JPH0158920B2

JPH0158920B2 -

Info

Publication number: JPH0158920B2
Application number: JP4529682A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshii
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1989-12-14
Also published as: JPS58162192A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高騒音下で通話するのに適した振動ピ
ツクアツプ通話装置に関する。

従来、高騒音下でも騒音の影響を受けず、効率
良く音声通信を行なうことができるようにした振
動ピツクアツプ通話装置が開発されており、その
一つに加速度ピツクアツプがある。

第１図はその一例の一部破断斜視図を示す。図
において、１は例えば直方体状の保護ケース、２
は保護ケース１の内壁１ａに固着された支持台、
３はその一端が支持台２に固定された例えば圧電
素子からなるバイモルフ、４はバイモルフ３の他
端に固定されたおもりである。このバイモルフ３
とおもり４によつて、加速度振動子が形成されて
いる。

このような構成の加速度ピツクアツプは、保護
ケース１の外壁を生体に取り付けることにより、
使用される。今、骨伝導音が生体を通つて、保護
ケース１に伝達されてきたとすると、保護ケース
１は骨伝導音に応答して図の矢印Ａ方向に振動す
る。そうすると、片持梁状に支持台２に固定され
たバイモルフ３とおもり４からなる加速度振動子
は振動し、バイモルフ３は骨伝導音に応じた大き
さにたわむ。このたわみは電気信号に変換され、
後段の回路に送られる。

このような従来の加速度ピツクアツプは、空気
伝導の騒音（外来雑音）を除去することに主眼が
おかれ、運動性雑音を拾いやすいという弱点があ
つた。即ち、身体の移動や上下動、首振り等の運
動時にマイク内部の加速度振動子が動く為、振動
子自体の固有共振音によつて運動性雑音が発生す
る。また、その雑音は骨伝導音と比較しはるかに
大きい。したがつて、運動時等には著しくＳ／Ｎ
が低下するという欠点があつた。

この欠点を解決するために、従来から大きな努
力がなされているが、従来の解決方法では、出力
の低下及び高音の明瞭度の低下を招く事となり、
十分な成果が得られなかつた。

また骨伝導音を直接電気音響変換素子に伝達
し、ピツクアツプする直接型振動ピツクアツプの
アイデアもあつたが、圧電素子を用いた場合、機
械的強度が弱く素子の破壊が問題となり、機械的
強度を増すと変換素子としての感度が悪くなり実
用に供し得なかつた。

また従来骨伝導受話器として用いられていた電
磁型の電気音響変換器を頭がい外部に当接して骨
伝導音をピツクアツプする着想もあるが重量が大
きく着脱の負担があり、また出力が小さい点に問
題があつた。

この発明の目的は、上記した従来技術の欠点を
除去し、外来雑音は勿論のこと運動性雑音を拾う
ことが少なく、電気音響変換素子の機械的強度が
大きく、かつ小形軽量の振動ピツクアツプ通話装
置を提供するにある。すなわち、従来の装置が有
していた全ての欠点を一挙に解決した振動ピツク
アツプ通話装置を提供するにある。

本発明の特徴は、生体とほぼ同一の音響インピ
ーダンスを持ち、かつ加工圧に対する変位量のヒ
ステリシスの大きなダンパー部材、該ダンパー部
材の表面又はその付近に配設又は埋設された電気
音響変換素子、および該ダンパー部材をその裏面
および側面で支持する保護ケースを具備し、該ダ
ンパー部材を介して、又は介さずに前記電気音響
変換素子を生体の骨出部分に圧接することによ
り、該生体内の骨伝導音を空気等の音響的低イン
ピーダンスな物質を介さずに前記音響変換素子に
伝達し、該生体表面より直接ピツクアツプするよ
うにした点にある。

以下に本発明による振動ピツクアツプ通話装置
を実施例によつて説明する。第２図は本発明の第
１実施例の平面図、第３図は第２図をＡ−Ａ線で
切つた時の断面図を示す。なお、第２図はダンパ
ー部材の一部を切り欠いた時の図を示す。

