WO2009107305A1

WO2009107305A1 - 電気音響変換器

Info

Publication number: WO2009107305A1
Application number: PCT/JP2008/072546
Authority: WO
Inventors: 敏孝丈井
Original assignee: Takei Toshitaka
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2009-09-03
Also published as: JPWO2009107305A1

Abstract

　ダイナミック型主スピーカーに、高分子電気機械変換フィルムを使用した超高域スピーカーを追加して行う主スピーカーの音質の改質は、トランスで電圧を昇圧する必要があるのでコストがかかり、しかもかさばる。従って、薄型テレビやヘッドフォンやイヤーフォンのように小型でコストの安い製品に搭載できるようにコストダウンと小型化を図る事が課題である。　先ず、モノモルフ高分子電気機械変換フィルムを波形状に成型して振動板とする事で、超高域スピーカー作成の工数削減をしてコストダウンを行った。次に、その超高域スピーカーをトランスなしで主スピーカーの筐体に一体化して追加した。すると、信号電圧を昇圧しなくとも主スピーカーの音質改善ができる事を発見し、課題を解決した。

Description

電気音響変換器

ポリフッ化ビニリデンなどの高分子圧電フィルムも、そのカテゴリーの中に含まれる高分子電気機械変換フィルムに電極を形成して振動板として、超高域を再生するスピーカーやスピーカーシステムなどの電気音響変換器に関する。

従来、人間の可聴帯域である２０ｋＨｚ以下を再生する完成されたスピーカーシステムに２０ｋＨｚ以上を再生する超高域スピーカーを追加接続すると、音の広がり感や、明瞭度を良くする事が知られている。この超高域スピーカーには、ダイナミック型やリボン方式のマグネチック型やセラミック圧電型や高分子圧電型が提案され市販されている。高分子電気機械変換フィルムを用いた高分子圧電型以外はアンプからスピーカーに入力する電気信号の電圧を昇圧しなくとも十分な音圧が得られるが、高分子圧電型などの高分子電気機械変換フィルムを用いたスピーカーは、昇圧しないと十分な音圧が得られない。そこで、入力した電気信号をトランスなどで昇圧して駆動している。本発明者も高分子電気機械変換フィルムの一つであるバイモルフ高分子圧電フィルムを波形状にした振動板を使用して、超高域スピーカーを開発し販売しているが、やはりトランスを内蔵して電気信号の電圧を昇圧している。それぞれの型の超高域スピーカーには、それぞれ音質上の特徴があり、中でも高分子電気機械変換フィルムは、しなやかに広がる音場や臨場感などに高い評価がある。

図１にはダイナミック型スピーカーに、２０ｋＨｚ以上を再生する高分子圧電型の超高域スピーカーを追加する従来の構成を示している。一つのキャビネット１にフルレンジダイナミック型の主スピーカー２とバイモルフ高分子圧電型超高域スピーカー３を取り付け、システムスピーカー端子４、５を、それぞれ主スピーカー２の主スピーカー端子６、７に接続している。そして、超高域スピーカー３には、先ずシステムスピーカー端子４、５からトランス８の1次側９に接続し、２次側１０から超高域スピーカー端子１１、１２に接続している。すなわち、システムスピーカー端子４、５に入力する信号電圧を主スピーカー端子６、７に印加するが、超高域スピーカー端子１１、１２には、主スピーカー２と電気的に並列に、しかもトランス８で昇圧して後接続している。そして、本発明者がスーパーツィーターとして販売している別の商品形態でもトランスを内蔵している。その商品では、独立したキャビネットの中に信号電圧を昇圧するトランスを内蔵し、端子に入力する音楽信号電圧をトランスで昇圧して高分子圧電振動板に入力して駆動する高分子圧電型超高域スピーカーシステムになっている。それを別の完成されたダイナミック型スピーカーシステムのキャビネットの上に置き、それぞれのスピーカーの外側で、それぞれのスピーカー端子を並列に接続して使用しているのが現状である。

ところで、従来の考え方として、ダイナミック型スピーカーシステムの音質を改質する超高域スピーカーの音圧は、ダイナミック型の主スピーカーの音圧と同じレベルにするのが常識である。従って、本発明者は、高分子圧電型超高域スピーカーの音圧も同じレベルが必要であると考えていた。現在スピーカーシステムとしては主流であるダイナミック型スピーカーシステムは、音圧が１Ｗの入力で、１ｍの距離にして、８０ｄＢ以上あるのが普通である。すると、同じ信号電圧を入力した場合、高分子圧電型超高域スピーカーの音圧は２０dB以上低い。高分子圧電型超高域スピーカーの音圧をダイナミック型スピーカーシステムの音圧に合わせるためには、高分子圧電型超高域スピーカーに入力する信号電圧を、トランスを使って２５倍程度昇圧する必要がある。実際、本発明者が、提案し販売している高分子圧電型スーパーツィーターはすべてトランスを使って２５倍に昇圧している。それ以外に、他者の提案や販売されている実績は見当たらない。

また本発明者は、ダイナミック型スピーカーに高分子圧電型スピーカーを組み合わせる方法として、ダイナミック型スピーカーの前に、高分子圧電型スピーカーを重ねて設置する事を特許出願し、特許第３８９８７１６号として登録されている。この特許の中では、ダイナミック型スピーカーと高分子圧電型スピーカーはほぼ同じ周波数帯域を駆動し、能率の低い高分子圧電型スピーカーの駆動をダイナミック型スピーカーが後ろから、空気で圧縮と、吸引をして駆動力を加えるダブル駆動方式になっている。

ところで、上記したダイナミック型スピーカーと高分子圧電型スピーカーを組み合わせた構成はヘッドフォンには見当たらない。近いものでは、ＵＳＡのＥＣＯＦＯＮＥ－ＣＯＭが販売しているヘッドフォンにはヘッドベルトが付属し、ヘッドベルトに圧電セラミックを使用した超高域駆動ユニットを付けて、額に巻きつけて接触させ、骨伝導方式で超高域情報を伝播している。しかし、この商品でも、超高域駆動ユニットは、主ヘッドフォンスピーカーを駆動するアンプと別系統のアンプで、超高域情報を増幅して出力している。

