JP2016086399A - 電気音響変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な組立性を確保することができる圧電発音体及びこれを備えた電気音響変換装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る電気音響変換装置（イヤホン１００）は、振動板３２１と、圧電素子３２２と、複数の配線部材Ｃ３とを具備する。圧電素子３２２は、複数の圧電層と複数の電極層とが交互に積層された構造を有し、振動板３２１の一方の主面３２ｂに接合される。複数の配線部材Ｃ３は、上記複数の電極層に電気的に接続され、圧電素子３２２から振動板３２１の一方の主面３２ｂ側に引き出される。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばイヤホンあるいはヘッドホン、携帯情報端末等に適用可能な圧電発音体及びこれを備えた電気音響変換装置に関する。

圧電発音体は、簡易な電気音響変換手段として広く利用されており、例えば、イヤホンあるいはヘッドホンのような音響機器、さらには携帯情報端末のスピーカなどとして多用されている。圧電発音素子は、典型的には、振動板の両面に圧電素子を貼り合わせた構成を有する（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−１５０３０５号公報

近年、圧電発音体を備えた電気音響変換装置の組立性の向上が求められている。例えば、振動板の両面に圧電素子が接合される場合、振動板の各面から配線を引き出す必要があるため、これら一方の面に接続された配線を筐体内において他方の面側へ引き出すことは容易ではなく、組立性を阻害する要因となるとともに、振動板の安定した共振を確保することができない場合がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、良好な組立性を確保することができる圧電発音体及びこれを備えた電気音響変換装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気音響変換装置は、振動板と、圧電素子と、複数の配線部材とを具備する。
上記圧電素子は、複数の圧電層と複数の電極層とが交互に積層された構造を有し、上記振動板の一方の主面に接合される。
上記複数の配線部材は、上記複数の電極層に電気的に接続され、上記圧電素子から上記振動板の一方の主面側に引き出される。

上記圧電式発音体は、複数の配線部材すべて振動板の一方の主面側に引き出すように構成されているため、振動板の他方の主面側から配線を引き出す場合と比較して、圧電素子への配線部材の接続作業性だけでなく、筐体への組立性の向上を図ることができる。

本発明の一形態に係る電気音響変換装置は、振動板と、圧電素子、複数の配線部材と、発音体とを具備する。
上記圧電素子は、複数の圧電層と複数の電極層とが交互に積層された構造を有し、上記振動板の一方の主面に接合される。
上記複数の配線部材は、上記複数の電極層に電気的に接続され、上記圧電素子から上記振動板の一方の主面側に引き出される。
上記発音体は、上記一方の主面と対向する第１の面を有する。

上記電気音響変換装置においては、圧電素子に電気的に接続される複数の配線部材が振動板の一方の主面側に引き出されているため、発音体へ各配線部材を接続し易くなる。これにより組立性の向上を図ることができる。

以上のように、本発明によれば、良好な組立性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る電気音響変換装置を示す概略側断面図である。 上記電気音響変換装置における電磁式及び圧電式発音体の組立前の状態を示す概略側断面図である。 上記電磁式発音体の概略平面図である。 上記圧電式発音体を構成する圧電素子の一構成例を示す概略斜視図である。 図４の圧電素子の概略側断面図である。 上記圧電素子の他の構成例を示す概略斜視図である。 図６の圧電素子の概略側断面図である。 上記圧電式発音体の一構成例を示す概略平面図である。 上記圧電式発音体の他の構成例を示す概略平面図である。 比較例に係る電気音響変換装置の周波数特性を示す図である。 図１の電気音響変換装置の周波数特性を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る圧電式発音体の一構成例を示す概略平面図である。 図１２に示した圧電式発音体の他の構成例を示す概略平面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る電気音響変換装置を示す概略側断面図である。 図１４の電気音響変換装置における圧電式発音体の一構成例を示す概略平面図である。 上記圧電式発音体の他の構成例を示す概略平面図である。 上記圧電式発音体の更に他の構成例を示す概略平面図である。 図１４の電気音響変換装置の周波数特性を示す図である。 本発明に係る電気音響変換装置の構成の変形例を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係る電気音響変換装置としてのイヤホン１００の構成を示す概略側断面図である。
図において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は相互に直交する３軸方向を示している。

［イヤホンの全体構成］
イヤホン１００は、イヤホン本体１０と、イヤピース２０とを有する。イヤピース２０は、イヤホン本体１０の音道１１に取り付けられるとともに、ユーザの耳に装着可能に構成される。

