JP5760879B2 - 静電型の電気音響変換器 - Google Patents

Description

本発明は、静電型の電気音響変換器に関する。

特許文献１に開示されている静電型スピーカは、間隔を開けて向かい合う２枚の平面電極と、この２枚の平面電極の間に配置された導電性を有する膜状の振動板（振動体）とから構成されており、振動板に所定のバイアス電圧を印加しておき、平面電極に印加する電圧を変化させると、振動板に作用する静電引力が変化し、これにより振動板が変位する。この印加電圧を入力される音響信号に応じて変化させれば、それに応じて振動板は変位を繰り返し、音響信号に応じた音響波が振動板の両面から発生する。そして、発生した音響波は、平面電極に空けられた貫通孔を通り抜けて外部へ放射される。
また、特許文献２には、振動板（振動体）を間に挟んで複数の固定電極を対向するように配置したスピーカエレメントにおいて、隣り合う振動膜に逆極性の成極電圧を印加し、隣り合う固定電極間に逆極性の駆動信号を印加することにより、大きな音圧を発生させる技術が開示されている。

特開２００７−３１８５５４号公報 特開平０６−２０９４９９号公報

上述した構成を有する静電型スピーカにおいて、平面電極に対向して振動板から発生した音波は、平面電極に設けられた貫通孔を通過して静電型スピーカの外部へと放射される。したがって、平面電極の開口率が小さい場合には、平面電極の開口率が大きい場合に比べて、平面電極に対向して振動板から発生した音波が貫通孔を通過して静電型スピーカの外部へと放射される割合が低くなるから、静電型スピーカの外部の音圧が低くなる問題がある。
また、この静電型スピーカの構成を、静電型マイクロフォンの構成として用いることも可能である。この場合、外部で発生した音波が電極に設けられた貫通孔を通過して振動板を振動させることで、音（音響）が音響信号（電気信号）へと変換されることになる。したがって、電極の開口率が小さい場合には、電極の開口率が大きい場合に比べて、外部で発生した音波が貫通孔を通過しにくくなり、静電型マイクロフォンで変換される音響信号が小さくなる（静電型マイクロフォンの感度が低下する）という問題がある。

上記課題を解決するため本発明は、静電型の電気音響変換器において、静電型スピーカとして用いられた場合には、振動体で発生した音が外部へ放射されやすく、また、静電型マイクロフォンとして用いられた場合には、外部で発生した音が音響信号へと変換されやすくすることを目的とする。

上述した課題を解決するために本発明は、通気性および絶縁性を有する離間部材と、表面から裏面に貫通した貫通孔を有し、前記離間部材を挟んで対向する一対の電極と、前記一対の電極に音響信号を供給する駆動回路のグランドに電気的に接続され、少なくとも一方の面の全面に形成された導電膜を有し、前記離間部材と前記一対の電極とを挟んで対向する一対の振動体と、前記電極と前記振動体との間に位置し、弾性、絶縁性および通気性を有する弾性部材とを備え、前記離間部材、前記一対の電極及び前記弾性部材が、前記一対の振動体の縁を互いに接着することにより形成された密閉空間に配置されていることを特徴とする静電型の電気音響変換器を提供する。

本発明においては、前記一対の電極は、前記一対の振動体よりも剛性が高くてもよい。

本発明によれば、静電型の電気音響変換器において、静電型スピーカとして用いられた場合には、振動体で発生した音が外部へ放射されやすく、また、静電型マイクロフォンとして用いられた場合には、外部で発生した音が音響信号へと変換されやすくなる。

本発明の実施形態に係る静電型スピーカの外観図である。 図１の静電型スピーカのＡ−Ａ線断面図である。 電極の外観図である。 静電型スピーカの電気的構成を示した図である。 静電型スピーカの動作を示す図である。 本発明の変形例に係る静電型スピーカの外観図である。 本発明の変形例に係る接着剤が塗布された領域を例示する図である。 変形例に係る静電型スピーカの外観図である。 変形例に係る静電型スピーカの上面の一部を拡大した図である。 変形例に係るクリップの正面と側面を示した図である。 変形例に係るクリップで静電型スピーカを挟んだ状態を示した図である。 変形例に係る静電型スピーカの外観図である。 変形例に係る静電型マイクロフォンの電気的構成を示した図である。

［実施形態］
本実施形態においては、静電型の電気音響変換器を、音響信号（電気信号）を音（音響）に変換する静電型スピーカとして適用した例を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る静電型スピーカ１の外観図であり、図２は、図１の静電型スピーカ１のＡ−Ａ線断面図である。また、図３は、電極２０の外観図である。これらの図においては、直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で方向を示しており、静電型スピーカ１を正面から見たときの左右方向をＸ軸方向、奥行き方向をＹ軸方向、高さ方向をＺ軸方向としている。また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは図面の裏から表に向かう矢印を意味するものとする。また、図中、「○」の中に「×」が記載されたものは図面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。なお、ここでいう「正面」とは、面の方向を便宜的に表したものであって、静電型スピーカ１が配置されるときに正面方向を向くことを表したものではない。静電型スピーカ１は、その配置に際しては、必要に応じてどの向きに配置されてもよい。また、図中の各構成要素の寸法は、構成要素の形状を容易に理解できるように実際の寸法とは異ならせてある。

