JP6673480B2 - 振動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、振動装置に関する。
従来より、音響に従った振動子の振動を、鼓膜を介さずに頭蓋骨に伝え、内耳に音として伝達する骨伝導式イヤホンが開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、圧電素子が形成された振動子の振動により発電を行う振動発電装置が記載されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１４−１０７８２８号公報 特開２０１２−２１００９１号公報
上記特許文献１に記載の骨伝導式イヤホン又は上記特許文献２に記載の振動発電装置では、振動子は単数である。この場合、振動子の振動の変位を大きくすることができる周波数帯域が、その振動子の共振周波数（固有振動数）付近に限られるようになるので、共振周波数とは異なる周波数帯域の音響に対応する筐体の振動の振幅や、共振周波数とは異なる周波数帯域の振動により発電される電力を十分な大きさにするのが困難になる。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、音響に対応する筐体の振動の振幅や、発電される電力を十分な大きさにすることができる振動装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る振動装置は、
積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
を備え、
前記複数の振動板が、同一の平面内に配置されており、
前記複数の振動板として、
主面の一部がくりぬかれて貫通孔が形成され、前記貫通孔に他の振動板を内包する振動板を含む。
この場合、前記複数の振動板として、
その主面における、前記固定部から前記振動板の中心へ向かう方向に直交する方向に関して、前記振動板の全幅が前記固定部によって固定される固定端の全幅より大きい振動板を含む、
こととしてもよい。
前記複数の振動板は、同心に配置されている、
こととしてもよい。
前記貫通孔が、主面の中央よりも前記固定部の方に偏芯して形成されている、
こととしてもよい。
本発明の第２の観点に係る振動装置は、
積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
を備え、
前記複数の振動板が、同一の平面内に配置されており、
前記複数の振動板それぞれは、基準点を中心とする円の半径方向に配列された中心角が同じ円弧状の板であり、
両端で前記固定部に固定される。
前記複数の振動板における前記固定部に固定される部分は、
前記基準点を中心として逆方向又は放射状に複数延びている、
こととしてもよい。
本発明の第３の観点に係る振動装置は、
積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
を備え、
前記複数の振動板が、同一の平面内に配置されており、
前記複数の振動板それぞれは、
一端が前記固定部に固定され、互いに平行に延びる２つの第１の直線部と、
前記２つの第１の直線部の他端同士を連結する第２の直線部と、
を有し、
前記複数の振動板は、
前記第１の直線部及び前記第２の直線部で形成される枠の内側に、他の振動板を内包するように配列される。
前記複数の振動板は、前記固定部に固定される部分で一体化している、
こととしてもよい。
前記複数の振動板は、
前記各振動板の主面の面積が増加又は減少するように配列されている、
こととしてもよい。
前記複数の振動板は、
その厚みが増加又は減少するように配列されている、
こととしてもよい。
前記各振動板に重りが設けられている、
こととしてもよい。
前記複数の振動板は、
それぞれに設けられた前記重りの重さが増加又は減少するように配列されている、
こととしてもよい。
前記重りは、
前記各振動板における、前記固定部から前記振動板の中心を通る中心線上に設けられている、
こととしてもよい。
前記重りは、
前記各振動板における、前記固定部から前記振動板の中心を通る中心線から外れた位置に設けられている、
こととしてもよい。
外部機器から出力された電圧信号を入力して前記各振動板の前記圧電層に印加するか、前記圧電層に生じた電荷を電流として取り出すかのいずれかを行う入出力部を備える、
こととしてもよい。
前記固定部は、
前記入出力部の反対側に配置されている、
こととしてもよい。
本発明の第４の観点に係る振動装置は、
積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
外部機器から出力された電圧信号を入力して前記各振動板の前記圧電層に印加するか、前記圧電層に生じた電荷を電流として取り出すかのいずれかを行う入出力部と、
を備え、
前記固定部は、
前記入出力部の反対側に配置されており、
前記複数の振動板のうち、少なくとも１枚の振動板では、前記入出力部に対向する部分が切り欠かれている。
前記複数の振動板のうち、少なくとも１枚の振動板の主面の形状は、Ｃ字状、Ｕ字状又は凹状である、
こととしてもよい。
前記複数の振動板のいずれかと、共振周波数が同一である他の振動板を備える、
こととしてもよい。
隣接する共振周波数の間の周波数応答が、振動板単独の周波数応答を上回るように、前記複数の振動板各々の共振周波数の間隔が規定されている、
こととしてもよい。
本発明の第５の観点に係る振動装置は、
積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
を備え、
前記複数の振動板のうちの少なくとも１つの振動板の主面の振動する部分に、金属板が貼り合わされた部分と、貼り合わされていない部分とが形成されている。
前記金属板が貼り合わされた振動板は、円環状であり、
前記金属板が、前記振動板の内縁側を円周方向に延びるように設けられている、
こととしてもよい。
前記金属板が貼り合わされた振動板は、円環状であり、
前記金属板は、幅が短い部分と幅が長い部分とが前記振動板の円周方向に交互に連結されて構成されている、
こととしてもよい。
前記金属板が貼り合わされた振動板は、円環状であり、
前記金属板が、前記振動板の円周方向に延びるように設けられ、
前記固定部から離れるにつれて、前記金属板の幅が短くなっている、
こととしてもよい。
本発明の第６の観点に係る振動装置は、
積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
を備え、
前記複数の振動板のうちの少なくとも１つの振動板は、
幅が短くかつ薄い部分と、幅が長くかつ厚い部分とがその円周方向に交互に連結されて構成された円環状の板である。
前記少なくとも１つの振動板における前記固定部から最も遠い位置に金属製の重りが設けられている、
こととしてもよい。
前記金属製の重りが、前記振動板と接続された位置から、前記振動板に沿って前記振動板と平行に張り出している、
こととしてもよい。
本発明によれば、複数の振動板の共振周波数がそれぞれ異なる。これにより、複数の振動板を振動させるための電気信号又は外部から伝えられる振動力について、筐体の振動又は圧電層で発電される電力が大きくなる周波数帯域を拡げることができるので、音響に対応する振動の振幅や、発電される電力を十分な大きさにすることができる。
本発明の実施の形態１に係る骨伝導式イヤホンが装着されたスマートフォンを用いて通話を行う様子を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る骨伝導式イヤホンの外観を示す斜視図である。 図１の骨伝導式イヤホンの内部構成を模式的に示す斜視図である。 振動板の上面図である。 図４の基準線ＢＬの断面図である。 振動板を固定する構成を示す図である。 図３の振動板とカンチレバー状の振動板との比較結果を示す図である。 振動板の積層構造を示す断面図である。 圧電層に正極性の電圧が印加された状態の振動板を示す断面図である。 圧電層に負極性の電圧が印加された状態の振動板を示す断面図である。 スカロップの一例を示す図である。 振動板の変形例（その１）の上面図である。 振動板の変形例（その１）の斜視図である。 振動板の変形例（その２）の上面図である。 振動板の変形例（その２）の斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る骨伝導式イヤホンの内部構造を示す斜視図である。 振動板の構成を示す図である。 筐体の振動の変位量の周波数特性のグラフである。 本発明の実施の形態３に係る骨伝導式イヤホンの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る振動発電装置の構成を示す斜視図である。 図１６の振動発電装置の回路構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態５に係る振動発電装置の振動板の構成を示す斜視図である。 図１８の振動発電装置の断面斜視図である。 Ｘ軸回りに傾けたときに振動板に発生する電圧の分布（その１）を示す図である。 Ｘ軸回りに傾けたときに振動板に発生する電圧の分布（その２）を示す図である。 Ｘ軸回りに傾けたときに振動板に発生する電圧の分布（その３）を示す図である。 Ｙ軸回りに傾けたときに振動板に発生する電圧の分布（その１）を示す図である。 Ｙ軸回りに傾けたときに振動板に発生する電圧の分布（その２）を示す図である。 Ｙ軸回りに傾けたときに振動板に発生する電圧の分布（その３）を示す図である。 Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°傾いた軸回りに傾けたときに振動板に発生する電圧の分布（その１）を示す図である。 Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°傾いた軸回りに傾けたときに振動板に発生する電圧の分布（その２）を示す図である。 Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°傾いた軸回りに傾けたときに振動板に発生する電圧の分布（その３）を示す図である。 振動板の傾きと感度との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態６に係る振動発電装置の振動板の構成を示す上面図である。 振動板の変形例（その３−１）を示す図である。 