(57)【要約】【課題】音響特性の向上を図ることができる電気音響変換装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る電気音響変換装置は、筐体と、圧電式発音体と、支持部材とを具備する。上記圧電式発音体は、周縁部を有する第１の振動板と、前記第１の振動板の少なくとも一方の面に配置された圧電素子とを有する。上記支持部材は、前記周縁部を支持する支持面を有し、前記筐体に固定され、ヤング率が３ＧＰａ以上である材料で構成される。【選択図】図１
2018142775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
周縁部を有する第１の振動板と、前記第１の振動板の少なくとも一方の面に配置された圧電素子とを有する圧電式発音体と
前記周縁部を支持する支持面を有し、前記筐体に固定され、ヤング率が３ＧＰａ以上である材料で構成された支持部材と
を具備する電気音響変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気音響変換装置であって、
前記支持部材は、金属材料で構成された環状のブロック体で構成される
電気音響変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電気音響変換装置であって、
前記支持部材は、合成樹脂材料又は合成樹脂材料を主体とする複合材料で構成された環状のブロック体で構成される
電気音響変換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気音響変換装置であって、
前記支持面と前記周縁部との間に配置され、前記支持面に対して前記周縁部を弾性的に支持する第１の粘着材層をさらに具備する
電気音響変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電気音響変換装置であって、
前記筐体は、前記支持部材を支持する第１の筐体部と、前記圧電式発音体を被覆し前記第１の筐体部に接合される第２の筐体部とを有し、
前記支持部材は、前記周縁部を囲繞する第１の環状片部をさらに有し、
前記電気音響変換装置は、前記第１の環状片部と前記第２の筐体部との間に配置された第２の粘着材層をさらに具備し、前記第２の粘着材層は、前記第２の筐体部に対して前記第１の環状片部を弾性的に支持する
電気音響変換装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の電気音響変換装置であって、
前記圧電式発音体は、前記第１の振動板を厚み方向に貫通する通路部をさらに有する
電気音響変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電気音響変換装置であって、
第２の振動板を含む電磁式発音体をさらに具備し、
前記筐体は、
前記電磁式発音体が配置される第１の空間部と、
前記通路部を介して前記第１の空間部と連通し、前記圧電式発音体と前記電磁式発音体とにより生成される音波を外部へ導く導音路を有する第２の空間部と、を有する
電気音響変換装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電気音響変換装置であって、
前記電磁式発音体は、前記第２の振動板を振動可能に支持する本体部をさらに有し、
前記支持部材は、前記支持面とは反対の面に設けられ前記本体部の外周縁部と係合する第２の環状片部をさらに有する
電気音響変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばイヤホンあるいはヘッドホン、携帯情報端末等に適用可能な電気音響変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電発音素子は、簡易な電気音響変換手段として広く利用されており、例えば、イヤホンあるいはヘッドホンのような音響機器、さらには携帯情報端末のスピーカなどとして多用されている。圧電発音素子は、典型的には、振動板の片面あるいは両面に圧電素子を貼り合わせた構成を有する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
