(57)【要約】【課題】  トランスデューサから得られる音の音圧またはトランスデューサから得られる電気信号の振幅を高める。【解決手段】  イヤホン１０１において、筐体１は、中空の円筒形状の部材であり、接続管１１によりイヤピース２に接続されている。円筒形の筐体１の内壁面のうち円筒の側面をなす側面部は、側面部３Ｓのみからなる中空円筒形のシート状圧電素子３ａにより覆われている。交流信号がシート状圧電素子３ａに与えられると、シート状圧電素子３ａが厚さ方向に振動する。これによりシート状圧電素子３ａが面している筐体１内の空気の体積が変化し、筐体１内の音響空間内に空気圧の変化の波動が発生する。この空気圧力波が放音孔１２、音道１３およびイヤピース２内の音道を介してユーザの外耳道に伝搬され、ユーザに音として聴取される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の筐体と、
前記筐体の少なくとも内壁の一部を覆い、音響空間に面するシート状圧電素子と
を有することを特徴とするトランスデューサ。
【請求項２】
前記シート状圧電素子は、前記筐体の内壁に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項３】
前記筐体の内部に配置されたブロックを有することを特徴とする請求項１または２に記載のトランスデューサ。
【請求項４】
前記ブロックは、前記シート状圧電素子に面する空気を前記筐体に設けられた放音孔に案内する通孔を有することを特徴とする請求項３に記載のトランスデューサ。
【請求項５】
前記放音孔に近づくに従って前記通孔の断面積が大きくなることを特徴とする請求項４に記載のトランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気信号から音響への変換または音響から電気信号への変換を行うトランスデューサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のトランスデューサとして、圧電素子を利用したトランスデューサがある。例えば特許文献１に開示されたイヤホンでは、イヤホンの筐体内に振動板が設けられ、この振動板に圧電素子が固定されている。そして、電気信号が圧電素子に与えられることにより、圧電素子および振動板が振動し、これにより生じる空気の粗密波がイヤホンの音道を介してユーザの外耳道へと伝搬される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８６３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来のトランスデューサは、発音体である圧電素子の面積を大きくすることが難しく、大きな音圧を得ることが困難であるという問題があった。また、上記の例は電気信号から音響への変換を行うトランスデューサに関するものであるが、圧電素子により音響から電気信号への変換を行うマイクロホン等のトランスデューサにおいても同様な問題があった。すなわち、圧電素子の面積を大きくすることが困難であるため、大きな振幅の電気信号を得るのが困難であった。
【０００５】
この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、トランスデューサから得られる音の音圧またはトランスデューサから得られる電気信号の振幅を高めることを可能にする技術的手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、中空の筐体と、前記筐体の少なくとも内壁の一部を覆い、音響空間に面するシート状圧電素子とを有することを特徴とするトランスデューサを提供する。
【０００７】
この発明によれば、シート状圧電素子は、筐体の少なくとも内壁の一部を覆って設けられるので、その面積を大きくすることができる。従って、電気信号から音響への変換を行うトランスデューサでは、シート状圧電素子の振動により音響空間に与えられる音圧を大きくすることが可能になる。また、音響から電気信号への変換を行うトランスデューサでは、音響空間に発生する音響振動によりシート状圧電素子から得られる電気信号の振幅を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明によるトランスデューサの第１実施形態であるイヤホンの構成を示す図である。
【図２】同実施形態におけるシート状圧電素子の構成例を示す断面図である。
