JP4697007B2 - Electrostatic speaker - Google Patents

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  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)

Description

本発明は、静電型スピーカに関する。   The present invention relates to an electrostatic speaker.

従来から、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(例えば、非特許文献1および2)。静電型スピーカは、基本構造として、空隙を隔てて向かい合う2枚の平行平面電極を有する。2枚の平行平面電極は、1枚が固定され(固定電極あるいは固定板という)、もう1枚が可動する(可動電極、振動電極、振動板、あるいは振動膜という)構造となっているものが多い。この平行平面電極間に印加されるバイアス電圧に入力信号を重ね合わせると、平行平面電極間の吸引力が変化する。静電型スピーカは、この吸引力により振動板を振動させることにより音を出力するものである。   Conventionally, a speaker called an electrostatic speaker (condenser speaker) is known (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). The electrostatic speaker has two parallel flat electrodes facing each other with a gap as a basic structure. Two parallel flat electrodes have a structure in which one is fixed (referred to as a fixed electrode or a fixed plate) and the other is movable (referred to as a movable electrode, a vibration electrode, a vibration plate, or a vibration film). Many. When an input signal is superimposed on the bias voltage applied between the parallel plane electrodes, the attractive force between the parallel plane electrodes changes. The electrostatic speaker outputs sound by vibrating the diaphragm with this suction force.

非特許文献1および2に記載された静電型スピーカは、振動膜の外周部を固定電極に対して固定(支持)する、すなわち、張力をかけることにより振動膜を支持する構造を有している。この構造の静電型スピーカにおいて、振動膜の振幅は、振動膜に加えられる張力と入力信号の強度に依存する。振動膜の振幅は通常の動電型スピーカに比べて小さいため、動電型スピーカと同等の音圧を得るには、振動膜の面積を大きくする必要があった。すなわち、静電型スピーカが大型化してしまうという問題があった。さらに、振動膜の外周は固定されているため、音圧を上げるため振動膜の振幅を増大させると、振動膜の中心部分が固定電極に接触してしまうという問題があった。あるいは、音圧を上げるため振動膜の張力を弱めると、振動膜が不規則に振動し、歪が発生してしまうという問題があった。   The electrostatic loudspeakers described in Non-Patent Documents 1 and 2 have a structure in which the outer peripheral portion of the diaphragm is fixed (supported) to the fixed electrode, that is, the diaphragm is supported by applying tension. Yes. In the electrostatic speaker having this structure, the amplitude of the diaphragm depends on the tension applied to the diaphragm and the intensity of the input signal. Since the amplitude of the diaphragm is smaller than that of a normal electrodynamic speaker, it is necessary to increase the area of the diaphragm in order to obtain a sound pressure equivalent to that of the electrodynamic speaker. In other words, there is a problem that the electrostatic speaker becomes large. Furthermore, since the outer periphery of the diaphragm is fixed, there is a problem that when the amplitude of the diaphragm is increased to increase the sound pressure, the central part of the diaphragm contacts the fixed electrode. Alternatively, when the tension of the vibrating membrane is weakened to increase the sound pressure, there is a problem that the vibrating membrane vibrates irregularly and distortion occurs.

ここで、静電型スピーカにおける音圧の問題を解決する技術として、例えば非特許文献3に記載された技術がある。非特許文献3は、可動電極の外周を固定(支持)しない、いわゆるエッジレス構造を有する静電型スピーカを開示している。   Here, as a technique for solving the problem of sound pressure in an electrostatic speaker, for example, there is a technique described in Non-Patent Document 3. Non-Patent Document 3 discloses an electrostatic speaker having a so-called edgeless structure in which the outer periphery of the movable electrode is not fixed (supported).

「音の細道(27)」、[online]、[平成18年2月15日検索]、インターネット<URL:http://www.dynamicaudio.co.jp/audio/5555/7f/oto/oto27.html>"Sound narrow path (27)", [online], [Search February 15, 2006], Internet <URL: http://www.dynamicaudio.co.jp/audio/5555/7f/oto/oto27. html> 「Audio Quad ESL-63」、[online]、[平成18年2月15日検索]、インターネット<URL:http://www.euronet.nl/users/temagm/audio/esl63.htm>"Audio Quad ESL-63", [online], [Search February 15, 2006], Internet <URL: http://www.euronet.nl/users/temagm/audio/esl63.htm> 岡崎正倫、外4名、「全帯域でピストン振動する振動板を持つコンデンサスピーカとその応用」、日本音響学会2004年度秋季研究発表会講演論文集、日本音響学会、平成16年9月、p.563−564Masanori Okazaki, 4 others, “Condenser speaker with diaphragm that vibrates piston in all bands and its application”, Acoustical Society of Japan 2004 Fall Meeting Presentation, Acoustical Society of Japan, September 2004, p. 563-564

非特許文献3に記載の技術によっても、いわゆる3ウェイ方式のスピーカを作製するには、各帯域ごとにそれぞれ別個の、すなわち3つのスピーカユニットを用いなければならなかった。また、非特許文献3によっても、各スピーカユニットの周波数特性を所望のものに設計することはできなかった。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、複数の周波数帯域に適合した静電型スピーカを提供する。
Even in the technique described in Non-Patent Document 3, in order to produce a so-called three-way speaker, it was necessary to use separate, that is, three speaker units for each band. Further, according to Non-Patent Document 3, the frequency characteristics of each speaker unit cannot be designed to a desired one.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electrostatic speaker adapted to a plurality of frequency bands.

