音響電気変換器
【課題】簡易な構成で、利用者の嗜好や用途に応じて指向特性を変更することのできる音響電気変換器を提供する。
【解決手段】静電型スピーカ１は、固定電極１０，５０と、固定電極１０，５０に離間配置され、導電性を有するシート状の振動体と、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、凹曲面形状、平面形状、凸曲面形状、つづら折り形状のいずれかの形状に変形する。
【解決手段】静電型スピーカ１は、固定電極１０，５０と、固定電極１０，５０に離間配置され、導電性を有するシート状の振動体と、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、凹曲面形状、平面形状、凸曲面形状、つづら折り形状のいずれかの形状に変形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響電気変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電型スピーカ（コンデンサスピーカ）といわれるスピーカが知られており、軽量、コンパクトに設計することができるという点において注目されている。ここで、静電型スピーカの構成の一例について説明する。静電型スピーカは、空隙を隔てて向かい合う２枚の固定電極と、固定電極の間に固定電極と接触しないように支持された通電性を有するシート状の部材（以下、振動体という）とから構成される。この固定電極と振動体との間に所定の電圧を印加すると、生じた電位差によって振動体を一方の電極側に引き寄せる力が働く。一方、印加する電圧の方向を反転させると、振動体には逆方向の力が働き、振動体は逆方向に移動する。このように、電極に適宜電圧を印加することによって、振動体の振動状態（振動数や振幅など）を変化させることができるから、印加電圧値を入力信号に応じて変化させれば、振動体はそれに応じて振動し、振動体から入力信号に対応した音波が発生する。固定電極を音波透過性の良い部材（例えば、多数の孔が設けられた金属板）で構成することにより、発生した音波は固定電極を通り抜けてスピーカ外部に音として出力される。
【０００３】
ところで、静電型スピーカを含むいわゆる平面型のスピーカにおいては、その構造上、振動面積が大きく平面波に近い音波を発生させるため、振動体にて生成される音波の指向特性を広くなるように制御することが困難であることが知られている。また、スピーカにおいて、指向特性を制御するための技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、球殻状のリフレクターホーンとスピーカを組み合わせることによって、リフレクターホーンにより反射された音波を焦点に集音させる技術が提案されている。また、特許文献２には、湾曲形の音響振動放射板を用いることによって音響振動を一点に収束させる技術が提案されている。また、特許文献３には、複数のスピーカを球面状または平面上に配列するとともに、各スピーカから音声を出力する遅延量や音量を調整することで、各スピーカから出力した音が焦点を結ぶように放音させることができるスピーカ再生装置が提案されている。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。また、特許文献５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した静電型スピーカが提案されている。また、特許文献６には、加撓性を有し、凹曲面状、平面状、凸曲面状のいずれの形状にも変形可能なコンデンサスピーカが提案されている。また、特許文献７には、未使用時には自在に形状を変更可能としつつ、使用時には形状記憶部材に通電することで所定の形状に変形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】特開平０４−３３９４９４号公報
【特許文献２】特開平１１−２３９３９４号公報
【特許文献３】特開平０３−１５９５００号公報
【特許文献４】特開昭５２−０６９６１０号公報
【特許文献５】特開昭５６−１００６００号公報
【特許文献６】特開２００７−１５８６５８号公報
【特許文献７】特開２００９−１９４４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、スピーカにおいて利用者の嗜好や用途に応じて指向特性を適宜変更することができれば好適である。特許文献１に記載の技術では、球殻状のリフレクターホーンが固定されているため、指向特性を変更することはできなかった。また、特許文献２に記載の技術でも、音響振動放射板の形状は固定されているため、指向特性を変更することはできなかった。また、特許文献３に記載の技術では、指向性を変更するためには、スピーカ群を構成するスピーカ毎に遅延回路やゲイン調整回路を設けて、各回路の動作を制御する必要があり、制御が煩雑になる場合があった。また、スピーカアレイは、広帯域の音場を形成するには、多くのスピーカユニットが必要であり、コストがかかる場合があった。また、特許文献４や５に記載の技術でも、振動膜の形状がアコーディオンカーテン状（アコーディオンプリーツ状）で固定されており、指向特性を変更することはできなかった。また、特許文献６に記載の技術では、スピーカを変形するためにモータ等の駆動機構を設ける必要があり、装置構成が複雑になってしまう場合があった。また、特許文献７に記載の技術でも、指向特性を変更することはできなかった。また、これらの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、利用者の嗜好や用途に応じて集音の指向特性を変更することはできなかった。
本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、利用者の指向や用途に応じて指向特性を変更することのできる音響電気変換器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】
【０００６】
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、導電性を有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、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、通電及び加熱を継続的に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形状記憶部材とを有し、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が変形することを特徴とする音響電気変換器を提供する。
【０００７】
本発明の好適な態様において、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が、一の方向においてその中央がへこんだ凹曲面状、当該一の方向においてその中央が膨らんだ凸曲面状、平面状及びつづら折り形状の少なくともいずれかの形状に変形してもよい。
【０００８】
