電気音響変換器
【課題】振動体や電極に複雑な加工を行うことなく、所望の指向性を実現する電気音響変換器を提供する。
【解決手段】静電型スピーカ１（電気音響変換器）は、固定電極１０，５０と、固定電極１０，５０に離間配置され、固定電極１０，５０との電位差に応じて変位するシート状の振動体３０と、振動体３０と固定電極１０，５０との間に設けられた通気性を有する弾性部材２０，４０と、通電により予め定められた複数の形状パターンのうちのいずれかに変形し、変形後の形状を保つ形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈとを備えている。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈが変形すると、静電型スピーカ１は、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの変形に伴って、つづら折りの形状が異なる複数の形状のいずれかに変形する。
【解決手段】静電型スピーカ１（電気音響変換器）は、固定電極１０，５０と、固定電極１０，５０に離間配置され、固定電極１０，５０との電位差に応じて変位するシート状の振動体３０と、振動体３０と固定電極１０，５０との間に設けられた通気性を有する弾性部材２０，４０と、通電により予め定められた複数の形状パターンのうちのいずれかに変形し、変形後の形状を保つ形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈとを備えている。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈが変形すると、静電型スピーカ１は、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの変形に伴って、つづら折りの形状が異なる複数の形状のいずれかに変形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電型スピーカの指向特性を制御する発明として、例えば特許文献１や特許文献２に開示された発明がある。特許文献１に開示された発明は、２枚の平板電極の間に振動膜を備えた構成となっており、この振動膜は、振動膜の外縁に近づくほど面密度が増大するように構成されている。この構成によれば、振動膜において面密度が大きい領域では振幅が小さくなって音圧が低下するため、サイドローブが抑制される。また、特許文献２に開示された発明も、２枚の電極の間に振動膜を備えた構成となっている。特許文献２の発明においては、振動膜と電極との間の間隔が異なる領域が複数設けられている。静電型スピーカにおいては、振動膜に働く静電力は振動膜と電極との間の距離の２乗に反比例するため、間隔が異なると振動膜から発生する音の音圧も異なることとなる。このため、静電型スピーカにおいて外縁に近い領域の距離を大きくすれば、外縁に近い領域の音圧が低下するため、サイドローブが抑制される。
【０００３】
また、静電型スピーカにおいてアコーディオンプリーツ形状の振動膜を用いたものが提案されている。例えば、特許文献３には、振動膜をアコーディオンプリーツ状に折曲げた膜とし、固定電極を、振動膜の前面及び後面からそのひだに入り込むように配置した複数の平面電極とすることによって、広周波数帯域と高効率の再生を行う静電型スピーカが提案されている。また、特許文献４には、アコーディオンカーテン状の振動膜を用いることによって、高音域の指向性を改善する静電型スピーカが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７４３６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７４３６２号公報
【特許文献３】特開昭５６−１００６００号公報
【特許文献４】特開昭５２−０６９６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、特許文献１の発明においては、振動膜の面密度を外縁に近づくほど大きくする必要があるが、振動膜の厚みは非常に薄いため、１枚の振動膜において複数の領域で面密度が異なるように振動体を構成するのは難しい。また、１枚の振動膜ではなく面密度が異なる複数の振動膜を用いる方法も考えられるが、この構成だと振動膜毎にバイアス電圧を供給する配線が必要となってしまう。また、この静電型スピーカの構成を、マイクロフォンの構成として用いることも可能であるが、この場合、外部で発生した音の音波が振動膜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、マイクロフォンの指向特性を制御するためには、静電型スピーカと同様に振動膜の面密度を外縁に近づくほど大きくする必要があり、上述の静電スピーカと同様に振動体や電極に複雑な加工が必要となってしまう。
【０００６】
また、特許文献２の発明においては、電極と振動膜との距離を複数の領域で異ならせる必要があるが、電極を１枚で構成しようとすると電極の加工が難しくなる。また、１枚の電極ではなく複数の電極、各電極と振動膜との距離を異ならせる方法も考えられるが、この構成だと電極毎に信号を供給する配線が必要となってしまう。また、この静電型スピーカの構成をマイクロフォンの構成として用いることも可能であるが、この場合も静電型スピーカと同様に振動体や電極に複雑な加工が必要となってしまう。
【０００７】
また、特許文献３に記載の技術では、広周波数帯域と高効率の再生を行うことができるものの、サイドローブを抑制するといった指向性の制御を行うことはできなかった。また、特許文献４に記載の技術でも、高音域の指向性を改善することができるものの、サイドローブを抑制するといった指向性の制御を行うことはできなかった。また、これらの静電型スピーカの構成をマイクロフォンの構成として用いることも可能であるが、この場合も、正面方向からの音を効率よく収音し外縁方向からの音をあまり収音しないようにする、といった指向性の制御を行うことはできなかった。
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、電気音響変換器において、振動体や電極に複雑な加工を行うことなく所望の指向性を実現する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明は、電極と、前記電極に対向して離間配置され、前記電極との電位差に応じて変位するシート状の振動体と、前記振動体と前記電極との間に設けられた通気性を有する弾性部材とを具備し、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材が、積層された状態で当該振動体の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であり、かつ、積層された状態で当該振動体の複数の相異なる領域において異なる形状であることを特徴とする電気音響変換器を提供する。
【０００９】
本発明の好適な態様において、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、当該振動体の一部又は全部の領域において前記つづら折りの形状が連続的に変化していてもよい。
【００１０】
また、本発明の更に好適な態様において、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、前記つづら折りの形状において隣り合う山と谷の間の長さが当該振動体の外縁側において短くなってもよい。
また、本発明の別の好適な態様において、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、前記つづら折りの形状において隣り合う山と山の間隔又は隣り合う谷と谷の間隔の少なくともいずれか一方が当該振動体の外縁側において広くなってもよい。
【００１１】
また、本発明は、電極と、前記電極に対向して離間配置され、前記電極との電位差に応じて変位するシート状の振動体と、前記振動体と前記電極との間に設けられた通気性を有する弾性部材とを具備し、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材が、積層された状態で当該振動体の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であって当該つづら折りの山を結ぶ包絡線又は谷を結ぶ包絡線の少なくともいずれか一方が曲線形状であることを特徴とする電気音響変換器を提供する。
【００１２】
また、本発明の更に好適な態様において、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、当該振動体の一部の領域において前記つづら折りの形状であり、他の領域において平面形状であってもよい。
【００１３】
本発明の好適な態様において、前記電極及び前記弾性部材の少なくともいずれか一方に固定され、通電又は加熱を継続して行うことにより複数の前記つづら折り形状パターンに変形し、変形後の形状を保つ形状記憶部材を具備し、前記形状記憶部材の変形に伴って前記電極、前記振動体及び前記弾性部材の一部又は全部が前記つづら折り形状に変形してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電気音響変換器において、振動体や電極に複雑な加工を行うことなく、所望の指向性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１の模式図である。
【図２】静電型スピーカ１の断面図及び電気的構成を模式的に示した図である。
【図３】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図４】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図５】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図６】形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈと電源８０との接続関係を示す結線図である。
【図７】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図８】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図９】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１０】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１１】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１２】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１３】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１４】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１５】マイクロフォン２の断面図及び電気的構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。本実施形態においては、電気音響変換器を、音響信号（電気信号）を音波（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。なお、以下の説明において音と音波とは同義で用いる。図１は、本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１の外観を模式的に示した図であり、図２は静電型スピーカ１の断面及び電気的構成を模式的に示した図である。本実施形態における静電型スピーカ１は、平面が長方形状で厚さが薄い柔軟な構造となっている。これらの図中のＸ，Ｙ，Ｚ軸はそれぞれ静電型スピーカ１の長手方向、幅方方向、厚さ方向を示している。また、図２における「○」の中に「・」が記載された記号は図面の裏から表に向かうことを示している。
図１，２に示す静電型スピーカ１は、所定距離隔ててほぼ並行に設けられた方形平板状の固定電極１０及び固定電極５０を有する、いわゆるプッシュ・プル型の静電型スピーカである。静電型スピーカ１は、固定電極１０と固定電極５０の間に挟まれた振動体３０を有する。固定電極１０と振動体３０との間および固定電極５０と振動体３０の間には各々、弾性と通気性を有する方形平板状の弾性部材２０，４０が設けられており、これにより、振動体３０は固定電極１０側および固定電極５０側に移動可能となっている。なお、図中の振動体３０、固定電極１０，５０等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。
【００１７】
（静電型スピーカ１の構成）
