JPH09182190A - Speaker device - Google Patents
Speaker deviceInfo
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- JPH09182190A JPH09182190A JP35075095A JP35075095A JPH09182190A JP H09182190 A JPH09182190 A JP H09182190A JP 35075095 A JP35075095 A JP 35075095A JP 35075095 A JP35075095 A JP 35075095A JP H09182190 A JPH09182190 A JP H09182190A
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- fixed electrode
- vibrating body
- vibrating
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- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はスピーカ装置に関
し、特に静電型スピーカを使用したスピーカ装置に適用
して好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speaker device, and is particularly suitable for being applied to a speaker device using an electrostatic speaker.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば一対の固定電極を対向配置し、か
つこの固定電極間に振動体を配するようにしてスピーカ
ユニットを構成した静電型スピーカが知られている。こ
の静電型のスピーカユニットに対しては、一対の固定電
極間に駆動信号を印加するとともに、振動体の電極と固
定電極との間に直流バイアス電圧を印加することによ
り、駆動信号に応じた音圧を発生させる。2. Description of the Related Art For example, an electrostatic speaker is known in which a speaker unit is constructed by disposing a pair of fixed electrodes facing each other and disposing a vibrating body between the fixed electrodes. For this electrostatic speaker unit, a drive signal was applied between a pair of fixed electrodes, and a DC bias voltage was applied between the electrode of the vibrating body and the fixed electrode to respond to the drive signal. Generates sound pressure.
【０００３】図６は本出願人が先に提案した構造技術に
かかる静電型スピーカユニットの外観図であり、図７は
その断面図である。このスピーカユニット１は、フレー
ム２，フレーム３がネジＮによって接合されて形成され
ている。そして図７（ａ）から分かるようにフレーム
２，フレーム３の内方には固定電極４Ａ，４Ｂが対向状
態で配されている。この固定電極４Ａ，４Ｂは、フレー
ム２，フレーム３の中央に形成されている開口部２ａ，
３ａから外部に露出されている。また、図６からわかる
ように固定電極４Ａ（及び４Ｂ）は長方形状の平板とさ
れ、多数の開口Ｈが形成される。FIG. 6 is an external view of an electrostatic speaker unit according to the structural technique proposed by the present applicant, and FIG. 7 is a sectional view thereof. The speaker unit 1 is formed by joining a frame 2 and a frame 3 with screws N. As can be seen from FIG. 7A, the fixed electrodes 4A and 4B are arranged inside the frames 2 and 3 so as to face each other. The fixed electrodes 4A and 4B have openings 2a, which are formed in the centers of the frames 2 and 3,
It is exposed to the outside from 3a. Further, as can be seen from FIG. 6, the fixed electrode 4A (and 4B) is a rectangular flat plate and a large number of openings H are formed.
【０００４】固定電極４Ａ，４Ｂの間隙部分には振動膜
９が配される。この振動膜９の周囲端部は金属枠体７及
び振動体電極８によって挟持され、弾性体６を介してフ
レーム２，３内に装着される。振動膜９は例えばポリエ
ステルフィルムに導電性の薄膜を施して形成されてい
る。A vibrating film 9 is arranged in the gap between the fixed electrodes 4A and 4B. The peripheral end of the vibrating membrane 9 is sandwiched by the metal frame body 7 and the vibrating body electrode 8, and is mounted in the frames 2 and 3 via the elastic body 6. The vibration film 9 is formed, for example, by applying a conductive thin film to a polyester film.
【０００５】固定電極４Ａ，４Ｂの間隙に位置する振動
膜９は、固定電極４Ａ及び４Ｂに対して所定長のエアギ
ャップが設けられる。図７（ｂ）に拡大して示すように
固定電極４Ａ及び４Ｂの周辺部位にはスペーサ５Ａ，５
Ｂが配され、振動膜９はスペーサ５Ａ，５Ｂによって挟
接された状態となっており、即ち、スペーサ５Ａ，５Ｂ
の厚みによってエアギャップの長さ（固定電極４Ａと振
動膜９の離間距離ｄa及び固定電極４Ｂと振動膜９の離
間距離ｄb ）が高精度に設定されるように構成されてい
る。The vibrating membrane 9 located in the gap between the fixed electrodes 4A and 4B is provided with an air gap of a predetermined length with respect to the fixed electrodes 4A and 4B. As shown in the enlarged view of FIG. 7B, spacers 5A and 5A are formed around the fixed electrodes 4A and 4B.
