JP2012231289A - アクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータスピーカーの体積を縮小し、重量を軽減し、かつ消費電力を節減するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーを提供する。
【解決手段】多孔板電極２０５と、ダイヤフラム２１０とを含んでなり、フラットパネルタイプのアクチュエータスピーカー２０１にカップリングする、アクチュエータスピーカー音声信号ドライバー２０２であって、音声信号を受信してパワー増幅音声信号する信号パワー増幅器２０４と、該パワー増幅音声信号を受信して、二つの強度が等しい高圧出力信号に変換し、かつ該多孔板電極２０５と、ダイヤフラム２１０とに出力する信号パワー増幅器２０４と、を具え、該音声信号増幅変圧器２０３が該アクチュエータスピーカー２０１と効率よくローパスフィルタを形成する。
【選択図】図２

Description

この発明は音声処理装置に関し、特にフラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーに用いる音声信号ドライバーに関する。

技術の発展にともない、携帯タイプの電子装置は薄く軽くと、スリム化が進んでいる。それとともに、電子装置のパワーの問題も重視されている。

従来の携帯タイプの電子製品に内蔵されるアクチュエータスピーカーは、フラットパネルを振動させるアクチュエータシステムの体積と重量が大きく、かつドライバーの必要とするパワーが１．５〜２Ｗと、電子装置全体の必要するパワーの２０〜７０％を占める。これは、携帯タイプの電子装置にとって極めて大きい。よって、フラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーの改良が注目されるようになってきた。

図１に従来のフラットパネルタイプのアクチュエータスピーカー１０１の音声信号ドライバー１０２を開示する。図面によれば、音声信号ドライバー１０２はコンデンサ式のアクチュエータスピーカー１０１にカップリングする。音声信号ドライバー１０２は、増幅器１０８と低帯域幅で高パワーの変圧器１０９とを含み、入力音声信号Ｓｉｎを受信し。二種類の強度が等しい正、負高圧出力信号Ｓｏ１とＳｏ２とに変換する。

アクチュエータスピーカー１０１は、電極１０４と電極１０６とを含み、かつ電極１０４と電極１０６との間に極めて薄いフィルム１０５を設ける。電極１０６は、電極１０６はグリッド電極板か、もしくはステータープレートである。
フィルム１０５は、高圧直流電流１０７を受ける。

二つの強度が等しい正、負高圧出力信号Ｓｏ１とＳｏ２とが、それぞれ電極１０６と電極１０４とに印加されると、フィルム１０５は電極１０６、電極１０４による吸引、もしくは反発の作用で振動が発生し、ここから音声が発生する。

従来のフラットパネルタイプのアクチュエータスピーカー１０１は、高圧の信号を利用して音声を発生させる。よって、音声信号ドライバー１０２には低帯域幅で高パワーの変圧器１０９を用いなければならない。係る変圧器１０９によって増幅器１０８から発生した音声信号をフラットパネルタイプのアクチュエータスピーカー１０１が必要とする二種類の強度が等しい正、負高圧出力信号Ｓｏ１とＳｏ２とに変換する。

しかしながら、低帯域幅で高パワーの変圧器１０９は、全体の音声周波数が音声再生のリアル性が失われることのないように、比較的大きいインダクタを用いる必要がある。このためコアも大きくなり、比較的多くの空間を占有するのみならず、コストの高い部品となる。言い換えれば、アクチュエータスピーカー１０１は、その体積と重量を効率よく縮小することができない。よって、アクチュエータスピーカーのシステムにおいて、如何にして体積と重量を低減させ、かつアクチュエータスピーカーの消費パワーを節減して、アクチュエータスピーカーを内蔵するモバイルタイプの電子製品の使用時間を延ばすかが、問題となる。

この発明は、アクチュエータスピーカーの体積を縮小し、重量を軽減するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーを提供することを課題とする。

