JP6250774B2

JP6250774B2 - 測定装置

Info

Publication number: JP6250774B2
Application number: JP2016235209A
Authority: JP
Inventors: 智裕稲垣
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: JP2017098963A

Description

本発明は、筐体に保持された振動体を人間の耳に押し当てることで振動伝達により音をユーザに伝える電子機器の測定装置に関するものである。

特許文献１には、携帯電話などの電子機器として、気導音と骨導音とを利用者（ユーザ）に伝えるものが記載されている。また、特許文献１には、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ことが記載されている。また、特許文献１には、骨導音とは、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ことが記載されている。

特許文献１に記載された電話機では、圧電バイモルフ及び可撓性物質からなる短形板状の振動体が、筐体の外面に弾性部材を介して取り付けられる旨が記載されている。また、特許文献１には、この振動体の圧電バイモルフに電圧が印加されると、圧電材料が長手方向に伸縮することにより振動体が振動し、利用者が耳介に振動体を接触させると、気導音と骨導音とが利用者に伝えられることが記載されている。また、本出願人は、上記特許文献１に記載された電話機とは異なり、携帯電話の表面に配置された表示パネルや保護パネル等のパネルを圧電素子により振動させ、これにより発生する気導音と、振動するパネルを人間の耳に当てた時に伝わる振動伝達による音成分である振動音とを用いて音を伝える携帯電話を開発している。

特開２００５−３４８１９３号公報

ところで、特許文献１のような電話機や本出願人が開発している携帯電話等の振動により何らかの音を伝える圧電レシーバ等の振動体を備える電子機器は、使用するユーザの聴力に応じて音質等の特性が調整されることが望まれる。そのためには、測定装置をユーザの聴力に応じた特性に設定して電子機器を測定しながら、電子機器を調整する必要がある。

しかしながら、従来は、ユーザの聴力に応じて電子機器を測定することについては何ら考慮されていない。

本発明は、上述した観点に鑑みてなされたもので、振動伝達により音を伝える振動体を有する電子機器をユーザの聴力に応じて測定できる測定装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明に係る測定装置の発明は、振動体を人体の耳に押し当てて振動伝達により音をユーザに伝える電子機器を測定する測定装置であって、
人体の耳を模した耳型部と、該耳型部における前記振動体による振動を検出する振動検出部と、
該振動検出部により検出された振動に基づくデータを、感音難聴に応じて第１の圧縮伸張処理を行う第１の圧縮伸張処理部と、
前記振動体を振動させた際に発生する気導音の音圧を測定するための音圧測定部と、
該音圧測定部により測定された音圧に基づくデータを、前記ユーザの感音難聴に応じて第２の圧縮伸張処理を行う第２の圧縮伸張処理部と、
前記第１の圧縮伸張処理がなされた後の前記振動に基づくデータと、前記第２の圧縮伸張処理がなされた後の前記音圧に基づくデータとを合成する出力合成部と、
を備える。

前記耳型部が、人体の耳を模した耳模型と、人工外耳道を構成する人工外耳道部とを備えてもよい。

前記音圧測定部は、前記人工外耳道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もよい。

前記音圧測定部により測定された音圧に基づくデータを、ユーザの伝音難聴に応じて減衰処理可能な減衰処理部をさらに備えてもよい。

前記第１の圧縮伸張処理がなされた後の前記振動に基づくデータを、前記第２の圧縮伸張処理がなされた後の前記音圧に基づくデータに対して位相調整する位相調整部をさらに備えてもよい。

前記第１の圧縮伸張処理がなされた後の前記振動に基づくデータ、或いは前記第２の圧縮伸張処理がなされた後の前記音圧に基づくデータ、或いは前記出力合成部が合成したデータに対して、ＦＦＴ処理する周波数解析部を備えてもよい。

本発明によれば、振動伝達により音を伝える振動体を有する電子機器をユーザの聴力に応じて測定することができる。したがって、電子機器をユーザの聴力に相応しい特性に調整することが可能となる。