B is arranged, and the vibrating film 9 is in a state of being sandwiched between the spacers 5A and 5B, that is, the spacers 5A and 5B.
The length of the air gap (distance d a between the fixed electrode 4A and the vibrating membrane 9 and distance d b between the fixed electrode 4B and the vibrating membrane 9) is set with high accuracy by the thickness of the.
【０００６】例えばこのような構造のスピーカユニット
に対して、図８のような回路で駆動信号及びバイアス電
圧が印加される。即ち、昇圧トランス１１の１次巻線側
に商用電源が入力されるように構成し、この昇圧トラン
ス１１の２次巻線側を、ダイオード１２〜１８及びコン
デンサ１９〜２６により形成された多段倍電圧整流回路
に接続している。そして、この多段倍電圧整流回路の出
力をトランス３０の２次巻線側の中間タップに接続して
いる。For example, a drive signal and a bias voltage are applied to a speaker unit having such a structure by a circuit as shown in FIG. That is, a commercial power source is input to the primary winding side of the step-up transformer 11, and the secondary winding side of the step-up transformer 11 is connected to the multi-stage multiplier formed by the diodes 12 to 18 and the capacitors 19 to 26. It is connected to the voltage rectifier circuit. The output of the multistage voltage doubler rectifier circuit is connected to the intermediate tap on the secondary winding side of the transformer 30.
【０００７】トランス３０の２次巻線はそれぞれ抵抗２
８，２９を介して固定電極４Ａ，４Ｂに接続されてお
り、また、昇圧トランス１１の２次巻線の一端は抵抗２
７を介して端子ＴC から振動体電極８（即ち振動膜９）
に接続されているため、振動膜９と固定電極４Ａ、及び
振動膜９と固定電極４Ｂの間に直流バイアス電圧が印加
されることになる。この直流バイアス電圧は例えば2.5K
V という高い電圧とされる。The secondary winding of the transformer 30 has a resistance of 2
8 and 29 are connected to the fixed electrodes 4A and 4B, and one end of the secondary winding of the step-up transformer 11 has a resistor 2
From the terminal T C via the vibrating body electrode 8 (that is, the vibrating membrane 9)
Therefore, a DC bias voltage is applied between the vibrating film 9 and the fixed electrode 4A and between the vibrating film 9 and the fixed electrode 4B. This DC bias voltage is, for example, 2.5K
It is a high voltage of V.
【０００８】また、このスピーカ装置が接続されている
パワーアンプからは、トランス３０の１次巻線側に接続
されている端子間に音声信号が供給される。この音声信
号が抵抗３１を介してトランス３０の１次巻線側に流れ
ると、トランス３０によって昇圧され２次巻線側に駆動
信号としてあらわれることになり、この駆動信号が端子
ＴF ，ＴR から固定電極４Ａ，４Ｂに印加される。From the power amplifier to which this speaker device is connected, an audio signal is supplied between the terminals connected to the primary winding side of the transformer 30. When this audio signal flows through the resistor 31 to the primary winding side of the transformer 30, it is boosted by the transformer 30 and appears as a drive signal on the secondary winding side. This drive signal is applied to the terminals T F and T R. Is applied to the fixed electrodes 4A and 4B.
【０００９】このような静電型スピーカの場合において
駆動力Ｆは、クーロンの法則に基づいて一般的に、In the case of such an electrostatic speaker, the driving force F is generally based on Coulomb's law,
【数２】 であらわされることになる。ただし、ｑ1 ，ｑ2 は各電
極の電荷、ｒは電極間の距離、Ｋは比例定数である。静
電型スピーカはこのように表わされる駆動力Ｆによって
動作される。[Equation 2] Will be represented. However, q 1 and q 2 are charges of each electrode, r is a distance between the electrodes, and K is a proportional constant. The electrostatic speaker is operated by the driving force F represented in this way.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなス
ピーカ装置では、固定電極４Ａ，４Ｂは略長方形状とさ
れ、振動膜９に対向する電極面の全面は振動膜９に対し
て平行となる。つまり電極面上のどの部位であっても、
振動膜９に対する離間距離は図７に示したｄa （ｄb ）
となる。従って、振動膜９に与えられる駆動力は、振動
膜９の全膜面に対して均一なものとなる。By the way, in such a speaker device, the fixed electrodes 4A and 4B are substantially rectangular, and the entire electrode surface facing the vibrating membrane 9 is parallel to the vibrating membrane 9. In other words, no matter where on the electrode surface
The distance from the vibrating membrane 9 is d a (d b ) shown in FIG.
