WO2021199880A1 - 静電容量型電気音響変換装置 - Google Patents

Abstract

イヤホン１は、音源装置２が出力した電気信号に含まれる所定の共振周波数の信号成分を他の周波数の信号成分よりも大きくした調整信号を出力する共振回路１２２と、筐体に固定された固定極２２と、固定極２２に対向して設けられており、調整信号に基づいて固定極２２との間に生じた電位差に応じて振動するダイヤフラム２５と、ダイヤフラム２５の一部の領域に接触し、当該領域を固定極２２の側に押し付ける接触部２９と、ダイヤフラム２５の振動に伴って発生する音を筐体の外に放出する放音部３０と、を有する。

Description

静電容量型電気音響変換装置

　本発明は、電気信号を音に変換する静電容量型電気音響変換装置（capacitive-type electro-acoustic transducer）に関する。

　電気信号に伴う振動板の振動によって電気信号を音に変換する静電容量型電気音響変換装置が知られている。特許文献１には、磁気回路内に配置されたコイルに電流を流し、コイルの吸引力を変化させて振動板を振動させることにより音を発生するマグネチック型のイヤホンが開示されている。

特開２０１７－２０４８４４号公報

　マグネチック型のイヤホンが音を再生可能な周波数帯域（すなわちダイナミックレンジ）は狭い。このため、ダイナミックレンジを広帯域化するためには、低音用、中音用、及び高音用の複数のユニットを組み合わせる必要があり、コンデンサヘッドホン（静電容量型ヘッドホン）に比べて部品点数が多く小型化が困難であるという問題が生じていた。

　一方、コンデンサヘッドホンの感度を上げるためには静電容量を大きくする必要があり、振動板と固定極との距離を小さくしなければならない。しかしながら、振動板と固定極との距離を小さくし過ぎると、振動板が振動によって固定極と接触して短絡するという問題があった。

　そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ダイナミックレンジの広帯域化と小型化を実現可能な静電容量型電気音響変換装置を提供することを目的とする。

　本発明の静電容量型電気音響変換装置は、音源装置が出力した電気信号に含まれる所定の周波数の信号成分を他の周波数の信号成分よりも大きくした調整信号を出力する共振回路と、筐体に固定された固定極と、前記固定極に対向して設けられており、前記調整信号に基づいて前記固定極との間に生じた電位差に応じて振動するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの一部の領域に接触し、当該領域を前記固定極の側に押し付ける接触部と、前記ダイヤフラムの振動に伴って発生する音を前記筐体の外に放出する放音部と、を有する。

　前記静電容量型電気音響変換装置は、前記音源装置に接続される接続部をさらに有し、前記共振回路は、前記接続部と前記ダイヤフラムとの間で互いに直列に接続された抵抗及びインダクタと、前記固定極と前記ダイヤフラムの間に設けられた容量回路と、を有してもよい。

　前記容量回路の静電容量値が、前記固定極と、前記ダイヤフラムと、前記接触部と、前記放音部とを含む電気音響変換器の静電容量値の１０倍以上であってもよい。

　前記静電容量型電気音響変換装置は、前記容量回路の容量値を設定するための設定情報を取得し、取得した前記設定情報に基づいて前記容量値を制御する制御部をさらに有してもよい。

　前記音源装置が、アプリケーションプログラムを実行する情報端末であり、前記制御部は、前記アプリケーションプログラムを実行中の前記情報端末において入力された前記設定情報を取得してもよい。

　前記容量回路は、前記固定極と前記ダイヤフラムとの間に接続されるコンデンサを入れ替え可能な状態で前記コンデンサを前記固定極と前記ダイヤフラムとの間に接続するコンデンサ接続部を有してもよい。

　前記コンデンサ接続部は、前記静電容量型電気音響変換装置の筐体の外部に露出していてもよい。

　前記固定極と前記ダイヤフラムとにより生じる静電容量が６０ｐＦ以上であり、前記インダクタのインダクタンス値が２．０Ｈ以下であってもよい。

　前記共振回路の共振周波数が１０ＫＨｚであってもよい。

　前記ダイヤフラムの一部の領域における前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔は、前記一部の領域の外側における前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔よりも狭くてもよい。

　前記ダイヤフラムの中央部における前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔は、前記ダイヤフラムの中央部の外側における前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔よりも狭くてもよい。

　前記ダイヤフラムの中央部から前記ダイヤフラムの外縁に近づくにつれて、前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔が狭くなってもよい。

