JPH09261797A - 骨導式音声伝達装置 - Google Patents
骨導式音声伝達装置Info
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- JPH09261797A JPH09261797A JP7182496A JP7182496A JPH09261797A JP H09261797 A JPH09261797 A JP H09261797A JP 7182496 A JP7182496 A JP 7182496A JP 7182496 A JP7182496 A JP 7182496A JP H09261797 A JPH09261797 A JP H09261797A
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Landscapes
- Details Of Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は小型軽量であって広帯域にわたり変換
効率の高い電気機械変換素子を用いた骨導式音声伝達装
置の提供を目的とする。 【解決手段】磁歪素子は一般に静加重を加えると磁歪量
に変化が現れることが知られているが、この磁歪素子に
磁歪量が最も大きくなるような一定の圧力を加え、その
周囲に駆動コイルを設置し、永久磁石等によって直流磁
界を印加する。その後、駆動コイルへ音声を変換した電
気信号を加え、該磁歪素子を駆動する。磁歪素子の磁歪
量は小さいながらも駆動力が非常に強い特徴があるた
め、磁歪素子を用いた骨導式音声伝達装置は、広帯域に
わたり音声を認識することができる。
効率の高い電気機械変換素子を用いた骨導式音声伝達装
置の提供を目的とする。 【解決手段】磁歪素子は一般に静加重を加えると磁歪量
に変化が現れることが知られているが、この磁歪素子に
磁歪量が最も大きくなるような一定の圧力を加え、その
周囲に駆動コイルを設置し、永久磁石等によって直流磁
界を印加する。その後、駆動コイルへ音声を変換した電
気信号を加え、該磁歪素子を駆動する。磁歪素子の磁歪
量は小さいながらも駆動力が非常に強い特徴があるた
め、磁歪素子を用いた骨導式音声伝達装置は、広帯域に
わたり音声を認識することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、難聴者用の補聴器
として用いられる音声伝達装置に関するものであり、詳
しくは音声を変換した電気信号を難聴者が聞き取り可能
な頭蓋骨等に加わる機械信号に変換する電気機械変換素
子に関するものである。
として用いられる音声伝達装置に関するものであり、詳
しくは音声を変換した電気信号を難聴者が聞き取り可能
な頭蓋骨等に加わる機械信号に変換する電気機械変換素
子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、人間の音声は空気振動によって鼓
膜が動き、鼓膜の振動によって発生する電気パルスを信
号として脳に伝達し音声を認識している。一般に難聴者
は、前記鼓膜が正常に機能しないため、音声が聞き取り
にくくなっている。
膜が動き、鼓膜の振動によって発生する電気パルスを信
号として脳に伝達し音声を認識している。一般に難聴者
は、前記鼓膜が正常に機能しないため、音声が聞き取り
にくくなっている。
【０００３】しかし、難聴者には、鼓膜は正常に機能し
ないが、頭蓋骨等に機械的な振動を加えることによって
音声を認識できる者が多い。そこで、音声を変換した電
気信号を機械信号に変換し難聴者の頭蓋骨等に振動を加
えることによって音声を認識させる骨導式音声伝達装置
が補聴器として使われている。
ないが、頭蓋骨等に機械的な振動を加えることによって
音声を認識できる者が多い。そこで、音声を変換した電
気信号を機械信号に変換し難聴者の頭蓋骨等に振動を加
えることによって音声を認識させる骨導式音声伝達装置
が補聴器として使われている。
【０００４】電気信号を機械信号に変換する方法を大別
