JPH0388599A - 電気音響変換器 - Google Patents
電気音響変換器Info
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- JPH0388599A JPH0388599A JP2214895A JP21489590A JPH0388599A JP H0388599 A JPH0388599 A JP H0388599A JP 2214895 A JP2214895 A JP 2214895A JP 21489590 A JP21489590 A JP 21489590A JP H0388599 A JPH0388599 A JP H0388599A
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- transducer
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- electroacoustic transducer
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
- H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
- H04R1/342—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means for microphones
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only
- H04R1/222—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only for microphones
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は電気音響変換器、特に、反響表面と同一平面
内に設けられた膜（メンブレン）を有する変換器に関す
るものである。
内に設けられた膜（メンブレン）を有する変換器に関す
るものである。
定期刊行物「フンクシャウ（Ｆｕｎｋｓｃｈａｕ）Ｊ
１６号（１９８５年） ４３＝４５頁には、同一平面に
設けられた膜を有する変換器が記載されている。直接入
射する音場が壁から反射される音波に重畳されることに
より定常波が常に室内に形成される。これにより、周波
数と位置によって決まる音響圧の極大点及び極小点が出
来る。音波は反響表面の直前に音圧の極大を持っている
。この表面に垂直な速度成分は、入射波と反射波が同相
で重畳されると消える。従って、この表面の前面におけ
る音響圧は自由音場の２倍の高さとなる。この効果は境
界層マイクロ７ ＃ ン（ＧｒｅｎｚｆｌＫｃｈｅｎｍ
ｉｋｒｏｆｏｎ） （上記「フンクシャウＪ １Ｇ号
（１９８５年）第４３〜４５頁参照）に利用される。こ
の境界層マイクロフォンでは、小型の電気変換器が平坦
で薄い反響取付は板に取付けられている。取付は板を床
、壁あるいは他の反響表面上で動かないようにするため
に、取付は板の底面に弾性の脚状部材が設けられること
もある。変換器の感度は、表面上での音圧が２倍に増加
するために、自由音場に比して６ｄＢだけ上昇する。こ
のような音圧の２倍化は、表面が音波の波長に比して大
きい周波数で生じる。
１６号（１９８５年） ４３＝４５頁には、同一平面に
設けられた膜を有する変換器が記載されている。直接入
射する音場が壁から反射される音波に重畳されることに
より定常波が常に室内に形成される。これにより、周波
数と位置によって決まる音響圧の極大点及び極小点が出
来る。音波は反響表面の直前に音圧の極大を持っている
。この表面に垂直な速度成分は、入射波と反射波が同相
で重畳されると消える。従って、この表面の前面におけ