まず、静電型スピーカ１を構成する各部について説明する。固定電極１０及び固定電極５０はスパッタ処理により金属などの導電性材料を蒸着した不織布により構成されている。このように不織布で構成することにより、不織布の繊維の隙間から音波が通過することができる。なお、固定電極１０及び固定電極５０は、導電染料を塗布した不織布により形成されていてもよい。また、固定電極１０及び固定電極５０は、導電性を有する経糸と、同じく導電性を有する緯糸を織って形成された導電布により形成されていてもよい。要するに、固定電極１０及び固定電極５０は、導電性、音波透過性（通気性）および柔軟性を兼ね備えた材料であればよい。固定電極１０及び固定電極５０は折れ曲がりが可能な柔軟な部材で構成されているため、任意の形状例えばつづら折り形状に変形が可能である。
【００１８】
振動体３０は、薄い箔状の方形の電極である。振動体３０は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate、ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（polypropylene、ポリプロピレン）、ポリエステルなどの高分子材料を用いたフィルム（薄膜あるいはシート）に、金属などの導電性材料を蒸着して形成される。なお、振動体３０は、フィルムに導電染料を塗布した材料により形成されてもよい。このように、本実施形態においては振動体３０も折れ曲がりが可能な柔軟な部材で構成されているため、任意の形状例えばつづら折り形状に変形が可能である。
【００１９】
弾性部材２０，４０は、柔軟で通気性のある部材で構成され、例えば、中綿に熱を加えて圧縮したものであってもよく、また、合成樹脂をスポンジ状や不織布状にしたものなどであってもよい。これ以外でも、柔軟で絶縁性と音響透過性とを有する部材であればよい。この実施形態では、弾性部材として通気性を有するものを用いるが、弾性部材は通気性を有さないものであってもよく、絶縁性と音響透過性とを有するものであればよい。弾性部材２０，４０は折れ曲がりが可能な柔軟な部材で構成されているため、任意の形状例えばつづら折り形状に変形が可能である。本実施形態においては、弾性部材２０，４０のＸ方向およびＹ方向の長さは、固定電極１０のＸ方向およびＹ方向の長さより長くなっており、また、振動体３０のＸ方向およびＹ方向の長さより長くなっている。また、弾性部材２０と弾性部材４０の厚み（Ｚ方向の高さ）は、いずれも同じとなっている。
【００２０】
形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、断面が円形の線状の形状記憶合金の表面を絶縁性と耐熱性を有する合成樹脂で被覆した部材である。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、接着剤や粘着テープなどによって固定電極１０に接着して配置される。この場合、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｅ,６０Ｇは各々隣接して配置され、固定電極１０の幅方向の一方の端部に沿って設けられている。また、形状記憶部材６０Ｂ，６０Ｄ，６０Ｅ,６０Ｇは各々隣接して配置され、固定電極１０の幅方向の他方の端部に沿って設けられている。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの取り付け方は、例えば、固定電極１０が不織布や導電布である場合に、固定電極に縫い付けることによって取り付けてもよい。要は、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈが、固定電極１０に固定され、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの形状の変化に固定電極１０の形状が連動して変形するように構成されていればよい。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの形状記憶合金は、例えば特開２００２−２０８４８号公報に開示されている形状記憶合金である。
【００２１】
形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、電流が流れるとジュール熱により温度が上昇し、硬く収縮して記憶している形状に変形する。一方、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、通電をやめると温度が下がり、柔らかくなって容易に変形可能となる。この実施形態における形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂは、直線形状を記憶している。一方、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは、図３に示すように、山と谷が交互に繰り返すいわゆるつづら折りの形状であって、ヒダの深さ（つづら折りにおける隣り合う山と谷の間の長さｄ１）が振動体３０の外縁側にいくほど浅くなる形状（以下「つづら折り形状Ａ１」という）を記憶している。図示のように、つづら折り形状Ａ１においては、ヒダの深さは振動体３０の内側から外縁側に向かって連続的に次第に減少しており、固定電極１０側に形成される複数の山を結ぶ包絡線Ｓ１１は直線となる一方、固定電極５０側に形成される複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ１２は振動体３０の略中央部分が膨らんだ凸形状となる。
【００２２】
形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは、図４に示すように、山と谷が交互に繰り返すつづら折り形状であって、複数の山を結ぶ包絡線Ｓ２１と複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ２２が、固定電極１０側に円の中心が位置するような円弧形状となる形状（以下「つづら折り形状Ａ２」という）を記憶している。つづら折り形状Ａ２においては、図示のように、つづら折りのヒダの深さは全体において均一となっている。なお、包絡線が円弧形状とは、円弧という意味に限定されるものではなく、例えば楕円の一部をなす形状であってもよい。要するに、包絡線が一方にのみ凸の曲線であればよい。
【００２３】
形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは、図５に示すような、山と谷が交互に繰り返すつづら折り形状であって、山を結ぶ包絡線Ｓ３１と谷を結ぶ包絡線Ｓ３２が、固定電極５０側に円の中心が位置するような円弧形状となる形状（以下「つづら折り形状Ａ３」という）を記憶している。つづら折り形状Ａ３においては、図示のように、つづら折りのヒダの深さは全体において均一となっている。包絡線Ｓ３１，３２も上述の図４と同様であり、包絡線が円弧形状とは、円弧という意味に限定されるものではなく、例えば楕円の一部をなす形状であってもよい。要するに、包絡線が一方にのみ凸の曲線であればよい。
【００２４】
図６は、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈと電源８０との接続関係を示す結線図である。図６に示すように、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｅ，６０Ｇの各一端は、各々スイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄを介して電源８０の正側端子に接続されている。形状記憶部材６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｅ，６０Ｇの各他端は、各々形状記憶部材６０Ｂ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｈの各一端に接続され、形状記憶部材６０Ｂ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｈの各他端は電源８０の負側端子に接続されている。図６に示す破線は、平坦で水平な面に静電型スピーカ１を置いたときの固定電極１０の外縁を示しており、上述した結線に用いられる導線Ｌのうち、外縁の内側に配置されるものは、絶縁性と耐熱性を有する合成樹脂で表面が被覆され、かつ、静電型スピーカ１の柔軟性を阻害することがない程度に柔軟な素材で形成されている。これらの導線も形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈと同様に接着剤や粘着テープなどによって固定電極１０に固定されている。なお、固定電極１０が不織布や導電布である場合に、導線を固定電極１０に縫い付けることによって取り付けてもよい。
また、各導線Ｌのスイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄに接続される端部は、固定電極１０上においてハーネス状にまとめられて配置され、コネクタＣＮの端子に接続され、このコネクタＣＮを介してスイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄおよび電源８０に接続されている。
【００２５】
図２に示したように、静電型スピーカ１は変圧器７０、外部から音響信号が入力される入力部７１、振動体３０に対して直流バイアスを与えるバイアス電源７２とを備えている。バイアス電源７２は、振動体３０と、変圧器７０の出力側の中点と接続されており、２つの固定電極１０，５０はそれぞれ変圧器７０の出力側の一端および他端に接続されている。操作部８３は、ボタン等の操作子を備え、利用者によって操作された内容に応じた信号を出力する操作手段である。スイッチ制御部８２は、操作部８３から出力される信号に応じて、スイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄのオン／オフの制御を行う。スイッチ制御部８２は、利用者からの形状を指定する操作を受け付けるとともに、受け付けた操作に応じた形状になるように、指定された形状に対応する形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈに対して通電を行うことによって形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈを変形する。なお、図２においては、図面が煩雑になるのを防ぐため、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂのみを図示し、形状記憶部材６０Ｃ〜６０Ｈの図示を省略している。
【００２６】
（静電型スピーカ１の動作）
静電型スピーカ１においては、スイッチ８１Ａがオフの状態では電源８０と形状記憶部材６０Ａとの間の導通がなく電流が電源８０から形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂに流れない。同様に、スイッチ８１Ｂがオフの状態では電源８０と形状記憶部材６０Ｃとの間の導通がなく電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄに流れない。同様に、スイッチ８１Ｃがオフの状態では電源８０と形状記憶部材６０Ｅとの間の導通がなく電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆに流れず、スイッチ８１Ｄがオフの状態では電源８０と形状記憶部材６０Ｇとの間の導通がなく電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈに流れない。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、電流が流れていない時には柔らかくなって自在に変形可能である。
【００２７】
一方、スイッチ８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄがオフの状態でスイッチ８１Ａがオンとなると、電流が電源８０から形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂに流れ、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂにおいて電流が流れるとジュール熱により形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂの温度が上昇する。この温度の上昇により形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂは直線形状に変形する。形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂは固定電極１０に固定されているから、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂの変形に伴って、固定電極１０，５０，弾性部材２０，４０及び振動体３０（すなわち静電型スピーカ１全体）が図１に例示したような平面形状となる。すなわち、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が平面形状に変形する。