また、この発明は、アクチュエータスピーカーの消費電力を節減させ、アクチュエータスピーカーを内蔵するモバイルタイプの電子製品の使用時間を延ばすことのできるアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーを提供することを課題とする。

そこで。本発明者は従来の技術の欠点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、多孔板電極と、ダイヤフラムとを含んでなり、フラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーにカップリングする、アクチュエータスピーカー音声信号ドライバーであって、
音声信号を受信してパワー増幅音声信号する信号パワー増幅器と、
該パワー増幅音声信号を受信して、二つの強度が等しい高圧出力信号に変換し、かつ該多孔板電極と、ダイヤフラムとに出力する音声信号増幅変圧器と、を具え、該音声信号増幅変圧器が該アクチュエータスピーカーと効率よくローパスフィルタを形成する音声信号ドライバーによって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。

以下、この発明について具体的に説明する。
請求項１に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、多孔板電極と、ダイヤフラムとを含んでなり、フラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーにカップリングする音声信号ドライバーであって、
音声信号を受信してパワー増幅音声信号に変換する信号パワー増幅器と、
該パワー増幅音声信号を受信して、二つの高圧出力信号に変換し、それぞれの該高圧出力信号を該多孔板電極と、ダイヤフラムとに出力する音声信号増幅変圧器と、を具え、
該音声信号増幅変圧器が該アクチュエータスピーカーと効率よくローパスフィルタを形成する。

請求項２に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、請求項１における音声信号ドライバーが、高圧直流電流を該信号パワー増幅器に出力するＡＣ−ＤＣコンバータか、もしくはＤＣ−ＤＣコンバータを含む。

請求項３に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、請求項１における信号パワー増幅器がＡＢ級か、もしくはＤ級増幅器である。

請求項４に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、請求項１における音声信号がＭＰ３プレーヤー、ＣＤプレーヤー、もしくはスマートタイプの携帯電話機などのモバイルタイプのマルチメディア装置が生成し、出力する音声信号である。

請求項５に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、請求項１におけるダイヤフラムがフィルム層と、電荷を帯びる電極層とを含む。

請求項６に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、多孔板電極と、ダイヤフラムとを含んでなり、フラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーにカップリングする音声信号ドライバーであって、
音声信号を受信してパワー増幅音声信号に変換する信号パワー増幅器と、
該パワー増幅音声信号を受信して、高圧出力信号に変換し、かつ該高圧出力信号を該多孔板電極に出力するとともに、該ダイヤフラムが接地端にカップリングする信音声信号増幅変圧器と、を具え、
該音声信号増幅変圧器と該アクチュエータスピーカーとが効率よくローパスフィルタを形成する。

請求項７に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、請求項６における音声信号ドライバーが、高圧直流電流を該信号パワー増幅器に出力するＡＣ−ＤＣコンバータか、もしくはＤＣ−ＤＣコンバータを含む。

請求項８に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、請求項６における信号パワー増幅器がＡＢ級か、もしくはＤ級増幅器である。

請求項９に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、請求項６における音声信号がＭＰ３プレーヤー、ＣＤプレーヤー、もしくはスマートタイプの携帯電話機などのモバイルタイプのマルチメディア装置が生成し、出力する音声信号である。

請求項１０に記載するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーは、請求項６におけるダイヤフラムがフィルム層と、電荷を帯びる電極層とを含む。

従来のフラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーの構造を示した説明図である。 この発明によるアクチュエータスピーカーのオーディオドライバーの構造を示した説明図である。 他の実施の形態によるアクチュエータスピーカーのオーディオドライバーの構造を示した説明図である。

この発明は、アクチュエータスピーカーの体積を縮小し、重量を軽減するアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーであって、アクチュエータスピーカーの消費電力を節減させることのできるアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーを提供するものであって、該音声ドライバーは、多孔板電極と、ダイヤフラムとを含んでなり、フラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーにカップリングする、アクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーであり、音声信号を受信してパワー増幅音声信号する信号パワー増幅器と、該パワー増幅音声信号を受信して、二つの強度が等しい高圧出力信号に変換し、かつ該多孔板電極と、ダイヤフラムとに出力する音声信号増幅変圧器とを具え、該音声信号増幅変圧器が該アクチュエータスピーカーと効率よくローパスフィルタを形成する。
係るアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバーの構造と特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図面を参照にして以下に設営する。

