WO2015064340A1

WO2015064340A1 - 音声振動発生素子

Info

Publication number: WO2015064340A1
Application number: PCT/JP2014/077147
Authority: WO
Inventors: 任▲徳▼ 中谷
Original assignee: ゴールデンダンス株式会社
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2015-05-07
Also published as: JP6515392B2; JPWO2015064340A1

Abstract

　音声振動への変換効率を向上させて電力の消費を抑えた音声振動発生素子を提供する。さらに本発明は、周波数特性を向上させて音質を高めた音声振動発生素子を提供する。　音声振動発生素子１であって、内部空間を有するフレーム２と、フレーム２に固定されている固定コイル３と、フレームに振動可能に取り付けられている振動コイル４と、固定コイル３のループ内側、及び／又は、ループ外側に配置され、且つ、振動コイル４のループ内側、及び／又は、ループ外側に配置されている、１又は複数のマグネットを含むマグネット群５と、マグネット群５をフレーム２に振動可能に取り付けているマグネット群用弾性体６と、振動コイル４をフレームに振動可能に取り付けている振動コイル用弾性体７とを備える。

Description

音声振動発生素子

　本発明は、骨伝導振動発生素子に代表される音声振動発生素子に関し、特に、音声振動への変換効率を向上させて電力の消費を抑え、さらに周波数特性を向上させて音質を高めるための技術に関するものである。

　近年、様々な骨伝導振動発生素子が開発され、これを用いた骨伝導スピーカや骨伝導イヤホンが発売されている。骨伝導とは、骨を伝導する骨伝導振動（骨導音）が鼓膜と耳小骨とを経由することなく、頭蓋骨等の体組織を通じて直接蝸牛に伝わる音認識のメカニズムをいう。

　通常の音認識は空気を介して音（気導音）が鼓膜を振動させ内耳に伝わるが、骨導音は外耳及び中耳を必要としないので、骨伝導スピーカや骨伝導イヤホンなどの音声振動発生素子は外耳や中耳に障害のある伝音性難聴者の補聴器用に特に有効である。

　また、骨導音は、気導音に邪魔されずに音を聞き取ることが出来るため、特に外部の騒音が激しい場所において有効である。例えば高速道路の工事において、作業員のヘルメットに音声振動発生素子を取り付けて、作業員同士の会話や作業員への安全確保のための注意喚起に用いることにより、事故を大幅に減らすことが期待される。また、音声振動発生素子は耳孔を塞がずに装着可能であり、音楽等を聴きながら外部の音を普通に聞くことが出来るので、ジョギングやサイクリングに好適である。

　特許文献１には、振動部材の振動効率を高め性能を大きく向上させた骨伝導スピーカが開示されている（特許文献１の図１、２参照）。特許文献２には、供給される微弱な電流変化にも瞬時に反応し、これにより高音質化、電流消耗率の低減化を図ることが可能となる骨伝導イヤホンが開示されている（特許文献２の図３～５参照）。

特開２００７－１２９３８４号公報特開２００８－１３１４７０号公報

　従来の骨伝導スピーカや骨伝導イヤホンなどの音声振動発生素子は、一般的なスピーカやイヤホンと比較して感度がいくぶん低めであるため、携帯機器に接続して使用する際に音が小さくて聞き辛かったり電池の消耗が早い傾向がある。

　本発明は以上のような従来の課題を考慮してなされたものであり、音声振動への変換効率を向上させて電力の消費を抑えた音声振動発生素子を提供する。さらに本発明は、周波数特性を向上させて音質を高めた音声振動発生素子を提供する。

　上記課題を解決し得た本発明の音声振動発生素子は、内部空間を有するフレームと、前記フレームに固定されている固定コイルと、前記フレームに振動可能に取り付けられている振動コイルと、前記固定コイルのループ内側、及び／又は、ループ外側に配置され、且つ、前記振動コイルのループ内側、及び／又は、ループ外側に配置されている、１又は複数のマグネットを含むマグネット群と、前記マグネット群を前記フレームに振動可能に取り付けているマグネット群用弾性体と、前記振動コイルを前記フレームに振動可能に取り付けている振動コイル用弾性体とを備える点に特徴を有する。

