WO2022201389A1 - 光及び音を送出するイヤホン - Google Patents

Abstract

【課題】光及び音を送出するイヤホンを提供する。 【解決手段】例えば、電気信号を光に変換する光素子と、電気信号を音に変換する音素子と、円筒のステム材１０と、ステム材に内包され、光素子から出力する光波を導く導光材３０と、を備え、ステム材の内部に、前記音素子から出力する音波を前記ステム材の先端から外部に導く導波部２０を有する。導光材３０の先端には光出力部３１を設ける。例えば、導光材３０が偏向構造を備え、導光材３０の側面に第２の光出力部３２を設ける。例えば、音出力部２１は、複数の突起部１２の間に設ける。

Description

光及び音を送出するイヤホン

　本発明は、光及び音を送出するイヤホン（earphone）に関連し、例えば、外耳道（ear canal）に挿入して使用するカナル型ヘッドフォン（ear canal typed headphone）に関する。

　従来から耳の穴（外耳道）に音と光を供給する装置が提供されている。特許文献１は、人間が行う咀嚼動作（チューイング）を検出する装置を開示する。特許文献１の図３は、外耳道センサー１１を開示する。外耳道センサー１１は、発光素子３４、受光素子３５及びスピーカー３９を有する。

　特許文献２は、外部機器を制御する入力デバイスを開示する。特許文献２の図９は、イヤホン１００を開示する。外耳道に挿入されるイヤホンは、音出力部１０１で発生した音を外耳道内に導く筒状の音道体１０３と、外耳道内に発光素子１０６から出力された光を放射する放射部１０４と、を有する。

　特許文献３は、ユーザに音声信号を提供する装置のアクセサリを開示する。特許文献３の図６、図７及び図８は、イヤーピースユニット６００、７００及び８００を開示する。図６において、イヤーピースユニット６００は、オーディオ電気信号を音声に変換するオーディオトランスデューサー２０６Ａと、ユーザの外耳道１１０Ａに音声を伝達する導波路６１６と、光照射源（ＯＲＳ）２１２Ａと、外耳道１１０Ａに照射光を導く導光路６０２と、を有する。図７Ｂにおいて、楕円状の先端部６０６は、一つの導波路６１６と、導波路６１６の周囲に配置される複数の導光路６０２と、を開示する。図８において、イヤーピースユニット８００は、外耳道側から順に光照射源２１２Ａと、音声出力用に導波路６１６の縦方向に少なくとも一つの開口部８１８Ａと、オーディオトランスデューサー２０６Ａと、を有する。

特開２０１６－７７６９０号 国際公開２０１７－０２２２４０号 特許５９３１１５９号

　更なる装置の小型化を目指しつつ性能の向上、部品点数の削減によるコスト削減の少なくとも一つを、更に高める必要がある。

　例えば、装置の小型化またはコスト削減の視点からは、光源素子は一つが望ましい。例えば、イヤホンから外耳道に送出する光の量は、効率よく出力させることが望ましい。例えば、イヤホンから外耳道に送出する音声は、効率よく出力させることが望ましい。

　本発明の光及び音を送出するイヤホンの一つの側面は、電気信号を光に変換する光素子と、電気信号を音に変換する音素子と、円筒のステム材と、ステム材に内包され、光素子から出力する光波を導く導光材と、を備え、ステム材の内部に、前記音素子から出力する音波を前記ステム材の先端から外部に導く導波部を有することを特徴とする。

第１の実施例のイヤホンの斜視図 イヤーパッドを取り付けた状態を示す斜視図 イヤホンの要部断面図 光波を説明する図 音波を説明する図 イヤホンをステム材の先端側から見た図 第２の実施例のイヤホンの要部の斜視図 第２の実施例のイヤホンの要部の断面図 第３の実施例のイヤホンの斜視図

　図１は第１の実施例のイヤホンの斜視図、図２はイヤーパッドを取り付けた状態を示す斜視図、図３はイヤホンの要部断面図である。

　図１（斜視図）において、イヤホン１００は、ハウジング６０、ステム材１０、導光材３０が開示される。イヤホン１００は、耳の穴（外耳道）に挿入して使用する装置であり、音と光を送出する。