イヤホン本体１０は、発音ユニット３０と、発音ユニット３０を収容するハウジング４０とを有する。
発音ユニット３０は、電磁式発音体３１と、圧電式発音体３２とを有する。ハウジング４０は、筐体４１と、カバー４２とを有する。

［筐体］
筐体４１は、有底の円筒形状を有し、典型的には、プラスチックの射出成形体で構成される。筐体４１は、発音ユニット３０を収容する内部空間を有し、その底部４１０には、上記内部空間と連通する音道１１が設けられている。

筐体４１は、圧電式発音体３２の周縁部を支持する支持部４１１と、発音ユニット３０の周囲を囲む側壁部４１２とを有する。支持部４１１及び側壁部４１２はいずれも環状に形成されており、支持部４１１は、側壁部４１２の底部近傍から内方側へ突出するように設けられている。支持部４１１は、ＸＹ平面に平行な平面で形成されており、後述する圧電式発音体３２の周縁部を直接又は他の部材を介して間接的に支持する。なお、支持部４１１は、側壁部４１２の内周面に沿って環状に配置された複数の柱体で構成されてもよい。

［電磁式発音体］
電磁式発音体３１は、低音域を再生するウーハ（Woofer）として機能するスピーカユニットで構成される。本実施形態では、例えば７ｋＨｚ以下の音波を主として生成するダイナミックスピーカで構成され、ボイスコイルモータ（電磁コイル）等の振動体を含む機構部３１１と、機構部３１１を振動可能に支持する台座部３１２とを有する。台座部３１２は、筐体４１の側壁部４１２の内径と略同一の外径を有する略円盤形状に形成され、側壁部４１２に嵌合する周面部３１ｅを有する。

図２は、筐体４１への組み付け前の状態を示す発音ユニット３０の概略側断面図、図３は、発音ユニット３０の概略平面図である。

電磁式発音体３１は、圧電式発音体３２に対向する第１の面３１ａと、その反対側の第２の面３１ｂとを有する円盤形状を有する。第１の面３１ａの周縁部には、圧電式発音体３２の周縁部に接触可能に対向する脚部３１２ａが設けられている。脚部３１２ａは環状に形成されるが、これに限られず、複数の柱体で構成されてもよい。

第２の面３１ｂは、台座部３１２の上面中央部に設けられた円盤状の隆起部３１ｃの表面に形成される。第２の面３１ｂには、発音ユニット３０の電気回路を構成する回路基板３３が固定されている。回路基板３３の表面には、図３に示すように、各種配線部材と接続される複数の端子部３３１，３３２，３３３が設けられている。回路基板３３は、典型的には配線基板で構成されるが、少なくとも各配線部材が接続される端子部を備えた基板であればよい。また、回路基板３３は、第２の面３１ｂに設けられる例に限られず、例えばカバー４２の内壁部等の他の部位に設けられてもよい。

各端子部３３１〜３３３は、それぞれ一対ずつ設けられている。端子部３３１は、図示しない再生装置から送信される再生信号を入力する配線部材Ｃ１がそれぞれ接続される。端子部３３２は、配線部材Ｃ２を介して電磁式発音体３１の入力端子３１３にそれぞれ電気的に接続される。端子部３３３は、配線部材Ｃ３を介して圧電式発音体３２の入力端子３２４，３２５にそれぞれ電気的に接続される。なお、各配線部材Ｃ２，Ｃ３は、回路基板３３を介さずに配線部材Ｃ１に直結されてもよい。

［圧電式発音体］
圧電式発音体３２は、高音域を再生するツイータ（Tweeter）として機能するスピーカユニットを構成する。本実施形態では、例えば７ｋＨｚ以上の音波を主として生成するようにその発振周波数が設定される。圧電式発音体３２は、振動板３２１と、圧電素子３２２とを有する。

振動板３２１は、金属（例えば４２アロイ）等の導電材料または樹脂（例えば液晶ポリマー）等の絶縁材料で構成され、その平面形状は円形に形成される。振動板３２１の外径や厚みは特に限定されず、筐体４１の大きさ、再生音波の周波数帯域などに応じて適宜設定される。振動板３２１の外径は、電磁式発音体３１の外径よりも小さく設定されており、本実施形態では、直径約１２ｍｍ、厚み約０．２ｍｍの振動板が用いられる。

図３に示すように、振動板３２１は、筐体４１に支持される周縁部３２１ｃを有する。発音ユニット３０は、筐体４１の支持部４１１と振動板３２１の周縁部３２１ｃとの間に配置された環状部材３４をさらに有する。環状部材３４は、電磁式発音体３１の脚部３１２ａを支持する支持面３４１を有する。環状部材３４の外径は、筐体４１の側壁部４１２の内径と略同一に形成される。