（静電型スピーカ１の各部の構成）
静電型スピーカ１を構成する各部の構成について説明する。
静電型スピーカ１は、離間部材１０、電極２０Ｕ，２０Ｌ、弾性部材３０Ｕ，３０Ｌ、振動体４０Ｕ，４０Ｌおよび表面部材５０Ｕ，５０Ｌを備えている。なお、本実施形態においては、電極２０Ｕ，２０Ｌの構成は同じであり、弾性部材３０Ｕ，３０Ｌの構成は同じである。また、振動体４０Ｕ，４０Ｌの構成は同じであり、表面部材５０Ｕ，５０Ｌの構成は同じであり、このため、各部材について両者を区別する必要が特にない場合には符号「Ｕ」および「Ｌ」の記載を省略する。

離間部材１０は、不織布であって電気を通さず空気および音（音響）の通過が可能となっている。離間部材１０は、弾性を有しており、外部から力を加えられると変形し、外部から加えられた力が取り除かれると元の形状に戻る。離間部材１０は、Ｚ軸方向から見て矩形の形状を有している。また、離間部材１０のＺ軸方向の寸法は、１ｍｍ程度であるのが好ましい。なお、離間部材１０のＺ軸方向の寸法は、１ｍｍ程度に限らず、電極２０Ｕおよび電極２０Ｌに印加される電圧に応じて適宜定められてもよい。

電極２０は、所謂パンチングメタルであって振動体４０よりも剛性が高く（ヤング率が大きく）、導電性を有する金属板の表面から裏面に貫通する複数の貫通孔２１が形成されている。電極２０は、Ｚ軸方向から見て矩形の形状を有しており、Ｘ軸方向の寸法は離間部材１０のＸ軸方向の寸法と同じであり、Ｙ軸方向の寸法は離間部材１０のＹ軸方向の寸法と同じである。なお、電極２０に形成された貫通孔２１の数は、図３に示した数に限定されない。

弾性部材３０は、不織布であって電気を通さず空気および音の通過が可能となっている。弾性部材３０は、弾性を有しており、外部から力を加えられると変形し、外部から加えられた力が取り除かれると元の形状に戻る。また、弾性部材３０は、Ｚ軸方向から見て矩形の形状を有しており、Ｘ軸方向の寸法は離間部材１０のＸ軸方向の寸法と同じであり、Ｙ軸方向の寸法は離間部材１０のＹ軸方向の寸法と同じである。

振動体４０は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）またはＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）などの絶縁性および柔軟性を有する合成
樹脂のフィルムを基材とし、フィルムの一方の面に導電性を有する金属を蒸着して導電膜を形成した構成となっている。振動体４０は、Ｚ軸方向から見て矩形の形状を有しており、Ｘ軸方向の寸法は離間部材１０のＸ軸方向の寸法と同じであり、Ｙ軸方向の寸法は離間部材１０のＹ軸方向の寸法と同じである。また、振動体４０のＺ軸方向の寸法は、３μｍ〜１０μｍ程度であるのが好ましい。

表面部材５０は、織られた布であって、絶縁性と柔軟性を有し、空気および音の通過が可能となっている。表面部材５０は、Ｚ軸方向から見て矩形の形状を有しており、Ｘ軸方向の寸法は離間部材１０のＸ軸方向の寸法と同じであり、Ｙ軸方向の寸法は離間部材１０のＹ軸方向の寸法と同じである。また、表面部材５０は、Ｚ軸方向の寸法が１２μｍ未満であり、開口率が大きいものが好ましい。

（静電型スピーカ１の構造）
次に、静電型スピーカ１の構造について説明する。
離間部材１０は、電極２０Ｕの下面と電極２０Ｌの上面との間に配置されている。離間部材１０は、Ｘ軸方向の縁とＹ軸方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて電極２０Ｕおよび電極２０Ｌに固着されており、接着剤が塗布された部分より内側は電極２０Ｕおよび電極２０Ｌに固着されていない状態となっている。

弾性部材３０Ｕは、Ｘ軸方向の縁とＹ軸方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて電極２０Ｕの上面に固着されており、接着剤が塗布された部分より内側は電極２０Ｕに固着されていない状態となっている。弾性部材３０Ｌは、Ｘ軸方向の縁とＹ軸方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて電極２０Ｌの下面に固着されており、接着剤が塗布された部分より内側は電極２０Ｌに固着されていない状態となっている。

