JPH0155640B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、周囲媒体中の音波のエミツタ（発
音体）として、またピツクアツプ（集音体）とし
ても使用できる電気／音響トランスジユーサに関
する。

従来技術 電気／音響トランスジユーサを作るために利用
される物理的現象（電磁現象、静電現象および圧
電現象）が可逆現象であるので、電気信号に応答
して音波を発するための機器部分と逆に音の振動
を電流または電圧の変動に変えるための機器部分
に同一部分を使用することが原理上可能である。
しかしながら、実際には、一定の原理に基づいて
動作するマイクロホンとして或はラウドスピーカ
ーとして使用することが意図されたトランスジユ
ーサは同一の態様では構成されない。機器を形成
する諸部品の寸法、形状および構成は２つの場合
で違う。例えば、音波に充分応答させるために
は、マイクロホンの隔膜はラウドスピーカの隔膜
よりもかなり頑丈でなくて良い。

従つて、音を発しかつ受けるために機器の一部
に手軽さを与えるためには、別々のラウドスピー
カとマイクロホンのどちらにも適合する必要があ
る。各トランスジユーサは、その型式特有の性質
を考慮して、それぞれの機能に任意に適応するよ
うに選ばれた特性を持つている。

これは、最小のサイズにしようとする携帯用装
置を扱う時に問題を提起する。これは特に腕時計
の場合である。すなわち、腕時計は、一方では時
間を示すために或は他の情報を提供するために簡
単な単一音階の音の形態で或はメモリに記憶され
ている語またはそのグループによつて“話され
た”形態で設計され、他方では音声の使用で直接
制御できる時間表示を変えることのような機能を
持つている。そのような腕時計が２つの独立した
トランスジユーサを持たねばならないことは、時
間を導出しかつ表示するのに普通の諸部品を要す
ることに加えて、そのような時計のサイズを小さ
くするために現在拂われている努力を妨げる。

この発明の目的 この発明の目的は、マイクロホン・モードとラ
ウドスピーカ・モードのどちらかを選択して動作
できる（かつ従つて混合型トランスジユーサと呼
ばれる）小型の電気／音響トランスジユーサを提
供することにより、上述した欠点を解消すること
である。

この発明の他の目的は、小型であるけれど、マ
イクロホンについて必要な特性（感度が良く、応
答曲線が充分に一様であり、そして通過帯が広
い、など）およびラウドスピーカに必要な特性
（音レベルが高く、歪が少なく、必要ならば周波
数帯がかなり広い、など）の両方を持つ混合型ト
ランスジユーサを提出することである。

この発明の要点 これらの目的は、周囲媒体と連通するための開
口を持つ容器と、この容器内に配置された第１隔
膜、および前記容器内で前記第１隔膜と前記開口
の間に配置されて音波の影響下で振動できる第２
隔膜と、トランスジユーサがエミツタ・モードで
動作している時に電気励磁信号に応答して前記第
１隔膜を振動させるための手段と、前記第１隔膜
の振動を前記第２隔膜へ伝達するための結合手段
と、前記トランスジユーサがピツクアツプ・モー
ドで動作している時に前記周囲媒体中で伝播され
る音波によつて生じられる前記第２隔膜の振動に
応答して出力信号を発生するための手段とを備え
た、この発明に係る電気／音響トランスジユーサ
で達成される。

結合手段は、第１隔膜と第２隔膜を分ける密室
中に含まれた空気クツシヨンを有し、前記密室は
トランスジユーサがエミツタ・モードで動作して
いる時に前記第２隔膜のための反音響空胴も形成
する。

結合効果は、第１隔膜と第２隔膜の間に頑丈な
機械的接続によつて達成されても良い。

第１隔膜を振動させるための手段は電磁石で良
い。

その上、第２隔膜は１枚のエレクトレツト
（electret）で形成されることができ、その場合
に出力信号を発生するための手段は、エレクトレ
ツトの各側にそれぞれ配置される前面電極および
背面電極（これらの電極のうちの一方はエレクト
レツトに固着されている）を備え、かつエレクト
レツトの振動を表わす電圧信号を発生する。

