JPH0970086A - 骨伝導音声ピックアップ装置及び通話装置 - Google Patents

骨伝導音声ピックアップ装置及び通話装置

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JPH0970086A
JPH0970086A JP22355895A JP22355895A JPH0970086A JP H0970086 A JPH0970086 A JP H0970086A JP 22355895 A JP22355895 A JP 22355895A JP 22355895 A JP22355895 A JP 22355895A JP H0970086 A JPH0970086 A JP H0970086A
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JP
Japan
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bone conduction
pickup device
piezoelectric element
conduction voice
voice
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Application number
JP22355895A
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English (en)
Inventor
Shigetada Chikasawa
重忠 近澤
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NIPPON ZETSUKUSU KK
Original Assignee
NIPPON ZETSUKUSU KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置構成の簡素化を図りながら、骨伝導音声
の高域周波数成分を的確に検出できる骨伝導音声ピック
アップ装置、及び、その骨伝導音声ピックアップ装置を
備えた通話装置を提供する。 【解決手段】 人の耳部に伝わる骨伝導音声を検出する
ための圧電素子1と、その圧電素子1を支持する支持部
2とが備えられ、前記支持部2は、前記圧電素子1を振
動自在に支持し、且つ、人の耳部に接触して、前記骨伝
導音声を前記圧電素子1に伝えるように構成されている
骨伝導音声ピックアップ装置において、前記圧電素子1
の共振周波数が、2kHzと3.5kHzとの間となる
ように構成されている。又、その骨伝導音声ピックアッ
プ装置と受話用のイヤホンとを一体に形成して、通話装
置が構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人の耳部に伝わる
骨伝導音声を検出するための圧電素子と、その圧電素子
を支持する支持部とが備えられ、前記支持部は、前記圧
電素子を振動自在に支持し、且つ、人の耳部に接触し
て、前記骨伝導音声を前記圧電素子に伝えるように構成
されている骨伝導音声ピックアップ装置、及び、その骨
伝導音声ピックアップ装置を備えた通話装置に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる骨伝導音声ピックアップ装置は、
人の耳部への骨伝導音声を、圧電セラミック素子等の圧
電素子にて電気信号に変換して検出するものであり、
又、かかる通話装置は、上記骨伝導音声ピックアップ装
置に受話用のイヤホンを備えることにより、送話と受話
との両方の機能を備えたものである。人の音声を検出す
る構成としては、人の口もとに、例えばエレクトレット
コンデンサ型等のマイクを配置して検出するのが一般的
であるが、例えばトランシーバや携帯電話としての用途
のために屋外で使用する場合等では、外部騒音の混入の
ために、人の音声を的確に検出することができない場合
が多い。
【0003】そこで近年、特開平4−172794号公
報に開示されているように、人に耳部への骨伝導音声
を、伝達された振動を圧電素子にて電気信号に変換する
ことによって検出し、外部騒音の影響を受けにくくした
状態で音声を検出する技術が提案されている。ところ
で、上記の骨伝導音声は、耳部に伝わるまでに、高域周
波数成分が減衰してしまう特性を有しており、このため
に、従来では、外部回路において、高域周波数成分を選
択的に増幅して、減衰分を補償する構成が考えられてい
た。尚、従来の圧電素子では、変換後の電気信号を検出
対象の振動に正確に対応させるという検出素子に対する
一般的な要求を満足させるために、検出感度がピークと
なる共振周波数を検出対象の周波数帯域よりも十分高い
周波数に設定して、検出対象の周波数帯域において平坦
な周波数特性を持つようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、上記従来構成
では、外部回路に複雑な構成の増幅回路が必要となっ
て、装置構成が複雑化し、又、高価なものとなってしま
う不都合があった。本発明は、上記実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、装置構成の簡素化を図り
ながら、骨伝導音声の高域周波数成分を的確に検出でき
る骨伝導音声ピックアップ装置、及び、その骨伝導音声
ピックアップ装置を備えた通話装置を提供する点にあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記請求項1記載の構成
を備えることにより、人の耳部に伝わった骨伝導音声
は、支持部を経由して圧電素子に伝わり、骨伝導音声に
対応した電気信号に変換される。ここで、圧電素子は、
検出感度がピークとなる共振周波数が、2kHzと3.
