(57)【要約】【課題】製造が容易かつ構造が簡単であるとともに、弾性体による均一な音場を形成するスピーカ用振動膜およびスピーカを提供する。【解決手段】スピーカ用振動膜２０は、絶縁層を導電層と導電層との間に挟み込む高分子静電型アクチュエータで構成されるアクチュエータ膜本体２１を備えている。スピーカ用振動膜２０の各層は、いずれも弾力性のある樹脂で形成されている。そのため、球形の袋状に形成されたスピーカ用振動膜２０は、全体が弾性体として振動する。そのため、アクチュエータ膜本体２１に印加する電圧の大きさおよび周波数を制御することにより、袋状のスピーカ用振動膜２０は全体が径方向へ弾性変形により伸縮することによって振動する。また、スピーカ用振動膜２０は、台座部１１に接続される首部２２を除き、ほぼ球形状に形成されている。その結果、スピーカ用振動膜２０は、弾性体によって呼吸球に極めて近似した構造を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層、および前記絶縁層の両面に形成されている導電層を有する高分子静電型アクチュエータ膜本体を備え、
前記高分子静電型アクチュエータ膜本体は、内部に空間を形成可能な袋状であるスピーカ用振動膜。
【請求項２】
前記高分子静電型アクチュエータ膜本体は、略球形状に形成されている請求項１記載のスピーカ用振動膜。
【請求項３】
複数の層に積層された前記高分子静電型アクチュエータ膜本体を備える請求項１または２記載にスピーカ用振動膜。
【請求項４】
複数の層に積層された前記高分子静電型アクチュエータ膜本体のうち少なくとも一層は、前記高分子静電型アクチュエータ膜本体の伸縮を検出するセンサ層である請求項３記載のスピーカ用振動膜。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項記載のスピーカ用振動膜と、
前記高分子静電型アクチュエータ膜本体の開口側に設けられ、前記スピーカ用振動膜の内部の空間を密封して前記スピーカ用振動膜を支持するとともに、前記スピーカ用振動膜へ電力を供給する台座部と、
を備えるスピーカ。
【請求項６】
前記スピーカ用振動膜の内部の空間の圧力を調整する圧力調整手段をさらに備える請求項５記載のスピーカ。
【請求項７】
前記圧力調整手段は、前記台座部に設けられている請求項６記載のスピーカ。
【請求項８】
前記スピーカ用振動膜の内部に設けられている発光部材をさらに備える請求項５、６または７記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ用振動膜およびスピーカに関し、特に高分子静電型アクチュエータで構成されるスピーカ用振動膜およびスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
球面状の音場を形成する理想の音源として、完全呼吸球のスピーカの形成が試みられている。従来は、例えば面状のダイナミックスピーカを多面体の各面に配置することにより、擬似的な呼吸球を形成するスピーカが提案されている。しかし、このような多面体の各面にダイナミックスピーカを配置しても、擬似的な呼吸球にとどまり、完全呼吸球のスピーカを形成することはできない。一方、圧電材料であるＰＺＴ（圧電セラミックス）を用いて曲面状のスピーカ用振動膜を形成したり、半球状の振動膜を組み合わせて球面状のスピーカ用振動膜を形成することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、圧電セラミックスを用いる場合、スピーカ用振動膜を球形状に形成するためには複雑な製造工程を必要とする。また、セラミックス製のスピーカ用振動膜は、衝撃に弱いという問題がある。さらに、セラミックス製のスピーカ用振動膜は、弾性体ではないため、完全な呼吸球の形成が困難である。また、特許文献１に開示されているスピーカ用振動膜は、半球状の二つの振動膜を接合しているため、振動膜の間に不連続な接合面を形成する。したがって、完全な呼吸球の形成が困難である。