KR101955610B1

KR101955610B1 - 측정 시스템 및 측정 방법

Info

Publication number: KR101955610B1
Application number: KR1020177037862A
Authority: KR
Inventors: 도모히로 이나가키
Original assignee: 교세라 가부시키가이샤
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2019-03-07
Also published as: JP6154434B2; KR20180015191A; EP3324652A1; EP3324652A4; EP3324652B1; JP2017017663A; WO2017006509A1

Abstract

인체의 귀를 모방한 귀 모형과, 귀 모형으로부터 연장되는 인공 외이도를 구성하는 인공 외이도부와, 인공 외이도부에 접하지 않고, 인공 외이도부를 내부에 수용하는 추부를 포함하는 이형부와, 인공 외이도부의 종단에 배치되고, 인공 외이도부로부터 발생한 소리를 포함하는 기도음을 검출하는 음압 측정부를 구비한다.

Description

측정 시스템 및 측정 방법

[관련 출원의 크로스 레퍼런스]

본 출원은, 2015년 7월 7일에 일본국에 특허출원된 특원2015-135780의 우선권을 주장하는 것으로서, 이 앞의 출원의 개시 전체를 여기에 참조를 위해 포함한다.

본 발명은, 진동체의 진동에 기초한 소리를 사용자에게 전하는 전자기기를 평가하기 위한 측정 시스템 및 측정 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 기도음(氣導音)과 골도음(骨導音)을 이용자(사용자)에게 전하는 휴대전화 등의 전자기기가 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 기도음이란, 물체의 진동에 기인하는 공기의 진동이 외이도를 지나 고막에 전해지고, 고막이 진동함으로써 이용자의 청각 신경에 전해지는 소리인 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 골도음이란, 진동하는 물체에 접촉하는 이용자의 몸의 일부(예를 들면 외이(外耳)의 연골)를 개재하여 이용자의 청각 신경에 전해지는 소리인 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 전화기에서는, 압전 바이모르프 및 가요성 물질로 이루어지는 직사각형 판 형상의 진동체가, 박스체의 외면에 탄성 부재를 개재하여 장착되는 취지가 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 이 진동체의 압전 바이모르프에 전압이 인가되면, 압전 재료가 길이 방향으로 신축함으로써 진동체가 진동하고, 이용자가 이개(耳介)에 진동체를 접촉시키면, 기도음과 골도음이 이용자에게 전해지는 것이 기재되어 있다.

일본공개특허 특개2005-348193호 공보 일본등록특허 5486041호 공보

본 발명의 일실시형태에 관련된 측정 시스템은, 인체의 귀를 모방한 귀 모형과, 귀 모형으로부터 연장되는 인공 외이도를 구성하는 인공 외이도부와, 인공 외이도부에 접하지 않고, 인공 외이도부를 내부에 수용하는 추부(錘部)를 포함하는 이형부(耳型部)와, 인공 외이도부의 종단에 배치되고, 인공 외이도부로부터 발생한 소리를 포함하는 기도음을 검출하는 음압 측정부를 구비한다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 측정 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 2는, 측정 대상의 전자기기의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은, 도 1의 이형부의 부분 상세도이다.
도 4는, 도 1의 이형부의 각 부의 명칭을 나타내는 도이다.
도 5는, 도 1의 측정 시스템의 주요부의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 6은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 측정 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 7은, 본 발명의 측정 시스템의 일례와 비교예의 측정 결과를 나타내는 도이다.
도 8은, 실제 머리에 있어서의 계측 결과를 나타내는 참고도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명자는, 특허문헌 1과 같은 진동에 의해 어떠한 소리를 전하는 전자기기를 적절하게 평가하기 위해서는, 진동체의 진동에 의해 인체에 음압과 진동량이 합성된 체감 음압이 얼마만큼 전해지는가를 가능한 한 인체에 근사시켜 측정하는 것이 바람직하다는 것에 생각이 미쳤다.

그래서, 본 발명자는, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 인공귀 모형 및 인공 외이도를 구비하고, 진동을 제시할 때에 발생하는 기도음 및 진동을 동시에 측정하는 측정 장치를 발명하였다. 그러나, 이와 같은 측정 장치를 사용하여 연구를 행하고 있을 때에, 진동체를 인공 이형에 눌러 댈 때의 압력이나 각도에 따라, 측정 결과가 불규칙한 경우가 있었다.

(제 1 실시형태)

본 실시형태에 관련된 측정 시스템(10)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기대(基臺)(30)와 이형부(50) 및 측정계(60, 70) 등을 구비한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 음향 기기(100)는, 도 2에 단면도를 나타내는 바와 같이, 일례로서, 박스체(101)의 표면에 직사각 형상의 패널(103)을 가지는 것으로 한다. 또한, 압전 소자(102)에 의해 만곡되는 패널(103)이 진동체로서 진동하는 것으로 한다.