【００２８】
また、スイッチ８１Ａ，８１Ｃ，８１Ｄがオフの状態でスイッチ８１Ｂがオンとなると、電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄに流れ、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄにおいて電流が流れるとジュール熱により形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄの温度が上昇する。この温度の上昇により形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは上述したつづら折り形状Ａ１に変形する。形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは固定電極１０に固定されているから、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄの変形に伴って、固定電極１０，５０，弾性部材２０，４０及び振動体３０（すなわち静電型スピーカ１全体）の幅方向両端が変形し、これにより静電型スピーカ１全体が図３に示すようなつづら折り形状Ａ１に変形する。図３は、スイッチ８１Ｂがオンとなった場合の静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは固定電極１０の長手方向の二辺に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄがつづら折り形状Ａ１に変形すると、静電型スピーカ１は人の手で形状を整えなくとも図３に示すようなつづら折り形状Ａ１になる。すなわち、スイッチ８１Ｂがオンとなると、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、ヒダの深さが振動体３０の外縁側において次第に浅くなるつづら折り形状であって、ヒダの深さが連続的に次第に減少するつづら折り形状に変形する。
【００２９】
また、スイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｄがオフの状態でスイッチ８１Ｃがオンとなると、電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆに流れ、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆにおいて電流が流れるとジュール熱により形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆの温度が上昇する。この温度の上昇により形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは上述したつづら折り形状Ａ２に変形する。形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは固定電極１０に固定されているから、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆの変形に伴って、固定電極１０，５０，弾性部材２０，４０及び振動体３０（すなわち静電型スピーカ１全体）の幅方向両端が変形し、これにより静電型スピーカ１全体が図４に示すようなつづら折り形状Ａ２に変形する。図４は、スイッチ８１Ｃがオンとなった場合の静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは固定電極１０の長手方向の二辺に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆがつづら折り形状Ａ２に変形すると、静電型スピーカ１は人の手で形状を整えなくとも図４に示したようなつづら折り形状Ａ２になる。すなわち、スイッチ８１Ｃがオンとなると、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、山を結ぶ包絡線と谷を結ぶ包絡線が、固定電極１０側に円の中心が位置するような円弧形状となる、つづら折り形状に変形する。
【００３０】
また、スイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃがオフの状態でスイッチ８１Ｄがオンとなると、電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈに流れ、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈにおいて電流が流れるとジュール熱により形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈの温度が上昇する。この温度の上昇により形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは上述したつづら折り形状Ａ３に変形する。形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは固定電極１０に固定されているから、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈの変形に伴って、固定電極１０，５０，弾性部材２０，４０及び振動体３０（すなわち静電型スピーカ１全体）の幅方向両端が変形し、これにより静電型スピーカ１全体が図５に示すようなつづら折り形状Ａ３に変形する。図５は、スイッチ８１Ｄがオンとなった場合の静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは固定電極１０の長手方向の二辺に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈがつづら折り形状Ａ３に変形すると、静電型スピーカ１は人の手で形状を整えなくとも図５に示したようなつづら折り形状Ａ３となる。すなわち、スイッチ８１Ｄがオンとなると、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、山を結ぶ包絡線と谷を結ぶ包絡線が、固定電極５０側に円の中心が位置するような円弧形状となる、つづら折り形状に変形する。
このように本実施形態では、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、平面形状、つづら折り形状Ａ１、つづら折り形状Ａ２、つづら折り形状Ａ３のいずれかの形状に変形する。
【００３１】
静電型スピーカ１が変形した状態で入力部７１に音響信号が入力されると、固定電極１０，５０には入力される音響信号に応じた電圧が印加される。これにより、バイアス電源７２によってバイアス電圧が印加された振動体３０は音響信号に対応して振動し、この結果、音響信号に対応する音波が発生し、発生した音波は、固定電極１０，５０を通り抜けて静電型スピーカ１の外部に放射される。
【００３２】
静電型スピーカ１が図１に示す平面形状の場合には、静電型スピーカ１から出力される音波は平面波となるので、距離による減衰が少なく遠方まで音が伝搬する音場が形成される。一方、静電型スピーカ１が図３に示すつづら折り形状Ａ１である場合は、つづら折りの凹んだ空間のそれぞれで空気が圧縮、膨張されて生成される音波は、基本的に平面波であるが、上記の平面形状の場合よりは相対的に指向性の広い音場が形成される（点音源に近い曲面波も生成が可能である）。更に、振動体３０の外縁側ほどヒダの深さが浅くなっていることにより、振動体３０の外縁側ほど放音面の体積速度が小さくなり、放射される音圧が小さくなるため、サイドローブが抑制された指向性を得ることができる。
【００３３】
また、静電型スピーカ１が図４に示すつづら折り形状Ａ２である場合は、静電型スピーカ１から図中のＺ軸の正方向に出力される音波は、凹曲面の放射面に対応して焦点を持つ曲面波が生成されるため、狭い範囲に音波が集中して、周囲への音の漏れが生じにくい音場が形成される。また、静電型スピーカ１が図５に示すつづら折り形状Ａ３の場合は、静電型スピーカ１から図中Ｚ軸の正方向に出力される音波は、凸曲面の放射面に対応する曲面波が生成されるため、広い範囲に音が伝搬される。
【００３４】
以上より、静電型スピーカ１の利用者は、設置する用途や目的、設置環境、利用者の好み等に応じて静電型スピーカ１の形状を選択して用いることができる。具体的には、例えば、静電型スピーカ１を図３に示すつづら折り形状Ａ１で用いたい場合には、利用者は、操作部８３を用いてスイッチ８１Ｂをオンにするための操作を行う。スイッチ制御部８２は操作部８３から出力される信号に応じてスイッチ８１Ｂをオンにし、スイッチ８１Ｂがオンにされると、静電型スピーカ１は図３に示すようなつづら折り形状Ａ１に変形する。
【００３５】
この実施形態では、静電型スピーカ１の形状を平面形状から異なる態様のつづら折り形状に変形させることで、指向性の異なるスピーカに変更することが可能となる。また、本実施形態では、静電型スピーカ１のつづら折りの形状を異なる態様に変えることにより、発生する音波の指向性をコントロールすることができる。また、本実施形態では、指向性を制御するためにスピーカユニットに供給する音響信号を制御する回路が不要であり、装置構成を簡易なものとすることができる。
【００３６】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
（１）上述の実施形態では、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈによって静電型スピーカ１を複数の形状に変形させるようにしたが、静電型スピーカ１は複数の形状に変形可能なものに限らず、ひとつの形状に変形するものであってもよい。具体的には、例えば、図３の形状にのみ変形するものであってもよい。
【００３７】
更に、静電型スピーカ１は変形可能なものに限らず、つづら折りの形状で固定されたものであってもよい。この場合は、固定電極、振動体及び弾性部材が、つづら折りの形状が複数の領域において異なる形状に形成された部材を用いて静電型スピーカ１を構成すればよい。
【００３８】
（２）静電型スピーカ１の形状（固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０の形状）は、上述の実施形態で示した形状に限らず、他の形状であってもよい。具体的には、例えば、図７や図８に示す形状であってもよい。図７に示す例では、形状記憶部材は、つづら折りの形状であって、ヒダの深さが振動体３０の内側から外縁側に向かって、複数の領域（同図では５つの領域）ごとに段階的に浅くなる形状（以下「つづら折り形状Ａ４」という）を記憶している。つづら折り形状Ａ４においては、同図のように、固定電極１０側に形成される複数の山を結ぶ包絡線Ｓ４１は直線である一方、固定電極５０側に形成される複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ４２は振動体３０の略中央部分が段階的に膨らんだ凸形状となる。
【００３９】
図７に示す例において、電流が形状記憶部材に流れると、形状記憶部材は固定電極１０の幅方向両端に沿って位置しているため、形状記憶部材がつづら折り形状Ａ４に変形するに伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、ヒダの深さが振動体３０の外縁側において浅くなるつづら折り形状であって、ヒダの深さが複数の領域で段階的に変化するつづら折り形状に変形する。この形状の場合は、振動体３０の外縁側ほどヒダの深さが浅くなっていることにより、振動体３０の外縁側ほど放射される音波の体積速度が小さくなり、サイドローブが抑制された指向性を得ることができる。
【００４０】
また、図８に示す例では、形状記憶部材は、つづら折りの形状であって、隣り合う山と山（又は隣り合う谷と谷）との間の間隔（ピッチ）が振動体３０の内側から外縁側に向かって、複数の領域（同図では３つの領域）ごとに段階的に広くなる形状（以下「つづら折り形状Ａ５」という）を記憶している。つづら折り形状Ａ５においては、同図のように固定電極１０側に形成される複数の山を結ぶ包絡線Ｓ５１と固定電極５０側に形成される複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ５２はともに直線となる。
【００４１】
図８に示す例において、電流が形状記憶部材に流れると、形状記憶部材は固定電極１０の幅方向両端に沿って位置しているため、形状記憶部材がつづら折り形状Ａ５に変形するに伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、ヒダのピッチが振動体３０の外縁側において広くなるつづら折り形状であって、ヒダのピッチが複数の領域で段階的に変化するつづら折り形状に変形する。この形状の場合は、振動体３０の外縁側ほどヒダのピッチが広くなることにより、振動体３０の外縁側ほど放射される音波の体積速度が小さくなり、サイドローブが抑制された指向性を得ることができる。
【００４２】
