JPH09163477A - 骨伝導音声振動検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 骨伝導に伴って高域の周波数出力が下がるの
を防いで低域の周波数出力を低減することができ、相対
的に高域の感度を向上させ、空気伝導型マイクロフォン
に近い音質を検出できる骨伝導音声振動検出素子を得
る。 【解決手段】 異なる周波数特性ｓ１〜ｓ４を呈する複
数の梁の各周波数出力をｓ１−ｓ２＋ｓ３−ｓ４のよう
に加算減算して、骨伝導音声振動検出素子の周波数特性
ｔとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば骨伝導イヤ
マイクに用いられ、骨伝導により外耳道近傍、頭部また
は喉頭部に伝達される音声振動を検出する骨伝導音声振
動検出素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、骨伝導音声振動を外耳道で検出す
る骨伝導音声振動検出素子としては圧電型およびマグネ
ティック型などがあった。図２９は特開昭５１―９４２
１８号公報に示された、圧電素子を利用した骨伝導イヤ
ホンマイクの使用時の構成図であり、図において１０は
イヤーピース、１１は圧電素子、１２は重り、１４は支
持体、１５は引き出し線、２０は外耳道である。即ち、
イヤーピース１０内に支持体１４を介して圧電素子１１
を配置し、骨伝導音声振動が外耳道２０壁を通じて圧電
素子に取り付けられた重り１２に伝わることで圧電素子
１１に力が加わり、圧電素子１１には加わった力に比例
した出力が発生し、引き出し線１５を通して外部に引き
出される。

【０００３】また、図３０および図３０のＩ―Ｉ断面を
示す図３１は、特開昭５８―８０９９７号公報および特
開昭５８―９４２９８号公報に示された各々骨伝導イヤ
ホンマイクの構成図およびその断面図であり、１３は片
持ち梁、５は支持部材である。片持ち梁１３は一対の特
性が略等しい梁でその振幅方向に相対するか、直交させ
て配置することで不用出力を相殺し、ハウリング現象を
減少させることが提案されている。

【０００４】また、図３２は実開昭５２―５１６２０号
公報に示された骨伝導イヤホンマイクの構成図であり、
図中１６はダンパー部材で、外耳道挿入部分を被覆する
ことにより片持ち梁１３の固有振動のピークを下げるこ
とが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】骨伝導による音声振動
は骨、関節および肉を伝わるうちに音声振動の高域の振
動（略１ｋＨｚ以上の領域をいう）が大幅減衰するとい
う特徴がある。しかし、上記従来の技術においては、複
数の梁を使用していても基本的に単一の特性の梁である
ため、骨伝導により高域が大幅に減衰した音声振動に対
しては感度が小さく、空気伝導型マイクロフォンに比べ
音質が著しく劣るという問題点があった。

【０００６】また、梁の共振振動の急峻なピークによ
り、特定周波数のみが強調された歪んだ音質になるとい
う欠点があるが、上記従来例のように外耳道挿入部分を
ダンパー材１６により被覆しても、感度低下を引き起こ
すのみでダンピングの効果は十分得られないという問題
点があった。

【０００７】本発明は、かかる課題を解消するためにな
されたもので、高域の音声振動による周波数出力が下が
るのを防いで低域の音声振動による周波数出力を低減す
ることができ、相対的に高域の音声振動の感度を向上さ
せ、空気伝導型マイクロフォンに近い音質を検出できる
骨伝導音声振動検出素子を得ることを目的とする。

【０００８】本発明の第２の目的は、特定周波数が強調
され歪んだ音質になることを防止し、ハウリングや音質
の劣化の防止された骨伝導音声振動検出素子を得ること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の骨伝
導音声振動検出素子は、音声振動により固有の周波数特
性を呈し、異なる共振振動数を有する複数の梁と、これ
ら各梁の振動を検出する検出手段とを備え、この検出手
段により上記梁の第１の周波数出力と上記梁の第２の周
波数出力との周波数出力差を算出するものである。

【００１０】本発明に係る第２の骨伝導音声振動検出素
子は、音声振動により固有の周波数特性を呈し、異なる
共振振動数を有する複数の梁と、これら各梁の振動を検
出する検出手段とを備え、この検出手段により高い共振
振動数を有する梁の第１の周波数出力と低い共振振動数
を有する梁の第２の周波数出力との周波数出力差を算出
するものである。

【００１１】本発明に係る第３の骨伝導音声振動検出素
子は、音声振動により固有の周波数特性を呈し、異なる
共振振動数を有する複数の梁と、これらの梁を支持する
ように上記梁に設けた制振樹脂と上記各梁の振動を検出
する検出手段とを備え、この検出手段により高い共振振
動数を有する梁の第１の周波数出力と低い共振振動数を
有する梁の第２の周波数出力との周波数出力差を算出す
るものである。

【００１２】本発明に係る第４の骨伝導音声振動検出素
子は、上記第１ないし第３の骨伝導音声振動検出素子の
何れかにおいて、梁として圧電体バイモルフを用いたも
のである。