この発明は、添付図面に一例として示したこの
発明に係る混合型トランスジユーサの可能な２つ
の実施例についての以下の詳しい説明からより良
く理解されるだろう。

この発明の第１実施例 第１図に断面図で示した混合型電気／音響トラ
ンスジユーサは、円筒状側壁２および端部３によ
つて形成された開放ケース１を備える。側壁２お
よび端部３の各々は絶縁材料で作られている。ケ
ース１の端部３は電磁石４の固定部分を支持す
る。この固定部分は、基部５ａを有する軟磁性材
料のヨーク５である。基部５ａの上には心部５ｂ
が配置され、しかもこの心部５ｂはコイル６で囲
まれている。ヨーク５の円筒部５ｃは、コイル６
のまわりに配置され、その端面が環状の分極磁石
７で覆われる。コイル導線を通すために、ヨーク
５の基部５ａおよびケース１の端部３に２つの穴
８ａおよび８ｂが設けられている。導線の端９
ａ，９ｂは、ケース１の端部３の外面で支持され
たそれぞれの金属板１０ａ，１０ｂにろう付けさ
れる。ケース１の端部３は、金属層を部分的に取
り除いた印刷回路板で形成すると好都合である。
金属板１０ａ，１０ｂにはそれぞれ導線１１ａ，
１１ｂの端もろう付けされ、導線１１ａおよび１
１ｂを通してコイル６へ電気励磁信号を印加でき
る。

電磁石４の固定部分の前には金属製の第１隔膜
１２が配置されている。この第１隔膜１２は、例
えば鋼またはベリリウムと銅の合金で作られ、ケ
ース１の端部３に面する背面で軟磁気材料の円板
１３を支持する。この円板１３は電磁石４の可動
接極子を形成する。第１隔膜１２はその周辺が例
えばろう付けで支持体１４へ緊着される。この支
持体１４は、鋼または真鍮のような導電材料で作
られ、フランジ付き絶縁ブツシユ１５を載せてい
る。第１隔膜１２が静止状態にある時にヨーク５
の心部５ｂの上面から少し離れて円板すなわち接
極子１３が配置されるように、絶縁ブツシユ１５
はヨーク５の基部５ａによつて囲まれている。第
１隔膜１２の支持体１４をヨーク５の基部５ａお
よび円筒部５ｃから切り離す絶縁ブツシユ１５の
機能については後述する。

この第１実施例では、上述したアセンブリイ
（その一般的な構造は電磁型のラウドスピーカと
同じである）の他に、電気／音響トランスジユー
サがケース１内にエレクトレツト型の静電マイク
ロホンの諸部品も含んでいる。これらの諸部品の
なかには、導電材料例えば銀メツキしたニツケル
で作つた頑丈な板１６によつて形成される対抗電
極がある。この板１６は、その周辺にリム部１６
ａを持つている。このリム部１６ａは、その側部
がケース１の端部３に向つて突出し、かつ板１６
が第１隔膜１２の前面から離されるような仕方で
支持体１４を支える反面、この支持体１４および
第１隔膜１２へ電気的に接続されるが、この第１
実施例では必ず第１隔膜１２へ接続される必要は
ない。

アセンブリのマイクロホンは、板１６の前に配
置される１枚のエレクトレツト１７を第２隔膜と
して、また備える。この第２隔膜１７は、その前
面がケース１の開口に向いており、前面電極を形
成する金属膜２５の被着によつて全面的に覆わ
れ、かつ金属膜を支える第２隔膜の側部に配置さ
れた金属リング１８へしつかりと張り渡されて固
定される。従つて、金属リング１８と金属層２５
は電気的に接続され、この接続は例えば固定手段
としての導電性粘着剤を使用して作ることができ
る。

第１図から理解できるように、１枚のエレクト
レツトからなる第２隔膜１７の背面の縁部は板１
６に形成されて面積が広いが深さが浅い凹み１６
ｂの周辺に付けられる。凹み１６ｂの深さは、電
気／音響トランスジユーサの第２隔膜を自由に振
動させるが、第２隔膜と対抗電極としての板１６
との距離を大変短くするようなものである。第２
隔膜１７が金属層２５および金属リング１８を板
１６から電気的に絶縁することに注目されたい。

その上、板１６には複数の孔１６ｃがあけられ
ている。これらの孔１６ｃは、第２隔膜の中央部
を垂直方向で板１６に接触させる振動を第２隔膜
が受ける時に、第２隔膜によつて垂直方向で閉じ
られないように板１６の中心から充分な距離を置
いて環状に分布させられることができる。孔１６
ｃは、第１隔膜と第２隔膜の間に密室１９を形成
するように、凹み１６ｂと板１６、第１隔膜１２
間のスペースとを連通させる。密室１９は空気ク
ツシヨンを含み、これにより２つの隔膜は一緒に
結合される。密室１９は、電気／音響トランスジ
ユーサが受信モードで動作している時に第２隔膜
１７のための反音響空胴としても役立つ。

