JPH0865781A - 骨伝導型マイクロホン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、外部騒音を遮断しつつ人間の
音声を確実に再生できる骨伝導型マイクロホンを提供す
る。 【構成】 本発明の骨伝導型マイクロホンは、一端を実
質的に開放すると共に他端を実質的に閉鎖したケース
と、該ケースの前記開放端側に固着された振動体と、ケ
ース内に収納された電気変換機と、前記ケース内を前記
電気変換機近傍で仕切り、該電気変換機の前記開放端側
にフロントチャンバを、前記電気変換機の前記閉鎖端側
にバックチャンバを形成する区画手段と、前記フロント
チャンバと前記バックチャンバとを連通させる連通孔と
を備え、前記振動体に与えられた振動が前記フロントチ
ャンバ内の圧力を変化させると共に、当該圧力変化の一
部が前記連通孔を介して前記バックチャンバへ供給され
るようにし、結果的に前記電気変換機に与えられる圧力
変化を電気信号に変換するようにしたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人間の骨、皮膚を経由
して伝達される骨伝性の音響信号を電気信号に変換する
ための骨伝導型マイクロホンに関する。

【０００２】

【従来の技術】骨伝導型マイクロホンは、人間の骨や皮
膚を経由した人間の音声信号（以下、音響信号という）
を人間の皮膚面及び耳道等から得るためのもので、一般
に空気圧力の変化及び粒子速度の変化には反応しにくい
構造となっているため、外部騒音の大きな環境において
も、骨伝導型マイクロホンを付けた人間の音声信号のみ
を伝送できるという特徴を持っている。

【０００３】この種の骨伝導型マイクロホンにおいて、
機械的音響信号を電気変換する方法として、従来、圧電
型（実開昭５５−１４６７８５号公報参照）、電磁型
（特開昭５８ー１８２３９７号公報参照）、動電型（実
開昭６３−１７３９９１号公報参照）、カーボン型や光
型等のものが公知である。

【０００４】これらの種々の従来例の内、例えば、圧電
型の骨伝導型マイクロホンは、図６及び図７に示すよう
に、金属製の保護ケース４１内に、取付部材４３に挟持
された圧電素子４２を配置して構成されるもので、これ
を人間の皮膚にあてがった場合、音響振動が皮膚面を介
して金属ケース４１全体を振動させ、取付部材４３に挟
持された圧電素子４２が慣性力によりその位置を保持し
ようとすることを利用し、与えられた音響振動を電気信
号に変換するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、人間の筋肉及
び皮膚は、非常に硬度が低い組織であることが知られて
おり、音響的にはこのような組織は機械的インピーダン
スが非常に高くなるため、上述した従来技術にあって
は、骨伝導型マイクロホンから得られる音響信号は特に
低い周波数成分のみが強調され、実際の音声信号と比較
すると全く別人の声の音声になってしまうという問題点
がある。

【０００６】即ち、上述したような音響信号を電気信号
に変換する構成を略電気等価回路に置き換えると、図８
のようになり、この図８において、Ｚは人間の骨、筋
肉、脂肪及び皮膚であり、このＺは、式 Ｚ＝Ｒ＋ｊωＬ ω＝２πｆ （ｆは周波数） 表され、周波数が低い場合は直流抵抗分Ｒが主成分とな
り、低い周波数成分のみが強調され、周波数が高くなる
につれ、人間の骨、筋肉、脂肪及び皮膚によるＬの値が
非常に大きいため、Ｚが急激に大きくなるのである。

【０００７】このような問題点が対して従来より種々の
提案がなされているが、構成が複雑になったり、感度を
高めると外部騒音が入ってしまうことがまぬがれること
ができず、即ち、従来の骨伝導型マイクロホンは、外部
騒音の遮断を十分に図りつつ人間の音声を再生すること
が十分にできないという問題点があった。

【０００８】従って、本発明の目的は、簡単な構成で、
外部騒音を遮断しつつ人間の音声を確実に再生できる骨
伝導型マイクロホンを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用した骨伝導型マイクロホンの構成は、一
端を実質的に開放すると共に他端を実質的に閉鎖したケ
ースと、該ケースの前記開放端側に固着された振動体
と、ケース内に収納された電気変換機と、前記ケース内
を前記電気変換機近傍で仕切り、該電気変換機の前記開
放端側にフロントチャンバを、前記電気変換機の前記閉
鎖端側にバックチャンバを形成する区画手段と、前記フ
ロントチャンバと前記バックチャンバとを連通させる連
通部とを備え、前記振動体に与えられた振動が前記フロ
ントチャンバ内の圧力を変化させると共に、当該圧力変
化の一部が前記連通部を介して前記バックチャンバへ供
給されるようにし、結果的に前記電気変換機に与えられ
る圧力変化を電気信号に変換するようにしたことを特徴
とするものである。

