(57)【要約】【課題】静電型電気音響変換器の電極と振動体との間の距離の変化に起因する出力への影響を抑える。【解決手段】駆動回路１００の電源が入れられると、測定部１４１は、バイアス電源１２０から振動体１０に印加される電圧を測定し、コンデンサとして機能する静電型スピーカ１及び抵抗器Ｒ１とで構成された積分回路の時定数τを測定する。調節部１４２は、振動体１０の面積Ｓ、弾性部材３０の誘電率ε、抵抗器Ｒ１の抵抗値Ｒ及び求めた時定数τから振動体１０と電極２０との間の距離を算出する。制御部１４０は、算出した距離ｄに応じてバイアス電源１２０を制御し、振動体１０に印加されるバイアス電圧を調節する。【選択図】図４
2013034196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型スピーカを駆動する駆動回路であって、
該駆動回路が備える抵抗器と前記静電型スピーカとで構成される積分回路の時定数を測定し、該時定数に基づいて少なくとも前記振動体に出力するバイアス電圧または前記電極に供給する音響信号を制御して前記静電型スピーカから放音される音の音圧を調節する制御手段
を備える駆動回路。
【請求項２】
前記駆動回路は、
入力された音響信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された音響信号を昇圧し、前記電極へ該昇圧後の音響信号を供給する昇圧手段と、
前記振動体に印加するバイアス電圧を出力するバイアス電源と、
一端が前記バイアス電源に接続され、他端が前記振動体に接続された抵抗器と、
を備え、
前記制御手段は、
前記抵抗器と前記静電型スピーカで構成される積分回路の時定数を測定し、該時定数に基づいて少なくとも前記バイアス電源または前記増幅手段を制御して前記静電型スピーカから放音される音の音圧を調節すること
を特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記駆動回路は、
入力された音響信号を増幅する増幅手段と、
一端が前記増幅手段に接続された第１抵抗器と、
前記第１抵抗器の他端に接続され、前記第１抵抗器を介して前記増幅手段から供給される音響信号を昇圧し、前記電極へ該昇圧後の音響信号を供給する昇圧手段と、
前記振動体に印加するバイアス電圧を出力するバイアス電源と、
一端が前記バイアス電源に接続され、他端が前記振動体に接続された第２抵抗器と、
を備え、
前記制御手段は、
前記第１抵抗器を通過する前の音響信号と、前記第１抵抗器を通過した後の音響信号を測定し、該測定結果に基づいて、少なくとも前記バイアス電源または前記増幅手段を制御して前記静電型スピーカから放音される音の音圧を調節すること
を特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記制御手段は、前記バイアス電源を制御して前記バイアス電圧を調節することにより前記音圧を調節すること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項５】
前記制御手段は、前記増幅手段を制御して前記増幅手段の増幅率を調節することにより前記音圧を調節すること
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項６】
振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型スピーカと、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の駆動回路と
を備える静電型電気音響変換システム。
【請求項７】
振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型スピーカを複数備え、
前記複数の静電型スピーカ毎に請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の駆動回路を備えること
を特徴とする静電型電気音響変換システム。
【請求項８】
振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型マイクロフォンの前記電極から出力された信号から音響信号を生成する駆動回路であって、
該駆動回路が備える抵抗器と前記静電型マイクロフォンとで構成される積分回路の時定数を測定し、該時定数に基づいて少なくとも前記振動体に出力するバイアス電圧を制御して前記音響信号を調節する制御手段
を備える駆動回路。
【請求項９】
振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型マイクロフォンと、
請求項８に記載の駆動回路と
を備える静電型電気音響変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電型の電気音響変換器及び電気音響変換器に係る回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