　本発明によれば、静電容量型電気音響変換装置のダイナミックレンジの広帯域化と小型化を実現することができるという効果を奏する。

電気音響変換システムＳの構成を示す図である。 イヤホン１の拡大図である。 図２のＡ－Ａ線における断面図である。 図３のＢ－Ｂ線における断面図である。 図４のＣ－Ｃ線からイヤピース１４の側を見た図である。 イヤホン１が有する電気回路を示す図である。 直列共振回路を有しないイヤホン１の感度の周波数特性の測定結果を示す図である。 直列共振回路を有するイヤホン１の感度の周波数特性の測定結果を示す図である。 共振回路１２２の第１変形例である共振回路１２２ａを示す図である。 共振回路１２２の第２変形例である共振回路１２２ｂを示す図である。 電気音響変換器２０ａの内部構成を示す図である。 図１１のＤ－Ｄ線における断面図である。 電気音響変換器２０ｂの内部構成を示す図である。 電気音響変換器２０ｃの内部構成を示す図である。 変位部２８ａの形状を示す図である。

［電気音響変換システムＳの概要］
　図１は、電気音響変換システムＳの構成を示す図である。電気音響変換システムＳは、イヤホン１と音源装置２とを有する。イヤホン１は静電容量型電気音響変換装置の一例であり、音源装置２から出力された電気信号を音に変換し、音を外部に放出する。

　音源装置２は、例えばアプリケーションプログラムを実行する情報端末であるスマートフォン、コンピュータ又はオーディオプレーヤーであり、楽曲又は音声等を含む音源データに基づく電気信号を出力する。音源装置２は、音源データを記憶媒体に記憶してもよく、通信回線を介して外部装置から取得してもよい。

　図２は、イヤホン１の拡大図である。図２（ａ）はイヤホン１の斜視図であり、図２（ｂ）はイヤホン１の側面図である。イヤホン１は、例えば、エレクトレット型の静電容量型電気音響変換装置であり、固定極と振動板（ダイヤフラムともいう）との間の静電容量を変化させることにより電気信号を音に変換する。そのため、イヤホン１は音を発生させるための磁石を有していない。

　イヤホン１は、接続部１０と、ケーブル１１と、リアハウジング１２と、フロントハウジング１３と、イヤピース１４と、を有する。イヤピース１４の先端には音を外部に放出するための開口１５が形成されている。

　接続部１０は、音源装置２における音を出力する端子に接続され、当該端子から出力される電気信号を増幅する増幅部を備える。静電容量型電気音響変換装置の感度は、動電型（ダイナミック型）やバランスド・アーマチュア型の電気音響変換装置などと比較して低い。そのため、静電容量型電気音響変換装置では、音楽鑑賞に適した音量を出力可能なように、接続部１０によって電気信号を増幅する。増幅部は、昇圧トランスを含んでいてもよく、信号増幅用の増幅器を含んでいてもよい。

　ケーブル１１は、音源から供給される電気信号を伝送するためのケーブルである。リアハウジング１２は、ケーブル１１と、フロントハウジング１３との間に設けられた部位である。リアハウジング１２は、ケーブル１１を介して伝送された電気信号を音に変換する電気音響変換器２０を有している。電気音響変換器２０の内部構成の詳細については後述する。

　フロントハウジング１３は、リアハウジング１２とイヤピース１４との間に設けられており、リアハウジング１２に対する角度が可変となる構造を有する。
　イヤピース１４は、イヤホン１のユーザの耳に挿入される部位であり、フロントハウジング１３に突出して形成された音導管に結合されている。イヤピース１４は、電気音響変換器２０が発生した音を開口１５から放出する。

［電気音響変換器２０の詳細構成］
　図３から図５は、電気音響変換器２０の内部構成を示す模式図である。図３は、図２のＡ－Ａ線における断面図である。図４は、図３のＢ－Ｂ線における断面図である。図５は、図４のＣ－Ｃ線からイヤピース１４の側を見た図である。

　図３から図５に示すように、電気音響変換器２０は、筐体２１と、固定極２２と、固定極カバー２３と、端子２４と、ダイヤフラム２５と、絶縁部材２６と、導電性部材２７と、変位部２８と、接触部２９と、を有する。

　筐体２１は、例えば樹脂により形成されており、音源から供給された電気信号に基づいて音を発生する部品を収容する空間を有する。筐体２１は、当該空間と連通した放音部３０を有する。放音部は、電気信号に基づいて発生された音を、イヤピース１４を介して外部に放出する。放音部３０は、例えば円筒形状の部位であり、イヤピース１４に向けて延びている。筐体２１は、リアハウジング１２の外装部材として機能してもよい。

　筐体２１における電気信号を受ける側はケーブル１１を介して接続部１０に結合されており、筐体２１における音を放出する側はイヤピース１４に結合されている。図３から図５に示す例においては、筐体２１が円形の断面を有する場合を示しているが、筐体２１の形状は任意であり、筐体２１が多角形の断面を有してもよい。

