JP4882836B2 - スピーカ用振動膜およびスピーカ - Google Patents
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Description
高分子静電型アクチュエータ膜本体は、高分子で形成される絶縁層および導電層を有している。絶縁層の両面を挟む導電層間に電圧を印加すると、導電層間のクーロン力によって高分子静電型アクチュエータ膜本体には歪みが生じる。そのため、導電層間に印加する電圧を制御することにより、高分子静電型アクチュエータ膜本体は伸縮し、振動を生じる。この振動によって、高分子静電型アクチュエータ膜は音場を形成する。また、高分子静電型アクチュエータ膜本体を構成する絶縁層および導電層は、高分子によって形成されている。そのため、高分子静電型アクチュエータ膜本体は、容易に弾性変形する。さらに、高分子静電型アクチュエータは、液状の高分子を積層して乾燥することにより、単一または複数の絶縁層および導電層が容易に形成される。さらに、高分子静電型アクチュエータ膜本体は、袋状に形成することにより、全体が均一に振動する。したがって、製造が容易であり、構造が簡単であるとともに、弾性体による均一な音場を形成することができる。
高分子静電型アクチュエータ膜本体は、絶縁層と導電層とを複数の層に積層することにより、膜厚が増大し、強度が向上する。ところで、絶縁層または導電層自体の膜厚を増大することにより、全体の膜厚が増大、強度を高めることも可能である。この場合、絶縁層の膜厚を増大すると、導電層間に印加すべき電圧が増大し、絶縁破壊や沿面放電などを招きやすくなる。そこで、絶縁層または導電層の膜厚を増大するよりも、絶縁層または導電層を積層して全体の膜厚を増大し強度の向上を図ることが望ましい。したがって、要求される強度、あるいは振動の大きさに応じて膜厚を調整することができる。
絶縁層の両面に導電層を形成した高分子静電型アクチュエータ膜本体は、導電層間に電圧を印加すると歪みが生じる特性を有する。これとともに、このような高分子静電型アクチュエータ膜本体は、歪みを検出するセンサとしても機能する。すなわち、導電層間に電圧を印加しているとき、高分子静電型アクチュエータ膜本体に変形が生じると、変形の度合い(程度)を、導電層間の静電容量の変化により生じる導電層間の電圧の変化として求めることができる。そして、例えば電圧の変化と導電層間の距離dとの相関関係をあらかじめ測定したテーブルを参照することにより、この導電層間の電圧の変化に基づいて、高分子静電型アクチュエータ膜本体の変位が検出される。その結果、電圧の印加にともなう高分子静電型アクチュエータ膜本体の変形は高分子静電型アクチュエータ膜本体によって直接検出される。これにより、高分子静電型アクチュエータ膜本体の振動によって音場を形成するとき、高分子静電型アクチュエータ膜本体の振動特性が直接制御される。したがって、発生する音の制御特性が向上し、より音質の優れた音を再生することができる。
(2)本発明のスピーカ用振動膜では、前記高分子静電型アクチュエータ膜本体は、略球形状に形成されている。
これにより、高分子静電型アクチュエータ膜本体は、振動することによって球面状の音場を形成する点音源を構成する。したがって、理想的な球面状の音場を形成することができる。
スピーカ用振動膜は袋状に形成されているため、良好な振動を生じさせるためには内部を密封する必要がある。そこで、台座部は、袋状の高分子静電型アクチュエータ膜本体の開口側を密封して支持している。また、台座部は、スピーカ用振動膜に電力を供給する。これにより、スピーカ用振動膜は、台座に密封された状態で固定され、台座から電力が供給される。したがって、音質の優れた音を再生することができる。
袋状のスピーカ用振動膜を振動させるためには、内部を一定の圧力に保持し、適度にスピーカ用振動膜に引っ張り力を加えることが望ましい。一方、スピーカ用振動膜に加わる引っ張り力は、例えば気温、湿度、大気圧あるいは経年変化によって変化する。そこで、圧力調整手段は、それらの環境の変化あるいは経年変化に応じてスピーカ用振動膜内部の圧力を調整し、スピーカ用振動膜に加わる引っ張り力を所定値に維持する。したがって、常に音質の優れた音を再生することができる。
台座部は、袋状のスピーカ用振動膜が形成する内部の空間を密封している。そのため、台座部に圧力調整手段を設けることにより、圧力調整手段とスピーカ用振動膜とが近接して配置される。したがって、スピーカ用振動膜の内部の圧力を迅速かつ正確に調整することができる。