　また、音声振動発生素子において、前記振動コイル用弾性体は、周縁部が前記フレームに固定され、前記振動コイルが同軸状に取り付けられていることが好ましい。

　また、音声振動発生素子において、前記振動コイル用弾性は、一体成形された樹脂製であることが好ましい。

　また、音声振動発生素子において、前記マグネット群は、前記固定コイルのループ内側に配置される固定コイル内側マグネットと、前記固定コイルのループ外側に配置される固定コイル外側マグネットと、前記振動コイルのループ内側に配置される振動コイル内側マグネットとを含むことが好ましい。

　また、音声振動発生素子において、前記マグネット群用弾性体は、前記マグネット群が取り付けられている中心部と、前記フレームに固定されている周縁部と、該中心部と該周縁部とを振動可能に連結している連結部とを含むことが好ましい。

　また、音声振動発生素子において、前記マグネット群用弾性体は、前記中心部と前記周縁部との間に通孔を有し、前記連結部は、２つ以上あり、それぞれが２次元的又は３次元的に湾曲しており、前記中心部と前記周縁部との直線距離よりも長いことが好ましい。

　本発明に係る音声振動発生素子は、比較的慣性が大きいマグネット群をフレームに振動可能に取り付け、比較的慣性が小さい固定コイルをフレームに固定するので、マグネット群の振動振幅は小さくなり、フレームの振動振幅は大きくなる。これにより、気導音の発生が少なくなり、且つ、音声振動を効率よく発生させることができる。

　さらに該音声振動発生素子は、振動コイルをフレームに振動可能に取り付けることにより、振動コイルの慣性がフレームと比較して十分に小さく応答性がよいため、固定コイルとマグネット群との組み合わせでは発生し難い周波数帯の音声振動を、振動コイルとマグネット群との組み合わせにより発生させることができ、音声振動への変換効率が大幅に向上する。よって電力の消費を抑えた音声振動発生素子を提供することができ、さらに周波数特性が向上するので音質を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る音声振動発生素子の外観図である。本発明の実施の形態に係る音声振動発生素子のＺ－Ｚ断面図である。本発明の実施の形態に係る音声振動発生素子の分解斜視図である。

　＜構成＞
　図１～３に示すように、本発明に係る音声振動発生素子１は、フレーム２、固定コイル３、振動コイル４、マグネット群５、マグネット群用弾性体６及び振動コイル用弾性体７を備える。フレーム２は、内部空間を有する外箱であって、胴部２ａ、内側カバー２ｂ、外側カバー２ｃ、プレート２ｄを含む。

　固定コイル３は、聴きたい音声に対応する電流信号を流してフレーム２及びマグネット群５を駆動するボイスコイルであり、フレーム２のプレート２ｄに固定されている。

　振動コイル４は、固定コイル３と共に、聴きたい音声に対応する電流信号を流してフレーム２及びマグネット群５を駆動するボイスコイルであり、フレーム２に振動コイル用弾性体７を介して振動可能に取り付けられている。

　なお、音声振動発生素子１を使用する際には、固定コイル３及び振動コイル４に電流信号を供給するためのリード線や配線用基板（いずれも図示せず）を取り付け、鉄粉などが中に入らないように、全体を樹脂などで隙間なくコーティングしてもよい。

　また、固定コイル３及び振動コイル４に同じ電流信号を流してもよいが、異なる電流信号を流すことにより、音声振動への変換効率を向上させることができるものと期待される。例えば、１つの音源の電流信号を音域別に２分割し、固定コイル３に低音域に対応する電流信号を流し、振動コイル４に高音域に対応する電流信号を流すことにより、２ｗａｙ（ツーウェイ）のスピーカのように、人の通常の可聴域の全てを効率的に再生し得る。

　マグネット群５は、１又は複数のマグネット及び必要に応じて磁気遮蔽プレートを含む集合体であり、少なくとも固定コイル３と振動コイル４の両方に近接している部分が必要であり、固定コイル３のループ内側、及び／又は、ループ外側に配置され、且つ、振動コイル４のループ内側、及び／又は、ループ外側に配置されていることが好ましい。

　詳しくは、マグネット群５は、固定コイル３のループ内側に配置される固定コイル内側マグネット５ａと、固定コイル３のループ外側に配置される固定コイル外側マグネット５ｂと、振動コイル４のループ内側に配置される振動コイル内側マグネット５ｃとを含む。なお、マグネット群５は、さらに、磁気遮蔽プレート５ｄ～５ｇと、固定用割りピン５ｈ、５ｉとを含むことが好ましい。