また、図８に示す例に限らず、例えば、振動体の内側から外縁側に向かってヒダのピッチが連続的に変化するつづら折りの形状であってもよい。また、他の例として、例えば、図９に示すような、谷と谷の間の間隔Ｐ１が一定であり、かつ、山と山の間の間隔Ｐ２が振動体の外縁側において広くなるつづら折りの形状Ａ６であってもよい。また、例えば、山と山の間の間隔が一定であり、かつ、谷と谷の間の間隔が振動体の外縁側において広くなるつづら折りの形状であってもよい。即ち、固定電極１０，５０，振動体３０，弾性部材２０，４０の形状が、山と山、または谷と谷の間の間隔が振動体３０の外縁側において広くなるつづら折り形状であってもよい。
【００４３】
また、上述した形状に限らず、例えば、図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すような、つづら折りのピッチが、固定電極１０，５０、振動体３０及び弾性部材２０，４０の幅方向（図中Ｙ軸方向）の両端で異なっているつづら折り形状Ａ７であってもよい。図１０に示す例では、つづら折りの形状が、図中Ｙ軸方向の両端部でピッチが異なる形状となっている。より具体的には、Ｙ軸方向の図中手前から奥に向かってピッチが小さくなる形状となっている。図１０に示すつづら折り形状の場合は、Ｙ軸方向の図中手前側のピッチが大きくなっているため、Ｙ軸方向の図中手前側の領域のみサイドローブが抑制される。また、このつづら折り形状と図９に示したつづら折り形状とを組み合わせた形状であってもよい。すなわち、固定電極１０，５０，振動体３０，弾性部材２０，４０の形状が、図中Ｙ軸方向の両端部でピッチが異なる形状であり、かつ、山と山の間隔又は谷と谷の間隔が振動体３０の外縁側において広くなるつづら折り形状であってもよい。
【００４４】
また、他の例として、例えば、図１１の（ａ）に示すような、つづら折りの複数の山を結ぶ包絡線Ｓ８１と複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ８２が共に固定電極１０側に円の中心が位置するような円弧形状であって、かつ、つづら折りのヒダの深さが外縁側ほど浅くなるような形状であってもよい。また、例えば、図１１の（ｂ）に示すような、つづら折りの複数の山を結ぶ包絡線Ｓ９１と複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ９２が共に固定電極５０側に円の中心が位置するような円弧形状であって、かつ、つづら折りのヒダの深さが外縁側ほど浅くなるような形状であってもよい。また、図１２に示すような、つづら折りの複数の山を結ぶ包絡線Ｓ１０１が固定電極１０側に円の中心が位置するような円弧形状であり、複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ１０２が固定電極５０側に円の中心が位置するような円弧形状であって、かつ、つづら折りのヒダの深さが外縁側ほど浅い形状であってもよい。なお、包絡線が円弧形状とは、円弧という意味に限定されるものではなく、例えば楕円の一部をなす形状であってもよい。要するに、包絡線が一方にのみ凸の曲線であればよい。
【００４５】
また、他の例として、例えば、図１３に示すように、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、積層された状態で振動体３０の一部の領域Ｒ１１においてつづら折り形状であり、他の領域Ｒ１２，Ｒ１３において平面形状であってもよい。また、例えば、図１４に示すように、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、積層された状態で振動体３０の一部の領域Ｒ２１においてつづら折り形状であり、他の領域Ｒ２２，Ｒ２３において平面形状であって、かつ、領域Ｒ２１におけるつづら折りの形状が複数の領域Ｒ２１１とＲ２１２，２１３とでそれぞれ異なる形状となっていてもよい。
また、これら以外の形状であってもよく、要は、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、積層された状態で振動体３０の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であり、かつ、積層された状態で振動体３０の複数の相異なる領域において異なる形状であればよい。又は、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、積層された状態で振動体３０の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であり、かつ、つづら折りの複数の山を結ぶ包絡線若しくは複数の谷を結ぶ包絡線の少なくともいずれか一方の包絡線が曲線形状である形状であればよい。
【００４６】
（３）上述した実施形態においては、バイアス電源７２と電源８０とで２つの電源を要しているが、バイアス電源７２から分圧して形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈに電流を流し、電源を一つにするようにしてもよい。この構成において静電型スピーカ１を使用する場合のみスイッチでバイアス電源７２から電流が流れるようにすれば、静電型スピーカ１の電源を入れるだけで静電型スピーカ１を所定の形状に変形することができる。また、バイアス電源７２が入れられておらず静電型スピーカ１が発音不可となっている状態では形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈに電流が流れないため、発音させないとき無駄に静電型スピーカ１を変形させることがなく消費電力を抑えることができる。
【００４７】
（４）また、本発明においては、固定電極１０，５０、弾性部材２０，４０および振動体３０の形状は矩形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。また、本発明においては、非導電性で音響透過性を有する部材で静電型スピーカ１の全体を覆ってもよい。
【００４８】
また、固定電極１０，５０として導電布を用いる場合において、上述した形状記憶合金を糸状にして固定電極１０，５０に織り込み、この糸状にした形状記憶合金に電流を流して変形させるようにしてもよい。
【００４９】
（５）上述した実施形態においては、固定電極１０の長手方向（図１のＸ方向）の二辺に沿って形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈが位置しているが、固定電極１０の各辺（矩形の場合は四辺）に沿って形状記憶部材が配置されるようにして、ヒダが延伸する方向が異なるように変形してもよい。また、固定電極１０のＹ方向の二辺にそって形状記憶部材が配置されるようにしてもよい。また、上述した実施形態においては、固定電極１０の各辺に沿って形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈが位置しているが、固定電極１０の対角線に沿って形状記憶部材が位置するようにしてもよい。
【００５０】
また、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈと平行に複数の形状記憶部材が固定電極１０と弾性部材２０，４０の間に位置するようにしてもよい。また、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、固定電極１０の縁部分だけでなく固定電極５０の縁部分にも配置して、静電型スピーカ１の両面を用いて静電型スピーカ１を変形するようにしてもよい。また、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、固定電極１０，５０ではなく弾性部材２０と弾性部材４０の両方または弾性部材２０，４０のいずれかに配置するようにしてもよい。
【００５１】
（６）上述の実施形態では、形状記憶部材として複数の形状記憶合金を用いたが、形状記憶部材は上述したものに限らず、例えば、力を加えることにより変形し、変形後の形状を保つ部材であってもよい。要は、形状記憶部材は、通電及び加熱を継続して行うこと並びに力を加えることの少なくともいずれかひとつにより、複数の形状パターンのいずれかに変形し、変形後の形状を保つ形状記憶部材であって、通電及び加熱の態様並びに力の加わりかたの少なくともいずれかひとつに応じて変形する形状が異なるものであればどのようなものであってもよい。通電の態様としては、複数の形状記憶合金のいずれに通電するかによって形状を異ならせるものであってもよい。また、加熱の態様としては、例えば、形状記憶部材として、温度の変化によって変形するバイメタルを複数用いる構成とし、いずれのバイメタルを加熱するかによって形状が変わるものであってもよい。また、例えば、加熱の温度を異ならせることによって形状が変わるものであってもよい。
【００５２】
（７）また、上述の実施形態においては、静電型スピーカ１がプッシュ・プル型の静電型スピーカである態様について説明した。しかし、静電型スピーカ１は、固定電極を１枚しか有しない、いわゆるシングル型の静電型スピーカであってもよい。
【００５３】
（８）上述した実施形態及び変形例では、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、電気音響変換器を、音波（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１５は、この変形例に係るマイクロフォン２の電気的構成を示した図である。図１５に示す静電型マイクロフォン２の構成が上述した図２の静電型スピーカ１と異なる点は、入力部７１に代えて出力端子７３を備えている点である。なお、変圧器７０の変圧比は適宜調整される。
【００５４】
外部で音波が発生した場合には、その音波によって振動体３０が振動することにより、その振動に応じて振動体３０と電極１０，５０との間の距離が変わるため、振動体３０と電極１０，５０との間の静電容量に変化が発生する。ここで、振動体３０はバイアス電源７２に接続されており、振動体３０はグランド（図示略）に接続されているため、静電容量が変化しても電荷は一定にとどまる。この状態において、振動体３０が振動すると、この振動の変位に比例した電圧出力、つまり、音響信号が得られる。そして、この音響信号は変圧器７０に供給され、この変圧器７０によって変圧された後に出力端子７３へと出力される。
【００５５】
静電型マイクロフォン２も、上述の実施形態における静電型スピーカ１と同様に、種々のつづら折り形状に変形することが可能である。例えば静電型マイクロフォン２が図３に示すつづら折り形状Ａ１に変形した場合には、振動体３０の外縁側ほどヒダの深さが浅くなることにより、振動体３０の外縁側ほど収音面の体積速度が小さくなり、外縁側における収音が弱くなるため、振動体３０の正面方向からの音を効率よく収音し、外縁方向からの音をあまり収音しないようにする、といった指向性を実現することができる。静電型マイクロフォン２が他のつづら折り形状である場合についても同様であり、静電型スピーカ１と同様の指向性の制御を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１…静電型スピーカ（電気音響変換器）、２…静電型マイクロフォン（電気音響変換器）、１０，５０…固定電極、２０，４０…弾性部材、３０…振動体、６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ，６０Ｆ，６０Ｇ…形状記憶部材、７０…変圧器、７１…入力部、７２…バイアス電源、８０…電源、８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄ…スイッチ、８２…スイッチ制御部、８３…操作部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電型スピーカの指向特性を制御する発明として、例えば特許文献１や特許文献２に開示された発明がある。特許文献１に開示された発明は、２枚の平板電極の間に振動膜を備えた構成となっており、この振動膜は、振動膜の外縁に近づくほど面密度が増大するように構成されている。この構成によれば、振動膜において面密度が大きい領域では振幅が小さくなって音圧が低下するため、サイドローブが抑制される。また、特許文献２に開示された発明も、２枚の電極の間に振動膜を備えた構成となっている。特許文献２の発明においては、振動膜と電極との間の間隔が異なる領域が複数設けられている。静電型スピーカにおいては、振動膜に働く静電力は振動膜と電極との間の距離の２乗に反比例するため、間隔が異なると振動膜から発生する音の音圧も異なることとなる。このため、静電型スピーカにおいて外縁に近い領域の距離を大きくすれば、外縁に近い領域の音圧が低下するため、サイドローブが抑制される。
【０００３】
