JP3659082B2 - 電気音響変換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球体の形状を有する電気音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、球体形状を有する球状スピーカ（電気音響変換器）として図１６及び図１７に示すものを提案した（特願平１０−１７３４５０号出願書類参照）。
【０００３】
図１６及び図１７において、球状スピーカＳは２つの半球体１にて構成され、この２つの半球体１同士が組み付けられて構成されている。各半球体１は偏平円環状のベース部材２と半球状の内側電極板３と半球状の振動板４と半球状の外側電極板５と半球状のカバー６とを有する。
【０００４】
ベース部材２はポリカーボネート等の樹脂にて構成され、一方の面には１８０度対向位置に位置決めピン２ｂが突出して設けられ、ベース部材２の他方の面が他の半球体と接合される接合面２ａとして構成されている。又、ベース部材２には適当間隔にネジ挿通孔（図示せず）が設けられている。
【０００５】
内側電極板３は銅、真鍮等にクロムメッキした金属にて構成され、半球状の半球形状部３ａとこの半球形状部３ａの外周で、且つ、半径方向に延設された円環状の鍔部３ｂとから構成されている。鍔部３ｂには位置決め孔（特に符号を付さず）とネジ挿通孔（図示せず）が設けられ、この位置決め孔にベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。これによって内側電極３はその半球形状部３ａの中心がベース部材２の中心と一致するべくベース部材２上に位置決めされて配置されている。
【０００６】
振動板４は、前記内側電極板３より若干大きめであるが同様に、半球状の半球形状部４ａとこの半球形状部４ａの外周で、且つ、半径方向に延設された円環状の鍔部４ｂとから構成されている。又、同様に、鍔部４ｂには図示しないが位置決め孔（特に符号を付さず）とネジ挿通孔（図示せず）が設けられ、この位置決め孔にベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。振動板４の鍔部４ｂと内側電極板３の鍔部３ｂとの間には円環状のスペーサ７が配置されている。スペーサ７は確保したい間隔によって適宜１又は２以上の部材にて構成される。
【０００７】
また、振動板４の断面構成は、半径方向に伸縮自在な樹脂にて形成された樹脂基層と、この樹脂基層の一方の面に導電性の金属を蒸着して形成された導電層と、前記樹脂基層の他方の面に配置された強度補強層とを積層して構成されている。
【０００８】
外側電極板５は、振動板４よりさらに若干大きめであるが前記内側電極板３と同様な材質で、同様に半球状の半球形状部５ａとこの半球形状部５ａの外周で、且つ、半径方向に延設された円環状の鍔部５ｂとから構成されている。又、同様に、鍔部５ｂには位置決め孔（特に符号を付さず）とネジ挿通孔（図示せず）が設けられ、この位置決め孔にベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。外側電極板５の鍔部５ｂと振動板４の鍔部４ｂとの間には円環状のスペーサ８が配置されている。スペーサ８は確保したい間隔によって適宜１又は２以上の部材にて構成される。
【０００９】
カバー６は、例えば空気の通りが良いウレタン樹脂にて形成され、外側電極板５よりさらに大きめに、半球状の半球形状部６ａとこの半球形状部６ａの外周で、且つ、半径方向に延設された円環状の鍔部６ｂとから構成されている。この鍔部６ｂの下面には位置決め凹部６ｃが形成され、この位置決め凹部６ｃにベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。又、カバー６の鍔部６ｂにはネジ挿通孔（図示せず）が設けられている。
【００１０】
又、振動板４と内側電極板３と外側電極板５とにはスペーサ７，８の電極部（図示せず）を介してそれぞれ電源を供給できるように構成されている。
【００１１】
以上のように構成された半球体１が２つ設けられ、この２つの半球体１，１が互いの接合面２ａ同士を接合された状態でネジ挿通孔を用いてネジ締結によって固定され、図１６に示す球状スピーカＳが構成されている。
【００１２】
上記構成において、各半球体１の振動板４にバイアス電圧を印加すると、このバイアス電圧によって各半球体１の振動板４と内側電極板３及び外側電極板５との間にそれぞれコンデンサが形成され、静電効果が生じる状況が構成される。この状態で、各半球体１に音声信号である駆動電流を供給すると、この駆動電流に応じて伸縮自在な各半球体１の振動板４が同期して半径方向に変動して呼吸運動を行い、この結果、球面波音場が実現される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の球状スピーカ（静電型電気音響変換器）Ｓでは、振動板４の鍔部４ｂの箇所で半径方向の変動が制限されるため、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現することができない。
