JP4822156B2 - 電気音響変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカーやマイクロフォン等の電気音響変換装置に関するものである。

２枚の固定部分の間に１枚の振動部分を配置した本発明の構成に類似する電気音響変換装置としては、振動部分と固定部分との間に、静電気力による引力が作用するようにし、この引力の変化と、これに対応した振動部分の振動変化とにより、電気音響変換動作を行なうものが知られている。

例えば、図２に模式図示した静電型電気音響変換装置にあっては、平行に配置された２枚の固定極２０の間に、振動変位自在なフィルム状の１枚の振動極１０を平行に配置し、振動極１０を一方極性（図示例はプラス）に帯電させ、固定極２０を他方極性（図示例はマイナス）に帯電させて、振動極１０と固定極２０との間に静電引力を発生させておき、固定極２０に接続された音声信号部３０により、固定極２０の電位を変化させ、その結果生ずる静電引力変化に依って振動極１０を駆動して音波を発生させたり、或いは外部よりの音波に依って振動極１０が振動変位すると、静電誘導に依って固定極２０の間には電荷の移動、すなわち音声信号電流が流れるので、それを検出したりして、電気音響変換を行なっている。

しかしながら、上記した振動極と固定極との間に静電引力を作用させて動作する従来技術にあっては、振動極と固定極との間に作用する静電引力の強さが、両者間の距離の自乗に反比例して増大するので、振動極と固定極とが接触すると云う重大な不都合が発生し易く、この不都合に対する専用の対策を講じる必要があるが、このため電気音響変換装置の構成が複雑となるばかりでなく、振幅の制限とか、歪やノイズが発生する、と云う問題があった。

また、振動極と固定極との間に静電引力が作用するので、固定極に対して振動極を定位させるために、弾性的復元力に依って振動極を張設した状態で機械的に固定保持する必要があり、このため構造が複雑となったり、適当な弾性を得る為に材質に制約を生じる、と云う問題があった。

さらに、振動極は、機械的に固定保持された状態で振動変位する必要があるので、その振動変位動作は弾性変形変位となり、このため弾性疲労による径時劣化が発生し易い、と云う問題があった。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく創案されたもので、振動極と固定極との間に作用する静電斥力によって、両極の接触の発生を解消すると共に、二つの固定極間における振動極の安定した定位を得ることを技術的課題とし、もって簡単な構成で、安定して良質な電気音響変換を得ることを目的とする。

上記技術的課題を解決する本発明の内、請求項１記載の発明の手段は、
平行に配置された２枚の固定極の間に、振動変位自在な１枚の振動極を平行に配置すること、
この振動極と両固定極の対向した面を、静電的に同一極性とすること、
振動極と固定極との間に働く静電斥力を復元力として、振動極を両固定極間に定位させること、
両固定極間を、電気音声信号の入出力とすること、
振動極の固定極に対する振動変位により、電気音響変換を行なうこと、
にある。

この請求項１記載の発明においては、振動極は、平行配置された２枚の固定極の間に平行に配置され、かつ振動極と固定極とは、その対向した面を、静電気的に同一極性としているので、振動極と固定極との間には静電斥力が発生し、この静電斥力を復元力として振動極は、両固定極からの静電斥力が等しくなる位置に定位する。

すなわち、両固定極の間に配置された振動極は、機械的手段によらず、固定極との間に作用する静電斥力を復元力として、定位するのである。

このように、振動極は両固定極間に、振動極と固定極との間に働く静電斥力により定位しているので、固定極に対して振動極が接近すると、この振動極と固定極との間に働く静電斥力は、減少した両者間の距離の自乗に反比例して急増する。

そして、固定極に音声信号を静電気力変化として印加すると、振動極は固定極との静電斥力変化に依って駆動されて音波を発生するし、又音波により振動極が固定極に対して相対的に振動変位すると、一方の固定極と振動極との間に作用する静電斥力と、他方の固定極と振動極との間に作用する静電斥力とが、反対方向に増減変化して静電斥力の変化を生じるが、この変化は静電誘導により電気音声信号として検出される。

また、上記したように、振動極の振動変位は、この振動極が両固定極の間に位置していることから、振動極と固定極との間に作用する静電斥力だけに従って行なわれるので、振動極の弾性を全く必要とすることがなく、むしろ振動極の弾性が、この振動極の振動変位動作に、影響しないようにすることが、望ましいものとなっている。

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の発明にあっては、振動極は両固定極間に、振動極と固定極との間に働く静電斥力により定位し、固定極に対して振動極が接近すると、この振動極と固定極との間に働く静電斥力は、減少した両者間の距離の自乗に反比例して、急激に強大化するので、振動極と固定極とが、この強大な静電斥力に打ち勝って接触することは、殆ど起り得ず、これにより振動極と固定極との接触事故の発生が殆どないものとすることができる。