【００１３】本発明に係る第５の骨伝導音声振動検出素
子は、上記第１ないし第４の骨伝導音声振動検出素子の
何れかにおいて、梁が検出手段を備えるものである。

【００１４】本発明に係る第６の骨伝導音声振動検出素
子は、上記第１ないし第４の骨伝導音声振動検出素子の
何れかにおいて、第１の周波数出力および第２の周波数
出力がそれぞれ複数の梁の周波数出力を加算したもので
ある。

【００１５】本発明に係る第７の骨伝導音声振動検出素
子は、上記第６の骨伝導音声振動検出素子の何れかにお
いて、第１の周波数出力と第２の周波数出力の低域の周
波数出力が略等しいものである。

【００１６】本発明に係る第８の骨伝導音声振動検出素
子は、上記第１ないし第４の骨伝導音声振動検出素子の
何れかにおいて、複数の梁が実質的に同じ長さで厚さが
異なるものである。

【００１７】本発明に係る第９の骨伝導音声振動検出素
子は、上記第６の骨伝導音声振動検出素子において、 高い共振振動数を有する梁の数≧低い共振振動数を有す
る梁の数 のものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係わる検出
手段としては、例えば圧電体の電圧周波数出力や抵抗素
子の歪みによる抵抗変化などで、片持ち梁の振動を検出
する方法が用いられる。例えば下記本発明の実施の形態
では、梁が圧電体よりなり梁が検出手段を兼ねている
が、梁の振動を検出するために例えば圧電体よりなる検
出部材を別に設ける場合もある。

【００１９】本発明の実施の形態において、音声振動に
よる複数の片持ち梁の低域の周波数出力を相殺できるよ
うに、音声振動による周波数特性が異なる複数の片持ち
梁の周波数出力の差を算出したり、加算減算を行う。そ
れにより、高域の音声振動による周波数出力を下げずに
低域の音声振動による周波数出力が低減でき、骨伝導に
よる高域の音声振動の減衰を検出素子の周波数感度特性
そのものにより補正することができ、特別な補正回路を
用いることなく空気伝導型マイクロフォンに近い音質特
性が実現できる。

【００２０】また、加算側の片持ち梁の低域の周波数出
力の合計と減算側の片持ち梁の低域の周波数出力の合計
を略等しくすることで、減算により低域の周波数出力を
効果的に低減する。片持ち梁の設計において長さが同じ
で厚みの異なる片持ち梁を用いると低域の周波数出力が
等しくなることを利用し、容易に加算側の片持ち梁の周
波数出力の合計と減算側の片持ち梁の周波数出力の合計
を略等しくすることができる。

【００２１】さらに片持ち梁の厚みが同じならば共振振
動数が高いほど低域の周波数出力が低下するという一般
的傾向を利用し、高い共振振動数の片持ち梁と低い共振
振動数の片持ち梁の本数の比率を１：１、３：２、４：
３、２：１または３：１等、高い共振振動数の片持ち梁
の本数≧低い共振振動数の片持ち梁の本数とすること
で、加算側の周波数出力と減算側の周波数出力とが略等
しくなるようにする。

【００２２】また、片持ち梁として圧電体バイモルフを
用い、ポーリング極性を加算側と減算側で逆にして直列
に接続して、片持ち梁の周波数出力の加算減算を行う。

【００２３】また、片持ち梁の共振振動ピークを制振樹
脂を用いて減衰させ、ハウリングや音質の劣化を防止す
るようにする。次に、本発明を具体的に説明する。以
下、骨伝導音声振動検出素子を単に検出素子と称する。

【００２４】実施の形態１．圧電体材料としてＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）バイモルフセラミックスを用
いて、表１の梁１〜梁４で示す４種類の共振振動数の異
なる片持ち梁を各１本づつ用いて本発明の第１の実施の
形態の検出素子を製作した。

【００２５】

【表１】

【００２６】なお、音声振動による梁の周波数出力にお
いて、梁の共振振動数より低い周波数領域の出力を低域
出力として表１および以下の表に示す。

【００２７】まず、ＰＺＴバイモルフセラミックスをダ
イシングソーで所定の幅の短冊状に切断した。支持部材
としてチタン酸カルシウムセラミックスを用い、ＰＺＴ
の厚みよりも少し幅広の溝をダイシングソーで形成し
た。次に片持ち梁が所定の長さになるように溝にＰＺＴ
を挿入し組み立てて接着剤で固定した。次いで片持ち梁
の各々の表面電極から引き出し線を引き出し接続した。
図１は上記のようにして製作した本発明の第１の実施の
形態の検出素子の構成図であり、図中、１、２、３、４
は各々表１に示す梁１、梁２、梁３および梁４の片持ち
梁、５は支持部材、６は引出し線である。

【００２８】外耳に伝達された音声振動は外耳に装着す
るための樹脂ケース（図示しない）、検出素子を収納す
るための金属ケース（図示しない）を介して支持部材５
に伝達され、梁１〜梁４の片持ち梁１〜４に伝達され
る。音声振動が加わることで片持ち梁が振動し、引き出
し線６から圧電体の周波数出力が得られる。