る音響圧は自由音場の２倍の高さとなる。この効果は境
界層マイクロ７ ＃ ン（ＧｒｅｎｚｆｌＫｃｈｅｎｍ
ｉｋｒｏｆｏｎ） （上記「フンクシャウＪ １Ｇ号
（１９８５年）第４３〜４５頁参照）に利用される。こ
の境界層マイクロフォンでは、小型の電気変換器が平坦
で薄い反響取付は板に取付けられている。取付は板を床
、壁あるいは他の反響表面上で動かないようにするため
に、取付は板の底面に弾性の脚状部材が設けられること
もある。変換器の感度は、表面上での音圧が２倍に増加
するために、自由音場に比して６ｄＢだけ上昇する。こ
のような音圧の２倍化は、表面が音波の波長に比して大
きい周波数で生じる。
公知の境界層マイクロフォンでは、円形、正方形、長方
形のいずれの板でも用いられる。変換器素子は通常は中
央に取付けられる。通常、取付は板の縁部は、面取りさ
れたり、あるいは、不規則な形で丸められる。
形のいずれの板でも用いられる。変換器素子は通常は中
央に取付けられる。通常、取付は板の縁部は、面取りさ
れたり、あるいは、不規則な形で丸められる。
円形、正方形または長方形の取付は板を有する境界層マ
イクロフォンの、特に、音が直角に入ってくる場合の周
波数応答特性は、極大値と極小値を呈する。これらのマ
イクロフォンは前方半空間内でその極図式に顕著な不規
則性を呈する。その結果、強い、方向依存性の音色変化
（Ｋｌａｎｇｖｅｒ −ｆｉｉｒｂｕｎｇｅｎ）が現わ
れる。このような欠点は、境界層マイクロフォンにおい
て、入射する平面波の波面により生ずる２次的な音場の
ために生ずる。この２次音場は板の縁部における音響回
折によって生じる。いわゆる、「沿面波（Ｋｒｉｅｃｈ
ｗｅｌｌｅ）Ｊ（取付板の表面に平行に表面近傍の空気
中を伝播する波）が形成され、この沿面波は板の縁部か
らその上を伸延する。入射波に対する沿面波の位相変位
は板の縁部における位相変位に左右される。
イクロフォンの、特に、音が直角に入ってくる場合の周
波数応答特性は、極大値と極小値を呈する。これらのマ
イクロフォンは前方半空間内でその極図式に顕著な不規
則性を呈する。その結果、強い、方向依存性の音色変化
（Ｋｌａｎｇｖｅｒ −ｆｉｉｒｂｕｎｇｅｎ）が現わ
れる。このような欠点は、境界層マイクロフォンにおい
て、入射する平面波の波面により生ずる２次的な音場の
ために生ずる。この２次音場は板の縁部における音響回
折によって生じる。いわゆる、「沿面波（Ｋｒｉｅｃｈ
ｗｅｌｌｅ）Ｊ（取付板の表面に平行に表面近傍の空気
中を伝播する波）が形成され、この沿面波は板の縁部か
らその上を伸延する。入射波に対する沿面波の位相変位
は板の縁部における位相変位に左右される。
この位相変位は縁部の構造とマイクロフォン基体と境界
の表面のインピーダンスの関数として変化する。マイク
ロフォン基体と取付は板の幾何学的形状に応じて、沿面
波は、多かれ少なかれ複雑な干渉パタンを生じさせる。
の表面のインピーダンスの関数として変化する。マイク
ロフォン基体と取付は板の幾何学的形状に応じて、沿面
波は、多かれ少なかれ複雑な干渉パタンを生じさせる。
変換器の位置で沿面波に入射波が重畳することが境界層
マイクロフォンの周波数応答に決定的な役割を果たす、
沿面波を完全に排除するか、あるいは、変換器の位置に
おいて、位相変位が全体として周波数に無関係でかつ周
波数に左右されないレベルがある限り、周波数応答特性
及び指向特性に対する負の影響は排除できる。理論上は
、取付は板が無限に薄いかまたは無限に大きければ、沿
面波は防止できる。１〜２鵬鵬の厚さ（これは、実用上
は、沿面波を防止するに充分である）は技術的に達成す
ることができない、なぜなら、今のところ、どのような
静電変換器もこのように薄い取付は板に取付けられない
ためである。
マイクロフォンの周波数応答に決定的な役割を果たす、
沿面波を完全に排除するか、あるいは、変換器の位置に
