JP2018170638A - Electroacoustic transducer - Google Patents

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茂雄 石井
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浩 浜田
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豊 土信田
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Takashi Tomita
隆 富田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electroacoustic transducer capable of improving acoustic properties of a piezoelectric sounder.SOLUTION: An electroacoustic transducer includes a piezoelectric sounder, and an enclosure. The piezoelectric sounder has a first diaphragm having a peripheral portion, a piezoelectric element placed on at least one side of the first diaphragm, and multiple openings provided around the piezoelectric element and penetrating the first diaphragm in a first axial direction, i.e., the thickness direction thereof. The enclosure has a support for supporting the peripheral portion directly or indirectly, and a sound guide facing the piezoelectric sounder in the first axial direction. The sound guide is provided at a position not overlapping a first opening, having the largest opening area out of the multiple openings, in the first axial direction.SELECTED DRAWING: Figure 3

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電気音響変換装置に関する。   The present invention relates to an electroacoustic transducer applicable to, for example, an earphone or a headphone, a portable information terminal, or the like.
圧電発音素子は、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、振動板の片面あるいは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)。   Piezoelectric sound generating elements are widely used as simple electroacoustic conversion means, and are frequently used, for example, as acoustic devices such as earphones or headphones, and also as speakers of portable information terminals. A piezoelectric sounding element typically has a configuration in which a piezoelectric element is bonded to one or both surfaces of a diaphragm (see, for example, Patent Document 1).
一方、特許文献2には、ダイナミック型ドライバと圧電型ドライバとを備え、これら2つのドライバを並列駆動させることで帯域幅の広い再生を可能としたヘッドホンが記載されている。上記圧電型ドライバは、ダイナミック型ドライバの前面を閉塞し振動板として機能するフロントカバーの内面中央部に設けられており、この圧電型ドライバを高音域用ドライバとして機能させるように構成されている。   On the other hand, Patent Document 2 describes a headphone that is provided with a dynamic driver and a piezoelectric driver, and that enables reproduction with a wide bandwidth by driving these two drivers in parallel. The piezoelectric driver is provided at the center of the inner surface of the front cover that closes the front surface of the dynamic driver and functions as a diaphragm, and is configured to function as a driver for the high frequency range.
特開2013−150305号公報JP2013-150305A 実開昭62−68400号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-68400
近年、例えばイヤホンやヘッドホン等の音響機器においては、音質の更なる向上が求められている。このため圧電発音素子においては、その電気音響変換機能の特性向上が必要不可欠とされている。また、ダイナミック型スピーカと組み合わせた場合における高音域での高音圧化が望まれている。   In recent years, for example, acoustic devices such as earphones and headphones have been required to further improve sound quality. For this reason, in the piezoelectric sound generating element, it is essential to improve the characteristics of the electroacoustic conversion function. Further, it is desired to increase the sound pressure in the high sound range when combined with a dynamic speaker.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、圧電式発音体の音響特性の向上を図ることができる電気音響変換装置を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide an electroacoustic transducer capable of improving the acoustic characteristics of a piezoelectric sounding body.
上記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、圧電式発音体と、筐体とを具備する。
上記圧電式発音体は、周縁部を有する第1の振動板と、上記第1の振動板の少なくとも一方の面に配置された圧電素子と、上記圧電素子の周囲に設けられ上記第1の振動板をその厚み方向である第1の軸方向に貫通する複数の開口部と、を有する。
上記筐体は、上記周縁部を直接又は間接的に支持する支持部と、上記圧電式発音体と上記第1の軸方向に対向する導音口とを有する。上記導音口は、上記複数の開口部のうち最も大きい開口面積を有する第1の開口部と上記第1の軸方向に重なり合わない位置に設けられる。
In order to achieve the above object, an electroacoustic transducer according to one embodiment of the present invention includes a piezoelectric sounding body and a housing.
The piezoelectric sounding body includes a first diaphragm having a peripheral portion, a piezoelectric element disposed on at least one surface of the first diaphragm, and the first vibration provided around the piezoelectric element. And a plurality of openings penetrating the plate in the first axial direction, which is the thickness direction thereof.
The housing includes a support portion that directly or indirectly supports the peripheral edge portion, the piezoelectric sounding body, and a sound guide opening facing the first axial direction. The sound introduction port is provided at a position where the first opening having the largest opening area among the plurality of openings does not overlap in the first axial direction.
上記電気音響変換装置によれば、導音口が第1の開口部と第1の軸方向に重なり合わない位置に設けられているため、圧電式発音体の音圧特性の向上を図ることができる。   According to the electroacoustic transducer, since the sound guide port is provided at a position that does not overlap the first opening in the first axial direction, the sound pressure characteristics of the piezoelectric sounding body can be improved. it can.
上記第1の開口部は、上記圧電素子の周縁部に一部が被覆されてもよい。
この場合、上記第1の開口部は、上記第1の軸方向と直交する第2の軸方向に相互に対向する一対の開口部で構成されてもよい。
そして、記複数の開口部は、上記導音口と上記第1の軸方向に重なり合う第2の開口部を含んでもよい。
The first opening may be partially covered on the peripheral edge of the piezoelectric element.
In this case, the first opening may be formed of a pair of openings that face each other in a second axial direction orthogonal to the first axial direction.
The plurality of openings may include a second opening that overlaps the sound guide opening in the first axial direction.
あるいは、上記複数の開口部は、上記第1の軸方向と直交する第2の軸方向に上記第1の開口部と対向する第2の開口部を含んでもよい。   Alternatively, the plurality of openings may include a second opening that faces the first opening in a second axial direction orthogonal to the first axial direction.
上記電気音響変換装置は、第2の振動板を含む電磁式発音体をさらに具備してもよい。この場合、上記筐体は、上記電磁式発音体が配置される第1の空間部と、上記複数の開口部を介して上記第1の空間部と上記導音口とを連通させる第2の空間部と、を有する。   The electroacoustic transducer may further include an electromagnetic sounding body including a second diaphragm. In this case, the housing has a second space that communicates the first space portion in which the electromagnetic sounding body is disposed, and the first space portion and the sound inlet through the plurality of openings. And a space portion.
本発明の他の形態に係る電気音響変換装置は、圧電式発音体と、筐体とを具備する。
上記圧電式発音体は、周縁部を有する第1の振動板と、上記第1の振動板の少なくとも一方の面に配置された圧電素子と、上記第1の振動板及び上記圧電素子をそれらの厚み方向である第1の軸方向に貫通する開口部と、を有する。
上記筐体は、上記周縁部を支持する支持部と、上記圧電式発音体と上記第1の軸方向に対向し上記開口部と上記第1の軸方向に重なり合わない位置に設けられた導音口と、を有する。
An electroacoustic transducer according to another embodiment of the present invention includes a piezoelectric sounding body and a housing.
The piezoelectric sounding body includes a first diaphragm having a peripheral portion, a piezoelectric element disposed on at least one surface of the first diaphragm, the first diaphragm and the piezoelectric element. And an opening penetrating in the first axial direction which is the thickness direction.
The housing includes a support portion that supports the peripheral edge portion, the piezoelectric sounding body, and a guide provided at a position that faces the first axial direction and does not overlap the opening portion and the first axial direction. And a sound outlet.
以上述べたように、本発明によれば、圧電式発音体の音響特性の向上を図ることができる。   As described above, according to the present invention, the acoustic characteristics of the piezoelectric sounding body can be improved.