　固定極２２は、平板状の導電性部材（例えばアルミニウム）により形成されている。固定極２２は、例えばエレクトレットによる外部電界により、ダイヤフラム２５との間に電場を発生する。また、固定極２２及びダイヤフラム２５には、それぞれ端子２４及び導電性部材２７を介して、音源から入力された電気信号が入力される。固定極２２は、エレクトレットに代えて、端子２４を介して印加されたバイアス電圧により、ダイヤフラム２５との間に電場を発生させてもよい。

　固定極２２は、例えば固定極カバー２３を介して筐体２１に固定されている。固定極２２の形状及び大きさは任意であるが、固定極２２は例えば直径２０ｍｍの円盤形状である。固定極２２には、ダイヤフラム２５の振動により発せられる音を通過させる複数の音孔２２１が形成されている。

　固定極カバー２３は、固定極２２を収容するための凹部を有している。固定極カバー２３は、絶縁性部材により形成されている。固定極２２の外縁が絶縁性部材により囲まれているため、固定極２２と後述する導電性部材２７とが電気的に絶縁される。

　端子２４は、固定極２２に電気信号を供給するための導電性の端子である。端子２４は、固定極２２に接続された第１導電部であり、固定極２２において放音部３０の側と反対側に配置されている。端子２４は固定極２２と電気的に結合されている。音源から供給される電気信号は、バイアス電圧あるいはエレクトレットの表面電位に重畳されて端子２４から入力される。

　ダイヤフラム２５は、固定極２２に対向して設けられており、音源から供給される電気信号に基づいて振動する振動板である。ダイヤフラム２５は、導電性を有する薄膜で形成されている。ダイヤフラム２５は、例えば金属箔又は金が蒸着された高分子フィルムにより形成されている。

　ダイヤフラム２５は、音源装置２から供給される電気信号により生じる電位差に応じて振動する。具体的には、ダイヤフラム２５は、端子２４及び導電性部材２７を介して印加される電気信号に基づいて固定極２２との間に生じた電位差に応じて振動する。より具体的には、ダイヤフラム２５は、後述する共振回路１２２によって電気信号の周波数特性が調整された後の電気信号である調整信号に基づいて固定極２２との間に生じた電位差に応じて振動する。

　ダイヤフラム２５の一部の領域（図４に示す例においては、中央部分）は接触部２９により固定極２２の側に押し付けられており、一部の領域におけるダイヤフラム２５と固定極２２との間隔は、一部の領域の外側におけるダイヤフラム２５と固定極２２との間隔よりも狭い。図４に示す例においては、ダイヤフラム２５の中央部からダイヤフラム２５の外縁に近づくにつれて、ダイヤフラム２５と固定極２２との間隔が狭くなっている。ダイヤフラム２５は、接触部２９により加えられる押圧によって、一部の領域で固定極２２と接触する。ダイヤフラム２５がこのように構成されていることにより、ダイヤフラム２５と固定極２２との距離がダイヤフラム２５の位置によって異なる状態になるため、広い周波数範囲の電気信号に対して電気音響変換器２０の感度が向上する。

　また、ダイヤフラム２５の少なくとも一部の領域と固定極２２との距離を小さくすることができるため、電気音響変換器２０の静電容量が大きくなる。電気音響変換器２０の静電容量が大きくなることで、後述する共振回路１２２を構成するインダクタのインダクタンス値を小さくすることができる。また、このような構成は、接続部１０による信号増幅を小さくすることに貢献する。従来の静電型電気音響変換器は、音楽鑑賞に堪えうる音量を出力するため、電気信号を大きく増幅しなければならなかった。固定極と振動板の一部の領域の距離を近づける構成は、電気信号の増幅度を小さくできるため、昇圧トランスや増幅器を小さくできる。

　絶縁部材２６は、ダイヤフラム２５が固定極２２と導通することを妨げるために設けられており、例えば樹脂により形成されている。絶縁部材２６の全体が絶縁性部材により形成されていてもよく、絶縁部材２６における固定極２２に接触する面又はダイヤフラム２５に接触する面の少なくとも一方が絶縁性を有していてもよい。

　絶縁部材２６は、例えば環状の形状を有しており、ダイヤフラム２５の周縁部と固定極２２との間に挟まれている。その結果、ダイヤフラム２５の周縁部は、固定極２２に接触しない状態で固定され、ダイヤフラム２５における絶縁部材２６に接触していない領域は、電気信号に応じて振動する。

　導電性部材２７は、ダイヤフラム２５に電気信号を印加するための部材である。導電性部材２７は、第２導電部であり、固定極２２に対して放音部３０の側においてダイヤフラム２５に接続される。導電性部材２７は、例えば導電性シートにより形成されている。導電性部材２７は、ダイヤフラム２５の周縁部に接触する環状部２７１と、環状部２７１の少なくとも一部から固定極２２に対して放音部３０の側と反対側まで延伸する延伸部２７２とを有する。延伸部２７２は、筐体２１と固定極カバー２３及び絶縁部材２６との間を通ってリアハウジング１２の側にまで延伸している。