おいて、位相変位が全体として周波数に無関係でかつ周
波数に左右されないレベルがある限り、周波数応答特性
及び指向特性に対する負の影響は排除できる。理論上は
、取付は板が無限に薄いかまたは無限に大きければ、沿
面波は防止できる。１〜２鵬鵬の厚さ（これは、実用上
は、沿面波を防止するに充分である）は技術的に達成す
ることができない、なぜなら、今のところ、どのような
静電変換器もこのように薄い取付は板に取付けられない
ためである。
この発明の目的は、周波数に左右されず、半球形指向特
性を持つ、高音響性能の静電変換器を提供することであ
る。
性を持つ、高音響性能の静電変換器を提供することであ
る。
この発明によれば、電気音響変換器は、′反響板の表面
と同一平面に配置された膜（Ｍｅ＋５ｂｒａｎｅ）を備
えている０反響板は有限の面積と厚さを持つものを使用
してもよい、この板（Ｐ）と膜（Ｍ）は、板の縁部にお
ける回折により生成される２次的音場が入射する１次的
音場に重畳されて膜において平坦な周波数応答が得られ
るような幾何学的構造とされている。板（Ｐ）の縁部の
全ての点から膜の中心までの長さは、ある長さ範囲内で
均一に分布するようにされている。この長さ範囲の上限
は電気音響変換器（Ｗ）の上限周波数の音響波長とする
ことができ、下限は板（Ｐ）の前面で音圧が２倍になる
ようにするための過渡周波数の２分の１波長とすること
ができる。この発明の−態様によれば、板（Ｐ）は三角
形、詳しくは、不等辺三角形とすることができる。三角
形の板（Ｐ）の辺（ａ、ｂ、ｃ）は、それぞれ、約７５
゜、約４５°及び約６０°の角（α、β、γ）を形成す
るものとすることができる。膜（Ｍ）は三角板（Ｐ）の
重心（Ｓ）の近傍に配置することができる。さらに、膜
（Ｍ）は、三角板（Ｐ）の最長辺（ａ）のほぼ重心線（
ｓｌ）上で、重心（Ｓ）と上記重心線（ｓｌ）の脚（Ｆ
）との間に位置させることができる。この電気音響変換
器は、静電変換器を含むようにすることが望ましい、ま
た、この電気音響変換器は音圧較正された変換器とする
ことができる。
と同一平面に配置された膜（Ｍｅ＋５ｂｒａｎｅ）を備
えている０反響板は有限の面積と厚さを持つものを使用
してもよい、この板（Ｐ）と膜（Ｍ）は、板の縁部にお
ける回折により生成される２次的音場が入射する１次的
音場に重畳されて膜において平坦な周波数応答が得られ
るような幾何学的構造とされている。板（Ｐ）の縁部の
全ての点から膜の中心までの長さは、ある長さ範囲内で
均一に分布するようにされている。この長さ範囲の上限
は電気音響変換器（Ｗ）の上限周波数の音響波長とする
ことができ、下限は板（Ｐ）の前面で音圧が２倍になる
ようにするための過渡周波数の２分の１波長とすること
ができる。この発明の−態様によれば、板（Ｐ）は三角
形、詳しくは、不等辺三角形とすることができる。三角
形の板（Ｐ）の辺（ａ、ｂ、ｃ）は、それぞれ、約７５
゜、約４５°及び約６０°の角（α、β、γ）を形成す
るものとすることができる。膜（Ｍ）は三角板（Ｐ）の
重心（Ｓ）の近傍に配置することができる。さらに、膜
（Ｍ）は、三角板（Ｐ）の最長辺（ａ）のほぼ重心線（
ｓｌ）上で、重心（Ｓ）と上記重心線（ｓｌ）の脚（Ｆ
）との間に位置させることができる。この電気音響変換
器は、静電変換器を含むようにすることが望ましい、ま
た、この電気音響変換器は音圧較正された変換器とする
ことができる。
電気音響変換器取付は板の幾何学的形状と取付は板上の
変換器の位置は、変換器の位置における沿面波が、全体
として周波数に左右されない位相変位（Ｐｈａｓｅｎｌ
ａｇｅ）と、周波数に左右されないレベルを持つように
適正化されている。変換器の位置におけるマイクロフォ
ンのプレートの回折により生成される２次音場に入射波
が重畳することにより、全ての入射角について、周波数
応答の直線的な影響が排除される。好ましくは、取付は