【００１０】上記構成において、振動体は、機械的なイ
ンピーダンス整合を得るために人間の皮膚に近い硬度
で、骨伝導性の音響振動の伝達損失を最小にすることが
できる軟質の素材、例えばシリコンゴムにより、その断
面形状が略コ状に形成され、又、該振動体には、その実
質的に振動する面に、骨伝導性の音響振動以外の振動に
より振動することを防止するための硬質の板状部材が配
設されていてもよく、電気変換機としては、エレクトレ
ットコンデンサーマイクロホン（ＥＣＭ）を好ましいも
のとして挙げることができる。

【００１１】更に、上記構成において、フロントチャン
バ及びバックチャンバ内の圧力と、外部の圧力とを等価
とする目的の抵抗手段を採用してもよく、この抵抗手段
としては、前記フロントチャンバ及びバックチャンバ内
と、外部とを連通する細孔や通気性素材を挙げることが
できる。

【００１２】

【作用】本発明の骨伝導型マイクロホンでは、これを人
間の皮膚等にあてがった場合、当該部分に伝達される音
響信号がまず振動体を振動させ、次いでこの振動がケー
ス内（主としてフロントチャンバ内）の圧力変化とな
り、この圧力変化が電気変換機の振動体を振動し、振動
体の振動が電気信号に変換される。即ち、人間の皮膚上
の音響信号が直接に電気変換機に伝達されるのではな
く、一旦ケース内の圧力変化に変換された後に電気変換
機に伝達されるのであり、その際、電気変換機のバック
チャンバには、連通孔を介して、周波数に関連した前記
圧力変化の一部が、連通孔によりその低周波成分が音響
的に短絡されて伝達されるので、その結果、低周波成分
を大きく減衰させることができるのである。

【００１３】更に、ケースは一端においてのみ開放さ
れ、この開放端に振動体が配され、そしてこの振動体が
皮膚等に当接されるのであるから、外部からの振動が電
気変換機に与えられる恐れがなく、外部騒音十分にを遮
断することができる。

【００１４】

【実施例】以下に、添付図面の図１乃至図６を参照し
て、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明にかかる骨伝導型マイクロホ
ンの一例１の縦断面図であり、図２は骨伝導型マイクロ
ホンの横断面図である。この骨伝導型マイクロホン１
は、概して、ケース３と、ケース３に固着された振動体
５と、電気変換機７とから構成されていて、ケース３
は、一端（図１の左側）を開放し、他端（図１の右側）
を閉鎖した円筒形状に形成されており、その前記開放端
に振動体５が固着されて、ケース３内を封止する構成と
なっている。

【００１６】前記ケース３の材質としては、特に限定さ
れないが、金属材料又はプラスチック材料等の硬度の高
い材質或いは吸振性の材質が用いられ、このようにケー
ス３の材質に硬度の高い材質を用いることによって、振
動体５以外からの外部騒音の影響を受けることを防止す
ることができるので、振動体５側からの音響振動のみが
ケース３内に伝達されると共に、例えばスピーカの付近
で本発明の骨伝導型マイクロホン１を用いても、ハウリ
ング現象が発生しにくくなってる。

【００１７】振動体５は、人間の皮膚等に当接されて、
音響信号を皮膚を介して機械系振動に変換するものであ
り、この振動体５としては、皮膚に当接した場合に振動
し得る軟質材料が好ましく、特に、人間の皮膚と略同じ
硬度の材質、例えば、シリコンゴム等の軟質薄膜材料を
用いることが好ましい。

【００１８】又、この実施例で振動体５は、ケース３と
の接合部分であるその周囲部５ａが折り曲げられ、振動
しやすい形状となっているが、外部騒音の影響を受けに
くくするためには、折り曲げられた周囲部５ａの長さは
短いほうが好ましい。

【００１９】尚、振動体５の軟質薄膜材料中に、図１に
示すように、硬度が高く薄い板状部材８を挿入すること
によって、仮に本発明の骨伝導型マイクロホン１が人間
の皮膚等の面より離れて位置しても、外部騒音が直接に
ケース３内の圧力に変換されることを防止できる。又、
振動体５の形状を耳道へ入れられるようにし、耳道から
機械的音響信号を得るようにしてもよい。

【００２０】前記ケース３内には、電気変換機７が配設
されると共に、隔壁７１が、ケース３及び振動体５によ
り形成される空間を、前記開放端側で振動体５に対面す
るフロントチャンバ９と、前記閉鎖端側のバックチャン
バ１１に区画している。

【００２１】上記電気変換機７としては、フロントチャ
ンバ９とバックチャンバ１１との圧力振動を電気信号に
変換するものであれば特に限定されるものでないが、簡
易な構成で且つコストの低減を期待でき、高周波数領域
における音声のピックアップ性に優れた汎用のエレクト
レットコンデンサーマイクロホン（ＥＣＭ）を用いるこ
とが好ましく、特に、接話型又は指向性ＥＣＭが好まし
い。