本発明の更に好適な態様において、前記形状記憶部材は、複数の形状記憶合金で構成され、当該複数の形状記憶合金のいずれに通電するかにより形状が変わってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、音響電気変換器において、簡易な構成で、利用者の嗜好や用途に応じて指向特性を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】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５】静電型マイクロフォン２の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、音響電気変換器を、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、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の間に空間を介して挟まれた振動体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。固定電極１０と固定電極５０とは、ゴム等の絶縁材料により形成された固定部材（図示略）によってその両端が固定されている。この固定部材は、接着剤などを用いて固定電極１０および固定電極５０に対して固定される。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。
【００１２】
（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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、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，６０Ｆ,６０Ｈ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の形状の変化が固定電極１０と連動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。
【００１６】
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、図３（ａ）に示すように固定電極１０側が円の内側になるような円弧状の形状を記憶している。形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは直線形状を記憶しており、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは図３（ｂ）に示すように固定電極１０側が円の外側になるような円弧状の曲線形状を記憶している。形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは図３（ｃ）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を記憶している。
【００１７】
図４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４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４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。
【００１８】
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操作受付手段であるとともに、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態様で形状記憶部材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を変形する変形手段である。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。
【００１９】
（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８
１Ｃ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。
【００２０】
一方、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の温度が上昇し、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂは固定電極１０側が円の内側になるような円弧状の曲線形状に変形する。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）の幅方向両端が湾曲し、これにより静電型スピーカ１全体が湾曲する。図３の（ａ）は、スイッチ８１Ａ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６０Ａ，６０Ｂ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６０Ａ，６０Ｂが曲線状に変形すると、静電型スピーカ１は人の手で形状を整えなくとも長手方向においてカーブした曲面形状になる。すなわち、スイッチ８１Ａがオンとなると、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、Ｚ方向を正面とした場合に正面からみてその中央がへこんだ凹曲面形状に変形する。
【００２１】
また、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の温度が上昇し、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄの形状が変形する。形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄ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６０Ｃ，６０Ｄが直線状に変形すると、人の手で形状を整えなくとも静電型スピーカ１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が平面形状に変形する。
【００２２】
また、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の形状が、固定電極１０側が円の外側になるような円弧状の曲線形状に変形する。図３の（ｂ）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の幅方向両端に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆが凸曲線形状に変形すると、静電型スピーカ１の幅方向両端が湾曲し、これにより静電型スピーカ１は長手方向においてカーブした凸曲面形状となる。すなわち、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、Ｚ方向を正面とした場合に正面からみてその中央が膨らんだ凸曲面形状に変形する。
【００２３】
また、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の形状がつづら折り形状に変形する。図３の（ｃ）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の幅方向両端に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈがつづら折り形状に変形すると、静電型スピーカ１は長手方向においてつづら折りされた形状となる。すなわち、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、凹曲面形状、平面形状、凸曲面形状及びつづら折り形状のうちのいずれかの形状に変形する。
【００２４】
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、バイアス電圧が印加された固定電極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、振動体３０は入力信号に対応して振動する。この結果、入力信号に対応する音波が発生し、発生した音は、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。