기대(30)는 SUS 등의 금속제의 토대를 포함한다. 기대(30)의 다리부에는 고무재로 이루어지는 면진(免振) 부재를 구비하고 있어도 된다. 이에 의해, 탑재된 책상으로부터의 진동 등이 측정에 악영향을 미치기 어렵다. 기대(30)는, 후술하는 이형을 포함하는 측정계를 수용하기 위한 오목부 또는 관통부를 구비한다.

이형부(50)는 인체의 귀를 모방한 것이다. 이형부(50)는, 사람의 이개에 대응하는 귀 모형(51)과, 당해 귀 모형(51)에 결합된 인공 외이도부(52)를 구비한다. 인공 외이도부(52)는 귀 모형(51)을 덮는 크기를 가진다. 인공 외이도부(52)의 중앙부에는 인공 외이도(53)가 형성되어 있다. 이형부(50)는, 인공 외이도부(52)의 주연에 있어서, 기대(30)에 지지되어 있다.

이형부(50)(귀 모형(51) 및 인공 외이도부(52))는, 예를 들면 인체 모형인 HATS(Head And Torso Simulator) 또는 KEMAR(등록상표 : Knowles Electronics사의 음향 연구용의 전자 마네킹명) 등에 사용되는 평균적인 귀 모형(KB0060∼KB1091) 등의 소재와 동일한 소재, 예를 들면, IEC 60318-7에 준거한 소재로 이루어진다. 이 소재는, 예를 들면 경도 35 내지 55의 고무 등의 소재로 형성할 수 있다. 또한, 고무의 경도는, 예를 들면 JIS K 6253 또는 ISO 48 등에 준거한 국제 고무 경도(IRHD·M법)에 준거하여 측정되면 된다. 또한, 경도 측정 시스템으로서는, 주식회사 테크록사 제품 전자동 타입 IRHD·M법 마이크로 사이즈 국제 고무 경도계 GS680이 적합하게 사용된다. 또한, 연령에 따른 귀의 경도의 편차를 고려하여, 대략 2 내지 3종류 정도 경도가 상이한 이형부(50)를 준비하고, 이들을 바꾸어 사용하면 된다.

인공 외이도부(52)로 구성되는 인공 외이도(53)의 길이는, 사람의 고막까지의 길이에 상당하는 것이며, 예를 들면 26㎜ 내지 40㎜의 범위에서 적절히 설정된다. 본 실시형태에서는, 인공 외이도(53)의 길이를 대략 30㎜로 하고 있다.

도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 이형부(50)는, 귀 모형(51)과 대향하고, 인공 외이도부(52)의 주위에 배치되는 추부(54)를 구비하고 있다. 추부(54)는, 일례로서 대략적으로는 둥근 관 형상을 이룬다. 또한, 추부(54)는, 추부(54)의 내벽이 인공 외이도부(52)의 외주벽에 접하지 않고, 인공 외이도(53)의 연장 방향을 따라 연장되어 있다. 보다 구체적인 일례를 나타내면, 추부(54)는, 둥근 관 형상의 외경은 대략 동일하고 또한 귀 모형(51)에 가까운 쪽의 내경을 넓게, 귀 모형(51)으로부터 먼 쪽의 내경을 좁게 하고 있다. 이와 같이 내경에 변화를 줌으로써, 예를 들면 인공 외이도부(52)의 외측이면서 또한 추부(54)의 내측에, 진동 검출부(60)의 진동 검출 소자(61)를 배치하는 공간을 형성해도 된다. 또는 인공 외이도부(52)의 진동을 저해하지 않기 위한 충분한 공간을 형성해도 된다. 또는 충분한 내부 공간을 형성하면서 추부(54)의 중량을 충분하게 해도 된다. 따라서, 이 실시예의 형상에 한정되지는 않고 다양한 설계가 가능하다.

추부(54)의 귀 모형(51)측의 면은, 이형부(50)에 있어서의 귀 모형(51)과는 반대측의 면과 접하고 있다. 이에 의해 이형부(50) 전체의 중량이 늘어, 측정 정밀도가 향상한다. 물론 추부(54)의 귀 모형(51)측의 면은, 이형부(50)의 귀 모형(51)과는 반대측의 면에 접착되어 있어도 되고, 단순히 밀착하고 있을 뿐이어도 된다. 즉, 분자간 힘이나 반 데르 발스의 힘, 앵커 효과 등에 의해, 양자가 일시적(예를 들면 착탈 가능)으로 또는 장기적(예를 들면 착탈 불가능)으로 밀착 또는 접착하고 있으면 된다. 이 때문에, 예를 들면 기대(30)의 오목부(또는 관통 구멍)에 슬로프를 부착하여, 개구 부근은 폭을 넓게 하고, 또한 오목부의 바닥으로 감에 따라 좁게 해도 된다.

