(57)【要約】【課題】Ｄ級アンプで駆動される静電型電機音響変換器において、振動板をＰＷＭ変調信号に含まれているアップ信号とダウン信号とにより、直接的に駆動できるようにする。【解決手段】ＰＷＭ変調信号のアップ信号により駆動される第１紫外発光ダイオード２１およびダウン信号により駆動される第２紫外発光ダイオード２２と、分極方向を同じ向きとして第１固定極１３Ｌの両端に接続される第１，第２ＰＬＺＴ素子４１，４２と、第１，第２ＰＬＺＴ素子４１，４２とは分極方向を逆方向として第２固定極１３Ｒの両端に接続される第３，第４ＰＬＺＴ素子４３，４４とを備え、第１紫外発光ダイオード２１と第１，第３ＰＬＺＴ素子４１，４３とを光ファイバー３１，３２を介して光学的に結合するとともに、第２紫外発光ダイオード２２と第２，第４ＰＬＺＴ素子４２，４４とを光ファイバー３３，３４を介して光学的に結合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板および上記振動板の両側に所定の間隔をもって配置される第１，第２の固定極を有する電気音響変換部を備え、上記振動板には一定の直流バイアス電圧が印加され、上記各固定極にはＤ級アンプから出力されるＰＷＭ変調信号に含まれるアップ信号とダウン信号とが印加されて、上記振動板がプッシュプルで駆動される静電型電気音響変換器において、
上記アップ信号により駆動される第１の紫外発光ダイオードおよび上記ダウン信号により駆動される第２の紫外発光ダイオードと、
分極方向を同じ向きとして上記第１固定極の両端に接続される第１，第２のＰＬＺＴ素子と、
上記第１，第２のＰＬＺＴ素子とは分極方向を逆方向として上記第２固定極の両端に接続される第３，第４のＰＬＺＴ素子と、
上記第１の紫外発光ダイオードの紫外光を上記第１，第２の固定極の各一端側に接続されている上記第１，第３のＰＬＺＴ素子に照射する第１，第２の光ファイバーと、
上記第２の紫外発光ダイオードの紫外光を上記第１，第２の固定極の各他端側に接続されている上記第２，第４のＰＬＺＴ素子に照射する第３，第４の光ファイバーとを備えていることを特徴とする静電型電気音響変換器。
【請求項２】
所定の直流電源により駆動される第３の紫外発光ダイオードと、上記振動板に接続される第５のＰＬＺＴ素子と、上記第３の紫外発光ダイオードの紫外光を上記第５のＰＬＺＴ素子に照射する第５の光ファイバーとをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の静電型電気音響変換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の静電型電気音響変換器を備えたヘッドホン。
【請求項４】
請求項１または２に記載の静電型電気音響変換器を備えたスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドホンもしくはスピーカ等に適用される静電型電気音響変換器に関し、さらに詳しく言えば、Ｄ級アンプより出力されるＰＷＭ変調信号により駆動される静電型電気音響変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｄ級アンプ（デシタルアンプ）では、音声信号と高速の三角波とをコンパレータで比較して、音声信号をＰＷＭ変調し、そのＰＷＭ変調信号に基づいて、電気音響変換器を駆動して音声信号を再生する（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
通常、静電型の電気音響変換器は、振動板の両側に固定極を配置してなるプッシュプル型として構成され、振動板に一定の直流バイアス電圧を印加した状態で、両固定極に音声信号を交流的に印加することにより、振動板が静電吸引力・斥力にて駆動されるが、Ｄ級アンプにおいては、ＰＷＭ変調信号に含まれているアップ信号とダウン信号とをそれぞれに対応するパワーＭＯＳＦＥＴに入力してスイッチング動作させて振動板を駆動する。
【０００４】
ところで、Ｄ級アンプをシングルエンド出力にする際には、不要な高調波を除去する出力フィルタが必要とされる。
