(57)【要約】【課題】簡単な構成で音の歪みを無くし、かつ収音・拡散など放射方向が調整可能な静電型スピーカを提供する。【解決手段】湾曲発生機構２によってピン３の距離を縮めることにより、振動板１０をＺ軸に沿って前側に湾曲させて、振動板１０を円弧状に形成する。振動板１０が湾曲する際、ズレ吸収部２５により、内側に位置した固定電極板１２Ｕと外側に位置した固定電極板１２Ｌとの間に生じるズレを吸収する。これにより、振動板１０を湾曲させた際に、外側に位置した電極板と内側に位置した電極板間に力が発生するのを防止し、一定の距離を確保する。この結果、スピーカ装置１は、湾曲（円弧）状の振動板１０を任意に形成することができると共に、ズレによって電極板間に発生していた力を無くして音の歪みを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有し、入力された信号に応じて振動する方形状の可変電極板と、
前記可変電極板に対向して設けられ、可撓性を有する方形状の固定電極板と、
前記各電極板間に設けられ、当該各電極板間の距離を一定に保つ緩衝材と、
前記固定電極板の端部のうち少なくとも１辺に設けられ、前記各電極板を支持する枠と、
前記固定電極板を湾曲させた際に、外側に位置した電極板と内側に位置した電極板とに発生するズレを吸収するズレ吸収手段と、を具備する
ことを特徴とする静電型スピーカ。
【請求項２】
請求項１記載の静電型スピーカにおいて、
前記ズレ吸収手段は、湾曲しない辺に形成される自由端である
ことを特徴とする静電型スピーカ。
【請求項３】
請求項１記載の静電型スピーカにおいて、
前記ズレ吸収手段は、前記枠に形成される機構である
ことを特徴とする静電型スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変電極板と固定電極板とを有する静電型スピーカ（コンデンサスピーカ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、静電型スピーカ（コンデンサスピーカ）といわれるスピーカが知られている。この静電型スピーカは、空隙を隔てて向かい合う２枚の固定電極板と、電極板の間に挿入され両端を固定した導電性のシート状の部材（以下、可動電極板という）と、を備えたスピーカ用振動板を有する。このスピーカ用振動板を有する静電型スピーカを所謂プッシュプル型の静電型スピーカという。
【０００３】
このように構成される静電型スピーカについて、その基本的な発音メカニズムは次のようになる。
固定電極板および可動電極板に所定の電圧を印加すると、生じた電位差によって一方の電極板側に引き寄せる力が可動電極板に働く。可動電極板は、両端が固定されているがある程度の弾性があるためその中央部分が変位することになり、結果として可動電極板は撓むことになる。この状態で電位差を反転させると、可動電極板には逆方向の力が働き、可動電極板は逆方向に撓む。こうような電位差の反転を繰り返せば、可動電極板は振動する。そして、電極板に適宜電圧を印加することよって、可動電極板の振動状態（振動数や振幅など）を変化させることができる。印加電圧値を入力信号に応じて変化させれば、可動電極板はそれに応じて振動し、結果として入力信号に対応した音が可動電極板から発生することになる。発生した音は、多数個のスルーホールが形成されて音波透過性の高くなった固定電極板を通り抜けて外部に放射されることになる。
【０００４】
一方、静電型スピーカなどの平面スピーカは、一般に音響特性の指向性が強く、特に高周波帯域において低周波帯域よりも指向性が強いことが知られている。このため、周波数帯域により指向性が異なることにより、場所によっては聞こえる音が均一でなくなるという問題があった。
【０００５】
一方、音の指向性を調整する技術として、音声を１点に集中させるために、放射面状反射板とスピーカを組み合わせた装置がある（例えば、特許文献１参照）。また、複数のスピーカユニットをアレイ状に配列すると共に、各スピーカユニットから音声を出力するタイミングやゲインを調整することで、各スピーカユニットから出力した音が焦点を結ぶように放射させることができるスピーカアレイがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載した技術では、各目的に応じてその形状が決まっていたため、例えば平板スピーカのみで音を１点に収音させることはできなかった。
【０００７】