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１３０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、製造が容易かつ構造が簡単であるとともに、弾性体による均一な音場を形成するスピーカ用振動膜およびスピーカを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明のスピーカ用振動膜は、絶縁層、および前記絶縁層の両面に形成されている導電層を有する高分子静電型アクチュエータ膜本体を備え、前記高分子静電型アクチュエータ膜本体は、内部に空間を形成可能な袋状である。
高分子静電型アクチュエータ膜本体は、高分子で形成される絶縁層および導電層を有している。絶縁層の両面を挟む導電層間に電圧を印加すると、導電層間のクーロン力によって高分子静電型アクチュエータ膜本体には歪みが生じる。そのため、導電層間に印加する電圧を制御することにより、高分子静電型アクチュエータ膜本体は伸縮し、振動を生じる。この振動によって、高分子静電型アクチュエータ膜は音場を形成する。また、高分子静電型アクチュエータ膜本体を構成する絶縁層および導電層は、高分子によって形成されている。そのため、高分子静電型アクチュエータ膜本体は、容易に弾性変形する。さらに、高分子静電型アクチュエータは、液状の高分子を積層して乾燥することにより、単一または複数の絶縁層および導電層が容易に形成される。さらに、高分子静電型アクチュエータ膜本体は、袋状に形成することにより、全体が均一に振動する。したがって、製造が容易であり、構造が簡単であるとともに、弾性体による均一な音場を形成することができる。
【０００７】
（２）本発明のスピーカ用振動膜では、前記高分子静電型アクチュエータ膜本体は、略球形状に形成されている。
これにより、高分子静電型アクチュエータ膜本体は、振動することによって球面状の音場を形成する点音源を構成する。したがって、理想的な球面状の音場を形成することができる。
【０００８】
（３）本発明のスピーカ用振動膜では、複数の層に積層された前記高分子静電型アクチュエータ膜本体を備える。
高分子静電型アクチュエータ膜本体は、絶縁層と導電層とを複数の層に積層することにより、膜厚が増大し、強度が向上する。ところで、絶縁層または導電層自体の膜厚を増大することにより、全体の膜厚が増大、強度を高めることも可能である。この場合、絶縁層の膜厚を増大すると、導電層間に印加すべき電圧が増大し、絶縁破壊や沿面放電などを招きやすくなる。そこで、絶縁層または導電層の膜厚を増大するよりも、絶縁層または導電層を積層して全体の膜厚を増大し強度の向上を図ることが望ましい。したがって、要求される強度、あるいは振動の大きさに応じて膜厚を調整することができる。
【０００９】
（４）本発明のスピーカ用振動膜では、複数の層に積層された前記高分子静電型アクチュエータ膜本体のうち少なくとも一層は、前記高分子静電型アクチュエータ膜本体の伸縮を検出するセンサ層である。
絶縁層の両面に導電層を形成した高分子静電型アクチュエータ膜本体は、導電層間に電圧を印加すると歪みが生じる特性を有する。これとともに、このような高分子静電型アクチュエータ膜本体は、歪みを検出するセンサとしても機能する。すなわち、導電層間に電圧を印加しているとき、高分子静電型アクチュエータ膜本体に変形が生じると、変形の度合い（程度）を、導電層間の静電容量の変化により生じる導電層間の電圧の変化として求めることができる。そして、例えば電圧の変化と導電層間の距離ｄとの相関関係をあらかじめ測定したテーブルを参照することにより、この導電層間の電圧の変化に基づいて、高分子静電型アクチュエータ膜本体の変位が検出される。その結果、電圧の印加にともなう高分子静電型アクチュエータ膜本体の変形は高分子静電型アクチュエータ膜本体によって直接検出される。これにより、高分子静電型アクチュエータ膜本体の振動によって音場を形成するとき、高分子静電型アクチュエータ膜本体の振動特性が直接制御される。したがって、発生する音の制御特性が向上し、より音質の優れた音を再生することができる。
