JPWO2018051453A1

JPWO2018051453A1 - 耳栓およびイヤーセット

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Publication number: JPWO2018051453A1
Application number: JP2018539021A
Authority: JP
Inventors: 和明平川
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2019-06-24
Anticipated expiration: 2036-09-15
Also published as: WO2018051453A1; JP6835093B2

Abstract

骨伝導による音の知覚を確保しながら、遮音性の向上等を図るために、耳栓（１０）は、音響信号を振動に変換するアクチュエーター（１３０）と、前記アクチュエーター（１３０）に着脱自在であって、当該アクチュエーター（１３０）が着装された状態で外耳道に挿入されるための多孔質の弾性体（１２０）とを含む。

Description

本発明は、骨伝導音を知覚させながら、遮音性を確保した耳栓およびイヤーセットに関する。

いわゆる骨伝導イヤフォンは、鼓膜を介さずにユーザの骨を直接的に振動させることによって、音響信号を当該ユーザに音として知覚させるものである（特許文献１参照）。すなわち、骨伝導イヤフォンは、電気的な音響信号を物理的な振動に変換し、当該振動をユーザーの骨に伝達させて、当該骨の振動を介して蝸牛に伝わる骨伝導音を知覚させるものである。
このような骨伝導イヤフォンでは外耳道が塞がれない。このため、ユーザーは、鼓膜の振動を介して蝸牛に伝わる気道音を知覚するので、周辺の環境音を聴くことができる。

特開２０１０−２７３０８４号公報

しかしながら、このような骨伝導イヤフォンにあっては、飛行機内およびレース場（ドライバー席、観客席およびパドック）などのように環境音が比較的大きい状況のもとでは、環境音に比べて、骨伝導によって知覚される音が相対的に小さくなり、イヤフォンとしての機能低下が著しい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、骨伝導による音の知覚を確保しながら、遮音性の向上等を図った技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る耳栓は、音響信号を振動に変換するアクチュエーターと、前記アクチュエーターに着脱自在であって、当該アクチュエーターに着装された状態で外耳道に挿入されるための多孔質の弾性体と、を含む。

第１実施形態に係る耳栓の構成を示す図である。耳栓を分解した状態で示す図である。第１実施形態に係る耳栓の第１の変形例を示す図である。第１実施形態に係る耳栓の第２の変形例を示す図である。第２実施形態に係る耳栓の構成を示すブロック図である。第３実施形態に係る耳栓の構成を示すブロック図である。第４実施形態に係るイヤーセットの構成を示すブロック図である。第５実施形態に係るイヤーセットの構成を示す図である。第５実施形態に係るイヤーセットの使用状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る耳栓１０の構成を示す図であり、図２は、当該耳栓１０を分解して示す斜視図である。
これらの図に示されるように、耳栓１０は、弾性体１１０および１２０と、アクチュエーター１３０と、支持体１４０とを含み、アクチュエーター１３０および支持体１４０が弾性体１１０および１２０によって挟み込まれて内包される構成となっている。弾性体１１０および１２０は、アクチュエーター１３０および支持体１４０を挟み込んだ状態において円筒形状となる。ただし、使用状態においては、弾性体１１０の先端（図１において右側の端部）がユーザーによって圧縮され、当該ユーザーの外耳道に挿入される。このため、使用状態においては、弾性体１２０は、例えば図１の破線１２０ａに示されるように、外耳道の形状に合わせて変形する。

アクチュエーター１３０は、配線１３６を介して供給される電気的な音響信号を、物理的な振動に変換するトランスデューサーの一種である。詳細には、アクチュエーター１３０は、コイルが固定された円柱状の基体１３２と、上記コイルの磁界発生方向に対して移動自在の磁石を含む円柱状の振動体１３４とを有し、音響信号が上記コイルに流れると、電磁誘導によって磁石とともに振動体１３４が振動する構成となっている。
なお、アクチュエーター１３０は、コイルおよび磁石によって音響信号にしたがって振動するので、アクチュエーター１３０それ自身には、電源が不要である。また、アクチュエーター１３０に含まれるコイルおよび磁石については図示省略している。