【００２２】前記フロントチャンバ９とバックチャンバ
１１とは、連通パイプ１３により連通されていて、この
ようにフロントチャンバ９とバックチャンバ１１とをイ
ナータンスを与えて連通することにより、フロントチャ
ンバ９の圧力変化とバックチャンバ１１の圧力変化が、
電気変換機７の前面及び背面から同位相の圧力変化を与
えるため、結果的に電気変換機７の振動板上では図３に
示すようになり、圧力変化に位相のずれが生じる。

【００２３】即ち、フロントチャンバ９では、電気変換
機７が振動体５に対面しているので、振動体５の振動が
直接に圧力変化として与えられる一方、この振動はイナ
ータンスを有する連通パイプ１３を伝わってバックチャ
ンバ１１に伝達され、電気変換機７では、図３に示すよ
うに圧力振動の位相がずれて、全く反対の振幅を有する
振動として伝達され、従って、低周波数領域を効果的に
減衰させることができるのである。

【００２４】尚、このように、前記連通パイプ１３は低
周波数領域減衰用イナータンスとして機能するものであ
るが、本発明における連通部はこのようなパイプ形状の
ものに限られず、例えばスリット状のものも、上記連通
パイプと同様の効果を発揮する。

【００２５】前記ケース３には更に、フロントチャンバ
９及びバックチャンバ１１とケース３の外側の外とを連
通させる連通体２３が挿入されていて、この連通体２３
は、フロントチャンバ９及びバックチャンバ１１と外気
との気圧とを、一定の抵抗を付与しつつ等価に変換する
ものであり、外部騒音を取り入れることなく、外気の気
圧変化に対応する構成としている。

【００２６】この実施例では、前記連通体２３は、ケー
ス背面からフロントチャンバ９に連通する構成で、小孔
２４に支持ピン２５を挿入したパイプであるが、一定の
通気抵抗を有するように、微小孔が形成されるものであ
れば、不織布やスポンジ等の通気性素材を使用してもよ
い。尚、前記連通体２３の配設位置も、ケース３内であ
れば特に限定されない。

【００３１】而して、上記のように構成される本発明骨
伝導型マイクロホンの一例は、以下のようにして音響信
号を電気信号に変換する。まず、人間の音声に応じて振
動する骨振動である音響信号は、皮膚等を介して振動体
５に伝達され、振動体５の振動は、電気変換機７に直接
伝達されることなく、ケース３内、特にフロントチャン
バ９内の圧力変化としての空気振動に変換され、その結
果、圧力変化が減衰することなく、良好に電気変換機７
によりピックアップされ、更に電気変換機７にエレクト
レットコンデンサーマイクロホン（ＥＣＭ）を使用した
場合は、高周波の圧力変化が感度よく良好にピックアッ
プされる。

【００３２】このとき、フロントチャンバ９の圧力変化
は、連通パイプ１３を介してバックチャンバ１１にも伝
達されるが、図３に示すように、位相のずれを伴って伝
達され、イナータンスを有する連通パイプ１３では、こ
こを通じて圧力変化が伝達される際に低周波数領域の周
波数を減衰させる。

【００３３】このように、フロントチャンバ９とバック
チャンバ１１とを備え、連通パイプ１３で連通させる構
成とすることによって、図４に実線で示すように、低周
波数領域から高周波領域にいたる周波数を略均等にピッ
クアップすることができ、同図に破線で示すような従来
例と比較して、低周波数領域のみが顕著にピックアップ
されるということがなく、従って、人間の音声を発生源
に近い状態で再生することができるのである。

【００３４】しかも、ケース３により外部騒音は確実に
シャットアウトされると共に、音響振動を皮膚に接触さ
れた振動体５のみを通じて伝達されるから、外部騒音に
よる影響を受けることがほとんどない。

【００３５】又、地上より何十階と高い場所において使
用する場合にも、連通体２３により外気との気圧の調節
が成されているから、高い場所におけるケース外の気圧
の変化の影響を受けることがない。

【００３６】ここで、本実施例の骨伝導型マイクロホン
を等価変換回路により説明する。図５は、上述した実施
例の構成を電気回路に等価変換した回路図であり、図５
において、Ｚは人間の骨、筋肉、皮膚及び脂肪であり、
音響信号を電気的振動として変換した場合に電気的合成
抵抗として作用するものであって、振動源部である。

【００３７】Ｒ１、Ｌ１は人間の皮膚面と接触する振動
体５であり、これを含む回路は機械系の回路部である。
尚、Ｒ１、Ｌ１は、振動体５に人間の皮膚に近い軟質材
料を用いた場合には、機械的整合を得るために上述の振
動源部に組み込まれることになる。