さらに、特許文献２に記載の立体音響再生方法では、各スピーカから音を出力するタイミングやゲインを調整することで、焦点を結ぶように放射させるだけでなく、単一方向に指向性を持たせたり、音声を拡散させたりすることができる。しかしながら、スピーカアレイでは、放射させる音に指向性を持たせたり拡散させたりするためには、スピーカアレイを構成するスピーカユニット毎に遅延回路やゲイン調整回路を設けて、各回路の動作を制御する必要があり、制御が煩雑になるという問題があった。
【０００８】
そこで、平板状のスピーカ（スピーカユニット）を適宜湾曲させて指向性を調整する技術があった（例えば、特許文献３，４参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平０４−３３９４９４号公報
【特許文献２】特許第３０６７１４０号明細書
【特許文献３】特開昭６２−２３４０００号公報
【特許文献４】特開２００７−１５８６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前述した特許文献３，４にあっては、平板状のスピーカ（スピーカユニット）を適宜湾曲させて指向性を調整することができる一方、電極板が積層された平板を湾曲することにより、外側に位置した電極板には伸びようとする張力が発生してこの張力は内側に向いて作用し、内側に位置した電極板は縮もうとする圧縮力が発生してこの圧縮力は外側に向いて作用する。そして、固定電極板から可動電極板に向けて押圧力が発生してしまい、固定電極板と可動電極板との距離が場所によって異なる歪んだ構造となり発生する音に歪みが発生する場合があった。
【００１１】
そこで、本発明は、複数のスピーカユニットを用いることなく、簡単な構成で歪んだ構造と音の歪みを無くし、かつ収音・拡散など放射方向が調整可能な静電型スピーカ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】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明が採用する静電型スピーカの構成は、可撓性を有し、入力された信号に応じて振動する方形状の可変電極板と、前記可変電極板に対向して設けられ、可撓性を有する方形状の固定電極板と、前記各電極板間に設けられ、当該各電極板間の距離を一定に保つ緩衝材と、前記固定電極板の端部のうち少なくとも１辺に設けられ、前記各電極板を支持する枠と、前記固定電極板を湾曲させた際に、外側に位置した電極板と内側に位置した電極板とに発生するズレを吸収するズレ吸収手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
上記構成において、前記ズレ吸収手段は、湾曲しない辺に形成される自由端であることが好ましい。
【００１４】
上記構成において、前記ズレ吸収手段は、前記枠に形成される機構であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、湾曲された固定電極板であっても、各電極板間に設けられた緩衝材によって各電極板間の距離を一定に保ちつつ、ズレ吸収手段によって各電極板間に発生するズレを吸収することができ、静電型スピーカから発生する音の歪みを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、図面を参照しつつ、本発明に係る実施形態について説明する。
＜＜実施形態＞＞
＜構成＞
本実施形態によるスピーカ装置について説明する。
本実施形態では、説明の都合上、スピーカ装置表面のネット、筐体および電気配線等を省略している。
スピーカ装置１は、図１に示すように、筐体（図示せず）に配置された湾曲発生機構２と、この湾曲発生機構２に取り付けられた長方形状のスピーカ用振動板１０（以下、「振動板１０」という）とを具備する。
なお、説明の都合上、平面状態にある振動板１０の長手方向をＸ軸、短手方向をＹ軸、各軸に直交する方向をＺ軸とする。
【００１７】
○湾曲発生機構
湾曲発生機構２は、振動板１０の各枠２１に穿設されたピン挿通孔２６に挿入されて、枠２１に対して回動可能となるピン３と、前記ピン３の一端を係合し、振動板１０の平面方向、つまりＸ軸方向にこのピン３を移動可能にするガイド溝４と、前記ピン３の他端に位置して設けられ、ボールネジの原理でピン３，３をＸ軸方向に移動させるピン移動装置５と、を有する。
【００１８】
