JP2014168155A - 電気音響変換器及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、高音質、且つ音圧レベルを高めた音響再生が可能な圧電型の電気音響変換器を提供する。
【解決手段】電気音響変換器１は、第１圧電素子２を含む。また、該電気音響変換器は、第１圧電素子の主面を拘束するベース部１６と、ベース部の一縁部にベース部と一体に形成される変位拡大部１３ａ，１３ｂと、を含む板バネ部材３を含む。また、該電気音響変換器は、変位拡大部に当接し、梃子の支点を形成する支点形成部材１８ａ，１８ｂを含む。また、該電気音響変換器は、梃子の支点を挟んで一縁部と対向し、一縁部と梃子の支点間の第１距離よりも長い第２距離の変位拡大部の位置に、一端が接合された変位拡大棒１５ａ，１５ｂを含む。さらに、該電気音響変換器は、変位拡大棒の他端と接合された振動板５を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気音響変換器及び電子機器に関する。

電子機器の音響再生部品として、動電型電気音響変換器が利用されている。この動電型電気音響変換器は、永久磁石とボイスコイルと振動膜から構成されている。その動作原理は、磁石を用いたステータの磁気回路の作用によりボイスコイルに固定された有機フィルム等の振動膜が振動し、音波を発生させるものである。

近年、携帯電話機やスマートフォン等の携帯端末が増加しているため、電気音響変換器の小型化への要求が高まっている。電気音響変換器の音響性能として重要項目である音圧レベルは、振動膜の空気に対する体積排除によって決定される。従って、電気音響変換器を小型化する場合には振動膜の放射面面積が減少するため、音圧レベルが低下してしまうという問題がある。

音圧レベルを向上する手段として、磁気回路の発生力を高め、振動膜の振幅を増加させる方法がある。しかしながら、この手段の場合、磁束密度の増加や駆動電流の増加が必要になり、永久磁石の体積増加やボイスコイルの太線化により、磁気回路の厚みが増加するという問題がある。さらに、電流量増大に伴う消費電力が増加してしまう問題もある。

一方、小型で薄型の電気音響変換器を実現する手段として、圧電セラミックスによる圧電効果を利用した圧電型電気音響変換器がある。この圧電方式は、セラミックス素材の圧電効果を利用して、電気信号の入力による電歪作用により、振動振幅を発生させるものである。圧電型電気音響変換器では、上下層を電極材料で拘束されたセラミックス自体が振動し、これが駆動源として機能するため、磁石やボイスコイルなどの多数の部材から構成される磁気回路を備える動電型電気音響変換器に比べて、部材点数が少なくなり、薄型化に関して優位である。

特許文献１には、略コ字状の変位拡大レバーにより梃子の原理で圧電素子の伸縮量を拡大し音量の増加を図った音響信号発生用圧電装置が開示されている（特許文献１の図４を参照）。

特開２００９−２７４１３号公報

以下の分析は、本発明により与えられる。

圧電型電気音響変換器は、内部損失が低いセラミックス材料を振動源とするため、有機フィルムを通して振幅を発生させる動電型電気音響変換器に比べ、機械品質係数Ｑが高い傾向にある。例えば、動電型は３〜５程度に対して、圧電型では約５０程度となる。機械品質係数Ｑは共振時に先鋭度を示すため、圧電型電気音響変換器では、基本共振周波数近傍では音圧が高く、それ以外の帯域では音圧が減衰する傾向になる。すなわち、音圧レベルの周波数特性において山谷が発生し、特定周波数の音が強調されたたり、消失されたりして、音楽再生などに十分な音質が得られないという問題がある。また、脆性材料であるセラミックスを用いるため、落下時の衝撃安定性が弱く、携帯電話などの小型電子機器に搭載した場合の信頼性確保に問題がある。

また、特許文献１の音響信号発生用圧電装置では変位拡大レバーがコ字状であり、その一面（変位拡大レバー出力部）に接合したパッドを振動させる構造となっている。そのため、変位拡大レバー出力部の中央部から先では大きな振動を得ることができるが、変位拡大レバーの角部に近い領域では小さな振動しか得ることができないという問題がある。