さて、従来の波形状の高分子圧電スピーカーの構成を図２に斜視図で示す。２枚の圧電フィルム１３、１４内に矢印１５で示す分極方向が逆になるように、２枚の圧電フィルム１３、１４を貼り合せてバイモルフ圧電フィルム１６にする。そして蒸着などの手段で長方形の電極１７をバイモルフ圧電フィルム１６の表面に両面の電極１７が対峙するように形成する。また長方形の各電極１７が並列に接続されるように電極リード１８も同時に形成するので櫛状の電極になる。こうして櫛状の電極パターンを形成したバイモルフ圧電フィルム１６を波形状に成型して振動板１９を作成する。各電極１７は波形状に成型した時、山２０と谷２１の頂上部に中心がくるように成型する。この振動板１９を縦フレーム２２、２３と横フレーム２４、２５で構成するフレーム２６に固定している。その固定方法は、振動板１９の縦端２７は縦フレーム２２に固定し、波形状の横端２８はやはり波形状に加工した2枚の上横フレーム２９と下横フレーム３０で挟んでいる。そして縦端２７の上にある電極リード１８と電極端子３１が電気的に接続している。この高分子圧電スピーカーの構成は本発明者が出願した特許第３８２０８５１に詳細に説明している。

その作用を横端２８方向から見た正面断面図である図３で説明する。振動板１９内に示す矢印１５は圧電フィルムの分極方向であり、２枚の圧電フィルム１３、１４の分極方向が逆になるように貼り合せてバイモルフ圧電フィルムにしている。図３の（b）は電圧を印可していない静止状態である。次に振動板１９の両面の櫛状電極３２、３３から振動板に垂直に電圧を加えると、（a）では上の圧電フィルム１３は長手方向に縮んで、下の圧電フィルム１４は伸びる。すると山の曲率は大きくなって、一点鎖線で示す山谷の中心線を基準に両側の壁は離れ。逆に谷の曲率は小さくなって両側の壁は近づく。次に櫛状電極３２、３３に逆の電圧を印可すると、（c）のごとく壁の動きは（a）と逆になる。そして山２０と谷２１の頂点は動かない固定部分である事が分かる。従って電極に交番信号電圧を印可すると振動板の前面および後面では白い矢印で示すように、空気を吸ったり吐いたりする振動をして音波が発生する。

また本発明者は、特許第３９１９６９５号でも、振動板フィルムとして、バイモルフ圧電フィルムを使用する事を前提にした別の電気音響変換器を提案した。その中では、図４に示すように振動板３４の波状になった横端３５を横フレーム３６に固定しないでフリーエッジにする事と、波形状の振動板３４の山谷の稜線３７に沿って支持体である丸棒３８を挿入し、丸棒３８を横フレーム３６、３９に固定して振動板３４の波形状を保持する事。また振動板３４の中で動作に寄与しない縦端を固定部４０として縦フレーム４１に固定し、導電性の材料をコーティングあるいは塗布した電極４２への外部からの電気的接続は、端子４３を通して、固定部４０に設けた接続点４４から行う事を示している。この事は、図３を用いて説明したように、波形状に成型したバイモルフ圧電フィルム振動板が音波を発する動作原理に基づいている。すなわち、振動板３４の中でも山谷の稜線３７に接触している部分は、動かない固定部分であるという原理に基づいて発明されたものである。

一方、図５のように、セラミック圧電板や高分子圧電フィルムなどの単一シートすなわちモノモルフ電気機械変換フィルムの両面全体に電極を蒸着などの手段でコーティングして、両面の電極端子４５、４６に交番電気信号を印加すると、音を発生する事。振動面４７を桶状に湾曲させると、モノモルフ電気機械変換フィルムが長手方向４８に伸縮する結果、振動面４７は前後に振動して大きな音になる事、また湾曲の曲率を大きくすると、共振周波数が下がり低音発生に適し、曲率を小さくすると共振周波数が上がり高音発生に適する事は、セラミック圧電板や高分子圧電フィルムが発見された当初から知られていた。

当然、このように樋状に湾曲したモノモルフ圧電振動板をたくさん並べると、音量は加算されて行くので、音を出すシートとして利用されてきた。従って、その後の高分子圧電スピーカーの構造に関する提案や特許出願は、フィルムの保持方法や電極形状あるいはその製造方法に関するものが多い。

例えば、特願２００６－５２４１２３では、図６のように平板４９の上に平行なリッジ５０を並べて、モノモルフ電気機械変換フィルム５１を貼り付けている。平行なリッジ５０の間に張ったモノモルフ電気機械変換フィルム５１は樋状の振動板のセル５３になっていて、多数の桶状モノモルフ電気機械変換フィルム振動板５２から音波が発生する。特に超音波発生器にして、パラメトリックスピーカーとして利用している。
特開２００４－３２０６０１号公報特開２００２－０２７５９２号公報特表２００７－５０３７４２号公報特開２００６－１２９３３４号公報

高分子電気機械変換フィルムを使用して振動板を作成すると、多くの工数が発生する。工数を削減してコストダウンをはかる事が課題である。先ず、バイモルフ高分子圧電フィルムなどのバイモルフ高分子電気機械変換フィルムを使用して振動板を作成すると、多くの工数が発生してコストアップになる事を説明する。本発明者による図２の特許第３８２０８５１号や図４の特許第３９１９６９５号では、２枚のモノモルフ圧電フィルムを貼り合わせてバイモルフ圧電フィルムにする必要がある。さらには、櫛状の電極パターンを印刷や蒸着などの手段で、バイモルフ圧電フィルムの両面の間で、図２に示すように電極１７が対峙するように、位置合わせをし、振動板１９の山２０と谷２１の頂点にその電極１７の中心がくるように成型する必要がある。これらは、かなり困難であり、多くの工数が発生して、コストアップの原因になる。

次に、モノモルフ圧電フィルム振動版では、桶状やドーム状、あるいは円筒状の形状が提案されている。この桶やドームや円筒のセルが単体である場合は、構造がさほど複雑ではないので、製造も比較的容易である。しかし、図６の特願２００６－５２４１２３に示されるように、超高域を再生する場合は、振動部分である細かなピッチの桶状に湾曲したセル５３を多数並べ、そのセル５３をリッジ５０で分割すると共に、固定する必要がある。細かなセル５３の淵を精度よくリッジ５０に固定するのは、容易ではない。また、リッジ５０が占める部分は音の放射に寄与しないので、振動板全体に対するリッジ５０の占める面積比率の増大が音圧の能率を低下させる問題も発生する。この桶状のセル５３をドーム状や円筒状のセルに置き換えたとしても、セル５３が小さくなるに従って、製造の困難さや、また音圧の能率低下を伴う固定部分の面積比率が増加する同様の問題が発生する。

従って、特許第３８２０８５１や特許第３９１９６９５号で提示したバイモルフ圧電フィルムを用いた電気音響変換機器では、２枚の圧電フィルムを貼り合わせてバイモルフフィルムにする工数や、電極パターンを形成し位置合わせをする工数を削減してコストダウンする事が重要な課題である。また、特願２００６－５２４１２３で提示されているようなモノモルフ圧電フィルムを用いた電気音響変換器では、音波発生に寄与しないリッジの削減や、各セルの振動板を湾曲し固定する工数を簡略化して、製造を容易にしてコストダウンをする事が重要な課題である。