【００１４】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現することができる電気音響変換器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の特徴は、導電層を有する略球面形状の振動板と、この振動板の内周側と外周側の少なくともいずれか一方に間隔をおいて配置された略球面形状の電極板と、前記振動板と前記電極板とを間隔を置いた状態で支持すると共に前記振動板及び前記電極板に電圧を供給する球体支持構造体とを備えた電気音響変換器であって、前記振動板は、ｎを４以上の整数としたときに、ｎ角形である第１の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第１の形状と、（ｎ＋１）角形である第２の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第２の形状とを用い、辺同士を連結して組み合わされた略球面形状であって、前記重心は半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、前記垂線は半径の小さくなる方向に折られており、且つ、隣り合う前記各形状の共通の辺に引かれた双方の垂線の足が連続するように構成されて成る一方、前記球体支持構造体は、前記振動板の略球面形状の中心点を中心として略点対称の２カ所の前記重心部分のみを支持して成ることにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態を示す球状スピーカ（静電型電気音響変換器）を正面から見た構成図、図２はその側面から見た構成図、図３はその平面から見た構成図である。
【００１９】
図１〜図３において、球状スピーカＳは、導電層を有する略球面形状の振動板１０と、この振動板１０の同芯状で内周側に配置され、略球面形状の電極板である内側電極板１１と、この振動板１０の同芯状で外周側に配置され、略球面形状の電極板である外側電極板１２と、振動板１０と内側電極板１１と外側電極板１２とを所定の間隔を置いた状態で支持し、且つ、これらに電源を供給する手段を有する球体支持構造体１３と、この球体支持構造体１３を接地面に対して支持する台座体１４とから構成されている。
【００２０】
振動板１０は組立て前の段階では縦方向に３分割部材として構成され、各分割部材の頂点箇所には軸挿入孔１０ａ（図８及び図９に示す）が形成されている。この振動板１０の構成については後述する。
【００２１】
内側電極板１１及び外側電極板１２は、銅、真鍮等にクロムメッキした金属にて構成され、それぞれ上下２つの半球体１１ａ，１２ａにて構成され、この２つの半球体１１ａ，１２ａ同士が組み付けられる。各分割部材である半球体１１ａ，１２ａには多数の空気流通孔（図示せず）が形成されていると共に、各半球体１１ａ，１２ａの頂点箇所には軸挿入孔１１ｂ，１２ｂ（図８及び図９に示す）が形成されている。
【００２２】
前記球体支持構造体１３は、内側電極板１１の内側スペースにあって、垂直方向に対してやや傾斜して配置された中心支持部材２０と、内側電極板１１の内側スペースにあってこの中心支持部材２０に固定され、内側電極板１１を支持する内側電極支持部材２１と、外側電極板１２の外周スペースに配置され、前記中心支持部材２０の上端と台座体１４とに両端が固定された一対の経度支持部材２２，２２と、この各経度支持部材２２に固定され、外側電極板１２を固定する外側電極支持部材２３と、前記中心支持部材２０の上端部と下端部で振動板１０と内側電極板１１及び外側電極板１２をそれぞれ支持すると共に、電圧供給する上極側支持部２４及び下極側支持部２５とから構成されている。つまり、振動板１０と内側電極板１１と外側電極板１２は、その球面形状の中心点を中心として略点対称の２カ所の頂点箇所部分で支持されている。そして、振動板１０自体はこの２カ所の頂点部分でのみ支持されており、他の部分では他部材によって何等拘束を受けないように構成されている。
【００２３】
中心支持部材２０は、図４にも示すように、ロッド状を有し、この内部には電線挿通孔２０ａが形成されており、この電線挿通孔２０ａを介して電圧供給用の電線（図示せず）が導かれている。中心支持部材２０の下端は台座体１４の電線挿通孔４２ａに圧入されることによって台座体１４に固定されている。
【００２４】
内側電極支持部材２１は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、円板状を有し、この中心にはロッド挿入孔２１ａが形成されている。このロッド挿入孔２１ａに中心支持部材２０が挿入され、中心支持部材２０の段差と抜止め防止部材２６とで挾持されることによって中心支持部材２０に固定されている。この内側電極支持部材２１は内側電極板１１の内側スペース内で中心支持部材２０に直交するように配置され、水平方向にやや傾斜して配置されている。又、内側電極支持部材２１には空気孔２１ｂが４カ所に形成され、この空気孔２１ｂによってほぼ上下方向に２分割されている内側電極板１１の内側スペースが連通されている。又、内側電極支持部材２１の上下両面の外周縁部には電極支持溝２１ｃが形成され、この両側の電極支持溝２１ｃに内側電極板１１の各半球体１１ａの円周縁部分が挿入されることによって固定されている。
【００２５】
一対の経度支持部材２２，２２は、図６に示すように、それぞれ略円弧状を有し、その両端の鍔部にネジ孔２２ａがそれぞれ形成されていると共に、中央部分の内側に凹部２２ｂが形成されている。各経度支持部材２２の両端の鍔部は、各ネジ孔２２ａに挿入されたネジ（図示せず）によって後述する極部キャップ部材３８と、台座体１４にそれぞれ締結されている。中央部分の凹部２２ｂには外側電極支持部材２３の外周縁部が嵌合され、この嵌合によって外側電極支持部材２３が固定されている。尚、一対の経度支持部材２２，２２は、共に中心からの径が同じであるが、一方の円弧状寸法が他方のものより少し短く設定されている。
【００２６】
外側電極支持部材２３は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、リング状を有し、この１８０度対向位置に凹部２３ａがそれぞれ形成されている。この凹部２３ａに上記したように経度支持部材２２が嵌合されている。又、外側電極支持部材２３の上下両面の内周縁部には電極支持溝２３ｂが形成され、この両側の電極支持溝２３ｂに外側電極板１２の各半球体１２ａの円周縁部分が挿入されることによって固定されている。
【００２７】
