特開 2024-135277 電気音響変換器、音響機器およびウェアラブルデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135277

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】電気音響変換器、音響機器およびウェアラブルデバイス

(51)【国際特許分類】

   H04R 17/00 20060101AFI20240927BHJP

   H04R 17/02 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H04R17/00

H04R17/02

H04R17/00 330G

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045890

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】横田 渉

【テーマコード（参考）】

5D004

5D019

【Ｆターム（参考）】

5D004AA02

5D004DD01

5D004DD02

5D019AA07

5D019EE02

(57)【要約】

【課題】振動部の平面方向に生じる応力を抑制する。
【解決手段】振動部と、前記振動部上に設けられ、前記振動部を駆動させる複数の駆動部と、前記振動部の周囲に配置される枠部と、前記枠部の外側に配置される外側固定枠部と、前記枠部と前記外側固定枠部との間に配置され、前記枠部と前記外側固定枠部とを接続する、複数の弾性ばね部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動部と、
前記振動部上に設けられ、前記振動部を駆動させる複数の駆動部と、
前記振動部の周囲に配置される枠部と、
前記枠部の外側に配置される外側固定枠部と、
前記枠部と前記外側固定枠部との間に配置され、前記枠部と前記外側固定枠部とを接続する、複数の弾性ばね部と、を備える
ことを特徴とする電気音響変換器。

【請求項2】

前記振動部は、平面視において、第１の辺と、前記第１の辺と対向する第２の辺と、で前記枠部と接続され、
前記駆動部は、
前記第１の辺の少なくとも一部と重なる位置に設けられる第１駆動部と、
前記第２の辺の少なくとも一部と重なる位置に設けられる第２駆動部と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。

【請求項3】

前記第１の辺の中点と前記第２の辺の中点を結ぶ線分に平行な方向における、前記振動部上の前記第１駆動部及び前記第２駆動部の少なくとも一方の長さは、前記線分の長さの３５％以下である
ことを特徴とする請求項２に記載の電気音響変換器。

【請求項4】

前記第１の辺の中点と前記第２の辺の中点を結ぶ線分に平行な方向における、前記振動部上の前記第１駆動部及び前記第２駆動部の少なくとも一方の長さは、前記線分の長さの２５％以上である
ことを特徴とする請求項２に記載の電気音響変換器。

【請求項5】

前記複数の弾性ばね部は、ミアンダ構造を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。

【請求項6】

前記振動部の前記第１の辺及び前記第２の辺と異なる辺は、前記枠部と離隔している
ことを特徴とする請求項２に記載の電気音響変換器。

【請求項7】

前記複数の弾性ばね部の少なくとも１つは、前記第１の辺及び前記第２の辺が対向する方向に設けられる
ことを特徴とする請求項２に記載の電気音響変換器。

【請求項8】

前記複数の弾性ばね部と前記枠部との接続位置は、前記振動部の中心に対して点対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。

【請求項9】

前記複数の弾性ばね部と前記枠部との接続位置は、前記振動部の中心に対して線対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。

【請求項10】

前記複数の弾性ばね部は、ばね定数がそれぞれ異なっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。

【請求項11】

前記複数の弾性ばね部は、前記枠部を所定の方向に傾斜させる第３駆動部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。

【請求項12】

請求項１ないし１１の何れか一項に記載の電気音響変換器を備える、
ことを特徴とする音響機器。

【請求項13】

請求項１ないし１１の何れか一項に記載の電気音響変換器を備える、
ことを特徴とするウェアラブルデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気音響変換器、音響機器およびウェアラブルデバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、音楽や動画の視聴、及びテレビ会議などの用途として、イヤホンなどの音響機器の開発が行われている。音響機器は、電気音響変換器であるスピーカドライバを、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術によって実現している。例えば、スピーカドライバとしては、小型化が容易なＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電膜の電圧印加による収縮を用いた圧電駆動ＭＥＭＳが多く選択されている。このようなスピーカドライバは、１ｋＨｚで１００ｄＢ以上の音圧レベルを低い電圧（＜１０Ｖ）で出力でき、かつ、広い周波数帯でフラットな音圧レベルであることを要求される。