ピン移動装置５は、図２に示すように、Ｘ軸方向に沿って筐体（図示せず）に設けられ、下側に開口して長さ方向に伸びる開口孔６Ａを有する長方形状のケース６と、表面に雄ねじ部７Ａが形成され、ケース６内の長手方向に伸びるように前記ケース６に設けられた駆動軸７と、この駆動軸７の一端に回転軸が連結されて設けられたモータ９と、前記駆動軸７に設けられたスライダ８，８と、を備える。
【００１９】
また、スライダ８の形状は、ケース６の内形に近い形状に形成されており、スライダ８はケース６の内側に接触させることにより、駆動軸７の回転に対して回り止めされる。
この各スライダ８の内側には、前記駆動軸７の雄ねじ部７Ａに螺号される雌ねじ部８Ａが刻設され、外側には、前記ピン３の他端が連結される。スライダ８の雌ねじ部８Ａの形状は、右ねじ形状、左ねじ形状となる。つまり、右側のスライダ８には右ねじ（時計回り）用の雌ねじ部が形成され、左側のスライダ８には左ねじ（反時計回り）用の雌ねじ部が形成されている。
また、駆動軸７の雄ねじ部７Ａは、モータ９側から長さ方向の中央部付近まで左ねじ用、中央から先端までが右ねじ用に形成されている。
さらに、モータ９は、外部からの入力される指令信号によって、回転軸を正逆回転させる。
【００２０】
湾曲発生機構２において、スライダ８，８を最大離間した状態が、振動板１０を平面状態とする（図５（ａ））。振動板１０を湾曲させる際には、指令信号をモータ９に入力して回転軸を回転させると、駆動軸７が右ねじの方向（時計方向）に回転する。この回転に対し、右ねじ用の雌ねじ部８Ａが形成された右側のスライダ８は、Ｘ軸を左側に移動し、左ねじ用の雌ねじ部８Ａが形成された左側のスライダ８は、Ｘ軸を右側に移動する。
このように、矢印ａのように、左右のスライダ８，８を近づけることにより、振動板１０の両端が近づき、当該振動板１０の中心が矢印ｂ方向に押し出されて湾曲形状を形成する（図５（ｂ））。
【００２１】
○スピーカ用振動板
次に、振動板１０について説明する。
振動板１０は、図３に示すように、可動電極板１１、この可動電極板１１を挟んで対向する固定電極板１２Ｕ，１２Ｌ、絶縁スペーサ１３Ｕ，１３Ｌおよび緩衝材１４を有している。
なお、本実施形態においては、固定電極板１２Ｕ，１２Ｌの構成は同じであり、絶縁スペーサ１３Ｕ，１３Ｌの構成は同じであるため、両者を区別する必要が特に無い場合は「Ｌ」および「Ｕ」の記載を省略する。また、図中の振動板、電極等の各構成要素の寸法は、構成要素の形状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。
【００２２】
可動電極板１１は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate、ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（polypropylene、ポリプロピレン）などのフィルムに、金属膜を蒸着あるいは導電性塗料を塗布したものであり、その厚さは、数μｍ〜数十μｍ程度の厚さとなっている。
【００２３】
固定電極板１２は、矩形状に形成されており導電性を有する。また、固定電極板１２においては、音響透過性を確保するために、固定電極板１２の表面から裏面に貫通する貫通孔１２Ａが所定間隔で複数個設けられている。
【００２４】
絶縁スペーサ１３は、振動板１０の隅部において可動電極板１１と固定電極板１２間に挟持される。
また、絶縁スペーサ１３以外の可動電極板１１と各固定電極板１２との間には、電極板１１，１２間の距離を保持する緩衝材１４が配置され、この緩衝材１４は、不織布等の音響透過性の高い材料によって形成される。
【００２５】
振動板１０においては、固定電極板１２Ｌの周縁部に絶縁スペーサ１３Ｌが固着され、絶縁スペーサ１３Ｌの上に可動電極板１１の周縁部が固着されている。なお、可動電極板１１は、張力が掛からない状態で絶縁スペーサ１３Ｌに固着されている。そして、可動電極板１１の周縁部の上に絶縁スペーサ１３Ｕが固着され、絶縁スペーサ１３Ｕの上に固定電極板１２Ｕの周縁部が固着されている。
この構成においては、固定電極板１２Ｕ，１２Ｌは、可動電極板１１を挟んで対向するように絶縁スペーサ１３Ｕ，１３Ｌに固定され、可動電極板１１は、固定電極板１２Ｕと固定電極板１２Ｌとの空間内において、固定電極板１２に垂直な方向に振動可能に支持される。
【００２６】
次に、振動板１０の電気的構成について説明する。
