(57)【要約】本発明は、第１の音響出力部と、第１の音響出力部の少なくとも一部に接触されて設けられた第２の音響出力部と、第１及び第２の音響出力部を収容するケースと、を備える音響出力装置を提示する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の音響出力部と、前記第１の音響出力部の少なくとも一部に接触されて設けられた第２の音響出力部と、前記第１及び第２の音響出力部を収容するケースと、を備える音響出力装置。
【請求項２】
前記第１の音響出力部は、ボイスコイル及び振動部材を備え、前記第２の音響出力部は、圧電板を備える請求項１に記載の音響出力装置。
【請求項３】
前記振動部材は、一領域に開口が形成され、前記開口の上に振動板及び前記圧電板が設けられる請求項２に記載の音響出力装置。
【請求項４】
前記振動部材の一領域に前記圧電板が設けられた請求項２に記載の音響出力装置。
【請求項５】
前記ケースは、下部及び上部ケースを備え、前記下部及び上部ケースの間に前記振動部材の周縁部が鋏持される請求項２に記載の音響出力装置。
【請求項６】
前記第２の音響出力部が前記上部ケース側に位置する請求項５に記載の音響出力装置。
【請求項７】
前記上部ケースに形成されて前記第１及び第２の音響出力部から発生する音響を放出する孔を備える請求項６に記載の音響出力装置。
【請求項８】
前記ケースは、ユーザの耳に嵌挿可能な大きさに設けられ、前記第２の音響出力部から耳に嵌挿される請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一項に記載の音響出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響出力装置に係り、特に、低音帯域及び高音帯域を含む可聴周波数帯域の出力特性を向上させることのできる音響出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧電素子とは、電気的なエネルギー及び機械的なエネルギーを相互間に変化させ得る特性を有する素子のことをいう。すなわち、圧電素子は、圧力を加えると電圧が発生し（圧電効果）、電圧を加えると内部の圧力の変化による体積や長さの増減が発生する（逆圧電効果）。圧電素子は、圧電層及びその上部に設けられる電極により構成されて、電極を介して圧電層に加えられる電圧に応じて圧力が変化する。
【０００３】
この種の圧電素子を用いて圧電スピーカ、振動装置など多種多様な部品を製作することができる。中でも、圧電スピーカは、圧電板の機械的な動きを振動板により音響的に変換して所望の周波数帯域の音響を発生させる部品である。この種の圧電スピーカは、既存のダイナミックスピーカに比べて薄肉（軽量）であり、電力の消耗が少ないというメリットがあり、この理由から、小型化、薄型化及び軽量化が求められるスマートフォンなどの電子機器に採用可能である。ところが、圧電スピーカは、高音が強くて低音が弱いため、音楽を長時間に亘って聴取することができないという欠点がある。
【０００４】
一方、音楽の再生用に汎用されるダイナミックスピーカは、マグネットの磁場内にあるボイスコイルに音声信号電流を流せば、その電流の強さに応じて機械的な力がボイスコイルに働いて運動を引き起こすという原理を利用する。しかしながら、ダイナミックスピーカは、低音の実現には向いているとはいえ、高音の実現には相対的に脆弱であるため、高音質の提供に限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２０１４−００８３８６０号公報
【特許文献２】大韓民国特許登録第１０−１２１２７０５号公告
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、圧電スピーカのメリット及びダイナミックスピーカのメリットを併せ持つ音響出力装置を提供する。
【０００７】
本発明は、低音特性及び高音特性を両方とも向上させることのできる音響出力装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る音響出力装置は、 第１の音響出力部と、前記第１の音響出力部の少なくとも一部に接触されて設けられた第２の音響出力部と、前記第１及び第２の音響出力部を収容するケースと、を備える。
【０００９】
前記第１の音響出力部は、ボイスコイル及び振動部材を備え、前記第２の音響出力部は、圧電板を備える。
【００１０】
前記振動部材は、一領域に開口が形成され、前記開口の上に振動板及び前記圧電板が設けられる。
【００１１】
前記振動部材の一領域に前記圧電板が設けられる。
【００１２】
前記ケースは、下部及び上部ケースを備え、前記下部及び上部ケースの間に前記振動部材の周縁部が鋏持される。
【００１３】
前記第２の音響出力部が前記上部ケース側に位置する。