【００２９】図２は本実施の形態で用いた上記梁１〜梁
４の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周波
数出力を加算減算した本発明の第１の実施の形態の検出
素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、加振器
により０．１５ｍ／ｓ² _0-pの一定加速度で周波数を掃引
し検出素子を加振して周波数出力を測定したものであ
る。図中、ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４は各々上記梁１、梁
２、梁３、梁４の片持ち梁の周波数特性、ｔは本実施の
形態の検出素子の周波数特性である。

【００３０】本実施の形態では、梁１〜梁４の片持ち梁
からの引出し線６を図１に示すように接続することによ
り、梁１〜梁４の周波数出力ｓ１〜ｓ４を ｓ１−ｓ２＋ｓ３−ｓ４＝ｔ のように加算減算した。図２によると、検出素子の周波
数出力ｔは梁１〜梁４のそれぞれの単独の周波数出力ｓ
１〜ｓ４と比べ、低域で周波数出力が小さくなっている
ことが解る。

【００３１】比較例１．図１で示した検出素子におい
て、表１の梁１〜梁４の片持ち梁をすべて加算した場合
の周波数特性を図３に示す。この場合は、加算した周波
数出力（ｐ＝ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４）は低域の周波数
出力も高くなり平坦な周波数特性となるため、骨伝導に
よって減衰した高域の音声が補正できず、高音が出ない
音質となった。

【００３２】実施の形態２．図４は本発明の第２の実施
の形態の検出素子の構成図であり、表２の梁１および梁
２で示す共振振動数が２．８ｋＨｚである梁１の片持ち
梁と共振振動数が１．０ｋＨｚである梁２の片持ち梁を
用い実施の形態１と同様にして製作したものであり、図
中１は梁１、２は梁２である。

【００３３】

【表２】

【００３４】図５は本実施の形態で用いた上記梁１、梁
２の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周波
数出力の差を算出した本発明の第２の実施の形態の検出
素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、実施の
形態１と同様に測定したものである。図中、ｓ１、ｓ２
は各々上記梁１、梁２の片持ち梁の周波数特性、ｔは本
実施の形態の検出素子の周波数特性である。

【００３５】本実施の形態では、梁１と梁２の片持ち梁
からの引出し線６を図４に示すように接続することによ
り、梁１、梁２の周波数出力ｓ１、ｓ２を ｓ１−ｓ２＝ｔ のようにして差を算出した。図５によると、検出素子の
周波数出力ｔは梁１、梁２のそれぞれの単独の周波数出
力ｓ１、ｓ２と比べ、低域で周波数出力が小さくなって
いることが解る。

【００３６】比較例２．図４で示した検出素子におい
て、表２の梁１、梁２の片持ち梁を加算した場合の周波
数特性を図６に示す。この場合は、加算した周波数出力
（ｐ＝ｓ１＋ｓ２）は低域の周波数出力も高くなり比較
例１と同様に高音が出ない音質となった。

【００３７】図５および図６を比べると明らかである
が、一般に梁の振動はその共振振動数を境に位相が１８
０度回転するので、梁１の共振振動数と梁２の共振振動
数の間の周波数では梁１と梁２の位相は逆転しており、
その間では減算の操作が加算の操作に匹敵し（図５中の
ｔ）、加算の操作が減算の操作に匹敵して出力が相殺さ
れる（図６中のｐ）ことになる。

【００３８】実施の形態３．図７は本発明の第３の実施
の形態の検出素子の構成図であり、表３の梁１〜梁４で
示す片持ち梁で梁１の片持ち梁を２本、他の梁を１本づ
つ用いて実施の形態１と同様にして製作したものであ
り、図中１〜４は各々梁１〜梁４である。

【００３９】

【表３】

【００４０】図８は本実施の形態で用いた上記梁１〜梁
４の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周波
数出力の加算減算をした本発明の第３の実施の形態の検
出素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、実施
の形態１と同様に測定したものである。図中、ｓ１〜ｓ
４は各々上記梁１〜梁４の片持ち梁の周波数特性、ｔは
本実施の形態の検出素子の周波数特性である。

【００４１】本実施の形態では、梁１〜梁４の片持ち梁
からの引出し線６を図７に示すように接続することによ
り、梁１〜梁４の周波数出力ｓ１〜ｓ４を ｓ１×２＋ｓ２−ｓ３−ｓ４＝ｔ のように加算減算した。

【００４２】即ち、高い共振振動数の片持ち梁（梁１を
２本、梁２を１本）３本の周波数出力合計から、低い共
振振動数の片持ち梁（梁３、梁４）２本の周波数出力合
計を減算したもので、それぞれの片持ち梁の単独の周波
数出力ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４に対し、加算側周波数出
力（ｓ１×２＋ｓ２）と減算側周波数出力（ｓ３＋ｓ
４）は低域で略等しくなるよう設計した。加算減算を組
み合わせた検出素子の周波数出力ｔは低域の周波数出力
が下がり、音質が良くなった。また、共振振動のピーク
が分散されるため、比較的ブロードな周波数特性が得ら
れ、特定の周波数の音が強調されないという効果もあっ
た。

