JP6667464B2 - ダミーヘッド - Google Patents

Description

本発明は、音声を検出するダミーヘッド及び耳栓に関する。

人間の耳は、耳介等で複雑に回折・反射した音波を受けることによって音を知覚する。このような耳介等の影響を受けた音波をマイクロホンで受けてそのまま記録し、再生すれば、より立体感のある音を受聴者に知覚させることができる。つまり、原音に近い音を聴いていると受聴者に感じさせることができる。

耳介等の影響を反映させた録音・再生は、バイノーラル録音・再生と称され、例えば特許文献１に記載されたダミーヘッド等を用いて行われる。ダミーヘッドは、人間の頭部を模した筐体を有しており、当該筐体には、耳介を模した突起や、外耳道を模した通路が形成されている。また、人間の内耳に相当する部位には、マイクロホンを有するイヤシミュレータが配置されている。

このようなダミーヘッドは、筐体や突起において回折・反射して通路を通過した音波をイヤシミュレータで受けることにより、実際の人間の頭部（以下「実頭」ともいう。）に準じた頭部伝達関数（Head-Related Transfer Function, HRTF）を測定することができる。この頭部伝達関数や、頭部伝達関数を逆フーリエ変換することによって得られる頭部インパルス応答（Head-Related Impulse Response, HRIR）を信号に畳み込むことにより、バイノーラル録音が可能となる。

特開平５−１５３６８７号公報

人体の外部から到来する音波や、人間が口から発した音波（自己発話）は、主に２種類の経路を介して自身の耳に到達する。第１の経路は、音波が空気中を伝播して耳に到達する経路である。当該経路を介して知覚される音声を「気導音」と称する。第２の経路は、音波が頭部の骨、軟骨、筋肉等の固体の振動によって伝播され、耳に到達する経路である。当該経路を介して知覚される音声を「骨導音」と称する。

ダミーヘッドにおいても、気導音を骨導音と分離して検出できることが好ましい。このようなダミーヘッドは、ハイレゾリューション録音等の高い品質を要求される録音や、補聴器の開発、聴覚研究等、様々な用途への応用が期待できる。

しかしながら、イヤシミュレータは、人間の内耳に相当する部位において、筐体に対して固定する必要がある。このため、筐体の振動によって固体伝播する音波がイヤシミュレータに到達し、骨導音に相当する音声がイヤシミュレータによって検出されてしまうという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、気導音を骨導音と分離して検出することが可能なダミーヘッドと、それに装着される耳栓と、を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、音声を検出するダミーヘッドであって、内部に空間が形成された筐体と、空間に配置され、集音口を有し、該集音口から取り込んだ音波を検出するイヤシミュレータと、振動を減衰させる防振部材と、を備える。筐体は、筐体の外部と空間とを連通させる通路が形成される。イヤシミュレータの集音口は、筐体の外部から到来する音波を、通路を介して取り込むように配置される。イヤシミュレータは、防振部材を介して筐体に対して固定されている。

この構成によれば、筐体が振動して音波が伝播する場合でも、当該振動のイヤシミュレータへの伝播を防振部材によって抑制することが可能になる。この結果、骨導音の影響を排除し、気導音のみの評価を行うことが可能になる。

ダミーヘッドは、空間に配置され、有底の筒形状を呈し、内部が通路を介して筐体の外部と連通するように筐体に対して固定される筒状部材を備え、イヤシミュレータは、筒状部材の内部に配置されるとともに、防振部材を介して筒状部材によって支持されていてもよい。

この構成によれば、筒状部材が有底の筒形状を呈しているため、イヤシミュレータは筐体内の空間において筒状部材によって遮蔽される。このため、筐体の振動により筐体内の空間に放射された音波（すなわち、気導音。いわゆる空気伝播音。）がイヤシミュレータに到達することを抑制できる。この結果、イヤシミュレータによる当該音波の検出を抑制することが可能になる。

ダミーヘッドは、筒状部材に対するイヤシミュレータの固定と、該固定の解除と、が可能な固定部材を備えていてもよい。

この構成によれば、固定部材を用いてイヤシミュレータを筒状部材に対して固定することにより、防振部材の防振機能を排除し、筒状部材からイヤシミュレータに振動を伝播させることができる。また、筒状部材に対するイヤシミュレータの固定を解除することにより、筒状部材からイヤシミュレータへの振動（すなわち、骨導音。いわゆる固体伝播音。）の伝播を抑制することができる。つまり、上記構成によれば、イヤシミュレータの固定状態を適宜選択することにより、イヤシミュレータによって音波を検出する際に、骨導音の影響を反映した状態と、骨導音の影響を排除した状態と、を切り替えることが可能になる。

ダミーヘッドは、空間に配置され、振動板を振動させることにより音波を発生させるスピーカを備え、筐体は、筐体の外部と空間とを連通させる口唇開口が形成され、スピーカは、空間側から口唇開口の少なくとも一部を覆うように配置されていてもよい。