一方、特許文献２には、ダイナミック型ドライバと圧電型ドライバとを備え、これら２つのドライバを並列駆動させることで帯域幅の広い再生を可能としたヘッドホンが記載されている。上記圧電型ドライバは、ダイナミック型ドライバの前面を閉塞し振動板として機能するフロントカバーの内面中央部に設けられており、この圧電型ドライバを高音域用ドライバとして機能させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５０３０５号公報
【特許文献２】実開昭６２−６８４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、例えばイヤホンやヘッドホン等の音響機器においては、音質の更なる向上が求められている。このため圧電発音素子においては、その電気音響変換機能の特性向上が必要不可欠とされている。また、ダイナミック型スピーカと組み合わせた場合における高音域での高音圧化が望まれている。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、音響特性の向上を図ることができる電気音響変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気音響変換装置は、筐体と、圧電式発音体と、支持部材とを具備する。
上記圧電式発音体は、周縁部を有する第１の振動板と、前記第１の振動板の少なくとも一方の面に配置された圧電素子とを有する。
上記支持部材は、前記周縁部を支持する支持面を有し、前記筐体に固定され、ヤング率が３ＧＰａ以上である材料で構成される。
【０００８】
上記電気音響変換装置によれば、圧電式発音体を支持する支持部材がヤング率３ＧＰａ以上という比較的高剛性の材料で構成されているため、第１の振動板の振動を安定に支持でき、これにより高域での音圧特性の向上を図ることができる。
【０００９】
上記支持部材の構成材料は特に限定されず、例えば、金属材料、合成樹脂材料、合成樹脂材料を主体とする複合材料等が採用可能である。
【００１０】
前記電気音響変換装置は、第１の粘着材層をさらに具備してもよい。上記第１の粘着材層は、前記支持面と前記周縁部との間に配置され、前記支持面に対して前記周縁部を弾性的に支持する。
これにより第１の振動板の共振のぶれが抑制され、第１の振動板の安定した共振動作が確保される。
【００１１】
前記筐体は、前記支持部材を支持する第１の筐体部と、前記圧電式発音体を被覆し前記第１の筐体部に接合される第２の筐体部とを有し、前記支持部材は、前記周縁部を囲繞する第１の環状片部をさらに有してもよい。この場合、前記電気音響変換装置は、前記周縁部と前記第２の筐体部との間に配置された第２の粘着材層をさらに具備し、上記第２の粘着材層は、前記第２の筐体部に対して前記第１の環状片部を弾性的に支持する。
これにより、第１の筐体部と第２の筐体部との間で支持部材を弾性的に挟持することができるため、支持部材により圧電式発音体を安定に支持することができる。
【００１２】
前記圧電式発音体は、前記第１の振動板を厚み方向に貫通する通路部をさらに有してもよい。
この場合、上記電気音響変換装置は、第２の振動板を含む電磁式発音体をさら具備してもよい。上記筐体は、前記電磁式発音体が配置される第１の空間部と、前記通路部を介して前記第１の空間部と連通し、前記圧電式発音体と前記電磁式発音体とにより生成される音波を外部へ導く導音路を有する第２の空間部と、を有する。
これにより、低音域から高音域にかけて音圧特性の向上を図ることが可能となる。
【００１３】
前記電磁式発音体は、前記第２の振動板を振動可能に支持する本体部をさらに有し、前記支持部材は、前記支持面とは反対の面に設けられ前記本体部の外周縁部と係合する第２の環状片部をさらに有してもよい。
これにより、電磁式発音体と圧電式発音体との間の相対的な位置決め精度が向上するとともに、支持部材の更なる高剛性化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように、本発明によれば、音響特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気音響変換装置の構成を示す概略側断面図である。
【図２】上記電気音響変換装置における電磁式発音体の一構成例を示す要部の断面図である。
【図３】上記電気音響変換装置における圧電式発音体の概略平面図である。
【図４】上記圧電式発音体における圧電素子の内部構造を示す概略断面図である。
【図５】上記電気音響変換装置における支持部材の概略平面図である。
【図６】上記支持部材を含む発音ユニットの分解側断面図である。