また、静電型スピーカにおいてアコーディオンプリーツ形状の振動膜を用いたものが提案されている。例えば、特許文献３には、振動膜をアコーディオンプリーツ状に折曲げた膜とし、固定電極を、振動膜の前面及び後面からそのひだに入り込むように配置した複数の平面電極とすることによって、広周波数帯域と高効率の再生を行う静電型スピーカが提案されている。また、特許文献４には、アコーディオンカーテン状の振動膜を用いることによって、高音域の指向性を改善する静電型スピーカが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７４３６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７４３６２号公報
【特許文献３】特開昭５６−１００６００号公報
【特許文献４】特開昭５２−０６９６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、特許文献１の発明においては、振動膜の面密度を外縁に近づくほど大きくする必要があるが、振動膜の厚みは非常に薄いため、１枚の振動膜において複数の領域で面密度が異なるように振動体を構成するのは難しい。また、１枚の振動膜ではなく面密度が異なる複数の振動膜を用いる方法も考えられるが、この構成だと振動膜毎にバイアス電圧を供給する配線が必要となってしまう。また、この静電型スピーカの構成を、マイクロフォンの構成として用いることも可能であるが、この場合、外部で発生した音の音波が振動膜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、マイクロフォンの指向特性を制御するためには、静電型スピーカと同様に振動膜の面密度を外縁に近づくほど大きくする必要があり、上述の静電スピーカと同様に振動体や電極に複雑な加工が必要となってしまう。
【０００６】
また、特許文献２の発明においては、電極と振動膜との距離を複数の領域で異ならせる必要があるが、電極を１枚で構成しようとすると電極の加工が難しくなる。また、１枚の電極ではなく複数の電極、各電極と振動膜との距離を異ならせる方法も考えられるが、この構成だと電極毎に信号を供給する配線が必要となってしまう。また、この静電型スピーカの構成をマイクロフォンの構成として用いることも可能であるが、この場合も静電型スピーカと同様に振動体や電極に複雑な加工が必要となってしまう。
【０００７】
また、特許文献３に記載の技術では、広周波数帯域と高効率の再生を行うことができるものの、サイドローブを抑制するといった指向性の制御を行うことはできなかった。また、特許文献４に記載の技術でも、高音域の指向性を改善することができるものの、サイドローブを抑制するといった指向性の制御を行うことはできなかった。また、これらの静電型スピーカの構成をマイクロフォンの構成として用いることも可能であるが、この場合も、正面方向からの音を効率よく収音し外縁方向からの音をあまり収音しないようにする、といった指向性の制御を行うことはできなかった。
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、電気音響変換器において、振動体や電極に複雑な加工を行うことなく所望の指向性を実現する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明は、電極と、前記電極に対向して離間配置され、前記電極との電位差に応じて変位するシート状の振動体と、前記振動体と前記電極との間に設けられた通気性を有する弾性部材とを具備し、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材が、積層された状態で当該振動体の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であり、かつ、積層された状態で当該振動体の複数の相異なる領域において異なる形状であることを特徴とする電気音響変換器を提供する。
【０００９】
本発明の好適な態様において、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、当該振動体の一部又は全部の領域において前記つづら折りの形状が連続的に変化していてもよい。
【００１０】
また、本発明の更に好適な態様において、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、前記つづら折りの形状において隣り合う山と谷の間の長さが当該振動体の外縁側において短くなってもよい。
また、本発明の別の好適な態様において、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、前記つづら折りの形状において隣り合う山と山の間隔又は隣り合う谷と谷の間隔の少なくともいずれか一方が当該振動体の外縁側において広くなってもよい。
【００１１】
また、本発明は、電極と、前記電極に対向して離間配置され、前記電極との電位差に応じて変位するシート状の振動体と、前記振動体と前記電極との間に設けられた通気性を有する弾性部材とを具備し、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材が、積層された状態で当該振動体の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であって当該つづら折りの山を結ぶ包絡線又は谷を結ぶ包絡線の少なくともいずれか一方が曲線形状であることを特徴とする電気音響変換器を提供する。
【００１２】
また、本発明の更に好適な態様において、前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、当該振動体の一部の領域において前記つづら折りの形状であり、他の領域において平面形状であってもよい。
【００１３】
本発明の好適な態様において、前記電極及び前記弾性部材の少なくともいずれか一方に固定され、通電又は加熱を継続して行うことにより複数の前記つづら折り形状パターンに変形し、変形後の形状を保つ形状記憶部材を具備し、前記形状記憶部材の変形に伴って前記電極、前記振動体及び前記弾性部材の一部又は全部が前記つづら折り形状に変形してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電気音響変換器において、振動体や電極に複雑な加工を行うことなく、所望の指向性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１の模式図である。
【図２】静電型スピーカ１の断面図及び電気的構成を模式的に示した図である。
【図３】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図４】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図５】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図６】形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈと電源８０との接続関係を示す結線図である。
【図７】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図８】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図９】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１０】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１１】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１２】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１３】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１４】静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。
【図１５】マイクロフォン２の断面図及び電気的構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。本実施形態においては、電気音響変換器を、音響信号（電気信号）を音波（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。なお、以下の説明において音と音波とは同義で用いる。図１は、本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１の外観を模式的に示した図であり、図２は静電型スピーカ１の断面及び電気的構成を模式的に示した図である。本実施形態における静電型スピーカ１は、平面が長方形状で厚さが薄い柔軟な構造となっている。これらの図中のＸ，Ｙ，Ｚ軸はそれぞれ静電型スピーカ１の長手方向、幅方方向、厚さ方向を示している。また、図２における「○」の中に「・」が記載された記号は図面の裏から表に向かうことを示している。
図１，２に示す静電型スピーカ１は、所定距離隔ててほぼ並行に設けられた方形平板状の固定電極１０及び固定電極５０を有する、いわゆるプッシュ・プル型の静電型スピーカである。静電型スピーカ１は、固定電極１０と固定電極５０の間に挟まれた振動体３０を有する。固定電極１０と振動体３０との間および固定電極５０と振動体３０の間には各々、弾性と通気性を有する方形平板状の弾性部材２０，４０が設けられており、これにより、振動体３０は固定電極１０側および固定電極５０側に移動可能となっている。なお、図中の振動体３０、固定電極１０，５０等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。
【００１７】
（静電型スピーカ１の構成）
まず、静電型スピーカ１を構成する各部について説明する。固定電極１０及び固定電極５０はスパッタ処理により金属などの導電性材料を蒸着した不織布により構成されている。このように不織布で構成することにより、不織布の繊維の隙間から音波が通過することができる。なお、固定電極１０及び固定電極５０は、導電染料を塗布した不織布により形成されていてもよい。また、固定電極１０及び固定電極５０は、導電性を有する経糸と、同じく導電性を有する緯糸を織って形成された導電布により形成されていてもよい。要するに、固定電極１０及び固定電極５０は、導電性、音波透過性（通気性）および柔軟性を兼ね備えた材料であればよい。固定電極１０及び固定電極５０は折れ曲がりが可能な柔軟な部材で構成されているため、任意の形状例えばつづら折り形状に変形が可能である。
【００１８】
振動体３０は、薄い箔状の方形の電極である。振動体３０は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate、ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（polypropylene、ポリプロピレン）、ポリエステルなどの高分子材料を用いたフィルム（薄膜あるいはシート）に、金属などの導電性材料を蒸着して形成される。なお、振動体３０は、フィルムに導電染料を塗布した材料により形成されてもよい。このように、本実施形態においては振動体３０も折れ曲がりが可能な柔軟な部材で構成されているため、任意の形状例えばつづら折り形状に変形が可能である。
【００１９】
弾性部材２０，４０は、柔軟で通気性のある部材で構成され、例えば、中綿に熱を加えて圧縮したものであってもよく、また、合成樹脂をスポンジ状や不織布状にしたものなどであってもよい。これ以外でも、柔軟で絶縁性と音響透過性とを有する部材であればよい。この実施形態では、弾性部材として通気性を有するものを用いるが、弾性部材は通気性を有さないものであってもよく、絶縁性と音響透過性とを有するものであればよい。弾性部材２０，４０は折れ曲がりが可能な柔軟な部材で構成されているため、任意の形状例えばつづら折り形状に変形が可能である。本実施形態においては、弾性部材２０，４０のＸ方向およびＹ方向の長さは、固定電極１０のＸ方向およびＹ方向の長さより長くなっており、また、振動体３０のＸ方向およびＹ方向の長さより長くなっている。また、弾性部材２０と弾性部材４０の厚み（Ｚ方向の高さ）は、いずれも同じとなっている。
【００２０】
形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、断面が円形の線状の形状記憶合金の表面を絶縁性と耐熱性を有する合成樹脂で被覆した部材である。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、接着剤や粘着テープなどによって固定電極１０に接着して配置される。この場合、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｅ,６０Ｇは各々隣接して配置され、固定電極１０の幅方向の一方の端部に沿って設けられている。また、形状記憶部材６０Ｂ，６０Ｄ，６０Ｅ,６０Ｇは各々隣接して配置され、固定電極１０の幅方向の他方の端部に沿って設けられている。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの取り付け方は、例えば、固定電極１０が不織布や導電布である場合に、固定電極に縫い付けることによって取り付けてもよい。要は、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈが、固定電極１０に固定され、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの形状の変化に固定電極１０の形状が連動して変形するように構成されていればよい。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの形状記憶合金は、例えば特開２００２−２０８４８号公報に開示されている形状記憶合金である。