本発明の第1の実施形態に係る電気音響変換装置の構成を示す概略側断面図である。It is a schematic sectional side view which shows the structure of the electroacoustic transducer concerning the 1st Embodiment of this invention. 上記電気音響変換装置における電磁式発音体の一構成例を示す要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part which shows one structural example of the electromagnetic sounding body in the said electroacoustic transducer. 上記電気音響変換装置における圧電式発音体の概略平面図である。It is a schematic plan view of the piezoelectric sounding body in the electroacoustic transducer. 上記圧電式発音体における圧電素子の内部構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the internal structure of the piezoelectric element in the said piezoelectric type sounding body. 上記電気音響変換装置における支持部材の概略平面図である。It is a schematic plan view of the support member in the electroacoustic transducer. 上記圧電式発音体を含む発音ユニットの分解側断面図である。It is a decomposition | disassembly side sectional view of the sound generation unit containing the said piezoelectric sounding body. 上記圧電式発音体の音圧特性の一例を示す実験結果である。It is an experimental result which shows an example of the sound pressure characteristic of the said piezoelectric type sounding body. 圧電式発音体と導音口との相対位置を説明する概略平面図である。It is a schematic plan view explaining the relative position of a piezoelectric sounding body and a sound guide port. 本発明の第2の実施形態に係る電気音響変換装置における圧電式発音体の概略平面図である。It is a schematic plan view of the piezoelectric sounding body in the electroacoustic transducer according to the second embodiment of the present invention. 上記圧電式発音体の音圧特性の一例を示す実験結果である。It is an experimental result which shows an example of the sound pressure characteristic of the said piezoelectric type sounding body. 圧電式発音体と導音口との相対位置を説明する概略平面図である。It is a schematic plan view explaining the relative position of a piezoelectric sounding body and a sound guide port. 本発明の第3の実施形態に係る電気音響変換装置における圧電式発音体の概略平面図である。It is a schematic plan view of the piezoelectric sounding body in the electroacoustic transducer according to the third embodiment of the present invention. 上記圧電式発音体の構成の変形例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the modification of a structure of the said piezoelectric sounding body.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<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。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic sectional side view showing a configuration of an earphone 100 as an electroacoustic transducer according to an embodiment of the present invention.
In the figure, an X axis, a Y axis, and a Z axis indicate triaxial directions orthogonal to each other.
[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の導音路41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。
[Overall configuration of earphone]
The earphone 100 includes an earphone main body 10 and an earpiece 20. The earpiece 20 is attached to the sound guide path 41 of the earphone body 10 and is configured to be attachable to the user's ear.
イヤホン本体10は、発音ユニット30と、発音ユニット30を収容する筐体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。   The earphone main body 10 includes a sound generation unit 30 and a housing 40 that houses the sound generation unit 30. The sounding unit 30 includes an electromagnetic sounding body 31 and a piezoelectric sounding body 32.
[筐体]
筐体40は、発音ユニット30を収容する内部空間を有し、Z軸方向に分離可能な2分割構造で構成される。
[Case]
The housing 40 has an internal space that accommodates the sound generation unit 30 and has a two-part structure that can be separated in the Z-axis direction.
筐体40は、第1の筐体部401と第2の筐体部402との結合体で構成される。第1の筐体部401は、発音ユニット30を内部に収容する収容空間を有する。第2の筐体部402は、発音ユニット30により生成される音波を外部へ導く導音路41を有し、第1の筐体部401とZ軸方向に組み合わされることで、発音ユニット30を被覆する。   The housing 40 is configured by a combination of a first housing portion 401 and a second housing portion 402. The first housing unit 401 has a housing space for housing the sound generation unit 30 therein. The second housing unit 402 has a sound guide path 41 that guides the sound wave generated by the sounding unit 30 to the outside. The second housing unit 402 is combined with the first housing unit 401 in the Z-axis direction, thereby Cover.
導音路41は、その基端部(イヤピース20が装着される先端部とは反対の端部)に導音口41aを有する。導音口41aは、導音路41の入口に相当し、XY平面に平行な円形の開口形状を有する。導音口41aは、筐体40の中心からX軸方向に偏った位置に設けられるとともに、圧電式発音体32とZ軸方向に対向している。導音路41は、導音口41aからZ軸方向に対してX軸方向へ所定角度傾斜して第2の筐体部42の底部410から外方へ直線的に突出する。   The sound guide path 41 has a sound guide port 41a at a base end portion thereof (an end portion opposite to a tip portion to which the earpiece 20 is attached). The sound guide port 41a corresponds to the entrance of the sound guide path 41, and has a circular opening shape parallel to the XY plane. The sound guide port 41a is provided at a position deviated from the center of the housing 40 in the X-axis direction, and is opposed to the piezoelectric sounding body 32 in the Z-axis direction. The sound guide path 41 is inclined by a predetermined angle in the X-axis direction with respect to the Z-axis direction from the sound guide port 41 a and protrudes outwardly from the bottom portion 410 of the second housing portion 42.
筐体40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には電磁式発音体31が配置される。第2の空間部S2は、導音路41に連通する空間部であり、圧電式発音体32と第2の筐体部402の底部410との間に形成される。第1の空間部S1と第2の空間部S2とは、圧電式発音体32の通路部330(図3参照)を介して相互に連通している。   The internal space of the housing 40 is partitioned by the piezoelectric sounding body 32 into a first space portion S1 and a second space portion S2. An electromagnetic sounding body 31 is disposed in the first space S1. The second space portion S <b> 2 is a space portion that communicates with the sound guide path 41, and is formed between the piezoelectric sounding body 32 and the bottom portion 410 of the second housing portion 402. The first space portion S1 and the second space portion S2 communicate with each other via a passage portion 330 (see FIG. 3) of the piezoelectric sounding body 32.
[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)として機能するダイナミック型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。
[Electromagnetic sound generator]
The electromagnetic sounding body 31 includes a dynamic speaker unit that functions as a woofer that reproduces a low frequency range. In this embodiment, for example, a dynamic speaker that mainly generates sound waves of 7 kHz or less, a mechanism unit 311 including a vibrating body such as a voice coil motor (electromagnetic coil), and a pedestal unit 312 that supports the mechanism unit 311 so as to vibrate. And have.
電磁式発音体31の機構部311の構成は特に限定されない。図2は、機構部311の一構成例を示す要部の断面図である。機構部311は、台座部312に振動可能に支持された振動板E1(第2の振動板)と、永久磁石E2と、ボイスコイルE3と、永久磁石E2を支持するヨークE4とを有する。振動板E1は、その周縁部が台座部312の底部とこれに一体的に組み付けられる環状固定具310との間に挟持されることで、台座部312に支持される。   The structure of the mechanism part 311 of the electromagnetic sounding body 31 is not particularly limited. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing one configuration example of the mechanism unit 311. The mechanism 311 includes a diaphragm E1 (second diaphragm) supported by the pedestal 312 so as to vibrate, a permanent magnet E2, a voice coil E3, and a yoke E4 that supports the permanent magnet E2. The diaphragm E1 is supported by the pedestal portion 312 by sandwiching the peripheral edge portion between the bottom portion of the pedestal portion 312 and the annular fixture 310 assembled integrally therewith.
ボイスコイルE3は、巻き芯となるボビンに導線を巻きつけて形成され、振動板E1の中央部に接合されている。また、ボイスコイルE3は、永久磁石E2の磁束の方向に対して垂直に配置される。ボイスコイルE3に交流電流(音声信号)を流すとボイスコイルE3に電磁力が作用するため、ボイスコイルE3は信号波形に合わせて図中Z軸方向に振動する。この振動がボイスコイルE3に連結された振動板E1に伝達され、第1の空間部S1(図1)内の空気を振動させることにより上記低音域の音波を発生させる。   The voice coil E3 is formed by winding a conductive wire around a bobbin serving as a winding core, and is joined to the central portion of the diaphragm E1. The voice coil E3 is disposed perpendicular to the direction of the magnetic flux of the permanent magnet E2. When an alternating current (voice signal) is passed through the voice coil E3, an electromagnetic force acts on the voice coil E3, so that the voice coil E3 vibrates in the Z-axis direction in the drawing according to the signal waveform. This vibration is transmitted to the diaphragm E1 connected to the voice coil E3, and the sound in the low frequency range is generated by vibrating the air in the first space S1 (FIG. 1).