【００１０】
（５）本発明のスピーカは、請求項１から４のいずれか一項記載のスピーカ用振動膜と、前記高分子静電型アクチュエータ膜本体の開口側に設けられ、前記スピーカ用振動膜の内部の空間を密封して前記スピーカ用振動膜を支持するとともに、前記スピーカ用振動膜へ電力を供給する台座部と、を備える。
スピーカ用振動膜は袋状に形成されているため、良好な振動を生じさせるためには内部を密封する必要がある。そこで、台座部は、袋状の高分子静電型アクチュエータ膜本体の開口側を密封して支持している。また、台座部は、スピーカ用振動膜に電力を供給する。これにより、スピーカ用振動膜は、台座に密封された状態で固定され、台座から電力が供給される。したがって、音質の優れた音を再生することができる。
【００１１】
（６）本発明のスピーカでは、前記スピーカ用振動膜の内部の空間の圧力を調整する圧力調整手段をさらに備える。
袋状のスピーカ用振動膜を振動させるためには、内部を一定の圧力に保持し、適度にスピーカ用振動膜に引っ張り力を加えることが望ましい。一方、スピーカ用振動膜に加わる引っ張り力は、例えば気温、湿度、大気圧あるいは経年変化によって変化する。そこで、圧力調整手段は、それらの環境の変化あるいは経年変化に応じてスピーカ用振動膜内部の圧力を調整し、スピーカ用振動膜に加わる引っ張り力を所定値に維持する。したがって、常に音質の優れた音を再生することができる。
【００１２】
（７）本発明のスピーカでは、前記圧力調整手段は、前記台座部に設けられている。
台座部は、袋状のスピーカ用振動膜が形成する内部の空間を密封している。そのため、台座部に圧力調整手段を設けることにより、圧力調整手段とスピーカ用振動膜とが近接して配置される。したがって、スピーカ用振動膜の内部の圧力を迅速かつ正確に調整することができる。
【００１３】
（８）本発明のスピーカでは、前記スピーカ用振動膜の内部に設けられている発光部材をさらに備える。
これにより、袋状のスピーカ用振動膜は、発光部材が発する光が内部に照射される。したがって、イルミネーションとしての効果を得ることができ、美感を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明によるスピーカの複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるスピーカを図１に示す。図１は、本発明の第１実施形態によるスピーカの概略構成を示す模式図である。
【００１５】
スピーカ１０は、スピーカ用振動膜２０および台座部１１を備えている。スピーカ用振動膜２０は、高分子静電型アクチュエータ膜本体（以下、単に「アクチュエータ膜本体」という。）２１を備えている。アクチュエータ膜本体２１は、略球形状の袋状に形成されている。アクチュエータ膜本体２１は、径方向外側へ突出する首部２２を有している。アクチュエータ膜本体２１は、内部に密閉された空間を形成可能な袋状に形成されている。すなわち、アクチュエータ膜本体２１は、風船状に形成されている。
【００１６】
アクチュエータ膜本体２１は、絶縁層および導電層を有している。すなわち、アクチュエータ膜本体２１は、図２（Ａ）に示すように少なくとも一つの絶縁層３１と、この絶縁層３１を挟む二つの導電層３２、３３とから構成されている。第１実施形態の場合、アクチュエータ膜本体２１は、導電層３２の絶縁層３１とは反対側に保護層３４、および導電層３３の絶縁層３１とは反対側に保護層３５を有している。保護層３４、３５は、導電層３２および導電層３３を保護するとともに、導電層３２および導電層３３の外部への露出を防止している。これにより、導電層３２および導電層３３の絶縁が図られている。導電層３２、３３は、例えばシリコンエラストマーにカーボン粒子を分散させた樹脂などで膜状に形成されている。また、絶縁層３１および保護層３４、３５は、例えばシリコンエラストマーやポリウレタンなどの柔軟で誘電率の高い材料で膜状に形成されている。なお、絶縁層３１と保護層３４、３５とは、異なる材料で形成してもよい。
【００１７】