Becomes Therefore, the driving force applied to the vibrating film 9 becomes uniform over the entire film surface of the vibrating film 9.
【００１１】ここで、印加電圧により振動膜９の全面に
対して均一な駆動力Ｆとして、 Ｆ＝Ｆ0 sin(ωｔ) が生じた場合を考える。このときの振動膜９の変位分布
ｚの周波数特性は（数３）のようになる。Now, consider a case where F = F 0 sin (ωt) is generated as a uniform driving force F on the entire surface of the vibrating film 9 by the applied voltage. The frequency characteristic of the displacement distribution z of the vibrating membrane 9 at this time is as shown in (Equation 3).
【数３】 ただし、ｍ，ｎは振動膜９の固有振動モードの次数、Ξ
は規準関数で固有振動の変位分布を表わす。またＶは体
積、Ｍは振動膜９の全質量、ωm,n ，ωは、ｍｎ次の共
振角周波数、角周波数である。(Equation 3) Where m and n are the orders of the natural vibration mode of the vibrating membrane 9,
Is a standard function and represents the displacement distribution of natural vibration. Further, V is the volume, M is the total mass of the vibrating membrane 9, and ω m, n and ω are resonance angular frequencies and angular frequencies of the mn order.
【００１２】例として、略長方形状の振動膜９の辺の長
さが、ｘ軸方向にａ、ｙ軸方向にｂである場合について
説明する。ｘ，ｙ軸については、図６に示したように振
動膜９の平面方向にみて、長手方向がｘ軸方向、短手方
向がｙ軸方向とする。この場合、固有振動モードの変位
分布は（数４）で表わされる。As an example, a case where the sides of the substantially rectangular vibrating membrane 9 are a in the x-axis direction and b in the y-axis direction will be described. Regarding the x and y axes, the longitudinal direction is the x axis direction and the lateral direction is the y axis direction as viewed in the plane direction of the vibrating membrane 9 as shown in FIG. In this case, the displacement distribution of the natural vibration mode is represented by (Equation 4).
【数４】 (Equation 4)
【００１３】この（数４）を上記（数２）に代入するこ
とにより、振動膜９の変位分布ｚについては、By substituting this (Equation 4) into the above (Equation 2), the displacement distribution z of the vibrating membrane 9 is
【数５】 が導かれる。(Equation 5) Is led.
【００１４】この（数５）で表わされる振動モードの一
部として４種類の共振モードを例示したものが図５
（ａ）〜（ｄ）である。図５（ａ）は上記（数５）にお
ける（ｍ，ｎ）＝（１，１）である場合の共振モードを
示し、即ち或る周波数において振動膜９の全膜面が同一
方向に振動している状態である。またこれより高い周波
数において（ｍ，ｎ）＝（３，１）となると、図５
（ｂ）のように長手方向（ｘ軸方向）に山／谷／山とい
う振動が表われるモードとなる。FIG. 5 shows an example of four types of resonance modes as a part of the vibration mode represented by (Equation 5).
(A)-(d). FIG. 5A shows a resonance mode in the case of (m, n) = (1,1) in the above (Equation 5), that is, all film surfaces of the vibrating film 9 vibrate in the same direction at a certain frequency. It is in a state of being. When (m, n) = (3,1) at frequencies higher than this, FIG.
As shown in (b), a mode in which vibration of peaks / valleys / peaks appears in the longitudinal direction (x-axis direction).
【００１５】図５（ｃ）は（ｍ，ｎ）＝（１，３）とな
るときのモードであり、短手方向（ｙ軸方向）に山／谷
／山という振動が表われ、さらに（ｍ，ｎ）＝（３，
３）となるときのモードとしては、図５（ｄ）のように
長手方向及び短手方向に複合的に山と谷が表われる振動
状態となる。FIG. 5C shows a mode when (m, n) = (1, 3), in which a vibration of peaks / valleys / peaks appears in the lateral direction (y-axis direction), and further ( m, n) = (3,
When the mode becomes 3), as shown in FIG. 5D, there is a vibration state in which peaks and valleys are compounded in the longitudinal direction and the lateral direction.
