CN108513240B - 电声转换装置 - Google Patents

电声转换装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108513240B
CN108513240B CN201810163919.0A CN201810163919A CN108513240B CN 108513240 B CN108513240 B CN 108513240B CN 201810163919 A CN201810163919 A CN 201810163919A CN 108513240 B CN108513240 B CN 108513240B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sounding body
opening
piezoelectric
axial direction
conversion device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810163919.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108513240A (zh
Inventor
石井茂雄
浜田浩
土信田丰
富田隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2017034514A external-priority patent/JP6996853B2/ja
Priority claimed from JP2017066713A external-priority patent/JP6875908B2/ja
Application filed by Taiyo Yuden Co Ltd filed Critical Taiyo Yuden Co Ltd
Publication of CN108513240A publication Critical patent/CN108513240A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108513240B publication Critical patent/CN108513240B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/24—Structural combinations of separate transducers or of two parts of the same transducer and responsive respectively to two or more frequency ranges
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R23/00—Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00
    • H04R23/02—Transducers using more than one principle simultaneously
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1016—Earpieces of the intra-aural type
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/11—Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/033—Headphones for stereophonic communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/12—Non-planar diaphragms or cones
    • H04R7/14—Non-planar diaphragms or cones corrugated, pleated or ribbed
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/16—Mounting or tensioning of diaphragms or cones
    • H04R7/18—Mounting or tensioning of diaphragms or cones at the periphery

Abstract

本发明提供一种能够实现压电式发声体的音响特性的提高的电声转换装置。本发明的一个实施方式的电声转换装置包括压电式发声体和壳体。上述压电式发声体包括：具有周缘部的第一振动片；配置在上述第一振动片的至少一个面的压电元件；和设置在上述压电元件的周围的、在作为上述第一振动片的厚度方向的第一轴方向上贯通上述第一振动片的多个开口部。上述壳体包括：直接或间接支承上述周缘部的支承部；设置于在上述第一轴方向上与上述压电式发声体相对的导声口。上述导声口设置于在从上述第一轴方向上看与上述多个开口部中具有最大开口面积的第一开口部不重叠的位置。

Description

电声转换装置
技术领域
本发明涉及例如能够应用于耳塞式耳机或头戴式耳机、便携信息终端等的电声转换装置。
背景技术
压电发声元件广泛地用作简单的电声转换装置，例如多用作耳塞式耳机或头戴式耳机等音响设备、以及便携信息终端的扬声器等。压电发声元件典型的是具有在振动片的一面或两面贴合有压电元件的结构(例如参照专利文献1)。
另一方面，专利文献2记载了如下所述的头戴式耳机，其包括动态型驱动器和压电型驱动器，通过并行驱动这两个驱动器能够进行宽带宽的再现。上述压电型驱动器设置在将动态型驱动器的前面封闭并作为振动片发挥作用的前罩的内面中央部，构成为使得该压电型驱动器作为高音域用驱动器发挥作用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-150305号公报