この構成によれば、スピーカによる音波の放射と、イヤシミュレータによるその検出と、を同時に行うことにより、人間が自身の口から発した音声の聴覚への影響を評価可能なダミーヘッドを提供することができる。このようなダミーヘッドは、使用者の通話時の発声の影響を考慮した携帯電話の性能評価、補聴器の開発、聴覚研究等、様々な用途への応用が期待できる。

ダミーヘッドは、貫通孔が形成されたプレートを備え、プレートは、その周縁部が筐体の内側面に対して固定されることにより、空間を、口唇開口を介して筐体の外部と連通する部分である第１空間と、残部である第２空間と、に区分し、スピーカは、貫通孔に挿通されるとともに、振動板が第１空間に配置されるようにプレートに対して固定されており、筒状部材及びイヤシミュレータは、第２空間に配置されていてもよい。

この構成によれば、スピーカの背面側への音波の回折を、プレートによって抑制することが可能になる。この結果、スピーカから筐体内の空間に放射された音波が、当該空間を介してイヤシミュレータに到達することを抑制できる。この結果、イヤシミュレータによる当該音波の検出を抑制することが可能になる。

ダミーヘッドは、第２空間に吸音材を備えていてもよい。

この構成によれば、スピーカの背面から筐体内の第２空間に放射され、第２空間で反射する音波を、吸音材によって吸収することができる。この結果、イヤシミュレータによる当該音波の検出を抑制することが可能になる。

本発明のもう一つの態様は、ダミーヘッドに装着される耳栓である。当該耳栓は、棒状部材と、弾性を有し、棒状部材の先端部に接続された遮音部材と、を備えている。棒状部材は、その外側面に凹部が形成されている。遮音部材は、棒状部材が通路に挿入されることにより、イヤシミュレータの集音口を遮蔽する。

この構成によれば、遮音部材によってイヤシミュレータの集音口を遮蔽することにより、気導音を排除し、骨導音のみの評価を行うことが可能になる。つまり、当該構成により、イヤシミュレータによって音波を検出する際に、気導音の影響を反映した状態と、気導音の影響を排除した状態と、を切り替えることが可能になる。このような構成は、聴覚や補聴器の分析・開発に有効に利用することができる。

また、棒状部材は、その外側面に凹部が形成されている。したがって、筐体の通路の周辺に、人間の耳介を模した突起が形成されている場合であっても、凹部によって棒状部材と突起との間に隙間を形成し、両者の干渉を抑制することが可能になる。この結果、耳栓を筐体の通路に適切な角度（つまり、耳栓の中心軸が通路の中心軸と一致するような角度）で挿入し、遮音部材によってイヤシミュレータの集音口を確実に遮蔽することが可能になる。

耳栓は、遮音部材が接続された部位の近傍に、遮音部材の外側面と棒状部材の先端部の外側面とを滑らかに連結する連結部を有していてもよい。

この構成によれば、耳栓を筐体の通路に挿入した際に、遮音部材が接続された部位が通路内で引っ掛かることを抑制できる。

本発明によれば、気導音を骨導音と分離して検出することが可能なダミーヘッドと、それに装着される耳栓と、を提供することができる。

実施形態に係るダミーヘッドの外観を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。 プレートの正面図である。 図２の口唇部近傍の拡大図である。 イヤシミュレータの固定状態を説明する説明図である。 ダミーヘッドの口唇部近傍の拡大図である。 実施形態に係る耳栓の斜視図である。 耳栓を装着したダミーヘッドを示す拡大図である。 ダミーヘッドの口唇開口から放出された音波の周波数応答特性を示すグラフである。 ダミーヘッドの口唇開口から放出された音波の周波数応答特性を示すグラフである。 ダミーヘッドのイヤシミュレータによって検出された音波の周波数応答特性を示すグラフである。 ダミーヘッドのイヤシミュレータによって検出された音波の周波数応答特性を示すグラフである。 ダミーヘッドのイヤシミュレータによって検出された音波の周波数応答特性を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照しながら、ダミーヘッド１の概要について説明する。図１は、ダミーヘッド１の外観を示す斜視図である。ダミーヘッド１は、成人の頭部を模した形状を呈する筐体２を備えている。筐体２の骨格は硬質の樹脂材料によって形成され、当該骨格の表面はウレタン等の軟質の材料によって被覆されている。

筐体２の正面部には、人間の鼻を模した突起が形成されている。また、当該突起の下方には、口唇を模した口唇部２５が形成されている。口唇部２５には、口唇開口２５ａが形成されている。口唇開口２５ａは、筐体２を貫通しており、筐体２の外部と、後述する筐体２内部の空間２０とを連通させている。口唇開口２５ａの鉛直方向寸法は２０ｍｍ程度であり、水平方向寸法は４０ｍｍ程度である。

口唇開口２５ａは、音響透過性材料によって形成された膜状部材である目隠しカバー２６によって遮蔽されている。目隠しカバー２６として、例えば、金属繊維シート、金属繊維板、フッ素繊維シート等を採用することができる。目隠しカバー２６は、２０Ｈｚ−２０ｋＨｚの周波数帯域にわたってほぼ１００％の音響透過性を有している。また、目隠しカバー２６は、僅かながら吸音性も有している。このため、目隠しカバー２６は、後述する吸音材８２とともに、口唇開口２５ａから放出される音声の品質や周波数応答特性の調整に用いることもできる。

