JP2006066972A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 種々の環境で使用できる骨伝導を主体とするスピーカ装置を提供すること。
【解決手段】 圧電振動体１１と、この圧電振動体１１を押し付ける振動伝達体との間の押圧力を検出する圧力センサ１２と、その押圧力の増加させることに対応して圧電振動体１１の振動出力を増加させる振動出力制御手段とを備えるスピーカ装置である。また、圧電振動体１１は支持体１３によって支持され、圧力センサ１２は支持体１３に取り付けられている。さらに、その圧力センサは静圧に対する感度が高く、音声周波数帯での感度が低いように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明はスピーカ装置に関し、特に圧電振動体を種々の使用環境において音響振動発生体として利用するのに適したスピーカ装置に関する。

圧電振動体を音響振動発生体として用いると、変換効率の高いスピーカが得られることは周知である。このようなスピーカ装置の一つに骨伝導型のスピーカ装置がある。この種のスピーカ装置は、例えば携帯電話機にも使用されている。この技術によれば、外耳道を介して伝達される周囲の音を遮断して、人体頭部の骨伝導により音声振動を内耳の聴覚器官に知覚させるように構成されたスピーカ装置を用いるので、周囲の音に邪魔されずに、音声を聞き取ることができる。したがって、交通機関のプラットホームなどの騒音レベルの高い環境でも使用可能なスピーカとされている。例えば、特許文献１で開示されているように、骨伝導式スピーカを備えた携帯電話機はその一例である。

上記の従来技術においては、外部騒音を遮断するために外耳道入口を閉塞し、骨伝導のみの伝達経路を用いるとき、内耳に到達する音声振動のＳ／Ｎ比は十分に高いとは言えず、また外耳道入口を閉塞することによる耳閉感もある。

一般に骨伝導型のスピーカ装置を用いる場合、周囲の騒音レベルが低い環境では、外耳道及び中耳を介した気導音と比較して、繊細さあるいは周波数特性などの点で良好な音質が得られない。他方、周囲の騒音レベルが高い環境での使用においても、Ｓ／Ｎ比などの点で不十分である。

特開２００３−３４８２０８号公報

そこで、本発明の技術的課題は、種々の環境で使用できる骨伝導を主体とするスピーカ装置を提供することにある。

本発明は、圧電振動体の周波数特性及びＱを改善するだけでなく、骨導音を主として用いると共に、使用時での音声振動出力を使用環境に応じて容易にかつ瞬時に調節する手段に着目してなされたものである。

本発明のスピーカ装置は、圧電振動体と、この圧電振動体を押圧する振動伝達体との間の押圧力を検出する圧力センサと、前記押圧力の変化に応じて前記圧電振動体の振動出力を変化させる振動出力制御手段とを備えることを特徴としている。

また、本発明のスピーカ装置は、前記スピーカ装置において、前記圧力センサは静圧に対する感度が高く、音声周波数帯での感度が低くなるように構成されていることを特徴としている。

さらに、本発明のスピーカ装置は、前記スピーカ装置において、前記圧電振動体は支持体によって支持され、前記圧力センサは前記支持体に取り付けられていることを特徴としている。

本発明のスピーカ装置は、圧電振動体を押圧して、その振動出力を伝達する振動伝達体との間の押圧力を検出する圧力センサを用い、その押圧力に応じて圧電振動体の振動出力を変化させる出力制御手段とを備えたので、その押圧力を変えることで瞬時に振動出力を変化させることができる。特に内耳に到達する音声情報のレベルが、気導音によってもたらされる外部騒音のレベルに対して、相対的に低いとき、耳介（耳殻）又は頭部に圧電振動体を押し当てる力を強めると、伝達界面の前後での音響的物性定数の変化による伝達量が増加するだけでなく、圧電振動体による振動出力の増加がもたらされ、内耳に到達する音声情報のレベルを上げることができる。

また、本発明のスピーカ装置においては、前記圧力センサは静圧に対する感度が高く、音声周波数帯での感度が低いので、圧電振動体を耳介又は頭部に押し当てる力を静圧として検知するが、圧電振動体の振動出力については、わずかしか検知しない。その結果、押圧力だけに依存して圧電体の振動出力を調整することができる。

また、本発明のスピーカ装置において、圧電振動体は支持体によって支持され、圧力センサは前記支持体に保持されたので、その支持体を手で操作することにより、圧電振動体を耳介又は頭部に押し付ける力を加減し易くすることができる。また圧力センサは支持体に取り付けられたので、押し付ける力を正確に検出することができる。

これらの手段を備えた結果、本発明では、環境に応じて、内耳の聴覚器官に到達する音声情報の大きさを瞬時に調節することができる。すなわち本発明によれば、種々の環境に対応できる骨伝導を主体としたスピーカ装置を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明のスピーカ装置の一例を示す斜視図である。図１を参照すると、スピーカ装置は、圧電振動体１１と、圧力センサ１２と、これら圧電振動体１１及び圧力センサ１２を夫々支持する支持体１３と、支持体１３の一部から突出して円弧状の細長く延在する耳掛け１４とを備えている。なお、図１においては、電気的結線に用いるコードの類の図示は、省略されている。

また、図２は本発明スピーカ装置の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、圧電振動体１１および圧力センサ１２は出力制御回路２３に夫々接続されている。この出力制御回路２３により、圧電振動体１１の振動出力を圧力センサ１２の出力に応じて変化させる構成である。