環状部材３４を構成する材料は特に限定されず、例えば、金属材料、合成樹脂材料、ゴム等の弾性材料などで構成される。環状部材３４がゴム等の弾性材料で構成される場合、振動板３２１の共振のぶれが抑制され、これにより振動板３２１の安定した共振動作を確保することができる。

振動板３２１は、音道１１に臨む第１の主面３２ａと、電磁式発音体３１に臨む第２の主面３２ｂとを有する。本実施形態において圧電式発音体３２は、振動板３２１の第２の主面３２ｂにのみ圧電素子３２２が接合されたユニモルフ構造を有する。

図４は、圧電素子３２２の一構成例を示す概略斜視図、図５はその概略断面図である。図６は、圧電素子３２２の他の構成例を示す概略斜視図、図７はその概略断面図である。

圧電素子３２２の平面形状は、多角形状に形成されており、本実施形態では矩形（長方形）とされるが、正方形や平行四辺形、台形などの他の四角形、あるいは四角形以外の多角形、あるいは円形、楕円形、長円形等であってもよい。圧電素子３２２の厚みも特に限定されず、例えば約５０μｍとされる。

圧電素子３２２は、複数の圧電層と複数の電極層とが交互に積層された構造を有する。典型的には、圧電素子３２２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、アルカリ金属含有ニオブ酸化物等の圧電特性を有する複数のセラミックシートＬｄを、電極層Ｌｅを挟んで相互に積層した後、所定温度で焼成することで作製される。各電極層の一端部は、誘電体層Ｌｄの長辺方向の両端面に交互に引き出される。一方の端面に露出する電極層Ｌｅは第１の引出電極層Ｌｅ１に接続され、他方の端面に露出する電極層Ｌｅは第２の引出電極層Ｌｅ２に接続される。圧電素子３２２は、第１及び第２の引出電極層Ｌｅ１，Ｌｅ２間に所定の交流電圧を印加することで、所定周波数で伸縮するとともに、振動板３２１は所定周波数で振動させることになる。

図４及び図５に示す圧電素子３２２の構成例では、第１の引出電極層Ｌｅ１は、誘電体層Ｌｄの一方の端面から下面にかけて形成され、第２の引出電極層Ｌｅ２は、誘電体層Ｌｄの他方の端面から上面にかけて形成される。圧電素子３２２の下面は、はんだ、導電性接着材などの導電材料を介して振動板３２１の第２の主面３２ｂに接合される。この場合、振動板３２１は金属材料で構成されるが、第２の主面３２ｂが導電材料で被覆された絶縁材料で構成されてもよい。

そこで本実施形態では、図２に示すように、２本の配線部材Ｃ３のうち、一方の配線部材Ｃ３（第１の配線部材）は、振動板３２１に設けられた端子部３２４に接続され、他方の配線部材Ｃ３（第２の配線部材）は、圧電素子３２２に設けられた端子部３２５に接続される。一方の端子部３２４は、振動板３２１の第２の主面３２ｂに設けられ、他方の端子部３２５は、圧電素子３２２上面の第２の引出電極層Ｌｅ２に設けられる。これにより、第１及び第２の引出電極層Ｌｅ１，Ｌｅ２の間に所定の駆動電圧を印加することが可能となる。

一方、図６及び図７示す圧電素子３２２の構成例においては、第１の引出電極層Ｌｅ１は、誘電体層Ｌｄの一方の端面から上面の一部にかけて形成され、第２の引出電極層Ｌｅ２は、誘電体層Ｌｄの他方の端面から上面の他の一部にかけて形成される。この場合、圧電素子３２２の上面に２つの引出電極層Ｌｅ１，Ｌｅ２が相互に隣接して露出するため、これらの上に端子部３２４，３２５がそれぞれ設けられてもよい。この場合、振動板３２１は、絶縁材料で構成されてもよい。

図１に示すように、圧電式発音体３２は、振動板３２１の周縁部３２１ｃに環状部材３４が装着された状態で、筐体４１の支持部４１１に組み付けられる。環状部材３４と支持部４１１との間には、これらを接合する接着層が設けられてもよい。筐体４１の内部空間は、圧電式発音体３２によって、第１の空間部Ｓ１と、第２の空間部Ｓ２とに区画される。第１の空間部Ｓ１は、電磁式発音体３１を収容する空間部であり、電磁式発音体３１と圧電式発音体３２との間に形成される。第２の空間部Ｓ２は、音道１１に連通する空間部であり、圧電式発音体３１と筐体４１の底部との間に形成される。

