサイズのパネル１０２ａでは、図１３のIIにあたる気導音は、図３のIIIにたいして十分に小さいため、人体に聴覚への影響を無視してよいことがわかった。尚、上記の気導音（概念的には図１３のII）が十分に小さいことが問題なのではなく、現実に十分に小さいことの知見が得られたことを報告するものである（例えば気導音（図１３の）。従って、音響機器自体が気導音（図１３のII）による倍音を発生させることができるならそれでもよい。
従って、上述の結果から、少なくともパネル１０２ａが発生させた振動成分のうち、気導音へと変換された成分（図１３のIII）が倍音発生の中心的な役割を果たしていると思われる。さらに倍音は、主として人口耳介或いは人口外耳道において発生しているものと推量できる。

比較例として、図２０、２１に、各々従来の骨伝導ヘッドフォンであるAFTERSHOKZ（登録商標）及び骨伝導集音器イヤーを耳珠に接触させた状態で５００Ｈｚの基音を出力した場合に、計測システム１０により測定された気導音及び／又は人体振動音のパワースペクトルの計測結果を示す。図２０、２１のいずれも、上述で述べたカウントの所定条件における６次以上の倍音はほとんど発生していない。具体的には基音の音量に対して−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されない。また、基音の計測値を２で割った値を上回る６次以上の倍音が３つ以上、計測されることがない。

続いて、図２２、及び図２３に音響機器１のパネル１０２ａの主面のサイズを幅１０ｍｍ、長さ１８ｍｍ（“１０×１８”とする）から変更させた場合の計測結果を示す。図２２及び２３では、幅が１５ｍｍ、長さが１８ｍｍ（“１５×１８”とする）から、幅が８ｍｍ、長さが１８ｍｍ（“８×１８”とする）までの複数パターンの計測結果を示している。図２２に示すように、いずれの場合も上述で述べたカウントの所定条件における６次以上の倍音が複数発生していることが分かる。また図２３に示すように、パネル１０２ａの主面がいずれのサイズであっても、基音の音量に対して−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されている。例えばパネルの主面が幅１４ｍｍ、長さ１８ｍｍの場合（“１４×１８”の場合）、基音の音量は７９．８ｄＢである。そして例えば６次、９次、及び１２次の倍音の音量はそれぞれ３８．９ｄＢ、４４．６ｄＢ、及び４３．０ｄＢである。これらはいずれも基音の音量に対して−４５ｄＢの値、つまり３４．８ｄＢを上回る値であり、基音の音量に対して−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されている。また、例えば７次、９次、及び１１次の倍音はそれぞれ４２．３ｄＢ、４４．６ｄＢ、及び４２．０ｄＢである。したがって、基音の音量を２で割った音量を上回る６次以上の倍音が３つ以上、計測されている。
尚、上述で述べたカウントの所定条件においてカウントされる倍音の数が４つ以上であればさらにこのましい。また上述で述べたカウントの所定条件においてカウントされる倍音の数が５つ以上であればさらにこのましい。尚、倍音が発生する周波数帯域は、可聴域内であることが望ましい。
さらに上述の６次以上の倍音が、３００Ｈｚから１ｋＨｚの基音に対して、３ｋＨｚから１０ｋＨｚ内に３つ以上あることが好ましい。さらに上述の６次以上の倍音が、３００Ｈｚから１ｋＨｚの基音に対して、３ｋＨｚから１０ｋＨｚ内に４つ以上あることが好ましい。さらに上述の６次以上の倍音が、３００Ｈｚから１ｋＨｚの基音に対して、３ｋＨｚから１０ｋＨｚ内に５つ以上あることが好ましい。

このように、本発明に係る音響機器１によれば、６次以上の倍音が高い音量（レベル）で発生している。そのため本発明に係る音響機器１によれば、明るく良く通る音が知覚される。

なお、本実施の形態では、音響再生機器が補聴器１である例を示したが、これに限られない。例えば音響再生機器はヘッドフォンやイヤホンであってもよく、この場合マイク部２０ａは備えない。またこの場合、音響再生機器の内部メモリに記憶された音楽データに基づく音や、外部サーバ等に記憶されている音楽データに基づく音がネットワークを介して音響再生機器により再生されるようにしてもよい。

なお本実施の形態では、音響機器１の振動体１０ａを計測システム１０の耳型部５０の耳珠に接触させた状態で計測したがこれに限られず、計測システム１０の耳型部５０のいずれの部位に接触させてもよい。例えば、振動体１０ａを計測システム１０の耳型部５０の耳介に接触させるようにしてもよい。