上述の課題を解決するため、本発明は、面を有し、入力信号に応じて振動する振動電極と、前記振動電極の面に対向する面を有し、前記振動電極と離間配置された固定電極と、前記振動電極の面と前記固定電極の面との間に、前記振動電極と接するように配置されたクッション材であって、前記振動電極の面と平行な断面において複数の領域を有し、前記複数の領域のうち少なくとも2つの領域におけるスティフネスが異なるクッション材とを有する静電型スピーカを提供する。
振動電極の振動により発生する音波の周波数特性は、クッション材のスティフネスが影響している。したがって、スティフネスが異なる領域を有するクッション材を用いることにより、複数の周波数帯域に適合した静電型スピーカを作製することができる。
In order to solve the above-described problem, the present invention has a vibration electrode that has a surface and vibrates in response to an input signal, a surface that faces the surface of the vibration electrode, and is fixedly spaced from the vibration electrode. A cushioning material disposed in contact with the vibration electrode between the electrode and the surface of the vibration electrode and the surface of the fixed electrode, and has a plurality of regions in a cross section parallel to the surface of the vibration electrode. And the electrostatic speaker which has a cushioning material from which the stiffness in at least 2 area | region among said several area | region differs is provided.
The frequency characteristic of the sound wave generated by the vibration of the vibrating electrode is influenced by the stiffness of the cushion material. Therefore, an electrostatic loudspeaker adapted to a plurality of frequency bands can be manufactured by using a cushion material having regions having different stiffnesses.

好ましい態様において、この静電型スピーカは、前記複数の領域のうち隣接する2つの領域において、前記振動電極の中心との距離が近い領域のスティフネスが、前記振動電極の中心との距離が遠い領域のスティフネスよりも高くてもよい。   In a preferred aspect, the electrostatic loudspeaker is a region in which the stiffness of a region close to the center of the vibration electrode is far from the center of the vibration electrode in two adjacent regions among the plurality of regions. It may be higher than the stiffness.

また、本発明は、面を有し、入力信号に応じて振動する振動電極と、前記振動電極の面に対向する面を有し、前記振動電極と離間配置された固定電極と、前記振動電極の面と前記固定電極の面との間に、それぞれ前記振動電極と接するように配置された複数のクッション材とを有し、前記複数のクッション材のうち少なくとも2つのクッション材のスティフネスが異なることを特徴とする静電型スピーカを提供する。
振動電極の振動により発生する音波の周波数特性は、クッション材のスティフネスが影響している。したがって、スティフネスが異なる複数のクッション材を用いることにより、複数の周波数帯域に適合した静電型スピーカを作製することができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a vibration electrode that has a surface and vibrates in response to an input signal, a fixed electrode that has a surface facing the surface of the vibration electrode and is spaced apart from the vibration electrode, and the vibration electrode A plurality of cushion materials disposed so as to be in contact with the vibration electrode, respectively, and at least two cushion materials of the plurality of cushion materials have different stiffnesses. An electrostatic speaker is provided.
The frequency characteristic of the sound wave generated by the vibration of the vibrating electrode is influenced by the stiffness of the cushion material. Therefore, by using a plurality of cushion materials having different stiffnesses, an electrostatic speaker adapted to a plurality of frequency bands can be manufactured.

好ましい態様において、この静電型スピーカは、前記複数のクッション材のうち隣接する2つのクッション材において、前記振動電極の中心との距離が近いクッション材のスティフネスが、前記振動電極の中心との距離が遠いクッション材のスティフネスよりも高くてもよい。
さらに別の好ましい態様において、この静電型スピーカは、前記振動電極の数が複数であり、前記複数のクッション材が、それぞれ異なる振動電極と接するように配置されてもよい。
In a preferred aspect, the electrostatic speaker is configured such that, in two adjacent cushion materials among the plurality of cushion materials, the stiffness of the cushion material that is close to the center of the vibration electrode is a distance from the center of the vibration electrode. May be higher than the stiffness of the distant cushion material.
In still another preferred aspect, the electrostatic speaker may include a plurality of vibration electrodes, and the plurality of cushion materials may be arranged so as to be in contact with different vibration electrodes.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るスピーカユニット1の構成を示す図である。スピーカユニット1は、固定電極10および固定電極50の2枚の固定電極を有する、いわゆるプッシュ・プル型の静電型スピーカである。スピーカユニット1は、固定電極10と固定電極50の間に挟まれた振動膜30を有する。振動膜30は、静電型スピーカにおける振動電極として機能する。固定電極10と振動膜30の間にはクッション材20が設けられている。同様に、固定電極50と振動膜30の間にはクッション材40が設けられている。固定電極10と固定電極50の間には、スペーサ60が設けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a speaker unit 1 according to an embodiment of the present invention. The speaker unit 1 is a so-called push-pull type electrostatic speaker having two fixed electrodes, a fixed electrode 10 and a fixed electrode 50. The speaker unit 1 has a vibrating membrane 30 sandwiched between the fixed electrode 10 and the fixed electrode 50. The vibration film 30 functions as a vibration electrode in the electrostatic speaker. A cushion material 20 is provided between the fixed electrode 10 and the vibration film 30. Similarly, a cushion material 40 is provided between the fixed electrode 50 and the vibrating membrane 30. A spacer 60 is provided between the fixed electrode 10 and the fixed electrode 50.