　変位部２８及び接触部２９は、ダイヤフラム２５の一部の領域を固定極２２に向けて支持する支持部を構成し、ダイヤフラム２５の一部の領域に押圧を加える。変位部２８は、例えば弾性を有する棒状の樹脂、バネ又はゴムにより形成されており、筐体２１内の圧力の変化に応じてダイヤフラム２５が変位する方向に変位する。具体的には、変位部２８は、イヤホン１の筐体の一部であるイヤピース１４が人の耳に装着された場合、又はイヤピース１４が人の耳から外された場合に生じる筐体２１内の圧力変化に応じてダイヤフラム２５が変位すると、ダイヤフラム２５が変位することにより生じる応力を受けて変位する。

　図５に示す例において、変位部２８は、放音部３０を横断する位置に設けられている。変位部２８は、放音部３０を横断する一以上の棒状部材を有する。具体的には、変位部２８は、放音部３０の開口に一端が固定された複数の棒状部材を有する。図５に示す例においては、放音部３０のダイヤフラム２５の側の開口からそれぞれ１２０度ずつ異なる方向に延伸する３本の棒状部材が、放音部３０の中央で結合しているが、棒状部材が延伸する方向及び棒状部材の本数は任意である。

　変位部２８が有する棒状部材は、筐体２１との一体成形により形成されてもよく、筐体２１と異なる棒状部材が接着剤等により筐体２１に固定されてもよい。図５に示す棒状部材は均一の太さであるが、棒状部材は、放音部３０の開口の中心位置（すなわち接触部２９が設けられた位置）に近づくほど細くなる形状であってもよい。棒状部材がこのような形状を有することで、棒状部材と放音部３０との間の結合力が大きくなるとともに、変位部２８は、筐体２１の内部の圧力変化に応じて撓みやすくなる。

　接触部２９は、変位部２８と結合しており、接触部２９の弾性を有する面においてダイヤフラム２５の一部の領域と接触する。接触部２９は、例えば変位部２８の中央位置に設けられており、図５に示す例においては、変位部２８が有する複数の棒状部材が結合された位置に設けられている。接触部２９は、ユーザが耳からイヤホン１を取り外した時に筐体２１の内部が減圧してダイヤフラム２５が放音部３０の側に変位することで、表面が変形するような弾性を有する。

　接触部２９は、硬化する前に、表面張力により曲面が形成される流動性を有している。接触部２９は、時間の経過に伴い弾性が大きくなり、かつ硬化後に弾性を有する樹脂により形成されていることが好ましい。接触部２９がこのような材料により形成されることにより、接触部２９は所望の形状に形成しやすくなる。このような材料として、例えば、ニトリルゴム系の接着剤、合成ゴム系の接着剤、ビニール系の接着剤、シリコーンゴム、及びスポンジがあるが、材料はこれらに限定されない。接触部２９は、例えば変位部２８と同一の材料により形成されていてもよく、ＡＢＳ樹脂により形成されていてもよい。接触部２９が弾性を有する材料により形成されていることで、ダイヤフラム２５が接触部２９から局所的に応力を受けないため、ダイヤフラム２５は破損しづらくなる。

　また、ダイヤフラム２５が変位する方向の所定の応力が接触部２９に加えられた際の接触部２９の先端の変位量は、ダイヤフラム２５が変位する方向の上記の所定の応力が変位部２８に加えられた場合の変位部２８の変位量よりも大きいことが好ましい。接触部２９がこのように構成されていることにより、筐体２１の内部圧力の変化によってダイヤフラム２５が放音部３０の側に変位する際に、変位部２８が変位する前に接触部２９が変形する。この接触部２９の変形により、ダイヤフラム２５に加わるストレスは小さくなる。

　図６は、イヤホン１が有する音響系の電気回路を示す図である。図６には、リアハウジング１２に収容されている電気回路の一部が示されている。具体的には、リアハウジング１２は、電気音響変換器２０が有する端子２４と導電性部材２７との間に接続されたバリスタ１２１及び共振回路１２２を有する。バリスタ１２１は、過大な電圧が電気音響変換器２０に印加されることを阻止する。

　共振回路１２２は、調整信号を出力する回路である。調整信号は、音源装置２が出力した電気信号に含まれる所定の共振周波数の信号成分を、他の周波数の信号成分よりも大きくした信号である。共振回路１２２は、例えば直列共振回路を構成する抵抗１２３、インダクタ１２４及びコンデンサ１２５を有する。具体的には、共振回路１２２は、接続部１０とダイヤフラム２５との間で互いに直列に接続された抵抗１２３及びインダクタ１２４と、固定極２２とダイヤフラム２５の間に設けられた容量回路の一例としてのコンデンサ１２５と、を有する。