【図３】この発明によるトランスデューサの第２実施形態であるイヤホンの構成を示す図である。
【図４】この発明によるトランスデューサの第３実施形態であるイヤホンの構成を示す図である。
【図５】この発明によるトランスデューサの第４実施形態であるイヤホンの構成を示す図である。
【図６】この発明によるトランスデューサの第５実施形態であるイヤホンの構成を示す図である。
【図７】この発明によるトランスデューサの第６実施形態であるイヤホンの構成を示す図である。
【図８】この発明によるトランスデューサの第７実施形態であるイヤホンの構成を示す図である。
【図９】この発明によるトランスデューサの第８実施形態であるイヤホンの構成を示す図である。
【図１０】この発明の各実施形態の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１（ａ）および（ｂ）はこの発明によるトランスデューサの第１実施形態であるイヤホン１０１の構成を示す図である。さらに詳述すると、図１（ａ）は特に同イヤホン１０１の筐体１およびその内部の縦断面構造を示しており、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ’線断面構造を示している。
【００１１】
イヤホン１０１において、筐体１は、中空の円筒形状の部材である。この筐体１は接続管１１によりイヤピース２に接続されている。接続管１１は、中空の管であり、図１（ａ）において右側に図示された筐体１の第１底面部の略中心に設けられた放音孔１２に一端が接続されている。接続管１１の内側の中空領域である音道１３は、この放音孔１２を介して筐体１内の中空領域と繋がっている。筐体１および接続管１１の素材は任意であり、例えば樹脂でもよい。イヤピース２は、ユーザの外耳道内に挿入される略半球状の部材であり、柔軟な素材により構成されている。このイヤピース２には、接続管１１の音道１３と繋がる音道（図示略）が貫通している。
【００１２】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、円筒形の筐体１の内壁面のうち円筒の側面をなす側面部は、側面部３Ｓのみからなる中空円筒形のシート状圧電素子３ａにより覆われている。具体的にはシート状圧電素子３ａは、筐体１の内側壁に接着されている。
【００１３】
図２はシート状圧電素子３ａの構成例を示す断面図である。なお、図２では、シート状圧電素子３ａと筐体１との関係を分かり易くするため、シート状圧電素子３ａとともに筐体１が示されている。
【００１４】
シート状圧電素子３ａは可撓性を有する。シート状圧電素子３ａは、図２に示すように、多孔質膜３１と、多孔質膜３１の両面に積層される一対の膜状の電極３２および３３とを有する。シート状圧電素子３ａは、一対の電極３２および３３が最外層を構成する３層体である。そして、一対の電極３２および３３の一方（図示の例では電極３２）が筐体１の内壁に接着される。また、シート状圧電素子３ａは、外部へ電気信号を出力するリード線が接続される端子（図示略）を有する。シート状圧電素子３ａでは、リード線を介して一対の電極３２および３３間に交流電圧が印加されることにより、多孔質膜３１が厚さ方向に振動して放音する。
【００１５】
多孔質膜３１は柔軟性を有する。多孔質膜３１は、ポリエチレンテレフタレート、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリプロピレン等の合成樹脂を主成分とする。また、多孔質膜３１は、分極処理によりエレクトレット化されている。分極処理方法としては、特に限定されるものではなく、例えば直流又はパルス状の高電圧を印加して電荷を注入する方法、γ線や電子線等の電離性放射線を照射して電荷を注入する方法、コロナ放電処理によって電荷を注入する方法等が挙げられる。なお、「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいう。
以上が本実施形態によるイヤホン１０１の詳細である。
【００１６】
本実施形態において、交流信号がシート状圧電素子３ａに与えられると、シート状圧電素子３ａが厚さ方向に振動する。ここで、シート状圧電素子３ａが固定された筐体１は、剛体とみなしてよく、その内側の容積は変化しない。従って、シート状圧電素子３ａが厚さ方向に振動すると、シート状圧電素子３ａが面している筐体１内の空気の体積が変化し、筐体１内の音響空間内に空気圧の変化の波動が発生する。この空気圧力波、すなわち、音波が放音孔１２、音道１３およびイヤピース２内の音道を介してユーザの外耳道に伝搬され、ユーザに音として聴取される。