図３は図１及び図２の圧電振動体１１の具体的な構成を示す図で、図３（ａ）は長手方向の断面図、図３（ｂ）は外観斜視図である。図３（ａ）に示すように、圧電振動体１１は金属弾性板からなるシム２の両面に、圧電セラミック板４３が形成され、さらにその上を可撓性物質よりなる被覆層４によって覆った構成である。この圧電振動体１１は、図３（ａ）に示すように紙面の左右方向が長手方向、図３（ｂ）においては、斜め左下方向が長手方向にそれぞれなる矩形板状の圧電バイモルフである。片方の圧電セラミック板３が長手方向に伸張するとき、他方の圧電セラミック板３は長手方向に収縮するように、電圧が印加されて、バイモルフ振動が発生する。ここで、圧電セラミック板３は、主に圧電の横効果を使用して長手方向の変位（紙面では左右方向の変位）を発生するものである。

そして、圧電セラミック板３は、矩形で厚み方向に分極されており、上下面に印加される電気信号に応じて伸縮の変形を生ずる。また、厚み方向に積層した構成で、一層毎に電極を二つのグループに分けて層毎に分極と電圧印加が出来る構成を取ると駆動電圧を大幅に低減出来る利点がある。なお、電圧印加手段や電気的な結線等の図示は、省略されている。

次に、本発明に用いられた圧電振動体１１の具体的作製方法について説明する。まず、２枚の圧電セラミック板３にはＮＥＣトーキン製圧電セラミックス（商品名ネペック１０）を用い、その寸法は、長さ３２ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍである。また、シム２は厚さ５０μｍの真鍮製であり、その長さと幅は圧電セラミック板３とほぼ同寸法である。これらをエポキシ系接着剤で貼り合わせ 、圧電セラミック板３の外側の主面には電極（図示省略）を設け、この電極とシム２からリード線を引き出した。

次に、真鍮製の金型を用いて圧電バイモルフの全面に液状ウレタンゴムを流し込み、硬化処理により、厚さ方向の二面には約１．５ｍｍの厚さで被覆層４を形成した。この被覆層４の厚さによって共振周波数と振動体のＱを調節する。また、このとき、１枚の圧電セラミック板３を複数層で形成して、それぞれに電極を設けると、その分、駆動電圧を下げることができる。

更に図１及び図２を再び参照しながら、説明を続ける。圧力センサ１２には半導体圧力センサを用い、支持体１３及び耳掛け１４はウレタンゴムで作製し、圧力センサの出力に応じて圧電振動体１１の振動出力を調整するための出力制御回路２３を支持体１３の中に埋め込んだ。

この様に作製した本発明の実施の形態によるスピーカ装置の動作について説明する。

図４は本発明のスピーカ装置の使用状態を示す模式図である。図４を参照すると、スピーカ装置１０１の耳掛け１４を人体の頭部３３にある耳介３２にかけて装着されている。尚、符号３４は手である。

図４に示すように、本実施の形態のスピーカ装置１０１は、耳介３２に押し当てて使用する。したがって、耳介３２の軟骨を介した骨伝導による情報伝達が主体となる。ただし、外耳道の空気を介した気導音による情報伝達も含まれる。

まず、外部の騒音レベルが低いときには、耳掛け１４による弾性力が押圧力をもたらし、その押圧力は小さい。それに対して、外部の騒音レベルが高くなったときには、手３４を添えて押圧すると、圧力センサ１２（図１参照）が圧力増加を検出して、出力制御回路（図２参照）が圧電振動体１１（図１参照）の振動出力を増加させる。このとき、圧電振動体１１が耳介３２の耳介軟骨に強く押圧されると、界面の前後における音響的物性定数が変化して、伝達される音声振動のレベルは増加する。

したがって、この物性定数の変化によるレベル上昇と圧電振動体の振動出力のレベル上昇が加算されて、内耳の聴覚器官に到達する音声振動のレベルは上昇する。

このとき用いる圧力センサは、圧電振動体１１の振動出力に応答しないものがよいので、静圧のみを検出して、圧電振動体からの音声周波数帯の感度が無視できるほど小さいものが適しているが、静圧を検出できる圧力センサチップを用いればよく、フィルタなどによって直流成分のみを取り出すことは容易である。

以上説明したように、本発明に係るスピーカ装置は、携帯電話等の受話器、補聴器、オーディオ装置のヘッドホン等に適用できる。

本発明の実施の形態によるスピーカ装置を示す斜視図である。 図１のスピーカ装置の回路構成を示すブロック図である。 図１及び図２の圧電振動体を示し、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）は外観斜視図である。 本発明の実施の形態によるスピーカ装置の使用状態を示す概略図である。

符号の説明

２ シム
３ 圧電セラミック板
４ 被覆層
１１ 圧電振動体
１２ 圧力センサ
１３ 支持体
１４ 耳掛け
２３ 出力制御回路
３２ 耳介
３３ 頭部
３４ 手
１０１ スピーカ装置

Claims (3)

1. 圧電振動体と、この圧電振動体を押圧する振動伝達体との間の押圧力を検出する圧力センサと、前記押圧力の変化に応じて前記圧電振動体の振動出力を変化させる振動出力制御手段とを備えることを特徴とするスピーカ装置。
2. 前記圧力センサは静圧に対する感度が高く、音声周波数帯での感度が低くなるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
3. 前記圧電振動体は支持体によって支持され、前記圧力センサは前記支持体に取り付けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスピーカ装置。
   
   

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