JP6468288B2 - 挿耳装置 - Google Patents

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Description

本明細書で開示する技術は、バイノーラル・マイクやイヤホンなど人の耳に装着して用いられる挿耳装置に関する。
収音方式の中でも、人間又はダミーヘッドの両耳付近に取り付けたマイクロフォンによって音を収録する録音方法は、一般に、「バイノーラル録音」と呼ばれる。バイノーラル録音の主な利点として、その録音した場所の音空間情報を同時に収録できることが挙げられる。バイノーラル録音によって得られた音声信号をヘッドフォンで再生すると、あたかも録音した環境で音を聞いているかのような効果を与えることができる。バイノーラル録音のかかる効果は、両耳付近、特に外耳道入り口付近で音を収録することによって、人間の鼓膜に届く音に非常に近い音響特性を持った音声信号が得られることに依拠する。
音源(例えば、スピーカーや楽器)から人間の鼓膜に音が届くまでに、さまざまな物体の反射や回折によってその音色が変化する。その中でも、聴取者の頭や胴体、耳介の影響は、人間が音の到来方向を知覚する手掛かりを与える。自由空間において、音源から両耳鼓膜までの音の伝達特性を表すものは、頭部伝達関数(Head−related transfer function:HRTF)と呼ばれている。頭部伝達関数を一度データベース化しておけば、逐一バイノーラル・マイクをユーザーの両耳に装着して録音しなくても、頭部伝達関数に基づく信号処理によってヘッドフォン再生での音の3次元表現が可能である。しかしながら、頭部伝達関数を測定する場合にも、バイノーラル・マイクが必要となる。
研究者などが頭部伝達関数を測定する場合、印象材を外耳道内に挿入し、外耳道入口から受音面が見えるような位置にマイクロフォンを固定することが、一般に行なわれている。この測定方法の方法における1つ目の利点は、個人の外耳道形状にフィットしたバイノーラル・マイクロフォンを作成できるため、常に同じ位置にマイクロフォンが固定され、時間の経過に伴うマイクロフォンの位置ずれや、マイクロフォンの付け外し前後の位置ずれが起こり難いという点にある。特に、耳介内の耳甲介腔での共鳴を正確に反映させるため、印象材やマイクロフォンが外耳道から耳甲介腔に突き出す部分を最小に抑える必要がある(例えば、非特許文献1を参照のこと)。もし印象材やマイクロフォンが耳甲介腔を埋めてしまうと、耳甲介腔で起こる共鳴を阻害し、正確な定位、自然な定位や音色を再現することができなくなる可能性がある。印象材を用いてバイノーラル・マイクロフォンを作る場合、個人の外耳道形状に合わせてこれらの注意点を遵守することで、再現性のあるバイノーラル・マイクロフォンにすることができる。
印象材を使ってマイクロフォンを外耳道内に固定して頭部伝達関数を測定するもう1つの利点として、外部の音が外耳道内に侵入することを阻むため、外耳道内での共鳴が起こらないという点がある。外耳道内での共鳴は個人差が大きく、測定被験者以外が聴取した際の定位に悪影響を及ぼす可能性が高くなる。このような録音方式は「ブロック方式」と呼ばれており、頭部伝達関数の測定に一般的に用いられている方法である。
しかしながら、前述したような方法では、録音の際マイクロフォンを装着する着用者が変わる度に、逐一その着用者の外耳道に印象材を埋め込む必要がある。この作業は、マイクロフォンに不要な損傷を与えてしまうとともに、着用者や作業者の負担になり、着用者の耳の安全上でも問題がある。
他方、インナーイヤー型よりも耳の穴に深く差し込んで使用するカナル型イヤホン装置が広く知られている。例えば、ハウジングの中心から外れた位置から斜めに音導管を配置することにより、耳甲介腔にハウジングを収めた上で、外耳道入口まで音導管を配置するイヤホン装置について提案がなされている(例えば、特許文献1を参照のこと)。しかしながら、この種のイヤホン装置は、外耳道の第1カーブの手前までしか音導管を挿入することができない。また、比較的軟質である耳珠の付け根部分にイヤ・ピースを挿入するために、十分な密閉効果を得ることができない。
本明細書で開示する技術の目的は、バイノーラル・マイクやイヤホンなど人の耳に装着して用いられる優れた挿耳装置を提供することにある。
本明細書で開示する技術のさらなる目的は、ほとんどすべての着用者に対し、個人差に関係なく、外耳道の第1カーブよりも内部まで挿入することができる、優れた挿耳装置を提供することにある。
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項1に記載の技術は、
外耳道の第1カーブより内部に挿入され、耳甲介腔とほぼ同じ面となる背面を有する本体部と、
前記本体部の前面から外耳道の奥に向かって突設した外耳道挿入部と、
を具備する挿耳装置である。
本願の請求項2に記載の技術によれば、請求項1に記載の挿耳装置の前記外耳道挿入部は、前記本体部の前面中心又は前面中心から前方にオフセットした位置に配設されている。
本願の請求項3に記載の技術によれば、請求項2に記載の挿耳装置の前記外耳道挿入部は、前記本体部の中心線に対し所定の傾斜角度だけ後方に傾斜して配設されている。
本願の請求項4に記載の技術によれば、請求項3に記載の挿耳装置は、前記外耳道挿入部に取り付けられたイヤ・ピースをさらに備えている。
本願の請求項5に記載の技術によれば、請求項4に記載の挿耳装置の前記イヤ・ピースの端面は、前記所定の傾斜角度に応じて、前記本体部の前面と平行となるように斜めにカットされている。
本願の請求項6に記載の技術によれば、請求項1に記載の挿耳装置は、前記本体部内に、マイクロフォン・ユニットを備えている。
本願の請求項7に記載の技術によれば、請求項6に記載の挿耳装置の前記マイクロフォン・ユニットの受音面は、前記本体部の背面側で外界に接している。
本願の請求項8に記載の技術によれば、請求項7に記載の挿耳装置は、前記本体部の背面から少なくとも一部がはみ出る遮蔽部をさらに備えている。