図において、１１は保護ケースである。この保
護ケース１１は円柱形、角柱形等の形状を有し、
アルミニウム等の金属又は硬質樹脂等で作られて
いる。１２は保護ケース１１の内面、好ましくは
内周に取り付けられた形面に傾斜を有するベース
である。１３は保護ケース１１の内面およびベー
スによつて支持されたダンパー部材であり、シリ
コン樹脂等から形成されている。このダンパー部
材１２は、加工圧に対する変位量のヒステリシス
が大きく、かつその音響インピーダンスは生体の
音響インピーダンスにほゞ等しくなるようにされ
ている。ちなみに、生体のインピーダンスはほゞ
1.5×10⁵CGS（内蔵等）〜５×10⁵CGS（骨組織）
である。最適インピーダンスはケースの生体への
圧接力により変化するが、上記範囲内であるに対
し、空気のインピーダンスはほゞ0.0004×
10⁵CGSである。したがつて、ダンパー部材１２
の音響インピーダンスは空気のそれに比べて、約
10⁴CGS大きい。また、ダンパー部材１２にはカ
ーボン等を混入することによつて導電性にされて
いる。

１４は短冊状の形をした電気音響変換素子であ
り、例えばチタン酸バリウム磁器等のピエゾ効果
を生じる圧電素子が使用される。この電気音響変
換素子１４は骨伝導音が効率良く伝わるように前
記ダンパー部材１３の表面１３ａの極く近くに埋
設されている。そして、その一端は前記ベース１
２の傾斜面に固定されており、他端は生体１８と
の接触面に向けて延長されている。電気音響変換
素子１４は１枚であつてもよいが、２枚重ねてバ
イモルフにすると、電気出力を大きく取ることが
できる。１５は電気インピーダンス変換器であ
り、例えばFETである。また、１６はダンパー
部材１３と、電気音響変換素子１４および電気イ
ンピーダンス変換器１５とを電気的に絶縁するた
めの電気絶縁性が高く、かつ音響インピーダンス
が高いアクリル樹脂、シリコン樹脂等のコーテイ
ング膜である。これによつて、電気音響変換素子
１４および電気インピーダンス変換器１５の電気
信号がダンパー部材１３に漏れるのを防止するこ
とができる。又、逆にダンパー部材１３を経て電
気的なノイズが電気音響変換素子１４に入るのを
防止することができる。１７は電気音響変換素子
１４によつて変換された電気信号を後段の回路へ
導くためのリード線である。

次に以上のような構成の振動ピツクアツプ通話
装置の動作を説明する。振動ピツクアツプ通話装
置は、ダンパー部材１３の表面１３ａの中央部が
生体１８に接触するようにして、生体に取り付け
られる。そうすると、骨伝導音は生体１８から電
気音響変換素子１６の非固定端部に伝搬される。
ダンパー部材１３とこれにわずかに埋設されてい
る電気音響変換素子１４との合成インピーダンス
の値は、圧接時の骨組織と皮下組織との合成イン
ピーダンスにマツチングするように選ばれている
ので、骨伝導音は効率良くダンパー部材１３と電
気音響変換素子１４に伝えられる。

すなわち、骨伝導音は生体１８とダンパー部材
１３の表面１３ａとの境界における反射や減衰が
少いので、ダンパー部材１３に効率良く伝達され
る。このため、ダンパー部材１３にわずかに埋設
されている電気音響変換素子１４の生体側に突出
した非固定端部は骨伝導音の大きさに応じて大き
く動く。換言すれば、片持梁状の電気音響変換素
子１４は大きくたわむことになり、電気音響変換
素子１４から大きな電気出力が得られる。

電気音響変換素子１４から得られた電気信号は
電気インピーダンス変換器１５に入力し、この変
換器１５をへて後段の回路に送られる。電気イン
ピーダンス変換器１５は電気音響変換素子１４の
高インピーダンスを低インピーダンスに変換する
働きをする。一般に高インピーダンスの素子はノ
イズを伝え易いことは周知であるが、本実施例の
装置は電気インピーダンス変換器１５の働きによ
り低インピーダンスに変換されるので、ノイズが
後段回路へ伝達されるのが、低減される。

本実施例は上記のような構成を有し、また上記
のような動作をするので、次のような種々の効果
が得られる。

(1) ダンパー部材１３と電気音響変換素子１４と
の合成インピーダンスが生体のインピーダンス
とほゞ同じにされているので、骨伝導音が効率
良く電気信号に変換される。

