JPH09284897A - Electroacoustic transducer - Google Patents

Electroacoustic transducer

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JPH09284897A
JPH09284897A JP11967296A JP11967296A JPH09284897A JP H09284897 A JPH09284897 A JP H09284897A JP 11967296 A JP11967296 A JP 11967296A JP 11967296 A JP11967296 A JP 11967296A JP H09284897 A JPH09284897 A JP H09284897A
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JP
Japan
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ultrasonic
diaphragm
ultrasonic wave
damper
holder
Prior art date
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Application number
JP11967296A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Miki
晃 三木
Yoshinori Hayashi
好典 林
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Filing date
Publication date
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  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electroacoustic transducer in which waveform distortion is hardly generated, a signal with a low sound frequency band is driven with a large amplitude and whose electroacoustic transducing efficiency is high. SOLUTION: An ultrasonic wave vibrator 18 is contained in a holder 16. A diaphragm 20 is arranged on an ultrasonic wave radiation face 18a of the ultrasonic wave vibrator 18. The diaphragm 20 is supported by a holder 16 via a damper 24. The ultrasonic wave vibrator 18 is driven an ultrasonic wave signal Su amplitude-modulated by an audio signal Sa. Thus, an ultrasonic wave Wu is emitted from the radiation face 18a of the ultrasonic wave vibrator 18. The diaphragm 20 receives the radiation pressure and is vibrated in the vertical direction in response to an audio signal being a modulation component and emits a sound wave externally.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、新規な形式の電
気音響変換器に関し、波形歪が発生しにくく、かつ低音
域を大振幅で駆動可能なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel type of electroacoustic transducer, which is less likely to cause waveform distortion and can be driven in a bass range with a large amplitude.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電気音響変換器(スピーカ)は、
図2(a)に示す動電型、同(b)に示す静電型、同
(c)に示す圧電型が一般的であった。
2. Description of the Related Art A conventional electroacoustic transducer (speaker) is
The electrokinetic type shown in FIG. 2A, the electrostatic type shown in FIG. 2B, and the piezoelectric type shown in FIG.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図2(a)に示す動電
型は、次のような問題点があった。 (ア) 磁気回路中の磁束分布の不均一さにより、音に
波形歪が発生する。 (イ) 振幅を大きくした際に、振動板の剛性不足によ
り、たわみ振動が発生し、音に波形歪が発生する。 (ウ) 放射効率を上げるために口径を大きくすると、
振動板質量が大きくなり、かつたわみ振動が発生しやす
くなり、音に波形歪が発生する。
The electrodynamic type shown in FIG. 2 (a) has the following problems. (A) Waveform distortion occurs in the sound due to the non-uniformity of the magnetic flux distribution in the magnetic circuit. (B) When the amplitude is increased, flexural vibration occurs due to insufficient rigidity of the diaphragm, and waveform distortion occurs in the sound. (C) When the aperture is increased to increase the radiation efficiency,
The diaphragm mass is increased, flexural vibration is likely to occur, and waveform distortion occurs in the sound.

【0004】図2(b)に示す静電型は、次のような問
題があった。 (ア) 固定電極10と振動板12との間の距離d1の
2乗に反比例して駆動力が小さくなる。したがって、距
離d1を小さくすれば大きな駆動力(推力)が得られる
が、距離d1を小さくすると振動板12と固定電極10
とが接触しやすくなるため、振幅がとれなくなる。この
ため、低音を大振幅で発声する用途には適さない。
The electrostatic type shown in FIG. 2B has the following problems. (A) The driving force decreases in inverse proportion to the square of the distance d1 between the fixed electrode 10 and the diaphragm 12. Therefore, if the distance d1 is reduced, a large driving force (thrust) can be obtained. However, if the distance d1 is reduced, the diaphragm 12 and the fixed electrode 10 are reduced.
Since it becomes easy to contact with, the amplitude cannot be obtained. For this reason, it is not suitable for use in producing low-pitched sound with a large amplitude.

【0005】図2(c)に示す圧電型では次のような問
題点があった。 (ア) 変位量が小さいため、低音を大振幅で発声する
用途には適さない。
The piezoelectric type shown in FIG. 2C has the following problems. (A) Since the amount of displacement is small, it is not suitable for use in producing low tones with a large amplitude.

【0006】この発明は、前記従来の技術における問題
点を解決して、波形歪が発生しにくく、低音を大振幅で
発声するのも容易な電気音響変換器を提供しようとする
ものである。
The present invention aims to solve the above-mentioned problems in the prior art, and to provide an electroacoustic transducer in which waveform distortion is unlikely to occur and a low tone is easily uttered with a large amplitude.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、超音波振動
子に比較的近接して振動板を配し、超音波振動子をオー
ディオ信号で振幅変調した超音波信号で駆動して、超音
波振動子から放射される超音波を振動板で受けるように
したものである。これによれば、振動板は超音波振動子
から放射される超音波の放射圧を受けて、この放射圧で
(正確には、振動板の前面と後面の超音波エネルギの密
度差により)駆動される。このとき、超音波振動子を駆
動する超音波信号が一定振幅であれば、振動板は一定の
力を受けるに過ぎないが、超音波信号をオーディオ信号
で振幅変調することにより、振動板が受ける力は変調成
分(オーディオ成分)によって変化し、この変調成分に
応じた音が振動板から発声される。
According to the present invention, a vibration plate is arranged relatively close to an ultrasonic vibrator, and the ultrasonic vibrator is driven by an ultrasonic signal amplitude-modulated with an audio signal to generate an ultrasonic wave. The ultrasonic wave radiated from the vibrator is received by the diaphragm. According to this, the diaphragm receives the radiation pressure of the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transducer and is driven by this radiation pressure (to be precise, due to the difference in the ultrasonic energy density between the front surface and the rear surface of the diaphragm). To be done. At this time, if the ultrasonic signal that drives the ultrasonic transducer has a constant amplitude, the diaphragm only receives a constant force, but by modulating the amplitude of the ultrasonic signal with the audio signal, the diaphragm receives it. The force changes depending on the modulation component (audio component), and a sound corresponding to this modulation component is emitted from the diaphragm.

