(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
第１の面と前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する振動板と、前記第１の面及び前記第２の面の少なくとも一方に接合された圧電素子とを含み、前記筐体の内部を前記第１の面に臨む第１の空間部と前記第２の面に臨む第２の空間部とに区画する圧電式発音体と、
前記振動板側に位置する第１の端部と前記第１の端部とは反対側の第２の端部とを有する環状体と、前記第１の端部に設けられ前記第１の面の周縁部を支持する複数の突起を有する支持部とを有し、前記筐体の一部又は前記筐体とは異なる部材で構成された支持部材と、
前記第１の空間部に配置され、前記環状体に収容される電磁式発音体と
を具備し、
前記環状体は、前記振動板と略同一の外径を有し、
前記複数の突起は、前記第１の端部から前記環状体の軸方向へ突出する
電気音響変換装置。
【請求項２】
筐体と、
第１の面と前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する振動板と、前記第１の面及び前記第２の面の少なくとも一方に接合された圧電素子とを含み、前記筐体の内部を前記第１の面に臨む第１の空間部と前記第２の面に臨む第２の空間部とに区画する圧電式発音体と、
前記振動板側に位置する第１の端部と前記第１の端部とは反対側の第２の端部とを有する環状体と、前記第１の端部に設けられ前記第１の面の周縁部を支持する複数の突起を有する支持部とを有し、前記筐体の一部又は前記筐体とは異なる部材で構成された支持部材と、
前記第１の空間部に配置され、前記環状体に収容される電磁式発音体と
を具備し、
前記環状体は、前記振動板の外径以上の大きさの内径を有し、
前記複数の突起は、前記第１の端部から径内方へ突出する
電気音響変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気音響変換装置であって、
前記周縁部と前記第１の端部との間に設けられた弾性変形可能な第１の粘着層をさらに具備する
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、
前記支持部材は、前記筐体とは異なる部材で構成され、
前記電気音響変換装置は、前記支持部材と前記筐体との間に設けられた弾性変形可能な第２の粘着層をさらに具備する
電気音響変換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の電気音響変換装置であって、
前記複数の突起の間の空隙部は、前記電磁式発音体が発生した音響を通す通路部として構成される
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、
前記振動板に設けられ、前記電磁式発音体が発生した音響を通す通路部をさらに具備する
電気音響変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の電気音響変換装置であって、
前記圧電素子は、複数の圧電層と複数の電極層とが交互に積層された構造を有する
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】
圧電式発音体は、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等として多用されている。圧電式発音体は、典型的には、振動板に圧電素子を貼り合わせて構成される（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５０３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、イヤホンやヘッドホン等の音響機器においては、音質のさらなる向上が求められている。このため、圧電式発音体においては、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。例えば、楽曲の再生時等において、高周波帯域に現れるボーカルの歯擦音が音質の低下を招く場合がある。この場合、当該歯擦音の音圧ピークを低減することができる高周波特性を有する電気音響変換機能が求められることになる。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高周波特性に優れた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】
【０００６】
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、電磁式発音体と、支持部材とを具備する。
上記圧電式発音体は、第１の面と、上記第１の面とは反対側の第２の面とを有する振動板と、上記第１の面及び上記第２の面の少なくとも一方に接合された圧電素子とを含み、上記筐体の内部を上記第１の面に臨む第１の空間部と上記第２の面に臨む第２の空間部とに区画する。
上記電磁式発音体は、上記第１の空間部に配置される。
上記支持部材は、上記筐体の一部又は上記筐体とは異なる部材で構成され、上記第１の面又は上記第２の面に対向する支持部を有し、上記支持部により上記第１の面又は上記第２の面の周縁部を支持する。
【０００７】
上記電気音響変換装置において、支持部材は、振動板の何れか一方の面の周縁部を支持する。これにより、振動板の各面の周縁部全体が支持部材に強固に固定される場合と比較して、圧電素子の駆動時において振動板の周縁部の振動の自由度が高められ、所望とする高周波特性を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、高周波特性に優れた電気音響変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の参考例に係るスピーカユニットの概略構成図であり、Ａは側断面図、Ｂは平面図である。
