JP2023013814A - 静電型スピーカー - Google Patents

Abstract

【課題】静電型スピーカーにおいて、より可撓性を高くする技術を提供する。【解決手段】静電型スピーカー１０１は、導電性の織布である第１の導電布１１１と、第１の導電布１１１を挟むように配置された導電性の織布であり、第１の導電布と絶縁された第２の導電布１２１および第３の導電布１３１と、第１の導電布１１１、第２の導電布１２１および第３の導電布１３１を覆うように配置され、絶縁性の織布で構成された第１の外装布１４０および第２の外装布１５０とを有している。これら第１の導電布１１１、第２の導電布１２１および第３の導電布１３１と、第１の外装布１４０および第２の外装布１５０とは、絶縁性の糸によって縫い付けられている。【選択図】図３

Description

この発明は、静電型スピーカーに関する。

電気信号に応じた音声を発生するスピーカーとして、静電型スピーカーが知られている。この静電型スピーカーは、間隔を開けて向かい合う一対の電極と、当該一対の電極の間に挿入された導電性を有するシート状の振動体とから構成される。そして、振動体に所定のバイアス電圧を印加した状態で、電極に印加する電圧を電気信号に応じて変化させることにより、振動体が電気信号に応じて変位し、音声が発生する。そして、近年では、このような静電型スピーカーにおいて、屈曲させることを可能にする様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－１００４３８号公報

しかしながら、特許文献１で提案されている静電型スピーカーでは、導電布からなる一対の電極と、振動体との間に弾性部材が挿入されるため、得られる静電型スピーカーの可撓性は必ずしも十分ではない。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、静電型スピーカーにおいて、より可撓性を高くする技術を提供することを目的とする。

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
静電型スピーカーであって、導電性の織布である第１の導電布と、前記第１の導電布を挟むように配置された導電性の織布であり、前記第１の導電布と絶縁された第２と第３の導電布と、前記第１ないし第３の導電布を覆うように配置され、絶縁性の織布で構成された第１と第２の外装布と、を備え、前記第１ないし第３の導電布および前記第１と第２の外装布とは、絶縁性の糸によって縫い付けられている、静電型スピーカー。

この適用例によれば、第１ないし第３の導電布および第１と第２の外装布とが、それらの変形や伸縮と縫い付ける糸のたわみとで許容される範囲で、面方向に対して移動可能となるので、静電型スピーカーの可撓性をより高くすることができる。

［適用例２］
前記第１の導電布の両面には、絶縁フィルムが貼り付けられている、適用例１記載の静電型スピーカー。

この適用例によれば、振動膜となる第１の導電布の振動で発生した音声の外部への放出がより容易とし、かつ、第１の導電布の振動の抑圧をより抑制するように構成することができる。

［適用例３］
前記第２と第３の導電布の前記第１の導電布側の面には、絶縁フィルムが貼り付けられている、適用例２記載の静電型スピーカー。

この適用例によれば、絶縁フィルムの損傷によって、第１の導電布と第２の導電布や第３の導電布との間が短絡する可能性を低減することができる。

［適用例４］
前記第１ないし第３の導電布は、金属を鍍金した原糸を織り上げた織布である、適用例１ないし３のいずれか記載の静電型スピーカー。

この適用例によれば、導電布の可撓性の低下を抑制することができるので、静電型スピーカーの可撓性をより高くすることができる。

［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか記載の静電型スピーカーを投影面として使用するプロジェクタースクリーン。

この適用例によれば、静電型スピーカーを含むプロジェクタースクリーンを巻き取る際の曲率半径をより小さくすることができるので、収納時におけるプロジェクタースクリーンの大きさをより小さくし、プロジェクタースクリーンの可搬性や収納性をより高くすることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、静電型スピーカー、その静電型スピーカーと静電型スピーカーのドライブユニットとを含むスピーカーシステム、その静電型スピーカーを利用したプロジェクタースクリーン、衣服・寝具・ぬいぐるみ用布地、それらの静電型スピーカーやスピーカーシステムを利用した防音システム、等の態様で実現することができる。

