JP2013034120A - コンデンサ型発音体ユニットとそれを用いたイヤホン - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで実現可能な小型のコンデンサ型発音体ユニットを提供することにある。
【解決手段】コンデンサ型発音体ユニット１００は、導電体からなる平板電極１と、当該平板電極１と絶縁するスペーサ２を介して、平板電極１と対向配置された振動板３と、平板電極１及び振動板３対向方向両側から絶縁材料からなるホルダ４Ａ及び導電材料からなる振動板リング４Ｂを有する挟持部４で挟持されると共に、振動板３が振動板リング４Ｂに固定された状態で収容し、振動板３と対向する位置に音孔１０Ａが形成されている筺体１０と、平板電極１及び振動板３の夫々に電気的に接続された一対の信号入力端子６と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動板と平板電極とを備えたコンデンサ型発音体ユニットと、当該コンデンサ型発音体ユニットを用いたイヤホンに関する。

従来、発音体の一つとしてコンデンサ型発音体が利用されてきた。このようなコンデンサ型発音体ユニットに関する技術として、下記に出典を示す特許文献１及び２に記載のものがある。

特許文献１に記載の静電型スピーカは、第１電極と第２電極と振動板とを備えて構成される。振動板は、第１電極と第２電極との間で、夫々の電極から離間して設けられる。第１電極及び第２電極は、振動板に対向する側の面にエレクトレット層が形成される。

また、特許文献２に記載のコンデンサスピーカは、振動極と固定極とを互いに対向して配置し、成極電圧を印加して駆動させている。振動極には複数の電極が設けられ、電極毎に成極電圧が印加可能に構成される。

特開２００９−１１７８８８号公報 特開平４−２７６９９９号公報

特許文献１に記載の技術にあっては、第１電極及び第２電極の夫々に振動板に供給される信号とは逆位相の信号を供給して、音声を出力している。したがって、振動板からの音声を静電型スピーカに伝搬させるために、第１電極及び第２電極の少なくとも一方に孔部を設ける必要がある。このような孔部の形成は別途加工を要するので、製造コストが高くなる。また、振動板、第１電極、及び第２電極の夫々に信号を入力する必要があるので、構造が複雑となり小型化することが容易ではなかった。

一方、特許文献２に記載の技術のように、振動極と固定極との２層構造とすることもできるが、複数の成極電圧に対応する複数の電極に夫々印加するスイッチ回路が必要となる。このため、構造が複雑となるので、製造コストが高くなり、小型化することが容易ではなかった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、低コストで実現可能な小型のコンデンサ型発音体ユニットを提供することにある。また、このようなコンデンサ型発音体ユニットを用いたイヤホンも提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るコンデンサ型発音体ユニットの特徴構成は、導電体からなる平板電極と、前記平板電極と絶縁するスペーサを介して、前記平板電極と対向配置された振動板と、前記平板電極及び前記振動板を対向方向両側から絶縁材料からなる第１挟持部及び導電材料からなる第２挟持部を有する挟持部で挟持されると共に、前記振動板が前記第２挟持部に固定された状態で収容し、前記振動板と対向する位置に音孔が形成されている筺体と、前記平板電極及び前記振動板の夫々に電気的に接続された一対の信号入力端子と、を備えている点にある。

このような特徴構成とすれば、１つの平板電極と１つの振動板とでコンデンサを構成することができる。このため、２つの平板電極と１つの振動板とでコンデンサを構成する従来の構造に比べて、コンパクトに構成することが可能となる。また、通電制御も、１つの平板電極と１つの振動板との２つで良いので容易に行うことが可能となる。また、振動板と対向する位置に音孔が形成されているので、振動板が振動して発生した音声を、音孔から容易に取り出すことが可能となる。また、信号入力端子を平板電極と振動板との夫々に接続する２つから構成することができる。したがって、製造コストを低減することが可能となる。更には、平板電極と振動板との間にスペーサを設けることにより、平板電極と振動板との間隔を一定に維持して、安定した感度を得ることも可能となる。また、上述した各部品を筐体に収容する構造とすることで、全体として小型化することが可能となる。

また、前記平板電極と当該平板電極との接続用の信号入力端子とが、前記平板電極における前記挟持部により囲まれた領域の中央部分に設けられた配線を介して接続されていると好適である。