かくて、小型で、高音質、且つ音圧レベルを高めた音響再生が可能な圧電型電気音響変換器の実現が望まれている。

そこで、本発明は、小型で、高音質、且つ音圧レベルを高めた音響再生の実現に貢献しうる圧電型電気音響変換器を提供することを目的とする。

本発明の第１の視点による電気音響変換器は、以下の構成要素を含む。即ち、該電気音響変換器は第１圧電素子を含む。また、該電気音響変換器は、前記第１圧電素子の主面を拘束するベース部と、前記ベース部の一縁部に前記ベース部と一体に形成される変位拡大部と、を含む板バネ部材を含む。また、該電気音響変換器は、前記変位拡大部に当接し、梃子の支点を形成する支点形成部材を含む。また、該電気音響変換器は、前記梃子の支点を挟んで前記一縁部と対向し、前記一縁部と前記梃子の支点間の第１距離よりも長い第２距離の前記変位拡大部の位置に、一端が接合された変位拡大棒を含む。さらに、該電気音響変換器は、前記変位拡大棒の他端と接合された振動板を含む。

本発明の第２の視点による電子機器は、第１の視点の電気音響変換器をスピーカとして備えている。

本発明によれば、小型で、高音質、且つ音圧レベルを高めた音響再生の実現に貢献しうる圧電型電気音響変換器を提供することが可能になる。

第１の実施形態に係る電気音響変換器の断面図である。 第１の実施形態に係る電気音響変換器の動作を説明するための図である。 第２の実施形態に係る電気音響変換器の断面図である。 第３の実施形態に係る電子機器の断面図である。 比較例に係る電気音響変換器の断面図である。 第１の実施形態に係る電気音響変換器と比較例に係る電気音響変換器のそれぞれの音圧レベルの周波数特性を示すグラフである。 第１の実施形態に係る電気音響変換器の板バネ部材の構造を示す平面図及び断面図である。 第１の実施形態の変形例１に係る電気音響変換器の板バネ部材の構造を示す平面図及び断面図である。 第１の実施形態の変形例２に係る電気音響変換器の支点形成部材の構造を示す平面図及び断面図である。

まず、本発明の実施形態の概要について説明する。なお、実施形態の概要の説明において付記した図面参照符号は専ら理解を助けるための例示であり、図示の態様に限定することを意図するものではない。

本発明の一実施形態における電気音響変換器１は、図１に示すように、第１圧電素子２と、第１圧電素子２の主面を拘束するベース部１６と、ベース部１６の一縁部（１９ａ、１９ｂ）にベース部１６と一体に形成される変位拡大部（１３ａ、１３ｂ）と、を有する板バネ部材３を含む。また、電気音響変換器１は、変位拡大部（１３ａ、１３ｂ）に当接し、梃子の支点（１４ａ、１４ｂ）を形成する支点形成部材（１８ａ、１８ｂ）を含む。また、電気音響変換器１は、梃子の支点（１４ａ、１４ｂ）を挟んで一縁部（１９ａ、１９ｂ）と対向し、一縁部（１９ａ、１９ｂ）と梃子の支点（１４ａ、１４ｂ）間の第１距離ｄ１よりも長い第２距離ｄ２の変位拡大部（１３ａ、１３ｂ）の位置に、一端が接合された変位拡大棒（１５ａ、１５ｂ）を含む。さらに、電気音響変換器１は、変位拡大棒（１５ａ、１５ｂ）の他端と接合された振動板５を含む。

上記の構成によれば、第１圧電素子２の振動が板バネ部材のベース部１６に伝播すると、ベース部の縁部１９ａ、１９ｂの変位は、梃子の原理により、変位拡大部１３ａのＰ１、変位拡大部１３ｂのＰ２の位置において、それぞれ拡大される。さらに、Ｐ１、Ｐ２の位置の変位は、それぞれ変位拡大棒１５ａ、１５ｂに伝播し、振動板５を変位させる。振動板５の振動姿勢はピストン状に近くなり、振動の際の体積排除量は拡大する。音圧レベルは、振動の際の空気への体積排除量に依存することから、大きな音圧レベルの出力が可能になる。