【００３８】Ｃ１はフロントチャンバの圧力変化、Ｃ２
はバックチャンバの圧力変化であり、それぞれの圧力変
化を静電容量の変化に換算したコンデンサとして示した
ものであり、Ｒ２はケース内の気圧等価抵抗を示し、連
通体２３を電気抵抗として等価変換したものである。
又、Ｌ２は、低周波数減衰用イナータンスであり、連通
パイプ１３によりこの音響的なイナータンスを得てい
る。

【００４０】上記のような等価回路から明らかなよう
に、連通パイプ１３による低周波数減衰用イナータンス
Ｌ２が、低周波領域では短絡状態となって音響系から機
械系（ＥＣＭを含む）への信号の伝達を抑制するので、
低周波数成分をカットすることができるのである。

【００４１】

【発明の効果】本発明の骨伝導型マイクロホンによれ
ば、人間の皮膚上の機械的音声信号は振動体のみを介し
て、フロントチャンバに、そして、異なる位相でバック
チャンバに圧力変化として伝達され、この圧力変化が電
気変換機により電気信号に変換される構成であるから、
簡単な構成で、低周波成分を大きく減衰させ、低周波数
領域から高周波数領域にわたって均等な周波数成分を得
ることができる。

【００４２】更に、ケースに伝達される振動を直接取り
出すものでなく、ケース内の圧力変化を電気変換する構
成であるから、外部騒音を確実にカットすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による骨伝導型マイクロホンの
縦断面図である。

【図２】図１に示す骨伝導型マイクロホンの横断面図で
ある。

【図３】フロントチャンバとバックチャンバとの圧力変
化を示すグラフである。

【図４】実施例及び従来例による骨伝導型マイクロホン
の周波数特性を示すグラフである。

【図５】図１に示す骨伝導型マイクロホンの等価変換電
気回路図である。

【図６】従来の骨伝導型マイクロホンの一例の縦断面図
である。

【図７】図６に示す骨伝導型マイクロホンの一例の横断
面図である。

【図８】図６及び７に示す従来の骨伝導型マイクロホン
の一例の等価変換電気回路図である。

【符号の説明】

１ 骨伝導型マイクロホン ３ ケース ５ 振動体 ７ 音響変換機 ７１ 隔壁 ９ フロントチャンバ １１ バックチャンバ １３ 連通パイプ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端を実質的に開放すると共に他端を実
   質的に閉鎖したケースと、該ケースの前記開放端側に固
   着された振動体と、ケース内に収納された電気変換機
   と、前記ケース内を前記電気変換機近傍で仕切り、該電
   気変換機の前記開放端側にフロントチャンバを、前記電
   気変換機の前記閉鎖端側にバックチャンバを形成する区
   画手段と、前記フロントチャンバと前記バックチャンバ
   とを連通させる連通部とを備え、前記振動体に与えられ
   た振動が前記フロントチャンバ内の圧力を変化させると
   共に、当該圧力変化の一部が前記連通部を介して前記バ
   ックチャンバへ供給されるようにし、結果的に前記電気
   変換機に与えられる圧力変化を電気信号に変換するよう
   にしたことを特徴とする骨伝導型マイクロホン。
2. 【請求項２】 前記振動体は、骨伝導性の音響振動によ
   り振動することができる軟質の素材により形成されてい
   る請求項１に記載の骨伝導型マイクロホン。
3. 【請求項３】 前記振動体は、シリコンゴムにより形成
   されている請求項２に記載の骨伝導型マイクロホン。
4. 【請求項４】 前記振動体は、その断面形状が略コ状の
   ものである請求項１乃至３のいずれかに記載の骨伝導型
   マイクロホン。
5. 【請求項５】 前記振動体には、その実質的に振動する
   面に、骨伝導性の音響振動以外の振動により振動するこ
   とを防止するための硬質の板状部材が配設されている請
   求項１乃至４のいずれかに記載の骨伝導型マイクロホ
   ン。
6. 【請求項６】 前記電気変換機は、エレクトレットコン
   デンサーマイクロホンである請求項１に記載の骨伝導型
   マイクロホン。
7. 【請求項７】 更に、前記フロントチャンバ及びバック
   チャンバ内の圧力と、外部の圧力とを等価とする等価手
   段を有している請求項１に記載の骨伝導型マイクロホ
   ン。
8. 【請求項８】 前記等価手段は、前記フロントチャンバ
   及びバックチャンバ内と、外部とを連通する細孔である
   請求項７に記載の骨伝導型マイクロホン。
9. 【請求項９】 前記抵抗手段は、前記フロントチャンバ
   及びバックチャンバ内と、外部とを連通する通気性素材
   である請求項７に記載の骨伝導型マイクロホン。