추부(54)는, 추부(54)의 외벽부가 기대(30)에 설치된 오목부의 내벽에 의해 협지된다. 이에 의해, 중량물인 추부(54)는 안정적으로 기대(30)에 고정된다. 이에 의해, 측정 시스템(10)의 이형부(50)의 보지(保持) 상태를 인간의 귀가 측두골에 의해 보지되어 있는 상태에 가깝게 할 수 있다. 추부(54)는, 추부(54)의 외벽부가 기대(30)에 설치된 오목부의 내벽에 접착되어도 된다.

추부(54)는, 예를 들면 SUS나 알루미늄 등의 금속 재료, 또는 충분한 중량을 가지는 목제 부재, 수지제 부재로 되어 있어도 된다. 또한, 추부(54)의 표면이 진동함으로써 새로운 기도음을 발생하기 어렵게 하기 위해, 비교적 강성이 높은 재료 또는 질량이 무거운 재료가 선호된다.

추부(54)는, 그 두께가 연장 방향으로 1∼5㎝ 정도, 외경은 2∼5㎝ 정도, 귀 모형(51)에 가까운 쪽의 제 1 내경은 1.5∼3㎝ 정도, 귀 모형(51)으로부터 먼 쪽의 제 2 내경은 0.2∼2㎝ 정도이면 된다. 단면은 도면에 있는 바와 같은 단차 형상이어도 되고, 제 1 내경으로부터 점차 제 2 내경에 접근하는 슬로프 형상이어도 된다. 추부(54)의 중량은 예를 들면 10g 내지 1000g이어도 된다. 또한, 예를 들면 기대(30)에 추부(54)가 협지 또는 접착 등으로 고정되는 경우, 추부(54)와 기대(30)를 합친 중량이 300g 내지 5kg이면 된다. 인간의 머리의 무게가 체중 50kg인 사람에서 5kg 정도이다. 그 때문에, 추부(54)와 기대(30)를 합친 중량이 300g 내지 5kg 정도이면, 실제 머리에 존재하지 않는 진동 모드의 영향을 저감시킬 수 있다.

도 1, 도 3에 나타내는 바와 같이, 이형부(50)의 귀 모형(51)과는 반대측의 면에서, 평면에서 볼 때 인공 외이도부(52)의 외측이면서 또한 추부(54)의 내부의 공동(空洞)에, 진동 검출부(60)의 진동 검출 소자(61)가 배치되어 있다. 진동 검출 소자(61)는, 진동하는 패널(103)을 이형부(50)에 대었을 때에, 주로 귀 모형(51) 및 인공 외이도부(52) 등의 연부(軟部) 조직을 거쳐 전해지는 진동량을 검출한다. 즉, 진동 검출 소자(61)는, 패널(103)의 진동이 직접적으로 내이(內耳)를 흔들어, 고막을 경유하지 않고 듣는 진동 성분을 검출한다.

진동 검출 소자(61)는, 예를 들면, 음향 기기(100)의 측정 대상이 되는 주파수 범위(예를 들면, 0.1kHz∼30kHz)에 있어서 플랫한 출력 특성을 가지고, 미세한 진동에서도 정확하게 계측할 수 있는 경량의 진동 검출 소자에 의해 구성된다. 이와 같은 진동 검출 소자는, 예를 들면, 압전식 가속도 픽업 등의 진동 픽업, 예를 들면 리온사 제품의 진동 픽업 PV-08A 등이 사용 가능하다.

또한, 도 1, 도 3에 나타내는 바와 같이, 이형부(50)에는 음압 측정부(70)가 배치되어 있다. 음압 측정부(70)는, 인공 외이도(53)를 거쳐 전파(傳播)되는 소리의 음압을 측정한다. 즉 음압 측정부(70)는, 패널(103)을 인체의 귀에 대었을 때에, 패널(103)의 진동에 의해 공기가 진동하여 직접 고막을 경유하여 듣는 기도 성분에 상당하는 음압, 및 패널(103)의 진동에 의해 외이도의 내부가 진동하여 귀 자체에서 발생한 소리를 고막 경유로 듣는 제 2 기도 성분에 상당하는 음압을 아울러 측정한다.

음압 측정부(70)는, 인공 외이도(53)의 외벽(구멍의 주벽)으로부터 연장되는 튜브 부재(72)에 보지된 마이크(71)를 구비한다. 마이크(71)는, 예를 들면, 음향 기기(100)의 측정 대상의 주파수 범위에 있어서 플랫한 출력 특성을 가지고, 자기 잡음 레벨이 낮은 계측용 콘덴서 마이크에 의해 구성된다. 이와 같은 마이크(71)는, 예를 들면, 리온사 제품의 콘덴서 마이크로폰 UC-53A 등이 사용 가능하다. 마이크(71)는, 음압 검출면이 인공 외이도부(52)의 종단면에 대략 일치하도록 배치된다. 즉, 사람의 고막의 위치와 동일해지도록 배치되어 있다.

