JPS6328199A - 電気−音響変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気信号を受信する入力端子と、該電気信号
入力端子に結合された入力端子及び出力端子を有する増
幅装置と、該増幅装置の出力端子に結合された静電トラ
ンスジューサ装置とを真え、該静電トランスジューサ装
置はＮ（≧２）個の静電トランスジューサを具えている
電気信号−音響信号変換装置に関するものである。斯る
装置はドイツ国特許出願公開第１７６２３７５号から既
知である。

静電形スピーカは構造上２つのタイプがあり、第１のタ
イプのものは電極が設けられた箔状の振動板とこの振動
板から所定の間隔に配置された固定の第２電極とを具え
ている。

第２のタイプのものはプッシュプル形スピーカであり、
振動板の両側にこれから所定の間隔に配置された２個の
固定電極を具えている。振動板上の電極は例えばアルミ
ニウムの真空蒸着導電層とすることができる。しかし、
高インピーダンス層の形態の電極を振動板上に設けて低
インピーダンス層の場合よりも発生する歪みを小さくす
ることもできる（ドイツ国特許第１０８８５４６号明細
書参照）。

スピーカの感度を高くするには振動板と固定電極を互い
に小間隔に配置する必要がある。しかし、この場合には
振動板の表面積を大きくしてスピーカの適度の低周波数
音響放射を達成する必要がある。スピーカが大きな放射
表面を有すると、高周波数で放射される音波が集中する
問題が生ずる。

この問題は有効放射表面を周波数の増大につれて減少さ
せることにより解決することができる。

この解決方法は既知であり、上下に配置した複数個のス
ピーカを具える柱状スピーカに使用されている（米国特
許第４２３３４７２号明細書参照）。

本発明の目的は、低周波数における高い音響放射及び高
感度の利点を維持しながら高周波数において大きな放射
角を有する静電トランスジューサ装置を具える電気−音
響変換装置を提供することにある。

この目的のために、本発明は電気信号を受信する入力端
子と、該電気信号入力端子に結合された入力端子及び出
力端子を有する増幅装置と、該増幅装置の出力端子に結
合された静電トランスジューサ装置とを具え、該静電ト
ランスジューサ装置はＮ（≧２）個の静電トランスジュ
ーサを具えている電気信号−音響信号変換装置において
、Ｎ個の静電トランスジューサの振動板を全てのトラン
スジューサに共通の振動板の一部分とし、且つ前記増幅
装置はＮ個のサブ増幅器を具えるものとし、且つ前記電
気信号入力端子を第１番のサブ増幅器を経て第１番の静
電トランスジューサの入力端子に結合し、前記電気信号
入力端子を第１番の低域通過フィルタ及び第（ｉ＋１）
番のサブ増幅器のこの順序の直列接続を経て第（ｉ　＋
１）番の静電トランスジューサの入力端子に結合すると
共にこの（ｉ＋１）番のサブ増幅器は帰還形としくここ
で１≦ｌ　≦Ｎ−１）とし、且つＮ　＞２の場合には高
い番号１の低域通過フィルタの方が低い遮断周波数を有
していることを特徴とする。

上述の放射問題を解決するには振動板の複数部分に機械
的なりランプを用いて複数個の別々のスピーカを形成す
ることが考えられる。しかし、これは低周波数における
総合共通振動板表面積がクランプのない場合よりも小さ
くなる欠点を有する。

このことは、実際上低周波数放射パワーが減少すること
を意味する。

帰還増幅器の使用により機械的クランプを省略すること
ができる。この場合にはクランプが次のように電気的に
実現される。

人力信号の周波数が特定の低域通過フィルタの遮断周波
数ｆ。より低い場合、関連するサブ増幅が信号を受信し
、関連するスピーカが駆動される。

ｆｏより高い周波数の場合にはこのサブ増幅器は信号を
受信しない（即ち零に等しい信号を受信する）が、第１
サブ増幅器は低域通過フィルタを持たず、また他のサブ
増幅器はｆ。より高い周波数を有するため、これらサブ
増幅器と関連するスピーカと関連する振動板部分が駆動
され、振動板が振動する。