【図７】上記支持部材の材質を異ならせて測定した圧電式発音体の音圧特性を示す一実験結果である。
【図８】上記支持部材のヤング率と圧電式発音体の音圧レベルとの関係を示す一実験結果である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る電気音響変換装置の構成を概略的に示す側断面図である。
【図１０】上記電気音響変換装置における支持部材の概略側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係る電気音響変換装置としてのイヤホン１００の構成を示す概略側断面図である。
図において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は相互に直交する３軸方向を示している。
【００１８】
［イヤホンの全体構成］
イヤホン１００は、イヤホン本体１０と、イヤピース２０とを有する。イヤピース２０は、イヤホン本体１０の導音路４１に取り付けられるとともに、ユーザの耳に装着可能に構成される。
【００１９】
イヤホン本体１０は、発音ユニット３０と、発音ユニット３０を収容する筐体４０とを有する。発音ユニット３０は、電磁式発音体３１と、圧電式発音体３２とを有する。
【００２０】
［筐体］
筐体４０は、発音ユニット３０を収容する内部空間を有し、Ｚ軸方向に分離可能な２分割構造で構成される。筐体４０の一端面（図において上端面）４１０には、発音ユニット３０により生成される音波を外部へ導く導音路４１が設けられている。
【００２１】
筐体４０は、第１の筐体部４０１と第２の筐体部４０２との結合体で構成される。第１の筐体部４０１は、発音ユニット３０を内部に収容する収容空間を有する。第２の筐体部４０２は導音路４１を有し、第１の筐体部４０１とＺ軸方向に組み合わされ、圧電式発音体３２を被覆する。
【００２２】
筐体４０の内部空間は、圧電式発音体３２によって第１の空間部Ｓ１と第２の空間部Ｓ２とに区画される。第１の空間部Ｓ１には電磁式発音体３１が配置される。第２の空間部Ｓ２は、導音路４１に連通する空間部であり、圧電式発音体３２と筐体４０の底部４１０との間に形成される。第１の空間部Ｓ１と第２の空間部Ｓ２とは、圧電式発音体３２の通路部３３０を介して相互に連通している。
【００２３】
［電磁式発音体］
電磁式発音体３１は、低音域を再生するウーハ（Woofer）として機能するダイナミック型スピーカユニットで構成される。本実施形態では、例えば７ｋＨｚ以下の音波を主として生成するダイナミックスピーカで構成され、ボイスコイルモータ（電磁コイル）等の振動体を含む機構部３１１と、機構部３１１を振動可能に支持する台座部３１２とを有する。
【００２４】
電磁式発音体３１の機構部３１１の構成は特に限定されない。図２は、機構部３１１の一構成例を示す要部の断面図である。機構部３１１は、台座部３１２に振動可能に支持された振動板Ｅ１（第２の振動板）と、永久磁石Ｅ２と、ボイスコイルＥ３と、永久磁石Ｅ２を支持するヨークＥ４とを有する。振動板Ｅ１は、その周縁部が台座部３１２の底部とこれに一体的に組み付けられる環状固定具３１０との間に挟持されることで、台座部３１２に支持される。
【００２５】
ボイスコイルＥ３は、巻き芯となるボビンに導線を巻きつけて形成され、振動板Ｅ１の中央部に接合されている。また、ボイスコイルＥ３は、永久磁石Ｅ２の磁束の方向に対して垂直に配置される。ボイスコイルＥ３に交流電流（音声信号）を流すとボイスコイルＥ３に電磁力が作用するため、ボイスコイルＥ３は信号波形に合わせて図中Ｚ軸方向に振動する。この振動がボイスコイルＥ３に連結された振動板Ｅ１に伝達され、第１の空間部Ｓ１（図１）内の空気を振動させることにより上記低音域の音波を発生させる。
【００２６】
電磁式発音体３１は、筐体４０の内部に適宜の方法で固定される。電磁式発音体３１の上部には、発音ユニット３０の電気回路を構成する回路基板３３が固定されている。回路基板３３は、筐体４０のリード部４２を介して導入されたケーブル５０と電気的に接続され、図示しない配線部材を介して電磁式発音体３１及び圧電式発音体３２へそれぞれ電気信号を出力する。
【００２７】
［圧電式発音体］
圧電式発音体３２は、高音域を再生するツイータ（Tweeter）として機能するスピーカユニットを構成する。本実施形態では、例えば７ｋＨｚ以上の音波を主として生成するようにその発振周波数が設定される。圧電式発音体３２は、振動板３２１（第１の振動板）と、圧電素子３２２とを有する。