更に、振動極と固定極とは静電気的に同極性となっているので、例え接触したとしても、放電とか吸着等の、重大な不都合を発生することが少ない。

また、両固定極の間に配置された振動極は、機械的手段によらず、固定極との間に作用する静電斥力を復元力として定位するので、振動極を定位させるための専用の構造物を設ける必要がなく、その分、電気音響変換装置の構造の簡単化が容易となる。

そして、振動極の振動変位は、振動極と固定極との間に作用する静電斥力だけに従って行なわれるので、振動極は弾性を全く必要とすることがなく、このため振動極が、弾性疲労による径時劣化の影響を受けることがなく、長期間に亘って安定した動作が可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明を、静電型電気音響変換装置に実施した場合の、模式図および簡略電気構成図を示すもので、図１の（ａ）に示すように、一対の平行に配置された固定極２の間に、１枚の振動極１を配置した状態で、振動極１および両固定極２を同極性（図示実施例の場合、プラス極性）に帯電させることにより、振動極１と固定極２との間に静電斥力を発生させ、この静電斥力を復元力として、両固定極２間の中間位置に、振動極１を定位させている。

この状態から、スピーカーの場合は、両固定極２間に、音声信号部３から、交流信号である音声信号を印加すると、この音声信号の印加に従って、両固定極２の電位が、一方が増加変化ならば他方が減少変化するので、振動極１は、この両固定極２の電位変化に従った、各固定極２との間の静電斥力の変化により、振動変位して音波を発生する。

また、マイクロフォンの場合は、音波の作用により振動極１が振動変位すると、振動極１と両固定極２との間の静電斥力が、一方が増強変化ならば他方が弱化変化するので、両固定極２間には、静電斥力を等しくさせる方向への電荷の流れ、すなわち音声信号が発生する。

図１の（ｂ）は、静電型電気音極変換装置の簡略電気構成を示すもので、２枚の平行に対向配置された平板状の固定極２の間に、１枚のフィルム状の振動極１を平行に配置し、この振動極１および、両固定極２間に接続されたトランス６の二次巻線の中間タップに、バイアス電源である直流高電圧源４からの一方の電位（図示実施例の場合、プラス電位）を、調整抵抗８を介して印加し、トランス６の一次巻線に音声信号部３を接続して構成されている。

振動極１は、材料としては、振動変位自在なフィルム状への成形が容易な、合成樹脂材料とか、紙等の繊維材料が適しており、弱導電性となる様に処理されている。

固定極２は、導電材料により変形しない平板状に成形されたものであり、通音性の間隙を有している。

振動極１および両固定極２には、直流高圧電源４から、同極性のバイアス電圧が印加されているので、共に同極性（図示の場合プラス極性）に帯電した状態となっており、このため振動極１は両固定極２との間に作用する静電斥力を復元力として、この両静電斥力が等しくなる位置に定位する。

スピーカーとして動作する場合、音声信号部３から交流信号である音声信号を印加すると、トランス６の二次巻線に、音声信号に従った電圧変化信号が発生して、両固定極２の電位を、互いに逆方向に増減変化させる。

このため、振動極１は、この電位の変化による両固定極２との間の静電斥力の変化に従って、両固定極２との間に作用する静電斥力を等しくする方向に変位し、この変位が振動となって音波を発生する。

また、マイクロフォンとして動作する場合、作用した音波により振動極１が振動変位すると、振動極１と固定極２との間の距離の変化に従って、振動極１と両固定極２との間の静電斥力が、互いに反対方向に増減変化する。

このため、両固定極２の間には、振動極１との間の静電斥力の増減変化に従って、この増減変化を無くす方向の電荷の流れ、すなわち電流が発生し、この電流がトランス６を介して、音声信号部３により音声信号として検出される。

なお、図１に示した、静電型電気音響変換装置にあっては、振動極１をエレクトレットで構成することにより、振動極１に対する面倒な電荷の付与を省略することができ、その分、構成を簡単化することが可能となる。

また、同じく、図１に示した、静電型電気音響変換装置にあって、振動極１をエレクトレットで構成すると共に、固定極２にエレクトレットを組付け、振動極１と固定極２との間に所望する静電斥力を発生させる構成とすることにより、バイアス電圧を印加する為の直流高圧電源４が全く不要となり、これにより全体構成をきわめて簡潔なものとすることができる。

本発明の実施形態例を示す、電気模式図および簡略電気構成図である。 従来技術の説明に供する、電気模式図である。

符号の説明

１ ； 振動極
２ ； 固定極
３ ； 音声信号部
４ ； 直流高圧電源
６ ； トランス
８ ； 調整抵抗

Claims (1)

1. 平行に配置された２枚の固定極（２）の間に、振動変位自在な１枚の振動極（１）を平行に配置し、該振動極（１）と両固定極（２）の対向した面を、静電的に同一極性として、前記振動極（１）と固定極（２）との間に働く静電斥力を復元力として、前記振動極（１）を両固定極（２）間に定位させ、前記両固定極（２）間を、電気音声信号の入出力とし、前記振動極（１）の固定極（２）に対する振動変位により、電気音響変換を行なう電気音響変換装置。

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