专利文献2：日本实开昭62-68400号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
近年来，例如在耳塞式耳机和头戴式耳机等音响设备中，要求进一步提高音质。为此，压电发声元件中，不可或缺的是提高该电声转换功能的特性。另外，期望与动态型扬声器组合时的高音域中的高声压化。
鉴于上述内容，本发明的目的在于，提供一种能够提高压电式发声体的音响特性的电声转换装置。
用于解决技术问题的方案
为了达成上述目的，本发明的一个方式的电声转换装置，包括压电式发声体和壳体。
所述压电式发声体包括：具有周缘部的第一振动片；配置在所述第一振动片的至少一个面的压电元件；和设置在所述压电元件的周围的、在作为所述第一振动片的厚度方向的第一轴方向上贯通所述第一振动片的多个开口部。
所述壳体包括：直接或间接地支承所述周缘部的支承部；和设置于在所述第一轴方向上与所述压电式发声体相对的导声口。所述导声口设置在从所述第一轴方向上看与所述多个开口部中具有最大开口面积的第一开口部不重叠的位置。
根据上述电声转换装置，由于导声口设置在从所述第一轴方向上看与第一开口部不重叠的位置，因此，能够实现压电式发声体的声压特性的提高。
所述第一开口部的一部分可以被所述压电元件的周缘部覆盖。
此时，所述第一开口部可以由在与所述第一轴方向正交的第二轴方向上彼此相对的一对开口部构成。
并且，所述多个开口部可以包括在从所述第一轴方向上看与所述导声口重叠的第二开口部。
或者，所述多个开口部可以包括在与所述第一轴方向正交的第二轴方向上与所述第一开口部相对的第二开口部。
所述电声转换装置还可以包括支承部件，所述支承部件具有支承所述周缘部的支承面，并且被固定在所述支承部，由杨氏模量为3GPa以上的材料构成。由此，能够稳定地支承第一振动片的振动，实现在高域的声压特性的提高。
所述支承部件的构成材料没有特别限制，可以采用金属材料、合成树脂材料或以合成树脂材料为主体的复合材料。
所述电声转换装置还可以包括第一粘接材料层。所述第一粘接材料层配置在所述支承面与所述周缘部之间，将所述周缘部弹性地支承于所述支承面。
由此，能够抑制第一振动片的共振的抖动，确保第一振动片的稳定的共振动作。
所述壳体可以包括支承所述支承部件的第一壳体部和覆盖所述压电式发声体并与所述第一壳体部接合的第二壳体部，所述支承部件还可以具有围绕所述周缘部的第一环状片部。此时，所述电声转换装置还包括配置在所述周缘部与所述第二壳体部之间的第二粘接材料层，所述第二粘接材料层将所述第一环状片部弹性地支承于所述第二壳体部。
由此，能够将支承部件弹性地夹持在第一壳体部与第二壳体部之间，所以能够由支承部件稳定地支承压电式发声体。
所述电声转换装置还可以包括具有第二振动片的电磁式发声体。此时，所述壳体具有：用于配置所述电磁式发声体的第一空间部；和通过所述多个开口部使所述第一空间部和所述导声口连通的第二空间部。
本发明的其他方式的电声转换装置包括：压电式发声体和壳体。
所述压电式发声体包括：具有周缘部的第一振动片；配置在所述第一振动片的至少一个面的压电元件；和在作为所述第一振动片和所述压电元件的厚度方向的第一轴方向上贯通所述第一振动片和所述压电元件的开口部；和
壳体包括：支承所述周缘部的支承部；设置于在所述第一轴方向上与所述压电式发声体相对的、并且在从所述第一轴方向上看与所述开口部不重叠的位置上的导声口。
发明效果
如上所述，根据本发明，能够实现提高压电式发声体的音响特性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的电声转换装置的结构的概略侧截面图。
图2是表示上述电声转换装置的电磁式发声体的一个结构例的主要部分的截面图。
图3是上述电声转换装置的压电式发声体的概略平面图。
图4是表示上述压电式发声体的压电元件的内部结构的概略截面图。
图5是上述电声转换装置的支承部件的概略平面图。
图6是包括上述压电式发声体的发声组件的分解侧截面图。
图7是表示上述压电式发声体的声压特性的一例的实验结果。
图8A～图8D是说明压电式发声体的导声口的相对位置的概略平面图。
图9是表示使上述支承部件的材质不同来测定的压电式发声体的声压特性的一实验结果。
图10是表示上述支承部件的杨氏模量与压电式发声体的声压级的关系的一实验结果。
图11是本发明的第二实施方式的电声转换装置的压电式发声体的概略平面图。
图12是表示上述压电式发声体的声压特性的一例的实验结果。
图13A～图13D是说明压电式发声体和导声口的相对位置的概略平面图。
图14是本发明的第三实施方式的电声转换装置的压电式发声体的概略平面图。
图15是表示上述压电式发声体的结构的变形例的概略平面图。
图16是概略地表示本发明的第二实施方式的电声转换装置的结构的侧截面图。
图17是上述电声转换装置的支承部件的概略侧截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
<第一实施方式>
图1是表示作为本发明的第一实施方式的电声转换装置的耳塞式耳机10的结构的概略侧截面图。
图中，X轴、Y轴和Z轴表示彼此正交的三个轴方向。
[耳塞式耳机的整体结构]
耳塞式耳机100包括耳塞式耳机本体10和耳承20。耳承20安装在耳塞式耳机本体10的导声路41上并且以能够戴在使用者耳朵的方式构成。
耳塞式耳机本体10具有发声组件30和收纳发声组件30的壳体40。发声组件30具有电磁式发声体31和压电式发声体32。
[壳体]
壳体40具有收纳发声组件30的内部空间，以能够在Z轴方向上分离的二分结构构成。
壳体40由第一壳体部401和第二壳体部402的结合体构成。第一壳体部401具有将发声组件30收纳在内部的收纳空间。第二壳体部402具有将由发声组件30生成的声波引导到外部的导声路41，通过在Z轴方向上与第一壳体部401组合而覆盖发声组件30。