【００２５】
静電型スピーカ１が図中のＺ方向に対して凹曲面形状の場合は、静電型スピーカ１からＺ方向に出力される音波は、焦点がしぼられ、狭い範囲にだけ音波が伝搬して、周囲への音の漏れが生じにくい音場が形成される（音波が焦点に集中する）。一方、静電型スピーカ１が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、直進性が強くなるので、減衰が少なく遠方まで音が伝搬する音場が形成される（平面波が生成される）。静電型スピーカ１がＺ方向に対して凸曲面形状の場合は、静電型スピーカ１からＺ方向に出力される音波は拡散されるから、広い範囲に音が伝搬される（凸曲面に対応する曲面波が生成される）。静電型スピーカ１がつづら折り形状の場合は、つづら折りの凹形状の部分のそれぞれで空気が圧縮されて押し出され、静電型スピーカ１から出力される音波によって、凸曲面形状よりも更に無指向性に近い音場が形成される（点音源に近い曲面波が生成される）。
【００２６】
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つづら折り形状に変形させることで、指向性の狭い平面スピーカから指向性の広いスピーカに変更することが可能となる。凸曲面形状の場合でも指向性は広くなるが、凸曲面形状の場合は、ひとつの凸曲面のみで構成されるためスピーカの幅がそれほど狭くならないのに対し、静電型スピーカ１の形状をつづら折り形状とした場合は、振動体が複数のひだ（すなわち複数の凸曲面と凹曲面）で構成されるので、スピーカ幅を大幅に小さくすることができる。また、凸曲面形状の場合は静電型スピーカ１の前後の奥行きがある程度必要となるのに対し、つづら折り形状の場合は、凸曲面形状よりも奥行きを狭くすることができる。また、つづら折り形状は、全体を見れば平面的な形状であるため、曲面形状の場合よりも安定性があると言える。
【００２７】
静電型スピーカ１の利用者は、自身の嗜好や用途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をつづら折り形状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８１Ｄ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８１Ｄをオンにし、スイッチ８１Ｄがオンにされると、上述したように静電型スピーカ１はつづら折り形状に変形する。
【００２８】
平面形状のスピーカは狭い指向性が特徴であるが、場合によっては広い領域に音を放音したい場合もある。このような場合であっても本実施形態によれば、ひとつの静電型スピーカ１で、平面形状の（狭い指向性の）スピーカとつづら折り形状の（広い指向性の）スピーカとの両方を実現することができる。このように本実施形態によれば、利用者は、煩雑な操作を行うことなく、静電型スピーカ１を用いて自身の嗜好や用途に応じた指向特性を実現することができる。また、この実施形態では、静電型スピーカ１を変形させるためのモータ等の駆動機構を別途設ける必要がなく、装置構成を簡易なものとすることができる。
【００２９】
［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を使用する時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。
【００３０】
（２）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。
【００３１】
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。
【００３２】
（３）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。
【００３３】
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。
【００３４】
（４）上述の実施形態では、静電型スピーカ１の形状として、凹曲面形状、平面形状、凸曲面形状、つづら折り形状のいずれかに変形する場合について説明したが、静電型スピーカ１の形状は上述したものに限らず、他の形状であってもよい。要は、形状記憶部材の変形に伴って、固定電極１０，５０，振動体３０，弾性部材２０，４０が複数の形状に変形するものであればよい。
【００３５】
（５）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。
【００３６】
（６）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。
【００３７】
（７）上述した実施形態及び変形例では、音響電気変換器を、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、音響電気変換器を、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５は、この変形例に係る静電型マイクロフォン２の電気的構成を示した図である。図５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。
【００３８】
外部で音が発生した場合には、その音によって振動体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。この静電容量の変化によって電極１０と電極５０との間で電流が流れ、これにより、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。
【００３９】
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、種々の形状に変形することが可能である。静電型マイクロフォン２の利用者は、自身の嗜好や用途に応じて静電型マイクロフォン２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、マイクロフォン２をつづら折り形状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８１Ｄ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８１Ｄをオンにし、スイッチ８１Ｄがオンにされると、上述した実施形態と同様にマイクロフォン２はつづら折り形状に変形する。
【符号の説明】
【００４０】
１…静電型スピーカ（音響電気変換器）、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、音響電気変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電型スピーカ（コンデンサスピーカ）といわれるスピーカが知られており、軽量、コンパクトに設計することができるという点において注目されている。ここで、静電型スピーカの構成の一例について説明する。静電型スピーカは、空隙を隔てて向かい合う２枚の固定電極と、固定電極の間に固定電極と接触しないように支持された通電性を有するシート状の部材（以下、振動体という）とから構成される。この固定電極と振動体との間に所定の電圧を印加すると、生じた電位差によって振動体を一方の電極側に引き寄せる力が働く。一方、印加する電圧の方向を反転させると、振動体には逆方向の力が働き、振動体は逆方向に移動する。このように、電極に適宜電圧を印加することによって、振動体の振動状態（振動数や振幅など）を変化させることができるから、印加電圧値を入力信号に応じて変化させれば、振動体はそれに応じて振動し、振動体から入力信号に対応した音波が発生する。固定電極を音波透過性の良い部材（例えば、多数の孔が設けられた金属板）で構成することにより、発生した音波は固定電極を通り抜けてスピーカ外部に音として出力される。