このような構成とすれば、挟持部で平板電極と振動板との間隔を一定に維持しつつ、平板電極の中央部分も配線により支持する構造となるので、当該中央部分においても平板電極と振動板との間隔を一定に維持することが可能となる。したがって、平板電極の位置ずれ防止効果を更に高めることができるので、感度の安定性を高めることが可能となる。

また、前記平板電極と当該平板電極との接続用の信号入力端子とが、前記挟持部の一方の内周面に沿って設けられた筒状部材を介して接続されていると好適である。

このような構成とすれば、平板電極と当該平板電極との接続用の信号入力端子との接続を容易に行うことが可能となる。したがって、製造コストを低減することが可能となる。また、筒状部材で平板電極を支持することができるので、平板電極の位置ずれを防止し、感度の安定性を高めることが可能となる。

また、前記振動板と当該振動板との接続用の信号入力端子とが、少なくとも前記筺体を介して接続されていると好適である。

このような構成とすれば、振動板と当該振動板との接続用の信号入力端子との接続を容易に行うことが可能となる。したがって、材料コストが低減でき、製造コストをおさえることが可能となる。

また、本発明に係るイヤホンの特徴構成は、前記コンデンサ型発音体ユニットと、前記コンデンサ型発音体ユニットを収容し、前記音孔に対向して配置された音声出力部を有するケース部材と、を備えている点にある。

このような構成とすれば、特性の良い、且つ、コンパクトなイヤホンを構成することが可能となる。

また、前記イヤホンは、前記コンデンサ型発音体ユニットに入力する音声信号を昇圧する電圧変換部が前記ケース部材に収容されてあると好適である。

このような構成とすれば、イヤホンをコンパクトに構成できる。

第１実施形態に係るコンデンサ型発音体ユニットの側方断面図である。 第１実施形態に係るコンデンサ型発音体ユニットの展開図である。 第２実施形態に係るコンデンサ型発音体ユニットの側方断面図である。 第２実施形態に係るコンデンサ型発音体ユニットの展開図である。 イヤホンの側方断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明に係るコンデンサ型発音体ユニット（以下、「発音体」とする）１００は、電気信号を音声として出力する機能を備えている。図１には発音体１００の側方断面図が示され、図２には発音体１００の展開図が示される。以下、図１及び図２を用いて、発音体１００の構成について説明する。図１及び図２に示されるように、発音体１００は、平板電極１、スペーサ２、振動板３、挟持部４、基板５、筐体１０を備えて構成される。

平板電極１は平板の導電体から構成される。また、本実施形態に係る平板電極１は厚さｔ１の円板状で形成される。

スペーサ２は、円筒状の絶縁材料から構成される。スペーサ２の内径は平板電極１の外径よりも小さく、また、スペーサ２の外径は平板電極１の外径よりも大きく形成される。したがって、平板電極１がスペーサ２の径方向中央部の孔部を貫通しないように構成されている。このようなスペーサ２は、例えば０．２ｍｍ程度の厚さから構成すると好適である。

振動板３は、平板電極１と絶縁するスペーサ２を介して、平板電極１と対向配置される。スペーサ２は上述のように円筒状の絶縁材料から構成される。平板電極１と振動板３とはスペーサ２を間に挟み、対向配置される。また、振動板３は、スペーサ２と同様の外径で、平板電極１の厚さｔ１よりも十分に薄い導電性の膜（厚さｔ２：数μｍ）を用いて構成される。図１に示されるように、平板電極１と振動板３との間には空間Ａが形成される。

挟持部４は、絶縁材料からなる第１挟持部及び導電材料からなる第２挟持部を有して構成される。本実施形態では、第１挟持部はホルダ４Ａから構成され、第２挟持部は振動板リング４Ｂから構成される。したがって、ホルダ４Ａは絶縁材料から構成され、振動板リング４Ｂは導電材料から構成される。また、振動板３は、振動板リング４Ｂに接着固定される。挟持部４は、このような状態で平板電極１及び振動板３を対向方向両側から挟持する。対向方向とは平板電極１と振動板３とが対向する方向、すなわち平板電極１及び振動板３の軸心方向である。