柔軟性があり、折ったり曲げたりすることの可能な静電型スピーカとして、例えば、特許文献１に開示された静電型スピーカがある。この静電型スピーカは、導電性を有する糸により織られた２枚の布の間にアルミニウムが蒸着されたポリエステルのフィルムが挟まれており、フィルムと布との間にエステルウールが配置されている。この静電型スピーカにおいては、振動体となるフィルムにバイアス電圧を印加し、電極となる布に変圧器で昇圧されたオーディオ信号を供給すると、オーディオ信号の変化に応じて振動体が振動し、音が放音される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５４１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された静電型スピーカは、布とフィルムとの間の距離と保つためにエステルウールを備えているが、エステルウールの厚さについてはばらつきがある。このため、製造された静電型スピーカは個々に厚みが異なることとなる。静電型スピーカから放音される音の音圧は、フィルムと布との間の距離の二乗に反比例するため、製造された複数の静電型スピーカにおいて各々エステルウールの厚さが違うと、同じオーディオ信号が入力されても出力される音の音圧が個々に異なるという問題が発生してしまう。また、エステルウールについては、経年変化や環境変化によって厚みが変化し得る。上述したように静電型スピーカから放音される音の音圧は、フィルムと布との間の距離の二乗に反比例するため、経年変化や環境変化でエステルウールの厚さが変化すると、同じオーディオ信号が入力されても新品時に放音される音の音圧と、経年変化後や環境変化後に放音される音の音圧とが異なることとなる。
また、一対の電極の間に振動体を挟む構成は、静電型のマイクロフォンとしても用いることができる。このような構成を静電型のマイクロフォンとして用いる場合には、振動体に到達した音に対応した信号を当該静電型のマイクロフォンの電極から得ることができる。この場合においても、経年変化後や環境変化後に収音される音の音圧は、新品時に収音される音の音圧と異なることとなる。
【０００５】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、静電型電気音響変換器の電極と振動体との間の距離の変化に起因する出力への影響を抑える技術を提供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するため、本発明は、振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型スピーカを駆動する駆動回路であって、該駆動回路が備える抵抗器と前記静電型スピーカとで構成される積分回路の時定数を測定し、該時定数に基づいて少なくとも前記振動体に出力するバイアス電圧または前記電極に供給する音響信号を制御して前記静電型スピーカから放音される音の音圧を調節する制御手段を備える駆動回路を提供する。
【０００７】
本発明においては、前記駆動回路は、入力された音響信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段で増幅された音響信号を昇圧し、前記電極へ該昇圧後の音響信号を供給する昇圧手段と、前記振動体に印加するバイアス電圧を出力するバイアス電源と、一端が前記バイアス電源に接続され、他端が前記振動体に接続された抵抗器と、を備え、前記制御手段は、前記抵抗器と前記静電型スピーカで構成される積分回路の時定数を測定し、該時定数に基づいて少なくとも前記バイアス電源または前記増幅手段を制御して前記静電型スピーカから放音される音の音圧を調節する構成であってもよい。
また、本発明においては、前記駆動回路は、入力された音響信号を増幅する増幅手段と、一端が前記増幅手段に接続された第１抵抗器と、前記第１抵抗器の他端に接続され、前記第１抵抗器を介して前記増幅手段から供給される音響信号を昇圧し、前記電極へ該昇圧後の音響信号を供給する昇圧手段と、前記振動体に印加するバイアス電圧を出力するバイアス電源と、一端が前記バイアス電源に接続され、他端が前記振動体に接続された第２抵抗器と、を備え、前記制御手段は、前記第１抵抗器を通過する前の音響信号と、前記第１抵抗器を通過した後の音響信号を測定し、該測定結果に基づいて、少なくとも前記バイアス電源または前記増幅手段を制御して前記静電型スピーカから放音される音の音圧を調節する構成であってもよい。
【０００８】
本発明においては、前記制御手段は、前記バイアス電源を制御して前記バイアス電圧を調節することにより前記音圧を調節する構成であってもよい。
また本発明においては、前記制御手段は、前記増幅手段を制御して前記増幅手段の増幅率を調節することにより前記音圧を調節する構成であってもよい。
【０００９】
また、本発明は、振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型スピーカと、上記のいずれかの構成の駆動回路とを備える電気音響変換器システムを提供する。
また、本発明は、振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型スピーカを複数備え、前記複数の静電型スピーカ毎に上記のいずれかの構成の駆動回路を備える電気音響変換器システムを提供する。
【００１０】
また、本発明は、振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型マイクロフォンの前記電極から出力された信号から音響信号を生成する駆動回路であって、該駆動回路が備える抵抗器と前記静電型マイクロフォンとで構成される積分回路の時定数を測定し、該時定数に基づいて少なくとも前記振動体に出力するバイアス電圧を制御して前記音響信号を調節する制御手段を備える駆動回路を提供する。
また、本発明は、音響信号を生成する上記の駆動回路と、振動体と前記振動体に対向した電極とを備える静電型マイクロフォンとを備える静電型電気音響変換システムを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、静電型電気音響変換器の電極と振動体との間の距離の変化に起因する出力への影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る静電型スピーカ１の外観図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】静電型スピーカ１の分解図。