振動体４０Ｕは、Ｘ軸方向の縁とＹ軸方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｕの上面に固着されており、接着剤が塗布された部分より内側は弾性部材３０Ｕに固着されていない状態となっている。振動体４０Ｌは、Ｘ軸方向の縁とＹ軸方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｌの下面に固着されており、接着剤が塗布された部分より内側は弾性部材３０Ｌに固着されていない状態となっている。なお、振動体４０Ｕは導電膜が形成された面側が弾性部材３０Ｕに接しており、振動体４０Ｌは導電膜が形成された面側が弾性部材３０Ｌに接している。

表面部材５０Ｕは、Ｘ軸方向の縁とＹ軸方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて振動体４０Ｕの上面に固着されており、接着剤が塗布された部分より内側は振動体４０Ｕに固着されていない状態となっている。表面部材５０Ｌは、Ｘ軸方向の縁とＹ軸方向の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて振動体４０Ｌの下面に固着されており、接着剤が塗布された部分より内側は振動体４０Ｌに固着されていない状態となっている。

（静電型スピーカ１の電気的構成）
次に、静電型スピーカ１の電気的構成について説明する。図４は、静電型スピーカ１の電気的構成を示した図である。静電型スピーカ１には、駆動部１００が接続される。駆動部１００は、変圧器１１０と、アンプ１２０と、バイアス電源１３０とを備えている。
アンプ１２０には音響信号（電気信号）が入力される。アンプ１２０は、入力された音響信号を増幅し、増幅された音響信号を出力する増幅回路である。アンプ１２０は、音響信号を出力する端子ＴＡ１，ＴＡ２を有しており、端子ＴＡ１は、抵抗器Ｒ１を介して変圧器１１０の一次側の端子Ｔ１に接続されている。端子ＴＡ２は、抵抗器Ｒ２を介して変圧器１１０の一次側のもう一方の端子Ｔ２に接続されている。変圧器１１０の２次側の端子Ｔ４は、電極２０Ｕに接続されており、変圧器１１０の２次側のもう一方の端子Ｔ５は、電極２０Ｌに接続されている。バイアス電源１３０の一端は駆動部１００の基準電位であるグランドＧＮＤに接続されており、バイアス電源１３０のもう一端は抵抗器Ｒ３を介して変圧器１１０の中点の端子Ｔ３に接続されている。つまり、バイアス電源１３０は、変圧器１１０に対して、予め定められたバイアス電圧（例えば３５０Ｖ）を印加している。振動体４０Ｕの導電膜と振動体４０Ｌの導電膜は、電気的に接続されており、駆動部１００の基準電位であるグランドＧＮＤに接続されている。

（静電型スピーカ１の動作）
次に、静電型スピーカ１の動作について説明する。図５は、静電型スピーカ１の動作を示す図である。アンプ１２０に交流の音響信号が入力されると、入力された音響信号が増幅されて変圧器１１０の一次側に供給される。
そして、供給された電圧によって、変圧器１１０の二次側の端子の電圧が変化して、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の電位差が変化すると、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の静電引力が強まる又は振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の静電引力が弱まる。
また、供給された電圧によって、変圧器１１０の二次側の端子の電圧が変化して、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の電位差が変化すると、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の静電引力が強まる又は振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の静電引力が弱まる。

まず、電極２０Ｕに印加される電圧が増加し、電極２０Ｌに印加される電圧が減少した場合について説明する。
電極２０Ｕに印加される電圧が増加すると、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の静電引力が強まり、図５（ａ）に示したように振動体４０Ｕは矢印Ｆ１の方向へ変位する。
また、電極２０Ｌに印加される電圧が減少すると、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の静電引力が弱まり、図５（ａ）に示したように振動体４０Ｌは矢印Ｆ２の方向へ変位する。
なお、電極２０Ｕに印加される電圧と電極２０Ｌに印加される電圧とは、互いに逆相で絶対値が同じとなるように電気的に構成されているので、矢印Ｆ１の方向と矢印Ｆ２の方向は同じ方向となる。

次に、電極２０Ｕに印加される電圧が減少し、電極２０Ｌに印加される電圧が増加した場合について説明する。
電極２０Ｕに印加される電圧が減少すると、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の静電引力が弱まり、図５（ｂ）に示したように振動体４０Ｕは矢印Ｆ３の方向へ変位する。
また、電極２０Ｌに印加される電圧が増加すると、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の静電引力が強まり、図５（ｂ）に示したように振動体４０Ｌは矢印Ｆ４の方向へ変位する。
なお、電極２０Ｕに印加される電圧と電極２０Ｌに印加される電圧とは、互いに逆相で絶対値が同じとなるように電気的に構成されているので、矢印Ｆ３の方向と矢印Ｆ４の方向は同じ方向となる。

このように、振動体４０Ｕ，４０Ｌが音響信号に応じて変位し、その変位する方向が逐次変わることによって振動となり、その振動状態（振動数、振幅、位相）に応じた音波が振動体４０Ｕ，４０Ｌから発生する。また、静電型スピーカ１においては、振動体４０Ｕと振動体４０Ｌとで変位の方向が同じであるから、振動体４０Ｕから発生する音波は、振動体４０Ｌから発生する音波と同相になり、発生した両方の音波が互いに打ち消されることなく加算されて、表面部材５０Ｕ，５０Ｌを通過して静電型スピーカ１の外部へ音として放射される。

