JP2009111820A

JP2009111820A - 骨伝導イヤホン

Info

Publication number: JP2009111820A
Application number: JP2007283083A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nomura; 泰彦野村
Original assignee: NIPPON MMI TECHNOLOGY KK
Current assignee: NIPPON MMI TECHNOLOGY KK
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】基板と圧電振動板とを離間した状態で重ねるように配置することにより、振動発生源を従来技術に比べて小型でき、ひいては骨伝導イヤホン自体の小型化を図る。
【解決手段】イヤホン本体１１の収容室１５内に収容される振動発生源３１は、矩形状の基板３２と、前記基板３２と離間した状態で、その一部が基板３２に固定される圧電振動板４１とを有する。圧電振動板４１の振動は、スペーサ３６を介して基板３２にも伝達され、当該振動発生源３１全体を振動させ、イヤホン本体１１を振動させる。このイヤホン本体１１の振動は、イヤー挿入部２１を介して使用者の外耳に伝達され、外耳を介して蝸牛器官・聴神経を介して電気信号に変換されて脳に伝達される。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧電体による振動が例えば外耳を介して蝸牛器官に伝達される骨伝導イヤホンに関する。

一般に用いられているイヤホンは、電磁型のスピーカから発生される音を空気振動によって人間の鼓膜へ伝えるものである。これに対し、頭部の骨格の硬い部分に振動面を一定の圧力で押し当て、振動による音を伝達する骨伝導型のスピーカも知られている。
この骨伝導型のスピーカは、圧電振動板を振動発生源として使用しているため、この圧電振動板に供給される駆動信号は、電磁型のスピーカに比べ大きな電圧が必要となる。このため、圧電振動板の入力側には外部から入力される信号を増幅する増幅回路が必要となる。

特許文献１には、基板上に形成された電子回路と圧電振動体とが樹脂によって一体にモールド成形される技術が開示されている。

特開２００６−５６２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、金属製のシムの表裏に圧電体を貼り合わせ、シムの両端部を基板に形成された矩形状の切欠き部に配置した上でモールド成形しており、基板上の電子素子と圧電体とが一平面上に並ぶ形となる。このため、イヤホン内に基板を収容するに際し、その占有面積を広く確保する必要があり、イヤホンの小型化を図るに際しての障害となっていた。
一方、圧電振動板による振動を骨伝導を通じて音を認識させる場合、大きな振動を発生させる必要があり、その為には、積層数を増やしたり、圧電振動板の本数を増やすなどすれば良い。しかし、この場合、圧電振動板が大きくなり、更に電気容量が増えるため、基板上の電子素子の出力も大きくする必要があり、結果的にはイヤホンの小型化を図るに際して障害となっていた。

本発明は、上述した課題に鑑なみてなされたもので、その目的は、振動発生源の構成を工夫することにより、イヤホンの小型化を可能にした骨伝導イヤホンを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明が採用する骨伝導イヤホンの構成は、イヤホン本体と、前記イヤホン本体内に収容され、外部からの電気信号を機械振動に変換する振動発生源と、前記イヤホン本体に設けられ、使用者の耳介或いは外耳道に挿入されるイヤー挿入部と、を具備した骨伝導イヤホンにおいて、前記振動発生源は、基板と圧電振動板とを備え、前記基板には、外部から電気信号が供給されるリード線が接続されると共に、増幅回路を含む回路を構成する電子素子が実装され、前記圧電振動板は、前記基板と離間した状態で少なくともその一部が前記基板に固定されることを特徴としている。

上記骨伝導イヤホンにおいて、前記イヤー挿入部には前記耳介或いは外耳道に向けて開口する開口穴が形成されることが好ましい。

上記骨伝導イヤホンにおいて、前記イヤホン本体と前記イヤー挿入部との間には、前記開口穴を外部に開放するのを許す挿通孔が形成されることが好ましい。

本発明によれば、基板と圧電振動板とを離間した状態で重ねるように配置することにより、振動発生源を特許文献１に比べて小型化でき、ひいては骨伝導イヤホン自体の小型化を図ることができる。

＜骨伝導イヤホンの構成＞
本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本実施形態による骨伝導イヤホンの外観を示す図である。
骨伝導イヤホン１０は、樹脂材料（例えば、ＡＢＳ,ＰＥ,ＰＰ,ＰＶＣなどの合成樹脂）により中空の断面長円状に形成されたイヤホン本体１１と、このイヤホン本体１１に着脱可能に取り付けられるイヤー挿入部２１と、イヤホン本体１１内に収容される振動発生源３１と、を具備して構成される。