この場合遮断周波数ｆ０の低域通過フィルタと関連する
サブ増幅器が帰還による振動減衰作用、により関連する
振動板部分の振動を減少させるように働く。これがため
、振動板部分の（略々理想的な）電気的な自動制御クラ
ンプが達成される。

振動減衰作用が不十分な場合には、後に説明するように
追加の手段を講じて振動減衰作用を更に増大させて一層
良好な結果を達成することができる。

本発明の手段は第１のタイプのトランスジューサのみな
らず第２のタイプのトランスジューサを具える装置にも
適用することができること明らかである。後者の場合に
は、各トランスジューサは前記の入力端子に加えて第２
の入力端子を有し、斯るトランスジューサを具える装置
においては前記電気信号入力端子を第（Ｎ＋１）番のサ
ブ増幅器を経て第１番の静電トランスジューサの第２入
力端子に結合し、前記電気信号入力端子から前記第１番
のトランスジューサの第１入力端子に至る回路の利得係
数を前記電気信号入力端子から第１番のトランスジュー
サの第２入力端子に至る回路の利得係数と大きさが略々
等しく反対符号にし、且つ前記電気信号入力端子を第（
Ｎ−１＋ｊ）番の低域通過フィルタと第（Ｎ＋１　＋ｊ
）番の帰還形のサブ増幅器のこの順序の直列接続を経て
第（ｊ＋１）番の静電トランスジューサの第２入力端子
に結合し、前記電気信号入力端子から第Ｕ＋１）番のト
ランスジューサの第１入力端子に至る回路の利得係数を
前記電気信号入力端子から第（ｊ＋１）番のトランスジ
ューサの第２入力端子に至る回路の利得係数と大きさが
略々等しく反対符号にしたこと（ここで１≦ｊ≦Ｎ−１
）を特徴とする。

本発明手段の利点は、放射表面を減少させるための振動
板のクランプが振動板との義賊的接触の必要なしに達成
されるため、低周波数放射パワーが影響を受けない点に
ある。

第２タイプのトランスジューサを具える装置においては
、前記電気信号入力端子から各トランスジューサの第２
入力端子に至る各回路内に反転素子を配置することがで
きる。これら反転素子は第（Ｎ　＋　１）番〜第２Ｎ番
のサブ増幅器の前に配置することができる。特に、この
配置は、サブ増幅器が高電圧増幅器の場合には、反転素
子を低電圧で動作させることができ、従って簡単な構造
のものにすることができる。

高電圧サブ増幅器を使用する他の利点は、トランスジュ
ーサを駆動するためにこれら増幅器により供給すべき電
流を、トランスジーサ低電圧増幅器により（特定の巻数
比を有する変成器を介して）駆動する場合よりも遥かに
小さくすることができる点にある。これがため、高電圧
増幅器の使用は電力消費の問題を緩和することができる
。

更に、第２タイプのトランスジューサを具える装置にお
いては、第（Ｎ＋１）番のサブ増幅器を第１番のサブ増
幅器とし、第１番のサブ増幅器の出力端子を反転素子を
経て第１トランスジューサの第２入力端子に結合し、且
つ第（Ｎ＋１　＋ｊ）番のサブ増幅器を第（１＋ｊ）番
のサブ増幅器セし、第（１＋ｊ）番のサブ増幅器の出力
端子を反転素子を経て第（１＋ｊ）番のトランスジュー
サの第２入力端子に結合することもできる。この場合に
はプッシュプル形のＮ個のトランスジューサを駆動する
のに１個のサブ増幅器が必要とされるだけになる。

既に述べたように、振動減衰作用が不十分の場合には、
いくつかの手段を講じてその結果を改善することができ
る。

帰還の結果として関連するトランスジューサの電極に生
ずる電圧が関連する低域通過フィルタの遮断周波数より
高い周波数に対して減少する。このことは振動板の振動
が零になることを必ずしも意味しない。これは、電極上
の電圧が零ボルトの場合でも電極上で電荷の移動が起り
得るためである。零ボルトでの電荷の移動は振動板の振
動を生じ、またその逆になる。