【００２１】
形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、電流が流れるとジュール熱により温度が上昇し、硬く収縮して記憶している形状に変形する。一方、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、通電をやめると温度が下がり、柔らかくなって容易に変形可能となる。この実施形態における形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂは、直線形状を記憶している。一方、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは、図３に示すように、山と谷が交互に繰り返すいわゆるつづら折りの形状であって、ヒダの深さ（つづら折りにおける隣り合う山と谷の間の長さｄ１）が振動体３０の外縁側にいくほど浅くなる形状（以下「つづら折り形状Ａ１」という）を記憶している。図示のように、つづら折り形状Ａ１においては、ヒダの深さは振動体３０の内側から外縁側に向かって連続的に次第に減少しており、固定電極１０側に形成される複数の山を結ぶ包絡線Ｓ１１は直線となる一方、固定電極５０側に形成される複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ１２は振動体３０の略中央部分が膨らんだ凸形状となる。
【００２２】
形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは、図４に示すように、山と谷が交互に繰り返すつづら折り形状であって、複数の山を結ぶ包絡線Ｓ２１と複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ２２が、固定電極１０側に円の中心が位置するような円弧形状となる形状（以下「つづら折り形状Ａ２」という）を記憶している。つづら折り形状Ａ２においては、図示のように、つづら折りのヒダの深さは全体において均一となっている。なお、包絡線が円弧形状とは、円弧という意味に限定されるものではなく、例えば楕円の一部をなす形状であってもよい。要するに、包絡線が一方にのみ凸の曲線であればよい。
【００２３】
形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは、図５に示すような、山と谷が交互に繰り返すつづら折り形状であって、山を結ぶ包絡線Ｓ３１と谷を結ぶ包絡線Ｓ３２が、固定電極５０側に円の中心が位置するような円弧形状となる形状（以下「つづら折り形状Ａ３」という）を記憶している。つづら折り形状Ａ３においては、図示のように、つづら折りのヒダの深さは全体において均一となっている。包絡線Ｓ３１，３２も上述の図４と同様であり、包絡線が円弧形状とは、円弧という意味に限定されるものではなく、例えば楕円の一部をなす形状であってもよい。要するに、包絡線が一方にのみ凸の曲線であればよい。
【００２４】
図６は、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈと電源８０との接続関係を示す結線図である。図６に示すように、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｅ，６０Ｇの各一端は、各々スイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄを介して電源８０の正側端子に接続されている。形状記憶部材６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｅ，６０Ｇの各他端は、各々形状記憶部材６０Ｂ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｈの各一端に接続され、形状記憶部材６０Ｂ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｈの各他端は電源８０の負側端子に接続されている。図６に示す破線は、平坦で水平な面に静電型スピーカ１を置いたときの固定電極１０の外縁を示しており、上述した結線に用いられる導線Ｌのうち、外縁の内側に配置されるものは、絶縁性と耐熱性を有する合成樹脂で表面が被覆され、かつ、静電型スピーカ１の柔軟性を阻害することがない程度に柔軟な素材で形成されている。これらの導線も形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈと同様に接着剤や粘着テープなどによって固定電極１０に固定されている。なお、固定電極１０が不織布や導電布である場合に、導線を固定電極１０に縫い付けることによって取り付けてもよい。
また、各導線Ｌのスイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄに接続される端部は、固定電極１０上においてハーネス状にまとめられて配置され、コネクタＣＮの端子に接続され、このコネクタＣＮを介してスイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄおよび電源８０に接続されている。
【００２５】
図２に示したように、静電型スピーカ１は変圧器７０、外部から音響信号が入力される入力部７１、振動体３０に対して直流バイアスを与えるバイアス電源７２とを備えている。バイアス電源７２は、振動体３０と、変圧器７０の出力側の中点と接続されており、２つの固定電極１０，５０はそれぞれ変圧器７０の出力側の一端および他端に接続されている。操作部８３は、ボタン等の操作子を備え、利用者によって操作された内容に応じた信号を出力する操作手段である。スイッチ制御部８２は、操作部８３から出力される信号に応じて、スイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄのオン／オフの制御を行う。スイッチ制御部８２は、利用者からの形状を指定する操作を受け付けるとともに、受け付けた操作に応じた形状になるように、指定された形状に対応する形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈに対して通電を行うことによって形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈを変形する。なお、図２においては、図面が煩雑になるのを防ぐため、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂのみを図示し、形状記憶部材６０Ｃ〜６０Ｈの図示を省略している。
【００２６】
（静電型スピーカ１の動作）
静電型スピーカ１においては、スイッチ８１Ａがオフの状態では電源８０と形状記憶部材６０Ａとの間の導通がなく電流が電源８０から形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂに流れない。同様に、スイッチ８１Ｂがオフの状態では電源８０と形状記憶部材６０Ｃとの間の導通がなく電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄに流れない。同様に、スイッチ８１Ｃがオフの状態では電源８０と形状記憶部材６０Ｅとの間の導通がなく電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆに流れず、スイッチ８１Ｄがオフの状態では電源８０と形状記憶部材６０Ｇとの間の導通がなく電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈに流れない。形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、電流が流れていない時には柔らかくなって自在に変形可能である。
【００２７】
一方、スイッチ８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄがオフの状態でスイッチ８１Ａがオンとなると、電流が電源８０から形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂに流れ、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂにおいて電流が流れるとジュール熱により形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂの温度が上昇する。この温度の上昇により形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂは直線形状に変形する。形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂは固定電極１０に固定されているから、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂの変形に伴って、固定電極１０，５０，弾性部材２０，４０及び振動体３０（すなわち静電型スピーカ１全体）が図１に例示したような平面形状となる。すなわち、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が平面形状に変形する。
【００２８】
また、スイッチ８１Ａ，８１Ｃ，８１Ｄがオフの状態でスイッチ８１Ｂがオンとなると、電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄに流れ、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄにおいて電流が流れるとジュール熱により形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄの温度が上昇する。この温度の上昇により形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは上述したつづら折り形状Ａ１に変形する。形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは固定電極１０に固定されているから、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄの変形に伴って、固定電極１０，５０，弾性部材２０，４０及び振動体３０（すなわち静電型スピーカ１全体）の幅方向両端が変形し、これにより静電型スピーカ１全体が図３に示すようなつづら折り形状Ａ１に変形する。図３は、スイッチ８１Ｂがオンとなった場合の静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは固定電極１０の長手方向の二辺に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄがつづら折り形状Ａ１に変形すると、静電型スピーカ１は人の手で形状を整えなくとも図３に示すようなつづら折り形状Ａ１になる。すなわち、スイッチ８１Ｂがオンとなると、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、ヒダの深さが振動体３０の外縁側において次第に浅くなるつづら折り形状であって、ヒダの深さが連続的に次第に減少するつづら折り形状に変形する。
【００２９】
また、スイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｄがオフの状態でスイッチ８１Ｃがオンとなると、電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆに流れ、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆにおいて電流が流れるとジュール熱により形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆの温度が上昇する。この温度の上昇により形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは上述したつづら折り形状Ａ２に変形する。形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは固定電極１０に固定されているから、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆの変形に伴って、固定電極１０，５０，弾性部材２０，４０及び振動体３０（すなわち静電型スピーカ１全体）の幅方向両端が変形し、これにより静電型スピーカ１全体が図４に示すようなつづら折り形状Ａ２に変形する。図４は、スイッチ８１Ｃがオンとなった場合の静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは固定電極１０の長手方向の二辺に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆがつづら折り形状Ａ２に変形すると、静電型スピーカ１は人の手で形状を整えなくとも図４に示したようなつづら折り形状Ａ２になる。すなわち、スイッチ８１Ｃがオンとなると、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、山を結ぶ包絡線と谷を結ぶ包絡線が、固定電極１０側に円の中心が位置するような円弧形状となる、つづら折り形状に変形する。