振動板の変形例（その３−２）を示す図である。 振動板の変形例（その４）を示す図である。 振動板の変形例（その５）を示す図である。 振動板の変形例（その６）を示す図である。 振動板の変形例（その７）を示す図である。 隣接する共振周波数の間の周波数応答の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態７に係る振動発電装置の振動板の表側の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態７に係る振動発電装置の振動板の裏側の構成を示す斜視図である。 図３１Ａの振動板の斜視断面図である。 連結部付近の拡大図である。 矩形枠が設けられた振動板全体の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態８に係る振動発電装置の振動板の構成を示す上面図である。 図３４ＡのＢ−Ｂ斜視断面図である。 筐体を含む振動発電装置の斜視断面図である。 振動板の振動変位の周波数応答のグラフ（その１）である。 振動板の振動変位の周波数応答のグラフ（その２）である。 振動板の振動変位の周波数応答のグラフ（その３）である。 本発明の実施の形態９に係る振動発電装置の振動板の構成を示す上面図である。 図３６Ａの振動板の構成を示す斜視断面図である。 筐体を含む振動発電装置の斜視断面図である。 振動板の振動変位の周波数応答のグラフ（その１）である。 振動板の振動変位の周波数応答のグラフ（その２）である。 振動板の振動変位の周波数応答のグラフ（その３）である。 振動板の変形例（その８）を示す図である。 振動板の変形例（その９）を示す図である。 振動板の変形例（その１０）を示す図である。 振動板の変形例（その１１）を示す図である。 振動板の変形例（その１２；表）を示す図である。 振動板の変形例（その１２；裏）を示す図である。 重り周辺の拡大図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一の構成要素には同じ符号を付すものとする。
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る振動装置としての骨伝導式イヤホン１Ａは、ハウジングである筐体２と、筐体２から突出する信号入力部（入出力部）３とを備えている。骨伝導式イヤホン１Ａは、信号入力部３を、外部機器としての携帯端末機器（例えばスマートフォン）１００の音声出力端子であるイヤホンジャック１０１に差し込んで使用される。筐体２は、音響振動を伝え易く、人体が触れても問題のない物質（例えば樹脂）などで構成されている。
骨伝導式イヤホン１Ａは、共振周波数がそれぞれ異なる複数の振動板（図３参照）を収容する。複数の振動板は、イヤホンジャック１０１から出力される音声電圧信号に従って筐体２を振動させる。したがって、使用者ｈが筐体２を自らの頭部の外皮に当てた状態でスマートフォン１００を把持するようにすれば、筐体２の振動は、頭蓋骨を介して内耳へ音響振動として伝えられる。このように、骨伝導式イヤホン１Ａは、使用者ｈの外耳道に挿入されることなく使用可能となっている。以下では、骨伝導式イヤホン１Ａの構成及び動作の詳細について説明する。
図２に示すように、筐体２は、カバー２Ａ，２Ｂに分かれており、カバー２Ａとカバー２Ｂとが嵌め合うことによって形成される。筐体２は、円筒形状の部分の側面に直方体状の部分が連結された形状となっており、図３に示すように、その内部には、その外形とほぼ相似な内部空間２Ｃが設けられている。信号入力部３には、係止部３Ｂが設けられている。この係止部３Ｂがカバー２Ａ，２Ｂの直方体の先端部分の側壁に挟まれた状態で筐体２と係止される。これにより、信号入力部３が筐体２に固定される。
筐体２からは、信号入力部３の一部である音声入力端子（イヤホンプラグ）３Ａが突出している。信号入力部３における音声入力端子３Ａと反対側の端部であり、内部空間２Ｃに配置された端部には、出力電極３Ｃが設けられている。音声入力端子３Ａと出力電極３Ｃとは導通しており、イヤホンジャック１０１から出力される音声電圧信号は、音声入力端子３Ａに入力され、出力電極３Ｃへ送られる。
骨伝導式イヤホン１Ａは、出力電極３Ｃから出力される音声電圧信号に従って振動する複数の振動板４，５，６，７を備える。振動板４，５，６，７は内部空間２Ｃに収容されている。内部空間２Ｃは、振動する振動板４，５，６，７と接触することがないような広さを有している。また、信号入力部３も、振動板４，５，６，７と接触することがない位置に配置されている。
図３及び図４に示すように、筐体２は、振動板４，５，６，７各々の一部を固定する固定部２Ｄを有する。図４に示す基準線ＢＬの断面図である図５に示すように、固定部２Ｄは、カバー２Ａ，２Ｂにそれぞれ設けられており、一対の固定部２Ｄが、振動板４，５，６，７をｚ軸方向に挟んで片持ち梁として保持している。振動板４，５，６，７には、固定部２Ｄに挟持されて固定される被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄが設けられている。被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄの厚みは、他の部分、すなわち振動する梁の部分より厚くなっている。
また、図５及びカバー２Ａが除かれた状態を示す上面図である図６に示すように、被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄには、ｚ軸方向に貫通された貫通孔４Ｅ，５Ｅ，６Ｅ，７Ｅが設けられている。一方、カバー２Ｂの固定部２Ｄ上には円柱状の突起である４つのボス２Ｅが設けられている。ボス２Ｅは、振動板４，５，６，７の貫通孔４Ｅ，５Ｅ，６Ｅ，７Ｅに挿通される。カバー２Ａの固定部２Ｄには、４つの円柱状の凹部２Ｆが設けられている。各ボス２Ｅの先端は、貫通孔４Ｅ，５Ｅ，６Ｅ，７Ｅから突出して、各凹部２Ｆに挿入される。各ボス２Ｅが貫通孔４Ｅ，５Ｅ，６Ｅ，７Ｅに挿通されることにより、筐体２内における振動板４，５，６，７のｘｙ面内の平行移動が規制される。これにより、振動板４，５，６，７を筐体２の所望の位置により強固に固定することができる。
また、被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄの＋ｙ端には、それぞれ直線状に切り欠かれた切り欠き部４Ｇ，５Ｇ，６Ｇ，７Ｇが設けられている。また、カバー２Ｂには、ｘ軸方向に延びる直線状の４つの側壁２Ｇが設けられている。各側壁２Ｇは、振動板４，５，６，７の切り欠き部４Ｇ，５Ｇ，６Ｇ，７Ｇと当接する。これにより、筐体２内におけるボス２Ｅを中心とする振動板４，５，６，７のｘｙ面内の回転が規制される。
振動板４，５，６，７は可撓性を有し、固定部２Ｄで固定されていない部分が出力電極３Ｃから出力される音声電圧信号に従って、撓んで振動する。振動板４，５，６，７が変形を繰り返して振動すると、図５に示すように、固定部２Ｄ（被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄ）によって形成される固定端を中心に振動板４，５，６，７の−ｙ側の自由端が上下に反り返るようになる。
振動板４，５，６，７は、それぞれ異なる形状を有し、それにより共振周波数が異なる。筐体２は、固定部２Ｄを介して振動板４，５，６，７から伝えられる振動を外部に伝達する。振動板４，５，６，７の共振周波数がそれぞれ異なるので、振動板４，５，６，７から伝えられる振動振幅が大きくなる周波数帯域を拡げることができる。
振動板４，５，６，７について、さらに詳細に説明する。図４に示すように、振動板４，５，６，７におけるｘｙ面に平行な＋ｚ側の面をそれぞれ主面４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａとする。振動板４，５，６，７は、主面４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａの面積が異なるため、共振周波数が異なるとも言える。振動板４は、ｘｙ面に平行な円板状の部材であり、振動板５，６，７は、ｘｙ面に平行な円環状の部材である。振動板４，５，６，７は、同一のｘｙ平面内に配置されている。振動板５，６，７は、主面５Ａ，６Ａ，７Ａの中央がくりぬかれ、くりぬかれた部分に他の振動板（例えば振動板４）を内包している。振動板４，５，６，７は、点Ｏを中心として、同心に配置されている。
上述のように、振動板５，６，７では、主面５Ａ，６Ａ，７Ａの一部（中央）がくりぬかれ貫通孔が形成されている。このようにすれば、振動板５，６，７の共振周波数を、より一層低くすることができる。また、主面５Ａ，６Ａ，７Ａをくりぬいた部分（貫通孔）に他の振動板を収容し、振動板４，５，６，７を同一平面に配列する構造とすることにより、筐体２の薄型化を図ることができる。さらに、振動板４，５，６，７を同心に配置することにより、振動板４，５，６，７をバランス良く振動させることができる。
また、図４に示すように、振動板４，５，６，７の主面４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａにおいて、固定部２Ｄから振動板４，５，６，７の中心Ｏへ向かう方向に直交する方向（ｘ軸方向）に関して、振動板４，５，６，７の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４が、固定部２Ｄの幅（振動板４，５，６，７が固定部２Ｄによって固定された固定端の寸法）ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４よりも大きくなっている。これにより、振動板４，５，６，７に加えられる電磁エネルギに対する筐体２の振動の変位の大きさ（機械エネルギ）の比率である電気機械結合係数を大きくすることができる。
例えば、図７に示すように、固定部２Ｄの固定幅ｄ１と同じ幅を有し、長さが振動板４と同じＬ１であるカンチレバー形状の振動板４’と、本実施の形態に係る振動板４とを比較した場合、振動板４の方が、電気機械結合係数は大きくなり、筐体２の振動の変位が大きくなる。筐体２の振動の変位が大きくなれば、使用者が音を聞き取り易くなる。