本実施形態では、ホルダ４Ａは、スペーサ２の内径と同一の内径を有する小径部４Ｃと、当該小径部４Ｃの内径よりも大きい内径を有する大径部４Ｄとを有して構成される。平板電極１は、大径部４Ｄの内周面４Ｅと、小径部４Ｃの軸方向端面４Ｆとで形成される凹部４Ｇに嵌合して載置される。したがって、大径部４Ｄの軸方向長さは、平板電極１が凹部４Ｇに嵌合された状態で、大径部４Ｄの軸方向端部から平板電極１が突出しないようなものとされる。また、平板電極１の径方向外側には、大径部４Ｄの内周面４Ｅが位置するので、平板電極１の径方向への位置ずれも防止できる。

振動板リング４Ｂは、円筒状の導電材料から構成される。振動板リング４Ｂの外径は振動板３の外径と同様であり、振動板リング４Ｂの内径はスペーサ２の内径よりも大きな内径で構成される。また、厚さはスペーサ２よりも厚く構成される。これにより、振動板３が空間Ａの軸方向長さに対応する振幅で振動した場合でも、振動中に振動板３が後述する筐体１０に接触しないようにすることができる。したがって、空間Ａの軸方向長さに対する振動を許容できる。

平板電極１の対向方向外側にはホルダ４Ａが設けられ、振動板３の径方向外側には振動板リング４Ｂが設けられる。これにより、平板電極１及び振動板３は、間にスペーサ２を介した状態でホルダ４Ａ及び振動板リング４Ｂにより挟持されることになる。

基板５は、円板状のプリント基板で構成される。基板５はホルダ４Ａの外径と同様の外径で構成され、ホルダ４Ａを介して平板電極１に対向して配置される。基板５の一方の面５Ａには、平板電極１に電気的に接続された金属線７が接続されるランド８が形成される。基板５には、ランド８と電気的に接続され、他方の面５Ｂの側に貫通する貫通ビア９も形成される。貫通ビア９の少なくとも内周面には導電性の膜が形成される。

ここで、平板電極１と当該平板電極１との接続用の信号入力端子６Ａとが、平板電極１におけるホルダ４Ａにより囲まれた領域の中央部分に設けられた配線を介して接続される。本実施形態では、ホルダ４Ａは円筒状からなる。このため、平板電極１とホルダ４Ａとは円形面で当接される。したがって、ホルダ４Ａにより囲まれた領域の中央部とは、当該円形状の中央領域（すなわち、径方向内側の領域）が相当する。このような中央領域のいずれかの位置に配線が設けられる。この配線は、上述の金属線７が相当する。なお、本実施形態のように平板電極１の外周部分をホルダ４Ａで挟持する場合には、平板電極１の重心位置に金属線７を設けると好適である。

信号入力端子６は、基板５の他方の面５Ｂに設けられる。信号入力端子６は、平板電極１との接続用の信号入力端子６Ａ及び振動板３との接続用の信号入力端子６Ｂとから構成される。したがって、信号入力端子６は一対からなる。また、信号入力端子６Ａは、貫通ビア９に電気的に接続される。したがって、基板５の一方の面５Ａと他方の面５Ｂとを電気的に接続し、信号入力端子６Ａと平板電極１とを電気的に接続することが可能となる。

ここで、上記のような構成からなるホルダ４Ａ及び振動板リング４Ｂにより挟持された平板電極１及び振動板３は、基板５に載置された状態で筐体１０に収容される。本実施形態では、振動板３は振動板リング４Ｂと接着固定され、電気的に接続されている。筐体１０は、円筒状から構成される。軸方向一方の面には、振動板３と対向する位置に音孔１０Ａが形成される。一方、軸方向他方の面には、上述の基板５上に設けられた信号入力端子６を露出する開口部１０Ｂが形成される。このような筐体１０は、本実施形態では導電材料から構成される。また、振動板リング４Ｂも導電材料から構成される。このため、振動板３と当該振動板３との接続用の信号入力端子６Ｂとが、少なくとも筐体１０を介して、すなわち、振動板リング４Ｂと筐体１０とを介して接続されることになる。したがって、基板５の他方の面５Ｂに設けられた信号入力端子６Ａ、６Ｂから信号を入力することにより、平板電極１及び振動板３に信号を伝達することが可能となる。