上記電気音響変換器１において、板バネ部材のベース部１６は矩形形状であり、板バネ部材３は、ベース部１６の複数の辺の縁部（１９ａ、１９ｂ）にベース部１６と一体に形成される複数の変位拡大部（１３ａ、１３ｂ）を含み、各々の変位拡大部（１３ａ、１３ｂ）に対して、上記支点形成部材（１８ａ、１８ｂ）及び上記変位拡大棒（１５ａ、１５ｂ）が設けられ、各々の変位拡大棒（１５ａ、１５ｂ）の他端と振動板５が接合されるようにしてもよい。

図３に示すように、電気音響変換器１１は、上記電気音響変換器１に対してさらに第２圧電素子１２を備え、第２圧電素子１２の主面は、板バネ部材のベース部１６において第１圧電素子２の主面を拘束している面と対向する面に拘束されるようにしてもよい。

図７、図８に示すように、電気音響変換器１１の板バネ部材３は２つ又は４つの変位拡大部（２つの場合は、図７（Ａ）（Ｂ）の１３ａ、１３ｂ；４つの場合は、図８（Ａ）（Ｂ）の１３ｃ〜ｆ）を有し、板バネ部材３、３３の断面は略台形であり、ベース部１６が台形の上底、変位拡大部（１３ａ〜ｂ、又は１３ｃ〜ｆ）が台形の脚に対応した形状を有するようにしてもよい。

上記電気音響変換器（１、１１）において、板バネ部材３の厚みが１００μから３００μであることが好ましい。

本発明の一実施形態における電子機器１０１は、図４に示すように、上記電気音響変換器（１、１１）をスピーカとして備える。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態に係る電気音響変換器１の断面図である。図１に示すように、電気音響変換器１は、圧電素子２と、板バネ部材３と、支点形成部材１８ａ、１８ｂと、変位拡大棒１５ａ、１５ｂと、振動板５と、連結部材１７ａ、１７ｂと、フレーム６を含んで構成される。

ここで、板バネ部材３の構造について、図７（Ａ）（Ｂ）を参照しながら詳細に説明する。図７（Ａ）は、板バネ部材３の構造を示す平面図、図７（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、板バネ部材３は、矩形形状のベース部１６と、ベース部１６の対向する２つの辺の縁部１９ａ、１９ｂにそれぞれベース部１６と一体に形成された２つの変位拡大部１３ａ、１３ｂとを含んで構成される。板バネ部材３全体は、金属材料で形成される。また、図７（Ｂ）に示すように、板バネ部材３の断面は台形形状であり、台形の上底がベース部１６に、台形の脚が変位拡大部１３ａ、１３ｂに相当している。

図１に戻り、第１圧電素子２は、圧電セラミックス７と、圧電セラミックス７を拘束する１対の電極８ａ、８ｂにより構成される。圧電セラミックス７としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などを使用することができる。勿論、各種の多くの圧電セラミックス等の圧電素子を必要に応じ選択して用いることができる。

第１圧電素子２は、板バネ部材３のベース部１６の上部に例えばエポキシ系接着材などの接着材により接合される。板バネ部材のベース部１６は、第１圧電素子２の主面を拘束し、第１圧電素子２の振動を伝達するシム板として機能する。即ち、第１圧電素子２及び板バネ部材のベース部１６はモノモルフ構造の圧電アクチュエータを構成する。

支点形成部材１８ａは、例えば板バネで形成されており、図１に示すように、フレーム６と接合し、１４ａの位置で変位拡大部１３ａに当接するように配置される。１４ａは、変位拡大部１３ａにおいて梃子の支点となる点である。また、ベース部の縁部１９ａと梃子の支点１４ａ間の距離をｄ１（第１距離）、梃子の支点１４ａと端部Ｐ１間の距離をｄ２（第２距離）としたとき、ｄ１＜ｄ２の関係を満足するようにしておく。また、変位拡大部１３ｂと支点形成部材１８ｂの配置は、上記した変位拡大部１３ａと支点形成部材１８ａの配置と同様である。

変位拡大部１３ａは、端部Ｐ１において金属などで形成された変位拡大棒１５ａの一端と連結される。同様に、変位拡大部１３ｂは、端部Ｐ２において金属などで形成された変位拡大棒１５ｂの一端と連結される。そして、変位拡大棒１５ａ、１５ｂの他端は、それぞれＰ３、Ｐ４の位置で振動板５と接合される。

