WO2021053883A1 - ピックアップセンサ及び骨伝導スピーカ - Google Patents

ピックアップセンサ及び骨伝導スピーカ Download PDF

Info

Publication number
WO2021053883A1
WO2021053883A1 PCT/JP2020/020039 JP2020020039W WO2021053883A1 WO 2021053883 A1 WO2021053883 A1 WO 2021053883A1 JP 2020020039 W JP2020020039 W JP 2020020039W WO 2021053883 A1 WO2021053883 A1 WO 2021053883A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal plate
vibration
pickup sensor
permanent magnet
conduction speaker
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/020039
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
任徳 中谷
端明 謝
Original Assignee
ＢｏＣｏ株式会社
ゴールデンダンス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ＢｏＣｏ株式会社, ゴールデンダンス株式会社 filed Critical ＢｏＣｏ株式会社
Priority to EP20865778.3A priority Critical patent/EP4033774A4/en
Priority to CN202080058249.1A priority patent/CN114258688A/zh
Priority to US17/642,858 priority patent/US20220394392A1/en
Priority to KR1020227009271A priority patent/KR20220062536A/ko
Publication of WO2021053883A1 publication Critical patent/WO2021053883A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/04—Construction, mounting, or centering of coil
    • H04R9/046—Construction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/025—Magnetic circuit
    • H04R9/027—Air gaps using a magnetic fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1083—Reduction of ambient noise
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17821—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the input signals only
    • G10K11/17823—Reference signals, e.g. ambient acoustic environment
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17879—General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17881—General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being an acoustic signal, e.g. recorded with a microphone
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1091—Details not provided for in groups H04R1/1008 - H04R1/1083
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R11/00—Transducers of moving-armature or moving-core type
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R13/00—Transducers having an acoustic diaphragm of magnetisable material directly co-acting with electromagnet
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/08—Microphones
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/108—Communication systems, e.g. where useful sound is kept and noise is cancelled
    • G10K2210/1081—Earphones, e.g. for telephones, ear protectors or headsets
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/04—Structural association of microphone with electric circuitry therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2410/00—Microphones
    • H04R2410/03—Reduction of intrinsic noise in microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2460/00—Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2460/13—Hearing devices using bone conduction transducers