電磁式発音体３１は、環状部材３４の上に組み付けられる。電磁式発音体３１の外周縁部と筐体４１の側壁部４１２との間には、必要に応じて接着層が設けられる。当該接着層は、封止層としても機能するため、電磁式発音体３１の音場形成空間（第１の空間部Ｓ１）の密閉度を高めることができる。

［カバー］
カバー４２は、筐体４１の内部を閉塞するように側壁部４１２の上端に固定される。カバー４２の内部上面には、電磁式発音体３１を環状部材３４に向けて押圧する押圧部４２１を有する。これにより、環状部材３４は、電磁式発音体３１の脚部３１２ａと筐体４１の支持部４１１との間に強固に挟持されるため、振動板３２１の周縁部３２１ｃを筐体４１に一体的に接続することが可能となる。

カバー４２の押圧部４２１は環状に形成され、その先端部は、弾性層４２２を介して、電磁式発音体３１の隆起部３１ｃの周囲に形成された環状の上面部３１ｄ（図２及び図３参照）に接触する。これにより、電磁式発音体３１が、環状部材３４の全周にわたって均一な力で押圧されることになり、筐体４１の内部において発音ユニット３０を適正に位置決めすることが可能となる。なお押圧部４２１は、環状に形成される場合に限られず、複数の柱体で構成されてもよい。

カバー４２の所定位置には、回路基板３３の端子部３３１に接続される配線部材Ｃ１を図示しない再生装置へ導出するためのフィードスルーが設けられている。

［配線部材Ｃ３の引出構造］
本実施形態においては、圧電式発音体３２に接続される各配線部材Ｃ３は、振動板３２１の第２の主面３２ｂ側から引き出されるように構成される。すなわち圧電式発音体３２の各端子部３２４，３２５は、第１の空間部Ｓ１に臨んで配置されているため、これら配線部材Ｃ３を回路基板３３上の端子部３３３に導くための引き回し経路が必要となる。そこで本実施形態では、電磁式発音体３１のベース部３１２の側周面と、環状部材３４とに、それぞれ配線部材Ｃ３を収容可能なガイド溝が設けられている。

図２に示すように、電磁式発音体３１の周面部３１ｅ及び上面部３１には、第１の面３１ａと第２の面３１ｂとの間で引き回される複数の配線部材Ｃ３を収容する第１のガイド溝３１ｆが設けられている。これにより、電磁式発音体３１の周面部３１ｅと筐体４１の側壁部４１２との間、及び、電磁式発音体３１の上面部３１ｄとカバー４２の押圧部４２１との間において、配線部材Ｃ３を損傷させることなく容易に引き回すことが可能となる。

第１のガイド溝３１ｆは、上面部３１ｄにあっては径方向に、周面部３１ｅにあっては高さ方向（Ｚ軸方向）に沿ってそれぞれ形成されている。上面部３１ｄ及び周面部３１ｅに形成される各ガイド溝３１ｆは、相互に接続されている。第１のガイド溝３１ｆは角溝で構成されるが、丸溝等の他の形状の凹溝で構成されてもよい。第１のガイド溝３１ｆの形成位置は特に限定されないが、図３に示すように回路基板３３の端子部３３３に近い位置に設けられるのが好ましい。

なお、カバー４２の押圧部４２１が複数の柱体で構成される場合には、これら柱体間に配線部材Ｃ３を通すことができるため、上面部３１ｄへのガイド溝３１ｆの形成は省略することができる。

一方、環状部材３４の支持面３４１には、複数の配線部材Ｃ３を収容可能な第２のガイド溝３４ａが設けられている。第２のガイド溝３４ａは、環状部材３４の内周縁部と外周縁部との間を連絡するように径方向に直線的に形成される。第２のガイド溝３４ａは、発音ユニット３０を筐体４１の内部に組み込んだ状態において、第１のガイド溝３１ｆと連通する位置に形成される。これにより、電磁式発音体３１の脚部３１２ａと環状部材３４との間において、配線部材Ｃ３を損傷させることなく容易に引き回すことが可能となる。

［通路部］
第１の空間部Ｓ１が密閉されていると、所望とする周波数特性で低音域の音波を発生させることができない場合がある。具体的には、所定の周波数帯域におけるピークレベルの調整や、低音域の特性曲線と高音域の特性曲線との交差部（クロスポイント）における周波数特性の最適化などに対して、柔軟に対応することが困難となる。