【００１７】
本実施形態によれば、シート状圧電素子３ａは、筐体１の内壁（内側壁）の側面を覆って設けられる。従って、シート状圧電素子３ａの面積を大きくすることができ、音響空間内に供給する音圧を大きくすることができる。また、本実施形態によれば、シート状圧電素子３ａは、剛体である筐体１の内壁（内側壁）に接着されるので、安定な放音が可能である。また、シート状圧電素子３ａの面積が充分に確保される場合は、筐体１の内壁の側面の少なくとも一部を覆うようにシート状圧電素子３ａを配置してもよい。
【００１８】
＜第２実施形態＞
図３はこの発明によるトランスデューサの第２実施形態であるイヤホン１０２の構成を示す図である。前掲図１（ａ）と同様、図３は特に同イヤホン１０２の筐体１およびその内部の縦断面構造を示している。なお、図３において、前掲図１（ａ）および（ｂ）に示された各部と対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１９】
本実施形態におけるイヤホン１０２では、円筒形の筐体１の内壁のうちの内側面を覆う側面部３Ｓと、第１底面（図３において右側の底面部）を覆う第１底面部３Ｄ１と、第２底面（図３において左側の底面部）を覆う第２底面部３Ｄ２とからなるシート状圧電素子３ｂが設けられている。このシート状圧電素子３ｂは、筐体１の内壁に接着されている。シート状圧電素子３ｂの構成は上記第１実施形態のシート状圧電素子３ａの構成（図２参照）と同様である。
【００２０】
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態によれば、筐体１内の音響空間に面するシート状圧電素子３ｂの面積を上記第１実施形態のシート状圧電素子３ａよりも大きくすることができる。従って、イヤホン１０２において得られる音圧を上記第１実施形態よりも大きくすることができる。また、図３において、第１底面を覆うシート状圧電素子３ｂを省いたり、第２底面を覆うシート状圧電素子３ｂを省いたり、内側面を覆うシート状圧電素子３ｂを省いてもよい。また、シート状圧電素子３ｂの面積が充分に確保される場合は、各面に部分的に配置されてもよい。すなわち筐体１の内壁の少なくとも一部を覆うようにシート状圧電素子３bを配置すればよい。
【００２１】
＜第３実施形態＞
図４（ａ）〜（ｄ）はこの発明によるトランスデューサの第３実施形態であるイヤホン１０３の構成を示す図である。さらに詳述すると、図４（ａ）は特に同イヤホン１０３の筐体１およびその内部の縦断面構造を示しており、図４（ｂ）〜（ｄ）は図４（ａ）のＩ−Ｉ’線断面構造を示している。本実施形態において、筐体１およびその内部のＩ−Ｉ’線断面構造には各種の態様が考えられる。図４（ｂ）〜（ｄ）は、それらの態様のうちの第１〜第３の態様を各々例示している。なお、図４（ａ）〜（ｄ）において、前掲図１（ａ）および（ｂ）に示された各部と対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２２】
本実施形態によるイヤホン１０３では、上記第１実施形態と同様、円筒形の筐体１の内壁のうちの内側面を覆う側面部３Ｓのみからなるシート状圧電素子３ａが筐体１の内壁（この場合、内側壁）に接着されている。このシート状圧電素子３ａの構成は上記第１実施形態のものと同様である。
【００２３】
そして、シート状圧電素子３ａが面する筐体１内の音響空間には軸対称な筒状のブロック４が固定されている。さらに詳述すると、ブロック４は、その側面をシート状圧電素子３ａから離し、かつ、その第１底面（図４（ａ）において右側の底面）を筐体１の第１底面から離した状態で、その第２底面（図４（ａ）において左側の底面）が筐体１の第２底面に接着されている。このブロック４の側面とシート状圧電素子３ａとの間の空間６１と、ブロック４の第１底面との間の空間６２は、シート状圧電素子３ａの振動により発生する空気圧力波（音波）を放音孔１２へ案内する役割を果たす。ブロック４の素材は任意であり、例えば樹脂であってもよい。
【００２４】
図４（ｂ）に示す第１の態様では、筐体１、シート状圧電素子３ａおよびブロック４は、同心の円筒形をなしている。そして、シート状圧電素子３ａとブロック４の間の空間６１は、ブロック４の半径方向の厚さがブロック４の周方向に沿って均一な円環状の断面形状を有している。
【００２５】