导声路41在其基端部(与安装耳承20的前端部相反的端部)具有导声口41a。导声口41a相当于导声路41的入口，具有与XY平面平行的圆形的开口形状。导声口41a设置在从壳体40的中心在X轴方向上偏离了的位置，并且在Z轴方向上与压电式发声体32相对。导声路41从导声口41a相对于Z轴方向向X轴方向倾斜规定角度，从第二壳体部42的底部410直线地向外方突出。
壳体40的内部空间由压电式发声体32划分为第一空间部S1和第二空间部S2。在第一空间部S1配置电磁式发声体31。第二空间部S2为与导声路41连通的空间部，形成在压电式发声体32与第二壳体部402的底部410之间。第一空间部S1和第二空间部S2经由压电式发声体32的通路部330(参照图3)彼此连通。
[电磁式发声体]
电磁式发声体31由作为再现低音域的低音用扩音器(Woofer)发挥作用的动态型扬声器组件构成。在本实施方式中，例如由主要生成7kHz以下的声波的动态型扬声器构成，具有包括音圈电机(Voice coil motor，电磁线圈)等振动体的机构部311和将机构部311以可振动的方式支承的基座部312。
电磁式发声体31的机构部311的结构没有特别限定。图2是表示机构部311的一构成例的主要部分的截面图。机构部311具有可振动地支承于基座部312的振动片E1(第二振动片)、永磁铁E2、音圈E3、和支承永磁铁E2的磁轭E4。振动片E1通过其周缘部夹持在基座部312的底部和与其组装为一体的环状固定具310之间，由此支承于基座部312。
音圈E3通过在作为卷芯的绕线筒上卷绕导线而形成，与振动片E1的中央部接合。另外，音圈E3与永磁铁E2的磁通的方向垂直地配置。当交流电流(声音信号)流过音圈E3时，电磁力作用于音圈E3，所以音圈E3与信号波形相匹配地在图中Z轴方向上振动。该振动传递到与音圈E3连结的振动片E1，通过使第一空间部S1(图1)内的空气振动，由此产生上述低音域的声波。
电磁式发声体31用适当的方法固定在壳体40的内部。电磁式发声体31的上部固定有构成发声组件30的电路的电路板33。电路板33与经由壳体40的引线部42引入的电缆50电连接，经由未图示的配线部件分别向电磁式发声体31和压电式发声体32输出电气信号。
[压电式发声体]
压电式发声体32构成作为再现高音域的高音用扩音器(Tweeter)发挥作用的扬声器组件。在本实施方式中，以例如主要生成7kHz以上的声波的方式设定其激振频率。压电式发声体32具有振动板321(第一振动板)和压电元件322。
振动片321由金属(例如42合金)等导电材料或树脂(例如液晶聚合物)等绝缘材料构成，其平面形状形成为大致圆形。“大致圆形”不仅指圆形，还指如后文所述的实质上为圆形的形状。振动片321的外径或厚度没有特别限定，根据壳体40的大小、再现声波的频带等适当设定。在本实施方式中，使用直径约8～12mm、厚度约0.2mm的振动片。
振动片321根据需要可以具有形成为从其外周向内周侧去凹陷的凹状和隙缝状等的缺口部。其中，振动片321的平面形状只要大致为圆形，即便因形成有上述缺口部等不是严格的圆形，也当做实质上为圆形处理。
振动片321具有面临导声口41的第一主面32a和面临电磁式发声体31的第二主面32b。在本实施方式中，压电式发声体32具有压电元件322仅与振动片321的第一主面32a接合的单压电晶片(Unimorph)结构。
但不限于此，压电元件322也可以与振动片321的第二主面32b接合。另外，压电式发声体32也可以由压电元件分别与振动片321的两主面32a、32b接合的双压电晶片(bimorph)结构构成。
图3是压电式发声体32的平面图。
如图3所示，压电元件322的平面形状为矩形，压电元件322的中心轴典型的是与振动片321的中心轴C1同轴配置。但不限于此，压电元件322的中心轴也可以相比于振动片321的中心轴C1例如在X轴方向上移位规定量。即，压电元件322也可以配置在相对于振动片321偏心的位置。由此，振动片321的振动中心偏离到与中心轴C1不同到位置，因此，压电式发声体32的振动模式关于振动片321的中心轴C1成为非对称。因此，例如，通过使振动片321的振动中心靠近导声路41，由此能够实现高音域的声压特性的进一步的提高。
振动片321在其面内具有多个通路部330。这些通路部330构成在振动片321的厚度方向(Z轴方向)上贯通该振动片321的通路部，包括第一开口部331和第二开口部332。通路部330在壳体40的内部，使第一空间部S1和第二开口部S2彼此连通。
第一开口部331分别设置在周缘部321c与压电元件322之间，形成为在X轴方向上具有长边的矩形。第一开口部331沿着压电元件322的周缘部形成，它们的一部分被压电元件322的周缘部局部地覆盖。第一开口部331除了作为贯通振动片321的正面背面的通路发挥功能以外，还具有如后所述的压电元件322所具有的两个外部电极间的防止短路功能。
第一开口部331为构成通路部330的多个开口部中具有最大的开口面积的开口部。第一开口部331的数量没有特别限制，可以为一个或两个以上。在本实施方式中，由分别设置在压电元件322的Y轴方向上相对的一对对边的正下方的、大小相同的、在X轴方向上具有长边的开口形状为矩形的开口部构成。
第二开口部332由设置在振动片321的周缘部321c与压电元件322之间的区域的多个圆形的孔构成。这些第二开口部332分别(共四个)设置在中心线CL(穿过振动片321的中心的与X轴方向平行的线)上的关于中心轴C1对称的位置。第二开口部332分别由相同直径(例如直径约1mm)的圆孔形成，但当然不限于此。
在本实施方式中，如图3所示，在振动片321的周缘部以90度间隔设有圆弧状或矩形的凹部321a、321b。这些凹部321a、321b既可以用作将振动片321向壳体40或支承部件50接合时参照的基准点，也可以用作压电元件322向振动片321定位时参照的基准点。特别是如图所示，使四个凹部中的一个凹部321b具有与其他三个凹部321a不同的形状，由此，得到表示振动片321的方向性的指针，所以具有能够防止错误地组装到壳体40的优点。