다음에, 보지부(80)에 대하여 설명한다. 보지부(80)는, 음향 기기(100)를 일정 압력으로 안정적으로 측정 장치의 귀 모형(51)에 눌러 댈 수 있으면 된다. 귀에 대한 음향 기기의 가압력 및 접촉 자세는, 사람(이용자)에 따라 상이하거나, 사용 중에 변동한다. 본 실시형태에서는, 이와 같은 음향 기기(100)의 사용 양태를 모방하여, 다양한 각도 및 가압력으로 음향 기기(100)를 보지하면 된다.

그 때문에, 보지부(80)는, 음향 기기(100)를 지지하는 지지부(81)를 구비한다. 도 1에 있어서는, 보지부(80)는 2개의 지지부(81)를 구비한다. 2개의 지지부(81) 중 일방의 지지부(81)는, 아암부(82)의 일단부에 장착되어 있다. 또한, 타방의 지지부(81)는, 아암부(82)의 일단부와 타단부의 사이의 대체로 중앙 부분에 장착되어 있다. 각 지지부(81)는, 축심(軸芯)의 주위를 회동(回動) 조정 가능하게 아암부(82)에 장착되어 있다. 아암부(82)의 타단부는 회동 조정 가능하게, 이동 조정부(83)에 장착되어 있다. 이동 조정부(83)는, 기대(30)에 대하여 평행 이동 및 회동 조정 가능하게, 기대(30)에 장착되어 있다. 각 부위를 회동 가능하게 보지하는 축심은, 나사재 등에 의해 반복 체결·이완할 수 있고, 이에 의해 소정의 보지력을 얻을 수 있다.

이에 의해, 지지부(81)에 지지된 음향 기기(100)는, 진동체(패널(103))의 이형부(50)에 대한 가압력이 조정된다. 본 실시형태에서는, 0N 내지 10N의 범위에서 가압력이 조정된다.

여기서, 0N 내지 10N의 범위는, 인간이 전자기기를 귀에 눌러 대어 사용할 때에 상정되는 눌러 대는 힘보다 충분한 넓은 범위에서의 측정을 가능하게 하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 눌러 대는 힘이 0N인 경우로서, 예를 들면 이형부(50)에 음향 기기(100)가 접촉하고 있으나 눌러 대고 있지 않은 경우가 있다. 또한, 눌러 대는 힘이 0N인 경우로서, 이형부(50)와 음향 기기(100)가 이간되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 예를 들면, 이형부(50)로부터 1㎝씩 음향 기기(100)를 이간시켜 보지하고, 각각의 이간 거리에 있어서 측정할 수 있도록 해도 된다. 이에 의해, 기도음의 거리에 따른 감쇠의 정도도 마이크(71)에 의한 측정에 의해 가능해져, 측정 시스템으로서의 편리성이 향상한다. 요컨대 종래형의 스피커(이어폰)를 탑재한 음향 기기에 있어서, 통상, 사용자의 귀에 걸리는 가압력에 있어서 진동음이나 기도음을 측정할 수 있으면 된다. 또한, 진동체는, 물론 귀의 일부를 덮는 것에 한정되지 않는다. 진동체는, 이형부(50)의 전체를 폭넓게 덮는 것이어도 된다. 또한, 예를 들면 이주(耳珠)의 부위에 대해서만 진동을 전달시키는 돌기나 모서리부를 가지는 음향 기기여도 된다.

다음에, 신호 분석부(300)의 구성에 대하여 설명한다. 신호 분석부(300) 및 관련되는 요소의 구성을 개념적으로 나타내는 기능 블록도를 도 5에 나타낸다. 본 실시형태에서는, 측정 대상의 음향 기기(100)의 진동에 의해 이형부(50)를 개재하여 전달되는 진동량과, 기도음(진동 전달에 의해 인공 외이도부(52)에서 새로 생성된 기도음, 또는 음향 기기(100)의 패널 표면으로부터 발생되고, 공기 중을 전파하는 통상의 기도음), 즉 연부 조직을 경유하는 유사한 진동 성분과, 기도 성분이라고 하는 2개의 성분이 합성된 체감 음압을 측정한다. 주로 신호 분석부(300)는, A/D 변환부(410), 감도 조정부(415), 주파수 특성 조정부(420), 상술의 진동 성분을 기도 성분에 대하여 위상 조정할 수 있는 위상 조정부(430), 위상 조정된 후의 진동 성분과 기도 성분을 합성하여 인체의 체감 음압을 얻는 출력 합성부(440), 해석부(450), 기억부(460) 및 제어부(470)를 구비한다. 또한 본 발명의 측정 시스템은, PC(퍼스널 컴퓨터)(500)(표시부(520) 및 CPU(중앙 처리 장치))나 프린터 등을 구비하고 있어도 된다.