固定電極10および固定電極50は、平面電極である。固定電極10および固定電極50は、例えば、パンチングメタルなど、音波を透過する構造を有する導電性材料により形成される。あるいは、固定電極10および固定電極50は、スパッタ処理により金属などの導電性材料を蒸着した不織布により形成されてもよい。さらにあるいは、固定電極10および固定電極50は、導電染料を塗布した不織布により形成されてもよい。要するに、固定電極10および固定電極50は、導電性および音波透過性を兼ね備えた材料であればどのような材料を用いて形成されてもよい。   The fixed electrode 10 and the fixed electrode 50 are planar electrodes. The fixed electrode 10 and the fixed electrode 50 are formed of a conductive material having a structure that transmits sound waves, such as punching metal, for example. Alternatively, the fixed electrode 10 and the fixed electrode 50 may be formed of a nonwoven fabric obtained by depositing a conductive material such as metal by sputtering. Further alternatively, the fixed electrode 10 and the fixed electrode 50 may be formed of a nonwoven fabric coated with a conductive dye. In short, the fixed electrode 10 and the fixed electrode 50 may be formed using any material as long as the material has both conductivity and sound wave transmission.

振動膜30は、平面の形状を有する電極である。振動膜30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)、ポリエステルなどの高分子材料を用いたフィルム(薄膜あるいはシート)に、金属などの導電性材料を蒸着した材料により形成される。あるいは、振動膜30は、フィルムに導電染料を塗布した材料により形成されてもよい。振動膜30は、クッション材20およびクッション材40に挟まれている。振動膜30は、クッション材20およびクッション材40により支持されている。従来技術においては、振動膜の外周部が固定電極に対し固定される、すなわち、振動膜には張力が加えられる。しかし、本実施形態において、振動膜30の外周部は固定電極10(固定電極50)に対し固定されない。すなわち、振動膜30には張力が加えられない。なお、本実施形態においては、静電型スピーカの振動電極として膜状の振動膜30を用いる例について説明するが、振動電極は、バルサ板のように板状の材料を用いて形成されてもよい。   The vibration film 30 is an electrode having a planar shape. The vibration film 30 is a material obtained by depositing a conductive material such as a metal on a film (thin film or sheet) using a polymer material such as PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene, polypropylene), or polyester. It is formed by. Alternatively, the vibration film 30 may be formed of a material obtained by applying a conductive dye to a film. The vibration film 30 is sandwiched between the cushion material 20 and the cushion material 40. The vibration film 30 is supported by the cushion material 20 and the cushion material 40. In the prior art, the outer peripheral portion of the diaphragm is fixed to the fixed electrode, that is, tension is applied to the diaphragm. However, in the present embodiment, the outer peripheral portion of the vibrating membrane 30 is not fixed to the fixed electrode 10 (fixed electrode 50). That is, no tension is applied to the vibrating membrane 30. In this embodiment, an example in which the film-like vibration film 30 is used as the vibration electrode of the electrostatic speaker will be described. However, the vibration electrode may be formed using a plate-like material such as a balsa plate. Good.

固定電極10には、図示しない電源からバイアス電圧が供給される。さらに、スピーカユニット1は、図示しない信号源から音声信号(入力信号)を入力する入力部を有する。入力信号は、バイアス電圧に重ねあわされて固定電極10に供給される。こうして、入力信号に応じた電圧が固定電極10と振動膜30との間に印加される。印加電圧によって固定電極10と振動膜30との間に電位差が生じると、振動膜30には静電力が働く。すなわち、振動膜30は入力信号に応じて変位、すなわち振動する。この振動状態(振動数、振幅、位相など)に応じた音が振動膜30から発生する。本実施形態において、スピーカユニット1は、プッシュ・プル型の静電型スピーカなので、固定電極50には、逆位相の印加電圧が供給される。逆位相の信号が供給されることにより、固定電極50と振動膜30との間には、固定電極10と振動膜30との間に働く静電力と同じ向きおよび大きさの静電力が働く。すなわち、プッシュ・プル型の静電型スピーカにおいては、振動膜30には、シングル型と比較して2倍の静電力が働く。   A bias voltage is supplied to the fixed electrode 10 from a power source (not shown). Furthermore, the speaker unit 1 has an input unit for inputting an audio signal (input signal) from a signal source (not shown). The input signal is superimposed on the bias voltage and supplied to the fixed electrode 10. Thus, a voltage corresponding to the input signal is applied between the fixed electrode 10 and the vibrating membrane 30. When a potential difference is generated between the fixed electrode 10 and the vibrating membrane 30 due to the applied voltage, an electrostatic force acts on the vibrating membrane 30. That is, the vibration film 30 is displaced, that is, vibrates according to the input signal. Sound corresponding to the vibration state (frequency, amplitude, phase, etc.) is generated from the vibration film 30. In the present embodiment, since the speaker unit 1 is a push-pull type electrostatic speaker, an application voltage having an opposite phase is supplied to the fixed electrode 50. By supplying a signal having an antiphase, an electrostatic force having the same direction and magnitude as the electrostatic force acting between the fixed electrode 10 and the vibrating membrane 30 acts between the fixed electrode 50 and the vibrating membrane 30. That is, in the push-pull type electrostatic speaker, the electrostatic force acts twice on the vibration film 30 as compared with the single type.