【図２】上記参考例に係るスピーカユニットの周波数特性を示す一実験結果である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電気音響変換装置におけるスピーカユニットの全体斜視図である。
【図４】図３に示すスピーカユニットの分解斜視図である。
【図５】図３に示すスピーカユニットの概略側断面図である。
【図６】図３に示すスピーカユニットの周波数特性を示す一実験結果である。
【図７】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８】本発明の第２の実施形態に係る電気音響変換装置の概略側断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る電気音響変換装置におけるスピーカユニットの周波数特性を示す一実験結果である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る電気音響変換装置におけるスピーカユニットと、本発明の第２の実施形態に係る電気音響変換装置におけるスピーカユニットの周波数特性を比較して示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る電気音響変換装置の概略構成図であり、Ａは側断面図、Ｂは平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る電気音響変換装置の概略構成図であり、Ａは側断面図、Ｂは平面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る電気音響変換装置の概略側断面図である。
【図１４】図１３に示す電気音響変換装置におけるスピーカユニットの全体斜視図である。
【図１５】本発明に係る電気音響変換装置の構成の変形例を示す概略側断面図である。
【図１６】図３に示すスピーカユニットの構成の変形例を示す全体斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
＜基本構成（参考例）＞
まず、本実施形態の参考例に係るスピーカユニットの基本構成について説明する。
図１Ａ，Ｂはそれぞれ、参考例に係るスピーカユニット１を概略的に示す側断面図及び平面図である。図において、Ｘ、Ｙ及びＺ軸は、相互に直交する３軸方向を示している（以下の各図においても同様）。
【００１２】
スピーカユニット１は、振動板１１と圧電素子１２とを有する圧電式発音体１０と、圧電式発音体１０を支持する支持部材１３とを有する。圧電式発音体１０は、例えば８ｋＨｚ付近に音圧ピークレベルを有する音波を発生し、支持部材１３に支持される。スピーカユニット１は、図示しない筐体の内部に収容されることで、イヤホンやヘッドホン等の電気音響変換装置を構成する。
【００１３】
図１Ｂに示すように、振動板１１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、その平面形状は円形に形成される。振動板１１の外径や厚みは特に限定されず、再生音波の周波数帯域等に応じて適宜設定され、本例では、直径約１２ｍｍ、厚み約０．２ｍｍの円盤形状の振動板が用いられる。
【００１４】
圧電素子１２は、振動板１１を振動させるアクチュエータとして機能する。圧電素子１２は、振動板１１の第１の面１１２及び第１の面とは反対側の第２の面１１３の少なくとも一方に一体的に接合される。本例において圧電式発音体１０は、振動板１１の一方の面に圧電素子１２が接合されたユニモルフ構造を有する。
【００１５】
圧電素子１２が接合される振動板１１の面はどちらの面であってもよく、図示の例では、圧電素子１２は、第２の面１１３に接合される。圧電素子１２は、振動板１１の略中央に配置される。これにより振動板１１の面内全域に対する等方的な発振駆動が可能となる。
【００１６】
圧電素子１２の平面形状は多角形状に形成されており、本例では矩形（長方形）とされるが、正方形や平行四辺形、台形等の他の四角形、あるいは四角形以外の多角形、あるいは円形、楕円形、長円形等であってもよい。圧電素子１２の厚みも特に限定されず、例えば約５０μｍとされる。
【００１７】
圧電素子１２は、複数の圧電層と複数の電極層とが交互に積層された構造を有する。典型的には、圧電素子１２は、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特性を有する複数のセラミックシートを、電極層を挟んで相互に積層した後、所定温度で焼成することで作製される。各電極層の一端部は、誘電体層の長辺方向の両端面に交互に引き出される。一方の端面に露出する電極層は第１の引出電極層に接続され、他方の端面に露出する電極層は第２の引出電極層に接続される。圧電素子１２は、第１及び第２の引出電極層間に所定の交流電圧を印加することで、所定周波数で伸縮するとともに、振動板１１を所定周波数で振動させる。圧電層及び電極層の積層数は特に限定されず、必要とされる音圧が得られる適宜の層数にそれぞれ設定される。
【００１８】
支持部材１３は、環状に形成され、本例ではＺ軸方向に軸心を有する円筒形状を有する。支持部材１３は、第１の端部１３１と、その反対側の第２の端部１３２とを有する。振動板１１は、第１の端部１３１に設けられた保持部１３３によって第１及び第２の面１１２，１１３の周縁部１１１が全周にわたって支持される。支持部材１３は、合成樹脂材料の射出成形体で構成され、典型的にはインサート成形により、振動板１１の周縁部１１１が保持部１３３に強固に固定される。
【００１９】