5kHzとの間となるように構成されているので、骨伝
導音声の高域周波数成分を、それよりも低い周波数成分
に対する検出感度よりも高い検出感度で電気信号に変換
する。すなわち、検出対象となる骨伝導音声自体が、本
来の音声より高域周波数成分が減衰されたものであるこ
とから、その骨伝導音声を単に忠実に電気信号に変換す
るのではなく、共振周波数近傍で検出感度が大きくなる
のを利用して、骨伝導音声の振動を電気信号に変換する
時点で、本来の音声により近づけるものである。これに
より、外部回路において、本来の音声に近づけるための
構成が不要となるか、又は、設けるにしても簡素なもの
とすることができ、もって、装置構成の簡素化を図りな
がら、骨伝導音声の高域周波数成分を的確に検出できる
骨伝導音声ピックアップ装置を提供できるに至った。
【0006】又、上記請求項2記載の構成を備えること
により、共振周波数が2.2kHzと3.2kHzとの
間となる圧電素子を採用して、骨伝導音声を電気信号に
変換する。実験の結果、このような周波数範囲に共振周
波数を設定することで、骨伝導音声における伝達途中で
減衰される周波数域と、共振周波数を利用して検出感度
により補償する周波数域との適合性がより向上して、骨
伝導音声の高域周波数成分をより的確に検出できる骨伝
導音声ピックアップ装置を提供できるに至った。
【0007】又、上記請求項3記載の構成を備えること
により、バイモルフ型に形成された圧電素子が、骨伝導
音声の振動を電気信号に変換する。バイモルフ型の圧電
素子は、電極となる金属板を挟んで、2枚の圧電素子を
張り合わせた圧電素子であり、圧電素子の大きさをそれ
ほど大きくすることなく、検出感度を増大できる。圧電
素子は、耳部の何れの箇所に取りつけるにしても、あま
り大きい寸法のものとはできないので、上記のようなバ
イモルフ型の圧電素子を採用することで、圧電素子の寸
法の増大を抑制しながら、検出感度の向上を図ることが
できる。
【0008】又、上記請求項4記載の構成を備えること
により、電気的に直列に接続された共振周波数が同一又
はほぼ同一の圧電素子が、骨伝導音声の振動を電気信号
に変換する。圧電素子は、耳部の何れの箇所に取りつけ
るにしても、あまり大きい寸法のものとはできないの
で、上記のように複数個の圧電素子を電気的に直列に接
続することで、圧電素子の寸法の増大を抑制しながら、
検出感度の向上を図ることができる。又、上記請求項5
記載の構成を備えることにより、人の耳部から骨伝導音
声を検出する骨伝導音声ピックアップ装置と、人の耳へ
装着される受話用のイヤホンを一体化して通話装置を構
成し、通話装置全体として小型化を図ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の骨伝導音声ピック
アップ装置を、受話用イヤホンと一体化して通話装置と
した実施の形態を図面に基づいて説明する。通話装置T
Rは、図1に示すように、圧電素子としての二つの圧電
セラミック素子1と、その圧電セラミック素子1を支持
するABS樹脂製等の支持部2を主要部とする骨伝導音
声ピックアップ装置VPと、受話用のイヤホン5とが、
ウレタン樹脂あるいは塩化ビニル樹脂等で成形されたハ
ウジング6内に一体に収納されて構成されている。この
通話装置TRは、一般的なイヤホンと同様に、人の耳部
の耳甲介腔部に装着され、骨伝導音声ピックアップ装置
VPの部分のハウジング6は、装着状態において、耳甲
介腔部の底部及び側部に圧接される。
【0010】次に、各部の構成について説明する。骨伝
導音声ピックアップ装置VPは、図2に示すように、上
記の二つの圧電セラミック素子1及び支持部2の他に、
電界効果型トランジスタ3が備えられ、これらが黄銅製
等のシールドケース4に収納されている。尚、シールド
ケース4内における支持部2より開放端部側(電界効果
型トランジスタ3の存在側)は、支持部2に支持され且
つ電界効果型トランジスタ3が取り付けられた状態の圧
電セラミック素子1がシールドケース4の挿入された後