Definitions

  • the present invention relates to a pickup sensor and a bone conduction speaker capable of efficiently detecting vibration.
  • a pickup sensor has been used when measuring the vibration of some structure.
  • pickup sensors There are various types of pickup sensors, but an acceleration sensor using a piezoelectric element (piezo element) having good sensitivity is widely used.
  • Such an acceleration sensor includes, for example, a sensor element for detecting acceleration, a sensor unit having a flexible member for fixing the sensor element, and a circuit board for processing an output signal of the sensor element, and the sensor unit and a circuit.
  • An acceleration sensor has been proposed in which an acceleration sensor is laminated so as to be separated from a substrate (for example, Patent Document 1).
  • a normal sensor unit has a structure in which a thin sheet-shaped piezoelectric element is sandwiched between electrodes, and the weight of the sensor unit is generally less than 1 g.
  • the sensor unit of the conventional acceleration sensor is lightweight, even a slight vibration can be detected.
  • such a conventional pickup sensor detects the vibration to be measured and is easily affected by the vibration of the surrounding air. For example, when trying to use it in a noisy place, air vibration (noise) is detected as well as the vibration of the structure to be measured, so that accurate measurement is not always possible.
  • a bone conduction speaker converts an electric signal into vibration and transmits the vibration directly to the bone to hear sound without air vibration.
  • Such a bone conduction speaker can make the entire object function as a speaker by transmitting vibration to a vibration object other than the bone.
  • the inventors have found that the vibration can be detected by using this in reverse and bringing the bone conduction speaker into contact with the vibration object to acquire the vibration and converting it into an electric signal. At this time, it was found that if the bone conduction speaker is used, it is possible to efficiently detect only the vibration of the vibrating object without picking up the ambient air vibration (sound).
  • a normal bone conduction speaker vibrates the air and emits almost no sound unless the vibrating part is brought into contact with the object. That is, the bone conduction speaker does not emit vibration as sound in the air unless it comes into contact with some vibration object.
  • the bone conduction speaker is used as a pickup sensor, it does not pick up the ambient air vibration, so the air vibration is hardly converted into an electric signal. Therefore, even if the pickup sensor is installed in a structure arranged in a noisy place, it is not affected by the ambient noise, and only the mechanical vibration of the object can be efficiently detected.
  • a bone conduction speaker for example, an extension portion is formed in the yoke, a voice coil and a central magnetic pole are formed in the yoke, and a diaphragm to which an iron piece is attached is fixed on the upper portion of the sound coil.
  • Patent Document 2 A compact bone conduction speaker with a permanent magnet attached to the upper part has been proposed (Patent Document 2).
  • the conventional bone conduction speaker does not need to have much sensitivity because it is only necessary to transmit vibration to bones and recognize sound.
  • a certain degree of fine sensitivity is also required. That is, it is not necessary to have extremely high sensitivity as in the conventional piezoelectric sensor, but higher sensitivity is desired for the conventional bone conduction speaker.
  • the magnetic force of the magnet inside is increased so that even a small vibration can be taken out as an electric signal, and the electromotive force due to the change of the magnetic field is increased even with a small vibration.
  • a method of improving the sensitivity can be considered.
  • the magnet inside the bone conduction speaker is enlarged, not only the device becomes larger, but also the magnetic force of the magnet becomes too large, so that the diaphragm and the coil are structurally attracted to each other strongly. As a result, the diaphragm is less likely to vibrate, and the sensitivity may decrease. Therefore, a more sensitive bone conduction speaker type pickup sensor is desired without increasing the size of the magnet.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a small and highly sensitive bone conduction speaker type pickup sensor and a bone conduction speaker.
  • the first invention comprises a yoke having a central magnetic pole, a coil arranged around the central magnetic pole, a vibrating plate arranged on the coil and the central magnetic pole, and the vibration plate arranged above the central magnetic pole.
  • a first metal plate made of a magnetic material fixed to the upper part of the vibrating plate, a permanent magnet arranged on the upper part of the first metal plate, and a second metal made of a magnetic material placed on the upper part of the permanent magnet.
  • a pickup sensor comprising a plate, wherein the first metal plate and the second metal plate are larger in size than the permanent magnet.
  • a rising portion that rises upward may be formed at both ends of the yoke and overhanging portions from the coil.
  • the longitudinal directions of the first metal plate and the second metal plate may be substantially orthogonal to each other.
  • the first invention since it is a bone conduction speaker type pickup sensor, it is not easily affected by ambient noise, and only the vibration of the vibration target can be efficiently detected. Therefore, it can be used with high sensitivity even in a noisy place.
  • the magnetic field can be expanded without changing the size of the magnet, so vibration can be detected with higher sensitivity. Therefore, as compared with the conventional bone conduction speaker, even a slight vibration can be detected.
  • a magnetic field is formed from the central portion of the coil through the rising portion, so that the vibration of the diaphragm is converted into the electromagnetic vibration of the coil more efficiently. be able to.
  • the magnetic field can be expanded more efficiently.
  • the second invention is fixed to a yoke having a central magnetic pole, a coil arranged around the central magnetic pole, a vibrating plate arranged above the coil and the central magnetic pole, and an upper portion of the vibrating plate.
  • a first metal plate made of a magnetic material, a permanent magnet arranged on the upper part of the first metal plate, and a second metal plate arranged on the upper part of the permanent magnet and made of a magnetic material.
  • the first metal plate and the second metal plate are bone conduction speakers characterized in that they are larger in size than the permanent magnets.
  • the second invention it is possible to obtain a bone conduction speaker capable of generating a clearer sound.
  • Top view of the pickup sensor 1. It is sectional drawing of the pickup sensor 1, and is the sectional view taken along line AA of FIG. It is sectional drawing of the pickup sensor 1, and is the sectional view taken along line BB of FIG.
  • Top view of the pickup sensor 1a Sectional drawing of the pickup sensor 1a.
  • Sectional drawing of the pickup sensor 1b Sectional drawing of the pickup sensor 1b.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the pickup sensor 1 according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a plan view of the pickup sensor 1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • the case is not shown.
  • the case 29 is shown integrally, but the case may be composed of a box body having an open upper portion and a lid portion for closing the box body.
  • the illustration of wiring and the like is omitted.
  • the second metal plate 25 side as viewed from the central magnetic pole 11 will be described as "upper".
  • the pickup sensor 1 is mainly composed of a yoke 3, a central magnetic pole 11, a coil 13, a diaphragm 15, a first metal plate 17, a permanent magnet 23, a second metal plate 25, and the like.
  • the yoke 3 and the like are housed in the case 29.
  • a central magnetic pole 11 standing upward is arranged at a substantially central portion of the yoke 3.