【0003】

特許文献１には、シリコン層上にＰＺＴ膜が形成された正方形の圧電ＭＥＭＳを備える電気音響変換器が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の圧電駆動ＭＥＭＳを用いた電気音響変換器においては、電圧あたりの音圧レベルを向上させることを目的として、ＭＥＭＳ部分の振動部のシリコン厚を薄くし、電気音響変換器の表面の駆動しやすさを向上させ、体積速度（振幅変位量）を大きくすることが多く行われている。しかし、このような方法によれば、電気音響変換器をパッケージングする際の残留応力により、電気音響変換器の共振周波数や駆動感度が低下しやすくなってしまうという課題がある。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、振動部の平面方向に生じる応力を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、振動部と、前記振動部上に設けられ、前記振動部を駆動させる複数の駆動部と、前記振動部の周囲に配置される枠部と、前記枠部の外側に配置される外側固定枠部と、前記枠部と前記外側固定枠部との間に配置され、前記枠部と前記外側固定枠部とを接続する、複数の弾性ばね部と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、振動部の平面方向に生じる応力を抑制することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施の形態にかかる電気音響変換器の構成の一例を示す平面図である。

【図2】図２は、図１の一点鎖線Ａ－Ａ'における断面図である。

【図3】図３は、電気音響変換器のパッケージ例を示す図である。

【図4】図４は、第２の実施の形態にかかる電気音響変換器の構成の一例を示す平面図である。

【図5】図５は、第３の実施の形態にかかる電気音響変換器の構成の一例を示す平面図である。

【図6】図６は、第４の実施の形態にかかる電気音響変換器の構成の一例を示す平面図である。

【図7】図７は、メガネ型のウェアラブルデバイスの外観構成を説明する概略構成図である。

【図8】図８は、腕時計型のウェアラブルデバイスの外観構成を説明する概略構成図である。

【図9】図９は、ワイヤレスイヤホンの外観構成を説明する概略構成図である。

【図10】図１０は、超音波発振器の外観構成を説明する概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に添付図面を参照して、電気音響変換器、音響機器およびウェアラブルデバイスの実施の形態を詳細に説明する。

【0010】

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる電気音響変換器２０の構成の一例を示す平面図である。図１に示すように、電気音響変換器２０は、圧電駆動ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スピーカドライバである。電気音響変換器２０は、振動部４と、枠部３と、駆動部として機能する第１駆動部である圧電駆動部５ａ及び第２駆動部である圧電駆動部５ｂと、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと、外側固定枠部１６と、を備える。なお、圧電駆動部５ａ及び圧電駆動部５ｂを総称する場合、圧電駆動部５とすることがある。また、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂを総称する場合、ミアンダ構造弾性ばね部１５とすることがある。

【0011】

振動部４は、ＭＥＭＳを構成するシリコン活性層を主体に形成されている。振動部４は、正方形状である。枠部３は、平面視において、振動部４の周囲に、振動部４を囲うように設けられる。枠部３は、振動部４に接続される。枠部３は、矩形枠状である。圧電駆動部５は、枠部３及び振動部４に設けられ振動部４を駆動させる。圧電駆動部５は、矩形状である。なお、平面視とは、振動部４の上面の法線方向から対象を見ることである。

【0012】

図１には、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示される。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、振動部４の上面に平行な平面内で互いに直交する方向である。また、Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向である。言い換えれば、Ｚ軸方向は、振動部４の上面の法線方向である。ここで、平面視における電気音響変換器２０とは、図１のＸＹ平面で示す電気音響変換器２０を指すものとする。なお、他の図においても、図１に対応するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を示す場合がある。

【0013】

平面視において、振動部４は、第１の辺である接続辺１１ａと、接続辺１１ａと反対側に位置する第２の辺である接続辺１１ｂ（接続辺１１ａ及び接続辺１１ｂを総称する場合、接続辺１１とすることがある）と、で枠部３と接続される。接続辺１１は、Ｙ軸方向と平行である。振動部４の枠部３と接続されていない辺１２ａ及び１２ｂ（以下、開放辺１２ａ及び１２ｂと参照し、総称する場合は、開放辺１２とすることがある）は、スリット１４により開放されている。スリット１４は、開放辺１２ａ又は１２ｂに沿って設けられており、接続辺１１ａ及び１１ｂと交差する方向に延伸している。スリット１４を有することにより、振動部４と枠部３の衝突による破壊を防ぐことができる。