【００４３】実施の形態４．図９は本発明の第４の実施
の形態の検出素子の構成図であり、表４で示す長さは同
じ（９ｍｍ）で各々異なる厚さの片持ち梁である梁１〜
梁３を用いて実施の形態１と同様にして製作したもので
あり、図中１〜３は各々梁１〜梁３である。

【００４４】

【表４】

【００４５】上記３種類の片持ち梁の内、より感度の必
要な高域に共振振動数のある梁１の片持ち梁（共振振動
数２．７ｋＨｚ）を２本用い、それ以外は１本づつ使用
している。

【００４６】図１０は本実施の形態で用いた上記梁１〜
梁３の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周
波数出力の加算減算をした本発明の第４の実施の形態の
検出素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、実
施の形態１と同様に測定したものである。図中、ｓ１〜
ｓ３は各々上記梁１〜梁３の片持ち梁の周波数特性ｔは
本実施の形態の検出素子の周波数特性である。

【００４７】本実施の形態では、梁１〜梁３の片持ち梁
からの引出し線６を図９に示すように接続することによ
り、梁１〜梁３の周波数出力ｓ１〜ｓ３を ｓ１×２−ｓ２−ｓ３＝ｔ のように加算減算した。片持ち梁の長さを同じにするこ
とで低域の周波数出力が略同じになっており、検出素子
周波数出力ｔでは低域の周波数出力が効果的に相殺され
高域の音声振動に対する感度が相対的に向上している。

【００４８】実施の形態５．図１１は本発明の第５の実
施の形態の検出素子の構成図であり、表５に示す長さは
同じ（９ｍｍ）でそれぞれ厚さが０．４５ｍｍと０．６
ｍｍのＰＺＴセラミックスの梁１、梁２を２本づつ用い
て実施の形態１と同様にして製作したものであり、図中
１、２は各々梁１、梁２である。

【００４９】

【表５】

【００５０】図１２は本実施の形態で用いた上記梁１、
梁２の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周
波数出力の加算減算をした本発明の第５の実施の形態の
検出素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、実
施の形態１と同様に測定したものである。図中、ｓ１、
ｓ２は各々上記梁１、２の片持ち梁の周波数特性、ｔは
本実施の形態の検出素子の周波数特性である。

【００５１】本実施の形態では、梁１、梁２の片持ち梁
からの引出し線６を図１１に示すように接続することに
より、梁１、梁２の周波数出力ｓ１、ｓ２を ｓ１×２−ｓ２×２＝ｔ のように加算減算している。高い共振振動片持ち梁と低
い共振振動片持ち梁の長さを同じにすることで低域周波
数出力が略同じになっており、検出素子周波数出力ｔで
は低域の周波数出力が効果的に相殺され高域の音声振動
に対する感度が相対的に向上している。

【００５２】実施の形態６．図１３は本発明の第６の実
施の形態の検出素子の構成図であり、表６の梁１、梁２
に示す高低２種類の共振振動数を有する片持ち梁を用
い、高い共振振動数の片持ち梁である梁１（表中、高共
振振動梁）は２本、低い共振振動数の片持ち梁である梁
２（表中、低共振振動梁）は２本でその本数の比を１：
１としたものであり、図中１は梁１、２は梁２である。

【００５３】

【表６】

【００５４】図１４は本実施の形態で用いた上記梁１、
梁２の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周
波数出力の加算減算をした本発明の第６の実施の形態の
検出素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、実
施の形態１と同様に測定したものである。図中、ｓ１、
ｓ２は各々上記梁１、梁２の片持ち梁の周波数特性、ｔ
は本実施の形態の検出素子の周波数特性である。

【００５５】本実施の形態では、梁１、梁２の片持ち梁
からの引出し線６を図１３に示すように接続することに
より、梁１、梁２の周波数出力ｓ１、ｓ２を ｓ１×２−ｓ２×２＝ｔ のように加算減算した。本実施の形態では高い共振振動
片持ち梁と低い共振振動片持ち梁で異なる片持ち梁の厚
み、異なる片持ち梁の長さとしたものである。なお、全
体的な周波数出力を向上させるために高い共振振動片持
ち梁、低い共振振動片持ち梁とも２本づつ用いた。検出
素子周波数出力ｔでは低域周波数出力が効果的に相殺さ
れ高域感度が相対的に向上している。

【００５６】実施の形態７．図１５は本発明の第７の実
施の形態の検出素子の構成図であり、表７に示す厚さは
同じで長さが異なる梁１、梁２の高低２種類の共振振動
数を有する片持ち梁を用い、高い共振振動数の片持ち梁
である梁１（表中、高共振振動梁）は３本、低い共振振
動数の片持ち梁である梁２（表中、低共振振動梁）は２
本でその本数の比を３：２としたものであり、図中１は
梁１、２は梁２である。

【００５７】

【表７】

【００５８】それぞれの片持ち梁の厚みが同じならば共
振振動数が高くなるほど低域の周波数出力が低下すると
いう一般的な傾向を利用し、上記高い共振振動片持ち梁
の周波数出力から低い共振振動片持ち梁の周波数出力を
減算すると、高い共振振動片持ち梁と低い共振振動片持
ち梁の本数の比によって低域周波数出力を略等しくする
ことができる。