本願の請求項9に記載の技術によれば、請求項8に記載の挿耳装置において、前記遮蔽部は、前記受音部と面一となっている。
本願の請求項10に記載の技術によれば、請求項8に記載の挿耳装置において、前記マイクロフォン・ユニットで収音された音声信号を外部に伝送するケーブルが、前記受音面の逆側から前記本体部の内部又は前記本体部と前記マイクロフォン・ユニットの隙間を通って、前記遮蔽部に穿設された出口穴を貫挿して外耳道の外に排出されるようになっている。
本願の請求項11に記載の技術によれば、請求項10に記載の挿耳装置において、前記出口穴は、前記受音面の中心を通過する水平線よりも下に配設されている。
本願の請求項12に記載の技術によれば、請求項1に記載の挿耳装置は、前記本体部内に、ドライバー・ユニットを備えている。そして、前記外耳道挿入部は、音導管を有している。
本願の請求項13に記載の技術によれば、請求項12に記載の挿耳装置は、前記本体部の背面から少なくとも一部がはみ出るストッパーをさらに備えている。
本願の請求項14に記載の技術によれば、請求項1に記載の挿耳装置は、前記外耳道挿入部に、ドライバー・ユニットを備えている。
本願の請求項15に記載の技術によれば、請求項1に記載の挿耳装置は、マイクロフォン・ユニット及びドライバー・ユニットをさらに備えている。
本願の請求項16に記載の技術によれば、請求項15に記載の挿耳装置の前記マイクロフォン・ユニットは前記本体部内に配設され、前記ドライバー・ユニットは前記外耳道挿入部の先端に配設されている。
本願の請求項17に記載の技術によれば、請求項15に記載の挿耳装置の前記本体内には、外耳道の内側から順に、前記ドライバー・ユニット、前記マイクロフォン・ユニットが配置されている。そして、前記外耳道挿入部は、音導管を有するように構成されている。
本願の請求項18に記載の技術によれば、請求項15に記載の挿耳装置の前記マイクロフォン・ユニットの受音面は、前記本体部の背面側で外界に接している。
本願の請求項19に記載の技術によれば、請求項15に記載の挿耳装置は、前記本体部の背面から少なくとも一部がはみ出る遮蔽部をさらに備えている。
本願の請求項20に記載の技術によれば、請求項15に記載の挿耳装置は、前記マイクロフォン・ユニットで収音された音声信号を外部に伝送し又は前記ドライバー・ユニットへ入力する音声信号を伝送するケーブルが、前記受音面の中心を通過する水平線よりも下に配設された出入口穴を介して挿通されている。
本明細書で開示する技術によれば、ほとんどすべての着用者に対し、個人差に関係なく、外耳道の第1カーブより内部に挿入して用いることができる、優れた挿耳装置を提供することができる。
本明細書で開示する技術を適用した挿耳装置は、ほとんどすべての着用者が共通に用いて、外耳道の第1カーブより内部に挿入して着用することができる。この挿耳装置をバイノーラル・マイクロフォンとして用いた場合、外耳道から耳甲介腔に突き出す部分を最小に抑えることができるので、耳介内の耳甲介腔での共鳴を正確に反映させることが可能であり、再現性のあるバイノーラル・マイクロフォンとなる。また、この挿耳装置をイヤホンとして用いた場合、音導管を外耳道の第1カーブより内部に挿入して、鼓膜のより近くまで音響を導くことができるので、低消費で駆動し、良好な音質の音声を提供することができる。
なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本発明の効果はこれに限定されるものではない。また、本発明が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
図1は、人間の頭部の横断面図により左耳の外耳道の形状を示した図である。 図2は、人間の左耳の外観形状を示した図である。 図3は、本明細書で開示する技術を適用した挿耳装置300の構成を概略的に示した図である。 図4は、挿耳装置300の変形例(外耳道挿入部320の位置にオフセットを与えた例)を示した図である。 図5は、挿耳装置300の変形例(外耳道挿入部320の位置にオフセットを変えた例)を示した図である。 図6は、挿耳装置300の外耳道挿入部320に、端面を斜めにカットしたイヤ・ピース600を取り付けている様子を示した図である。 図7は、挿耳装置300の外耳道挿入部320に、端面を真直ぐカットしたイヤ・ピース700を取り付けている様を示した図である 図8は、本明細書で開示する技術を適用したバイノーラル・マイクロフォン800をX−Y平面から見た断面図である。 図9は、バイノーラル・マイクロフォン800をX−Z平面から見た背面図である。 図10は、バイノーラル・マイクロフォン800をY−Z平面から見た断面図である。 図11は、バイノーラル・マイクロフォン800(変形例)をX−Y平面から見た断面図である。 図12は、バイノーラル・マイクロフォン800(変形例)をX−Z平面から見た背面図である。 図13は、バイノーラル・マイクロフォン800(変形例)をY−Z平面から見た断面図である。 図14は、本明細書で開示する技術を適用したイヤホン1400をX−Y平面から見た断面図である。 図15は、イヤホン1400をX−Z平面から見た背面図である。 図16は、イヤホン1400をY−Z平面から見た断面図である。 図17は、背面に取っ手1701を有するイヤホン1400(変形例)を示した図である。 図18は、イヤホン1400(変形例)をX−Y平面から見た断面図である。 図19は、イヤホン1400(変形例)をY−Z平面から見た断面図である。 図20は、バイノーラル・マイクロフォンとイヤホンを組み合わせた挿耳装置2000をX−Y平面から見た断面図である。 図21は、挿耳装置2000をX−Z平面から見た背面である。 図22は、挿耳装置2000をY−Z平面から見た断面図である。 図23は、挿耳装置2000(変形例)をX−Y平面から見た断面図である。 図24は、挿耳装置2000(変形例)をY−Z平面から見た断面図である。 図25は、図6の変形例(イヤ・ピースの変形例)を示した図である。