【００２８】
振動板３２１は、金属（例えば４２アロイ）等の導電材料または樹脂（例えば液晶ポリマー）等の絶縁材料で構成され、その平面形状は略円形に形成される。「略円形」とは、円形だけでなく、後述するように実質的に円形のものも意味する。振動板３２１の外径や厚みは特に限定されず、筐体４０の大きさ、再生音波の周波数帯域などに応じて適宜設定される。本実施形態では、直径約８〜１２ｍｍ、厚み約０．２ｍｍの振動板が用いられる。
【００２９】
振動板３２１は、必要に応じ、その外周から内周側に向けてくぼむ凹状やスリット状などに形成された切欠き部を有していてもよい。なお、振動板３２１の平面形状は、概形が円形であれば、上記切欠き部が形成されることなどにより厳密には円形でない場合にも、実質的に円形として扱うものとする。
【００３０】
振動板３２１は、導音路４１に臨む第１の主面３２ａと、電磁式発音体３１に臨む第２の主面３２ｂとを有する。本実施形態において圧電式発音体３２は、振動板３２１の第１の主面３２ａにのみ圧電素子３２２が接合されたユニモルフ構造を有する。
なおこれに限られず、圧電素子３２２は、振動板３２１の第２の主面３２ｂに接合されてもよい。また、圧電式発音体３２は、振動板３２１の両主面３２ａ，３２ｂに圧電素子がそれぞれ接合されたバイモルフ構造で構成されてもよい。
【００３１】
図３は、圧電式発音体３２の平面図である。
【００３２】
図３に示すように、圧電素子３２２の平面形状は矩形状であり、圧電素子３２２の中心軸は、典型的には、振動板３２１の中心軸Ｃ１と同軸上に配置されている。これに限られず、圧電素子３２２の中心軸は、振動板３２１の中心軸Ｃ１よりも例えばＸ軸方向に所定量だけ変位してもよい。つまり、圧電素子３２２は、振動板３２１に対して偏心した位置に配置されてもよい。これにより、振動板３２１の振動中心が中心軸Ｃ１とは異なる位置にずれるため、圧電式発音体３２の振動モードが振動板３２１の中心軸Ｃ１に関して非対称となる。したがって、例えば振動板３２１の振動中心を導音路４１に接近させることにより、高音域の音圧特性の更なる向上を図ることができる。
【００３３】
振動板３２１は、その面内に複数の通路部３３０を有する。これら通路部３３０は、振動板３２１を厚み方向に貫通する通路部を構成し、第１の開口部３３１と、第２の開口部３３２とを含む。通路部３３０は、筐体４０の内部において、第１の空間部Ｓ１と第２の空間部Ｓ２とを相互に連通させる。
【００３４】
第１の開口部３３１は、振動板３２１の周縁部３２１ｃと圧電素子３２２との間の領域に設けられた複数の円形の孔で構成される。これら第１の開口部３３１は、中心線ＣＬ（振動板３２１の中心を通るＹ軸方向に平行な線）上の、中心軸Ｃ１に関して対称な位置にそれぞれ設けられる。第１の開口部３３１はそれぞれ同一径（例えば直径約１ｍｍ）の丸孔で形成されるが、勿論これに限られない。
【００３５】
第２の開口部３３２は、周縁部３２１ｃと圧電素子３２２との間にそれぞれ設けられ、Ｙ軸方向に長辺を有する矩形状に形成される。第２の開口部３３２は、圧電素子３２２の周縁部に沿って形成され、それらの一部は、圧電素子３２２の周縁部に部分的に被覆される。第２の開口部３３２は、振動板３２１の表裏を貫通する通路としての機能のほか、後述するように、圧電素子３２２の有する２つの外部電極間の短絡防止の機能をも有する。
【００３６】
図４は、圧電素子３２２の内部構造を示す概略断面図である。
【００３７】
圧電素子３２２は、素体３２８と、ＸＹ軸方向に相互に対向する第１の外部電極３２６ａ及び第２の外部電極３２６ｂとを有する。また、圧電素子３２２は、相互に対向するＺ軸に垂直な第１の主面３２２ａ及び第２の主面３２２ｂを有する。圧電素子３２２の第２の主面３２２ｂは、振動板３２１の第１の主面３２ａに対向する実装面として構成される。
【００３８】
素体３２８は、セラミックシート３２３と、内部電極層３２４ａ，３２４ｂとがＺ軸方向に積層された構造を有する。つまり、内部電極層３２４ａ，３２４ｂは、セラミックシート３２３を挟んで交互に積層されている。セラミックシート３２３は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、アルカリ金属含有ニオブ酸化物等の圧電材料によって形成されている。内部電極層３２４ａ，３２４ｂは各種金属材料などの導電性材料によって形成されている。
【００３９】