筐体２の側面部には、人間の耳を模した耳部材２４が取り付けられている。耳部材２４は筐体２の左右両側面に取り付けられており、図１には右耳を模した耳部材２４が示されている。耳部材２４は、ウレタン等の軟質の材料によって形成されており、基部２４ａと、耳介部２４ｂと、を有している。基部２４ａは側面視で矩形状を呈しており、耳介部２４ｂはこの基部２４ａから外方に突出している。耳介部２４ｂは、人間の耳介と同様に、外部から到来する音波の集音機として機能する。耳介部２４ｂの内側には、外耳道を模した通路２４ｃが形成されている。通路２４ｃは、基部２４ａを貫通している。

また、筐体２の側面部には、耳部材２４の基部２４ａが装着される凹部２３が形成されている。基部２４ａは、凹部２３に隙間無く装着される。凹部２３の内側には、後述するイヤシミュレータ４が配置されている。

次に、図２から図７を参照しながら、ダミーヘッド１の構成について詳細に説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。図２及び図３では、筐体２の内部が模式的に示されており、簡便のため筐体２の断面のみにハッチングが付されている。また、図２及び図３は、図１に示したカバー２６を取り外した状態のダミーヘッド１を示している。図４は、プレート３７の正面図である。図５は、図２の口唇部２５近傍の拡大図である。図６は、イヤシミュレータ４の固定状態を説明する説明図である。図７は、ダミーヘッド１の口唇部２５近傍の拡大図である。

図２及び図３に示されるように、筐体２の内部には空間２０が形成されている。空間２０には、スピーカ３と、イヤシミュレータ４と、キャップ５と、が配置されている。また、口唇開口２５ａの内部には、ディフューザ７が配置されている。

スピーカ３は、不図示の制御装置から受信する制御信号に基づいて音波を発生させる音源である。スピーカ３は、バイノーラル録音された音声や、試験音等、種々の音声に対応する音波を発生させることができる。

スピーカ３は、振動板３１と、機能部３２と、を有している。機能部３２内には、コイルやマグネット等、制御信号に基づいて機能する種々の要素が収容されている。制御信号に基づいて機能部３２が動作すると、振動板３１が振動して音波を発生させる。スピーカ３は、プレート３７に対して固定されている。

図４に示されるプレート３７は、厚みが０．１ｍｍから５ｍｍ程度の薄板によって形成されている。当該薄板の厚みは０．１ｍｍから５ｍｍ程度である。プレート３７は、環状部３７１と、４つの突状部３７２と、を有している。４つの突状部３７２は、環状部３７１の中央部から一側方に向かって突出するように形成されている。突出した４つの突状部３７２の端部は互いに対向するように屈曲しており、それらの間に貫通孔３７ａを形成している。それぞれの突状部３７２の端部には、粘着剤３７ｂが貼着されている。さらに、環状部３７１の一側面であって、突状部３７２の周囲には、ガラス繊維によって形成されたグラスウール８１が貼着されている。グラスウール８１は吸音材として機能する。スピーカ３は、その機能部３２が貫通孔３７ａに挿通され、粘着剤３７ｂと粘着することによってプレート３７に対して固定される。

図２及び図３に示されるように、プレート３７は、筐体２の空間２０のうち口唇開口２５ａ寄りの部位に配置され、その周縁部が筐体２の内側面２０ａに対して固定される。これにより、空間２０は、口唇開口２５ａ側の第１空間２１と、空間２０の中央部寄りの第２空間２２と、に区分される。第１空間２１は、口唇開口２５ａを介して筐体２の外部と連通する。スピーカ３の振動板３１は、この第１空間２１に配置される。プレート３７の周縁部と内側面２０ａとの間には、その隙間を埋めるように不図示の粘土やパテ材が詰められる。

また、プレート３７が筐体２の空間２０に配置されることにより、第１空間２１は、放射空間２１ａと、余剰空間２１ｂと、に区分される。放射空間２１ａは、スピーカ３の振動板３１よりも口唇開口２５ａ側に形成される空間である。スピーカ３は、その振動板３１の振動によって放射空間２１ａに音波を放射する。余剰空間２１ｂは、スピーカ３の振動板３１の側方に形成される空間である。余剰空間２１ｂは、プレート３７の環状部３７１と、４つの突状部３７２と、筐体２の内側面２０ａと、によって区画形成されている。

スピーカ３の振動板３１の周縁の四隅と、筐体２の内側面２０ａと、の間の隙間には、スペーサ８４が配置されている。スペーサ８４はゴム材料によって形成され、所定の弾性を有している。振動板３１の周縁と、筐体２の内側面２０ａと、の間の隙間の寸法Ｌ（図５参照）は、筐体２の内側面２０ａが曲面であるため部位によって異なるが、スペーサ８４によって最大で１ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下に保たれている。

プレート３７が筐体２の内側面２０ａに対して固定されると、スピーカ３は、空間２０側から口唇開口２５ａの少なくとも一部を覆うように配置される。口唇開口２５ａを正対して見た場合に、スピーカ３は、その中心が、口唇開口２５ａの中心と略一致するように配置される。