また、従来の超高域スピーカーは、高分子圧電フィルムを使用しても、トランスが必要なので、重くかさばる上コストアップになる。従って、ダイナミック型のスピーカーからなる据え置きタイプの薄型テレビやヘッドフォン、および電池で駆動するポータブル機器のスピーカーやヘッドフォンに内蔵するのは困難である。そこで、軽量で薄く、しかもコストの安い超高域スピーカーを内蔵できるようにする事が課題である。しかも高分子電気機械変換フィルムを使用した超高域スピーカーによってもたらされる音質改質効果を十分に発揮する必要がある。

そして、サラウンドヘッドフォンでは、電子回路による電気的操作でサラウンド効果を出しているが、画面の中の人物などが会話するシーンでも、十分前方から聞こえてくるとは言いがたい。すなわち、まだまだ音質改善が不十分であり、頭の前方に定位するべきシーンで、違和感なく音場が自然に前方定位する事が課題である。

上記課題を解決するため、請求項１、２、３の発明においては、振動板そのものの製作工数を削減するため、高分子モノモルフ電気機械変換フィルムの両面のほぼ全面にパターン化しない電極を一面に形成する。そして振動板を保持する方法として、本発明者が、バイモルフ圧電フィルムを用いて行った発明である図２の特許第３８２０８５１号や図４の特許第３９１９６９５号で用いた構造を採用する特徴がある。すなわち、モノモルフ高分子電気機械変換フィルムを波形状に成型して振動板とする。その振動板の波形状に合わせて作成した波形状のフレームで挟み込んで保持する方法、あるいは、モノモルフ高分子電気機械変換フィルムを梯子状のフレームの間に通して、波形状の振動板にすると共に、その波形状を保持する。すると、バイモルフフィルムにするために必要であった、２枚のモノモルフ高分子電気機械変換フィルムの貼合わせ工程が省略できる。また、電極をパターン化しない事で電極形成の簡略化が可能になり、さらにはセル間の分離と固定が簡略化できて、工数の大幅な低減が可能になった。その結果大幅なコストダウンが実現した。

本発明者は、バイモルフ電気機械変換フィルムでは効果的であるが、モノモルフ電気機械変換フィルムを、このような波形状に成型すると、セルの山と谷から放射する音波は逆相なので、打ち消し合って、十分な音圧が得られないと考えていた。また、前記背景技術の項目の中で詳述したように、バイモルフ電気機械変換フィルムではフィルムの長さは変化しないし、山谷の頂点は動かない部分なので、波形状を維持するために山谷部分を保持しても問題ない。しかしモノモルフ電気機械変換フィルムは長手方向に伸縮して、波形状にすると山と谷の頂点も移動するので、保持は困難であり、音圧周波数特性にも大きな問題があると考えていた。従って、本発明者による特許第３８２０８５１や特許第３９１９６９５号では、バイモルフ圧電フィルムを使用する事に限定している。しかし、偶然モノモルフ高分子電気機械変換フィルムを特許第３８２０８５１や特許第３９１９６９５号と同じ構造にした時、十分実用性のある音圧になる事、また動作に支障がない事を発見したのが本発明に至ったきっかけである。また、本発明者だけでなく、これまでにモノモルフ電気機械変換フィルムを波形状に成型して振動板にして、振動板全体が連続的に滑らかな動作をする音響振動板は、提案されてこなかった。唯一、特願２００６－５２４１２３では図７のように、山谷が遮断構造であるリッジ５０を挟んで、互い違いに連続している電気音響変換器を提案しているが、形状が示されているだけで、その音圧についての記述はない。また、セル５３の山と谷の間はリッジ５０が連続した動作を防ぎ、放射面をフリーにしている。逆に本発明では、山谷の境界はフリーであるが、放射面に支持体を設けて波形状を軽く保持している。この点は、振動板を保持する支点が逆である構造上の明確な相違になっている。

また、請求項４の発明においてはフレームを上フレームと下フレームに分割し、振動板フィルムをその上フレームと下フレームで挟むだけで、振動板を波形状に形成すると共に、保持する事で、製造コストを大幅に削減する特徴がある。

また、請求項５の発明においては、下フレームの桟を複数の湾曲したばね線材で作成する特徴がある。

また、請求項６の発明においては、下フレームの表面を弾性素材のマットで構成し、上フレームと下フレームで振動板フィルムを挟んで上フレームと下フレームを一体化してフレームにした時、上フレームの桟が下フレームのマットを窪ませる特徴がある。結果的に下フレームの凸になったマットが桟を構成して、振動板に波形状を形成する。

そして、請求項７，８，９，１０，１１の発明は、本発明の超高域スピーカーを使用する事で始めて達成できる新規の電気音響変換器である。すなわち、軽量、薄型、コストダウンを要求されるスピーカーシステムやヘッドフォンシステムに、本発明の超高域スピーカーを、トランスを排除して搭載する。ダイナミック型の主スピーカーに入力する電気信号を、高分子電気機械変換フィルムを用いて作成した従来の超高域スピーカーに直接入力すると、ダイナミック型の主スピーカーより音圧が２０ｄＢ以上低下する。そして、主スピーカーに対する音質改善効果もほとんど得られない。しかし、本発明の超高域スピーカーを使用すると、主スピーカーより音圧が２０ｄＢ以上低下する事には変わりがないが、トランスを通した場合に比べて、主スピーカーに対する音質改質効果がむしろ増加する事を発見したのが本発明の原点になっている。

請求項７の発明においては、本発明の超高域スピーカーのフレームが、従来のスピーカーシステムのキャビネットと一体化するようにして使用する。そして、従来必須と考えていたトランスなどの電圧昇圧回路を排除して、電極に入力する信号電圧を主スピーカーシステムに入力する信号電圧以下に制限して振動板を動作させ、超音波を放射する。スピーカーシステムの小型化と軽量化と音質改善を同時に実現する特徴がある。

請求項８の発明においては、ヘッドフォンやイヤーフォンのような小さな筺体に本発明の超高域スピーカーを設置する特徴がある。

請求項９の発明においては、特に小型で、超高域スピーカーの内蔵が極めて困難なインナーイヤーイヤーフォンのノズル部分に、本発明の超高域スピーカーを設置する特徴がある。