図２は、上記構成のスピーカユニット１の発振周波数特性を示している。図２において、横軸は周波数［Ｈｚ］（対数目盛）、左の縦軸は音圧レベル（ＳＰＬ：Sound Pressure Level）［ｄＢ］及び右の縦軸は全高調波歪（ＴＨＤ：Total Harmonic Distortion）［％］をそれぞれ示している。
【００２０】
なお測定は、電子情報技術産業協会規格のヘッドホン及びイヤホン（JEITA RC-8140A）に沿って、イヤホン用のカプラを用いて特性を評価した。
【００２１】
図２に示すように、参考例に係るスピーカユニット１においては、８ｋＨｚ付近に第１の音圧ピークを有する一方、図中楕円形状の領域Ａに示すように９〜１０ｋＨｚ付近にも同等の第２の音圧ピークが認められる。この第２の音圧ピークは、一般に楽曲中のボーカルの歯擦音を顕在化させる要因となるため、できるだけ抑圧されることが好ましい。
【００２２】
その一方で、第２の音圧ピークが出現する理由としては、９〜１０ｋＨｚ付近におけるスピーカユニット１のＱ値（共振の鋭さ）が比較的高いことが挙げられる。したがって、９〜１０ｋＨｚ付近のスピーカユニットのＱ値を低減することができれば、第２の音圧ピークを消失させることができると考えられる。
【００２３】
そこで、本発明では、意図しない周波数帯域で出現し得る音圧ピークレベルを抑圧し、所望とする高周波特性を得ることを目的として、以下に詳細に説明するように、振動板１１の支持構造を工夫した。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図３は本発明の第１の実施形態に係る電気音響変換装置におけるスピーカユニットの全体斜視図、図４はその分解斜視図、図５はその概略側断面図である。
【００２５】
本実施形態に係るスピーカユニット２は、圧電式発音体２０と、支持部材２３とを有する。スピーカユニット２は、図示しない筐体の内部に収容されることで、イヤホンやヘッドホン等の電気音響変換装置を構成する。
【００２６】
圧電式発音体２０は、第１の面２１２と、第１の面とは反対側の第２の面２１３とを有する振動板２１と、圧電素子２２とを有する。圧電素子２２は、振動板２１の第１の面２１２及び第２の面２１３の少なくとも一方に一体的に接合される。図示の例では、圧電素子２２は、第２の面２１３に接合される。振動板２１及び圧電素子２２は、上記参考例に係るスピーカユニット１における振動板１１及び圧電素子１２と構成が同一であるため、ここでは説明を省略する。
【００２７】
支持部材２３は、振動板２１の第１の面２１２に対向する支持部（複数の突起２３３）を有し、当該支持部により振動板２１の周縁部２１１を支持する。支持部材２３は、上記筐体の一部で構成されてもよいし、上記筐体とは異なる部材で構成されてもよい。なお、振動板２１の周縁部２１１には、第１の面２１２の周縁部、第２の面の周縁部及び振動板２１の側面が含まれるが、後述するように、上記支持部が支持する周縁部２１１は、第１の面２１２の周縁部に相当する。
【００２８】
本実施形態において、支持部材２３は、環状体２３０と、振動板２１の第１の面２１２の周縁部２１１を支持する複数の突起２３３とを有する。複数の突起２３３は、振動板２１を支持する「支持部」に相当する。支持部材２３は、合成樹脂材料の射出成形体で構成されるが、これに限られず金属材料で構成されてもよい。
【００２９】
環状体２３０は、振動板２１と略同一の外径を有する円環状又は円筒状の部材で構成され、振動板２１の第１の面２１２側に位置する第１の端部２３１と、その反対側の第２の端部２３２とを有する。環状体２３０のＺ軸方向に沿った厚み（高さ）は、圧電式発音体２０を安定に保持できる強度を確保できる大きさであれば、特に限定されない。
【００３０】
複数の突起２３３は、振動板２１の第１の面２１２に対向し、環状体２３０の第１の端部２３１から軸方向（Ｚ軸方向）に振動板２１の第１の面２１２に向かって突出するように設けられている。複数の突起２３３は、それぞれ同一の高さを有し、それぞれ等角度間隔又は不等角度間隔で構成されている。これにより、振動板２１の周縁部２１１は、複数の突起２３３で多点支持される。本実施形態において突起２３３の数は３つであるが、これに限られず、４つ以上であってもよい。突起２３３が３つ以上設けられることにより、振動板２１をＸＹ平面内において安定に支持することが可能となる。
【００３１】
振動板２１の周縁部２１１は、複数の突起２３３で多点支持される。振動板２１の周縁部２１１は、接着剤や粘着材により各突起２３３の上面にそれぞれ接合される。
【００３２】
上記構成のスピーカユニットにおいては、圧電素子２２の駆動により振動板２１が所定の周波数で振動することで、例えば、８ｋＨｚ付近に音圧ピークレベルを有する音波を発生する。本実施形態においては、振動板２１の第１の面２１２の周縁部２１１の複数の領域が、支持部材２３の複数の突起２３３によって部分的に支持されている。したがって、振動板２１の第２の面２１３が自由面となるため、上記参考例のように振動板の各面の周縁部が全周にわたって強固に固定される場合と比較して、周縁部２１１の振動を許容することができる。その結果、所望とする高周波特性を実現することが可能となる。
【００３３】
図６は、上記構成のスピーカユニット２の発振周波数特性を示している。測定には、参考例に係る周波数特性（図２）の測定と同様な手法を採用した。なお、測定に用いたスピーカユニット２において、各突起２３３は、接着剤又は粘着剤により振動板２１の周縁部２１１にそれぞれ接合されている。
【００３４】
図６に示すように、上記構成のスピーカユニット２によれば、８ｋＨｚ付近の音圧ピークレベルを維持しつつ、９〜１０ｋＨｚ付近に存在していた第２の音圧ピーク（図２参照）を減少あるいは消失させることが可能となった。その理由としては、支持部材２３が振動板２１の第１の面２１２のみを支持しているため、上記参考例のように振動板の各面の周縁部が強固に固定される構造と比較して、周縁部２１１の支持強度、対称性が緩和されるためであると考えられる。振動板２１の周縁部２１１の支持強度、対称性が緩和されるということは、周縁部２１１の固定がルーズとなり、これにより周縁部２１１の振動の自由度が高まる結果、共振のＱ値が低減する。このように、目的とする周波数帯域（本実施形態では９〜１０ｋＨｚ）の音圧ピークが減少あるいは消失するように振動板２１の支持構造を最適化することで、所望とする高周波特性を容易に実現することが可能となる。