板の縁上の任意の点から膜の中心までの経路の長さは、
電気音響変換器の上限周波数の波長に等しい上限長から
、マイクロフォン表面の前で音圧が形成され始める周波
数における波長の２分の１に等しい下限長までの範囲内
に均一に分布するようにされている。特に好ましい態様
では、取付は板は不等辺三角形の形状をしている。
変換器の位置は、変換器の位置における沿面波が、全体
として周波数に左右されない位相変位（Ｐｈａｓｅｎｌ
ａｇｅ）と、周波数に左右されないレベルを持つように
適正化されている。変換器の位置におけるマイクロフォ
ンのプレートの回折により生成される２次音場に入射波
が重畳することにより、全ての入射角について、周波数
応答の直線的な影響が排除される。好ましくは、取付は
板の縁上の任意の点から膜の中心までの経路の長さは、
電気音響変換器の上限周波数の波長に等しい上限長から
、マイクロフォン表面の前で音圧が形成され始める周波
数における波長の２分の１に等しい下限長までの範囲内
に均一に分布するようにされている。特に好ましい態様
では、取付は板は不等辺三角形の形状をしている。
第１図は、この発明の一実施例による電気音響変換器の
平面図であり、第２図は第１図の変換器の断面図である
。この電気音響変換器は三角形の支持板Ｐを有している
。三角形の辺はそれぞれａ、ｂ及びＣで示す０辺ａ、ｂ
、ｃによって形成される角α、β、及びγは、図示の例
では、はぼ、α＝４５゜、β＝７５゜、γ＝６０°であ
る。変換器カプセルＷが、比較的薄い反響性の支持板Ｐ
上で三角形の重心Ｓ、即ち、３辺に対する垂直２等分線
ｓｌ、 ｓ２及びｓ３の交点の近くに、凹部を設けて取
付けられている。好ましくは、変換器カプセルのＭＭは
入射波側の板Ｐの表面と同一レベルに設けられる０図示
の例における変換器カプセルＷの正確な位置は上記垂直
２等分線ｓｌ上で、重心と辺ａと垂直２等分線ｓ１との
交点Ｆとの間である。変換器カプセルＷは板Ｐを介して
、最も短い辺すと垂直２等分線ｓ２との交点に取付けら
れたマイクロフォンケーブルＫに接続されている。マイ
クロフォンケーブルには、ケーブルプラグＳｔで終端し
ている。
平面図であり、第２図は第１図の変換器の断面図である
。この電気音響変換器は三角形の支持板Ｐを有している
。三角形の辺はそれぞれａ、ｂ及びＣで示す０辺ａ、ｂ
、ｃによって形成される角α、β、及びγは、図示の例
では、はぼ、α＝４５゜、β＝７５゜、γ＝６０°であ
る。変換器カプセルＷが、比較的薄い反響性の支持板Ｐ
上で三角形の重心Ｓ、即ち、３辺に対する垂直２等分線
ｓｌ、 ｓ２及びｓ３の交点の近くに、凹部を設けて取
付けられている。好ましくは、変換器カプセルのＭＭは
入射波側の板Ｐの表面と同一レベルに設けられる０図示
の例における変換器カプセルＷの正確な位置は上記垂直
２等分線ｓｌ上で、重心と辺ａと垂直２等分線ｓ１との
交点Ｆとの間である。変換器カプセルＷは板Ｐを介して
、最も短い辺すと垂直２等分線ｓ２との交点に取付けら
れたマイクロフォンケーブルＫに接続されている。マイ
クロフォンケーブルには、ケーブルプラグＳｔで終端し
ている。
膜Ｍが取付は板Ｐと同一平面内に配置されている様子及
び変換器カプセルＷが板Ｐ中の凹部に取付けられている
様子が第２図の断面図に示されている。好ましくは、変
換器Ｍは静電変換器あるいは音圧較正された変換器で、
特に、可聴範囲において、一定音圧に対して一定の電圧
を供給する変換である。第１図と第２図に示す電気音響
変換器Ｗの周波数応答を、取付は板Ｐの平坦表面に対す
る音の入射角を０６．３０゜、６００及び９０°と変え
て測定した。その結果を第３ａ図〜第３ｄ図に実線（１
）で示す、比較のために、方形の支持板を有する公知の
境界層マイクロフォンと円形の支持板を有する公知の境
界層マイクロフォンのそれぞれの周波数応答特性を点線
（２）と−点鎖線（３）で示す。曲線１〜３を比較して