アクチュエータ膜本体２１は、図２（Ｂ）に示すように絶縁層４１、４２と導電層４３、４４、４５とを交互に積層してもよい。この場合、絶縁層４１は導電層４３と導電層４４との間に挟み込まれ、絶縁層４２は導電層４４と導電層４５との間に挟み込まれる。そして、導電層４３の絶縁層４１とは反対側、および導電層４５の絶縁層４２とは反対側にはそれぞれ保護層４６、４７が設けられる。さらに、アクチュエータ膜本体２１は、図２（Ｃ）に示すように図２（Ａ）に示すアクチュエータ膜本体２１を単純に積層した構成としてもよい。この場合、アクチュエータ膜本体２１同士が接する部分は、保護層３４、３５を除去してもよい。これらのように、アクチュエータ膜本体２１は、少なくとも一つの絶縁層とこの絶縁層を二つの導電層で含む構成であれば、任意の数の層に積層することができる。
【００１８】
図２に示したアクチュエータ膜本体２１の構造は、一例であり、任意に変更することができる。このように構成されたアクチュエータ膜本体２１は、厚さが数μｍから数ｍｍ程度に設定されている。また、導電層および絶縁層の厚さは、それぞれ数μｍから数十μｍ程度に設定されている。なお、絶縁層および導電層は、上記の例示した材料に限らず、絶縁層および導電層として同様の特性を示す任意の材料で形成することができる。
【００１９】
以下、説明の簡単のため、特に説明しない限り図２（Ａ）に示すアクチュエータ膜本体２１を例に説明する。
絶縁層３１の両面に導電層３２、３３を形成することにより、絶縁層３１は導電層３２と導電層３３との間に挟み込まれる。絶縁層３１は、上述のように誘電率の高い材料で形成されている。そのため、絶縁層３１を挟む二つの導電層３２、３３間に電圧を印加することにより、クーロン力が発生し、絶縁層３１に歪みが生じる。二つの導電層３２、３３間に印加する電圧およびその周期を調整することにより、この絶縁層３１の歪みはアクチュエータ膜本体２１の振動として取り出すことができる。
【００２０】
図２（Ａ）に示すアクチュエータ膜本体２１の場合、アクチュエータ膜本体２１は制御部１２に接続される。この場合、アクチュエータ膜本体２１の導電層３２は制御部１２の正極に接続され、導電層３３は制御部１２の負極に接続される。そして、この導電層３２と導電層３３との間に所定の周期で可変電圧を印加することにより、アクチュエータ膜本体２１は振動を生じる。例えば図２（Ｂ）に示すアクチュエータ膜本体２１の場合、導電層４３および導電層４５は制御部１２の正極に接続され、導電層４４は制御部１２の負極に接続される。これにより、導電層４３と導電層４４との間に挟み込まれた絶縁層４１、および導電層４４と導電層４５との間に挟み込まれた絶縁層４２に印加される電圧が調整される。さらに、例えば図２（Ｃ）に示すアクチュエータ膜本体２１の場合、導電層３２は制御部１２の正極に接続され、導電層３３は制御部１２の負極に接続される。なお、正極と負極とは、当然に入れ換え可能である。
【００２１】
スピーカ用振動膜２０は、図１に示すように首部２２が台座部１１に保持されている。台座部１１は、圧力室１３、圧力調整部および制御部１２を有している。圧力室１３は、スピーカ用振動膜２０の首部２２を収容している。首部２２は、端部が開口している。そのため、圧力室１３の内部の圧力と袋状のスピーカ用振動膜２０の内部の圧力とは同一である。圧力調整部は、蓄圧室１４、調整通路１５および調整弁１６を有している。蓄圧室１４は、例えばタンクを有しており、所定の圧力の気体を圧力を維持した状態で蓄えている。なお、圧力調整部は、例えばポンプなどの所定の圧力の気体を生成するものであってもよい。
【００２２】
調整通路１５は、蓄圧室１４と圧力室１３との間を接続している。調整弁１６は、調整通路１５に設けられており、蓄圧室１４から圧力室１３へ供給される気体の流量を調整する。蓄圧室１４から圧力室１３へ供給される気体の流量を調整弁１６で調整することにより、圧力室１３およびスピーカ用振動膜２０の内部は所定の圧力に維持される。蓄圧室１４から圧力室１３およびスピーカ用振動膜２０の内部に供給される気体は、例えば窒素やアルゴンなどの不活性ガス、あるいは空気など任意のガスを利用することができる。