固定部２Ｄの幅ｄ１と同じ幅のカンチレバー式の振動板で、振動板４と同じ電気機械結合係数を得るには、例えば、振動板の長さをＬ１よりも長いＬ２とする必要がある（図７の振動板４”）。このため、幅に対する長さの比が大きくなり、長さと幅とにおけるバランスが悪くなる（音が伝わり難くなり得る）。これに対し、本実施の形態に係る振動板４を用いれば、幅に対する長さの比を小さくしつつ（長さと幅とにおけるバランスを保ちつつ）、筐体２の変位を大きくし、音を伝え易くすることができる。これは、振動板５，６，７についても同様である。
また、振動板４，５，６，７の主面４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａの形状は、例えば図４に示すように、ボス２Ｅ（固定部２Ｄ）から振動板４，５，６，７の中心Ｏを通るｙ軸に平行な基準線ＢＬを基準にして線対称となっている。このようにすれば、片持ち梁として保持された振動板４，５，６，７をバランス良く振動させることができる。
振動板４，５，６，７は、複数の層が積層された構造を有している。振動板４，５，６，７の各層は、半導体製造技術であるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造される。振動板４，５，６，７の製造には、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板が用いられる。ＳＯＩ基板とは、半導体基板から成る支持基板と、支持基板上の埋込酸化膜であるＢＯＸ層と、ＢＯＸ層上の半導体層であるシリコン（ＳＯＩ）層とから成る積層構造を有する基板であり、酸化膜を内包するウエハである。
例えば、図８Ａの振動板４の断面図に示すように、最も下（−ｚ側）の基材層４０Ｂは、ＢＯＸ層上のシリコン層から成る。基材層４０Ｂの上に、下部電極層４０Ｃと、圧電材料層４０Ｄと、上部電極層４０Ｅとが、この順に積層されている。下部電極層４０Ｃと、圧電材料層４０Ｄと、上部電極層４０Ｅとで、圧電層４０Ａが形成される。振動板４，５，６，７は、基材層（基板）４０Ｂと、基材層４０Ｂ上に積層された圧電層４０Ａと、を有する。
下部電極層４０Ｃ及び上部電極層４０Ｅは、導電性材料（例えば、アルミニウムや銅などの金属）から成り、圧電材料層４０Ｄは、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの材料（圧電特性を示す材料）から成る。圧電材料層４０Ｄは、厚み方向に所定極性の電圧を印加すると、長手方向（厚み方向に直交する方向）に伸縮する性質を有する。
図８Ｂに示すように、上部電極層４０Ｅが正で、下部電極層４０Ｃが負となる極性（以下、正極性と呼ぶ）の電圧を印加すると、圧電層４０Ａは長手方向に伸び、主面４Ａ側に、面方向（ｙ軸に沿った方向）に伸びる方向への応力が加わる。その結果、振動板４は、上方が凸になるように反り返る。
これに対して、図８Ｃに示すように、上部電極層４０Ｅが負で、下部電極層４０Ｃが正となる極性（以下、負極性と呼ぶ）の電圧を印加すると、圧電層４０Ａは長手方向に縮み、主面４Ａ側に、面方向に縮む方向への応力が加わる。その結果、振動板４は、下方が凸になるように反り返る。
もちろん、上部電極層４０Ｅ側が正、下部電極層４０Ｃ側が負となるように、両電極層間に電圧を印加すると、長手方向に縮む一方で、上部電極層４０Ｅ側が負、下部電極層４０Ｃ側が正となるように、両電極層間に電圧を印加すると、長手方向に伸びる性質を有するような圧電材料層４０Ｄを用いても構わない。この場合、正極性の電圧を印加すると、下方が凸になるように反り返り、負極性の電圧を印加すると、上方が凸になるように反り返る。このように、振動板４，５，６，７は、圧電層４０Ａの伸縮により撓んで振動するものであればよい。
いずれにしても、上部電極層４０Ｅと下部電極層４０Ｃとの間に、所定極性の電圧を印加することにより、図８Ｂ又は図８Ｃに示す変形を生じさせることができる。変形の度合いは、印加する電圧値に応じた量になる。なお、圧電素子を構成する材料によって（例えば、バルク、薄膜によって）分極作用が異なるので、電圧の極性と伸縮の関係とが上述とは逆になる場合がある。
信号入力部３の出力電極３Ｃは、不図示のリード線を介して、下部電極層４０Ｃ、上部電極層４０Ｅに接続されている。スマートフォン１００のイヤホンジャック１０１から出力された音声電圧信号は、信号入力部３を介して、振動板４，５，６，７の圧電層４０Ａに印加される。圧電層４０Ａは音声電圧信号に従って駆動され、この駆動により、図５の矢印に示すように、振動板４，５，６，７が振動する。その振動は被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄ及び固定部２Ｄを介して筐体２（カバー２Ａ，２Ｂ）に伝えられる。筐体２は、固定部２Ｄを介して振動板４，５，６，７から伝えられる振動を外部に伝達可能である。これにより、使用者ｈ（図１参照）が振動による音を聞き取れるようになっている。
また、内部空間２Ｃにおいて、固定部２Ｄは、信号入力部３の反対側に配置されている。すなわち、固定部２Ｄの位置は、スマートフォン１００に差し込まれた信号入力部３からできるだけ離されている。振動板４，５，６，７から振動が伝えられるポイントをスマートフォン１００に接続された信号入力部３からできるだけ離しておいた方が、筐体２の振動の変位を大きくすることができるからである。
さらに、振動板４，５，６，７の固定部２Ｄの反対側の先端には、重り４Ｃ，５Ｃ，６Ｃ，７Ｃがそれぞれ形成されている。この重り４Ｃ，５Ｃ，６Ｃ，７Ｃは、振動板４，５，６，７の共振周波数を低く調整するために設けられている。
また、被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄ及び重り４Ｃ，５Ｃ，６Ｃ，７Ｃでは、基材層４０Ｂと圧電層４０Ａとが積層され、さらにその下に支持基板層が残された状態となっている。被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄ及び重り４Ｃ，５Ｃ，６Ｃ，７Ｃは、ＳＯＩ基板のＳｉ層を深掘りエッチングすることにより形成される。被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄ及び重り４Ｃ，５Ｃ，６Ｃ，７Ｃの側壁には、厚み方向に凹凸が繰り返されたスカロップＳ（例えば、図９参照）が形成されている。スカロップＳは、深掘りエッチングにおけるエッチングの繰り返しに応じて形成される深さ（厚み）方向の凹凸であり、その数は、後述のエッチング繰り返し回数に依存する。深掘りエッチングは、ボッシュプロセスとも呼ばれる。ボッシュプロセスでは、等方性エッチング、保護膜形成（パッシベーション）、異方性エッチングを複数回繰り返すことにより行われる。
スマートフォン１００に着信があると、使用者ｈは、骨伝導式イヤホン１Ａの音声入力端子３Ａをイヤホンジャック１０１に差し込んだ後、図１に示すように、筐体２を頭部の外皮に接触させてスマートフォン１００を操作するだけで、通話が可能になる。これは、スマートフォン１００から使用者ｈが自ら発信する場合も同様である。また、通話に限らず、音楽や記録された音声データを聞く際にも、骨伝導式イヤホン１Ａを使用することができる。
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、複数の振動板４，５，６，７の共振周波数がそれぞれ異なる。これにより、複数の振動板４，５，６，７を振動させるための音声電圧信号について、筐体２の振動が大きくなる周波数帯域を拡げることができるので、音響に対応する振動の振幅を十分な大きさにすることができる。
また、本実施の形態によれば、振動板４を円形状、振動板５，６，７を円環状にし、同一平面内に配列することによって、骨伝導式イヤホン１Ａを小型化することができる。骨伝導式イヤホン１Ａの筐体２のサイズは、例えば、長さ４０ｍｍ×幅２０ｍｍ×厚み１０ｍｍ程度とすることができる。
また、本実施の形態に係る骨伝導式イヤホン１Ａによれば、外耳道内に挿入する必要がないので、使用者ｈが周囲の音を聞き取り易くすることができる。これにより、危険を回避することができるようになるうえ、周囲の音が聞こえないことによる使用者ｈのストレスも軽減される。
なお、本実施の形態では、振動板４の主面４Ａの外形を円形としたが、これには限られない。例えば、主面４Ａの外形を、四角形のような多角形としてもよい。例えば、台形、菱形としてもよい。ｘ軸方向、ｙ軸方向のサイズの比は、任意に設定することができる。これに合わせて、振動板５，６，７も、多角形の環状の板とすることができる。
なお、骨伝導式イヤホン１Ａで、良質な音を使用者ｈに伝える重要なパラメータの１つに振動板４の共振周波数がある。振動板４，５，６，７の共振周波数としては、４００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲内にあるのが望ましいとされている。振動板４，５，６，７の共振周波数は、この間で（望ましくは均等に）分散させるとよい。振動板４，５，６，７の共振周波数が望ましい範囲よりも高い場合には、振動板４，５，６，７の厚みを薄くすればよい。逆に、振動板４，５，６，７の共振周波数が望ましい範囲よりも低い場合には、振動板４，５，６，７の厚みを厚くすればよい。上述したカンチレバー形状の振動板４’、４”を用いた場合には、共振周波数が低すぎる傾向にある。その点、本実施の形態に係る振動板４，５，６，７を用いれば、振動板４，５，６，７の共振周波数を適正範囲内に収め易くなる。
また、円環状の振動板５，６，７の代わりに、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すような振動板１５，１６，１７を備えるようにしてもよい。振動板１５，１６，１７は、その主面１５Ａ，１６Ａ，１７Ａの中央がくりぬかれている点については、振動板５，６，７と同じである。これにより、振動板１５，１６，１７の共振周波数を低くすることができる。
また、振動板１５，１６，１７では、信号入力部３に対向する部分が切り欠かれている点のみが振動板５，６，７と異なる。このようにすれば、信号入力部３の出力電極３Ｃ、及び出力電極３Ｃと圧電層４０Ａとの間の配線等を、切り欠かれた部分に配置することができるので、イヤホン全体をより小型化することができる。
振動板１５，１６，１７では、被固定部５Ｄ，６Ｄ，７Ｄからｘ軸方向の両側に向かってアーム部１５Ｂ，１６Ｂ，１７Ｂが円弧状に延びており、信号入力部３の近傍まで達している。また、各アーム部１５Ｂ，１６Ｂ，１７Ｂの先端には、重り１５Ｃ，１６Ｃ，１７Ｃがそれぞれ形成されている。この重り１５Ｃ，１６Ｃ，１７Ｃは、振動板１５，１６，１７の共振周波数を低く調整するために設けられている。