  • a coil 13 is provided around the central magnetic pole 11.
  • the yoke 3 has overhanging portions 7a and 7b at both ends in directions orthogonal to each other. That is, the yoke 3 is formed with overhanging portions 7a and 7b in four directions.
  • the pair of overhanging portions 7a facing each other are formed with a rising portion 5a facing upward.
  • a rising portion 5b is formed upward in the pair of overhanging portions 7b facing in a direction orthogonal to the overhanging portion 7a.
  • the rising portion 5b is formed so that the upper surface thereof is higher than the coil 13 and the central magnetic pole 11.
  • a screw hole 9 is formed on the upper surface of the rising portion 5b.
  • the start-up portion 5a is not always necessary.
  • a diaphragm 15 is arranged above the yoke 3.
  • the diaphragm 15 has a substantially cross shape similar to that of the yoke 3. That is, the diaphragm 15 also has a shape protruding in four directions. Holes 19 are formed in the pair of overhanging portions of the diaphragm 15.
  • the hole 19 is overlapped with the screw hole 9 of the yoke 3 (raising portion 5b), and the diaphragm 15 is fixed to the yoke 3 by the screw 35.
  • the diaphragm 15 is, for example, a thin metal plate, and a through hole is formed in a part thereof.
  • a first metal plate 17 is arranged above the through hole of the diaphragm 15.
  • the first metal plate 17 is arranged so as to straddle both sides of the through hole of the diaphragm 15, and both ends of the first metal plate 17 are fixed to the diaphragm 15 by, for example, spot welding.
  • the first metal plate 17 is substantially rectangular, and is arranged so that the longitudinal direction faces the direction orthogonal to the forming direction of the holes 19. That is, the first metal plate 17 is arranged so as to straddle the upper part of the overhanging portion 7a of the yoke 3.
  • a permanent magnet 23 is arranged above the substantially center of the first metal plate 17. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, the permanent magnet 23 is arranged at a portion corresponding to the central magnetic pole 11.
  • the shape of the permanent magnet 23 does not have to be circular, and may be any shape such as a quadrangle.
  • a second metal plate 25 is arranged above the permanent magnet 23.
  • the first metal plate 17 and the second metal plate 25 are substantially rectangular, and the sizes of the first metal plate 17 and the second metal plate 25 are larger than those of the permanent magnet 23. That is, the first metal plate 17 and the second metal plate 25 are arranged so as to protrude from the permanent magnet 23 in the longitudinal direction with respect to the permanent magnet 23.
  • the longitudinal direction of the first metal plate 17 and the longitudinal direction of the second metal plate 25 are arranged so as to be substantially orthogonal to each other. That is, the first metal plate 17 is arranged so as to extend above the overhanging portions 7a at both ends of the yoke 3, and the second metal plate 25 is arranged so as to extend above the overhanging portions 7b at both ends of the yoke 3. ..
  • Screw holes 21 are formed in the vicinity of both ends of the first metal plate 17. As shown in FIG. 3, when housed in the case 29, the first metal plate 17 is fixed to the case 29 with screws 31.
  • the yoke 3, the first metal plate 17, and the second metal plate 25 are any magnetic material, and their shapes are not limited to the illustrated forms.
  • the second metal plate 25 comes into contact with the inner surface of the case 29.
  • a recess 33 corresponding to the shape of the second metal plate 25 is formed on the inner surface of the case 29.
  • the recess 33 is formed at a portion corresponding to the second metal plate 25, and the second metal plate 25 comes into contact with the inner surface of the recess 33 so as to fit into the recess 33. By doing so, the orientation of the second metal plate 25 is fixed.
  • a clearance is formed between the lower surface of the diaphragm 15 and the upper surface of the central magnetic pole 11 and the coil 13. Further, a clearance is also formed between the rising portion 5a and the diaphragm 15. In this way, the diaphragm 15 can vibrate without coming into contact with the yoke 3 other than the fixed portion by the screw 35 in the rising portion 5b, the central magnetic pole 11 and the coil 13.
  • the magnetic field lines of the permanent magnet 23 are the first metal plate 17.
  • the second metal plate 25 passes through the overhanging portions 7a and 7b of the yoke 3, passes through the central magnetic pole 11, and returns to the permanent magnet 23 to form a magnetic field. In this state, the first metal plate 17 is always attracted to the central magnetic pole 11 by a constant force due to the magnetic force.
  • the inventor has found that the sensitivity of the pickup sensor can be improved by expanding the range of the magnetic field without changing the magnetic force. That is, by arranging the second metal plate 25, the magnetic field from above the permanent magnet 23 to the overhanging portion 7b (starting portion 5b) of the yoke 3 can be further expanded, thereby improving the sensitivity of the pickup sensor. I found out to do.
  • the second metal plate 25 when the second metal plate 25 is not arranged, a magnetic field is generated between the first metal plate 17 (or the permanent magnet 23) and the overhanging portion 7a of the yoke 3, but in the direction of the overhanging portion 7b. The magnetic field cannot be expanded.
  • the second metal plate 25 when the second metal plate 25 is arranged, in addition to the first metal plate 17 (or the permanent magnet 23), the second metal plate which is a portion separated from the overhanging portion 7b of the yoke 3 in the height direction. A magnetic field is also generated between the 25 ends.
  • the magnetic field can be further expanded as compared with the case where the second metal plate 25 is not provided, and the magnetic field is likely to change even with a smaller vibration. Therefore, it is considered that the sensitivity can be improved by the second metal plate 25.
  • the medium that can be used as the bone conduction speaker is used as the pickup sensor, it is possible to obtain a pickup sensor that is not easily affected by ambient noise or noise.
  • the second metal plate 25 above the permanent magnet 23 (opposite to the central magnetic pole 11), the magnetic field can be widened and the sensitivity can be improved.
  • FIG. 5A is a plan view of the yoke 3 and the like of the pickup sensor 1a according to the second embodiment (perspective view of the diaphragm 15 and the like), and FIG. 5B is a cross-sectional view of the pickup sensor 1a (corresponding to FIG. 3). ..
  • the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4 will be given to the configurations that perform the same functions as the pickup sensor 1, and duplicate description will be omitted.
  • the pickup sensor 1a has substantially the same configuration as the pickup sensor 1, but differs in that two central magnetic poles 11 and two coils 13 are provided side by side.
  • Two central magnetic poles 11 are provided side by side in the direction of the overhanging portion 7a of the yoke 3, and the coil 13 is arranged on the outer circumference of each central magnetic pole 11.
  • a first metal plate 17 is arranged above the yoke 3 so as to straddle the two coils 13.
  • the number of central magnetic poles 11 and coils 13 installed side by side is not limited to two.
  • three pickup sensors 1b may be installed side by side.
  • the side-by-side direction of the central magnetic pole 11 and the coil 13 may be a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first metal plate 17.
  • a plurality of central magnetic poles 11 and coils 13 may be arranged on the yoke 3.
  • FIG. 7 is a diagram showing a muffling system 40 using the pickup sensor 1.
  • pickup sensors 1a and 1b can also be applied.
  • the sound deadening system 40 is mainly composed of structures 41a and 41b, a pickup sensor 1, a bone conduction speaker 45, an amplifier 49, and the like.
  • the muffling system 40 shows an example in which, for example, the space 47 is a room and the noise generating unit 43 is another adjacent space (for example, an external road).
