JPS5828799B2 - 静電型ヘッドホン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電型ヘッドホンに係り、特にエレクトレッ
トを用いた場合に有効な静電型ヘッドホンに関する。

従来、静電型ヘッドホンは例えば、特公昭４８−１５８
６８の応用例として第１図に示すような構造をしていた
。

即ち、絶縁体１により挾まれて張られている導電性振動
膜２と、それらを両側から挾むように設置されたそれぞ
れ背極３１及び４１と背極に貼着されたエレクトレット
３２及び４２から成り又それぞれ音響透過孔３３及び４
３を有する２枚の固定電極１及び６からなっていた。

一方、信号源６からの信号はトランス７により昇圧され
、共通に接続された二個の背極３１及び４１と振動膜２
の間に印加される。

エレクトレット３２及び４２は互いに異なった符号の電
荷を帯び、それぞれ正及び負の表面電位を有しているの
で、前記したように信号を加えれば、振動膜２は信号の
電位に応じて振動する。

振動膜２の振動により誘起された音響勢力は音響透過孔
３３を通り耳あて８と耳（図示せず）により囲まれる空
間に放射される。

上記の如き構造の静電型ヘッドホンにおいて、音圧は振
動膜２の単位面積当りに生ずる力とほぼ等しくなり、こ
の音圧はエレクトレット３２．４２の厚み誘電率、単位
面積当りに蓄積された電荷量。

エレクトレット３２．４２と振動膜２との間隙等により
決定されるが、実用上必ずしも充分な音圧を得られない
場合があった。

本発明は、上記の点に鑑み比較的簡略化された構造で音
圧を容易に向上させる事のできる優れた特性を有する静
電型ヘッドホンを提供する事を目的とする。

本発明は、実質的に同一な平面上に複数の区画振動部分
を有する振動膜と、前記区画振動部分を交互に幾可学的
に逆方向に駆動せしめ、かつ前記振動膜と対向配置され
た固定電極と、前記各区画振動部分を音響的に縦列に結
合する音響通路を形成する蓋体とを具備した静電型ヘッ
ドホンであり、また前記固定電極として正及び負の表面
電位を有する領域を設けたエレクトレットを具備した固
定電極を用いた静電型ヘッドホンである。

さらに前記振動膜が分割支持枠により第１の区画振動部
分と第２の区画振動部分とに分割され、かつ第１の区画
振動部分と第２の区画振動部分とを同心円状に配置する
事により、一層優れた静電型ヘッドホンが得られるとい
うものである。

次に本発明を、静電型ヘッドホンの模式図及び等価回路
図により詳述する。

まず本発明に係る静電型ヘッドホンを振動系として模式
的に示すと第２図ａの如く示される。

つまり振動膜の第１の区画振動部分９ａおよび耳の前室
Ａにより形成される部分の容積をＱｏとし、第１の区画
振動部分９ａの有効面積を８１とすると前室Ａのコンプ
ライアンスＣｏは、となる。

この時第２図ａの如き振動系は、振動系の質量を無視で
きる中低域においては第２図す、つまり第２図Ｃの如き
等価回路で示され、駆動力ＦＡはとなる。

Ｓ２：第２の区画振動部分の有効面積 Ｆエ ：第１の区画振動部分の駆動力 Ｆ２ ：第２の の駆動力 Ｃエ ゛第１の のコンプライアンス〃 Ｃ２°第２の のコンプライアンスコンプリ
メンタリプッシュプル型のトランスジューサを仮定する
とＦ工およびＦ２はそれぞれｅ ：入力電圧 Ｅｏ ：エレクトレットの有効電圧 ε０ ：真空の誘電率 で示され、音圧ｐは となる。

これに対し第１図に示す如き従来の静電型ヘッドホンを
振動系として模式的に示すと第 図ａの如く示される。

なお振動膜２および耳の前室Ａにより形成される部分の
容積をＱｏとし振動膜２の有効面積をＳとすると、前室
ＡのコンプライアンスＣ′ｏは この時第３図ａの如き振動系は振動系の質量を無視して
第３図すの如き等価回路で示され、駆動力Ｆ′Ａは となる。

そこで振動板の自由空間における最低共振周波数ｆ。

を特徴とする特許とするとＣｏ＝４Ｃ’、となる。

つまり通常最低共振周波数ｆｏは、振動系の質量とコン
プライアンスの積の平方根の逆数に比例する。

又振動系の質量は振動板の面積に比例すると考えられ、
５１＝Ｓ２＝Ｓ／２ とすると本発明にかかる例のそれ
ぞれの振動系の質量は従来のＨになるので対応するコン
プライアンスは２倍となる。