【００２３】
制御部１２は、制御配線部１７を経由してスピーカ用振動膜２０と電気的に接続している。これにより、制御部１２は、スピーカ用振動膜２０に供給する電力の電圧および周波数などを制御する。制御部１２は、外部ケーブル１８を経由して外部のアンプ１９に接続されている。制御部１２は、アンプ１９から出力される音声信号に応じてスピーカ用振動膜２０へ供給する電力を制御する。なお、アンプ１９は、別体に限らず、スピーカ１０と一体に台座部１１に設けてもよい。
【００２４】
スピーカ用振動膜２０の首部２２は、制御部１２と電気的に接続するソケット５０に接続される。スピーカ用振動膜２０の首部２２は、図３に示すように外壁が階段状に形成されている。すなわち、首部２２では、積層されている絶縁層３１、導電層３２、導電層３３、保護層３４および保護層３５が階段状に露出している。例えばスピーカ用振動膜２０の最も内周側に保護層３５が位置する場合、首部の端部には保護層３５が露出する。そして、保護層３５の外周側に形成される導電層３３、導電層３３の外周側に形成される絶縁層３１、絶縁層３１の外周側に形成される導電層３２、および導電層３２の外周側すなわちスピーカ用振動膜２０の最も外周側に保護層３４が順に露出している。
【００２５】
一方、ソケット５０は、内周壁が階段状に形成されている。ソケット５０には、導電部材５１および導電部材５２が設けられている。導電部材５１、５２は、ソケット５０の内周壁に沿って連続または不連続な円環状に設けられている。ソケット５０の内周壁は、スピーカ用振動膜２０の首部２２の外壁に対応している。そのため、導電層３２には導電部材５１が接し、導電層３３には導電部材５２が接する。これにより、簡単な構成でスピーカ用振動膜２０を制御部１２と電気的に接続することができる。なお、図３を用いて上述したスピーカ用振動膜２０とソケット５０との接続方法は一例である。したがって、例えば首部２２およびソケット５０の構成は、接続を維持可能な手法を用いて任意に変更することができる。
【００２６】
上述のようなスピーカ用振動膜２０は、風船と同様の方法で製造される。スピーカ用振動膜２０を製造する場合、図４（Ａ）に示すようにスピーカ用振動膜２０の外形に対応する成形型６０が準備される。成形型６０は、例えばワックスなどのようにスピーカ用振動膜２０の形成後に溶融可能な材料で形成することが望ましい。図２（Ａ）および図３に示すように絶縁層３１、導電層３２、導電層３３、保護層３４および保護層３５を有するスピーカ用振動膜２０を製造する場合、成形型６０にはまず最も内周側に位置する保護層３５が塗布される。
【００２７】
成形型６０は、図４（Ｂ）に示すように保護層３５を形成する液状となった樹脂６１に浸される。これにより、成形型６０の表面には、図４（Ｃ）に示すように保護層３５となる膜が形成される。そして、成形型６０は、液状の樹脂への浸漬または塗布、および乾燥を繰り返しながら、導電層３３、絶縁層３１、導電層３２および保護層３４が順に形成される。その結果、成形型６０には、保護層３５、導電層３３、絶縁層３１、導電層３２および保護層３４が順に形成される。また、成形型６０に各層を形成する樹脂を浸すとき、上下方向の位置を徐々にずらすことにより、図３に示すように完成したスピーカ用振動膜２０の外壁は階段状に形成される。
【００２８】
スピーカ用振動膜２０のすべての層が形成されると、図４（Ｄ）に示すようにスピーカ用振動膜２０は成形型６０から取り外される。ワックスなどで成形型６０を形成する場合、ワックスを溶融した後、内部を洗浄することにより、スピーカ用振動膜２０の製造が完了する。各層の厚さは、成形型を浸す液状の樹脂の粘度を調整することにより、任意に設定することができる。
【００２９】