斯る電荷の移動を更に減少するには次の手段が考えられ
る。

第１の手段は、関連する低域通過フィルタを変更して、
このフィルタの遮断周波数のすぐ上の周波数範囲におい
ても小さな信号が関連するサブ増幅器に、振動する振動
板により発生される信号と反対位相で供給されるように
する。

他の手段は、フィルタの遮断周波数より高い周波数での
振動板の振動を検出しくこれは電極の一部を検出器とし
て用いて行なうことができる）、追加の負帰還（モーン
ヨナル帰還として既知）を関連するサブ増幅器の入力端
子に供給するようにする。

本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は電気信号を受信する入力端子ｌとＮ＝２個の静
電トランスジューサを有する静電トランスジューサ装置
とを具える電気−音響変換装置の第１の実施例を示す。

第１の静電トランスジューサ２は例えば第１電極が設け
られた箔状の振動板８′と、この振動板８　′の両側に
それぞれ配置された２個の固定電極４及び５とを有する
プッシュプル形である。固定電極４及び５はそれぞれ第
１入力端子６と第２入力端子７に電気的に結合する。第
２トランスジューサ３もプッシュプル形で、例えば第１
電極が設けられた箔状の振動板８　′とその両側にそれ
ぞれ配置された２個の固定電極９及びＩＯとを具える。

電極９及び１０はそれぞれ入力端子１１及び１２に電気
的に結合する。

入力端子ｌを第１サブ増幅器１３を経て第１トランスジ
ューサ２の入力端子６に結合する。入力端子１を更に第
１低域通過フィルタ１４及び第２サブ増幅器１５を（こ
の順序に）経て第２トランスジューサ３の入力端子１１
に結合する。更に、入力端子１を反転素子１６と第３サ
ブ増幅器１７の直列接続を経て第１トランスジューサの
入力端子７に結合すると共に、（成域通過フィルタ１４
と第４サブ増幅器１８（この順序）及び反転素子１９を
経て第２トランスジューサの入力端子１２に結合する。

サブ増幅器１５及び１８は等しい利得係数を有する帰還
増幅器である。サブ増幅器１５は詳細に示してあり、イ
ンピーダンスＲイ及びＲＬにより帰還動作する。

サブ増幅器１３及び１７も等しい利得係数を有する帰還
増幅器とすることができる。振動板８及び８′は両トラ
ンスジューサに共通の振動板の一部分であり、この共通
振動板上に設けられた両トランスジューサの第１電極は
電気的に相互接続して定電位点２０に結合する。この定
電位点２ｏは抵抗２１及び振動板の電極を充電するため
直流電圧源Ｖ。を経て接地する。固定電極４，５及び９
，１ｏには孔を設けて、電気信号が端子６．７及び１１
．１２に供給されたときに振動板８，８′により放射さ
れる音波が通過し得るようにする。

上述したように低域通過フィルタ１４を帰還増幅器１５
及び１８の前に置くことが必須の要件である。

この装置は次のように動作する。

低域通過フィルタ１４の遮断周波数ｆ。より低い周波数
の電気信号が入力端子ｌに供給されると、この信号はサ
ブ増幅器１３．１７．１５及び１８により増幅された後
にそれぞれの入力端子６．７．１１及び１２に供給され
る。これにより両振動板８，８′が振動せしめられ、こ
のことはこの（低い）周波数に対しては共通振動板全体
が音響放射に寄与することを意味する。

「。より高い周波数の電気信号はサブ増幅器１３及び１
７にのみ供給される。このことは振動板８′が振動せし
められることを意味する。この振動する振動板８′は振
動板８も励振するため、共通振動板のこの部分も振動す
ること明ろかである。この部分の振動は電極９及び１０
に電気信号を発生し、この信号は入力端子２１及び２２
に零に等しい信号を受信する帰還増幅器１５及び１８に
より抑圧される。

これがため、増幅器１５及び１８は電極９及び１０の電
圧を（略々）零にする。この結果振動板８の振動が減衰
され、共通振動板の部分８の平均振動が略々零に等しく
なる。これがため、振動板８が電気的にクランプされる
ことになる。

