JP2001095091A - 複合型イヤホン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気音響変換の効率を向上した複合型イヤホ
ンを提供する。 【解決手段】 駆動電極１２に供給される電圧によって
生ずる、圧電材料１４の変位と、振動膜１１の変位とが
逆方向となるように圧電材料１４を成極し、振動膜１１
と駆動電極１２との間の空気層が圧縮、膨張作用を受
け、音孔１６より音圧波として導出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報通信機器、オーデ
ィオ機器、補聴器など電気回路と人間の聴覚機能とを結
合するいわゆるイヤホンとして利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、本発明と同様の利用分野に供され
るイヤホンとして電磁型のもの、静電型のもの、圧電型
のものなど数多く製作され、あるいは、提案されてい
る。それらのうち、本発明に関連する従来技術の静電型
イヤホンと圧電型イヤホンについて説明する。

【０００３】まず、静電型イヤホンについて、図８を参
照しながら説明する。

【０００４】図８は、静電型イヤホンの断面図である。
静電型イヤホンは、振動膜８１、スペーサ８２、背電極
基板８３、背電極導体８４、ハウジング８５、背電極導
体８４に接続されているリード線８６から構成される。
エレクトレットからなる振動膜８１は、一面（図では上
面）にアルミニュウム、金等の導電膜が被覆されてい
る。なお、エレクトレットは、弗素樹脂等の高分子材料
を熱処理することにより生成される。リード線８６とア
ースであるハウジング８５との間に電圧を加えると、背
電極導体８４と振動膜８１との間に発生する静電力によ
って振動膜８１が振動し、圧力波が発生して音響信号と
なる。

【０００５】次に、圧電型イヤホンについて、図９を参
照しながら説明する。

【０００６】図９は、圧電型イヤホンの断面図である。
圧電型イヤホンは、チタン酸バリュウムなどの圧電材料
からなる圧電板９１、駆動電極９２、鉄板などの曲げが
容易で伸縮しにくい導体板９３、ハウジング９４、駆動
電極９２に接続されているリード線９５、クランプリン
グ９６から構成される。

【０００７】圧電板９１は、圧電板９１の両面に電圧が
加えられた場合、面に沿って、伸縮するように成極され
ている。圧電板９１の両面は、駆動電極９２と導体板９
３とが接しており、圧電型電気音響変換素子を構成して
いる。

【０００８】リード線９５とアースであるハウジング９
４との間に電圧が加えられると、圧電板９１は面に沿っ
て径方向に伸縮するが、片面に伸縮に抵抗するよう鉄板
等の導体板９３が設置されており、かつ、導体板９３
が、その周辺において伸縮に坑するよう支持または固定
されているため、導体板９３と接触している面の伸縮が
少なくなり、結果的に全体として面に垂直な方向での曲
げ振動となって音響信号となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
従来の静電型、圧電型イヤホンは、いずれも電気音響変
換の効率が悪く所望の大きさの音響信号を得るために
は、振動する部分の面積を大きくするか、あるいは、加
える電圧を高くしなければならないという問題点があっ
た。

【００１０】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、電気音響変換の効率を向上させた優れた複合型イヤ
ホンを提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の複合型イヤホン
は、振動膜、振動膜に対向して振動膜の片側または両側
に並行に配置され、かつ、穿孔を有する圧電材料からな
る圧電板、圧電板の一面に形成された駆動電極、およ
び、もう一方の面に形成された金属板を有し、駆動電極
に供給される電圧によって生ずる圧電板の変位と、振動
膜に作用する静電力による振動膜の変位とが逆方向とな
るように圧電板を成極したことを特徴とするものであ
る。この構成により、電気音響変換の効率を向上するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る複合型イヤホンについて、図面を用いて説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
る複合型イヤホンの断面図である。

【００１４】複合型イヤホンは、高分子フィルムを熱処
理したエレクトレットからなる振動膜１１、駆動電極１
２、スペーサ１３、１個または複数個の穿孔を有する圧
電材料からなる圧電板１４、鋼板１５、音孔１６、ハウ
ジング１７から構成される。

【００１５】振動膜１１と駆動電極１２とにより静電型
電気音響変換素子を形成し、駆動電極１２と圧電板１４
と鋼板１５とにより圧電型電気音響変換素子を形成す
る。静電型電気音響変換素子と圧電型電気音響変換素子
とは、逆方向の曲げ振動を生じさせるものである。

【００１６】つぎに、本発明の第１の実施の形態におけ
る複合型イヤホンの動作を説明する。図２は本発明の複
合型イヤホンに電圧を加えた時の動作を説明するための
図である。