電磁式発音体31は、筐体40の内部に適宜の方法で固定される。電磁式発音体31の上部には、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は、筐体40のリード部42を介して導入されたケーブル50と電気的に接続され、図示しない配線部材を介して電磁式発音体31及び圧電式発音体32へそれぞれ電気信号を出力する。   The electromagnetic sounding body 31 is fixed inside the housing 40 by an appropriate method. A circuit board 33 constituting an electric circuit of the sounding unit 30 is fixed on the electromagnetic sounding body 31. The circuit board 33 is electrically connected to the cable 50 introduced via the lead portion 42 of the housing 40, and sends an electrical signal to the electromagnetic sounding body 31 and the piezoelectric sounding body 32 via a wiring member (not shown). Output.
[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(第1の振動板)と、圧電素子322とを有する。
[Piezoelectric sounding body]
The piezoelectric sounding body 32 constitutes a speaker unit that functions as a tweeter that reproduces a high frequency range. In this embodiment, for example, the oscillation frequency is set so as to mainly generate sound waves of 7 kHz or higher. The piezoelectric sounding body 32 includes a diaphragm 321 (first diaphragm) and a piezoelectric element 322.
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、その平面形状は略円形に形成される。「略円形」とは、円形だけでなく、後述するように実質的に円形のものも意味する。振動板321の外径や厚みは特に限定されず、筐体40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。本実施形態では、直径約8〜12mm、厚み約0.2mmの振動板が用いられる。   The vibration plate 321 is made of a conductive material such as metal (for example, 42 alloy) or an insulating material such as resin (for example, liquid crystal polymer), and its planar shape is formed in a substantially circular shape. The “substantially circular” means not only a circular shape but also a substantially circular shape as described later. The outer diameter and thickness of the diaphragm 321 are not particularly limited, and are appropriately set according to the size of the housing 40, the frequency band of the reproduced sound wave, and the like. In this embodiment, a diaphragm having a diameter of about 8 to 12 mm and a thickness of about 0.2 mm is used.
振動板321は、必要に応じ、その外周から内周側に向けてくぼむ凹状やスリット状などに形成された切欠き部を有していてもよい。なお、振動板321の平面形状は、概形が円形であれば、上記切欠き部が形成されることなどにより厳密には円形でない場合にも、実質的に円形として扱うものとする。   The diaphragm 321 may have a notch formed in a concave shape or a slit shape that is recessed from the outer periphery toward the inner periphery as necessary. Note that the planar shape of the diaphragm 321 is substantially circular if the rough shape is circular, even if it is not strictly circular due to the formation of the notch.
振動板321は、導音路41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1の主面32a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。
なおこれに限られず、圧電素子322は、振動板321の第2の主面32bに接合されてもよい。また、圧電式発音体32は、振動板321の両主面32a,32bに圧電素子がそれぞれ接合されたバイモルフ構造で構成されてもよい。
The diaphragm 321 has a first main surface 32 a that faces the sound guide path 41 and a second main surface 32 b that faces the electromagnetic sounding body 31. In the present embodiment, the piezoelectric sounding body 32 has a unimorph structure in which the piezoelectric element 322 is bonded only to the first main surface 32 a of the diaphragm 321.
The piezoelectric element 322 may be bonded to the second main surface 32b of the diaphragm 321 without being limited thereto. The piezoelectric sounding body 32 may have a bimorph structure in which piezoelectric elements are joined to both main surfaces 32 a and 32 b of the diaphragm 321.
図3は、圧電式発音体32の平面図である。   FIG. 3 is a plan view of the piezoelectric sounding body 32.
図3に示すように、圧電素子322の平面形状は矩形状であり、圧電素子322の中心軸は、典型的には、振動板321の中心軸C1と同軸上に配置されている。これに限られず、圧電素子322の中心軸は、振動板321の中心軸C1よりも例えばX軸方向に所定量だけ変位してもよい。つまり、圧電素子322は、振動板321に対して偏心した位置に配置されてもよい。これにより、振動板321の振動中心が中心軸C1とは異なる位置にずれるため、圧電式発音体32の振動モードが振動板321の中心軸C1に関して非対称となる。したがって、例えば振動板321の振動中心を導音路41に接近させることにより、高音域の音圧特性の更なる向上を図ることができる。   As shown in FIG. 3, the planar shape of the piezoelectric element 322 is rectangular, and the central axis of the piezoelectric element 322 is typically arranged coaxially with the central axis C <b> 1 of the diaphragm 321. The center axis of the piezoelectric element 322 may be displaced by a predetermined amount, for example, in the X-axis direction from the center axis C1 of the diaphragm 321. That is, the piezoelectric element 322 may be disposed at a position eccentric with respect to the diaphragm 321. As a result, the vibration center of the diaphragm 321 is shifted to a position different from the center axis C 1, so that the vibration mode of the piezoelectric sounding body 32 is asymmetric with respect to the center axis C 1 of the diaphragm 321. Therefore, for example, by bringing the vibration center of the diaphragm 321 closer to the sound guide path 41, the sound pressure characteristics in the high sound range can be further improved.
振動板321は、その面内に複数の通路部330を有する。これら通路部330は、振動板321を厚み方向(Z軸方向)に貫通する通路部を構成し、第1の開口部331と、第2の開口部332とを含む。通路部330は、筐体40の内部において、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。   The diaphragm 321 has a plurality of passage portions 330 in its plane. These passage portions 330 constitute passage portions that penetrate the diaphragm 321 in the thickness direction (Z-axis direction), and include a first opening portion 331 and a second opening portion 332. The passage portion 330 allows the first space portion S1 and the second space portion S2 to communicate with each other inside the housing 40.
第1の開口部331は、周縁部321cと圧電素子322との間にそれぞれ設けられ、X軸方向に長辺を有する矩形状に形成される。第1の開口部331は、圧電素子322の周縁部に沿って形成され、それらの一部は、圧電素子322の周縁部に部分的に被覆される。第1の開口部331は、振動板321の表裏を貫通する通路としての機能のほか、後述するように、圧電素子322の有する2つの外部電極間の短絡防止の機能をも有する。   The first opening 331 is provided between the peripheral edge 321c and the piezoelectric element 322, and is formed in a rectangular shape having a long side in the X-axis direction. The first opening 331 is formed along the peripheral edge of the piezoelectric element 322, and a part of the first opening 331 is partially covered by the peripheral edge of the piezoelectric element 322. The first opening 331 has a function of preventing a short circuit between two external electrodes of the piezoelectric element 322, as described later, in addition to a function as a passage penetrating the front and back of the diaphragm 321.
第1の開口部331は、通路部330を構成する複数の開口部のうち最も大きい開口面積を有する開口部である。第1の開口部331の数は特に限定されず、1つ又は2つ以上であってもよい。本実施形態では、圧電素子322のY軸方向に対向する一対の対辺の直下にそれぞれ同一の大きさで設けられた、X軸方向に長辺を有する開口形状が矩形の開口部で構成される。   The first opening 331 is an opening having the largest opening area among the plurality of openings constituting the passage portion 330. The number of the first openings 331 is not particularly limited, and may be one or two or more. In the present embodiment, an opening shape having a long side in the X-axis direction, which is provided directly below a pair of opposite sides facing the Y-axis direction of the piezoelectric element 322, is configured by a rectangular opening. .
第2の開口部332は、振動板321の周縁部321cと圧電素子322との間の領域に設けられた複数の円形の孔で構成される。これら第2の開口部332は、中心線CL(振動板321の中心を通るX軸方向に平行な線)上の、中心軸C1に関して対称な位置にそれぞれ(計4つ)設けられる。第2の開口部332はそれぞれ同一径(例えば直径約1mm)の丸孔で形成されるが、勿論これに限られない。   The second opening 332 includes a plurality of circular holes provided in a region between the peripheral edge 321 c of the diaphragm 321 and the piezoelectric element 322. These second openings 332 are respectively provided at positions symmetrical with respect to the central axis C1 (a total of four) on the central line CL (a line parallel to the X-axis direction passing through the center of the diaphragm 321). Each of the second openings 332 is formed by a round hole having the same diameter (for example, a diameter of about 1 mm), but is not limited thereto.