図６（ａ）に示したように、スピーカ装置１は変圧器５０と外部から音響信号が入力される入力部６０とを備えている。そして、可動電極板１１は、変圧器５０の出力側の中点と接続されており、２つの固定電極板１２はそれぞれ変圧器５０の出力側の一端および他端に接続されている。この構成においては、入力部６０に音響信号が入力されると入力された音響信号に応じた電圧が固定電極板１２および可動電極板１１に印加される。
【００２７】
印加電圧によって固定電極板１２Ｕと固定電極板１２Ｌとの間に電位差が生じると、振動板１０にはどちらかの固定電極板１２の側へ引き寄せられるような静電力が働く。即ち、可動電極板１１は音響信号に応じて変位し(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）に応じた音が可動電極板１１から発生する。発生した音は、少なくとも一方の固定電極板１２を通り抜けて外部に放射される。
以上が、振動板１０の一般的な構成である。
【００２８】
○枠
本実施形態によるスピーカ装置１の特徴は、振動板１０が湾曲する構成となっており、湾曲しない対向する２辺に枠２１，２１を設け、さらに一方の枠２１に湾曲によるズレを吸収するズレ吸収部２５を設けた点にある。
【００２９】
まず、枠２１，２１は、振動板１０の左右の辺に位置して、この辺（Ｙ軸方向）に伸びる断面略「コ」字状の挟持部２２が形成される。この挟持部２２には、固定電極板１２Ｌ、絶縁スペーサ１３Ｌ、可動電極板１１、絶縁スペーサ１３Ｕ、固定電極板１２Ｕが挟持される。
この挟持部２２の両方の辺には、ボルト挿通孔２３が穿設される。そして、一方のボルト挿通孔２３から他方のボルト挿通孔２３にボルト２４を差し込む際、ボルト２４を前記各部位にも貫通させる。これにより、枠２１から電極板等が抜け落ちるのを防止している。
【００３０】
○ズレ吸収部
また、このボルト挿通孔２３が、図４のように、Ｘ軸方向に延びる長孔２３Ａで形成されている場合にはズレ吸収部２５となる。
振動板１０を湾曲させた際に、内側に位置した電極板と外側に位置した電極板とでは、その半径が異なるため、円弧の長さが同じであれば、開き角度は、外側よりも内側が大きくなり、外側に位置した電極板に対して内側に位置した電極板が円弧の周方向に飛び出す。そこで、図５（ｂ）に示すように、一端（左側）を支持した振動板１０にあっては、他端（右側）において、外側と内側の電極板間にズレが発生する。そこで、長孔２３Ａの長さ範囲で、内側に位置した電極板を外側に、外側に位置した電極板を内側に移動させることによって、振動板１０を湾曲させた際の固定電極板１２間のズレを吸収する。
【００３１】
＜作用・効果＞
振動板１０を湾曲させる場合には、前述した如く、湾曲発生機構２のモータ９に指令信号を入力して振動板１０に湾曲させて、当該振動板１０を円弧状に形成する。この円弧形状は、ユーザ或いは作業者によって設定可能である。そして、設定終了後には、長孔２３Ａ（ズレ吸収部２５）のボルト２４を締め付けることによって、円弧形状が変化しないようにする。この円弧形状の設定は、スピーカ装置１を設置する場所や視聴者の位置に応じて予め決められていても、任意に設定されてもよい。
【００３２】
振動板が平板のスピーカにあっては、高域で発音方向に伸びる長円状な指向性となり、用途によっては適さない場合がある。そこで、本実施形態によるスピーカ装置１は、湾曲発生機構２によって振動板１０を湾曲させて円弧形状にすることで、音の放射方向に伸びる長円を真円に近づけた指向性として、当該スピーカ装置１は、広い放射角で周波数特性の減衰の少ない音を提供する。
【００３３】
また、円弧状の振動板１０は、前記湾曲発生機構２によって調整されるため、任意の半径を有する振動板１０が形成可能であり、視聴者のニーズに応じて変形可能となる。さらに、湾曲発生機構２によってピン３間が接触するまで近づけることにより、円形に近い振動板１０も形成することも可能となる。
【００３４】
また、振動板１０が湾曲する際、ズレ吸収部２５により、内側に位置した固定電極板１２Ｕと外側に位置した固定電極板１２Ｌとの間に生じるズレを吸収する。これにより、振動板１０の両端を枠２１によって支持した場合であっても、外側の固定電極板１２Ｌと内側に位置した固定電極板１２Ｕとの間には張力等による力の作用はなく、固定電極板１２間に緩衝材１４を介して挟持された可動電極板１１に力が付与されることはない。この結果、従来、振動板１０を湾曲させることによって発生していた音の歪みを防止することができる。