【００５９】図１６は本実施の形態で用いた上記梁１、
梁２の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周
波数出力の加算減算をした本発明の第７の実施の形態の
検出素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、実
施の形態１と同様に測定したものである。図中、ｓ１、
ｓ２は各々上記梁１、梁２の片持ち梁の周波数特性、ｔ
は本実施の形態の検出素子の周波数特性である。

【００６０】本実施の形態では、梁１、梁２の片持ち梁
からの引出し線６を図１５に示すように接続することに
より、梁１、梁２の周波数出力ｓ１、ｓ２を ｓ１×３−ｓ２×２＝ｔ のように加算減算した。本実施の形態で、高い共振振動
片持ち梁３本の周波数出力から低い共振振動片持ち梁２
本の周波数出力を減算した周波数出力ｔは低域では高い
共振振動片持ち梁、低い共振振動片持ち梁の単独周波数
出力ｓ１、ｓ２に比べ、減算により大幅に低下してい
る。

【００６１】実施の形態８．図１７は本発明の第８の実
施の形態の検出素子の構成図であり、実施の形態７と同
様、表８に示す厚さは同じで長さが異なる高低２種類の
共振振動数を有する片持ち梁を用い、高い共振振動数の
片持ち梁である梁１（表中、高共振振動梁）は４本、低
い共振振動数の片持ち梁である梁２（表中、低共振振動
梁）は３本でその本数の比を４：３としたものであり、
図中１は梁１、２は梁２である。

【００６２】

【表８】

【００６３】図１８は本実施の形態で用いた上記梁１、
梁２の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周
波数出力の加算減算をした本発明の第８の実施の形態の
検出素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、実
施の形態１と同様に測定したものである。図中、ｓ１、
ｓ２は各々上記梁１、梁２の片持ち梁の周波数特性、ｔ
は本実施の形態の検出素子の周波数特性である。

【００６４】本実施の形態では、梁１、梁２の片持ち梁
からの引出し線６を図１７に示すように接続することに
より、梁１、梁２の周波数出力ｓ１、ｓ２を ｓ１×４−ｓ２×３＝ｔ のように加算減算した。本実施の形態で、高い共振振動
片持ち梁４本の周波数出力から低い共振振動片持ち梁３
本の周波数出力を減算した周波数出力ｔは低域では高い
共振振動片持ち梁、低い共振振動片持ち梁の単独周波数
出力ｓ１、ｓ２に比べ、減算により大幅に低下してい
る。

【００６５】実施の形態９．図１９は本発明の第９の実
施の形態の検出素子の構成図であり、実施の形態７と同
様、表９に示す厚さは同じで長さが異なる高低２種類の
共振振動数を有する片持ち梁を用い、高い共振振動数の
片持ち梁である梁１は２本、低い共振振動数の片持ち梁
である梁２は１本でその本数の比を２：１としたもので
あり、図中１は梁１、２は梁２である。

【００６６】

【表９】

【００６７】図２０は本実施の形態で用いた上記梁１、
梁２の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周
波数出力の加算減算をした本発明の第９の実施の形態の
検出素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、実
施の形態１と同様に測定したものである。図中、ｓ１、
ｓ２は各々上記梁１、梁２の片持ち梁の周波数特性、ｔ
は本実施の形態の検出素子の周波数特性である。

【００６８】本実施の形態では、梁１、梁２の片持ち梁
からの引出し線６を図１９に示すように接続することに
より、梁１、梁２の周波数出力ｓ１、ｓ２を ｓ１×２−ｓ２＝ｔ のように加算減算した。本実施の形態で、高い共振振動
片持ち梁２本の周波数出力から低い共振振動片持ち梁１
本の周波数出力を減算した周波数出力ｔは低域では高い
共振振動片持ち梁、低い共振振動片持ち梁の単独周波数
出力ｓ１、ｓ２に比べ、減算により大幅に低下してい
る。

【００６９】実施の形態１０．図２１は本発明の第１０
の実施の形態の検出素子の構成図であり、実施の形態７
と同様、表１０に示す厚さは同じで長さが異なる高低２
種類の共振振動数を有する片持ち梁を用い、高い共振振
動数の片持ち梁である梁１は３本、低い共振振動数の片
持ち梁である梁２は１本でその本数の比を３：１とした
ものであり、図中１は梁１、２は梁２である。

【００７０】

【表１０】

【００７１】図２２は本実施の形態で用いた上記梁１、
梁２の片持ち梁単独の周波数特性とこの各片持ち梁の周
波数出力の加算減算をした本発明の第１０の実施の形態
の検出素子の周波数特性とを示す周波数特性図であり、
実施の形態１と同様に測定したものである。図中、ｓ
１、ｓ２は各々上記梁１、梁２の片持ち梁の周波数特
性、ｔは本実施の形態の検出素子の周波数特性である。

【００７２】本実施の形態では、梁１、梁２の片持ち梁
からの引出し線６を図２１に示すように接続することに
より、梁１、梁２の周波数出力ｓ１、ｓ２を ｓ１×３−ｓ２＝ｔ のように加算減算している。本実施の形態で、高い共振
振動片持ち梁２本の周波数出力から低い共振振動片持ち
梁１本の周波数出力を減算した周波数出力ｔは低域では
高い共振振動片持ち梁、低い共振振動片持ち梁の単独周
波数出力ｓ１、ｓ２に比べ、減算により大幅に低下して
いる。