　イヤホン１においては、ダイヤフラム２５の中央部が接触部２９により固定極２２に押し付けられているため、ダイヤフラム２５が接触部２９により固定極２２に押し付けられていない場合に比べて、固定極２２とダイヤフラム２５とにより生じる静電容量が大きい。このような構成は、固定極２２とダイヤフラム２５とにより生じる静電容量を、例えば６０ｐＦ以上にすることを実現する。この場合、共振回路１２２の共振周波数を１０ＫＨｚ程度にするために要するインダクタ１２４のインダクタンス値は２．０Ｈ以下となり、インダクタ１２４の大きさが小型化できる。

　一例として、電気音響変換器２０の静電容量が１２０ｐＦであり、バリスタ１２１の静電容量が１３０ｐＦである場合、抵抗１２３の抵抗値が４２０Ω、インダクタ１２４のインダクタンス値が４００ｍＨ、コンデンサ１２５の容量値が２２０ｐＦと設定されることにより、共振回路１２２の共振周波数は約１０ＫＨｚとなる。なお、図６には共振回路１２２が直列共振回路である場合を示しているが、共振回路１２２は、抵抗１２３、インダクタ１２４及びコンデンサ１２５により構成される直列共振回路に限らず、並列共振回路、又は直列共振回路と並列共振回路とを組み合わせた回路であってもよい。なお、共振周波数は１０ＫＨｚに限定されず、共振回路１２２の特性を調整することにより、他の周波数における感度が調整可能になる。

　また、コンデンサ１２５の容量値が電気音響変換器２０の静電容量値よりも十分に大きく設定される（例えば１０倍以上にする）ことにより、電気音響変換器２０の静電容量値のばらつきに起因する共振周波数のばらつきが抑制される。

実施例［第１実施例］
　まず、図３から図５に示した構成の電気音響変換器２０を有し、共振回路１２２を有しない第１のイヤホン１の感度の周波数特性を測定した。比較例として、共振回路１２２、変位部２８及び接触部２９を有しないイヤホンの感度の周波数特性を測定した。

　図７は、共振回路１２２を有しないイヤホン１の感度の周波数特性の測定結果を示す図である。図７の横軸は周波数であり、縦軸は感度である。図７における実線は、変位部２８及び接触部２９を有するイヤホン１の感度の周波数特性を示している。破線は、変位部２８及び接触部２９を有しないイヤホンの感度の周波数特性を示している。

　図７から明らかなように、１ｋＨｚ以下の範囲において、変位部２８及び接触部２９を有するイヤホン１の感度は、変位部２８及び接触部２９を有しないイヤホンの感度に比べて５ｄＢから１０ｄＢ程度良好である。これは、弾性を有する接触部２９がダイヤフラム２５の中央部を固定極２２に押し付けることにより、ダイヤフラム２５の位置によって固定極２２との距離が異なることに起因している。

［第２実施例］
　図３から図５に示した構成の電気音響変換器２０とともに共振回路１２２を有する第２のイヤホン１と第１のイヤホン１と比較した結果を以下に示す。図８は、バリスタ１２１、共振回路１２２及び抵抗１２３により構成される直列共振回路を有するイヤホン１の周波数特性の測定結果を示す図である。

　図８における実線は、抵抗値が４２０Ωの抵抗１２３、インダクタンス値が４００ｍＨのインダクタ１２４、容量値が２２０ｐＦのコンデンサ１２５の共振回路１２２を有するイヤホン１の感度の周波数特性を示している。破線は、共振回路１２２を有しないイヤホン１の感度の周波数特性を示している。一点鎖線は、実線で示す共振回路１２２を有するイヤホン１の共振鋭度よりも小さな共振鋭度を有するイヤホン１の感度の周波数特性を示している。

　実線及び一点鎖線で示す特性と破線で示す特性との比較結果から、１０ｋＨｚ付近における感度に大きな差があることが確認できる。具体的には、実線で示す第１の直列共振回路を有する場合の１０ｋＨｚ付近における感度は、第１の直列共振回路を有しない場合の１０ｋＨｚ付近における感度に比べて１５ｄＢ以上大きい。このように、イヤホン１が共振回路１２２を有することで、１ｋＨｚ以下の周波数帯域における感度が良好になり、共振回路１２２の共振周波数付近における感度も良好になる。