上極側支持部２４は、図８に示すように、それぞれ略偏平リング状を有する内側電極電圧供給部材３０と、２枚のスペーサ３１，３２と、２枚の振動板電圧供給部材３３，３４と、２枚のスペーサ３５、３６及び外側電極電圧供給部材３７と、極部キャップ部材３８とから構成され、この順序で中心支持部材２０の上端部に圧入されている。そして、内側電極電圧供給部材３０とスペーサ３１との間に内側電極板１１が、２枚の振動板電圧供給部材３３，３４の間に振動板１０が、スペーサ３６と外側電極電圧供給部材３７との間に外側電極板１２がそれぞれ介在されることによって支持されている。
【００２８】
下極側支持部２５は、図９に示すように、それぞれ略偏平リング状を有する内側電極電圧供給部材３０と、２枚のスペーサ３１，３２と、２枚の振動板電圧供給部材３３，３４と、２枚のスペーサ３５，３６及び外側電極電圧供給部材３７とから構成され、この順序で中心支持部材２０の下端部に圧入されている。
【００２９】
そして、内側電極電圧供給部材３０とスペーサ３１との間に内側電極板１１が、２枚の振動板電圧供給部材３３，３４の間に振動板１０が、スペーサ３６と外側電極電圧供給部材３７との間に外側電極部材１２がそれぞれ介在されることによって支持されている。又、各振動板電圧供給部材３３，３４は、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、振動板１０の多角形形状に対応するような放射状波形状を有する。
【００３０】
又、上下極側の内側電極電圧供給部材３０、振動板電圧供給部材３３，３４及び外側電極電圧供給部材３７には、図１１に示すように、電圧が供給されるように配線され、この配線は台座体１４の電線挿通孔４０ａ，４２ａ及び中心支持部材２０の電線挿通孔２０ａを通って導かれている。
【００３１】
台座体１４は、図１２に示すように、基台４０とこの基台４０にネジ４１で締結された立設台４２とから構成され、この基台４０と立設台４２には電線挿通孔４０ａ，４２ａがそれぞれ形成されている。基台４０の電線挿通孔４０ａの一端には中心支持部材２０の下端が圧入され、これによって中心支持部材２０が台座体１４に固定されていると共に、中心支持部材２０の電線挿通孔２０ａと台座体１４の電線挿通孔４０ａ，４２ａとが連通されている。又、立設台４２には一対の経度支持部材２２，２２の下端部が入り込む凹部４２ｂ及び一対の経度支持部材２２，２２をネジで締結するためのネジ孔４２ｃが形成されている。
【００３２】
次に、振動板１０の構成について説明する。振動板１０は、上記したように組付け前の段階では縦方向の３分割部材として構成されているが、組付け過程でこの３分割部材が接合され、この接合された状態ではほぼ図１３に示すような形状を有する（尚、図１３において、振動板１０を構成する３分割部材の各接合部分（分割位置）を太線にて示してあるが、組立て後の各分割部材の接合部分は殆ど判らないようになっている）。つまり、図１４に示すように、点線の５角形（ｎ角形、但し、ｎは４以上の整数）と点線の６角形（ｎ＋１角形）の重心Ｏ１，Ｏ２から各頂点ｔ１，ｔ２へ引いた線分ｌ１，ｌ２によりなる各３角形が、重心Ｏ１，Ｏ２から各辺ｍ１，ｍ２へと引いた垂線ｖ１，ｖ２によってＶ字形に折られた形状の組み合わせであって、各多角形の重心Ｏ１，Ｏ２が半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、各辺ｍ１，ｍ２に引いた垂線ｖ１，ｖ２の足が半径の小さくなる方向に折られており、且つ、隣り合う多角形の共通の辺ｍ１，ｍ２に引かれた双方の垂線ｖ１，ｖ２の足が連続するように構成されている。この構造物は半径方向に外力が作用すると、図１５にて矢印で示すように、垂線ｖ１，ｖ２の足を中心として容易に変位可能なものとなっている。垂線ｖ１，ｖ２の足の交点Ｎが最大振幅のポイントとなる。
【００３３】
また、振動板１０の断面構成は、半径方向に伸縮自在な樹脂にて形成された樹脂基層と、この樹脂基層の一方の面に導電性の金属を蒸着して形成された導電層と、前記樹脂基層の他方の面に配置された強度補強層と、強度補強層の一方の面に導電性の金属を蒸着して形成された導電層とを積層して構成されている。この強度補強層は、この実施形態では多孔質層である発泡ポリプロピレンシート（発泡材）にて構成されているが、樹脂基層の半径方向の伸縮を阻害せずに強度を補強できる部材であれば良い。
【００３４】
上記構成において、振動板１０に４０００Ｖ以上（例えば４３００Ｖ）の直流バイアス電圧を印加すると、この直流バイアス電圧によって振動板１０と内側電極板１１及び外側電極板１２との間にそれぞれコンデンサが形成され、静電効果が生じる状況が構成される。この状態で、音声信号である駆動電流を供給すると、この駆動電流に応じて振動板４が同期して半径方向の外力を受けることによって次のような呼吸運動を行う。
【００３５】
つまり、図１４，図１５において、各多角形は重心Ｏ１，Ｏ２を固定点としｌ１，ｍ１にて構成される三角形やｌ２，ｍ２にて構成される三角形が垂線ｖ１，ｖ２の足を中心として半径方向（図１５の矢印方向）に振動する。垂線ｖ１，ｖ２の足の交点Ｎが最大振幅点となる。この半径方向の変動は、全体的にみれば呼吸運動に近似したものであり、この呼吸運動が上下極部以外の全ての多角形で行われるため、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）が実現される。
【００３６】
上記実施形態では、振動板１０が所定の多角形の組み合わせ構造であるので、上記振幅は例えば圧電セラミックを用いた振動体のものよりも遥かに大きく、大きな音声出力が得られる。
【００３７】
また、外側電極板１２には複数の空気流通孔（図示せず）が形成され、この空気流通孔を介して音波が放射されるが、内側電極板１１にも複数の空気流通孔（図示せず）が形成されているため、振動板１０の内面側の空気圧力が軽減され、これによって低音再生限界周波数を低くすることができる。
【００３８】