진동 검출 소자(61) 및 마이크(71) 각각 대응하여, A/D 변환부(410)와, 감도 조정부(415)와, 주파수 특성 조정부(420)가 설치되어 있다. 진동 검출 소자(61) 및 마이크(71) 각각으로부터 출력되는 아날로그 신호는, 대응하는 A/D 변환부(410)에 입력된다. A/D 변환부(410)는, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로(A/D)를 구비한다. A/D 변환부(410)의 A/D 변환 회로는, 예를 들면 16비트 이상, 다이나믹 레인지 환산으로 96dB 이상에 대응할 수 있다. 또한, A/D 변환 회로는 다이나믹 레인지를 변경 가능하게 구성할 수 있다.

A/D 변환부(410)에 의해 A/D 변환된 신호는, 대응하는 감도 조정부(415)에 공급된다. 감도 조정부(415)는, 대응하는 A/D 변환부(410)에 의해 A/D 변환된 신호의 진폭을, 수동 또는 자동에 의해 소요의 진폭으로 독립적으로 조정한다. 이에 의해, 진동 검출 소자(61)의 감도 및 마이크(71)의 감도의 오차가 보정된다. 또한, 감도 조정부(415)를 구성하는 가변 이득 증폭 회로(감도 보정 앰프)는, A/D 변환된 신호의 진폭을 예를 들면 ±20dB의 범위에서 조정 가능하게 구성된다. 또한, A/D 변환부(410)와 감도 조정부(415)는 배열 순서가 반대여도 된다.

감도 조정부(415)의 출력은, 대응하는 주파수 특성 조정부(420)에 공급된다. 진동 검출 소자(61)에 대응하는 주파수 특성 조정부(420)는, 진동 검출 소자(61)에 의한 검출 신호의 주파수 특성을 조정하는 이퀄라이저(EQ)를 구비한다. 마이크(71)에 대응하는 주파수 특성 조정부(420)는, 마이크(71)에 의한 검출 신호의 주파수 특성을 조정하는 이퀄라이저(EQ)를 구비한다. 그리고, 주파수 특성 조정부(420)는, 입력 신호의 주파수 특성을, 수동 또는 자동에 의해 인체의 청감에 가까운 주파수 특성으로 독립적으로 조정한다. 또한, 이퀄라이저는, 예를 들면 복수 밴드의 그래피컬 이퀄라이저, 로우 패스 필터, 하이 패스 필터 등으로 구성된다.

주파수 특성 조정부(420)의 출력 중, 진동 성분에 관한 출력(진동 검출 소자(61)에 대응하는 주파수 특성 조정부(420)의 출력)은, 위상 조정부(430)에 공급된다. 위상 조정부(430)는, 진동 검출 소자(61)에 의한 검출 신호의 위상을 조정하는 가변 지연 회로를 구비한다. 이에 의해, 인공 외이도 내를 공기 전파하는 음속에 대하여, 인공 외이도부(52)를 통하는 음속의 차를 실제에 가깝게 하는 위상 조정을 할 수 있다.

또한, 진동 검출 소자(61)의 출력과 마이크(71)의 출력의 위상 관계는, 특히 높은 주파수에서 인체의 귀와의 차이가 커지는 것이 상정된다. 진동 검출 소자(61)의 출력과 마이크(71)의 출력의 위상 관계가 크게 어긋나면, 후술하는 출력 합성부(440)에서의 양 출력의 합성 시에, 실제와는 상이한 값에 있어서 진폭의 피크나 딥이 나타나거나, 합성 출력이 증감하는 경우가 있다.

그 때문에, 본 실시형태에서는, 측정 대상의 음향 기기(100)의 측정 주파수 범위에 따라, 진동 검출 소자(61)에 의한 검출 신호의 위상을, 가변 지연 회로에 의해 소정의 범위에서 조정한다. 예를 들면, 음향 기기(100)의 측정 주파수 범위가 100Hz∼10kHz인 경우, 가변 지연 회로에 의해 ±10㎳(±100Hz 상당) 정도의 범위에서, 적어도 0.1㎳(10kHz 상당)보다 작은 단위로 진동 검출 소자(61)에 의한 검출 신호의 위상을 조정한다. 또한, 인체의 귀의 경우에도, 진동 성분과 기도 성분의 위상 차이는 생긴다. 그 때문에, 가변 지연 회로에 의한 위상 조정은, 진동 검출 소자(61) 및 마이크(71)의 양자의 검출 신호의 위상을 맞춘다는 의미가 아니라, 양자의 위상을 귀에 따른 실제의 청감에 맞춘다는 의미이다.