  • the noise generating unit 43 does not necessarily have to be the noise generating source itself, and includes all spaces and places where noise is generated.
  • the space 47 and the noise generating portion 43 are separated by structures 41a and 41b.
  • the structure 41a and the structure 41b are separate bodies, and the structure 41b is arranged substantially parallel to the side closer to the space 47 away from the structure 41a.
  • the structures 41a and 41b have substantially the same size, for example, a wall of a room.
  • the structure 41a may be a wall portion of the room, and the structure 41b may be a simple wall or partition arranged in the space 47 of the wall portion.
  • the structure 41a may be the outer wall portion and the structure 41b may be the inner wall portion.
  • the structures 41a and 41b may be double-glazed windows.
  • the structures 41a and 41b in the present embodiment may have any form as long as they partition at least a part of the space 47 and the noise generating portion 43, and include upper and lower partition portions such as a ceiling and a floor. Also, it includes the structure of a part of the wall.
  • the structures 41a and 41b are connected to other structures (structures constituting the wall, ceiling, and floor) covering the space 47, respectively, via the edge cutting portions 51a and 51b.
  • the edge cutting portions 51a and 51b are, for example, vibration damping members and elastic bodies, and suppress the vibration of the structures 41a and 41b from being transmitted to other structures.
  • the pickup sensor 1 is attached to the structure 41a. As described above, the pickup sensor 1 acquires the vibration of the structure 41a and converts it into an electric signal.
  • the pickup sensor 1 is connected to the amplifier 49.
  • the amplifier 49 has an amplifier circuit whose phase can be adjusted with respect to the vibration information acquired by the pickup sensor 1. In order to shorten the processing time, it may be a digital circuit or an analog circuit.
  • the amplifier 49 converts the vibration acquired by the pickup sensor 1 into the opposite phase and amplifies it to generate an electric signal.
  • a bone conduction speaker 45 is connected to the amplifier 49.
  • the electric signal output from the amplifier 49 is transmitted to the bone conduction speaker 45 to vibrate the bone conduction speaker 45.
  • the bone conduction speaker 45 is attached to the structure 41b. Therefore, the bone conduction speaker 45 can vibrate the entire structure 41b.
  • the bone conduction speaker 45 has the same structure as the pickup sensor 1, and the entire structure 41b can function as a speaker.
  • the amplifier 49 can adjust and filter the amplification amount of the electric signal and, if necessary, the vibration delay time, etc., according to the distance and material of the structures 41a and 41b. For example, it is desirable that the amplifier 49 vibrates the structure 41b with a time difference according to the distance between the structure 41a and the structure 41b.
  • the noise generated by the noise generating unit 43 enters the space 47 through the walls of the structures 41a, 41b, and the like. At that time, the vibration of the vibration source in the noise generating unit 43 is transmitted to the structures 41a and 41b by air vibration, and the air in the space 47 is vibrated by the vibration of the structures 41a and 41b.
  • the muffling system 40 acquires the vibration of the structure 41a due to the sound from the outside of the room by the pickup sensor 1, reverses the phase by the amplifier 49, and vibrates the bone conduction speaker 45. At this time, the vibration of the structure 41b transmitted from the structure 41a by the air vibration and the vibration of the structure 41b by the bone conduction speaker 45 cancel each other out, so that the vibration of the structure 41b can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce the noise that enters the space 47 from the outside through the structures 41a and 41b.
  • the muffling system 40 it is possible to suppress the noise generated by the noise generating unit 43 from entering the space 47.
  • the structure itself of the noise intrusion portion is vibrated as compared with the case where the air vibration of the noise is acquired and the vibration of the opposite phase is canceled by the air vibration of the speaker as in the conventional case. Therefore, it is possible to efficiently mute the entire space 47.
  • the transmission of vibration to other structures is suppressed by the edge cutting portion 51a. Therefore, it is possible to suppress the vibration of the structure 41a from being transmitted to other walls of the room or the like.
  • the transmission of vibration to other structures is suppressed by the edge cutting portion 51b. Therefore, it is possible to suppress the vibration generated by the bone conduction speaker 45 from being transmitted to other walls of the room by the edge cutting portion 51b.
  • FIG. 8 is a diagram showing a transceiver 50.
  • the pickup sensor 1 is fixed to the headset and comes into contact with the bone portion of the face.
  • the pickup sensor 1 detects the vibration of the bone and converts it into an electric signal. That is, the pickup sensor 1 can be used as a microphone.
  • the user can also switch the function of the pickup sensor 1 and use it as a speaker. That is, the pickup sensor 1 can be used as a bone conduction speaker.
  • the vibration of the bone can be detected by the pickup sensor 1.
  • Voice information of the obtained electric signal is transmitted to another person's wireless communication unit via a wireless communication unit (not shown). Others can hear the sound through the bones of the face by making the pickup sensor 1 mounted in the same manner function as a bone conduction speaker. In this way, by switching the pickup sensor 1 between the microphone (acquiring vibration) function and the speaker (generating vibration) function, conversation becomes possible.
  • the pickup sensor 1 detects only the vibration of the bones of the face in contact even in a noisy place, it reliably detects only the voice without being affected by the ambient noise. And you can hear this. Therefore, as compared with a transceiver using a conventional voice microphone, only voice can be transmitted and received clearly even in a noisy place.
  • the method of using the pickup sensor 1 is not limited to the above-mentioned example.
  • it can also be used as a pickup sensor for non-destructive inspection of pipes and concrete structures.
  • an abnormality can be detected more quickly.
  • the pickup sensor of the present invention since the pickup sensor of the present invention is not easily affected by the sound caused by the vibration of the surrounding air, the vibration to be inspected can be efficiently detected even in a noisy place as compared with the method using the conventional acceleration sensor. can do.
  • FIG. 9 is a schematic view showing the evaluation device 60.
  • the pickup sensor 100 and the pickup sensor 1 were arranged on the vibrating body vibrated by the vibrator 63, and the waveform detected by the analyzer 61 was confirmed.
  • the exciter 63 changed the vibration at 20 to 20 kHz.
  • the pickup sensor 100 has a configuration that does not have a second metal plate with respect to the pickup sensor 1, and a bone conduction speaker having a structure substantially described in Patent Document 2 is used as the pickup sensor.
  • the detected sound pressure of the pickup sensor 1 increased by about 30% as compared with the pickup sensor 100.
  • the pickup sensors 1 and 100 functioned as bone conduction speakers, and the vibration was measured by the piezoelectric sensor.
  • the pickup sensor 1 when the pickup sensor 1 was used, an improvement of 3 dB or more was confirmed as compared with the case where the pickup sensor 100 was used. Also, the intelligibility of the voice was slightly improved. There are individual differences, but in particular, consonants have become much easier to hear.
  • the pickup sensor according to the present invention can emit clearer sound even when used as a bone conduction speaker which is a conventional application.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Details Of Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
  • Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)