尚、前記実施形態によれば、振動板１０は５角形と６角形を用いて構成したが、４角形以上のそれ以外の多角形を用いて構成することもできる。又、振動板１０は多角形を用いて構成したもの以外で構成しても良く、このように構成した場合でも呼吸運動が上下極部以外の全てで行われるため、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）が実現できる。但し、多角形の組み合わせ構造のように大きな振幅が得られないため、大きな音声出力を得るには上記実施形態のような振動体１０で構成するのが好ましい。
【００３９】
尚、前記実施形態によれば、振動板１０の内側と外側に電極板１１，１２を設けた、いわゆるプッシュプル型の構成としたが、いずれか一方にのみ電極板を設ける、いわゆるシングル型の構成としても良い。
【００４０】
尚、前記実施形態によれば、台座体１４に対して球体支持構造体１３が固定であり、振動体１０等の方向調整ができないが、所定の回転角で球体支持構造体１３を回転可能として振動体１０等の方向調整ができるように構成しても良い。このようにすれば、上極側支持部材２４及び下極側支持部材２５の位置、つまり、上下極部の位置を可変でき、リスナーの方向に対してより最適な球面波音場を実現可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、導電層を有する略球面形状の振動板と、この振動板の内周側と外周側の少なくともいずれか一方に間隔をおいて配置された略球面形状の電極板と、前記振動板と前記電極板とを間隔を置いた状態で支持すると共に前記振動板及び前記電極板に電圧を供給する球体支持構造体とを備えた電気音響変換器であって、前記振動板は、ｎを４以上の整数としたときに、ｎ角形である第１の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第１の形状と、（ｎ＋１）角形である第２の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第２の形状とを用い、辺同士を連結して組み合わされた略球面形状であって、前記重心は半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、前記垂線は半径の小さくなる方向に折られており、且つ、隣り合う前記各形状の共通の辺に引かれた双方の垂線の足が連続するように構成されて成る一方、前記球体支持構造体は、前記振動板の略球面形状の中心点を中心として略点対称の２カ所の前記重心部分のみを支持して成るので、振動体が上下極部以外の全ての箇所で呼吸運動を行うため、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現できると共に、各多角形の重心を頂点とする三角形部分が多角形の重心を固定点として半径方向に変動可能な形状となり、振動板と電極板との間にコンデンサが形成され、静電効果が生じる状況が構成されることによって半径方向に振動して呼吸球に近い音源（球面波音場）が実現されるものであり、その振幅を大きく取ることができることで大きな音声出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す球状スピーカ（静電型電気音響変換器）の正面から見た構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す球状スピーカの側面から見た構成図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す球状スピーカの平面から見た構成図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、中心支持部材の正面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示し、（Ａ）は内側電極支持部材の平面図、（Ｂ）は内側電極支持部材の拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示し、一対の経度支持部材の正面図である。
【図７】本発明の一実施形態を示し、（Ａ）は外側電極支持部材の平面図、（Ｂ）は外側電極支持部材の拡大断面図である。
【図８】本発明の一実施形態を示し、上極側支持部の断面図である。
【図９】本発明の一実施形態を示し、下極側支持部の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示し、（Ａ）は振動板電圧供給部材の平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１１】本発明の一実施形態を示し、電圧供給の配線図である。
【図１２】本発明の一実施形態を示し、台座体の断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態を示し、振動体の正面図である。
【図１４】本発明の一実施形態を示し、振動体の構成を説明する図である。
【図１５】本発明の一実施形態を示し、振動体の振動状態を示す図である。
【図１６】従来のスピーカ（電気音響変換器）の断面図である。
【図１７】従来のスピーカの要部断面図である。
【符号の説明】
Ｓ 球状スピーカ（電気音響変換器）
１０ 振動体
１１ 内側電極板（電極板）
１２ 外側電極板（電極板）
１３ 球体支持構造体
Ｏ１，Ｏ１ 重心
ｖ１，ｖ２ 垂線
ｔ１，ｔ２ 頂点
【発明の属する技術分野】
本発明は、球体の形状を有する電気音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、球体形状を有する球状スピーカ（電気音響変換器）として図１６及び図１７に示すものを提案した（特願平１０−１７３４５０号出願書類参照）。
【０００３】
図１６及び図１７において、球状スピーカＳは２つの半球体１にて構成され、この２つの半球体１同士が組み付けられて構成されている。各半球体１は偏平円環状のベース部材２と半球状の内側電極板３と半球状の振動板４と半球状の外側電極板５と半球状のカバー６とを有する。
【０００４】