　ステム材１０(Stem)は、円筒形状である。ステム材１０の素材は、例えばプラスティックである。ステム材１０は、その先端に複数の突起部１２を有している。突起部１２は、その一部分で導光材３０を支持する。

　導波部２０はステム材１０の内部の空洞であり、後述する音素子２２から出力する音波を音出力部２１へと導く。音出力部２１は、ステム材１０の円周方向においては複数の突起部１２の間（すきま）であり、ステム材１０の半径方向においてはステム材１０の内側と導光材３０との間（すきま）である。

　導光材３０は、後述する光素子３３から出力する光波を伝達する。導光材３０は円柱形状であり、ステム材１０に内包されている。導光材３０の素材は、光波が伝搬できる透明部材であるプラスティックやガラスである。

　導光材３０は、その先端に、ステム材１０の先端方向に光波を出力する光出力部３１を有する。導光材３０は、更にその円柱形状の側面に、ステム材１０の側面方向に光波を出力する第２の光出力部３２を有する。光出力部３１から出力される光は、外耳道の奥に向かって照射される。光出力部３２から出力される光は、外耳道の内壁（側面）に向かって照射される。

　導光材３０の先端は、光出力部３２を得るためにステム材１０の先端より突出している。導光材３０の先端には、円柱形状の導光材３０を伝達する光波の進行方向を変化させる（つまり、光波を偏向する）形状（光偏向部）を含む。光偏向部は、その偏向構造によって、光波を光出力部３２に導く。光波を偏向する形状の一例として、導光材の先端（すなわち光出力部３１）には、円錐の窪み（すり鉢状の窪み）からなる後述するレンズ３４が形成されている。レンズ３４は、導光材３０のほぼ中心に配置される。円錐の窪みは、導光材３０に一体形成されても良い。また、単体のレンズ３４が導光材３０に付されるように組み込まれても良い。レンズ３４は、プラスティックやガラスである。

　図２（斜視図）において、イヤホン１００には、イヤーパッド４０が取り付けられている。イヤーパッド４０は、ステム材１０の根元部分に形成されたパッド支持部１１（図１参照）にはめ込んで支持される。パッド支持部１１は、円筒形状のステム材１０の外周に形成された円環状の段差である。イヤーパッド４０は、外耳道の形状にマッチングするようにゴム等の柔軟な素材である。

　図３（断面図）は、イヤホン１００のハウジング６０を除く主要な構造を示す。図３は主に光波を中心にした部材を説明する図である。光素子３３は、円筒形状のステム材１０の内側に配置される。光素子３３は、支持材によってステム材１０の内壁の一部に支持される。その支持材は、後述する円筒形状のステム材１０の内部の空間である導波部２０の一部空間に配置される。導光材３０は、円筒形状のステム材１０の内側に配置される。導光材３０は、支持材によってステム材１０の内壁の一部に支持される。または、導光材３０がキャップ形状を有していれば、導光材３０が光素子３３を覆うように支持される。光源である光素子３３は、電気信号を光に変換する。光素子３３を制御する電気信号を伝導する導線５０は、ステム材１０の内側に配置される。光素子３３は、少なくともレーザーダイオード及びフォトダイオードのいずれか一方を含んでもよい。また、両者を含んでいても良い。更に、光素子３３の光波長は、目的によって異なる。

　パッド支持部１１の径φＡは、円筒形状のステム材１０の外周径φＢよりも大きい。外周径φＢは、導光材３０の径φＣよりも大きい。導波部２０の径φＤは、ステム材１０の内径に実質的に等しい。

　図３において、Ａ１で示す寸法は、導光材３０の先端がイヤーパッド４０の先端よりも突出していることを示す。導光材３０の先端が、ステム材１０の先端よりも突出していることは、容易に理解できる。その突出は、導光材３０の先端の側面に光出力部３２を得るためである。

