(57)【要約】課題圧電型振動子を中央付近で一点支持し、端部を自由振動させることにより十分な大きさの振動を得る。解決手段入力信号が加えられる圧電型振動子１２と、圧電型振動子からの振動を伝達される振動板１１と、圧電型振動子１２の中央付近にその一端を固着され且つ他端を振動板１１に固着され結合する結合手段１３とを備え、結合手段１３は振動減衰膜２１で支持され、前記圧電型振動子の振動をほぼ前記結合手段を介して前記振動板に伝達される圧電型振動発生器を実現する。
2005006809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号が加えられる圧電型振動子と、
前記圧電型振動子からの振動が伝達される振動板と、
前記圧電型振動子と前記振動板とを結合する結合手段とを備え、
前記圧電型振動子の振動を前記結合手段を介して前記振動板に伝達することを特徴とする圧電型振動発生器。
【請求項２】
前記結合手段は前記圧電型振動子の中央付近にその一端を固着され且つ他端を前記振動板に固着され、前記圧電型振動子の端部は前記入力信号に応じて自由に振動させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項３】
前記圧電型振動子の端部に重りを設けて、前記圧電型振動子が前記入力信号に応じて振動する際に、前記重りにより加速度エネルギーを発生させ、その加速度エネルギーを前記結合手段を介して前記振動板に伝達することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項４】
前記結合手段は前記圧電型振動子に設けた金属板で構成されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項５】
前記圧電型振動子の両主面に電極を設け、前記電極間に前記入力信号を印加することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項６】
前記圧電型振動子は前記入力信号に応じて振動し、過大な前記入力信号が印加されたときに前記圧電型振動子の入力電圧と振幅の非直線特性を用いて一定の値以下に振動を抑制することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項７】
前記圧電型振動子は金属製の電極板の両面に圧電素子を設けたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項８】
入力信号が加えられる圧電型振動子と、
前記圧電型振動子からの振動が伝達される振動板と、
前記圧電型振動子と前記振動板とを結合する結合手段とを備え、
前記結合手段はその一端を前記圧電型振動子の中央付近に設けた貫通孔に固定され、他端を前記振動板に固定され、前記圧電型振動子の振動を前記結合手段を介して前記振動板に伝達されることを特徴とする圧電型振動発生器。
【請求項９】
前記結合手段は皿丸ビス及び皿丸ナットを用い、前記圧電型振動子の前記貫通孔で点支持をして前記圧電型振動子の端部を自由に振動させ、前記圧電型振動子の振動の振幅を確保することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項１０】
前記圧電型振動子の端部に重りを設けて、前記圧電型振動子が前記入力信号に応じて振動する際に、前記重りにより加速度エネルギーを発生させ、その加速度エネルギーを前記結合手段を介して前記振動板に伝達されることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項１１】
前記圧電型振動子は長さが異なる細片を放射状に配置したことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項１２】
前記圧電型振動子は円板状に形成され、周辺より中心に長さが異なるスリットを放射状に形成したことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項１３】
前記スリットを渦巻き状の曲線に形成したことを特徴とする請求の範囲第１２項記載の圧電型振動発生器。
【請求項１４】
入力信号が加えられる圧電型振動子と、
前記圧電型振動子からの振動が伝達される振動板と、
前記圧電型振動子と前記振動板とを結合する結合手段とを備え、