支持体１４０は、振動体１３４に固着される円板状の基体１４２と、当該基体１４２の鉛直軸とほぼ同軸であって、その上面１４３から垂直に突出する円柱状の突起体１４４とに大別される。
なお、基体１４２と突起体１４４とは別体であっても良いし、一体成形したものであっても良い。また、突起体１４４は、図では基体１４２よりも小径となっているが、同径であっても良い。
支持体１４０の材質は、次に説明する弾性体１２０よりも硬質であって、例えばプラスティックまたは金属が好ましい。

弾性体１１０は、アクチュエーター１３０の一部、例えば基体１３２に対して着脱自在である。このように着脱自在とするために、弾性体１１０には、当該基体１３２が嵌め込まれる窪み状の穴１１２と、基体１３２が嵌め込まれたときに配線１３６を引き出すためのスリット１１４とが設けられている。
弾性体１２０は、上記アクチュエーター１３０の一部を除いた残部と支持体１４０とに対して着脱自在である。このように着脱自在とするために、弾性体１２０には、振動体１３４と基体１４２とが嵌め込まれる窪み状の穴１２２が設けられ、さらに突起体１４４が挿入される穴１２４が、当該穴１２２に連続して設けられる。
なお、穴１１２の内径は、基体１３２の外径と同一である必要はない。同様に、穴１２２の内径は、基体１４２の外径と同一である必要はないし、穴１２４の内径は、突起体１４４の外径と同一である必要はない。この理由は、次に説明するように弾性体１１０および１２０が柔軟性に富むからである。

弾性体１１０および１２０の各々は、それぞれ多孔質の部材を、上述した形状に成形したものである。ここで、多孔質とは、気泡の穴が多数あって、穴の存在しない場合と比較して表面積が多いことを意味し、それゆえに柔軟性に富み、高い復元性および遮音性を有する。なお、ここでいう復元性とは、外力によって変形させても、当該外力が解除されても、変形前の元の形状に戻る性質をいう。
多孔質の部材の典型例としては、ポリウレタンが挙げられる。なお、ポリウレタンは、ポリオールとポリイソシアネートとを主成分とし、発泡剤、整泡剤、触媒および着色剤などを混合して、樹脂化させながら発泡させたものである。なお、弾性体１１０および１２０に適用可能な部材としては、ポリウレタンに限られず、同様な性質を有するものであれば良い。例えば、多孔質のシリコンゴムであっても良い。

弾性体１１０に基体１３２が嵌め込まれて、配線１３６がスリット１１４から引き出されるとともに、弾性体１２０に振動体１３４および支持体１４０が嵌め込まれると、図１に示されるように、アクチュエーター１３０および支持体１４０の全体が、弾性体１１０および１２０同士の密着により覆われることになる。

このような構成の耳栓１０を使用する場合、ユーザーは、弾性体１２０の先端を圧縮して外耳道に挿入する。このとき、突起体１３４は、弾性体１２０の芯材となるので、外耳道への挿入性が向上する。

耳栓１０を装着したユーザーは、弾性体１２０によって外耳道が塞がれる。このため、ユーザーは、気道音をほとんど聴き取ることができない。一方、アクチュエーター１３０によって音響振動から変換された振動は、振動体１３４のみならず、基体１４２および突起体１４４の全体にわたって効率良く、ユーザーの骨に伝達される。このため、ユーザーは、当該骨の振動による骨伝導音については、気道音と比較して明瞭に聴き取ることができる。
したがって、耳栓１０によれば、骨伝導による音の知覚を確保しながら、遮音性の向上を図ることができるのである。

耳栓１０では、弾性体１１０および１２０が、アクチュエーター１３０および支持体１４０に対して着脱自在となっている。このため、弾性体１１０および１２０を新品に取り替えることによって外耳道の衛生を保つことができる。

弾性体１１０および１２０が着脱自在であることは、次のような利点もある。
上述したように弾性体１１０および１２０は、ポリウレタンなどの多孔質の樹脂からなる。ポリウレタンの樹脂化の際に、発泡剤の選択により、気泡密度をある程度コントロールすることができる。一般には、気泡密度が高くなるにつれて、硬質となり、遮音性が高くなる。また、材質等によっても、遮音時の周波数特性が異なる、と考えられる。
そこで、気泡密度および材質が異なる弾性体１１０および１２０を、それぞれ複数個、予め用意しておき、環境音の大きさ、および、遮音したい音の周波数特性に応じて、それぞれ複数の弾性体１１０および１２０のなかから、１つずつ適切なものを組み合わせて用いることができる。