放射空間２１ａには、グラスウール８２が配置されている。グラスウール８２はガラス繊維によって形成され、その厚みは１ｍｍから５ｍｍ程度である。グラスウール８２は、周波数選択性の音響透過材として機能する。また、第２空間２２には、グラスウール８３ａ，８３ｂが配置されている。グラスウール８３ａ，８３ｂは、いずれもガラス繊維によって形成され、吸音材として機能する。

イヤシミュレータ４は、マイクロホンを有する音波検出機器であり、例えば国際電気標準会議の規格であるＩＥＣ６０２６８−７に準拠したものを採用することができる。図３に示されるように、イヤシミュレータ４は、第２空間２２において、両耳の内耳に相当する部位に配置されている。イヤシミュレータ４は、本体４１と、集音筒４２と、マイクロホン４３と、を有している。本体４１は、ステンレス鋼等の金属によって形成され、その内部に不図示の導波路を有している。集音筒４２は、本体４１から突出している筒形状の部分である。集音筒４２の先端に開設されている集音口４２ａは、内部に向かって直径が漸次減少する円錐形状を呈している。マイクロホン４３は、音波を電気信号に変換する公知の機器であり、例えばエレクトリックコンデンサマイクロホンを採用することができる。

キャップ５は、有底の筒状部材の一態様である。キャップ５は樹脂材料によって形成されており、図３に示されるように、円筒形状を呈する筒部５１と、筒部５１の一端を遮蔽する底部５２と、を有している。キャップ５は、第２空間２２において両耳の鼓膜、中耳、及び内耳に相当する部位に配置されており、その開口端が筐体２の内側面２０ａに対して隙間なく固定されている。筒部５１には、信号線５１ｂが挿通される連通孔５１ａが開設されている。連通孔５１ａと信号線５１ｂとの隙間には、不図示のゴム管、ワッシャーなどが装着され、キャップ５内の気密性が保たれている。また、筒部５１には、周方向において互いに異なる位置に、複数のつまみネジ６が螺入している。螺入したつまみネジ６の先端部は、キャップ５の内部に突出している。つまみネジ６の突出量は、つまみネジ６を回転させることによって適宜調整することができる。キャップ５の内部には、粘弾性を有するシリコンゴム等である防振部材５３が配置されている。

前述したイヤシミュレータ４は、このキャップ５の内部に配置され、防振部材５３を介してキャップ５の内側面によって支持されている。この配置により、イヤシミュレータ４は、第２空間２２の他の部分から隔離される。イヤシミュレータ４は、その集音筒４２の集音口４２ａが筐体２の両側面において外部に露出するように配置される。マイクロホン４３は、筒部５１の連通孔５１ａを挿通する信号線５１ｂによってイヤシミュレータ出力の電気信号を外部に送信する。耳部材２４が筐体２の凹部２３に取り付けられると、集音筒４２は耳部材２４の通路２４ｃ（図１参照）に嵌入する。

また、前述したつまみネジ６の突出量を調整することにより、キャップ５に対するイヤシミュレータ４の固定状態を適宜選択することができる。具体的には、図６（Ａ）に示されるように、先端がイヤシミュレータ４の本体４１と離間するようにつまみネジ６を調整することにより、キャップ５に対するイヤシミュレータ４の固定が解除された状態となる。この状態では、矢印Ｓ１で示すように筐体２やキャップ５が振動した場合でも、キャップ５からイヤシミュレータ４への振動の伝播（すなわち、固体伝播音である骨導音の伝播）は防振部材５３によって抑制される。つまり、防振部材５３は、振動を絶縁、又は減衰させるように機能する。

一方、図６（Ｂ）に示されるように、先端がイヤシミュレータ４の本体４１と当接するようにつまみネジ６を突出させることにより、イヤシミュレータ４はキャップ５に対して固定された状態となる。この状態では、矢印Ｓ１で示すように筐体２やキャップ５が振動すると、当該振動（すなわち、骨導音）はつまみネジ６によってイヤシミュレータ４に伝播する。つまり、防振部材５３は、振動を減衰させることができず、当該振動はそのままイヤシミュレータに伝播することになる。

図７に示されるように、ディフューザ７は口唇開口２５ａの内部に配置されている。ディフューザ７は、球体７１と、棒体７２と、を有する。球体７１は、パテ材やコーキング材等の硬質の材料によって形成され、直径が３ｍｍから１０ｍｍ程度の球形状を呈している。棒体７２は、金属材料によって形成され、棒形状を呈している。棒体７２は、その上端及び下端が口唇部２５によって支持されている。また、棒体７２は、球体７１が口唇開口２５ａの略中央部に配置されるとともに、球体７１が筐体２の表面から突出しないように、球体７１を支持している。

次に、図８及び図９を参照しながら、ダミーヘッド１に着脱自在に装着される耳栓１００について説明する。図８は、耳栓１００の斜視図である。図９は、耳栓１００が装着されたダミーヘッド１を示す拡大図である。図８に示されるように、耳栓１００は、棒状部材１１０と、遮音部材１２０と、を有している。