図４（ｃ）に示す第２の態様では、ブロック４は、完全な円筒形状ではなく、その周方向に沿って複数（図示の例では７個）の円弧状の溝４ｒが設けられている。
【００２６】
図４（ｄ）に示す第３の態様では、ブロック４の周方向に沿って複数（図示の例では３個）の円弧状の溝４ｒが設けられ、かつ、これらの溝４ｒに向かって円弧状に突出した複数の凸部１ｒが筐体１に設けられている。そして、この凸部１ｒの表面に溝４ｒに向かって円弧状に突出したシート状圧電素子３ａの凸部３ｒが設けられている。この態様において、シート状圧電素子３ａとブロック４の間の空間６１は、ブロック４の半径方向の厚さがブロック４の周方向に沿って均一になっている。
【００２７】
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態では、ブロック４を筐体１内に配置することにより、空間６１→空間６２→音道１３という音の伝搬経路を形成した。このため、例えば図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように空間６１の形状を調整し、あるいは空間６２の厚さを調整することにより、音の伝搬経路の断面積の急激な変化（あるいは音響インピーダンスの急激な変化）を少なくし、伝搬経路においてヘルムホルツ共鳴や反射が発生するのを抑制することができるという効果が得られる。
【００２８】
＜第４実施形態＞
図５はこの発明によるトランスデューサの第４実施形態であるイヤホン１０４の構成を示す図である。なお、図５において、前掲図１または図４に示された各部と対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
本実施形態は、上記第３実施形態におけるブロック４を、図５に示すように筐体１の第２底面（図５において左側の底面）側から第１底面（図５において右側の底面）に進むに従って径が短くなる切頭円錐形状のブロック４に置き換えたものである。
【００３０】
本実施形態においても上記第３実施形態と同様な効果が得られる。
【００３１】
＜第５実施形態＞
図６はこの発明によるトランスデューサの第５実施形態であるイヤホン１０５の構成を示す図である。なお、図６において、前掲図１または図４に示された各部と対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
本実施形態によるイヤホン１０５では、上記第１実施形態と同様、円筒形の筐体１の内壁のうちの内側面を覆う側面部３Ｓのみからなるシート状圧電素子３ａが筐体１の内壁（この場合、内側壁）に接着されている。このシート状圧電素子３ａの構成は上記第１実施形態のものと同様である。
【００３３】
そして、シート状圧電素子３ａが面する筐体１内の音響空間には円筒状のブロック４が固定されている。さらに詳述すると、ブロック４は、その側面をシート状圧電素子３ａから離した状態で、その第１底面（図６において右側の底面）が筐体１の第１底面に接着され、その第２底面（図６において左側の底面）が筐体１の第２底面に接着されている。図４（ｂ）の態様と同様、シート状圧電素子３ａとブロック４の間の空間６１は、ブロック４の半径方向の厚さがブロック４の周方向に沿って均一な円環状の断面形状を有している。
【００３４】
本実施形態では、シート状圧電素子３ａとブロック４の間の空間６１は、シート状圧電素子３ａの振動により圧縮される空気を内包する圧縮層として機能する。そして、本実施形態において、ブロック４には、シート状圧電素子３ａが面する空間６１内の空気を筐体１に設けられた放音孔１２へと案内する通孔５が形成されている。
【００３５】
図６に示す例において、通孔５は、音道１３と略同径の円筒状の中空領域と、この中空領域から枝分かれし、放射状に円筒形のブロック４の側面に向けて延びる中空領域とにより構成されている。そして、ブロック４の側面には、通孔５の開口部５０がある。この開口部５０は、円筒形のブロック４の側面を１周する円状の開口部となっている。図示の例では、開口部５０は、円筒形のブロック４の側面の軸方向中央に位置している。
【００３６】
通孔５は、空間６１から音道１３まで音を案内する役割を果たすため、空間６１および通孔５間の境界での音の反射、通孔５および音道１３間の境界での音の反射を生じさせないように、その形状を決定する必要がある。このため、音の伝搬経路の断面積の急激な変化（すなわち、音響インピーダンスの急激な変化）が生じないように、空間６１との境界から放音孔１２にかけて通孔５の断面積を滑らかに変化させている。