【図４】駆動回路１００の構成を示した図。
【図５】駆動回路１００Ａの構成を示した図。
【図６】抵抗器Ｒ３と静電型スピーカ１で構成される積分回路の周波数特性を示した図。
【図７】積分回路の周波数特性と、振動体−電極間の距離との関係を説明するための図。
【図８】静電型マイクロフォン２に係る電気的構成を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る静電型スピーカ１（静電型電気音響変換器）の外観図、図２は、静電型スピーカ１のＡ−Ａ線断面図である。また、図３は、静電型スピーカ１の分解図、図４は、静電型スピーカ１を駆動する駆動回路１００の構成を示した図である。なお、図においては、直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で方向を示しており、静電型スピーカ１を正面から見たときの左右方向をＸ軸の方向、奥行き方向をＹ軸の方向、高さ方向をＺ軸の方向としている。また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは図面の裏から表に向かう矢印を意味するものとする。また、図中、「○」の中に「×」が記載されたものは図面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【００１４】
図に示したように、静電型スピーカ１は、振動体１０、電極２０Ｕ，２０Ｌ、弾性部材３０Ｕ，３０Ｌ、及び保護部材６０Ｕ，６０Ｌを有している。なお、本実施形態においては、電極２０Ｕと電極２０Ｌの構成は同じであり、弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌの構成は同じである。このため、これらの部材において符号の末尾が「Ｕ」の部材と符号の末尾が「Ｌ」の部材とを区別する必要が特に無い場合は、「Ｌ」および「Ｕ」などの記載を省略する。また、保護部材６０Ｕと保護部材６０Ｌの構成は同じである。このため、これらの部材においても符号の末尾が「Ｕ」の部材と符号の末尾が「Ｌ」の部材とを区別する必要が特に無い場合は、「Ｌ」および「Ｕ」などの記載を省略する。また、図中の各部材の寸法は、各部材の形状や位置関係を容易に理解できるように実際の寸法とは異ならせてある。
【００１５】
（静電型スピーカ１の各部の構成）
まず、静電型スピーカ１を構成する各部について説明する。Ｚ軸上の点から見て矩形の振動体１０は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）またはＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）などの絶縁性および柔軟性を有する合成樹
脂のフィルム（絶縁層）の一方の面に導電性のある金属を蒸着して導電膜（導電層）を形成したシート状の構成となっている。なお、本実施形態においては、導電膜は、フィルムの一方の面に形成されているが、フィルムの両面に形成されていてもよい。また、振動体１０は、導電性を有する金属を圧延して膜状にした構成であってもよい。
【００１６】
弾性部材３０は、本実施形態においては不織布であって電気を通さず空気および音の通過が可能となっており、その形状はＺ軸上の点から見て矩形となっている。また、弾性部材３０は、弾性を有しており、外部から力を加えられると変形し、外部から加えられた力が取り除かれると元の形状に戻る。なお、弾性部材３０は、絶縁性があり、音が透過し、弾性がある部材であればよく、中綿に熱を加えて圧縮したもの、織られた布、絶縁性を有する合成樹脂を海綿状にしたものなどであってもよい。また、弾性部材３０は、音が通過するのであれば空気が通過しない構成であってもよく、例えば、弾性があり不連続気泡のスポンジをシート状にして弾性部材３０としてもよい。本実施形態においては、弾性部材３０のＸ軸方向の長さは振動体１０のＸ軸方向の長さより長く、弾性部材３０のＹ軸方向の長さは振動体１０のＹ軸方向の長さより長くなっている。
【００１７】
電極（固定極）２０は、ＰＥＴまたはＰＰなどの絶縁性を有する合成樹脂のフィルム（絶縁層）の一方の面に導電性のある金属を蒸着して導電膜（導電層）を形成した構成となっている。なお、導電膜の形状及び面積は、振動体１０の形状及び面積と同じとなっている。また電極２０は、Ｚ軸上の点から見て矩形となっている。電極２０は、表面から裏面に貫通する孔を複数有しており、空気および音の通過が可能となっているが、図面においては、この孔の図示を省略している。本実施形態においては、電極２０のＸ軸方向の長さとＹ軸方向の長さは弾性部材３０と同じとなっている。また、振動体１０と同様に電極２０についても、導電性を有する金属を圧延して膜状にした構成であってもよい。
【００１８】
保護部材６０は、絶縁性を有する布である。保護部材６０は、Ｚ軸上の点から見て矩形となっており、空気及び音の通過が可能となっている。なお、本実施形態においては、保護部材６０のＸ軸方向の長さとＹ軸方向の長さは弾性部材３０と同じとなっている。
【００１９】
（静電型スピーカ１の構造）
次に静電型スピーカ１の構造について説明する。静電型スピーカ１においては、振動体１０は、弾性部材３０Ｕの下面と弾性部材３０Ｌの上面との間に配置されている。なお、振動体１０は、左右方向の縁と奥行き方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌに接着されており、接着剤が塗布された部分より内側は弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌに固着されていない状態となっている。また、弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌ同士も、縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて互いに固着されている。