Abstract

ヨーク３の上方には、振動板１５が配置される。振動板１５の上面には、凹部１９が形成される。凹部１９には、第１金属板１７が配置される。第１金属板１７の略中央の上方には、永久磁石２３が配置される。また、永久磁石２３の上方には、第２金属板２５が配置される。なお、第１金属板１７と第２金属板２５のサイズは、永久磁石２３よりも大きい。すなわち、永久磁石２３に対して、第１金属板１７と第２金属板２５は、長手方向において、永久磁石２３よりもはみ出すように配置される。

Description

ピックアップセンサ及び骨伝導スピーカ
　本発明は、効率良く振動を検出することが可能なピックアップセンサ及び骨伝導スピーカに関するものである。
　従来より、何らかの構造体の振動を測定する際には、ピックアップセンサが用いられている。ピックアップセンサとしては、種々の形態が存在するが、感度が良好な圧電素子（ピエゾ素子）が用いられた加速度センサが広く使用されている。
　このような加速度センサとしては、例えば、加速度を検出するセンサ素子とセンサ素子を固定する可撓部材を有するセンサ部と、センサ素子の出力信号を処理する回路基板とを有し、センサ部と回路基板とが離間して積層配置される加速度センサが提案されている（例えば特許文献１）。
　ところで、このような加速度センサは、微振動を検知するために、極めて感度が高い。例えば、通常のセンサ部は、薄いシート状の圧電素子を電極で挟んだ構造であり、センサ部の重量は一般的に１ｇにも満たない。このように、従来の加速度センサは、センサ部が軽量であるため、微振動であっても検知することができる。
　しかし、このような従来のピックアップセンサは、測定対象である振動を検出するとともに、周囲の空気振動の影響も受けやすい。例えば、騒音の大きな場所で使用しようとすると、測定対象の構造体の持つ振動とともに、空気振動（ノイズ）も検出してしまうため、必ずしも正確な測定が可能ではなかった。
　一方、発明者らは、骨伝導スピーカをピックアップセンサとして利用することで、効率良く検査対象の振動のみを検知することができることを見出した。通常、骨伝導スピーカは、電気信号を振動に変換し、骨に直接振動を伝えることで、空気振動を介さずに音を聞くものである。このような骨伝導スピーカは、骨以外の振動対象へ振動を伝えることで、対象物全体をスピーカとして機能させることも可能である。
　発明者らは、これを逆に利用し、骨伝導スピーカを振動対象物へ接触させることで、振動を取得し、電気信号に変換することで、振動を検出することができることを見出した。この際、骨伝導スピーカであれば、周囲の空気振動（音）を拾わずに、振動対象物の振動のみを効率良く検出することが可能であることを見出した。
　通常の骨伝導スピーカは、振動部を対象物へ接触させなければ、空気を振動させて音を発することはほとんどない。すなわち、骨伝導スピーカは、何らかの振動対象物に接触させなければ、振動を音として空気中に発することはない。
　この性質を利用して、逆に、骨伝導スピーカをピックアップセンサとして使用すれば、周囲の空気振動を拾うことがないため、空気振動を電気信号に変換することはほとんどない。このため、騒音の大きな場所に配置された構造体にピックアップセンサを設置しても、周囲の騒音の影響を受けることがなく、対象物の機械的な振動のみを効率良く検出することができる。
　このような骨伝導スピーカとしては、例えば、ヨークに延長部を形成するとともに、上記ヨークに音声コイルと中心磁極を形成し、その上部には鉄片が付着された振動板が固定され、上記鉄片の上部に永久磁石を付着させたコンパクトな骨伝導スピーカが提案されている（特許文献２）。
特開２０１５－１４５８５０号公報 特開２００７－７４６９３号公報
　しかし、従来の骨伝導スピーカは、あくまでも骨などに振動を伝達して、音を認識できれば良いため、それほどの感度は必要がない。しかし、振動を検出するピックアップセンサとして使用するためには、ある程度の細かな感度も必要となる。すなわち、従来の圧電センサのような極めて高い感度までは不要であるが、従来の骨伝導スピーカに対しては、より高い感度が望まれる。
　骨伝導スピーカの感度を向上させる方法としては、例えば、小さな振動でも電気信号として取り出せるように、内部の磁石の磁力を大きくして、小さな振動でも、磁界の変化による起電力を大きくすることで、感度を向上させる方法が考えられる。しかし、骨伝導スピーカの内部の磁石を大きくしていくと、装置が大型化するだけでなく、磁石の磁力が大きくなりすぎるため、構造上、振動板とコイルとが強く引きつけ合う。この結果、振動板が、かえって振動しにくくなり、感度が低下するおそれがある。このため、磁石を大きくすることなく、より感度の高い骨伝導スピーカタイプのピックアップセンサが望まれている。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、小型で感度の良好な骨伝導スピーカタイプのピックアップセンサ及び骨伝導スピーカを提供することを目的とする。
　前述した目的を達成するため、第１の発明は、中心磁極を有するヨークと、前記中心磁極の周囲に配置されるコイルと、前記コイル及び前記中心磁極の上部に配置される振動板と、前記振動板の上部に固定される、磁性体からなる第１金属板と、前記第１金属板の上部に配置される永久磁石と、前記永久磁石の上部に配置され、磁性体からなる第２金属板と、を具備し、前記第１金属板及び前記第２金属板は、前記永久磁石よりもサイズが大きいことを特徴とするピックアップセンサである。
　前記ヨークの両端部であって、前記コイルからの張り出し部には、上方に向けて立ち上がる立ち上げ部が形成されてもよい。
　前記第１金属板と、前記第２金属板の長手方向が、互に略直交してもよい。
　第１の発明によれば、骨伝導スピーカタイプのピックアップセンサであるため、周囲の雑音の影響を受けにくく、振動対象の振動のみを効率良く検出することができる。このため、騒音の大きな場所でも、感度良く使用することができる。
　特に、第２金属板を設けることで、磁石のサイズを変えることなく、磁界を広げることができるため、より高い感度で振動を検出することができる。このため、従来の骨伝導スピーカと比較して、微振動であっても検出することができる。
　また、ヨークの両端部に立ち上げ部を形成することで、コイルの中心部分から立ち上げ部を通って磁場が形成されるため、より効率的に振動板の振動をコイルの電磁振動に変換することができる。
　また、第１金属板と第２金属板との長手方向の向きを略直交させることで、より効率良く磁界を広げることができる。
　第２の発明は、中心磁極を有するヨークと、前記中心磁極の周囲に配置されるコイルと、前記コイル及び前記中心磁極の上部に配置される振動板と、前記振動板の上部に固定される、磁性体からなる第１金属板と、前記第１金属板の上部に配置される永久磁石と、前記永久磁石の上部に配置され、磁性体からなる第２金属板と、を具備し、前記第１金属板及び前記第２金属板は、前記永久磁石よりもサイズが大きいことを特徴とする骨伝導スピーカである。
　第２の発明によれば、より鮮明な音を発生させることが可能な骨伝導スピーカを得ることができる。
　本発明によれば、小型で感度の良好な骨伝導スピーカタイプのピックアップセンサ及び骨伝導スピーカを提供することができる。
ピックアップセンサ１の分解斜視図。 ピックアップセンサ１の平面図。 ピックアップセンサ１の断面図であって、図２のＡ－Ａ線断面図。 ピックアップセンサ１の断面図であって、図２のＢ－Ｂ線断面図。 ピックアップセンサ１ａの平面図。 ピックアップセンサ１ａの断面図。 ピックアップセンサ１ｂの断面図。 消音システム４０を示す図。 トランシーバ５０を示す図。 評価装置６０を示す図。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るピックアップセンサ１の分解斜視図であり、図２は、ピックアップセンサ１の平面図である。また、図３は、図２のＡ－Ａ線断面図であり、図４は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。なお、図１においてはケースの図示を省略する。また、図３、図４において、ケース２９は、一体で図示するが、ケースは、上部が開放した箱体と、箱体を塞ぐ蓋部とから構成されてもよい。また、以下の図において、配線などの図示を省略する。また、中心磁極１１から見て、第２金属板２５側を「上方」として説明する。