前記結合手段を振動減衰膜で支持し、前記圧電型振動子の振動を前記結合手段を介して前記振動板に伝達されることを特徴とする圧電型振動発生器。
【請求項１５】
前記振動減衰膜の端部を固定して前記圧電型振動子を支持することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項１６】
前記振動減衰膜の端部は前記圧電型振動子を囲む筐体に固定されることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項１７】
前記振動減衰膜は圧電型振動子が振動したときの音圧を減少させる間隙を設けたことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項１８】
前記振動減衰膜はゴムを用いることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の圧電型振動発生器。
【請求項１９】
入力信号が加えられる圧電型振動子と、
前記圧電型振動子からの振動が伝達される振動板と、
前記圧電型振動子と前記振動板とを結合する結合手段と、
前記圧電型振動子を囲む振動遮蔽筐体と、
端部を前記振動遮蔽筐体に固定して前記結合手段を支持する振動減衰膜と、
前記振動遮蔽筐体の外側に設けたマイクロフォン及び制御回路とを備え、
前記マイクロフォンからの入力信号を前記制御回路で増幅して前記圧電型振動子に印加し、前記圧電型振動子の振動を前記結合手段を介して前記振動板に伝達されることを特徴とする振動送音器。
【請求項２０】
前記振動板は前記振動遮蔽筐体から露出され、前記振動板と前記振動遮蔽筐体の隙間を外部当接物で塞ぎ、前記圧電型振動子の振動を前記振動遮蔽筐体内で遮蔽し、前記マイクロフォンへの回り込みを防止することを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の振動送音器。
【請求項２１】
前記振動遮蔽筐体に硬質ゴムあるいは鉄や銅などの質量が大きい材質を使用し、圧電型振動子の振動により振動遮蔽筐体が振動することを抑制したことを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の振動送音器。
【請求項２２】
前記振動遮蔽筐体にスイッチを設け、前記振動板に前記当接物が接触したときに電源が入ることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の振動送音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は圧電型振動子を用いることにより軽量且つ小型化を可能にした圧電型振動発生器及びこれを用いた振動送音器に関する。
【背景技術】  従来のヘッドフォンあるいは補聴器等は音声を発生するイヤフォンを耳介に挿入し、イヤフォンなどから発生する音で鼓膜を振動させる。そして鼓膜の振動を中耳及び耳小骨を介して聴覚器官に伝達し、聴覚神経を通って脳に届き音として感じるように構成されていた。
このように従来のヘッドフォンあるいは補聴器等はイヤフォンを耳介に挿入していたので、長時間使用すると耳介が塞がれるために疲労感を感じていた。また、聴覚器官に達するまでの鼓膜、中耳あるいは耳小骨が病気等で損傷しているときには音を全く聞くことができない。
斯かる欠点を解消するために、例えば特開昭５５−７４２９０号公報に記載されているように骨導型受話器が開発されている。
図１５は従来の骨導型受話器である。磁束発生装置１はコイル１ａと磁石とヨーク１ｂ等により構成されている。振動板２は支持装置３に支持され、磁束発生装置１にて振動される。圧電振動装置４は振動板２に連結され、振動板２と同一振動を行う面４ａと圧電振動装置４の圧電機構が入力信号により駆動され、面４ａに対して独自の振動する面４ｂとを有する。
図１６に示すように、圧電振動装置４は基部６が第一の連結体７により連結され、振動板２と同一振動を行う。圧電振動子８は支持部９により基部６に取り付けられている。圧電振動子８は第２の連結体１１によって加振板１０に連結され、加振板１０の上面は頭や顔などの外部当接部５に接触し振動を外部当接部５に伝える。