本発明の一実施形態としてのスピーカーシステム１０の利用態様を示す説明図。 第１実施形態としてのスピーカーシステムの構成を示す説明図。 静電型スピーカーの具体的な構成を示す説明図。

以下、本発明を実施するための形態を以下の順序で説明する。
Ａ．スピーカーシステムの利用態様：
Ｂ．スピーカーシステムの電気的構成：
Ｃ．静電型スピーカーの具体的構成：
Ｄ．変形例：

Ａ．スピーカーシステムの利用態様：
図１は、本発明の一実施形態としてのスピーカーシステム１０の利用態様を示す説明図である。図１に示すように本実施形態のスピーカーシステム１０は、プロジェクタースクリーン１００（以下、単に「スクリーン」とも呼ぶ）と、スクリーン１００に接続されたドライブユニット２００とを有している。

図１に示す利用態様では、ドライブユニット２００には、映像を記録したビデオディスクを再生するビデオディスクプレイヤー９００から、音声信号ＡＳが供給される。また、ビデオディスクプレイヤー９００から図示しないプロジェクターには、映像信号ＶＳが供給される。そして、プロジェクターからスクリーン１００の投影面１０１に映像信号ＶＳで変調された変調光が照射されることにより、スクリーン１００の投影面１０１には、投影映像ＰＩＭが表示される。

一方、詳細については後述するが、ドライブユニット２００は、供給された音声信号ＡＳに基づいてスクリーン１００の投影面１０１を振動駆動する。これにより、ビデオディスクプレイヤー９００から供給された音声信号ＡＳに応じた音声が、スクリーン１００の投影面１０１から、投影面１０１の法線方向に向かって放射される。

Ｂ．スピーカーシステムの電気的構成：
図２は、本実施形態のスピーカーシステム１０の電気的構成を示す説明図である。図２に示すように、スピーカーシステム１０において、音声を放射するスクリーン１００（図１）の投影面１０１には、ドライブユニット２００が接続されている。

投影面１０１は、振動することにより音声を放射する振動膜１１０と、空隙を挟んで振動膜１１０と対向するように配置された２つの電極膜１２０，１３０とを有している。スクリーン１００の投影面１０１に接続されるドライブユニット２００は、増幅回路２１０と、トランス出力回路２２０と、高電圧発生回路２３０とを有している。

増幅回路２１０は、入力されたシングルエンド信号を増幅し、＋と－の逆極性の信号を組み合わせた差動信号を出力する差動増幅器Ｕ１によって構成される。増幅回路２１０に入力されたシングルエンドの音声信号ＡＳは、差動増幅器Ｕ１によって増幅され、差動音声信号ＤＡＳとして、増幅回路２１０からトランス出力回路２２０に供給される。

なお、本実施形態では、増幅回路２１０において、差動信号を出力する差動増幅器Ｕ１を使用しているが、入力された音声信号ＡＳと同様のシングルエンド信号を出力する増幅器を使用することも可能である。但し、ドライブユニット２００を構成する高電圧発生回路２３０は、後述するようにチョッパ回路を有しているため、大きなノイズが発生する可能性がある。このように高電圧発生回路２３０において発生するノイズの影響を低減するため、増幅回路２１０としては、差動信号を出力する差動増幅器を使用し、差動音声信号ＤＡＳを出力するようにするのが好ましい。

トランス出力回路２２０は、同一構成の２つのトランスＴ１，Ｔ２を有している。これら２つのトランスＴ１，Ｔ２は、増幅回路２１０に接続される１次側においては、並列に接続されている。一方、スクリーン１００の投影面１０１に接続される２次側においては、２つのトランスＴ１，Ｔ２は直列に接続されている。また、トランスＴ１，Ｔ２の２次側の巻数は、１次側の巻数よりも高く設定されている。これにより、増幅回路２１０から供給された差動音声信号ＤＡＳは、直列接続されたトランスＴ１，Ｔ２の両端において、トランスＴ１，Ｔ２の巻線比の２倍の電圧まで昇圧され、投影面１０１を構成する２つの電極膜１２０，１３０に伝達される。