本実施形態では、図3に示すように、振動板321の周縁部に90度間隔で円弧状あるいは矩形状の凹部321a,321bが設けられている。これらの凹部321a,321bは、筐体40あるいは支持部材50への振動板321の接合時に参照される基準点として用いられてもよいし、振動板321への圧電素子322の位置決めに参照される基準点として用いられてもよい。特に図示するように、4つの凹部のうち1つの凹部321bを他の3つの凹部321aとは異なる形状とすることで、振動板321の方向性を示す指針が得られるため、筐体40に対する誤組付けを防止できるという利点がある。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, arc-shaped or rectangular recesses 321 a and 321 b are provided on the peripheral edge of the diaphragm 321 at intervals of 90 degrees. These recesses 321a and 321b may be used as a reference point to be referred to when the diaphragm 321 is joined to the housing 40 or the support member 50, or referred to for positioning the piezoelectric element 322 to the diaphragm 321. It may be used as a reference point. In particular, as shown in the drawing, one of the four recesses 321b has a shape different from that of the other three recesses 321a, so that a guide indicating the direction of the diaphragm 321 can be obtained. There is an advantage that assembly can be prevented.
本実施形態において導音口41aは、第1の開口部331とZ軸方向に重なり合わない(対向しない)位置に設けられる。換言すれば、圧電式発音体32は、第1の開口部331が導音路41aとZ軸方向に重なり合わないように筐体40に装着される。これにより、後述するように、圧電式発音体32の音響特性の向上を図ることができる。なお図3には、導音口41aが第2の開口部332のうち1つの開口部とZ軸方向に重なり合う(対向する)位置に設けられた例を示している。   In the present embodiment, the sound guide port 41a is provided at a position that does not overlap (does not face) the first opening 331 in the Z-axis direction. In other words, the piezoelectric sounding body 32 is attached to the housing 40 so that the first opening 331 does not overlap the sound guide path 41a in the Z-axis direction. Thereby, as will be described later, the acoustic characteristics of the piezoelectric sounding body 32 can be improved. FIG. 3 shows an example in which the sound introduction port 41a is provided at a position where it overlaps (opposes) one of the second openings 332 in the Z-axis direction.
図4は、圧電素子322の内部構造を示す概略断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the piezoelectric element 322.
圧電素子322は、素体328と、XY軸方向に相互に対向する第1の外部電極326a及び第2の外部電極326bとを有する。また、圧電素子322は、相互に対向するZ軸に垂直な第1の主面322a及び第2の主面322bを有する。圧電素子322の第2の主面322bは、振動板321の第1の主面32aに対向する実装面として構成される。   The piezoelectric element 322 includes an element body 328 and a first external electrode 326a and a second external electrode 326b that face each other in the XY axis direction. In addition, the piezoelectric element 322 has a first main surface 322a and a second main surface 322b that are perpendicular to the Z-axis and face each other. The second main surface 322 b of the piezoelectric element 322 is configured as a mounting surface that faces the first main surface 32 a of the diaphragm 321.
素体328は、セラミックシート323と、内部電極層324a,324bとがZ軸方向に積層された構造を有する。つまり、内部電極層324a,324bは、セラミックシート323を挟んで交互に積層されている。セラミックシート323は、例えば、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材料によって形成されている。内部電極層324a,324bは各種金属材料などの導電性材料によって形成されている。   The element body 328 has a structure in which a ceramic sheet 323 and internal electrode layers 324a and 324b are stacked in the Z-axis direction. That is, the internal electrode layers 324a and 324b are alternately stacked with the ceramic sheet 323 interposed therebetween. The ceramic sheet 323 is made of, for example, a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) or an alkali metal-containing niobium oxide. The internal electrode layers 324a and 324b are formed of conductive materials such as various metal materials.
素体328の第1の内部電極層324aは、第1の外部電極326aに接続されるとともに、セラミックシート323のマージン部によって第2の外部電極326bから絶縁されている。また、素体328の第2の内部電極層324bは、第2の外部電極326bに接続されるとともに、セラミックシート323のマージン部によって第1の外部電極326aから絶縁されている。   The first internal electrode layer 324 a of the element body 328 is connected to the first external electrode 326 a and is insulated from the second external electrode 326 b by the margin portion of the ceramic sheet 323. The second internal electrode layer 324b of the element body 328 is connected to the second external electrode 326b and insulated from the first external electrode 326a by the margin portion of the ceramic sheet 323.
図4において、第1の内部電極層324aの最上層は、素体328の表面(図4において上面)を部分的に被覆する第1の引出電極層325aを構成し、第2の内部電極層324bの最下層は、素体328の裏面(図4において下面)を部分的に被覆する第2の引出電極層325bを構成する。第1の引出電極層325aは、回路基板33(図1)と電気的に接続される一方の極の端子部327aを有し、第2の引出し電極層325bは、適宜の接合材を介して振動板321の第1の主面32aに電気的かつ機械的に接続される。振動板321が導電性材料で構成される場合、接合材には、導電性接着剤、はんだ等の導電性接合材が用いられてもよく、この場合には他方の極の端子部を振動板321に設けることができる。   In FIG. 4, the uppermost layer of the first internal electrode layer 324a constitutes a first extraction electrode layer 325a that partially covers the surface of the element body 328 (the upper surface in FIG. 4), and the second internal electrode layer The lowermost layer of 324b constitutes a second extraction electrode layer 325b that partially covers the back surface (lower surface in FIG. 4) of the element body 328. The first extraction electrode layer 325a has a terminal portion 327a of one pole electrically connected to the circuit board 33 (FIG. 1), and the second extraction electrode layer 325b is interposed via an appropriate bonding material. It is electrically and mechanically connected to the first main surface 32a of the diaphragm 321. When the vibration plate 321 is made of a conductive material, a conductive bonding material such as a conductive adhesive or solder may be used as the bonding material. In this case, the terminal portion of the other electrode is connected to the vibration plate. 321 can be provided.
第1及び第2の外部電極326a,326bは、素体328のX軸方向の両端面の略中央部に各種金属材料などの導電性材料によって形成されている。第1の外部電極326aは、第1の内部電極層324a及び第1の引出電極層325aと電気的に接続され、第2の外部電極326bは、第2の内部電極層324b及び第2の引出電極層325bと電気的に接続される。   The first and second external electrodes 326a and 326b are formed of conductive materials such as various metal materials at substantially central portions of both end surfaces of the element body 328 in the X-axis direction. The first external electrode 326a is electrically connected to the first internal electrode layer 324a and the first extraction electrode layer 325a, and the second external electrode 326b is connected to the second internal electrode layer 324b and the second extraction electrode It is electrically connected to the electrode layer 325b.
このような構成により、外部電極326a,326b間に交流電圧が印加されると、各内部電極層324a,324b間にある各セラミックシート323が所定周波数で伸縮する。これにより、圧電素子322は振動板321に付与する振動を発生させることができる。   With this configuration, when an AC voltage is applied between the external electrodes 326a and 326b, the ceramic sheets 323 between the internal electrode layers 324a and 324b expand and contract at a predetermined frequency. Thereby, the piezoelectric element 322 can generate vibration applied to the diaphragm 321.
ここで、第1及び第2の外部電極326a,326bは、図4に示すように、それぞれ素体328の上記両端面の各々から突出する。このとき、第1及び第2の外部電極326a,326bは、振動板321の第1の主面32aに向かって突出する隆起部329a,329bが形成される場合がある。そこで、上述の第1の開口部331は、隆起部329a,329bを収容できる大きさに形成される。これにより、隆起部329a,329bと振動板321との接触による外部電極326a,326b間の電気的短絡が阻止される。   Here, as shown in FIG. 4, the first and second external electrodes 326 a and 326 b protrude from the both end surfaces of the element body 328, respectively. At this time, the first and second external electrodes 326a and 326b may be formed with raised portions 329a and 329b protruding toward the first main surface 32a of the diaphragm 321. Therefore, the first opening 331 described above is formed in a size that can accommodate the raised portions 329a and 329b. This prevents an electrical short circuit between the external electrodes 326a and 326b due to contact between the raised portions 329a and 329b and the diaphragm 321.