　図４は光波を説明する図である。光素子３３が発した光波は、光出力部３１から出力されると共に、導光材３０が有する偏向構造により光出力部３２に偏向される。例えば、光波はレンズ３４によって偏向される。光波３２１の量（第２の光束の量）は、光波３１１の量（第１の光束の量）よりも多い（つまり、偏向量が大きい）ことが望ましい。これにより外耳道の内壁に照射される光の量を増加させることができる。

　図５は主に音波を中心にした部材を説明する図である。音源である音素子２２は、ハウジング６０（図１）の内に設置され、電気信号を音に変換する。音素子２２には、導線（不図示）が接続する。音素子２２が発した音波は、円筒形状のステム材１０の内部の空間である導波部２０を伝達する。導波部２０伝達した音波は、音波２１１として音出力部２１から外部に出力される。図３及び図５から容易に理解できることとして、ステム材１０の中に光素子３３と音素子２２が含まれる。それらの配置は、左側から順に（導光材３０の先端である光出力部３２側から順に）光素子３３と音素子２２が配置される。光波長は音波長よりも短いから、それた順序が合理的である。例えば、光素子３３のサイズは音素子２２よりも小さいから、外耳道の形状にイヤホン１００の形状がマッチングする。例えば、光素子３３と光偏向部（レンズ３４）の距離が、音素子２２と音出力部２１の距離よりも短いことは、それら波長の違いにマッチングする。よって、ステム材１０からその中心に向かって導波部２０が設けられ、導波部２０の内側に光素子３３が設けられる。言い換えれば、導波部２０は、ステム材１０と光素子３３の間に配置される。導波部２０伝達した音波は、ステム材１０と光素子３３の間を通過して音波２１１として音出力部２１から外部に出力される。ハウジング６０は、半導体装置を含んでいても良い。半導体装置は、外部からイヤホン１００のへ送信される信号を光素子３３と音素子２２へそれぞれ電気信号に変換する機能を有する。外部からイヤホン１００のハウジング６０へ送信される信号は、光信号でもよいし、電気信号でもよい。ハウジング６０に接続する信号線の太さは、半導体装置によって細くできる。

　図６はイヤホンをステム材の先端側から見た図である。４つの音出力部２１及び４つの突起部（図１）が開示される。それらのほぼ中心に、導光材３０が配置される。導光材のほぼ中心に光出力部３１が配置される。光出力部３１のほぼ中心にレンズ３４が配置される。

　図７及び図８は、本発明の第２の実施例のイヤホン２００の要部の斜視図及び断面図である。第１の実施例と同一の内容は同一の符号によって、それらの説明を省略する。第２の実施例が開示するステム材１４は、第１の実施例が開示するイヤーパッド４０（図２）及びステム材１０を代用する。ステム材１４は硬質の耳挿入部を提供するものであり、第１実施例のステム材１０よりも径が大きく、先端に向かって径が細くなっている。第２の実施例が開示するステム材１４は、導光材３０を内包して支持する。音波及び光波を伝達するコンセプトは、第１の実施例（イヤホン１００）と同様である。

　図９は、本発明の第３の実施例のイヤホン３００の斜視図である。第１の実施例と同一の内容は同一の符号によって、それらの説明を省略する。第３の実施例が開示するステム材１６は、２つの突起部１２を有する。イヤホン３００は、２つの音出力部２１及び２つの光出力部３２を有する。すなわち、突起部１２および音出力部２１の数は、第１実施例のイヤホン１００では４つずつだったが、第３実施例のイヤホン３００では２つずつである。このように、突起部１２および音出力部２１の数は任意の数に設定することができる。第１の実施例と比して突起部１２の構造上の強度が向上し、破損を防止できる。