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
図1には、人間の頭部の横断面図により左耳の外耳道100の形状を示している。また、図2には、人間の左耳(耳介200)の外観形状を示している。また、図1には、図3(後述)に示す挿耳装置300を外耳道100に挿入している様子を併せて示している。
外耳道100は、外耳道入口101から始まり鼓膜102の内側で終了する穴であり、一般的におよそ25〜30ミリメートルの長さがある。外耳道100の外側には、耳介軟骨の形によって生じる複雑な凹凸形状を持つ耳介200がある。耳介200には、収音と音源の方向を特定する働きがある。また、外耳道100は、片方が開き、片方が閉じた管の構造をなしているので、耳介200で収音された音は外耳道100内で共鳴してさらに大きくなる。
耳介200の構造を大まかに言うと、図2に示すように、耳介200の外側から順に、耳輪210、対耳輪220、耳甲介230、耳珠240がある。耳甲介230は、耳の中央の、最も窪んだ部分であり、耳輪根233を境に、上半分の耳甲介艇231と下半分の耳甲介腔232に分かれる。また、耳甲介腔231の耳珠240付近に、外耳道入口101がある。
図1に示した頭部の横断面を見ると、人間の外耳道100の共通の特徴として、異物の混入を防ぐような、ほぼS字状に蛇行している。外耳道入口101に近い方(すなわち、鼓膜から離れた方)の曲りは第1カーブ103と呼ばれる。外耳道100の入口101に近い方(すなわち、鼓膜から離れた)の壁面は、内在する軟骨組織により比較的柔軟な壁面からなる軟骨領域105である。外耳道100の軟骨は、耳介200の軟骨から続いている。軟骨領域は、会話やあくび、食事中に咀嚼するときなど、下あごの動きに反応して、変形並びに移動する。
また、外耳道100の奥に進むと、中間付近で壁面が鼓膜に近接する骨の領域に遷移する。骨の領域106は、内在する骨組織により強固である。骨の領域106における皮膚は、軟骨領域と比較して薄く、且つ接触又は圧力に対して敏感である。軟骨領域105と骨の領域106の境界付近で、外耳道100はさらに大きく湾曲しており、これは外耳道100の第2カーブ104と呼ばれる。第2カーブ104の大きさは、個人差により大いに異なる。
図3には、本明細書で開示する技術を適用した挿耳装置300の構成を概略的に示している。但し、挿耳装置300を人間の左耳に装着したときの前後方向をX軸、左右方向をY軸とし、図示しないが上下方向をZ軸と定義し、図3ではX−Y平面から見た上面図を示している。
挿耳装置300は、マイクロフォンやイヤホンなど人の耳(外耳道100)に挿入して用いられるが、ほぼ円柱形状の本体部310と、本体部310の前面(すなわち、鼓膜102に近い方の端面)から斜めに突設した円筒状の外耳道挿入部320を備えている。図1に示したように、本体部310は、外耳道100の第1カーブ103より内部に挿入される。したがって、本体部310の幅Wは、外耳道100の一般的な内径以下に制限される。後述するように、挿耳装置300を耳に着用した際には、本体部310の背面(外耳道100の外側を向いた端面)は、耳甲介腔232とほぼ同じ面となる。
マイクロフォン又はイヤホンなどの音声の入力又は出力に用いられる挿耳装置は、一般に、できる限り外耳道100のより深くまで挿入した方が、よい音響特性を提供することができ有利である。挿耳装置300を耳の穴に安定して固定するには、外耳道100のより深くまで挿入して固定される方がよい。しかしながら、急激な第1カーブの影響で、挿耳装置を深く挿入する前に、曲がり角にぶつかってしまう。
挿耳装置300がバイノーラル・マイクロフォンの場合、耳介内の耳甲介腔232での共鳴を正確に反映させるには、挿耳装置300本体の背面(マイクロフォンの場合の受音面)が耳甲介腔232と面一になるようにして、外耳道から耳甲介腔に突き出す部分を最小に抑えることが好ましい。これと併せて、本体部310の前面から斜めに突設した外耳道挿入部320が第1カーブ103に対応している必要がある。
図3に示す例では、外耳道挿入部320は、本体部310の前面から、第1カーブ103より奥に向かって斜めに突設している。外耳道挿入部320は、細長いほぼ円柱状の外形を備えている。外耳道挿入部320は、X−Y面内で、本体部310の中心線Cに対して所定の傾斜角度θだけ後方(マイナスX方向)に傾斜して配設されており、その先端は中心線Cから離れる方向に向いている。
図3に示す例では、外耳道挿入部320は、本体部310の前面中心に配設されている。あるいは、図4に示すように、外耳道挿入部320を、本体部310の前面中心から前方(x方向)すなわち、外耳道挿入部320が傾く方向とは逆方向に所定のオフセット量Dだけオフセットした位置に配設してもよい。これにより、図1に示したように、挿耳装置300の本体部310の背面(マイクロフォンの場合の受音面)は耳甲介腔232からはみ出さない。したがって、挿耳装置300をバイノーラル・マイクロフォンとして使用する場合には、耳甲介腔232における共鳴の効果を本体部310の受音面が阻害することなく、収録することが可能になる。
また、外耳道挿入部320は、第1カーブ103に対応するように、本体部310の中心線Cに対して所定の傾斜角度θだけ後方(マイナスX方向)に傾斜して、奥に向かって突設している。したがって、外耳道挿入部320は、第1カーブ103を曲がり切り、その先端部は第2カーブ104の手前付近まで到達する。挿耳装置300をイヤホンとして使用し、外耳道挿入部320を音導管として用いる場合には、第2カーブ104の手前(すなわち、鼓膜102のより近く)まで音を導くことができるので、より低い駆動電力で高音質の音声を届けることができる。
なお、図5に示すように、外耳道挿入部320を、本体部310の前面中心から後方(マイナスx方向)すなわち、外耳道挿入部320が傾く方向にオフセットした位置に同じ傾斜角θで配設した場合、外耳道挿入部320の先端が第1カーブ103の内側の壁面とぶつかってしまうため(あるいは、オフセットのために出っ張ってしまった本体部310が第1カーブ103の外側の壁面にぶつかってしまうため)、第1カーブ103を曲がり切るのに不利となるので、好ましくない。