磁束発生装置１及び圧電装置８が入力信号にが加えられると、磁束発生装置１及び圧電装置８が同時に振動して加振板１０を振動させ、その振動を耳近くの頬等の外部当接部に伝え、骨導を介して聴覚器官に伝達し、さらに脳へ伝え音として感じさせている。
【発明が解決しようとする課題】
従来の骨導型受話器は上述したように、圧電振動装置では圧電型振動子を面で支持しており、圧電型振動子が十分に振動しないのでイヤフォンとしての役目を果たさない。そのため圧電型振動子単独あるいは圧電型振動子と電磁型振動装置を併用して用いていたが、電磁型振動装置はコイル及び磁石などを必要としたので、大型化し且つ重くなった。
また、電磁型振動装置ではコイルに電流を流す必要があったので、電力消費が大きくなり電池で駆動される携帯用には不向きであった。
さらに補聴器において、マイクロフォンを一体に内蔵した場合に、振動板が振動することにより発生する音がマイクロフォンに帰還され、ハウリングを起こす恐れがあるため、振動板とマイクロフォンとを一体に内蔵することはできなかった。
【課題を解決するための手段】
本発明は圧電型振動子を中央付近で支持することにより、圧電型振動子の端部を自由振動させ、入力信号で十分に振動させることができる圧電型振動発生器を実現するものである。
特に、本発明は入力信号が加えられる圧電型振動子と、前記圧電型振動子からの振動を伝達される振動板と、前記圧電型振動子と前記振動板とを結合する結合手段とを備え、前記圧電型振動子の振動を前記結合手段を介して前記振動板に伝達される圧電型振動発生器を提供する。
本発明は前記結合手段が前記圧電型振動子の中央付近にその一端を固着され且つ他端を前記振動板に固着され、前記圧電型振動子の端部は前記入力信号に応じて自由に振動させる圧電型振動発生器を提供する。
本発明は前記圧電型振動子の端部が前記入力信号に応じて振動し、前記圧電型振動子及び前記圧電型振動子の端部に設けた重りで加速エネルギーを発生させ、その加速度エネルギーを前記結合手段を介して前記振動板に伝達する圧電型振動発生器を提供する。
本発明は前記圧電型振動子が前記入力信号に応じて振動し、過大な前記入力振動を印加されたときに前記圧電型振動子の入力電圧と振幅の非直線特性を用いて一定の値以下の振動に抑制できる圧電型振動発生器を提供する。
本発明は入力信号が加えられる圧電型振動子と、前記圧電型振動子からの振動を伝達される振動板と、前記圧電型振動子と前記振動板とを結合する結合手段とを備え、前記結合手段はその一端を前記圧電型振動子の中央付近に設けた貫通孔に固定され、他端を前記振動板に固定され、前記圧電型振動子の振動を前記結合手段を介して前記振動板に伝達される圧電型振動発生器を提供する。
本発明は結合手段が皿丸ビス及び皿丸ナットを用い、前記圧電型振動子の前記貫通孔で点支持をして前記圧電型振動子の端部を自由に振動させ、前記圧電型振動子の振動の振幅を確保する圧電型振動発生器を提供する。
本発明は入力信号が加えられる圧電型振動子と、前記圧電型振動子からの振動を伝達される振動板と、前記圧電型振動子と前記振動板とを結合する結合手段とを備え、前記結合手段を振動減衰膜で支持し、前記圧電型振動子の振動をほぼ前記結合手段を介して前記振動板に伝達される圧電型振動発生器を提供する。
本発明は圧電型振動子を金属製の電極板と、その電極板の両面に取付けた２つの圧電素子で構成した圧電型振動発生器を提供する。
本発明は入力信号が加えられる圧電型振動子と、前記圧電型振動子からの振動を伝達される振動板と、前記圧電型振動子と前記振動板とを結合する結合手段と、
前記圧電型振動子を囲む振動遮蔽筐体と、端部を前記振動遮蔽筐体に固定して前記結合手段を支持する振動減衰膜と、前記振動遮蔽筐体の外側に設けたマイクロフォン及び制御回路とを備え、前記マイクロフォンからの入力信号を前記制御回路で増幅して前記圧電型振動子に印加し、前記圧電型振動子の振動を前記結合手段を介して前記振動板に伝達される振動送音器を提供する。
本発明は前記振動板は前記振動遮蔽筐体から露出され、前記振動板と前記振動遮蔽筐体の隙間を当接物で塞ぎ、前記圧電型振動子の振動を前記振動遮蔽筐体内で遮蔽し、前記マイクロフォンへの回り込みを防止することができる振動送音器を提供する。
本発明は前記振動遮蔽筐体に硬質ゴムあるいは鉄や銅などの質量が大きい材質を使用し、圧電型振動子の振動により振動遮蔽筐体が振動することを抑制したことを特徴とする振動送音器を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】  図１〜図１３は本発明の圧電型振動発生器に関するもので、図１４は本発明の圧電型振動発生器を用いた振動送音器に関するものである。