【００１７】振動膜２１と駆動電極２２との間に作用す
る静電力によって、振動膜２１は図２のような変位を生
ずる。

【００１８】一方、駆動電極２２に接続されている駆動
端子（リード線）２８に電圧が加えられると、駆動電極
２２に接している圧電板２４は径方向に伸縮する。ここ
で、圧電板２４の片面が、鋼板２５によって保持されて
いるために、伸縮動作が、曲げ動作に変換され、図２に
示すような変位を生ずる。

【００１９】この関係は、静電変換部分のバイアス電圧
と圧電板２４の成極方向とによって逆方向とすることは
容易である。

【００２０】振動膜２１と駆動電極２２との間の空気層
が圧縮、膨張作用を受け、音孔２６より音圧波として導
出される。その量は、静電型電気音響変換のものと、圧
電型電気音響変換との加算されたものとなる。

【００２１】また、上記実施の形態では、エレクトレッ
トからなる振動膜１１を使用しているが、駆動電極１２
の表面にエレクトレットを被覆することでも、同様の動
作をすることができる。

【００２２】図３は、本発明の第１の実施の形態におけ
る複合型イヤホンの具体例を示す図である。複合型イヤ
ホンは、振動膜３１、駆動電極３２、スペーサ３３、圧
電材料からなる圧電板３４、鋼板３５、音孔３６、ハウ
ジング３０、３７、駆動端子３８、固定用部品３９、イ
ヤーチップ４０から構成される。駆動端子（リード線）
３８に電圧が加えられると、振動膜３１と圧電板３４と
が逆位相で振動し、振動膜３１と駆動電極３２との間の
空気が、音孔３６を通じてイヤーチップ４０に導かれ、
イヤホン出力として耳内に達する。

【００２３】図４は、本発明の第２の実施の形態におけ
る複合型イヤホンの断面図である。図４は、すでに述べ
た図３の各部分に加え、第二の駆動電極４１、第二の圧
電板４２、第二の鋼板４３、第二の駆動端子４４が付加
されたものである。第二の駆動端子４４に第一の駆動端
子４５と逆位相の電圧を加え、振動膜４６の振動を助長
する。

【００２４】図５は、本発明の実施の形態における複合
型イヤホンの圧電型電気音響素子の構成断面図であり、
他の部分はすべて図１〜図４に準ずるものである。

【００２５】図５において、圧電型電気音響素子は、基
板５１、ＰＶＦ２などの圧電性フィルム５２、フィルム
５３から構成される。基板５１は、ハネカム構造等の面
に沿った方向の伸縮性が、厚み方向の伸縮性に比して大
なる材料で構成されている。圧電フィルム５２の両面に
は、金属等の導体によって、電極が形成されている。フ
ィルム５３は、金属等の、面に沿った方向での伸縮性の
少ない材料で構成されている。駆動端子５４に電圧が印
加されると、圧電性フィルム５２が伸縮し、基板５１の
片面を伸縮駆動するが、フィルム５３は静止しているた
め結果として曲げ振動となる。

【００２６】また、図６は、図５と同様、本発明の実施
の形態における圧電型電気音響素子の構成断面図であ
る。

【００２７】図６において、圧電型電気音響素子は、基
板６１、ＰＶＦ２などの圧電性フィルム６２、６３、支
持板６４から構成される。基板６１は、図５と同様、ハ
ネカム構造等の面に沿った方向の伸縮性が、厚み方向の
伸縮性に比して大なる材料で構成されている。圧電フィ
ルム６２、６３の両面には、金属等の導体によって電極
が形成されている。圧電フィルム６２、６３は、基板６
１を中心として対称に装着されている。圧電フィルム６
２、６３は互いに逆位相で動作するもので、電圧が印加
されたときには、一方が伸び、他方が縮みの動作を為
し、結果として曲げ振動となる。支持板６４は、全体と
して、この複合材料を支持する板である。なお、駆動端
子は自明である為、記述を省略してある。

【００２８】図７は図５、図６と同様、本発明の実施の
形態における圧電型電気音響素子の構成断面図である。

【００２９】図７において、圧電型電気音響素子は、中
心付近に貫通孔を持つ円環状の圧電板７１と、静電、圧
電両者の駆動電極として動作する電極７２と、金属板等
の、面に沿った方向の伸縮性の少ない基板７３とから構
成される。一般に、セラミックス等の圧電板７１は、穿
孔することに特別の装置工具が必要であるため、穿孔す
るような加工は、材料燒結の際に金型等で行うことが多
いが、本発明における構成によれば、省くことができ
る。