また耳の前室Ａによる振動板からみたコンプライアンス
は振動板の面積の２乗の逆数に比例するので４倍になる
。

となる。

Ｃ’。

つまり一を設計上可及的に小さくする事によりｍ Ｃ１０ り容易０音圧を向上させる事ができ・例え０“扁７を０
．１とすれば４ｄＢ程度の音圧向上が、また０、０５と
すれば５ｄＢ程度音圧が向上し、理想状態では６ｄＢ程
度の向上が望める。

以下本発明の一実施例につき図面を参照しながら詳細に
説明する。

第４図は本発明に係る一実施例の構造を示す分解斜視図
である。

導電性を有する振動膜９は枠体１０により両側より挾持
されており、さらに振動膜の分割支持枠１１により第１
の区画振動部分９ａと第２の区画振動部分９ｂに分割さ
れており各々独立に振動し得るように構成されている。

枠体１０及び振動膜の分割支持枠１１は振動膜を駆動す
るための固定電極Ｌ２及びすに当接して挾持される。

第１の固定電極１２及び第２の固定電極１３はそれぞれ
導電性を有する第１の背極１２１又は第２の背極１３１
に第１のエレクトレット１２２又は第２のエレクトレッ
ト１３２を貼着したものである。

第１のエレクトレット１２２及び第２のエレクトレット
１３２は両方とも振動膜の分割支持枠１１に当接する部
位より内側と外側で異なる符号の電荷により帯電され又
第１のエレクトレット１２２及び第２のエレクトレット
１３２の互いに対向する部分も異なる符号の電荷に帯電
せしめられている。

すなわち例えば第１のエレクトレット１２２の振動膜の
分割支持枠１１に当接する部位よりも内側が正、外側が
負、第２のエレクトレット１３２の振動膜の分割支持枠
１１に当接する部位よりも内側が負、外側が正に帯電さ
れている。

第１の固定電極１２はフレーム１【に固定される。

フレーム１【は前記した振動膜の分割に応じて２個の音
響通路を持重すなわち、分割された振動膜の第１の区画
振動部分９ａに音響的に接続してフレーム１４に形成さ
れた第１の音響通路１４１は外部自由空間に開口し、又
、分割された振動膜の第２の区画振動部分９ｂに音響的
に接続してフレーム１４に形成された第２の音響通路１
４２は耳あて１５と耳（図示せず）によって囲まれた空
間に開口している。

第２の固定電極１３に固定された蓋体１６は内面にくぼ
みを持ち前記分割された振動膜の第１の区画振動部分９
１と第２の区画振動部分９２を音響的に結合する役目を
担っている。

第５図は第４図ｘ−ｘ’断面を模式的に表わしたもので
、これに従って動作を説明する。

信号源１７よりトランス１８の一次側に供給された信号
は昇圧されて、トランス１８の２次側の一端に接続され
た導電性の振動膜９と他の一端に共通に接続された固定
電極１２及び１３の背極１２１及び１３１に供給される
。

この時エレクトレット１２２及び１３２は図示したごと
く分割支持枠１１の内側と外側で逆極性に帯電されてい
るので、それらに対応する振動膜の分割された各部すな
わち、分割支持枠より内側の第１の区画振動部分９ａと
外側の第２の区画振動部分９ｂは同一の信号電圧に対し
て反対方向に駆動される。

一方固定電極９の背面は蓋体１６によって密閉されてい
るので、前記二つの分割された第１の区画振動部分９１
及び第２の区画振動部分９２における駆動力は音響通路
１４２より見てほぼ同位相になり、互いに付勢しあい音
響通路１４２における音圧を高めることになる。

すなわち第１図に示した従来例と同等のエレクトレット
を本発明に用いたとして、振動膜に加わる全駆動力は同
等であるが、耳あて８又は１５．耳（図示せず）等で構
成されるほぼ密閉された空間の音圧は従来よりも高くす
ることができる。

例えば同一の有効面積を有するエレクトレットを用い、
第１図の如き構造のものと、第４図の如き構造のものと
を作成して音圧を比較したところ本発明の如き構造とし
た第４図の静電型ヘッドホンにおいて、４８ ｄＢの音
圧向上が確認された。

なお第１の区画振動部分と、第２の区画振動部分の有効
面積は同一とし、他は可能な限り同一条件とした。

なお固定電極としては、アルミニウム基板表面に設けら
れたエレクトレット（テフロン７５μ厚 ５１φ２表面
電位＋７５０Ｖ、−７００Ｖ）を用い、固定電極と振動
板との静止ギャップは０．３５關とした。