　ピックアップセンサ１は、主に、ヨーク３、中心磁極１１、コイル１３、振動板１５、第１金属板１７、永久磁石２３、第２金属板２５等から構成される。ヨーク３等は、ケース２９内に収容される。
　ヨーク３の略中央部には、上方に向けて起立する中心磁極１１が配置される。中心磁極１１の周囲には、コイル１３が設けられる。
　ヨーク３は、互い直交する方向の両端部に張り出し部７ａ、７ｂを有する。すなわち、ヨーク３は、４方向に張り出し部７ａ、７ｂが形成される。なお、対向する一対の張り出し部７ａには、上方に向けて立ち上げ部５ａが形成される。また、張り出し部７ａと直交する方向に対して対向する一対の張り出し部７ｂには、上方に向けて立ち上げ部５ｂが形成される。立ち上げ部５ｂは、上面がコイル１３および中心磁極１１よりも高さが高くなるように形成される。立ち上げ部５ｂの上面には、ネジ孔９が形成される。なお、立ち上げ部５ａは、必ずしも必要ではない。
　ヨーク３の上方には、振動板１５が配置される。平面視において、振動板１５は、ヨーク３と略同様の略十字形状を有する。すなわち、振動板１５も４方向に張り出した形状を有する。振動板１５の対向する一対の張り出し部には孔１９が形成される。
　図４に示すように、孔１９をヨーク３（立ち上げ部５ｂ）のネジ孔９と重ね合わせ、ネジ３５によって、振動板１５がヨーク３に対して固定される。振動板１５は、例えば薄い金属板であり、一部に貫通孔が形成される。振動板１５の貫通孔の上部には、第１金属板１７が配置される。第１金属板１７は、振動板１５の貫通孔の両側にまたがるように配置され、第１金属板１７の両端が、振動板１５に対して例えばスポット溶接で固定される。なお、第１金属板１７は、略長方形であり、長手方向が、孔１９の形成方向とは直交する方向に向くように配置される。すなわち、第１金属板１７は、ヨーク３の張り出し部７ａの上方をまたがるように配置される。
　第１金属板１７の略中央の上方には、永久磁石２３が配置される。すなわち、図３、図４に示すように、永久磁石２３は、中心磁極１１に対応する部位に配置される。なお、永久磁石２３の形状は円形でなくてもよく、四角形等のいずれの形状であってもよい。
　永久磁石２３の上方には、第２金属板２５が配置される。第１金属板１７と第２金属板２５は略長方形であり、第１金属板１７と第２金属板２５のサイズは、永久磁石２３よりも大きい。すなわち、永久磁石２３に対して、第１金属板１７と第２金属板２５は、長手方向において、永久磁石２３よりもはみ出すように配置される。なお、第１金属板１７の長手方向と、第２金属板２５の長手方向は、略直交する向きで配置される。すなわち、第１金属板１７は、ヨーク３の両端の張り出し部７ａの上方にまたがるように配置され、第２金属板２５は、ヨーク３の両端の張り出し部７ｂの上方にまたがるように配置される。
　第１金属板１７の両端部近傍には、ネジ孔２１が形成される。図３に示すように、ケース２９に収容された際、第１金属板１７は、ケース２９に対してネジ３１で固定される。なお、ヨーク３、第１金属板１７、第２金属板２５は、いずれの磁性体であり、それぞれの形状は、図示した形態には限られない。
　第２金属板２５は、ケース２９の内面と接触する。この際、ケース２９の内面には、第２金属板２５の形状に対応した凹部３３が形成される。凹部３３は、第２金属板２５に対応した部位に形成され、第２金属板２５は、凹部３３に嵌まり込むようにして、凹部３３の内面と接触する。このようにすることで、第２金属板２５の向きが固定される。
　この際、図３、図４に示すように、振動板１５の下面と、中心磁極１１及びコイル１３の上面との間にクリアランスが形成される。また、立ち上げ部５ａと振動板１５との間にもクリアランスが形成される。このように、振動板１５は、立ち上げ部５ｂにおけるネジ３５による固定部以外のヨーク３や、中心磁極１１及びコイル１３と接触せずに、振動可能である。
　図３、図４に示すように、永久磁石２３の両側に、第１金属板１７及び第２金属板２５がそれぞれ異なる方向に張り出しているため、永久磁石２３の磁力線は、第１金属板１７及び第２金属板２５から、ヨーク３の張り出し部７ａ、７ｂを通り、中心磁極１１を通過して再び永久磁石２３に戻って磁界を形成する。この状態では、その磁力により一定の力で第１金属板１７が中心磁極１１に常に引き付けられている状態である。
　この状態で振動が加えられると、振動板１５とコイル１３との距離が変化して、周囲の磁界が変化する。これにより、中心磁極１１を通過する磁力が変化して、これがコイル１３に加わることで、起電力が発生して、コイル１３に電流が流れる。このように、振動を電気信号に変換することで、振動を検出することができる。
　ここで、発明者は、磁力を変えなくても、磁界の範囲を広げることで、ピックアップセンサの感度を向上させることができることを見出した。すなわち、第２金属板２５を配置することで、永久磁石２３の上方からヨーク３の張り出し部７ｂ（立ち上げ部５ｂ）への磁界をより広げることができ、これにより、ピックアップセンサの感度が向上することを見出した。
　例えば、第２金属板２５が配置されていない状態では、第１金属板１７（又は永久磁石２３）とヨーク３の張り出し部７ａとの間に磁界が発生するが、張り出し部７ｂの方向へは磁界を広げることができない。これに対し、第２金属板２５を配置すると、第１金属板１７（又は永久磁石２３）に加え、さらに、ヨーク３の張り出し部７ｂと、高さ方向に離れた部位である第２金属板２５の端部との間にも磁界が発生する。この結果、第２金属板２５がない場合と比較して、磁界をより広げることができ、より小さな振動でも、磁界が変化しやすくなる。このため、第２金属板２５によって感度を向上させることができるものと考えられる。
　以上、本実施の形態によれば、骨伝導スピーカとして使用可能な媒体をピックアップセンサとして使用するため、周囲の雑音やノイズの影響を受けにくいピックアップセンサを得ることができる。この際、永久磁石２３の上方（中心磁極１１とは逆側）に第２金属板２５を配置することで、磁界を広げ、感度を向上させることができる。
　次に、第２の実施形態について説明する。図５Ａは、第２の実施形態に係るピックアップセンサ１ａのヨーク３等の平面図（振動板１５等の透視図）、図５Ｂは、ピックアップセンサ１ａの断面図（図３に対応する）である。なお、以下の説明において、ピックアップセンサ１と同様の機能を奏する構成については、図１～図４と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　ピックアップセンサ１ａは、ピックアップセンサ１と略同様の構成であるが、中心磁極１１及びコイル１３が２つ併設される点で異なる。
　ヨーク３の張り出し部７ａの方向には、中心磁極１１が２つ併設され、それぞれの中心磁極１１の外周にコイル１３が配置される。ヨーク３の上方には、二つのコイル１３にまたがるように、第１金属板１７が配置される。
　なお、中心磁極１１及びコイル１３の併設数は、二つには限られない。例えば、図６に示すピックアップセンサ１ｂのように、３つ併設してもよい。また、中心磁極１１及びコイル１３の併設方向を、第１金属板１７の長手方向と直交する方向としてもよい。
　第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、ヨーク３に、中心磁極１１とコイル１３とを複数配置してもよい。
　次に、上述したピックアップセンサの利用方法について説明する。図７は、ピックアップセンサ１を用いた消音システム４０を示す図である。なお、以下の説明では、ピックアップセンサ１を用いた例を説明するが、ピックアップセンサ１ａ、１ｂも適用可能である。
　消音システム４０は、主に、構造体４１ａ、４１ｂ、ピックアップセンサ１、骨伝導スピーカ４５、アンプ４９等から構成される。消音システム４０は、例えば、空間４７が部屋であり、騒音発生部４３が、隣接する他の空間（例えば外部の道路など）である例を示す。なお、騒音発生部４３とは、必ずしも騒音の発生源そのものでなくてもよく、騒音が生じている空間や場所などのすべてを含むものとする。