【００２０】
電極２０Ｕは、弾性部材３０Ｕの上面に接着されている。また、電極２０Ｌは、弾性部材３０Ｌの下面に接着されている。電極２０Ｕは、左右方向の縁と奥行き方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｕに接着されており、電極２０Ｌは、左右方向の縁と奥行き方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｌに接着されている。電極２０は、接着剤が塗布された部分より内側は弾性部材３０に固着されていない状態となっている。また、電極２０Ｕは、導電膜のある側が弾性部材３０Ｕに接しており、電極２０Ｌは、導電膜のある側が弾性部材３０Ｌに接している。なお、電極２０の導電膜と振動体１０は、弾性部材３０を挟んで対向している。つまり、静電型スピーカ１は、電極２０と振動体１０という２枚の導体の間に誘電体である弾性部材３０を備えた構成であり、コンデンサとして機能する。
【００２１】
保護部材６０Ｕは、電極２０Ｕの上面に接着されている。また、保護部材６０Ｌは、電極２０Ｌの下面に接着されている。保護部材６０Ｕは、左右方向の縁と奥行き方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて電極２０Ｕに接着されており、保護部材６０Ｌは、左右方向の縁と奥行き方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて電極２０Ｌに接着されている。保護部材６０は、接着剤が塗布された部分より内側は電極２０に固着されていない状態となっている。
【００２２】
（静電型スピーカ１の電気的構成）
次に、静電型スピーカ１に係る電気的構成について説明する。図４に示したように、静電型スピーカ１には、増幅部１３０、変圧器１１０、振動体１０に対して直流のバイアス電圧を印加するバイアス電源１２０及び制御部１４０を備えた駆動回路１００が接続される。静電型スピーカ１と駆動回路１００とでスピーカシステムが構成される。
【００２３】
電極２０Ｕは、変圧器１１０の二次側の一方の端子Ｔ１に接続され、電極２０Ｌは、変圧器１１０の二次側の他方の端子Ｔ２に接続される。端子Ｔ１と端子Ｔ２は、静電型スピーカ１へ音響信号を出力する出力手段として機能する。また、振動体１０は、抵抗器Ｒ１（第２抵抗器）を介してバイアス電源１２０に接続される。変圧器１１０の中点の端子Ｔ３は、抵抗器Ｒ２を介して駆動回路１００の基準電位であるグラウンドＧＮＤに接続されている。また、変圧器１１０の一次側の一方の端子Ｔ５は、グラウンドＧＮＤに接続されている。
【００２４】
増幅部１３０は、入力される音響信号を増幅し、増幅した音響信号を出力する増幅手段である。増幅部１３０は、抵抗器Ｒ３（第１抵抗器）の一端に接続されており、増幅した音響信号を抵抗器Ｒ３へ出力する。抵抗器Ｒ３の他端は、変圧器１１０の一次側の他方の端子Ｔ４に接続されており、増幅部１３０で増幅された音響信号は変圧器１１０へ供給される。
【００２５】
本実施形態の制御部１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えたマイクロコンピュータである。制御部１４０においては、ＲＯＭに記憶されているプログラムが実行されると、測定部１４１と、調節部１４２が実現する。測定部１４１は、振動体１０と抵抗器Ｒ１を接続するラインの電圧、即ち振動体１０に印加される電圧をサンプリングして電圧の瞬時値を測定する機能を備えている。測定部１４１は、測定した電圧を表すデータを調節部１４２へ送る。調節部１４２は、測定部１４１から送られたデータを基にバイアス電源１２０を制御し、振動体１０に印加されるバイアス電圧を調節する機能を備えている。なお、制御部１４０は、マイクロコンピュータではなくＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であってもよい。
【００２６】
（第１実施形態の動作）
次に、第１実施形態の動作について説明する。まず、駆動回路１００の図示せぬ電源が入れられると、調節部１４２によりバイアス電源１２０が制御され、振動体１０へバイアス電圧が印加される。なお、電源が入れられた時には振動体１０に印加される電圧が所定の電圧Ｖ１となるようにバイアス電源１２０が制御される。測定部１４１は、振動体１０に印加されている電圧をサンプリングして電圧の瞬時値を測定し、測定した電圧を表すデータを順次調節部１４２へ送る。調節部１４２は、測定部１４１から送られたデータが表す電圧を観測する。
【００２７】
なお、静電型スピーカ１は、上述したようにコンデンサとして機能するため、抵抗器Ｒ１と静電型スピーカ１で積分回路が構成されていることになる。このため、バイアス電圧の印加が開始されると、振動体１０へ印加される電圧はパルス状に上昇せず時定数を持って徐々に上昇する。調節部１４２は、測定部１４１から送られたデータが表すバイアス電圧の変化を観測し、測定した電圧が０Ｖから電圧Ｖ１の６３．２％の電圧になるまでの時間、即ち、抵抗器Ｒ１と静電型スピーカ１で構成された積分回路の時定数τを計る。ここで、バイアス電源１２０に接続されている抵抗器Ｒ１の抵抗値をＲ、静電型スピーカ１の静電容量をＣとすると、抵抗器Ｒ１と静電型スピーカ１とで構成された積分回路の時定数τは、τ＝ＲＣである。抵抗器Ｒ１の抵抗値は予め決まっているため、時定数τが得られると、Ｃ＝τ／Ｒの式から静電型スピーカ１の静電容量を得ることができる。