素体３２８の第１の内部電極層３２４ａは、第１の外部電極３２６ａに接続されるとともに、セラミックシート３２３のマージン部によって第２の外部電極３２６ｂから絶縁されている。また、素体３２８の第２の内部電極層３２４ｂは、第２の外部電極３２６ｂに接続されるとともに、セラミックシート３２３のマージン部によって第１の外部電極３２６ａから絶縁されている。
【００４０】
図４において、第１の内部電極層３２４ａの最上層は、素体３２８の表面（図４において上面）を部分的に被覆する第１の引出電極層３２５ａを構成し、第２の内部電極層３２４ｂの最下層は、素体３２８の裏面（図４において下面）を部分的に被覆する第２の引出電極層３２５ｂを構成する。第１の引出電極層３２５ａは、回路基板３３（図１）と電気的に接続される一方の極の端子部３２７ａを有し、第２の引出し電極層３２５ｂは、適宜の接合材を介して振動板３２１の第１の主面３２ａに電気的かつ機械的に接続される。振動板３２１が導電性材料で構成される場合、接合材には、導電性接着剤、はんだ等の導電性接合材が用いられてもよく、この場合には他方の極の端子部を振動板３２１に設けることができる。
【００４１】
第１及び第２の外部電極３２６ａ，３２６ｂは、素体３２８のＸ軸方向の両端面の略中央部に各種金属材料などの導電性材料によって形成されている。第１の外部電極３２６ａは、第１の内部電極層３２４ａ及び第１の引出電極層３２５ａと電気的に接続され、第２の外部電極３２６ｂは、第２の内部電極層３２４ｂ及び第２の引出電極層３２５ｂと電気的に接続される。
【００４２】
このような構成により、外部電極３２６ａ，３２６ｂ間に交流電圧が印加されると、各内部電極層３２４ａ，３２４ｂ間にある各セラミックシート３２３が所定周波数で伸縮する。これにより、圧電素子３２２は振動板３２１に付与する振動を発生させることができる。
【００４３】
ここで、第１及び第２の外部電極３２６ａ，３２６ｂは、図４に示すように、それぞれ素体３２８の上記両端面の各々から突出する。このとき、第１及び第２の外部電極３２６ａ，３２６ｂは、振動板３２１の第１の主面３２ａに向かって突出する隆起部３２９ａ，３２９ｂが形成される場合がある。そこで、上述の開口部３３３は、隆起部３２９ａ，３２９ｂを収容できる大きさに形成される。これにより、隆起部３２９ａ，３２９ｂと振動板３２１との接触による外部電極３２６ａ，３２６ｂ間の電気的短絡が阻止される。
【００４４】
［支持部材］
続いて、支持部材５０の詳細について説明する。
【００４５】
イヤホン１００は、筐体４０の内部において圧電式発音体３２を振動可能に支持する支持部材５０を有する。図５は支持部材５０の概略平面図、図６は支持部材５０を含む発音ユニット３０の分解側断面図である。
【００４６】
支持部材５０は、図５に示すようにリング状（円環状）のブロック体で構成される。支持部材５０は、圧電式発音体３２の振動板３２１の周縁部３２１ｃを支持する支持面５１と、筐体４０の内壁面に対向する外周面５２と、第１の空間部Ｓ１に臨む内周面５３と、筐体４０（第２の筐体部４０２）に接合される先端面５４と、電磁式発音体３１の周縁部に接合される底面５５とを有する。
【００４７】
支持面５１は、円環状の粘着材層６１（第１の粘着材層）を介して振動板３２１の周縁部３２１ｃに接合される。これにより、振動板３２１は支持部材５０に対して弾性的に支持されるため、振動板３２１の共振のぶれが抑制され、振動板３２１の安定した共振動作が確保される。
【００４８】
また、先端面５４は、円環状の粘着材層６２（第２の粘着材層）を介して第２の筐体部４０２の周縁内周部に接合される。底面５５は、円環状の粘着材層６３（第３の粘着材層）を介して電磁式発音体３１に接合される。これにより、第１の筐体部４０１と第２の筐体部４０２との間で支持部材５０を弾性的に挟持することができるため、支持部材５０により圧電式発音体３２を安定に支持することができる。
【００４９】
粘着材層６１〜６３は、適度な弾性を有する材料で構成され、典型的には、各々所定の径でカッティングされた両面粘着テープで構成される。これ以外にも、粘着材層６１〜６３は、粘弾性樹脂の硬化物や加圧接着性の粘弾性フィルム等で構成されてもよい。また、粘着材層６１〜６３が環状体で構成されることにより、電磁式発音体３１と支持部材５０との間の気密性、支持部材５０と振動板３２１との間の気密性、そして、支持部材５０と筐体４０との間の気密性がそれぞれ高められ、第１及び第２の空間部Ｓ１，Ｓ２で発生した音波を効率よく導音路４１へ導くことができる。
【００５０】