図１は本発明の圧電型振動発生器の圧電型振動子と振動板との部分を示す断面図である。振動板１１に金属板で構成された結合手段１３の一端を接着し、圧電型振動子１２の一面に結合手段１３の他端を固定し、振動板１１と圧電型振動子１２とを結合手段１３で連結している。振動板１１の結合手段１３が連結されているのと反対面は耳介の近くの頬あるいは額等の外部当接部に接触するので、外部当接部に馴染む材質のものが良い。
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、圧電型振動子１２はピエゾ効果を有するチタンサンバリュームあるいはセラミック等の２つの圧電素子１４Ａ、１４Ａを電極板１４Ｂの両面に張り合わせて形成している。このとき電極板１４Ｂは圧電素子１４Ａ、１４Ａより大きく形成され、周端を圧電素子１４Ａ、１４Ａから突出させる構造にしている。
さらに電極板１４Ｂの端部に金属小片やハンダ等で重り１４Ｂ１、１４Ｂ１を設け、後述するように、圧電型振動子１２が前記入力信号に応じて振動する際に、重り１４Ｂ１、１４Ｂ１による反動で加速度エネルギーを増幅して、その加速度エネルギーを結合手段１３を介して振動板１１に伝達されるようにしている。
一例を示すと、圧電素子１４Ａ、１４Ａの長さは３０ｍｍ、幅は８ｍｍ、厚さは０．２ｍｍである。一方電極板１４Ｂは長さ３２ｍｍ、幅は９ｍｍ、厚さは０．２ｍｍである。従って圧電型振動子１２は長さ３２ｍｍ、幅は９ｍｍ、厚さは０．６ｍｍとなる。
また圧電型振動子１２の全重量は約６ｇで、そのうち重り１４Ｂ１、１４Ｂ１はそれぞれ２ｇである。
圧電素子１４Ａ、１４Ａは図２（Ｂ）に示すように両面にＡｇメッキ１４Ａ１を施してあり、Ａｇメッキを施した一面を電極板１４Ｂに貼り付け、外側のＡｇメッキ１４Ａ１に電極１４ａ、１４ａを形成し、この電極１４ａ、１４ａは接続されている。  電極板１４Ｂは圧電素子１４Ａの補強を兼ねたもので、黄銅等の金属板で形成されている。入力信号は上述した電極１４ａ、１４ａと電極板１４Ｂの圧電素子１４Ａ、１４Ａから突出させ周端に設けた電極１４ｂ間に印加される。
電極１４ａ、１４ａ及び電極１４ｂは振動を阻害しないように、圧電型振動子１２の中心付近に設けられ、そこからリード線で引き出される。
電極板１４Ｂの両面に圧電素子１４Ａ、１４Ａを貼り付けたのは、圧電素子１４Ａ、１４Ａがピエゾ効果で歪むことにより得られる加速度エネルギーが倍加されて振動が大きくなり、振動板１１に十分な振動を供給できるからである。
通常、圧電型振動子１２はピエゾ効果により中央部が腹となり、両端付近が節となって振動をするが、振動板１１は外部当接部に接触させた本発明の使用状態では、振動板１１が固定されるので、振動板１１と結合された結合手段１３で支持されている圧電型振動子１２の中心部分は固定され、圧電型振動子１２の両端部が自由振動されるように動作する。従って、圧電型振動子１２の中央付近を結合手段１３で一点支持すると、圧電型振動子１２は何らの振動を抑制するものがないので効率よく自由振動を行うことができる。
図３（Ａ）に示すように、圧電型振動子１２の電極１４ａ及び１４ｂに入力信号が加えられていないとき、圧電型振動子１２は平らな状態にある。
図３（Ｂ）に示すように、入力信号の＋信号がリード線Ｌ１を介して電極１４ａに加えられ、−信号がリード線Ｌ２を介して電極１４ｂに加えられると、圧電型振動子１２は中央部が結合手段１３で固定されているので、両端部が上方にピエゾ効果により歪む。
図３（Ｃ）に示すように、入力信号の−信号が電極１４ａに加えられ、＋信号が電極１４ｂに加えられると、圧電型振動子１２は中央が固定されているので、今度は両端部が下方にピエゾ効果により歪む。
このように電極１４ａ、１４ｂに入力信号が加えられる度に、圧電型振動子の両端部が入力信号に応じて上下方向に自由振動する際に、重り１４Ｂ１，１４Ｂ１により加速度エネルギーを増幅させる。結合手段１３には発生された加速度エネルギーが伝達され、振動板１１を介して人体の頬あるいは額等の外部当接部に音の大きさに応じた振動を伝達する。外部当接部に伝達された振動は骨に伝導し、骨を介し内耳近くの聴覚器官に伝達され、聴覚神経を経て脳に伝わり音を感じる。
