JPWO2019131283A1 - 骨伝導スピーカユニット - Google Patents

Abstract

【課題】振動特性を改善することを指向し、ユニット本体内に防振構造を組みこむことにより、ユニット単体からの音漏れ、振動を抑えることができる骨伝導スピーカユニットを提供することを課題とする。【解決手段】骨伝導スピーカ本体１がケース２に組み込まれた骨伝導スピーカユニットであって、骨伝導スピーカ本体１をケース２内に保持する手段として平板バネ３が用いられ、骨伝導スピーカ本体１の振動方向と平板バネ３の振動方向が平行になるように配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、骨伝導スピーカユニットに関するものであり、より詳細には、携帯電話等に組み込んだ場合において、音漏れの問題を発生させない骨伝導スピーカユニットに関するものである。

骨伝導スピーカユニットは、音声信号を振動に変換して頭骨等に伝達するもので、小型軽量で騒音下での使用も可能なことから、近時携帯電話機等の通信機器に広く用いられるようになってきている。

この骨伝導スピーカユニットを電話機のハンドセットに組み込んだ場合、スピーカ部の振動がハンドセットのハウジングを振動させて音漏れを起こすおそれがあり、また、振動出力がマイクロホンに回り込んでハウリングを起こし易くなる。これらの点を防止するためには、骨伝導スピーカユニットとハンドセット本体（ハウジング）間をアイソレートする必要がある。

一般的な骨伝導スピーカユニットは、マグネチックタイプの骨伝導スピーカを小型のケース内に固定して使用する構造のものである（図７参照）。このようなタイプの骨伝導スピーカユニットは、ケース全体が振動する構造であるため、ハンドセット本体に組み込む時に、ユニットと本体間に適当な弾性ベースを介してスピーカの振動を吸収する構造としないと、本体側が振動してしまい、いわゆる漏れ音が大きくなってしまうという欠点がある。また、スピーカユニットのサイズが大きくなればなるほど、スピーカユニット自体から発生する気道音（音漏れ）が大きくなってしまう。

本願出願人は先に、このような問題を解消すべく、非通話時における音漏れの発生を防止し、通話時には従来のものと同等の骨伝導スピーカの性能を発揮し得る骨伝導スピーカユニットとして、骨伝導スピーカ全体を包囲して支持する弾性資材製の容部と、該容部の上面を覆う、骨伝導スピーカの振動板と接触してそれと共に振動する可動天面とから成り、可動天面の内面に突部が形成され、通信機器の非使用時において、その突部のみが振動板に固定されているプレートヨークに当接するようにした構成を提案した（特許文献１：特許第４３６９９７６号公報参照）。

しかるに、この提案に係る構成の場合、振動吸収可能範囲での使用においては、中域及び高域での振動は問題なく伝達するものの、低域での振動は弾性ベースに吸収されて減衰されてしまうため、低域特性が十分に確保できないという欠点がある。この場合、低域特性をカバーするためにスピーカユニットを人体に強く押し付けると、弾性ベース部分で振動が吸収できなくなり、振動が本体側に伝わって音漏れが大きくなってしまう。

更に、骨伝導スピーカ本体が弾性ベースを介してケース内に配置され、そのプレートヨーク上面に弾性板が定着され、弾性カバーの内天面にコンタクトが配備され、弾性カバーをケースに被装した際にコンタクトの下面と骨伝導スピーカ本体のプレートヨークの上面との間に空隙が保持され、使用時に弾性カバーに押圧力が加わった際にコンタクトの下面がプレートヨーク上面の弾性板に当接状態となることを特徴とする骨伝導スピーカユニットを提案した（特許文献２：ＷＯ２０１４／０８３９８６）。

しかし、この骨伝導スピーカユニットの場合は、弾性カバーに押圧力が加わらない非使用時においては、コンタクトの下面と弾性板の上面との間、あるいは、肉厚部の下面とプレートヨークの上面との間に常に間隙が保持されるため、不用意に弾性カバーに振動が伝わって音声振動の発生が起こり、音漏れが発生することが確実に防止されるというものであって、振動特性の改善を企図したものではない。