【００１６】このように振動膜９には多数の共振モード
が生じることになり、これにより周波数特性は図９のよ
うになる。なお図９においては（ｍ，ｎ）の値が（１，
１）（３，１）（５，１）（７，１）のモードの共振に
よる影響部位を示しておく。As described above, a large number of resonance modes are generated in the vibrating membrane 9, and the frequency characteristic is as shown in FIG. In FIG. 9, the value of (m, n) is (1,
1) The affected areas due to the resonance of the modes (3, 1), (5, 1) (7, 1) are shown.
【００１７】以上のように多数の共振モードが生じるこ
とにより、固定電極４Ａ，４Ｂの振動膜９に対向する電
極面の全面が振動膜９に対して平行となるスピーカ装置
では、次のような問題が生じていた。まず図９から分か
るように、振動膜９の膜中心の振幅の周波数特性にピー
クディップが生じ、滑らかな特性とすることができな
い。そして使用帯域内に多くの共振が生じることから、
出力される音圧の周波数特性にピークディップが生じる
ことになる。特に図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）で例示したよ
うな、逆位相で振動している共振モードに相当する周波
数帯域では、音圧が低くなってしまう。As described above, in the speaker device in which a large number of resonance modes are generated, the entire electrode surfaces of the fixed electrodes 4A and 4B facing the vibrating membrane 9 are parallel to the vibrating membrane 9 as follows. There was a problem. First, as can be seen from FIG. 9, a peak dip occurs in the frequency characteristic of the amplitude at the center of the diaphragm of the vibrating membrane 9, and a smooth characteristic cannot be obtained. And since many resonances occur in the used band,
A peak dip will occur in the frequency characteristic of the output sound pressure. In particular, in the frequency band corresponding to the resonance mode vibrating in the opposite phase, as illustrated in FIGS. 5B, 5C, and 5D, the sound pressure becomes low.
【００１８】即ち、音圧及び振動振幅について良好な周
波数特性が得られないという問題があった。That is, there is a problem that good frequency characteristics of sound pressure and vibration amplitude cannot be obtained.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点に鑑みて、固定電極と振動体を対向状態に配置し、固
定電極に駆動信号を印加するとともに、振動体の電極と
固定電極との間にバイアス電圧を印加することにより、
振動体に駆動信号に応じた駆動力を与え、音圧を発生す
るスピーカ装置において、音圧及び振動振幅について良
好な周波数特性が得られるようにすることを目的とす
る。In view of the above problems, the present invention has a structure in which a fixed electrode and a vibrating body are opposed to each other, a drive signal is applied to the fixed electrode, and the electrode of the vibrating body and the fixed electrode are arranged. By applying a bias voltage between
It is an object of the present invention to provide good frequency characteristics with respect to sound pressure and vibration amplitude in a speaker device that generates a sound pressure by applying a driving force according to a driving signal to a vibrating body.
【００２０】このため固定電極面上の各部についての振
動体面までの離間距離が、振動体に加わる駆動力が振動
体の固有振動モードの面方向の変位分布に比例する状態
となるように、固定電極の面形状を設定する。即ち、固
定電極の面形状を例えば湾曲させ、固定電極面上の各部
からの振動体面までの距離を各位置に応じて異なるよう
にし、振動体に加わる駆動力が振動体の固有振動モード
の面方向の変位分布に比例するようにすることで、ある
単一の共振モードしか発生しない静電型スピーカを実現
する。例えば固定電極面上の各部からの振動体面までの
距離を（ｍ，ｎ）＝（１，１）モードの変位分布に比例
させれば、図５（ａ）のような共振モードのみを持つ静
電型スピーカが実現できる。Therefore, the distance between each part on the fixed electrode surface and the vibrating body is fixed so that the driving force applied to the vibrating body is in proportion to the displacement distribution in the plane direction of the natural vibration mode of the vibrating body. Set the surface shape of the electrode. That is, the surface shape of the fixed electrode is curved, for example, and the distance from each part on the fixed electrode surface to the vibrating body surface is made different depending on each position, and the driving force applied to the vibrating body is the surface of the natural vibration mode of the vibrating body. By making it proportional to the displacement distribution in the direction, an electrostatic speaker that generates only a single resonance mode is realized. For example, if the distance from each part on the fixed electrode surface to the vibrating body surface is proportional to the displacement distribution of the (m, n) = (1,1) mode, the static mode having only the resonance mode as shown in FIG. An electric speaker can be realized.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、図１〜図５により本発明の
スピーカ装置の実施の形態を説明する。本例のスピーカ
装置の断面図を図２に、またスピーカユニットに対して
駆動信号及びバイアス電圧が印加する回路系を図３に示
す。ただし、本例のスピーカ装置では、固定電極の形状
及びそれに付随する部位が図６〜図８で示した先行技術
例と異なるものであり、図２、図３において図７，図８
と同一機能部分については同一符号を付し、説明を省略
する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a speaker device of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 shows a sectional view of the speaker device of this example, and FIG. 3 shows a circuit system for applying a drive signal and a bias voltage to the speaker unit. However, in the speaker device of the present example, the shape of the fixed electrode and the part accompanying it are different from those of the prior art examples shown in FIGS. 6 to 8, and FIGS.