本発明の第１実施の形態に係る測定装置の概略構成を示す図である。測定対象の電子機器の一例を示す平面図である。図１の測定装置の部分詳細図である。図１の測定装置の要部の機能ブロック図である。示す図である。図４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。気導成分及び骨導成分のオージオグラムの一例を示す図である。図４の聴感再現部における伝音難聴を再現するイコライザの周波数特性の一例を示す図である。図４の聴感再現部における感音難聴を再現するＤＲＣの入出力特性の一例を示す図である。本発明の第２実施の形態に係る測定装置を構成する測定装置の要部の概略構成を示す図である。図９の測定装置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）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る測定装置の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る測定装置１０は、振動体を有する測定対象の電子機器１００を測定するもので、電子機器装着部２０と、該電子機器装着部２０及び電子機器１００に接続される測定部２００とを備える。電子機器装着部２０は、基台３０に支持された耳型部５０と、測定対象の電子機器１００を保持する保持部７０とを備える。なお、以下の説明において、電子機器１００は、図２に平面図を示すように、矩形状の筐体１０１の表面に、人の耳よりも大きい矩形状のパネル１０２を有するスマートフォン等の携帯電話で、パネル１０２が振動体として振動するものとする。また、電子機器１００は、図１に示すように外付け或いは内蔵のメモリ１０３を備えている。先ず、電子機器装着部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、耳模型５１と、該耳模型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、耳模型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耳模型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、硬さ測定装置としては、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１０ｍｍから５０ｍｍ、好ましくは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の耳模型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検出部５５が配置されている。振動検出部５５は、振動するパネル１０２を耳型部５０に当てた際に外耳道部５２を経て伝わる振動量を検出する。つまり、振動検出部５５は、パネル１０２を人体の耳に押し当てた際に、パネル１０２の振動が直接内耳を揺らし、鼓膜を経由しないで聴く骨導成分に相当する振動量を検出する。このような振動検出部５５は、例えば、電子機器１００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、圧電式加速度ピックアップ等の振動ピックアップからなる振動検出素子５６により構成される。

図３（ａ）は、耳型部５０を基台１０側から見た平面図である。図３（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３（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、パネル１０２を人体の耳に押し当てた際に、パネル１０２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、及び、パネル１０２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を測定する。

音圧測定部６０は、図３（ｂ）に図３（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６２を備える。マイク６２は、例えば、電子機器１００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。マイク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６２は、例えば、人工外耳道部５２や基台１０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。電子機器１００が、スマートフォン等の平面視で矩形状を成す携帯電話の場合、人が当該携帯電話を片手で保持して自身の耳に押し当てようとすると、通常、携帯電話の両側面部を手で支持することになる。また、耳に対する携帯電話の押圧力や接触姿勢は、人（利用者）によって異なったり、使用中に変動したりする。本実施の形態では、このような携帯電話の使用態様を模して、電子機器１００を保持する。

そのため、保持部７０は、電子機器１００の両側面部を支持する支持部７１を備える。支持部７１は、電子機器１００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に支持される電子機器１００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、電子機器１００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に支持された電子機器１００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（パネル１０２）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、好ましくは３Ｎから８Ｎ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６２による測定により可能となり、測定装置としての利便性が向上する。また、３Ｎから８Ｎの範囲は、通常、健聴者が従来型のスピーカを用いて通話をする際に耳に押し当てる平均的な力の範囲を想定している。人種、性別により差があるかもしれないが、要は従来型のスピーカを搭載したスマートフォンや従来型携帯電話等の電子機器において、通常、ユーザが押し付ける程度の押圧力において振動音や気導音を測定できることが好ましい。

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に対する電子機器１００の接触姿勢が、例えば、振動体の一例であるパネル１０２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、パネル１０２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に対して電子機器１００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、もちろん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電子機器であっても本発明の測定対象となり得る。