そこで本実施形態では、圧電式発音体３２に、第１の空間部Ｓ１と第２の空間部Ｓ２との間を連通させる通路部３５が設けられている。図８は、圧電式発音体３２の構成を示す概略平面図である。

通路部３５は、振動板３２１の厚み方向に設けられる。本実施形態において通路部３５は、振動板３２１に設けられた複数の貫通孔で構成される。図８に示すように通路部３５は、圧電素子３２２の周囲に複数形成される。振動板３２１の周縁部３２１ｅには環状部材３４が取り付けられるため、圧電素子３２２と環状部材３４との間の領域に通路部３５が設けられる。本実施形態では、圧電素子３２２が矩形状の平面形状を有するため、圧電素子３２２の大きさを必要以上に制限することなく、通路部３５を形成する領域を確保することができる。

通路部３５は、電磁式発音体３１で生成された音波の一部を第１の空間部Ｓ１から第２の空間部Ｓ２へ通すためのものである。したがって、通路部３５の数や大きさ等によって、低音域の周波数特性を調整あるいはチューニングすることができ、所望とする低音域の周波数特性に応じて通路部３５の数や大きさ等が決定される。このため通路部３５の数や大きさは図８の例に限られず、例えば、通路部３５は単数であってもよい。

なお、通路部３５の開口形状も円形に限られず、その数も場所によって異なっていてもよい。例えば、通路部３５には、図９に示すように楕円形の通路部３５１が含まれてもよい。

［イヤホンの動作］
続いて、以上のように構成される本実施形態のイヤホン１００の典型的な動作について説明する。

本実施形態のイヤホン１００において、発音ユニット３０の回路基板３３には、配線部材Ｃ１を介して再生信号が入力される。再生信号は、回路基板３３及び配線部材Ｃ２，Ｃ３を介して、電磁式発音体３１及び圧電式発音体３２にそれぞれ入力される。これにより、電磁式発音体３１が駆動されて、主として７ｋＨｚ以下の低音域の音波が生成される。一方、圧電式発音体３２においては、圧電素子３２２の伸縮動作により振動板３２１が振動し、主として７ｋＨｚ以上の高温域の音波が生成される。生成された各帯域の音波は、音道１１を介してユーザの耳に伝達される。このようにイヤホン１００は、低音域用の発音体と高音域用の発音体とを有するハイブリッドスピーカとして機能する。

ここで、電磁式発音体３１によって発生した音波は、圧電式発音体３２の振動板３２１を振動させて第２の空間部Ｓ２へ伝播する音波成分と、通路部３５を介して第２の空間部Ｓ２へ伝播する音波成分との合成波で形成される。したがって、通路部３５の大きさ、個数等を最適化することにより、圧電式発音体３１から出力される低音域の音波を、例えば所定の低音帯域に音圧ピークが得られるような周波数特性に調整あるいはチューニングすることが可能となる。

本実施形態では、通路部３５が振動板３２１の厚み方向に貫通する貫通孔で構成されているため、第１の空間部Ｓ１から第２の空間部Ｓ２への音波伝搬経路を最小（最短）にすることができる。これにより、所定の低音域に音圧ピークを設定しやすくなる。

例えば図１０は、上記音波伝搬経路が必要以上に長くなったときの再生音波についての特性図である。図において横軸は周波数、縦軸は音圧（任意単位）であり、Ｆ１は、電磁式発音体により再生された低音域の周波数特性を、Ｆ２は圧電式発音体で再生された高音域の周波数特性をそれぞれ示している。図１０の例では、約３ｋＨｚ付近で大きなディップが生じている。再生音が楽曲の場合、一般に３ｋＨｚの帯域はボーカルの発声音の周波数帯域に相当する。したがってこの帯域にディップが生じると、ボーカルの音質が低下する傾向にある。

一方、図１１は、通路部３５を最短経路で構成したときの再生音波についての図１０と同様の特性図である。本実施形態によれば、３ｋＨｚ付近にピークを有する低音周波数特性を得ることができる。これにより、ボーカルの音質が改善されるため、楽曲の再生品質を向上させることが可能となる。

また、通路部３５は、電磁式発音体から発生した音波のうち所定以上の高周波成分をカットするローパスフィルタとしての機能を有する。これにより、圧電式発音体３２によって発生される高音域の周波数特性に影響を及ぼすことなく、所定の低周波帯域の音波を出力することが可能となる。