【００３７】
本実施形態では、シート状圧電素子３ａが厚さ方向に振動すると、圧縮層たる空間６１内の空気の体積が変化し、空間６１内に空気圧力波が発生する。この空気圧力波は、開口部５０を介してブロック４内の通孔５に伝搬され、通孔５、放音孔１２および音道１３を介してユーザの外耳道に伝搬され、音として聴取される。
【００３８】
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態では、筐体１内にブロック４を配置し、このブロック４に空間６１内の空気を放音孔１２に案内する通孔５を設けたので、空間６１から音道１３までの音の伝搬経路の断面積の急激な変化を少なくすることができる。従って、空間６１から音道１３までの音の伝搬経路における音の反射を抑制し、音響特性を向上させることができる。
【００３９】
シート状圧電素子３ａの振動により、筐体１内の空間６１にそのサイズや形状により定まる波長の定在波が発生する可能性がある。この定在波は、イヤホン１０５の音響特性にピークやディップを発生させる原因となる。このようなピークやディップがイヤホン１０５の使用周波数帯域（イヤホン１０５の再生対象となる音の周波数帯域）内において生じるのは好ましくない。そこで、このような好ましくない定在波の影響を軽減するために、通孔５の開口部５０の位置を、空間６１において定在波の節が発生する位置に合わせてもよい。このようにすることで、イヤホン１０５の音響特性に対する空間６１の定在波の影響を少なくすることができる。
【００４０】
＜第６実施形態＞
図７はこの発明によるトランスデューサの第６実施形態であるイヤホン１０６の構成を示す図である。なお、図７において、前掲図６に示された各部と対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
本実施形態におけるイヤホン１０６では、円筒形の筐体１の内壁のうちの内側面を覆う側面部３Ｓと、第２底面（図７において左側の底面部）を覆う第２底面部３Ｄ２とからなるシート状圧電素子３ｃが設けられている。このシート状圧電素子３ｃは、筐体１の内壁に接着されている。
【００４２】
シート状圧電素子３ｃが面する筐体１内の音響空間には、ブロック４が配置されている。上記第５実施形態（図６）と同様、ブロック４は、円筒形のブロックである。しかし、上記第５実施形態（図６）と異なり、ブロック４は、第２底面の中央付近の所定サイズの領域４２が軸方向に突出しており、この突出した領域４２が筐体１の第２底面に接着されている。シート状圧電素子３ｃの第２底面部３Ｄ２には、このブロック４の第２底面の突出領域４２を通過させる孔が空いている。そして、ブロック４の第２底面の突出領域４２以外の領域は、空間６３を挟んでシート状圧電素子３ｃの第２底面部３Ｄ２と対向している。
【００４３】
ブロック４には、シート状圧電素子３ｃが面する空間６１および６３からなる空間内の空気を筐体１に設けられた放音孔１２へ案内する通孔５が設けられている。通孔５およびその開口部５０の構成は上記第５実施形態と同様である。図示の例では、通孔５の開口部５０は、円筒形のブロック４の側面において、空間６１および６３からなる空間の中央と対向する位置に設けられている。
【００４４】
本実施形態でも上記第５実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態によれば、筐体１内の音響空間に面するシート状圧電素子３ｃの面積を上記第５実施形態のシート状圧電素子３ａよりも大きくすることができる。従って、イヤホン１０６において得られる音圧を上記第５実施形態よりも大きくすることができる。
【００４５】
本実施形態においても、上記第５実施形態と同様、好ましくない定在波の影響を軽減するために、通孔５の開口部５０の位置を、空間６１および６３からなる空間において定在波の節が発生する位置に合わせてもよい。
【００４６】
＜第７実施形態＞
図８はこの発明によるトランスデューサの第７実施形態であるイヤホン１０７の構成を示す図である。なお、図８において、前掲図７に示された各部と対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
本実施形態におけるイヤホン１０７では、円筒形の筐体１の内壁のうちの内側面を覆う側面部３Ｓと、第１底面（図８において右側の底面部）を覆う第１底面部３Ｄ１と、第２底面（図８において左側の底面部）を覆う第２底面部３Ｄ２とからなるシート状圧電素子３ｄが設けられている。このシート状圧電素子３ｄは、筐体１の内壁に接着されている。