【０００３】
ところで、静電型スピーカを含むいわゆる平面型のスピーカにおいては、その構造上、振動面積が大きく平面波に近い音波を発生させるため、振動体にて生成される音波の指向特性を広くなるように制御することが困難であることが知られている。また、スピーカにおいて、指向特性を制御するための技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、球殻状のリフレクターホーンとスピーカを組み合わせることによって、リフレクターホーンにより反射された音波を焦点に集音させる技術が提案されている。また、特許文献２には、湾曲形の音響振動放射板を用いることによって音響振動を一点に収束させる技術が提案されている。また、特許文献３には、複数のスピーカを球面状または平面上に配列するとともに、各スピーカから音声を出力する遅延量や音量を調整することで、各スピーカから出力した音が焦点を結ぶように放音させることができるスピーカ再生装置が提案されている。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。また、特許文献５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した静電型スピーカが提案されている。また、特許文献６には、加撓性を有し、凹曲面状、平面状、凸曲面状のいずれの形状にも変形可能なコンデンサスピーカが提案されている。また、特許文献７には、未使用時には自在に形状を変更可能としつつ、使用時には形状記憶部材に通電することで所定の形状に変形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】特開平０４−３３９４９４号公報
【特許文献２】特開平１１−２３９３９４号公報
【特許文献３】特開平０３−１５９５００号公報
【特許文献４】特開昭５２−０６９６１０号公報
【特許文献５】特開昭５６−１００６００号公報
【特許文献６】特開２００７−１５８６５８号公報
【特許文献７】特開２００９−１９４４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、スピーカにおいて利用者の嗜好や用途に応じて指向特性を適宜変更することができれば好適である。特許文献１に記載の技術では、球殻状のリフレクターホーンが固定されているため、指向特性を変更することはできなかった。また、特許文献２に記載の技術でも、音響振動放射板の形状は固定されているため、指向特性を変更することはできなかった。また、特許文献３に記載の技術では、指向性を変更するためには、スピーカ群を構成するスピーカ毎に遅延回路やゲイン調整回路を設けて、各回路の動作を制御する必要があり、制御が煩雑になる場合があった。また、スピーカアレイは、広帯域の音場を形成するには、多くのスピーカユニットが必要であり、コストがかかる場合があった。また、特許文献４や５に記載の技術でも、振動膜の形状がアコーディオンカーテン状（アコーディオンプリーツ状）で固定されており、指向特性を変更することはできなかった。また、特許文献６に記載の技術では、スピーカを変形するためにモータ等の駆動機構を設ける必要があり、装置構成が複雑になってしまう場合があった。また、特許文献７に記載の技術でも、指向特性を変更することはできなかった。また、これらの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、利用者の嗜好や用途に応じて集音の指向特性を変更することはできなかった。
本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、利用者の指向や用途に応じて指向特性を変更することのできる音響電気変換器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】
【０００６】
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、導電性を有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、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、通電及び加熱を継続的に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形状記憶部材とを有し、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が変形することを特徴とする音響電気変換器を提供する。
【０００７】
本発明の好適な態様において、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が、一の方向においてその中央がへこんだ凹曲面状、当該一の方向においてその中央が膨らんだ凸曲面状、平面状及びつづら折り形状の少なくともいずれかの形状に変形してもよい。
【０００８】
本発明の更に好適な態様において、前記形状記憶部材は、複数の形状記憶合金で構成され、当該複数の形状記憶合金のいずれに通電するかにより形状が変わってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、音響電気変換器において、簡易な構成で、利用者の嗜好や用途に応じて指向特性を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】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５】静電型マイクロフォン２の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、音響電気変換器を、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、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の間に空間を介して挟まれた振動体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。固定電極１０と固定電極５０とは、ゴム等の絶縁材料により形成された固定部材（図示略）によってその両端が固定されている。この固定部材は、接着剤などを用いて固定電極１０および固定電極５０に対して固定される。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。
【００１２】
（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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
形状記憶部材６０Ａ〜６０Ｈは、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，６０Ｆ,６０Ｈ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の形状の変化が固定電極１０と連動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。
【００１６】
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、図３（ａ）に示すように固定電極１０側が円の内側になるような円弧状の形状を記憶している。形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄは直線形状を記憶しており、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆは図３（ｂ）に示すように固定電極１０側が円の外側になるような円弧状の曲線形状を記憶している。形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈは図３（ｃ）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を記憶している。