　固定コイル内側マグネット５ａ、固定コイル外側マグネット５ｂ、振動コイル内側マグネット５ｃ及び磁気遮蔽プレート５ｄ～５ｇは全て、円板の中心に円孔が開いた平ワッシャーと同様の形状である。

　固定用割りピン５ｈ、５ｉの外径、磁気遮蔽プレート５ｄの内径、固定コイル内側マグネット５ａの内径、振動コイル内側マグネット５ｃの内径及び磁気遮蔽プレート５ｇの内径が一致する（例えば１．２ｍｍ）。また、振動コイル内側マグネット５ｃの外径と磁気遮蔽プレート５ｅの内径とが一致する（例えば７．０ｍｍ）。

　磁気遮蔽プレート５ｅの内径（例えば７．０ｍｍ）よりも磁気遮蔽プレート５ｇの外径が少し大きい（例えば７．２ｍｍ）。また、磁気遮蔽プレート５ｇの外径（例えば７．２ｍｍ）よりも振動コイル４の内径が少し大きい（例えば７．４ｍｍ）。

　振動コイル４の外径（例えば７．７６ｍｍ）よりも固定コイル内側マグネット５ａの外径が大きい（例えば８．４ｍｍ）。また、固定コイル内側マグネット５ａの外径（例えば８．４ｍｍ）よりも磁気遮蔽プレート５ｅの外径が少し大きい（例えば８．５ｍｍ）。

　磁気遮蔽プレート５ｅの外径（例えば８．５ｍｍ）よりも固定コイル３の内径が少し大きい（例えば９．０ｍｍ）。また、固定コイル３の外径（例えば９．８ｍｍ）よりも磁気遮蔽プレート５ｆの内径が大きい（例えば１０．５ｍｍ）。

　磁気遮蔽プレート５ｆの内径（例えば１０．５ｍｍ）よりも固定コイル外側マグネット５ｂの内径が少し大きい（例えば１０．６ｍｍ）。また、磁気遮蔽プレート５ｄの外径と固定コイル外側マグネット５ｂの外径と磁気遮蔽プレート５ｆの外径とが一致する（例えば１４．０ｍｍ）。

　マグネット群用弾性体６は、マグネット群５をフレーム２に振動可能に取り付けているバネ、ゴム及び樹脂等の弾性体であり、マグネット群５が取り付けられている中心部６ａと、フレーム２に固定されている周縁部６ｂと、中心部６ａと周縁部６ｂとを振動可能に連結している連結部６ｃとを含む。

　中心部６ａには固定用割りピン５ｈ、５ｉの外径と同寸の通孔６ｄがある。通孔６ｄ、磁気遮蔽プレート５ｄ、固定コイル内側マグネット５ａ、振動コイル内側マグネット５ｃ及び磁気遮蔽プレート５ｇが、固定用割りピン５ｈ、５ｉにより固定される。なお、これらは、例えば様々な接着剤を用いて固定することができ、またその他の如何なる方法で固定してもよい。

　マグネット群用弾性体６は、さらに、中心部６ａと周縁部６ｂとの間に通孔６ｄを有することが好ましい。該通孔６ｄの大きさや個数を変化させることにより、音声振動発生素子１の出力周波数特性を変化させることができるので、例えば、音楽用では広帯域にわたりフラットな出力周波数特性となるように調整したり、補聴器用では会話がより明瞭に聞こえるように、通常会話で使われる中間領域に特化した出力周波数特性となるように調整することができる。

　なお、マグネット群用弾性体６は、比較的重量があるマグネット群５を振動可能に保持しなければならないので、耐久性が高い材質であることが好ましい。また、連結部６ｃは、２つ以上あり、それぞれが２次元的又は３次元的に湾曲しており、中心部６ａと周縁部６ｂとの直線距離よりも長いことが好ましい。

　振動コイル用弾性体７は、振動コイル４をフレーム２に振動可能に取り付けているバネやゴム等の弾性体であり、周縁部７ａがフレーム２に固定され、中央部７ｂには振動コイル４が同軸状に取り付けられている。なお、振動コイル用弾性体７は、気導音を発生する一般的なヘッドホーン用やイヤホン用等のコーンと同様の諸特性を備えることが好ましいため、該コーンを流用することができる。また振動コイル用弾性体７は、一体成形された樹脂製であることが好ましい。