図6には、図3に示した挿耳装置300の外耳道挿入部320に、イヤ・ピース600を取り付けている様子を示している。挿耳装置300を人間の耳に装着したときに、イヤ・ピース600は、外耳道100に合致する形状となる。イヤ・ピース600は、シリコンゴムやウレタン系樹脂、アクリル系樹脂などの弾性材料により形成され、その形状が自由に変形し得るように構成されているので、外耳道100に挿入されると、外耳道100の内壁に密着し、ユーザーの耳に対して密着した装着した状態を維持できるとともに、柔らかな装着感を提供する。外耳道挿入部320は、このイヤ・ピース600を介して外耳道100に挿入され、その先端部分は第2カーブ104の手前まで到達する。付言すれば、耳珠240よりも比較的硬い、外耳道100の軟骨領域105でイヤ・ピース600が外耳道100を塞ぐことができるので、カナル型イヤホン(例えば、特許文献1を参照のこと)よりも安定で且つ外耳道100が密閉された装着が可能となる。なお、イヤ・ピース600を取り付ける場合には、外耳道挿入部320の外周には、イヤ・ピース600を固定するための取付溝321が形設される。
外耳道挿入部320は、X−Y面内で、本体部310の中心線Cに対して所定の傾斜角度θだけ後方(マイナスX方向)に傾斜して配設されている(前述)。したがって、この傾斜角度θに応じて、イヤ・ピース600の端面601は、本体部310の前面と並行となるように、斜めにカットされる。これにより、外耳道100の壁面とイヤ・ピース600との接触面積が増えるので、図7に示すような端面701を真直ぐカットしたイヤ・ピース700よりも、安定で且つ外耳道100が密閉された装着が可能となる。付言すれば、図25に示すように、端面が本体部310を覆い隠し、且つ、本体部310の前面と並行となるように延長したイヤ・ピース2500を用いることでも、図6に示した例と同様又はそれ以上の効果が得られる
図8〜図10には、本明細書で開示する技術を適用したバイノーラル・マイクロフォン800の構成を概略的に示している。但し、バイノーラル・マイクロフォン800を人間の左耳に装着したときの前後方向をX軸、左右方向をY軸とし、図示しないが上下方向をZ軸と定義し、図8には、バイノーラル・マイクロフォン800をX−Y平面から見た断面図を示している。また、図9には、バイノーラル・マイクロフォン800をX−Z平面から見た背面図を示している。また、図10には、バイノーラル・マイクロフォン800をY−Z平面から見た断面図を示している。
バイノーラル・マイクロフォン800は、人の耳(外耳道100)に挿入して用いられるが、ほぼ円柱形状の本体部810と、本体部810の前面(すなわち、鼓膜102に近い方の端面)から斜めに突設した円筒状の外耳道挿入部820を備えている。図1に示した挿耳装置300と同様に、本体部810は、外耳道100の第1カーブ103より内部に挿入される。また、外耳道挿入部820は、本体部810の前面中心にて、本体部810の中心線Cに対して所定の傾斜角度θだけ後方(マイナスX方向)に傾斜して配設されており、その先端は中心線Cから離れる方向に向いている。なお、図6と同様に、バイノーラル・マイクロフォン800は、イヤ・ピースを備え、外耳道挿入部820は、イヤ・ピースを介して外耳道100に挿入され、また、イヤ・ピースを固定するための取付溝が形設される。但し、便宜上、図8並びに図10ではイヤ・ピースや取付溝の図示を省略している。
本体部810には、マイクロフォン・ユニット830が組み込まれている。バイノーラル・マイクロフォン800を人間の耳に装着したとき、収音する受音面831が外向きになる必要がある。このため、本実施例では、図8〜図10に示すように、受音面831は、外耳道挿入部820とは反対側の本体部810の背面側で外界に接している。
また、本体部810の背面から少しでもXZ方向にはみ出すように遮蔽部811を設置する。この遮蔽部811は、受音面831と面一になる必要がある。これによって、外界から入射する音を外耳道100から遮蔽する効果を高めることができる。逆に、遮蔽部811による音の遮蔽が不十分であると、外界から入射する音が外耳道100で共鳴し、さらに反射して受音面831に入力される音が乱れ、正確な頭部伝達関数を測定できなくなってしまう。遮蔽部811は、外耳道入口101よりも大きなサイズを有しており、小型のバイノーラル・マイクロフォン800が必要以上に外耳道100の奥深くに入り込んでいかないようにするストッパーとしての役割もある。
マイクロフォン・ユニット830で収音された音声信号を外部に伝送するケーブル832は、シールド・ケーブルとなっている。図10に示すように、ケーブル832は、受音面831の逆側から本体部810の内部又は本体部810とマイクロフォン・ユニット830の隙間を通って、遮蔽部811に穿設された出口穴812を貫挿して外耳道100の外に排出されている。なお、マイクロフォン・ユニット830の背面は受音面831になっていることから、ケーブル832を接続する端子は、マイクロフォン・ユニット830の背面ではなく、前面(すなわち、鼓膜102に近い方の端面)に配設することが好ましいという点に留意されたい。図9に示すように、出口穴812は、受音面831の中心を通過する水平線833よりも下に配設することが好ましい。これにより、垂れ下がったケーブル832が受音面831に触れたりして、ケーブル832の影響で受音面831に入力される音が乱れる悪影響を防ぐことができる。
図11〜図13には、バイノーラル・マイクロフォン800の変形例を示している。但し、図11はバイノーラル・マイクロフォン800をX−Y平面から見た断面図、図12はバイノーラル・マイクロフォン800をX−Z平面から見た背面図、図13はバイノーラル・マイクロフォン800をY−Z平面から見た断面図を示している。便宜上、イヤ・ピースの図示を省略している。