위상 조정부(430)의 출력은 출력 합성부(440)에 공급된다. 출력 합성부(440)는, 가변 지연 회로에 의해 위상 조정된 진동 검출 소자(61)에 의한 검출 신호와, 주파수 특성 조정부(420)를 통과한 마이크(71)에 의한 검출 신호를 합성하여, 합성 성분을 얻는다. 이에 의해, 측정 대상의 음향 기기(100)의 진동에 의해 전해지는 진동량과 음압, 즉 연부 조직의 진동 전달과 기도음이 합성된 체감 음압을 인체에 근사시켜 얻는 것이 가능해진다.

출력 합성부(440)의 합성 출력은 해석부(450)에 입력된다. 해석부(450)는, 출력 합성부(440)로부터의 출력을 주파수 해석하는 3개의 FFT부(고속 푸리에 변환)를 구비한다. 해석부(450)는 기도 성분만, 진동 성분만, 기도 성분에 진동 성분을 합성하여 얻어진 합성 성분의 3종류에 대하여, 고속 푸리에 변환 처리를 행한다. 이에 의해, 각각의 FFT부로부터 진동 성분(vib)만, 기도 성분(air)만, 기도 성분에 진동 성분을 합성하여 얻어진 합성 성분의 각각에 상당하는 파워 스펙트럼 데이터(air data, vib data, air+vib data)가 얻어진다.

또한, 각 FFT부는, 음향 기기(100)의 측정 주파수 범위에 따라 주파수 성분(파워 스펙트럼)의 해석 포인트가 설정된다. 예를 들면, 음향 기기(100)의 측정 주파수 범위가 100Hz∼10kHz인 경우는, 측정 주파수 범위의 대수(對數) 그래프에 있어서의 간격을 100∼200등분한 각 포인트의 주파수 성분을 해석하도록 설정된다.

각 FFT부의 출력은 기억부(460)에 기억된다. 기억부(460)는, 각 FFT부에 의한 해석 데이터(파워 스펙트럼 데이터)를 각각 보지할 수 있는 트리플 버퍼 이상의 용량을 가지면 된다. 그리고, 기억부(460)는, 후술하는 PC(500)로부터의 데이터 송신 요구 타이밍에 항상 최신 데이터를 송신할 수 있도록 구성할 수 있다.

제어부(470)는, 예를 들면, USB(유니버셜 시리얼 버스), RS-232C(Recommended Standard 232), SCSI(스몰 컴퓨터 시스템 인터페이스), PC 카드 등의 인터페이스용의 접속 케이블(510), 또는 Wi-Fi(와이파이)나 BT(블루투스) 등의 무선 접속 회선을 개재하여 PC(500)에 접속된다. 그리고, PC(500)로부터의 커맨드에 기초하여, 신호 분석부(300)의 각 부의 동작을 제어한다. 또한, 신호 분석부(300)는, CPU(중앙 처리 장치) 등의 임의의 적합한 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어로서 구성하거나, DSP(디지털 시그널 프로세서)에 의해 구성할 수 있다.

PC(500)는, 측정 대상의 음향 기기(100)에 제시시키는 시험 데이터인 시험 신호 데이터를 기억하는 시험 신호 기억부와, 시험 신호 기억부에 기억되어 있는 시험 신호 데이터에 기초하여 측정 대상의 음향 기기(100)에 제시시키는 시험음을 나타내는 시험 신호를 생성하는 시험 신호 생성부와, 시험 신호 생성부에 의해 생성된 시험 신호를 D/A 변환 또는 디지털 변환하여, 음향 기기(100)에 출력하는 변환 회로 등을 구비한다. 이와 같은 PC(500)의 동작은, 측정 시스템(10)에 의한 음향 기기(100)의 평가 애플리케이션에 의해 실현된다. 평가 애플리케이션은 시험 신호 데이터를 포함하고, 예를 들면, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)이나 네트워크 등을 개재하여 다운로드된다. 또한, 시험 신호 데이터에는 순음(純音) 신호나 멀티 싸인 신호, 순음 스위프 신호가 포함된다.

그리고, PC(500)는, 예를 들면, 평가 애플리케이션에 기초한 애플리케이션 화면을 표시부(520)에 표시한다. 또한, 당해 애플리케이션 화면을 개재하여 입력되는 정보에 기초하여 신호 분석부(300)에 커맨드를 송신한다. 또한, PC(500)는, 제어부(470)로부터의 커맨드 응답이나 데이터를 수신하고, 수신한 데이터에 기초하여 소정의 처리를 실시하여, 애플리케이션 화면에 측정 결과를 표시한다. 또한, 필요에 따라 측정 결과를 프린터에 출력하여 인쇄해도 된다.

또한, 제어부(470)는 예를 들면 기대(30) 상에 탑재하고, 해석부(450), PC(500) 및 프린터는, 기대(30)로부터 떨어져 설치하여, 접속 케이블 등을 개재하여 서로를 접속할 수 있다.