【００１４】
前記音響出力装置は、前記上部ケースに形成されて前記第１及び第２の音響出力部から発生する音響を放出する孔を備える。
【００１５】
前記ケースは、ユーザの耳に嵌挿可能な大きさに設けられ、前記第２の音響出力部から耳に嵌挿される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施の形態に係る音響出力装置は、ダイナミックスピーカの振動部材の上に圧電スピーカを設ける。したがって、本発明は、低音特性に優れたダイナミックスピーカ及び高音特性に優れた圧電スピーカを一つにして設けることにより、可聴周波数帯域における音響特性を向上させることができる。なお、本発明の音響出力装置は、スピーカ及びイヤホンなどの形態で実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る音響出力装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る音響出力装置の組み立て状態の断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る音響出力装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る音響出力装置の組み立て状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施の形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態として実現され、単にこれらの実施の形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る音響出力装置の分解斜視図であり、図２は、同組み立て状態の断面図である。
【００２０】
図１及び図２を参照すると、本発明の第１の実施の形態に係る音響出力装置は、内部に所定の空間が設けられたケース１００と、ケース１００の内部に設けられた第１の音響出力部２００と、ケース１００の内部に設けられ、少なくとも一部の第１の音響出力部２００と接触されて設けられる第２の音響出力部３００と、を備えていてもよい。ここで、第１の音響出力部２００は、ボイスコイル２３０及び振動部材２４０を備えて、ボイスコイル２３０の電流の変化に応じて振動し、これを用いて振動部材２４０を振動させて音響を出力するダイナミックスピーカを備えていてもよい。また、第２の音響出力部３００は、圧電板３１０及び振動板３２０を有して圧電板３１０の機械的な動きを振動板３２０により音響的に変換する圧電スピーカを備えていてもよい。
【００２１】
ケース１００は、内部に所定の空間が設けられ、第１及び第２の音響出力部２００、３００を収容する。このようなケース１００は、下部ケース１１０及び上部ケース１２０を備え、下部及び上部ケース１１０、１２０が組み合わせられて内部に所定の空間が設けられる。下部ケース１１０は、所定の高さを有し、略円形状に設けられた第１の領域１１１と、第１の領域１１１の上側に設けられ、所定の高さを有し、略円形状に設けられた第２の領域１１２と、を備えていてもよい。もちろん、第１及び第２の領域１１１、１１２は、円形状だけではなく、四角形など多角形状に設けられてもよい。このとき、第２の領域１１２の高さは、第１の領域１１１の高さよりも大きくもよく、第２の領域１１２の幅は、第１の領域１１１の幅よりも大きくてもよい。もちろん、第２の領域１１２の高さは、第１の領域１１１の高さに等しいか又はそれよりも小さくてもよい。第１の領域１１１は、略円形状の第１の水平部１１１ａと、第１の水平部１１１ａの周縁部から上側に向かって所定の高さに形成された第１の垂直部１１１ｂと、を備えて、内部に所定の空間が設けられてもよい。第２の領域１１２は、第１の領域１１１の第１の垂直部１１１ｂの上縁部から水平方向に所定の幅をもって延設された第２の水平部１１２ａと、第２の水平部１１２ａの周縁部から上側に向かって所定の高さに形成された第２の垂直部１１２ｂと、を備えて内部に所定の空間が設けられてもよい。したがって、第１の領域１１１の内部空間よりも第２の領域１１２の内部空間の方が更に大きく設けられる。なお、第２の領域１１２は、第２の垂直部１１２ｂの上縁部から外側に向かって所定の幅をもって拡張された後、そこから上側に向かって形成された延在部１１２ｃを更に備えていてもよい。
【００２２】