ベース部材２はポリカーボネート等の樹脂にて構成され、一方の面には１８０度対向位置に位置決めピン２ｂが突出して設けられ、ベース部材２の他方の面が他の半球体と接合される接合面２ａとして構成されている。又、ベース部材２には適当間隔にネジ挿通孔（図示せず）が設けられている。
【０００５】
内側電極板３は銅、真鍮等にクロムメッキした金属にて構成され、半球状の半球形状部３ａとこの半球形状部３ａの外周で、且つ、半径方向に延設された円環状の鍔部３ｂとから構成されている。鍔部３ｂには位置決め孔（特に符号を付さず）とネジ挿通孔（図示せず）が設けられ、この位置決め孔にベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。これによって内側電極３はその半球形状部３ａの中心がベース部材２の中心と一致するべくベース部材２上に位置決めされて配置されている。
【０００６】
振動板４は、前記内側電極板３より若干大きめであるが同様に、半球状の半球形状部４ａとこの半球形状部４ａの外周で、且つ、半径方向に延設された円環状の鍔部４ｂとから構成されている。又、同様に、鍔部４ｂには図示しないが位置決め孔（特に符号を付さず）とネジ挿通孔（図示せず）が設けられ、この位置決め孔にベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。振動板４の鍔部４ｂと内側電極板３の鍔部３ｂとの間には円環状のスペーサ７が配置されている。スペーサ７は確保したい間隔によって適宜１又は２以上の部材にて構成される。
【０００７】
また、振動板４の断面構成は、半径方向に伸縮自在な樹脂にて形成された樹脂基層と、この樹脂基層の一方の面に導電性の金属を蒸着して形成された導電層と、前記樹脂基層の他方の面に配置された強度補強層とを積層して構成されている。
【０００８】
外側電極板５は、振動板４よりさらに若干大きめであるが前記内側電極板３と同様な材質で、同様に半球状の半球形状部５ａとこの半球形状部５ａの外周で、且つ、半径方向に延設された円環状の鍔部５ｂとから構成されている。又、同様に、鍔部５ｂには位置決め孔（特に符号を付さず）とネジ挿通孔（図示せず）が設けられ、この位置決め孔にベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。外側電極板５の鍔部５ｂと振動板４の鍔部４ｂとの間には円環状のスペーサ８が配置されている。スペーサ８は確保したい間隔によって適宜１又は２以上の部材にて構成される。
【０００９】
カバー６は、例えば空気の通りが良いウレタン樹脂にて形成され、外側電極板５よりさらに大きめに、半球状の半球形状部６ａとこの半球形状部６ａの外周で、且つ、半径方向に延設された円環状の鍔部６ｂとから構成されている。この鍔部６ｂの下面には位置決め凹部６ｃが形成され、この位置決め凹部６ｃにベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。又、カバー６の鍔部６ｂにはネジ挿通孔（図示せず）が設けられている。
【００１０】
又、振動板４と内側電極板３と外側電極板５とにはスペーサ７，８の電極部（図示せず）を介してそれぞれ電源を供給できるように構成されている。
【００１１】
以上のように構成された半球体１が２つ設けられ、この２つの半球体１，１が互いの接合面２ａ同士を接合された状態でネジ挿通孔を用いてネジ締結によって固定され、図１６に示す球状スピーカＳが構成されている。
【００１２】
上記構成において、各半球体１の振動板４にバイアス電圧を印加すると、このバイアス電圧によって各半球体１の振動板４と内側電極板３及び外側電極板５との間にそれぞれコンデンサが形成され、静電効果が生じる状況が構成される。この状態で、各半球体１に音声信号である駆動電流を供給すると、この駆動電流に応じて伸縮自在な各半球体１の振動板４が同期して半径方向に変動して呼吸運動を行い、この結果、球面波音場が実現される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の球状スピーカ（静電型電気音響変換器）Ｓでは、振動板４の鍔部４ｂの箇所で半径方向の変動が制限されるため、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現することができない。
【００１４】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現することができる電気音響変換器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の特徴は、導電層を有する略球面形状の振動板と、この振動板の内周側と外周側の少なくともいずれか一方に間隔をおいて配置された略球面形状の電極板と、前記振動板と前記電極板とを間隔を置いた状態で支持すると共に前記振動板及び前記電極板に電圧を供給する球体支持構造体とを備えた電気音響変換器であって、前記振動板は、ｎを４以上の整数としたときに、ｎ角形である第１の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第１の形状と、（ｎ＋１）角形である第２の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第２の形状とを用い、辺同士を連結して組み合わされた略球面形状であって、前記重心は半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、前記垂線は半径の小さくなる方向に折られており、且つ、隣り合う前記各形状の共通の辺に引かれた双方の垂線の足が連続するように構成されて成る一方、前記球体支持構造体は、前記振動板の略球面形状の中心点を中心として略点対称の２カ所の前記重心部分のみを支持して成ることにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態を示す球状スピーカ（静電型電気音響変換器）を正面から見た構成図、図２はその側面から見た構成図、図３はその平面から見た構成図である。