(2) 空気中を伝搬してくる外来雑音を殆んど拾わ
ない。例えば外部からの騒音は保護ケース１１
の外側から入力するが、これは先ず保護ケース
１１で反射し減衰する。次に空気のインピーダ
ンスとダンパー部材１３のインピーダンスとは
大きく違うので（約10⁴CGS）、保護ケース１１
を通つた騒音はダンパ部材１３と保護ケース１
１の境界で反射される。そして、わずかにダン
パー部材に入つた騒音もダンパー部材の加工圧
に対する変位量のヒステリシスが大きいので、
ダンパー部材で吸収される。したがつて、大き
な騒音があつても、これによつて電気音響変換
素子１４が殆んど機械的な変化を受けないの
で、騒音が電気信号に変換されノイズになるこ
とはない。このため、信号にノイズが混入せ
ず、外音は殆んど遮音されて騒音下でもＳ／Ｎ
の良い信号を送信することができる。

(3) 電気音響変換素子１４がダンパー部材１３に
埋設されているため、該変換素子１４の共振の
Ｑが低下する。また、ダンパー部材１３のヒス
テリシスにより該変換素子の固有振動が低下す
る。このため、身体の運動やマイクへの接触に
よつて生じた運動性雑音がダンパー部材１３に
吸収され、電気音響変換素子に伝わらない。し
たがつて、運動性雑音に対して不感である。

(4) ダンパー部材１３が導電性であるので生体１
８を伝わつて伝導されてくる電気的なノイズ
は、ダンパー部材を通り、ダンパー部材１３又
は保護ケース１１に接続された図示されていな
いアース線をへて除去される。このため、生体
１８から出る電気的なノイズが電気音響変換素
子１４に入力することはない。

(5) 一般に圧電素子等の電気音響変換素子１４は
脆弱である。しかし、本実施例では、電気音響
変換素子１４がダンパー部材１３の表面付近に
埋設されているので電気音響変換素子の機械的
強度が大きくなつている。したがつて、実用的
な価値が大きい。

(6) 骨伝導音を直接電気音響変換素子に伝達する
方式であり、小形軽量である。

なお、上記した本発明の第１実施例において
は、電気音響変換素子１４をダンパー部材１３に
わずかに埋設した構造としたが、電気音響変換素
子をダンパー部材の表面に突出させ、かつ該変換
素子の表面に電気的な絶縁コーテイングを施した
構造にしてもよい。このようにすると、電気音響
変換素子の機械的強度が前記実施例のものに比べ
少し弱くなるが、該変換素子の片面はダンパー部
材で保持されているため、実用上の問題はない。
また、上記の第１実施例においては、ダンパー部
材１３を導電性にし、その表面１３ａに導電板を
設けてもよい。また、ダンパー部材１３を絶縁性
にしたが、その表面１３ａだけに導電板を設け、
生体１８からの電気的なノイズを表面１３ａの導
電板を介して図示されていないアース線に導くよ
うにしてもよい。このようにすると、圧接時の骨
組織とのマツチングがさらに良好となる。さら
に、この実施例では、電気音響変換素子１４の周
囲はアクリル樹脂あるいはシリコン樹脂等のコー
テイング膜１６で囲まれているので、ダンパー部
材１３あるいはその表面１３ａを導電性にしなく
ても、生体１８からの電気的なノイズが電気音響
変換素子１４に混入するのを相当程度防止するこ
とができる。

次に本発明の第２実施例を第４，５図で説明す
る。第４図は平面図を示し、第５図は第４図のＢ
−Ｂ線断面図を示す。なお、第４図はコーテイン
グ層１９の一部を切り欠いた時の図を示す。ま
た、第５図において、電気インピーダンス変換器
１５は模式的に書いたものであり、以下の図面で
も同様である。これらの図において、１３′はダ
ンパー部材であり、前記第１実施例のダンパー部
材１３と異なる所はダンパー部材１３′が導電性
でない、すなわち絶縁性であるという点だけであ
る。また、１９はその周辺がベース１２に固定さ
れた、例えば一枚の圧電素子からなる円板状又は
多角形状の電気音響変換素子、２０は電気音響変
換素子１９の中心又はその近傍に取り付けられ
た、例えばベークライト等の生体の音響インピー
ダンスとほゞ等しいインピーダンスを有する絶縁
体からなるコンタクト、２１は円板状又は多角形
状の電気変換素子１９の生体と面する面に設けら
れた絶縁性の樹脂のコーテイング層である。な
お、該素子１９と該層２１との間に金属板又は被
膜を設け、これをアースしてもよい。これら以外
の符号は第３図と同じ物又は同等物を示す。