反転素子１６及び１９はそれぞれサブ増幅器１７及び１
Ｂの後に配置してもよい。この場合にはサブ増幅器１３
及び１５の出力端子６及び１１をそれぞれ反転素子１６
及び１９により入力端子７及び１２に直接結合してもよ
い。このことは２個のサブ増幅器、即ちサブ増幅器１７
及び１８を省略することができることを意味する。

サブ増幅器１７及び１８のようなサブ増幅器を高電圧増
幅器とする場合には、反転素子１６及び１９をサブ増幅
器１７及び１８の前に配置するのが望ましい。

この場合、反転素子１６及び１９は低電圧信号を処理す
ればよいため、サブ増幅器１７及び１８の後に配置する
場合（高電圧信号を処理する必要がある）よりこれら反
転素子を簡単な構成のものとすることができる。

第１図に示す実施例の振動板８，８′はドイツ国特許第
１０８８５４６号明細書の第１図につき説明されている
方法で駆動することもできる。

また、第１図に示す実施例には第１のタイプのトランス
ジューサ（即ち片側構造のトランスジューサ）を設ける
こともできる。この場合には電極５及び１０、サブ増幅
器１７及び１８及び反転素子１６及び１９が省略される
。

トランスジューサ３の振動板の振動の更に良好な減衰制
動を達成するために下記の手段を講することができる。

帯域通過フィルタと位相反転器を含む直列接続を低域通
過フィルタ１４と並列に配置することができる。帯域通
過フィルタは略々ｆｏに佐賀する下端遮断周波数を有す
る。従って、この帯域通過フィルタはｆ。以上の周波数
帯域の信号を伝達する。位相反転器は、サブ増幅器１５
が振動板の振動の結果として電極に発生されるまだ十分
に減衰されてない信号と逆位相の信号を受信するように
調整する。

この結果、信号の追加の減衰及び従って振動板の振動の
追加の減衰が生ずる。

もう一つの方法は、例えば電極９の一部分を電極９の他
の部分から絶縁してこの部分を振動検出器として使用す
るものである。この電極部分から取り出された信号はト
ランスジューサ３の振動板の振動の釈度であり、これを
増幅又は減衰し、遮断周波数ｆ。を有する高域通過フィ
ルタでろ彼した後にサブ増幅器１８の入力端子２２に供
給すると共にサブ増幅器１５の入力端子２１に反対呟拒
で供給する（モーショナル帰還）。

第２及び第３図は本発明の第２実症例を示す。

第２図はトランスジューサ装着の一部を破除して内部の
構造を示す斜視図であり、第３図は増幅装置の一部、即
ち全てのトランスジューサに共通の振動板の片側に位置
するトランスジューサの固定電極を駆動するのに必要と
される部分を示すものである。

第２図は全てのトランスジューサに共通の振動板を具え
るトランスジューサ装置を示し、この振動板は全てのト
ランスジューサに共通の第１電極が設けられた箔として
構成される。固定電極３１及び３２は振動板３０の両側
に配置される。固定電極は互いに電気的に絶縁された復
数個のサブ電極に分割され、これを電極３２について示
しである。電極３２は３角形状のサブ電場３２．６（２
個）及び３２．１を具える。更に、電極３２は台形状の
サブ電極３２．２〜３２．５を具える。電極３１も同様
に分割される。２個の電極３１及び３２には孔をあける
。振動板３０はクランプフレーム３３によりクランプす
る。

第３図はサブ電極３２．１〜３２．６を駆動する回路の
回路図を示す。入力端子３５をサブ増幅器ＡＩ（帰還形
とすることができる）を経てサブ電極３２．１に結合す
る。入力端子３５を遮断周波数ｆ、を有する第１低域通
過フィルタ貼及び帰還形のサブ増幅器Ａ２を（この順序
に）経てサブ電極３２．２に結合する。低域通過フィル
タの出力端子を遮断周波数ｆ２を有する第２低域通過フ
ィルタと帰還形の第３サブ増幅器を（この順序に）経て
サブ電極３２．３に結合する。