に接着剤8が充填され、その接着剤8によって固定され
ている。
【0011】二つの圧電セラミック素子1は、その一端
側が支持部2にて支持され、振動自在となるようにして
あり、圧電セラミック素子1へは、支持部2を介して振
動が伝達される。二つの圧電セラミック素子1間は、支
持部2にて支持される端部側で、半田等の導電性のある
接続材12によって接続され、二つの圧電セラミック素
子1の間隔は、約0.1mmの間隔を保つ状態で固定さ
れている。これにより、二つの圧電セラミック素子1
は、電気的に直列に接続される。圧電セラミック素子1
は、いわゆるバイモルフ型の圧電セラミック素子1であ
り、その寸法は設定する共振周波数に基づいて決定す
る。圧電セラミック素子1の共振周波数は、骨伝導音声
の高域周波数成分が減衰されるのを考慮して、2kHz
と3.5kHz(電話回線の通過上限周波数にほぼ等し
い)との間とすることで、高域周波数特性が改善された
良好な特性が得られ、更に、その範囲を2.2kHzと
3.2kHzとの間に狭めると、実験的に特に良好に高
域周波数特性が改善された音声検出信号が得られた。
【0012】圧電セラミック素子1の寸法と共振周波数
との関係について簡単に説明すると、短冊状の圧電セラ
ミック素子1の振動部分の寸法を、図6に示すように、
長さL,幅W,厚さtとすると、共振周波数frは、 fr=A×E×t/L2 (1)式 で求められ、逆にこの式から、設定する共振周波数を基
に、圧電セラミック素子1の寸法を決定できる。尚、上
記(1)式中、Aは幅Wに応じて決定される比例定数、
Eはヤング率である。
【0013】ちなみに、圧電セラミック素子1の共振周
波数を2.8kHzに設定して、圧電セラミック素子1
の寸法を求めると、例えば、長さL=10mm、幅W=
1.3mm、厚さ0.62mmとなる。この圧電セラミ
ック素子1の振動周波数−検出感度特性は、図4に示す
ように、共振周波数である2.8kHzをピークとする
特性が得られ、その共振周波数を中心として検出感度が
改善されている。電気的に直列接続される二つの圧電セ
ラミック素子1は、基本的に同一寸法であり、両者の共
振周波数が一致することが理想であるが、現実には完全
な一致は困難である。従って、多少のばらつきは許容さ
れるが、両者の共振周波数の差が200Hz以内である
ことが望ましい。
【0014】受話用のイヤホン5は、図1に示すよう
に、それの音声放出面5aの延長上に圧電セラミック素
子1が存在する姿勢で配置され、音声放出面5aの両側
方のハウジング6には音声放出面5aから放出された音
声を人の耳の外耳道に案内する音道7が形成されてい
る。
【0015】この通話装置TRの回路構成は、図3に示
すように、直列接続された圧電セラミック素子1の出力
電圧を、電界効果型トランジスタ3にてインピーダンス
変換及び増幅した後に送話信号伝達ケーブル9から出力
する構成であり、受話用のイヤホン5へは受話信号伝達
ケーブル10で音声信号が入力される。尚、送話信号伝
達用ケーブル9と受話信号伝達用ケーブル10とは、一
方の線を共通線としている。
【0016】上記構成の通話装置TRは、上記の如く耳
の耳甲介腔部の装着された状態で、使用者が会話をする
と、その音声による振動が骨伝導音声として耳部に伝わ
り、その振動によって圧電セラミック素子1が振動し
て、音声信号に対応した電気信号に変換される。その電
気信号は、送話信号伝達用ケーブル9及び図示しない通
信機器を経由して、会話の相手側に伝わり、その相手側
が発した会話は、図示しない通信機器及び受話信号伝達
用ケーブル10を経由して受話用のイヤホン5にて音声
に変換され、両者の間で会話を行える。
【0017】送話信号伝達用ケーブル9から出力される
信号の測定結果例を図5に示す。図5において、上記構
成の骨伝導音声ピックアップ装置VPの出力信号を実線
Aにて示し、参考のために、夫々同一条件で測定した、
骨伝導音声の高域部分においても平坦な周波数特性を有
する従来構成の骨伝導音声ピックアップ装置によるもの
を破線Bにて示し、又、エレクトレットコンデンサマイ