また、振動板４，１５，１６，１７に代えて、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す振動板２４，２５，２６，２７を用いてもよい。振動板２４は、その主面２４Ａが基準線ＢＬを長手方向とするように延びた略矩形状となっており、振動板２５，２６，２７は、その主面２５Ａ，２６Ａ，２７ＡがＵ字状となっている点が、振動板４，５，６，７と異なる。振動板２５のくりぬかれた部分には振動板２４が配置され、振動板２６のくりぬかれた部分には振動板２４，２５が配置され、振動板２７のくりぬかれた部分には振動板２４，２５，２６が配置されている。
一対のアーム部２５Ｂ，２６Ｂ，２７Ｂは、被固定部５Ｄ，６Ｄ，７Ｄから延びている。各アーム部２５Ｂ，２６Ｂ，２７Ｂでは、被固定部５Ｄ，６Ｄ，７Ｄに接続する円弧状の部分と、−ｙ方向に直線状に延びる部分とで構成されている。振動板２４における固定部２Ｄとは逆側の先端、各アーム部２５Ｂ，２６Ｂ，２７Ｂの先端には、重り２４Ｃ，２５Ｃ，２６Ｃ，２７Ｃが設けられており、これにより、振動板２４，２５，２６，２７の共振周波数の調整が可能になる。音声電圧信号の印加により、振動板２４，２５，２６，２７が振動して、被固定部４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ，７Ｄ及び固定部２Ｄを介して筐体２へ振動が伝えられる。
各振動板は、主面がＣ字状、Ｕ字状のものに限られない。主面の中央がくりぬかれ、信号入力部３に対向する部分が切り欠かれた凹状となっていればよい。
また、骨伝導式イヤホン１Ａでは、振動板の数は４つであったが、２つ又は３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態に係る骨伝導式イヤホンは、複数の振動板の配列方向が、上記実施の形態１と異なる。図１２に示すように、上記実施の形態１に係る骨伝導式イヤホン１Ｂでは、複数の振動板３４，３５，３６，３７，３８が、その厚み方向に配列されている。なお、図１２では、振動板３４，３５，３６，３７，３８を収容する筐体全体の表示は省略されている。
図１３に示すように、振動板３４，３５，３６，３７，３８は、外形寸法が均一な可撓性のある円板状又は円環状の部材であり、対応する主面３４Ａ，３５Ａ，３６Ａ，３７Ａ，３８Ａを有する。振動板３４の主面３４Ａの形状は円形であり、振動板３５，３６，３７，３８の主面３５Ａ，３６Ａ，３７Ａ，３８Ａの中央はくりぬかれており、その円環状の一部が切り欠かれている。
言い換えると、振動板３４，３５，３６，３７，３８の外辺の一部には、それぞれ筐体に固定される被固定部３４Ｄ，３５Ｄ，３６Ｄ，３７Ｄ，３８Ｄが設けられており、振動板３５，３６，３７，３８では、被固定部３５Ｄ，３６Ｄ，３７Ｄ，３８Ｄから一対のアーム部３５Ｂ，３６Ｂ，３７Ｂ，３８Ｂが円弧状に延びている。
振動板３４，３５，３６，３７，３８における被固定部３４Ｄ，３５Ｄ，３６Ｄ，３７Ｄ，３８Ｄの逆側には、重り３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃ，３７Ｃ，３８Ｃが設けられている。この重り３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃ，３７Ｃ，３８Ｃは、振動板３４，３５，３６，３７，３８の共振周波数を低く調整するために設けられている。なお、被固定部３４Ｄ，３５Ｄ，３６Ｄ，３７Ｄ，３８Ｄ、重り３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃ，３７Ｃ，３８Ｃの側面にスカロップＳが設けられているのは前述の通りである。
振動板３４，３５，３６，３７，３８は、それぞれの主面３４Ａ，３５Ａ，３６Ａ，３７Ａ，３８Ａの面積が単調に増加又は減少するように配列されている。また、振動板３４，３５，３６，３７，３８は、それぞれに設けられた重り３４Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃ，３７Ｃ，３８Ｃの重さが増加又は減少するように配列されている。このようにすれば、振動板３４，３５，３６，３７，３８の共振周波数が大きい又は小さい順に、振動板を配列し、共振周波数を調整し易くすることができる。
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板３４，３５，３６，３７，３８を有し、それら複数の振動板３４，３５，３６，３７，３８がそれぞれ振動する。複数の振動板３４，３５，３６，３７，３８の共振周波数をｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５とすると、装置全体の振動振幅（変位量）の周波数特性は、図１４の実線で示されるようになる。ｆ６は、筐体とデバイス一体での共振特性を示している。これに対して、例えば、１枚の振動板３５のみ備える骨伝導式イヤホンの場合には、装置全体の振動振幅の周波数特性は点線で示されるようになる。このように、骨伝導式イヤホン１Ａでは、振動の振幅が大きくなる周波数帯域を拡げることができる。例えば、単体の振動板では、７５０Ｈｚ以上１３００Ｈｚ以下の周波数帯域の音声を十分に伝達することができるが、複数の振動板３４〜３８を用いることにより、音声を十分に伝達することができる帯域を、５５０Ｈｚ以上１５５０Ｈｚ以下の帯域まで拡げることができる。
なお、振動板３５〜３８に代えて、円環状の振動板、Ｕ字状の他、凹状の振動板を用いてもよい。
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
上記各実施の形態に係る骨伝導式イヤホン１Ａ，１Ｂは、スマートフォン１００のイヤホンジャック１０１に信号入力部３の音声入力端子３Ａを直接差し込んで用いるものであったが、図１５に示すように、本実施の形態に係る骨伝導式イヤホン１Ｃは、スマートフォン１００のイヤホンジャック１０１に直接差し込むタイプではなく、ケーブルを介してスマートフォン１００と離した状態で使用できるタイプである。
図１５に示すように、本実施の形態に係る骨伝導式イヤホン１Ｃは、使用者ｈの耳に装着される。この骨伝導式イヤホン１Ｃは、フック部６１と、筐体６２と、コードケーブル６３と、信号入力部６４とを備える。
フック部６１は、使用者ｈの耳にかけられ、これにより、骨伝導式イヤホン１Ｃが使用者ｈの頭部の外皮を介して頭蓋骨に当接するように固定される。筐体６２の内部空間には共振周波数が異なる複数の振動板から成る振動板組６５が設けられており、振動板組６５は、固定部６２Ｄを介して筐体６２に固定されている。コードケーブル６３の先端には、音声入力端子（イヤホンプラグ）が設けられており、その音声入力端子はスマートフォン１００のイヤホンジャック１０１（図１参照）に接続されている。
スマートフォン１００のイヤホンジャック１０１から出力される音声電圧信号は、コードケーブル６３を介して信号入力部６４に入力され、信号入力部６４は、入力した音声電圧信号を、筐体６２内の振動板組６５に印加する。これにより振動板組６５の各振動板が振動する。各振動板の振動は、筐体６２に伝えられ、筐体６２が振動し、その振動が、使用者ｈに音響振動として伝えられる。
本実施の形態に係る骨伝導式イヤホン１Ｃでは、振動板組６５の各振動板は、振動板４〜７であってもよいし、振動板４，１５〜１７であってもよいし、振動板２４〜２７であってもよい。
本実施の形態に係る骨伝導式イヤホン１Ｃは、常時耳に装着しておくことができる。このようにすれば、着信時にも直ちに受話を行うことができる。
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
上記実施の形態１，２，３では、振動板の振動を筐体に伝達する骨伝導式イヤホン１Ａ，１Ｂ，１Ｃについて説明した。本実施の形態では、振動板の振動により発電を行う振動発電装置１Ｄについて説明する。
図１６に示すように、振動発電装置１Ｄは、振動板４４，４５，４６，４７を備える。振動板４４，４５，４６，４７の形状は、振動板４，５，６，７と同じであるが、それぞれの共振周波数は数十Ｈｚ程度（５０Ｈｚ以下）である。振動板４４，４５，４６，４７は、筐体２が受けた振動力を受けて振動する。
振動発電装置１Ｄは、信号入力部３に代えて、一対の端子３０Ａを有する出力部（入出力部）３０を備える点が、骨伝導式イヤホン１Ａと異なっている。出力部３０は、上述の振動により、振動板４４，４５，４６，４７の圧電層４０Ａに生じた電荷を電流として取り出す。なお、振動板４４，４５，４６，４７は、図１７に示すように、圧電層４０Ａおよび基材層４０Ｂを有する。
出力部３０は、振動板４４，４５，４６，４７の圧電層４０Ａから出力される電荷に基づく電流を、一対の端子３０Ａを介して整流平滑回路８０に出力する。整流平滑回路８０は、振動板４４，４５，４６，４７から取り出した電流を、内部のダイオード列及びコンデンサによって、整流及び平滑化し、蓄電池８１に出力する。蓄電池８１は、整流平滑回路８０で整流、平滑化された電流に基づいて、充電を行う。
振動発電装置１Ｄでは、外部から受ける振動力を筐体２が受けると、その力が固定部２Ｄを介して、振動板４４，４５，４６，４７に伝えられ、振動板４４，４５，４６，４７が振動する。振動力の周波数が振動板４４，４５，４６，４７の共振周波数の近くであれば、いずれかの振動板における振動が大きくなり、その振動板に形成された圧電層４０Ａにおいて発生する電荷が大きくなる。
振動板４４，４５，４６，４７の共振周波数はそれぞれ異なるので、比較的広い帯域で、多くの電荷を発生することができる。このため、広い周波数帯域で、発電される電力を十分な大きさにすることができる。
上述のように、本実施の形態においては、振動発電装置１Ｄにおいて望ましい振動板の共振周波数は、骨伝導式イヤホン１Ａよりも低く、数１０Ｈｚ程度（５０Ｈｚ以下）とする必要がある。
なお、振動発電装置１Ｄは、スマートフォン１００内部に組み込まれているようにしてもよい。この場合、スマートフォン１００では、複数の蓄電地を備え、１つの蓄電地を使用する間に、振動発電装置１Ｄにより、他の蓄電地の充電を行うようにしてもよい。
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