この実施例による振動ピツクアツプ通話装置に
は、コンタクト２０が生体１８に接触するように
取り付けられている。したがつて、骨伝導音は生
体１８を通つてコンタクト２０に伝達される。骨
伝導音がコンタクト２０に達すると、コンタクト
２０を介して電気音響変換素子１９が太鼓の皮の
ように上下に振動する。この振動によつて、電気
音響変換素子１９はコンタクト２０とダンパー部
材１３′にはさまれて押圧力を受けると共にたわ
む。この押圧力とたわみは電気信号に変換され
る。

本実施例においては、円板状の電気音響変換素
子１９の中央あるいはその近辺にコンタクト２０
が取り付けられているので、この振動ピツクアツ
プ通話装置を骨の方に押し付けて生体に取り付け
ることによりコンタクト２０と骨との距離をより
接近させることができる。また、コンタクト２０
によつて、皮下組織が強く圧縮されるため、該皮
下組織の音響インピーダンスが大きくなる。この
ため、骨伝導音をより効率良く、ピツクアツプで
きる。また、生体からの電気的ノイズはコンタク
ト２０が絶縁体で形成されているので、電気音響
変換素子に混入しない。また、振動ピツクアツプ
通話装置の生体への取り付けが傾く等して、コン
タクト２０以外の部分が生体に接触しても、電気
音響変換素子１９の生体側の一面には絶縁材のコ
ーテイング層２１が設けられているので、生体か
らの電気ノイズは問題にならない。また、逆に生
体に対して電気音響変換素子１９の電気信号が漏
れることはない。

なお、本実施例においては、外来雑音および運
動雑音に対して強いことは、第１実施例と同じ理
由で明らかである。また、本実施例の電気音響変
換素子１９はダンパー部材に支えられているの
で、その機械的強度は大きく、実用上問題になら
ない。

本発明の第３実施例を第６図および第７図で説
明する。第６図は平面図であり、第７図は第６図
のＣ−Ｃ線断面図を示す。なお、第６図は絶縁膜
２３の一部を切り欠いた時の図を示す。

図において、２２は曲げの力が加わると、抵抗
値が変化する性質を有するストレンゲージ、２３
はポリエステル等の絶縁膜であり、これら以外の
符号は第５図と同じ物又は同等物を示す。

本実施例においては、振動ピツクアツプ通話装
置は絶縁膜２３が生体１８に接触するように、生
体１８に取り付けられる。したがつて、骨伝導音
がストレンゲージ２２に到来すると、ストレンゲ
ージ２２は曲げの力を受けてたわむ。このため、
ストレンゲージ２２の抵抗値が変化し、その両端
に接続されたリード線から、骨伝導音に応じた電
気信号が得られる。

この実施例では、ストレンゲージ２２がほゞ
90゜の角度で折り曲げられているので、90゜位相が
異なるノイズを打消すという効果がある。また、
ストレンゲージ２２のインピーダンスが150Ω程
度と小さいので、ノイズがストレンゲージ２２に
乗りにくいという効果もある。

なお、ストレンゲージ２２の折れ曲がり部ある
いはその近傍に、第２実施例と同様のコンタクト
を設けてもよいことは勿論である。また、絶縁膜
２３の生体側に金属板又は被膜を設けて骨組織と
のマツチングを良くしてもよい。

本発明の第４実施例を第８図および第９図に示
す。第８図は平面図、第９図は第８図のＤ−Ｄ線
断面図である。なお、第８図はダンパー部材の一
部を切り欠いた時の図を示す。本実施例が第１実
施例と異なる所は、保護ケース１１とダンパー部
材１３との間に空気室又は油等の液体が充填され
た液室２４が設けられ、これによつて、ダンパー
部材１３′の音響インピーダンスが調節可能にな
つている点である。なお、２４以外の符号は第３
図と同じである。

