JPS58162192A

JPS58162192A - 振動ピツクアツプ通話装置

Info

Publication number: JPS58162192A
Application number: JP4529682A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshii; 健吉井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1983-09-26
Also published as: JPH0158920B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高Ｍ＋＃下で通話するのに適した振動ビツクア
ップ通話装置ＩＣ間する。

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ックアップ
通話装置が開発されて詔り、その一つに加速度ピックア
ップがある。

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によって、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ックアップは、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って、保護ケース１　ｌＣ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＝　３　ーは振動し、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ックアップは、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った。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って運動性
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。したがって、運動時等には者し＜　Ｓ／
Ｎが低下するという欠点があった。

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
かった。

また骨伝導音を直接電気音響変換素子に伝達し、ピック
アップする直接型振動ピックアップのアイデアもあった
が、圧電素子を用いた場合、機械的強ＩＷか弱く素子の
破壊が問題となり、機械的強度　４　一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
なかった。

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ック
アップする着想もあるが重責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った。

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
の振動ピックアッ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
た振動ピックアッ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
きなダンパ一部材、該ダンパ一部材の表面又はその付近
に配役又は埋設された電気音響変換素子、および該ダン
パ一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、該ダンパ一部材を介して、又は介さずに前記電
気音響変換素子を生体の前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
表面より直接ピックアップするようにした点にある。

以下に本発明による振動ピックアップ通話装置を実施例
によって説明する。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線で切った時の断面図を示
す。なお、第２図はダンパ一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。この保睦ケース
１】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■ケー
ス１１の内面、好ましくは内周に取り付けられた形部に
傾斜を有するベースである。１３は保睦ケース１１の内
面およびベースによって支持されたダンパ一部材であり
、シリコン樹脂等から形成されている。このダンパ一部
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
ダンスにはゾ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はゾ１０’ＣＧＳ　　である。

したがって、ダンパ一部材１２の音響インピーダンスは
空気のそれに比べて、約１０’ＣＧ　８大きい。また、
ダンパ一部材１２にはカーボン等を混入することによっ
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材１３の表面１３
ａ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１２の傾斜面に固定されており、他端は生体１
８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枚であってもよいが、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はダンパ一部材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。これによって、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一
部材１３に漏れるのを防止することができる。又、逆に
ダンパ一部材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によっ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工ある。

次に以上のような構成の振動ピックアップ通話装置の動
作を説明する。振動ピックアップ通話装置は、ダンパ一
部材１３の表面１３ａの中央部が生体１８に接触するよ
うζこして、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。

ダンパ一部材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
ダンパ一部材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とダンパ一部材１３の表
面１３＆との境界における反射や減衰が少いので、ダン
パ一部材１３に効率良く伝達される。このため、ダンパ
一部材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侶科の大きさに
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
スの索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）　　ダンパ一部材１３と電気音響変換索子１４と
の合成インピーダンスが生体のインピーダンスとはり同
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一部材１３のイン
ピーダンスとは大きく違うので（約１０’ＣＧＳ）、保
−ケース１１を通った騒音はダンパ部材１３と保護ケー
ス１１の境界で反射される。そして、わずかにダンパ一
部材に入った騒音もダンパ一部材の加工圧に対する変位
置のヒステリシスが大きいので、ダンパ一部材で吸収さ
れる。したがって、大きな騒音があっても、これによっ
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がダンパ一部材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、ダンパ一部材１３のヒステリシスｔＣより該変
換素子の固有撮動が低下する。このため、身体の運動や
マイクへの接触によって生じた運動性雑音がダンパ一部
材１３に吸収され、電気音響変換素子に伝わらない。

したがって、運動性雑音に対して不感である。

（４）　　ダンパ一部材１３が導電性であるので生体１
８を伝わって伝導されてくる電気的なノイズは、ダンパ
一部材を通り、ダンパ一部材１３又（才保護ケース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（才ない。

（５）一般に圧電素子等の電気音響変換索子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
がダンパ一部材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っている。した
がって、実用的な価値が大きい。

（６）骨伝導音を直接電気貴書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
響変換索子１４をダンパ一部材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一部材の表面
に突出させ、かつ該変換素子の表面１こ電気的な絶縁コ
ーティ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一部
材で保持されているため、実用上の問題はない。また、
上け、生体１８からの電気的なノイズを表面３ａの気音
響変換索子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
パ一部材１３あるいはその表面１３ｍを導電性１（Ｌ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図はコーティング層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′
はダンパ一部材であり、前記第１実施例のダンパ一部材
１３と異なる所はダンパ一部材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
ピーダンスとはゾ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ックアップ通話装置はコンタク
ト２０が生体１８に接触するように生体１８に取り付け
られる。したがって、骨伝導音は生体１８を通ってコン
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。この振動によって、電気音響変換素子１９
はコンタクト２０とダンパ一部材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１才電
気信号に変換される。