図２に、この発明の実施の形態によるコンデンサ式、フラットパネル型のアクチュエータスピーカー２０１と、アクチュエータスピーカー２０１にカップリングする音声信号ドライバー２０２を開示する。

音声信号ドライバー２０２は、信号パワー増幅器２０４と音声信号増幅変圧器２０３とを含んでなり、音声信号Ｓｉｎを受信して、二つの強度が等しい高圧出力信号Ｓｏ１とＳｏ２とに変換する。音声信号Ｓｉｎは、例えばＭＰ３プレーヤー、ＣＤプレーヤー、もしくはスマートタイプの携帯電話機などのモバイルタイプのマルチメディア装置が生成し、出力する音声信号である。

信号パワー増幅器２０４は高圧直流電源２０９が出力する高圧直流電流ＶＤＣＨを受電し、音声信号Ｓｉｎを増幅してパワー増幅音声信号Ｓｉｎ´とする。高圧直流電源２０９は、ＡＣ−ＤＣコンバータか、もしくはＤＣ−ＤＣコンバータである。信号パワー増幅器２０４は、ＡＢ級か、もしくはＤ級増幅器である。但し、これらに限らない。

アクチュエータスピーカー２０１は、多孔板電極２０５とダイヤフラム２１０とを含む。多孔板電極２０５には複数の孔２０７を穿設する。ダイヤフラム２１０はフィルム層２０８と、電荷を帯びる電極層２０６とを含む。フィルム層２０８は例えばポリテトラフルオロエチレンか、もしくはテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体によってなる。但し、これらに限らない。電極層２０６は、アルミニウム、クロム、もしくはその他導電性の材質によってなる。但し、これらに限らない。多孔板電極２０５とダイヤフラム２１０とは、それぞれ高圧出力信号Ｓｏ１とＳｏ２とを受信する。

アクチュエータスピーカー２０１は、コンデンサと看做すことができる。その容量値Ｃは次の数１によって得ることができる。

数１におけるε_０は真空における誘電係数であって、ε_γは相対誘電係数である。Ａはダイヤフラム２１０と多孔板電極２０５との面積を表す。ｄはダイヤフラム２１０と多孔板電極２０５との距離を表す。

音声信号Ｓｉｎは、次の数２、もしくは数２に開示するように、音声信号増幅変圧器２０３によってＮ_２／Ｎ_１倍増幅された後、高圧出力信号Ｓｏ１とＳｏ２とに変換されてアクチュエータスピーカーを駆動する。

実施例において、音声信号増幅変圧器２０３の二次側と一次側のコイル巻数比Ｎ_２／Ｎ_１は、５０〜１２０である。また、他の実施の形態において、二次側、もしくは一次側のコイルは０．１２φ〜０．０２φのエナメル線である。

コンデンサ式であるフラットパネルタイプのアクチュエータスピーカー２０１は、消費電力Wｃを次の数４で表すことができる。

前記数４において、電位差（Ｓ_０１−Ｓ_０２）^２には少なからぬものがあるが、アクチュエータスピーカー２０１の容量値Ｃが極めて少ない（通常は２０ｐＦ乃至２０ｎＦである）。よって、アクチュエータスピーカー２０１の消費電力Wｃの消費電力比はμW級である。