第１図に示した電気／音響トランスジユーサ
は、例えばアルミニウムで作られかつケース１の
頂部および側壁２（金属リング１８を直接支え
る）を覆う金属カバー部材２０も備える。このカ
バー部材２０は、ケース１の端部３にかぶさるよ
うに折り曲げられ、これによりカバー部材を適所
に保持するための複数の出張り２０ａを持つてい
る。これらの出張り２０ａのうちの少なくとも１
個は第３の導電トラツク２１に接触しており、こ
の導電トラツク２１は、ケース１の端部３によつ
て支持され、かつアース導線２２へろう付けされ
る。電気／音響トランスジユーサが機器の一部に
装架される時そしてカバー部材２０が機器アース
の一部をなす部材と接触する時にはアース導線２
２および導電トラツク２１は余分なものである。

加えて、ケース１の開口を覆うカバー部材２０
の端部２０ｂには例えば２つの孔２０ｃがあけら
れており、これらの孔２０ｃは図示のように分布
されている。すなわち、１つは中心にあけられ、
残りの４つは中央の孔のまわりに配置される。孔
２０ｃは周囲媒体と、カバー部材２０の端部２０
ｂ、第２隔膜１７間の室２３とを連通させる。

最後に、ケース１の端部３にあけた孔３ａにマ
イクロホンの信号出力導線２４を通して、その端
を第１隔膜の支持体１４へろう付けする。信号出
力導線２４、コイル６へ電力を供給するための導
線１１ａおよび１１ｂ並びにアース導線２２は、
電気／音響トランスジユーサに関連した電子回路
（図示しない）へ接続される。

上述した電気／音響トランスジユーサがピツク
アツプ・モードで動作している時には、そのマイ
クロホン部だけが慣用のエレクトレツト型マイク
ロホンの態様で動作する。換言すれば、ピツクア
ツプされるべき音波がカバー部材２０にあけた孔
２０ｃを通して室２３へ入れられる時に、第２隔
膜１７は振動を受ける。そのような振動の効果は
前面電極としての金属層２５と背面電極としての
板１６（これらは、エレクトレツトによつて生じ
られた電界で永久に充電された可変コンデンサを
形成する）との間の電位差を変えることである。
このようにして発生された弱い電圧信号は電気／
音響トランスジユーサに組み合わされた電子回路
（マイクロホンの信号出力導線が接続されている）
の一部を形成する電界効果トランジスタへ印加さ
れ、一定の目的を達成するために以後の使用に備
えて増幅されるようになつている。第１隔膜の支
持体１４（板１６を信号出力導線２４へ電気的に
接続する）と電磁石４のヨーク５（支持体１４が
ヨーク上に直接支持される代りに）との間に絶縁
ブツシユ１５を設けることは、マイクロホンの出
力信号が極めて感じ易い寄生容量を大巾に減少さ
せることが可能である。

電気／音響トランスジユーサがエミツタとして
使用される時に、発せられるべき音響信号に相当
する励磁電流は導線１１ａおよび１１ｂを通じて
電磁石４のコイル６へ供給される。励磁電流の振
動に追従する吸引力または反発力は、接極子１３
に働き従つて第１隔膜１２を振動させる。第１隔
膜の動きは、密室１９に含まれた空気クツシヨン
によつて第２隔膜１７へ伝達される。そうする
と、この第２隔膜１７はカバー部材２０の孔２０
ｃを通つて逃げる音波を発する。

電子回路中には、上述した動作モードにおいて
信号出力導線２４に出力信号が存在するのを防止
するかそのような信号を阻止するための手段が設
けられることは認められよう。電気／音響トラン
スジユーサがマイクロホンとして使用される時に
は第２隔膜が必然的に薄くて可撓性従つて外部音
波に対して最大感度を持つために低い等価質量を
持たねばならないので、空気クツシヨンによつて
結合される２つの隔膜で形成されたアセンブリの
応答曲線は、帯域幅および生じた音圧値の両方に
ついて、第１隔膜だけが励磁信号に応答して音波
を発した場合に得られる応答曲線と大変良く似て
いる。

混合型電気／音響トランスジユーサは、従つて
最終的には個別のマイクロホンおよびラウドスピ
ーカと等価であるにもかゝわらず、単一のケース
およびカバー部材しか要らないのでサイズがより
小さくなりコストもより低下すると云う利点を持
つている。