第１実施形態では、スピーカ用振動膜２０は絶縁層３１を導電層３２と導電層３３との間に挟み込むアクチュエータ膜本体２１を備えている。スピーカ用振動膜２０の絶縁層３１、導電層３２、３３および保護層３４、３５はいずれも弾力性のある樹脂で形成されている。そのため、スピーカ用振動膜２０は、全体が弾性体として振動する。そのため、導電層３２と導電層３３との間に印加する電圧の大きさおよび周波数を制御することにより、袋状のスピーカ用振動膜２０は全体が径方向へ弾性変形により伸縮することによって振動する。また、スピーカ用振動膜２０は、台座部１１に接続される首部２２を除き、ほぼ球形状に形成されている。その結果、スピーカ用振動膜２０は、弾性体によって呼吸球に極めて近似した構造を形成する。したがって、点音源として理想的かつ均一な音場を形成することができる。
【００３０】
また、第１実施形態では、圧力調整部によってスピーカ用振動膜２０の内部の圧力が一定に維持されている。そのため、スピーカ用振動膜２０のアクチュエータ膜本体２１に常に最適な引っ張り力を加えることができる。また、圧力調整部は、例えば外気の温度、気圧および湿度、あるいは経年変化などに基づいて、スピーカ用振動膜２０の内部の圧力を調整する構成としてもよい。これにより、温度や圧力の影響を低減しつつ、音質の優れた音を発生することができる。
【００３１】
さらに、第１実施形態では、スピーカ用振動膜２０の絶縁層３１および導電層３２、３３は任意の数の層に積層されている。このように、絶縁層３１および導電層３２、３３を積層することにより、アクチュエータ膜本体２１の強度が向上する。したがって、要求される形状および音質などに応じて絶縁層３１および導電層３２、３３の層の数は任意に設定することができる。
【００３２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるスピーカ用振動膜の模式図を図５に示す。
第２実施形態では、スピーカ用振動膜２０のアクチュエータ膜本体２１は、絶縁層３１と、導電層３２および導電層３３と、保護層３４および保護層３５とからなる複数の膜ユニットを備えている。第２実施形態では、アクチュエータ膜本体２１は三つの膜ユニット７１、７２、７３を備えている。三つの膜ユニットのうち二つの膜ユニット７１、７２は、上述の第１実施形態による図２（Ｃ）と同様に制御部１２に接続されている。一方、残る一つの膜ユニット７３は、センサ部８０に接続されている。すなわち、膜ユニット７３は、センサ層を構成している。
【００３３】
センサ部８０に接続されている膜ユニット７３は、導電層３２と導電層３３との間に所定の電圧が印加されている。センサ部８０が導電層３２と導電層３３との間に供給する電荷は一定の値である。導電層３２と導電層３３との間に電荷を供給したとき、導電層３２と導電層３３との間に挟み込まれた絶縁層３１には一定のクーロン力により変形が発生している。このとき、アクチュエータ膜本体２１に変形が生じると、導電層３２と導電層３３との間に生じている静電容量が変化し、導電層３２と導電層３３との間の発生電圧に変化が生じる。これにより、センサ部８０は、導電層３２と導電層３３との間の発生電圧の変化によって、アクチュエータ膜本体２１の変形量を検出する。
【００３４】
ここで、センサ部８０によるアクチュエータ膜本体２１の変位量の検出について具体的に説明する。
図６に示すように、計測装置１００を用いてアクチュエータ膜本体２１の特性が測定される。計測装置１００では、アクチュエータ膜本体２１の導電層３２と導電層３３との間の距離ｄと、静電容量Ｃとの関係が測定される。計測装置１００は、アクチュエータ膜本体２１を駆動する制御部１０１を備えている。制御部１０１は、アクチュエータ膜本体２１の導電層３２および導電層３３へ駆動用の電力を供給する。制御部１０１とアクチュエータ膜本体２１との間には、１００ｋＨｚトラップ用のインダクタンスとしてコイル１０２が設けられている。
【００３５】
また、計測装置１００は、センサ部８０となるアクチュエータ膜本体２１の特性を計測する計測回路部１１０を備えている。計測回路部１１０は、特定の周波数である１００ｋＨｚの電気信号を発振する発振器１１１が設けられている。計測回路部１１０には、発振器１１１とアクチュエータ膜本体２１の間の電圧を検出する電圧計１１２、および計測回路部１１０を流れる電流を検出する電流計１１３が設けられている。さらに、計測回路部１１０には、発振器１１１から発振された電気信号のノイズを除去するためのフィルタ１１４として１００ｋＨｚバンドパスフィルタが設けられている。