　空間４７と騒音発生部４３とは、構造体４１ａ、４１ｂで仕切られている。図示したように、構造体４１ａと構造体４１ｂは別体であり、構造体４１ｂは、構造体４１ａから離間して空間４７に近い側にほぼ平行に配置される。構造体４１ａ、４１ｂは、略同サイズであり、例えば部屋の壁である。なお、構造体４１ａが、部屋の壁部であって、構造体４１ｂが壁部の空間４７内に配置された簡易壁やパーテションであってもよい。また、部屋の壁が中空壁の場合には、構造体４１ａが外壁部であり、構造体４１ｂが内壁部であってもよい。また、構造体４１ａ、４１ｂが２重窓であってもよい。すなわち、本実施形態における構造体４１ａ、４１ｂは、空間４７と騒音発生部４３の少なくとも一部を仕切るものであればいずれの形態であってもよく、天井や床などの上下の仕切り部も含み、また、壁の一部の構造も含むものである。
　構造体４１ａ、４１ｂは、それぞれ、空間４７を覆う他の構造体（壁や天井、床を構成する構造体）に対して、縁切り部５１ａ、５１ｂを介して接続される。縁切り部５１ａ、５１ｂは、例えば、制振部材や弾性体であり、構造体４１ａ、４１ｂの振動が、他の構造体へ伝達することを抑制する。
　構造体４１ａには、ピックアップセンサ１が取り付けられる。前述したように、ピックアップセンサ１は、構造体４１ａの振動を取得して電気信号に変換する。
　ピックアップセンサ１はアンプ４９に接続される。アンプ４９は、ピックアップセンサ１で取得した振動情報に対して、位相を調整可能な増幅回路を有する。なお、処理時間を早めるためには、デジタル回路であってもよく、アナログ回路であってもよい。アンプ４９では、ピックアップセンサ１で取得した振動を逆位相に変換して、増幅させて電気信号を発生させる。
　アンプ４９には、骨伝導スピーカ４５が接続される。アンプ４９から出力された電気信号は骨伝導スピーカ４５に伝達され、骨伝導スピーカ４５を振動させる。骨伝導スピーカ４５は、構造体４１ｂに取り付けられる。したがって、骨伝導スピーカ４５によって、構造体４１ｂの全体を振動させることができる。なお、骨伝導スピーカ４５は、ピックアップセンサ１と同様の構造を有し、構造体４１ｂ全体をスピーカとして機能させることができる。
　なお、アンプ４９は、構造体４１ａ、４１ｂの距離や材質などに応じて、電気信号の増幅量や、必要に応じて、振動の遅延時間等の調整やフィルターを行うことができる。例えば、アンプ４９は、構造体４１ａと構造体４１ｂの距離に応じた時間差で、構造体４１ｂを振動させることが望ましい。
　次に、消音システム４０の機能について説明する。騒音発生部４３で発生した騒音は、構造体４１ａ、４１ｂ等の壁を介して空間４７に侵入する。その際、騒音発生部４３における振動源の振動が、空気振動で構造体４１ａ、４１ｂに伝わり、構造体４１ａ、４１ｂの振動によって、空間４７内の空気を振動させる。
　これに対し、消音システム４０は、部屋の室外からの音による構造体４１ａの振動をピックアップセンサ１で取得し、アンプ４９で位相を反転させて骨伝導スピーカ４５を振動させる。この際、構造体４１ａから空気振動により伝わった、構造体４１ｂの振動と、骨伝導スピーカ４５による構造体４１ｂの振動とが打ち消し合うことで、構造体４１ｂの振動を抑制することができる。したがって、室外から、構造体４１ａ、４１ｂを介して空間４７内へ侵入する騒音を低減することができる。
　このように、消音システム４０によれば、騒音発生部４３で発生した騒音が空間４７へ侵入することを抑制することができる。この際、従来のように、騒音の空気振動を取得して、これと逆位相の振動を、スピーカによる空気振動でノイズキャンセルする場合と比較して、騒音の侵入部の構造体自体を振動させるため、空間４７の全体に対して、効率良く消音することができる。
　また、構造体４１ａは、縁切り部５１ａによって、他の構造体への振動の伝達が抑制される。このため、構造体４１ａの振動が、部屋の他の壁等へ伝達することを抑制することができる。同様に、構造体４１ｂは、縁切り部５１ｂによって、他の構造体への振動の伝達が抑制される。このため、骨伝導スピーカ４５によって生じる振動も、縁切り部５１ｂによって、部屋の他の壁等へ伝達することを抑制することができる。
　次に、他の利用方法について説明する。図８は、トランシーバ５０を示す図である。トランシーバ５０は、例えば、ヘッドセットにピックアップセンサ１が固定されており、顔の骨の部位に接触される。使用者がこの状態でしゃべると、骨の振動をピックアップセンサ１が検出して、電気信号に変換する。すなわち、ピックアップセンサ１は、マイクとして利用することができる。一方、利用者は、ピックアップセンサ１の機能を切り替えて、スピーカとして使用することもできる。すなわち、ピックアップセンサ１を骨伝導スピーカとして使用することができる。
　より詳細には、利用者が、ピックアップセンサ１を着用した状態でしゃべると、骨の振動をピックアップセンサ１で検出することができる。得られた電気信号は、図示を省略した無線通信部を介して、他の者の無線通信部へ音声情報が送信される。他の者は、同様にして装着されたピックアップセンサ１を骨伝導スピーカとして機能させることで、音声を、顔の骨を介して聞くことができる。このように、ピックアップセンサ１を、マイク（振動を取得する）機能と、スピーカ（振動を発生させる）機能とで切り替えることで、会話が可能となる。
　このようなトランシーバ５０によれば、騒がしい場所であってもピックアップセンサ１は、接触している顔の骨の振動のみを検出するため、周囲の雑音の影響を受けずに確実に音声のみを検出し、これを聞くことができる。このため、従来の音声マイクを利用したトランシーバと比較して、騒音の大きな場所でも鮮明に音声のみを送受信することができる。
　なお、ピックアップセンサ１の利用方法は上述した例には限られない。例えば、配管やコンクリート構造物の非破壊検査のためのピックアップセンサとしても利用できる。また、例えば工場内の設備や、自動車などの乗り物などの振動を継続的に検出することで、異常をより早く検知することができる。この際、本発明のピックアップセンサは、周囲の空気振動による音の影響を受けにくいため、従来の加速度センサを用いた方法と比較して、騒音のある場所でも、効率良く検査対象の振動を検出することができる。
　従来のピックアップセンサと本発明に係るピックアップセンサの感度について比較した。図９は、評価装置６０を示す概略図である。加振機６３で加振される振動体に、ピックアップセンサ１００とピックアップセンサ１とを配置して、アナライザ６１によって、検出される波形を確認した。
　加振機６３は、２０～２０ｋＨｚで振動を変化させた。ピックアップセンサ１００は、ピックアップセンサ１に対して、第２金属板を有さない構成であり、おおよそ特許文献２に記載の構造の骨伝導スピーカをピックアップセンサとして用いた。
　この結果、ピックアップセンサ１は、ピックアップセンサ１００と比較して、検出された音圧が約３割増加した。
　同様に、加振機６３を停止させ、ピックアップセンサ１、１００を骨伝導スピーカとして機能させ、圧電センサで振動を測定した。この結果、ピックアップセンサ１を用いた場合には、ピックアップセンサ１００を用いた場合と比較して、３ｄＢ以上の向上が確認された。また、音声の明瞭度が若干向上した。個人差もあるが、特に、子音は大幅に聞き取りやすくなった。このように、本発明に係るピックアップセンサは、従来の用途である骨伝導スピーカとして使用しても、より鮮明な音声を発することが可能となる。
　これは、前述したように、永久磁石２３の上方に、永久磁石２３からはみ出すようにして配置された第２金属板２５によって、磁界が広げられ、この結果、感度等が上昇したことによるものと考えられる。
　以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１、１ａ、１ｂ、１００………ピックアップセンサ
３………ヨーク
５ａ、５ｂ………立ち上げ部
７ａ、７ｂ………張り出し部
９………ネジ孔
１１………中心磁極
１３………コイル
１５………振動板
１７………第１金属板
１９………孔
２１………ネジ孔
２３………永久磁石
２５………第２金属板
２９………ケース
３１、３５………ネジ
３３………凹部
４０………消音システム
４１ａ、４１ｂ………構造体
４３………騒音発生部
４５………骨伝導スピーカ
４７………空間
４９………アンプ
５０………トランシーバ
５１ａ、５１ｂ………縁切り部
６０………評価装置
６１………アナライザ
６３………加振機
 