棒状部材１１０は、木材や樹脂等の硬質の材料によって形成され、円柱形状を呈している。棒状部材１１０の長さは１０ｍｍから５０ｍｍ程度である。棒状部材１１０の外側面の一部には、凹部１１１が形成されている。

遮音部材１２０は、ウレタンゴム等の弾性を有する材料によって形成され、棒状部材１１０の先端に接続されている。遮音部材１２０の厚さは１ｍｍから５ｍｍ程度である。遮音部材１２０の断面形状は円形状であり、その直径は、イヤシミュレータ４の集音口４２ａの内径よりも僅かに小さい。

耳栓１００は、遮音部材１２０が接続された部位の近傍に、連結部１３０を有している。連結部１３０は、パテ材やコーキング材等、成形後に硬化して形状が定まる材料によって形成されている。連結部１３０は、遮音部材１２０の外側面と棒状部材１１０の先端部の外側面とを滑らかに連結している。

図９に示されるように、耳栓１００は、耳部材２４の通路２４ｃに挿入される。挿入された耳栓１００の遮音部材１２０（図８参照）は、イヤシミュレータ４の集音口４２ａ（図６参照）を遮蔽する。このとき、耳部材２４の耳珠２４ｄが棒状部材１１０の凹部１１１内に配置されることにより、耳珠２４ｄと棒状部材１１０との干渉が抑制される。これにより、耳栓１００は通路２４ｃに適切な角度（つまり、耳栓１００の中心軸が通路２４ｃの中心軸と一致するような角度）で挿入され、遮音部材１２０によってイヤシミュレータ４の集音口４２ａを確実に遮蔽することが可能になる。

また、図８に示されるように、遮音部材１２０の外側面と棒状部材１１０の先端部の外側面とが連結部１３０によって滑らかに連結されているため、耳栓１００が通路２４ｃに挿入される際に、遮音部材１２０が接続された部位が通路２４ｃ内で引っ掛かることはない。

図３に示されるように、ダミーヘッド１は、耳栓１００以外にも、市販のイヤマフラ８８や耳栓８９も装着することができる。イヤマフラ８８は、筐体２の両側面に装着され、耳部材２４全体を覆う。耳栓８９は、耳部材２４の通路２４ｃに挿入され、通路２４ｃの入口部分を塞ぐ。

＜ダミーヘッドによる発声（音波の放出）＞
ダミーヘッド１は、スピーカ３が発生させた音波を、口唇開口２５ａから筐体２の外部に放出することにより、あたかも人間が発声しているように動作する発声機能を有している。このように発声機能を有するダミーヘッド１は、ロボット等への搭載や、セキュリティ（防犯）関連の装置、システムへの応用が期待できる。

図１０及び図１１を参照しながら、実施形態に係るダミーヘッド１が放出する音波の特性について説明する。図１０は、比較例に係るダミーヘッドから放出された音波の周波数応答特性を示すグラフである。図１１は、比較例に係るダミーヘッド、及び、ダミーヘッド１から放出された音波の周波数応答特性を示すグラフである。

図１０及び図１１に示されるグラフは、比較例に係るダミーヘッドや、実施形態に係るダミーヘッド１に対して行った発声試験の結果に基づくものである。発声試験では、比較例に係るダミーヘッドや、実施形態に係るダミーヘッド１のスピーカ３にピンクノイズ印加するとともに、外部マイクロホンによって音圧周波数応答特性を測定した。外部マイクロホンは、口唇開口２５ａから前方に２０ｍｍ離れた位置に配置した。その特性グラフの波形が平坦であるほど、自然な音声として違和感無く受聴者に知覚される傾向にある。

図１０の波形Ｗ１は、第１比較例に係るダミーヘッドに対して行った発声試験の結果を示している。当該ダミーヘッドは、次の［ａ１］から［ｄ１］の点において、実施形態に係るダミーヘッド１と構成が異なる。

［ａ１］ディフューザ７を備えていない。
［ｂ１］プレート３７を備えていない。
［ｃ１］振動板３１の周縁と、筐体２の内側面２０ａと、の間の隙間の寸法Ｌが１０ｍｍよりも大きい。
［ｄ１］口唇開口２５ａと、スピーカ３の振動板３１と、の間にグラスウール８２が配置されていない。

このような第１比較例に係るダミーヘッドでは、口唇開口２５ａから放出された音波の周波数応答特性は、急峻なピーク（山）やディップ（谷）を有するものとなった。この結果、受聴者によって知覚される音声は、大きくひずんだものとなった。

図１０の波形Ｗ２は、第２比較例に係るダミーヘッドに対して行った発声試験の結果を示している。当該ダミーヘッドは、次の［ａ２］から［ｄ２］の点において、実施形態に係るダミーヘッド１と構成が異なる。

［ａ２］ディフューザ７を備えていない。
［ｂ２］プレート３７を備えていない。
［ｃ２］振動板３１の周縁と、筐体２の内側面２０ａと、の間に粘土を詰め、隙間を無くした。
［ｄ２］口唇開口２５ａと、スピーカ３の振動板３１と、の間にグラスウール８２が配置されていない。