すると共振を利用する共振型と共振を利用しない非共振
型に分けることができる。
すると共振を利用する共振型と共振を利用しない非共振
型に分けることができる。
【０００５】しかし、共振を利用しない非共振型は比較
的平坦な周波数特性を持っているが、電気機械変換効率
が悪く一般にはあまり使われていない。
的平坦な周波数特性を持っているが、電気機械変換効率
が悪く一般にはあまり使われていない。
【０００６】そこで、従来補聴器として使われている骨
導式音声伝達装置は共振型が主流となっている。
導式音声伝達装置は共振型が主流となっている。
【０００７】共振型の骨導式音声伝達装置における電気
機械変換素子は、一般に動電型といわれている方式で、
電気信号を入力するコイル部に頭蓋骨等を振動させる可
動部を固定し、該コイル部の中心に磁石を設置すること
により電気信号を機械信号に変換している。
機械変換素子は、一般に動電型といわれている方式で、
電気信号を入力するコイル部に頭蓋骨等を振動させる可
動部を固定し、該コイル部の中心に磁石を設置すること
により電気信号を機械信号に変換している。
【０００８】前記共振型の骨導式音声伝達装置における
電気機械変換素子は、可動部等の質量に起因するある特
定の周波数、即ち共振周波数において小さな電気信号で
あっても頭蓋骨等に力強い振動を加えることができる
が、共振周波数から外れた周波数帯にあっては、頭蓋骨
等に微弱な振動しか加えることができないため、使用者
にとってこの周波数帯域にある音声は非常に聞き取りに
くく、最悪の場合は聞くことができなくなってしまう。
電気機械変換素子は、可動部等の質量に起因するある特
定の周波数、即ち共振周波数において小さな電気信号で
あっても頭蓋骨等に力強い振動を加えることができる
が、共振周波数から外れた周波数帯にあっては、頭蓋骨
等に微弱な振動しか加えることができないため、使用者
にとってこの周波数帯域にある音声は非常に聞き取りに
くく、最悪の場合は聞くことができなくなってしまう。
【０００９】頭蓋骨等に力強い振動を加えるためには可
動部の持つ運動エネルギーを高くすればよいので、加速
度を増加するか、可動部等の質量を大きくすれば運動エ
ネルギーが増し頭蓋骨等に力強い振動を加えることがで
きることとなる。
動部の持つ運動エネルギーを高くすればよいので、加速
度を増加するか、可動部等の質量を大きくすれば運動エ
ネルギーが増し頭蓋骨等に力強い振動を加えることがで
きることとなる。
【００１０】しかし、動電型の電気機械変換素子は大き
な加速度を得ることは困難であり、質量を大きくすると
慣性による可動部の立ち上がり特性が悪化し、その結果
主として高域部での変換劣化が悪化してしまうという問
題がある。
な加速度を得ることは困難であり、質量を大きくすると
慣性による可動部の立ち上がり特性が悪化し、その結果
主として高域部での変換劣化が悪化してしまうという問
題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するため図５に示す構造の電気機械変換素子が提案され
ている。
するため図５に示す構造の電気機械変換素子が提案され
ている。
【００１２】ボビン４６に巻線されたコイル４５をもつ
第１のコイル部４１ａと同様な構造の第２のコイル部４
１ｂを直列に接続し、信号入力端子４２より音声信号を
変換した電気信号を前記第１および第２のコイル部４１
ａ，４１ｂへ入力できる構造となっている。
第１のコイル部４１ａと同様な構造の第２のコイル部４
１ｂを直列に接続し、信号入力端子４２より音声信号を
変換した電気信号を前記第１および第２のコイル部４１
ａ，４１ｂへ入力できる構造となっている。
【００１３】さらに、磁石４３は前記第１および第２の
コイル部４１ａ，４１ｂが互いに並列な磁気回路を構成
できるよう配置された第１の磁性体４４と第２の磁性体
４７により狭持されている。
コイル部４１ａ，４１ｂが互いに並列な磁気回路を構成
できるよう配置された第１の磁性体４４と第２の磁性体