【０００５】
その出力フィルタの一例として、トロイダルコアを用いる場合には、磁気飽和によって歪みが発生しないようにするためには大型のトロイダルコアが必要となる。また、そのインダクタンスを得るコイルにしても、直流抵抗を減少させるうえで、太い線材が必要となる、という問題がある。
【０００６】
また、静電型電気音響変換器において、振動板を駆動するには、比較的高い信号レベル（例えば、数１０Ｖ〜数１００Ｖ）が要求されるため、昇圧トランスにより振動板の駆動電圧を得るようにしているが、装置の小型化および製造コストの面からして昇圧トランスの存在は好ましいものではない。
【０００７】
また、昇圧トランスにて生成された高電圧の音声信号を静電型電気音響変換器に伝送するには、特に人体の近傍で使用されるヘッドホン装置においては、電撃予防のため、その伝送ケーブルに十分な絶縁対策を施すことが必要とされる、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−５９５７号公報
【特許文献２】特開２００７−１８０６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の課題は、Ｄ級アンプで駆動される静電型電機音響変換器において、上記した出力フィルタや昇圧トランスを用いることなく、振動板をＰＷＭ変調信号に含まれているアップ信号とダウン信号とにより、直接的に駆動できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、振動板および上記振動板の両側に所定の間隔をもって配置される第１，第２の固定極を有する電気音響変換部を備え、上記振動板には一定の直流バイアス電圧が印加され、上記各固定極にはＤ級アンプから出力されるＰＷＭ変調信号に含まれるアップ信号とダウン信号とが印加されて、上記振動板がプッシュプルで駆動される静電型電気音響変換器において、上記アップ信号により駆動される第１の紫外発光ダイオードおよび上記ダウン信号により駆動される第２の紫外発光ダイオードと、分極方向を同じとして上記第１固定極の両端に接続される第１，第２のＰＬＺＴ素子と、上記第１，第２のＰＬＺＴ素子とは分極方向を逆方向として上記第２固定極の両端に接続される第３，第４のＰＬＺＴ素子と、上記第１の紫外発光ダイオードの紫外光を上記第１，第２の固定極の各一端側に接続されている上記第１，第３のＰＬＺＴ素子に照射する第１，第２の光ファイバーと、上記第２の紫外発光ダイオードの紫外光を上記第１，第２の固定極の各他端側に接続されている上記第２，第４のＰＬＺＴ素子に照射する第３，第４の光ファイバーとを備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれは、所定の直流電源により駆動される第３の紫外発光ダイオードと、上記振動板に接続される第５のＰＬＺＴ素子と、上記第３の紫外発光ダイオードの紫外光を上記第５のＰＬＺＴ素子に照射する第５の光ファイバーとをさらに備えている構成が採用される。
【００１２】
また、本発明には、上記した静電型電気音響変換器を備えたヘッドホンもしくはスピーカが含まれる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＰＷＭ変調信号のアップ信号時には、第１の紫外発光ダイオードから紫外光が出射され、その紫外光が第１，第２の光ファイバーを介して第１，第３のＰＬＺＴ素子に照射され、これにより、例えば第１固定極側が負に帯電される一方で第２固定極側が正に帯電され、また、ＰＷＭ変調信号のダウン信号時には、第２の紫外発光ダイオードから紫外光が出射され、その紫外光が第３，第４の光ファイバーを介して第２，第４のＰＬＺＴ素子に照射され、これにより、例えば第１固定極側が正に帯電される一方で第２固定極側が負に帯電されるため、出力フィルタや昇圧トランスを用いることなく、振動板をＰＷＭ変調信号に含まれているアップ信号とダウン信号とにより、直接的に駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による静電型電気音響変換器を示す模式図。