【００３５】
また、参考例と比較して、１０ｋＨｚ以上の高音域の音圧レベルが高くなることが確認された。その理由は、周縁部が強固に固定されていないこと、対称性を低く支持したことにより、圧電式発音体の次数の高い共振が励振されたためと考えられる。本発明者らの実験によれば、支持の数が３，５，７等と少なく、対称性が低いときに、上記効果が高いことが確認された。
【００３６】
振動板２１の周縁部２１１の振動モードあるいは振動形態の最適化を図るため、振動板２１の周縁部２１１が弾性支持されるように構成されてもよい。この場合、振動板２１の周縁部２１１が弾性変形可能な粘着材（図７における第１の粘着層２６）を介して支持部材２３の複数の突起２３３にそれぞれ接合されてもよい。あるいは、スピーカユニット２は、複数の突起２３３の間に形成される空隙部（環状体２３０の第１の端部２３１と振動板２１の周縁部２１１との間に形成される空隙部）Ｖ１（図３参照）に充填された、弾性変形可能な粘着層をさらに備えてもよい。
【００３７】
図７は、上記構成のスピーカユニット２を含む電気音響変換装置２００の概略側断面図である。以下、本実施形態の電気音響変換装置２００について説明する。
【００３８】
本実施形態の電気音響変換装置２００は、筐体２４と、電磁式発音体２５を備えたスピーカユニット２とを含む。電気音響変換装置２００は、例えば、イヤピース１２０を音道２４１に装着することにより、イヤホン等として利用することができる。ただし、これに限られない。
【００３９】
筐体２４は、Ｚ軸方向に着脱可能なケース２４０を有している。筐体２４の内部は、圧電式発音体２０により、第１の面２１２に臨む第１の空間部Ｓ１と第２の面２１３に臨む第２の空間部Ｓ２とに区画される。
【００４０】
振動板２１の周縁部２１１は、弾性変形可能な第１の粘着層２６を介して支持部材２３の複数の突起２３３にそれぞれ接合される。第１の粘着層２６は、振動板２１の周縁部２１１と複数の突起２３３の間に設けられる。これにより、振動板２１の周縁部２１１は、支持部材２３に弾性的に支持され、振動板２１の周縁部２１１の振動モードあるいは振動形態の最適化を図ることができる。
【００４１】
また、筐体２４と支持部材２３との間には、弾性変形可能な第２の粘着層２７が設けられる。第２の粘着層２７は、環状体２３０の周囲の所定領域に環状に設けられてもよいし、環状体２３０の周囲の複数個所に部分的に設けられてもよい。第２の粘着層２７は、第１の粘着層２６と同様に構成される。これにより、筐体２４とスピーカユニット６との間における振動の絶縁効果が高まるため、例えば、振動板２１を所望とする振動特性で安定に振動させることが可能となる。
【００４２】
第１の粘着層２６及び第２の粘着層２７は、硬化後に弾性を有する粘着材であれば特に限定されず、典型的には、シリコーン樹脂やウレタン樹脂等の弾性変形可能な樹脂材料で構成される。あるいは、これら粘着層は、両面テープ（両面粘着テープ）で構成されてもよい。粘着層が両面テープで構成されることで、厚みのコントロールが容易となる。
【００４３】
また、これら粘着層は、均一な粒径を有する球形の絶縁フィラを含んでもよい。このような絶縁フィラが分散された粘着材料で各粘着層を構成することにより、各粘着層の厚みを精度よく調整することができる。これにより各粘着層による振動板２１の振動減衰機能を高精度に制御することができ、所望とする高周波特性を安定に実現することが可能となる。
【００４４】
電磁式発音体２５は、圧電式発音体２０（振動板２１）にＺ軸方向に対向するように第１の空間部Ｓ１に配置される。本実施形態では、電磁式発音体２５は、円筒状の部材で構成された環状体２３０に収容される。ただし、これに限られず、電磁式発音体２５は、支持部材２３とは異なる部材によって支持されてもよい。
【００４５】
電磁式発音体２５は、ボイスコイルモータ（電磁コイル）等の振動体を含み、例えば７ｋＨｚ以下の低音域の音波を主として発生するスピーカユニット（ウーハ（Woofer））として構成される。本実施形態の電磁式発音体２５は、ケーシング２５０と、ケーシング２５０に振動可能に支持された振動板２５１と、永久磁石２５２と、ボイスコイル２５３と、永久磁石２５２を支持するヨーク２５４とを有する。ボイスコイル２５３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２５１の中央部に接合されている。また、ボイスコイル２５３は、永久磁石２５２の磁束の方向に対して垂直（図中Ｙ軸方向）に配置される。ボイスコイルに交流電流（音声信号）を流すとボイスコイル２５３に電磁力が作用するため、ボイスコイル２５３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２５３に連結された振動板２５１に伝達され、第１の空間部Ｓ１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。
【００４６】
これに対して、圧電式発音体２０は、例えば７ｋＨｚ以上の高音域の音波を主として発生するスピーカユニット（ツイータ（Tweeter））として構成される。圧電式発音体２０は、圧電素子２２へ音声信号を入力することで振動板２１を振動させ、第２の空間部Ｓ２を介して音道２４１へ上記高音域の音波を発生させる。これにより、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電気音響変換装置を構成することができる。