次に、本発明の第５実施例を第１０図および第
１１図に示す。第１０図は平面図、第１１図はそ
のＥ−Ｅ線断面図を示す。なお、第１０図はダン
パー部材の一部を切り欠いた時の図を示す。第１
０，１１図中の各符号は第５図と同じ物又は同等
物を示す。この実施例が第２実施例と異なる所
は、ベースが除去されている点、電気音響変換素
子１９がダンパー部材１３′中に埋設されている
点であり、その他は同じである。

この実施例は上記のような構成であるので、骨
伝導音はコンタクト２０を介して電気音響変換素
子１９に主として、圧力の変化となつて印加され
る。本実施例はベースが設けられていないので、
ベースを介して外来雑音が電気音響変換素子１９
に混入するのを防止することができる。

なお、上記した第２〜５実施例が、前記第１実
施例の所で述べた効果(1)、(2)、(3)および(6)を有す
ることは明らかである。また、生体からの電気的
なノイズが電気機械変換素子に入力しないこと、
および電気機械変換素子１９の機械的強度が実用
上問題にならない程度の強さを有することも明ら
かである。

以上の説明から明らかなように、本発明による
振動ピツクアツプ通話装置は下記のような種々の
優れた効果がある。

(1) 骨伝導音を効率良く電気信号に変換すること
ができるので、加速度振動型に比べて音質が良
くかつ明瞭である。

(2) 空気中を伝搬してくる外来雑音を殆んど拾わ
ない。

(3) 運動性雑音に不感である。

(4) 生体から出る電気的なノイズが電気音響変換
素子に入力しない。

(5) 電気音響変換素子の機械的な強度が大きい。

(6) 小形軽量である。

本発明は上記のような効果を有するので、次の
ような用途には特に適している。

(1) 本発明による装置は空気振動に対する遮音効
果が大きいので、騒音下で拡声装置のマイクと
して使用した場合、拡声装置を大出力にしても
ハウリングを起すことがない。したがつて、ハ
ウリングレスマイクとしての用途がある。

(2) 本発明の装置は、外音及び運動性雑音を遮断
し、音声のみをピツクアツプするので、高騒音
下、例えば発電所、鉱山、空港、工場等での作
業中の通信に用いられると、ノイズのない明瞭
な通信を行なうことができる。したがつて、高
騒音下、又は高騒音下かつ作業中のノイズレス
マスクとしての用途がある。

(3) 通常の環境で使用すると、生体内の微少な音
までピツクアツプすることができる。このた
め、生体内の音をピツクアツプするマイクとし
ての用途がある。

(4) 安価で製造でき、かつ小形軽量のため、自動
車内からの通話等に用いられる民生用マイクと
しての用途がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振動ピツクアツプ通話装置の一
例の一部破断斜視図、第２，４，６，８および１
０図はそれぞれ本発明の第１、第２、第３、第４
および第５実施例の平面図、第３，５，７，９お
よび１１図はそれぞれ前記第２，４，６，８およ
び１０図の断面図である。１１……保護ケース、１２……ベース、１３，
１３′……ダンパー部材、１４，１９……電気音
響変換素子、１５……電気インピーダンス変換
器、１８……生体、２０……コンタクト、２２…
…ストレンゲージ、２４……空気室又は液室。

Claims

【特許請求の範囲】

１生体とほぼ同一の音響インピーダンスを持
ち、かつ加工圧に対する変位量のヒステリシスの
大きなダンパー部材、該ダンパー部材の表面又は
その付近に配設又は埋設された電気音響変換素
子、および該ダンパー部材をその裏面および側面
で支持する保護ケースを具備し、該ダンパー部材
を介して、又は介さずに前記電気音響変換素子を
生体の骨出部分に圧接することにより、該生体内
の骨伝導音を空気等の音響的低インピーダンスな
物質を介さずに前記電気音響変換素子に伝達し、
該生体表面より直接ピツクアツプするようにした
ことを特徴とする振動ピツクアツプ通話装置。