本実施形態によれば、静電型スピーカ１は、電極２０よりも外側に振動体４０が位置しているから、電極２０に遮られることなく、振動体４０から発生した音波を静電型スピーカ１の外部へと放射することが可能となる。したがって、静電型スピーカ１は、振動体から発生した音波の一部が電極に遮られてしまう従来の静電型スピーカと比較して、静電型スピーカ１の外部に放射し得る音波の割合が高くなるから、静電型スピーカ１の外部に放射する音波の音圧を高くすることができる。
更に、振動体４０Ｕと振動体４０Ｌとが同相で振動するので、振動体が一枚の場合に対して、静電型スピーカ１の外部に放射する音圧を高くすることができる。
また、本実施形態によれば、電極２０は、振動体４０よりも剛性が高くなるように形成されている。したがって、電極２０と振動体４０との間の電位差が変化した場合には、振動体４０が、静電引力の働きによって、電極２０に吸引される方向、又は電極２０から離れる方向に変位する。
また、電極２０には、表面から裏面に貫通する貫通孔２１が形成されている。したがって、電極２０は、貫通孔が形成されていない電極と比較して、弾性部材３０Ｕの内部に位置する空気と弾性部材３０Ｌの内部に位置する空気の、振動体４０の変位に応じた移動がしやすくなっている。また、電極２０Ｌと電極２０Ｕは、離間部材１０を挟むことで所定の間隔をあけて配置されているから、所定の間隔をあけて配置されていない場合と比べて、静電容量を低下させることができる。
また、本実施形態によれば、振動体４０は、隣り合う部材と接触する面において一部の領域のみが固着されているから、隣り合う部材と接触する面において全部の領域が固着された場合と比較して変位し易くなっている。また、振動体４０は、柔軟性を有する表面部材５０と弾性を有する弾性部材３０との間に配置されているから、柔軟性および弾性を有さない部材同士の間に配置された場合と比較して変位し易くなっている。
また、本実施形態によれば、電流が流れる電極２０の外側が、グランドＧＮＤに接続されている振動体４０によって覆われるから、人体が感電する可能性を低くすることができる。

［変形例］
上述した実施形態は、本発明の実施の一例にすぎない。本発明は、上述した実施形態に対して以下の変形を適用した態様で実施することも可能である。なお、以下に示す変形例は、必要に応じて、各々を適当に組み合わせて実施されてもよいものである。

（変形例１）
振動体は、フィルムの一方の面に導電性を有する金属を蒸着したものに限定されるものではなく、フィルムの両面に導電性を有する金属を蒸着したものであってもよい。また、振動体は、ＰＥＴやＰＰに限定されず、他の合成樹脂のフィルムに導電性を有する金属を蒸着したものであってもよい。

（変形例２）
弾性部材および離間部材は、不織布に限定されるものではなく、絶縁性、通気性および弾性を有する部材であればよく、例えば、中綿に熱を加えて圧縮したもの、織られた布、合成樹脂を海綿状にしたものであってもよい。

（変形例３）
静電型スピーカ１を構成する各部材の形状はＺ軸方向から見て矩形の形状に限定されるものではなく、多角形、円形、楕円形など、他の形状であってもよい。

（変形例４）
表面部材は、空気および音の通過が可能な部材であればよく、例えば、中綿に熱を加えて圧縮したもの、合成樹脂を海綿状にしたものなどであってもよい。また、表面部材は、その表面に文字や絵、写真などの画像が形成されていてもよい。図６は、本発明の変形例に係る静電型スピーカ１ａの外観図である。本変形例においては、表面部材５０Ｕａの表面に画像５１ａが印刷されている。このようにして構成された静電型スピーカ１ａは、表面部材５０Ｕａの表面に印刷された画像に関連する音波を表面部材５０ａの表面から放射することが可能となる。また、静電型スピーカ１は、表面部材５０を備える構成に限定されるものではなく、表面部材５０を備えていなくてもよい。

（変形例５）
上述した実施形態においては、各部材のＸ軸方向の寸法とＹ軸方向の寸法はいずれも同じとなっているが、部材毎に寸法が異なっていてもよい。例えば、表面部材５０のＸ軸方向の寸法とＹ軸方向の寸法については、他の部材より長くなっていてもよい。また、このように表面部材５０についてＸ軸方向の寸法とＹ軸方向の寸法が他の部材より長い場合、表面部材５０Ｕの縁と表面部材５０Ｌの縁を互いに接着し、表面部材５０Ｕと表面部材５０Ｌとの間の密閉された空間に離間部材１０、電極２０、弾性部材３０および振動体４０が位置するようにしてもよい。この構成によれば、電流が流れる部分が絶縁性を有する表面部材５０によって覆われるから、人体が感電する可能性を低くすることができる。