４７により狭持されている。
【００１４】また、第１のコイル部４１ａと第２のコイ
ル部４１ｂはそれぞれ第１の可動辺４８ａおよび第２の
可動辺４８ｂに接続され前記可動辺はそれぞれケース５
０にビス４９によって固定されている。
ル部４１ｂはそれぞれ第１の可動辺４８ａおよび第２の
可動辺４８ｂに接続され前記可動辺はそれぞれケース５
０にビス４９によって固定されている。
【００１５】したがって、コイル部および可動片を２つ
に分けケース５０を振動させるため結果的に２つの可動
辺のもつ運動エネルギーにより１つのケースを振動さ
せ、それによって頭蓋骨等に振動を加えることとなるの
で、比較的小さな質量であっても大きな運動エネルギー
を得ることが可能となる。
に分けケース５０を振動させるため結果的に２つの可動
辺のもつ運動エネルギーにより１つのケースを振動さ
せ、それによって頭蓋骨等に振動を加えることとなるの
で、比較的小さな質量であっても大きな運動エネルギー
を得ることが可能となる。
【００１６】しかし、コイル駆動部が２個必要であるた
め形状が大きく、また重量も重くなり軽敏さに欠けるた
め、骨導式音声伝達装置として用いられる電気機械変換
素子としては使いづらいものとなる。
め形状が大きく、また重量も重くなり軽敏さに欠けるた
め、骨導式音声伝達装置として用いられる電気機械変換
素子としては使いづらいものとなる。
【００１７】そこで、本発明は小型軽量であって広帯域
にわたり変換効率の高い電気機械変換素子を用いた骨導
式音声伝達装置の提供を目的とする。
にわたり変換効率の高い電気機械変換素子を用いた骨導
式音声伝達装置の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、棒状の磁歪素子と、該磁歪素子
を中心として巻線されている駆動コイルと、該駆動コイ
ルと前記磁歪素子の周囲に配置された環状磁石と、２枚
の円板状磁性体と弾性部材とケース部材と磁性部材とを
備えた骨導式音声伝達装置において、前記環状磁石は上
下を２枚の円板状磁性体で挟まれていて、その一方の円
板の中心部には前記磁歪素子に当接する磁性部材が通る
穴を具備し、前記ケース部材と磁性部材との間に弾性部
材を介すことによって前記磁歪素子に一定の圧力が加え
られている電気機械変換素子を用いた骨導式音声伝達装
置を提供する。
請求項１記載の発明は、棒状の磁歪素子と、該磁歪素子
を中心として巻線されている駆動コイルと、該駆動コイ
ルと前記磁歪素子の周囲に配置された環状磁石と、２枚
の円板状磁性体と弾性部材とケース部材と磁性部材とを
備えた骨導式音声伝達装置において、前記環状磁石は上
下を２枚の円板状磁性体で挟まれていて、その一方の円
板の中心部には前記磁歪素子に当接する磁性部材が通る
穴を具備し、前記ケース部材と磁性部材との間に弾性部
材を介すことによって前記磁歪素子に一定の圧力が加え
られている電気機械変換素子を用いた骨導式音声伝達装
置を提供する。
【００１９】ここで、前記磁性部材にフランジを設け、
該フランジ部とケース部材の間に弾性部材を挿入すれば
前記磁歪素子に対し、容易に弾性部材による圧力を加え
ることができる。
該フランジ部とケース部材の間に弾性部材を挿入すれば
前記磁歪素子に対し、容易に弾性部材による圧力を加え
ることができる。
【００２０】さらに、請求項２に記載の発明は、前記ケ
ース部材に設けられた雌ねじ部に雄ねじを設けた底板を
螺合させることにより前記磁歪素子に一定の圧力が加え
られている請求項１記載の骨導式音声伝達装置を提供す
る。
ース部材に設けられた雌ねじ部に雄ねじを設けた底板を
螺合させることにより前記磁歪素子に一定の圧力が加え
られている請求項１記載の骨導式音声伝達装置を提供す
る。
【００２１】また、請求項３に記載の発明は、磁歪素子
としてＴｂ0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ2.0結晶をもつ骨導式音声伝
達装置であって、前記磁歪素子に加えられる一定の圧力