在本实施方式中，导声口41a设置在与第一开口部331在Z轴方向上不重叠(不相对)的位置。换言之，压电式发声体32以第一开口部331与导声路41a在Z轴方向上不重叠的方式安装在壳体40。由此，如后所述，能够实现压电式发声体32的音响特性的提高。其中，图3表示了导声口41a设置在与第二开口部332中的一个开口部在Z轴方向上重叠(相对)的位置的例子。
图4是表示压电元件322的内部结构的概略截面图。
压电元件322具有基体328和在XY轴方向上彼此相对的第一外部电极326a和第二外部电极326b。另外，压电元件322具有彼此相对的与Z轴垂直的第一主面322a和第二主面322b。压电元件322的第二主面322b构成为与振动片321的第一主面32a相对的安装面。
基体328具有陶瓷片323和内部电极层324a、324b在Z轴方向上层叠而成的结构。即，内部电极层324a、324b隔着陶瓷片323交替地层叠。陶瓷片323例如由钛酸锆酸铅(PZT)、含碱金属铌氧化物等压电材料形成。内部电极层324a、324b由各种金属材料等导电性材料形成。
基体328的第一内部电极层324a与第一外部电极326a连接，并且通过陶瓷片323的边缘部与第二外部电极326b绝缘。另外，基体328的第二内部电极层324b与第二外部电极326b连接，并且通过陶瓷片323的边缘部与第一外部电极326a绝缘。
图4中，第一内部电极层324a的最上层构成部分地覆盖基体328的表面(图4中上表面)的第一引出电极层325a，第二内部电极层324b的最下层构成部分地覆盖基体328的背面(图4中下表面)的第二引出电极层325b。第一引出电极层325a具有与电路板33(图1)电连接的一个极的端子部327a，第二引出电极层325b经由适当的接合材料与振动片321的第一主面32a电连接且机械连接。振动片321由导电性材料构成时，接合材料可以使用导电性粘合剂、焊料等导电性接合材料，此时能够将另一个极的端子部设置在振动片321。
第一和第二外部电极326a、326b由各种金属材料等导电性材料形成在基体328的X轴方向的两端面的大致中央部。第一外部电极326a与第一内部电极层324a和第一引出电极层325a电连接，第二外部电极326b与第二内部电极层324b和第二引出电极层325b电连接。
通过这样的结构，交流电压施加在外部电极326a、326b间时，位于各内部电极层324a、324b间的各陶瓷片323以规定频率伸缩。由此，压电元件322能够使振动片321产生振动。
此处，第一和第二外部电极326a、326b如图4所示，分别从基体328的上述两端面的各个端面突出。此时，第一和第二外部电极326a、326b有时能够形成向振动片321的第一主面32a突出的隆起部329a、329b。因此，上述的第一开口部331形成为能够收纳隆起部329a、329b的大小。由此，阻止由于隆起部329a、329b与振动片321的接触导致的外部电极326a、326b间的电气短路。
耳塞式耳机100具有在壳体40的内部将压电式发声体32以能够振动的方式支承的支承部件50(支承部)。图5为支承部件50的大致平面图，图6为包括支承部件50的发声组件30的分解侧截面图。
支承部件50如图5所示由环状(圆环状)的块体构成。支承部件50具有：支承压电式发声体32的振动片321的周缘部321c的支承面51；与壳体40的内壁面相对的外周面52；面对第一空间部S1的内周面53；能够与壳体40(第二壳体部402)接合的前端面54和能够与电磁式发声体31的周缘部接合的底面55。
支承面51经由圆环状的粘接材料层61(第一粘接材料层)与振动片321的周缘部321c接合。由此，振动片321弹性地支承于弹性部件50，所以能抑制振动片321的共振的抖动，确保振动片321的稳定的共振动作。
另外，前端面54经由圆环状的粘接材料层61(第二粘接材料层)与第二壳体部402的周缘内周部接合。底面55经由圆环状的粘接材料层63(第三粘接材料层)与电磁式发声体31接合。由此，能够在第一壳体部401和第二壳体部402之间弹性地夹持支承部件50，因此，能够由支承部件50稳定地支承压电式发声体32。
粘接材料层61～63由具有适当弹性的材料构成，典型的是由各自按规定的直径被切割的两面粘接胶带构成。除此之外，粘接材料层61～63也可以由粘弹性树脂的固化物和加压粘合性的粘弹性膜等构成。另外，粘接材料层61～63由环状体构成，由此分别提高了电磁式发声体31与支承部件50之间的气密性、支承部件50与振动片321之间的气密性以及支承部件50与壳体40之间的气密性，在第一和第二空间部S1、S2产生的声波能够有效地向导声路41引导。
支承部件50例如由具有3GPa以上的杨氏模量(纵弹性模量)的材料构成。由这样的材料构成的支承部件50能够确保较高的刚性，所以能够稳定地支承在7kHz以上的较高的频带振动的压电式发声体31(振动片321)。
构成支承部件50的材料的杨氏模量的上限没有特别限定，但例如5GPa以上的材料单体大致限于金属和陶瓷等无机材料，因此，兼顾重量和生产成本等，可以适当设定上限，例如可以设定为500GPa以下。另一方面，通过将支承部件50采用合成树脂制，在轻量化、生产性方面有利。
作为杨氏模量为3GPa以上的材料例如可以列举金属材料、陶瓷、合成树脂材料、以合成树脂材料为主体的复合材料。金属材料除了轧制钢、不锈钢、铸铁等铁类材料之外，还可以采用铝、黄铜等非铁类材料等，没有特别限制。陶瓷材料可以应用SiC和Al2O3等适当的材料。
作为合成树脂材料，可以列举聚苯硫醚(PPS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙缩醛(POM)、硬氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯·苯乙烯共聚物(MS)等。另外，即便是聚碳酸酯(PC)、苯乙烯·丁二烯·丙烯腈共聚物(ABS)等这样的单体且不具有3GPa以上的杨氏模量的树脂材料，也能够采用在其中添加由玻璃纤维等纤维质或无机颗粒等微颗粒构成的填料(填充材)的、杨氏模量(纵弹性模量)3GPa以上的复合材料(强化型塑料)。