クによるものを一点鎖線Cにて示す。実線Aにて示す上
記構成の骨伝導音声ピックアップ装置VPの出力信号
は、従来構成の出力信号よりも高域特性が改善され、エ
レクトレットコンデンサマイクに匹敵する特性が得られ
ている。
【0018】〔別実施例〕以下、本発明の別実施形態を
列記する。 上記実施の形態では、二つの圧電素子1を電気的に
直列に接続して設けているが、一つの圧電素子1を用い
る構成でも良いし、又、三つ以上の圧電素子1を電気的
に直列に接続する構成でも良い。又、圧電素子1はいわ
ゆるバイモルフ型のものではなく、一枚構成のユニモル
フ型の圧電素子1でも良い。 上記実施の形態では、骨伝導音声ピックアップ装置
VPの部分のハウジング6は、装着状態において、耳甲
介腔部の底部及び側部に圧接される構成であるが、骨伝
導音声ピックアップ装置VPの設置位置は、外耳道内部
に設置する等適宜変更可能である。
【0019】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる通信装置の外観斜
視図
【図2】本発明の実施の形態にかかる骨伝導音声ピック
アップ装置の断面図
【図3】本発明の実施の形態にかかる回路構成図
【図4】本発明の実施の形態にかかる圧電セラミック素
子の周波数特性図
【図5】本発明の実施の形態にかかる骨伝導音声ピック
アップ装置の特性測定図
【図6】本発明の実施の形態にかかる圧電素子の説明図
【符号の説明】
1 圧電素子 2 支持部 5 受話用のイヤホン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人の耳部に伝わる骨伝導音声を検出する
    ための圧電素子(1)と、 その圧電素子(1)を支持する支持部(2)とが備えら
    れ、 前記支持部(2)は、前記圧電素子(1)を振動自在に
    支持し、且つ、人の耳部に接触して、前記骨伝導音声を
    前記圧電素子(1)に伝えるように構成されている骨伝
    導音声ピックアップ装置であって、 前記圧電素子(1)の共振周波数が、2kHzと3.5
    kHzとの間となるように構成されている骨伝導音声ピ
    ックアップ装置。
  2. 【請求項2】 前記圧電素子(1)の共振周波数が、
    2.2kHzと3.2kHzとの間となるように構成さ
    れている請求項1記載の骨伝導音声ピックアップ装置。
  3. 【請求項3】 前記圧電素子(1)が、バイモルフ型に
    形成されている請求項1又は2記載の骨伝導音声ピック
    アップ装置。
  4. 【請求項4】 前記支持部(2)に、共振周波数が同一
    又はほぼ同一の複数個の圧電素子(1)が支持され、 それら複数個の圧電素子(1)が電気的に直列に接続さ
    れている請求項1、2又は3記載の骨伝導音声ピックア
    ップ装置。
  5. 【請求項5】 請求項1、2、3又は4記載の骨伝導音
    声ピックアップ装置と、受話用のイヤホン(5)とが一
    体に形成されている通話装置。
JP22355895A 1995-08-31 1995-08-31 骨伝導音声ピックアップ装置及び通話装置 Pending JPH0970086A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005094118A1 (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Nap Enterprise Co., Ltd. 発振・エコーキャンセラーシステム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005094118A1 (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Nap Enterprise Co., Ltd. 発振・エコーキャンセラーシステム

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