が３５乃至４５ｋｇ／ｃｍ2である請求項１及び２記載
の骨導式音声伝達装置を提供する。
としてＴｂ0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ2.0結晶をもつ骨導式音声伝
達装置であって、前記磁歪素子に加えられる一定の圧力
が３５乃至４５ｋｇ／ｃｍ2である請求項１及び２記載
の骨導式音声伝達装置を提供する。
【００２２】
【発明の実施の形態】電気信号を機械信号に変換する方
法の一つに磁歪素子を用いる方法があげられる。
法の一つに磁歪素子を用いる方法があげられる。
【００２３】磁性体に外部磁界を作用させると磁性体に
は伸びあるいは縮みが発生する。これを磁歪と称する。
磁歪は、従来より変異制御用あるいは駆動用アクチュエ
ータ、各種センサ等に応用されている。磁歪は磁歪量が
非常に小さいものであるが、磁歪により発生する駆動
力、即ち運動エネルギーは非常に強いことが特徴となっ
ている。
は伸びあるいは縮みが発生する。これを磁歪と称する。
磁歪は、従来より変異制御用あるいは駆動用アクチュエ
ータ、各種センサ等に応用されている。磁歪は磁歪量が
非常に小さいものであるが、磁歪により発生する駆動
力、即ち運動エネルギーは非常に強いことが特徴となっ
ている。
【００２４】磁歪素子は磁歪量が大きいことが基本的に
要求されるが、低磁界強度での磁歪量を向上させた磁歪
素子としてＴｂ0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ2.0結晶をもつ磁歪素子
が実用性が高く多用されている。
要求されるが、低磁界強度での磁歪量を向上させた磁歪
素子としてＴｂ0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ2.0結晶をもつ磁歪素子
が実用性が高く多用されている。
【００２５】磁歪素子は一般に静加重を加えると磁歪量
に変化が現れることが知られているが、この磁歪素子に
磁歪量が最も大きくなるような一定の圧力を加え、その
周囲に駆動コイルを設置し、永久磁石等によって直流磁
界を印加する。その後、駆動コイルへ音声を変換した電
気信号を加え、該磁歪素子を駆動する。
に変化が現れることが知られているが、この磁歪素子に
磁歪量が最も大きくなるような一定の圧力を加え、その
周囲に駆動コイルを設置し、永久磁石等によって直流磁
界を印加する。その後、駆動コイルへ音声を変換した電
気信号を加え、該磁歪素子を駆動する。
【００２６】前述したように、磁歪素子の磁歪量は小さ
いながら駆動力は非常に強いものであるので、頭蓋骨等
に力強い振動を与えることができる。
いながら駆動力は非常に強いものであるので、頭蓋骨等
に力強い振動を与えることができる。
【００２７】
【実施例】次に、図面を用いさらに詳細に説明する。
【００２８】図１（ａ）に本発明にかかる磁歪素子を用
いた骨導式音声伝達装置における電気機械変換素子の断
面図を示す。
いた骨導式音声伝達装置における電気機械変換素子の断
面図を示す。
【００２９】磁歪素子１を中心としてボビン３に巻線さ
れた駆動コイル４を配置し、さらにその外側に感状磁石
を配置する。該環状磁石はその上下を中心に穴を設けた
第１の円板状磁性体２と前記磁歪素子１にも接している
第１の円板状磁性体２に狭持される。
れた駆動コイル４を配置し、さらにその外側に感状磁石
を配置する。該環状磁石はその上下を中心に穴を設けた
第１の円板状磁性体２と前記磁歪素子１にも接している
第１の円板状磁性体２に狭持される。
【００３０】また、第１の円板状磁性体２に設けられた
穴を通して磁性部材９が差し込まれ、前記磁歪素子に当
接している。さらに、これら全体をケース６に入れ電気
機械変換素子を構成する。
穴を通して磁性部材９が差し込まれ、前記磁歪素子に当
接している。さらに、これら全体をケース６に入れ電気
機械変換素子を構成する。
【００３１】ここで、ケース６と磁性部材９との間に
は、前記磁歪素子１に適切な静加重が加わるよう弾性部
材８を挿入している。