支承部件50也可以不是单纯的片材，而形成为厚度根据区域而不同的三维形状。由此，能够增大截面二次力矩，即便是具有相同的杨氏模量的材料，也能够进一步提高刚性(弯曲刚性)。
例如，在本实施方式的支承部件50，沿着支承面51的外周缘部向上方突出，设置有围绕振动片321的周缘部321c的环状片部56(第一环状片部)(参照图6)，在其顶部形成有上述的前端面54。由此，支承部件50的外周侧比内周侧更厚，因此提高了对扭曲和弯曲的刚性。
[耳塞式耳机的工作]
接着，对如上所述构成的本实施方式的耳塞式耳机100的典型工作进行说明。
在本实施方式的耳塞式耳机100中，再现信号经由电缆50输入到发声组件30的电路板33。再现信号经由电路板33分别输入到电磁式发声体31和压电式发声体32。由此，电磁式发声体31被驱动，主要生成7kHz以下的低音域的声波。另一方面，在压电式发声体32中，通过压电元件322的伸缩动作，振动片321振动，主要生成7kHz以上的高音域的声波。所生成的各频带的声波经由导声路41传递到使用者的耳朵。像这样，耳塞式耳机100作为具有低音域用的发声体和高音域用的发声体的混合扬声器发挥作用。
另一方面，通过电磁式发声体31产生的声波由使压电式发声体32的振动片321振动而传播到第二空间部S2的声波分量和通过通路部330传播到第二空间部S2的声波分量的合成波形成。因此，通过优化通路部330的大小、个数等，能够将从压电式发声体32输出的低音域的声波调整或调谐为例如在规定的低声频带能够获得声压峰值的频率特性。
根据本实施方式，导声口41a设置于在Z轴方向上(俯视时)与压电式发声体32的第一开口部331不重叠的位置，因此，能够实现压电式发声体32的声压特性的提高。
另外，在本实施方式中，支承部件50由杨氏模量为3GPa以上的材料构成，因此，9kHz以上的高声频带的声压级(sound pressure level)的提高变得显著，能够实现清楚的音质。
图7和图8A～图8D是表示导声口41a相对于压电式发声体32的相对位置的不同导致的声压特性的变化的一实验结果。在本实验中，制作图3所示的压电式发声体32，在壳体40内围绕中心轴C1以15°节距一边旋转一边使与导声口41a的相对位置变化，针对其各自测定8kHz～20kHz的平均声压级(SPL：Sound Pressure Level)。此处，令图8A所示的压电式发声体32的旋转位置为0°，由此开始按顺时针方向旋转180°。图7中各旋转位置的声压级按与0°时的平均声压级之差表示。
压电式发声体32的各部的尺寸如下。
振动片321的直径：12mm
压电元件322的大小：纵(Y轴方向尺寸)7mm、横(X轴方向尺寸)7mm
第一开口部331的大小：长度(X轴方向尺寸)3.6mm、宽(Y轴方向尺寸)0.5mm
第二开口部332的直径：1mm
导声口41a的直径：4.1mm
如图7所示，确认在0°以外的所有旋转位置，能获得高于0度的平均声压级。另外，压电式发声体32关于X轴对称(参照图3)，所以180°处的声压级实质上与0度时相同来进行评价。
另外，图7中，R1所示的角度范围表示导声口41a与第一开口部331的重叠没有达到最大程度的区域，可以知道，在该角度范围，根据旋转位置，声压级发生变动。其中尤其是R2所示的角度范围(60°～120°)相当于导声口41a与第一开口部331在Z轴方向没有重叠的区域，可知，与其他角度范围相比可以获得更高的声压级。
如上所述，根据本实施方式，导声口41a配置在与第一开口部331不相对的位置，所以如本实施方式所示，在包括电磁式发声体31和压电式发声体32的电声转换装置100中，电磁式发声体31的发声难以直接到达导声路41。由此，能够相对提高压电式发声体32所引起的高音域的声压级。
图9是表示针对不同的支承部件50的材质进行测定的压电式发声体32的声压特性的一实验结果。图中，纵轴表示声压级，横轴表示频率，作为支承部件的构成材料，使用杨氏模量为197GPa的SUS(实线)、杨氏模量为3.7GPa的PPS(点划线)、和杨氏模量为2.3Gpa的PC(虚线)。
如该图所示，从9kHz附近到20kHz附近，相比于使用PC制的支承部件时的声压级，使用SUS和PPS制的支承部件时的声压级得以提高。认为这是因为当杨氏模量低于3GPa时，无法稳定地支承以9kHz以上的频率振动的压电式发声体，结果是，由于支承部件本身的振动而削弱了振动片321的振动。与此相比，通过使用杨氏模量为3GPa以上的高刚性的支承部件，能够更稳定地支承以高频振动的振动片321，由此能够实现高频带的声压级的提高。
图10是表示支承部件50的杨氏模量与压电式发声体32的8kHz～20kHz的平均声压级(SPL)的关系的实验结果。
此处，利用杨氏模量不同的5种材料构成支承部件的试样A～E，将试样B～E的声压级以与试样A的声压级之差表示。各试样的构成材料(杨氏模量)如下所示。
试样A：PC(2.3GPa)
试样B：强化型PC(3.1GPa)
试样C：PPS(3.7GPa)
试样D：SUS301(197GPa)
试样E：SiC(500GPa)
其中，试样A、C和D分别对应于图7所示的虚线、点划线和实线所示的材料。
如图10所示，在杨氏模量为3GPa以上的试样B～E中，确认出与杨氏模量低于3GPa的试样A相比，提高了+5dB以上的声压级。如上所述，由杨氏模量为3GPa以上的材料构成支承部件50，由此能够有效地增加在8kHz～20kHz的高频带的声压，由此能够实现高音域的音响特性的提高。
<第二实施方式>
图11是本发明的第二实施方式的电声转换装置的压电式发声体的平面图。以下，主要对与第一实施方式不同的结构进行说明，对与第一实施方式相同的结构标注同样的附图标记，省略或简化说明。
本实施方式的压电式发声体72具有设置在圆形的振动片721的面内的作为通路部的第一开口部731和第二开口部732这两个开口部。第一和第二开口部731、732还具有作为短路防止用的开口部的功能。第一开口部731以比第二开口部732大的开口面积形成。