ここで、振動板５としては、内部損失の高い樹脂フィルムなどを使用し、電気音響変換器１全体の機械品質係数を低減させるようにしている。

また、図１に示すように、振動板５は連結部材１７ａ、１７ｂを介してフレーム６と連結される。連結部材１７ａ、１７ｂは低剛性の材料を選択する。それにより、振動板５の端部の剛性を低減することができ、振動板５の端部の可動範囲が拡大し、振動振幅を大きくすることができる。

次に、図２を参照して、電気音響変換器１の動作について説明する。図２は、第１の実施形態に係る電気音響変換器１の動作を説明するための図であり、図２（Ａ）は第１圧電素子２の電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加する前の状態、図２（Ｂ）は第１圧電素子の電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加して変位が得られた状態を示している。尚、図２（Ａ）（Ｂ）において、変位拡大部１３ｂ側の動作について説明することにし、変位拡大部１３ａ側の動作は同様であるため、説明は省略する。

図２（Ｂ）のように第１圧電素子２の電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加すると、第１圧電素子２の振動が板バネ部材のベース部１６に伝わり、図２（Ｂ）に示すように、板バネ部材のベース部１６は、第１圧電素子２の法線方向に伸縮運動する。この伸縮運動に伴って、ベース部の縁部１９ｂの位置が変位する。支点形成部材１８ｂは１４ｂにおいて変位拡大部１３ｂと当接し、１４ｂは梃子の支点となる。ここで、前述したようにｄ１＜ｄ２の関係にすることで、ベース部の縁部１９ｂの変位は、梃子の原理によりｄ１とｄ２の比に応じて端部Ｐ２において拡大された変位となる。

さらに、変位拡大部１３ａの端部Ｐ１及び変位拡大部１３ｂの端部Ｐ２が上記したように変位した場合、変位拡大棒１５ａの他端Ｐ３及び変位拡大棒１５ｂの他端Ｐ４は、振動板５の法線方向に近い方向に運動する。また、ベース部１６を挟んで対称に２つの変位拡大機構（１３ａ側と１３ｂ側）を具備しているため、振動板５は、安定した振動を得ることができる。以上のような動作により、振動板５の運動姿勢をピストン状にすると共に安定した振動にすることができる。

尚、本願発明者は、電気音響変換器１で再生する音響を高音質にし、且つ音圧レベルを高めるためには、板バネ部材３の厚みが重要なパラメータであり、１００μ〜３００μが、好ましいという結果を得た。厚みが上記範囲より小さい場合、板バネ部材３は変位拡大棒１５ａ、１５ｂに対して剛性負荷に負け、振動伝播効率が低下する。一方、厚みが上記範囲より大きい場合、板バネ部材３の剛性が高くなり、第１圧電素子２からの振動伝播効率が低下すると同時に、電気音響変換器１自体の基本共振周波数成分が増加してしまう。

（比較例）
続いて、関連技術である比較例に係る電気音響変換器２００について図５を参照しながら説明する。図５は、比較例に係る電気音響変換器２００の断面図である。図５に示すように、電気音響変換器２００は、第１圧電素子２と、シム板（金属板）２５と、シム板２５を支持するフレーム６により構成される。図５の電気音響変換器２００において、図１の電気音響変換器１との主な違いはシム板２５であるため、それ以外の構成要素は同じ参照符号を付している。

シム板２５は全体が金属で形成され、第１圧電素子２と接合して、第１圧電素子２の主面を拘束する。即ち、第１圧電素子２及びシム板２５は、モノモルフ構造の圧電アクチュエータを構成している。

（第１の実施形態と比較例の比較）
以下に、第１の実施形態に係る電気音響変換器１と比較例に係る電気音響変換器２００を比較しながら、第１の実施形態に係る電気音響変換器１で得られる効果について説明する。

まず、比較例の電気音響変換器２００では、シム板２５全体を高剛性の金属板で構成している。そのため、基本共振周波数の低減が困難であり、基本共振周波数近傍では高い音圧レベルを確保できるが、それ以外の帯域では音圧レベルが減衰してしまう。即ち、音圧レベルの周波数特性に山谷が存在する。

一方、第１の実施形態の電気音響変換器１では、振動板５に、内部損失の高い樹脂フィルムなどを使用し、電気音響変換器１全体の機械品質係数を低減させている。これにより、音圧レベルの周波数特性を平坦化することができ、高音質の音響再生を実現することができる。