＜イヤホン本体の構成＞
イヤホン本体１１の一端には、リード線１２を外部に延在させるコードカバー１３が設けられ、このリード線１２の一端には、図３ないし図５に示すように、基板３２のパターン端子３５が接続され、他端には外部機器に連結されるコネクタ（図示せず）が接続される。また、イヤホン本体１１の他側の周面のうち対向する位置には、イヤー挿入部２１の連結穴２４に連結する連結突起１４，１４…が、一対ずつ突設される。さらに、イヤホン本体１１には、振動発生源３１を収容する収容室１５が画成される。

＜イヤー挿入部の構成＞
イヤー挿入部２１は、使用者の耳介或いは外耳道に挿入されるもので、樹脂材料により段付筒状に形成され、その中心には一側（耳側）に向けて開口する開口穴２２が形成される。さらに、イヤー挿入部２１の他側には板状の取付部２３が形成され、開口穴２２の底部に当たる取付部２３を矩形状に形成することにより、取付部２３の両側には、半月状の挿通孔２５，２５が形成される。

また、取付部２３にはイヤホン本体１１の連結突起１４に嵌合する連結穴２４，２４が穿設され、連結突起１４を選ぶことにより、図３の左右のいずれかに対し、イヤー挿入部２１が取付可能となる。

＜振動発生源の構成＞
次に、イヤホン本体１１の収容室１５内に収容される振動発生源３１は、矩形状の基板３２と、前記基板３２と離間した状態で、その一部が基板３２に固定される圧電振動板４１とを有する。

基板３２の表面には、駆動信号を生成する増幅回路等を構成する電子素子３３が実装され、一側には配線パターン３４から引き出されたパターン端子３５，３５…が形成される。また、基板３２の表面他側にはスペーサ３６を介して圧電振動板４１が接着剤によって固定される。一方、基板３２の裏面には、その両端が接着剤３７，３７によって収容室１５の壁面に固定される。

圧電振動板４１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の板状圧電体を、例えば金属板と交互にして９層に積層して形成してなり（複数のバイモルフ構造）、長辺の左右位置には４個の略「コ」字状の電極４２，４２…が設けられる。これらの電極４２は、圧電振動板４１の間に位置した板状圧電体に対しても電気的に接触しているため、各電極４２に駆動信号を供給することにより、各圧電体に振動を発生させる。

ここで、圧電振動板４１における振動の発生状況を図６を参照しつつ説明する。
図６は、圧電振動板４１を構成する１枚の板状圧電体を示している。この圧電体では、上段の右側に示すように、各電極４２に強磁界を与えて分極処理を施す。これにより、圧電体の長手方向に分極方向と磁界方向が揃い、これに直交する方向に歪み，応力が生じることになる。
このため、中段のように、駆動信号の正の正弦波を印加した場合には、例えば圧電体の中心が上側に撓み、下段のように、負の正弦波を印加した場合には、圧電体の中心が下側に撓み、横振動を発生する。

＜骨伝導イヤホンの動作＞
次に、骨伝導イヤホン１０の動作について説明する。
外部からの音声信号は、リード線１２を介して基板３２に送信され、基板３２に実装された電子素子３３によって増幅された駆動信号が生成され、この駆動信号が圧電振動板４１の各電極４２に供給される。供給された駆動信号を受けた圧電振動板４１は振動を開始する。圧電振動板４１の振動は、スペーサ３６を介して基板３２にも伝達され、当該振動発生源３１全体を振動させ、イヤホン本体１１を振動させる。このイヤホン本体１１の振動は、使用者の外耳に伝達され、外耳を介して蝸牛器官・聴神経を介して電気信号に変換されて脳に伝達される。さらに、イヤー挿入部２１の振動は、気導音として鼓膜を介して蝸牛器官・聴覚神経を経由して脳に伝達される。
以上が基本的な骨伝導イヤホンの動作である。

＜骨伝導イヤホンの効果＞
本実施形態による骨伝導イヤホン１０では、開口穴２２を有するイヤー挿入部２１を備えているから、この開口穴２２により可聴周波数レンジの音は共鳴作用によって空気振動となって、開口穴２２から使用者の外耳道に伝達される。一方、比較的低周波レンジの音については、イヤホン本体１１の機械的な振動が外耳を介して伝達される。これにより、従来の骨伝導イヤホンに比べ、発生周波数の領域を広く確保することが可能となり、音の明瞭度が著しく向上することになる。
なお、共鳴作用が引き起こされるための周波数は、開口穴２２の形状や収容室１５のエンクロージャ容量等から設定されるイヤホン本体１１の固有振動数との関係から導き出せるものである。