なお本実施の形態では、音響機器１により発生させる基音を５００Ｈｚとしたがこれに限られない。例えば４００Ｈｚや８００Ｈｚ等、３００Ｈｚ以上、１０００Ｈｚ以下の範囲における任意の所定の周波数の音を基音としてもよい。

（第２実施の形態）
以下、本発明の第２実施の形態について説明する。第２実施の形態は第１実施の形態と比較して、音響機器１の構成が相違する。その他の構成は第１実施の形態と同一である。また第１実施の形態と同様に音響機器１が補聴器１である例について説明する。第１実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。

図２４は、本発明の一実施形態に係る補聴器１の構成を示す概略図である。図２４に示すように、振動体１０ａを、ユーザの耳の外側からユーザの耳珠に接触させている。そのため、保持部６０ｂを備えている。図２５は、振動体１０ａが耳珠に接触している部分を別の角度から示している。図２５に示すように、振動体１０ａは、突出している耳珠に接触させるため、耳珠に接触させる部位に、後述する凹部１０４ｂが備えられることにより、耳珠を大きく潰さなくても、振動体１０ａと耳珠との接触面積を十分に確保することができる。以下本実施の形態では、ユーザの耳に接触させる位置が耳珠である例について説明する。

図２４に示すように、保持部６０ｂは、支持部６１ｂと、耳かけ部６２ｂと、本体部６３ａとを備え、振動体１０ａがユーザの耳に接触させる位置（耳珠）に振動体１０ａを保持する。支持部６１ｂの端部は振動体１０ａに接続される。支持部６１ｂは中空構造であり、振動体１０ａへのリード処理は当該中空構造を通して行う。また支持部６１ｂは、振動体１０ａの角度が変わらない程度の剛性を有する。支持部６１ｂの他端は耳かけ部６２ｂの端部に接続される。

耳かけ部６２ｂは、ユーザの耳介の外側に当接し、補聴器１をユーザの耳に装着する。好適には耳かけ部６２ｂはユーザの耳介に沿うフック形状とし、補聴器１がユーザの耳に安定的に装着されるようにする。耳かけ部６２ｂの他端は本体部６３ａに接続される。本体部６３ａは、マイク部２０ａ、制御部３０ａ、音量・音質調整インタフェース部４０ａ、及び記憶部５０ａを内蔵する。

図２６は、振動体１０ａを厚さ方向からみた側面図である。上述したように振動体１０ａは、圧電素子１０１ａと、パネル１０２ａとを備える。好適には図２６に示すように圧電素子１０１ａは板状である。

圧電素子１０１ａはパネル１０２ａに、接合部材により接合される。接合部材は、圧電素子１０１ａの主面とパネル１０２ａの主面との間に設けられる。接合部材は、非加熱型硬化性の接着材、または両面テープであるとよい。圧電素子１０１ａのうち、パネル１０２ａとの接合面以外はモールド１０３ａにより覆われる。

パネル１０２ａの主面は、凹部１０４ｂを備える。凹部１０４ｂはパネル１０２ａの中央部分をくぼませた部位である。ここで耳珠は突出しているため、平面を接触させた場合は、耳珠を大きく押し潰すことにより接触面積を得る必要がある。一方で本発明に係る補聴器１は、凹部１０４ｂを備えており、凹部１０４ｂが耳珠に接触されるため、耳珠を大きく押し潰さずに接触面積を得ることができる。耳珠を大きく押し潰す必要がないため、保持部６０ｂは簡易な構造でよく、また耳珠が大きく押し潰されないため補聴器１を装着するユーザの快適性も維持することができる。

振動体１０ａのパネル１０２ａは、ユーザの耳に０．１Ｎから３Ｎの力で押圧される。パネル１０２ａが０．１Ｎから３Ｎの範囲で押圧される場合、パネル１０２ａによる振動が耳に十分伝達される。また押圧が３Ｎ未満の小さい力であれば、補聴器１を長時間装着してもユーザの疲労感は少なく、装着時の快適性を維持することができる。

好適にはパネル１０２ａの凹部１０４ｂのうち、ユーザの耳（例えば耳珠）に接触する部位と接触しない部位とを有する。パネル１０２ａのうち、ユーザの耳に接触しない部位があることにより、当該部位から気導音を発生させることもできる場合がある。