The same functional parts as those of the above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００２２】図２、図３に固定電極３０Ａ，３０Ｂにつ
いて断面形状を示しているとおり、固定電極３０Ａ，３
０Ｂは、振動膜９に対向する面が湾曲された状態に形成
されている。そして図２のように、断面湾曲形状の固定
電極３０Ａ，３０Ｂのエッジ部分がスペーサ３１Ａ，３
１Ｂ及びスペーサ５Ａ，５Ｂを介して、フレーム２，フ
レーム３の間に振動膜９を挟み込んだ状態で固定され
る。As shown in FIG. 2 and FIG. 3 for the sectional shapes of the fixed electrodes 30A and 30B, the fixed electrodes 30A and 30
0B is formed such that the surface facing the vibrating membrane 9 is curved. Then, as shown in FIG. 2, the edge portions of the fixed electrodes 30A and 30B having a curved cross-section have spacers 31A and 3A.
The vibrating film 9 is fixed between the frame 2 and the frame 3 via the spacer 1B and the spacers 5A and 5B.
【００２３】なお図示は省略するが、この場合も固定電
極３０Ａ，３０Ｂは、図６示した例における固定電極４
Ａ（４Ｂ）と同様に、フレーム２，フレーム３の中央に
形成されている開口部２ａ，３ａから外部に露出され、
また、振動膜９により発生される音圧を外部に導くため
の多数の開口が形成されている。Although not shown, the fixed electrodes 30A and 30B in this case are also the fixed electrodes 4 in the example shown in FIG.
Similarly to A (4B), exposed to the outside through openings 2a and 3a formed in the centers of the frames 2 and 3,
Further, a large number of openings for guiding the sound pressure generated by the vibrating film 9 to the outside are formed.
【００２４】固定電極３０Ａ，３０Ｂ及び振動膜９につ
いての配置状態及び形状を示したものが図１である。な
お図１では固定電極３０Ａ，３０Ｂの形状をわかりやす
くするため、ｘ，ｙ平面座標に相当する等間隔線を書き
入れている。この図１から分かるように固定電極３０
Ａ，３０Ｂはそれぞれ振動膜９に対向する面が凸状に膨
らんだような形状とされ、このため、ｘ，ｙ座標平面と
してみた場合、固定電極３０Ａ，３０Ｂの各座標位置か
ら振動膜９までの距離は均一なものではなくなってい
る。FIG. 1 shows the arrangement and shape of the fixed electrodes 30A and 30B and the vibrating membrane 9. Note that, in FIG. 1, in order to make the shapes of the fixed electrodes 30A and 30B easy to understand, equidistant lines corresponding to the x and y plane coordinates are drawn. As can be seen from FIG. 1, the fixed electrode 30
Each of A and 30B has a shape in which the surface facing the vibrating membrane 9 bulges in a convex shape. Therefore, when viewed as an x, y coordinate plane, from the respective coordinate positions of the fixed electrodes 30A and 30B to the vibrating membrane 9. The distance is no longer uniform.
【００２５】即ち本例では、固定電極３０Ａ，３０Ｂの
各座標位置から振動膜９までの距離は、振動膜９に加わ
る駆動力が振動膜９の固有振動モードの面方向の変位分
布に比例する状態となるように、固定電極の面形状を設
定するものであり、以下このことについて説明してい
く。That is, in this example, the distance from each coordinate position of the fixed electrodes 30A and 30B to the vibrating membrane 9 is proportional to the displacement distribution of the driving force applied to the vibrating membrane 9 in the surface direction of the natural vibration mode of the vibrating membrane 9. The surface shape of the fixed electrode is set so as to be in the state, and this will be described below.