次に、比較例の電気音響変換器２００では、シム板２５全体が金属板で形成されているため、フレーム６と接合されるシム板２５の端部は、固定端として拘束される。そのため、端部の可動範囲が狭くなると同時に、圧電素子及び金属板自体の機械品質係数が高くなり、その振動姿勢は屈曲状となり、小さな振動振幅しか得られないという問題がある。

一方、第１の実施形態の電気音響変換器１では、梃子の原理により、板バネ部材３の変位拡大部１３ａ、１３ｂの端部Ｐ１、Ｐ２において振動の変位を拡大することができる。さらに、変位拡大棒１５ａ、１５ｂを介して振動板５を振動板５の法線方向に近い方向に振動させることができる。即ち、振動板５の運動姿勢をピストン状にして、音圧レベルを高めることができる。

次に、比較例の電気音響変換器２００では、落下時の機械衝撃が圧電セラミックス７に伝わりやすく、圧電セラミックス７は脆性材料であるため、機械破壊を起こす虞があるという問題がある。

一方、第１の実施形態の電気音響変換器１では、第１圧電素子２を板バネ部材のベース部１６により拘束しているため、低剛性の板バネにより衝撃時のエネルギーが吸収され、衝撃安定性が向上し、信頼性が高まる。

次に、図６を参照して、第１の実施形態に係る電気音響変換器１と比較例に係る電気音響変換器２００を比較する。図６は、第１の実施形態に係る電気音響変換器１と比較例に係る電気音響変換器２００のそれぞれの音圧レベルの周波数特性を示すグラフである。ここで、電気音響変換器１の各構成要素は、以下のものを使用した。第１圧電素子２は、ＰＺＴを使用した圧電セラミックスで、長さ５ｍｍの正方形で、厚み０．１ｍｍである。板バネ部材３は、リン青銅を使用し、厚み１００μである。板バネ部材のベース部１６は、長さ５ｍｍの正方形で、変位拡大部１３ａ〜ｂは、幅５ｍｍである。変位拡大棒１５ａ〜ｂはＳＵＳ３０４を使用し、長さは０．５ｍｍである。振動板５は、ポリエチレンフィルムを使用し、幅１５ｍｍ、長さ１５ｍｍである。支点形成部材１８ａ〜ｂは、ポリプロピレンゴムを使用し、第１距離ｄ１と第２距離ｄ２の比を約１：２に設定した。また、比較例の電気音響変換器２００の各構成要素は、以下のものを使用した。第１圧電素子２は、ＰＺＴを使用した圧電セラミックスで、長さ１０ｍｍの正方形、厚み０．１ｍｍである。シム板２５の金属はリン青銅を使用し、長さ１５ｍｍの正方形で、厚み０．１ｍｍである。

図６を参照すると、比較例では、１０００Ｈｚのピークと４５００Ｈｚのピークの２つのピークの間に谷間が生じている。一方、第１の実施形態では、その部分の谷間がなくなり周波数特性が平坦化されている。さらに、６０００Ｈｚ以上の部分を比較すると、第１の実施形態は比較例に対して１０ｄＢ程度の音圧レベルの向上がみられる。さらに、１０００Ｈｚ未満の部分を比較すると、第１の実施形態は比較例に対して、５〜１０ｄＢの音圧レベルの向上がみられる。

以上説明したように、第１の実施形態に係る電気音響変換器１によれば、小型で、高音質、且つ音圧レベルを高めると共に、落下時に機械破損が生じにくい電気音響変換器を提供することが可能になる。

（第１の実施形態の変形例１）
次に、第１の実施形態の変形例１について、図８を参照しながら説明する。第１の実施形態の変形例１は、板バネ部材３３の構造が、第１の実施形態の板バネ部材３の構造と異なっており、以下の説明では、その点を中心に説明する。

図８（Ａ）は、板バネ部材３３の構造を示す平面図、図８（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、板バネ部材３３は、矩形形状のベース部１６と、ベース部１６の４つの縁部１９ｃ〜ｆにそれぞれベース部１６と一体に形成された４つの変位拡大部１３ｃ〜ｆとを含んでいる。