【0014】

なお、振動部４の形状は正方形状に限られず、その他の多角形状、又は円形状であっても良い。これにより、振動部４の形状に応じて音に所望の指向性を与えることができ、例えば、振動部４を円形状とした場合は、対称性の良い音圧分布を得ることができる。

【0015】

また、枠部３の内縁は、振動部４を囲うことできれば、振動部４の外縁と形状が一致していなくても良い。なお、接続辺１１及び開放辺１２は、曲線（弧）である場合を含む。また、本実施形態では振動部４の一辺全体が枠部３と接続されているが、一辺のうち一部分のみが接続されていても良い。

【0016】

その他、接続辺１１ａ及び接続辺１１ｂは、対向する２辺であることが好ましく、接続辺１１ａ及び１１ｂの長さが等しいことが好ましい。これにより、振動部４を対称性良く枠部３と接続することにより、振動の安定性を向上させることができ、振動時のノイズの発生を抑制することができる。

【0017】

圧電駆動部５ａ及び圧電駆動部５ｂは、枠部３へ接続された箇所の近傍の振動部４の表面に形成されており、振動部４の中心に向かって延伸している。より詳細には、圧電駆動部５ａ及び圧電駆動部５ｂは、それぞれ第１及び第２の駆動部の一例であり、枠部３及び振動部４の＋Ｚ側の面上に、それぞれ接続辺１１ａ又は１１ｂに重なる位置に設けられている。

【0018】

圧電駆動部５ａ及び圧電駆動部５ｂは、それぞれ振動部４の面上に接続辺１１ａ及び１１ｂの少なくとも一部と重なるように設けられていれば、枠部３の面上に設けられていなくても良い。しかし、枠部３の面上を含むように圧電駆動部５を設けることで、振動部４を駆動させた際、接続辺１１ａ及び接続辺１１ｂ付近に応力が集中することによる圧電駆動部５の剥がれや壊れ等を抑制することができる。

【0019】

また、圧電駆動部５の形状は、矩形状以外の多角形状、又は円形状等であっても良く、接続辺１１ａ及び１１ｂの全部に重ならなくても良い。ただし、圧電駆動部５は、接続辺１１ａ及び１１ｂの全部を含むように設けられている方が、振動部４をより大きく駆動させ、音圧レベルをより高くすることができる点で好ましい。

【0020】

ここで、接続辺１１ａの中点Ｐと接続辺１１ｂの中点Ｑを結ぶ線分ＰＱの長さをＬ（以下、振動部の長さＬと参照する）とし、Ｙ軸と平行な方向における振動部４の幅をＷ（以下、振動部の幅Ｗと参照する）とする。また、振動部４と重なるように設けられた圧電駆動部５の、線分ＰＱに平行な方向における長さ、すなわち、Ｘ軸上における接続辺１１ａ又は１１ｂから振動部４の中心方向への延伸長さをＬｐする（以下、圧電駆動部５の長さＬｐと参照する）。このとき、振動部４上の圧電駆動部５ａ及び圧電駆動部５ｂの少なくとも一方の長さは、線分ＰＱの長さの３５％以下であることが好ましい。また、振動部４上の圧電駆動部５ａ及び圧電駆動部５ｂの少なくとも一方の長さは、線分ＰＱの長さの２５％以上であることが好ましい。なお、測定位置によってＬｐの値が異なる場合は、最大値をＬｐとする。

【0021】

外側固定枠部１６は、平面視において、枠部３の外側に配置される。

【0022】

ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、蛇行したように折り返した形状であるミアンダ構造となった弾性ばね部である。図１に示す例では、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、ミアンダ構造となった弾性ばねの折り返し数を“２”としている。本実施形態では、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのミアンダ構造となった弾性ばねの折り返し数、すなわちばね定数を、それぞれのミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂで同数としている。

【0023】

ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、枠部３と外側固定枠部１６との間に配置される。ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、枠部３と外側固定枠部１６とを接続するばね部の一例である。

【0024】

図１に示すように、本実施形態では、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと枠部３との接続位置は、振動部４の中心に対して点対称に配置されている。このようにミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと枠部３との接続位置を、振動部４の中心に対して点対称に配置することにより、通電によって一方のミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂを変位させることで、電気音響変換器２０の指向性の調整を行うことができる。

【0025】

なお、ミアンダ構造弾性ばね部１５は、外側固定枠部１６の対向する２辺に設けられることが好ましいが、これに限るものではない。また、ミアンダ構造弾性ばね部１５は、外側固定枠部１６の４辺に設けられるものであってもよい。

【0026】

図２は、図１の一点鎖線Ａ－Ａ'における断面図である。振動部４は、例えば、シリコン活性層で形成されている。シリコン活性層の厚さ（Ｚ軸方向の幅）は特に限定されないが、より薄く形成されている方が好ましい。シリコン活性層がより薄く形成される場合は、より大きな音圧レベルを得ることができる。

【0027】

シリコン活性層の具体的な厚さとしては、３０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以下であることがさらにより好ましい。シリコン活性層の厚さの他、寸法（ＸＹ平面上の面積）を変更することにより、振動部４のばね定数を変更し、狙いの共振及び反共振の設計を実施することができる。振動部４はシリコン活性層に限定されるものではなく、酸化材料や無機材料、有機材料等で形成されていても良い。

【0028】

枠部３は、シリコン活性層１０と、シリコン活性層１０の－Ｚ側の面に積層する支持層９を含む。枠部３が有するシリコン活性層１０は、例えば半導体プロセスにより加工することで、振動部４と一体的に形成されていても良い。支持層９は、ＳＯＩ基板の単結晶シリコンや、或いは無機材料、有機材料等で構成され、複数層によって構成されていても良い。また、シリコン活性層１０と支持層９との層間に、酸化シリコン等で構成される層間膜が設けられていても良い。

【0029】

圧電駆動部５ａ及び５ｂのそれぞれは、枠部３及び振動部４の＋Ｚ側の面の上に、下部電極８、圧電部７、及び上部電極６が順に積層されている。下部電極８及び上部電極６は、例えば、金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等により形成されている。圧電部７は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等により形成されているが、その他の圧電材料であってもよく、種類は問わない。また、圧電駆動部５は、圧電部が複数積層され、中間電極を含む構造のものであっても良い。圧電駆動部５は、外部制御装置に電気的に接続されており、電圧を印加することで駆動する圧電アクチュエータである。

【0030】

圧電駆動部５に電圧を印加すると、圧電駆動部５が備える圧電部７に面内方向（ＸＹ方向）でひずみが発生し、振動部４とのユニモルフとして、圧電駆動部５はＺ軸方向へ変形する。圧電駆動部５への印加電圧を時間的に変化させた場合、振動部４の表面は振動して周辺空気に圧力波を発生させ、これが音として人間に感知される。入力する電圧波形は、再生したい音の波形が電圧変換されたものであり、この電圧波形を圧電駆動部５へ入力することにより音が再生される。

【0031】

また、図２に示すように、枠部３の外側に外側固定枠部１６が配置されている。枠部３と外側固定枠部１６との間に、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂが配置されている。

【0032】

外側固定枠部１６は、シリコン活性層１０と、シリコン活性層１０の－Ｚ側の面に積層する支持層１７を含む。なお、支持層１７は、枠部３の支持層９よりも長く形成される。外側固定枠部１６が有するシリコン活性層１０は、例えば半導体プロセスにより加工することで、振動部４と一体的に形成されていても良い。支持層１７は、ＳＯＩ基板の単結晶シリコンや、或いは無機材料、有機材料等で構成され、複数層によって構成されていても良い。また、シリコン活性層１０と支持層１７との層間に、酸化シリコン等で構成される層間膜が設けられていても良い。

【0033】

ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、振動部４と同じシリコン活性層１０で形成される。ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂが有するシリコン活性層１０は、例えば半導体プロセスにより加工することで、振動部４と一体的に形成されていても良い。なお、図２に示す例では、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、振動部４と同じシリコン活性層１０で形成されているが、これに限定されるものではない。また、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、Ｚ方向へのばね定数よりも、ＸＹ方向へのばね定数が小さい方が好ましい。また、ＸＹ方向のうち、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂの延伸方向（図１ではＸ軸方向）へのばね定数が小さい方がより好ましい。

【0034】

ここで、図３は電気音響変換器２０のパッケージ例を示す図である。図３に示すように、外側固定枠部１６の支持層１７は、枠部３の支持層９よりも長く形成されるため、電気音響変換器２０をパッケージ部材（例えば、電子基板など）３０にパッケージングする場合、外側固定枠部１６のみがパッケージ部材３０へ接合され、枠部３は接合されない。

【0035】

このような電気音響変換器２０を、パッケージング工程等において線膨張係数の異なるパッケージ部材３０へ接合させたとしても、その際のプロセス温度を原因とした熱応力は、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂの変形により吸収され、枠部３の内部に配置された振動部４にかかる応力が低減される。そのため、音圧レベル感度の低下を抑制する構造となっている。すなわち、パッケージ部材３０に対するパッケージングの際においては外側固定枠部１６に応力がかかるが、その変形は、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂにより吸収され、振動部４の平面方向に生じる応力が抑制される。したがって、音圧レベルを高く保つことができる。また、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、上述した熱応力の他、例えば、電気音響変換器２０を駆動させた際の温度環境変化によって生じる熱に由来した歪等も抑制可能である。

【0036】

このように本実施形態によれば、振動部４の平面方向に生じる応力を抑制することができる。これにより、ＭＥＭＳを構成する振動部４のシリコン活性層１０の厚みを薄くしたとしても、駆動電圧あたりの音圧レベルを高く保つことができる。

【0037】

なお、図１に示す例では、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのミアンダ構造となった弾性ばねの折り返し数を“２”としたが、これに限るものではなく、弾性ばねの折り返し数を“３”以上としてもよい。弾性ばねの折り返し数を多くすることにより、更に音圧レベル感度を低下させることがない構造とすることができる。

【0038】

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。

【0039】

第１の実施の形態では、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと枠部３との接続位置を振動部４の中心に対して点対称に配置するようにしたが、第２の実施の形態は、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと枠部３との接続位置を振動部４の中心に対して線対称に配置する点が、第１の実施の形態と異なる。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。

【0040】

ここで、図４は第２の実施の形態にかかる電気音響変換器２０の構成の一例を示す平面図である。図４に示すように、電気音響変換器２０は、枠部３と外側固定枠部１６との間に、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂが配置されている。ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、枠部３と外側固定枠部１６とを接続する。本実施形態においては、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと枠部３との接続位置は、振動部４の中心に対して線対称に配置されている。

【0041】

また、本実施形態では、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのミアンダ構造となった弾性ばねの折り返し数、すなわちばね定数を、それぞれのミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂで同数としている。

【0042】

このように本実施形態によれば、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと枠部３との接続位置を、振動部４の中心に対して線対称に配置する。これにより、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂより枠部３に力が加わったとしても枠部３が回転せず、電気音響変換器２０の指向性を変化させることがない。

【0043】

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。

【0044】

第３の実施の形態は、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのばね定数を、それぞれ異ならせる点が、第１の実施の形態または第２の実施の形態と異なる。以下、第３の実施の形態の説明では、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態または第２の実施の形態と異なる箇所について説明する。

【0045】

ここで、図５は第３の実施の形態にかかる電気音響変換器２０の構成の一例を示す平面図である。図５に示すように、電気音響変換器２０は、枠部３と外側固定枠部１６との間に、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂが配置されている。ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂは、枠部３と外側固定枠部１６とを接続する。本実施形態においては、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと枠部３との接続位置は、振動部４の中心に対して線対称に配置されている。

【0046】

また、本実施形態では、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのミアンダ構造となった弾性ばねの折り返し数、すなわちばね定数を、それぞれのミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂで異ならせている。図５に示す例では、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａのミアンダ構造となった弾性ばねの折り返し数を“４”とし、ミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのミアンダ構造となった弾性ばねの折り返し数を“６”としている。このように枠部３と外側固定枠部１６の間に配されたそれぞれのミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのばね定数は、異なっていてもよい。

【0047】

このように本実施形態によれば、例えば、枠部３の内部の振動部４と圧電駆動部５ａ及び圧電駆動部５ｂが線対称となっていない場合などにおいて、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのばね定数を異ならせて調整することにより、外側固定枠部１６に対して対称なばね定数とすることができ、意図しない共振周波数での振動を防ぐことができる。

【0048】

なお、本実施形態においては、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと枠部３との接続位置を振動部４の中心に対して線対称とした場合について説明したが、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂと枠部３との接続位置を振動部４の中心に対して点対称とした場合についても同様に、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのばね定数を、それぞれ異ならせるようにしてもよい。