第一开口部731在振动片721的周缘部721c与压电元件322的一侧边部之间的区域形成为大致半圆形状或半月形状。在本实施方式中，如图9所示，压电式发声体72以第一开口部731与导声口41a在Z轴方向上不相对的方式组装到壳体40。第二开口部732形成为与第一实施方式的第一开口部331同样的矩形。
在振动片721的周缘部721c，以90°间隔设置有四个凹部721a、721b。这些凹部721a、721b用于相对于壳体40的定位。特别如图所示，通过将四个凹部中的一个凹部721b形成为与其他三个凹部721a不同的形状，能够得到表示振动片721的方向性的指针，所以，具有能够防止错误地组装到壳体40的优点。
根据如上所述那样构成的本实施方式的电声转换装置，导声口41a设置于与压电式发声体32的第一开口部331在Z轴方向上不重叠的位置，所以与第一实施方式同样，能够实现压电式发声体72的声压特性的提高。
图12和图13A～图13D是表示导声口41a相对于压电式发声体72的相对位置的不同导致的声压特性的变化的一实验结果。在本实验中，制作图13A～图13D所示的压电式发声体72，在壳体40内围绕中心轴C1一边以15°节距进行旋转一边使压电式发声体72与导声口41a的相对位置变化，针对其各自测定8kHz～20kHz的平均声压级(SPL：Sound PressureLevel)。此处，设图13A所示的压电式发声体32的旋转位置为0°，由此开始按顺时针方向旋转360°(旋转一周)。在图12中，各旋转位置的声压级以与0°时的平均声压级的差表示。
压电式发声体72的各部的尺寸如下。
振动片721的直径：12mm
压电元件322的大小：纵(Y轴方向尺寸)7mm、横(X轴方向尺寸)7mm
第一开口部731的大小：长度(X轴方向最大尺寸)6.1mm、宽(Y轴方向最大尺寸)1.6mm
第二开口部332的直径：1mm
导声口41a的直径：4.1mm
如图12所示，在0°和180°以外的全部旋转位置，确认出得到比0°高的平均声压级。
另外，图12中，R1所示的角度范围表示导声口41a与第一开口部731的重叠没有达到最大程度的区域，可知在该角度范围中，根据旋转位置，声压级发生变动。其中尤其是R2所示的角度范围(60°～300°)对应于导声口41a与第一开口部331在Z轴方向不重叠的区域，可知与其他角度范围相比可以获得更高的声压级。特别是，可知R3所示的角度范围(约100°～约230°)与其他角度范围相比，可以获得更高的声压级。
<第三实施方式>
图14是本发明的第三实施方式的电声转换装置中的压电式发声体的平面图。以下，主要对与第一实施方式不同的结构进行说明，对与第一实施方式同样的结构标注相同的附图标记省略或简化说明。
本实施方式的压电式发声体82中，构成通路部330的开口部831的结构与第一实施方式不同。即，开口部831由在振动片321和压电元件322的厚度方向(Z轴方向)上贯通该振动片321和压电元件322的单个贯通孔构成。开口部831设置在振动片321(压电式发声体82)的中心部。开口部831的开口形状不限于图示的圆形，还可以由椭圆、矩形等其他形状形成。
在本实施方式的电声转换装置中，导声口41a也设置在与压电式发声体32的开口部831在Z轴方向上不重叠的位置。开口部831形成为在Z轴方向上与导声口41a不重叠的适当的大小。由此，能够获得与第一实施方式同样的作用效果。
根据本实施方式，开口部831在振动片321的中心部形成为在Z轴方向上与导声口41a不重叠的大小，所以，能够获得不依赖于压电式发声体82相对于壳体40的相对位置(旋转位置)的音响特性。
另外，开口部831不限于设置在振动片321的中心部的情形，例如还可以设置在图15所示的振动片321的中心部以外的位置。另外，除了开口部831以外，其他的开口部也可以设置在压电元件322的面内，而且也可以如图15所示在振动片321设置兼做防止压电元件322的外部电极的短路的作用的开口部331，和设置在振动片321的周缘部321c与压电元件322之间的开口部332(参照图3)等(图14也一样)。
<第四实施方式>
图16是概略地表示本发明的第二实施方式的耳塞式耳机200的结构的侧截面图，图17是支承部件70的概略侧截面图。其中，图16中，为了容易理解，省略壳体40的图示。
以下，主要对与第一实施方式不同的结构进行说明，针对与第一实施方式相同的结构标注同样的附图标记，省略或简化说明。
本实施方式的耳塞式耳机200中支承压电式发声体32的支承部件70的结构与第一实施方式不同。即，支承部件70在具有支承面51、外周面52、内周面53、前端面54、底面55和第一环状片部56这些方面与第一实施方式相同，但在底面55的外周缘部还具有向下方突出的第二环状片部57这一点上与第一实施方式不同。
在本实施方式中，支承部件70与第一实施方式的支承部件50同样，由具有3GPa以上的杨氏模量的材料构成。而且在本实施方式中，支承部件70在底面55的外周缘部还设置有第二环状片部57，所以能够得到比支承部件50高的刚性。因此，能够进一步稳定地支承在高频区域振动的压电式发声体32。
第二环状片部57如图16所示，也可以构成为与电磁式发声体31(本体部312)的外周缘部卡合。由此，电磁式发声体31和压电式发声体32之间的相对位置定位精度和组装作业性得以提高。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不仅限于上述的实施方式，当然能够加以各种变更。
例如，在以上的实施方式中，以具有电磁式发声体31和压电式发声体32、72两者的电声转换装置为例进行了说明，但本发明还可以适用于仅由压电式发声体构成的电声转换装置。
另外，在以上的实施方式中，作为电声转换装置以耳塞式耳机为例进行了说明，但不限于此，本发明还可以适用于头戴式耳机、放置型扬声器、便携信息终端中内置的扬声器等。
在以上的实施方式中，支承部件50作为支承压电式发声体32的支承部设置，但支承部件50也可以作为壳体40或电磁式发声体31的一部分构成。
附图标记说明
31······电磁式发声体
32、72、82······压电式发声体
40······壳体
41a······导声口
100、200······耳塞式耳机
321、721······振动片