請求項１０の発明においては、ヘッドフォンの筐体の外側にアームを取り付け、そのアームに本発明の超高域スピーカーを取り付け、主スピーカーと超高域スピーカーをパラレルに電気的に接続した特徴がある。この構造はマイク付きヘッドフォンに似ているが、マイクの変わりに超高域スピーカーがアームの先端に付いている違いがある。すなわち、マイク機能の付いたヘッドフォンは入力機能が付加しているが、本発明のヘッドフォンは出力機能が付加されている違いがある。もっとも、本発明の超高域スピーカーはマイクにもなるので、マイクアンプを追加する事で、超高域スピーカーの機能とマイクの機能を切り替える特徴を付加する事も可能である。ところで、特に密閉型のヘッドフォンでは、キャビネットの外部にある超高域スピーカーの音は耳に入ってこないので常識的には無意味である。しかし、本発明者は密閉型ヘッドフォンを耳に当てて、本発明の超高域スピーカーを顔の前面に持ってくると、頭の頂上付近に定位していた音場が前方に定位し、次に本発明
の超高域スピーカーを頭の後ろに持ってくると、音場が後方に定位する事を発見した。すなわち、人間は耳だけで音を聞いているのではなく、少なくとも音の方向は顔や頭の皮膚を通して得られていると推察できる発見である。そして、人間の身体への回り込みの小さな超音波が方向性を決定しやすいのは、容易に推察できる。皮膚を通して音を聞いている事は、骨伝導イヤーフォンなどで利用されているが、人間を覆う皮膚のどの部分から情報がきたかによって、音の発生した方向性を感知している事はこれまで発表されていない。

請求項１１の発明においては、請求項１０のアームの機械的接続と、主スピーカーと本発明の超高域スピーカーの電気的接続を着脱自在にした特徴がある。

次に、請求項１の発明の効果を説明する。モノモルフ高分子電気機械変換フィルムを使用する事で、バイモルフ高分子電気機械変換フィルムを使用する場合に比べて、フィルムを貼り合わせる工数を削減できる効果がある。また、バイモルフ高分子電気機械変換フィルムでは、その両面に電極を櫛状にパターン化して、電極が波形状の山谷の頂点になるようにフレームに取り付ける必要がある。実際パターン化しないで、全面に電極を付けると、空気を圧縮・吸引する山谷の動作に、壁の動作が加わる。壁の動作は、山谷の動作と圧縮・吸引の動作が逆になって音圧を極端に減衰する。しかし動作原理の異なるモノモルフ高分子電気機械変換フィルムでは、電極をパターン化する必要がないので、両面のほぼ全面に電極をコーティングすれば良い。すなわち、電極蒸着のための複雑なマスク、あるいは電極印刷のための版が不要である。さらには、波形状の山谷の頂点に電極を位置合わせする困難な作業の必要もなくなる。

特願２００６－５２４１２３に見られるように、従来モノモルフ電気機械変換フィルムを使用した電気音響変換器では、山と山あるいは山と谷の間を動かないように、リッジを使用して隔絶する必要があった。そのためのリッジへの位置合わせや接着剤などでの固定を精度良く行うのは、極めて困難であった。しかし、請求項２の発明においては、振動板フィルムを波形状に成型して振動板とし、その振動板の波形状に合わせて作成した波形状のフレームで挟み込んで保持するので、その位置合わせを省略する効果がある。

また、請求項３の発明においては、振動板フィルムをフレームの桟の間に通して、波形状の振動板に成型して、しかもその波形状を保持するので、請求項２の発明と同様に位置合わせを省略する効果がある。

また、請求項４の発明においては、上フレームと下フレームで振動板フィルムを挟むだけで、波形状振動板を形成し、またその波形状を保持するので、大きな工数削減効果を生みだす。

また、請求項５の発明においては、下フレームの桟を複数のばね線材で作成すると、ばね線材で振動板を保持するので、振動板に適当なテンションが加わり、音圧を上げる事と、切れの良い音質にする効果がある。

また、請求項６の発明においては、下フレームの表面を弾性素材のマットで構成し、上フレームと下フレームで振動板フィルムを挟んで、波形状の振動板を形成する。振動板に均一なテンションをかける事ができるので、設計精度を上げる効果がある。

モノモルフ高分子電気機械変換フィルムを波形状に形成した振動板を用いる本発明の超高域スピーカーでは、山から発する音波と谷から発する音波が逆相なので、打ち消しあって音圧が低下すると考えていた。しかし、実際には、谷から放射する音波は、谷を保持する桟で減衰して、思ったほど音圧低下しないで、十分な音圧が得られる事が分かった。むしろ山と谷の距離を、必要とする音波の波長の半分に設計すると、山から発する音波と谷から発する音波が重なる時、谷からの音波は山に到達した時点では、山から発する音波の位相と一致する。すると、振動板全面から同一位相で出力する音圧が得られるので、特願２００６－５２４１２３で開示された音圧に寄与しないリッジ部分の無駄をなくす効果が得られる。

次に請求項７，８，９の発明における効果を説明する。トランスをなくして、本発明の超高域スピーカーに直接信号を入力すると、能率が２０ｄＢ以上低下したが、ダイナミック型の主スピーカーに対する音質の改質効果はほとんど低下しないで、むしろ増強する事を発見した。恐らく、トランスなどの電圧昇圧回路を使用すると、トランスの歪や電気信号の遅延などがあるが、振動板に直接電気信号を入力すると、途中の介在物による悪影響がなくなり、２０ｄＢ以上の音圧低下があっても、音の立ち上がり時に、初速の遅いダイナミックスピーカーの立ち上がりを補完して、音質の改質効果がはっきりと現れるのだと考えられる。この現象は誰も想像しなかった発見であり、スーパーツィーターの小型化と軽量化とコストダウンを一気に進められる効果絶大の手段になる。すなわち、ダイナミック型のスピーカーを有する薄型のテレビ、あるいはこれまで不可能と考えられていた、ヘッドフォンやイヤーフォンに、本発明の超高域スピーカーを一体化して、主スピーカーの音質を改善できるという効果が得られる。

次に、請求項１０の発明の効果を説明する。主スピーカーの入ったヘッドフォンの筐体を耳に当てて、アームの先にある超高域スピーカーを顔の前面に持ってくると、頭の頂上付近に張り付いていた音場が顔の前方に定位する。従来のサラウンドヘッドフォンは、頭の頂上付近に音場が定位するのを電子回路で防いでいる。しかし、サラウンド効果はあるが、音場の前方への定位は十分であるとはいえない。本発明では、顔の前方に配置した超高域スピーカーから実際に出ている音を、その方向を感知すると考えられる皮膚を通して聞くので、前方に定位した音場が自然であり、サラウンド感も従来のサラウンドヘッドフォンと遜色なくできる効果がある。

請求項１１の発明においては、請求項１０のアームと筐体の機械的接続と、主スピーカーと超高域スピーカーの電気的接続を着脱自在にする。すると、テレビ視聴時のように、音場の前方定位が必要な時はアームを筐体に取り付け、前方定位が不要な場合は取り外して試聴できる効果がある。