(제 2 실시형태)

본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 측정 시스템(110)의 주요부의 개략 구성을 도 6에 나타낸다. 제 2 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 있어서의 이형부(50)를 장착 가능한 인체의 두부 모형(130)을 더 구비한다. 그 밖의 점은 제 1 실시형태와 동일하면 된다. 두부 모형(130)은, 예를 들면 HATS나 KEMAR(등록상표) 등으로 이루어진다. 두부 모형(130)의 인공귀(131)(이형부(50)와 동일)는, 두부 모형(130)에 대하여 착탈 가능하다.

본 실시형태에 관련된 측정 시스템(110)에 의하면, 제 1 실시형태의 측정 시스템(10)과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 본 실시형태에서는, 인체의 두부 모형(130)을 가지는 점으로부터, 두부의 영향이 고려된 실제의 사용 양태에 보다 입각한 평가가 가능해진다. 또한, 음향 기기, 전자기기를 보지하는 보지부는 제 1 실시형태와 동일하면 되므로, 도 1을 참조하면 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에만 한정되는 것은 아니고, 수많은 변형 또는 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 측정 대상의 음향 기기(100)로서, 패널(103)을 가지고, 패널(103)이 진동체로서 진동하는 것을 상정하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 폴더식 휴대전화에서, 통화 등의 사용 양태에 있어서 귀에 접촉하는 패널이 진동하는 전자기기도 동일하게 평가하는 것이 가능하다. 또한, 휴대전화에 한하지 않고, 다른 골도 방식의 각종 이어폰도 동일하게 평가하는 것이 가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 위상 조정부(430)에 있어서, 진동 검출 소자(61)에 의한 검출 신호의 위상을, 마이크(71)에 의한 검출 신호의 위상에 대하여 지연시키도록 구성하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, FIFO(First In, First Out) 등의 버퍼를 이용하여, 마이크(71)에 의한 검출 신호의 위상을, 진동 검출 소자(61)에 의한 검출 신호의 위상에 대하여 앞서도록 구성해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 제어부(470)와 PC(500)를 분리하여 설치하도록 하였으나, PC(500)에 의해 실행하는 평가 애플리케이션의 기능을 제어부(470)에 탑재하여, PC(500)를 생략해도 된다.

또한, 상술의 실시형태에 있어서의 감도 조정부(415), A/D 변환부(410), 주파수 특성 조정부(420), 위상 조정부(430), 출력 합성부(440), 해석부(450), 기억부(460), 제어부(470), 표시부(520), 프린터 등은, 서로 유선 통신 또는 무선 통신 가능하고 신호의 송신 또는 수신이 가능하면 된다. 또한, 본 발명의 측정 시스템은, 독립형으로 모든 기능을 집약한 측정 장치뿐만 아니라, 감도 조정부(415), 해석부(450) 또는 기억부(460) 등이 하나 또는 복수의 PC나 외부 서버로 나누어 배치되어 있는 경우와 같이, 네트워크 시스템이나 클라우드를 활용한 측정 시스템이어도 되는 것은 말할 필요도 없다.

다음에, 도 7, 도 8을 참조하면서, 본 발명의 일실시예와 비교예, 나아가서는 실제 머리에 있어서의 측정 결과에 대하여 설명한다. 일실시예란 추부를 구비한 예의 시험 결과, 비교예는 추부를 구비하지 않는 측정 시스템에 있어서의 시험 결과, 실제 머리란 실제의 인간의 외이도 내에 프로브 마이크를 이용하여 측정했을 때의 시험 결과이다(단, 프로브 마이크는 고막 위치보다 약간 외측이고, 프로브 마이크 넘어로 진동체를 이주에 대지 않을 수 없다. 그 때문에, 실제 머리에 있어서의 측정 결과는 어디까지나 편차의 경향을 보기 위한 참고값임). 모든 진동체는 동일한 골도 리시버 B71을 이용하고 있다.

여기서는, 귀 모형 및 실제 머리(이주)에 대하여, 진동체의 가압력이나 대는 각도를 바꾼 10종류의 사용 양태를 모의하여 시험을 행하고 있다. 그리고 비교예와 일실시예, 실제 머리에서 앞의 10종류의 진동체의 사용 양태에 대하여 기도음(인공 외이도 내에서 새로 생성된 기도음을 포함함)을 측정하고 있다. 이 결과에 의하면, 실제 머리, 일실시예, 비교예의 순으로 주파수 대역의 전체에 있어서 편차가 크게 되어 있다. 또한, 비교예에서는 180Hz 근처 및 500Hz 근처에 있어서 편차가 현저하다. 따라서, 일실시예는 비교예에 비교하여, 보다 실제 머리에 가까운 측정이 가능해진 것을 알 수 있다.