好適にはパネル１０２ａの主面は、圧電素子１０１ａの主面の面積の０．８倍から１０倍の面積を有する。パネル１０２ａの主面が圧電素子１０１ａの主面の０．８倍から１０倍の範囲の面積であれば、圧電素子１０１ａの伸縮または屈曲にあわせて変形でき、かつユーザの耳への接触面積が十分に確保できる。尚、圧電素子と、パネルの面積は、例えば０．８から５倍がより好適である。

実施の形態２に係る補聴器１の音の伝達は、図１３に示す実施の形態１に係る補聴器１の概略と同様である。図２７は、本発明の補聴器１の周波数特性の実測値である。“ａｉｒ”は図１３における経路II及び経路IIIの音の周波数特性であり、“ｖｉｂ”は、図１３における経路IVの音の周波数特性である。“ａｉｒ＋ｖｉｂ”は、経路IIから経路IVの音を合成した音の周波数特性である。これらの実測値が示すように、低音の音圧、特に本実施例においては、１ｋＨｚ以下の低音の音圧が人体振動音により確保できているため、音量感を損なうことを抑制することができる。

図２８に、パネル１０２ａに凹部１０４ｂの替わりに凸部１０５ｂを設けた場合（図２８（ａ））の実測値を示す。“ａｉｒ”は図１３における経路II及び経路IIIの音の周波数特性であり、“ｖｉｂ”は、図１３における経路IVの音の周波数特性である。“ａｉｒ＋ｖｉｂ”は、経路IIから経路IVの音を合成した音の周波数特性である。図２９は、パネル１０２ａに凹部１０４ｂと凸部１０５ｂとを備えた場合の、それぞれの“ａｉｒ＋ｖｉｂ”の周波数特性を示す図である。図２９に示すように、パネル１０２ａに凹部１０４ｂを備える構成の方が、多くの周波数領域において音圧が高く、音響特性が優れている。

実施の形態２に係る音響機器１（補聴器１）を計測システム１０により測定した場合も、実施の形態１に係る音響機器と同様、気導音に関して基音の音量に対して上述のカウント条件において、−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されている。また、基音の音量を２で割った音量を上回る６次以上の倍音が３つ以上、計測される。人体振動音に関しても実施の形態１に係る音響機器と同様に、基音の計測値に対して−４５ｄＢを上回る計測値を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されることがない。また、基音の計測値を２で割った値を上回る６次以上の倍音が３つ以上、計測されることがない。したがって、実施の形態２に係る音響機器１も、気導音及び人体振動音が合成された音に関して、基音の音量に対して−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されている。また、基音の音量を２で割った音量を上回る６次以上の倍音が３つ以上、計測される。

（第３実施の形態）
以下、本発明の第３実施の形態について説明する。第３実施の形態は第１実施の形態及び第２実施の形態と比較して、計測システム１０の構成が相違する。その他の構成は第１実施の形態又は第２実施の形態と同一である。第１実施の形態又は第２実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。

図３０は、本発明の第３実施の形態に係る計測システムの要部の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る計測システム１１０は、音響機器装着部１２０の構成が第１実施の形態における音響機器装着部２０と異なるもので、その他の構成は第１実施の形態と同様である。したがって、図２４においては、第１実施の形態で示した測定部２００の図示を省略してある。音響機器装着部１２０は、人体の頭部模型１３０と、測定対象の音響機器１を保持する保持部１５０とを備える。頭部模型１３０は、例えばＨＡＴＳやＫＥＭＡＲ等からなる。頭部模型１３０の人工耳１３１は、頭部模型１３０に対して着脱自在である。

人工耳１３１は、耳型部を構成するもので、図３１（ａ）に頭部模型１３０から取り外した側面図を示すように、第１実施の形態の耳型部５０と同様の人工耳介１３２と、該人工耳介１３２に結合され、人工外耳道１３３が形成された人工外耳道部１３４とを備える。人工外耳道部１３４には、人工外耳道１３３の開口周辺部に、第１実施の形態の耳型部５０と同様に、振動検出素子を備える振動検出部１３５が配置されている。また、頭部模型１３０の人工耳１３１の装着部には、図３１（ｂ）に人工耳１３１を取り外した側面図を示すように、中央部にマイクを備える音圧測定部１３６が配置されている。音圧測定部１３６は、頭部模型１３０に人工耳１３１が装着されると、人工耳１３１の人工外耳道１３３を経て伝播される音の音圧を測定するように配置されている。なお、音圧測定部１３６は、第１実施の形態の耳型部５０と同様に、人工耳１３１側に配置してもよい。振動検出部１３５を構成する振動検出素子及び音圧測定部１３６を構成するマイクは、第１実施の形態と同様に測定部に接続される。