【００３６】
上記のような計測装置１００を用いて導電層３２と導電層３３との間の距離ｄと、アクチュエータ膜本体２１の静電容量Ｃとの関係を測定する。この場合、計測装置１００では、特定の周波数として１００ｋＨｚの電気信号を発振する。その結果、図７に示すように、導電層３２と導電層３３との間の距離ｄと、アクチュエータ膜本体２１のインピーダンスとの間には、ほぼ比例関係が得られる。アクチュエータ膜本体２１のインピーダンスは、アクチュエータ膜本体２１の静電容量に相関する。したがって、距離ｄとアクチュエータ膜本体２１の静電容量Ｃとの間には、相関関係があり、特定の周波数におけるこの関係を予め知ることができる。一方、図８に示すように導電層３２と導電層３３との間の距離ｄと、アクチュエータ膜本体２１から計測回路部１１０を流れる電流の大きさとの間には、ほぼ反比例の関係が得られる。これらの結果により、アクチュエータ膜本体２１の静電容量の変化は、電流の変化として計測することができる。したがって、例えば図５に示すセンサ部８０に、膜ユニット７３における電流と静電容量Ｃとの関係をテーブルとして保存することにより、センサ部８０で検出した電流から導電層３２と導電層３３との間の距離ｄ、すなわち膜ユニット７３の変位を検出することができる。
【００３７】
さらに、図９に示すように計測装置２００を用いてアクチュエータ膜本体２１の発信周波数と、静電容量Ｃとの関係を検出し、この関係から直接アクチュエータ膜本体２１の導電層３２と導電層３３との間の距離ｄを検出してもよい。計測装置２００は、アクチュエータ膜本体２１に所定の周波数の電気信号を印加するＬＣ発振器２０１と、ＬＣ発振器２０１から発振される電気信号の周波数をカウントするカウンタ２０２とを備えている。これにより、図１０に示すようにＬＣ発振器２０１による発振周波数と、アクチュエータ膜本体２１の静電容量Ｃとの間の関係が得られる。
【００３８】
このように発信周波数とアクチュエータ膜本体２１の静電容量Ｃとの間の関係を入手することにより、アクチュエータ膜本体２１の静電容量Ｃの変化が、ＬＣ発振器２０１の回路定数すなわちコンデンサの容量変化として検出される。このＬＣ発振器２０１の回路定数の変化を利用することにより、図１１に示すようにアクチュエータ膜本体２１の導電層３２と導電層３３との間の距離と、発信周波数との関係が直接検出される。したがって、例えば図５に示すセンサ部８０に、膜ユニット７３における発信周波数と静電容量Ｃとの関係をテーブルとして保存することにより、センサ部８０で検出した静電容量Ｃから導電層３２と導電層３３との間の距離ｄ、すなわち膜ユニット７３の変位を検出することができる。
【００３９】
センサ部８０に接続されている膜ユニット７３は、制御部１２に接続されている膜ユニット７３と一体に積層されている。そのため、センサ部８０は、アクチュエータ膜本体２１の変位量を、アクチュエータ膜本体２１から直接検出することができる。従来のスピーカの場合、スピーカを制御するとき、スピーカの振動部分の振動量を電気的に直接検出するのは困難である。そのため、従来のスピーカの制御は、アンプから供給される音声信号に基づいて各種特性が制御されるにとどまる。一方、第２実施形態では、センサ部８０はアクチュエータ膜本体２１の変位量を直接検出可能であるため、スピーカ１０の振動部分の特性を迅速にフィードバック制御することができる。
【００４０】
また、センサ部８０と制御部１２、制御部１２と圧力調整部とを接続し、センサ部８０で検出したアクチュエータ膜本体２１の振動特性を用いて制御部１２で圧力調整部を制御する構成としてもよい。これにより、アクチュエータ膜本体２１の振動特性を、例えば経年変化および周囲の環境の変化に関わらず常に一定することができ、長期間安定した優れた音質を維持することができる。
【００４１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるスピーカの模式図を図１２に示す。