第１隔膜１２および第２隔膜１７の性質および
寸法；電気／音響トランスジユーサの感度および
共振周波数に直接影響する室１９の容積；板１６
にあけた孔１６ｃの数、大きさおよび分布；並び
に室２３の容積；カバー部材にあけた孔２０ｃ
（電気／音響トランスジユーサの特性に関して効
果を持つ）の数、大きさおよび形状のような他の
パラメータは、電気／音響トランスジユーサの使
用法を考慮して電気／音響トランスジユーサがピ
ツクアツプまたは発するのに要する音響信号およ
びその品質に依存して選択されなければならな
い。

この発明の第２実施例 第２図は、電磁型のラウドスピーカおよびエレ
クトレツト型のマイクロホンの主要部品を依然と
して使用する混合型電気／音響トランシジユーサ
の第２実施例の断面図である。第１図と同等ない
し相当部分は同一符号で表わす。この第２実施例
において、マイクロホンの対抗電極は、この場合
には支持体１４へ決ず電気接続されなければなら
ない第１隔膜２６によつて形成される。電磁石４
の接極子１３を下面で支持する第１隔膜２６には
孔２６ａがあけられている。この孔２６ａのため
に、第１隔膜２６と第２隔膜１７の間の中間スペ
ース（大変小さい）と、電磁石４の固定部分の上
面、第１隔膜２６の支持体１４および第１隔膜２
６自体によつて区画されかつ第２隔膜１７のため
の充分な容積の反音響空胴２７を形成する閉スペ
ースとが連通する。

その上、２つの隔膜間に頑丈な機械的接続を与
えるための結合手段が設けられる。この結合手段
は金属製のスペーサ部材２８を備える。このスペ
ーサ部材２８は、一方では第１隔膜２６の前面へ
その中心部で固着され、他方では第２隔膜１７の
後面へ固着される。この固着は例えば粘着剤によ
るボンデイングにより或はろう付けにより行なう
ことができる。後者の場合には明らかに、第２隔
膜１７の後面の中心部に金属部分を設ける必要が
ある。２つの隔膜は、こうすると、電気／音響ト
ランスジユーサがエミツタとして動作する時に励
磁信号の周波数で振動する単一の部材を形成す
る。

この構成は、第１図に示した電気／音響トラン
スジユーサにくらべて特に下記の利点を持つてい
る。すなわち、電気／音響トランスジユーサはよ
り小型になりそして音レベルは少し改善され、密
室１９（第１図）に含まれた空気クツシヨンによ
る第２隔膜の振動の減衰はこの第２実施例で避け
られる。

２つの隔膜がこのようにしつかりと共結される
ことは、マイクロホン・モード中電気／音響トラ
ンスジユーサの動作に有害な影響を与えないこと
に注目されたい。対照的に、これは高い周波数で
より良好な周波数応答を達成することを可能にす
る。

他の実施例 この発明は上述した実施例に制限されないこと
が認められよう。例えば、電磁石の代りに、第１
隔膜へ固着ないし結合された圧電結晶を用いても
良い。同様に、エレクトレツト型マイクロホンの
諸部品を使用するのは好都合であるが、これは絶
対に必要なことではない。このような部品の代り
に例えばコンデンサ型マイクロホンの導電性隔膜
および対抗電極を用いても良い。たゞし、これら
の部品は、電気／音響トランスジユーサピツクア
ツプ・モードで動作している時には両者間に直流
電圧を印加する必要があると云う欠点を持つてい
る。

従つて、この発明の範囲から逸脱しないかぎ
り、異なる型式の簡単な電気／音響トランスジユ
ーサの諸部品を一緒に組み合わせることによつて
混合型電気／音響トランスジユーサを設計するこ
とが可能である。多数の組み合わせが可能であ
る。そのような組み合わせの１つまたは別な１つ
を選ぶことは、明らかに電気／音響トランスジユ
ーサの意図された使用法に依存する。

その上、電気／音響トランスジユーサが機器の
一部で使用される時には、その導電性有孔壁部が
カバー部材の代りをすることが理解されよう。電
子腕時計では、例えば、金属リング１８が腕時計
のケースを支える（その点に孔があけられてい
る）ような仕方で電気／音響トランスジユーサが
装架される。