本発明では振動発生源として圧電型振動子１２を用いており、圧電素子１４Ａ、１４Ａの両面に設けた電極１４ａ、１４ａと１４ｂ間に電圧を印加する電圧駆動型であるので消費電力が少なく、電池駆動を行う携帯用のヘッドフォンや補聴器に最適である。
本発明の圧電型振動発生器は圧電型振動子１２を圧電素子１４Ａに黄銅板等の電極板１４Ｂを張り合わせた構造となっており、大きな音が発生し、マイクロフォン等を介して圧電型振動子の電極に大きな入力信号が加わっても、電極板１４Ｂの曲げに対する抵抗が指数的に増加するので圧電型振動子の振動が抑えられる。図４に示すように、圧電型振動子１２に加える交流印加電圧を徐々に高めると、圧電型振動子１２の振幅は曲線ａに示すようにほぼ直線的に増加する筈であるが、曲線ｂに示すように電極板１４Ｂの曲げに対する抵抗力（応力）が曲線ｃに示したように、大振幅時に急増するため５〜６Ｖのあたりを境に急に伸びが止まり、９〜１０Ｖあたりからは飽和状態となって振幅は抑えられる。
即ち前述した図４において、鎖線ａは圧電素子１４Ａに加えられる交流電圧と振幅の関係を示すもので、圧電素子１４Ａは加えられる交流入力電圧に対して振幅が一定の割合で直線的に増加する。一方黄銅板等の電極板１４Ｂは点線ｂで示すように、振動が小さいときには振動を阻止する応力が小さいが、振動が大きくなると指数的に応力が増大する。従って実線ｃに示すように、圧電型振動子１２は圧電素子１４Ａが加えられる交流入力電圧に対して直線的に増大しようとするが、交流入力電圧が大きくなると電極板１４Ｂの応力が大きくなるので、圧電素子１４Ａと電極板１４Ｂを張り合わせた本発明に用いた圧電型振動子１２は振幅が直線的に大きくならず一定の値の交流入力電圧から飽和する特性を機械的に創出できる。
従って圧電型振動子１２が入力信号の大きさに比例して直線的に振幅が大きくなるのは０〜９Ｖの範囲であり、９Ｖ時点における音量は、振動板を耳介後部の乳様突起に当てた場合ほぼ７０ｄＢの気導聴力に相当する。過大入力時の最大音量は同じく９０ｄＢ気導聴力相当であって、補聴器に求められている出力制限の機能が本発明の圧電型振動子１２では何の付加手段もなく実現できる利点がある。
そのため衝撃音等による大きな音が発生し、大きな入力信号が加わっても圧電型振動子１２の振動が抑えられ、聴覚器官を必要以上に刺激し、脳に大きな音を感じさせることがないようにできる。従来のイヤフォンを用いた補聴器ではこのような大音量が発生すると一瞬のうちに何も聞こえない不愉快な状態が頻発していたので、多くの人は補聴器の常時使用を嫌がる大きな理由となっていた。
本発明の圧電型振動子１２は端部が湾曲して自由振動するので、その取り付け構造も振動し易い構造にする必要がある。
本発明の圧電型振動発生器はそこで図１から図３に示すように、圧電型振動子１２の中心部を一点支持したことを特徴とする。一点支持を確実にするため、圧電型振動子１２の中央部に直径約１ｍｍの貫通する支点孔１５を開け、支点孔１５に結合手段１３の先端を嵌合させている。さらに結合手段１３の一点支持の面積が広いと圧電型振動子１２の支点部分が振動の邪魔をする結果効率が下がる。
そこで図５に示すように、結合手段１３として頭部の皿１７の下面が湾曲する皿丸ビス１８を用い、皿丸ビス１８を圧電型振動子１２の支点孔１５に貫通させる。そして貫通させた圧電型振動子１２の支点孔１５の周囲を上面が湾曲する皿丸ナット１９で挟み止める。皿丸ビス１８の頭部の皿１７の下面及びナット１９の上面の皿の曲面を圧電型振動子１２の振動が邪魔されない傾斜にしておけば、圧電型振動子１２の振動は殆んど皿丸ビス１８と皿丸ナット１９に抑えられない効率の良い振動をする。
なお、皿丸ビス１８の圧電型振動子１２が取付けられたと反対側の端部には振動板１１が取付けられている。ナット１９とナット２０間に後述する振動減衰膜２１が挟持される。本発明に用いた圧電型振動子１２はさらに  圧電型振動子１２の加速度エネルギーがより効率よく振動板１１に伝えられるように、圧電型振動子１２の辺縁部が重りで僅かに重くなるように、圧電型振動子１２を加工している。
図６は本発明の圧電型振動発生器に用いられる圧電型振動子１２の実施例を示す平面図であり、圧電素子１４Ａと電極板１４Ｂとを長方形の細片１４Ｃとしている。