本実施例（こおいては、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、この振動ピックアッ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２
０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によって、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、ピックアップできる
。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、振動ピックアッ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
絶縁材のコーティング層２１が設けられているので、生
体からの電気ノイズは間ｉｔこならない。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１５− 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ｔＩＩＩ変換累子１索子ダン
パ一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６１胸よび第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（才第５図と同じ
物又は同等物を示す。

本実施例においては、振動ピックアップ通話装置は絶縁
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。したがって、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１６− 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がはゾ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２
２のインピーダンスが１０００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図はダンパ一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
ダンパ一部材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、これによって、ダンパ一部
材１３′の音響インピーダンスが調節可能になっている
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ｇ−Ｅ線断面
図を示す。なお、第１０図はダンパ一部材の一部を切り
欠いた時の図を示す。第１０゜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がダンパ一部材１３′中に埋設されている点
であり、その他（才同じである。

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、圧力の変化となって印加される。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）　、　（２１、（３１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ッ
クアッ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
きるのて、ｎｏｔ＾穏初型ｆ４踵７名シ１”＆＜がフ明
四ソあシ。

（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ｆｑＩ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撮動に対する遮音効
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。したがって、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連断し、
音声のみをピックアップするので、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。

したがって、高＃ｉＩｆ下、又は高騒音下かつ作業中の
ノイズレスマイ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
ピックアップすることができる。このため、生体内の廿
をピックアッ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図は従来の振動ピックアップ・通話装置の一例の一
部破断斜視図、第２．４，６．８および１０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・・・保膿ケース、１２・・・ベース、１３　、１
３’・・・ダンパ一部材、１４．１９・・・電気音響変
換素子、１５・・・電気インピーダンス変換器、１８１
．・生体、２０・・・コンタクト、２２・・・ストレン
ゲージ、２４・・・空気室又は液室代理人弁理士　平　木　道　人外１名水　　　　　０＝；＋　２　口１＋　３　囲牙　６　図 ′＋　７　ｋ牙　８　霞１１ −＋　９　口＋　］○　圓升　１１　ロ

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
一部材、該ダンパ一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、および該ダンパ一部材を
その裏面および側面で支持する保饅ケースを具備し、該
ダンパ一部材を介して、又は介さずに的記電気音響変換
素子を生体の前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替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
り直接ピックアップするようにしたことを特徴とする振
動ピックアップ通話装置。
（２）前記電気音響変換素子が短冊状のバイモルフであ
ることを特徴とする特許項記載の振動ピックアップ通話装置。
（３）前記電気音響変換素子が一枚の円板状又は多角形
状であることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記
載の振動ピックアップ通話装置。
（４）前記電気音響変換素子に電気インピーダンス変換
器が接続されることを特徴とする前記特許請求の範囲第
２項又は第３項記載の振動ビックアップ通断装置。
（５）電気変換素子がストレンゲージであることを特徴
とする前記特許請求の範囲第１項記載の振動ビックアッ
プ通話装量。
（６）前記ダンパ一部材の裏面と保謹ケースとの間にイ
ンピーダンス調整用の空気室又は液室な設けたことを特
徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の振動ピックア
ップ通話装置。
（７）前記電気音響変換素子をダンパ一部材の表面に突
出させ、かつ該変換素子の表面に電気的な絶縁コーティ
ングを施したことを特徴とする前記特許請求の範囲第１
項記載の振動ピックアップ通話装置。
（８）前記ダンパ一部材に導電性をもたせ、かつ電気絶
縁性が高く音響インピーダンスも高い樹脂により前記電
気音響変換素子をコーティングしたことを特徴とする特
許振動ピックアップ通話装置。
（９）前記ダンパ一部材の生体側の表面の全面に電気音
響変換素子を接合し、かつ該変換素子の表面に電気的な
絶縁コーティングを施したことを特徴とする前記特許請
求の範囲第１項又は第３項記載の振動ピックアップ通話
装置。０〔　前記電気音響変換素子の生体側の表面に、生体の
音響インピーダンスとほぼ同一のインピーダンスを持ち
、かつ電気絶縁性の高いクンタクト部材を接合させるこ
とにより、生体への圧接を容易にしたことを特徴とする
前記特許請求の範囲第１。３、４．９項のいずれかに記載の振動ピックアップ通話
装置。