【００１７】
図４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４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４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。
【００１８】
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操作受付手段であるとともに、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態様で形状記憶部材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を変形する変形手段である。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。
【００１９】
（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８
１Ｃ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。
【００２０】
一方、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の温度が上昇し、形状記憶部材６０Ａ，６０Ｂは固定電極１０側が円の内側になるような円弧状の曲線形状に変形する。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）の幅方向両端が湾曲し、これにより静電型スピーカ１全体が湾曲する。図３の（ａ）は、スイッチ８１Ａ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６０Ａ，６０Ｂ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６０Ａ，６０Ｂが曲線状に変形すると、静電型スピーカ１は人の手で形状を整えなくとも長手方向においてカーブした曲面形状になる。すなわち、スイッチ８１Ａがオンとなると、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、Ｚ方向を正面とした場合に正面からみてその中央がへこんだ凹曲面形状に変形する。
【００２１】
また、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の温度が上昇し、形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄの形状が変形する。形状記憶部材６０Ｃ，６０Ｄ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６０Ｃ，６０Ｄが直線状に変形すると、人の手で形状を整えなくとも静電型スピーカ１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が平面形状に変形する。
【００２２】
また、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の形状が、固定電極１０側が円の外側になるような円弧状の曲線形状に変形する。図３の（ｂ）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の幅方向両端に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｅ，６０Ｆが凸曲線形状に変形すると、静電型スピーカ１の幅方向両端が湾曲し、これにより静電型スピーカ１は長手方向においてカーブした凸曲面形状となる。すなわち、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、Ｚ方向を正面とした場合に正面からみてその中央が膨らんだ凸曲面形状に変形する。
【００２３】
また、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の形状がつづら折り形状に変形する。図３の（ｃ）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の幅方向両端に沿って位置しているため、形状記憶部材６０Ｇ，６０Ｈがつづら折り形状に変形すると、静電型スピーカ１は長手方向においてつづら折りされた形状となる。すなわち、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、凹曲面形状、平面形状、凸曲面形状及びつづら折り形状のうちのいずれかの形状に変形する。
【００２４】
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、バイアス電圧が印加された固定電極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、振動体３０は入力信号に対応して振動する。この結果、入力信号に対応する音波が発生し、発生した音は、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。
【００２５】
静電型スピーカ１が図中のＺ方向に対して凹曲面形状の場合は、静電型スピーカ１からＺ方向に出力される音波は、焦点がしぼられ、狭い範囲にだけ音波が伝搬して、周囲への音の漏れが生じにくい音場が形成される（音波が焦点に集中する）。一方、静電型スピーカ１が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、直進性が強くなるので、減衰が少なく遠方まで音が伝搬する音場が形成される（平面波が生成される）。静電型スピーカ１がＺ方向に対して凸曲面形状の場合は、静電型スピーカ１からＺ方向に出力される音波は拡散されるから、広い範囲に音が伝搬される（凸曲面に対応する曲面波が生成される）。静電型スピーカ１がつづら折り形状の場合は、つづら折りの凹形状の部分のそれぞれで空気が圧縮されて押し出され、静電型スピーカ１から出力される音波によって、凸曲面形状よりも更に無指向性に近い音場が形成される（点音源に近い曲面波が生成される）。
【００２６】
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つづら折り形状に変形させることで、指向性の狭い平面スピーカから指向性の広いスピーカに変更することが可能となる。凸曲面形状の場合でも指向性は広くなるが、凸曲面形状の場合は、ひとつの凸曲面のみで構成されるためスピーカの幅がそれほど狭くならないのに対し、静電型スピーカ１の形状をつづら折り形状とした場合は、振動体が複数のひだ（すなわち複数の凸曲面と凹曲面）で構成されるので、スピーカ幅を大幅に小さくすることができる。また、凸曲面形状の場合は静電型スピーカ１の前後の奥行きがある程度必要となるのに対し、つづら折り形状の場合は、凸曲面形状よりも奥行きを狭くすることができる。また、つづら折り形状は、全体を見れば平面的な形状であるため、曲面形状の場合よりも安定性があると言える。
【００２７】
静電型スピーカ１の利用者は、自身の嗜好や用途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をつづら折り形状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８１Ｄ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８１Ｄをオンにし、スイッチ８１Ｄがオンにされると、上述したように静電型スピーカ１はつづら折り形状に変形する。