　また、実線で示す第１の直列共振回路を有する場合の１０ｋＨｚ付近における感度と、一点鎖線で示す第２の直列共振回路を有する場合の１０ｋＨｚ付近における感度とは、１０ｄＢ程度異なる。このように、直列共振回路の共振鋭度制御することにより、１０ｋＨｚ付近の感度が異なるイヤホン１の設計が容易になる。

［共振回路１２２の第１変形例］
　図９は、共振回路１２２の第１変形例である共振回路１２２ａを示す図である。図９に示す共振回路１２２ａは、共振回路１２２におけるコンデンサ１２５の代わりに、制御部１２７の制御によって容量値が変化する容量回路１２６を有する。制御部１２７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２７は、容量回路１２６の容量値を設定するための設定情報を取得し、取得した設定情報に基づいて容量値を制御する。制御部１２７は、例えば、アプリケーションプログラムを実行中の音源装置２において入力された設定情報を取得し、取得した設定情報に基づいて容量回路１２６の容量値を制御する。

　容量回路１２６は、例えば、入力される電圧によって容量値が変化する可変容量ダイオードである。この場合、制御部１２７は、取得した設定情報に対応する電圧を容量回路１２６に印加することにより、容量回路１２６の容量値を制御する。

　容量回路１２６は、それぞれ容量が異なる複数のコンデンサと、複数のコンデンサの一部のコンデンサを選択するスイッチとを有していてもよい。この場合、制御部１２７は、当該スイッチを切り替えることによって容量回路１２６の容量値を制御してもよい。このように、容量回路１２６の容量値が制御部１２７によって制御できるように共振回路１２２ａが構成されていることで、制御部１２７の制御により共振回路１２２ａの共振周波数が変化する。その結果、音源装置２にイヤホン１を接続して使用するユーザは、イヤホン１の感度の周波数特性を所望の特性に調整できる。

［共振回路１２２の第２変形例］
　図１０は、共振回路１２２の第２変形例である共振回路１２２ｂを示す図である。図９に示す共振回路１２２ｂは、共振回路１２２におけるコンデンサ１２５の代わりに、容量回路１２８を有する。容量回路１２８は、固定極とダイヤフラムとの間に接続されるコンデンサを入れ替え可能な状態でコンデンサを固定極とダイヤフラムとの間に接続するコンデンサ接続部Ｃ１、Ｃ２を有する。コンデンサ接続部Ｃ１、Ｃ２は、導電性の端子であり、リアハウジング１２の外部に露出している。イヤホン１のユーザは、コンデンサ接続部Ｃ１とコンデンサ接続部Ｃ２との間に装着されたコンデンサを他の容量のコンデンサに入れ替えることで、共振回路１２２ｂの共振周波数を変化させ、イヤホン１の感度の周波数特性を所望の特性に調整できる。

　なお、図１０に示す共振回路１２２ｂは、図６に示したコンデンサ１２５を有していないが、容量回路１２８と並列にコンデンサ１２５を有していてもよい。共振回路１２２ｂがこのような構成を有する場合、ユーザは、共振回路１２２ｂの共振周波数を変化させたい場合にのみコンデンサを容量回路１２８に装着すればよい。

［電気音響変換器２０の第１変形例］
　図１１及び図１２は、電気音響変換器２０の第１変形例である電気音響変換器２０ａの内部構成を示す図である。図１２は、図１１のＤ－Ｄ線における断面図である。図４及び図５に示した電気音響変換器２０においては、変位部２８の一端が放音部３０の開口の位置に固定されていたのに対して、図１１及び図１２に示す電気音響変換器２０ａにおいては、ダイヤフラム２５の全面に対向するように変位部３１が設けられている。変位部３１が有する棒状部材は、変位部２８が有する棒状部材よりも長い。

　変位部３１は、スペーサ３２と導電性部材２７とに挟まれるようにして固定されている。スペーサ３２は、環状の部材であり、筐体２１の内面に固定されている。スペーサ３２は、変位部３１が変位する幅よりも大きな厚みを有しているため、変位部３１は、最大に変位した状態でも筐体２１に接触しない。このように、電気音響変換器２０ａが変位部２８よりも長い棒状部材を有する変位部３１を有することにより、電気音響変換器２０の内部の圧力が変化してダイヤフラム２５が変位する際に、変位部３１が変位部２８よりも撓みやすい。そのため、ダイヤフラム２５に加わる応力はさらに小さくできる。

　さらに、変位部３１が有する棒状部材は、例えば、接触部２９が設けられた位置に近づくほど細くなる形状である。棒状部材がこのような形状を有することで、変位部３１の周縁部が安定して固定されるとともに、変位部３１における接触部２９が設けられている付近が撓みやすくなる。