スペーサ60は、固定電極10と固定電極50とを互いに固定し、また、絶縁する機能を有する。スペーサ60は、例えば、塩化ビニル、アクリル(メチルメタアクリレート)、ゴム等の絶縁材料により形成される。スペーサ60は、接着剤などを用いて固定電極10および固定電極50に対して固定される。   The spacer 60 has a function of fixing the fixed electrode 10 and the fixed electrode 50 to each other and insulating them. The spacer 60 is formed of an insulating material such as vinyl chloride, acrylic (methyl methacrylate), or rubber. The spacer 60 is fixed to the fixed electrode 10 and the fixed electrode 50 using an adhesive or the like.

クッション材20およびクッション材40は、スピーカユニット1の周波数特性を所望の特性にするためのものである。クッション材20およびクッション材40は、振動膜30の面と平行な任意の断面において複数の領域を有する。この複数の領域のうち少なくとも2つの領域において、その弾性率は異なっている。なお、振動膜30の面と垂直な方向においては、クッション材20(クッション材40)の弾性率は一定である。各領域は、所定の弾性率(例えば厚さ方向に関する線弾性係数(ヤング率)等で表すことができる)を有する弾性体あるいは弾性材料を用いて形成される。クッション材20およびクッション材40の弾性率は、以下のように決定される。例えば、阪本楢次、「スピーカとスピーカシステム」、日刊工業新聞社、1967年、に記載されているように、系の最低共振周波数fは次式(1)のように表される。 The cushion material 20 and the cushion material 40 are for making the frequency characteristics of the speaker unit 1 desired characteristics. The cushion material 20 and the cushion material 40 have a plurality of regions in an arbitrary cross section parallel to the surface of the vibration film 30. The elastic modulus is different in at least two of the plurality of regions. In the direction perpendicular to the surface of the vibration film 30, the elastic modulus of the cushion material 20 (cushion material 40) is constant. Each region is formed using an elastic body or elastic material having a predetermined elastic modulus (for example, it can be expressed by a linear elastic modulus (Young's modulus) in the thickness direction). The elastic modulus of the cushion material 20 and the cushion material 40 is determined as follows. For example, as described in Shinji Sakamoto, “Speaker and Speaker System”, Nikkan Kogyo Shimbun, 1967, the minimum resonance frequency f 0 of the system is expressed by the following equation (1).

Figure 0004697007
ここで、Cは固定電極10(固定電極50)および振動膜30により形成されるコンデンサの静電容量である。固定電極10(固定電極50)と振動膜30との間に直流電界および入力信号が加えられない状態における固定電極10(固定電極50)と振動膜30との距離をd、直流電界および入力信号が加えられたときの振動膜30の変位をxとすると、Cは次式(2)のように表される。
Figure 0004697007
Here, C 0 is the capacitance of the capacitor formed by the fixed electrode 10 (fixed electrode 50) and the vibration film 30. The distance between the fixed electrode 10 (fixed electrode 50) and the vibrating membrane 30 in a state where no DC electric field and input signal are applied between the fixed electrode 10 (fixed electrode 50) and the vibrating membrane 30 is d, the DC electric field and the input signal. when x 0 the displacement of the vibrating film 30 at the time when the added, C 0 is expressed by the following equation (2).

Figure 0004697007
また、Eは、固定電極10(固定電極50)に印加されるバイアス電圧、すなわち、共通接地から固定電極10(固定電極50)の電位である。εは、クッション材20(クッション材40)の誘電率である。Sは、振動膜30の、固定電極10(固定電極50)と対向する面の面積である。MMDは、振動膜30の質量である。MMAは、振動膜30の片側の空気付加質量(放射質量)である。
Figure 0004697007
E 0 is a bias voltage applied to the fixed electrode 10 (fixed electrode 50), that is, a potential of the fixed electrode 10 (fixed electrode 50) from the common ground. ε is the dielectric constant of the cushion material 20 (cushion material 40). S is the area of the surface of the vibrating membrane 30 facing the fixed electrode 10 (fixed electrode 50). M MD is the mass of the vibrating membrane 30. MMA is the air additional mass (radiation mass) on one side of the vibrating membrane 30.