上部ケース１２０は、下部ケース１１０の内部空間と対面する領域が凹状に形成されてもよい。すなわち、上部ケース１２０は、略円板状に設けられた第３の水平部１２１と、第３の水平部１２１の周縁部から下側に向かって、すなわち、下部ケース１１０に向かって延設された第３の垂直部１２２と、を備えていてもよい。ここで、上部ケース１２０の第３の垂直部１２２が第２の領域１１２の延在部１１２ｃの内側に嵌め込まれて下部及び上部ケース１１０、１２０が組み合わせられてもよい。また、上部ケース１２０の第３の水平部１２１には複数の孔１２３が形成されてもよい。孔１２３は、ケース１００の内部から第１及び第２の音響出力部２００、３００から発生した音響をケース１００の外部に放出するために設けられてもよい。孔１２３は、同じ直径に且つ等間隔に複数形成されてもよく、少なくとも一つが異なる直径に且つ異なる間隔に形成されてもよい。例えば、上部ケース１２０の中央部に形成された一つの孔１２３が第１の直径を有するように形成され、その周りに形成された複数の孔１２３が第１の直径よりも小さな第２の直径を有するように形成されてもよい。更に、複数の孔１２３は、中央部から外郭に向かって進むにつれて直径が小さくなるように形成されてもよい。このような孔１２３の全体の面積は、第１の音響出力部２００の上部の面積、すなわち、振動部材２４０の面積の５％〜９０％の大きさに形成されてもよい。もちろん、孔１２３の大きさは、第１の音響出力部２００の上部の面積を基準として１０％〜６０％の大きさに形成することが好ましく、１５％〜３０％の大きさに形成することが更に好ましい。
【００２３】
第１の音響出力部２００は、マグネット２１０と、マグネット２１０の上に設けられたプレート２２０と、プレート２２０及びマグネット２１０の少なくとも一部を取り囲むように設けられたボイスコイル２３０と、プレート２２０の上部に設けられ、周縁部がケース１１０に固定され、ボイスコイル２３０が固定される振動部材２４０と、を備えていてもよい。ここで、下部ケース１１０の第１の領域１１１の内側にマグネット２１０及びプレート２２０が収容され、下部ケース１１０の第２の領域１１２内にボイスコイル２３０が収容され、振動部材２４０は、下部ケース１１０の第２の領域１１２を覆うようにその上側に設けられてもよい。ここで、下部ケース１１０は、マグネット２１０により形成された磁場をプレート２２０に向かって導き、ボイスコイル２３０にマグネット２１０による磁気力が最大限に及ぶようにする。
【００２４】
マグネット２１０は、下部ケース１１０の第１の領域１１１の内側の底面に固定される。すなわち、マグネット２１０は、第１の水平部１１１ａの上に固定される。このようなマグネット２１０は、下部ケース１１０の第１の領域１１１の内部の形状に対応する形状に設けられてもよい。例えば、第１の領域１１１ａの内側が略円筒状に設けられ、マグネット２１０は略円柱状に設けられる。このとき、マグネット２１０の高さは、第１の領域１１１の高さよりも小さいか又はそれに等しくてもよい。なお、マグネット２１０の直径は、第１の領域１１１の内径よりも小さくてもよい。したがって、マグネット２１０は、下部ケース１１０の第１の領域１１１の内側に第１の領域１１１の内側壁と所定の間隔を隔てて設けられる。
【００２５】
プレート２２０は、マグネット２１０の上に設けられてもよい。このとき、プレート２２０は、マグネット２１０の平面形状と同じ形状に設けられてもよい。すなわち、プレート２２０は、所定の厚さを有する円板状に設けられてもよい。ここで、プレート２２０は、下部ケース１１０の第１の領域１１１の内径よりも小さな直径を有し、マグネット２１０の直径に等しいか又はそれよりも大きな直径に設けられてもよい。したがって、プレート２２０の外側は、第１の領域１１１の内側面と所定の間隔だけ離間している。また、マグネット２１０及びその上部に設けられたプレート２２０の高さは、第１の領域１１１の高さに等しくてもよい。すなわち、プレート２２０及び第１の領域１１１の上部面は面一であってもよい。このようなプレート２２０は、マグネット２１０により発生する磁気力線をボイスコイル２３０に向かって集束させる。
【００２６】
ボイスコイル２３０は、振動部材２４０の下面から下部ケース１１０の第１の領域１１１とマグネット２１０との間に設けられてもよい。例えば、ボイスコイル２３０は、振動部材２４０の下側に一方の端部が接触され、他方の端部が第１の領域１１１の内側に延びるように形成される。すなわち、ボイスコイル２３０は、プレート２２０及びその下側のマグネット２１０の一部の高さを取り囲むようにこれらと第１の領域１１１との間に設けられ、上部が振動部材２４０の下面に取り付けられる。このようなボイスコイル２３０は、持続的に変化しながら入力される電気的な信号により持続的に変化する磁場を形成することにより、マグネット２１０により形成された磁場との干渉による相互作用により振動する。
【００２７】