【００１９】
図１〜図３において、球状スピーカＳは、導電層を有する略球面形状の振動板１０と、この振動板１０の同芯状で内周側に配置され、略球面形状の電極板である内側電極板１１と、この振動板１０の同芯状で外周側に配置され、略球面形状の電極板である外側電極板１２と、振動板１０と内側電極板１１と外側電極板１２とを所定の間隔を置いた状態で支持し、且つ、これらに電源を供給する手段を有する球体支持構造体１３と、この球体支持構造体１３を接地面に対して支持する台座体１４とから構成されている。
【００２０】
振動板１０は組立て前の段階では縦方向に３分割部材として構成され、各分割部材の頂点箇所には軸挿入孔１０ａ（図８及び図９に示す）が形成されている。この振動板１０の構成については後述する。
【００２１】
内側電極板１１及び外側電極板１２は、銅、真鍮等にクロムメッキした金属にて構成され、それぞれ上下２つの半球体１１ａ，１２ａにて構成され、この２つの半球体１１ａ，１２ａ同士が組み付けられる。各分割部材である半球体１１ａ，１２ａには多数の空気流通孔（図示せず）が形成されていると共に、各半球体１１ａ，１２ａの頂点箇所には軸挿入孔１１ｂ，１２ｂ（図８及び図９に示す）が形成されている。
【００２２】
前記球体支持構造体１３は、内側電極板１１の内側スペースにあって、垂直方向に対してやや傾斜して配置された中心支持部材２０と、内側電極板１１の内側スペースにあってこの中心支持部材２０に固定され、内側電極板１１を支持する内側電極支持部材２１と、外側電極板１２の外周スペースに配置され、前記中心支持部材２０の上端と台座体１４とに両端が固定された一対の経度支持部材２２，２２と、この各経度支持部材２２に固定され、外側電極板１２を固定する外側電極支持部材２３と、前記中心支持部材２０の上端部と下端部で振動板１０と内側電極板１１及び外側電極板１２をそれぞれ支持すると共に、電圧供給する上極側支持部２４及び下極側支持部２５とから構成されている。つまり、振動板１０と内側電極板１１と外側電極板１２は、その球面形状の中心点を中心として略点対称の２カ所の頂点箇所部分で支持されている。そして、振動板１０自体はこの２カ所の頂点部分でのみ支持されており、他の部分では他部材によって何等拘束を受けないように構成されている。
【００２３】
中心支持部材２０は、図４にも示すように、ロッド状を有し、この内部には電線挿通孔２０ａが形成されており、この電線挿通孔２０ａを介して電圧供給用の電線（図示せず）が導かれている。中心支持部材２０の下端は台座体１４の電線挿通孔４２ａに圧入されることによって台座体１４に固定されている。
【００２４】
内側電極支持部材２１は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、円板状を有し、この中心にはロッド挿入孔２１ａが形成されている。このロッド挿入孔２１ａに中心支持部材２０が挿入され、中心支持部材２０の段差と抜止め防止部材２６とで挾持されることによって中心支持部材２０に固定されている。この内側電極支持部材２１は内側電極板１１の内側スペース内で中心支持部材２０に直交するように配置され、水平方向にやや傾斜して配置されている。又、内側電極支持部材２１には空気孔２１ｂが４カ所に形成され、この空気孔２１ｂによってほぼ上下方向に２分割されている内側電極板１１の内側スペースが連通されている。又、内側電極支持部材２１の上下両面の外周縁部には電極支持溝２１ｃが形成され、この両側の電極支持溝２１ｃに内側電極板１１の各半球体１１ａの円周縁部分が挿入されることによって固定されている。
【００２５】
一対の経度支持部材２２，２２は、図６に示すように、それぞれ略円弧状を有し、その両端の鍔部にネジ孔２２ａがそれぞれ形成されていると共に、中央部分の内側に凹部２２ｂが形成されている。各経度支持部材２２の両端の鍔部は、各ネジ孔２２ａに挿入されたネジ（図示せず）によって後述する極部キャップ部材３８と、台座体１４にそれぞれ締結されている。中央部分の凹部２２ｂには外側電極支持部材２３の外周縁部が嵌合され、この嵌合によって外側電極支持部材２３が固定されている。尚、一対の経度支持部材２２，２２は、共に中心からの径が同じであるが、一方の円弧状寸法が他方のものより少し短く設定されている。
【００２６】
外側電極支持部材２３は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、リング状を有し、この１８０度対向位置に凹部２３ａがそれぞれ形成されている。この凹部２３ａに上記したように経度支持部材２２が嵌合されている。又、外側電極支持部材２３の上下両面の内周縁部には電極支持溝２３ｂが形成され、この両側の電極支持溝２３ｂに外側電極板１２の各半球体１２ａの円周縁部分が挿入されることによって固定されている。
【００２７】
上極側支持部２４は、図８に示すように、それぞれ略偏平リング状を有する内側電極電圧供給部材３０と、２枚のスペーサ３１，３２と、２枚の振動板電圧供給部材３３，３４と、２枚のスペーサ３５、３６及び外側電極電圧供給部材３７と、極部キャップ部材３８とから構成され、この順序で中心支持部材２０の上端部に圧入されている。そして、内側電極電圧供給部材３０とスペーサ３１との間に内側電極板１１が、２枚の振動板電圧供給部材３３，３４の間に振動板１０が、スペーサ３６と外側電極電圧供給部材３７との間に外側電極板１２がそれぞれ介在されることによって支持されている。
【００２８】
下極側支持部２５は、図９に示すように、それぞれ略偏平リング状を有する内側電極電圧供給部材３０と、２枚のスペーサ３１，３２と、２枚の振動板電圧供給部材３３，３４と、２枚のスペーサ３５，３６及び外側電極電圧供給部材３７とから構成され、この順序で中心支持部材２０の下端部に圧入されている。
【００２９】