また、Sは、系の等価スティフネスである。従来技術のように、振動膜(振動板)に張力(テンション)をかけることにより振動膜の外周部を固定電極に対して固定(支持)する構造の静電型スピーカにおいては、Sは振動膜に加えられる張力を表す。しかし、本実施形態のように振動膜に張力をかけない構造においては、張力をSとして用いることができない。そこで、本実施形態においては、クッション材20(クッション材40)のスティフネス(かけられた負荷と変位との比例定数であって、N/mの次元を有する)をSとして用いる。スティネスが決まれば、クッション材20(クッション材40)の形状や厚みを考慮することにより、クッション材20(クッション材40)の弾性率を決定することができる。弾性率としては、例えば応力―歪み特性が線形の範囲ではヤング率を、応力―歪み特性が非線形の範囲ではセカント係数を用いることができる。 In addition, S M is the equivalent stiffness of the system. As in the prior art, the electrostatic speaker of structure for fixing (supporting) the outer peripheral portion with respect to the fixed electrode of the vibrating film by applying a tension (tension) on the vibration film (diaphragm) is, S M vibration Represents the tension applied to the membrane. However, in the structure not to apply tension to the vibrating film as in the present embodiment, it is not possible to use tension as S M. Therefore, in the present embodiment, (a proportionality constant between an applied load and displacement, has dimensions of N / m) stiffness of the cushion material 20 (the cushion material 40) is used as the S M. If the stiffness is determined, the elastic modulus of the cushion material 20 (cushion material 40) can be determined by considering the shape and thickness of the cushion material 20 (cushion material 40). As the elastic modulus, for example, Young's modulus can be used in a range where the stress-strain characteristic is linear, and a secant coefficient can be used in a range where the stress-strain characteristic is non-linear.

式(1)をSについて解くと、次式(3)のようになる。

Figure 0004697007
ここで、SME=2εSE /(d+xであり、コンデンサの負スティフネスを表す。このように、クッション材のスティフネスSは、系の最低共振周波数fの関数となる。式(3)に所望の最低共振周波数、すなわち最低共振周波数の設計値を代入すると、クッション材20(クッション材40)のスティフネスが得られる。こうして算出されたスティフネスを有するクッション材を用いることにより、所望の最低共振周波数を有する静電型スピーカを作製することができる。クッション材20(クッション材40)のスティフネスSは、式(3)で算出されるスティフネスSに対しあらかじめ決められた誤差範囲内に収まっていればよい。例えば、スピーカユニット1は、0.8≦(S/S)≦1.2を満たすスティフネスSを有するクッション材を用いて作製されてもよい。 Solving equation (1) S M, the following equation (3).
Figure 0004697007
Here, S ME = 2εSE 0 2 / (d + x 0 ) 3 , which represents the negative stiffness of the capacitor. Thus, the stiffness S M of the cushion material is a function of the lowest resonance frequency f 0 of the system. When the desired minimum resonance frequency, that is, the design value of the minimum resonance frequency, is substituted into Equation (3), the stiffness of the cushion material 20 (cushion material 40) can be obtained. By using the cushion material having the stiffness calculated in this way, an electrostatic speaker having a desired minimum resonance frequency can be manufactured. Stiffness S of the cushion material 20 (the cushion material 40) has only to fall within the error range determined in advance with respect to the stiffness S M calculated by Equation (3). For example, the speaker unit 1 may be manufactured using a cushion material having a stiffness S that satisfies 0.8 ≦ (S / S M ) ≦ 1.2.

図2は、クッション材における複数の領域の構成の第1実施形態を示す図である。図2では、図面が煩雑になるのを避けるため、固定電極10およびクッション材20のみ示している。図2の例では、クッション材20は、領域20−1〜20−3の3つの領域を有する。領域20−1〜20−3におけるスティフネスをそれぞれSM1〜SM3と表すと、スティフネスSM1〜SM3は、SM1<SM2<SM3を満たす。すなわち、固定電極10に固定した状態で、各領域のスティフネスは、固定電極10の中央部から周辺部にいくにつれ低くなっている。この関係は、振動膜30に対しても同様である。すなわち、各領域のスティフネスは、振動膜30の中央部から周辺部にいくにつれ低くなっている。式(1)から分かるように、スティフネスが高くなると、最低共振周波数は高くなる。すなわち、低、中、高の3段階のスティフネスを有する領域はそれぞれ、低音域、中音域、高音域に対応する。例えば、低スティフネスの領域はウーハとして、中スティフネスの領域はスコーカとして、高スティフネスの領域はツイータとして機能する。このように、それぞれ異なるスティフネスを有する複数のクッション材を用いることにより、複数の周波数特性を有するスピーカユニットを作製することができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of a configuration of a plurality of regions in the cushion material. In FIG. 2, only the fixed electrode 10 and the cushion material 20 are shown in order to avoid the drawing from becoming complicated. In the example of FIG. 2, the cushion material 20 has three regions, regions 20-1 to 20-3. If the stiffness in the area 20-1 to 20-3 each represents an S M1 to S M3, stiffness S M1 to S M3 satisfies S M1 <S M2 <S M3 . In other words, the stiffness of each region in the state of being fixed to the fixed electrode 10 becomes lower from the central portion to the peripheral portion of the fixed electrode 10. This relationship is the same for the vibration film 30. That is, the stiffness of each region becomes lower as it goes from the central part to the peripheral part of the vibration film 30. As can be seen from Equation (1), the lower the resonance frequency, the higher the stiffness. That is, regions having three levels of stiffness, low, medium, and high correspond to a low sound range, a mid sound range, and a high sound range, respectively. For example, the low stiffness region functions as a woofer, the middle stiffness region functions as a squawker, and the high stiffness region functions as a tweeter. In this way, a speaker unit having a plurality of frequency characteristics can be manufactured by using a plurality of cushion materials having different stiffnesses.