Claims (4)

  1. 　中心磁極を有するヨークと、
    　前記中心磁極の周囲に配置されるコイルと、
    　前記コイル及び前記中心磁極の上部に配置される振動板と、
    　前記振動板の上部に固定される、磁性体からなる第１金属板と、
    　前記第１金属板の上部に配置される永久磁石と、
    　前記永久磁石の上部に配置され、磁性体からなる第２金属板と、
    　を具備し、
    　前記第１金属板及び前記第２金属板は、前記永久磁石よりもサイズが大きいことを特徴とするピックアップセンサ。
  2. 　前記ヨークの両端部であって、前記コイルからの張り出し部には、上方に向けて立ち上がる立ち上げ部が形成されることを特徴とする請求項１記載のピックアップセンサ。
  3. 　前記第１金属板と、前記第２金属板の長手方向が、互に略直交することを特徴とする請求項１記載のピックアップセンサ。
  4. 　中心磁極を有するヨークと、
    　前記中心磁極の周囲に配置されるコイルと、
    　前記コイル及び前記中心磁極の上部に配置される振動板と、
    　前記振動板の上部に固定される、磁性体からなる第１金属板と、
    　前記第１金属板の上部に配置される永久磁石と、
    　前記永久磁石の上部に配置され、磁性体からなる第２金属板と、
    　を具備し、
    　前記第１金属板及び前記第２金属板は、前記永久磁石よりもサイズが大きいことを特徴とする骨伝導スピーカ。
PCT/JP2020/020039 2019-09-18 2020-05-21 ピックアップセンサ及び骨伝導スピーカ WO2021053883A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20865778.3A EP4033774A4 (en) 2019-09-18 2020-05-21 BONE CONDUCTION SENSOR AND SPEAKER DETECTOR
CN202080058249.1A CN114258688A (zh) 2019-09-18 2020-05-21 拾音传感器以及骨传导扬声器
US17/642,858 US20220394392A1 (en) 2019-09-18 2020-05-21 Pickup sensor and bone-conduction speaker
KR1020227009271A KR20220062536A (ko) 2019-09-18 2020-05-21 픽업 센서 및 뼈 전도 스피커

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019169427A JP6618230B1 (ja) 2019-09-18 2019-09-18 ピックアップセンサ及び骨伝導スピーカ
JP2019-169427 2019-09-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021053883A1 true WO2021053883A1 (ja) 2021-03-25

Family

ID=68836067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/020039 WO2021053883A1 (ja) 2019-09-18 2020-05-21 ピックアップセンサ及び骨伝導スピーカ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220394392A1 (ja)
EP (1) EP4033774A4 (ja)
JP (1) JP6618230B1 (ja)
KR (1) KR20220062536A (ja)
CN (1) CN114258688A (ja)
WO (1) WO2021053883A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3161757A1 (en) 2019-12-13 2021-06-17 Shenzhen Shokz Co., Ltd. Sound-output device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005323054A (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Azden Corp 骨伝導スピーカ
JP2007074693A (ja) 2005-09-08 2007-03-22 Goldendance Co Ltd 骨伝導スピーカ
JP2010010945A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Cosmo Gear Kk 骨伝導マイク・スピーカ通話装置
JP2015145850A (ja) 2014-02-04 2015-08-13 Ｎｅｃトーキン株式会社 加速度センサ

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2781696Y (zh) * 2004-10-26 2006-05-17 陈奚平 骨传导扬声器
KR100635833B1 (ko) * 2005-09-13 2006-10-23 이동원 골전도(骨傳導)스피커
KR20110004713A (ko) * 2009-07-08 2011-01-14 이동원 골전도(骨傳導)스피커

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005323054A (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Azden Corp 骨伝導スピーカ
JP2007074693A (ja) 2005-09-08 2007-03-22 Goldendance Co Ltd 骨伝導スピーカ
JP2010010945A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Cosmo Gear Kk 骨伝導マイク・スピーカ通話装置
JP2015145850A (ja) 2014-02-04 2015-08-13 Ｎｅｃトーキン株式会社 加速度センサ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4033774A4

Also Published As

Publication number Publication date
JP6618230B1 (ja) 2019-12-11
CN114258688A (zh) 2022-03-29
KR20220062536A (ko) 2022-05-17
JP2021048483A (ja) 2021-03-25
EP4033774A4 (en) 2022-11-09
US20220394392A1 (en) 2022-12-08
EP4033774A1 (en) 2022-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5129024B2 (ja) 音声入力装置及び音声会議システム
JP5527615B2 (ja) ダイナミックマイクロホン
EP2023660A1 (en) Hybrid actuator, loudspeaker and sound output method
WO2010013602A1 (ja) 差動マイクロホン
WO2009145096A1 (ja) 音声入力装置及びその製造方法、並びに、情報処理システム
JP5166117B2 (ja) 音声入力装置及びその製造方法、並びに、情報処理システム
JP2021532615A (ja) 磁気分散モードアクチュエータ、およびそれを有する分散モードスピーカ
JP5281968B2 (ja) ダイナミックマイクロホンユニットの音響特性測定方法
WO2021053883A1 (ja) ピックアップセンサ及び骨伝導スピーカ
KR100953694B1 (ko) 박형 형상의 다기능형 진동 액츄에이터
US9025797B2 (en) Ribbon microphone and unidirectional converter therefor
WO2012060046A1 (ja) 電子機器
JP5372529B2 (ja) 防音箱
KR100873094B1 (ko) 가속도계를 이용한 넥 마이크로폰
KR20210069140A (ko) 캔틸레버 구조의 압전 소자를 이용한 음성 진동 센서
JP4212635B1 (ja) 音声入力装置及びその製造方法、並びに、情報処理システム
KR200412624Y1 (ko) 진동 센서
US11070921B2 (en) Receiver with integrated membrane movement detection
JP2003324785A (ja) 音響装置
JP5097511B2 (ja) 音声入力装置及びその製造方法、並びに、情報処理システム
JP2859844B2 (ja) マイクロホン
JP2011199724A (ja) 接話型マイクロホン
JP2023133216A (ja) ピックアップセンサ
JP5742730B2 (ja) スピーカ
JP4989372B2 (ja) 通話装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20865778

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227009271

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020865778

Country of ref document: EP

Effective date: 20220419