【００２８】
また、静電型スピーカ１の静電容量は、振動体１０及び電極２０の導電膜の面積をＳ、電極２０と振動体１０との間の誘電率をε、電極２０と振動体１０との間の距離をｄとすると、Ｃ＝２εＳ／ｄとなる。この式を変形するとｄ＝２εＳ／Ｃとなるが、ここで静電容量はＣ＝τ／Ｒであるため、ｄ＝２εＳＲ／τに変形できる。調節部１４２は、予めこれら面積Ｓ、誘電率ε、抵抗値Ｒを記憶しており、記憶している面積Ｓ、誘電率ε、抵抗値Ｒ、及び計った時定数τから距離ｄの値を算出する。
【００２９】
次に、静電型スピーカ１から放音される音の音圧をｐ、バイアス電圧をＶdc、変圧器１１０で昇圧された音響信号の電圧をＶsigとすると、音圧ｐ、バイアス電圧Ｖdc、音響信号の電圧Ｖsig及び距離ｄは、ｐ∝Ｖdc・Ｖsig／ｄ２の関係にある。例えば、バイアス電圧Ｖdcを制御しない構成の場合、同じレベルの音響信号を静電型スピーカ１に入力しても、新品で距離ｄが変化する前と、経年変化で距離ｄが変化した後とでは放音される音の音圧が異なることとなる。
【００３０】
このため調節部１４２は、算出した距離ｄに応じてバイアス電源１２０を制御する。具体的には、本実施形態では、静電型スピーカ１を工場から出荷する前に上述した動作が行われて距離ｄが算出され、算出された距離ｄが距離ｄ１として調節部１４２に記憶されている。調節部１４２は、初期値として記憶している距離ｄ１と、上述した動作で算出した距離ｄを比較する。調節部１４２は、距離ｄと距離ｄ１が等しい場合には、振動体１０に印加される電圧が電圧Ｖ１となるようにバイアス電源１２０を制御する。また、調節部１４２は、距離ｄと距離ｄ１が異なる場合には、Ｖ１・Ｖsig／ｄ１２の算出結果とＶdc・Ｖsig／ｄ２の算出結果が同じとなるバイアス電圧Ｖdcを算出し、算出したバイアスＶdcが振動体１０に印加されるように、バイアス電源１２０を制御する。なお、振動体１０に印加される電圧は、距離ｄが短くなるにつれて低くなり、距離ｄが長くなるにつれて高くなる。
【００３１】
次に、増幅部１３０に交流の音響信号が入力されると、入力された音響信号が増幅されて変圧器１１０の一次側に供給される。昇圧手段である変圧器１１０で昇圧されて端子Ｔ２から出力される音響信号は、変圧器１１０で昇圧されて端子Ｔ１から出力される音響信号とは信号の極性が逆となる。端子Ｔ１からプラスの音響信号が出力され、端子Ｔ２からマイナスの音響信号が出力されると、電極２０Ｕにはプラスの電圧が印加され、電極２０Ｌにはマイナスの電圧が印加される。振動体１０にはバイアス電源１２０によりプラスの電圧が印加されているため、振動体１０は、プラスの電圧が印加されている電極２０Ｕとの間の静電引力が弱まる一方、マイナスの電圧が印加されている電極２０Ｌとの間の静電引力が強くなる。すると振動体１０は、電極２０Ｕ側に作用する静電引力と電極２０Ｌ側に作用する静電引力との差に応じて電極２０Ｌ側（Ｚ方向と反対方向）へ変位する。
【００３２】
また、端子Ｔ１からマイナスの音響信号が出力され、端子Ｔ２からプラスの音響信号が出力されると、電極２０Ｕにはマイナスの電圧が印加され、電極２０Ｌにはプラスの電圧が印加される。振動体１０にはバイアス電源１２０によりプラスの電圧が印加されているため、振動体１０は、プラスの電圧が印加されている電極２０Ｌとの間の静電引力が弱まり、マイナスの電圧が印加されている電極２０Ｕとの間の静電引力が強まる。すると振動体１０は、電極２０Ｕ側に作用する静電引力と電極２０Ｌ側に作用する静電引力との差に応じて電極２０Ｕ側（Ｚ軸方向）へ変位する。
【００３３】
このように、振動体１０が音響信号に応じて図のＺ軸の正の方向とＺ軸の負の方向に変位し(撓み)、その変位方向が逐次変わることによって振動となり、その振動状態（振動数、振幅、位相）に応じた音波が振動体１０から発生する。発生した音波は、音響透過性を有する弾性部材３０、電極２０及び保護部材６０を通過して静電型スピーカ１の外部に音として放射される。
【００３４】
本実施形態では、上述したように振動体１０と電極２０との間の距離に応じてバイアス電圧が制御されるため、振動体１０と電極２０との間の距離の変化が変化しても、静電型スピーカ１から放音される音の音圧が変化するのを抑えることができる。
【００３５】
なお、第１実施形態においては、振動体１０に印加されるバイアス電圧を制御することにより音圧を制御しているが、音圧を制御する構成は、この構成に限定されるものではない。調節部１４２は、増幅部１３０を制御し、変圧器１１０へ供給される音響信号Ｓ２の電圧を制御してもよい。具体的には、調節部１４２は、増幅部１３０の増幅率を制御し、Ｖ１・Ｖsig／ｄ１２の算出結果とＶ１・Ｖsig／ｄ２の算出結果が同じとなるように音響信号Ｓ２の増幅率を調節する。なお、この構成においては、増幅率は距離ｄが短くなるにつれて小さくなり、距離ｄが長くなるにつれて大きくなる。
また、調節部１４２は、バイアス電圧と音響信号Ｓ２の電圧のいずれか一方だけでなく、両方を調節することにより、静電型スピーカ１から放音される音の音圧を制御するようにしてもよい。
【００３６】
また、第１実施形態において時定数τは距離ｄに応じて変化するため、出荷前の時定数を記憶しておき、この記憶した時定数と測定した時定数とを比較すれば、出荷前と比較して距離ｄが短くなったのか又は長くなったのかが分かる。このため、出荷時より時定数τが短くなっている場合（距離ｄが長くなっている場合）にはバイアス電圧を高くし、出荷時より時定数τが長くなっている場合（距離ｄが短くなっている場合）にはバイアス電圧を低くするようにしてもよい。なお、この構成の場合にもバイアス電圧ではなく音響信号Ｓ２の電圧を調節して放音される音の音圧を制御してもよく、バイアス電圧と音響信号Ｓ２の電圧の両方を制御して放音される音の音圧を制御してもよい。