次に、図４を参照して、図１の測定部２００の構成について説明する。図４は、図１の測定装置の要部の構成を示す機能ブロック図である。測定部２００は、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±５０ｄＢ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、聴感再現部４９０、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、音響信号出力部４８０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、聴感再現部４９０に供給される。聴感再現部４９０は、ユーザの聴力の低下を設定してユーザの聴感を再現するものである。ここで、人の聴力が低下する要素には、以下の二つの要素があることが知られている。
（１）鼓膜が動きにくくなり、聴神経の間をつなぐ中耳内部のつち、きぬた、あぶみ骨が癒着して動きににくくなることで、特に高域の音が聴こえにくくなる伝音難聴。
（２）聴神経の損傷が原因で、ある音圧までは反応しにくく、ある音圧からは急激に聴こえ始め、ある音圧以上では耳に響くリクルートメント現象が生じて音が耳に響いて正常に聴こえにくくなる感音難聴。

一般に、聴力の低下は、伝音難聴による低下分と感音難聴による低下分との和となる。したがって、例えば、伝音難聴が聴力低下の主たる原因である人は、圧電レシーバの振動伝達成分を問題なく聴くことができる。しかし、感音難聴が聴力低下の主たる原因である人は、気導成分及び振動伝達成分ともに聴こえにくい。つまり、同じくらい聴力が低下している人でも、伝音難聴と感音難聴とのバランスで、圧電レシーバの音量を上げる必要がない人もいる。したがって、振動という成分で音を伝える圧電レシーバ等の電子機器においては、伝音難聴及び感音難聴の程度を考慮に入れた特性にするのが好ましい。

そのため、本実施の形態において、聴感再現部４９０は、Ａ／Ｄ変換回路４１１の出力を圧縮伸張処理する第１の圧縮伸張処理部であるＤＲＣ（Dynamic Range Compression）４９１と、Ａ／Ｄ変換回路４１２の出力を減衰処理する減衰処理部であるイコライザ（ＥＱ）４９２と、該ＥＱ４９２の出力を圧縮伸張処理する第２の圧縮伸張処理部であるＤＲＣ４９３とを備える。ここで、ＤＲＣ４９１及びＤＲＣ４９３は、ユーザの感音難聴を再現するものである。また、イコライザ４９２は、ユーザの伝音難聴を再現するものである。なお、ＤＲＣ４９１及びＤＲＣ４９３は、入力信号を周波数帯域毎に圧縮伸張してダイナミックレンジを調整可能なマルチチャンネルに構成するのが好ましい。また、イコライザ４９２は、入力信号を周波数帯域毎に例えば３０ｄＢ以上減衰可能なグラフィカルイコライザで構成するのが好ましい。聴感再現部４９０によるユーザに応じた伝音難聴及び感音難聴の設定による聴感再現については後述する。

聴感再現部４９０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。

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、実際とは異なるタイミング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５（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５（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５（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、測定対象の電子機器１００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可能する。例えば、電子機器１００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、骨導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６２による検出信号とを合成する。これにより、測定対象の電子機器１００の振動によって伝わる振動量と音圧、つまり骨導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、骨導音と気導音とが合成された体感音圧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、骨導音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、電子機器１００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、電子機器１００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。

音響信号出力部４８０は、ヘッドホン等の外部接続機器が着脱自在に接続可能に構成される。音響信号出力部４８０には、信号処理制御部４７０において、上記の骨導音と気導音とが合成された体感音圧に相当するパワースペクトルデータ、骨導音に相当するパワースペクトルデータ、又は気導音に相当するパワースペクトルデータのいずれかが選択され、かつアナログの音響信号にＤ／Ａ変換されて供給される。

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、信号処理制御部４７０は、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、感度調整部３００及び信号処理部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、測定装置１０による電子機器１００の測定アプリケーションを有する。測定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、測定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４において、感度調整部３００及び信号処理部４００は、例えば電子機器装着部２０の基台３０上に搭載され、ＰＣ５００及びプリンタ６００は、基台３０から離れて設置される。そして、信号処理部４００とＰＣ５００とを接続ケーブル５１０を介して接続される。