【００３５】
このように、本実施形態によるスピーカ装置１においては、指向性の高い平面型スピーカを円弧状に形成することにより、収音・拡散など放射方向が調整可能となる。しかも、振動板１０を湾曲する際のズレを簡単な構造で吸収することで、音の歪みを無くすことができる。
【００３６】
＜＜変形例＞＞
（１）
前記実施形態では、振動板１０を湾曲させる際のズレの吸収を、湾曲しない２辺のうち、一端を支持し、他端にズレを吸収するズレ吸収部２５を設けるようにしたが、本発明はこれに限らず、両端の枠２１にズレ吸収部２５（長孔）を形成するようにしてもよい。この場合、図５（ｃ）に示すように、吸収されるズレは、一端のみでズレを吸収する場合に半分にでき、長孔の長さも半分となる。
【００３７】
また、図７に示す振動板１０´のように、湾曲する２辺に枠３１を設けて各部位を支持するようにしてよい。この場合、図８に示すように、枠３１は、長さ方向に沿って、支持部３１Ａと脆弱部３１Ｂとが交互に形成され、支持部３１Ａによって各部位を支持し、脆弱部３１Ｂによって振動板１０´を湾曲し易くする。さらに、枠３１の両端には長孔が形成されて、ズレ吸収部３２となる。
【００３８】
さらに、湾曲する２辺を枠３１で支持する場合、前記ズレ吸収部３２を形成せずに、湾曲しない２辺を自由端としてズレを吸収するようにしてもよい。また、各枠３１のいずれか一方の端部にのみズレ吸収部３２を形成するようにしてもよい。
【００３９】
また、ズレ吸収部３２は、長孔によって形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、振動板１０を湾曲する際に発生する電極板間のズレを吸収構成であれば、この形状に限定されるものでない。
【００４０】
（２）
前記実施形態では、振動板１０を湾曲させる湾曲発生機構２として、振動板１０の両端を近づけることによって、湾曲形状を形成するものとして述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、図７に示す枠３１の両側にそれぞれＹ軸方向に伸びるピンを形成し、両端のピンを、図１の湾曲発生機構２のガイド溝４に沿ってＹ軸方向に移動可能にし、前記枠３１の中央部をＺ軸に沿って進退させるようにしてもよい。
このような機構においても、枠３１の中央部をＺ軸に沿って前側に押し出すことにより、両端のピンがガイドに沿って各々内側に移動して、振動板１０´が湾曲して円弧形状が形成される。
【００４１】
（３）
また、図６（ｂ）に示すように、固定電極板１２のうち、可動電極板１１側にエレクトレット材４０を設けるようにしてもよい。
このエレクトレット材４０は、フッ化ビニリデンやテフロン（登録商標）等の高分子をエレクトレット化した周知の材料であって、半永久的に表面電位を付与されたものである。例えば、エレクトレット材４０は、固定電極板１２に液状の高分子を浸漬しあるいは塗布して、乾燥させることによって形成される。
そして、このエレクトレット材４０には表面電位があるため、振動板１０との間には常時この表面電位に応じた直流電圧がかかるため、図６（ａ）に示す電気回路で必要だった直流電圧をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態によるスピーカ装置を示す斜視図である。
【図２】図１中の矢視II−II方向から見たピン移動装置の断面図である。
【図３】図１中の矢視III−III方向から見た振動板の横断面図である。
【図４】図３中のｃ部を拡大して示す図である。
【図５】振動板の平面と湾曲した状態を示す説明図である。
【図６】同実施形態によるスピーカ装置の駆動回路を示す図である。
【図７】変形例による振動板を示す斜視図である。
【図８】図７中の要部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…スピーカ装置、２…湾曲発生機構、３…ピン、４…ガイド溝、５…ピン移動装置、１０…スピーカ用振動板（振動板）、１１…可動電極板、１２…固定電極板、１３…絶縁スペーサ、１４…緩衝材、２１，３１…枠、２２…挟持部、２３…ボルト貫通孔、２３Ａ…長孔、２５，３２…ズレ吸収部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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