モノモルフ電気機械変換フィルムを波形状に形成した振動板を、波の山谷を支点にしてフレームに保持する事で超高域スピーカーの製作を容易にし、コストダウンを図る。さらに、本発明の超高域スピーカーを使用する事で、高分子電気機械変換フィルム振動板で作成した超高域スピーカーの音質改質効果を保ちながら、従来必須と考えていたトランスなどの電圧昇圧回路を排除する。すなわち、本発明の超高域スピーカーをダイナミック型の主スピーカーに並列に接続して、主スピーカーの音質改善と軽量化と薄型化とコストダウンを同時に実現する。

図８に実施例１を斜視図で示す。モノモルフ高分子電気機械変換フィルムの一種である厚み４５ミクロンの圧電性を付与したポリフッ化ビニリデンフィルムの表面５４と裏面５５の両面に蒸着あるいは印刷などの手段で導電性の材料をコーティングして電極５６、５７を形成する。基本的には全面に電極を形成するが、一部電極を形成しない部分があっても良い。バイモルフ電気音響変換フィルムでは必要であった櫛形の電極を形成する必要がないので、電極５６、５７の大部分は、位置合わせをしなくとも自動的に互いに対峙する。次に電気機械変換特性の減衰がない温度、例えば１００℃以下で波形状に成型して振動板５８にする。しかし、ポリフッ化ビニリデンフィルムは成形性が悪いので、１００℃では波形状が広がってしまう。そこで、波形状の横端５９を波形状の端面６０、６１を有する上フレーム６２と下フレーム６３で挟んで固定する。固定した上フレーム６２と下フレーム６３は合わせて横フレーム６４になる。反対側の横端６５も同様の方法で横フレーム６６に固定する。次に縦フレーム６７、６８を横フレーム６４、６６に固定してフレーム６９を構成する。振動板５８の固定部である縦端７０、７１を縦フレーム６７、６８に固定して止める。次に電極５６を接続点７２を通して超高域スピーカー端子７３に接続する。同様に超高域スピーカー端子７４も電極５７に接続する。

すると、振動板５８は図９に示す動作をする。図９は図８の超高域スピーカーの中央付近のＡ－Ａ線に沿った正面断面図である。作用を説明しやすくするために、山の数が図８とは少し違っているが、本発明の趣旨を変えるものではない。図９において、振動板５８の実線７５で示した位置は、超高域スピーカー端子７３、７４に電圧が印加されていない静止位置である。次に超高域スピーカー端子７３にプラス電圧、超高域スピーカー端子７４にマイナス電圧が印加されると、モノモルフポリフッ化ビニリデンフィルムで作った振動板５８は長手方向に伸びる。しかしｘ軸方向は縦フレーム６７、６８で抑えられるので振動板５８は破線７６で示すごとくｙ軸方向にふくらむ。逆に超高域スピーカー端子７３にマイナス電圧、超高域スピーカー端子７４にプラス電圧が印加されると、モノモルフポリフッ化ビニリデンフィルムは長手方向に縮む。やはりｘ軸方向は縦フレーム６７、６８で止められるので振動板５８は一点差線７７で示すごとくｙ軸方向にしぼむ。従って超高域スピーカー端子７３、７４に交番電圧信号を入力すると、振動板５８はｙ軸方向にふくらみとしぼみを繰り返す。ところが、山７８と谷７９では、振動板５８が膨らむ時、白い矢印８０で示し、逆に縮む時、黒矢印８１で示すように、空気の圧縮と吸引が逆になる。この山７８の位置と谷７９の位置がｙ座標で同じであれば、ｙ座標上の任意の位置で音圧は圧縮と吸引が重なり音圧はゼロになってしまう。しかし、図９で分かるように、ｙ軸上でオフセットｚがあるので、位相差が発生する。そのために音圧はゼロにならないで、十分実用的な音圧が得られる事を発見した。オフセットｚが大きくなると、谷７９から発する音波は谷７９の中で減衰する事も寄与している可能性がある。逆に波長がオフセットｚの２倍になる周波数では、山７８から発する音波と谷７９から発する音波の位相がｙ座標上で同じになるので、振動板５８の全面から同一位相で発せられた場合と同等の音圧が得られる。ここで、図８において、波形状の横端５９を波形状の端面６０、６１を有する上フレーム６２と下フレーム６３で挟んで固定しているので、横端５９付近では動作をしない固定部になる。しかし、横端５９から少し離れた振動板５８の中では、十分な動作をするようになる。横端６５付近も同様である。

次に、本発明の実施例２を図１０で詳細に説明する。先ず横フレーム８２、８３と縦フレーム８４、８５と、横フレーム８２、８３の間に渡した複数の桟８６で梯子状のフレーム８７を構成する。桟８６の形状は丸棒で示しているが、他の形状であっても、本発明の趣旨はかわらない。そして、圧電性を付与したモノモルフポリフッ化ビニリデンフィルムの表面８８と裏面８９の両面に蒸着あるいは印刷などの手段で、ほぼ全面に電極をコーティングする。次に、厚み方向に電圧を印加した時伸縮する長手方向を桟８６に交互に通して行って波形状の振動板９０にする。振動板９０の固定部である縦端９１、９２を縦フレーム８４、８５に固定する。そして、縦端９１、９２に設けた接続点９３、９４を通して、超高域スピーカー端子９５、９６との電気的接続をとる。

この実施例２の作用も、実施例１で説明した作用と同じである。ただ横端９７、９８は固定していないので、横端９７、９８付近も振動板９０の中央付近の動作と同じになり、実施例１よりスムーズな動作になる。振動板９０の山９９と谷１００の頂点に桟８６が接触して、振動板９０がしぼむ動作を阻むように波形状を保持するが、音圧など音波の性能には実用上障害にならない事を確認した。むしろ、谷１００から放射される音波の音圧が、桟８６によって減衰するので、谷１００から放射される音波の音圧キャンセル分が減り、振動板９０全体から放射される音波の音圧は大きくなる方向に寄与する。