特許第４３６９９７６号公報 ＷＯ２０１４／０８３９８６

上述したように、従来の骨伝導スピーカを用いた携帯電話機等においては、コンタクトが常時プレートヨークに密着状態となっているために、コンタクトが頭側面に当接していない非通話時においても、コンタクトが振動して音声振動を発生させて音漏れを起こすという問題があった。そして、この問題を解決するための提案が種々なされているが、従来提案されている骨伝導スピーカの場合は、音漏れの問題を振動特性の改善によって解決することを指向したものではない。

そこで本発明は、振動特性を改善することを指向し、スピーカユニット本体内に防振構造を組みこむことにより、ユニット単体からの音漏れ、振動を抑えることができる骨伝導スピーカユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、骨伝導スピーカ本体がケースに組み込まれた骨伝導スピーカユニットであって、前記骨伝導スピーカ本体を前記ケースに固定する手段として平板バネが用いられ、前記骨伝導スピーカ本体の振動方向と前記平板バネの振動方向が平行になるように配置されていることを特徴とする骨伝導スピーカユニットである。

一実施形態においては、前記骨伝導スピーカ本体は、そのヨーク部に定着されたウエイトを介して前記平板バネ上に配置される。

一実施形態においては、前記骨伝導スピーカ本体はインナーケース内に収められ、前記インナーケースの裏面に定着されたウエイトを介して前記平板バネ上に配置される。

一実施形態においては、前記骨伝導スピーカ本体は、その振動板が前記平板バネの裏面に固定されて吊持される。

一実施形態においては、前記平板バネは、前記ケースに固定される周縁部と、前記周縁部の複数個所に設けられる連結部を介して前記周縁部の内側に連設されるバネ板とから成る。

本発明は上述したとおりであって、骨伝導スピーカ本体は、平板バネのみを介してケース内に保持されているので、その振動出力は、人体に対しては直接、ケースに対しては平板バネを介して伝達されるので、平板バネのバネ定数を選択することによって、ケース側への振動漏れを抑えることができるという効果がある。

本発明に係る骨伝導スピーカユニットの一実施形態の縦断面図である。 本発明に係る骨伝導スピーカユニットの他の実施形態の縦断面図である。 本発明に係る骨伝導スピーカユニットの更に他の実施形態の縦断面図である。 本発明に係る骨伝導スピーカユニットにおいて用いられる平板バネの形状例を示す図である。 本発明に係る骨伝導スピーカユニットにおける骨伝導スピーカ本体の分解斜視図である。 本発明に係る骨伝導スピーカユニットの有効性を示す振動特性のグラフである。 従来の骨伝導スピーカユニットの構成例を示す縦断面図である。

本発明を実施するための形態について、添付図面に依拠して説明する。本発明に係る骨伝導スピーカユニットは、図１に示されるように、骨伝導スピーカ本体１がケース２に組み込まれた骨伝導スピーカユニットであって、骨伝導スピーカ本体１をケース２に固定する手段として平板バネ３が用いられ、骨伝導スピーカ本体１の振動方向と平板バネ３の振動方向が平行になるように配置されていることを特徴とするものである。ケース２は、通例、硬質樹脂製の容体である。

骨伝導スピーカ本体１は、例えば、図５に示されるように、ヨーク１１の中央部に設けられたセンターポール１２を囲むようにボイスコイル１３が配置され、ボイスコイル１３の両側に、一対の棒状のマグネット１４、１４が定着され、ボイスコイル１３及びマグネット１４、１４に被せるように振動板１５が配置される。振動板１５は、その両端部が、ヨーク１１の両端部に立設された側壁１６の上面にネジ止めされることにより固定される。その際、振動板１５とボイスコイル１３の上面との間に間隙が保持される。