図７は本発明の圧電型振動発生器に用いられた圧電型振動子の他の実施例を示す平面図である。圧電型振動子１２は前述した細片１４Ｃ１及び細片１４Ｃ２を十字状に設けている。細片１４Ｃ１、１４Ｃ２を増やすことで振動の大きさを増加させ、更に細片１４Ｃ１及び細片１４Ｃ２との長さを異ならしめて共振点をずらし、周波数特性を平坦にしている。
図８は本発明の圧電型振動発生器に用いられた圧電型振動子１２の他の実施例を示す平面図である。圧電型振動子１２は細片１４Ｃ１、１４Ｃ２及び細片１４Ｃ３を放射状に設けている。細片１４Ｃ１、１４Ｃ２及び１４Ｃ３を更に増やすことで振動の大きさを増加させ、更に細片１４Ｃ１、１４Ｃ２及び細片１４Ｃ３との長さを異ならしめて共振点をずらし、更に周波数特性を平坦にしている。
図９は本発明の圧電型振動発生器に用いられた圧電型振動子１２の他の実施例を示す平面図である。圧電型振動子１２は円板状の圧電素子１４Ａ１と同じく円板状の電極板１４Ｂ１とを重ね合わせて圧電型振動子１２の端部が自由振動することにより結合手段１３に伝達される加速度エネルギーを大きくなるようにしている。
しかし圧電素子１４Ａ１と電極板１４Ｂ１とを円板状にすると、電極板１４Ｂ１の曲げに対する抵抗力（応力）がその辺縁部で最も大きくなり、電極に加わる入力信号による振動が電極板１４Ｂ１で抑制される。そこで放射状にスリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・を入れて圧電素子１４Ａ１と電極板１４Ｂ１を複数に分割して振動をし易くしている。そして、スリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・の長さを変えることにより共振点を異ならしめて周波数特性が平坦になるようにしている。
図１０は本発明の圧電型振動発生器に用いられた圧電型振動子１２の他の実施例を示す平面図である。圧電型振動子１２は図９と同じ円板状の圧電素子１４Ａ１と同じく円板状の電極板１４Ｂ１とを重ね合わせて圧電型振動子の端部が自由振動することにより結合手段１３に伝達される加速度エネルギーを大きくしている。
また図９と同じく長さの異なるスリットＴ１、Ｔ２、Ｔ３・・を渦巻き状で放射状に入れているが、スリットＴ１、Ｔ２、Ｔ３・・を湾曲させることによりスリットが長くでき、より多くの共振点が得られるようにしている。
図１１は本発明の圧電型振動発生器の要部を示す側面図である。結合手段１３はゴム等の弾性材よりなる振動減衰膜２１に支持される。それにより圧電型振動子１２の振動が他に伝達されず振動の加速度エネルギーがほとんど振動板１１に伝達される。結合手段１３は例えば前述した図５に示すように、皿丸ビス１７を用いたときはナット１９とナット２０で挟持して固定している。他の方法としては、振動減衰膜２１の穴に結合手段１３または振動板１１を接着しても良い。
図１２に示すように、振動減衰膜２１は後述する振動遮蔽筐体２２にその周端を３点支持される脚部２１Ａ、２１Ａ、２１Ａ及び振動による空気の流れを逃がす間隙２１Ｂ、２１Ｂ、２１Ｂを設けた三ツ矢型をなしている。従って圧電型振動子１２が振動したとき、圧電型振動子１２の前後および振動減衰膜２１の前後および振動板１１の裏側に生じた音波はこの構造により、振動遮蔽筐体２２の内部で中和（ニュートラル）され消滅するようにしている。
図１３は本発明の圧電型振動発生器の側面断面図である。振動遮蔽筐体２２は前面に窓部２３を有する。振動遮蔽筐体２２の内側壁には振動減衰膜２１の脚部２１Ａ、２１Ａ、２１Ａが支持されている。
振動遮蔽筐体２２は圧電型振動子１２の振動が外部に伝達されるのを防止するため、質量が大きい硬質ゴムあるいは鉄や銅などの金属が使用される。また窓部２３の周囲の外部当接部に接する当接部分２４は人体の頭や顔などの外部当接部に馴染み易い柔らかい材質のゴム等で形成し、且つ圧着しやすい形状としている。
振動遮蔽筐体２２により窓部２３から振動板１３の前面を外部に露出させ、振動減衰膜２１及び圧電型振動子１２等を囲んでいる。従って、振動遮蔽筐体２２の当接部分２４を頭や顔の外部当接部に当接すると、振動遮蔽筐体２２の内部は密閉され、圧電型振動子１２が振動することにより起こる空気の振動が外部に漏れないようにしている。
圧電型振動子１２の振動に伴い振動減衰膜２１も振動されるが、振動減衰膜２１が有する弾性に対し、振動遮蔽筐体２２の質量が大きいため、その共振点は僅かに数ヘルツ以下と低く、音声周波数の帯域内でこの振動が振動遮蔽筐体２２に伝わることはない。