また、図８に示すように、互いに隣接する変位拡大部１３ｃ〜ｆ間の各々の角部は、ベース部１６に近い部分では互いに連なっているが、それ以外は切り欠き部２６ｃ〜ｆになっている。切り欠き部２６ｃ〜ｆの長さは、音圧レベルやその周波数特性が所望の特性に近づくように調整することが望ましい。

板バネ部材３３全体は、金属材料で形成される。図８（Ｂ）に示すように、板バネ部材３３の断面は台形形状であり、台形の上底がベース部１６に、台形の脚が変位拡大部１３ｃ、１３ｅに相当している。また、図８（Ａ）のＢ−Ｂ方向と直交する方向の板バネ部材３３の断面図は図示していないが、図８（Ｂ）と同様に台形形状である。

第１の実施形態では、２つの変位拡大部１３ａ〜ｂに対して、それぞれ変位拡大機構が設けられていたが、第１の実施形態の変形例１では、４つの変位拡大部１３ｃ〜ｆに対して、それぞれ第１の実施形態と同様の変位拡大機構を設けている。各変位拡大機構は、各変位拡大に対して第１の実施形態と同様の図示しない支点形成部材及び変位拡大棒を含んでいる。また、４つの変位拡大棒が振動板５と接合され、各変位拡大機構により拡大された振動を振動板５に伝播させる。

以上説明した第１の実施形態の変形例１によれば、変位拡大機構の数を増やすことで、振動板５の振動が安定すると共に、音圧レベルが向上する効果が得られる。

尚、板バネ部材の形状は、図７、図８で示した形状以外にも、様々な形状とすることが可能である。まず、板バネ部材のベース部１６は、矩形に限定されず、任意の多角形、円形、楕円形状としてもよい。また、板バネ部材の変位拡大部の形状は、ベース部１６の形状に応じて様々な形状が可能であり、例えば、ベース部１６が円形の場合には、リング状、或いは円錐コーン状としてもよい。

また、変位拡大機構の数も２つ、４つに限定されず、任意数が可能である。ここで、振動板５の振動を安定させるためには、各々の変位拡大機構を板バネ部材のベース部１６に対して、対称な位置に配置することが望ましい。

（第１の実施形態の変形例２）
次に、第１の実施形態の変形例２について、図９を参照しながら説明する。第１の実施形態の変形例２は、支点形成部材２８の構造が、第１の実施形態の支点形成部材１８ａ、１８ｂの構造と異なっており、以下の説明では、その点を中心に説明する。

図９（Ａ）は、支点形成部材２８の構造を示す平面図、図９（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、２つの変位拡大機構の梃子の支点（線）２４ａ、２４ｂを１つの支点形成部材２８で形成する。支点形成部材２８は、フレーム６の上面に接合される。尚、第１の実施形態の変形例１のように、４つの変位拡大機構を設ける場合には、２つの支点形成部材２８を設けるようにすればよい。

第１の実施形態の変形例２によれば、支点形成部材の部品点数を半分にすることで、低コスト化及び製造工程を短縮に貢献することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図３を参照しながら説明する。図３は、第２の実施形態に係る電気音響変換器１１の断面図である。図３を図１（第１の実施形態）と比較すると分かるように、電気音響変換器１１では、図１の電気音響変換器１に対して新たに第２圧電素子１２が追加されている。それ以外については、図１と同様であるため、同じ参照符号を付し、重複する説明を省略する。

第２圧電素子１２は、第１圧電素子２と同様の構成の圧電素子である。電気音響変換器１１では、図３に示すように、第１圧電素子２及び第２圧電素子１２が板バネ部材のベース部１６を挟むように配置され、板バネ部材のベース部１６が第１圧電素子２及び第２圧電素子１２の主面を拘束する。即ち、第１圧電素子２、板バネ部材のベース部１６、及び第２圧電素子１２によりバイモルフ構造の圧電アクチュエータを構成している。

第２の実施形態に係る電気音響変換器１１では、バイモルフ構造とすることにより、モノモルフ構造の電気音響変換器１（第１の実施形態）に比べて、圧電アクチュエータの駆動力が増加する。これにより、さらに音圧レベルを高めることができる。尚、第２の実施形態において、第１の実施形態の変形例１のように、変位拡大機構の数を増した構成としてもよい。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について、図４を参照しながら説明する。図４は、第３の実施形態に係る携帯端末（電子機器）１０１の断面図である。第３の実施形態は、図４に示すように、第１の実施形態の電気音響変換器１をスピーカとして携帯端末１０１に組み込んだ例を示している。