【００２６】固定電極３０Ａ，３０Ｂについて面方向
に、振動膜９までの距離について分布を持たせることと
は、振動膜９へ与える駆動力について分布を持たせるこ
とを意味する。この駆動力分布を振動膜９の固有振動モ
ードとして（ｍ，ｎ）＝（１，１）モードに比例させる
とする。即ち駆動力Ｆ0 について、The distribution of the distance to the vibrating membrane 9 in the plane direction of the fixed electrodes 30A and 30B means the distribution of the driving force applied to the vibrating membrane 9. It is assumed that this driving force distribution is proportional to the (m, n) = (1,1) mode as the natural vibration mode of the vibrating membrane 9. That is, regarding the driving force F 0 ,
【数６】 とする。この式を上述した（数３）に代入する。規準関
数の直行性より、ｍ＝１，ｎ＝１以外については、（数
３）の分子部分、即ち『∫（Ｆ0 Ξm,n ）ｄＶ』の項に
ついては、(Equation 6) And This equation is substituted into the above-mentioned (Equation 3). From the orthogonality of the standard function, except for m = 1 and n = 1, the numerator part of (Equation 3), that is, the term “∫ (F 0 Ξ m, n ) dV”,
【数７】 となる。(Equation 7) Becomes
【００２７】これを用いると、上述した（数５）は、ｍ
＝１，ｎ＝１の項だけで表わされた（数８）とすること
ができる。Using this, the above-mentioned (Equation 5) is m
(Equation 8) can be expressed by only the terms of = 1 and n = 1.
【数８】 つまりこの（数８）より、図５（ａ）に示したような
（ｍ，ｎ）＝（１，１）モードの共振しか表われないこ
とがわかる。即ち振動膜９に対する駆動力Ｆ0 の分布を
振動膜９の固有振動モードに比例させることにより、単
一の共振モードのみを発生させることができる。(Equation 8) That is, it can be seen from this (Equation 8) that only the resonance of the (m, n) = (1, 1) mode as shown in FIG. That is, by making the distribution of the driving force F 0 on the vibrating film 9 proportional to the natural vibration mode of the vibrating film 9, only a single resonance mode can be generated.
【００２８】このような原理に基づいて、実際に単一共
振を得るようにするための手法を説明する。振動膜９に
働くクーロン力は、A method for actually obtaining a single resonance will be described based on such a principle. The Coulomb force acting on the vibrating membrane 9 is
【数９】 となる。なお、ε0 は空気の誘電率、Ｓは振動膜９の面
積、Ｖdcは直流バイアス電圧、Ｖsgは信号電圧、ｄ0 は
振動膜９と固定電極（３０Ａ，３０Ｂ）の離間距離を示
す。[Equation 9] Becomes Here, ε 0 is the permittivity of air, S is the area of the vibrating membrane 9, V dc is the DC bias voltage, V sg is the signal voltage, and d 0 is the distance between the vibrating membrane 9 and the fixed electrodes (30A, 30B). .
【００２９】この（数９）より、駆動力Ｆ0 は、振動膜
９と固定電極（３０Ａ，３０Ｂ）の離間距離の２乗に反
比例することがわかる。従って、振動膜９と固定電極
（３０Ａ，３０Ｂ）の離間距離を振動膜９の面方向にわ
たり分布をつけるようにすれば、振動膜９に対して駆動
力分布をもたせることができる。From this (Equation 9), it is understood that the driving force F 0 is inversely proportional to the square of the distance between the vibrating membrane 9 and the fixed electrodes (30A, 30B). Therefore, if the separation distance between the vibrating film 9 and the fixed electrodes (30A, 30B) is distributed over the surface direction of the vibrating film 9, the vibrating film 9 can have a driving force distribution.
【００３０】このため、固定電極３０Ａ，３０Ｂの面形
状を図１に示したようにし、振動膜９に対する離間距離
をΞ1,1 の−１／２乗に比例させるように構成すること
により、（ｍ，ｎ）＝（１，１）モードの共振のみが表
われるスピーカ装置を形成することができる。Ξ1,1 の
−１／２乗は（数１０）で表わせられる。Therefore, the surface shapes of the fixed electrodes 30A and 30B are set as shown in FIG. 1, and the separation distance from the vibrating membrane 9 is made proportional to the -1/2 power of Ξ 1,1 . It is possible to form a speaker device in which only resonance in the (m, n) = (1,1) mode appears. The -1/2 power of Ξ 1,1 can be expressed by (Equation 10).