高電圧発生回路２３０は、電源電圧Ｖｄｄよりも高電圧の直流電圧を発生する回路であり、発生した高圧直流電圧は、高電圧発生回路２３０に接続されたトランス出力回路２２０に供給される。本実施形態では、高電圧発生回路２３０として、発振器ＯＳＣが発生する矩形波によってＭＯＳ型電界効果トランジスタＱ１のドレイン－ソース間をオン／オフし、チョークコイルＬの逆起電力により高圧を発生させる昇圧型チョッパ回路と、ダイオードＤ１～Ｄ６およびコンデンサＣ１～Ｃ６を用いて昇圧するコッククロフト・ウォルトン回路とを組み合わせた昇圧回路を使用している。但し、高電圧発生回路としては、昇圧型チョッパ回路あるいはコッククロフト・ウォルトン回路を単独で使用した昇圧回路や、発振器とフライバックトランスを使用した昇圧回路等、種々の昇圧回路を使用することも可能である。

高電圧発生回路２３０によって発生された高圧直流電圧は、トランス出力回路２２０において直列接続された２つのトランスＴ１，Ｔ２の間に供給される。そして、直列接続されたトランスＴ１，Ｔ２の両端を投影面１０１の２つの電極膜１２０，１３０に接続するとともに、振動膜１１０をトランス出力回路２２０の接地電極に接続して接地することにより、２つの電極膜１２０，１３０には、振動膜１１０を基準として高圧直流電圧が印加された状態となる。

一方、上述の通り、差動音声信号ＤＡＳは、直列接続されたトランスＴ１，Ｔ２の両端において昇圧され、投影面１０１を構成する２つの電極膜１２０，１３０に伝達される。そのため、電極膜１２０，１３０には、振動膜１１０を基準として、差動音声信号ＤＡＳあるいは音声信号ＡＳに応じた互いに逆極性の電圧が印加され、振動膜１１０に対する２つの電極膜１２０，１３０の電圧は、互いに逆方向に変動する。振動膜１１０は、この電極膜１２０，１３０の電圧変動に応じて、その全体が電極膜１２０，１３０の対向方向に振動し、振動膜１１０からは、差動音声信号ＤＡＳ（音声信号ＡＳ）に応じた音声が放射される。なお、このように、振動膜１１０および２つの電極膜１２０，１３０からなる投影面１０１は、静電的な作用により音声を放射する機能を有しているので、「静電型スピーカー」とも謂うことができる。

Ｃ．静電型スピーカーの具体的構成：
図３は、静電型スピーカー１０１（以下、単に「スピーカー１０１」と呼ぶ）の具体的な構成を示す説明図である。スピーカー１０１は、上述の通り、電気的な構成として、振動膜１１０と、空隙を挟んで振動膜１１０と対向するように配置された２つの電極膜１２０，１３０とを有している。スピーカー１０１は、また、これら振動膜１１０および電極膜１２０，１３０の他、スクリーン１００（図１）において投影映像ＰＩＭが表示される表層布１４０と、スクリーン１００においてスピーカー（投影面）１０１が取り付けられる下地としての下地布１５０とを有している。

振動膜１１０は、導電性を有する織布である導電布１１１と、導電布１１１の両面に接着された絶縁フィルム１１２，１１３とから構成される。導電布１１１は、原糸に銅やアルミ等の金属を鍍金し、鍍金された原糸を周知の製織技術を用いて織り上げることにより形成される。

導電布１１１を織り上げるための原糸としては、ポリエステルやアクリル等の化学繊維、木綿やウール等の自然繊維、あるいは、複数種類の繊維を混合した混紡繊維を使用することができる。但し、難燃性を確保するため、原糸としては、難燃性のポリアミド繊維やアラミド繊維、あるいは、難燃化処理を施した各種繊維を用いるのが好ましい。

なお、導電布１１１としては、鍍金された原糸を織り上げた織布の他、銅などの金属細線を含む原糸を織り上げた織布や、炭素繊維等の導電性の繊維を原糸として織り上げた炭素繊維織布を用いることも可能である。但し、導電布１１１の可撓性の低下を抑制することができる点で、導電布１１１としては、鍍金された原糸を織り上げた織布を用いるのが好ましい。