　本発明に係る音声振動発生素子１によれば、比較的慣性が大きいマグネット群５をフレーム２に振動可能に取り付け、比較的慣性が小さい固定コイル３をフレーム２に固定するので、マグネット群５の振動振幅は小さく、フレーム２の振動振幅は大きくなる。これにより、気導音の発生が少なくなり、且つ、音声振動を効率よく発生させることができる。

　さらに該音声振動発生素子１は、振動コイル４をフレーム２に振動可能に取り付けることにより、振動コイル４の慣性がフレーム２と比較して十分に小さく応答性がよいため、固定コイル３とマグネット群５との組み合わせでは発生し難い周波数帯の音声振動を、振動コイル４とマグネット群５との組み合わせにより発生させることができ、音声振動への変換効率が大幅に向上する。よって電力の消費を抑えた音声振動発生素子を提供することができ、さらに周波数特性が向上するので音質を高めることができる。

　本願は２０１３年１０月２９日に出願された日本国特許出願第２０１３－２２４７６４号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０１３年１０月２９日に出願された日本国特許出願第２０１３－２２４７６４号の明細書の全内容が本願に参考のため援用される。

　本発明の音声振動発生素子は、骨伝導スピーカや骨伝導イヤホンなどに幅広く利用することができる。

　　　　１　　音声振動発生素子
　　　　２　　フレーム
　　　　２ａ　胴部
　　　　２ｂ　内側カバー
　　　　２ｃ　外側カバー
　　　　２ｄ　プレート
　　　　３　　固定コイル
　　　　４　　振動コイル
　　　　５　　マグネット群
　　　　５ａ　固定コイル内側マグネット
　　　　５ｂ　固定コイル外側マグネット
　　　　５ｃ　振動コイル内側マグネット
　　　　５ｄ～５ｇ　磁気遮蔽プレート
　　　　５ｈ、５ｉ　固定用割りピン
　　　　６　　マグネット群用弾性体
　　　　６ａ　中心部
　　　　６ｂ　周縁部
　　　　６ｃ　連結部
　　　　６ｄ　通孔
　　　　７　　振動コイル用弾性体
　　　　７ａ　周縁部
　　　　７ｂ　中央部

Claims

　音声振動発生素子であって、
　内部空間を有するフレームと、
　前記フレームに固定されている固定コイルと、
　前記フレームに振動可能に取り付けられている振動コイルと、
　前記固定コイルのループ内側、及び／又は、ループ外側に配置され、且つ、前記振動コイルのループ内側、及び／又は、ループ外側に配置されている、１又は複数のマグネットを含むマグネット群と、
　前記マグネット群を前記フレームに振動可能に取り付けているマグネット群用弾性体と、
　前記振動コイルを前記フレームに振動可能に取り付けている振動コイル用弾性体とを備えることを特徴とする音声振動発生素子。
　前記振動コイル用弾性体は、
　周縁部が前記フレームに固定され、前記振動コイルが同軸状に取り付けられている請求項１に記載の音声振動発生素子。
　前記振動コイル用弾性体は、
　一体成形された樹脂製である請求項２に記載の音声振動発生素子。
　前記マグネット群は、
　前記固定コイルのループ内側に配置される固定コイル内側マグネットと、
　前記固定コイルのループ外側に配置される固定コイル外側マグネットと、
　前記振動コイルのループ内側に配置される振動コイル内側マグネットとを含む請求項１～３のいずれか１項に記載の音声振動発生素子。
　前記マグネット群用弾性体は、
　前記マグネット群が取り付けられている中心部と、前記フレームに固定されている周縁部と、該中心部と該周縁部とを振動可能に連結している連結部とを含む請求項１～４のいずれか１項に記載の音声振動発生素子。
　前記マグネット群用弾性体は、
　前記中心部と前記周縁部との間に通孔を有し、
　前記連結部は、
　２つ以上あり、それぞれが２次元的又は３次元的に湾曲しており、前記中心部と前記周縁部との直線距離よりも長い請求項５に記載の音声振動発生素子。