この変形例に係るバイノーラル・マイクロフォン800は、図11から分かるように、外耳道挿入部820を、本体部810の前面中心から前方(x方向)すなわち、外耳道挿入部820が傾く方向とは逆方向に所定のオフセット量Dだけオフセットした位置に配設している。また、図11並びに図12から分かるように、遮蔽部811は、受音面831のほぼ下半分にしか設置されていない。また、図11〜図13から分かるように、ケーブル832を排出する出口穴812は、受音面831の中心を通過する水平線833の付近に配設されている。
本実施例に係るバイノーラル・マイクロフォン800のポイントを以下に示しておく。
(1)本体部810と、本体部810に組み込まれたマイクロフォン・ユニット830と、外耳道挿入部820と、本体部810の背面に配設された遮蔽部811を備えている。
(2)遮蔽部811は、受音面831と面一であり、本体部810の背面よりはみ出している部分が少なくとも一部存在する。
(3)外耳道挿入部820は、本体部810の前面に対して垂直ではなく、所定の傾斜角度で突設されている。
(4)外耳道挿入部820は、本体部810の前面中心、又は、外耳道挿入部820が傾く方向とは逆方向にオフセットした位置に配設される。
(5)ケーブル832は、ケーブル832は、受音面831の逆側から本体部810の内部又は本体部とマイクロフォン・ユニット830の隙間を通過して、受音面831の中心を通過する水平線833よりも下に穿設された出口穴812を貫挿して外耳道100の外に排出される。
(6)外耳道挿入部820に取り付けられるイヤ・ピースの端面は、本体部810の前面と平行となるように、斜めにカットされる(図6を参照のこと)。
図14〜図16には、本明細書で開示する技術を適用したイヤホン1400の構成を概略的に示している。但し、イヤホン1400を人間の左耳に装着したときの前後方向をX軸、左右方向をY軸とし、図示しないが上下方向をZ軸と定義し、図14には、イヤホン1400をX−Y平面から見た断面図を示している。また、図15には、イヤホン1400をX−Z平面から見た背面図を示している。また、図16には、イヤホン1400をY−Z平面から見た断面図を示している。
イヤホン1400は、人の耳(外耳道100)に挿入して用いられるが、ほぼ円柱形状の本体部1410と、本体部1410の前面(すなわち、鼓膜102に近い方の端面)から斜めに突設した円筒状の外耳道挿入部1420を備えている。図1に示した挿耳装置300と同様に、本体部1410は、外耳道100の第1カーブ103より内部に挿入される。また、外耳道挿入部1420は、本体部1410の前面中心にて、本体部1410の中心線Cに対して所定の傾斜角度θだけ後方(マイナスX方向)に傾斜して配設されており、その先端は中心線Cから離れる方向に向いている。なお、図6と同様に、イヤホン1400は、イヤ・ピースを備え、外耳道挿入部1420は、イヤ・ピースを介して外耳道100に挿入され、また、イヤ・ピースを固定するための取付溝が形設される。但し、便宜上、図14並びに図16ではイヤ・ピースや取付溝の図示を省略している。
本体部1410には、ドライバー・ユニット1430が組み込まれている。ドライバー・ユニット1430は、一般に、マグネットと、ボイス・コイルと、振動板で構成され、マグネットにより構成された磁気回路中に、ボイス・コイルを有した振動板が配置されている。ボイス・コイルに入力された音声信号に従って発生する磁界により振動板を駆動して、振動板の前方の空気に対して粗密状態を変化させることによって、音声信号に応じた音を出力する。また、外耳道挿入部1420は、中空円筒状の部材で、音導管を兼ねており、ドライバー・ユニット1430から出力される音声を外耳道100の第2カーブ104の手前まで導出する。
イヤホン1400の場合、収音機能を持たず、耳甲介腔232における共鳴の効果は不要である。したがって、本体部1410の背面は耳甲介腔232と面一となる遮蔽部811(図8を参照のこと)は不要である。但し、イヤホン1400が必要以上に外耳道100の奥深くに入り込んでいかないように、本体部1410の背面の少なくとも一部分を外耳道入口101からXZ方向にはみ出す形状をしたストッパー1411を配設する。また、ストッパー1411は、外耳道入口101を塞いで、外界から入射する音を遮る遮音の効果があり、ドライバー・ユニット1430から出力される音声が外界からの雑音で乱されず、音質を保つことができる。
また、本体部1410の背面は耳甲介腔232と面一となる平面である必要はなく、任意の形状でよいことから、例えば図17に示すように、取っ手1701を本体部1410の背面に付けてもよい。使用者がイヤホン1400を外耳道入口101へ取り付け又は取り外す際には、取っ手1701を掴むことで作業を円滑に行なうことができる。
外部の音声再生装置(図示しない)からの音声信号をドライバー・ユニット1430へ伝送するケーブル1432は、シールド・ケーブルとなっている。ドライバー・ユニット1430の音声出力面は、内側すなわち外耳道100の奥の方を向いている。したがって、図14並びに図16に示すように、ケーブル1432を接続する端子はドライバー・ユニット1430の背面に取り付けることができる。また、イヤホン1400は収音機能を持たず、ケーブル1432による音の乱れの影響を考慮する必要がない。すなわち、本体部1410の背面の任意の場所に入口穴1412を穿設して、ケーブル1432を本体部1410内に挿通させることができる。図15に示す例では、本体部1410背面(ストッパー1411)のほぼ中央に入口穴1412を穿設して、本体部1410内にケーブル1432をそのままドライバー・ユニット1430のある場所まで引き込んでいる。また、音導管の任意の場所、例えば先端部にドライバー・ユニット1430を配設することで、ドライバー・ユニット1430のバック・キャビティー1431を大きくして、音質を向上させることができる。
図18及び図19には、イヤホン1400の変形例を示している。但し、図18はイヤホン1400をX−Y平面から見た断面図、図19はイヤホン1400をY−Z平面から見た断面図を示している。便宜上、イヤ・ピースの図示を省略している。