導電布１１１に接着される絶縁フィルム１１２，１１３としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、エポキシ、ポリイミドあるいはアラミド等の種々の樹脂からなるフィルムを用いることができる。これらの絶縁フィルム１１２，１１３は、導電布１１１に接着されるため、それ自体で強度を担保する必要がない。そのため、電極膜１２０，１３０に印加される高圧直流電圧に対して十分な耐圧を有していれば、より薄いものを用いるのが好ましい。

電極膜１２０，１３０は、それぞれ、導電性を有する織布である導電布１２１，１３１と、振動膜１１０側に接着された絶縁フィルム１２２，１３２とから構成される。導電布１２１，１３１は、振動膜１１０を構成する導電布１１１と同様に形成される。また、絶縁フィルム１２２，１３２も、振動膜１１０を構成する絶縁フィルム１１２，１１３と同様に形成される。

なお、導電布１２１，１３１は、振動膜１１０の振動で発生した音声の電極膜１２０を通した外部への放出を容易にし、また、振動膜１１０における振動が、振動膜１１０と電極膜１３０との間の背圧により抑圧されることを抑制するため、その織密度を、振動膜１１０の導電布１１１の織密度よりも低く設定するのが好ましい。

表層布１４０と下地布１５０とは、スクリーン１００（図１）としての機能が実現可能となるように、強度等の機械的特性やその他の特性に基づいて適宜選択された絶縁性の織布である。スクリーン１００としての機能を実現するため、例えば、表層布１４０には、その外表面、すなわち、電極膜１２０とは反対側の表面に、照射された光を良好に反射するための各種加工が施される。なお、表層布１４０および下地布１５０としては、種々の繊維を用いることが可能であるが、高圧直流電圧が印加される電極膜１２０，１３０と外部との間の絶縁性を確保するため、アクリル繊維やポリアミド繊維等の吸湿性の低い繊維を用いるのが好ましい。また、これらの表層布１４０および下地布１５０は、振動膜１１０および電極膜１２０，１３０を覆うように、それらの外部に設けられる織布であるため、「外装布」とも呼ぶことができる。

このようにスピーカー１０１を構成する振動膜１１０、電極膜１２０，１３０、表層布１４０および下地布１５０は、これらの積層方向（図３の紙面における上下方向）に、絶縁性の糸によって縫い付けられる。これにより、振動膜１１０、電極膜１２０，１３０、表層布１４０および下地布１５０が一体となったスピーカー１０１が形成される。

このように形成されたスピーカー１０１と、ドライブユニット２００との間の接続は、トランス出力回路２２０（図２）の接地電極および直列接続されたトランスＴ１，Ｔ２の両端とから伸びる配線１１９，１２９，１３９を、振動膜１１０および電極膜１２０，１３０にそれぞれ縫い付けることにより行われる。なお、図３の例では、配線１１９，１２９，１３９は、振動膜１１０および電極膜１２０，１３０の端部に縫い付けられているが、配線を縫い付ける箇所は適宜変更可能である。

また、本実施形態では、トランス出力回路２２０から伸びる配線１１９，１２９，１３９を、振動膜１１０および電極膜１２０，１３０にそれぞれ縫い付けているが、他の方法によってスピーカー１０１とドライブユニット２００とを接続することも可能である。例えば、トランス出力回路２２０から伸びる配線１１９，１２９，１３９を、導電性ペースト等を用いて振動膜１１０および電極膜１２０，１３０に取り付けることによって、スピーカー１０１とドライブユニット２００とを接続するものとしても良い。但し、配線１１９，１２９，１３９と、振動膜１１０および電極膜１２０，１３０との接続をより確実にするとともに、接続部分の強度をより高くすることができる点で、配線１１９，１２９，１３９は、振動膜１１０および電極膜１２０，１３０に縫い付けるのが好ましい。