【図２】Ｄ級アンプより出力されるＰＷＭ変調信号を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図１により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１６】
図１を参照して、本発明の実施形態に係る静電型電気音響変換器１は、電気音響変換部１０と、図２に示すＰＷＭ変調信号により電気音響変換部１０を駆動する紫外発光ダイオード２０（２１〜２３）およびＰＬＺＴ素子４０（４１〜４５）とを備える。
【００１７】
電気音響変換部１０は、金属製のダイアフラムリング１２に所定の張力をもって張設された振動板１１と、振動板１１に対して所定の間隔をもって対向的に配置される第１および第２の２つの固定極１３Ｌ，１３Ｒとを備える。
【００１８】
振動板１１には、合成樹脂フィルム（例えば、厚さ２μｍ程度のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ））の両面に金を蒸着した金蒸着膜が用いられてよい。また、固定極１３Ｌ，１３Ｒには、多数の音孔１４が穿設されたアルミニウム材等からなる金属の多孔板が用いられる。
【００１９】
紫外発光ダイオード２０には、主波長（ピーク波長）が３６５ｎｍの紫外発光ダイオードが用いられ、この種の紫外発光ダイオードには、例えば日亜化学工業社製のＮＳＨＵ５５０Ｂがある。
【００２０】
ＰＬＺＴ素子４０は、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）セラミックスの両端に電極を形成し、分極処理することにより得られる。ＰＬＺＴ素子４１の側面に３６５ｎｍ程度の紫外光を素子側面に照射すると、光起電力効果により両電極間に電圧が発生される。
【００２１】
光起電力効果により発生する電圧は電極間の距離に依存し、電極間距離当たりの発生電圧は３．３ｋＶであり、光起電流は紫外照射光の強度に比例する。図１において、ＰＬＺＴ素子４０の分極方向（電圧発生方向）を矢印で示す。
【００２２】
この実施形態において、紫外発光ダイオード２０は、第１，第２および第３の３つの紫外発光ダイオード２１，２２，２３が用いられる。
【００２３】
第１の紫外発光ダイオード２１は、図示省略のＤ級アンプから出力される図２に示すＰＷＭ変調信号に含まれるアップ（ＵＰ）信号により駆動され、３６５ｎｍの紫外光を出射する。
【００２４】
第２の紫外発光ダイオード２２は、上記ＰＷＭ変調信号に含まれるダウン（ＤＯＷＮ）信号により駆動され、３６５ｎｍの紫外光を出射する。
【００２５】
第３の紫外発光ダイオード２３は、所定の直流電源Ｅにより駆動され、３６５ｎｍの紫外光を出射する。第３の紫外発光ダイオード２３は、この静電型電気音響変換器１の動作中、常時直流電源Ｅにより駆動される。
【００２６】
この実施形態において、ＰＬＺＴ素子４０は、第１ないし第５の５つのＰＬＺＴ素子４１〜４５が用いられる。
【００２７】
このうち、第１のＰＬＺＴ素子４１と第２のＰＬＺＴ素子４２は、ともに分極方向を同じ向きとして、第１の固定極１３Ｌの両端に接続される。
【００２８】
すなわち、第１のＰＬＺＴ素子４１は、その負極側が第１の固定極１３Ｌの一端１３Ｌａ側に接続され、第２のＰＬＺＴ素子４２は、その正極側が第１の固定極１３Ｌの他端１３Ｌｂ側に接続される。
【００２９】
また、第３のＰＬＺＴ素子４３と第４のＰＬＺＴ素子４４は、ともに分極方向を同じ向きとして、第２の固定極１３Ｒの両端に接続される。
【００３０】
すなわち、第３のＰＬＺＴ素子４３は、その正極側が第２の固定極１３Ｒの一端１３Ｒａ側に接続され、第４のＰＬＺＴ素子４４は、その負極側が第２の固定極１３Ｒの他端１３Ｒｂ側に接続される。
【００３１】
図１に示すように、第１および第２のＰＬＺＴ素子４１，４２の分極方向と、第３および第４のＰＬＺＴ素子４３，４４の分極方向は逆である。
【００３２】