イヤホン100は、筐体40の内部において圧電式発音体32を振動可能に支持する支持部材50(支持部)を有する。図5は支持部材50の概略平面図、図6は支持部材50を含む発音ユニット30の分解側断面図である。   The earphone 100 includes a support member 50 (support portion) that supports the piezoelectric sounding body 32 so as to vibrate inside the housing 40. FIG. 5 is a schematic plan view of the support member 50, and FIG. 6 is an exploded side sectional view of the sound generation unit 30 including the support member 50.
支持部材50は、図5に示すようにリング状(円環状)のブロック体で構成される。支持部材50は、圧電式発音体32の振動板321の周縁部321cを支持する支持面51と、筐体40の内壁面に対向する外周面52と、第1の空間部S1に臨む内周面53と、筐体40(第2の筐体部402)に接合される先端面54と、電磁式発音体31の周縁部に接合される底面55とを有する。   The support member 50 is configured by a ring-shaped (annular) block body as shown in FIG. The support member 50 includes a support surface 51 that supports the peripheral portion 321c of the diaphragm 321 of the piezoelectric sounding body 32, an outer peripheral surface 52 that faces the inner wall surface of the housing 40, and an inner periphery that faces the first space S1. It has the surface 53, the front end surface 54 joined to the housing | casing 40 (2nd housing | casing part 402), and the bottom face 55 joined to the peripheral part of the electromagnetic sounding body 31. As shown in FIG.
支持面51は、円環状の粘着材層61(第1の粘着材層)を介して振動板321の周縁部321cに接合される。これにより、振動板321は支持部材50に対して弾性的に支持されるため、振動板321の共振のぶれが抑制され、振動板321の安定した共振動作が確保される。   The support surface 51 is joined to the peripheral portion 321c of the vibration plate 321 via an annular adhesive material layer 61 (first adhesive material layer). Thereby, since the diaphragm 321 is elastically supported with respect to the support member 50, the vibration of the vibration of the diaphragm 321 is suppressed, and the stable resonance operation of the diaphragm 321 is ensured.
また、先端面54は、円環状の粘着材層62(第2の粘着材層)を介して第2の筐体部402の周縁内周部に接合される。底面55は、円環状の粘着材層63(第3の粘着材層)を介して電磁式発音体31に接合される。これにより、第1の筐体部401と第2の筐体部402との間で支持部材50を弾性的に挟持することができるため、支持部材50により圧電式発音体32を安定に支持することができる。   Further, the front end surface 54 is joined to the inner peripheral edge of the second casing portion 402 via an annular pressure-sensitive adhesive layer 62 (second pressure-sensitive adhesive layer). The bottom surface 55 is joined to the electromagnetic sound producing body 31 via an annular adhesive material layer 63 (third adhesive material layer). Accordingly, since the support member 50 can be elastically sandwiched between the first housing portion 401 and the second housing portion 402, the piezoelectric sounding body 32 is stably supported by the support member 50. be able to.
粘着材層61〜63は、適度な弾性を有する材料で構成され、典型的には、各々所定の径でカッティングされた両面粘着テープで構成される。これ以外にも、粘着材層61〜63は、粘弾性樹脂の硬化物や加圧接着性の粘弾性フィルム等で構成されてもよい。また、粘着材層61〜63が環状体で構成されることにより、電磁式発音体31と支持部材50との間の気密性、支持部材50と振動板321との間の気密性、そして、支持部材50と筐体40との間の気密性がそれぞれ高められ、第1及び第2の空間部S1,S2で発生した音波を効率よく導音路41へ導くことができる。   The pressure-sensitive adhesive layers 61 to 63 are made of a material having moderate elasticity, and are typically made of double-sided pressure-sensitive adhesive tapes each cut with a predetermined diameter. In addition to this, the pressure-sensitive adhesive layers 61 to 63 may be composed of a cured viscoelastic resin, a pressure-adhesive viscoelastic film, or the like. Further, the pressure-sensitive adhesive layers 61 to 63 are formed of an annular body, so that the airtightness between the electromagnetic sounding body 31 and the support member 50, the airtightness between the support member 50 and the diaphragm 321, and The airtightness between the support member 50 and the housing 40 is enhanced, and sound waves generated in the first and second space portions S1 and S2 can be efficiently guided to the sound guide path 41.
支持部材50は、例えば、3GPa以上のヤング率(縦弾性係数)を有する材料で構成される。このような材料で構成された支持部材50は、比較的高い剛性を確保することができるため、7kHz以上の比較的高い周波数帯域で振動する圧電式発音体31(振動板321)を安定に支持することができる。   The support member 50 is made of a material having a Young's modulus (longitudinal elastic modulus) of 3 GPa or more, for example. Since the support member 50 made of such a material can ensure a relatively high rigidity, the piezoelectric sounding body 31 (the diaphragm 321) that vibrates in a relatively high frequency band of 7 kHz or more can be stably supported. can do.
支持部材50を構成する材料のヤング率の上限は特に限定されないが、例えば5GPa以上の材料単体では、金属やセラミックス等の無機材料にほぼ限定されるため、重量や生産コスト等との兼ね合いで上限は適宜設定可能であり、例えば500GPa以下とすることができる。一方、支持部材50を合成樹脂材料製とすることにより、軽量化、生産性の点で有利である。   The upper limit of the Young's modulus of the material constituting the support member 50 is not particularly limited. However, for example, a material alone of 5 GPa or more is almost limited to inorganic materials such as metals and ceramics. Can be set as appropriate, for example, 500 GPa or less. On the other hand, the support member 50 made of a synthetic resin material is advantageous in terms of weight reduction and productivity.
ヤング率が3GPa以上の材料としては、例えば、金属材料、セラミックス、合成樹脂材料、合成樹脂材料を主体とする複合材料が挙げられる。金属材料としては、圧延鋼、ステンレス鋼、鋳鉄等の鉄系材料のほか、アルミニウムや黄銅等の非鉄系材料など、特に制限なく採用可能である。セラミックスとしては、SiCやAl等の適宜の材料が適用可能である。 Examples of the material having a Young's modulus of 3 GPa or more include metal materials, ceramics, synthetic resin materials, and composite materials mainly composed of synthetic resin materials. As the metal material, in addition to ferrous materials such as rolled steel, stainless steel, and cast iron, non-ferrous materials such as aluminum and brass can be used without particular limitation. As the ceramic, an appropriate material such as SiC or Al 2 O 3 is applicable.
合成樹脂材料としては、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)、ポリアセタール(POM)、硬質塩化ビニル、メチルメタクリレート・スチレン共重合体(MS)等が挙げられる。また、ポリカーボネート(PC)やスチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体(ABS)等のような単体で3GPa以上のヤング率を有しない樹脂材料であっても、これにガラス繊維等の繊維質や無機粒子等の微粒子からなるフィラー(充填材)が添加された、ヤング率(縦弾性係数)3GPa以上の複合材料(強化型プラスチック)が採用可能である。   Examples of the synthetic resin material include polyphenylene sulfide (PPS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacetal (POM), hard vinyl chloride, methyl methacrylate / styrene copolymer (MS), and the like. Even if it is a resin material such as polycarbonate (PC) or styrene / butadiene / acrylonitrile copolymer (ABS) that does not have a Young's modulus of 3 GPa or more, it can be made of fibers and inorganic particles such as glass fibers. It is possible to employ a composite material (reinforced plastic) having a Young's modulus (longitudinal elastic modulus) of 3 GPa or more to which a filler (filler) made of fine particles such as the above is added.
支持部材50は、単純な板材ではなく領域によって厚みが異なる3次元形状に形成されてもよい。これにより断面二次モーメントが大きくすることができ、同一のヤング率を有する材料であっても剛性(曲げ剛性)をさらに高めることができる。   The support member 50 may not be a simple plate material but may be formed in a three-dimensional shape having a different thickness depending on the region. Thereby, the cross-sectional secondary moment can be increased, and even if the material has the same Young's modulus, the rigidity (bending rigidity) can be further increased.