第２比較例に係るダミーヘッドでは、口唇開口２５ａから放出された音波の周波数応答特性は、第１比較例に係るダミーヘッドのものと比べて全体的に音圧レベルが上昇したが、ピークやディップは、第１比較例に係るダミーヘッドのものからさらに急峻なものとなった。この結果、受聴者が知覚される音声は、さらに大きくひずんだものとなり、自然な発声とはかけ離れたものとなった。これは、口唇開口２５ａを通過できなかった音波が筐体２内部の空間２０で反射したことが主な要因と考えられる。

図１０の波形Ｗ３は、第３比較例に係るダミーヘッドに対して行った発声試験の結果を示している。当該ダミーヘッドは、次の［ａ３］から［ｃ３］の点において、実施形態に係るダミーヘッド１と構成が異なる。つまり、第３比較例に係るダミーヘッドでは、振動板３１の周縁と、筐体２の内側面２０ａと、の間に隙間が形成され、その隙間の寸法Ｌが最大で１ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下となるように設定されている。

［ａ３］ディフューザ７を備えていない。
［ｂ３］プレート３７を備えていない。
［ｃ３］口唇開口２５ａと、スピーカ３の振動板３１と、の間にグラスウール８２が配置されていない。

このような第３比較例に係るダミーヘッドでは、口唇開口２５ａから放出された音波の周波数応答特性は、第１及び第２比較例に係るダミーヘッドのものと比べて、全体的に平坦なものとなった。これは、第３比較例に係るダミーヘッドでは、放射空間２１ａにおいて反射している音波が、図５に矢印Ａ１で示されるように、振動板３１の周縁と、筐体２の内側面２０ａと、の間の隙間を介して余剰空間２１ｂに導かれたことが要因と考えられる。つまり、多重反射した音波を放射空間２１ａから排除することにより、口唇開口２５ａを介して外部に放出されることが抑制された結果と考えられる。

また、振動板３１の周縁と、筐体２の内側面２０ａと、の間の隙間の寸法Ｌが最大で１ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下となるように設定されたことにより、隙間に伝播した音波の多重反射や共鳴が抑制されたことも要因と考えられる。

図１１の波形Ｗ４は、第４比較例に係るダミーヘッドに対して行った発声試験の結果を示している。当該ダミーヘッドは、次の［ａ４］から［ｃ４］の点において、実施形態に係るダミーヘッド１と構成が異なる。つまり、第４比較例に係るダミーヘッドは、グラスウール８１（図４参照）が貼着されていないプレート３７を備えている。

［ａ４］ディフューザ７を備えていない。
［ｂ４］口唇開口２５ａと、スピーカ３の振動板３１と、の間にグラスウール８２が配置されていない。
［ｃ４］プレート３７にグラスウール８１は貼着されていない。

このような第４比較例に係るダミーヘッドでは、口唇開口２５ａから放出された音波の周波数応答特性は、複数のディップが表れているものの、全体として比較的平坦なものとなった。これは、スピーカ３の背面側への音波の回折がプレート３７によって抑制され、スピーカ３が発生させた音波が口唇開口２５ａから効率良く放出されたことが要因と考えられる。

図１１の波形Ｗ５は、第５比較例に係るダミーヘッドに対して行った発声試験の結果を示している。当該ダミーヘッドは、次の［ａ５］から［ｃ５］の点において、実施形態に係るダミーヘッド１と構成が異なる。つまり、第５比較例に係るダミーヘッドは、プレート３７の材質が第４比較例に係るダミーヘッドのプレート３７のものと異なる。

［ａ５］ディフューザ７を備えていない。
［ｂ５］口唇開口２５ａと、スピーカ３の振動板３１と、の間にグラスウール８２が配置されていない。
［ｃ５］プレート３７にグラスウール８１は貼着されていない。
［ｄ５］プレート３７はアルミニウムによって形成されている。

このような第５比較例に係るダミーヘッドでは、口唇開口２５ａから放出された音波の周波数応答特性は、第５比較例に係るダミーヘッドと比べて、ディップがより大きくなってしまうという結果が得られた。

図１１の波形Ｗ６は、ダミーヘッド１に対して行った発声試験の結果を示している。

ダミーヘッド１では、口唇開口２５ａから放出された音波の周波数応答特性はより平坦なものとなった。この結果、受聴者によって知覚される音声は、ひずみが少ないものとなった。これは、プレート３７に貼着されたグラスウール８１により、第１空間２１における音波の反射が抑制され、口唇開口２５ａから放出される音波の周波数応答特性が調整されたことが要因と考えられる。

また、口唇開口２５ａを通過する音波は、ディフューザ７の球体７１の外側面において回折し、その指向性を変化させながら筐体２の外部に放出される。周波数が低い音波は曲面に沿って回折し、周波数が高い音波は球体７１との干渉によって拡散する傾向がある。したがって、口唇開口２５ａを通過する音波の指向性が球体７１によって調整され、音波の周波数応答特性が調整されたことも、口唇開口２５ａから放出された音波の周波数応答特性が平坦なものになった要因と考えられる。