図2に示されるように、中央部ほどスティフネスの高い、すなわち硬いクッション材を配置することにより、振動膜30は厚さ方向においてその中心に精度よく保持されやすくなる。これにより、加工性や信頼性が向上する。また、出力音の歪みの低減や放電のリスクが減るなど、スピーカユニット1の特性を向上させる効果もある。なお、高いスティフネスを有するクッション材を配置する位置は振動膜30の中央部に限定されない。低域を出す必要の無い高域部に相当する領域に、高いスティフネスを有するクッション材を用いることで、振動膜30全体の位置精度をより高めることができる。   As shown in FIG. 2, the vibration film 30 is easily held at the center in the thickness direction by arranging a cushion material having a higher stiffness, that is, a harder material at the center. Thereby, workability and reliability are improved. Further, there is an effect of improving the characteristics of the speaker unit 1 such as reduction of distortion of output sound and reduction of risk of discharge. The position where the cushion material having high stiffness is arranged is not limited to the center portion of the vibration film 30. By using a cushion material having high stiffness in a region corresponding to a high region that does not require a low region, the positional accuracy of the entire diaphragm 30 can be further increased.

図3は、固定電極10およびクッション材20を、図2のA−A’で切断した断面を示す断面図である。説明の便宜上、図3には振動膜30も併せて図示されている。このように、クッション材20は、複数の領域(領域20−1〜20−3)が単一の振動膜30に接触するように配置されている。このように、クッション材20は、振動膜30と接する面において複数の領域を有する。クッション材40についても同様である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of the fixed electrode 10 and the cushion material 20 taken along A-A ′ of FIG. 2. For convenience of explanation, the vibrating membrane 30 is also shown in FIG. As described above, the cushion material 20 is disposed such that a plurality of regions (regions 20-1 to 20-3) are in contact with the single vibrating membrane 30. As described above, the cushion material 20 has a plurality of regions on the surface in contact with the vibration film 30. The same applies to the cushion material 40.

図4は、スピーカユニット1の製造方法の一例を示す図である。クッション材20は、例えば接着剤を用いて固定電極10に固定される。まず、複数の領域のうち、最もスティフネスが大きい(すなわち最も固い)領域である領域20−3を固定電極10上に固定する(図4(a))。次に、その周辺に、2番目にスティフネスが大きい領域である領域20−2を固定する(図4(b))。最後に、最外周部に、最もスティフネスが小さい領域である領域20−1を固定する(図4(c))。このように、固い領域から順番にクッション材を配置していくと取り扱いがしやすく便利である。なお、スピーカユニット1の製造方法は、クッション材20を固定電極10に固定するのではなく、クッション材20を振動膜30に固定するものであってもよい。その場合も、固い領域から順番にクッション材を配置していくのは同じである。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the speaker unit 1. The cushion material 20 is fixed to the fixed electrode 10 using, for example, an adhesive. First, of the plurality of regions, the region 20-3 that is the region having the largest stiffness (that is, the hardest) is fixed on the fixed electrode 10 (FIG. 4A). Next, the area 20-2, which is the area with the second largest stiffness, is fixed around the area (FIG. 4B). Finally, the region 20-1 that is the region having the smallest stiffness is fixed to the outermost peripheral portion (FIG. 4C). In this way, it is easy to handle and convenient if cushion materials are arranged in order from a hard region. Note that the speaker unit 1 may be manufactured by fixing the cushion material 20 to the diaphragm 30 instead of fixing the cushion material 20 to the fixed electrode 10. Also in that case, it is the same that cushion materials are arranged in order from a hard region.

図5は、クッション材における複数の領域の構成の第2実施形態を示す図である。図5に示されるように、複数の領域は、縦または横方向に一列に配置されてもよい。
図6は、クッション材における複数の領域の構成の第3実施形態を示す図である。複数の領域は、必ずしも放射状に配置される必要はなく、高スティフネスの領域と低スティフネスの領域とが接するように配置されてもよい。
図2、図5、および図6に示される配置はあくまで例示であり、スピーカユニット1の構造はこれに限定されるものではない。それぞれスティフネスが異なる複数の領域を有するクッション材であれば、どのようなものを用いてもよい。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of a configuration of a plurality of regions in the cushion material. As shown in FIG. 5, the plurality of regions may be arranged in a line in the vertical or horizontal direction.
FIG. 6 is a diagram illustrating a third embodiment of a configuration of a plurality of regions in the cushion material. The plurality of regions are not necessarily arranged radially, and may be arranged so that the high stiffness region and the low stiffness region are in contact with each other.
The arrangements shown in FIGS. 2, 5, and 6 are merely examples, and the structure of the speaker unit 1 is not limited to this. Any cushioning material may be used as long as it has a plurality of regions having different stiffnesses.