また、第５のＰＬＺＴ素子４５は、ダイアフラムリング１２を介して振動板１１に接続される。この実施形態において、第５のＰＬＺＴ素子４５は、その正極側が振動板１１に接続されているが、その負極側が振動板１１に接続されてもよい。
【００３３】
第１の紫外発光ダイオード２１は、第１の光ファイバー３１および第２の光ファイバー３２を介して第１のＰＬＺＴ素子４１と第３のＰＬＺＴ素子４３とにそれぞれ光学的に結合される。
【００３４】
第２の紫外発光ダイオード２２は、第３の光ファイバー３３および第４の光ファイバー３４を介して第２のＰＬＺＴ素子４２と第４のＰＬＺＴ素子４４とにそれぞれ光学的に結合される。
【００３５】
また、第５の紫外発光ダイオード２２は、第５の光ファイバー３５を介して第５のＰＬＺＴ素子４５と光学的に接続される。
【００３６】
次に、この実施形態に係る静電型電気音響変換器１の動作について説明する。なお、振動板１１は常時正電位に帯電されているものとする。
【００３７】
Ｄ級アンプより出力されるＰＷＭ変調信号のアップ（ＵＰ）信号時には、そのアップ信号にて第１の紫外発光ダイオード２１が駆動され、第１の紫外発光ダイオード２１から３６５ｎｍの紫外光が出射される。
【００３８】
その紫外光は、第１の光ファイバー３１を介して第１のＰＬＺＴ素子４１に照射されるとともに、第２の光ファイバー３２を介して第３のＰＬＺＴ素子４３にも照射される。
【００３９】
これにより、第１のＰＬＺＴ素子４１には、第１の固定極１３Ｌ側を負とする電圧が発生され、第３のＰＬＺＴ素子４３には、第２の固定極１３Ｒ側を正とする電圧が発生される。
【００４０】
これにより、第１の固定極１３Ｌは負電圧とされる一方で、第２の固定極１３Ｒは正電圧とされることから、振動板１１は第１の固定極１３Ｌ側に向けて動く。
【００４１】
これに対して、ＰＷＭ変調信号のダウン（ＤＯＷＮ）信号時には、そのダウン信号にて第２の紫外発光ダイオード２２が駆動され、第２の紫外発光ダイオード２１から３６５ｎｍの紫外光が出射される。
【００４２】
その紫外光は、第３の光ファイバー３３を介して第２のＰＬＺＴ素子４１に照射されるとともに、第４の光ファイバー３４を介して第４のＰＬＺＴ素子４４にも照射される。
【００４３】
これにより、第２のＰＬＺＴ素子４２には、第１の固定極１３Ｌ側を正とする電圧が発生され、第４のＰＬＺＴ素子４４には、第２の固定極１３Ｒ側を負とする電圧が発生される。
【００４４】
これにより、第１の固定極１３Ｌは正電圧とされる一方で、第２の固定極１３Ｒは負電圧とされることから、振動板１１は第２の固定極１３Ｒ側に向けて動く。
【００４５】
このようにして、アップ信号時とダウン信号時とで固定極１３Ｌ，１３Ｒの電圧が入れ替わるため、振動板１１が固定極１３Ｌ，１３Ｒ間においてプッシュプル振動し、電気音響変換部１０から音波が放射される。
【００４６】
この静電型電気音響変換器は、ヘッドホンやスピーカに適用されるが、特にヘッドホンの場合、昇圧トランスおよびその高圧配線が不要であることから、安全に使用することができる。
【００４７】
また、インダクタを使用しないため、トロイダルコアの磁気飽和による歪みも発生しない。さらには、特にスピーカの場合、Ｄ級アンプをスピーカに内蔵させデジタル部の配線を短くすることにより、不要輻射を防止することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態では、第５のＰＬＺＴ素子４５より振動板１１にバイアス電圧を与えているが、直流電源Ｅにより直接バイアス電圧を印加するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  静電型電気音響変換器
１０  電気音響変換部
１１  振動板
１２  ダイアフラムリング
１３Ｌ，１３Ｒ  固定極
１４  音孔
２０（２１〜２３）  紫外発光ダイオード
３１〜３５  光ファイバー
４０（４１〜４５）  ＰＬＺＴ素子
【図１】
2011035488.tif 000003
【図２】
2011035488.tif 000004