上記実施の形態４では、振動板の振動により発電を行う振動発電装置１Ｄについて説明した。本実施の形態５に係る振動発電装置は、図１８に示すように、振動板４４，４５，４６，４７に代えて、振動板７４，７５，７６，７７を備えている点が、上記実施の形態４に係る振動発電装置１Ｄと異なる。振動板７４，７５，７６，７７は、被固定部７４Ｄによって固定されている。
振動板７４，７５，７６，７７は、主面７４Ａ，７５Ａ，７６Ａ、７７Ａの一部がくりぬかれ貫通孔が形成されている。振動板７４，７５，７６，７７のうち、振動板７４では、そのくりぬかれた部分（貫通孔）は、主面７４Ａの中心よりも被固定部７４Ｄの方に位置しており、くりぬかれた貫通孔は偏芯している。
また、図１９に示すように、振動板７４，７５，７６，７７は、主面７４Ａ，７５Ａ，７６Ａ，７７Ａの中心を基準として、被固定部７４Ｄの反対側に、それぞれ重り７４Ｃ，７５Ｃ，７６Ｃ，７７Ｃが固定される。重り７４Ｃ，７５Ｃ，７６Ｃ，７７Ｃは、それぞれ厚みが異なっており、その分だけ重さが異なる。重り７４Ｃ，７５Ｃ，７６Ｃ，７７Ｃにより、振動板７４，７５，７６，７７の共振周波数が所望の値に微調整されている。
本実施の形態においても、振動板７４〜７７のそれぞれの全幅（ｘ軸方向における長さ）は、被固定部７４Ｄの全幅（ｘ軸方向における長さ）よりも大きくなっている。このため、Ｘ軸回りに振動板７４〜７７を０°、３０°、４５°に傾け、その振動板７４〜７７をＺ軸方向に振動させた場合でも、図２０Ａ、図２０Ｂ及び図２０Ｃに示すように、振動板７４〜７７の主面７４Ａ〜７７Ａに発生する電圧分布はほぼ変わらない。図２０Ａ、図２０Ｂ及び図２０Ｃでは、色が濃いほど、発生する電圧が高くなることを示している。
また、Ｙ軸回りに振動板７４〜７７を０°、３０°、４５°に傾け、その振動板７４〜７７をＺ軸方向に振動させた場合でも、図２１Ａ、図２１Ｂ及び図２１Ｃに示すように、振動板７４〜７７の主面７４Ａ〜７７Ａに発生する電圧分布はあまり変わらない。このことは、図２２Ａ、図２２Ｂ及び図２２Ｃに示すように、Ｘ軸、Ｙ軸に対して４５°を成す軸回りに、振動板７４〜７７を０°、３０°、４５°に傾け、その振動板７４〜７７をＺ軸方向に振動させた場合も同様である。なお、これらの電圧分布から明らかなように、振動の方向に関わらず、振動板７４〜７７の主面７４Ａ〜７７Ａにおいて発生する電圧の極性は同じである。
振動板７４〜７７における軸回りの傾きと感度（傾きが０°の時の発電量に対する、任意の傾きで発生する発電量の割合）を調べたところ、図２３に示すように、振動板７４〜７７を傾ければ、発生する電圧は減少するが、その減少の度合い及び減少量は、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、Ｘ軸，Ｙ軸に対して４５度を成す軸回りでも、ほぼ同じであった。このことは、振動板７４〜７７のそれぞれ全幅が、被固定部７４Ｄの全幅よりも大きくなっていることにより、全方向の振動において（振動の方向によらず）、振動板７４〜７７における変位量が均一となり、電圧を均等に発生させることができることを示している。
また、本実施の形態では、振動板７４の貫通孔を主面７４Ａの中央よりも被固定部７４Ｄの方に偏芯させている。これにより、本実施の形態では、振動板７４の貫通孔を偏芯させない場合と比較して、振動板７４の変位量を大きくして、発生する電圧をより大きくすることが可能である。
なお、本実施の形態では、振動板７４〜７７の外形を円形としたが、これには限られない。振動板７４〜７７の外径を四角形等の多角形状にするようにしてもよい。
実施の形態６．
次に、本発明の実施の形態６について説明する。
図２４に示すように、本実施の形態６に係る振動発電装置は、複数の振動板４〜７を備えている。本実施の形態では、各振動板４〜７を固定する固定部９４Ｄ，９５Ｄ，９６Ｄ，９７Ｄは、別々に形成されている。振動板４を固定する固定部９４Ｄは、振動板４の−ｘ側端部に設けられている。また、振動板５を固定する固定部９５Ｄは、振動板５の−ｙ側端部に設けられている。また、振動板６を固定する固定部９６Ｄは、振動板６の＋ｘ側端部に設けられている。さらに、振動板７を固定する固定部９７Ｄは、振動板７の＋ｙ側端部に設けられている。すなわち、振動板４〜７は、固定部９４Ｄ，９５Ｄ，９６Ｄ，９７Ｄを基準として延設される方向が異なっている。このように、振動板４〜７について、設置の向き（固定部９４Ｄ，９５Ｄ，９６Ｄ，９７Ｄからの延設方向）を変えることにより、あらゆる方向の振動に対応することができるようになるので、発生する電圧のむらを解消して、発電量を均一化することができる。
以上説明したように、上記各実施の形態に係る振動装置としての骨伝導式イヤホン１Ａ〜１Ｃ、振動発電装置１Ｄについて説明したが、これには様々な変形が可能である。例えば、振動板の形状は、上記各実施の形態のものには限られない。例えば、図２５Ａに示すように、厚み方向に配列されたカンチレバー式の振動板５４，５５，５６，５７を複数用いるようにしてもよい。振動板５４〜５７では、その長さが異なり、それにより共振周波数も異なっている。また、図２５Ｂに示すように、カンチレバー式の振動板５４，５５，５６，５７を同一平面に配列するようにしてもよい。
また、図２６に示すように、同一平面に配列され、各振動板の共振周波数がそれぞれ異なる振動板組５０，５１を、その厚み方向に複数配列するようにしてもよい。この場合、振動板組５０，５１間でも、各振動板の共振周波数を異なるものとすることができる。このようにすれば、共振周波数が異なる多数の振動板を、限られた容積の中に密に配列することができる。これにより、音響又は発電の周波数帯域をさらに拡げることができるうえ、各振動板の共振周波数の間隔を短くして、音響又は発電の出力を滑らかなものとすることができる。
また、図２７に示すように、固定部２Ｄから離れるにつれてアーム部７０Ｂの幅が徐々に変化し、重り７０Ｃが先端に設けられた振動板７０を用いてもよい。また、固定部２Ｄから離れるにつれてアーム部の厚みが徐々に変化する振動板を用いてもよい。
さらに、図２８に示すように、アーム部７１Ｂの先端部分の幅が両側に張り出しているＴ字状の振動板７１を用いてもよい。この場合、先端部分の出っ張った両端にそれぞれ重り７１Ｃを設けるようにすることができる。このようにすれば、振動板７１のねじり変形が大きくなって、その振動の変位を大きくして、圧電層４０Ａで生成される電荷をより大きくすることができる。
また、図２９に示すように、アーム部７２Ｂの先端部分が折れ曲がっているＬ字状の振動板７２を用いてもよい。この場合、基準線ＢＬ上でない部分、すなわち折れ曲がった先端部分に重り７２Ｃを設けることができる。このようにしても、振動板７２のねじり変形が大きくなって、その振動の変位を大きくして、伝える音響や電力を大きくすることができる。
このように、重りは、各振動板における、固定部２Ｄから振動板の中心を通る中心線（基準線ＢＬ）上に設けられているようにしてもよいし、固定部２Ｄから振動板の中心を通る中心線から外れた位置に設けられるようにしてもよい。一般的に、音響振動を発生させる場合には、図２７に示すように、重り７０Ｃは基準線ＢＬ上にあった方がよいし、発電を行う場合には、より多くの電荷を発生させるために、ねじり振動を発生させるべく、図２８、図２９に示すように、重り７１Ｃ、７２Ｃが基準線ＢＬ上にない方がよい場合もある。
なお、上記各実施の形態では、複数の振動板４〜７において、主面４Ａ〜７Ａの面積が増加又は減少するように配列したが、本発明はこれには限られない。複数の振動板４〜７をランダムに配列するようにしてもよい。
また、例えば、主面４Ａ〜７Ａの面積が同じで、厚みが異なる複数の振動板４〜７を配列するようにしてもよい。この場合、複数の振動板４〜７を、その厚みが増加又は減少するように配列するようにしてもよい。このようにしても、各振動板の共振周波数を異ならせることができる。また、主面の面積、厚みを同じにして、材質を変更して、各振動板の共振周波数を異ならせるようにしてもよい。
上記実施の形態では、挟み込み、凹凸による係止、切り欠き部（当接部）の当接により、振動板を筐体に固定した。しかしながら、本発明はこれには限られない。例えば、ボス２Ｅを多角形状のボスに代えて、振動板の回転を規制するようにしてもよい。また、２つのボスを並列に配列して、振動板の回転を規制するようにしてもよい。切り欠き部（当接部）の形状も直線状には限られない。例えば、ウエハの位置合わせに用いられるようなノッチ状のものであってもよい。
また、振動板の全幅は固定部の全幅より少しでも大きければよい。例えば、羽子板のような形状の振動板であってもよい。要は、本発明では、振動板の形状に制限はなく、各振動板の共振周波数が異なっていればよい。固定部の全幅よりも振動板の全幅を大きくすれば、例えば、振動方向によらず発電量を均一化することができる。この場合、上記各実施の形態に係る振動板のように、振動板の主面の全面において、発生する電圧の極性を同じにする必要がある。
また、何枚かの振動板の共振周波数は同じであってもよい。そのようにすれば、その共振周波数近傍の周波数応答を上げて発電量を大きくすることができる。このように、振動板の形状、厚み、重りなどを調整して、共振周波数が同じ複数の振動板と、共振周波数が異なる振動板とを組み合わせることにより、所望の周波数応答を有する振動装置を構成することができる。なお、周波数応答とは、振動装置全体における振動振幅（変位量）の周波数特性を示している。
また、隣接する振動板の共振周波数の間隔を狭くすることにより、振動の周波数が変わっても振動板の変位量の減少が規定の範囲内となる、広い帯域で高い周波数応答を有する振動装置を構成することができる。例えば、図３０に示すように、隣接する共振周波数ｆ１，ｆ２の間の周波数応答（実線）が振動板単独の周波数応答（点線）以上を示すように、各振動板の共振周波数ｆ１，ｆ２の間隔が規定されていればよい。なお、周波数応答以上とは、特定の周波数（例えば共振周波数ｆ１，ｆ２の間の周波数）において、振動装置全体における振動振幅（変位量）が比較対象の振動振幅（変位量）以上であることを意味している。
実施の形態７．
次に、本発明の実施の形態７について説明する。
図３１Ａ及び図３１Ｂに示すように、本実施の形態に係る振動発電装置は、複数の振動板８４〜８７を備えている。複数の振動板８４〜８７には、振動板８４〜８７の一部を固定して振動板８４〜８７を連結すると共に、筐体に固定される被固定部である連結部８２が接続している。連結部８２は、振動板８４〜８７と一体化されている。振動板８４〜８７は、対向する他の振動板との間に隙間が形成されているので連結部８２と一体化されていても、個別に振動することが可能である。