このように本発明に係る発音体１００によれば、１つの平板電極と１つの振動板３とでコンデンサを構成することができる。このため、２つの平板電極と１つの振動板とでコンデンサを構成する従来の構造に比べて、コンパクトに構成することが可能となる。また、通電制御も、１つの平板電極１と１つの振動板３との２つで良いので容易に行うことが可能となる。また、振動板３と対向する位置に音孔１０Ａが形成されているので、振動板３が振動して発生した音声を、音孔１０Ａから容易に取り出すことが可能となる。また、信号入力端子６を平板電極１と振動板３との夫々に接続する２つから構成することができる。したがって、製造コストを低減できるので、低コストで実現することが可能となる。更には、平板電極１と振動板３との間にスペーサ２を設けることにより、平板電極１と振動板３との間隔を一定に維持して、安定した感度を得ることも可能となる。また、上述した各部品を筐体１０に収容する構造とすることで、コンパクトに実現することができる。したがって、全体として小型化することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る発音体１００について説明する。上記第１実施形態では、平板電極１とランド８とが金属線７により接続されているとして説明した。本実施形態に係る発音体１００は、金属線７と異なり筒状部材２０を介して接続する点で上記第１実施形態と異なる。それ以外の構成については第１実施形態と同様であるので、以下では第１実施形態と異なる部分について説明する。

図３には本実施形態に係る発音体１００の断面図が示され、図４には本実施形態に係る発音体１００の展開図が示される。筒状部材２０は、円筒状の導電材料で構成される。筒状部材２０の外径は、当該筒状部材２０がホルダ４Ａの径方向中央部に挿通可能に定められる。具体的には、ホルダ４Ａの内径よりも小さく形成される。したがって、筒状部材２０は、挟持部４の一方であるホルダ４Ａの内周面に沿って設けられる。また、筒状部材２０の内径は、特に限定されるものではないが少なくとも径方向に厚みがあれば良い。筒状部材２０の軸方向長さは、ホルダ４Ａの小径部４Ｃの軸方向長さと同一の長さで構成される。このように筒状部材２０を構成することにより、平板電極１及び当該平板電極１との接続用の信号入力端子６Ａとが、筒状部材２０、ランド８、及び貫通ビア９を介して接続することが可能となる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明に係るイヤホン２００について説明する。イヤホン２００は、発音体１００とケース部材５０とを備えて構成される。発音体１００は、上記第１及び第２実施形態で説明した発音体１００を用いることが可能であるので、説明は省略する。

ケース部材５０は、発音体１００を収容可能に構成される。また、ケース部材５０には、音孔１０Ａに対向して配置された音声出力部５１が形成される。この音声出力部５１をユーザの耳孔の側に向けて、イヤホン２００を挿入することにより、音孔１０Ａから発せられる音声を適切にユーザに聴かせることが可能となる。イヤホン２００と音響機器（図示せず）とを接続するケーブル５２は、信号入力端子６Ａ、６Ｂに夫々接続される。

このように本発明に係るイヤホン２００によれば、特性の良い、且つ、コンパクトなイヤホン２００を構成することが可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、発音体１００について説明した。この発音体１００では、当該発音体１００に入力する信号の電圧を１０Ｖ以上とすると好適である。つまり、音響機器から出力される音声信号がデジタル信号の場合にはＤＡＣ（digital to analog converter）でアナログ信号に変換し、当該アナログ信号を増幅すると良く、音響機器から出力される音声信号がアナログ信号の場合には、当該アナログ信号を増幅すると良い。本発明に係る発音体１００においては、このような増幅されたアナログ信号を上記１０Ｖ以上にクランプすると好適である。

このようなクランプを行う場合には、電圧変換部を用いることが可能である。電圧変換部は、発音体１００に入力する音声信号を昇圧し、ケース部材５０に収容される。このような電圧変換部として、例えばトランスやレギュレータを利用することができる。トランスを用いる場合には、トランスを構成する巻線の巻線比により昇圧された電圧を用いてクランプすることが可能である。この場合、インピーダンス不整合を防止すべく、トランスの入力段にバッファを設けると好適である。このバッファは、オペアンプで構成しても良いし、バッファＩＣを用いても良い。また、レギュレータを用いる場合には、例えばスイッチングレギュレータにより昇圧された電圧を用いてクランプすることが可能である。また、発音体１００は消費電流が小さいので、コッククロフトウォルトン回路により昇圧された電圧を用いてクランプしても良い。