【００４７】
一般にハイブリッドスピーカにおいては、９〜１０ｋＨｚ付近の高周波帯域に歯擦音が発生しやすいことが知られている。つまり、ツイータ単独では目立たない音圧ピークがウーハとの組み合わせで顕在化することが多く、これが原因で歯擦音が無視できなくなるほど大きくなる。このようなハイブリッドスピーカに対して本発明は特に顕著な効果を発揮し、圧電式発音体の支持構造を改良することで、歯擦音を大きく低減することが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態において、複数の突起２３３の間に形成される空隙部Ｖ１は、電磁式発音体２５が発生した音響を通す通路部として構成される（図３参照）。これにより、電磁式発音体２５によって再生され、音道２４１へ到達する低音域の音波の周波数特性の調整が容易となる。また、圧電式発音体２０により再生される高音域の特性曲線と電磁式発音体２５により再生される低音域の特性曲線との交差部（クロスポイント）における周波数特性の最適化を図ることができる。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係る電気音響変換装置３００の構成を示す概略側断面図である。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。
【００５０】
本実施形態の電気音響変換装置３００は、図８に示すように、電磁式発音体２５を備えたスピーカユニット３と、筐体２４とを有する。なお、電磁式発音体２５の内部構造の図示は省略する。
【００５１】
本実施形態において、支持部材３３は、振動板２１の第１の面２１２に対向する支持部（環状凸部３３３）を有し、当該支持部により振動板２１の周縁部２１１を支持する。支持部材３３は、上記筐体の一部で構成されてもよいし、上記筐体とは異なる部材で構成されてもよい。
【００５２】
支持部材３３は、環状体３３０と、振動板２１の周縁部２１１を支持する環状凸部３３３とを有する。環状凸部３３３は、振動板２１を支持する「支持部」に相当する。支持部材３３は、合成樹脂材料の射出成形体で構成されるが、これに限られず金属材料で構成されてもよい。
【００５３】
環状体３３０は、振動板２１の外径よりも大きな外径を有する円環状又は円筒状の部材で構成され、振動板２１の第１の面２１２側に位置する第１の端部３３１と、その反対側の第２の端部３３２とを有する。
【００５４】
環状凸部３３３は、振動板２１の第１の面２１２に対向し、環状体３３０の第１の端部３３１の内周面から径内方へ突出するように設けられている。環状凸部３３３の外径は、振動板２１の外径と同等以上の大きさに形成されており、振動板２１の第１の面２１２の周縁部２１１の全周を支持することができるように構成される。なお環状凸部３３３は、同一円周上に等間隔又は不等間隔に配列された複数の円弧状凸部で構成されてもよく、この場合、振動板２１は、第１の面２１２の周縁部２１１の複数の領域で支持されることになる。
【００５５】
そして、振動板２１の周縁部２１１は、弾性変形可能な第１の粘着層３６を介して環状凸部３３３の上面に接合されている。第１の粘着層３６は、第１の実施形態において説明した第１の粘着層２６（図７参照）と同様に構成される。これにより、振動板２１の周縁部２１１は、支持部材３３に弾性的に支持され、振動板２１の周縁部２１１の振動モードあるいは振動形態の最適化を図ることができる。
【００５６】
また、電磁式発音体２５は、圧電式発音体２０（振動板２１）にＺ軸方向に対向するように支持部材３３の内部に配置される。本実施形態では、環状体３３０が円筒状の部材で構成され、その第２の端部３３２の内周面に電磁式発音体２５の外周面が接着固定される。ただし、これに限られず、電磁式発音体２５は、支持部材３３とは異なる部材によって支持されてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、支持部材３３と筐体２４との間に弾性変形可能な第２の粘着層３７が設けられる。第２の粘着層３７は、第１の実施形態において説明した第２の粘着層２７（図７参照）と同様に構成される。これにより、筐体２４とスピーカユニット６との間における振動の絶縁効果を高めることができる。
【００５８】
図９は、本実施形態のスピーカユニット３の発振周波数特性を示す一実験結果である。測定には、参考例に係る周波数特性（図２）の測定と同様な手法を採用した。
【００５９】
図９に示すように、本実施形態のスピーカユニット３によれば、第１の実施形態と同様に、８ｋＨｚ付近の音圧ピークレベルを維持しつつ、９〜１０ｋＨｚ付近に存在していた第２の音圧ピーク（図２参照）を減少あるいは消失させることが可能となった。その理由としては、振動板２１の第１の面２１２の周縁部２１１のみが第１の粘着層３６を介して支持部材３３に弾性的に支持されるため、上記参考例のように振動板の周縁部が強固に固定される構造と比較して、周縁部２１１の支持強度が緩和されるためであると考えられる。周縁部２１１の支持強度が緩和されるということは、周縁部２１１の固定がルーズとなり、これにより周縁部２１１の振動の自由度が高まる結果、共振のＱ値が低減する。このように、目的とする周波数帯域（本実施形態では９〜１０ｋＨｚ）の音圧ピークが減少あるいは消失するように振動板２１の支持構造を最適化することで、所望とする高周波特性を容易に実現することが可能となる。また本実施形態では、ＴＨＤが低減した。これは、周縁部２１１の支持を柔らかくしたことにより、非線形性が抑制されたためと考える。
【００６０】
図１０は、本実施形態に係るスピーカユニット３と、上述の第１の実施形態に係るスピーカユニット２との高周波特性を示す一実験結果である。比較のため、市販のカナル型イヤホンの高周波特性を併せて示す。なお図中、実線、破線及び一点鎖線がそれぞれ、本実施形態のスピーカユニット３、第１の実施形態のスピーカユニット２、及び市販のカナル型イヤホンの高周波特性を示している。