そして、内側電極電圧供給部材３０とスペーサ３１との間に内側電極板１１が、２枚の振動板電圧供給部材３３，３４の間に振動板１０が、スペーサ３６と外側電極電圧供給部材３７との間に外側電極部材１２がそれぞれ介在されることによって支持されている。又、各振動板電圧供給部材３３，３４は、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、振動板１０の多角形形状に対応するような放射状波形状を有する。
【００３０】
又、上下極側の内側電極電圧供給部材３０、振動板電圧供給部材３３，３４及び外側電極電圧供給部材３７には、図１１に示すように、電圧が供給されるように配線され、この配線は台座体１４の電線挿通孔４０ａ，４２ａ及び中心支持部材２０の電線挿通孔２０ａを通って導かれている。
【００３１】
台座体１４は、図１２に示すように、基台４０とこの基台４０にネジ４１で締結された立設台４２とから構成され、この基台４０と立設台４２には電線挿通孔４０ａ，４２ａがそれぞれ形成されている。基台４０の電線挿通孔４０ａの一端には中心支持部材２０の下端が圧入され、これによって中心支持部材２０が台座体１４に固定されていると共に、中心支持部材２０の電線挿通孔２０ａと台座体１４の電線挿通孔４０ａ，４２ａとが連通されている。又、立設台４２には一対の経度支持部材２２，２２の下端部が入り込む凹部４２ｂ及び一対の経度支持部材２２，２２をネジで締結するためのネジ孔４２ｃが形成されている。
【００３２】
次に、振動板１０の構成について説明する。振動板１０は、上記したように組付け前の段階では縦方向の３分割部材として構成されているが、組付け過程でこの３分割部材が接合され、この接合された状態ではほぼ図１３に示すような形状を有する（尚、図１３において、振動板１０を構成する３分割部材の各接合部分（分割位置）を太線にて示してあるが、組立て後の各分割部材の接合部分は殆ど判らないようになっている）。つまり、図１４に示すように、点線の５角形（ｎ角形、但し、ｎは４以上の整数）と点線の６角形（ｎ＋１角形）の重心Ｏ１，Ｏ２から各頂点ｔ１，ｔ２へ引いた線分ｌ１，ｌ２によりなる各３角形が、重心Ｏ１，Ｏ２から各辺ｍ１，ｍ２へと引いた垂線ｖ１，ｖ２によってＶ字形に折られた形状の組み合わせであって、各多角形の重心Ｏ１，Ｏ２が半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、各辺ｍ１，ｍ２に引いた垂線ｖ１，ｖ２の足が半径の小さくなる方向に折られており、且つ、隣り合う多角形の共通の辺ｍ１，ｍ２に引かれた双方の垂線ｖ１，ｖ２の足が連続するように構成されている。この構造物は半径方向に外力が作用すると、図１５にて矢印で示すように、垂線ｖ１，ｖ２の足を中心として容易に変位可能なものとなっている。垂線ｖ１，ｖ２の足の交点Ｎが最大振幅のポイントとなる。
【００３３】
また、振動板１０の断面構成は、半径方向に伸縮自在な樹脂にて形成された樹脂基層と、この樹脂基層の一方の面に導電性の金属を蒸着して形成された導電層と、前記樹脂基層の他方の面に配置された強度補強層と、強度補強層の一方の面に導電性の金属を蒸着して形成された導電層とを積層して構成されている。この強度補強層は、この実施形態では多孔質層である発泡ポリプロピレンシート（発泡材）にて構成されているが、樹脂基層の半径方向の伸縮を阻害せずに強度を補強できる部材であれば良い。
【００３４】
上記構成において、振動板１０に４０００Ｖ以上（例えば４３００Ｖ）の直流バイアス電圧を印加すると、この直流バイアス電圧によって振動板１０と内側電極板１１及び外側電極板１２との間にそれぞれコンデンサが形成され、静電効果が生じる状況が構成される。この状態で、音声信号である駆動電流を供給すると、この駆動電流に応じて振動板４が同期して半径方向の外力を受けることによって次のような呼吸運動を行う。
【００３５】
つまり、図１４，図１５において、各多角形は重心Ｏ１，Ｏ２を固定点としｌ１，ｍ１にて構成される三角形やｌ２，ｍ２にて構成される三角形が垂線ｖ１，ｖ２の足を中心として半径方向（図１５の矢印方向）に振動する。垂線ｖ１，ｖ２の足の交点Ｎが最大振幅点となる。この半径方向の変動は、全体的にみれば呼吸運動に近似したものであり、この呼吸運動が上下極部以外の全ての多角形で行われるため、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）が実現される。
【００３６】
上記実施形態では、振動板１０が所定の多角形の組み合わせ構造であるので、上記振幅は例えば圧電セラミックを用いた振動体のものよりも遥かに大きく、大きな音声出力が得られる。
【００３７】
また、外側電極板１２には複数の空気流通孔（図示せず）が形成され、この空気流通孔を介して音波が放射されるが、内側電極板１１にも複数の空気流通孔（図示せず）が形成されているため、振動板１０の内面側の空気圧力が軽減され、これによって低音再生限界周波数を低くすることができる。
【００３８】
尚、前記実施形態によれば、振動板１０は５角形と６角形を用いて構成したが、４角形以上のそれ以外の多角形を用いて構成することもできる。又、振動板１０は多角形を用いて構成したもの以外で構成しても良く、このように構成した場合でも呼吸運動が上下極部以外の全てで行われるため、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）が実現できる。但し、多角形の組み合わせ構造のように大きな振幅が得られないため、大きな音声出力を得るには上記実施形態のような振動体１０で構成するのが好ましい。
【００３９】
尚、前記実施形態によれば、振動板１０の内側と外側に電極板１１，１２を設けた、いわゆるプッシュプル型の構成としたが、いずれか一方にのみ電極板を設ける、いわゆるシングル型の構成としても良い。
【００４０】