音声信号増幅変圧器２０３は、入力する音声信号ＳｉｎをＮ_２／Ｎ_１倍に増幅する以外に、アクチュエータスピーカーと効率よくローパスフィルタを形成し、高圧出力信号Ｓｏ１とＳｏ２の高周波信号成分を除く。また、音声信号増幅変圧器２０３は、比較的高周波の音声信Ｓｉｎの帯域内に変調される。よって、低周波帯の高パワー変圧器を用いる必要がない。中心周波数が高い、低コストの変圧器を用いるだけでよく、さらにはアクチュエータスピーカーシステムの体積と重量を効率よく低減させ、またアクチュエータスピーカーの消費電力を節減して、モバイルタイプの電子製品の一回の充電による使用時間を延長させることができる。

実施例において、音声信号増幅変圧器２０３のケイ素鋼板は、低周波、方向性、高透磁率を具える。

他の実施の形態として、音声信号増幅変圧器２０３のボビンは液晶ポリマーを材質とし、かつピンをC型として、一次側と二次側の線径が細すぎて断線することを防ぐ。

図３に、第２の実施の形態によるフラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーを開示する。音声信号ドライバー２０２は、コンデンサ式でフラットパネルタイプのアクチュエータスピーカー２０１にカップリングする。

音声信号ドライバー２０２は、信号パワー増幅器２０４と音声信号増幅変圧器２０３とを含んでなり、音声信号Ｓｉｎを受信して、高圧出力信号Ｓｏ１に変換する。音声信号Ｓｉｎは、例えばＭＰ３プレーヤー、ＣＤプレーヤー、もしくはスマートタイプの携帯電話機などのモバイルタイプのマルチメディア装置が生成し、出力する音声信号である。

信号パワー増幅器２０４は高圧直流電源２０９が出力する高圧直流電流ＶＤＣＨを受電し、音声信号Ｓｉｎを増幅してパワー増幅音声信号Ｓｉｎ´とする。高圧直流電源２０９は、ＡＣ−ＤＣコンバータか、もしくはＤＣ−ＤＣコンバータである。信号パワー増幅器２０４は、ＡＢ級か、もしくはＤ級増幅器である。但し、これらに限らない。

アクチュエータスピーカー２０１は、多孔板電極２０５とダイヤフラム２１０とを含む。多孔板電極２０５には複数の孔２０７を穿設する。ダイヤフラム２１０はフィルム層２０８と、電荷を帯びる電極層２０６とを含む。フィルム層２０８は例えばポリテトラフルオロエチレンか、もしくはテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体によってなる。但し、これらに限らない。電極層２０６は、アルミニウム、クロム、もしくはその他導電性の材質によってなる。但し、これらに限らない。多孔板電極２０５とダイヤフラム２１０とは、高圧出力信号Ｓｏ１を受信する。ダイヤフラム２１０の一端は接地する。

音声信号Ｓｉｎは、次の数５、もしくは数６に開示するように音声信号増幅変圧器２０３によってＮ_２／Ｎ_１倍に増幅されて高圧出力信号Ｓｏ１に変換され、アクチュエータスピーカーを駆動する。

コンデンサ式であるフラットパネルタイプのアクチュエータスピーカー２０１は、消費電力Wｃを次の数７で表すことができる。

音声信号増幅変圧器２０３の二次側と一次側のコイル巻数比Ｎ_２／Ｎ_１は、５０〜１２０である。また、二次側、もしくは一次側のコイルは０．１２φ〜０．０２φのエナメル線である。

前記数７において、電位差Ｓ_０１ ^２には少なからぬものがあるが、アクチュエータスピーカー２０１の容量値Ｃが極めて少ない（通常は２０ｐＦ乃至２０ｎＦである）。よって、アクチュエータスピーカー２０１の消費電力Wｃの消費電力比はμW級である。

音声信号増幅変圧器２０３は、入力する音声信号ＳｉｎをＮ_２／Ｎ_１倍に増幅する以外に、アクチュエータスピーカーと効率よくローパスフィルタを形成し、高圧出力信号Ｓｏ１の高周波信号成分を除く。また、音声信号増幅変圧器２０３は、比較的高周波の音声信Ｓｉｎの帯域内に変調される。よって、低周波帯の高パワー変圧器を用いる必要がない。中心周波数が高い、低コストの変圧器を用いるだけでよく、さらにはアクチュエータスピーカーシステムの体積と重量を効率よく低減させ、またアクチュエータスピーカーの消費電力を節減して、モバイルタイプの電子製品の一回の充電による使用時間を延長させることができる。