【００３０】
また、スイッチ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃがオフの状態でスイッチ８１Ｄがオンとなると、電流が電源８０から形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈに流れ、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈにおいて電流が流れるとジュール熱により形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈの温度が上昇する。この温度の上昇により形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは上述したつづら折り形状Ａ３に変形する。形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは固定電極１０に固定されているから、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈの変形に伴って、固定電極１０，５０，弾性部材２０，４０及び振動体３０（すなわち静電型スピーカ１全体）の幅方向両端が変形し、これにより静電型スピーカ１全体が図５に示すようなつづら折り形状Ａ３に変形する。図５は、スイッチ８１Ｄがオンとなった場合の静電型スピーカ１の形状を概略的に示す図である。形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは固定電極１０の長手方向の二辺に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈがつづら折り形状Ａ３に変形すると、静電型スピーカ１は人の手で形状を整えなくとも図５に示したようなつづら折り形状Ａ３となる。すなわち、スイッチ８１Ｄがオンとなると、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、山を結ぶ包絡線と谷を結ぶ包絡線が、固定電極５０側に円の中心が位置するような円弧形状となる、つづら折り形状に変形する。
このように本実施形態では、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈの変形に伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、平面形状、つづら折り形状Ａ１、つづら折り形状Ａ２、つづら折り形状Ａ３のいずれかの形状に変形する。
【００３１】
静電型スピーカ１が変形した状態で入力部７１に音響信号が入力されると、固定電極１０，５０には入力される音響信号に応じた電圧が印加される。これにより、バイアス電源７２によってバイアス電圧が印加された振動体３０は音響信号に対応して振動し、この結果、音響信号に対応する音波が発生し、発生した音波は、固定電極１０，５０を通り抜けて静電型スピーカ１の外部に放射される。
【００３２】
静電型スピーカ１が図１に示す平面形状の場合には、静電型スピーカ１から出力される音波は平面波となるので、距離による減衰が少なく遠方まで音が伝搬する音場が形成される。一方、静電型スピーカ１が図３に示すつづら折り形状Ａ１である場合は、つづら折りの凹んだ空間のそれぞれで空気が圧縮、膨張されて生成される音波は、基本的に平面波であるが、上記の平面形状の場合よりは相対的に指向性の広い音場が形成される（点音源に近い曲面波も生成が可能である）。更に、振動体３０の外縁側ほどヒダの深さが浅くなっていることにより、振動体３０の外縁側ほど放音面の体積速度が小さくなり、放射される音圧が小さくなるため、サイドローブが抑制された指向性を得ることができる。
【００３３】
また、静電型スピーカ１が図４に示すつづら折り形状Ａ２である場合は、静電型スピーカ１から図中のＺ軸の正方向に出力される音波は、凹曲面の放射面に対応して焦点を持つ曲面波が生成されるため、狭い範囲に音波が集中して、周囲への音の漏れが生じにくい音場が形成される。また、静電型スピーカ１が図５に示すつづら折り形状Ａ３の場合は、静電型スピーカ１から図中Ｚ軸の正方向に出力される音波は、凸曲面の放射面に対応する曲面波が生成されるため、広い範囲に音が伝搬される。
【００３４】
以上より、静電型スピーカ１の利用者は、設置する用途や目的、設置環境、利用者の好み等に応じて静電型スピーカ１の形状を選択して用いることができる。具体的には、例えば、静電型スピーカ１を図３に示すつづら折り形状Ａ１で用いたい場合には、利用者は、操作部８３を用いてスイッチ８１Ｂをオンにするための操作を行う。スイッチ制御部８２は操作部８３から出力される信号に応じてスイッチ８１Ｂをオンにし、スイッチ８１Ｂがオンにされると、静電型スピーカ１は図３に示すようなつづら折り形状Ａ１に変形する。
【００３５】
この実施形態では、静電型スピーカ１の形状を平面形状から異なる態様のつづら折り形状に変形させることで、指向性の異なるスピーカに変更することが可能となる。また、本実施形態では、静電型スピーカ１のつづら折りの形状を異なる態様に変えることにより、発生する音波の指向性をコントロールすることができる。また、本実施形態では、指向性を制御するためにスピーカユニットに供給する音響信号を制御する回路が不要であり、装置構成を簡易なものとすることができる。
【００３６】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
（１）上述の実施形態では、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈによって静電型スピーカ１を複数の形状に変形させるようにしたが、静電型スピーカ１は複数の形状に変形可能なものに限らず、ひとつの形状に変形するものであってもよい。具体的には、例えば、図３の形状にのみ変形するものであってもよい。
【００３７】
更に、静電型スピーカ１は変形可能なものに限らず、つづら折りの形状で固定されたものであってもよい。この場合は、固定電極、振動体及び弾性部材が、つづら折りの形状が複数の領域において異なる形状に形成された部材を用いて静電型スピーカ１を構成すればよい。
【００３８】
（２）静電型スピーカ１の形状（固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０の形状）は、上述の実施形態で示した形状に限らず、他の形状であってもよい。具体的には、例えば、図７や図８に示す形状であってもよい。図７に示す例では、形状記憶部材は、つづら折りの形状であって、ヒダの深さが振動体３０の内側から外縁側に向かって、複数の領域（同図では５つの領域）ごとに段階的に浅くなる形状（以下「つづら折り形状Ａ４」という）を記憶している。つづら折り形状Ａ４においては、同図のように、固定電極１０側に形成される複数の山を結ぶ包絡線Ｓ４１は直線である一方、固定電極５０側に形成される複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ４２は振動体３０の略中央部分が段階的に膨らんだ凸形状となる。
【００３９】
図７に示す例において、電流が形状記憶部材に流れると、形状記憶部材は固定電極１０の幅方向両端に沿って位置しているため、形状記憶部材がつづら折り形状Ａ４に変形するに伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、ヒダの深さが振動体３０の外縁側において浅くなるつづら折り形状であって、ヒダの深さが複数の領域で段階的に変化するつづら折り形状に変形する。この形状の場合は、振動体３０の外縁側ほどヒダの深さが浅くなっていることにより、振動体３０の外縁側ほど放射される音波の体積速度が小さくなり、サイドローブが抑制された指向性を得ることができる。
【００４０】
また、図８に示す例では、形状記憶部材は、つづら折りの形状であって、隣り合う山と山（又は隣り合う谷と谷）との間の間隔（ピッチ）が振動体３０の内側から外縁側に向かって、複数の領域（同図では３つの領域）ごとに段階的に広くなる形状（以下「つづら折り形状Ａ５」という）を記憶している。つづら折り形状Ａ５においては、同図のように固定電極１０側に形成される複数の山を結ぶ包絡線Ｓ５１と固定電極５０側に形成される複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ５２はともに直線となる。
【００４１】
図８に示す例において、電流が形状記憶部材に流れると、形状記憶部材は固定電極１０の幅方向両端に沿って位置しているため、形状記憶部材がつづら折り形状Ａ５に変形するに伴って、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、ヒダのピッチが振動体３０の外縁側において広くなるつづら折り形状であって、ヒダのピッチが複数の領域で段階的に変化するつづら折り形状に変形する。この形状の場合は、振動体３０の外縁側ほどヒダのピッチが広くなることにより、振動体３０の外縁側ほど放射される音波の体積速度が小さくなり、サイドローブが抑制された指向性を得ることができる。
【００４２】
また、図８に示す例に限らず、例えば、振動体の内側から外縁側に向かってヒダのピッチが連続的に変化するつづら折りの形状であってもよい。また、他の例として、例えば、図９に示すような、谷と谷の間の間隔Ｐ１が一定であり、かつ、山と山の間の間隔Ｐ２が振動体の外縁側において広くなるつづら折りの形状Ａ６であってもよい。また、例えば、山と山の間の間隔が一定であり、かつ、谷と谷の間の間隔が振動体の外縁側において広くなるつづら折りの形状であってもよい。即ち、固定電極１０，５０，振動体３０，弾性部材２０，４０の形状が、山と山、または谷と谷の間の間隔が振動体３０の外縁側において広くなるつづら折り形状であってもよい。
【００４３】
また、上述した形状に限らず、例えば、図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すような、つづら折りのピッチが、固定電極１０，５０、振動体３０及び弾性部材２０，４０の幅方向（図中Ｙ軸方向）の両端で異なっているつづら折り形状Ａ７であってもよい。図１０に示す例では、つづら折りの形状が、図中Ｙ軸方向の両端部でピッチが異なる形状となっている。より具体的には、Ｙ軸方向の図中手前から奥に向かってピッチが小さくなる形状となっている。図１０に示すつづら折り形状の場合は、Ｙ軸方向の図中手前側のピッチが大きくなっているため、Ｙ軸方向の図中手前側の領域のみサイドローブが抑制される。また、このつづら折り形状と図９に示したつづら折り形状とを組み合わせた形状であってもよい。すなわち、固定電極１０，５０，振動体３０，弾性部材２０，４０の形状が、図中Ｙ軸方向の両端部でピッチが異なる形状であり、かつ、山と山の間隔又は谷と谷の間隔が振動体３０の外縁側において広くなるつづら折り形状であってもよい。
【００４４】
また、他の例として、例えば、図１１の（ａ）に示すような、つづら折りの複数の山を結ぶ包絡線Ｓ８１と複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ８２が共に固定電極１０側に円の中心が位置するような円弧形状であって、かつ、つづら折りのヒダの深さが外縁側ほど浅くなるような形状であってもよい。また、例えば、図１１の（ｂ）に示すような、つづら折りの複数の山を結ぶ包絡線Ｓ９１と複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ９２が共に固定電極５０側に円の中心が位置するような円弧形状であって、かつ、つづら折りのヒダの深さが外縁側ほど浅くなるような形状であってもよい。また、図１２に示すような、つづら折りの複数の山を結ぶ包絡線Ｓ１０１が固定電極１０側に円の中心が位置するような円弧形状であり、複数の谷を結ぶ包絡線Ｓ１０２が固定電極５０側に円の中心が位置するような円弧形状であって、かつ、つづら折りのヒダの深さが外縁側ほど浅い形状であってもよい。なお、包絡線が円弧形状とは、円弧という意味に限定されるものではなく、例えば楕円の一部をなす形状であってもよい。要するに、包絡線が一方にのみ凸の曲線であればよい。
【００４５】