図7は、別の実施形態に係るスピーカユニットの構成を示す模式図である。このスピーカユニットは、それぞれ異なる周波数帯域に対応する複数のサブユニットを有する。図7に示される例では、スピーカユニットは、3つのサブユニットを有する。各サブユニットは、それぞれ、低音域、中音域、高音域に対応する。各サブユニットは、それぞれ少なくとも一組の固定電極10および振動膜30を有する。固定電極10と振動膜30の間には、クッション材20が設けられている。各ユニットを区別するため、図7では添字1〜3を用いて区別している。このように、クッション材20の複数の領域は、それぞれ異なる固定電極10および振動膜30に接触するように配置されてもよい。   FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a speaker unit according to another embodiment. This speaker unit has a plurality of subunits corresponding to different frequency bands. In the example shown in FIG. 7, the speaker unit has three subunits. Each subunit corresponds to a low range, a mid range, and a high range, respectively. Each subunit has at least one set of fixed electrode 10 and vibrating membrane 30. A cushion material 20 is provided between the fixed electrode 10 and the vibrating membrane 30. In order to distinguish each unit, in FIG. 7, it distinguishes using subscripts 1-3. As described above, the plurality of regions of the cushion material 20 may be disposed so as to be in contact with different fixed electrodes 10 and vibrating membranes 30.

図8は、スピーカユニット1の周波数特性を例示する図である。図8の例では、振動膜30として厚さ3μm(マイクロメートル)のPETフィルムに、400Å(オングストローム)の厚さのAlを蒸着したものが用いられている。また、固定電極10および固定電極50として、開孔率41.9%のパンチングメタルが用いられている。バイアス電圧として5.25kVの電圧が、入力信号として4000Vppの正弦波が用いられている。図8において、実線はクッション材として高スティフネス(具体的には133291N/m)の材料を用いた場合の周波数特性の実測値を、点線はクッション材として低スティフネス(具体的には28920N/m)の材料を用いた場合の周波数特性の実測値を示している。低スティフネスのクッション材を用いることにより、スピーカユニット1の最低共振周波数fを低下させることができる。 FIG. 8 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the speaker unit 1. In the example of FIG. 8, the vibrating film 30 is a PET film having a thickness of 3 μm (micrometers) deposited with Al having a thickness of 400 Å (angstroms). Further, as the fixed electrode 10 and the fixed electrode 50, punching metal having a hole area ratio of 41.9% is used. A voltage of 5.25 kV is used as the bias voltage, and a sine wave of 4000 Vpp is used as the input signal. In FIG. 8, the solid line indicates the actual measurement value of the frequency characteristics when a high stiffness (specifically 133329 N / m) material is used as the cushioning material, and the dotted line indicates the low stiffness (specifically 28920 N / m) as the cushioning material. The measured value of the frequency characteristic when using this material is shown. By using a cushion material with low stiffness, the minimum resonance frequency f 0 of the speaker unit 1 can be lowered.

図9は、スピーカユニット1の周波数特性の計算値と実測値を比較する図である。図9(a)はシミュレーションによる計算値を、図9(b)は実験による実測値を示している。特に2kHz以下の周波数領域において、計算値と実測値とはよく一致している。このように、本実施形態によれば、所望の最低共振周波数fを有する静電型スピーカを作製することができる。 FIG. 9 is a diagram comparing the calculated value of the frequency characteristic of the speaker unit 1 with the actual measurement value. FIG. 9A shows a calculated value by simulation, and FIG. 9B shows an actually measured value by experiment. In particular, in the frequency region of 2 kHz or less, the calculated value and the actually measured value are in good agreement. Thus, according to the present embodiment, an electrostatic speaker having a desired minimum resonance frequency f 0 can be manufactured.

なお、上述の実施形態においては、スピーカユニット1がプッシュ・プル型の静電型スピーカである態様について説明した。しかし、スピーカユニット1は、固定電極を1枚しか有しない、いわゆるシングル型の静電型スピーカであってもよい。シングル型の静電型スピーカの場合、式(1)の平方根内部の分子第2項の係数は「2」ではなく、「1」になる。すなわち、固定電極の数をnとすると、コンデンサの負スティフネスは、SME=nεSE /(d+xと表せる。プッシュ・プル型の静電型スピーカの場合、SME=2εSE /(d+xとなり、シングル型の静電型スピーカの場合、SME=εSE /(d+xとなる。 In the above-described embodiment, the aspect in which the speaker unit 1 is a push-pull type electrostatic speaker has been described. However, the speaker unit 1 may be a so-called single-type electrostatic speaker having only one fixed electrode. In the case of a single-type electrostatic speaker, the coefficient of the second term of the numerator inside the square root of the equation (1) is not “2” but “1”. That is, when the number of fixed electrodes is n, the negative stiffness of the capacitor can be expressed as S ME = nεSE 0 2 / (d + x 0 ) 3 . In the case of a push-pull type electrostatic speaker, S ME = 2εSE 0 2 / (d + x 0 ) 3 , and in the case of a single type electrostatic speaker, S ME = εSE 0 2 / (d + x 0 ) 3 .

また、上述の実施形態においては、クッション材20が3つの領域を有する態様について説明したが、クッション材20が有する領域の数は3つに限定されない。クッション材20は、それぞれ弾性率が異なる2つ、または4つ以上の領域を有してもよい。   Moreover, although the cushion material 20 demonstrated the aspect which has three area | regions in the above-mentioned embodiment, the number of the area | regions which the cushion material 20 has is not limited to three. The cushion material 20 may have two or four or more regions each having a different elastic modulus.