第３実施形態では、スピーカ１０は発光部９０を備えている。発光部９０は、台座部１１からスピーカ用振動膜２０の内部に突出して設けられている。これにより、発光部９０は、スピーカ用振動膜２０の内部に設けられる。発光部９０は、制御部１２に接続されており、制御部１２からの信号によって変色あるいは発光量が変化する。制御部１２は、例えばアンプ１９から供給される音声信号に応じて発光部９０の色および光量などを変化させる。その結果、発光部９０は、スピーカ１０から発生する音にあわせて光を発生する。
【００４２】
以上のように、第３実施形態では、発光部９０によってスピーカ１０を単に聴覚的な感覚手段としてではなく、視覚的な感覚手段としても適用でき、イルミネーションとして美感を高めることができる。
【００４３】
（その他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態では、スピーカ用振動膜２０を略球形状に形成する場合について説明した。しかし、スピーカ用振動膜２０は、例えば円筒形または多面体としてもよい。スピーカ用振動膜２０を円筒形にする場合、円筒の径方向にはほぼ均一な音場を形成することができる。一方、円筒の軸方向にはほとんど音場が形成されない。したがって、スピーカ用振動膜２０を円筒形に形成する場合、音場の形成方向に指向性を持たせることができる。スピーカ用振動膜２０を多面体に形成する場合も、音場の形成方向に指向性を持たせることができる。これにより、例えば多層住宅での使用のように音場の形成方向に制限がある場合、その環境にあわせて最適かつ高音質の音場を形成することができる。
【００４４】
また、スピーカ用振動膜２０を形成するアクチュエータ膜本体２１は、袋状の内部の圧力が大きくなると、導電層３２、３３間の電圧とアクチュエータ膜本体２１の変位との関係において直線性が低下する。そのため、この直線性が低下する領域を利用することによって、予期しない音場を形成することも可能である。したがって、娯楽性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態によるスピーカの概略構成を示す模式図。
【図２】図１のＩＩ部分を拡大した模式的な断面図であって、スピーカ用振動膜の構成を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態によるスピーカにおいて、ソケットおよびスピーカ用振動膜の首部を示す模式的な断面図。
【図４】本発明の第１実施形態によるスピーカにおいてスピーカ用振動膜の製造工程を示す模式図。
【図５】本発明の第２実施形態によるスピーカにおいて、スピーカ用振動膜の構成を示す模式的な断面図。
【図６】本発明の第２実施形態によるスピーカにおいて、スピーカ用振動膜の特性を検出するための計測装置を示すブロック図。
【図７】スピーカ用振動膜の導電層間の距離とインピーダンスとの関係を示す模式図。
【図８】スピーカ用振動膜の導電層間の距離と電流との関係を示す模式図。
【図９】本発明の第２実施形態によるスピーカにおいて、スピーカ用振動膜の特性を検出するための計測装置を示すブロック図。
【図１０】スピーカ用振動膜の発信周波数と静電容量との関係を示す模式図。
【図１１】スピーカ用振動膜の導電層間の距離と発信周波数との関係を示す模式図。
【図１２】本発明の第３実施形態によるスピーカの概略構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００４６】
１０：スピーカ、１１：台座部、１４：蓄圧室（圧力調整手段）、１５：調整通路（圧力調整手段）、１６：調整弁（圧力調整手段）、２０：スピーカ用振動膜、２１：アクチュエータ膜本体（高分子静電型アクチュエータ膜本体）、３１、４１、４２：絶縁層、３２、３３、４３、４４、４５：導電層、７３：センサ層、８０：センサ部、９０：発光部
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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