この変形例に係るイヤホン1400は、図18及び図19から分かるように、小型に構成したドライバー・ユニット1430を外耳道挿入部1420の先端に配設している。鼓膜102のより近くに配置できることから、より小さな出力(すなわち、低消費電力)で、高音質の音声を提供することができる。図14〜図16に示したような本体部1410にドライバー・ユニット1430を配設した構成例とは相違し、外耳道挿入部1420を音導管にする必要はない。但し、図18及び図19に示すように、本体部1410及び外耳道挿入部1420を空洞にして、バック・キャビティー1431の容量を大きくすることで、より音質を高めることができる。
本実施例に係るイヤホン1400のポイントを以下に示しておく。
(1)本体部1410と、本体部に組み込まれたドライバー・ユニット1430と、本体部1410の背面に配設されたストッパー1411と、音導管を兼ねた筒状の外耳道挿入部1420を備えている。
(2)ストッパー1411は、任意の形状でよく、本体部1410の背面よりはみ出している部分が少なくとも一部存在する。
(3)音導管を兼ねた外耳道挿入部1420は、本体部1410の前面に対して垂直ではなく、所定の傾斜角度で突設されている。
(4)音導管を兼ねた外耳道挿入部1420は、本体部1410の前面中心、又は、外耳道挿入部1420が傾く方向とは逆方向にオフセットした位置に配設される。
(5)図14〜図19では図示を省略したが、外耳道挿入部1420に取り付けられるイヤ・ピースの端面は、本体部1410の前面と平行となるように、斜めにカットされる(図6を参照のこと)。
本実施例に係るイヤホン1400によれば、音導管の先端が第2カーブ104の手前付近まで到達するので、イヤ・ピースによる密閉度が増し、外界からの雑音の遮断効果がより増大する。また、イヤ・ピースによる密閉度が増すことと、音導管が第2カーブ104の手前付近に届くことにより、より少ない消費電力で鼓膜102を振動させることが可能となる。
図20〜図22には、バイノーラル・マイクロフォンとイヤホンを組み合わせた挿耳装置2000の構成を概略的に示している。但し、挿耳装置2000を人間の左耳に装着したときの前後方向をX軸、左右方向をY軸とし、図示しないが上下方向をZ軸と定義し、図20には、挿耳装置2000をX−Y平面から見た断面図を示している。また、図21には、挿耳装置2000をX−Z平面から見た背面図を示している。また、図22には、挿耳装置2000をY−Z平面から見た断面図を示している。
挿耳装置2000は、本明細書で開示する技術を適用した構成を備えている。すなわち、挿耳装置2000は、人の耳(外耳道100)に挿入して用いられるが、ほぼ円柱形状の本体部2010と、本体部2010の前面(すなわち、鼓膜102に近い方の端面)から斜めに突設した円筒状の外耳道挿入部2020を備えている。図1に示した挿耳装置300と同様に、本体部2010は、外耳道100の第1カーブ103より内部に挿入される。また、外耳道挿入部2020は、本体部2010の前面中心にて、本体部2010の中心線Cに対して所定の傾斜角度θだけ後方(マイナスX方向)に傾斜して配設されており、その先端は中心線Cから離れる方向に向いている。なお、図6と同様に、挿耳装置2000は、イヤ・ピースを備え、外耳道挿入部2020は、イヤ・ピースを介して外耳道100に挿入され、また、イヤ・ピースを固定するための取付溝が形設される。但し、便宜上、図20並びに図22ではイヤ・ピースや取付溝の図示を省略している。
バイノーラル・マイクロフォンとイヤホンを組み合わせた挿耳装置2000は、ノイズ・キャンセル式のイヤホンとして動作することができる。すなわち、外部の騒音をマイクロフォンで収音し、それとは逆位相の音を音楽など本来の音声信号に重畳してイヤホンから出力することで、騒音を軽減する(例えば、特許文献2を参照のこと)。
マイクロフォン・ユニット2030は、本体部2010に組み込まれている。挿耳装置2000を人間の耳に装着したとき、収音する受音面2031が外向きになる必要がある。このため、本実施例では、図20〜図22に示すように、マイクロフォン・ユニット2030の受音面2031は、外耳道挿入部2020とは反対側の本体部2010の背面側で外界に接している。
また、本体部2010の背面から少しでもはみ出すように遮蔽部2011を設置する。この遮蔽部2011は、受音面2031と面一になる必要がある。これによって、外界からの騒音を遮蔽する効果を高めることができる。逆に、遮蔽部2011による音の遮蔽が不十分であると、外界からの騒音が外耳道100で共鳴し、さらに反射して受音面2031に入力される音が乱れ、正確な頭部伝達関数を測定できなくなってしまう。遮蔽部2011は、外耳道入口101よりも大きなサイズを有しており、小型の挿耳装置2000が必要以上に外耳道100の奥深くに入り込んでいかないようにするストッパーとしての役割もある。
一方、ドライバー・ユニット2040は、外耳道挿入部2020の先端部に配設されている。ドライバー・ユニット2040は、マグネットと、ボイス・コイルと、振動板で構成され、マグネットにより構成された磁気回路中に、ボイス・コイルを有した振動板が配置されている。ボイス・コイルに入力された音声信号に従って発生する磁界により振動板を駆動して、振動板の前方の空気に対して粗密状態を変化させることによって、音声信号に応じた音を出力する。
図示のように、外耳道挿入部2020の先端の、鼓膜102のより近くにドライバー・ユニット2040を配置できることから、より小さな出力(すなわち、低消費電力)で、高音質の音声を提供することができる。外耳道挿入部2020を音導管にする必要はないが、図20及び図22に示すように、ドライバー・ユニット2040の後方の外耳道挿入部2020並びに本体部2010に空洞を設けて、バック・キャビティーの容量を大きくすることで、より音質を高めることができる。