図４に示すように、携帯端末１０１は、電気音響変換器１と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）ユニット１０５と、基板１０６と、電池１０７と、それらを収容する筐体１０２を含んで構成される。電気音響変換器１は、筐体１０２内に、ＬＣＤユニット１０５に隣接して配置される。そして、筐体１０２の前面には、電気音響変換器１の振動板５が出力する音響を外部に通すためのメイン音孔１０４が、数箇所、設けられている。また、電気音響変換器１の振動板５は、例えば、両面テープ１０３ａ〜ｂ等により筐体１０２の内面に接合される。

電気音響変換器１は、動電型電気音響変換器に比べると、少ない部品点数で構成され、小型、薄型、軽量にすることができるため、携帯端末に限らず、種々の電子機器のスピーカとして好適である。

また、落下時の強度が高いため、小型の電子機器に搭載した場合においても、信頼性を確保することができる。

本発明の電気音響変換器は、音響再生機能を有する電子機器全般に好適に適用され、具体的には、携帯電話機、スマートフォン、ゲーム機、タブレットＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ、ＰＤＡ（Personal Data Assistants：携帯情報端末）、ディジタルカメラ等に適用される。

なお、本発明の全開示（請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１、１１、２００：電気音響変換器
２：第１圧電素子
３、３３：板バネ部材
５：振動板
６：フレーム
７：圧電セラミックス
８ａ、８ｂ：電極
１２：第２圧電素子
１３ａ〜ｂ、１３ｃ〜ｆ：変位拡大部
１４ａ、１４ｂ：梃子の支点
１５ａ、１５ｂ：変位拡大棒
１６：ベース部
１７ａ、１７ｂ：連結部材
１８ａ、１８ｂ、２８：支点形成部材
１９ａ〜ｂ、１９ｃ〜ｆ：（ベース部の）縁部
２４ａ、２４ｂ：梃子の支点（線）
２５：シム板（金属板）
２６ｃ〜ｆ：切り欠き部
１０１：携帯端末（電子機器）
１０２：筐体
１０３ａ、１０３ｂ：両面テープ（接着部）
１０４：メイン音孔
１０５：ＬＣＤユニット
１０６：基板
１０７：電池
ｄ１：第１距離
ｄ２：第２距離

Claims (6)

1. 第１圧電素子と、
   前記第１圧電素子の主面を拘束するベース部と、前記ベース部の一縁部に前記ベース部と一体に形成される変位拡大部と、を含む板バネ部材と、
   前記変位拡大部に当接し、梃子の支点を形成する支点形成部材と、
   前記梃子の支点を挟んで前記一縁部と対向し、前記一縁部と前記梃子の支点間の第１距離よりも長い第２距離の前記変位拡大部の位置に、一端が接合された変位拡大棒と、
   前記変位拡大棒の他端と接合された振動板と、
   を備えたことを特徴とする電気音響変換器。
2. 前記板バネ部材のベース部は矩形形状であり、前記板バネ部材は、前記ベース部の複数の辺の縁部に前記ベース部と一体に形成される複数の前記変位拡大部を含み、
   各々の変位拡大部に対して、
   前記支点形成部材及び前記変位拡大棒が設けられ、
   各々の前記変位拡大棒の他端と前記振動板が接合される、ことを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。
3. 第２圧電素子をさらに備え、
   前記第２圧電素子の主面は、前記板バネ部材の前記ベース部において、前記第１圧電素子の主面を拘束している面と対向する面に拘束される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気音響変換器。
4. 前記板バネ部材は２つ又は４つの前記変位拡大部を有し、
   前記板バネ部材の断面は略台形であり、前記ベース部が前記台形の上底、前記変位拡大部が前記台形の脚に対応した形状を有している、ことを特徴とする請求項２または３に記載の電気音響変換器。
5. 前記板バネ部材の厚みが１００μから３００μである、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の電気音響変換器。
6. 請求項１乃至４のいずれか一に記載の電気音響変換器をスピーカとして備えたことを特徴とする電子機器。

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