322······压电元件
331、731······第一开口部
332、732······第二开口部
831······开口部
401······第一壳体部
402······第二壳体部

Claims (12)

1.一种电声转换装置，其特征在于，包括：
压电式发声体，其包括：具有周缘部的第一振动片；配置在所述第一振动片的至少一个面的压电元件；和设置在所述压电元件的周围的、在作为所述第一振动片的厚度方向的第一轴方向上贯通所述第一振动片的多个开口部；和
壳体，其包括：支承所述周缘部的支承部；设置于在所述第一轴方向上与所述压电式发声体相对的、并且在从所述第一轴方向上看与所述多个开口部中具有最大开口面积的第一开口部不重叠的位置上的导声口，
所述第一开口部的一部分被所述压电元件的周缘部覆盖。
2.如权利要求1所述的电声转换装置，其特征在于：
所述第一开口部由在与所述第一轴方向正交的第二轴方向上彼此相对的一对开口部构成。
3.如权利要求2所述的电声转换装置，其特征在于：
所述多个开口部包括在从所述第一轴方向上看与所述导声口重叠的第二开口部。
4.如权利要求1所述的电声转换装置，其特征在于：
所述多个开口部包括在与所述第一轴方向正交的第二轴方向上与所述第一开口部相对的第二开口部。
5.如权利要求1～4中任一项所述的电声转换装置，其特征在于：
包括支承部件，所述支承部件具有支承所述周缘部的支承面，并且被固定在所述支承部，由杨氏模量为3GPa以上的材料构成。
6.如权利要求5所述的电声转换装置，其特征在于：
所述支承部件由金属材料形成的环状的块体构成。
7.如权利要求5所述的电声转换装置，其特征在于：
所述支承部件由合成树脂材料或以合成树脂材料为主体的复合材料形成的环状的块体构成。
8.如权利要求5所述的电声转换装置，其特征在于：
还包括第一粘接材料层，其配置在所述支承面与所述周缘部之间，将所述周缘部弹性地支承于所述支承面。
9.如权利要求8所述的电声转换装置，其特征在于：
所述壳体包括：支承所述支承部件的第一壳体部；和覆盖所述压电式发声体并与所述第一壳体部接合的第二壳体部，
所述支承部件还具有围绕所述周缘部的第一环状片部，
所述电声转换装置还包括配置在所述第一环状片部与所述第二壳体部之间的第二粘接材料层，所述第二粘接材料层将所述第一环状片部弹性地支承于所述第二壳体部。
10.如权利要求1～4中任一项所述的电声转换装置，其特征在于：
还包括具有第二振动片的电磁式发声体，
所述壳体包括：
用于配置所述电磁式发声体的第一空间部；和
通过所述多个开口部连通所述第一空间部与所述导声口的第二空间部。
11.如权利要求10所述的电声转换装置，其特征在于：
所述电磁式发声体还具有将所述第二振动片以可振动的方式支承的本体部，
所述支承部件还具有设置在与所述支承面相反的面的第二环状片部，并且所述第二环状片部与所述本体部的外周缘部卡合。
12.一种电声转换装置，其特征在于，包括：
压电式发声体，其包括：具有周缘部的第一振动片；配置在所述第一振动片的至少一个面的压电元件；和在作为所述第一振动片和所述压电元件的厚度方向的第一轴方向上贯通所述第一振动片和所述压电元件的开口部；和
壳体，其包括：支承所述周缘部的支承部；设置于在所述第一轴方向上与所述压电式发声体相对的、并且在从所述第一轴方向上看与所述开口部不重叠的位置上的导声口，
所述压电式发声体还包括：设置在所述压电元件的周围的、在所述第一轴方向上贯通所述第一振动片的其他开口部，
所述其他开口部的一部分被所述压电元件的周缘部覆盖。
CN201810163919.0A 2017-02-27 2018-02-27 电声转换装置 Active CN108513240B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017034514A JP6996853B2 (ja) 2017-02-27 2017-02-27 電気音響変換装置
JP2017-034514 2017-02-27
JP2017-066713 2017-03-30
JP2017066713A JP6875908B2 (ja) 2017-03-30 2017-03-30 電気音響変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108513240A CN108513240A (zh) 2018-09-07
CN108513240B true CN108513240B (zh) 2021-06-15

Family

ID=63246639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810163919.0A Active CN108513240B (zh) 2017-02-27 2018-02-27 电声转换装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10897674B2 (zh)
KR (1) KR102069140B1 (zh)
CN (1) CN108513240B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7338147B2 (ja) * 2018-11-29 2023-09-05 ヤマハ株式会社 電気音響変換器
JP7247549B2 (ja) * 2018-11-29 2023-03-29 ヤマハ株式会社 電気音響変換器
US11818537B2 (en) 2018-12-21 2023-11-14 Sony Group Corporation Acoustic reproduction device
CN113099367A (zh) * 2020-01-08 2021-07-09 华为技术有限公司 扬声器、扬声器模组及电子设备