［電気音響変換器２０の第２変形例］
　図１３は、電気音響変換器２０の第２変形例である電気音響変換器２０ｂの内部構成を示す図である。図１３に示す電気音響変換器２０ｂは、エレクトレット層３３を有するという点で電気音響変換器２０と異なり、他の構成は電気音響変換器２０と同等である。エレクトレット層３３は、電荷を半永久的に保持する誘電体を含んでおり、固定極２２にバイアス電圧を印加する。

　エレクトレット層３３は、固定極２２のダイヤフラム２５に対向する面に設けられている。ダイヤフラム２５の周縁部は、環状の絶縁部材２６と導電性部材２７とにより挟まれている。

　図１３に示す例において、エレクトレット層３３は、固定極２２と重ねられた状態で、固定極カバー２３の凹部に収容されている。エレクトレット層３３には、固定極２２に形成された音孔２２１と同じ位置に音孔が形成されている。固定極２２及びエレクトレット層３３には、例えば重ねられた状態で打ち抜き加工をすることで音孔が形成される。このように電気音響変換器２０ｂはエレクトレット層３３を有するので、外部のアンプやトランスを介して直流のバイアス電圧を印加する必要がなく、ユーザの使い勝手が向上する。

［電気音響変換器２０の第３変形例］
　図１４は、電気音響変換器２０の第３変形例である電気音響変換器２０ｃの内部構成を示す図である。電気音響変換器２０ｃは、電気音響変換器２０ｂが有する変位部２８の代わりに、図１１に示した電気音響変換器２０ａが有する変位部３１を有する。変位部３１は、導電性部材２７とスペーサ３２とにより挟まれている。以上の第１変形例から第３変形例に示したように、バイアス電圧を固定極２２に印加する手段、及び接触部２９を変位させる手段の組合せは任意である。

［変位部２８の変形例］
　図１５は、変位部２８の変形例である変位部２８ａの形状を示す図である。図５に示した変位部２８は、直線状の棒状部材により構成されていたが、変位部２８ａは、放音部３０の半径よりも長い曲線状の部材を含んでいる。変位部２８ａがこのような曲線状の部材を含むことにより、変位部２８ａは、放音部３０から音が放出される方向において、変位部２８よりも大きく変位できる。

［静電容量型電気音響変換装置の変形例］
　以上の説明においては、静電容量型電気音響変換装置としてカナル型のイヤホン１を例示し、電気音響変換器２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃがカナル型のイヤホンに設けられている場合を例示したが、静電容量型電気音響変換装置はカナル型のイヤホン１に限らない。静電容量型電気音響変換装置は、電気信号を音に変換する機能を装置であれば任意の装置に適用することができる。例えば、静電容量型電気音響変換装置はオーバーヘッド型ヘッドホンであってもよい。

［本実施の形態に係る電気音響変換器による効果］
　以上説明したように、イヤホン１は、電気音響変換器２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃの前段に共振回路１２２を有する。イヤホン１が共振回路１２２を有することで、高音域における感度を容易に高くすることができるため、本実施の形態に係るイヤホン１は、コンデンサ型の電気音響変換器２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃによる小型化とダイナミックレンジの広帯域化を実現する。

　特に、電気音響変換器２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、ダイヤフラム２５が接触部２９によって固定極２２に押し付けられる構造を有する。そのため、本実施の形態に係るイヤホン１は、静電容量値を従来のコンデンサ型の電気音響変換器に比べて大きい６０ｐＦ以上にできる。その結果、共振回路１２２が有するインダクタ１２４のインダクタンス値を１０ｍＨ以上２．０Ｈ以下にすることが可能である。したがって、電気音響変換器２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、従来技術と比較してサイズの小さいインダクタを採用できるため、イヤホン１の小型化とダイナミックレンジの広帯域化を実現するために好適である。

　また、電気音響変換器２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃが、ダイヤフラム２５を固定極２２に押圧する構成を備えることで、本実施の形態の静電容量型電気音響変換装置であるイヤホン１又はヘッドホンは、従来の静電容量型電気音響変換装置と比較して、感度が６倍以上改善される。従来の静電容量型電気音響変換装置において感度を上げるために必要であった外部電源又は大きなトランスによる１２０Ｖを超える高いバイアス電圧に代えて、本実施の形態に係る静電容量型電気音響変換装置は、エレクトレットによるバイアス電圧でイヤホン１又はヘッドホンを構成できる。

　すなわち、従来の静電型電気音響変換装置を用いたイヤホン又はヘッドホンは、特殊な電源又はトランス及び増幅器が必要なため、野外での使用には不適であった。これに対して、本実施の形態の静電型電気音響変換装置を用いたイヤホン１又はヘッドホンでは、バイアス電圧がエレクトレットによって付加されるため、小型のトランスや増幅器でも音楽鑑賞に必要な音量を提供できる。そのため、本実施の形態のイヤホン１又はヘッドホンは、野外での使用に好適な構成を備えている。