また、例えば、振動体４０のＸ軸方向の寸法とＹ軸方向の寸法については、他の部材より長くなっていてもよい。また、このように振動体４０についてＸ軸方向の寸法とＹ軸方向の寸法が他の部材より長い場合、振動体４０Ｕの縁と振動体４０Ｌの縁を互いに接着し、振動体４０Ｕと振動体４０Ｌとの間の密閉された空間に離間部材１０、電極２０、および弾性部材３０が位置するようにしてもよい。この構成によれば、電流が流れる電極２０が、グランドＧＮＤに接続されている振動体４０によって覆われるから、人体が感電する可能性を低くすることができる。また、振動体４０Ｕと振動体４０Ｌは変位の方向が同じであるから、振動体４０Ｕと振動体４０Ｌとの間の密閉された空間に位置する空気が圧縮・伸長されることがない。

（変形例６）
電極２０は、パンチングメタルに限定されるものではなく、ＰＥＴまたはＰＰなどの絶縁性および柔軟性を有する合成樹脂のフィルムに金属膜を蒸着し、表面から裏面に貫通する貫通孔２１が形成された構成であってもよい。つまり、電極２０は、振動体４０よりも剛性が高くなくてもよい。この場合、電極２０は、電極２０と振動体４０との間に働く静電引力によって変位することが無い様に離間部材１０に固着されていればよい。例えば、図７は、本変形例に係る接着剤が塗布された領域を例示する図である。
図７（ａ）においては、電極２０ＬｂのＸ軸方向の縁とＹ軸方向の縁から、それぞれ内側へ数ｍｍの幅を有する領域（第１接着領域２１Ｌｂ）、および、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に所定の幅を有する領域が所定の間隔を有する格子状の領域（第２接着領域２２Ｌｂ）に接着剤が塗布されている。一方、電極２０Ｌｂにおいて、第１接着領域２１Ｌｂおよび第２接着領域２２Ｌｂを除いた領域には接着剤が塗布されていない。静電型スピーカを形成する際には、離間部材１０の下面の一部が第１接着領域２１Ｌｂおよび第２接着領域２２Ｌｂに固着される。なお、電極２０Ｕｂの離間部材１０と対向する面においても電極２０Ｌｂと同様の領域に接着剤が塗布されていてもよい。

図７（ｂ）においては、電極２０ＬｃのＸ軸方向の縁とＹ軸方向の縁から内側へ数ｍｍの幅を有する領域（第１接着領域２１Ｌｃ）、および、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に所定の間隔を有して配置された複数の円状の領域（第２接着領域２２Ｌｃ）に接着剤が塗布されている。一方、電極２０Ｌｃにおいて、第１接着領域２１Ｌｃおよび第２接着領域２２Ｌｃを除いた領域には接着剤が塗布されていない。静電型スピーカを形成する際には、離間部材１０の下面の一部が第１接着領域２１Ｌｃおよび第２接着領域２２Ｌｃに固着される。なお、電極２０Ｕｃの離間部材１０と対向する面においても電極２０Ｌｃと同様の領域に接着剤が塗布されていてもよい。

図７に示したように接着剤が塗布された電極が離間部材に固着されることで、電極の位置と離間部材の位置とが相対的にずれることがない。つまり、電極は、電極と振動体との間に働く静電引力によって変位することが無い。また、電極は、電極の一部の領域のみを固着させることで、電極の全部の領域を固着させる場合と比べて、振動体から発生した音波の音響特性（振幅、位相）を変化させる程度が低くなる。

（変形例７）
静電型スピーカを構成する各部材には、駆動部と接続するための切り欠きが設けられていてもよい。図８は変形例に係る静電型スピーカ１ｄの外観図である。静電型スピーカ１ｄは、静電型スピーカ１と同じ構成であるが、各部材の形状が相違している。本変形例については、静電型スピーカ１と相違している点についてのみ説明する。

静電型スピーカ１ｄは、表面部材５０Ｌｄ、振動体４０Ｌｄ、弾性部材３０Ｌｄ、電極２０Ｌｄ、離間部材１０ｄ、電極２０Ｕｄ、弾性部材３０Ｕｄ、振動体４０Ｕｄ、表面部材５０Ｕｄの順番で積層されて構成されている。表面部材５０Ｌｄおよび振動体４０Ｌｄは、Ｚ軸方向から見て矩形の形状を有しており、切り欠きが設けられていない。一方、弾性部材３０Ｌｄ、電極２０Ｌｄ、離間部材１０ｄ、電極２０Ｕｄ、弾性部材３０Ｕｄ、振動体４０Ｕｄおよび表面部材５０Ｕｄは、矩形の一部を切り取って奥行き方向へ一定の幅で凹んだ切り欠きが設けられている。