【００４８】
シート状圧電素子３ｄが面する筐体１内の音響空間には、ブロック４が配置されている。上記第６実施形態（図７）と同様、ブロック４は、第２底面の中央付近の所定サイズの領域４２が軸方向に突出しており、この突出した領域４２が筐体１の第２底面に接着されている。しかし、本実施形態では、これに加えて、ブロック４の第１底面の中央付近の所定サイズの領域４１が軸方向に突出し、この突出した領域４１が筐体１の第１底面に接着されている。シート状圧電素子３ｃの第１底面部３Ｄ１には、このブロック４の第１底面の突出領域４１を通過させる孔が空いている。そして、ブロック４の第１底面の突出領域４１以外の領域は、空間６２を挟んでシート状圧電素子３ｄの第１底面部３Ｄ１と対向している。
【００４９】
ブロック４には、シート状圧電素子３ｄが面する空間６１、６２および６３からなる空間内の空気を筐体１に設けられた放音孔１２へ案内する通孔５が設けられている。通孔５およびその開口部５０の構成は上記第５実施形態と同様である。図示の例では、通孔５の開口部５０は、円筒形のブロック４の側面において、空間６１、６２および６３からなる空間の中央と対向する位置に設けられている。
【００５０】
本実施形態でも上記第６実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態によれば、筐体１内の音響空間に面するシート状圧電素子３ｄの面積を上記第６実施形態のシート状圧電素子３ｃよりも大きくすることができる。従って、イヤホン１０７において得られる音圧を上記第６実施形態よりも大きくすることができる。
【００５１】
本実施形態においても、上記第５および第６実施形態と同様、好ましくない定在波の影響を軽減するために、通孔５の開口部５０の位置を、空間６１、６２および６３からなる空間において定在波の節が発生する位置に合わせてもよい。
【００５２】
＜第８実施形態＞
図９はこの発明によるトランスデューサの第８実施形態であるイヤホン１０８の構成を示す図である。なお、図９において、前掲図６に示された各部と対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
本実施形態におけるイヤホン１０８は、上記第５実施形態において、ブロック４に設ける通孔５の構成を変えたものである。図９に示す例において、通孔５は、音道１３と略同径の円筒状の第１の中空領域と、この第１の中空領域から枝分かれし、放射状に円筒形のブロック４の側面に向けて延びる第２の中空領域と、同じく第１の中空領域から枝分かれし、第２の中空領域よりも筐体１の第２底面（図９において左側の底面）に向けて延びる第３の中空領域とにより構成されている。そして、ブロック４の側面には、通孔５の第２の中空領域の開口部５１および第３の中空領域の開口部５２がある。これらの開口部５１および５２は、各々円筒形のブロック４の側面を１周する円状の開口部となっている。図示の例では、開口部５１および５２は、円筒形のブロック４の側面を軸方向に３等分する各位置にある。
【００５４】
本実施形態でも上記第５実施形態と同様な効果が得られる。本実施形態においても、上記第５〜第７実施形態と同様、好ましくない定在波の影響を軽減するために、通孔５の開口部５１、５２の位置を、空間６１において定在波の節が発生する位置に合わせてもよい。
【００５５】
＜実施形態の効果の確認＞
本願発明者は、上記各実施形態の効果を確認するために、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すイヤホンのモデルを使用してイヤホンの音響特性のシミュレーションを行った。
【００５６】
図１０（ａ）に示すモデルは、通常の直管構造のイヤホンのモデルである。このモデルでは、円筒状の音響空間７の底面に当たる領域に設けられたシート状圧電素子３が音響空間７に放音する。この音響空間７に放音された音がそのままユーザの外耳道に供給される。
【００５７】
図１０（ｂ）に示すモデルは、円筒状の音響空間７の側周面を覆って円筒状のシート状圧電素子３を配置したモデルである。このモデルでは、音響空間７に放音された音が音道１３を介してユーザの外耳道に供給される。このモデルは、上記第１実施形態（図１）、第２実施形態（図３）に相当する。
【００５８】