前述のようにして形成された圧電型振動発生器は振動遮蔽筐体２２の当接部分２４を耳の付近のに当てる。斯かる状態でリード線２６、２６を介して入力信号を加えると、圧電型振動子１２が前述したピエゾ効果で端部が振動する。
圧電型振動子１２の端部の振動により生じる加速度エネルギーが結合手段１３を介して振動板１１に伝達され、振動板１１を振動させる。振動板１１の振動で骨を振動させる。骨の振動は内耳の近くにある聴覚器官に伝達され、聴覚器官から聴覚神経を介して脳に伝達され音を感じる。
図１４は本発明の圧電型振動発生器を用いた振動送音器の側面断面図である。振動遮蔽筐体２２の背面に制御回路２７、電池２８及びマイクロフォン２９を設け、マイクロフォン２９の集音口３０だけが外部に露出されるようにして、これらを振動遮蔽筐体２２とともに外ケース３１で包囲し一体化している。
圧電型振動子１３と制御回路２７とは振動遮蔽筐体２２とで隔離されているが、制御回路２７の出力と圧電型振動子１２とはリード線２６、２６で接続されている。また振動遮蔽筐体２２の外部当接部と接触する部分にスイッチ３２が取付けられ、外部当接部にスイッチ３２が触れると電源が入るようになっており、無用のバウリングを抑える。
本発明の圧電型振動送話器の使用方法を説明する。
振動遮蔽筐体２２の窓部２３から露出される振動板１１の一面を耳の近くの頬あるいは額等の外部当接部分に当てる。振動板１１を外部当接部に当てることにより、窓部２３は外部当接部で覆われ、振動遮蔽筐体２２内は密閉される。
またこのとき振動遮蔽筐体２２に設けられているスイッチがオンされ動作状態になる。外ケース３１に取付けられたマイクロフォン２９の集音口３０が外部に向けられているので，会話等の音声が集音口３０に集音される。
集音された音声はマイクロフォン２９で電気的な音声信号に変換される。変換された音声信号は制御回路２７で増幅され、リード線２６、２６を介して圧電型振動子１２の電極に加わる。電極に音声信号が加わると、圧電型振動子２２がピエゾ効果で中心部が固定されて端部が振動する。
圧電型振動子２２の端部の振動による加速度エネルギーは結合手段１３を介して振動板１１に伝達され、振動板１１を振動させる。振動板１１が振動することにより骨にこの振動が伝達される。骨の振動は内耳の近くにある聴覚器官に伝達され、聴覚器官から聴覚神経を介して脳に伝達され音を感じさせる。
圧電型振動子１２が振動することにより音を発生するが、振動遮蔽筐体２２内は前述したように密閉されているので、音が漏れてマイクロフォン２９に帰還されることがなく、ハウリングを起こす恐れがない。
【発明の効果】
本発明の圧電型振動発生器は圧電型振動子の中心部を結合手段で一点支持するようにしたので、圧電型振動子はピエゾ効果により端部が自由振動できる。従って圧電型振動子を用いて直接入力信号の大きさに応じた振動を得ることができるので、極めて少ない要素で比較的広帯域の音声を再生でき、小型化及び軽量化が図られる。
本発明の圧電型振動発生器は圧電素子を用いたので電圧駆動が可能となり、従来のコイルを用いた電流駆動に比べて格段に消費電力を小さくできる。このために携帯用のヘッドフォンや補聴器などに適用できる。
本発明の圧電型振動発生器は圧電型振動子の電極板の両面に圧電素子を設けたので、２つの圧電素子の歪みが倍加されるので、重りと共に大きな加速度エネルギーを得ることができ、圧電型振動子のみで十分な大きさの振動を発生できる。
本発明の圧電型振動発生器は圧電型振動子を電極板の応力の増加特性を利用して、衝撃音等の大きな音に対しては振動が抑えられる。従って聴覚器官に必要以上の過大な振動が伝達されるのを防止されるので、衝撃音等で一瞬聞こえなくなるような不愉快な状態を排除できる。
本発明の圧電型振動発生器は圧電型振動子に孔をあけ、その孔に結合手段を貫通させて結合させるので、一点支持であっても強固に支持される。しかも結合手段として頭部が球面をなす皿丸ビスを用い、圧電型振動子を皿丸ビスとナットで持って挟み支持するので、圧電型振動子の振動は邪魔されず、良好な一点支持を実現できる。
また本発明の圧電型振動発生器は圧電型振動子にスリットを入れることにより、圧電型振動子はより振動が容易になり、かつ共振点をずらすことにより平坦な周波数特性が得られる。