振動板８４〜８７は、主面８４Ａ〜８７Ａの一部がくりぬかれ貫通孔が形成されている。振動板８４〜８７のうち、振動板８４では、そのくりぬかれた部分（貫通孔）は、主面８４Ａの中心よりも連結部８２の方に（すなわち固定部の方に）位置しており、くりぬかれた貫通孔は偏芯している。
振動板８４，８５，８６，８７は、主面８４Ａ，８５Ａ，８６Ａ，８７Ａの中心を基準として、連結部８２の反対側に、それぞれ重り８４Ｃ，８５Ｃ，８６Ｃ，８７Ｃが固定される。重り８４Ｃ，８５Ｃ，８６Ｃ，８７Ｃにより、振動板８４，８５，８６，８７の共振周波数が所望の値に微調整されている。
また、振動板８４，８５，８６，８７は、図３２Ａ及び図３２Ｂに示すように、基材層４０Ｂ、下部電極層４０Ｃ、圧電材料層４０Ｄ、上部電極層４０Ｅが積層されて構成される。また、連結部８２は、上記各実施の形態と同様に、基材層４０Ｂ、下部電極層４０Ｃ、圧電材料層４０Ｄ、上部電極層４０Ｅの他、Ｓｉ支持層４０Ｆ、埋込酸化膜であるＢＯＸ層、Ｓｉ活性層４０Ｇが積層されて構成される。ここで、上部電極層４０Ｅは、必要な部分にのみ形成されている。上部電極層４０Ｅは、例えば、各振動板８４〜８７における重り８４Ｃ〜８７Ｃが固定される部分（重り８４Ｃ〜８７Ｃの周囲部分）および連結部８２の周囲部分を除いた部分に形成される。これは、重り８４Ｃ〜８７Ｃの周囲部分および連結部８２の周囲部分は変形し難いので、上部電極層４０Ｅを配置する必要性が低いためである。重り８４Ｃ〜８７Ｃの周囲部分および連結部８２の周囲部分では、圧電材料層４０Ｄが露出した状態となっている。また、連結部８２において、各振動板８４〜８７から出力される電圧信号の伝送経路として上部電極層４０Ｅが形成される。
振動板８４〜８７は、半導体製造技術を応用したＭＥＭＳ技術を用いて、矩形状の基板をカッティングすることにより製造することができる。このとき、図３３に示すように、振動板８４〜８７は、基板の中央に形成され、基板の残りの部分は、振動板８４を保護する矩形枠８８として残すようにしてもよい。矩形枠８８の一辺には、各振動板８４〜８７で発生した電圧信号を出力する矩形状の電極が、上部電極層４０Ｅにより形成されている。
本実施の形態によれば、複数の振動板８４〜８７は、被固定部としての連結部８２により連結され一体化している。これにより、複数の振動板８４〜８７を管理し製造し易くなるうえ、複数の振動板８４〜８７を接着剤などで筐体に一度に固定することができる。また、固定する側の構造も簡単なものとすることができるし、固定部と被固定部（連結部８２）との接触面積を大きくして、固定部の保持力を高めることができる。
実施の形態８．
次に、本発明の実施の形態８について説明する。
本実施の形態に係る振動発電装置は、図３４Ａ、図３４Ｂ及び図３４Ｃに示すように、複数の振動板１０４〜１１３を備える。複数の振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３は、それぞれ基準点Ｏを中心とする円に沿って湾曲する円弧状の板（円環を半分に切断した形状を有する板）である。振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３は、それぞれ中心角が同じ１８０度であり、基準点Ｏを中心とする円の半径方向に配列されている。振動板１０４〜１０８は、基準点Ｏよりも−ｘ側に配列され、振動板１０９〜１１３は、基準点Ｏよりも＋ｘ側に配列されている。また、振動板１０４〜１１３の中央部分には、重り１０４Ｃ〜１１３が設けられている。振動板１０４〜１１３に設けられた重り１０４Ｃ〜１１３Ｃの厚み（ｚ方向の長さ）は、振動板１０４〜１１３が所望の共振周波数で振動するように調整されている。基準点Ｏを中心とする円の半径方向における幅は、振動板１０４〜１０８の方が、振動板１０９〜１１３よりも広い。
連結部１０２は、各振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３の両端を固定して振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３を連結すると共に、筐体２’の固定部１０２Ｄに固定される被固定部である。連結部１０２は、基準点Ｏを中心とする円の半径方向に沿って、基準点Ｏを中心として+ｙ方向および−ｙ方向に（互いに逆方向に）延びている。複数の振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３は、連結部１０２と一体化している。各振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３は、対向する他の振動板との間に隙間が形成されているので連結部１０２と一体化されていても、個別に振動することが可能である。図３４Ｃに示すように、連結部１０２は、筐体２’の固定部１０２Ｄに固定される。
ここで、各振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３においても、固定される固定端の幅（被固定部１０２と連結されるｙ軸方向の幅）の合計は、同じ方向（ｙ軸方向）の全体の幅よりも小さい。例えば、図３４Ａに示すように、振動板１０４の固定端の幅ｄ４’の合計は、振動板１０４全体の幅Ｗ４’よりも小さい。このようにすれば、各振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３は、ｙ軸回りの振動だけでなく、例えば、ｘｙ平面内において、ｙ軸からずれた軸回りの振動の変位も大きくすることができる。したがって、本実施の形態に係る振動発電装置によれば、発電量を大きくすることができる振動方向を広げることができる。
また、本実施の形態に係る振動発電装置によれば、振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３を、中心角が同じ１８０度である円弧状の板とし、それを、基準点Ｏを中心とする円の半径方向に配列すれば、同じ面積の平面内における配列可能な振動板の数を増やすことができる。これにより、振動の変位が大きくなる周波数帯域を広げることができるし、各振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３の共振周波数の間隔を狭くして、共振周波数間の周波数応答を持ち上げることができる。
例えば、図３５Ａに示すように、振動板１０４〜１１３により、共振周波数のピークの数を増やし、振動の変位を５０Ｈｚ〜３５０Ｈｚの帯域で大きくすることができる。ここで、振動板１０４〜１０８、振動板１０９〜１１３について、基準点Ｏを中心とする円の半径方向における幅を同一とし、重り１０４Ｃ〜１１３Ｃの厚みを同一とした場合、図３５Ｂに示すように、１００Ｈｚ付近で、振動変位のレベルが落ちている。しかし、本実施の形態に係る振動発電装置のように、基準点Ｏを中心とする円の半径方向における、振動板１０４〜１０８と振動板１０９〜１１３との幅を異ならせ、重り１０４Ｃ〜１１３Ｃの厚みを調整した場合には、図３５Ｃに示すように、１００Ｈｚ付近の周波数応答を例えば約５倍に持ち上げることができる。
なお、連結部１０２は、基準点Ｏを中心に、基準点Ｏを中心とする円の半径方向に沿って放射状に３本以上設けられていてもよい。例えば、各振動板に対応する中心角を１２０度として、連結部１０２を１２０°間隔で３本設けるようにしてもよい。
実施の形態９．
次に、本発明の実施の形態９について説明する。
本実施の形態に係る振動発電装置は、図３６Ａ、図３６Ｂ及び図３６Ｃに示すように、一体化された複数の振動板２０４〜２０７を備えている。複数の振動板２０４〜２０７それぞれは、一端が筐体２”の固定部２０２Ｄに固定され、ｙ軸方向に沿って互いに平行に延びる２つの第１の直線部２０４Ａ〜２０７Ａと、２つの第１の直線部２０４Ａ〜２０７Ａの他端同士を連結する第２の直線部２０４Ｂ〜２０７Ｂと、を有している。複数の振動板２０５〜２０７は、第１の直線部２０５Ａ〜２０７Ａ及び第２の直線部２０５Ｂ〜２０７Ｂで形成される枠の内側に、他の振動板２０４〜２０６を内包するように配列される。また、複数の振動板２０５〜２０７は、筐体２”の固定部２０２Ｄに固定される部分、すなわち被固定部２０２で一体化している。
すなわち、振動板２０４〜２０７は、被固定部２０２を含め、全体として矩形状であり、内部に矩形状の貫通孔を有すると考えることもできる。振動板２０７の貫通孔に振動板２０６が内包され、振動板２０６の貫通孔に振動板２０５が内包され、振動板２０５の貫通孔に振動板２０４が内包される。振動板２０４〜２０７において、ｙ軸方向に沿って延びた一対の第１の直線部２０４Ａ〜２０７Ａのｘ軸方向における幅と、ｘ軸方向に沿って延びた第２の直線部２０４Ｂ〜２０７Ｂに設けられた重り２０４Ｃ〜２０７Ｃの厚みとは、振動板２０４〜２０７が所望の共振周波数で振動するように調整されている。
言い換えると、複数の振動板２０４〜２０７は、Ｕ字状の板の部分を有し、その両端（固定端）が筐体２”の固定部２０２Ｄに固定される連結部（被固定部）２０２に連結されることにより構成されている。振動板２０４〜２０７は、隣接する他の振動板との間に隙間が形成されているので、連結部２０２と一体化されていても、個別に振動することが可能である。
各振動板２０４〜２０７においても、固定される固定端の幅（被固定部２０２と連結されるｘ軸方向の幅）の合計は、同じ方向（ｘ軸方向）の全体の幅よりも小さい。例えば、図３６Ａに示すように、振動板２０４の固定端の幅ｄ４”の合計は、振動板２０４全体の幅Ｗ４”の合計よりも小さい。このようにすれば、各振動板２０４〜２０７は、ｘ軸回りの振動だけでなく、例えば、ｘｙ平面内においてｘ軸からずれた軸回りの振動の変位も大きくすることができる。従って、本実施の形態に係る振動発電装置によれば、発電量を大きくすることができる振動方向を広げることができる。
よって、例えば、図３７Ａに示すように、振動板２０４〜２０７により振動の変位を５０Ｈｚ〜４００Ｈｚの帯域で大きくすることができる。ここで、振動板２０４〜２０７において、第１の直線部２０４Ａ〜２０７Ａのｘ軸方向における幅を同一とし、第２の直線部２０４Ｂ〜２０７Ｂに設けられた重り２０４Ｃ〜２０７Ｃの厚みを同一とした場合、図３７Ｂに示すように、最低の共振周波数と２番目の共振周波数との間で、振動変位のレベルが落ちている。しかし、本実施の形態に係る振動発電装置のように、振動板２０４〜２０７において、第１の直線部２０４Ａ〜２０７Ａのｘ軸方向における幅を異ならせ、第２の直線部２０４Ｂ〜２０７Ｂに設けられた重り２０４Ｃ〜２０７Ｃの厚みを異ならせた場合には、例えば図３７Ｃに示すように、最低の共振周波数と２番目の共振周波数との間の周波数応答を約３０倍に持ち上げることができる。