みると、第１図と第２図に示した電気音響変換器では、
音の全ての入射角において、周波数応答が非常に平坦で
ある。方形板（曲線２）及び円形板（曲線３）の境界層
マイクロフォンの場合には、周波数が高くなると、平坦
な応答からのかなり逸脱が生じる。これは、特に、０°
の場合の周波数応答の場合に顕著である０周波数応答の
歪みは、マイクロフォンの取付は板における回折により
生じる沿面波が変換器の位置において、周波数に応じた
位相変位とレベルとを持つことによると説明できる。こ
の発明によれば、板Ｐの幾何学的構成と膜Ｍまたはカプ
セルＷの取付は位置は、入射する一次音場と板の縁にお
ける音響回折により生じる二次音場（沿面音場）とが重
なることにより、膜Ｍの取付は位置において平坦な周波
数応答が得られるように選択される。これは、特に、板
Ｐの縁上の点から膜の中心までの経路の長さがある長さ
の範囲内で均一に分布するようにすることにより達成で
きる。この長さの範囲の上限は変換器の上限周波数の音
波の長さによって決まり、下限は、板Ｐの前面において
、音圧の２倍化が開始する周波数（遷移周波数）の音波
長の２分の１によって決まる。
び変換器カプセルＷが板Ｐ中の凹部に取付けられている
様子が第２図の断面図に示されている。好ましくは、変
換器Ｍは静電変換器あるいは音圧較正された変換器で、
特に、可聴範囲において、一定音圧に対して一定の電圧
を供給する変換である。第１図と第２図に示す電気音響
変換器Ｗの周波数応答を、取付は板Ｐの平坦表面に対す
る音の入射角を０６．３０゜、６００及び９０°と変え
て測定した。その結果を第３ａ図〜第３ｄ図に実線（１
）で示す、比較のために、方形の支持板を有する公知の
境界層マイクロフォンと円形の支持板を有する公知の境
界層マイクロフォンのそれぞれの周波数応答特性を点線
（２）と−点鎖線（３）で示す。曲線１〜３を比較して
みると、第１図と第２図に示した電気音響変換器では、
音の全ての入射角において、周波数応答が非常に平坦で
ある。方形板（曲線２）及び円形板（曲線３）の境界層
マイクロフォンの場合には、周波数が高くなると、平坦
な応答からのかなり逸脱が生じる。これは、特に、０°
の場合の周波数応答の場合に顕著である０周波数応答の
歪みは、マイクロフォンの取付は板における回折により
生じる沿面波が変換器の位置において、周波数に応じた
位相変位とレベルとを持つことによると説明できる。こ
の発明によれば、板Ｐの幾何学的構成と膜Ｍまたはカプ
セルＷの取付は位置は、入射する一次音場と板の縁にお
ける音響回折により生じる二次音場（沿面音場）とが重
なることにより、膜Ｍの取付は位置において平坦な周波
数応答が得られるように選択される。これは、特に、板
Ｐの縁上の点から膜の中心までの経路の長さがある長さ
の範囲内で均一に分布するようにすることにより達成で
きる。この長さの範囲の上限は変換器の上限周波数の音
波の長さによって決まり、下限は、板Ｐの前面において
、音圧の２倍化が開始する周波数（遷移周波数）の音波
長の２分の１によって決まる。
この発明による変換器で全ての音の入射角において平坦
な周波数応答が得られるということは、周波数に左右さ
れない半球形の指向性があるということを意味する。例
えば、自由音場にある変換器においてマイクロフォン本
体に対する回折やシェーディング効果により生じるよう
な、直接入射する音及び拡散する音による異なる音色が
生成されることはない、さらに、変換器を取付は板と同
一平面となるように取付けたことにより、従来のマイク
ロフォンにおいて、部屋の壁面などによる遅延した反射
やくし形フィルタ効果のために生じるような音の歪みの
発生が防止される。
な周波数応答が得られるということは、周波数に左右さ
れない半球形の指向性があるということを意味する。例
えば、自由音場にある変換器においてマイクロフォン本