保持部１５０は、頭部模型１３０に着脱自在に取り付けられるもので、頭部模型１３０への頭部固定部１５１と、測定対象の音響機器１を支持する支持部１５２と、頭部固定部１５１及び支持部１５２を連結する多関節アーム部１５３と、を備える。保持部１５０は、多関節アーム部１５３を介して、支持部１５２に支持された音響機器１の人工耳１３１に対する押圧力及び接触姿勢を、第１実施の形態の保持部７０と同様に調整可能に構成されている。

本実施の形態に係る計測システム１１０によると、第１実施の形態の計測システム１０と同様の測定結果が得られる。特に、本実施の形態では、人体の頭部模型１３０に、振動検出用の人工耳１３１を着脱自在に装着して音響機器１を評価するので、頭部の影響が考慮された実際の使用態様により即した評価が可能となる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各部材等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段や部材等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１音響機器（補聴器）
１０、１１０計測システム
２０音響機器装着部
３０基台
３１アナログデジタル変換部
３２信号処理部
３３デジタルアナログ変換部
３４圧電アンプ
５０耳型部
５１人工耳介
５２人工外耳道部
５３人工外耳道
５４支持部材
５５振動計測部
５６振動検出素子
６０音圧測定部
６１チューブ部材
６２マイク部
７０保持部
７１支持部
７２アーム部
７３移動調整部
１０ａ振動体
１１ａ押付部材
１２ａ取付部
２０ａマイク部
３０ａ制御部
４０ａ音量・音質調整インタフェース部
５０ａ記憶部
６０ａ、６０ｂ保持部
６１ａ、６１ｂ支持部
６２ａ、６２ｂ耳かけ部
６３ａ本体部
１０１ａ圧電素子
１０２ａパネル
１０３ａモールド
１０４ｂ凹部
１０５ｂ凸部
１１１ａ切込部
１２０音響機器装着部
１３０頭部模型
１３１人工耳
１３２人工耳介
１３２該人工耳介
１３３人工外耳道
１３４人工外耳道部
１３５振動検出部
１３６音圧測定部
１５０保持部
１５１頭部固定部
１５２支持部
１５３多関節アーム部
２００測定部
３００感度調整部
３０１、３０２可変利得増幅回路
４００信号処理部
４１０Ａ／Ｄ変換部
４１１、４１２Ａ／Ｄ変換回路
４２０周波数特性調整部
４２１イコライザ
４３０位相調整部
４３１可変遅延回路
４４０出力合成部
４５０周波数解析部
４６０記憶部
４７０信号処理制御部
５００ＰＣ
５１０接続ケーブル
５２０表示部
５２１アプリケーション画面
５２２〜５２４アイコン
５２５測定結果表示領域
５２６測定レンジ変更アイコン
５２７測定結果表示選択領域
５２８ファイルアイコン
５２９測定タイプアイコン
５３０ヘルプアイコン
６００プリンタ
６０１、６０２矢印