電極２０Ｌｄの切り欠きの左右方向の位置は、弾性部材３０Ｌｄの切り欠きと同じ位置にある。また、電極２０Ｌｄの切り欠きの左右方向の長さは、弾性部材３０Ｌｄの切り欠きの左右方向の長さと等しい。
また、電極２０Ｕｄの切り欠きの左右方向の長さは、電極２０Ｌｄの切り欠きの左右方向の長さよりも長い。離間部材１０ｄの切り欠きの左右方向の位置は、電極２０Ｕｄの切り欠きと同じ位置にある。また、離間部材１０ｄの切り欠きの左右方向の長さは、電極２０Ｕｄの切り欠きの左右方向の長さと等しい。
また、振動体４０Ｕｄの切り欠きの左右方向の長さは、電極２０Ｕｄの切り欠きの左右方向の長さよりも長い。弾性部材３０Ｕｄの切り欠きの左右方向の位置は、振動体４０Ｕｄの切り欠きと同じ位置にある。また、弾性部材３０Ｕｄの切り欠きの左右方向の長さは、振動体４０Ｕｄの切り欠きの左右方向の長さと等しい。
また、表面部材５０Ｕｄの切り欠きの左右方向の長さは、振動体４０Ｕｄの切り欠きの左右方向の長さよりも長い。

図９は、静電型スピーカ１ｄの上面の一部を拡大した図である。
電極２０Ｌｄの切り欠きと、弾性部材３０Ｌｄの切り欠きは、電極２０Ｕｄおよび離間部材１０ｄの切り欠きより左右方向の長さが短く、上から見ると電極２０Ｕｄおよび離間部材１０ｄの切り欠きの領域内に位置している。
また、電極２０Ｕｄの切り欠きと、離間部材１０ｄの切り欠きは、振動体４０Ｕｄおよび弾性部材３０Ｕｄの切り欠きより左右方向の長さが短く、上から見ると振動体４０Ｕｄおよび弾性部材３０Ｕｄの切り欠きの領域内に位置している。
また、振動体４０Ｕｄの切り欠きと、弾性部材３０Ｕｄの切り欠きは、表面部材５０Ｕｄの切り欠きより左右方向の長さが短く、上から見ると表面部材５０Ｕｄの切り欠きの領域内に位置している。

静電型スピーカ１ｄは、クリップ２００によって駆動部１００と接続される。
図１０（ａ）はクリップ２００の正面を示した図であり、図１０（ｂ）はクリップ２００の側面を示した図である。クリップ２００は、矩形で板状の電極２０１ｄ〜２０４ｄとバネ２１０を有している。また、クリップ２００は、電極２０１ｄ〜２０４ｄが固着されている板状のプラスチックの板部２２０Ａと、板部２２０Ａと向かい合う板状のプラスチックの板部２２０Ｂとを有している。電極２０１ｄは、図示せぬ導線を介して駆動部１００のグランドＧＮＤに接続されている。電極２０２ｄは、図示せぬ導線を介して変圧器１１０の出力側の端子Ｔ５に接続されている。電極２０３ｄは、図示せぬ導線を介して変圧器１１０の出力側の端子Ｔ４に接続されている。電極２０４ｄは、図示せぬ導線を介して駆動部１００のグランドＧＮＤに接続されている。

図１１は、クリップ２００で静電型スピーカ１ｄを挟んだ状態を示した図である。
静電型スピーカ１ｄの切り欠き部分をクリップ２００で挟むことで、電極２０１ｄと振動体４０Ｌｄ、電極２０２ｄと電極２０Ｌｄ、電極２０３と電極２０Ｕｄ、電極２０４ｄと振動体４０Ｕｄがそれぞれ接触することになる。そして、電極２０Ｌｄには、端子Ｔ５から出力された音響信号が電極２０２ｄを介して供給され、電極２０Ｕｄには、端子Ｔ４から出力された音響信号が電極２０３ｄを介して供給される。また、振動体４０Ｕｄは電極２０４ｄを介してグランドＧＮＤに接続され、振動体４０Ｌｄは電極２０１ｄを介してグランドＧＮＤに接続される。

本変形例においては、クリップ２００で静電型スピーカ１ｄを挟むだけで、静電型スピーカ１ｄと駆動部１００とを接続し、音響信号に応じた電圧を各電極に印加することができる。また、クリップ２００を静電型スピーカ１ｄから外せば、静電型スピーカ１ｄと駆動部１００とを分離できるため、静電型スピーカ１ｄを容易に持ち運ぶことができる。