また、図20並びに図22に示すように、本体部2010と外耳道挿入部2020は、隔離部2041を介して連結されている。隔離部2041は、例えば樹脂や真鍮、鉛など音響インピーダンスが異なる素材で構成され、マイクロフォン・ユニット2030とドライバー・ユニット2040間での音の伝搬を遮るようになっている。
マイクロフォン・ユニット2030で収音された音声信号を外部に伝送するとともに、外部の音声再生装置(図示しない)からの音声信号をドライバー・ユニット2040へ伝送するケーブル2032は、シールド・ケーブルとなっている。図22に示すように、ケーブル2032は、受音面2031の逆側から本体部2010の内部又は本体部2010とマイクロフォン・ユニット2030の隙間を通って、遮蔽部2011に穿設された出入口穴2012を貫挿して、外耳道100の外と行き来している。図21に示すように、出入口穴2012は、受音面2031の中心を通過する水平線2033よりも下に配設することが好ましい。これにより、垂れ下がったケーブル2032が受音面2031に触れたりして、ケーブル2032の影響で受音面2031に入力される音が乱れる悪影響を防ぐことができる。
図23及び図24には、挿耳装置2000の変形例を示している。但し、図23は挿耳装置2000をX−Y平面から見た断面図、図24は挿耳装置2000をY−Z平面から見た断面図を示している。便宜上、イヤ・ピースの図示を省略している。
この変形例に係る挿耳装置2000は、図23及び図24から分かるように、ドライバー・ユニット2040は、マイクロフォン・ユニット2030とともに、本体部2010に組み込まれている。挿耳装置2000を人間の耳に装着したとき、収音する受音面2031が外向きになる必要がある。このため、外耳道100の内側から、ドライバー・ユニット2040、マイクロフォン・ユニット2030の順に配置され、且つ、マイクロフォン・ユニット2030の受音面2031が本体部2010の背面側で外界に接するようにしている。また、外耳道挿入部2020は、中空円筒状の部材で、音導管を兼ねており、ドライバー・ユニット2040から出力される音声を外耳道100の第2カーブ104の手前まで導出する。
また、マイクロフォン・ユニット2030とドライバー・ユニット2040は、隔離部2041を介して連結されている。隔離部2041は、例えば樹脂や真鍮、鉛など音響インピーダンスが異なる素材で構成され、マイクロフォン・ユニット2030とドライバー・ユニット2040間での音の伝搬を遮るようになっている。
本実施例に係る挿耳装置2000は、バイノーラル・マイクロフォンとイヤホンの両方の機能を備えている。加えて、バイノーラル・マイクロフォンとイヤホンの機能を共存させることで、以下の効果を得ることができる。
(1)マイクロフォンが外耳道入口101付近に存在するため、鼓膜102に届く音との誤差が極めて小さくなり、ノイズ・キャンセリング・ヘッドホンのキャンセリング効果を高めることができる。
(2)バイノーラル録音をしながらモニタリングすることができる。例えば、ライブ会場などで高精度のバイノーラル録音をしながら、演奏を楽しむことができる。
特開2007−189468号公報 特開2013−42218号公報
Klaus A J Riederer著"Part IVa: Effect of Cavum Conchae Blockageon Human. Head−Related Transfer Functions"(18th Itern. Congress on Acoustics.Kyoto,Japan,pp.787−790,2004)
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
本明細書では、本明細書で開示する技術をバイノーラル・マイクやイヤホンに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本明細書で開示する技術の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、補聴器や耳式体温計など挿耳型のさまざまな装置に同様に本明細書で開示する技術を適用することができる。
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
(1)外耳道の第1カーブより内部に挿入され、耳甲介腔とほぼ同じ面となる背面を有する本体部と、
前記本体部の前面から外耳道の奥に向かって突設した外耳道挿入部と、
を具備する挿耳装置。
(2)前記外耳道挿入部は、前記本体部の前面中心又は前面中心から前方にオフセットした位置に配設される、
上記(1)に記載の挿耳装置。
(3)前記外耳道挿入部は、前記本体部の中心線に対し所定の傾斜角度だけ後方に傾斜して配設される、
上記(2)に記載の挿耳装置。
(4)前記外耳道挿入部に取り付けられたイヤ・ピースをさらに備える、
上記(3)に記載の挿耳装置。
(5)前記イヤ・ピースの端面は、前記所定の傾斜角度に応じて、前記本体部の前面と平行となるように斜めにカットされている、
上記(4)に記載の挿耳装置。
(6)前記本体部内に、マイクロフォン・ユニットを備える、
上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の挿耳装置。
(7)前記マイクロフォン・ユニットの受音面は、前記本体部の背面側で外界に接している、
上記(6)に記載の挿耳装置。
(8)前記本体部の背面から少なくとも一部がはみ出る遮蔽部をさらに備える、
上記(7)に記載の挿耳装置。
(9)前記遮蔽部は、前記受音部と面一となる、
上記(8)に記載の挿耳装置。
(10)前記マイクロフォン・ユニットで収音された音声信号を外部に伝送するケーブルが、前記受音面の逆側から前記本体部の内部又は前記本体部と前記マイクロフォン・ユニットの隙間を通って、前記遮蔽部に穿設された出口穴を貫挿して外耳道の外に排出される、
上記(8)又は(9)のいずれかに記載の挿耳装置。
(11)前記出口穴は、前記受音面の中心を通過する水平線よりも下に配設される、
上記(10)に記載の挿耳装置。
(12)前記本体部内に、ドライバー・ユニットを備え、