【００７３】上記実施の形態７ないし実施の形態１０で
は、梁の厚さが同じならば共振振動数が高くなるほど低
域周波数出力が下がるという一般的傾向と、高域の音声
振動の骨伝導による減衰の程度と、イヤホンマイクとし
て実際に使用するための寸法的制約とを種々検討した結
果、高い共振振動数を有する片持ち梁と低い共振振動数
を有する片持ち梁の本数の比率を例えば３：２、４：
３、２：１、３：１等、高い共振振動数を有する片持ち
梁の本数を低い共振振動数を有する片持ち梁の本数より
多くすることが効果的であるとわかった。

【００７４】実施の形態１ないし実施の形態１０につい
て、検出素子を外耳道に挿入するための樹脂ケースに組
み込み、電話回線を通じて実使用テストを行った。評価
は５名の評価者による感能検査で、１０点満点で評価し
た。表１１にその結果をまとめて示す。比較のため従来
技術による検出素子（片持ち梁の本数１本）も試作し同
時に評価した。

【００７５】

【表１１】

【００７６】従来の検出素子では５名の評価者の平均点
が５．３点と、評価した中で最も低い得点であった。そ
の主な原因は音量が小さく、なおかつ高音が出ていない
ためこもった音質で聞き取りずらいためであった。一
方、本発明に係る検出素子は最も低い点数の素子（実施
の形態２）でも６．５点であり、従来技術に比べ音量音
質共に改善されていた。特に片持ち梁の本数を多くし
て、低域の周波数出力をよく相殺した素子（実施の形態
３、４、８）では評価結果はそれぞれ８．８点、８．０
点、８．５点と実用的に十分な音質が得られた。

【００７７】実施の形態１１．図２３は本発明の第１１
の実施の形態の検出素子の模式図であり、梁として圧電
材料であるＰＺＴバイモルフを用い、その貼り合せの極
性の向きを加算すべき片持ち梁と減算すべき片持ち梁と
で逆にしたものである。片持ち梁の構成は実施の形態７
と同じである。図中、矢印で示した方向は圧電効果の現
われる方向（例えば、引っ張り応力を受けた場合にマイ
ナスの分極が現われる表面からプラスの分極が現われる
表面に向かう方向）であり、圧電体セラミックスを形成
する際のポーリング工程でこの方向が決定される。バイ
モルフとするために２枚の圧電体シートを貼り合せる際
の方向を変えることで異なる極性の組み合わせの圧電体
バイモルフが実現できる。このように極性の向きの組み
合わせの異なる圧電体バイモルフを使用することで、２
種類の片持ち梁で機械的な振動の位相は同じでも、電気
的な位相は反転している状態を実現でき、周波数出力信
号を直列に接続しても、低域の周波数出力は相殺され
る。片持ち梁間の引き出し線の配線作業であるはんだ付
けや金線などのボンディングが容易になる。また、支持
部材側に配線をあらかじめパターン印刷などで形成して
おく場合も形成が容易となる。

【００７８】実施の形態１２．図２４は本発明の第１２
の実施の形態の検出素子の構成図であり、図中７は制振
樹脂で、片持ち梁と隣接する片持ち梁の間（固定端寄
り）に梁を支持するように塗付し両方の片持ち梁の振動
を抑制している。上記制振樹脂を設ける他は実施の形態
７と同一の構成で検出素子を製作した。例えば制振樹脂
｛商品名：サイビノールＡＴ−１６５Ｌ，日本特殊塗料
（株）製｝を適度な粘度になるよう溶剤で薄め、片持ち
梁の固定端を浸し片持ち梁の間に最適な条件で付着する
ようにしたものである。

【００７９】２．８ｋＨｚに共振振動数を有する複数の
片持ち梁を上記制振樹脂により支持してダンピングした
場合の周波数特性を、制振樹脂のない場合と比較して図
２５に示す。図中、ａは制振樹脂を塗布した片持ち梁の
周波数特性、ｂ制振樹脂を塗布しない片持ち梁の周波数
特性であり、共振振動の急峻なピークが制振樹脂の塗布
により効果的に抑制できた。このことから、上記図２４
で示した検出素子においても、共振振動の急峻なピーク
が防止できることはあきらかである。

【００８０】制振樹脂の塗付条件は期待する共振振動の
ピークの減衰の程度、片持ち梁の間隔や片持ち梁を収納
するケースとの隙間の大きさによるが、片持ち梁間の間
隔が０．３ｍｍの場合の制振樹脂の塗布量と制振樹脂の
粘度の関係を図２６に示す。塗付量は図２４の中の寸法
ｄを測定することによった。粘度が高くなると制振樹脂
が多く付きすぎ、検出素子特性の点から好ましくない。
また粘度が低すぎると塗布量が少なくなり、共振振動の
ピークの減衰の効果が出なくなる。