次に実施例３を図１１の斜視図を用いて説明する。上横フレーム１０１、１０２と上縦フレーム１０３、１０４と複数の上桟１０５で上フレーム１０６を構成する。上桟１０５は上横フレーム１０１と上横フレーム１０２の間に渡して固定している。また同様に下横フレーム１０７、１０８と下縦フレーム１０９、１１０と複数の下桟１１１で下フレーム１１２を構成する。そして、圧電性を付与し、両面に蒸着あるいは印刷などの手段で、ほぼ全面に電極をコーティングしたモノモルフポリフッ化ビニリデンフィルムである振動板フィルム１１３を、上フレーム１０６と下フレーム１１２の間に入れる。この時、超高域スピーカー端子１１４を振動板フィルム１１３の上に乗せ、超高域スピーカー端子１１５を振動板フィルム１１３の下に入れる。そして、上フレーム１０６と下フレーム１１２を重ね合わせ、その４隅をネジ１１６で止めると、上桟１０５と下桟１１１は交互に並び、振動板フィルム１１３は波形状の振動板に形成される。同時に超高域スピーカー端子１１４、１１５は振動板フィルム１１３の両面のそれぞれの電極と電気的に接続できる。もちろん振動板の波形状の成型を確実にするために、製造工程の最後に、振動板フィルム１１３の性質に応じた温度で過熱しても良い。図１２はその正面図であり、上フレーム１０６と下フレーム１１２を合わせてフレーム１１７を構成する。図１１ではフレーム１１７は梯子状の四角形だが、必ずしも四角形である必要はなく、丸みを付けたり、円にする事も自由である。このような場合は、図面には示さないが、本発明の趣旨から外れる事なく、横フレームと縦フレームの区別がなくなる場合もあり得る。また、桟の間が開いた梯子である必要もなく、上桟１０５あるいは下桟１１１のいずれかが、平板の上に固定された構造の梯子状であっても本発明の趣旨を逸脱しない。すなわち、振動板９０の表あるいは裏の放射方向のいずれかが、完全に密閉されていても、開いている片方の放射方向では、両方向が開いている場合と同等以上の音圧を得る事ができる。

この実施例３では、振動板フィルム１１３を上フレーム１０６と下フレーム１１２で挟むだけで振動板９０の波形状を形成し保持する。振動板９０の動作や他の作用は実施例２とまったく同じである。

次に実施例３の形状を少し変えた実施例４を図１３で説明する。上フレーム１１８の上桟１１９の横方向の巾を狭く作成する。一方下フレーム１２０の下桟１２１の横方向の巾は広くする。そして実施例３と同じようにして本発明の超高域スピーカーを組み立てる。

実施例４の作用を図１４の正面図と、図１５で示す周波数特性を用いて説明する。振動板９０が下桟１２１と接触している山の部分から発する音波の音圧周波数特性は、図１５で示すごとく共振周波数であるf1をピークにした破線１２２で描くような山状になる。また上桟１１９に接触している谷の部分の音圧周波数特性は共振周波数であるf2をピークにした一点鎖線１２３で示す山状になる。f1はf2より低い周波数になる。ｘ軸は周波数を示し、ｙ軸は音圧を示している。そして下桟１２１の部分から発する音波と、上桟１１９の部分から発する音波を合成すると、実線１２４で示すように、その音圧周波数特性をf1からf2にかけてフラットに近づける事が可能になる。

図１６は実施例５を説明する正面図である。上桟１２５と下桟１２６のサイズは同じだが、下フレーム１２７に付く下桟１２６の数を、上フレーム１２８に付く上桟１２５の数の２倍にしている。すなわち１個の上桟１２５と２個の下桟１２６で振動板１２９を保持する。別の見方をすると、実施例４の図１３で示す下桟１２１を二つに分割した形である。ところで実施例５の図１６では、上桟１個と下桟２個で、等間隔に交互に並んでいるが、この上桟１２５と下桟１２６の数や、複数の上桟１２５の間隔、および複数の下桟１２６の間隔は自由に設計しても本発明の趣旨は変わらない。

図１６では２個の下桟１２６で一つの山を支えている。それは必ずしも山の頂点１３０ではないが、振動板１２９の破線で囲んで示す頂上部１３１を支える事で波形状を形成し保持しているので、本発明の趣旨を変えるものではない。このように下桟１２６を複数個にして、振動面１２９に接触する部分の面積を減らす事で、接触音が発生してノイズになる事を防止する。

次に図１７の正面図を用いて、図１６の下桟１２６をフック状の線材１３２で置き換えた実施例６を説明する。フック状の線材１３２は一つの山１３３に複数本入っていても良いし、ランダムに並んでいても良い。本発明者が下フレーム１３４と線材１３２を市販の面ファスナーで作成した試作品は、３０ｋＨｚにおける音圧が最高値を示した。

その作用は、線材１３２が振動板に適当な弾性を与えて良い結果に繋がった可能性がある。

図１８は実施例７を説明する斜視図である。先ず、下フレーム１３５の表面にウレタンフォームで作成したマット１３６を乗せる。その上に圧電性を付与し、両面の全面に電極をコーティングしたモノモルフポリフッ化ビニリデンフィルムである振動板フィルム１３７を乗せる。その上に上桟１３８の付いた上フレーム１３９を乗せる。上フレーム１３９と下フレーム１３５の四隅１４０をネジ１４１で締めて圧着固定する。振動板フィルム１３７の表と裏の両面の端に超高域スピーカー端子１４２、１４３を接続する。

その作用を図１９の正面図を用いて説明する。下フレーム１３５に上フレーム１３９を乗せて圧迫すると、上桟１３８がマット１３６を窪ませると共に、上桟１３８が当たっていないマット１３６の部分は盛り上がって山１４４になる。すなわち、振動板フィルム１３７は波形状に形成されて保持され、実施例１と同様な動作をする。実施例５の下桟１２６や実施例６の線材１３２と異なって、上桟１３８との位置関係の影響を受けないので、均一な波形状を作成する事が容易になる。

ところで、これまでの実施例において共振周波数が２０ｋＨｚ以上になるように、超高域スピーカーの振動板の山の巾は５ｍｍ未満、谷の巾も５ｍｍ未満、山谷の頂点間すなわちオフセットｚの距離は２ｍｍ未満で製作した。すると、２０ｋＨｚ以下の音圧は急峻に低下して、ハイパスフィルター用のコンデンサーは不要であった。別の試作で、オフセットｚは２ｍｍであるが、山あるいは谷の巾を５ｍｍ以上にすると、音質の改質効果を上げるためにはハイパスフィルター用のコンデンサーが必要になった。すなわち本発明では、山あるいは谷の巾は５ｍｍ以下にする事がもっとも効果的であると言える。

図２０は実施例８の側面図である。キャビネット１４６に実施例１，２，３，４，５，６，７で示す本発明の超高域スピーカー１４５とダイナミック型の主スピーカー１４７を固定してキャビネットと一体化する。そして、システムスピーカー端子１４８，１４９と主スピーカー端子１５０，１５１および超高域スピーカー端子１５２，１５３を並列に接続する。システムスピーカー端子１４８と超高域スピーカー端子１５２の間に、ハイパスフィルターのコンデンサー１５４を挿入して周波数特性の調整をしているが、なくても十分良い結果が得られる。すなわち、図１に示す従来の構成との違いは、トランスをなくして、超高域スピーカー端子１５２、１５３にシステムスピーカー端子１４８、１４９に入力される信号電圧以上の電圧が加わらないようにした事である。