遮断周波数ｆ２は遮断周波数ｆ１より低い。

同様に、入力端子３５を通し番号ｌの低域通過フィルタ
し及び通し番号１＋１のサブ増幅器をこの順序に経て通
し番号３２．１Ｊ−１のサブ電極に結合する。

通し番号１の低域通過フィルタの遮断周波数ｆ１はその
番号が高いほど低（なる。

固定電極３１のサブ電極は第１図につき説明したように
反転素子を用いて同様に駆動される。本例装置は次のよ
うに動作する。

「、より低い周波数の電気信号は全てのトランスジュー
サ（サブ電極）に供給される。従って、振動板３０の全
体が振動する。人力１言号の周波数が増大するにつれて
トランスジューサ（サブ電極）が高い通し番号のものか
ら順に不作動にされる。入力信号がｆ、より高い周波数
を有するときはサブ電極３２．１のみが放射する。

第２及び３図に示す装置の構成は高周波数が上部のトラ
ンスジューサで放射されるようにしであるため、慣例の
マルチウエイシテム（キャビネットの上部にツイータを
具えている）の利点を維持することができる。

第４図は第１図又は第２及び３図に示す実施例のサブ増
幅器として好適な高電圧増幅器を示す。

図示の高電圧増幅器自体は既知であり、本願人に係る欧
州特許出願公告第１８０２７５号に、特にその第１３図
につき記載されている。

これに記載されている増幅器は第１図のサブ増幅器１５
に使用することができる。このサブ増幅器の入力端子２
１を差動増幅器４０の非反転入力端子（＋）に結合し、
その出力端子を２Ｐ　（Ｐ≧１）個の発光ダイオードの
直列接続の両端に結合する。第４図には２個の発光ダイ
オード４１，１及び４１．２の直列接続を示しである。

その中心タップ４２を定電位点（大地）に結合する。２
Ｐ個の発光ダイオードの各々は２Ｐ個の受光半導体素子
の直列接続の関連する素子と光学的に共働する。図には
２個の受光半導体素子４３１及び４３．２を示しである
。受光半導体素子の直列接続は第２定電位点（受光半導
体素子により処理し得る逆電圧に応じてｌｋＶ又はそれ
以上の程度の正の高電圧）と、第３定電位点（１ｋＶ又
はそれ以上の程度の負の高電圧）との間に接続する。

受光半導体素子の直列接続の中心クノブをサブ増幅器の
出力端子１１に結合すると共に、インピーダンスＲＨ及
びＲＬの直列接続を経て第１定電位点く大地）に結合す
る。インピーダンスＲ８とＲＬとの接続点４７を差動増
幅器の反転入力端子（−）に結合する。この増幅器の構
成の利点は、高電圧源と駆動部（差動増幅器）との間が
絶縁される点にある。このことは低電圧入力信号により
高電圧駆動を得ることができることを意味する。