【００８１】実施の形態１３．図２７は本発明の第１３
の実施の形態の検出素子の構成図であり、実施の形態１
２において、検出素子の片持ち梁の自由端側を制振樹脂
の溶液に浸し、引き上げることで、片持ち梁の先端どう
しを制振樹脂で橋渡ししたものである。実施の形態１２
に比べ、構造上制振効果が大きく、少ない制振樹脂で所
望の効果が得られた。

【００８２】実施の形態１４．図２８は本発明の第１３
の実施の形態の検出素子の構成図であり、８は検出素子
を収納する箱体である。実施の形態１２において、片持
ち梁を収納するケース８（例えばシールド効果のある金
属製ケース）の内壁と片持ち梁の間に制振樹脂を塗付し
たものである。この場合も片持ち梁の固定端、自由端の
どちらに制振樹脂を塗付しても同様の効果がある。

【００８３】なお、以上述べた検出素子の実施の形態で
は、片持ち梁には重りを付けていないが、検出感度を上
げる目的で片持ち梁の自由端付近に重りを取り付けても
構わない。また、本発明は片持ち梁に限らず、両持ち
梁、ダイアフラム型でも同様の効果が生じることは明ら
かである。また、実施の形態では主に高い共振振動片持
ち梁の周波数出力から低い共振振動片持ち梁の周波数出
力を減算した例を説明したが、逆に低い共振振動片持ち
梁の周波数出力から高い共振振動片持ち梁の周波数出力
を減算しても、全体に位相が反転するだけで実用上問題
がなく、本発明の効果が得られることは明らかである。
さらに、片持ち梁間の引き出し線の接続を、支持部材側
に配線をあらかじめパターン印刷などで形成することに
より行ってもよい。

【００８４】

【発明の効果】本発明の第１の骨伝導音声振動検出素子
によれば、音声振動により固有の周波数特性を呈し、異
なる共振振動数を有する複数の梁と、これら各梁の振動
を検出する検出手段とを備え、この検出手段により上記
梁の第１の周波数出力と上記梁の第２の周波数出力との
周波数出力差を算出することにより、骨伝導に伴って高
域音声振動による周波数出力が下がるのを防いで低域の
音声振動による周波数出力を低減することができ、空気
伝導型マイクロフォンに近い音質を検出できるという効
果がある。

【００８５】本発明の第２の骨伝導音声振動検出素子に
よれば、音声振動により固有の周波数特性を呈し、異な
る共振振動数を有する複数の梁と、これら各梁の振動を
検出する検出手段とを備え、この検出手段により高い共
振振動数を有する梁の第１の周波数出力と低い共振振動
数を有する梁の第２の周波数出力との周波数出力差を算
出することにより、骨伝導に伴って高域音声振動による
周波数出力が下がるのを防いで低域の音声振動による周
波数出力を低減することができ、空気伝導型マイクロフ
ォンに近い音質を検出できるという効果がある。

【００８６】本発明の第３の骨伝導音声振動検出素子に
よれば、音声振動により固有の周波数特性を呈し、異な
る共振振動数を有する複数の梁と、これらの梁を支持す
るように上記梁に設けた制振樹脂と上記各梁の振動を検
出する検出手段とを備え、この検出手段により高い共振
振動数を有する梁の第１の周波数出力と低い共振振動数
を有する梁の第２の周波数出力との周波数出力差を算出
することにより、骨伝導に伴って高域の音声振動による
周波数出力が下がるのを防いで低域の音声振動による周
波数出力を低減することができ、空気伝導型マイクロフ
ォンに近い音質を検出できるとともに特定周波数が強調
され歪んだ音質になることを防止し、ハウリングや音質
の劣化が防止され、感度が向上するという効果がある。

【００８７】本発明の第４の骨伝導音声振動検出素子に
よれば、上記骨伝導音声振動検出素子において、梁とし
て圧電体バイモルフを用いることにより容易に得ること
ができるという効果がある。

【００８８】本発明の第５の骨伝導音声振動検出素子に
よれば、上記骨伝導音声振動検出素子において、梁が検
出手段を備えることにより素子の構成が容易となる効果
がある。

【００８９】本発明の第６の骨伝導音声振動検出素子に
よれば、上記骨伝導音声振動検出素子において、第１の
周波数出力および第２の周波数出力がそれぞれ複数の梁
の周波数出力を加算したものであることにより、検出素
子の周波数特性の設計が容易になるという効果がある。

【００９０】本発明の第７の骨伝導音声振動検出素子に
よれば、上記骨伝導音声振動検出素子において、第１の
周波数出力と第２の周波数出力の低域の周波数出力が略
等しいことにより、さらに音質が向上するという効果が
ある。

【００９１】本発明の第８の骨伝導音声振動検出素子に
よれば、上記骨伝導音声振動検出素子において、複数の
梁は実質的に同じ長さで厚さが異なることにより、容易
に得ることができるという効果がある。

【００９２】本発明の第９の骨伝導音声振動検出素子に
よれば、上記骨伝導音声振動検出素子において、 高い共振振動数を有する梁の数≧低い共振振動数を有す
る梁の数 であることにより、高域の音声振動に対する感度を向上
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の骨伝導音声振動
検出素子の構成図である。