また、ダミーヘッド１は、口唇開口２５ａとスピーカ３の振動板３１との間に、吸音材であるグラスウール８２が配置されている。この構成により、筐体２の内側面２０ａのうち口唇開口２５ａ周辺の部位と、振動板３１と、の間における、音波の多重反射や共鳴が軽減されたり、周波数帯域に応じた選択透過が奏効したりしたことも、口唇開口２５ａから放出された音波の周波数応答特性が平坦なものになった要因と考えられる。

＜ダミーヘッドによる発声と受聴（音波の放出と受波）＞
ダミーヘッド１は、前述した発声機能に加え、イヤシミュレータ４によって音波を受ける受聴機能も有している。このように発声と受聴とを同時に行うことが可能なダミーヘッド１は、使用者の通話時の発声の影響を考慮した携帯電話の性能評価、補聴器の開発、聴覚や自己発話に関する研究領域等、様々な用途への応用が期待できる。

図１２及び図１３を参照しながら、ダミーヘッド１が外部に放射し、自身のイヤシミュレータによって受音、検出した音波の特性（すなわち、自己発話受聴の特性）について説明する。併せて、耳栓１００の効果についても説明する。図１２及び図１３は、ダミーヘッド１のスピーカ３からピンクノイズを印加し、これを同じダミーヘッド１のイヤシミュレータ４によって検出された音波の周波数応答特性を示すグラフである。

図１２及び図１３に示されるグラフは、ダミーヘッド１に対して行った自己発話受聴試験の結果に基づくものである。自己発話受聴試験では、ダミーヘッド１のスピーカ３によってピンクノイズを発生させるとともに、イヤシミュレータ４によって音波を検出した。

図１２及び図１３の棒Ｂ１に示される特性は、イヤシミュレータ４のマイクロホン４３の自己雑音を含む測定系のバックグラウンドノイズに対応するものである。すなわち、マイクロホン４３は、この棒Ｂ１よりも小さい音圧レベルの音波を検出することはできない。

図１２は、図６（Ａ）に示したように、つまみネジ６によるイヤシミュレータ４の固定を解除した状態における自己発話受聴試験の結果を示している。この状態では、防振部材５３によって振動が減衰するため、キャップ５からイヤシミュレータ４への振動の伝播が抑制される。つまり、筐体２を伝播する音波が遮断され、矢印Ａ２のように空気中を伝播する音波のみがイヤシミュレータ４によって検出される。この結果、骨導音の影響を排除し、気導音のみの評価を行うことが可能となる。

図１２の波形Ｗ７は、耳部材２４を装着しない状態のダミーヘッド１に対して行った自己発話受聴試験の結果を示している。また、波形Ｗ８は、耳部材２４を装着した状態のダミーヘッド１に対して行った自己発話受聴試験の結果を示している。耳部材２４の装着により、イヤシミュレータ４によって検出される音波の特性が変化したことがわかる。

図１２の波形Ｗ９は、耳部材２４がイヤマフラ８８によって覆われた状態のダミーヘッド１に対して行った自己発話受聴試験の結果を示している。また、波形Ｗ１０は、耳部材２４の通路２４ｃが市販の耳栓８９によって塞がれた状態のダミーヘッド１に対して行った自己発話受聴試験の結果を示している。いずれも、周波数が高い領域では音圧レベルの低下が認められたが、低周波数領域では音圧レベルが殆ど変化しないか、寧ろ大きくなるという結果が得られた。これは、耳穴に指を入れた時の自己発話の音質に対応する興味深い結果であり、耳栓をつけた状態での発話には留意する必要があることを示唆している。

図１３の波形Ｗ１１は、つまみネジ６によりイヤシミュレータ４が固定されるとともに（図６（Ｂ）参照）、耳部材２４の通路２４ｃが市販の耳栓８９によって塞がれた状態のダミーヘッド１に対して行った自己発話受聴試験の結果を示している。また、波形Ｗ１２は、イヤシミュレータ４の固定が解除されるとともに（図６（Ａ））、耳部材２４の通路２４ｃに耳栓１００を挿入した状態のダミーヘッド１に対して行った自己発話受聴試験の結果を示している。すなわち、当該結果は、自己発話に対し気導音と骨導音の双方が遮断された状態の応答を示している。

波形Ｗ１１は、波形Ｗ１２と比べて２０ｄＢ程度の音圧レベルの上昇が認められる。これは、波形Ｗ１１では、つまみネジ６によりイヤシミュレータ４が固定され、防振部材５３が振動を減衰させることができなくなり、筐体２を伝播する固体伝播音（つまり、骨導音）がイヤシミュレータ４によって検出された結果と考えられる。すなわち、実頭における骨導音に相当する音波のみを、イヤシミュレータ４が検出した結果と考えられる。

＜ダミーヘッドによる外部音声の受聴（音波の受波）＞
ダミーヘッド１は、受聴機能のみを有効にし、外部音声のみを受聴することもできる。イヤシミュレータ４によって外部から到達する音波を検出することにより、例えば、バイノーラル録音や、頭部伝達関数（Head-Related Transfer Function, HRTF）の収録を行うことが可能である。

図１４を参照しながら、外部音源から放射され、ダミーヘッド１が検出した音波の特性について説明する。図１４は、イヤシミュレータ４によって検出された音波の周波数応答特性を示すグラフである。