【００６１】
＜第３の実施形態＞
図１１Ａ，Ｂはそれぞれ、本発明の第３の実施形態に係る電気音響変換装置としての電気音響変換装置４００の構成を示す概略側断面図及び横断面図である。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。
【００６２】
本実施形態の電気音響変換装置４００は、図１１Ａに示すように、電磁式発音体２５を備えたスピーカユニット４と、筐体２４とを有する。なお、電磁式発音体２５の内部構造の図示は省略する。
【００６３】
本実施形態において、支持部材４３は、振動板２１の第１の面２１２に対向する支持部（複数の突起４３３）を有し、当該支持部により振動板２１の周縁部２１１を支持する。支持部材４３は、上記筐体の一部で構成されてもよいし、上記筐体とは異なる部材で構成されてもよい。
【００６４】
支持部材４３は、環状体４３０と、振動板２１の周縁部２１１を支持する複数の突起４３３とを有する。複数の突起４３３は、振動板２１を支持する「支持部」に相当する。支持部材４３は、合成樹脂材料の射出成形体で構成されるが、これに限られず金属材料で構成されてもよい。
【００６５】
環状体４３０は、振動板２１の外径以上の大きさの内径を有する円環状又は円筒状の部材で構成され、振動板２１の周縁部２１１側に位置する第１の端部４３１と、その反対側の第２の端部４３２とを有する。
【００６６】
複数の突起４３３は、振動板２１の第１の面２１２に対向し、環状体４３０の第１の端部４３１の内周面からそれぞれ径内方へ突出するように設けられ、振動板２１の第１の面２１２の周縁部２１１を部分的に支持することが可能に構成される。複数の突起４３３は、それぞれ同一の幅（突出量）を有し、それぞれ等角度間隔又は不等角度間隔で構成されている。各突起４３３の突出量は、振動板２１の周縁部２１１を支持できる大きさであれば、特に限定されない。
【００６７】
そして、振動板２１の周縁部２１１は、弾性変形可能な第１の粘着層４６を介して各突起４３３の上面に接合されている。第１の粘着層４６は、第１の実施形態において説明した第１の粘着層２６（図７参照）と同様に構成される。これにより、振動板２１の周縁部２１１は、支持部材４３に弾性的に支持され、振動板２１の周縁部２１１の振動モードあるいは振動形態の最適化を図ることができる。
【００６８】
電磁式発音体２５は、圧電式発音体２０（振動板２１）にＺ軸方向に対向するように支持部材４３の内部に配置される。本実施形態では、環状体４３０が円筒状の部材で構成され、その第２の端部４３２の内周面に電磁式発音体２５の外周面が接着固定される。これに限られず、電磁式発音体２５は、支持部材４３とは別の部材によって支持されてもよい。
【００６９】
また、本実施形態では、支持部材４３と筐体２４との間に弾性変形可能な第２の粘着層４７が設けられる。第２の粘着層４７は、第１の実施形態において説明した第２の粘着層２７（図７参照）と同様に構成することができる。これにより、筐体２４とスピーカユニット６との間における振動の絶縁効果を高めることができる。
【００７０】
以上のように本実施形態の電気音響変換装置４００においては、振動板２１の第２の面２１３を自由面としつつ、第１の面２１２の周縁部２１１のみを支持部材４３で支持するように構成される。これにより、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また本実施形態によれば、振動板２１を支持する支持部が環状体４３０の径内方へ突出する複数の突起４３３で構成されているため、環状体４３０の内径が振動板２１の外形以上の大きさであっても、振動板２１を目的とする高周波特性で安定に支持することが可能となる。
【００７１】
＜第４の実施形態＞
図１２Ａ，Ｂはそれぞれ、本発明の第４の実施形態に係る電気音響変換装置５００の構成を示す概略側断面図及び横断面図である。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。
【００７２】
本実施形態の電気音響変換装置５００は、図１２Ａに示すように、圧電式発音体５０及び電磁式発音体２５を備えたスピーカユニット５と、筐体２４とを有する。なお、電磁式発音体２５の内部構造の図示は省略する。
【００７３】
圧電式発音体５０は、振動板５１と、圧電素子２２とを有する。
【００７４】
振動板５１は、導電材料又は樹脂材料で構成された略円盤形状に形成され、電磁式発音体２５に対向する第１の面５１２と、その反対側の第２の面５１３とを有し、その周縁部には周囲に向かって放射状に突出する複数の突出片５１１が設けられている。複数の突出片５１１は、典型的には等角度間隔で形成されるが、これに限られず、不等間隔で形成されてもよい。複数の突出片５１１は、例えば、振動板５１の周縁部に複数の切欠き部５１１ｈを設けることで形成される。突出片５１１の突出量は、切欠き部５１１ｈの切欠き深さで調整される。突出片５１１の数は、図示の例では３つであるが、４つ以上であってもよい。これにより振動板２１をＸＹ平面内において安定に支持することが可能となる。
【００７５】
一方、支持部材５３は、振動板５１の第１の面５１２に対向する支持部（第１の端部５３１）を有し、当該支持部により振動板５１の周縁部（複数の突出片５１１）を支持する。本実施形態において、支持部材５３は、振動板５１の各突出片５１１を支持する。支持部材５３は、上記筐体の一部で構成されてもよいし、上記筐体とは異なる部材で構成されてもよい。
【００７６】
支持部材５３は環状体５３０を有し、環状体５３０は、振動板５１と略同一の外径を有する円環状又は円筒状の部材で構成され、振動板５１の周縁部（複数の突出片５１１）側に位置する第１の端部５３１と、その反対側の第２の端部５３２とを有する。第１の端部５３１は、振動板２１を支持する「支持部」に相当し、図１２Ｂに示すように、各突出片５１１の先端部を部分的に支持するように構成される。支持部材５３は、合成樹脂材料の射出成形体で構成されるが、これに限られず金属材料で構成されてもよい。