ここで、支持部材５０は、３ＧＰａ以上のヤング率（縦弾性係数）を有する材料で構成される。このような材料で構成された支持部材５０は、比較的高い剛性を確保することができるため、７ｋＨｚ以上の比較的高い周波数帯域で振動する圧電式発音体３１（振動板３２１）を安定に支持することができる。
【００５１】
支持部材５０を構成する材料のヤング率の上限は特に限定されないが、例えば５ＧＰａ以上の材料単体では、金属やセラミックス等の無機材料にほぼ限定されるため、重量や生産コスト等との兼ね合いで上限は適宜設定可能であり、例えば５００ＧＰａ以下とすることができる。一方、支持部材５０を合成樹脂材料製とすることにより、軽量化、生産性の点で有利である。
【００５２】
ヤング率が３ＧＰａ以上の材料としては、例えば、金属材料、セラミックス、合成樹脂材料、合成樹脂材料を主体とする複合材料が挙げられる。金属材料としては、圧延鋼、ステンレス鋼、鋳鉄等の鉄系材料のほか、アルミニウムや黄銅等の非鉄系材料など、特に制限なく採用可能である。セラミックスとしては、ＳｉＣやＡｌ２Ｏ３等の適宜の材料が適用可能である。
【００５３】
合成樹脂材料としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、硬質塩化ビニル、メチルメタクリレート・スチレン共重合体（ＭＳ）等が挙げられる。また、ポリカーボネート（ＰＣ）やスチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体（ＡＢＳ）等のような単体で３ＧＰａ以上のヤング率を有しない樹脂材料であっても、これにガラス繊維等の繊維質や無機粒子等の微粒子からなるフィラー（充填材）が添加された、ヤング率（縦弾性係数）３ＧＰａ以上の複合材料（強化型プラスチック）が採用可能である。
【００５４】
支持部材５０は、単純な板材ではなく領域によって厚みが異なる３次元形状に形成されてもよい。これにより断面二次モーメントが大きくすることができ、同一のヤング率を有する材料であっても剛性（曲げ剛性）をさらに高めることができる。
【００５５】
例えば本実施形態における支持部材５０には、支持面５１の外周縁部に沿って上方へ突出し、振動板３２１の周縁部３２１ｃを囲繞する環状片部５６（第１の環状片部）が設けられており（図６参照）、その頂部に上述した先端面５４が形成されている。これにより支持部材５０の外周側が内周側よりも厚肉となるため、捻りや曲げに対する剛性が高められる。
【００５６】
［イヤホンの動作］
続いて、以上のように構成される本実施形態のイヤホン１００の典型的な動作について説明する。
【００５７】
本実施形態のイヤホン１００において、発音ユニット３０の回路基板３３には、ケーブル５０を介して再生信号が入力される。再生信号は、回路基板３３を介して、電磁式発音体３１及び圧電式発音体３２にそれぞれ入力される。これにより、電磁式発音体３１が駆動されて、主として７ｋＨｚ以下の低音域の音波が生成される。一方、圧電式発音体３２においては、圧電素子３２２の伸縮動作により振動板３２１が振動し、主として７ｋＨｚ以上の高音域の音波が生成される。生成された各帯域の音波は、導音路４１を介してユーザの耳に伝達される。このようにイヤホン１００は、低音域用の発音体と高音域用の発音体とを有するハイブリッドスピーカとして機能する。
【００５８】
一方、電磁式発音体３１によって発生した音波は、圧電式発音体３２の振動板３２１を振動させて第２の空間部Ｓ２へ伝播する音波成分と、通路部３３０を介して第２の空間部Ｓ２へ伝播する音波成分との合成波で形成される。したがって、通路部３３０の大きさ、個数等を最適化することにより、圧電式発音体３２から出力される低音域の音波を、例えば所定の低音帯域に音圧ピークが得られるような周波数特性に調整あるいはチューニングすることが可能となる。
【００５９】
本実施形態において支持部材５０は、ヤング率３ＧＰａ以上の材料で構成されているため、例えば図７に示すように、９ｋＨｚ以上の高音帯域における音圧レベルの上昇が顕著となり、クリアな音質を実現することができる。
【００６０】
図７は、支持部材５０の材質を異ならせて測定した圧電式発音体３２の音圧特性を示す一実験結果である。図中、縦軸は音圧レベル、横軸は周波数を示しており、支持部材の構成材料として、ヤング率１９７ＧＰａのＳＵＳ（実線）、同３．７ＧＰａのＰＰＳ（一点鎖線）及び同２．３ＧＰａのＰＣ（破線）を用いた。
【００６１】