【数１０】 ただし、ａは振動膜９のｘ座標方向の長さ、ｂは振動膜
９のｙ座標方向の長さとする。(Equation 10) However, a is the length of the vibrating membrane 9 in the x-coordinate direction, and b is the length of the vibrating membrane 9 in the y-coordinate direction.
【００３１】従って、ｘｙ座標平面で考えた場合、各ｘ
ｙ座標点における振動膜９と固定電極（３０Ａ，３０
Ｂ）の離間距離をｄxyとすると、この離間距離をｄ
xyは、Therefore, when considering in the xy coordinate plane, each x
The vibrating membrane 9 and the fixed electrode (30A, 30
If the separation distance in B) is d xy , this separation distance is d
xy is
【数１１】 により設定すればよい。ただしｋは任意の係数であり、
設計時に決定する値とする。この（数１１）に基づいて
振動膜９の面方向の離間距離の分布が得られるようにし
た固定電極３０Ａ，３０Ｂの形状が、図１に示したもの
である。[Equation 11] It may be set by. However, k is an arbitrary coefficient,
The value is determined at the time of design. The shapes of the fixed electrodes 30A and 30B that can obtain the distribution of the separation distance in the surface direction of the vibrating membrane 9 based on this (Equation 11) are shown in FIG.
【００３２】以上のような本例のスピーカ装置では、
（ｍ，ｎ）＝（１，１）モードの共振のみが表われるこ
とになり、周波数特性は図４に示したようなものとな
る。即ち、音圧、振動振幅の周波数特性にピークディッ
プが生じない良好な特性を得ることができる。In the speaker device of this example as described above,
Only the resonance of the (m, n) = (1,1) mode will appear, and the frequency characteristic will be as shown in FIG. That is, it is possible to obtain good characteristics in which peak dip does not occur in frequency characteristics of sound pressure and vibration amplitude.
【００３３】以上実施の形態としての一例を説明してき
たが、本発明は要旨の範囲内で各種変形可能である。例
えば固定電極や振動膜がより多数個用いられ、それらが
積層状に配されたり、内外周方向に入れ子状に配された
り、又は平面方向に並べられて配されるスピーカ装置な
どでも本発明は適用できる。また上記例では長方形状の
振動膜を採用する場合について説明したが、振動膜の形
状はどのようなものでもよい。いづれにしても、固有振
動モードを測定もしくは解析してそれに比例した駆動力
分布を持たせる（つまり固定電極との間の離間距離に分
布を持たせる）ようにすればよい。Although one example of the embodiment has been described above, the present invention can be variously modified within the scope of the gist. For example, the present invention is also applicable to a speaker device in which a larger number of fixed electrodes and vibrating membranes are used, and these are arranged in a stacked form, nested in the inner and outer peripheral directions, or arranged in the planar direction. Applicable. In the above example, the case where the rectangular vibrating membrane is adopted has been described, but the vibrating membrane may have any shape. In any case, the natural vibration mode may be measured or analyzed so as to have a driving force distribution proportional thereto (that is, to have a distribution in the separation distance from the fixed electrode).
【００３４】また上記例では（ｍ，ｎ）＝（１，１）モ
ードの共振のみが表われるようにしたが、例えば（ｍ，
ｎ）＝（３，１）モードなど、他の共振のみが表われる
ようにすることも同じ原理により可能である。In the above example, only the resonance of the (m, n) = (1,1) mode is displayed, but for example, (m, n)
It is also possible to make only other resonances appear such as n) = (3,1) mode by the same principle.
【００３５】さらに上記例は二枚の固定電極により振動
膜を挟み込む形状の静電型スピーカ装置について説明し
たが、一枚の固定電極で振動膜を片側から駆動する静電
型スピーカ装置でも同様に本発明を採用できることはい
うまでもない。Further, in the above example, the electrostatic speaker device in which the vibrating film is sandwiched by the two fixed electrodes has been described, but the same applies to an electrostatic speaker device in which the vibrating film is driven from one side by one fixed electrode. It goes without saying that the present invention can be adopted.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように本発明のスピーカ装
置は、固定電極面上の各部についての振動体面までの離
間距離が、振動体に加わる駆動力が振動体の固有振動モ
ードの面方向の変位分布に比例する状態となるように、
固定電極の面形状を設定することにより、ある単一の共
振モードしか発生しない静電型スピーカを実現し、振動
体による、音圧、振動振幅の周波数特性を、ピークディ
ップの生じない良好な特性とすることができるという効
果がある。As described above, in the speaker device of the present invention, the distance between each portion on the fixed electrode surface to the vibrating body is such that the driving force applied to the vibrating body is in the plane direction of the natural vibration mode of the vibrating body. So that the state is proportional to the displacement distribution,
By setting the surface shape of the fixed electrode, we have realized an electrostatic speaker that generates only a certain resonance mode, and the frequency characteristics of sound pressure and vibration amplitude due to the vibrating body are excellent characteristics with no peak dip. There is an effect that can be.