　また、外部電源によってバイアス電圧を印加する構成においても、本実施の形態の静電型電気音響変換装置を用いたイヤホン１又はヘッドホンのバイアス電圧は、音源装置から供給を受けることができる。すなわち、従来のような大きなバイアス電圧は不要なため、バイアス電圧印加用の特殊電源も不要になる。

　なお、これらの小型トランス又は増幅器は、本実施の形態において、接続部１０に収納されているが、音源装置２がこれらを備えていてもよい。また、イヤホン１又はヘッドホンと音源装置２との接続にワイヤレス接続が用いられている場合、小型トランス又は増幅器は、イヤホン１又はヘッドホンが備える受信部に備えられていてもよい。

　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１　イヤホン
２　音源装置
１０　接続部
１１　ケーブル
１２　リアハウジング
１３　フロントハウジング
１４　イヤピース
１５　開口
２０　電気音響変換器
２１　筐体
２２　固定極
２３　固定極カバー
２４　端子
２５　ダイヤフラム
２６　絶縁部材
２７　導電性部材
２８　変位部
２９　接触部
３０　放音部
３１　変位部
３２　スペーサ
３３　エレクトレット層
１２１　バリスタ
１２２　共振回路
１２３　抵抗
１２４　インダクタ
１２５　コンデンサ
１２６　容量回路
１２７　制御部
１２８　容量回路
２２１　音孔
２７１　環状部
２７２　延伸部

Claims (12)

1. 　音源装置が出力した電気信号に含まれる所定の周波数の信号成分を他の周波数の信号成分よりも大きくした調整信号を出力する共振回路と、
   　筐体に固定された固定極と、
   　前記固定極に対向して設けられており、前記調整信号に基づいて前記固定極との間に生じた電位差に応じて振動するダイヤフラムと、
   　前記ダイヤフラムの一部の領域に接触し、当該領域を前記固定極の側に押し付ける接触部と、
   　前記ダイヤフラムの振動に伴って発生する音を前記筐体の外に放出する放音部と、
   　を有する静電容量型電気音響変換装置。
2. 　前記音源装置に接続される接続部をさらに有し、
   　前記共振回路は、
   　前記接続部と前記ダイヤフラムとの間で互いに直列に接続された抵抗及びインダクタと、
   　前記固定極と前記ダイヤフラムの間に設けられた容量回路と、
   　を有する、
   　請求項１に記載の静電容量型電気音響変換装置。
3. 　前記容量回路の静電容量値が、前記固定極と、前記ダイヤフラムと、前記接触部と、前記放音部とを含む電気音響変換器の静電容量値の１０倍以上である、
   　請求項２に記載の静電容量型電気音響変換装置。
4. 　前記容量回路の容量値を設定するための設定情報を取得し、取得した前記設定情報に基づいて前記容量値を制御する制御部をさらに有する、
   　請求項２又は３に記載の静電容量型電気音響変換装置。
5. 　前記音源装置が、アプリケーションプログラムを実行する情報端末であり、
   　前記制御部は、前記アプリケーションプログラムを実行中の前記情報端末において入力された前記設定情報を取得する、
   　請求項４に記載の静電容量型電気音響変換装置。
6. 　前記容量回路は、前記固定極と前記ダイヤフラムとの間に接続されるコンデンサを入れ替え可能な状態で前記コンデンサを前記固定極と前記ダイヤフラムとの間に接続するコンデンサ接続部を有する、
   　請求項２又は３に記載の静電容量型電気音響変換装置。
7. 　前記コンデンサ接続部は、前記静電容量型電気音響変換装置の筐体の外部に露出している、
   　請求項６に記載の静電容量型電気音響変換装置。
8. 　前記固定極と前記ダイヤフラムとにより生じる静電容量が６０ｐＦ以上であり、
   　前記インダクタのインダクタンス値が２．０Ｈ以下である、
   　請求項２から７のいずれか一項に記載の静電容量型電気音響変換装置。
9. 　前記共振回路の共振周波数が１０ＫＨｚである、
   　請求項１から８のいずれか一項に記載の静電容量型電気音響変換装置。
10. 　前記ダイヤフラムの一部の領域における前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔は、前記一部の領域の外側における前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔よりも狭い、
    　請求項１から９のいずれか一項に記載の静電容量型電気音響変換装置。
11. 　前記ダイヤフラムの中央部における前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔は、前記ダイヤフラムの中央部の外側における前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔よりも狭い、
    　請求項１０に記載の静電容量型電気音響変換装置。
12. 　前記ダイヤフラムの中央部から前記ダイヤフラムの外縁に近づくにつれて、前記ダイヤフラムと前記固定極との間隔が狭くなる、
    　請求項１１に記載の静電容量型電気音響変換装置。

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