次にその作用を説明する。超高域スピーカー１４５は主に２０ｋＨｚ以上の超高域を再生するので、振動板面積を広くすると、振動板各部分から発する音波が干渉して良好な指向性が得られなくなる。そこで振動板面積は小さくする必要がある。すると、超高域スピーカー１４５に入力する信号電圧を昇圧しない場合、超高域スピーカー端子１５２，１５３に入力する信号電圧はシステムスピーカー端子１４８，１４９に入力する信号電圧以下に制限されるので、主スピーカー１４７の音圧より２０ｄＢ以上低下した音圧になってしまう。それでは、主スピーカー１４７に対する音質改質効果はほとんど得られないというのが従来の常識であった。しかし実際には、本発明の超高域スピーカーを使用すると、十分な音質改質効果がある事を発見したのが本発明につながる結果となった。この本発明のスピーカーは薄型テレビなどに内蔵して使用できる。

次にスピーカーシステムをヘッドフォンあるいはイヤーフォンとした場合の実施例９の斜視図を図２１に示す。図２１では電池で駆動するポータブル機器で使用する耳掛式イヤーフォンの右ユニット１５５を描いているが、左ユニットも同じ構成になる。筺体１５６にダイナミック型の主スピーカー１５７と本発明の超高域スピーカー１５８を固定する。図８で説明した振動板５８のサイズは巾１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚み２ｍｍである。次に主スピーカー１５７と超高域スピーカー１５８が電気的に並列になるように、ケーブル１５９からプラスケーブル１６０とマイナスケーブル１６１を引き出して、破線で示すように主スピーカー端子１６２と超高域スピーカー端子１６３に接続している。本実施例は耳掛式イヤーフォンなので、アタッチメント１６４が付いているが、インナーイヤー式イヤーフォンであれば不要である。また、ヘッドフォンであれば、ヘッドバンドが付く。

次に実施例９の作用を説明する。ヘッドフォンやイヤーフォンのように身に付けるポータブル機器は軽い必要があるので、商品性から考えると、トランスを内蔵する事は不可能であった。そこでトランスをなくしてダイナミック型の主スピーカー１５７と本発明の超高域スピーカー１５８を並列に接続して、ケーブル１５９から音楽信号を入力すると、主スピーカー１５７と超高域スピーカー１５８にはほぼ同じ電圧の音楽信号が入力する。超高域スピーカー１５８は電圧が昇圧されていないので、その音圧は主スピーカー１５７より２０ｄＢ以上低い。しかし、この本発明の構成においても、主スピーカー１５７の音が改質されて、全帯域に渡って明瞭で、臨場感あふれる音になった。面積１平方センチメートルで厚みが３ｍｍ程度の超高域スピーカー１５８を筐体１５６と一体化する事は容易なので、ダイナミック型の主スピーカー１５７からなるイヤーフォンに、初めて高分子圧電型の超高域スピーカー１５８を追加内蔵する事が可能になった。

　図２２はノズルを有するインナーイヤー型のイヤーフォンに本発明の超高域スピーカーを搭載した実施例１０の側面図である。筺体１６５に付いているノズル１６６の背後にダイナミック型の主スピーカー１６７を固定する。次にノズル１６６の側面１６８に穴１６９を開ける。そして穴１６９を覆うように、両面のほぼ全面に電極１７０をコーティングした４５ミクロン厚みの圧電性を付与したポリフッ化ビニリデンフィルム１７１を巻きつけてノズル１６６に固定する。次に発泡ウレタンのイヤーパッド１７２をフィルム１７１の上から被せる。すると、フィルム１７１は穴１６９の中で窪む。そして、プラスとマイナスの超高域スピーカー端子１７３を電極１７０に接続すると、実施例７で説明した構造の超高域スピーカー１７４がノズル１６６部分に形成される。次に主スピーカー１６７と超高域スピーカー１７４が電気的に並列になるように、ケーブル１７５からプラスケーブル１７６とマイナスケーブル１７７を引き出して、主スピーカー端子１７８と超高域スピーカー端子１７３に接続する。

イヤーパッド１７２をノズル１６６に被せて耳に挿入すると、違和感なく通常通り耳にフィットして使用できる。この本発明の構成においても、主スピーカー１６７の音が改質されて、全帯域に渡って明瞭で、臨場感あふれる音になるのは、実施例９と同じである。

図２３で示す実施例１１は、ヘッドフォンの筺体１７９の内部にダイナミック型の主スピーカー１８０を内蔵し、筺体１７９にはアーム１８１を取り付け、アーム１８１の先端に本発明の超高域スピーカー１８２を取り付けている。すなわち、超高域スピーカー１８２とアーム１８１と筐体１７９を一体にする。アーム１８１は折り曲げ自在になっていて、超高域スピーカー１８２を人の額や口元や後頭部などに移動する事ができる。また、ヘッドフォンケーブル１８３は主スピーカー１８０の端子１８４，１８５に接続しているが、端子１８４，１８５からアーム１８１の内部に２重線１８６を通して、超高域スピーカー１８２にも接続する。すなわち主スピーカー１８０と超高域スピーカー１８２は電気的にパラレルに接続している。図２３では左の筺体１７９を描いているが、ヘッドバンド１８７で保持する右の筺体も同じ構成である。アーム１８１は筺体１７９の外側に付けているが、ヘッドバンド１８７を含め他のヘッドフォンを構成する部分の、どの部分の外側に取り付けても、本発明の趣旨は逸脱しない。

次に本発明の作用を説明する。音楽を主スピーカー１８０だけで聴いていた時は、音場が頭１８８の頂上部分に張り付いていたが、超高域スピーカー１８２が鼻の下にくるようにアーム１８１を実線で描くように設定すると、音場が鼻の先、すなわち前方に定位した。次にアーム１８１を破線１８９で描くように、超高域スピーカー１８２を額の上に持ってくると、音場は額の上にくる。次にアーム１８１を破線１９０で示すように、超高域スピーカー１８２を後頭部に持ってくると、音場は頭の後方に定位する。この実験では筐体１７９は密閉型を使用したので、超高域スピーカー１８２から放射する超音波は耳には入ってこない。また、超高域スピーカー１８２は身体に接触させていないので、人間は超高域スピーカー１８２から放射された音波を皮膚で感知して脳に伝達していて、どの部分の皮膚で感知したかによって音のくる方向性を認識している可能性がある。この新しい発見をいかした本発明では、ヘッドフォンの外部に付けた自在に動くアーム１８１に超高域スピーカー１８２を接続する事で、従来のヘッドフォンから聴こえる音場の定位感をさまざまに変化させる事ができる。