振動部材２４０は、周縁部が下部及び上部ケース１１０、１２０の間に固定され、下部ケース１２０を覆うように設けられる。このとき、振動部材２４０には、中央領域が開放された開口２４１が形成され、そこから所定の角度で上側に向かって延びて周縁部が下部及び上部ケース１１０、１２０の間に鋏持されてもよい。例えば、振動部材２４０は、プレート２２０と向かい合う一領域が開放され、その周縁部から下部ケース１１０の第２の領域１１２の延在部１１２ｃに向かって延びるように形成されてもよい。なお、振動部材２４０の開口１４１の上には、第２の音響出力部３００が設けられてもよい。このような振動部材２４０は、ポリマー系又はパルプ系の物質を用いて形成してもよい。
【００２８】
このような第１の音響出力部２００は、マグネット２１０から発生した磁場がマグネット２１０の上に設けられたプレート２２０を介して下側の下部ケース１１０の第１の領域１１１に移動し、再びマグネット２１０に移動する閉回路を構成する。プレート２２０と下側の第１の領域１１１との間の空間に移動する磁場は、ボイスコイル２３０に電流が印加されてボイスコイル２３０が磁性を帯びると、ボイスコイル２３０の磁力の極性に応じてボイスコイル２３０を引っ張ったり押したりする。すなわち、ボイスコイル２３０の磁力の極性がプレート２２０及び下側の第１の領域１１１の磁力の極性に等しければ、互いに反発してボイスコイル２３０を押してボイスコイル２３０を前方に移動させ、ボイスコイル２３０の磁力の極性がプレート２２０及び下側の第１の領域１１１の磁力の極性とは異なれば、互いに吸引してボイスコイル２３０を後方に引っ張る。このように、ボイスコイル２３０が動くと、ボイスコイル２３０が固定されている振動部材２４０が前後に移動しながら空気を振動させて音を発生させる。
【００２９】
第２の音響出力部３００は、圧電板３１０及び振動板３２０を備えていてもよい。ここで、振動板３２０は、周縁部が振動部材２４０に接触されて開口２４１の上に設けられ、圧電板３１０は振動板３２０の上部面に設けられてもよい。したがって、振動板３２０が所定の間隔を隔ててプレート２２０と対面する。圧電板３１０は、所定の厚さを有する、例えば、円板状に設けられてもよい。もちろん、圧電板３１０は、円形だけではなく、正方形、直方形、長円形、多角形など様々な形状に設けられてもよい。このような圧電板３１０は、基板と、基板が少なくとも一方の面に形成された圧電層と、を備えていてもよい。例えば、圧電板３１０は、基板の両面に圧電層が形成されたバイモルフタイプに形成されてもよく、基板の一方の面に圧電層が形成されたユニモルフタイプに形成されてもよい。圧電層は、少なくとも一層が積層されて形成されてもよいが、好ましくは、複数の圧電層が積層されて形成されてもよい。また、圧電層の上部及び下部には、それぞれ電極が形成されてもよい。すなわち、複数の圧電層及び複数の電極が交互に積層されて圧電板３１０が実現されてもよい。ここで、圧電層は、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）、ＮＫＮ（Ｎａ，Ｋ，Ｎｂ）、ＢＮＴ（Ｂｉ，Ｎａ，Ｔｉ）、ポリマー系の圧電物質を用いて形成してもよい。更に、圧電層は、異なる方向又は同じ方向に分極されて積層されて形成されてもよい。すなわち、基板の一方の面の上に複数の圧電層が形成される場合、各圧電層には互いに反対の方向又は同じ方向の分極が交互に形成されてもよい。一方、基板は、圧電層が積層された構造を保持しながら振動を発生させ得る特性を有する物質を用いて製作してもよいが、例えば、金属、プラスチックなどを用いて製作してもよい。ところが、圧電板３１０の素材として、圧電層及び基板を用いなくてもよいが、例えば、中心部に分極されていない圧電層が設けられ、その上部及び下部に異なる方向に分極された複数の圧電層が積層されて圧電板３１０が形成されてもよい。一方、圧電板３１０の一方の面の上部には、駆動信号が印加される電極パターン（図示せず）が形成されてもよい。電極パターンは互いに離間して少なくとも２以上形成されてもよく、接続端子（図示せず）と接続されてこれを介して電子機器、例えば、補助モバイル機器から音響信号を入力されてもよい。
【００３０】
振動板３２０は、略円板状に設けられ、圧電板３１０よりも大きく設けられてもよい。振動板３２０の上面には、圧電板３１０が接着剤により貼着されてもよい。このような振動板３２０は、ポリマー系又はパルプ系の物質を用いて製作してもよい。例えば、振動板３２０は、樹脂フィルムを用いて製作してもよいが、エチレンプロピレンゴム系、スチレンブタジエンゴム系などヤング率が１ＭＰａ〜１０ＧＰａであって、損失係数が大きな材料を用いて製作してもよい。更に、振動板３２０は、下縁部が振動部材２４０に接触されてもよい。すなわち、振動板３２０は、振動部材２４０の開口の上に設けられてプレート２２０と対面してもよい。このような第２の音響出力部３００は、所定の信号に従って駆動され、高音特性に優れた音響を出力することができる。
【００３１】