（変形例８）
電極を有するクリップで静電型スピーカを挟むことで静電型スピーカと駆動部とを接続したが、静電型スピーカと駆動部とを接続する構成はこれに限定されるものではない。
図１２は、変形例に係る静電型スピーカ１ｅの外観図である。
静電型スピーカ１ｅは、表面部材５０Ｌｅ、振動体４０Ｌｅ、弾性部材３０Ｌｅ、電極２０Ｌｅ、離間部材１０ｅ、電極２０Ｕｅ、弾性部材３０Ｕｅ、振動体４０Ｕｅ、表面部材５０Ｕｅの順番で積層されて構成されている。電極２０Ｕｅは、導電性を有する板状の部材であり、振動体４０ｅよりも剛性が高く（ヤング率が大きく）、後述する電極２０１ｅ〜２０４ｅよりも剛性が低い（ヤング率が小さい）。また、電極２０ｅには、その表面から裏面に貫通する複数の貫通孔が形成されている。振動体４０Ｌｅおよび振動体４０Ｕｅには、その一部を除去して奥行き方向へ一定の幅で凹んだ１つの切り欠きが設けられており、電極２０Ｕｅおよび電極２０Ｌｅには２つの切り欠きが一定の間隔をあけて設けられている。なお、表面部材５０Ｌｅ、弾性部材３０Ｌｅ、離間部材１０ｅ、弾性部材３０Ｕｅおよび表面部材５０Ｕｅは、導電性を有しておらず、駆動部１００に接続されることがないから、切り欠きが設けられていても設けられていなくてもよい。

静電型スピーカ１ｅは、クリップ２００によって駆動部１００に接続される。クリップ２００には、図１２に示したように、針状の形状を有した電極２０１ｅ〜２０４ｅが設けられている。電極２０１ｅは、図示せぬ導線を介して駆動部１００のグランドＧＮＤに接続されている。電極２０２ｅは、図示せぬ導線を介して変圧器１１０の出力側の端子Ｔ５に接続されている。電極２０３ｅは、図示せぬ導線を介して変圧器１１０の出力側の端子Ｔ４に接続されている。電極２０４ｅは、図示せぬ導線を介して駆動部１００のグランドＧＮＤに接続されている。

静電型スピーカ１ｅにおいて、振動体４０Ｌｅ、電極２０Ｌｅ、電極２０Ｕｅ、振動体４０Ｕｅに設けられた切り欠きの左右方向の位置はそれぞれ異なっている。より具体的には、ポイントＰ１には、振動体４０Ｌｅがあるものの、切り欠きによって電極２０Ｌｅ、電極２０Ｕｅおよび振動体４０Ｕｅがない。また、ポイントＰ２には、電極２０Ｌｅがあるものの、切り欠きによって振動体４０Ｌｅ、電極２０Ｕｅおよび振動体４０Ｕｅがない。また、ポイントＰ３には、電極２０Ｕｅがあるものの、切り欠きによって振動体４０Ｌｅ、電極２０Ｌｅおよび振動体４０Ｕｅがない。また、ポイントＰ４には、振動体４０Ｕｅがあるものの、切り欠きによって振動体４０Ｌｅ、電極２０Ｌｅおよび電極２０Ｕｅがない。このように構成された静電型スピーカ１ｅの切り欠き部分をクリップ２００で挟むことによって、図１２に示したポイントＰ１に電極２０１ｅが刺さり、ポイントＰ２に電極２０２ｅが刺さり、ポイントＰ３に電極２０３ｅが刺さり、ポイントＰ４に電極２０４ｅが刺さることになる。

この場合、電極２０１ｅは、導電性を有する部材のなかで振動体４０Ｌｅのみに接触して、他の導電性を有する部材に接触することがない。このため、振動体４０Ｌｅのみが、電極２０１ｅを介してグランドＧＮＤに接続されることになる。また、電極２０２ｅは、導電性を有する部材のなかで電極２０Ｌｅのみに接触して、他の導電性を有する部材に接触することがない。このため、電極２０Ｌｅのみが、電極２０２ｅを介して、端子Ｔ５から出力された音響信号を供給されることになる。また、電極２０３ｅは、導電性を有する部材のなかで電極２０Ｕｅのみに接触して、他の導電性を有する部材に接触することがない。このため、電極２０Ｕｅのみが、電極２０３ｅを介して、バイアス電源１３２から供給されたバイアス電圧を印加されることになる。また、電極２０４ｅは、導電性を有する部材のなかで振動体４０Ｕｅのみに接触して、他の導電性を有する部材に接触することがない。このため、振動体４０Ｕｅのみが、電極２０４ｅを介して、端子Ｔ４から出力された音響信号を供給されることになる。
このように本変形例においても、クリップ２００で静電型スピーカ１ｅを挟むだけで、駆動部１００からの音響信号を静電型スピーカ１ｅへと供給することができる。

（変形例９）
上述した実施形態及び変形例では、静電型の電気音響変換器を、音響信号（電気信号）を音（音響）に変換する静電型スピーカに適用した例を説明したが、静電型の電気音響変換器を、音（音響）を音響信号（電気信号）に変換する静電型マイクロフォンに適用してもよい。図１３は、この変形例に係る静電型マイクロフォン１Ｍの電気的構成を示した図である。図１３に示す構成では、静電型マイクロフォン１Ｍは、上述した図４の静電型スピーカ１と同じ構成を有している。静電型マイクロフォン１Ｍには、駆動部１００Ｍが接続される。駆動部１００Ｍは、上述した図４の駆動部１００と同じ構成を有するが、変圧器１１０の変圧比及び抵抗器Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値は適宜調整されてもよく、アンプ１２０に入出力される音響信号の方向は図４と異なるものとする。