【００７７】
各突出片５１１と第１の端部５３１の上面との間には、弾性変形可能な第１の粘着層５６が設けられる。第１の粘着層５６は、第１の実施形態において説明した第１の粘着層２６（図７参照）と同様に構成することができる。これにより、振動板５１の各突出片５１１は、支持部材５３に弾性的に支持され、振動板５１の周縁部の振動モードあるいは振動形態の最適化を図ることができる。
【００７８】
また、電磁式発音体２５は、圧電式発音体５０（振動板５１）にＺ軸方向に対向するように支持部材５３の内部に配置される。本実施形態では、環状体５３０が円筒状の部材で構成され、その第２の端部５３２の内周面に電磁式発音体２５の外周面が接着固定される。これに限られず、電磁式発音体２５は、支持部材５３とは別の部材によって支持されてもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、支持部材５３と筐体２４との間に弾性変形可能な第２の粘着層５７が設けられる。第２の粘着層５７は、第１の実施形態において説明した第２の粘着層２７（図７参照）と同様に構成することができる。これにより、筐体２４とスピーカユニット６との間における振動の絶縁効果を高めることができる。
【００８０】
以上のように構成される本実施形態の電気音響変換装置５００においては、振動板５１がその周縁部に形成された複数の突出片５１１を介して、第２の面５１３を自由面としつつ、第１の面５１２のみを支持部材５３の第１の端部５３１に支持されるように構成されているため、振動板５１の周縁部の拘束が緩和されることになる。これにより第１の実施形態と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、複数の突出片５１１の間に形成される空隙部Ｖ２（切欠き部５１１ｈ）を、電磁式発音体２５が発生した音響を通す通路部として構成してもよい。これにより、電磁式発音体２５によって再生される音波の周波数特性を調整することが可能となる。また、圧電式発音体５０により再生される高音域の特性曲線と電磁式発音体２５により再生される低音域の特性曲線との交差部（クロスポイント）における周波数特性の最適化を図ることができる。
【００８２】
＜第５の実施形態＞
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る電気音響変換装置６００の構成を示す概略側断面図である。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。
【００８３】
本実施形態の電気音響変換装置６００は、図１３に示すように、電磁式発音体２５を備えたスピーカユニット６と、筐体２４とを有する。なお、電磁式発音体２５の内部構造の図示は省略する。
【００８４】
本実施形態において、支持部材６３は、振動板２１の第１の面２１２に対向する支持部（第１の端部６３１）を有し、当該支持部により振動板２１の周縁部２１１を支持する。支持部材６３は、上記筐体の一部で構成されてもよいし、上記筐体とは異なる部材で構成されてもよい。
【００８５】
支持部材６３は環状体６３０で構成される。環状体６３０は、振動板２１と略同一の外径を有する円環状又は円筒状の部材で構成され、振動板２１の周縁部２１１側に位置する第１の端部６３１と、その反対側の第２の端部６３２とを有する。第１の端部６３１は、振動板２１を支持する「支持部」に相当し、振動板２１の第１の面２１２の周縁部２１１を全周にわたって支持する。支持部材６３は、合成樹脂材料の射出成形体で構成されるが、これに限られず金属材料で構成されてもよい。
【００８６】
また、支持部材６３の第１の端部６３１と振動板２１の周縁部２１１との間には、第１の粘着層６６が設けられる。第１の粘着層６６は、第１の実施形態において説明した第１の粘着層２６（図７参照）と同様に構成される。これにより、振動板２１の周縁部２１１は、支持部材６３に弾性的に支持され、振動板２１の周縁部２１１の振動モードあるいは振動形態の最適化を図ることができる。
【００８７】
また、電磁式発音体２５は、圧電式発音体２０（振動板２１）にＺ軸方向に対向するように支持部材６３の内部に配置される。本実施形態では、環状体６３０が円筒状の部材で構成され、その第２の端部６３２の内周面に電磁式発音体２５の外周面が接着固定される。これに限られず、電磁式発音体２５は、支持部材６３とは別の部材によって支持されてもよい。
【００８８】
また、本実施形態では、支持部材６３と筐体２４との間に弾性変形可能な第２の粘着層６７が設けられる。第２の粘着層６７は、第１の実施形態において説明した第２の粘着層２７（図７参照）と同様に構成される。これにより、筐体２４とスピーカユニット６との間における振動の絶縁効果を高めることができる。
【００８９】
本実施形態では、圧電式発音体２０の振動板２１に、第１の空間部Ｓ１と第２の空間部Ｓ２との間を連通させる通路部Ｐ１が設けられている。図１４は、スピーカユニット６の構成を示す概略斜視図である。
【００９０】
通路部Ｐ１は、振動板２１の厚み方向に設けられる。本実施形態において通路部Ｐ１は、振動板２１に設けられた複数の貫通孔で構成される。図１４に示すように通路部Ｐ１は、圧電素子２２の周囲（圧電素子２２の任意の辺部と振動板２１の周縁部との間の領域）に複数形成される。本実施形態では、圧電素子２２が矩形状の平面形状を有するため、圧電素子２２の大きさを必要以上に制限することなく、通路部Ｐ１を形成する領域を確保することができる。
【００９１】