加えて、ケースは、電気／音響トランスジユー
サの他の部品を受けるように配置される他の容器
と取り替えても良い。例えば、容器は、電気／音
響トランスジユーサのみならず他の機器も支持な
いし収容する目的の絶縁部材内に空胴を持つこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の断面図、第２
図は第２実施例の断面図である。 １…ケース、１２と２６…第１隔膜、１７…第
２隔膜、１９…密室、２５…金属層、１６…板、
１６ｃ…板の孔、２８…スペーサ部材、２６ａ…
第１隔膜の孔、２７…反音響空胴、３…ケースの
端部、６…コイル、５ｂ…ヨークの心部、４…電
磁石、１３…接極子、２０…カバー部材、２０ｃ
…カバー部材の孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周囲媒体中の音波のためのエミツタとして、
   またピツクアツプとして動作できる電気／音響ト
   ランスジユーサであつて、 前記周囲媒体と連通するための開口を持つ容器
   と、 この容器内に配置された第１隔膜、および前記
   容器内で前記第１隔膜と前記開口の間に配置され
   て音波の影響下で振動できる第２隔膜と、 トランスジユーサがエミツタ・モードで動作し
   ている時に電気励磁信号に応答して前記第１隔膜
   を振動させるための手段と、 前記第１隔膜の振動を前記第２隔膜へ伝達する
   ための結合手段と、 前記トランスジユーサがピツクアツプ・モード
   で動作している時に前記周囲媒体中で伝播される
   音波によつて生じられる、前記第２隔膜の振動に
   応答して出力信号を発生するための手段と、 を備えた電気／音響トランスジユーサ。 ２ 結合手段は、第１隔膜と第２隔膜を分ける密
   室中に含まれた空気クツシヨンを有し、前記密室
   はトランスジユーサがエミツタ・モードで動作し
   ている時に前記第２隔膜のための反音響空胴も形
   成する特許請求の範囲第１項記載の電気／音響ト
   ランスジユーサ。 ３ 第２隔膜は容器の開口に面する前面がある１
   枚のエレクトレツトを有し、出力信号発生手段は
   前記エレクトレツトの各側に配置される前面電極
   および背面電極を有しかつ前記第２隔膜の振動を
   表わす電圧信号を発生し、前記の前面電極と背面
   電極のうちの一方の電極は、前記エレクトレツト
   へ固着されかつ前記エレクトレツトによつて生じ
   られた電界の効果で充電される可変コンデンサを
   他方の電極と共に形成する特許請求の範囲第２項
   記載の電気／音響トランスジユーサ。 ４ 前面電極は、エレクトレツトの前面で支持さ
   れた導電材料の層から成る特許請求の範囲第３項
   記載の電気／音響トランスジユーサ。 ５ 背面電極は、エレクトレツトに隣接して密室
   内に配置された頑丈で導電性の板から成り、この
   板は前記密室を２つに分けると共に少なくとも１
   つの孔があけられている特許請求の範囲第３項記
   載の電気／音響トランスジユーサ。 ６ 結合手段は、第１隔膜と第２隔膜の間の頑丈
   な機械的接続から成る特許請求の範囲第１項記載
   の電気／音響トランスジユーサ。 ７ 機械的接続は、第１隔膜および第２隔膜へ事
   実上これらの中心部で固着されるスペーサ部材か
   ら成る特許請求の範囲第６項記載の電気／音響ト
   ランスジユーサ。 ８ 第２隔膜は容器の開口に面する前面および背
   面がある１枚のエレクトレツトを有し、出力信号
   発生手段は前記エレクトレツトの前面で支持され
   た導電材料の層から成る前面電極および前記エレ
   クトレツトの背面の近くでこの背面に面して配置
   された背面電極を含み、前記の前面電極および背
   面電極は、前記エレクトレツトによつて生じられ
   た電界の効果で充電されかつ前記第２隔膜の振動
   を表わす電圧信号を発生する可変コンデンサを形
   成する特許請求の範囲第６項記載の電気／音響ト
   ランスジユーサ。 ９ 第１隔膜は金属製隔膜でありかつ背面電極と
   なり、中間スペースによつてエレクトレツトから
   離される前記第１隔膜には複数の孔があけられ、
   これらの孔は第２隔膜のための充分な容積の反音
   響空胴を形成するために前記第１隔膜の後の密室
   と前記中間スペースを連通させる特許請求の範囲
   第８項記載の電気／音響トランスジユーサ。 １０ 第１隔膜を振動させるための手段は、前記
   第１隔膜と容器の端部との間に配置された固定部
   分によつて形成されかつ電気励磁信号を印加する
   コイルによつて囲まれた軟磁性材料の心部を有す
   る電磁石と、軟磁性材料で作られかつ前記固定部
   分に面する前記第１隔膜へ固着された可動接極子
   とから成る特許請求の範囲第１項記載の電気／音
   響トランスジユーサ。 １１ 容器の開口を覆いかつ音波が通過するため
   の少なくとも１つの孔があけられたカバー部材を
   更に備えた特許請求の範囲第１項記載の電気／音
   響トランスジユーサ。