本発明は上述した実施例に限定されるものでなく種々の
変形や変更が可能であること勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例を示す図、第２図は本
発明の第２の実施例を示す図、第３図は第２図に示す実
施例に使用される電気回路及び電極の構成を示す図、 第４図は第１〜３図の装置に使用される高電圧増幅器の
回路図である。 １・・・電気信号入力端子 ２．３・・・プッシュプル形静電トランスジューサ４、
５．９．１０・・・固定電極　　８，８′・・・振動板
１３、１５．１７．１８・・・サブ増幅器１４・・・低
域通過フィルタ　１６．１９・・・反転素子３０・・・
振動板　　　　　　３１．３２・・・固定電極３２．１
〜３２．６・・・サブ電極３３・・・クランプフレーム
Ａ、〜Ａ、・・・サブ増幅器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気信号を受信する入力端子と、該電気信号入力端
   子に結合された入力端子及び出力端子を有する増幅装置
   と、該増幅装置の出力端子に結合された静電トランスジ
   ューサ装置とを具え、該静電トランスジューサ装置はＮ
   （≧２）個の静電トランスジューサを具えている電気信
   号−音響信号変換装置において、Ｎ個の静電トランスジ
   ューサの振動板を全てのトランスジューサに共通の振動
   板の一部分とし、且つ前記増幅装置はＮ個のサブ増幅器
   を具えるものとし、且つ前記電気信号入力端子を第１番
   のサブ増幅器を経て第１番の静電トランスジューサの入
   力端子に結合し、前記電気信号入力端子を第ｉ番の低域
   通過フィルタ及び第（ｉ＋１）番のサブ増幅器のこの順
   序の直列接続を経て第（ｉ＋１）番の静電トランスジュ
   ーサの入力端子に結合すると共にこの（ｉ＋１）番のサ
   ブ増幅器は帰還形とし（ここで１≦ｉ≦Ｎ−１）とし、
   且つＮ＞２の場合には高い番号ｉの低域通過フィルタの
   方が低い遮断周波数を有していることを特徴とする電気
   −音響変換装置 ２、前記Ｎ個の各トランスジューサが前記（第１）の入
   力端子と第２の入力端子を有するプッシュプル形である
   特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前記電気
   信号入力端子を第（Ｎ＋１）番のサブ増幅器を経て第１
   番の静電トランスジューサの第２入力端子に結合し、前
   記電気信号入力端子から前記第１番のトランスジューサ
   の第１入力端子に至る回路の利得係数を前記電気信号入
   力端子から第１番のトランスジューサの第２入力端子に
   至る回路の利得係数と大きさが略々等しく反対符号にし
   、且つ前記電気信号入力端子を第（Ｎ−１＋ｊ）番の低
   域通過フィルタと第（Ｎ＋１＋ｊ）番の帰還形のサブ増
   幅器のこの順序の直列接続を経て第（ｊ＋１）番の静電
   トランスジューサの第２入力端子に結合し、前記電気信
   号入力端子から第（ｊ＋１）番のトランスジューサの第
   １入力端子に至る回路の利得係数を前記電気信号入力端
   子から第（ｊ＋１）番のトランスジューサの第２入力端
   子に至る回路の利得係数と大きさが略々等しく反対符号
   にしたこと（ここで１≦ｊ≦Ｎ−１）を特徴とする電気
   −音響変換装置。 ３、前記電気信号入力端子から各トランスジューサの第
   ２入力端子に至る各回路内に反転素子を配置したことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ４、前記反転素子は第（Ｎ＋１）番〜第２Ｎ番のサブ増
   幅器の前に配置したことを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項に記載の装置。 ５、第（Ｎ＋１）番のサブ増幅器を第１番のサブ増幅器
   とし、第１番のサブ増幅器の出力端子を反転素子を経て
   第１トランスジューサの第２入力端子に結合し、且つ第
   （Ｎ＋１＋ｊ）番のサブ増幅器を第（１＋ｊ）番のサブ
   増幅器とし、第（１＋ｊ）番のサブ増幅器の出力端子を
   反転素子を経て第（１＋ｊ）番のトランスジューサの第
   ２入力端子に結合したことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の装置。 ６、前記サブ増幅器は高電圧増幅器であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１〜４項の何れかに記載の装置。 ７、各トランスジューサは振動板上に設けられた第１電
   極と、固定配置された第２電極とを具え、全てのトラン
   スジューサの第１電極は全てのトランスジューサに共通
   の振動板上に設けられた全てのトランスジューサに共通
   の電極の一部であり、この目的のためにこれら第１電極
   は電気的に相互接続してあり、且つそれぞれのトランス
   ジューサの前記第１入力端子をそれぞれのトランスジュ
   ーサの第２電極に電気的に結合してあることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１〜６項の何れかに記載の装置。 ８、特許請求の範囲第２項に依存する特許請求の範囲第
   ７項に記載の装置において、各トランスジューサは前記
   振動板の第２電極とは反対側に固定配置された第３電極
   を具え、それぞれのトランスジューサの前記第２入力端
   子をそれぞれのトランスジューサの第３電極に電気的に
   結合してあることを特徴とする電気−音響変換装置。