本発明の圧電型振動発生器を用いた振動送音器は圧電型振動子を振動遮蔽筐体に密閉できるので、圧電型振動子が振動することにより発生する音声がマイクロフォンに帰還されてハウリングを起こすということが防止され、圧電型振動子とマイクロフォンあるいはスピーカなどを一体化でき、極めて小型の補聴器を実現できる。
本発明の圧電型振動発生器を用いた振動送音器は振動遮蔽筐体に質量が大きい硬質ゴムあるいは鉄や銅などの金属を使用したので、圧電型振動子の振動が振動減衰膜を介して振動遮蔽筐体に伝わっても、振動遮蔽筐体が振動することがない。
本発明の圧電型振動発生器は人体の頭や顔などのの外部当接部に当接し、耳介に挿入する必要がないため、耳介が連続して塞がれる不快感あるいは疲労感を起こさせず、長時間の使用に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は本発明の圧電型振動発生器の部分を示す断面図であり、第２図（Ａ）は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の平面図であり、第２図（Ｂ）は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の側面図であり、第３図（Ａ）は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の通常状態を示す側面図であり、第３図（Ｂ）は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の加電状態を示す側面図であり、第３図（Ｃ）は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の加電状態を示す側面図であり、第４図は本発明に用いられた圧電型振動子の音声信号と振動の関係を表す特性図であり、第５図は本発明の圧電型振動発生器の部分を示す側面図であり、第６図は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の平面図であり、第７図は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の平面図であり、第８図は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の平面図であり、第９図は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の平面図であり、第１０図は本発明の圧電型振動発生器に用いた圧電型振動子の平面図であり、第１１図は本発明の圧電型振動発生器の部分を示す断面図であり、第１２図は本発明の圧電型振動発生器に用いた振動減衰膜を示す平面図であり、第１３図は本発明の圧電型振動発生器の断面図であり、第１４図は本発明の振動送音器の断面図であり、第１５図は従来の骨導受話器の断面図であり、第１６図は従来の骨導受話器の部分を示す断面図である。
１        磁束発生装置      ２１      振動減衰膜
１ａ      コイル            ２１Ａ    脚部
１ｂ      磁石とヨーク      ２１Ｂ    間隙
２        振動板            ２２      振動遮蔽筐体
３        支持装置          ２３      窓部
４        圧電振動装置      ２４      接触部分
６        基部              ２６      リード線
７Ａ      連結体            ２７      制御回路
７Ｂ      連結体            ２８      電池
８        圧電振動子        ２９      マイクロフォン
１０      加速板            ３０      集音口
１１      振動板            ３１      外ケース
１２      圧電振動子
１３      結合手段
１４Ａ    圧電素子
１４Ｂ    電極板
１４Ｂ１  重り
１５      支点孔
１７      皿
１８      丸ビス
１９      丸ナット
２０      ナット
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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