【００３７】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る駆動回路１００Ａの構成を示した図である。静電型スピーカ１と駆動回路１００Ａとでスピーカシステムが構成される。本発明の第２実施形態においては、静電型スピーカの構成は、第１実施形態と同じである。第２実施形態においては、静電型スピーカ１を駆動する駆動回路の構成が第１実施形態と異なる。このため、駆動回路１００Ａに接続される静電型スピーカ１については説明を省略し、第１実施形態とは構成が異なる駆動回路１００Ａについて説明する。なお、駆動回路１００Ａにおいて第１実施形態の駆動回路１００と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
制御部１４０Ａは、マイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記憶されているプログラムが実行されると、測定部１４１Ａと調節部１４２Ａが実現する。測定部１４１Ａは、増幅部１３０から抵抗器Ｒ３（第１抵抗器）に供給される音響信号（音響信号Ｓ１）の電圧値と、抵抗器Ｒ３を通過した後の音響信号（音響信号Ｓ２）の電圧値をサンプリングする機能を備えている。また、測定部１４１Ａは、サンプリングして得た電圧値に高速フーリエ変換処理を施し、音響信号Ｓ１に含まれる複数の周波数成分の振幅及び音響信号Ｓ２に含まれる複数の周波数成分の振幅を得る機能を備えている。高速フーリエ変換処理で得られた振幅を表すデータは、測定部１４１Ａから調節部１４２Ａへ送られる。調節部１４２Ａは、測定部１４１Ａから送られたデータを基にバイアス電源１２０を制御し、振動体１０に印加されるバイアス電圧を調節する機能を備えている。
【００３９】
（第２実施形態の動作）
次に、第２実施形態の動作について説明する。まず、駆動回路１００Ａの図示せぬ電源が入れられると、調節部１４２Ａによりバイアス電源１２０が制御され、振動体１０へバイアス電圧が印加される。なお、電源が入れられた時には振動体１０に印加される電圧が所定の電圧Ｖ１となるようにバイアス電源１２０が制御される。
【００４０】
次に、増幅部１３０に音響信号が供給されると、増幅された音響信号が増幅部１３０から出力されて変圧器１１０へ供給される。また、増幅部１３０から出力された音響信号は測定部１４１Ａにも供給される。測定部１４１Ａは、音響信号Ｓ１をサンプリングして得た電圧値に高速フーリエ変換処理を施し、音響信号Ｓ１について複数の周波数成分毎に振幅を得る。また、測定部１４１Ａは、音響信号Ｓ２をサンプリングして得た電圧値に高速フーリエ変換処理を施し、音響信号Ｓ２について複数の周波数成分毎に振幅を得る。測定部１４１Ａは、高速フーリエ変換処理で得た各振幅のデータを調節部１４２Ａへ送る。
【００４１】
調節部１４２Ａは、測定部１４１Ａから送られたデータを基に、音響信号Ｓ１と音響信号Ｓ２の振幅の比を複数の周波数成分毎に算出する。なお、静電型スピーカ１は、上述したようにコンデンサとして機能するため、抵抗器Ｒ３と静電型スピーカ１で積分回路が構成されていることになる。このため、算出した複数の周波数成分毎の振幅比を基にして、該複数の周波数成分の間の周波数成分について振幅比を補間すると、例えば図６に示したような周波数特性を得ることができる。つまり、算出して得た複数の周波数成分の振幅比から積分回路の周波数特性を得ることができる。
【００４２】
調節部１４２Ａは、算出した振幅比を解析して周波数特性を得ると、得られた周波数特性を解析して積分回路のカットオフ周波数ｆｃ（積分回路から出力される信号の振幅比が１／√２となる周波数）を求める（図６）。なお、積分回路のカットオフ周波数ｆｃは、抵抗器Ｒ３の抵抗値をＲ、静電型スピーカ１の静電容量をＣ、変圧器１１０の巻き線比を１：ｎとすると、ｆｃ＝１／（２πＲｎ２Ｃ）で表される。また、静電型スピーカの静電容量は、Ｃ＝２εＳ／ｄである。このため、カットオフ周波数ｆｃを求めることにより、これらの式から電極２０と振動体１０との間の距離ｄを得ることができる。
【００４３】
次に調節部１４２Ａは、算出した距離ｄに応じてバイアス電源１２０を制御する。具体的には、本実施形態では、静電型スピーカ１を工場から出荷する前に上述した動作が行われて距離ｄが算出され、算出された距離ｄが距離ｄ１として調節部１４２Ａに記憶されている。調節部１４２Ａは、初期値として記憶している距離ｄ１と、上述した動作で算出した距離ｄを比較する。
【００４４】
調節部１４２Ａは、初期値として記憶している距離ｄ１と、上述した動作で算出した距離ｄを比較する。調節部１４２Ａは、距離ｄと距離ｄ１が等しい場合には、振動体１０に印加される電圧が電圧Ｖ１となるようにバイアス電源１２０を制御する。また、調節部１４２Ａは、距離ｄと距離ｄ１が異なる場合には、Ｖ１・Ｖsig／ｄ１２の算出結果とＶdc・Ｖsig／ｄ２の算出結果が同じとなるバイアス電圧Ｖdcを算出し、算出したバイアスＶsigが振動体１０に印加されるように、バイアス電源１２０を制御する。なお、振動体１０に印加される電圧は、距離ｄが短くなるにつれて低くなり、距離ｄが長くなるにつれて高くなる。
【００４５】
本実施形態では、カットオフ周波数ｆｃから距離ｄを算出し、算出した距離ｄを基にして第１実施形態と同様にバイアス電圧が制御されるため、振動体１０と電極２０との間の距離の変化が変化しても、静電型スピーカ１から放音される音の音圧が変化するのを抑えることができる。
【００４６】
なお、第２実施形態においては、音響信号をサンプリングして高速フーリエ変換処理を行い、高速フーリエ変換処理の結果から求めたカットオフ周波数ｆｃを用いて距離ｄを算出し、算出した距離ｄに応じてバイアス電圧を制御しているが、バイアス電圧を制御する構成は、この構成に限定されるものではない。