【図１】本発明の実施の形態の固定電極の形状の説明図
である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a shape of a fixed electrode according to an embodiment of the present invention.
【図２】実施の形態の固定電極のスピーカユニットの断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the fixed electrode speaker unit of the embodiment.
【図３】実施の形態のスピーカユニットの駆動回路系の
回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a drive circuit system of the speaker unit of the embodiment.
【図４】実施の形態のスピーカ装置の周波数特性の説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of frequency characteristics of the speaker device according to the embodiment.
【図５】各種の共振モードの説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of various resonance modes.
【図６】静電型スピーカユニットの外観の説明図であ
る。FIG. 6 is an external view of an electrostatic speaker unit.
【図７】静電型スピーカユニットの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of an electrostatic speaker unit.
【図８】静電型スピーカユニットの駆動回路系の回路図
である。FIG. 8 is a circuit diagram of a drive circuit system of the electrostatic speaker unit.
【図９】先行技術におけるスピーカ装置の周波数特性の
説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of frequency characteristics of the speaker device in the related art.
１ スピーカユニット ２，３ フレーム ５Ａ，５Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ スペーサ ７ 金属枠体 ８ 振動体電極 ９ 振動膜 ３０Ａ，３０Ｂ 固定電極 1 Speaker Unit 2, 3 Frame 5A, 5B, 31A, 31B Spacer 7 Metal Frame 8 Vibrating Body Electrode 9 Vibrating Membrane 30A, 30B Fixed Electrode
Claims (2)
前記固定電極に駆動信号を印加するとともに、前記振動
体の電極と前記固定電極との間にバイアス電圧を印加す
ることにより、前記振動体に前記駆動信号に応じた駆動
力を与え、音圧を発生するスピーカ装置において、 前記固定電極面上の各部についての振動体面までの離間
距離が、前記振動体に加わる駆動力が振動体の固有振動
モードの面方向の変位分布に比例する状態となるよう
に、前記固定電極の面形状が設定されていることを特徴
とするスピーカ装置。1. A fixed electrode and a vibrating body are arranged so as to face each other,
By applying a drive signal to the fixed electrode and applying a bias voltage between the electrode of the vibrating body and the fixed electrode, a driving force corresponding to the drive signal is applied to the vibrating body to generate a sound pressure. In the generated speaker device, the separation distance of each part on the fixed electrode surface to the vibrating body surface is such that the driving force applied to the vibrating body is in proportion to the displacement distribution in the surface direction of the natural vibration mode of the vibrating body. In the speaker device, the surface shape of the fixed electrode is set.
各部をｘ，ｙ座標で表わしたときに、 前記固定電極面上の各ｘ，ｙ座標点についての前記振動
体面までの離間距離ｄは、 【数１】 により求められる距離ｄとしたことを特徴とする請求項
１に記載のスピーカ装置。ただし、ａは振動体のｘ座標
方向の長さ、ｂは振動体のｙ座標方向の長さ、ｋは係数
とする。2. When the respective portions in the surface direction of the fixed electrode and the vibrating body are represented by x and y coordinates, the separation distance d to the vibrating body surface for each x, y coordinate point on the fixed electrode surface. Is the following The speaker device according to claim 1, wherein the distance d is calculated as follows. Here, a is the length of the vibrating body in the x coordinate direction, b is the length of the vibrating body in the y coordinate direction, and k is a coefficient.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35075095A JPH09182190A (en) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Speaker device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35075095A JPH09182190A (en) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Speaker device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09182190A true JPH09182190A (en) | 1997-07-11 |
Family
ID=18412615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35075095A Pending JPH09182190A (en) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Speaker device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09182190A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016082376A (en) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | ヤマハ株式会社 | Fixed pole and electroacoustic transducer |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP35075095A patent/JPH09182190A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016082376A (en) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | ヤマハ株式会社 | Fixed pole and electroacoustic transducer |
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