例えば本実施形態における支持部材50には、支持面51の外周縁部に沿って上方へ突出し、振動板321の周縁部321cを囲繞する環状片部56(第1の環状片部)が設けられており(図6参照)、その頂部に上述した先端面54が形成されている。これにより支持部材50の外周側が内周側よりも厚肉となるため、捻りや曲げに対する剛性が高められる。   For example, the support member 50 in the present embodiment is provided with an annular piece 56 (first annular piece) that protrudes upward along the outer peripheral edge of the support surface 51 and surrounds the peripheral edge 321 c of the diaphragm 321. (Refer to FIG. 6), and the tip surface 54 described above is formed on the top thereof. Thereby, since the outer peripheral side of the support member 50 is thicker than the inner peripheral side, the rigidity against twisting and bending is enhanced.
[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。
[Earphone operation]
Subsequently, a typical operation of the earphone 100 of the present embodiment configured as described above will be described.
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、ケーブル50を介して再生信号が入力される。再生信号は、回路基板33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以上の高音域の音波が生成される。生成された各帯域の音波は、導音路41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。   In the earphone 100 of the present embodiment, a reproduction signal is input to the circuit board 33 of the sound generation unit 30 via the cable 50. The reproduction signal is input to the electromagnetic sounding body 31 and the piezoelectric sounding body 32 via the circuit board 33. Thereby, the electromagnetic sounding body 31 is driven, and a sound wave in a low frequency range of 7 kHz or less is mainly generated. On the other hand, in the piezoelectric sounding body 32, the diaphragm 321 vibrates due to the expansion / contraction operation of the piezoelectric element 322, and mainly high-frequency sound waves of 7 kHz or higher are generated. The generated sound wave of each band is transmitted to the user's ear via the sound guide path 41. As described above, the earphone 100 functions as a hybrid speaker having a low-frequency sounding body and a high-frequency sounding body.
一方、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330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330の大きさ、個数等を最適化することにより、圧電式発音体32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。   On the other hand, the sound wave generated by the electromagnetic sounding body 31 vibrates the diaphragm 321 of the piezoelectric sounding body 32 and propagates to the second space portion S2 and the second space portion via the passage portion 330. It is formed by a synthesized wave with a sound wave component propagating to S2. Therefore, by optimizing the size and number of the passage portions 330, the low frequency sound wave output from the piezoelectric sounding body 32 has a frequency characteristic such that a sound pressure peak can be obtained in a predetermined low frequency band, for example. Adjustment or tuning is possible.
本実施形態によれば、導音口41aが圧電式発音体32の第1の開口部331とZ軸方向に重なり合わない位置に設けられているため、圧電式発音体32の音圧特性の向上を図ることができる。   According to the present embodiment, since the sound guide port 41a is provided at a position that does not overlap the first opening 331 of the piezoelectric sounding body 32 in the Z-axis direction, the sound pressure characteristics of the piezoelectric sounding body 32 are reduced. Improvements can be made.
図7及び図8は、圧電式発音体32に対する導音口41aの相対位置の違いによる音圧特性の変化を示す一実験結果である。本実験では、図3に示す圧電式発音体32を作製し、筐体40内において中心軸C1のまわりに15°ピッチで回転させながら導音口41aとの相対位置を変化させ、その各々について8kHz〜20kHzの平均音圧レベル(SPL:Sound Pressure Level)を測定した。ここでは、図8Aに示す圧電式発音体32の回転位置を0°とし、ここから時計まわりに180°回転させた。図7において各回転位置における音圧レベルは、0°のときの平均音圧レベルとの差分で示した。   FIGS. 7 and 8 are experimental results showing the change in the sound pressure characteristics due to the difference in the relative position of the sound guide port 41 a with respect to the piezoelectric sounding body 32. In this experiment, the piezoelectric sounding body 32 shown in FIG. 3 was manufactured, and the relative position with respect to the sound inlet 41a was changed while rotating at a 15 ° pitch around the central axis C1 in the housing 40. An average sound pressure level (SPL: Sound Pressure Level) of 8 kHz to 20 kHz was measured. Here, the rotation position of the piezoelectric sounding body 32 shown in FIG. 8A was set to 0 °, and rotated clockwise 180 ° therefrom. In FIG. 7, the sound pressure level at each rotational position is shown as a difference from the average sound pressure level at 0 °.
圧電式発音体32の各部の寸法は以下のとおりとした。
振動板321の直径:12mm
圧電素子322の大きさ:縦(Y軸方向寸法)7mm、横(X軸方向寸法)7mm
第1の開口部331の大きさ:長さ(X軸方向寸法)3.6mm、幅(Y軸方向寸法)0.5mm
第2の開口部332の直径:1mm
導音口41aの直径:4.1mm
The dimensions of each part of the piezoelectric sounding body 32 were as follows.
Diaphragm 321 diameter: 12 mm
Size of piezoelectric element 322: vertical (Y-axis direction dimension) 7 mm, horizontal (X-axis direction dimension) 7 mm
Size of first opening 331: length (dimension in the X-axis direction) 3.6 mm, width (dimension in the Y-axis direction) 0.5 mm
Diameter of second opening 332: 1 mm
Diameter of sound guide port 41a: 4.1 mm
図7に示すように、0°以外のすべての回転位置において、0度よりも高い平均音圧レベルが得られることが確認された。なお、圧電式発音体32はX軸に関して対称であるため(図3参照)、180°における音圧レベルは実質的に0度のときの同じで評価される。   As shown in FIG. 7, it was confirmed that an average sound pressure level higher than 0 degrees can be obtained at all rotational positions other than 0 °. Since the piezoelectric sounding body 32 is symmetric with respect to the X axis (see FIG. 3), the sound pressure level at 180 ° is evaluated at the same value when it is substantially 0 degrees.
また、図7においてR1で示す角度範囲は、導音口41aと第1の開口部331との重なりが最大とならない領域を示しており、当該角度範囲では回転位置に応じて音圧レベルが変動することがわかる。中でも、R2で示す角度範囲(60°〜120°)は、導音口41aと第1の開口部331とがZ軸方向に重なり合わない領域に相当し、他の角度範囲と比較して高い音圧レベルが得られることがわかる。   In addition, the angle range indicated by R1 in FIG. 7 indicates a region where the overlap between the sound guide port 41a and the first opening 331 is not maximized, and the sound pressure level varies according to the rotational position in the angle range. I understand that In particular, the angle range (60 ° to 120 °) indicated by R2 corresponds to a region where the sound guide port 41a and the first opening 331 do not overlap in the Z-axis direction, and is higher than other angle ranges. It can be seen that the sound pressure level can be obtained.
以上のように本実施形態によれば、導音口41aが第1の開口部331と対向しない位置に配置されているため、本実施形態のように電磁式発音体31と圧電式発音体32とを備えた電気音響変換装置100においては、電磁式発音体31の発生音がダイレクトに導音路41へ到達しにくくなる。これにより圧電式発音体32に起因する高音域の音圧レベルを相対的に大きくすることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the sound introduction port 41a is disposed at a position that does not face the first opening 331, the electromagnetic sounding body 31 and the piezoelectric sounding body 32 as in the present embodiment. In the electroacoustic transducer 100 having the above, the sound generated by the electromagnetic sounding body 31 does not easily reach the sound guide path 41 directly. Thereby, the sound pressure level in the high sound range caused by the piezoelectric sounding body 32 can be relatively increased.
<第2の実施形態>
図9は、本発明の第2の実施形態に係る電気音響変換装置における圧電式発音体の平面図である。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1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。
<Second Embodiment>
FIG. 9 is a plan view of a piezoelectric sounding body in the electroacoustic transducer according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration different from the first embodiment will be mainly described, and the same configuration as the first embodiment will be denoted by the same reference numeral, and the description thereof will be omitted or simplified.