振動板１５にはプレートヨーク１７に対応する開口１８が形成され、その開口１８を越えて延びるプレートヨーク１７の長さ方向両端部１７ａが開口１８の縁部に固定されることにより、プレートヨーク１７が開口１８を塞ぐように設置される。かくしてプレートヨーク１７は、振動板１５の振動に伴って振動することになる。なお、上記形態は、マグネット１４、１４をボイスコイル１３の外側に配置した、所謂外磁型の構成であるが、逆に、マグネットをボイスコイルの内側に配置する（マグネットがセンターポールを兼ねる）、所謂内磁型の構成とすることもできる。ボイスコイル１３から延びるリード線１９は、ケース１の側壁に設けられる開口から引き出される。

骨伝導スピーカ本体１は、使用時に耳又はその周辺部に当接されるコンタクト５を備えたものである。言うまでもなくコンタクト５は、ケース１から少し飛び出るように配置される。図１に示される第１の実施形態における骨伝導スピーカ本体１は、そのヨーク１１の裏面に定着されたウエイト６を介して平板バネ３上に配置される。ウエイト６は重ければ重いほどその振動制動効果が大きくなるが、通例、骨伝導スピーカ本体１の約２倍程度の重量のものとされる。人体に振動を伝えるためのコンタクト５は、骨伝導スピーカ本体１の振動板１５上にプレートヨーク１７を介して設置される。

第１の実施形態において骨伝導スピーカ本体１にウエイト６を配備しているのは、周波数特性の改善のためである。即ち、骨伝導スピーカ本体１を平板バネ３を介してケース２に固定した場合、通常サイズのスピーカでは単体の重量が軽いため、骨伝導スピーカ本体１と平板バネ３のバネ定数で決まる、正面振動特性の低域の共振点（ｆ_０）が高くなってしまうので、ヨーク１１にウエイト６を定着することによって周波数特性を改善しているのである。

図６（Ａ）〜（Ｃ）は、振動特性データを示すグラフで、図６（Ａ）は、ウエイト６を備えた図１に示す構造の骨伝導スピーカユニットの場合のデータであり、図６（Ｂ）は、ウエイト６を備えていないこと以外は図１に示すものと同じ構造の骨伝導スピーカユニットの場合のデータである。

この両者のデータを比較すれば明らかなように、ウエイト６を備えた場合の方が正面振動特性の低域の共振点（ｆ_０）が下がっているので、ウエイト６を備えた図１に示す構造の方が好ましいと言える。但し、ウエイト６を用いない構成の場合においても、正面周波数特性は悪化するとしても、制振効果は大きく悪化する訳ではないので、音声伝達等、音質を重要視しない場合には十分に実用性を有するものとなる。

なお、図６（Ｃ）は、従来のヨーク１１をケース１の内底面に直接固定したタイプの骨伝導スピーカユニット（図７参照）の場合の測定データを示すもので、この場合は、音声振動がケース１側に制振されずに伝達されるので、ケース１及びこれが組み込まれる携帯電話本体等が大きく振動し、音漏れが大となる。

本発明において用いる平板バネ３は、ケース１に固定される周縁部２１と、周縁部２１の複数個所に設けられる細長い連結部２２を介して周縁部２１の内側に連設される平坦なバネ板２３とから成り、骨伝導スピーカ本体１は、そのバネ板２３上にウエイト６を介して固定される。

平板バネ３は、ケース１の形状に合わせて任意の形状にすることができる。図４はその形状例を示すもので、図４（Ａ）、（Ｂ）は円形を呈し、図４（Ｃ）は四角形を呈している。そして、図４（Ａ）に示す例の場合の連結部２２は、周縁部２１に沿った円弧状のもので３個設けられ、図４（Ｂ）に示す例の場合の連結部２２は、螺旋状のもので８箇所に設けられ、図４（Ｃ）に示す例の場合の連結部２２は、Ｌ字形状で２箇所に設けられている。これらいずれの場合も、バネ板２３は周縁部２１から分離され、細長い連結部２２によって周縁部２１に連結された、振動に敏感な構成となっている。