さらに本実施形態によれば、圧電式発音体３２は、複数の配線部材Ｃ３をすべて振動板３２１の第２の主面３２ｂ側に引き出すように構成されているため、振動板３２１の第１の主面３２ａ側から配線を引き出す場合と比較して、圧電素子３２２への配線部材Ｃ３の接続作業性だけでなく、筐体４１への組立性の向上を図ることができる。

しかも、発音ユニット３０は、電磁式発音体３１と圧電式発音体３２とを配線部材Ｃ３によって相互に接続した状態で筐体４１の内部へ一括的に組み込むことができるため、組立性の更なる向上を図ることができる。また、配線部材Ｃ３を収容可能な第１及び第２のガイド溝３１ｆ，３４ａが電磁式発音体３１の周面部３１ｅ及び環状部材３４の支持面３４１にそれぞれ設けられているため、配線部材Ｃ３を損傷させることなく、適正な経路で引き回すことが可能となる。これにより、作業の熟練度を必要とすることなく、安定した組立精度を確保することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
上述の圧電式発音体３２において、振動板３２１と圧電素子３２２との間の相対位置は、振動板３２１の所望とする共振モードを確保する上で重要である。そこで本実施形態の圧電式発音体３２は、振動板３２１に対する圧電素子３２２の位置決め構造を有する。

図１２は、本実施形態の圧電式発音体３２の構成を示す概略平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

図１２に示すように、振動板３２１の中心と圧電素子３２２の中心とは相互に一致し、これらの中心は圧電式発電体３２の中心（あるいは重心）３２ｃに相当する。振動板３２１に対する圧電素子３２２の周方向（中心３２ｃのまわりの回転方向）の位置決めは、振動板３２１の周縁部の一部に形成された基準点３２１ｓを基準として設定される。基準点３２１ｓは、振動板３２１の周縁部の一部に形成された所定形状の切欠き部あるいはエンボス等の凹部、さらには刻印あるいは印刷された何らかのマークであってもよい。

圧電素子３２２は、短辺部と長辺部とを有する矩形状に形成されているため、圧電素子３２２は、図１２に示すように、その長辺部の中心が基準点３２１ｓと対向する姿勢で、振動板３２１に接合される。これに限られず、圧電素子３２２の短辺部の中心が基準点３２１ｓと対向する姿勢に設定されてもよい。あるいは、基準点３２１ｓを別途設けることなく、通路部３５の一部を基準点として用いてもよい。

図１２の例では、圧電素子３２２が長辺部を２つ有するため、圧電素子３２２の配置自由度は１つに限定することができない。そこで図１３に示すように、圧電素子３２２の一つの隅部にテーパ部３２２ｓを設けるようにすれば、振動板３２１に対する圧電素子３２２の配置自由度を１つに限定することが可能となる。

また、テーパ部３２２ｓの形成により、外部電極層（引出電極層Ｌｅ１，Ｌｅ２）の形成前においても、圧電素子３２２の向きの識別が容易となる。これにより、外部電極層の適切な形成処理が確保されるため、圧電式発音体３２の生産性を高めることが可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、振動板３２１に対する圧電素子３２２の適正な位置決めが可能であるため、圧電式発音体３２の所定の共振モードでの振動を確保することができ、これにより所望とする周波数特性を有する高音域の音波を再生することができる。

また本実施形態によれば、振動板３２１が所定の基準点３２１ｓを有するため、筐体４１に対する振動板３２１の周方向の位置決めも可能となる。さらに、圧電素子３２２にテーパ部３２２ｓ等の基準点を設けておくことで、振動板３２１に対する圧電素子の位置決め精度が高められるとともに、外部電極層の形成、さらには圧電素子３２２への配線部材Ｃ３の結線作業を適切に行うことが可能となり、圧電式発電体３２の生産性の向上を図ることが可能となる。

＜第３の実施形態＞
図１４は、本発明の他の実施形態に係るイヤホン２００の概略断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態のイヤホン２００は、発音ユニット５０、特に圧電式発音体５２の構成が上述の第１の実施形態と異なる。圧電式発音体５２は、振動板５２１と、振動板５２１の一方の主面（本例では第１の空間部Ｓ１に対向する主面）に接合された圧電素子３２２とを有する。

図１５は、圧電式発音体５２の構成を示す概略平面図である。図１５に示すように振動板５２１の周縁部には、径外方へ放射状に突出する複数（図示の例では３つ）の突出片５２１ｇが設けられている。複数の突出片５２１ｇは、環状部材３４の内周部に固定される。したがって振動板５２１は、複数の突出片５３１ｇ及び環状部材３４を介して、筐体４１の支持部４１１に固定される。