また、上述の実施形態においては、単一のクッション材20が複数の領域を有する態様について説明した。スピーカユニット1は、単一の領域を有するクッション材、すなわち、その弾性率が均一なクッション材を複数有してもよい。この場合、複数のクッション材のうち、少なくとも2つのクッション材の弾性率は異なっている。複数のクッション材は、固定電極10(固定電極50)と振動膜30との間において、互いに接するように、すなわち密に配置されてもよいし、互いに空隙を介して、すなわち粗に配置されてもよい。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, the single cushioning material 20 demonstrated the aspect which has a some area | region. The speaker unit 1 may include a plurality of cushion materials having a single region, that is, a cushion material having a uniform elastic modulus. In this case, the elastic modulus of at least two cushion materials among the plurality of cushion materials is different. The plurality of cushion materials may be arranged so as to be in contact with each other, that is, densely, between the fixed electrode 10 (fixed electrode 50) and the vibration film 30, or may be arranged with a gap therebetween, ie, roughly. Also good.

本発明の一実施形態に係るスピーカユニット1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the speaker unit 1 which concerns on one Embodiment of this invention. クッション材における複数の領域の構成の第1実施形態を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the structure of the some area | region in a cushion material. クッション材の断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section of a cushion material. スピーカユニット1の製造方法の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the speaker unit 1. クッション材における複数の領域の構成の第2実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of a structure of the some area | region in a cushion material. クッション材における複数の領域の構成の第3実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of a structure of the some area | region in a cushion material. 別の実施形態に係るスピーカユニットの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the speaker unit which concerns on another embodiment. スピーカユニット1の周波数特性を例示する図である。It is a figure which illustrates the frequency characteristic of the speaker unit. スピーカユニット1の周波数特性の計算値と実測値を比較する図である。It is a figure which compares the calculated value and the measured value of the frequency characteristic of the speaker unit.

符号の説明Explanation of symbols

1…スピーカユニット、10…固定電極、20…クッション材、30…振動膜、40…クッション材、50…固定電極、60…スペーサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Speaker unit, 10 ... Fixed electrode, 20 ... Cushion material, 30 ... Vibration film, 40 ... Cushion material, 50 ... Fixed electrode, 60 ... Spacer

Claims (5)

面を有し、入力信号に応じて振動する振動電極と、
前記振動電極の面に対向する面を有し、前記振動電極と離間配置された固定電極と、
前記振動電極の面と前記固定電極の面との間に、前記振動電極と接するように配置されたクッション材であって、前記振動電極の面と平行な断面において複数の領域を有し、前記複数の領域のうち少なくとも2つの領域におけるスティフネスが異なるクッション材と
を有する静電型スピーカ。
A vibrating electrode having a surface and vibrating in response to an input signal;
A fixed electrode having a surface facing the surface of the vibration electrode and spaced from the vibration electrode;
A cushioning material disposed between the surface of the vibration electrode and the surface of the fixed electrode so as to be in contact with the vibration electrode, and having a plurality of regions in a cross section parallel to the surface of the vibration electrode, An electrostatic loudspeaker comprising: a cushion material having different stiffnesses in at least two of the plurality of regions.
前記複数の領域のうち隣接する2つの領域において、前記振動電極の中心との距離が近い領域のスティフネスが、前記振動電極の中心との距離が遠い領域のスティフネスよりも高いことを特徴とする請求項1に記載の静電型スピーカ。   The stiffness of a region close to the center of the vibration electrode in two adjacent regions among the plurality of regions is higher than the stiffness of a region far from the center of the vibration electrode. Item 4. The electrostatic speaker according to Item 1. 面を有し、入力信号に応じて振動する振動電極と、
前記振動電極の面に対向する面を有し、前記振動電極と離間配置された固定電極と、
前記振動電極の面と前記固定電極の面との間に、それぞれ前記振動電極と接するように配置された複数のクッション材と
を有し、
前記複数のクッション材のうち少なくとも2つのクッション材のスティフネスが異なる
ことを特徴とする静電型スピーカ。
A vibrating electrode having a surface and vibrating in response to an input signal;
A fixed electrode having a surface facing the surface of the vibration electrode and spaced from the vibration electrode;
A plurality of cushioning members disposed between the surface of the vibration electrode and the surface of the fixed electrode so as to be in contact with the vibration electrode, respectively;
The electrostatic loudspeaker characterized in that the stiffness of at least two of the plurality of cushion materials is different.
前記複数のクッション材のうち隣接する2つのクッション材において、前記振動電極の中心との距離が近いクッション材のスティフネスが、前記振動電極の中心との距離が遠いクッション材のスティフネスよりも高いことを特徴とする請求項3に記載の静電型スピーカ。   In two adjacent cushion materials among the plurality of cushion materials, the stiffness of the cushion material that is close to the center of the vibration electrode is higher than the stiffness of the cushion material that is far from the center of the vibration electrode. The electrostatic speaker according to claim 3. 前記振動電極の数が複数であり、前記複数のクッション材が、それぞれ異なる振動電極と接するように配置されることを特徴とする請求項3に記載の静電型スピーカ。   The electrostatic speaker according to claim 3, wherein the number of the vibration electrodes is plural, and the plurality of cushion materials are arranged so as to be in contact with different vibration electrodes, respectively.
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