図１４に示されるグラフは、ダミーヘッド１に対して行った受聴試験の結果に基づくものである。受聴試験では、ダミーヘッド１から前方に略１０００ｍｍ離れた位置に配置されたスピーカにピンクノイズを印加するとともに、イヤシミュレータ４によって音波を検出し、音圧応答を測定した。このとき、図６（Ａ）に示したように、つまみネジ６によるイヤシミュレータ４の固定は解除されている。

棒Ｂ２に示される特性は、イヤシミュレータ４のマイクロホン４３の自己雑音を含む測定系のバックグラウンドノイズに対応するものである。すなわち、マイクロホン４３は、この棒Ｂ２よりも小さい音圧レベルの音波を検出することはできない。

波形Ｗ１３は、耳部材２４を装着しない状態のダミーヘッド１に対して行った受聴試験の結果を示している。また、波形Ｗ１４は、耳部材２４を装着した状態のダミーヘッド１に対して行った受聴試験の結果を示している。耳部材２４の装着により、イヤシミュレータ４によって検出される音波の特性が変化したことがわかる。

波形Ｗ１５は、耳部材２４がイヤマフラ８８によって覆われた状態のダミーヘッド１に対して行った受聴試験の結果を示している。また、波形Ｗ１６は、耳部材２４の通路２４ｃが粘土によって塞がれた状態のダミーヘッド１に対して行った受聴試験の結果を示している。いずれも、周波数が高い領域では音圧レベルの低下が認められたが、周波数が低い領域では音圧レベルが殆ど変化しないという結果が得られた。

波形Ｗ１７は、耳部材２４の通路２４ｃに耳栓１００を挿入した状態のダミーヘッド１に対して行った受聴試験の結果を示している。耳栓１００の遮音部材１２０によってイヤシミュレータ４の集音口４２ａが効果的に遮蔽され、音圧レベルがバックグラウンドノイズに対応する棒Ｂ２と同程度まで低下していることがわかる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されず、適宜変更することができる。

例えば、ダミーヘッド１の鼻部に、人間の鼻孔に相当する通路を形成してもよい。当該通路によって筐体２の内外を連通させることにより、音質調整範囲を広げたり、実効開口面積を増大させて音質・放射効率を改善させたりすることができる。

１：ダミーヘッド
２：筐体
３：スピーカ
４：イヤシミュレータ
５：キャップ（筒状部材）
６：つまみネジ（固定部材）
７：ディフューザ
２０：空間
２１：第１空間
２２：第２空間
２４ｃ：通路
２５ａ：口唇開口
３１：振動板
３７：プレート
３７ａ：貫通孔
４２ａ：集音口
５１：筒部
５３：防振部材
８３ａ，８３ｂ：グラスウール（吸音材）
１００：耳栓
１１０ 棒状部材
１１１：凹部
１２０：遮音部材
１３０：連結部

Claims (7)

1. 音声を検出するダミーヘッドであって、
   内部に空間が形成された筐体と、
   前記空間に配置され、集音口を有し、該集音口から取り込んで導波路を通った音波を検出するイヤシミュレータと、
   振動を減衰させる防振部材と、を備え、
   前記筐体は、前記筐体の外部と前記空間とを連通させる通路が形成され、
   前記イヤシミュレータの前記集音口は、前記筐体の外部から到来する音波を、前記通路を介して取り込むように配置され、
   前記イヤシミュレータは、前記防振部材を介して前記筐体に対して固定されている、ダミーヘッド。
2. 前記空間に配置され、有底の筒形状を呈し、内部が前記通路を介して前記筐体の外部と連通するように前記筐体に対して固定される筒状部材を備え、
   前記イヤシミュレータは、前記筒状部材の内部に配置されるとともに、前記防振部材を介して前記筒状部材によって支持されている、請求項１に記載のダミーヘッド。
3. 前記筒状部材に対する前記イヤシミュレータの固定と、該固定の解除と、が可能な固定部材を備えている、請求項２に記載のダミーヘッド。
4. 前記空間に配置され、振動板を振動させることにより音波を発生させるスピーカを備え、
   前記筐体は、前記筐体の外部と前記空間とを連通させる口唇開口が形成され、
   前記スピーカは、前記空間側から前記口唇開口の少なくとも一部を覆うように配置されている請求項３に記載のダミーヘッド。
5. 貫通孔が形成されたプレートを備え、
   前記プレートは、その周縁部が前記筐体の内側面に対して固定されることにより、前記空間を、前記口唇開口を介して前記筐体の外部と連通する部分である第１空間と、残部である第２空間と、に区分し、
   前記スピーカは、前記貫通孔に挿通されるとともに、前記振動板が前記第１空間に配置されるように前記プレートに対して固定されており、
   前記筒状部材及び前記イヤシミュレータは、前記第２空間に配置されている、請求項４に記載のダミーヘッド。
6. 前記第２空間に吸音材を備えている、請求項５に記載のダミーヘッド。
7. 前記集音口は、前記通路に耳栓が挿入されることにより遮蔽される請求項１から６のいずれか１項に記載のダミーヘッド。