また、本発明の音響出力装置は、下部ケース１１０の第１の領域１１１内にマグネット２１０及びプレート２２０を設け、下側にボイスコイル２３０が設けられ、上側に振動板３２０及び圧電板３１０が設けられた振動部材２４０をボイスコイル２３０がプレート２２０及びマグネット２１０の一部を取り囲み、周縁部が第２の領域１１２の延在部１１２ｃの上に置かれるように位置させた後、上部ケース１２０の第３の垂直部１２２が延在部１１２ｃの内側に嵌め込まれるようにして製作されてもよい。もちろん、振動部材２４０を延在部１１２ｃの上に先に位置させた後、振動板３１０及び圧電板３３０を振動部材２４０の開口２４１の上に取り付けてもよい。
【００３２】
一方、このような本発明の音響出力装置は、車両用スピーカ、家庭用スピーカなどのスピーカ又はアンプと、イヤティップ、中空型ノズルなどからなるカーネル型イヤホンなどのイヤホンの形態で製作される。音響出力装置がイヤホンの形態で製作される場合、このようなケース１００は、概ね耳に嵌挿可能な大きさに製作されてもよい。このとき、上部ケース１２０側から耳に嵌挿されてもよい。
【００３３】
上述したように、本発明の一実施の形態に係る音響出力装置は、第１の音響出力部２００の振動部材２４０の開口の上に第２の音響出力部３００の振動板３２０及び圧電板３１０が設けられる。また、第１の音響出力部２００のボイスコイル２３０及び第２の音響出力部３００の圧電板３１０には、同じ電気的な信号が印加されてもよい。ボイスコイル２３０に電気的な信号が印加されることにより、振動部材２４０から低音域において充実な音響が発生し、圧電板３１０に電気的な信号が印加されることにより、振動板３２０を介して高音域において充実な音響が発生する。例えば、約７ｋＨｚの音域までの低音特性に優れた第１の音響出力部１００、すなわち、ダイナミックスピーカと、８ｋＨｚ以上の高音特性に優れた第２の音響出力部２００、すなわち、圧電スピーカとをハウジング３００内に設けることにより、低音域及び高音域を含む可聴周波数帯域において音響特性を向上させることができる。すなわち、本発明の音響出力装置は、約１．５ｋＨｚまでの音響特性はダイナミックスピーカと略同じであり、それ以上の音響特性は圧電スピーカよりも優れている。
【００３４】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る音響出力装置の分解斜視図であり、図４は、同組み立て状態の断面図である。
【００３５】
図３及び図４を参照すると、本発明の第２の実施の形態に係る音響出力装置は、内部に所定の空間が設けられたケース１００と、ケース１００の内部に設けられた第１の音響出力部２００と、ケース１００の内部に設けられ、第１の音響出力部２００の上に設けられる第２の音響出力部３００と、を備えていてもよい。ここで、ケース１００は、下部ケース１１０及び上部ケース１２０を備え、第１の音響出力部２００は、マグネット２１０と、プレート２２０と、ボイスコイル２３０及び振動部材２４０を有するダイナミックスピーカを備え、第２の音響出力部３００は、振動部材２４０の上に設けられた圧電板３１０を有する圧電スピーカを備えていてもよい。本発明の第２の実施の形態は、第１の音響出力部２００の振動部材２４０に開口が形成されない。すなわち、振動部材２４０は、図４に示すように、プレート２２０と所定の間隔を隔てて対面する中央部に略円板状に第１の領域が設けられ、第１の領域の周縁部から上側に向かって延びて第２の領域が設けられてもよい。このとき、本発明の第２の実施の形態は、振動部材２４０の所定の領域、例えば、中央部の第１の領域に圧電板３１０が設けられてもよい。したがって、圧電板３１０と、圧電板３１０と接触される振動部材２４０の一領域、すなわち、第１の領域とが振動板として働いて第２の音響出力部３００として働くことができる。なお、圧電板３１０が接触されない振動部材２４０の第２の領域は、第１の音響出力部２００の振動板として使用可能である。要するに、振動部材２４０は、第１の音響出力部２００及び第２の音響出力部３００として同時に使用可能である。
【００３６】
一方、本発明の技術的思想は、前記実施の形態に従って具体的に記述されたが、前記実施の形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において多種多様な実施の形態に具体化可能であるということが理解できる筈である。
【図１】
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【図２】
2018537902.tif 000004
【図３】
2018537902.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
2018537902.tif 000007
2018537902.tif 000008
2018537902.tif 000009
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