10 : 측정 시스템
30 : 기대
50 : 이형부
51 : 귀 모형
52 : 인공 외이도부
53 : 인공 외이도
54 : 추부
60 : 진동 검출부
61 : 진동 검출 소자
70 : 음압 측정부
71 : 마이크
72 : 튜브 부재
80 : 보지부
81 : 지지부
82 : 아암부
83 : 이동 조정부
100 : 전자기기
101 : 박스체
102 : 압전 소자
103 : 패널(진동체)
110 : 측정 시스템
130 : 두부 모형
131 : 인공귀
300 : 신호 분석부
410 : A/D 변환부
415 : 감도 조정부
420 : 주파수 특성 조정부
430 : 위상 조정부
440 : 출력 합성부
450 : 해석부
460 : 기억부
470 : 제어부
500 : PC
520 : 표시부

Claims

진동체를 인체의 귀에 눌러 대어, 상기 진동체의 진동에 기초한 소리를 사용자에게 전하는 전자기기를 평가하기 위한 측정 시스템으로서,
인체의 귀를 모방한 귀 모형과, 당해 귀 모형으로부터 연장되는 인공 외이도를 구성하는 인공 외이도부와, 당해 인공 외이도부에 접하지 않고, 당해 인공 외이도부를 내부에 수용하는 추부를 포함하는 이형부와,
상기 인공 외이도부의 종단에 배치되고, 상기 인공 외이도부로부터 발생한 소리를 포함하는 기도음을 검출하는 음압 측정부를 구비하는 측정 시스템.
제 1 항에 있어서,
오목부 또는 관통 구멍을 구비한 기대를 더 구비하고,
상기 추부는, 상기 오목부 또는 관통 구멍의 내부에 배치되고, 상기 기대에 의해 협지되는 측정 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 추부는, 상기 귀 모형에 접착되어 있는 측정 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 측정 시에는, 상기 추부가 상기 귀 모형에 밀착하고 있는 측정 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 추부의 내벽과 인공 외이도부의 외벽과의 사이의 공간에 배치되고, 상기 귀 모형에 전달된 진동을 검출하여 출력하는 진동 검출부를 더 구비하는 측정 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 음압 측정부의 출력과, 상기 진동 검출부의 출력을 합성하는 출력 합성부를 더 구비하는 측정 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 음압 측정부의 출력의 주파수 특성을 해석하는 해석부를 구비하는 측정 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 음압 측정부의 출력과 상기 진동 검출부의 출력이 상기 출력 합성부에 의해 합성된 합성 출력에 있어서의 주파수 특성을 해석하는 해석부를 구비하는 측정 시스템.
제 5 항, 제 6 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동 검출부의 감도를 조정 가능한 감도 조정부를 더 구비하는 측정 시스템.
제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음압 측정부의 감도를 조정 가능한 감도 조정부를 더 구비하는 측정 시스템.
제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
검출 결과를 표시하는 표시부를 더 구비하는 측정 시스템.
제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
인체의 두부 모형을 더 구비하고, 상기 이형부는, 상기 두부 모형을 구성하는 인공귀로서, 당해 두부 모형에 착탈 가능한 측정 시스템.
제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추부는, 10g 내지 1000g의 무게를 가지는 측정 시스템.
제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자기기를 보지하는 보지부를 더 구비하는 측정 시스템.
제 14 항에 있어서,
상기 보지부는, 상기 진동체를 상기 이형부에 대하여 0N 내지 10N의 범위에서 가압력을 조정 가능한 측정 시스템.
제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이형부는, IEC 60318-7에 준거한 소재로 이루어지는 측정 시스템.
제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음압 측정부는, 상기 인공 외이도의 외벽으로부터 연장되는 튜브 부재에 보지된 마이크를 구비하는 측정 시스템.
진동체를 인체에 눌러 대어, 상기 진동체의 진동에 기초한 소리를 사용자에게 전하는 전자기기를 평가함에 있어서,
인체의 귀를 모방한 귀 모형, 및, 당해 귀 모형으로부터 연장되는 인공 외이도를 구성하는 인공 외이도부, 및 당해 인공 외이도부에 접하지 않고, 당해 인공 외이도부를 내부에 수용하는 추부를 포함하는 이형부의 상기 귀 모형에 상기 전자기기를 접촉시키고,
상기 인공 외이도부의 종단에 배치된 음압 측정부에 의해, 상기 인공 외이도부로부터 발생한 소리를 포함하는 기도음을 검출하는 측정 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 추부의 내벽과 인공 외이도부의 외벽과의 사이의 공간에 배치되고, 상기 귀 모형에 전달된 진동을 검출하여 출력하는 진동 검출부를 더 구비하고, 상기 귀 모형에 전달된 진동을 상기 진동 검출부에 의해 검출하는 측정 방법.