尚、前記実施形態によれば、台座体１４に対して球体支持構造体１３が固定であり、振動体１０等の方向調整ができないが、所定の回転角で球体支持構造体１３を回転可能として振動体１０等の方向調整ができるように構成しても良い。このようにすれば、上極側支持部材２４及び下極側支持部材２５の位置、つまり、上下極部の位置を可変でき、リスナーの方向に対してより最適な球面波音場を実現可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、導電層を有する略球面形状の振動板と、この振動板の内周側と外周側の少なくともいずれか一方に間隔をおいて配置された略球面形状の電極板と、前記振動板と前記電極板とを間隔を置いた状態で支持すると共に前記振動板及び前記電極板に電圧を供給する球体支持構造体とを備えた電気音響変換器であって、前記振動板は、ｎを４以上の整数としたときに、ｎ角形である第１の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第１の形状と、（ｎ＋１）角形である第２の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第２の形状とを用い、辺同士を連結して組み合わされた略球面形状であって、前記重心は半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、前記垂線は半径の小さくなる方向に折られており、且つ、隣り合う前記各形状の共通の辺に引かれた双方の垂線の足が連続するように構成されて成る一方、前記球体支持構造体は、前記振動板の略球面形状の中心点を中心として略点対称の２カ所の前記重心部分のみを支持して成るので、振動体が上下極部以外の全ての箇所で呼吸運動を行うため、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現できると共に、各多角形の重心を頂点とする三角形部分が多角形の重心を固定点として半径方向に変動可能な形状となり、振動板と電極板との間にコンデンサが形成され、静電効果が生じる状況が構成されることによって半径方向に振動して呼吸球に近い音源（球面波音場）が実現されるものであり、その振幅を大きく取ることができることで大きな音声出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す球状スピーカ（静電型電気音響変換器）の正面から見た構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す球状スピーカの側面から見た構成図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す球状スピーカの平面から見た構成図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、中心支持部材の正面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示し、（Ａ）は内側電極支持部材の平面図、（Ｂ）は内側電極支持部材の拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示し、一対の経度支持部材の正面図である。
【図７】本発明の一実施形態を示し、（Ａ）は外側電極支持部材の平面図、（Ｂ）は外側電極支持部材の拡大断面図である。
【図８】本発明の一実施形態を示し、上極側支持部の断面図である。
【図９】本発明の一実施形態を示し、下極側支持部の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示し、（Ａ）は振動板電圧供給部材の平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１１】本発明の一実施形態を示し、電圧供給の配線図である。
【図１２】本発明の一実施形態を示し、台座体の断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態を示し、振動体の正面図である。
【図１４】本発明の一実施形態を示し、振動体の構成を説明する図である。
【図１５】本発明の一実施形態を示し、振動体の振動状態を示す図である。
【図１６】従来のスピーカ（電気音響変換器）の断面図である。
【図１７】従来のスピーカの要部断面図である。
【符号の説明】
Ｓ 球状スピーカ（電気音響変換器）
１０ 振動体
１１ 内側電極板（電極板）
１２ 外側電極板（電極板）
１３ 球体支持構造体
Ｏ１，Ｏ１ 重心
ｖ１，ｖ２ 垂線
ｔ１，ｔ２ 頂点
Claims (1)
- 導電層を有する略球面形状の振動板と、
この振動板の内周側と外周側の少なくともいずれか一方に間隔をおいて配置された略球面形状の電極板と、
前記振動板と前記電極板とを間隔を置いた状態で支持すると共に前記振動板及び前記電極板に電圧を供給する球体支持構造体とを備えた電気音響変換器であって、
前記振動板は、ｎを４以上の整数としたときに、
ｎ角形である第１の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第１の形状と、
（ｎ＋１）角形である第２の多角形において、その重心から各頂点へ引いた線分と辺とによりなる各３角形が重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られてなる第２の形状とを用い、辺同士を連結して組み合わされた略球面形状であって、
前記重心は半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、前記垂線は半径の小さくなる方向に折られており、且つ、隣り合う前記各形状の共通の辺に引かれた双方の垂線の足が連続するように構成されて成る一方、
前記球体支持構造体は、前記振動板の略球面形状の中心点を中心として略点対称の２カ所の前記重心部分のみを支持して成ることを特徴とする電気音響変換器。
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