複数の突出片５２１ｇは、典型的には、等角度間隔で形成される。複数の突出片５２１ｇは、振動板５２１の周縁部に複数の切欠き部５２１ｈを設けることで形成される。突出片５２１ｇの突出量は、切欠き部５２１ｈの切欠き深さで調整される。

圧電式発音体５２には、第１の空間部Ｓ１と第２の空間部Ｓ２との間を連通させる通路部５５が設けられている。本実施形態では、環状部材３４の内周面と、隣接する複数の突出片５２１ｇとの間に、所定幅の円弧状の開口が形成されるように、各切欠き部５２１ｈの切欠き深さが設定される。上記開口により、振動板５２１の厚み方向に貫通する通路部５５が形成される。

通路部５５の数、振動板５２１の径方向に沿った開口幅、振動板５２１の円周方向に沿った開口長さ等は適宜設定可能であり、所望とする低音域の周波数特性に応じて決定される。これにより、第１の実施形態と同様に、例えば所定の低音域（例えば３ｋＨｚ）に音圧ピークを有する再生音の周波数特性を得ることが可能となる。図１６は、４つの突出片５２１ｇを有する振動板５２１の構成例を示し、図１７は、５つの突出片５２１ｇを有する振動板５２１の構成例を示す。

また本実施形態の振動板５２１は、複数の突出部５２１ｇの一部または全部を支点として振動するように構成されるため、突出部５２１ｇの数、形状、配置または固定方法によって振動板５２１の共振周波数を調整することが可能となる。例えば、図１６のように支点を４か所に設けた振動板５２１の共振周波数を１０ｋＨｚに設計した場合、図１５のような支点が３か所の振動板５２１の共振周波数は例えば８ｋＨｚと低くなり、図１７のような支点が５か所の振動板５２１の共振周波数は例えば１２ｋＨｚと高くなる。その他、振動板５２１の厚みや外径、材質等によっても共振周波数を調整することが可能となる。

以上のように突出部５２１ｇの数等で振動板５２１の共振周波数を調整することが可能であるため、例えば、電磁式発音体３１による低音域の特性曲線と圧電式発音体５２による高音域の特性曲線との交差部（クロスポイント）における合成周波数をフラットにするなど、所望とする周波数特性を容易に実現することができるようになる。

図１８Ａ〜Ｃは、振動板５２１の共振周波数とイヤホン２００の再生音の周波数特性との関係を説明する模式図であり、横軸は周波数、縦軸は音圧を示している。各図中、Ｆ１（細実線）は、電磁式発音体３１により再生される低音域と周波数特性を、Ｆ２（破線）は圧電式発音体５２により再生される高音域の周波数特性を、そして、Ｆ０（太実線）はこれらの合成特性をそれぞれ示している。さらに、Ｐは、曲線Ｆ１と曲線Ｆ２との交点、すなわち上記クロスポイントを示している。

図１８Ａ〜Ｃにおいて、振動板５２１の共振周波数は、Ｂ、Ｃ及びＡの順で高くなる。図１８Ａの例では、クロスポイントＰの帯域でディップが生じやすく、図１８Ｂの例では、クロスポイントＰの帯域でピークが生じやすい。これに対して、図１８Ｃの例では、クロスポイントＰの帯域でフラットな特性が得られる。

一般に、ハイブリッドスピーカにおいては、低音域域の特性曲線と高音域の特性曲線とのクロスポイントが音質のチューニングの際に重要である。典型的には、図１８Ｃに示すようにクロスポイントＰの帯域で低音域と高音域との合成周波数がフラットになるように調整される。本実施形態によれば、振動板５２１の支点（突出片５２１ｇ）の数によって振動板５２１の共振周波数を調整することができるため、クロスポイントＰの帯域がフラットとなるような所望の周波数特性を容易に実現することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の実施の形態では、電磁式発音体３１と圧電式発音体３２とを備えたハイブリッドスピーカを例に挙げて説明したが、圧電式発音体のみを備えた電気音響変換装置にも本発明は適用可能である。

また以上の実施形態では、低音域の音波を音道へ導く通路部が圧電式発音体に設けられたが、これに限られず、圧電式発音体の周囲に設けられてもよい。この場合、例えば図１９に模式的に示すように、圧電式発音体Ｕ２の外径は、筐体Ｂの側壁部の内径よりも小さく形成され、これらの間に、電磁式発音体Ｕ１で発生した低音域の音波を通過させる通路部Ｔが形成される。なお、圧電式発音体Ｕ２は、複数の支柱Ｒを介して筐体Ｂの底部Ｂ１に固定される。これにより、通路部Ｔを通過した音波を音道Ｂ２へ導くことができる。