本実施形態の圧電式発音体72は、円形の振動板721の面内に設けられた通路部としての第1の開口部731及び第2の開口部732の2つの開口部を有する。第1及び第2の開口部731,732は、短絡防止用の開口部としての機能をも有する。第1の開口部731は、第2の開口部732よりも大きな開口面積で形成される。   The piezoelectric sounding body 72 of this embodiment has two openings, a first opening 731 and a second opening 732 as a passage provided in the plane of the circular diaphragm 721. The first and second openings 731 and 732 also have a function as an opening for preventing a short circuit. The first opening 731 is formed with a larger opening area than the second opening 732.
第1の開口部731は、振動板721の周縁部721cと圧電素子322の一側辺部との間の領域に概略半円または半月形状に形成される。本実施形態において圧電式発音体72は、図9に示すように、第1の開口部731が導音口41aにZ軸方向に対向しないように筐体40に組み立てられる。第2の開口部732は、第1の実施形態における第1の開口部331と同様な矩形状に形成される。   The first opening 731 is formed in a substantially semicircular or semilunar shape in a region between the peripheral edge 721 c of the diaphragm 721 and one side of the piezoelectric element 322. In this embodiment, as shown in FIG. 9, the piezoelectric sounding body 72 is assembled to the housing 40 so that the first opening 731 does not face the sound guide port 41a in the Z-axis direction. The second opening 732 is formed in a rectangular shape similar to the first opening 331 in the first embodiment.
振動板721の周縁部721cには、90°間隔で4つの凹部721a,721bが設けられている。これら凹部721a,721bは、筐体40に対する位置決めに用いられる。特に図示するように、4つの凹部のうち1つの凹部721bを他の3つの凹部721aとは異なる形状とすることで、振動板721の方向性を示す指針が得られるため、筐体40に対する誤組付けを防止できるという利点がある。   Four concave portions 721a and 721b are provided in the peripheral portion 721c of the diaphragm 721 at intervals of 90 °. These recesses 721 a and 721 b are used for positioning with respect to the housing 40. In particular, as shown in the drawing, one of the four recesses 721b has a shape different from that of the other three recesses 721a, so that a guide indicating the direction of the diaphragm 721 can be obtained. There is an advantage that assembly can be prevented.
以上のように構成される本実施形態の電気音響変換装置によれば、導音口41aが圧電式発音体32の第1の開口部331とZ軸方向に重なり合わない位置に設けられているため、第1の実施形態と同様に、圧電式発音体72の音圧特性の向上を図ることができる。   According to the electroacoustic transducer of the present embodiment configured as described above, the sound guide port 41a is provided at a position that does not overlap the first opening 331 of the piezoelectric sounding body 32 in the Z-axis direction. Therefore, the sound pressure characteristics of the piezoelectric sounding body 72 can be improved as in the first embodiment.
図10及び図11は、圧電式発音体72に対する導音口41aの相対位置の違いによる音圧特性の変化を示す一実験結果である。本実験では、図9に示す圧電式発音体72を作製し、筐体40内において中心軸C1のまわりに15°ピッチで回転させながら導音口41aとの相対位置を変化させ、その各々について8kHz〜20kHzの平均音圧レベル(SPL:Sound Pressure Level)を測定した。ここでは、図11Aに示す圧電式発音体32の回転位置を0°とし、ここから時計まわりに360°回転(1回転)させた。図10において各回転位置における音圧レベルは、0°のときの平均音圧レベルとの差分で示した。   10 and 11 are experimental results showing changes in sound pressure characteristics due to differences in the relative position of the sound guide port 41a with respect to the piezoelectric sounding body 72. FIG. In this experiment, the piezoelectric sounding body 72 shown in FIG. 9 was produced, and the relative position with respect to the sound inlet 41a was changed while rotating around the central axis C1 within the housing 40 at a pitch of 15 °. An average sound pressure level (SPL: Sound Pressure Level) of 8 kHz to 20 kHz was measured. Here, the rotation position of the piezoelectric sounding body 32 shown in FIG. 11A was set to 0 °, and was rotated 360 ° (one rotation) clockwise from here. In FIG. 10, the sound pressure level at each rotational position is shown as a difference from the average sound pressure level at 0 °.
圧電式発音体72の各部の寸法は以下のとおりとした。
振動板721の直径:12mm
圧電素子322の大きさ:縦(Y軸方向寸法)7mm、横(X軸方向寸法)7mm
第1の開口部731の大きさ:長さ(X軸方向最大寸法)6.1mm、幅(Y軸方向最大寸法)1.6mm
第2の開口部332の直径:1mm
導音口41aの直径:4.1mm
The dimensions of each part of the piezoelectric sounding body 72 were as follows.
Diaphragm 721 diameter: 12 mm
Size of piezoelectric element 322: vertical (Y-axis direction dimension) 7 mm, horizontal (X-axis direction dimension) 7 mm
Size of first opening 731: length (maximum dimension in the X-axis direction) 6.1 mm, width (maximum dimension in the Y-axis direction) 1.6 mm
Diameter of second opening 332: 1 mm
Diameter of sound guide port 41a: 4.1 mm
図10に示すように、0°及び180°以外のすべての回転位置において、0°よりも高い平均音圧レベルが得られることが確認された。   As shown in FIG. 10, it was confirmed that an average sound pressure level higher than 0 ° was obtained at all rotational positions other than 0 ° and 180 °.
また、図10においてR1で示す角度範囲は、導音口41aと第1の開口部731との重なりが最大とならない領域を示しており、当該角度範囲では回転位置に応じて音圧レベルが変動することがわかる。中でも、R2で示す角度範囲(60°〜300°)は、導音口41aと第1の開口部331とがZ軸方向に重なり合わない領域に相当し、比較的高い音圧レベルが得られることがわかる。特に、R3で示す角度範囲(約100°〜約230°)は他の角度範囲と比較して高い音圧レベルが得られることがわかる。   In addition, the angle range indicated by R1 in FIG. 10 indicates a region where the overlap between the sound guide port 41a and the first opening 731 is not maximized, and the sound pressure level varies in accordance with the rotational position in the angle range. I understand that In particular, the angle range (60 ° to 300 °) indicated by R2 corresponds to a region where the sound guide port 41a and the first opening 331 do not overlap in the Z-axis direction, and a relatively high sound pressure level is obtained. I understand that. In particular, it can be seen that the angle range indicated by R3 (about 100 ° to about 230 °) provides a higher sound pressure level than other angle ranges.
<第3の実施形態>
図12は、本発明の第3の実施形態に係る電気音響変換装置における圧電式発音体の平面図である。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1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。
<Third Embodiment>
FIG. 12 is a plan view of a piezoelectric sounding body in an electroacoustic transducer according to the third embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration different from the first embodiment will be mainly described, and the same configuration as the first embodiment will be denoted by the same reference numeral, and the description thereof will be omitted or simplified.
本実施形態の圧電式発音体82は、通路部330を構成する開口部831の構成が第1の実施形態と異なる。すなわち、開口部831は、振動板321及び圧電素子322をそれらの厚み方向(Z軸方向)に貫通する単一の貫通孔で構成される。開口部831は、振動板321(圧電式発音体82)の中心部に設けられている。開口部831の開口形状は図示する円形に限られず、楕円、矩形その他の形状で形成されてもよい。   The piezoelectric sounding body 82 of this embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the opening 831 constituting the passage portion 330. That is, the opening 831 is configured by a single through hole that penetrates the diaphragm 321 and the piezoelectric element 322 in the thickness direction (Z-axis direction). The opening 831 is provided at the center of the diaphragm 321 (piezoelectric sounding body 82). The opening shape of the opening 831 is not limited to the circular shape shown in the figure, and may be an ellipse, a rectangle, or other shapes.