また、樹脂化の際に、着色剤により、弾性体１１０および１２０の色を選択することができる。このため、外側に露出する弾性体１１０の色を目立たせたり、弾性体１１０および１２０の色を異ならせたりすることができるので、ファッション性の向上も期待できる。

なお、耳栓１０に、支持体１４０を設けると、弾性体１２０を外耳道に挿入しやすくなり、また、振動を効率良く骨に伝導することができるが、骨伝導音の知覚、および、遮音性の向上という観点からいえば、必ずしも必須ではない。このため、図３に示される第１の変形例のように、耳栓１０として、支持体１４０を有しない構成としても良い。
一方、支持体１４０を有しない構成の場合、図４に示される第２の変形例のように、図１および図２と同様な穴１２４を設けて、当該穴１２４に、弾性体１２０よりも硬質の弾性体１２６を充填しても良い。これにより、弾性体１２６が突起体として機能することになる。
なお、弾性体１２０および１２６については、別体としても良いし、気泡密度を部分的に異ならせて一体形成しても良い。

また、耳栓１０は、使用状態においては、アクチュエーター１３０のうち、外耳道とは反対側に位置する基体１３２が弾性体１１０により覆われるので、アクチュエーター１３０の振動に伴う音が外側に漏れるのを防止することができる。ただし、騒音下での使用を想定すると、第三者に対して音漏れを気遣う必要が乏しいので、弾性体１１０は無くても良い場合がある。

弾性体１１０および１２０は、別体ではなく、一体としても良い。一体とする場合、例えば、弾性体１１０に相当する部分が弾性体１２０に対して扉状に開閉し、開状態のとき、アクチュエーター１３０および支持体１４０を着脱する構成となる。また、一体とする場合のほかの例として、内部空洞の弾性体に対してスリットを設けて、当該スリットを介してアクチュエーター１３０および支持体１４０を着脱する構成としても良い。
また、一体とする場合には、上述したように、気泡密度を部分的に異ならせて形成しても良い。

図１から図４までを用いて説明した耳栓１０には、音響信号が配線１３６を介してアクチュエーター１３０に供給される構成である。このため、ユーザーは、配線１３６を煩わしいと感じたり、活動範囲が配線１３６の長さの範囲に制限されたりする、という問題がある。そこで次に、このような問題を解消する第２実施形態について説明する。

図５は、第２実施形態に係る耳栓の構成を示すブロック図である。
この図に示される耳栓１０は、電池１５０と、外部から音響信号をワイヤレスで受信して、アクチュエーター１３０に供給するレシーバー１６０を有する構成となっている。電池１５０は、レシーバー１６０の電源である。電池１５０としては、ボタン型の乾電池でも良いが、充放電が繰り返し可能な小型の二次電池が好ましい。また、ワイヤレスの受信の例としては、無線または赤外線を用いたものが挙げられる。
第２実施形態によれば、配線１３６がないので、当該配線が存在することによる煩わしさ、および、活動範囲の制限から、ユーザーを解放することができる。また、配線が存在しないので、配線のこすれ音も発生しない。

上述した耳栓１０では、ほぼ骨伝導のみによって音をユーザーに知覚させるので、気道音の知覚と比較して、音質の低下および音量の低下が免れない。そこで次に、音質の低下を抑えた第３実施形態について説明し、音質の低下を抑えた第３実施形態について説明し、音量の低下を抑えた第４実施形態について説明する。

図６は、第３実施形態に係る耳栓の構成を示すブロック図である。
この図に示される耳栓１０は、電池１５０と信号処理部１７０とを有する構成となっている。電池１５０は、信号処理部１７０の電源である。信号処理部１７０は、配線１３６を介して供給された音響信号にイコライジング処理を施してアクチュエーター１３０に供給する。ここでいうイコライジング処理とは、例えば、骨伝導によって生じる音質の劣化を補償する処理である。イコライジング処理が施された音響信号によって、アクチュエーター１３０は、骨伝導による劣化を見越して振動することになるので、第３実施形態では、音質の低下を抑えることができる。

図７は、第４実施形態に係るイヤーセット２０の構成を示すブロック図である。
この図に示されるイヤーセット２０は、耳栓１０と、アクチュエーター１３８と、フック２０２とを有する。
フック２０２は、耳栓１０とアクチュエーター１３８とを連結するとともに、使用状態においては、ユーザーの耳介に掛けられる。アクチュエーター１３８は、アクチュエーター１３０とは独立の別体であるが、同じ音響信号が分配されて供給される。また、アクチュエーター１３８は、耳栓１０におけるアクチュエーター１３０と異なり、弾性体に覆われておらず、ほぼ露出している。