一方、測定対象の電子機器１００の内蔵メモリ１０３には、パネル１０２を振動させる再生音源フォーマットに応じた音源情報が、例えば、記録媒体又はネットワークを介してダウンロードされて記憶される。ここで、音源情報は、電子機器１００を評価するための試験音情報である。例えば、電子機器１００が携帯電話の場合は、３ＧＰＰ２に定義されている音響特性の測定時（３ＧＰＰＴＳ２６．１３１／１３２）に使用される試験音（非会話擬似信号、ピンクノイズ、ホワイトノイズ、擬似雑音、マルチサイン波、サイン波、人工音声）とすることができる。なお、音源情報は、試験音情報として記憶されてもよいし、該試験音情報を生成するアプリケーションとして記憶されてもよい。また、音源情報の記憶部は、測定装置が備えてもよい。

また、電子機器１００は、測定部２００により制御可能に、ＵＳＢ等のインターフェース用の接続ケーブル５１１を介して測定部２００に接続される。なお、接続ケーブル５１１による電子機器１００と測定部２００との接続は、図４に実線で示すように、電子機器１００と信号処理部４００の信号処理制御部４７０とが接続されてもよいし、図４に仮想線で示すように、電子機器１００とＰＣ５００とが接続されてもよい。

次に、本実施の形態に係る測定装置１０による電子機器１００の測定法について説明する。先ず、電子機器１００の測定に先立って、測定装置１０の聴感再現部４９０をユーザの伝音難聴及び感音難聴に応じて設定して、ユーザの聴感を再現する。ここで、聴感再現部４９０によるユーザの伝音難聴及び感音難聴は、例えばオージオメータによる聴力測定結果（オージオグラム）に基づいて設定することができる。

すなわち、オージオメータによる気導の聴力測定値は、外耳、中耳及び内耳の全ての要素が考慮された測定値である。これに対し、オージオメータによる骨導の聴力測定値は、内耳の要素のみが考慮された測定値である。したがって、オージオグラムの骨導値と気導値との差に基づいて、伝音難聴及び感音難聴を設定することができる。例えば、オージオグラムの気導レベルと骨導レベルとが一致していた場合は、内耳が難聴の主な要因となるので感音難聴と判定される。したがって、この場合は、振動検出素子５６側のＤＲＣ４９１及びマイク６２側のＤＲＣ４９３により感音難聴を再現する。

これに対し、オージオグラムの気導レベルと骨導レベルとが一致していない場合は、中耳及び内耳ともに難聴の要因がある。この場合、「気導レベル−骨導レベル」が、中耳で生じている伝音難聴に相当し、骨導レベルが内耳で起きている感音難聴に相当する。したがって、この場合は、マイク６２側のイコライザ４９２により伝音難聴を再現し、振動検出素子５６側のＤＲＣ４９１及びマイク６２側のＤＲＣ４９３により感音難聴を再現する。

例えば、ユーザのオージオグラムとして、図６（ａ）に示す気導成分の聴力測定結果と、図６（ｂ）に示す骨導成分の聴力測定結果とが得られたとする。この場合、図６（ｂ）の骨導成分は、聴力レベルが０ｄＢで正常であり、図６（ａ）の気導成分のみに、聴力の低下が見られるので、外耳から中耳にかけての伝音難聴であることが分かる。したがって、この場合は、マイク６２側のイコライザ４９２の周波数特性を図７に示すように設定して伝音難聴を再現することにより、ユーザの聴感を再現することができる。なお、伝音難聴は、一般的な加齢による難聴のデータに基づいて設定することもできる。この場合は、ＰＣ５００等に年齢に対応するイコライザ４９２の設定データをテーブルとして記憶しておき、ユーザの年齢を入力することにより、対応する設定データに基づいてイコライザ４９２の特性を設定すればよい。