上記実施形態では、平板電極１と当該平板電極１との接続用の信号入力端子６Ａとが、ホルダ４Ａの内周面に沿って設けられた筒状部材２０を介して接続されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。筒状部材２０を用いずに、平板電極１と信号入力端子６Ａとを接続する構成とすることも当然に可能である。すなわち、平板電極１と信号入力端子６Ａとを金属線で接続することも可能である。また、筒状部材２０を用いる場合であっても、ホルダ４Ａの内周面に沿わずに設けることも当然に可能である。

上記実施形態では、振動板３と当該振動板３との接続用の信号入力端子６Ｂとが、振動板リング４Ｂ及び筐体１０を介して接続されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。振動板リング４Ｂ及び筐体１０を介さずに、例えば金属線等を用いて接続することも当然に可能である。

上記実施形態では、イヤホン２００の音声出力部５１が、発音体１００の音孔１０Ａに対向して配置されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。イヤホン２００の音声出力部５１を、発音体１００の音孔１０Ａに対向させずに配置する構成とすることも当然に可能である。

上記実施形態では、スペーサ２は例えば０．２ｍｍ程度の厚さから構成すると好適であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。０．２ｍｍより厚くすることも可能であるし、薄くすることも当然に可能である。

上記実施形態では、発音体１００を構成する部材、及びイヤホン２００は、円筒状に構成されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。多角形で構成することも当然に可能である。

上記実施形態では、平板電極１及び振動板３は導電材料からなるとして説明した。平板電極１及び振動板３の一方を成極電圧を供給するエレクトレット材で構成することも当然に可能である。係る場合、エレクトレットで成極電圧を供給することにより、バイアス電圧を不要にすることが可能となる。

上記実施形態では、ホルダ４Ａの小径部４Ｃの内径は、スペーサ２の内径と同一の内径であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。ホルダ４Ａの小径部４Ｃの内径とスペーサ２の内径とを異なる内径で構成することも当然に可能である。

上記実施形態では、大径部４Ｄの軸方向長さは、平板電極１が凹部４Ｇに嵌合された状態で、大径部４Ｄの軸方向端部から平板電極１が突出しないようなものとされるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、平板電極１はホルダ４Ａから突出するように構成することも可能である。係る場合でも、振動板３と平板電極１との間の距離は、スペーサ２の厚さと等しくなるので、振動板３と平板電極１との間の距離を適切に設定することが可能である。

本発明は、振動板と平板電極とを備えたコンデンサ型発音体ユニットと、当該コンデンサ型発音体ユニットを用いたイヤホンに利用可能である。

１：平板電極
２：スペーサ
３：振動板
４：挟持部
４Ａ：ホルダ（第１挟持部）
４Ｂ：振動板リング（第２挟持部）
６：信号入力端子
７：金属線（配線）
１０：筺体
１０Ａ：音孔
２０：筒状部材
５０：ケース部材
５１：音声出力部
１００：コンデンサ型発音体ユニット
２００：イヤホン

Claims (6)

1. 導電体からなる平板電極と、
   前記平板電極と絶縁するスペーサを介して、前記平板電極と対向配置された振動板と、
   前記平板電極及び前記振動板を対向方向両側から絶縁材料からなる第１挟持部及び導電材料からなる第２挟持部を有する挟持部で挟持されると共に、前記振動板が前記第２挟持部に固定された状態で収容し、前記振動板と対向する位置に音孔が形成されている筺体と、
   前記平板電極及び前記振動板の夫々に電気的に接続された一対の信号入力端子と、
   を備えているコンデンサ型発音体ユニット。
2. 前記平板電極と当該平板電極との接続用の信号入力端子とが、前記平板電極における前記挟持部により囲まれた領域の中央部分に設けられた配線を介して接続されている請求項１に記載のコンデンサ型発音体ユニット。
3. 前記平板電極と当該平板電極との接続用の信号入力端子とが、前記挟持部の一方の内周面に沿って設けられた筒状部材を介して接続されている請求項１に記載のコンデンサ型発音体ユニット。
4. 前記振動板と当該振動板との接続用の信号入力端子とが、少なくとも前記筺体を介して接続されている請求項１から３の何れか一項に記載のコンデンサ型発音体ユニット。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のコンデンサ型発音体ユニットと、
   前記コンデンサ型発音体ユニットを収容し、前記音孔に対向して配置された音声出力部を有するケース部材と、
   を備えるイヤホン。
6. 前記コンデンサ型発音体ユニットに入力する音声信号を昇圧する電圧変換部が前記ケース部材に収容されてある請求項５に記載のイヤホン。

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