外部で音が発生した場合には、その音によって振動体４０Ｕ，４０Ｌが図５（ａ）（ｂ）に示すように振動することになり、その振動に応じて振動体と電極との間の距離が変わるため、振動体と電極との間の静電容量に変化が発生することになる。なお、電極２０Ｕ，２０Ｌは抵抗器Ｒ３を介してバイアス電源１３０に接続されているから、静電容量が変化しても電荷は一定に留まるものとする。

ここで、振動体４０Ｕ，４０Ｌが、図５（ａ）に示すように振動した場合における、静電型マイクロフォン１Ｍの動作について説明する。
まず、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の距離が短くなることで、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の静電容量が大きくなる。ここで、振動体４０ＵはグランドＧＮＤに接続されているから、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の電位差が小さくなるように、電極２０Ｕの電位が変化することになる。
同様に、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の距離が長くなることで、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の静電容量が小さくなる。ここで、振動体４０ＬはグランドＧＮＤに接続されているから、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の電位差が大きくなるように、電極２０Ｌの電位が変化することになる。

次に、振動体４０Ｕ，４０Ｌが、図５（ｂ）に示すように振動した場合における、静電型マイクロフォン１Ｍの動作について説明する。
まず、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の距離が長くなることで、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の静電容量が小さくなる。ここで、振動体４０ＵはグランドＧＮＤに接続されているから、振動体４０Ｕと電極２０Ｕとの間の電位差が大きくなるように、電極２０Ｕの電位が変化することになる。
同様に、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の距離が短くなることで、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の静電容量が大きくなる。ここで、振動体４０ＬはグランドＧＮＤに接続されているから、振動体４０Ｌと電極２０Ｌとの間の電位差が小さくなるように、電極２０Ｌの電位が変化することになる。

以上のように、静電型マイクロフォン１Ｍが動作した結果、電極２０Ｕ及び電極２０Ｌの電位の変化が、振動の変位に比例した電圧出力、つまり、音響信号として端子Ｔ４及び端子Ｔ５を介して変圧器１１０に供給されることになる。そして、変圧器１１０は、この音響信号を変圧してアンプ１２０に入力し、アンプ１２０は、この音響信号を増幅して図示せぬスピーカやコンピュータなどに出力することになる。

このように、静電型マイクロフォン１Ｍにおいては、外部で発生した音が、電極２０Ｕ，２０Ｌに遮られることなく、振動体４０Ｕ，４０Ｌを直接振動させることになる。したがって、静電型マイクロフォン１Ｍは、振動体よりも外側に電極が配置された構成と比較して、振動体４０Ｕ，４０Ｌが振動しやすくなるから、外部で発生した音が音響信号へと変換されやすくなる。

ところで、変形例９において、静電型マイクロフォン１Ｍは、駆動部１００Ｍの変圧器１１０に音響信号を供給したが、変圧器１１０以外に音響信号を供給してもよい。例えば、変圧器１１０のインピーダンスが低いような場合には、静電型マイクロフォン１Ｍの負荷容量の影響により、低い周波数における周波数特性が低下する場合がある。このような場合には、静電型マイクロフォン１Ｍは、変圧器１１０よりもインピーダンスの高いアンプ１２０に音響信号を供給することで、低い周波数における周波数特性の低下を抑制してもよい。

１，１ａ，１ｄ，１ｅ…静電型スピーカ（静電型の電気音響変換器）、１０…離間部材、２０…電極、２１…貫通孔、３０…弾性部材、４０…振動体、５０…表面部材、５１ａ…画像、１００…駆動部、１１０…変圧器、１２０…アンプ、１３０…バイアス電源、１Ｍ…静電型マイクロフォン（静電型の電気音響変換器）、１００Ｍ…駆動部

Claims (2)

1. 通気性および絶縁性を有する離間部材と、
   表面から裏面に貫通した貫通孔を有し、前記離間部材を挟んで対向する一対の電極と、
   前記一対の電極に音響信号を供給する駆動回路のグランドに電気的に接続され、少なくとも一方の面の全面に形成された導電膜を有し、前記離間部材と前記一対の電極とを挟んで対向する一対の振動体と、
   前記電極と前記振動体との間に位置し、弾性、絶縁性および通気性を有する弾性部材とを備え、
   前記離間部材、前記一対の電極及び前記弾性部材が、前記一対の振動体の縁を互いに接着することにより形成された密閉空間に配置されていること
   を特徴とする静電型の電気音響変換器。
2. 前記一対の電極は、前記一対の振動体よりも剛性が高いこと
   を特徴とする請求項１に記載の静電型の電気音響変換器。

Images