また、他の例として、例えば、図１３に示すように、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、積層された状態で振動体３０の一部の領域Ｒ１１においてつづら折り形状であり、他の領域Ｒ１２，Ｒ１３において平面形状であってもよい。また、例えば、図１４に示すように、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、積層された状態で振動体３０の一部の領域Ｒ２１においてつづら折り形状であり、他の領域Ｒ２２，Ｒ２３において平面形状であって、かつ、領域Ｒ２１におけるつづら折りの形状が複数の領域Ｒ２１１とＲ２１２，２１３とでそれぞれ異なる形状となっていてもよい。
また、これら以外の形状であってもよく、要は、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、積層された状態で振動体３０の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であり、かつ、積層された状態で振動体３０の複数の相異なる領域において異なる形状であればよい。又は、固定電極１０，５０、振動体３０、弾性部材２０，４０が、積層された状態で振動体３０の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であり、かつ、つづら折りの複数の山を結ぶ包絡線若しくは複数の谷を結ぶ包絡線の少なくともいずれか一方の包絡線が曲線形状である形状であればよい。
【００４６】
（３）上述した実施形態においては、バイアス電源７２と電源８０とで２つの電源を要しているが、バイアス電源７２から分圧して形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈに電流を流し、電源を一つにするようにしてもよい。この構成において静電型スピーカ１を使用する場合のみスイッチでバイアス電源７２から電流が流れるようにすれば、静電型スピーカ１の電源を入れるだけで静電型スピーカ１を所定の形状に変形することができる。また、バイアス電源７２が入れられておらず静電型スピーカ１が発音不可となっている状態では形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈに電流が流れないため、発音させないとき無駄に静電型スピーカ１を変形させることがなく消費電力を抑えることができる。
【００４７】
（４）また、本発明においては、固定電極１０，５０、弾性部材２０，４０および振動体３０の形状は矩形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。また、本発明においては、非導電性で音響透過性を有する部材で静電型スピーカ１の全体を覆ってもよい。
【００４８】
また、固定電極１０，５０として導電布を用いる場合において、上述した形状記憶合金を糸状にして固定電極１０，５０に織り込み、この糸状にした形状記憶合金に電流を流して変形させるようにしてもよい。
【００４９】
（５）上述した実施形態においては、固定電極１０の長手方向（図１のＸ方向）の二辺に沿って形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈが位置しているが、固定電極１０の各辺（矩形の場合は四辺）に沿って形状記憶部材が配置されるようにして、ヒダが延伸する方向が異なるように変形してもよい。また、固定電極１０のＹ方向の二辺にそって形状記憶部材が配置されるようにしてもよい。また、上述した実施形態においては、固定電極１０の各辺に沿って形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈが位置しているが、固定電極１０の対角線に沿って形状記憶部材が位置するようにしてもよい。
【００５０】
また、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈと平行に複数の形状記憶部材が固定電極１０と弾性部材２０，４０の間に位置するようにしてもよい。また、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、固定電極１０の縁部分だけでなく固定電極５０の縁部分にも配置して、静電型スピーカ１の両面を用いて静電型スピーカ１を変形するようにしてもよい。また、形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、固定電極１０，５０ではなく弾性部材２０と弾性部材４０の両方または弾性部材２０，４０のいずれかに配置するようにしてもよい。
【００５１】
（６）上述の実施形態では、形状記憶部材として複数の形状記憶合金を用いたが、形状記憶部材は上述したものに限らず、例えば、力を加えることにより変形し、変形後の形状を保つ部材であってもよい。要は、形状記憶部材は、通電及び加熱を継続して行うこと並びに力を加えることの少なくともいずれかひとつにより、複数の形状パターンのいずれかに変形し、変形後の形状を保つ形状記憶部材であって、通電及び加熱の態様並びに力の加わりかたの少なくともいずれかひとつに応じて変形する形状が異なるものであればどのようなものであってもよい。通電の態様としては、複数の形状記憶合金のいずれに通電するかによって形状を異ならせるものであってもよい。また、加熱の態様としては、例えば、形状記憶部材として、温度の変化によって変形するバイメタルを複数用いる構成とし、いずれのバイメタルを加熱するかによって形状が変わるものであってもよい。また、例えば、加熱の温度を異ならせることによって形状が変わるものであってもよい。
【００５２】
（７）また、上述の実施形態においては、静電型スピーカ１がプッシュ・プル型の静電型スピーカである態様について説明した。しかし、静電型スピーカ１は、固定電極を１枚しか有しない、いわゆるシングル型の静電型スピーカであってもよい。
【００５３】
（８）上述した実施形態及び変形例では、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、電気音響変換器を、音波（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１５は、この変形例に係るマイクロフォン２の電気的構成を示した図である。図１５に示す静電型マイクロフォン２の構成が上述した図２の静電型スピーカ１と異なる点は、入力部７１に代えて出力端子７３を備えている点である。なお、変圧器７０の変圧比は適宜調整される。
【００５４】
外部で音波が発生した場合には、その音波によって振動体３０が振動することにより、その振動に応じて振動体３０と電極１０，５０との間の距離が変わるため、振動体３０と電極１０，５０との間の静電容量に変化が発生する。ここで、振動体３０はバイアス電源７２に接続されており、振動体３０はグランド（図示略）に接続されているため、静電容量が変化しても電荷は一定にとどまる。この状態において、振動体３０が振動すると、この振動の変位に比例した電圧出力、つまり、音響信号が得られる。そして、この音響信号は変圧器７０に供給され、この変圧器７０によって変圧された後に出力端子７３へと出力される。
【００５５】
静電型マイクロフォン２も、上述の実施形態における静電型スピーカ１と同様に、種々のつづら折り形状に変形することが可能である。例えば静電型マイクロフォン２が図３に示すつづら折り形状Ａ１に変形した場合には、振動体３０の外縁側ほどヒダの深さが浅くなることにより、振動体３０の外縁側ほど収音面の体積速度が小さくなり、外縁側における収音が弱くなるため、振動体３０の正面方向からの音を効率よく収音し、外縁方向からの音をあまり収音しないようにする、といった指向性を実現することができる。静電型マイクロフォン２が他のつづら折り形状である場合についても同様であり、静電型スピーカ１と同様の指向性の制御を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１…静電型スピーカ（電気音響変換器）、２…静電型マイクロフォン（電気音響変換器）、１０，５０…固定電極、２０，４０…弾性部材、３０…振動体、６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ，６０Ｆ，６０Ｇ…形状記憶部材、７０…変圧器、７１…入力部、７２…バイアス電源、８０…電源、８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄ…スイッチ、８２…スイッチ制御部、８３…操作部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、
前記電極に対向して離間配置され、前記電極との電位差に応じて変位するシート状の振動体と、
前記振動体と前記電極との間に設けられた通気性を有する弾性部材と
を具備し、
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材が、積層された状態で当該振動体の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であり、かつ、積層された状態で当該振動体の複数の相異なる領域において異なる形状である
ことを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、当該振動体の一部又は全部の領域において前記つづら折りの形状が連続的に変化している
ことを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、前記つづら折りの形状において隣り合う山と谷の間の長さが当該振動体の外縁側において短くなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、前記つづら折りの形状において隣り合う山と山の間隔又は隣り合う谷と谷の間隔の少なくともいずれか一方が当該振動体の外縁側において広くなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、当該振動体の一部の領域において前記つづら折りの形状であり、他の領域において平面形状である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項６】
前記電極及び前記弾性部材の少なくともいずれか一方に固定され、通電又は加熱を継続して行うことにより複数の前記つづら折り形状パターンに変形し、変形後の形状を保つ形状記憶部材
を具備し、
前記形状記憶部材の変形に伴って前記電極、前記振動体及び前記弾性部材の一部又は全部が前記つづら折り形状に変形する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項１】
電極と、
前記電極に対向して離間配置され、前記電極との電位差に応じて変位するシート状の振動体と、
前記振動体と前記電極との間に設けられた通気性を有する弾性部材と
を具備し、
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材が、積層された状態で当該振動体の一部又は全部の領域において山と谷が交互に繰り返すつづら折りの形状であり、かつ、積層された状態で当該振動体の複数の相異なる領域において異なる形状である
ことを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、当該振動体の一部又は全部の領域において前記つづら折りの形状が連続的に変化している
ことを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、前記つづら折りの形状において隣り合う山と谷の間の長さが当該振動体の外縁側において短くなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、前記つづら折りの形状において隣り合う山と山の間隔又は隣り合う谷と谷の間隔の少なくともいずれか一方が当該振動体の外縁側において広くなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記電極、前記振動体及び前記弾性部材は、当該振動体の一部の領域において前記つづら折りの形状であり、他の領域において平面形状である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項６】
前記電極及び前記弾性部材の少なくともいずれか一方に固定され、通電又は加熱を継続して行うことにより複数の前記つづら折り形状パターンに変形し、変形後の形状を保つ形状記憶部材
を具備し、
前記形状記憶部材の変形に伴って前記電極、前記振動体及び前記弾性部材の一部又は全部が前記つづら折り形状に変形する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−９８８３８（Ｐ２０１３−９８８３８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１１８５（Ｐ２０１１−２４１１８５）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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