本実施形態の電気音響変換装置においても、導音口41aが圧電式発音体32の開口部831とZ軸方向に重なり合わない位置に設けられる。開口部831は、Z軸方向に導音口41aと重なり合わない適宜の大きさに形成される。これにより、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   Also in the electroacoustic transducer of the present embodiment, the sound introduction port 41a is provided at a position that does not overlap the opening 831 of the piezoelectric sounding body 32 in the Z-axis direction. The opening 831 is formed in an appropriate size that does not overlap the sound guide port 41a in the Z-axis direction. Thereby, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.
本実施形態よれば、開口部831が振動板321の中心部に導音口41aとZ軸方向に重なり合わない大きさに形成されているため、筐体40に対する圧電式発音体82の相対位置(回転位置)に依存しない音響特性を得ることができる。   According to the present embodiment, since the opening 831 is formed in the central portion of the diaphragm 321 so as not to overlap the sound guide port 41a in the Z-axis direction, the relative position of the piezoelectric sounding body 82 with respect to the housing 40 Acoustic characteristics independent of (rotational position) can be obtained.
なお、開口部831は振動板321の中心部に設けられる場合に限られず、例えば図13に示すように振動板321の中心部以外に設けられてもよい。また、開口部831以外にも他の開口部が圧電素子322の面内に設けられてもよいし、図13に示すように圧電素子322の外部電極の短絡防止を兼ねる開口部331や、振動板321の周縁部321cと圧電素子322の間に設けられた開口部332(図3参照)等が振動板321にさらに設けられてもよい(図12についても同様)。   Note that the opening 831 is not limited to being provided at the center of the diaphragm 321, and may be provided at a position other than the center of the diaphragm 321 as shown in FIG. 13, for example. In addition to the opening 831, another opening may be provided in the plane of the piezoelectric element 322, or as shown in FIG. 13, an opening 331 that also serves to prevent a short circuit of the external electrode of the piezoelectric element 322, and vibration An opening 332 (see FIG. 3) provided between the peripheral edge 321c of the plate 321 and the piezoelectric element 322 may be further provided in the diaphragm 321 (the same applies to FIG. 12).
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。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added.
例えば以上の実施形態では、電磁式発音体31と圧電式発音体32,72の双方を備えた電気音響変換装置を例に挙げて説明したが、圧電式発音体のみで構成された電気音響変換装置にも本発明は適用可能である。   For example, in the above embodiment, the electroacoustic transducer including both the electromagnetic sounding body 31 and the piezoelectric sounding bodies 32 and 72 has been described as an example. However, the electroacoustic conversion composed only of the piezoelectric sounding body is described. The present invention can also be applied to an apparatus.
また以上の実施形態では、電気音響変換装置としてイヤホンを例に挙げて説明したが、これに限られず、ヘッドホン、据え置き型スピーカ、携帯情報端末に内蔵されるスピーカ等にも本発明は適用可能である。   In the above embodiment, the earphone has been described as an example of the electroacoustic conversion device. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to headphones, stationary speakers, speakers built in portable information terminals, and the like. is there.
さらに以上の実施形態では、支持部材50が圧電式発音体32を支持する支持部として設けられたが、支持部材50は筐体40あるいは電磁式発音体31の一部として構成されてもよい。   Further, in the above embodiment, the support member 50 is provided as a support portion that supports the piezoelectric sounding body 32, but the support member 50 may be configured as a part of the housing 40 or the electromagnetic sounding body 31.
31…電磁式発音体
32,72,82…圧電式発音体
40…筐体
41a…導音口
100,200…イヤホン
321,721…振動板
322…圧電素子
331,731…第1の開口部
332,732…第2の開口部
831…開口部
401…第1の筐体部
402…第2の筐体部
31 ... Electromagnetic sound generator 32, 72, 82 ... Piezoelectric sound generator 40 ... Housing 41a ... Sound inlet 100, 200 ... Earphone 321, 721 ... Diaphragm 322 ... Piezoelectric element 331, 731 ... First opening 332 732 ... second opening 831 ... opening 401 ... first casing 402 ... second casing

Claims (7)

  1. 周縁部を有する第1の振動板と、前記第1の振動板の少なくとも一方の面に配置された圧電素子と、前記圧電素子の周囲に設けられ前記第1の振動板をその厚み方向である第1の軸方向に貫通する複数の開口部と、を有する圧電式発音体と、
    前記周縁部を支持する支持部と、前記圧電式発音体と前記第1の軸方向に対向し、前記複数の開口部のうち最も大きい開口面積を有する第1の開口部と前記第1の軸方向に重なり合わない位置に設けられた導音口と、を有する筐体と
    を具備する電気音響変換装置。
    A first diaphragm having a peripheral edge; a piezoelectric element disposed on at least one surface of the first diaphragm; and the first diaphragm provided around the piezoelectric element in a thickness direction thereof. A piezoelectric sounding body having a plurality of openings penetrating in the first axial direction;
    The first opening and the first shaft, which are opposed to the supporting portion for supporting the peripheral portion, the piezoelectric sounding body in the first axial direction, and have the largest opening area among the plurality of openings. An electroacoustic transducer comprising: a sound guide opening provided at a position that does not overlap in the direction.
  2. 請求項1に記載の電気音響変換装置であって、
    前記第1の開口部は、前記圧電素子の周縁部に一部が被覆される
    電気音響変換装置。
    The electroacoustic transducer according to claim 1,
    The first opening is an electroacoustic transducer in which a part of the periphery of the piezoelectric element is covered.
  3. 請求項2に記載の電気音響変換装置であって、
    前記第1の開口部は、前記第1の軸方向と直交する第2の軸方向に相互に対向する一対の開口部で構成される
    電気音響変換装置。
    The electroacoustic transducer according to claim 2,
    The first opening is an electroacoustic transducer including a pair of openings facing each other in a second axial direction orthogonal to the first axial direction.
  4. 請求項3に記載の電気音響変換装置であって、
    前記複数の開口部は、前記導音口と前記第1の軸方向に重なり合う第2の開口部を含む
    電気音響変換装置。
    The electroacoustic transducer according to claim 3,
    The plurality of openings include an electroacoustic transducer including a second opening that overlaps the sound guide opening in the first axial direction.
  5. 請求項2に記載の電気音響変換装置であって、
    前記複数の開口部は、前記第1の軸方向と直交する第2の軸方向に前記第1の開口部と対向する第2の開口部を含む
    電気音響変換装置。
    The electroacoustic transducer according to claim 2,
    The plurality of openings include an electroacoustic transducer including a second opening facing the first opening in a second axial direction orthogonal to the first axial direction.
  6. 請求項1〜5のいずれか1つに記載の電気音響変換装置であって、
    第2の振動板を含む電磁式発音体をさらに具備し、
    前記筐体は、
    前記電磁式発音体が配置される第1の空間部と、
    前記複数の開口部を介して前記第1の空間部と前記導音口とを連通させる第2の空間部と、を有する
    電気音響変換装置。
    The electroacoustic transducer according to any one of claims 1 to 5,
    An electromagnetic sounding body including a second diaphragm;
    The housing is
    A first space in which the electromagnetic sounding body is disposed;
    An electroacoustic transducer comprising: a second space portion that communicates the first space portion with the sound guide port through the plurality of openings.
  7. 周縁部を有する第1の振動板と、前記第1の振動板の少なくとも一方の面に配置された圧電素子と、前記第1の振動板及び前記圧電素子をそれらの厚み方向である第1の軸方向に貫通する開口部と、を有する圧電式発音体と、
    前記周縁部を支持する支持部と、前記圧電式発音体と前記第1の軸方向に対向し前記開口部と前記第1の軸方向に重なり合わない位置に設けられた導音口と、を有する筐体と
    を具備する電気音響変換装置。
    A first diaphragm having a peripheral edge; a piezoelectric element disposed on at least one surface of the first diaphragm; and the first diaphragm and the piezoelectric element in the thickness direction thereof. A piezoelectric sounding body having an opening that penetrates in the axial direction;
    A support portion for supporting the peripheral edge portion, and a sound guide port provided at a position facing the piezoelectric sounding body and the first axial direction so as not to overlap the opening portion and the first axial direction. An electroacoustic transducer comprising a housing having the same.
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