Claims

圧電素子と、当該圧電素子によって直接的に曲げられて湾曲するパネル部を備える振動体の当該パネル部をユーザの耳珠に押し当てて、振動伝達により新たにユーザの耳で発生した気導音をユーザに伝える音響機器において、
人工耳介及び人工外耳道を備えた耳型部と、当該人工外耳道内における気導音を計測するマイク部とを備えた計測システムにより、前記音響機器を前記耳型部に接触させた状態で可聴周波数帯域における所定の周波数の基音を出力して前記気導音を計測したときに、
前記基音の音量に対して−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、第１の所定のカウント条件において計測される音響機器。
圧電素子と、当該圧電素子によって直接的に曲げられて湾曲するパネル部を備える振動体の当該パネル部をユーザの耳珠に押し当てて、振動伝達により新たにユーザの耳で発生した気導音をユーザに伝える音響機器において、
人工耳介及び人工外耳道を備えた耳型部と、当該人工外耳道内における気導音を計測するマイク部とを備えた計測システムにより、前記音響機器を前記耳型部に接触させた状態で可聴周波数帯域における所定の周波数の基音を出力して前記気導音を計測したときに、
前記基音の音量を２で割った音量を上回る６次以上の倍音が３つ以上、第２の所定のカウント条件において計測される音響機器。
圧電素子と、当該圧電素子によって直接的に曲げられて湾曲するパネル部を備える振動体の当該パネル部をユーザの耳珠に押し当てて、振動伝達により新たにユーザの耳で発生した気導音と、耳に伝達された振動とをユーザに伝える音響機器において、
人工耳介及び人工外耳道を備えた耳型部と、当該人工外耳道内における気導音を計測するマイク部と、前記耳型部における振動を計測する振動計測部とを備えた計測システムにより、前記音響機器を前記耳型部に接触させた状態で可聴周波数帯域における所定の周波数の基音を出力して、前記マイク部の計測値と前記振動計測部との計測値に基づいて合成される音量を計測したときに、
前記基音の音量に対して−４５ｄＢを上回る音量を有する６次以上の倍音が３つ以上、第１の所定のカウント条件において計測される音響機器。
圧電素子と、当該圧電素子によって直接的に曲げられて湾曲するパネル部を備える振動体の当該パネル部をユーザの耳珠に押し当てて、振動伝達により新たにユーザの耳で発生した気導音と、耳に伝達された振動とをユーザに伝える音響機器において、
人工耳介及び人工外耳道を備えた耳型部と、当該人工外耳道内における気導音を計測するマイク部と、前記耳型部における振動を計測する振動計測部と、を備えた計測システムにより、前記音響機器を前記耳型部に接触させた状態で可聴周波数帯域における所定の周波数の基音を出力して、前記マイク部と前記振動計測部との計測値に基づいて合成される音量を計測したときに、
前記基音の音量を２で割った音量を上回る６次以上の倍音が３つ以上、第３の所定のカウント条件において計測される音響機器。
前記振動体は、前記耳型部に対して、０．０５Ｎから３Ｎの力で押圧されている
請求項１乃至４のいずれかに記載の音響機器。
前記振動体は、前記耳型部に対して、０．１Ｎから２Ｎの力で押圧されている
請求項１乃至４のいずれかに記載の音響機器。
前記耳型部は、ＩＥＣ６０３１８−７に準拠した素材からなる
請求項１乃至６のいずれかに記載の音響機器。
前記振動体の前記耳型部に対する接触面積は、０．１ｃｍ^２〜４ｃｍ^２である
請求項１乃至７のいずれかに記載の音響機器。
前記振動体の前記耳型部に対する接触面積は、０．３ｃｍ^２〜３ｃｍ^２である
請求項１乃至７のいずれかに記載の音響機器。
前記耳型部における振動を計測する振動計測部をさらに備え、
前記音響機器を前記耳型部に接触させた状態で前記基音を出力して前記振動を計測したときに、
前記基音の計測値に対して−４５ｄＢを上回る計測値を有する６次以上の倍音が３つ以上、計測されることがない
請求項１に記載の音響機器。
前記耳型部における振動を計測する振動計測部をさらに備え、
前記音響機器を前記耳型部に接触させた状態で前記基音を出力して前記振動を計測したときに、
前記基音の計測値を２で割った値を上回る６次以上の倍音が３つ以上、所定のカウント条件において計測されることがない
請求項２に記載の音響機器。
前記音響機器を前記耳型部に接触させた状態で前記基音を出力して前記振動を計測したときに、
前記基音の計測値に対して−４５ｄＢを上回る計測値を有する６次以上の倍音が３つ以上、所定のカウント条件において計測されることがない
請求項３に記載の音響機器。
前記音響機器を前記耳型部に接触させた状態で前記基音を出力して前記振動を計測したときに、
前記基音の計測値を２で割った値を上回る６次以上の倍音が３つ以上、所定のカウント条件において計測されることがない
請求項４記載の音響機器。
前記基音は３００Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下の所定の周波数であることを特徴とする、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の音響機器。
前記第１の所定のカウント条件は、ノイズフロアよりＳ／Ｎ（シグナル・ノイズ比）が１０ｄＢ以上の倍音の数をカウントすることである請求項１または３に記載の音響機器。
前記第２の所定のカウント条件は、基音の音量を７０ｄＢ以上とすることである請求項２に記載の音響機器。
前記第３の所定のカウント条件は、基音の音量を７５ｄＢ以上とすることである請求項４に記載の音響機器。
前記倍音を計測する周波数帯域は、５０Ｈｚから２０ｋＨｚの可聴帯域である請求項１乃至１７のいずれかに記載の音響機器。
前記倍音を計測する周波数帯域は、３ｋＨｚから１０ｋＨｚの可聴帯域である請求項１乃至１７のいずれかに記載の音響機器。
請求項１乃至請求項１９のいずれかに記載の音響機器を、ユーザの耳珠に当てて音を聞く音響機器の使用方法。