なお、上記各実施の形態に係る振動装置は、共振周波数がそれぞれ異なる複数の振動板を備えるものであったが、上述したような複数の振動板のうち、少なくとも１つの振動板を、図３８に示す振動板８に代えるようにしてもよい。振動板８は、円環状であり、１箇所で被固定部８Ｄで固定され、被固定部８Ｄの反対側に重り８Ｃが設けられている。この振動板８では、その主面８Ａの一部に金属板としてのジャケット８Ｂが貼り合わされている。ジャケット８Ｂは、振動板８における変形しない部分、被固定部８Ｄや重り８Ｃが設けられる部分にも貼り合わされている。この円環状の振動板８では、振動板８の内縁側を円周方向に延びるように設けられている。このようにすれば、ジャケット８Ｂが貼り合わされた領域と、貼り合わされていない領域との境界周辺の応力を大きくして、振動板８の振動による発電量等を大きくすることができる。
また、図３９に示す振動板９を用いてもよい。図３９では、振動板９は、半分に切断された状態で示されている。この振動板９は、円環状であり、１箇所で被固定部９Ｄで固定され、被固定部９Ｄの反対側に重り９Ｃが設けられている。主面９Ａ上には、金属板としてのジャケット９Ｂが貼り合わされている。ジャケット９Ｂは、振動板９の円周方向に延びるように設けられている。より具体的には、ジャケット９Ｂは、幅が短い部分９Ｂａと幅が広い（幅が主面９Ａと同じ）部分９Ｂｂとが振動板９の円周方向に交互に連結されて構成されている。部分９Ｂａ，９Ｂｂは、幅や長さが不均一である。このようなジャケット９Ｂを取り付けることにより、ジャケット９Ｂが貼り合わされた領域と、ジャケット９Ｂが貼り合わされていない領域との境界周辺の応力をより大きくして、振動板９の振動による発電量等を大きくすることができる。
また、図４０に示す振動板１０を用いてもよい。図４０では、振動板１０は、半分に切断された状態で示されている。この振動板１０は、円環状であり、１箇所で被固定部１０Ｄで固定され、被固定部１０Ｄの反対側に重り１０Ｃが設けられている。この振動板１０には、金属板としてのジャケット１０Ｂが貼り合わされている。ジャケット１０Ｂは、振動板１０の円周方向に延びるように設けられている。また、被固定部１０Ｄから離れるにつれて、ジャケット１０Ｂの幅は徐々に短くなっている。このジャケット１０Ｂを取り付けることにより、ジャケット１０Ｂが貼り合わされた領域と、ジャケット１０Ｂが貼り合わされていない領域との境界周辺の応力をより大きくして、振動板１０の振動による発電量等を大きくすることができる。
また、図４１に示す振動板１１を用いてもよい。図４１では、振動板１１は、半分に切断された状態で示されている。この振動板１１は、円環状であり、１箇所で被固定部１１Ｄで固定されている。重り１１Ｃは、振動板１１における被固定部１１Ｄから最も遠い位置に設けられており、振動板１１の素材であるＳＯＩウエハのＳｉ層を残すことにより形成されている。この振動板１１は、幅が短くかつ薄い部分１１Ａａ（くびれ部）と、幅が広くかつ厚い部分１１Ａｂとがその円周方向に交互に連結されて構成された円環状の板である。部分１１Ａｂも、振動板１１の素材であるＳＯＩウエハのＳｉ層を残すことにより形成されている。この振動板１１によれば、幅が短くかつ薄い部分１１Ａａと、幅が長くかつ厚い部分１１Ａｂとの境界周辺の応力を大きくすることができるので、振動板１１の振動による発電量等を大きくすることができる。
また、図４２Ａ及び図４２Ｂに示す振動板１１のように、金属製の重り１１Ｃ’を取り付けるようにしてもよい。図４３に示すように、重り１１Ｃ’は、振動板１１における被固定部１１Ｄから最も遠い位置に、シリコン層１１Ｅを介して振動板１１に接続されている。また、重り１１Ｃ’は、振動板１１と接続された位置から、振動板１１に沿って振動板１１と平行に張り出している。このようにすれば、重り１１Ｃ’を重くして振動板１１全体の共振周波数を低くしつつ、振動板１１で応力が大きくなる部分の大きさを確保することができる。これにより、振動板１１の振動による発電量等を大きくすることができる。
上述のようなジャケット及びくびれのある振動板は、円弧状以外の形状の振動板に適用することができる。
なお、振動装置は、例えば圧力センサ等の各種センサの自家電源として用いることができる。例えば、圧力変動を検出するセンサの電源として上記各実施の形態に係る振動発電装置１Ｄ等を用いれば、圧力の変動によって生じた振動で振動発電装置１Ｄ等が発電を行い、発電された電力でセンサを作動させ、そのセンサが圧力を検出するシステムを構成することも可能である。
上記実施の形態では、振動板４，５，６，７等は、半導体製造技術を応用したＭＥＭＳ技術を用いて製造されたが、本発明はこれには限られない。振動板４，５，６，７等は、以下のようにして製造されてもよい。即ち、圧電材料層４０Ｄが例えば圧電セラミックスとされ、この圧電セラミックスの一方の主面に上部電極層４０Ｅが貼り付けられ、圧電セラミックスの他方の主面に下部電極層４０Ｃが貼り付けられることで、圧電層４０Ａが形成される。そして、この圧電層４０Ａの下部電極層４０Ｃに、シリコン層から成る基材層４０Ｂが貼り付けられることで、振動板４，５，６，７等が製造されてもよい。
なお、圧電材料層４０Ｄが例えば圧電セラミックスである場合、その圧電材料層４０Ｄは、ＭＥＭＳ技術を用いて製造された圧電材料層４０Ｄと比較して強度（例えば硬度）が高い。このように、圧電材料層４０Ｄの強度が比較的高く、振動板４，５，６，７等の強度（例えば硬度）も比較的高い場合、圧電材料層４０Ｄ（圧電層４０Ａ）が積層される基材層４０Ｂは、振動板４，５，６，７等において必須の構成ではない。
上記実施の形態では、基材層４０Ｂ上に積層された圧電層４０Ａは、１つの圧電材料層４０Ｄで構成されていた。しかしながら、本発明はこれには限られない。圧電層４０Ａは、複数の圧電材料層４０Ｄを有していてもよい。
圧電層４０Ａは、例えば、下部電極層４０Ｃと、圧電材料層４０Ｄと、上部電極層４０Ｅとに加え、更に、圧電材料層４０Ｄと、上部電極層４０Ｅとが、この順で積層されており、２つの圧電材料層４０Ｄを有していてもよい。また、圧電層４０Ａは、例えば、下部電極層４０Ｃと、圧電材料層４０Ｄと、上部電極層４０Ｅと、圧電材料層４０Ｄと、上部電極層４０Ｅとに加え、更に、圧電材料層４０Ｄと、上部電極層４０Ｅとが、この順で積層されており、３つの圧電材料層４０Ｄを有していてもよい。
なお、上述のように、複数の圧電材料層４０Ｄが積層された圧電層４０Ａによって振動板４，５，６，７等が形成される場合であっても、それら圧電材料層４０Ｄは、例えばＰＺＴに限られない。複数の圧電材料層４０Ｄは、電圧の印加によって伸縮動作し、外部から加えられた振動力により撓んで振動する圧電素子であればよい。
上述した実施の形態５においては、重り７４Ｃ〜７７Ｃの厚みを調整して振動板７４〜７７の共振周波数を微調整し、実施の形態８においても、同様に、重り１０４Ｃ〜１１３Ｃの厚みを調整して振動板１０４〜１１３の共振周波数を微調整したが、本発明はこれに限られない。例えば、密度の異なる材質を使用して、重さが異なる重り７４Ｃ〜７７Ｃ、重り１０４Ｃ〜１１３Ｃを用意し、それらの重り７４Ｃ〜７７Ｃ、重り１０４Ｃ〜１１３Ｃを、振動板７４〜７７、振動板１０４〜１１３に固着させることで、振動板７４〜７７、振動板１０４〜１１３の共振周波数を微調整してもよい。この場合、重り７４Ｃ〜７７Ｃ、重り１０４Ｃ〜１１３Ｃの厚みが同程度になることもある。
上述した実施の形態７においては、振動板８４〜８７は、矩形状の基板がカッティングされて製造されたが、本発明はこれに限られない。振動板８４〜８７は、例えば円形や楕円形の基板がカッティングされて製造されてもよい。
上述した実施の形態８においては、振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３は、それぞれ基準点Ｏを中心とする円に沿って湾曲する円弧状の板（円環を半分に切断した形状を有する板）であったが、本発明はこれに限られない。振動板１０４〜１０８、１０９〜１１３は、全体として矩形状であり、内部に矩形状の貫通孔を有する凹の字状であってもよい。
上記実施の形態に係る骨伝導式イヤホン１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び振動発電装置１Ｄは、スマートフォン１００等の装飾用のアクセサリとして利用することもできる。例えば、筐体２等の形状を特定のキャラクタの形状とすることにより、その装飾性を高めることができる。
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
なお、本願については、２０１６年７月２９日に出願された日本国特許出願２０１６−１５０１６２号、２０１６年１０月２６日に出願された日本国特許出願２０１６−２１００４９号を基礎とする優先権を主張し、本明細書中に日本国特許出願２０１６−１５０１６２号及び日本国特許出願２０１６−２１００４９号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