前記外耳道挿入部は、音導管を有する、
上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の挿耳装置。
(13)前記本体部の背面から少なくとも一部がはみ出るストッパーをさらに備える、
上記(12)に記載の挿耳装置。
(13−1)前記本体部の背面に取っ手をさらに備える、
上記(12)又は(13)のいずれかに記載の挿耳装置。
(14)前記外耳道挿入部に、ドライバー・ユニットを備える、
上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の挿耳装置。
(14−1)前記ドライバー・ユニットは、前記外耳道挿入部の先端に取り付けられ、
前記ドライバー・ユニットの後方には、前記外耳道挿入部を空洞にしたバック・キャビティーを有する、
上記(14)に記載の挿耳装置。
(15)マイクロフォン・ユニット及びドライバー・ユニットをさらに備える、
上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の挿耳装置。
(15−1)前記マイクロフォン・ユニットと前記ドライバー・ユニットの間に、音響インピーダンスの異なる素材からなる隔離部をさらに備える、
上記(15)に記載の挿耳装置。
(16)前記マイクロフォン・ユニットは前記本体部内に配設され、前記ドライバー・ユニットは前記外耳道挿入部の先端に配設される、
上記(15)に記載の挿耳装置。
(16−1)前記ドライバー・ユニットの後方には、前記外耳道挿入部を空洞にしたバック・キャビティーを有する、
上記(16)に記載の挿耳装置。
(17)前記本体部内には、外耳道の内側から順に、前記ドライバー・ユニット、前記マイクロフォン・ユニットが配置され、
前記外耳道挿入部は、音導管を有する、
上記(15)に記載の挿耳装置。
(18)前記マイクロフォン・ユニットの受音面は、前記本体部の背面側で外界に接している、
上記(15)乃至(17)のいずれかに記載の挿耳装置。
(19)前記本体部の背面から少なくとも一部がはみ出る遮蔽部をさらに備える、
上記(15)乃至(18)のいずれかに記載の挿耳装置。
(20)前記マイクロフォン・ユニットで収音された音声信号を外部に伝送し又は前記ドライバー・ユニットへ入力する音声信号を伝送するケーブルが、前記受音面の中心を通過する水平線よりも下に配設された出入口穴を介して挿通される、
上記(15)乃至(19)のいずれかに記載の挿耳装置。
300…挿耳装置
310…本体部、320…外耳道挿入部、321…取付溝
600…イヤ・ピース
800…バイノーラル・マイクロフォン
810…本体部、811…遮音部、812…出口穴
820…外耳道挿入部、830…マイクロフォン・ユニット
831…受音面、832…ケーブル
1400…イヤホン
1410…本体部、1411…ストッパー、1412…入口穴
1420…外耳道挿入部、
1430…ドライバー・ユニット、1432…ケーブル
1701…取っ手
2000…挿耳装置
2010…本体部、2011…遮蔽部、2020…外耳道挿入部
2030…マイクロフォン・ユニット、2031…受音面
2032…ケーブル、2040…ドライバー・ユニット
2041…隔離部、2500…イヤ・ピース

Claims (14)

  1. 外耳道の第1カーブより内部に挿入され、耳甲介腔とほぼ同じ面となる背面を有する本体部と、
    前記本体部の前面から外耳道の奥に向かって突設した外耳道挿入部と、
    前記本体部内に備えられ、前記本体部の背面側で外界に接して耳甲介腔とほぼ同じ面となる受音面を有するマイクロフォン・ユニットと、
    を具備する挿耳装置。
  2. 前記外耳道挿入部は、前記本体部の前面中心又は前面中心から前方にオフセットした位置に配設される、
    請求項1に記載の挿耳装置。
  3. 前記外耳道挿入部は、前記本体部の中心線に対し所定の傾斜角度だけ後方に傾斜して配設される、
    請求項2に記載の挿耳装置。
  4. 前記外耳道挿入部に取り付けられたイヤ・ピースをさらに備える、
    請求項3に記載の挿耳装置。
  5. 前記イヤ・ピースの端面は、前記所定の傾斜角度に応じて、前記本体部の前面と平行となるように斜めにカットされている、
    請求項4に記載の挿耳装置。
  6. 前記本体部の背面から少なくとも一部がはみ出る遮蔽部をさらに備える、
    請求項1乃至5のいずれかに記載の挿耳装置。
  7. 前記遮蔽部は、前記受音部と面一となる、
    請求項6に記載の挿耳装置。
  8. 前記マイクロフォン・ユニットで収音された音声信号を外部に伝送するケーブルが、前記受音面の逆側から前記本体部の内部又は前記本体部と前記マイクロフォン・ユニットの隙間を通って、前記遮蔽部に穿設された出口穴を貫挿して外耳道の外に排出される、
    請求項6又はのいずれかに記載の挿耳装置。
  9. 前記出口穴は、前記受音面の中心を通過する水平線よりも下に配設される、
    請求項8に記載の挿耳装置。
  10. 前記本体部内に、ドライバー・ユニットを備え、
    前記外耳道挿入部は、音導管を有する、
    請求項1乃至9のいずれかに記載の挿耳装置。
  11. 前記本体部の背面から少なくとも一部がはみ出るストッパーをさらに備える、
    請求項10に記載の挿耳装置。
  12. 前記外耳道挿入部に、ドライバー・ユニットを備える、
    請求項1乃至のいずれかに記載の挿耳装置。
  13. 前記ドライバー・ユニットは前記外耳道挿入部の先端に配設される、
    請求項12に記載の挿耳装置。
  14. 前記マイクロフォン・ユニットで収音された音声信号を外部に伝送し又は前記ドライバー・ユニットへ入力する音声信号を伝送するケーブルが、前記受音面の中心を通過する水平線よりも下に配設された出入口穴を介して挿通される、
    請求項10乃至13のいずれかに記載の挿耳装置。
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