また、振動発生源３１は、基板３２に圧電振動板４１を離間した状態で重ねるように配置しているため、基板と圧電振動板とを一平面上に配置する特許文献１に比べ、占有面積を狭くすることが可能となり、骨伝導イヤホン１０の小型化が可能となる。

さらに、本実施形態による骨伝導イヤホン１０にあっては、挿通孔２５，２５がイヤホン本体１１とイヤー挿入部２１との間に形成されているため、挿通孔２５，２５を通して外部の音が空気振動として使用者の耳に届く。これにより、使用者は、外部の音も認識しつつ、このイヤホン１０から発生する音も聞き取ることが可能となる。

しかも、振動発生源３１では、基板３２に対して圧電振動板４１を片持ちで支持する構造となっているため、駆動信号の印加による圧電振動板４１の縦振動を効率良く発生させることができ、使用者に対して認識し易い音を提供することができる。

＜変形例＞
（１）
本発明は、前記実施形態で述べた形状の骨伝導イヤホン１０に限らず、図７に示すイヤホン５１のように、イヤホン本体１１の一端に耳の後ろに回る略「Ｃ」字状のクリップ５２を設けるようにしてもよい。また、イヤホン５１では、聞く耳を左右で入れ変える場合には、連結突起１４に対して連結される連結穴２４を外して他方の面に付けかえることで可能となる。

（２）
前記実施形態の圧電振動板４１は、圧電体を９層に積層して形成し、長辺の左右位置には４個の略「コ」字状の電極４２，４２…を設ける構成としたが、圧電振動板４１の積層枚数や材質はこれに限るものではなく、供給された駆動信号によって圧電振動板４１が厚さ方向に振動するものであればよい。

（３）
前記実施形態では、基板３２に対して圧電振動板４１を片持ちで支持する構造としたが、本発明はこれに限らず、圧電振動板４１を基板３２に両端部で支持するようにしてもよい。しかし、この場合にはスペーサ或いは接着剤に高い弾性率を有するもの使用して、圧電振動板４１の振動を積極的に促進する構成にすればよい。

（４）
前記実施形態では、骨伝導イヤホン１０のイヤー挿入部２１は、使用者の耳介と外耳道との境目位の位置に挿入されるようにしたが、イヤー挿入部２１の先端側をテーパー形状にして、使用者の外耳道に積極的に挿入するようにしてもよい。

（５）
前記実施形態では、イヤホン本体１１を樹脂材料によって一体物として形成されたものとして記載したが、分離可能な形状として構成してもよい。

（６）
前記実施形態によるイヤホン本体１１は、音を磁界によって発生させる電磁発生源がないため、ＭＲＩなど強磁場が発生する場所での使用が可能となる。

実施形態に係る骨伝導イヤホンの外形を示す正面図である。同実施形態に係る骨伝導イヤホンの外形を示す側面図である。同実施形態に係る骨伝導イヤホンを示す断面図である。同実施形態に係るイヤー挿入部の外形を示す図である。同実施形態に係る振動発生源を示す分解斜視図である。同実施形態に係る圧電振動板の動作を示す説明図である。変形例による骨伝導イヤホンの外形を示す正面図である。

符号の説明

１０，５１…骨伝導イヤホン、１１…イヤホン本体、２１…イヤー挿入部、２２…開口穴、２３…取付部、２５…挿通孔、３１…振動発生源、３２…基板、３３…電子素子、４１…圧電振動板、４２…電極、５２…クリップ。

Claims

イヤホン本体と、
前記イヤホン本体内に収容され、外部からの電気信号を機械振動に変換する振動発生源と、
前記イヤホン本体に設けられ、使用者の耳介或いは外耳道に挿入されるイヤー挿入部と、を具備した骨伝導イヤホンにおいて、
前記振動発生源は、基板と圧電振動板とを備え、
前記基板には、外部から電気信号が供給されるリード線が接続されると共に、増幅回路を含む回路を構成する電子素子が実装され、前記圧電振動板は、前記基板と離間した状態で少なくともその一部が前記基板に固定される
ことを特徴とする骨伝導イヤホン。
請求項１記載の骨伝導イヤホンにおいて、
前記イヤー挿入部には前記耳介或いは外耳道に向けて開口する開口穴が形成される
ことを特徴とする骨伝導イヤホン。
請求項２記載の骨伝導イヤホンにおいて、
前記イヤホン本体と前記イヤー挿入部との間には、前記開口穴を外部に開放するのを許す挿通孔が形成される
ことを特徴とする骨伝導イヤホン。