例えば、積分回路の周波数特性が出荷前の距離ｄ１で図７の実線で示した周波数特性である場合、距離ｄが短くなり静電容量Ｃが大きくなると、積分回路においては高域の利得が小さくなるため、図７において二点鎖線で示した周波数特性となる。また距離ｄが長くなり静電容量Ｃが小さくなると、積分回路においては高域の利得が大きくなるため、図７において一点鎖線で示した周波数特性となる。図７において高域の所定の周波数ｆｈに着目すると、出荷前の振幅比をＧ２、距離ｄが短くなった時の振幅比をＧ１、距離ｄが長くなった時の振幅比をＧ３とする、振幅比はＧ３＞Ｇ２＞Ｇ１となり、距離ｄが長くなるにつれて振幅比が大きくなっていることが分かる。
このため、静電型スピーカ１を工場から出荷する前に音響信号に含まれる周波数ｆｈの成分の振幅比を測定して記憶しておき、この記憶した振幅比と、測定した振幅比とを比較すれば、出荷時と比較して距離ｄが長くなったのか短くなったのかを知ることができる。そして、出荷時より距離ｄが短くなっている場合にはバイアス電圧を低くし、出荷時より距離ｄが短くなっている場合にはバイアス電圧を高くするようにしてもよい。
なお、予め定められた周波数の測定用信号を増幅部１３０に入力される音響信号に重畳し、重畳した信号について抵抗器Ｒ３の前後で振幅を測定し、測定した振幅の比に応じてバイアス電源１２０を制御してもよい。ここで測定用信号の周波数は、例えば２０ｋＨｚ以上の周波数であるのが好ましい。
【００４７】
また、高域の周波数成分について振幅比を得る構成については、高速フーリエ変換処理を行う構成に限定されるものではない。例えば、増幅部１３０と抵抗器Ｒ３とを接続するラインと測定部１４１Ａとの間に周波数ｆｈの信号を通す第１バンドパスフィルタを設け、抵抗器Ｒ３と変圧器１１０とを接続するラインと測定部１４１Ａとの間にも周波数ｆｈの信号を通す第２バンドパスフィルタを設ける。測定部１４１Ａは、バンドパスフィルタを通過した信号の電圧値をサンプリングし、サンプリングして得た電圧値の最小値と最大値から第１バンドパスフィルタを通過した信号の振幅と、第２バンドパスフィルタを通過した信号の振幅を求める。調節部１４２Ａは、第１バンドパスフィルタを通過した信号の振幅と第２バンドパスフィルタを通過した信号の振幅との比を算出する。この構成でも、予め記憶した振幅比と測定した振幅比の比較を行うことができ、出荷時と比較して距離ｄが長くなったのか短くなったのかを知ることができる。
【００４８】
また、上述した第２実施形態においては、測定部１４１Ａは、増幅部１３０から抵抗器Ｒ３に供給される音響信号（音響信号Ｓ１）の電圧と、抵抗器Ｒ３を通過した後の音響信号（音響信号Ｓ２）の電圧をサンプリングしているが、増幅部１３０に入力される音響信号の電圧と、抵抗器Ｒ３を通過した後の音響信号（音響信号Ｓ２）の電圧をサンプリングし、音響信号に含まれる複数の周波数成分について、増幅部１３０に入力される前と、抵抗器Ｒ３を通過した後とで振幅比を得るようにしてもよい。
【００４９】
また、第２実施形態においては、電源を入れた時だけでなく経時的又は周期的に電極２０と振動体１０との間の距離ｄを求めてバイアス電圧Ｖdcや増幅部１３０の増幅率を任意のタイミングで制御する構成としてもよい。
【００５０】
また、第２実施形態においては、音響信号Ｓ１と音響信号Ｓ２について高速フーリエ変換処理により位相特性を求め、２つの信号の位相差からカットオフ周波数を特定し、特定したカットオフ周波数から距離ｄを得るようにしてもよい。つまり、カットオフ周波数を得る際には周波数応答であれば、音響信号の振幅比と位相差とのどちらを用いてもよい。
【００５１】
また、第２実施形態においては、出荷前に測定したカットオフ周波数を調節部１４２Ａに記憶し、測定したカットオフ周波数と、調節部１４２Ａに記憶したカットオフ周波数との比較結果に応じてバイアス電圧を制御するようにしてもよい。具体的には、調節部１４２Ａは、測定して得たカットオフ周波数が予め記憶したカットオフ周波数より低い場合にはバイアス電圧Ｖdcを低くし、測定して得たカットオフ周波数が予め記憶したカットオフ周波数より高い場合にはバイアス電圧Ｖdcを高くする。
【００５２】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態および以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。
【００５３】
上述した各実施形態においては、予め電極２０と振動体１０との間の距離と、この距離の時に印加するバイアス電圧とを対応付けたテーブルと記憶しておき、測定して得た距離に対応付けられているバイアス電圧となるようにバイアス電源１２０を制御してもよい。
なお、制御部１４０Ａでの測定により電極２０と振動体１０との間の距離に応じたカットオフ周波数も特定できるため、テーブルにおいてバイアス電圧にカットオフ周波数を対応付け、調節部１４２Ａで求めたカットオフ周波数に対応付けられているバイアス電圧となるようにバイアス電源１２０を制御するようにしてもよい。
【００５４】
上述した実施形態においては、静電型スピーカ１はプッシュプル型の静電型スピーカであるが、駆動回路１００に接続される静電型スピーカはプッシュプル型に限定されるものではなく、シングル型の静電型スピーカであってもよい。
【００５５】
上述した実施形態においては、駆動回路１００の電源が入れられた後でバイアス電圧を測定して時定数τを図っているが、駆動回路１００の電源を切った後でバイアス電圧の変化を測定して時定数τを求めるようにしてもよい。この構成においては、電源を切ったときに計った時定数τを基に距離ｄを算出し、次に駆動回路１００の電源が入れられるときには、この算出した距離ｄを用いてバイアス電圧Ｖdcを設定してもよい。