このように構成された本実施形態のスピーカー１０１では、振動膜１１０、電極膜１２０，１３０、表層布１４０および下地布１５０は、互いに縫い付けられた状態となっている。そのため、振動膜１１０、電極膜１２０，１３０、表層布１４０および下地布１５０は、それらの変形や伸縮と縫い付ける糸のたわみとで許容される範囲で、面方向、すなわち、積層方向と直交方向に対して移動可能となっている。このように振動膜１１０、電極膜１２０，１３０、表層布１４０および下地布１５０が面方向に移動可能となっているため、スピーカー１０１の可撓性が高くなるので、スピーカー１０１を含むスクリーンの布部分を巻き取る際の曲率半径をより小さくすることができる。そのため、収納時におけるスクリーン１００の大きさをより小さくし、スクリーン１００の可搬性や収納性をより高くすることができる。

また、本実施形態のスピーカー１０１を用いることにより、図１に示すように、スクリーン１００の投影面１０１には、ビデオディスクプレイヤー９００から供給された映像信号ＶＳに応じた投影映像ＰＩＭが表示されるとともに、ビデオディスクプレイヤー９００から供給された音声信号ＡＳに応じた音声が投影面（スピーカー）１０１から放射される。そのため、スクリーン１００とは別個のスピーカーを用意することなく、プレゼンテーション動画の放映や、遠隔会議の実施を行うことができる。

そして、本実施形態のスピーカー１０１では、振動膜１１０の全体が振動することによって音声が放射されるので、振動膜１１０および電極膜１２０，１３０の積層方向、すなわち、スピーカー１０１の法線方向に平面波として音声が放射される。これにより、音声がスピーカー１０１の法線方向に集中的に放射されるため、本実施形態のスピーカー１０１によれば、プレゼンテーション動画の放映等に際して、対象とする視聴者を限定することが可能となる。

さらに、音声信号ＡＳに応じた音声は、投影映像ＰＩＭが表示される投影面（スピーカー）１０１から放射されるので、図１に示すように投影映像ＰＩＭに話者等の画像が含まれている場合には、投影映像ＰＩＭの視聴者は、あたかも当該話者が音声を発しているように感じることができる。そのため、プレゼンテーション動画や、遠隔会議の臨場感をより高くすることができる。

なお、図１に示す本実施形態では、プレゼンテーションや遠隔会議に使用する可搬型のスクリーン１００を用いているが、本発明は、ホームシアター等で使用される据置型のスクリーンに適用することも可能である。この場合においても、動画が表示されるスクリーンから音声が放射されることによって臨場感より高くなるので、動画の視聴者に対して良好に没入感を感じさせることができる。

加えて、本発明を適用したスクリーン（スピーカー）を、サラウンド方式で音声の再生を行うホームシアター等で使用する場合、スクリーン自体をスクリーン側に配置されるセンタースピーカーとして使用することができる。この場合、別個のセンタースピーカーの配置が省略できるので、スクリーンの配置の自由度をより高くすることができる。

さらに、振動膜１１０および電極膜１２０，１３０を構成する導電布１１１，１２１，１３１と、表層布１４０および下地布１５０との織密度を適宜調整することにより、下地布１５０側から表層布１４０側に音声を良好に透過させることが可能となる。このようにすれば、スクリーン側の上方に配置されるセンターハイスピーカをスクリーンの後方に配置することができるので、スクリーンの配置の自由度をさらに高くすることができる。

Ｄ．変形例：
本発明は上記各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｄ１．変形例１：
上記実施形態では、電極膜１２０，１３０のそれぞれに絶縁フィルム１２２，１３２を設けているが、これらの絶縁フィルム１２２，１３２を省略することも可能である。この場合、振動膜１１０の振動で発生した音声の外部への放出がより容易となり、振動膜１１０の振動の抑圧がより抑制される。

また、振動膜１１０に設けられる絶縁フィルム１１２，１１３を省略し、電極膜１２０，１３０のそれぞれに絶縁フィルム１２２，１３２を設けるものとしても良い。一般的には、振動膜１１０と、電極膜１２０，１３０との間が絶縁可能であれば良く、絶縁フィルムは、振動膜１１０と一方の電極膜１２０との少なくとも一方、および、振動膜１１０と他方の電極膜１２０との少なくとも一方に、それぞれ設けられていれば良い。