振動吸収のために上記構成の平板バネ３を使うことのメリットは、以下のとおりである。
・振動吸収材が薄い平面状の板バネであるため、ユニット全体の高さを他の構成の場合に比較して低く抑えることができ、組み込みスペースが少なくて済む。
・平板バネ３の振動方向はほぼ上下方向のみであり、不必要な左右方向への振動が抑えられる。また、上下方向の振動についても、その構造上振幅が大きくならないため、他の振動吸収手段による構成の場合に比較して、過大入力時に過振幅になりにくいものとなる。
・材質が金属であるため、耐熱、耐候性に優れ、経時変化が少なく、安定した振動吸収性能を維持できる。
・振動に敏感であり、主に低域共振周波数を十分に低い値にし、且つ、大きな振動吸収力を発生させるのに有効なものとなる。

図２に示される第２の実施形態においては、骨伝導スピーカ本体１は、コンタクト２を上面から露出させた状態でインナーケース７内に収められ、その状態でケース２内に組み込まれる。そして、インナーケース７の裏面にウエイト６が定着され、ウエイト６が平板バネ３のバネ板２３上に固定される。好ましくは、ケース２の内側面に周溝８が形成され、インナーケース７の外側面に、骨伝導スピーカ本体１の駆動時に周溝８内を非接触に上下動する外周フランジ９が形成される。

図３に示される第３の実施形態においては、骨伝導スピーカ本体１は、その振動板１５がプレートヨーク１７を介して平板バネ３の裏面に固定されて吊持される。

本発明に係る骨伝導スピーカユニットの場合、コンタクト２に押圧力が加わらない非通話時においては、ウエイト３と平板バネ３の相乗作用によって振動の制動効果が得られるので、意図しない音漏れが発生することが防止される。

本発明に係る骨伝導スピーカユニットは、骨伝導スピーカ本体１で発生した音声出力が、必ず骨伝導スピーカ本体１を保持している平板バネ３を介してケース２に伝わる構造となっているところに最大の特徴がある。ダイナミックタイプの骨導スピーカの構成の一部には板バネを使っているものがあるが、その場合の板バネは、低周波域での共振を利用して骨伝導出力を大きくするために用いられているのであり、本発明におけるような制振目的で使われている訳ではない。

本発明に係る骨伝導スピーカユニットにおいては、骨伝導スピーカ本体１は、平板バネ３のみを介してケース２内に保持されているので、その振動出力は、人体に対しては直接、ケース２に対しては平板バネ３を介して伝達されるので、平板バネ３のバネ定数を選択することによって、ケース２側への振動漏れを抑えることが可能となる効果がある。また、独立した音漏れの少ないユニットとして完結しているので、そのまま携帯電話機の本体ケース内等に任意の取り付方法によって組み込んで使用することができる利点があり、その産業上の利用可能性は大である。

Claims (5)

1. 骨伝導スピーカ本体がケースに組み込まれた骨伝導スピーカユニットであって、前記骨伝導スピーカ本体を前記ケース内に保持する手段として平板バネが用いられ、前記骨伝導スピーカ本体の振動方向と前記平板バネの振動方向が平行になるように配置されていることを特徴とする骨伝導スピーカユニット。
2. 前記骨伝導スピーカ本体は、そのヨーク部に定着されたウエイトを介して前記平板バネ上に配置される、請求項１に記載の骨伝導スピーカユニット。
3. 前記骨伝導スピーカ本体はインナーケース内に収められ、前記インナーケースの底面に定着されたウエイトを介して前記平板バネ上に配置される、請求項１に記載の骨伝導スピーカユニット。
4. 前記骨伝導スピーカ本体は、その振動板がプレートヨークを介して前記平板バネの裏面に固定されて吊持される、請求項１に記載の骨伝導スピーカユニット。
5. 前記平板バネは、前記ケースに固定される周縁部と、前記周縁部の複数個所に設けられる連結部を介して前記周縁部の内側に連設されるバネ板とから成る、請求項１乃至４のいずれかに記載の骨伝導スピーカユニット。

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