JP7425965B2 (ja) * 2020-03-11 2024-02-01 Tdk株式会社 音響デバイス及び発音装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM509490U (zh) * 2015-06-02 2015-09-21 Jetvox Acoustic Corp 壓電陶瓷喇叭結構及應用壓電陶瓷喇叭結構之雙頻耳機
CN104967958A (zh) * 2015-05-08 2015-10-07 东莞泉声电子有限公司 高音质压电式扬声器
CN105657625A (zh) * 2014-12-02 2016-06-08 太阳诱电株式会社 电声转换装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4418248A (en) * 1981-12-11 1983-11-29 Koss Corporation Dual element headphone
JPS6268400A (ja) 1985-09-20 1987-03-28 Toshiba Corp 超音波プロ−ブの製造方法
JPS6268400U (zh) 1985-10-18 1987-04-28
JPH06319190A (ja) * 1992-03-31 1994-11-15 Souei Denki Seisakusho:Yugen レシーバーとマイクロホーンを一体化したイヤホーンの構成方法装置
JP5665836B2 (ja) 2011-12-20 2015-02-04 太陽誘電株式会社 圧電発音体及びそれを利用した電子機器
CN105814907B (zh) * 2013-12-26 2018-11-23 花王株式会社 减振材料
TWM492586U (zh) * 2014-06-18 2014-12-21 Jetvox Acoustic Corp 壓電型揚聲器
US9467761B2 (en) * 2014-06-27 2016-10-11 Apple Inc. In-ear earphone with articulating nozzle and integrated boot
JP5759641B1 (ja) * 2014-10-24 2015-08-05 太陽誘電株式会社 電気音響変換装置及び電子機器
TWM499720U (zh) * 2014-10-31 2015-04-21 Jetvox Acoustic Corp 壓電陶瓷雙頻耳機結構
US9654881B2 (en) * 2014-12-02 2017-05-16 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electroacoustic transducer
TWM503049U (zh) * 2015-03-20 2015-06-11 Jetvox Acoustic Corp 壓電陶瓷雙頻低音加強耳機
TWM507624U (zh) * 2015-03-27 2015-08-21 Jetvox Acoustic Corp 音域切換耳機
JP5867975B1 (ja) * 2015-06-11 2016-02-24 株式会社メイ スピーカ及びイヤホン
KR101576134B1 (ko) 2015-07-27 2015-12-10 주식회사 다이나믹모션 피에조 스피커를 구비한 다이나믹 스피커
KR101865346B1 (ko) * 2015-11-13 2018-06-07 주식회사 모다이노칩 음향 출력 장치
TWM529998U (zh) * 2016-05-09 2016-10-01 Tw Siyoto Electronic Co Ltd 動圈壓電雙音頻揚聲器之耳機
KR101865347B1 (ko) * 2016-06-10 2018-06-07 주식회사 모다이노칩 음향 출력 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105657625A (zh) * 2014-12-02 2016-06-08 太阳诱电株式会社 电声转换装置
CN104967958A (zh) * 2015-05-08 2015-10-07 东莞泉声电子有限公司 高音质压电式扬声器
TWM509490U (zh) * 2015-06-02 2015-09-21 Jetvox Acoustic Corp 壓電陶瓷喇叭結構及應用壓電陶瓷喇叭結構之雙頻耳機

Also Published As

Publication number Publication date
KR102069140B1 (ko) 2020-01-22
CN108513240A (zh) 2018-09-07
US20180249255A1 (en) 2018-08-30
US10897674B2 (en) 2021-01-19
KR20180099505A (ko) 2018-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108513240B (zh) 电声转换装置
KR101768455B1 (ko) 전기 음향 변환 장치
US9686615B2 (en) Electroacoustic converter and electronic device
JP5711860B1 (ja) 圧電式発音体及び電気音響変換装置
CN109309894B (zh) 电声转换装置
JP6996853B2 (ja) 電気音響変換装置
CN107623888B (zh) 电声转换装置
JP6875908B2 (ja) 電気音響変換装置
WO2020158173A1 (ja) 電気音響変換装置
JP7338962B2 (ja) 電気音響変換装置
KR102021181B1 (ko) 전기 음향 변환 장치
JP2021027506A (ja) 電気音響変換装置
JP2021027511A (ja) 電気音響変換装置
JP2021034994A (ja) 電気音響変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant