特開 2024-33556 ヘッドフォン用の圧電振動板の駆動回路と、この駆動回路を備えたヘッドフォンの駆動ユニット

(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】P2024033556

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】ヘッドフォン用の圧電振動板の駆動回路と、この駆動回路を備えたヘッドフォンの駆動ユニット

(51)【国際特許分類】

   H04R 17/00 20060101AFI20240306BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

H04R17/00

H04R3/00 310

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022137198

(22)【出願日】2022-08-30

(71)【出願人】

【識別番号】520148208

【氏名又は名称】クレバ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】小林 大

(72)【発明者】

【氏名】金井 文彦

(72)【発明者】

【氏名】金井 大介

(72)【発明者】

【氏名】森山 信宏

(72)【発明者】

【氏名】宮原 信弘

【テーマコード（参考）】

5D004

5D220

【Ｆターム（参考）】

5D004AA02

5D004BB03

5D004CC02

5D004DD01

5D004FF01

5D220AA50

5D220AB04

(57)【要約】

【課題】 湾曲させた圧電振動板を備えたヘッドフォンにおいて、低音を強調させる。
【解決手段】 駆動回路（３００）は、ヘッドフォンで用いられ、使用者の耳から離れる方向に凸となるように湾曲した圧電振動板（２２０）を振動させて音を発生させる。駆動回路（３００）は、低電圧電源（３０１）の電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（４００）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（４００）による昇圧後の電圧を用いて圧電振動板（２２０）を駆動するアンプ回路（５００）とを有する。アンプ回路（５００）は、圧電振動板（２２０）を駆動する駆動信号に対してローパス処理を行うアナログフィルタ（５０１，５０２）を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヘッドフォンで用いられ、使用者の耳から離れる方向に凸となるように湾曲した圧電振動板を振動させて音を発生させる駆動回路であって、
低電圧電源の電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータによる昇圧後の電圧を用いて前記圧電振動板を駆動するアンプ回路と、を有し、
前記アンプ回路は、前記圧電振動板を駆動する駆動信号に対してローパス処理を行うアナログフィルタを有することを特徴とする駆動回路。

【請求項2】

前記圧電振動板に接続された可変抵抗器を有しており、
前記可変抵抗器は、前記圧電振動板及び前記可変抵抗器によって形成されるローパス特性のカットオフ周波数を変更することを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項3】

前記アナログフィルタは、オペアンプの負帰還回路であることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項4】

前記圧電振動板は、基体と、前記基体の表面に塗布された電極とを有し、
前記電極がＰＥＤＯＴ／ＰＳＳであることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１つに記載の駆動回路が実装された回路基板と、
前記圧電振動板を湾曲状態で支持するベースと、
前記ベースとともに前記圧電振動板を挟んで保持する押さえ部材とを有し、
前記押さえ部材は、前記圧電振動板の側とは反対側において、前記回路基板を支持する支柱を有することを特徴とするヘッドフォンの駆動ユニット。

【請求項6】

前記圧電振動板は、前記回路基板に実装されたコネクタに電気的に接続されるリードを有することを特徴とする請求項５に記載のヘッドフォンの駆動ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッドフォンで用いられる圧電振動板を駆動する駆動回路と、この駆動回路を備えたヘッドフォンの駆動ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の高分子圧電形電気音響変換器では、ドーム状に形成されたフレームの中央部に開口を設けるとともに、このフレームに沿うように圧電体（圧電振動板）を取り付け、輻射音圧を摘出する側に圧電体の凹面側を向けている。これにより、圧電体から出力される音声を聴取点に集中させて、出力音圧を大きくできるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開昭６０－１４４３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ヘッドフォンにおいて、特許文献１のように湾曲させた圧電体（圧電振動板）を用いた場合には、一定電圧の振幅で圧電体を駆動すると、周波数に応じて音圧が変化してしまう。具体的には、所定周波数よりも低い周波数帯域（低域）では音圧が平坦となり、所定周波数よりも高い周波数帯域（高域）では、周波数が高いほど音圧が上昇する。このような音圧の周波数特性では、低域での音圧が高域での音圧よりも低くなり、低音が強調されにくい。

【0005】

本願発明の目的は、特許文献１のように湾曲させた圧電振動板を備えたヘッドフォンにおいて、低音を強調することができる駆動回路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願第１の発明は、ヘッドフォンで用いられ、使用者の耳から離れる方向に凸となるように湾曲した圧電振動板を振動させて音を発生させる駆動回路である。この駆動回路は、低電圧電源の電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータによる昇圧後の電圧を用いて圧電振動板を駆動するアンプ回路と、を有する。アンプ回路は、圧電振動板を駆動する駆動信号に対してローパス処理を行うアナログフィルタを有する。

【0007】

駆動回路は、圧電振動板に接続された可変抵抗器を有する。この可変抵抗器は、圧電振動板及び可変抵抗器によって形成されるローパス特性のカットオフ周波数を変更する。アナログフィルタとしては、オペアンプの負帰還回路を用いることができる。圧電振動板は、基体と、基体の表面に塗布された電極とで構成することができる。ここで、電極としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いることができる。

【0008】

本願第２の発明であるヘッドフォンの駆動ユニットは、回路基板と、ベースと、押さえ部材とを有する。回路基板には、本願第１の発明である駆動回路が実装されている。ベースは、圧電振動板を湾曲状態で支持する。押さえ部材は、ベースとともに圧電振動板を挟んで保持する。また、押さえ部材は、圧電振動板の側とは反対側において、回路基板を支持する支柱を有する。

【0009】

圧電振動板には、回路基板に実装されたコネクタに電気的に接続されるリードを設けることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、アナログフィルタによるローパス処理により、高周波数帯域での音圧レベルに対して、低周波数帯域での音圧レベルを強調することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ヘッドフォンのユニットの外装を構成する部品を示す概略図である。

【図2】ユニットの内部に収容される駆動ユニットを示す分解斜視図である。

【図3】圧電振動板に電圧を印加する構造（変形例）を示す概略図である。

【図4】圧電振動板の駆動回路の構成を示す図である。

【図5】ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成を示す図である。

【図6】アンプ回路の回路構成を示す図である。

【図7】低域強調回路の回路構成を示す図である。

【図8A】ローパス特性による補正を行わないときの音圧の周波数特性を示す図である。

【図8B】アンプ回路のローパス特性を示す図である。

【図8C】ローパス特性による補正を行ったときの音圧の周波数特性を示す図である。

【図9】カットオフ周波数が互いに異なるローパス特性を示す図である。

【図10】互いに異なるカットオフ周波数を有するローパス特性による補正を行ったときの音圧の周波数特性を示す図である。

【図11】ＢＬＴ接続で用いられるアンプ回路の回路構成を示す図である。

【図12】変形例であるアンプ回路の回路構成を示す図である。

【図13】変形例である外部機器を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

まず、本実施形態である駆動回路を備えたヘッドフォンの構造について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、ヘッドフォンの一部であるユニットの外装を構成する部品を示す概略図である。ユニット１００は、使用者の片耳に装着されるものであり、左耳及び右耳のそれぞれに対して用いられる。左耳用及び右耳用の２つのユニット１００は、ヘッドバンド（不図示）に接続される。

【0013】

ユニット１００は、耳を覆った状態で頭部に接触するイヤーパッド１０１と、カバー１０２を有する。イヤーパッド１０１の内側には、音を通過させるイヤーパッドクロス１０１ａが設けられている。カバー１０２は、イヤーパッド１０１に固定され、カバー１０２及びイヤーパッド１０１によって囲まれたスペースには、後述する駆動ユニット２００が配置される。

【0014】

次に、駆動ユニット２００の構造について、図２を用いて説明する。図２は、駆動ユニット２００を構成する部品の分解斜視図である。駆動ユニット２００は、ベース２１０と、圧電素子で構成された圧電振動板２２０と、振動板押さえ部材２３０とを有する。以下、ベース２１０、圧電振動板２２０及び振動板押さえ部材２３０のそれぞれについて、詳細に説明する。

【0015】

ベース２１０の中央には、ベース２１０を貫通する複数の開口部２１１が形成されており、圧電振動板２２０から発生した音は、開口部２１１を通過してイヤーパッド１０１に向かう。複数の開口部２１１が形成された領域の縁には、一対の振動板装着部２１２が設けられており、振動板装着部２１２は、複数の開口部２１１が形成された領域から上方に突出している。振動板装着部２１２の上端は円弧状に形成されており、この上端に沿って圧電振動板２２０が取り付けられる。複数の開口部２１１が形成された領域は、圧電振動板２２０及びイヤーパッド１０１の間に位置することになり、イヤーパッド１０１からの外力が圧電振動板２２０に作用することを防止し、圧電振動板２２０を保護することができる。

【0016】

圧電振動板２２０の一端部には一対のリード２２１が設けられており、各リード２２１は、上方に折り曲げられている。一対のリード２２１は、圧電振動板２２０を振動させるための駆動信号を圧電振動板２２０に入力するために用いられ、後述する導電性材料（電極）にそれぞれ接続されている。各リード２２１の先端部には、絶縁フィルム２２２が貼り付けられている。

【0017】

圧電振動板２２０は、平板状の基体の表面（両面）に導電性材料（電極）を塗布したものであり、電極に電圧を印加することによって振動する。基体の材料としては、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）、Ｐ（ＶＤＦ－ＴＦＥ）、ポリ乳酸、発砲ポリオレフィンを用いることができる。また、導電性材料（電極）としては、例えば、導電性カーボンブラック、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４－エチレンオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸）を用いることができる。

【0018】

ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳは、導電性カーボンブラックよりも比重が小さいため、圧電振動板２２０を軽量化することができるとともに、圧電振動板２２０から出力される音を高音圧化することができる。また、基体の材料としてＰＶＤＦなどを用いた場合には、基体及び電極の両方が有機材料で形成されることになるため、圧電振動板２２０を軽量化することができるとともに、圧電振動板２２０の軽量化に伴い、音質や音響的性能を向上させやすくなる。

【0019】

圧電振動板２２０を振動板装着部２１２に取り付けることにより、圧電振動板２２０は湾曲した状態となる。ここで、ヘッドフォン（ユニット１００）を使用者の頭部に装着したときには、使用者の耳から離れる方向に凸となるように圧電振動板２２０が湾曲することになり、湾曲状態の圧電振動板２２０の凹面側が使用者の耳と対向する。湾曲状態の圧電振動板２２０を振動させることにより、曲面波（音波）を発生させることができ、平板状の圧電振動板２２０を振動させる場合と比べて、音圧を高めることができる。湾曲状態の圧電振動板２２０から発生する曲面波は収束するが、この収束点が耳の鼓膜よりも奥となるように圧電振動板２２０の曲率半径を設定すれば、音圧を高めたまま、曲面波を鼓膜まで到達させることができる。

【0020】

振動板押さえ部材２３０は、圧電振動板２２０と接触する押さえ部２３１を有しており、押さえ部２３１は、湾曲状態の圧電振動板２２０に沿った形状、言い換えれば、振動板装着部２１２の上端に沿った形状に形成されている。これにより、圧電振動板２２０は、押さえ部２３１及び振動板装着部２１２によって挟まれて保持される。押さえ部２３１には、押さえ部２３１を貫通する複数の開口部２３２が形成されている。

【0021】

押さえ部２３１の上面には、４つの支柱２３３が設けられており、支柱２３３の上端部には回路基板２３４が固定されている。支柱２３３を用いることにより、湾曲状態の押さえ部２３１に対して平板状の回路基板２３４を配置することができる。回路基板２３４には、一対のコネクタ２３４ａが固定されており、コネクタ２３４ａには、圧電振動板２２０のリード２２１の先端部（絶縁フィルム２２２が貼り付けられた部分）が挿入される。また、回路基板２３４には、圧電振動板２２０を振動させる駆動回路が実装される。この駆動回路の構成については、後述する。

【0022】

本実施形態では、押さえ部２３１及び振動板装着部２１２によって圧電振動板２２０を挟んで保持しているが、これに限るものではない。具体的には、押さえ部２３１を省略し、圧電振動板２２０を振動板装着部２１２に固定することができる。例えば、接着剤を用いて、圧電振動板２２０を振動板装着部２１２に固定することができる。この場合において、振動板押さえ部材２３０は、圧電振動板２２０の上方において、回路基板２３４を支持する機能を有するだけでよい。

【0023】

また、本実施形態では、圧電振動板２２０に設けられた一対のリード２２１を用いて、圧電振動板２２０の一対（両面）の電極に電圧を印加するようにしているが、これに限るものではない。すなわち、圧電振動板２２０の一対（両面）の電極に電圧を印加することができる配線構造であればよい。

【0024】

例えば、図３に示すように、圧電振動板２２０に１つのリード２２３を設けておき、リード２２３の上面及び下面を圧電振動板２２０の一対の電極にそれぞれ電気的及び物理的に接続させる。ここで、リード２２３の上面及び下面は互いに絶縁されている。リード２２３の上面には、コンタクトプローブ２４１が接触する。また、リード２２３の下面には、導電板２４２（金属板やプリント基板など）が物理的に固定されているとともに、リード２２３の下面及び導電板２４２が電気的に接続されている。導電板２４２には、コンタクトプローブ２４３が接触する。これにより、コンタクトプローブ２４１，２４３を介して、圧電振動板２２０の一対の電極に電圧を印加することができる。

【0025】

次に、圧電振動板２２０を振動させる駆動回路の構成について、図４を用いて説明する。

【0026】

圧電振動板２２０を振動させる駆動回路３００は、バッテリ３０１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００と、アンプ回路５００とを有する。バッテリ３０１としては、各種の低電圧直流電源（一次電池や二次電池）を用いることができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、バッテリ３０１の出力電圧を昇圧し、昇圧後の直流電圧（正の高電圧＋Ｖｈ及び負の高電圧－Ｖｈ）をアンプ回路５００に出力する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、バッテリ３０１の出力電圧を安定化させた動作電圧Ｖｃｃをアンプ回路５００に出力する。アンプ回路５００は、オーディオ信号の入力を受けて、圧電振動板２２０を振動させるための駆動信号を生成する。この駆動信号は、圧電振動板２２０に入力される。

【0027】

なお、本実施形態では、バッテリ３０１を内蔵するようにしているが、バッテリ３０１に相当する低電圧電源として、ユニット１００の外部に設けられた外部電源を用いることができる。例えば、ユニット１００にＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェースを設けておき、ＵＳＢに含まれるＶ_ＢＵＳから供給される電源（５Ｖ）を外部電源として用いることができる。

【0028】

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の回路構成について、図５を用いて説明する。

【0029】

ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、フライバック式コンバータであり、トランス４０１を有する。トランス４０１は、一次側巻線４０１ａ及び二次側巻線４０１ｂを有する。一次側巻線４０１ａの一端はバッテリ３０１に接続されており、一次側巻線４０１ａの他端はフライバックコントローラ４０２に接続されている。二次側巻線４０１ｂの一端は正の電源ラインＰＬ及び負の電源ラインＮＬに接続されており、二次側巻線４０１ｂの他端は接地されている。バッテリ３０１及び一次側巻線４０１ａを接続する接続ラインには、コンデンサＣ１の一端が接続されている。フライバックコントローラ４０２のスイッチング動作によって、バッテリ３０１から一次側巻線４０１ａに電流が流れ、一次側巻線４０１ａから二次側巻線４０１ｂに電力が伝えられる。これにより、バッテリ３０１の電圧を昇圧することができる。

【0030】

正の電源ラインＰＬには正の高電圧＋Ｖｈが出力される。正の電源ラインＰＬにはコンデンサＣ２が設けられており、コンデンサＣ２の一端は、トランス４０１の二次側巻線４０１ｂに接続されており、コンデンサＣ２の他端は、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のアノードの接続点に接続されている。ダイオードＤ１のアノードは接地されており、ダイオードＤ２のカソードにはコンデンサＣ３の一端が接続されている。コンデンサＣ３は、正の電源ラインＰＬにおけるノイズを低減する。

【0031】

負の電源ラインＮＬには負の高電圧－Ｖｈが出力される。負の電源ラインＮＬにはコンデンサＣ４が設けられており、コンデンサＣ４の一端は、トランス４０１の二次側巻線４０１ｂに接続されており、コンデンサＣ４の他端は、ダイオードＤ３のカソードとダイオードＤ４のアノードの接続点に接続されている。ダイオードＤ４のカソードは接地されており、ダイオードＤ３のアノードにはコンデンサＣ５の一端が接続されている。コンデンサＣ５は、負の電源ラインＮＬにおけるノイズを低減する。

【0032】

正の電源ラインＰＬ及びフライバックコントローラ４０２にはフィードバック回路が接続されており、フィードバック回路は、並列に接続されたコンデンサＣ６及び抵抗素子Ｒ１を有する。これにより、フライバックコントローラ４０２は、正の電源ラインＰＬの出力電圧に基づいて、トランス４０１のスイッチング動作を制御（フィードバック制御）することができる。なお、抵抗素子Ｒ１及びフライバックコントローラ４０２を接続する接続ラインには、コンデンサＣ７の一端と、抵抗素子Ｒ２の一端が接続されている。

【0033】

トランス４０１の一次側巻線４０１ａ及びフライバックコントローラ４０２を接続する接続ラインには、ショットキーバリアダイオードＳＢＤのアノードが接続されており、ショットキーバリアダイオードＳＢＤのカソードはリニアレギュレータ４０３の入力端子に接続されている。リニアレギュレータ４０３の出力端子には動作電源ラインＯＬが接続されており、リニアレギュレータ４０３の出力端子からは動作電圧Ｖｃｃが出力される。なお、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ及びリニアレギュレータ４０３を接続する接続ラインには、コンデンサＣ８の一端が接続されており、動作電源ラインＯＬにはコンデンサＣ９の一端が接続されている。

【0034】

ＤＣ／ＤＣコンバータ４００を用いることにより、バッテリ３０１の出力電圧（低電圧）を昇圧した高電圧（例えば、１００Ｖ以上）を、アンプ回路５００を介して圧電振動板２２０に印加することができる。ここで、フライバックコントローラ４０２のスイッチング周波数を高周波化（数百ｋＨｚ～数ＭＨｚ）することにより、トランス４０１を小型化することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００をユニット１００に内蔵しても、ユニット１００が大型化することを抑制できる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の出力電圧（高電圧）は、アンプ回路５００を介して圧電振動板２２０に印加されるため、トランス４０１による音の歪が発生することを抑制できる。

【0035】

なお、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００によってバッテリ３０１の出力電圧を昇圧しているが、これに限るものではない。例えば、ユニット１００にＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェースを設けておき、ＵＳＢに含まれるＶ_ＢＵＳから供給される電圧（５Ｖ）をＤＣ／ＤＣコンバータ４００によって昇圧することができる。また、本実施形態では、バッテリ３０１の出力をリニアレギュレータ４０３に供給して動作電圧Ｖｃｃを生成しているが、これに限るものではない。例えば、上述したＶ_ＢＵＳから供給される電圧（５Ｖ）をリニアレギュレータ４０３に供給することにより、動作電圧Ｖｃｃを生成することができる。

【0036】

次に、アンプ回路５００の回路構成について、図６を用いて説明する。

【0037】

オペアンプ５０１は動作電圧Ｖｃｃを受けて動作し、オペアンプ５０１の反転入力端子には低域強調回路５０２の出力信号が入力され、オペアンプ５０１の非反転入力端子にはオーディオ信号が入力される。オペアンプ５０１の出力端子は、電圧－電流変換回路５０３に接続されている。低域強調回路５０２はフィードバック回路を有しており、低域強調回路５０２を用いることにより、オペアンプ５０１の負帰還回路を構成している。これにより、ローパス特性を有するアナログフィルタが構成され、カットオフ周波数よりも高い周波数帯域において、圧電振動板２２０から発生する音圧を減衰させることができる。

【0038】

図７には、低域強調回路５０２の回路構成（一例）を示す。コンデンサＣ１０及び抵抗素子Ｒ３が直列に接続されているとともに、コンデンサＣ１１及び抵抗素子Ｒ４が直列に接続されている。また、コンデンサＣ１０及び抵抗素子Ｒ３と、コンデンサＣ１１及び抵抗素子Ｒ４と、抵抗素子Ｒ５とは並列に接続されている。コンデンサＣ１１及び抵抗素子Ｒ４の接続点にはコンデンサＣ１２の一端が接続されており、コンデンサＣ１２の他端には出力ラインＬ１が接続されている。コンデンサＣ１０，Ｃ１１には、入力ラインＬ２が接続されており、抵抗素子Ｒ５は、出力ラインＬ１及び入力ラインＬ２に接続されている。

【0039】

図６に示すように、電圧－電流変換回路５０３は、正の電源ラインＰＬ及び負の電源ラインＮＬに接続されている。電圧－電流変換回路５０３及び正の電源ラインＰＬの間には、直列に接続された抵抗素子Ｒ６とダイオードＤ５が設けられており、電圧－電流変換回路５０３及び負の電源ラインＮＬの間には、直列に接続された抵抗素子Ｒ７とダイオードＤ６が設けられている。ここで、ダイオードＤ５のアノードは抵抗素子Ｒ６に接続され、ダイオードＤ５のカソードは電圧－電流変換回路５０３に接続されている。また、ダイオードＤ６のアノードは電圧－電流変換回路５０３に接続され、ダイオードＤ６のカソードは抵抗素子Ｒ７に接続されている。

【0040】

ダイオードＤ５及び電圧－電流変換回路５０３の接続点には、トランジスタ（ＰＮＰ型）Ｔｒ１のベースが接続されており、ダイオードＤ６及び電圧－電流変換回路５０３の接続点には、トランジスタ（ＮＰＮ型）Ｔｒ２のベースが接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタは、抵抗素子Ｒ８を介して正の電源ラインＰＬに接続されており、トランジスタＴｒ１のコレクタは、トランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。トランジスタＴｒ２のエミッタは、抵抗素子Ｒ９を介して負の電源ラインＮＬに接続されている。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２によってプッシュプル回路が構成されており、抵抗素子Ｒ８，Ｒ９は、プッシュプル回路の貫通電流を抑制するために設けられている。

【0041】

電圧－電流変換回路５０３への入力信号に応じて、トランジスタＴｒ１がオンになったり、トランジスタＴｒ２がオンになったりする。トランジスタＴｒ１がオンであり、トランジスタＴｒ２がオフであるとき、正の電源ラインＰＬからトランジスタＴｒ１を介して、圧電振動板２２０に電流が流れる。一方、トランジスタＴｒ１がオフであり、トランジスタＴｒ２がオンであるとき、圧電振動板２２０からトランジスタＴｒ２を介して負の電源ラインＮＬに電流が流れる。

【0042】

トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の接続点には、低域強調回路５０２の入力ラインＬ２が接続されており、フィードバック回路を構成している。低域強調回路５０２を用いたオペアンプ５０１の負帰還回路は、ローパス特性を有しているため、正の電源ラインＰＬから圧電振動板２２０に出力される駆動信号のうち、高周波数帯域での成分を減衰させることにより、低周波数帯域での成分を強調させる。

【0043】

トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の接続点には、アーティキュレーション調整回路５０４の一端が接続されている。アーティキュレーション調整回路５０４の他端は圧電振動板２２０に接続されている。アーティキュレーション調整回路５０４は、圧電振動板２２０から出力される音について、後述するように高域での音圧レベルを調整してアーティキュレーションを調整する。アーティキュレーションとは、音楽の演奏方法において、音の形を整え、音と音との繋がりに様々な強弱や表情を付けることで旋律などを区分することである。

【0044】

アーティキュレーション調整回路５０４は、直列に接続された抵抗素子Ｒ１０及び可変抵抗器Ｒ１１で構成されている。圧電振動板２２０は圧電素子であって静電容量を有するため、圧電振動板２２０に抵抗素子Ｒ１０を接続することにより、ローパス特性を持たせることができる。また、可変抵抗器Ｒ１１を用いることにより、ローパス特性のカットオフ周波数を変更することができる。

【0045】

ヘッドフォンのユニット１００には、使用者によって操作される操作部（不図示）が設けられており、この操作部を操作して可変抵抗器Ｒ１１の抵抗値を変更することにより、アンプ回路５００におけるローパス特性のカットオフ周波数を変更することができる。例えば、操作部（ツマミ）を回転させたり、スライドさせたりすることにより、可変抵抗器Ｒ１１の抵抗値を変更することができる。

【0046】

図８Ａは、ローパス特性による補正を行わないときの音圧の周波数特性を示し、図８Ｂは、アンプ回路５００のローパス特性を示し、図８Ｃは、ローパス特性による補正を行ったときの音圧の周波数特性を示す。図８Ａ～図８Ｃの横軸は周波数（対数）であり、図８Ａ，８Ｂの縦軸は音圧、図８Ｂの縦軸は電圧ゲインである。

【0047】

図８Ａに示す周波数特性では、所定周波数よりも低い周波数帯域（低周波数帯域）において音圧レベルが一定となり、所定周波数よりも高い周波数帯域（高周波数帯域）において、周波数が高いほど、音圧レベルが高くなる。また、低周波数帯域よりも低い周波数では、ヘッドフォンのイヤーパッド１０１及び頭部の間に形成される隙間から圧力が漏れることにより、音圧レベルが低下する。

【0048】

図８Ａに示す周波数特性では、高周波数帯域での音圧レベルが低周波数帯域での音圧レベルよりも高くなりすぎるため、本実施形態では、アンプ回路５００のローパス特性を用いた補正によって、高周波数帯域での音圧レベルを低下させている。言い換えれば、低周波数帯域での音圧レベルを強調するようにしている。

【0049】

図８Ｂに示すローパス特性によれば、カットオフ周波数ｆｃよりも低い周波数帯域では電圧ゲインが一定であり、カットオフ周波数ｆｃよりも高い周波数帯域では、周波数が高いほど電圧ゲインが低下する。したがって、図８Ａに示す周波数特性において、低周波数帯域及び高周波数帯域の境界に位置する周波数をカットオフ周波数ｆｃとして設定すれば、低周波数帯域及び高周波数帯域での音圧レベルを揃えることができ、図８Ｃに示す周波数特性を得ることができる。これにより、高周波数帯域での音圧に対して、低周波数帯域での音圧を強調させることができる。

【0050】

圧電振動板２２０を用いたヘッドフォンでは、圧電振動板２２０を用いたスピーカと比べて、音圧の周波数特性が異なる。ヘッドフォンでは、圧電振動板２２０から出力された音がイヤーパッド１０１によって囲まれた密閉空間を伝搬するのに対して、スピーカでは、圧電振動板２２０から出力された音が自由空間を伝搬する。このような音の伝搬の違いにより、音圧の周波数特性が異なる。

【0051】

スピーカにおける音圧の周波数特性では、音圧が平坦となる周波数帯域が存在せず、周波数が高いほど、音圧レベルが高くなる。このため、ローパス特性を用いて音圧の周波数特性を補正しても、低域の音圧を強調させることはできない。一方、ヘッドフォンにおける音圧の周波数特性では、図８Ａに示すように、低周波数帯域において音圧レベルが一定となるため、ローパス特性を用いて音圧の周波数特性を補正することにより、低域の音圧を強調させることができる。

【0052】

一方、アーティキュレーション調整回路５０４において、可変抵抗器Ｒ１１の抵抗値を変更してローパス特性のカットオフ周波数ｆｃを変更することにより、図９に示すように、電圧ゲインの周波数特性を変更することができる。これにより、図１０に示すように、高周波数帯域において、音圧レベルを一定としながら、音圧レベルを変更することができる。具体的には、カットオフ周波数ｆｃを高くするほど、高周波数帯域での音圧レベルを上げることができる。言い換えれば、カットオフ周波数ｆｃを低くするほど、高周波数帯域での音圧レベルを下げることができる。

【0053】

音声の子音、拍手の音、砂利を踏む音などには高周波成分が多く含まれているため、音声の内容を正確に聞き取ったり、音による気配を察知したりする場合などには、上述したようにカットオフ周波数ｆｃを高くして高周波数帯域での音圧レベルを上げることができる。また、音量が異なる場合において、高周波数帯域での音圧レベルを変更することにより、使用者の嗜好に合った音域に調整することができる。ここで、図１０に示すように、高周波数帯域での音圧レベルは平坦であるため、ヘッドフォンの使用者に違和感を与えることを抑制できる。

【0054】

なお、圧電振動板２２０に対しては、図６に示すアンプ回路５００をシングルアンプとして接続することもできるし、図６に示すアンプ回路５００と図１１に示すアンプ回路６００をＢＴＬ（Bridged Transless）接続することもできる。ここで、図１１に示すアンプ回路６００において、図６に示すアンプ回路５００と同様の機能を有するものについては、図６と同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。図１１に示すアンプ回路６００では、図６に示すアンプ回路５００に含まれるアーティキュレーション調整回路５０４を省略している。

【0055】

図６に示すアンプ回路５００及び図１１に示すアンプ回路６００を用いた場合、アンプ回路５００のトランジスタＴｒ１とアンプ回路６００のトランジスタＴｒ２をオンにすることにより、正の電源ラインＰＬから圧電振動板２２０に電圧を印加することができる。また、アンプ回路６００のトランジスタＴｒ２とアンプ回路５００のトランジスタＴｒ２をオンにすることにより、正の電源ラインＰＬから圧電振動板２２０に電圧を印加することができる。ＢＴＬ接続を採用することにより、シングルアンプと比べて、電源ラインＰＬ，ＮＬに供給する高電圧Ｖｈを低くすることができる。

【0056】

本実施形態では、オペアンプ５０１の負帰還回路によってローパス特性を有するアナログフィルタを構成しているが、これに限るものではない。具体的には、図１２に示すアンプ回路７００において、オーディオ信号をアナログフィルタ７０１に入力し、アナログフィルタ７０１の出力信号をオペアンプ５０１の非反転入力端子に入力することができる。ここで、オペアンプ５０１の反転入力端子は、入力ラインＬ２に設けられた２つの抵抗素子Ｒ１２，Ｒ１３の接続点に接続されている。このような回路構成であっても、本実施形態と同様の効果（低周波数帯域での音圧強調）を得ることができる。なお、図１２において、図６に示すアンプ回路５００と同様の機能を有するものについては、図６と同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。

【0057】

一方、本実施形態では、圧電振動板２２０を振動させる駆動回路をヘッドフォンのユニット１００に内蔵しているが、これに限るものではない。具体的には、駆動回路をユニット１００の外部に設けることもでき、例えば、図１３に示す外部ユニット８００を用いることができる。

【0058】

外部ユニット８００の内部には、圧電振動板２２０を振動させる駆動回路（具体的には、図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータ４００やアンプ回路５００）を設けることができる。また、外部ユニット８００には、上述したアンプ回路５００のローパス特性のカットオフ周波数（言い換えれば、可変抵抗器Ｒ１１の抵抗値）を変更するために操作されるツマミ８０１を設けることができる。図１３に示す例では、ツマミ８０１を回転させることにより、カットオフ周波数を変更することができる。

【0059】

外部ユニット８００には、ヘッドフォンのユニット１００（具体的には、圧電振動板２２０）に接続される第１ケーブル８０２と、一端にＵＳＢコネクタ８０３が設けられた第２ケーブル８０４とが接続されている。ＵＳＢコネクタ８０３は、オーディオ信号を出力する音響機器（ＰＣなど）に接続される。

【符号の説明】

【0060】

１００：ユニット、１０１：イヤーパッド、１０２：カバー、２００：駆動ユニット、
２１０：ベース、２１２：振動板装着部、２２０：圧電振動板、２２１：リード、
２３０：振動板押さえ部材、２３１：押さえ部、２３４：回路基板、３００：駆動回路、
３０１：バッテリ、４００：ＤＣ／ＤＣコンバータ、４０１：トランス、
４０２：フライバックコントローラ、４０３：リニアレギュレータ、
５００：アンプ回路、５０１：オペアンプ、５０２：低域強調回路、
５０３：電圧－電流変換回路、５０４：アーティキュレーション調整回路、
６００：アンプ回路、７００：アンプ回路、８００：外部ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】