【００３０】なお、静電型、圧電型いずれの変位も、振
動膜と電極との間隔に比して１０分の１以下であり、互
いに相手方の動作に影響を及ぼすことは全く無い。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、静電型電
気音響変換における振動膜と圧電型電気音響変換におけ
る圧電板との変位により、電気音響効率を向上すること
ができる複合型イヤホンを提供することができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における複合型イヤ
ホンの断面図

【図２】図１における複合型イヤホンの電圧を加えた時
の動作を説明するための図

【図３】本発明の第１の実施の形態における複合型イヤ
ホンの具体例を示す図

【図４】本発明の第２の実施の形態における複合型イヤ
ホンの断面図

【図５】本発明の実施の形態における複合型イヤホンの
圧電型電気音響変換素子の構成断面図

【図６】本発明の実施の形態における複合型イヤホンの
圧電型電気音響変換素子の構成断面図

【図７】本発明の実施の形態における複合型イヤホンの
圧電型電気音響変換素子の構成断面図

【図８】従来の静電型イヤホンの断面図

【図９】従来の圧電型イヤホンの断面図

【符号の説明】

１１、２１、３１、８１ 振動膜 １４、２４、７１、９１ 圧電板 １２、２２、３２、９２ 駆動電極 ９３ 導体板 １５、２５、３５ 鋼板 ２８、３８、５４、６４ 駆動端子 ４１ 第二の駆動電極 ４２ 第二の圧電板 ４３ 第二の鋼板 ４４ 第二の駆動端子 ５１、６１、７３ 基板 ５２、６２、６３ 圧電性フィルム ５３ フィルム

フロントページの続き (72)発明者 利光 平大 神奈川県横浜市緑区北八朔町1988番34号 利光社内 Ｆターム(参考） 5D004 AA01 BB01 CC04 CC06 DD02 EE01 5D005 BA05 BA06 BA11 5D021 CC03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動膜、前記振動膜に対向して前記振動
   膜の片側または両側に並行に配置され、かつ、穿孔を有
   する圧電材料からなる圧電板、前記圧電板の一面に形成
   された駆動電極、および、もう一方の面に形成された金
   属板を有し、前記駆動電極に供給される電圧によって生
   ずる前記圧電板の変位と、前記振動膜に作用する静電力
   による前記振動膜の変位とが逆方向となるように前記圧
   電板を成極したことを特徴とする複合型イヤホン。
2. 【請求項２】 前記振動膜の一面を、高分子フィルムが
   永久電荷を与えたエレクトレットで構成し、前記高分子
   フィルムの一面に導電膜を形成したことを特徴とする請
   求項１記載の複合型イヤホン。
3. 【請求項３】 前記駆動電極の表面上に高分子フィルム
   を被覆し、前記高分子フィルムが永久電荷を与えたエレ
   クトレットで構成されたことを特徴とする請求項１記載
   の複合型イヤホン。
4. 【請求項４】 第１の圧電板、前記第１の圧電板の一面
   に形成された第１の駆動電極、および、もう一方の面に
   形成された第１の金属板からなる第１の圧電型電気音響
   変換素子と、第２の圧電板、前記第２の圧電板の一面に
   形成された第２の駆動電極、および、もう一方の面に形
   成された第２の金属板からなる第２の圧電型電気音響変
   換素子とを、前記振動膜の両側に、前記振動膜に対向さ
   せて並行に配置し、前記第１の駆動電極と前記第２の駆
   動電極とは逆位相の電圧が加えられることを特徴とする
   請求項１記載の複合型イヤホン。
5. 【請求項５】 前記駆動電極と、前記圧電板と、前記金
   属板との代わりに、面に沿った方向に伸縮の容易な材料
   からなる基板と、前記基板の一方に形成された、圧電材
   料からなる圧電性フィルムと、前記基板のもう一方の面
   に形成された、面に沿った方向での伸縮の困難なフィル
   ムとを用いることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れかに記載の複合型イヤホン。
6. 【請求項６】 前記駆動電極と、前記圧電板と、前記金
   属板との代わりに、面に沿った方向に伸縮が容易な材料
   からなる基板と、前記基板の両面に形成された圧電材料
   からなる圧電性フィルムとを用いることを特徴とする請
   求項１ないし４のいずれかに記載の複合型イヤホン。
7. 【請求項７】 前記圧電板が中心付近を穿孔した円環状
   を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか
   に記載の複合型イヤホン。