但し、振動膜１１０の両面に絶縁フィルム１１２，１１３を設けるとともに、電極膜１２０，１３０のそれぞれに絶縁フィルム１２２，１３２を設けることにより、これらの絶縁フィルム１１２，１１３，１２２，１３２の損傷によって、振動膜１１０と電極膜１２０，１３０とが短絡する可能性を低減できる点で、上記実施形態のように、振動膜１１０の両面に絶縁フィルム１１２，１１３を設けるとともに、電極膜１２０，１３０のそれぞれに絶縁フィルム１２２，１３２を設けるのが好ましい。

Ｄ２．変形例２：
上記実施形態では、本発明をスクリーン１００に適用しているため、照射された光を良好に反射するための各種加工が施された表層布１４０を電極膜１２０側の外方に配し、スクリーン１００の下地となる下地布１５０を電極膜１３０側の外方に配している。しかしながら、本発明に係るスピーカーとしての機能は、必ずしもプロジェクタースクリーンに対してのみに適用されるものではない。

例えば、本発明に係るスピーカーは、衣類に取り付けることもできる。この場合、ヘッドセットに替えて、衣服自体をハンズフリー通話に使用することができる。また、枕やぬいぐるみ等において、外皮の少なくとも一部を本発明に係るスピーカーにして、音声を発生させることもできる。枕やぬいぐるみ等に使用する場合、一般的なスピーカーではその形状を小さくすることが困難であり、また、スピーカー自体が硬いため、枕やぬいぐるみ等の使用感が低下するが、本発明に係るスピーカーでは、主として織布で構成されているので、スピーカーを取り付けることによる使用感の低下を抑制することができる。

さらに、本発明に係るスピーカーは、建築物の壁紙として使用することも可能である。この場合、壁紙全体で音声を発生させることが可能となるので、集合住宅における隣戸からの騒音を打ち消すように音声を発生させれば、隣戸からの騒音を良好に除去する防音システムを構築することができる。この場合においても、主として織布で構成されている本発明に係るスピーカーによれば、壁面の凹凸に合わせて施工することが容易であり、より適切に壁紙として使用することができる。

１０…スピーカーシステム
１００…スクリーン（プロジェクタースクリーン）
１０１…スピーカー（投影面）
１１０…振動膜
１１１…導電布
１１２，１１３…絶縁フィルム
１１９…配線
１２０，１３０…電極膜
１２１，１３１…導電布
１２２，１３２…絶縁フィルム
１２９，１３９…配線
１４０…表層布
１５０…下地布
２００…ドライブユニット
２１０…増幅回路
２２０…トランス出力回路
２３０…高電圧発生回路
９００…ビデオディスクプレイヤー
ＡＳ…音声信号
Ｃ１～Ｃ６…コンデンサ
Ｄ１～Ｄ６…ダイオード
ＤＡＳ…差動音声信号
Ｌ…チョークコイル
ＯＳＣ…発振器
ＰＩＭ…投影映像
Ｑ１…ＭＯＳ型電界効果トランジスタ
Ｔ１，Ｔ２…トランス
Ｕ１…差動増幅器
ＶＳ…映像信号

Claims (5)

1. 静電型スピーカーであって、
   導電性の織布である第１の導電布と、
   前記第１の導電布を挟むように配置された導電性の織布であり、前記第１の導電布と絶縁された第２と第３の導電布と、
   前記第１ないし第３の導電布を覆うように配置され、絶縁性の織布で構成された第１と第２の外装布と、
   を備え、
   前記第１ないし第３の導電布および前記第１と第２の外装布とは、絶縁性の糸によって縫い付けられている、
   静電型スピーカー。
2. 前記第１の導電布の両面には、絶縁フィルムが貼り付けられている、請求項１記載の静電型スピーカー。
3. 前記第２と第３の導電布の前記第１の導電布側の面には、絶縁フィルムが貼り付けられている、請求項２記載の静電型スピーカー。
4. 前記第１ないし第３の導電布は、金属を鍍金した原糸を織り上げた織布である、請求項１ないし３のいずれか記載の静電型スピーカー。
5. 請求項１ないし４のいずれか記載の静電型スピーカーを投影面として使用するプロジェクタースクリーン。

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