通路部Ｐ１は、電磁式発音体２５で生成された音波の一部を第１の空間部Ｓ１から第２の空間部Ｓ２へ通すためのものである。したがって、通路部Ｐ１の数や大きさ等によって、低音域の周波数特性を調整あるいはチューニングすることができ、所望とする低音域の周波数特性に応じて通路部Ｐ１の数や大きさ等が決定される。このため通路部Ｐ１の数や大きさは図１４の例に限られず、例えば、通路部Ｐ１は単数であってもよい。
【００９２】
なお、通路部Ｐ１として複数の貫通孔を振動板２１に設けた場合、貫通孔が設けられた部分での振動板２１の剛性が低下する傾向にある。このため、通路部Ｐ１の位置、数、大きさを最適化することで、周縁部２１１における意図しない高周波帯域での共振を緩和し、振動板２１を所望とする高周波特性を得ることが可能となる。この場合、上述のように電磁式発音体２５で生成される低音域の音波の周波数特性との両立が図れるように通路部Ｐ１が設計されてもよい。
【００９３】
一方、通路部Ｐ１を振動板２１の厚み方向に貫通する貫通孔で構成することにより、第１の空間部Ｓ１から第２の空間部Ｓ２への音波伝搬経路を最小（最短）にすることができる。これにより、所定の低音域に音圧ピークを設定しやすくなる。
【００９４】
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。
【００９５】
例えば、以上の各実施形態では、圧電式発音体の振動板は、電磁式発音体と対向する側の面（第１の面）の周縁部が支持部材で支持されたが、電磁式発音体と対向しない側の面（第２の面）の周縁部が支持部材で支持される構成も採用可能である。例えば図１５に模式的に示す電気音響変換装置８００においては、筐体Ｂの内部に電磁式発音体Ｕ１及び圧電式発音体Ｕ２がそれぞれ収容されており、各発音体Ｕ１，Ｕ２において発生した音波がそれぞれ、筐体Ｂの底部Ｂ１に形成された音道Ｂ２に導かれるように構成されている。そして、圧電式発音体Ｕ２を構成する振動板の周縁部の複数の領域が、筐体Ｂの底部Ｂ１に形成された複数の柱体Ｂ３によってそれぞれ支持されるように構成される。
【００９６】
また、以上の実施形態では、圧電式発音体の振動板を支持する支持部材が筐体とは別部材で構成される例を説明したが、上記支持部材は筐体の一部で構成されてもよい。例えば図１５に示す電気音響変換装置８００において、複数の柱体Ｂ３は、筐体Ｂの一部として構成される。上記振動板の周縁部は、例えば接着剤や弾性変形可能な粘着材を介して各柱体Ｂ３の上面に接合される。この場合、各柱体Ｂ３は、例えば第１の実施形態で説明した支持部材２３における複数の突起２３３にそれぞれ相当する。
【００９７】
電気音響変換装置８００において、圧電式発音体Ｕ２の外周部と筐体Ｂの側壁部との間には環状の隙間が形成される。したがって電磁式発音体Ｕ１で発生した低音域の音波は、圧電式発音体Ｕ２と筐体Ｂの側壁部との間の環状の空間部と、複数の柱体Ｂ３の間に形成された空間部とにより形成された通路部Ｔを通過して、音道Ｂ２へ導かれる。
【００９８】
さらに以上の第５の実施形態（図１４）において、振動板２１に通路部Ｐ１が形成された構成例を説明したが、当該通路部Ｐ１は、第１〜第４の実施形態で説明した振動板にも同様に設けられてもよい。図１６は、第１の実施形態への適用例を示すスピーカユニット９の斜視図である。
【００９９】
図１６において、電磁式発音体から発生した音波は、振動板２１に形成された貫通孔で構成される複数の通路部Ｐ１を通過する。この場合、振動板２１の周縁部を支持する複数の突起２３３の間に形成された空隙部Ｖ１もまた、上記音波の通路部として機能させることができる。さらに、通路部Ｐ１の形成に代えて、図示せずとも、振動板の周縁部に所定形状の切欠きを形成することで上記通路部を構成するようにしてもよい。上記切欠きは、単数でもよいし複数でもよく、上記切欠きが複数ある場合は、各々の形状は同一であってもよいし異なっていてもよい。
【０１００】
このように円形の周縁部に部分的に切欠きが形成された振動板も、「円盤形状の振動板」に含まれるものとする。上記切欠きは、上記通路部として形成される場合に限られない。すなわち、「円盤形状の振動板」には、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、振動板の平面形状は、概形が円形であれば、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、「円盤形状」として扱うものとする。
【符号の説明】
【０１０１】
２，３，４，５，６…スピーカユニット
２０，５０…圧電式発音体
２１，５１…振動板
２２…圧電素子
２３，３３，４３，５３，６３…支持部材
２４…筐体
２５…電磁式発音体
２６，３６，４６，５６，６６…第１の粘着層
２７，３７，４７，５７，６７…第２の粘着層
２００，３００，４００，５００，６００，８００…電気音響変換装置
２１１…（振動板の）周縁部
２３０，３３０，４３０，５３０，６３０…環状体
２３３，４３３…突起
３３３…環状凸部
５１１…突出片
【図１】
0006585361.tif 000002
【図２】
0006585361.tif 000003
【図３】
0006585361.tif 000004
【図４】
0006585361.tif 000005
【図５】
0006585361.tif 000006
【図６】
0006585361.tif 000007
【図７】
0006585361.tif 000008
【図８】
0006585361.tif 000009
【図９】
0006585361.tif 000010
【図１０】
0006585361.tif 000011
【図１１】
0006585361.tif 000012
【図１２】
0006585361.tif 000013
【図１３】
0006585361.tif 000014
【図１４】
0006585361.tif 000015
【図１５】
0006585361.tif 000016
【図１６】
0006585361.tif 000017