これにより、袋状のスピーカ用振動膜は、発光部材が発する光が内部に照射される。したがって、イルミネーションとしての効果を得ることができ、美感を高めることができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるスピーカを図1に示す。図1は、本発明の第1実施形態によるスピーカの概略構成を示す模式図である。
絶縁層31の両面に導電層32、33を形成することにより、絶縁層31は導電層32と導電層33との間に挟み込まれる。絶縁層31は、上述のように誘電率の高い材料で形成されている。そのため、絶縁層31を挟む二つの導電層32、33間に電圧を印加することにより、クーロン力が発生し、絶縁層31に歪みが生じる。二つの導電層32、33間に印加する電圧およびその周期を調整することにより、この絶縁層31の歪みはアクチュエータ膜本体21の振動として取り出すことができる。
本発明の第2実施形態によるスピーカ用振動膜の模式図を図5に示す。
第2実施形態では、スピーカ用振動膜20のアクチュエータ膜本体21は、絶縁層31と、導電層32および導電層33と、保護層34および保護層35とからなる複数の膜ユニットを備えている。第2実施形態では、アクチュエータ膜本体21は三つの膜ユニット71、72、73を備えている。三つの膜ユニットのうち二つの膜ユニット71、72は、上述の第1実施形態による図2(C)と同様に制御部12に接続されている。一方、残る一つの膜ユニット73は、センサ部80に接続されている。すなわち、膜ユニット73は、センサ層を構成している。
図6に示すように、計測装置100を用いてアクチュエータ膜本体21の特性が測定される。計測装置100では、アクチュエータ膜本体21の導電層32と導電層33との間の距離dと、静電容量Cとの関係が測定される。計測装置100は、アクチュエータ膜本体21を駆動する制御部101を備えている。制御部101は、アクチュエータ膜本体21の導電層32および導電層33へ駆動用の電力を供給する。制御部101とアクチュエータ膜本体21との間には、100kHzトラップ用のインダクタンスとしてコイル102が設けられている。
本発明の第3実施形態によるスピーカの模式図を図12に示す。
第3実施形態では、スピーカ10は発光部90を備えている。発光部90は、台座部11からスピーカ用振動膜20の内部に突出して設けられている。これにより、発光部90は、スピーカ用振動膜20の内部に設けられる。発光部90は、制御部12に接続されており、制御部12からの信号によって変色あるいは発光量が変化する。制御部12は、例えばアンプ19から供給される音声信号に応じて発光部90の色および光量などを変化させる。その結果、発光部90は、スピーカ10から発生する音にあわせて光を発生する。
以上説明した複数の実施形態では、スピーカ用振動膜20を略球形状に形成する場合について説明した。しかし、スピーカ用振動膜20は、例えば円筒形または多面体としてもよい。スピーカ用振動膜20を円筒形にする場合、円筒の径方向にはほぼ均一な音場を形成することができる。一方、円筒の軸方向にはほとんど音場が形成されない。したがって、スピーカ用振動膜20を円筒形に形成する場合、音場の形成方向に指向性を持たせることができる。スピーカ用振動膜20を多面体に形成する場合も、音場の形成方向に指向性を持たせることができる。これにより、例えば多層住宅での使用のように音場の形成方向に制限がある場合、その環境にあわせて最適かつ高音質の音場を形成することができる。
Claims (6)
- 絶縁層、および前記絶縁層の両面に形成されている導電層を有する高分子静電型アクチュエータ膜本体を備え、
前記高分子静電型アクチュエータ膜本体は、複数の層に積層され、内部に空間を形成可能な袋状であり、
複数の層に積層された前記高分子静電型アクチュエータ膜本体のうち少なくとも一層は、前記高分子静電型アクチュエータ膜本体の伸縮を検出するセンサ層であるスピーカ用振動膜。 - 前記高分子静電型アクチュエータ膜本体は、略球形状に形成されている請求項1記載のスピーカ用振動膜。
- 請求項1または2記載のスピーカ用振動膜と、
前記高分子静電型アクチュエータ膜本体の開口側に設けられ、前記スピーカ用振動膜の内部の空間を密封して前記スピーカ用振動膜を支持するとともに、前記スピーカ用振動膜へ電力を供給する台座部と、
を備えるスピーカ。 - 前記スピーカ用振動膜の内部の空間の圧力を調整する圧力調整手段をさらに備える請求項3記載のスピーカ。
- 前記圧力調整手段は、前記台座部に設けられている請求項4記載のスピーカ。
- 前記スピーカ用振動膜の内部に設けられている発光部材をさらに備える請求項3、4または5記載のスピーカ。
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