また、感音難聴は、ＤＲＣ４９１及びＤＲＣ４９３の入出力特性を、例えば図８に示すように設定することにより再現する。なお、図８に例示する入出力特性は、６０ｄＢ以下の音では聴神経が反応しないために全く聴こえず、６０ｄＢ以上の大きさでは１０ｄＢの変化に対して、１０ｄＢ以上大きくなるように聴こえ、１００ｄＢ以上でサチュレーションを起こす不快閾値を有するリクルートメント現象を再現したものである。なお、リクルートメントに関する研究は、まだ全てが明らかになっているわけではないが、不快閾値は例えば最小可聴閾値に基づいてＦｉｇ６、ＮＡＬ−ＮＬ１等の計算式（聴力レベルと可聴域値との関係や、聴力レベルと不快域値との関係）により算出することが可能である。図８は、６０ｄＢの最小可聴閾値に基づいてＤＲＣ４９１及びＤＲＣ４９３の入出力特性を設定したものである。

以上のように、聴感再現部４９０をユーザの聴感に応じて設定したら、電子機器１００の測定を開始する。まず、信号処理部４００の信号処理制御部４７０により、ＰＣ５００からの測定開始のコマンドの受信に同期して電子機器１００を制御する。或いは、ＰＣ５００により、信号処理部４００に対する測定開始のコマンド送信に同期して、電子機器１００を直接制御する。これにより、内蔵メモリ１０３に記憶されている所定の音源情報を読み出し、該読み出した音源情報に基づいて、パネル１０２を振動させる。また、信号処理部４００は、パネル１０２の振動に同期して、振動検出素子５６及びマイク６２の出力処理を開始して、耳型部５０を介して伝わる骨導音と気導音とを測定する。これらの測定結果は、表示部５２０に表示され、また、必要に応じてプリンタ６００に出力されて、電子機器１００の調整に供される。

このように、本実施の形態に係る測定装置１０は、聴感再現部４９０によりユーザの伝音難聴及び感音難聴を考慮した聴感を再現して電子機器１００を測定することができる。したがって、電子機器１００をユーザに相応しい特性に調整することができる。また、本実施の形態では、測定装置１０の測定部２００により電子機器１００を制御して、電子機器１００のパネル１０２を内蔵メモリ１０３に記憶されている音源情報により振動させ、そのパネル１０２の振動に同期して、測定部２００により電子機器１００を測定している。したがって、電子機器１００を所望の音源情報で振動させることができるので、電子機器１００をユーザの聴感により相応しい特性に調整することが可能となる。

しかも、振動検出素子５６により、耳型部５０を介して人体の耳への振動伝達の特徴が重み付けされた骨導音を測定することができるので、電子機器１００をより正しく測定することができる。また、骨導音と同時にマイク６２により耳型部５０の人工外耳道５３を介しての気導音も測定できる。これにより、人間の耳への振動伝達量に相当する骨導音と気導音との合成音を測定できるので、電子機器１００をより詳細に調整することが可能となる。さらに、保持部７０は、電子機器１００の耳型部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、電子機器１００を種々の態様で測定することが可能となる。

（第２実施の形態）
図９は、本発明の第２実施の形態に係る測定装置を構成する測定装置の要部の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る測定装置１１０は、電子機器装着部１２０の構成が第１実施の形態における電子機器装着部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９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。電子機器装着部１２０は、人体の頭部模型１３０と、測定対象の電子機器１００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１０（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と同様の耳模型１３２と、該耳模型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１０（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、測定対象の電子機器１００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に支持された電子機器１００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測定装置によると、第１実施の形態の測定装置と同様の効果が得られる。特に、測定装置１１０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電子機器１００を測定するので、頭部の影響が考慮された実際の使用態様により即した測定が可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、耳型部５０、振動検出部５５及び音圧測定部６０を設けたが、振動体の直接的な振動をユーザの感音難聴のみを考慮して測定する等、振動体の測定する特性によっては、耳型部５０及び音圧測定部６０を省略することも可能である。また、振動体を振動させる音源情報は、測定装置１０側に記憶させるようにしてもよい。例えば、信号処理部４００又はＰＣ５００の内蔵メモリに音源情報を記憶したり、信号処理部４００又はＰＣ５００に音源情報専用の記憶部を設けたりして、信号処理部４００又はＰＣ５００により、対応する内蔵メモリや記憶部から所定の音源情報を読み出して電子機器１００に供給することにより、パネル１０２を振動させるようにしてもよい。また、測定装置側に信号処理部４００やＰＣ５００と独立して、音源情報専用の記憶部を設けてもよい。