　本発明の第１から第３の実施例は、以下の優位な点を有する。円筒形状のステム材１０（ステム材１４，１６も同様である）に音素子２２、導波部２０、光素子３３、導光材３０を内包する。これらの少なくとも一部の内包関係は、部品点数の削減によるコスト削減を実現可能にする。円筒形状のステム材１０のほぼ中心に導光材３０及び光出力部３１を配置し、ステム材１０と導光材３０の間に音出力部２１を配置する。これは、部品点数の削減によるコスト削減を実現可能にする。円柱形状の導光材３０の側面に光出力部３２を設ける。導光材３０の先端は、少なくともステム材１０の先端よりも突出させる。これは、効率よい光の出力、及び部品点数の削減によるコスト削減の少なくともいずれか一方を実現可能にする。レンズ３４のように、導光材３０の先端に光波を偏向する機能及び構造を設ける。これは、効率よい光の出力、及び部品点数の削減によるコスト削減の少なくともいずれか一方を実現可能にする。複数の突起部１２の間に音出力部２１を設け、音波の伝達距離を短くする。これは、イヤホンの構造強度を維持しつつ、音波の伝達効率の劣化防止及び音質の向上の少なくともいずれか一方を実現できる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の様々な形態で実施可能である。例えば、ステム材の円筒は、真円でもよいし楕円でもよい。プラスティックは、様々な化合物等で組成されてもよい。ガラスは、様々な化合物で組成されても良い。光素子３３は、特定の波長を発する光源であれば、レーザーダイオード及びフォトダイオードに限られない。よい。ハウジング６０の形状、構造、等は、任意である。第１の実施例から第３の実施例を、本明細書において明記または明示されていないに係わらず適宜組み合わせることができる。本発明の技術的範囲は、上述した複数の実施例またはそれらの組み合わせに限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物または変形物まで及ぶ。

１００，２００，３００　イヤホン
１０，１４，１６　ステム材
１１　パッド支持部
１２　突起部
２０　導波部
２１　音出力部
２２　音素子
３０　導光材
３１、３２　光出力部
３３　光素子
３４　レンズ
４０　イヤーパッド
５０　導線
６０　ハウジング
２１１　音波
３１１、３２１　光波

Claims (14)

1. 　電気信号を光に変換する光素子と、
   　電気信号を音に変換する音素子と、
   　前記音素子から出力する音波を円筒の内側から外部に導く導波部を有するステム材と、
   　前記ステム材に内包して配置され、前記光素子から出力する光波を外部に導く導光材と、を備え、
   　前記音波は、前記導光材と前記ステム材の間を流れ外部に導かれる、ことを特徴とするイヤホン。
2. 　前記導光材は、ステム材の先端方向に前記光波を出力する光出力部を有し、
   　前記導光材の先端部は、前記ステム材の先端部より突出している、請求項１に記載のイヤホン。
3. 　前記ステム材はイヤーパッドを取付可能であって、
   　前記導光材の先端部は、前記イヤーパッドの先端部よりも突出している、請求項２に記載のイヤホン。
4. 　前記導光材は、ステム材の側面方向に前記光波を出力する第２の光出力部を有する、請求項２または３に記載のイヤホン。
5. 　前記導光材は、前記光波の進行をステム材の側面方向に偏向する偏向構造を有する、請求項２から４いずれか一項に記載のイヤホン。
6. 　前記偏向構造は、前記導光材の先端に設けられた円錐の窪みである、請求項５に記載のイヤホン。
7. 　前記ステム材は、前記導光材を支持する複数の突起部を有し、
   　前記複数の突起部の間に前記導波部と連通した音出力部を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のイヤホン。
8. 　前記光素子は前記ステム材の内包且つその中心に配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載のイヤホン。
9. 　前記音素子は前記ステム材の内包且つその中心に配置される、請求項８に記載のイヤホン。
10. 　前記導波部は、前記ステム材と前記導光材の間に配置される、請求項８または９に記載のイヤホン。
11. 　前記導波部は、前記ステム材と前記光素子の間に配置される、請求項１０に記載のイヤホン。
12. 　前記光素子は前記ステム材に内包して配置され、前記音波は、前記光素子と前記ステム材の間を流れ外部に導かれる、請求項１から７のいずれか一項に記載のイヤホン。
13. 　前記光波は前記ステム材の中心から外部に導かれ、前記音波は、前記導光材と前記ステム材の間を流れ外部に導かれる、請求項１２に記載のイヤホン。
14. 　前記音波は、前記光素子と前記ステム材の間を流れ外部に導かれる、請求項１３に記載のイヤホン。

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