は、前記磁歪素子１に適切な静加重が加わるよう弾性部
材８を挿入している。
【００３２】磁歪素子１には、環状磁石７と第１の円板
状磁性体２と第１の円板状磁性体２、および磁性部材９
によって構成される磁気回路により直流偏磁が加えられ
る。
状磁性体２と第１の円板状磁性体２、および磁性部材９
によって構成される磁気回路により直流偏磁が加えられ
る。
【００３３】このように構成された磁歪素子１の磁歪量
と磁力の関係は、図２に示すようなヒステリシスカーブ
となる。
と磁力の関係は、図２に示すようなヒステリシスカーブ
となる。
【００３４】前述したように、磁歪素子１には環状磁石
により直流偏磁が加えられているため、動作点が例えば
Ｂ点に移動し、磁歪が線形に動作する点で磁歪素子１を
駆動することができることとなる。
により直流偏磁が加えられているため、動作点が例えば
Ｂ点に移動し、磁歪が線形に動作する点で磁歪素子１を
駆動することができることとなる。
【００３５】前述した、従来の動電型電気機械変換素子
を用いたイヤホーン型骨導式音声伝達装置（従来例２）
および、この改良型であるコイル駆動部が２個必要な動
電型電気機械変換素子を用いた骨導式音声伝達装置（従
来例１）と、本発明にかかる電気機械変換素子を用いた
骨導式音声伝達装置の周波数特性を図３に示す。
を用いたイヤホーン型骨導式音声伝達装置（従来例２）
および、この改良型であるコイル駆動部が２個必要な動
電型電気機械変換素子を用いた骨導式音声伝達装置（従
来例１）と、本発明にかかる電気機械変換素子を用いた
骨導式音声伝達装置の周波数特性を図３に示す。
【００３６】なお、本図において示されている加速度の
測定は、レーザー光によって磁歪素子の最大変移量を測
定し、該変移量は駆動コイルにかかる信号に比例して変
移していることから、変移量を２階微分することにより
算出した。
測定は、レーザー光によって磁歪素子の最大変移量を測
定し、該変移量は駆動コイルにかかる信号に比例して変
移していることから、変移量を２階微分することにより
算出した。
【００３７】本図より、従来の動電型電気機械変換素子
を用いた骨導式音声伝達装置は共振点においては力強く
振動するが共振点から外れると微弱な振動となり、この
周波数帯域の音声は聞くことが非常に困難であることが
わかる。
を用いた骨導式音声伝達装置は共振点においては力強く
振動するが共振点から外れると微弱な振動となり、この
周波数帯域の音声は聞くことが非常に困難であることが
わかる。
【００３８】これに対して、本発明にかかる電気機械変
換素子を用いた骨導式音声伝達装置は共振点を持たず、
加えて低周波領域から安定して大きな加速度を得ること
ができるため、低周波領域から高周波領域にわたって安
定した音声を聞くことができる。
換素子を用いた骨導式音声伝達装置は共振点を持たず、
加えて低周波領域から安定して大きな加速度を得ること
ができるため、低周波領域から高周波領域にわたって安
定した音声を聞くことができる。
【００３９】図１（ｂ）は本発明にかかる磁歪素子を用
いた骨導式音声伝達装置における電気機械変換素子の、
他の実施例を示す断面図である。
いた骨導式音声伝達装置における電気機械変換素子の、
他の実施例を示す断面図である。
【００４０】磁歪素子を中心として駆動コイル４や環状
磁石７を配置し、二つの円板状磁性体と磁性部材１０で
前記磁歪素子に直流偏磁を加え、駆動コイルに加わる電
気信号で磁歪素子を駆動することは図１（ａ）の実施例
と同等であるが、それら全体を挿入するケース１２に雌
ねじ部を設け、雄ねじ部を設けた底板１３を螺合させて
いる。底板１３に具備される調整用つまみ１３を回転さ
せることにより磁歪素子に適切な加重を加えることがで
きる。
磁石７を配置し、二つの円板状磁性体と磁性部材１０で
前記磁歪素子に直流偏磁を加え、駆動コイルに加わる電
気信号で磁歪素子を駆動することは図１（ａ）の実施例
と同等であるが、それら全体を挿入するケース１２に雌
ねじ部を設け、雄ねじ部を設けた底板１３を螺合させて