本発明は、骨伝導式イヤホンや振動発電装置に適用することができる。例えば、イヤホンの他、骨伝導の携帯電話等に適用することができる。また、人、車などの動くもの、又は路面等の動くものから振動を受ける部分に設けられる振動発電装置に適用することができる。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 骨伝導式イヤホン、１Ｄ 振動発電装置、２，２’，２” 筐体、２Ａ，２Ｂ カバー、２Ｃ 内部空間、２Ｄ 固定部、２Ｅ ボス、２Ｆ 凹部、２Ｇ 側壁、３ 信号入力部、３Ａ 音声入力端子、３Ｂ 係止部、３Ｃ 出力電極、４，４’，４” 振動板、４Ａ 主面、４Ｃ 重り、４Ｄ 被固定部、４Ｅ 貫通孔、４Ｇ 切り欠き部、５ 振動板、５Ａ 主面、５Ｃ 重り、５Ｄ 被固定部、５Ｅ 貫通孔、５Ｇ 切り欠き部、６ 振動板、６Ａ 主面、６Ｃ 重り、６Ｄ 被固定部、６Ｅ 貫通孔、６Ｇ 切り欠き部、７ 振動板、７Ａ 主面、７Ｃ 重り、７Ｄ 被固定部、７Ｅ 貫通孔、７Ｇ 切り欠き部、８ 振動板、８Ａ 主面、８Ｂ ジャケット、８Ｃ 重り、８Ｄ 被固定部、９ 振動板、９Ａ 主面、９Ｂ ジャケット、９Ｂａ 部分、９Ｂｂ 部分、９Ｃ 重り、９Ｄ 被固定部、１０ 振動板、１０Ａ 主面、１０Ｂ ジャケット、１０Ｃ 重り、１０Ｄ 被固定部、１１ 振動板、１１Ａ 主面、１１Ａａ 部分（くびれ部）、１１Ａｂ 部分、１１Ｃ，１１Ｃ’ 重り、１１Ｄ 被固定部、１１Ｅ シリコン層、１５ 振動板、１５Ａ 主面、１５Ｂ アーム部、１５Ｃ 重り、１６ 振動板、１６Ａ 主面、１６Ｂ アーム部、１６Ｃ 重り、１７ 振動板、１７Ａ 主面、１７Ｂ アーム部、１７Ｃ 重り、２４ 振動板、２４Ａ 主面、２４Ｃ 重り、２５ 振動板、２５Ａ 主面、２５Ｂ アーム部、２５Ｃ 重り、２６ 振動板、２６Ａ 主面、２６Ｂ アーム部、２６Ｃ 重り、２７ 振動板、２７Ａ 主面、２７Ｂ アーム部、２７Ｃ 重り、３０ 出力部、３０Ａ 端子、３４ 振動板、３４Ａ 主面、３４Ｂ アーム部、３４Ｃ 重り、３４Ｄ 被固定部、３５ 振動板、３５Ａ 主面、３５Ｂ アーム部、３５Ｃ 重り、３５Ｄ 被固定部、３６ 振動板、３６Ａ 主面、３６Ｂ アーム部、３６Ｃ 重り、３６Ｄ 被固定部、３７ 振動板、３７Ａ 主面、３７Ｂ アーム部、３７Ｃ 重り、３７Ｄ 被固定部、３８ 振動板、３８Ａ 主面、３８Ｂ アーム部、３８Ｃ 重り、３８Ｄ 被固定部、４０Ａ 圧電層、４０Ｂ 基材層、４０Ｃ 下部電極層、４０Ｄ 圧電材料層、４０Ｅ 上部電極層、４０Ｆ Ｓｉ支持層、４０Ｇ Ｓｉ活性層、４４，４５，４６，４７ 振動板、５０ 振動板組，５１ 振動板組、５４，５５，５６，５７ 振動板、６１ フック部、６２ 筐体、６２Ｄ 固定部、６３ コードケーブル、６４、信号入力部、６５ 振動板組、７０ 振動板、７０Ｂ アーム部、７０Ｃ 重り、７１ 振動板、７１Ｂ アーム部、７１Ｃ 重り、７２ 振動板、７２Ｂ アーム部、７２Ｃ 重り、７４ 振動板、７４Ａ 主面、７４Ｃ 重り、７４Ｄ 被固定部、７５ 振動板、７５Ａ 主面、７５Ｃ 重り、７６ 振動板、７６Ａ 主面、７６Ｃ 重り、７７ 振動板、７７Ａ 主面、７７Ｃ 重り、８０ 整流平滑回路、８１ 蓄電池、８２ 連結部、８４，８５，８６，８７ 振動板、８４Ａ，８５Ａ，８６Ａ，８７Ａ 主面、８４Ｃ，８５Ｃ，８６Ｃ，８７Ｃ 重り、８８ 矩形枠、９４Ｄ，９５Ｄ，９６Ｄ，９７Ｄ 固定部、１００ 携帯端末機器（スマートフォン）、１０１ イヤホンジャック、１０２ 連結部（被固定部）、１０２Ｄ 固定部、１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２，１１３ 振動板、１０４Ｃ，１０５Ｃ，１０６Ｃ，１０７Ｃ，１０８Ｃ，１０９Ｃ，１１０Ｃ，１１１Ｃ，１１２Ｃ，１１３Ｃ 重り、２０２ 連結部（被固定部）、２０２Ｄ 固定部、２０４，２０５，２０６，２０７ 振動板、２０４Ａ，２０５Ａ，２０６Ａ，２０７Ａ 第１の直線部、２０４Ｂ，２０５Ｂ，２０６Ｂ，２０７Ｂ 第２の直線部、２０４Ｃ，２０５Ｃ，２０６Ｃ，２０７Ｃ 重り、ｈ 使用者、Ｓ スカロップ

Claims (27)

  1. 積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
    前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
    を備え、
    前記複数の振動板が、同一の平面内に配置されており、
    前記複数の振動板として、
    主面の一部がくりぬかれて貫通孔が形成され、前記貫通孔に他の振動板を内包する振動板を含む、
    振動装置。
  2. 前記複数の振動板として、
    その主面における、前記固定部から前記振動板の中心へ向かう方向に直交する方向に関して、前記振動板の全幅が前記固定部によって固定される固定端の全幅より大きい振動板を含む、
    請求項１に記載の振動装置。
  3. 前記複数の振動板は、同心に配置されている、
    請求項１に記載の振動装置。
  4. 前記貫通孔が、主面の中央よりも前記固定部の方に偏芯して形成されている、
    請求項１に記載の振動装置。
  5. 積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
    前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
    を備え、
    前記複数の振動板が、同一の平面内に配置されており、
    前記複数の振動板それぞれは、基準点を中心とする円の半径方向に配列された中心角が同じ円弧状の板であり、
    両端で前記固定部に固定される、
    振動装置。
  6. 前記複数の振動板における前記固定部に固定される部分は、
    前記基準点を中心として逆方向又は放射状に複数延びている、
    請求項５に記載の振動装置。
  7. 積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
    前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
    を備え、
    前記複数の振動板が、同一の平面内に配置されており、
    前記複数の振動板それぞれは、
    一端が前記固定部に固定され、互いに平行に延びる２つの第１の直線部と、
    前記２つの第１の直線部の他端同士を連結する第２の直線部と、
    を有し、
    前記複数の振動板は、
    前記第１の直線部及び前記第２の直線部で形成される枠の内側に、他の振動板を内包するように配列される、
    振動装置。
  8. 前記複数の振動板は、前記固定部に固定される部分で一体化している、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の振動装置。
  9. 前記複数の振動板は、
    前記各振動板の主面の面積が増加又は減少するように配列されている、
    請求項１に記載の振動装置。
  10. 前記複数の振動板は、
    その厚みが増加又は減少するように配列されている、
    請求項１に記載の振動装置。
  11. 前記各振動板に重りが設けられている、
    請求項１に記載の振動装置。
  12. 前記複数の振動板は、
    それぞれに設けられた前記重りの重さが増加又は減少するように配列されている、
    請求項１１に記載の振動装置。
  13. 前記重りは、
    前記各振動板における、前記固定部から前記振動板の中心を通る中心線上に設けられている、
    請求項１１又は１２に記載の振動装置。
  14. 前記重りは、
    前記各振動板における、前記固定部から前記振動板の中心を通る中心線から外れた位置に設けられている、
    請求項１１又は１２に記載の振動装置。
  15. 外部機器から出力された電圧信号を入力して前記各振動板の前記圧電層に印加するか、前記圧電層に生じた電荷を電流として取り出すかのいずれかを行う入出力部を備える、
    請求項１又は２に記載の振動装置。
  16. 前記固定部は、
    前記入出力部の反対側に配置されている、
    請求項１５に記載の振動装置。
  17. 積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
    前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
    外部機器から出力された電圧信号を入力して前記各振動板の前記圧電層に印加するか、前記圧電層に生じた電荷を電流として取り出すかのいずれかを行う入出力部と、
    を備え、
    前記固定部は、
    前記入出力部の反対側に配置されており、
    前記複数の振動板のうち、少なくとも１枚の振動板では、前記入出力部に対向する部分が切り欠かれている、
    振動装置。
  18. 前記複数の振動板のうち、少なくとも１枚の振動板の主面の形状は、Ｃ字状、Ｕ字状又は凹状である、
    請求項１７に記載の振動装置。
  19. 前記複数の振動板のいずれかと、共振周波数が同一である他の振動板を備える、
    請求項１又は２に記載の振動装置。
  20. 隣接する共振周波数の間の周波数応答が、振動板単独の周波数応答を上回るように、前記複数の振動板各々の共振周波数の間隔が規定されている、
    請求項１又は２に記載の振動装置。
  21. 積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
    前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
    を備え、
    前記複数の振動板のうちの少なくとも１つの振動板の主面の振動する部分に、金属板が貼り合わされた部分と、貼り合わされていない部分とが形成されている、
    振動装置。
  22. 前記金属板が貼り合わされた振動板は、円環状であり、
    前記金属板が、前記振動板の内縁側を円周方向に延びるように設けられている、
    請求項２１に記載の振動装置。
  23. 前記金属板が貼り合わされた振動板は、円環状であり、
    前記金属板は、幅が短い部分と幅が長い部分とが前記振動板の円周方向に交互に連結されて構成されている、
    請求項２１に記載の振動装置。
  24. 前記金属板が貼り合わされた振動板は、円環状であり、
    前記金属板が、前記振動板の円周方向に延びるように設けられ、
    前記固定部から離れるにつれて、前記金属板の幅が短くなっている、
    請求項２１に記載の振動装置。
  25. 積層された圧電層を有し、該圧電層の伸縮又は外部から加えられた振動力により撓んで振動し、共振振動数がそれぞれ異なる複数の振動板と、
    前記複数の振動板を収容する内部空間と、前記各振動板の一部を固定する固定部とを有し、前記固定部を介して前記各振動板と外部との間で振動を伝達可能な筐体と、
    を備え、
    前記複数の振動板のうちの少なくとも１つの振動板は、
    幅が短くかつ薄い部分と、幅が長くかつ厚い部分とがその円周方向に交互に連結されて構成された円環状の板である、
    振動装置。
  26. 前記少なくとも１つの振動板における前記固定部から最も遠い位置に金属製の重りが接続されている、
    請求項２５に記載の振動装置。
  27. 前記金属製の重りが、前記振動板と接続された位置から、前記振動板に沿って前記振動板と平行に張り出している、
    請求項２６に記載の振動装置。
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