【0049】

（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について説明する。

【0050】

第４の実施の形態は、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのミアンダ構造となった弾性ばねの表面に、圧電駆動部１９を配置した点が、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と異なる。以下、第４の実施の形態の説明では、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と異なる箇所について説明する。

【0051】

ここで、図６は第４の実施の形態にかかる電気音響変換器２０の構成の一例を示す平面図である。図６に示すように、電気音響変換器２０は、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂのミアンダ構造となった弾性ばねの表面に、第３駆動部として機能する圧電駆動部１９を配置する。

【0052】

このようなミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂの表面に配した圧電駆動部１９に対して、枠部３の内部の圧電駆動部５と同様に、音声信号を入力することにより、枠部３の圧電駆動部５とミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂ上の圧電駆動部１９とを、並列で持つスピーカとして使用することができ、音圧レベル駆動感度を向上させることができる。

【0053】

また、ミアンダ構造弾性ばね部１５ａ及びミアンダ構造弾性ばね部１５ｂの表面に配した圧電駆動部１９へ周期波を入力し、かつ隣り合った枠部３の内部の圧電駆動部５と逆相で動作させることにより、枠部３を周期的に傾斜させることができる。これにより、電気音響変換器２０の指向特性を電気的に変化させることができる。

【0054】

上述した第１～第４の実施の形態は、電気音響変換器にとどまらず、イヤホン、ヘッドホン、スピーカなどの、電気音響変換器を有する音響機器についても適用できる。また、例えば、腕時計型、メガネ型、ＨＭＤ(Head Mounted Display)型、胴体装着型等、利用者の人体に直接的又は間接的に装着可能な形態としてのウェアラブルデバイスに、音響機器等として組み込んで使用されていても良い。

【0055】

図７は、メガネ型のウェアラブルデバイス１００の外観構成を説明する概略構成図である。図７に示すように、メガネ型のウェアラブルデバイス１００は、一例として第１ユニット１０１と第２ユニット１０２を備える。第１ユニット１０１は、一例としてメガネフレーム１００ａの一部に配置され、当該メガネ型のウェアラブルデバイス１００の全体を制御するコントローラやバッテリ、マイク、スピーカとして機能する電気音響変換器２０等が内蔵されている。また、第２ユニット１０２もまたメガネフレーム１００ａの一部に配置され、表示部やカメラ、スイッチ、各種センサ等が内蔵されている。ユーザは、メガネ型のウェアラブルデバイス１００をメガネをかけるが如く頭部に装着する。その結果、表示部に表示される画像がユーザの眼前に拡張現実を実現し、様々な情報を提供する。

【0056】

図８は、腕時計型のウェアラブルデバイス２００の外観構成を説明する概略構成図である。図８に示すように、腕時計型のウェアラブルデバイス２００は、本体部２０１の表面に配置された表示部２０２と、本体部２０１の側面に配置されたカメラ２０３と、本体部２０１を支持すると共にユーザの腕に固定するバンド２０４等を含む。なお、本体部２０１には、メガネ型のウェアラブルデバイス１００と同様に、マイク、スピーカとして機能する電気音響変換器２０、スイッチ等が配置されている。

【0057】

図９は、ワイヤレスイヤホン３００の外観構成を説明する概略構成図である。図９に示すように、ワイヤレスイヤホン３００は、本体部３０１の表面にスピーカとして機能する電気音響変換器２０を配置している。なお、本体部３０１には、メガネ型のウェアラブルデバイス１００と同様に、マイク、スイッチ等が配置されている。

【0058】

さらに、各実施形態に係る電気音響変換器２０は、電気音響変換器２０の振動によって超音波を発生する超音波発振器などにも適用可能である。

【0059】

図１０は、超音波発振器４００の外観構成を説明する概略構成図である。図１０に示すように、超音波発振器４００は、超音波を発生させる超音波振動子として電気音響変換器２０を備えている。

【0060】

これまで、本発明の一実施形態に係る電気音響変換器について説明してきたが、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態の追加、変更又は削除等、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0061】

３ 枠部
４ 振動部
５ａ 駆動部、第１駆動部
５ｂ 駆動部、第２駆動部
１１ａ 第１の辺
１１ｂ 第２の辺
１５ａ、１５ｂ 弾性ばね部
１６ 外側固定枠部
１９ 第３駆動部
２０ 電気音響変換器

【先行技術文献】

【特許文献】

【0062】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０２０／０１７８０００号明細書

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】