体に対する回折やシェーディング効果により生じるよう
な、直接入射する音及び拡散する音による異なる音色が
生成されることはない、さらに、変換器を取付は板と同
一平面となるように取付けたことにより、従来のマイク
ロフォンにおいて、部屋の壁面などによる遅延した反射
やくし形フィルタ効果のために生じるような音の歪みの
発生が防止される。
第１図は、この発明による電気音響変換器の平面図、第
２図は、第１図の線ＩＩ −ＩＩに泊う断面図、第３ａ
図、第３ｂ図、第３Ｃ図及び第３ｄ図は、第１図のこの
発明の変換器、方形の支持板を有する境界層マイクロフ
ォン及び円形の支持板を有する境界層マイクロフォンの
異なる音大射角における周波数応答を示す図である。 Ｐ・・・反響取付は板、Ｍ・・・膜。
２図は、第１図の線ＩＩ −ＩＩに泊う断面図、第３ａ
図、第３ｂ図、第３Ｃ図及び第３ｄ図は、第１図のこの
発明の変換器、方形の支持板を有する境界層マイクロフ
ォン及び円形の支持板を有する境界層マイクロフォンの
異なる音大射角における周波数応答を示す図である。 Ｐ・・・反響取付は板、Ｍ・・・膜。
Claims (9)
- （１） 有限の面積と厚さを有する音を反射する板と、
変換器膜とを有し、 上記板の幾何学的形状と上記膜の位置とが、入射１次音
場が上記板の縁部における回折によって生じる２次音場
に重畳することにより、平坦な周波数応答が得られるよ
うに定められている、電気音響変換器。 - （２） 上記板の縁部上の全ての点から上記膜の中心ま
での経路の長さが、上限が上限周波数の音響波波長に対
応し、下限が上記板の前においてダイナミックな音圧２
倍化が生じる遷移周波数の波長に対応する範囲内に均一
に分布している、特許請求の範囲（１）に記載の電気音
響変換器。 - （３） 上記板が三角形である、特許請求の範囲（２）
に記載の電気音響変換器。 - （４） 上記板が不等辺三角形である、特許請求の範囲
（３）に記載の電気音響変換器。 - （５） 上記三角形の内角が約７５゜、４５゜及び６０
゜である、特許請求の範囲（４）に記載の電気音響変換
器。 - （６） 上記膜の位置が上記三角形の板の幾何学的重心
近傍である、特許請求の範囲（３）に記載の電気音響変
換器。 - （７） 上記膜が、上記三角形の板の最長辺の垂直２等
分線上で、上記幾何学的重心と上記垂直２等分線と上記
最長辺との交点との間に位置している、特許請求の範囲
（６）に記載の電気音響変換器。 - （８） さらに、静電変換器を備えている、特許請求の
範囲（１）に記載の電気音響変換器。 - （９） さらに、音圧較正変換器を備えている、特許請
求の範囲（１）に記載の電気音響変換器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3926884A DE3926884A1 (de) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | Elektroakustischer wandler |
| DE3926884.5 | 1989-08-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0388599A true JPH0388599A (ja) | 1991-04-12 |
Family
ID=6387125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2214895A Pending JPH0388599A (ja) | 1989-08-16 | 1990-08-13 | 電気音響変換器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0413086B1 (ja) |
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