なお、ハイブリッドスピーカにおいて、第１の空間部Ｓ１と第２の空間部Ｓ２とを相互に連通させる通路部３５を備えたイヤホン１００を例に挙げて説明したが、通路部３５は必ずしも設けられていなくてもよい。

電気音響変換装置としてイヤホン１００，２００を例に挙げて説明したが、これに限られず、ヘッドホンや補聴器などにも適用可能である。また、本発明は、携帯情報端末やパーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載されるスピーカユニットとして適用することも可能である。

１０…イヤホン本体
３０…発音ユニット
３１…電磁式発音体
３２…圧電式発音体
３４…環状部材
４１…筐体
３２１…振動板
３２２…圧電素子
Ｃ３…配線部材

Claims (13)

1. 振動板と
   複数の圧電層と複数の電極層とが交互に積層された構造を有し、前記振動板の一方の主面に接合された圧電素子と、
   前記複数の電極層に電気的に接続され、前記圧電素子から前記振動板の一方の主面側に引き出された複数の配線部材と
   を具備する圧電発音体。
2. 請求項１に記載の圧電発音体であって、
   前記振動板の平面形状は円形であり、
   前記圧電素子の平面形状は多角形状である
   圧電発音体。
3. 請求項１又は２に記載の圧電発音体であって、
   前記振動板の前記一方の主面は、導電材料で構成され、
   前記複数の電極層は、前記一方の主面に電気的に接続される第１の電極層と、第２の電極層とを含み、
   前記複数の配線部材は、前記一方の主面に接続された第１の配線部材と、前記第２の電極層に接続された第２の配線部材とを含む
   圧電発音体。
4. 請求項１又は２に記載の圧電発音体であって、
   前記複数の電極層は、前記圧電素子の表面に相互に隣接する第１の電極層と第２の電極層とを含み、
   前記複数の配線部材は、前記第１の電極層に接続された第１の配線部材と、前記第２の電極層に接続された第２の配線部材とを含む
   圧電発音体。
5. 請求項２〜４のいずれか１つに記載の圧電発音体であって、
   前記圧電素子は、短辺部と長辺部とを有する矩形状に形成される
   圧電発音体。
6. 請求項２〜４のいずれか１つに記載の圧電発音体であって、
   前記圧電素子は、隅部に切欠きが形成された多角形状を有する
   圧電発音体。
7. 請求項５又は６に記載の圧電発音体であって、
   前記振動板は、前記圧電素子との相対位置関係を規定する基準点を有する
   圧電発音体。
8. 振動板と
   複数の圧電層と複数の電極層とが交互に積層された構造を有し、前記振動板の一方の主面に接合された圧電素子と、
   前記複数の電極層に電気的に接続され、前記圧電素子から前記振動板の一方の主面側に引き出された複数の配線部材と、
   前記一方の主面と対向する第１の面を有する発音体と
   を具備する電気音響変換装置。
9. 請求項８に記載の電気音響変換装置であって、
   前記振動板の周縁部を直接又は間接的に支持する支持部と、前記振動板及び前記発音体の周囲を囲む側壁部とを有する筐体をさらに具備する
   電気音響変換装置。
10. 請求項９に記載の電気音響変換装置であって、
    前記発音体は、
    前記側壁部に嵌合する周面部と、
    前記周面部に設けられ、前記第１の面とは反対側に引き回される前記複数の配線部材を収容する第１のガイド溝とを有する
    電気音響変換装置。
11. 請求項１０に記載の電気音響変換装置であって、
    前記振動板の周縁部と前記発音体との間に介在する環状部材をさらに具備し、
    前記環状部材は、
    前記発音体を支持する支持面と、
    前記支持面に設けられ、前記第１のガイド溝と連通し、前記複数の配線部材を収容する第２のガイド溝とを有する
    電気音響変換装置。
12. 請求項９〜１１のいずれか１つに記載の電気音響変換装置であって、
    前記発音体を前記支持部に向かって押圧する押圧部を有し、前記筐体を密閉するカバーをさらに具備する
    電気音響変換装置。
13. 請求項８〜１２のいずれか１つに記載の電気音響変換装置であって、
    前記複数の配線部材と接続される端子部を有する基板をさらに具備し、
    前記発音体は、前記第１の面とは反対側に形成され前記基板が設けられる第２の面をさらに有する
    電気音響変換装置。

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