以上説明したように本発明によれば、従来と同等のエレ
クトレットを用い同程度の構成部品及び構造で、従来よ
りも音圧感度の高いヘッドホンを得ることができる。

さらに蓋体１６の材質、形状を変えることにより種々の
音色のヘッドホンに変更可能であり使用者の多様化した
要求に応じた設計を行いやすい利点がある。

また通常エレクトレットを用いたヘッドホンでは、エレ
クトレットの湿気からの保護等のために音響的にほぼ透
明な防湿膜で密閉していたが、従来例では２枚の固定電
極の外側にそれぞれ必要であったが、本実施例では防湿
膜は前面の固定電極１２の外側に１枚あれば良く振動系
の部品点数の減少を計ることができ、従って品質管理を
容易にすることができるので、製品のバラツキが少なく
なり、歩留りの向上が見込まれる。

本発明に係る他の−の実施例を第６図に示す。

本実施例は第５図に示す前述の実施例とはエレクトレッ
トの帯電のし方と振動膜の構造及び、信号の印加のし方
が異なる。

本実施例では振動膜１９は絶縁体のベース１９１と、そ
の各々の面に形成された導電層１９２及び１９３より成
る。

導電層１９２及び１９３は振動膜分割支持枠２０を境に
外側又は内側にのみそれぞれ形成される。

エレクトレット２１及び２２は図示したごとく一面負又
は正に帯電されている。

信号源２３はトランス２４の一次側に接続されトランス
２４の二次側の中間タップは固定電極の背極２５及び２
６に共通に接続される。

トランス２４の二次側の他の端子の内一方は、分割され
た振動膜の分割支持枠より内側の部分の導電層１９３（
第２の区画振動部分）に接続されトランス２４の残る一
端は分割された振動膜の分割支持枠より外側の部分の導
電層１９２（第１の区画振動部分）に接続される。

このように構成することにより分割支持枠により分割さ
れた振動膜の内側と外側（第１の区画振動部分および第
２の区画振動部分）はそれぞれ逆方向に駆動され、第５
図に示した前の実施例と同じ効果を得ることができる。

本発明にもとづく他の一つの実施例を第７図に示す。

本実施例では、前記第５図に示した実施例にさらに第２
の振動膜の分割支持枠２６を追加し振動膜を３つの区画
振動部分に分割した例で、第５図に示した実施例よりも
一層効果を上げ得る一応用例である。

以上の実施例では説明の都合上振動膜及び分割された振
動膜部分を同心円で説明したが、分割された振動膜のそ
れぞれが略同一平面上にあればよく、その形状を問わな
いのは言うまでもないことである。

例えば第８図に分解斜視図を示したようなものも本発明
と同等である。

又上記説明においてはバックエレクトレット型コンプリ
メンタリプッシュプル駆動の例を示したが他の駆動方法
例えばシングル駆動でも膜エレクトレットでも同様に実
現できることは言うまでもないことである。

さらに、エレクトレットを用いない静電型のヘッドホン
にも適切な電極構造と直流バイアスを与えることにより
適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の静電型ヘッドホンの構造例を示す断面図
、第２図ａは本発明に係る静電型ヘッドホンを説明する
ための模式図、第２図すおよびＣは第２図ａに示す模式
図の等価回路図、第３図ａは従来の静電型ヘッドホンを
説明するための模式図、第３図すは第３図ａに示す模式
図の等価回路図、第４図は本発明に係る静電型ヘッドホ
ンの分解斜視図、第５図は第４図の断面図、第６図及び
第７図は本発明に係る静電型ヘッドホンの他の実施例を
示す断面図、第８図は本発明に係る静電型ヘッドホンの
他の実施例を示す分解斜視図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 実質的に同一な平面上に複数の区画振動部分を有す
   る振動膜と、 前記区画振動部分を交互に幾可学的に逆方向に駆動させ
   る様に前記振動膜と対向配置させる様に前記振動膜と対
   向配置された固定電極と、前記区画振動部分を音響的に
   縦列に結合する音響通路を形成する蓋体とを具備して成
   る事を特徴とする静電型ヘッドホン。 ２、特許請求の範囲第１項において、固定電極として正
   の表面電位を有する領域及び負の表面電位を有する領域
   を設けたエレクトレットを具備した固定電極を用いた事
   を特徴とする静電型ヘッドホン。 ３ 特許請求の範囲第１項において、振動膜が分割支持
   枠により第１の区画振動部分と第２の区画振動部分とに
   分割され、かつ第１の区画振動部分と第２の区画振動部
   分とが同心円状に配置されている事を特徴とする静電型
   ヘッドホン。