いる。底板１３に具備される調整用つまみ１３を回転さ
せることにより磁歪素子に適切な加重を加えることがで
きる。
【００４１】図４に、Ｔｂ0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ2.0結晶をも
つ磁歪素子を用いた場合の静加重と磁歪の相関図を示
す。
つ磁歪素子を用いた場合の静加重と磁歪の相関図を示
す。
【００４２】本図より、前記磁歪素子に静加重として３
５乃至４５ｋｇ／ｃｍ2を加えたとき最も大きな磁歪を
示すことがわかり、骨導式音声伝達装置の電気機械変換
素子に用いられる磁歪素子の静加重としては最適である
ことがわかる。
５乃至４５ｋｇ／ｃｍ2を加えたとき最も大きな磁歪を
示すことがわかり、骨導式音声伝達装置の電気機械変換
素子に用いられる磁歪素子の静加重としては最適である
ことがわかる。
【００４３】ここで、本実施例では磁歪素子としてＴｂ
0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ2.0結晶をもつ磁歪素子を用いたが、駆
動コイルにより力強い振動を加えることができるならば
他の磁歪素子を用いても良い。
0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ2.0結晶をもつ磁歪素子を用いたが、駆
動コイルにより力強い振動を加えることができるならば
他の磁歪素子を用いても良い。
【００４４】
【発明の効果】本発明により、小型軽量であって広帯域
にわたり変換効率の高い電気機械変換素子を提供するこ
とが可能となるので、非常に聞き易い音声を認識できる
骨導式音声伝達装置を提供することができる。
にわたり変換効率の高い電気機械変換素子を提供するこ
とが可能となるので、非常に聞き易い音声を認識できる
骨導式音声伝達装置を提供することができる。
【図１】本発明にかかる磁歪素子を用いた骨導式音声伝
達装置における電気機械変換素子の断面図
達装置における電気機械変換素子の断面図
【図２】磁歪素子の磁歪量と磁力の関係図
【図３】磁歪素子の周波数特性
【図４】Ｔｂ0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ2.0結晶の磁歪素子を用い
た静加重と磁歪量の相関図
た静加重と磁歪量の相関図
【図５】従来の電気機械変換素子の概念図
１ 磁歪素子 ２ 第１の円板状磁性体 ４ 駆動コイル ５ 第２の円板状磁性体 ６ ケース ７ 環状磁石 ８ 弾性部材 ９ 磁性部材 １１ 雄ねじ部を設けた底板 １２ 雌ねじ部を設けたケース ４１ 第１、第２のコイル部 ４３ 磁石 ４４ 第１の磁性体 ４７ 第２の磁性体 ４８ 第１、第２の可動片 ５０ ケース
Claims (3)
- 【請求項１】棒状の磁歪素子と、該磁歪素子を中心とし
て巻線されている駆動コイルと、該駆動コイルと前記磁
歪素子の周囲に配置された環状磁石と、２枚の円板状磁
性体と弾性部材とケース部材と磁性部材とを備えた骨導
式音声伝達装置において、前記環状磁石は上下を２枚の
円板状磁性体で挟まれていて、その一方の円板の中心部
には前記磁歪素子に当接する磁性部材が通る穴を具備
し、前記ケース部材と磁性部材との間に弾性部材を介す
ことによって前記磁歪素子に一定の圧力が加えられてい
ることを特徴とする骨導式音声伝達装置。 - 【請求項２】前記ケース部材に設けられた雌ねじ部に雄
ねじを設けた底板を螺合させることにより前記磁歪素子
に一定の圧力が加えられていることを特徴とする請求項
１記載の骨導式音声伝達装置。 - 【請求項３】磁歪素子としてＴｂ0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ2.0結
晶をもつ骨導式音声伝達装置であって、前記磁歪素子に
加えられる一定の圧力が３５乃至４５ｋｇ／ｃｍ2であ
ることを特徴とする請求項１及び２記載の骨導式音声伝
達装置。
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