図１０（ｃ）に示すモデルは、円筒状の音響空間７の側周面を覆って円筒状のシート状圧電素子３を配置し、このシート状圧電素子３の内側に通孔５のあるブロック４を配置したモデルである。このモデルでは、音響空間７に放音された音が通孔５、音道１３を介してユーザの外耳道に供給される。このモデルは、上記第５〜第８実施形態に相当する。
【００５９】
図１０（ｄ）は、シミュレーション結果を示すものであり、図１０（ａ）に示すモデルより得られる音量Ｐ１、図１０（ｂ）に示すモデルにより得られる音量Ｐ２、図１０（ｃ）に示すモデルにより得られる音量Ｐ３の周波数特性を示している。この図において、横軸は周波数、縦軸は音量である。
【００６０】
図１０（ｄ）によると次のことが分かる。図１０（ａ）に示す直管構造のモデルは、反射が少ないため、低域から高域までほぼフラットな周波数特性となる。しかし、このモデルは、シート状圧電素子３の面積が小さいため、低域から高域までの全帯域を通じて音量Ｐ１が低い、特に低域が低い、大入力にすると歪みやすいなどの欠点を有すると考えられる。
【００６１】
一方、図１０（ｂ）に示すモデル（すなわち、上記第１、第２実施形態）は、シート状圧電素子３の面積が拡大するため、音量Ｐ２の上昇が確認できる。このため、実製品では低域の特性改善などが見込める。何故ならば、シート状圧電素子３の面積が大きいほど低域の出力レベルが上昇するためである。しかしながら、このモデルでは、音響空間７内部で発生する定在波の影響および音響空間７と音道１３との境界の不連続面で発生する反射の影響により、高域の特性が悪化する。
【００６２】
図１０（ｃ）に示すモデル（すなわち、上記第５〜第８実施形態）は、通孔５の形状の調整により定在波の影響を減らすことができ、かつ、音響空間７と、通孔５と、音道１３の境界における断面積の急激な変化を少なくなくすることができる。このため、モデルから得られる音量Ｐ３に関して、高域の特性を改善することができる。
【００６３】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の各実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
【００６４】
（１）上記各実施形態では、電気信号を音響に変換するイヤホンにこの発明を適用したが、この発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。この発明は、マイクロホン等、音響を電気信号に変換するトランスデューサにも適用可能である。
【００６５】
（２）上記各実施形態では、筐体１を円筒形状としたが、筐体１を球形、直方体等、円筒形以外の形状としてもよい。
【００６６】
（３）上記第５〜第８実施形態において、シート状圧電素子が面する筐体１内の空間に発生する定在波の周波数がイヤホンの使用周波数帯域の外側にある場合、ブロック４の通孔５の開口部の位置は、当該定在波の節の位置に合わせなくてもよい。
【００６７】
（４）上記第５〜第８実施形態において、シート状圧電素子が面する筐体１内の空間に発生する定在波の周波数をイヤホンの使用周波数帯域の外側にシフトさせてもよい。具体的には、例えば図９に示すブロック４内の通孔５の枝分かれにおいて、シート状圧電素子３ａ側の開口部５１から、放音孔１２側の先端を廻り、開口部５１の隣の開口部５２を通って、開口部５１に至る経路の経路長が波長となる周波数が、使用周波数帯域の下限周波数よりも低くなるようにする。あるいは当該周波数が使用周波数帯域の上限周波数より高くなるようにする。このようにすることで、シート状圧電素子３ａとブロック４との間の音響空間に発生する定在波の周波数を使用周波数帯域の外側にシフトすることができ、定在波による音響特性への悪影響を無効にすることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０１〜１０８……イヤホン、１……筐体、２……イヤピース、１１……接続管、１２……放音孔、１３……音道、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３……シート状圧電素子、３Ｓ……側面部、３Ｄ１……第１底面部、……、３Ｄ２……第２底面部、４……ブロック、５……音道、５０，５１，５２……開口部、３１……多孔質膜、３２，３３……電極、６１，６２，６３……空間、７……音響空間。
【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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