同図に示すように、９ｋＨｚ付近から２０ｋＨｚ付近にわたって、ＰＣ製の支持部材を用いたときの音圧レベルよりも、ＳＵＳ及びＰＰＳ製の支持部材を用いたときの音圧レベルが向上する。これは、ヤング率が３ＧＰａ未満の場合、９ｋＨｚ以上の周波数で振動する圧電式発音体を安定に支持することができず、その結果、支持部材自体の振動により振動板３２１の振動が減殺されるためであると考えられる。これに対して、ヤング率が３ＧＰａ以上の高剛性の支持部材を用いることで、高周波数で振動する振動板３２１をより安定に支持することが可能となり、これにより高周波帯域における音圧レベルの向上を図ることが可能となる。
【００６２】
図８は、支持部材５０のヤング率と、圧電式発音体３２の８ｋＨｚ〜２０ｋＨｚにおける平均音圧レベル（ＳＰＬ）との関係を示す一実験結果である。
ここでは、ヤング率が異なる５種類の材料を用いて支持部材のサンプルＡ〜Ｅを構成し、サンプルＢ〜Ｅの音圧レベルを、サンプルＡのそれとの差分で表した。各サンプルの構成材料（ヤング率）は以下のとおりである。
【００６３】
サンプルＡ：ＰＣ（２．３ＧＰａ）
サンプルＢ：強化型ＰＣ（３．１ＧＰａ）
サンプルＣ：ＰＰＳ（３．７ＧＰａ）
サンプルＤ：ＳＵＳ３０１（１９７ＧＰａ）
サンプルＥ：ＳｉＣ（５００ＧＰａ）
なお、サンプルＡ、Ｃ及びＤは、図７における破線、一点鎖線及び実線で示す材料にそれぞれ相当する。
【００６４】
図８に示すように、ヤング率が３ＧＰａ以上のサンプルＢ〜Ｅにおいては、ヤング率が３ＧＰａ未満のサンプルＡよりも＋５ｄＢ以上の音圧レベルの向上が認められる。以上のように、支持部材５０をヤング率が３ＧＰａ以上の材料で構成することで、８ｋＨｚ〜２０ｋＨｚにおける高周波帯域の音圧を効率よく増加させることができ、これにより高音域の音響特性の向上を図ることが可能となる。
【００６５】
＜第２の実施形態＞
図９は本発明の第２の実施形態に係るイヤホン２００の構成を概略的に示す側断面図、図１０は支持部材７０の概略側断面図である。なお図９においては、理解を容易にするため、筐体４０の図示は省略されている。
以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【００６６】
本実施形態のイヤホン２００は、圧電式発音体３２を支持する支持部材７０の構成が第１の実施形態と異なる。すなわち支持部材７０は、支持面５１と、外周面５２と、内周面５３と、先端面５４と、底面５５と、第１の環状片部５６を有する点で第１の実施形態と共通するが、底面５５の外周縁部に下方へ突出する第２の環状片部５７をさらに有する点で第１の実施形態と異なる。
【００６７】
本実施形態において支持部材７０は、第１の実施形態の支持部材５０と同様に、３ＧＰａ以上のヤング率を有する材料で構成される。さらに本実施形態では、支持部材７０が底面５５の外周縁部に第２の環状片部５７がさらに設けられているため、支持部材５０よりも高い剛性を得ることができる。したがって高周波領域で振動する圧電式発音体３２をさらに安定に支持することができる。
【００６８】
第２の環状片部５７は、図９に示すように、電磁式発音体３１（本体部３１２）の外周縁部と係合するように構成されてもよい。これにより、電磁式発音体３１と圧電式発音体３２との間の相対的な位置決め精度や組立て作業性を向上させることができる。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００７０】
例えば以上の実施形態では、電磁式発音体３１と圧電式発音体３２の双方を備えた電気音響変換装置を例に挙げて説明したが、圧電式発音体のみで構成された電気音響変換装置にも本発明は適用可能である。
【００７１】
また以上の実施形態では、電気音響変換装置としてイヤホンを例に挙げて説明したが、これに限られず、ヘッドホン、据え置き型スピーカ、携帯情報端末に内蔵されるスピーカ等にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
３１…電磁式発音体
３２…圧電式発音体
４０…筐体
５０，７０…支持部材
５１…支持面
５６，５７…環状片部
６１〜６３…粘着材層
１００，２００…イヤホン
３２１…振動板
３２２…圧電素子
３３０…通路部
４０１…第１の筐体部
４０２…第２の筐体部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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