【００２８】
平面形状のスピーカは狭い指向性が特徴であるが、場合によっては広い領域に音を放音したい場合もある。このような場合であっても本実施形態によれば、ひとつの静電型スピーカ１で、平面形状の（狭い指向性の）スピーカとつづら折り形状の（広い指向性の）スピーカとの両方を実現することができる。このように本実施形態によれば、利用者は、煩雑な操作を行うことなく、静電型スピーカ１を用いて自身の嗜好や用途に応じた指向特性を実現することができる。また、この実施形態では、静電型スピーカ１を変形させるためのモータ等の駆動機構を別途設ける必要がなく、装置構成を簡易なものとすることができる。
【００２９】
［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を使用する時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。
【００３０】
（２）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。
【００３１】
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。
【００３２】
（３）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。
【００３３】
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。
【００３４】
（４）上述の実施形態では、静電型スピーカ１の形状として、凹曲面形状、平面形状、凸曲面形状、つづら折り形状のいずれかに変形する場合について説明したが、静電型スピーカ１の形状は上述したものに限らず、他の形状であってもよい。要は、形状記憶部材の変形に伴って、固定電極１０，５０，振動体３０，弾性部材２０，４０が複数の形状に変形するものであればよい。
【００３５】
（５）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。
【００３６】
（６）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。
【００３７】
（７）上述した実施形態及び変形例では、音響電気変換器を、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、音響電気変換器を、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５は、この変形例に係る静電型マイクロフォン２の電気的構成を示した図である。図５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。
【００３８】
外部で音が発生した場合には、その音によって振動体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。この静電容量の変化によって電極１０と電極５０との間で電流が流れ、これにより、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。
【００３９】
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、種々の形状に変形することが可能である。静電型マイクロフォン２の利用者は、自身の嗜好や用途に応じて静電型マイクロフォン２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、マイクロフォン２をつづら折り形状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８１Ｄ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８１Ｄをオンにし、スイッチ８１Ｄがオンにされると、上述した実施形態と同様にマイクロフォン２はつづら折り形状に変形する。
【符号の説明】
【００４０】
１…静電型スピーカ（音響電気変換器）、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、導電性を有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、
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、通電及び加熱を継続的に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形状記憶部材と
を有し、
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が変形する
ことを特徴とする音響電気変換器。
【請求項２】
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が、一の方向においてその中央がへこんだ凹曲面状、当該一の方向においてその中央が膨らんだ凸曲面状、平面状及びつづら折り形状の少なくともいずれかの形状に変形する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響電気変換器。
【請求項３】
前記形状記憶部材は、複数の形状記憶合金で構成され、当該複数の形状記憶合金のいずれに通電するかにより形状が変わる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音響電気変換器。
【請求項１】
電極と、
前記電極に対向して離間配置され、導電性を有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、
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、通電及び加熱を継続的に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形状記憶部材と
を有し、
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が変形する
ことを特徴とする音響電気変換器。
【請求項２】
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が、一の方向においてその中央がへこんだ凹曲面状、当該一の方向においてその中央が膨らんだ凸曲面状、平面状及びつづら折り形状の少なくともいずれかの形状に変形する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響電気変換器。
【請求項３】
前記形状記憶部材は、複数の形状記憶合金で構成され、当該複数の形状記憶合金のいずれに通電するかにより形状が変わる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音響電気変換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５１６６３（Ｐ２０１３−５１６６３Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９９０７（Ｐ２０１１−２５９９０７）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【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３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]