実施例１２では、図２３で示すアーム１８１を機械的にも、電気的にも筐体１７９からの着脱を自在にする。従来通りのヘッドフォンの形態で音を聞きたい時は、アーム１８１を外す。また、テレビで映画を見たい時は、アーム１８１を接続して超高域スピーカー１８２を鼻の下に持ってきて、音像を前方に定位させる事ができる。

本発明者は、これまでにバイモルフ高分子圧電フィルムを振動板にした音響変換器を提案し、その発明を特許登録し、スピーカーシステムの音質を改質する超高域スピーカー、すなわちスーパーツィーターとして製品化し販売している。そして、本発明者以外には、提案者も製作者も見当たらない、この高分子圧電スーパーツィーターは、既存の完成されたスピーカーシステムに接続するだけで、音を明瞭にし、臨場感を増す事を多くの人々が認めている。しかし、トランスが必要な事と、製造に多くの工数がかかるために非常に値段の高いものになってしまっている。そこで、新規に発明した超高域スピーカーを使用する事によって、音質改質効果を維持しながら、トランスなどの昇圧回路を排除して軽量化と薄型化とコストダウンが可能になった。その結果、従来不可能と考えていた小型スピーカーシステムへの内蔵が可能になり、本発明によってイヤーフォン、ヘッドフォン、ラジオカセットデッキ、薄型液晶テレビなどのもっとも普及したスピーカーシステムへの搭載が可能になる。もちろん本発明の超高域スピーカーを、従来通りトランスを使用したスーパーツィーターにも利用できる。

従来のスピーカーシステムの側面図である。従来の超高域スピーカーの斜視図である。図２の作用説明の正面断面図である。従来の、他の超高域スピーカーの斜視図である。モノモルフ電気機械変換フィルム使用の従来のスピーカーの斜視図である。従来の他の超高域スピーカーの斜視図である。従来の他の超高域スピーカーの斜視図である。本発明の実施例１の斜視図である。実施例１の作用を示す正面断面図である。本発明の実施例２の斜視図である。本発明の実施例３の斜視図である。実施例３の作用を説明する正面図である。本発明の実施例４の斜視図である。実施例４の作用を説明する正面図である。本発明の周波数特性を示すグラフである。実施例５の構成と作用を説明する正面図である。実施例６の構成と作用を説明する正面図である。実施例７の斜視図である。本発明の実施例７の作用を説明する正面図である。本発明の実施例８の正面図である。本発明の実施例９の斜視図である。本発明の実施例１０の側面図である。本発明の実施例１１の側面図である。

符号の説明

　　８６　桟
　　８７　フレーム
　　１１３　振動板フィルム
　　１３２　線材
　　１３６　マット
　　１４６　キャビネット
　　１４７　主スピーカー
　　１４５　超高域スピーカー
　　１５５　イヤーフォンの右ユニット
　　１６６　ノズル
　　１７９　筐体
　　１８１　アーム
　　１８６　２重線

Claims

フィルムの厚み方向に電圧を加えると、長手方向の長さが変化するモノモルフ高分子電気機械変換フィルムの両面のほぼ全面に、該両面で対峙する電極を形成した振動板フィルムを、山と谷を有する波形状に形成した振動板としてフレームに取り付け、該振動板の少なくとも該山と該谷の頂上部の一部あるいはすべてを該フレームで支える方法で該振動板の波形状を保持し、また超高域スピーカー端子を設け、該電極と該超高域スピーカー端子は接続点を通して電気的接続をとる構造の超高域スピーカーを構成し、該フレームは該振動板の波形状を保持すると共に、該振動板の縦横長さがほぼ一定であるように該振動板を維持し、該超高域スピーカー端子に交番電圧信号を入力すると、該振動板フィルム全体がスムーズに長手方向に伸縮する一方、該フレームで、該振動板の横方向の広がりと収縮を押さえる事で、該山と該谷がふくらみとしぼみを繰り返して、空気の圧縮と吸引が発生し、該振動板の厚み方向に超音波を発生する電気音響変換器。
該振動板の波形状になっている横端を該フレームの横フレームに固定して、該振動板の波形状を保持する請求項１の電気音響変換器。
該フレームに複数の桟を設け、該振動板フィルムを該桟の間に通して、波形状を形成すると共に、該振動板の波形状を保持する請求項１の電気音響変換器。
該フレームは該桟を有する上フレームと下フレームで構成し、該上フレームと該下フレームで該振動板フィルムを挟んで該上フレームと該下フレームを一体化して該フレームにした時、該上フレームと該下フレームの該桟がおおよそ交互に並んで該振動板フィルムを波形状に形成して該振動板にすると共に、該振動板の波形状を保持する請求項１の電気音響変換器。
該桟を複数のばね線材で構成する請求項４の電気音響変換器。
該下フレームの底表面を弾性材料のマットで構成し、該上フレームと該下フレームで該振動板フィルムを挟んで該上フレームと該下フレームを一体化して該フレームにした時、該上フレームの該桟が該マットを窪ませる事で該振動板フィルムを波形状に形成して該振動板にすると共に、該振動板の波形状を保持する請求項４の電気音響変換器。
主に２０ｋＨｚ以下の周波数帯域を再生するダイナミック型あるいはマグネチック型の主スピーカーと、主に２０ｋＨｚ以上を再生する該超高域スピーカーをキャビネットに取り付けて、該キャビネットと該超高域スピーカーの該フレームを一体にし、また、該超高域スピーカーに入力する電気信号を昇圧するべき昇圧回路を排除して、該主スピーカーの主スピーカー端子と該超高域スピーカー端子を並列に接続する事で、該電極に入力する信号電圧を、該主スピーカーに入力する信号電圧以下に制限して該振動板を動作させて超音波を放射し、該超高域スピーカーで該主スピーカーの音質を改質する請求項１の電気音響変換器。
ヘッドフォンあるいはイヤーフォンの筐体と該フレームが一体になるように該超高域スピーカーを取り付けた請求項７の電気音響変換器。
ノズルを有するインナーイヤー型のヘッドフォンあるいはイヤーフォンにおいて、該ノズルの側面に穴を開けて、該超高域スピーカーの該振動板が該穴を覆うように設置し、該超高域スピーカー端子に電気信号が入力すると、該振動板は該穴から該ノズルの内部に向かって、超音波を放射する請求項８の電気音響変換器。
該筺体の外側に該筐体に支持されるアームを取り付け、該アームに該超高域スピーカーを取り付け、さらに該主スピーカーと該超高域スピーカーを電気的に並列に接続する事で、該ヘッドフォンを頭に装着してヘッドフォン端子に交番信号が入力した時、該主スピーカーから放射する音は耳で聞き、該超高域スピーカーから放射する音は、該筺体の外側から放射するようにして、音場に変化を付ける請求項８の電気音響変換器。
該アームを該筐体から機械的および電気的に切り離し、また接続する事ができる請求項１０の電気音響変換器。