耳栓１０の先端が、例えばユーザーの右耳に挿入されるとともに、フック２０２が右の耳介に掛けられると、アクチュエーター１３８が、ユーザーの耳介の後方で接触する。
このため、音響信号から振動への変換は、耳栓１０におけるアクチュエーター１３０にアクチュエーター１３８が加わるので、アクチュエーター１３０のみの場合と比較して、骨伝導によって知覚される音量の増大が期待される。

第１乃至第３実施形態に係る耳栓１０と、第４実施形態に係るイヤーセット２０とについては、ユーザーにおける一方の耳だけに装着され、他方の耳には、アクチュエーター１３０を有しない耳栓、すなわち弾性体のみの耳栓が装着された状態で使用されて良い。このような状態で使用されても、骨伝導音の知覚、および、遮音性の向上との両立を図ることができるためである。
なお、他方の耳についても、次の第５実施形態のように、アクチュエーター１３０を有する耳栓が装着されて、両耳において骨伝導音の知覚、および、遮音性の向上との両立を図っても良い。

図８は、第５実施形態に係るイヤーセット２２の構成を示す図である。
この図に示されるように、イヤーセット２２は、左耳用の耳栓１０Ｌと右耳用の耳栓１０Ｒとをネックバンド２１２により接続した構成となっている。イヤーセット２２において、耳栓１０Ｌには、配線１３６Ｌを介して、ステレオにおける左チャネルの音響信号Ｌinが供給され、耳栓１０Ｒには、配線１３６Ｒを介して、右チャネルの音響信号Ｒinが供給される。

図９は、イヤーセット２２の使用状態を示す図である。この図に示されるように、ユーザーＷは、ネックバンド２１２を、ユーザーＷ自身の後方から、耳栓１０Ｌおよび１０Ｒが前方にくるようにして耳に引っ掛けるとともに、耳栓１０Ｌの弾性体先端を左耳の外耳道に挿入し、耳栓１０Ｒの弾性体先端を右耳の外耳道に挿入する。そして、ユーザーＷは、例えば端末装置４０を操作することによって、当端端末装置４０から音響信号ＬinおよびＲinを出力させる。

なお、イヤーセット２２に供給される音響信号については、ステレオに限られず、モノラルであっても良いのはもちろんである。
このイヤーセット２２によれば、骨伝導による音をステレオまたはモノラルで知覚させるとともに、遮音性を向上させることができる。
また、耳栓１０Ｌおよび１０Ｒを、ネックバンド２１２ではなく、ヘッドバンドで接続しても良い。さらに、イヤーセット２２に、図５で説明したレシーバー１６０を設けても良いし、図６で説明した信号処理部１７０を設けても良い。さらに、イヤーセット２２に、図７で説明した別のアクチェーター１３２を左耳および右耳の各々に、または両耳のうい一方に設けても良い。

本発明は、上述した各種の実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の応用・変形が可能である。なお、次に述べる応用・変形の態様は、任意に選択された一または複数を適宜に組み合わせることもできる。

耳栓１０またはイヤーセット２０を装着したユーザーの音声を入力するマイクロフォンを設けても良い。なお、騒音下での使用が想定される場合、空気の振動を信号に変換するマイクロフォンでは、音声が周囲音に埋もれてしまう可能性がある。このため、耳栓１０またはイヤーセット２０に適用するマイクロフォンとしては、骨伝導マイクロフォンが好ましい。なお、ここでいう骨電動マイクロフォンとは、ユーザーが音声を発したときに、当該音声によって外耳道に伝達した振動を電気信号に変換して出力するマイクロフォンをいう。

アクチュエーター１３０に加えて、周辺環境を測定するセンサーを設けた構成としても良い。センサーの測定対象としては、温度、湿度、騒音レベル（音圧）、および気圧などが挙げられる。
耳栓１０（１０Ｌおよび１０Ｒ）に防水機能を持たせても良い。