音声信号増幅変圧器２０３のケイ素鋼板は、低周波、方向性、高透磁率を具える。

他の実施の形態として、音声信号増幅変圧器２０３のボビンは液晶ポリマーを材質とし、かつピンをC型として、一次側と二次側の線径が細すぎて断線することを防ぐ。

以上はこの発明の好ましい実施の形態であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなしえる訂正、改変、もしくは一部の変換などであって、この発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、縦令形式、構造、レイアウト、比例、材料、元素、部材、もしくはその他の変化であろうと、いずれもこの発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

１０１ アクチュエータスピーカー
１０２ 音声信号ドライバー
１０４ 電極
１０５ フィルム
１０６ 電極
１０８ 増幅器
１０９ 変圧器
１０７ 高圧直流電流
２０１ アクチュエータスピーカー
２０２ 音声信号ドライバー
２０３ 音声信号増幅変圧器
２０４ 信号パワー増幅器
２０５ 多孔板電極
２０６ 電極層
２０７ 孔
２０８ フィルム層
２０９ 高圧直流電源
２１０ ダイヤフラム

Claims (10)

1. 多孔板電極と、ダイヤフラムとを含んでなり、フラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーにカップリングする音声信号ドライバーであって、
   音声信号を受信してパワー増幅音声信号に変換する信号パワー増幅器と、
   該パワー増幅音声信号を受信して、二つの高圧出力信号に変換し、それぞれの該高圧出力信号を該多孔板電極と、ダイヤフラムとに出力する音声信号増幅変圧器と、を具え、
   該音声信号増幅変圧器が該アクチュエータスピーカーと効率よくローパスフィルタを形成することを特徴とするアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。
2. 前記音声信号ドライバーが、高圧直流電流を該信号パワー増幅器に出力するＡＣ−ＤＣコンバータか、もしくはＤＣ−ＤＣコンバータを含むことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。
3. 前記信号パワー増幅器がＡＢ級か、もしくはＤ級増幅器であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。
4. 前記音声信号がＭＰ３プレーヤー、ＣＤプレーヤー、もしくはスマートタイプの携帯電話機などのモバイルタイプのマルチメディア装置が生成し、出力する音声信号であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。
5. 前記ダイヤフラムがフィルム層と、電荷を帯びる電極層とを含むことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。
6. 多孔板電極と、ダイヤフラムとを含んでなり、フラットパネルタイプのアクチュエータスピーカーにカップリングする音声信号ドライバーであって、
   音声信号を受信してパワー増幅音声信号に変換する信号パワー増幅器と、
   該パワー増幅音声信号を受信して、高圧出力信号に変換し、かつ該高圧出力信号を該多孔板電極に出力するとともに、該ダイヤフラムが接地端にカップリングする信音声信号増幅変圧器と、を具え、
   該音声信号増幅変圧器と該アクチュエータスピーカーとが効率よくローパスフィルタを形成することを特徴とするアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。
7. 前記音声信号ドライバーが、高圧直流電流を該信号パワー増幅器に出力するＡＣ−ＤＣコンバータか、もしくはＤＣ−ＤＣコンバータを含むことを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。
8. 前記信号パワー増幅器がＡＢ級か、もしくはＤ級増幅器であることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。
9. 前記音声信号がＭＰ３プレーヤー、ＣＤプレーヤー、もしくはスマートタイプの携帯電話機などのモバイルタイプのマルチメディア装置が生成し、出力する音声信号であることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。
10. 前記ダイヤフラムがフィルム層と、電荷を帯びる電極層とを含むことを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータスピーカーの音声信号ドライバー。

Images