また、上記実施の形態では、測定部２００に、信号処理部４００と分離してＰＣ５００を設けるようにしたが、ＰＣ５００によって実行する測定アプリケーションの機能を信号処理部４００に搭載して、ＰＣ５００を省略してもよい。さらに、測定部２００は、独立型ですべての機能を集約した構成に限らず、一または複数のＰＣや外部サーバーに分かれて配置されている場合のように、ネットワークシステムやクラウドを活用した構成であってもよいことはいうまでもない。

また、上記実施の形態では、測定対象の電子機器１００として、スマートフォン等の携帯電話で、パネル１０２が振動体として振動するものを想定したが、折り畳み式の携帯電話で、通話等の使用態様において耳に接触するパネルが振動する電子機器も同様に測定することが可能である。また、携帯電話に限らず、他の圧電レシーバも同様に測定することが可能である。

１０測定装置
２０電子機器装着部
３０基台
５０耳型部
５１耳模型
５２人工外耳道部
５３人工外耳道
５４支持部材
５５振動検出部
５６振動検出素子
６０音圧測定部
６１チューブ部材
６２マイク
７０保持部
７１支持部
７２アーム部
７３移動調整部
７５信号処理部
７６出力部
１００電子機器
１０１筐体
１０２パネル（振動体）
１０３メモリ
１１０測定装置
１２０電子機器装着部
１３０頭部模型
１３１人工耳
１３２耳模型
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
４００信号処理部
４３０位相調整部
４４０出力合成部
４５０周波数解析部
４９０聴感再現部
４９１、４９３ＤＲＣ（圧縮伸張処理部）
４９２イコライザ
５００ＰＣ
５１０，５１１接続ケーブル

Claims

振動体を人体の耳に押し当てて振動伝達により音をユーザに伝える電子機器を測定する測定装置であって、
人体の耳を模した耳型部と、該耳型部における前記振動体による振動を検出する振動検出部と、
該振動検出部により検出された振動に基づくデータを、感音難聴に応じて第１の圧縮伸張処理を行う第１の圧縮伸張処理部と、
前記振動体を振動させた際に発生する気導音の音圧を測定するための音圧測定部と、
該音圧測定部により測定された音圧に基づくデータを、前記ユーザの感音難聴に応じて第２の圧縮伸張処理を行う第２の圧縮伸張処理部と、
前記第１の圧縮伸張処理がなされた後の前記振動に基づくデータと、前記第２の圧縮伸張処理がなされた後の前記音圧に基づくデータとを合成する出力合成部と、
を備える測定装置。
前記耳型部が、人体の耳を模した耳模型と、人工外耳道を構成する人工外耳道部とを備える、請求項１に記載の測定装置。
前記音圧測定部は、前記人工外耳道を経て伝播される音の音圧を測定するように配置される、請求項２に記載の測定装置。
前記音圧測定部により測定された音圧に基づくデータを、ユーザの伝音難聴に応じて減衰処理可能な減衰処理部をさらに備える、請求項１に記載の測定装置。
前記第１の圧縮伸張処理がなされた後の前記振動に基づくデータを、前記第２の圧縮伸張処理がなされた後の前記音圧に基づくデータに対して位相調整する位相調整部をさらに備える、請求項１に記載の測定装置。
前記第１の圧縮伸張処理がなされた後の前記振動に基づくデータ、或いは前記第２の圧縮伸張処理がなされた後の前記音圧に基づくデータ、或いは前記出力合成部が合成したデータに対して、ＦＦＴ処理する周波数解析部を備える、請求項１に記載の測定装置。