上述した実施形態や、応用・変形の態様からは、骨伝導音の知覚、および、遮音性の向上との両立を図る、という観点より、以下の発明が把握される。

まず、音響信号を振動に変換するアクチュエーターと、前記アクチュエーターに着脱自在であって、当該アクチュエーターに着装された状態で外耳道に挿入されるための多孔質の弾性体と、を含む耳栓が把握される。上記耳栓によれば、骨伝導による音の知覚を確保しながら、遮音性の向上を図ることができる。

上記耳栓において、前記弾性体は、使用状態で、前記アクチュエーターのうち、前記外耳道とは反対側の部分を覆う構成が把握される。上記構成によれば、アクチュエーターからの音漏れを抑えることができる。

上記耳栓において、前記アクチュエーターから前記外耳道に沿った方向に突出する柱状の突起体を含み、前記突起体は、前記弾性体よりも硬質であり、前記弾性体には、前記突起体が挿入される構成が把握される。上記構成によれば、弾性体を外耳道に挿入しやすくなるとともに、アクチュエーターによる振動を効率良く骨に伝達することができる。

上記耳栓において、音響信号をワイヤレスで受信し、受信した音響信号を前記アクチュエーターに供給するレシーバーを有する構成が把握される。上記構成によれば、当該耳栓を装着するユーザーの活動範囲が配線で狭められるという点が解消される。

上記耳栓において、音響信号に所定の信号処理を施して前記アクチュエーターに供給する信号処理部を有する構成が把握される。上記構成によれば、骨伝導による音質の低下を抑えることができる。
上記耳栓において、前記弾性体が挿入された外耳道の振動を音声信号に変換して出力するマイクロフォンを有する構成が把握される。上記構成によれば、当該耳栓を装着するユーザーの音声を、周囲音に埋もれることなく収音することができる。

次に、上記耳栓と、当該アクチュエーターとは異なる別のアクチュエーターであって、前記音響信号を振動に変換する別のアクチュエーターと、前記耳栓と前記別のアクチュエーターとを連結するフックと、を有するイヤーセットが把握される。上記イヤーセットによれば、耳栓におけるアクチュエーターの振動の不足分が、別のアクチュエーターによって補われるとともに、耳への装着性がフックにより向上する。

また、音響信号を振動に変換する第１のアクチュエーターと、前記第１のアクチュエーターに着脱自在であって、当該第１のアクチュエーターに着装された状態で左耳の外耳道に挿入されるための多孔質の第１の弾性体と、前記音響信号、または、前記音響信号とは異なる音響信号を振動に変換する第２のアクチュエーターと、前記第２のアクチュエーターに着脱自在であって、当該第２のアクチュエーターに着装された状態で右耳の外耳道に挿入されるための多孔質の第２の弾性体と、を含むイヤーセットが把握される。上記イヤーセットによれば、骨伝導による骨伝導による音をステレオまたはモノラルでユーザーに知覚させるとともに、遮音性を向上させることができる。

１０…耳栓、２０、２２…イヤーセット、１１０…弾性体、１１２…穴、１２０…弾性体、１２２、１２４…穴、１３０…アクチュエーター、１３２…基体、１３４…振動体、１４０…支持体、１６０…レシーバー、１７０…信号処理部、２０２…フック、２１２…ネックバンド。

Claims

音響信号を振動に変換するアクチュエーターと、
前記アクチュエーターに着脱自在であって、当該アクチュエーターに着装された状態で外耳道に挿入されるための多孔質の弾性体と、
を含む耳栓。
前記弾性体は、前記アクチュエーターのうち、前記外耳道とは反対側の部分を覆う
請求項１に記載の耳栓。
前記アクチュエーターから前記外耳道に沿った方向に突出する柱状の突起体を含み、
前記突起体は、前記弾性体よりも硬質であり、
前記弾性体には、前記突起体が挿入される
請求項１に記載の耳栓。
音響信号をワイヤレスで受信し、受信した音響信号を前記アクチュエーターに供給するレシーバーを有する
請求項１に記載の耳栓。
音響信号を振動に変換する第１のアクチュエーターと、
前記第１のアクチュエーターに着脱自在であって、当該第１のアクチュエーターに着装された状態で左耳の外耳道に挿入されるための多孔質の第１の弾性体と、
前記音響信号、または、前記音響信号とは異なる音響信号を振動に変換する第２のアクチュエーターと、
前記第２のアクチュエーターに着脱自在であって、当該第２のアクチュエーターに着装された状態で右耳の外耳道に挿入されるための多孔質の第２の弾性体と、
を含むイヤーセット。