【図２】 本発明の第１の実施の形態の骨伝導音声振動
検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特性図
である。

【図３】 比較例の骨伝導音声振動検出素子の周波数特
性図である。

【図４】 本発明の第２の実施の形態の骨伝導音声振動
検出素子の構成図である。

【図５】 本発明の第２の実施の形態の骨伝導音声振動
検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特性図
である。

【図６】 比較例の骨伝導音声振動検出素子の周波数特
性図である。

【図７】 本発明の第３の実施の形態の骨伝導音声振動
検出素子の構成図である。

【図８】 本発明の第３の実施の形態の骨伝導音声振動
検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特性図
である。

【図９】 本発明の第４の実施の形態の骨伝導音声振動
検出素子の構成図である。

【図１０】 本発明の第４の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特性
図である。

【図１１】 本発明の第５の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子の構成図である。

【図１２】 本発明の第５の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特性
図である。

【図１３】 本発明の第６の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子の構成図である。

【図１４】 本発明の第６の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特性
図である。

【図１５】 本発明の第７の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子の構成図である。

【図１６】 本発明の第７の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特性
図である。

【図１７】 本発明の第８の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子の構成図である。

【図１８】 本発明の第８の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特性
図である。

【図１９】 本発明の第９の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子の構成図である。

【図２０】 本発明の第９の実施の形態の骨伝導音声振
動検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特性
図である。

【図２１】 本発明の第１０の実施の形態の骨伝導音声
振動検出素子の構成図である。

【図２２】 本発明の第１０の実施の形態の骨伝導音声
振動検出素子と用いた各梁の周波数特性を示す周波数特
性図である。

【図２３】 本発明の第１１の実施の形態の骨伝導音声
振動検出素子の構成図である。

【図２４】 本発明の第１２の実施の形態の骨伝導音声
振動検出素子の構成図である。

【図２５】 本発明の第１２の実施の形態の骨伝導音声
振動検出素子に係わる片持ち梁の周波数特性図である。

【図２６】 本発明の第１２の実施の形態の骨伝導音声
振動検出素子に係わる制振樹脂の粘度による塗付量変化
を示す特性図である。

【図２７】 本発明の第１３の実施の形態の骨伝導音声
振動検出素子の構成図である。

【図２８】 本発明の第１４の実施の形態の骨伝導音声
振動検出素子の構成図である。

【図２９】 従来の骨伝導音声振動検出素子の使用時の
断面図である。

【図３０】 従来の骨伝導音声振動検出素子を示す断面
図である。

【図３１】 従来の骨伝導音声振動検出素子を示す断面
図である。

【図３２】 従来の骨伝導音声振動検出素子を示す断面
図である。

【符号の説明】

１、２、３、４ 片持ち梁、６ 引出し線 ７ 制振樹
脂。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 薫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 沖 由香 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 黒田 英一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声振動により固有の周波数特性を呈
   し、異なる共振振動数を有する複数の梁と、これら各梁
   の振動を検出する検出手段とを備え、この検出手段によ
   り上記梁の第１の周波数出力と上記梁の第２の周波数出
   力との周波数出力差を算出することを特徴とする骨伝導
   音声振動検出素子。
2. 【請求項２】 音声振動により固有の周波数特性を呈
   し、異なる共振振動数を有する複数の梁と、これら各梁
   の振動を検出する検出手段とを備え、この検出手段によ
   り高い共振振動数を有する梁の第１の周波数出力と低い
   共振振動数を有する梁の第２の周波数出力との周波数出
   力差を算出することを特徴とする骨伝導音声振動検出素
   子。
3. 【請求項３】 音声振動により固有の周波数特性を呈
   し、異なる共振振動数を有する複数の梁と、これらの梁
   を支持するように上記梁に設けた制振樹脂と上記各梁の
   振動を検出する検出手段とを備え、この検出手段により
   高い共振振動数を有する梁の第１の周波数出力と低い共
   振振動数を有する梁の第２の周波数出力との周波数出力
   差を算出することを特徴とする骨伝導音声振動検出素
   子。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の何れかに記載
   のものにおいて、梁として圧電体バイモルフを用いたこ
   とを特徴とする骨伝導音声振動検出素子。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４の何れかに記載
   のものにおいて、梁が検出手段を備えることを特徴とす
   る骨伝導音声振動検出素子。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項４の何れかに記載
   のものにおいて、第１の周波数出力および第２の周波数
   出力がそれぞれ複数の梁の周波数出力を加算したもので
   あることを特徴とする骨伝導音声振動検出素子。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のものにおいて、第１の
   周波数出力と第２の周波数出力の低域の周波数出力が略
   等しいことを特徴とする骨伝導音声振動検出素子。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項４の何れかに記載
   のものにおいて、複数の梁は実質的に同じ長さで厚さが
   異なることを特徴とする骨伝導音声振動検出素子。
9. 【請求項９】 請求項６に記載のものにおいて、 高い共振振動数を有する梁の数≧低い共振振動数を有す
   る梁の数 であることを特徴とする骨伝導音声振動検出素子。