【００５６】
本発明においては、静電型スピーカ１と駆動回路１００の組、または静電型スピーカ１と駆動回路１００Ａの組を複数配置して一のスピーカシステムとしてもよい。例えば、複数の静電型スピーカ１を並べて配置した場合、各静電型スピーカ１で振動体１０と電極２０との間の距離が異なる場合がある。この場合、本発明に係る駆動回路１００又は駆動回路１００Ａで静電型スピーカ１を駆動すれば、各静電型スピーカ１で振動体１０と電極２０との間の距離が異なっていてもバイアス電源１２０又は増幅部１３０を制御して各静電型スピーカ１から放音される音の音圧を揃えることができる。
【００５７】
上述した実施形態においては、電極、振動体及び弾性部材を積層した構成を、音響信号を音に変換する静電型のスピーカとしているが、この構成は、音を音響信号に変換する静電型のマイクロフォン（静電型電気音響変換器）とすることも可能である。
図８は、本変形例に係る静電型マイクロフォン２と、この静電型マイクロフォン２で収音された音を表す音響信号を生成する音響信号生成回路２００の構成を示した図である。本変形例においては、静電型マイクロフォン２は、前述の静電型スピーカ１と同じ部材を備えているため、静電型マイクロフォン２を構成する部材には、静電型スピーカ１の各部材と同じ符号を付し、その説明を省略する。また、音響信号生成回路２００の構成は、静電型マイクロフォン２に音が到達して信号が流れる方向が駆動回路１００と異なる以外は、駆動回路１００と同じであるため、音響信号生成回路２００が備える部品には駆動回路１００が備える部品と同じ符号を付し、各部品の説明を省略する。なお、変圧器１１０の変圧比及び各抵抗器の抵抗値は適宜調整される。
【００５８】
静電型マイクロフォン２においては、導体である電極２０と導体である振動体１０は距離をおいて向かいあって配置されており、電極２０と振動体１０は平行平板の導体によって構成されたコンデンサとして機能している。振動体１０にはバイアス電圧が印加されているため、静電型マイクロフォン２に音が到達していない状態においては、このコンデンサに一定の電荷が溜まった状態となる。
静電型マイクロフォン２に音が到達した場合、到達した音によって振動体１０が振動する。振動体１０が振動すると、振動体１０と電極２０Ｕ，２０Ｌとの間の距離が変わるため、振動体１０と電極２０との間の静電容量に変化が生じる。
【００５９】
例えば、振動体１０が電極２０Ｕ側に変位すると、電極２０Ｕと振動体１０との間の距離が短くなり、電極２０Ｕと振動体１０との間の静電容量が大きくなる。また、電極２０Ｌと振動体１０との間の距離が長くなり、電極２０Ｌと振動体１０との間の静電容量が小さくなる。このように静電容量が変化すると、電極２０Ｕと振動体１０との電位差が小さくなるように電極２０Ｕの電位が変化し、電極２０Ｌと振動体１０との電位差が大きくなるように電極２０Ｌの電位が変化する。ここで、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間で電位差が生じるため、変圧器１１０の二次側コイルには電流が流れる。
【００６０】
また、振動体１０が電極２０Ｌ側に変位すると、電極２０Ｌと振動体１０との間の距離が短くなり、電極２０Ｌと振動体１０との間の静電容量が大きくなる。また、電極２０Ｕと振動体１０との間の距離が長くなり、電極２０Ｕと振動体１０との間の静電容量が小さくなる。すると、電極２０Ｌと振動体１０との電位差が小さくなるように電極２０Ｌの電位が変化し、電極２０Ｕと振動体１０との電位差が大きくなるように電極２０Ｕの電位が変化する。ここで、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間で電位差が生じ、変圧器１１０の二次側コイルには、振動体１０が電極２０Ｕの方向に変位したときとは逆の方向に電流が流れる。
【００６１】
変圧器１１０の二次側コイルに電流が流れると、この電流に対応して変圧器１１０の一次側コイルにも電流が流れる。一次側コイルに流れた信号は、増幅部１３０で増幅され、増幅された信号が静電型マイクロフォン２で収音された音を表す音響信号として増幅部１３０から出力される。
【００６２】
なお、本変形例においては、変圧器１１０のインピーダンスが低い場合には、静電型マイクロフォン２の負荷容量の影響により、低い周波数における周波数特性が低下する場合がある。この場合、変圧器１１０に替えてインピーダンスの高いアンプを電極２０Ｕ，２０Ｌに接続し、周波数特性の低下を抑えるようにしてもよい。
また、図５に示した構成にあっても、変圧器１１０の一次側コイルに流れた信号に応じて増幅部１３０が音響信号を出力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１…静電型スピーカ、２…静電型マイクロフォン、１０…振動体、２０，２０Ｕ，２０Ｌ…電極、３０，３０Ｕ，３０Ｌ…弾性部材、６０，６０Ｕ，６０Ｌ…保護部材、１００…駆動回路、１１０…変圧器、１２０…バイアス電源、１３０…増幅部、１４０…制御部、１４１，１４１Ａ…測定部、１４２，１４２Ａ…調節部、２００…音響信号生成回路、Ｒ１〜Ｒ３…抵抗器
【図１】
2013034196.tif 000003
【図２】
2013034196.tif 000004
【図３】
2013034196.tif 000005
【図４】
2013034196.tif 000006
【図５】
2013034196.tif 000007
【図６】
2013034196.tif 000008
【図７】
2013034196.tif 000009
【図８】
2013034196.tif 000010