【0008】この発明によれば、超音波振動子と振動板
との距離を十分確保しても超音波のエネルギーを振動板
に十分与えることができる(静電型に比べて距離による
駆動力の変化は少ない)ので、振動板が大きな振幅で振
動しても超音波振動子に接触しにくくなり、低音を大振
幅で発声する用途にも適用できる。
According to the present invention, even if the distance between the ultrasonic transducer and the diaphragm is sufficiently secured, ultrasonic energy can be sufficiently applied to the diaphragm (compared to the electrostatic type, the driving force depending on the distance can be increased). Since there is little change), even if the diaphragm vibrates with a large amplitude, it becomes difficult for the diaphragm to contact the ultrasonic vibrator, and it can be applied to a case where a low tone is uttered with a large amplitude.

【0009】また、振動板が超音波の放射圧を均一に受
けることにより、たわみ振動が発生しにくくなり、大振
幅(大音量)で駆動しても波形歪が発生しにくい。
Further, since the diaphragm is uniformly subjected to ultrasonic radiation pressure, flexural vibration is less likely to occur, and waveform distortion is less likely to occur even when driven with a large amplitude (large volume).

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施の形態1)この発明の実施の形態を図1に示す。
これは、超音波の放射方向に垂直に振動板を配置したも
のである。図1において(a)は中心軸22を通る平面
で切断した縦断面図、(b)は平面図である。この電気
音響変換器14は、金属等で作られた円筒状のホルダ1
6を有している。ホルダ16の内部空間28の底面16
a上には、円板状の超音波振動子18がその中心軸を中
心軸22に一致させて固定配設されている(たわみ振動
するタイプ(バイモルフ型圧電素子)であれば周辺支持
で固定し、厚み振動するタイプであればベタ固定す
る。)。超音波振動子18は圧電振動子で構成され、そ
の厚み方向(中心軸22に沿った方向)に振動して、そ
の上面の平坦な放射面18aから上方に向けて超音波W
uを放射する。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention is shown in FIG.
This is one in which a diaphragm is arranged perpendicularly to the direction of radiation of ultrasonic waves. In FIG. 1, (a) is a vertical sectional view taken along a plane passing through the central axis 22, and (b) is a plan view. The electroacoustic transducer 14 is a cylindrical holder 1 made of metal or the like.
6. Bottom 16 of internal space 28 of holder 16
A disk-shaped ultrasonic transducer 18 is fixedly disposed on a with its central axis aligned with the central axis 22 (if it is a flexural vibration type (bimorph type piezoelectric element), it is fixed by peripheral support). However, if it is a type that vibrates in thickness, it should be fixed solid.) The ultrasonic oscillator 18 is composed of a piezoelectric oscillator, vibrates in the thickness direction (direction along the central axis 22) of the ultrasonic oscillator 18, and the ultrasonic wave W is emitted upward from the flat radiating surface 18a on the upper surface thereof.
radiates u.

【0011】超音波振動子18の上方には、その放射面
18aとほぼ同じ大きさの円板状に形成された平板状の
振動板20が、超音波振動子18と平行に、周縁部をダ
ンパ24で支持された状態で配設されている。振動板2
0は薄手の金属板、樹脂板等で構成されている(空気に
比して音響インピーダンスがかけ離れていてかつ軽量で
あるものが望ましく、アルミ板、ベーク板などが好適で
ある。)。ダンパ24の外周縁部は、ホルダ16の内周
面に固定されて、ホルダ16の開口部16bを塞いでい
る。ダンパ24は振動板20を超音波振動子18の上方
の所定位置に保持しつつ、振動板20が中心軸22に沿
った方向に振動するのを許容するもので、弾性を有する
薄手の合成樹脂等で構成されている。ダンパ24には、
振動板20の中心軸22に沿った方向への振動を容易に
するために複数本のコルゲーション26が中心軸22を
中心に同心円状に形成されている。
Above the ultrasonic oscillator 18, a flat plate-like diaphragm 20 formed in a disk shape having substantially the same size as that of the radiation surface 18a thereof is arranged in parallel with the ultrasonic oscillator 18 and has a peripheral edge portion. It is arranged in a state of being supported by the damper 24. Diaphragm 2
0 is composed of a thin metal plate, a resin plate, or the like (preferably an acoustic impedance that is far from that of air and light weight, and an aluminum plate, a bake plate, or the like is preferable). The outer peripheral edge of the damper 24 is fixed to the inner peripheral surface of the holder 16 and closes the opening 16b of the holder 16. The damper 24 holds the vibrating plate 20 at a predetermined position above the ultrasonic transducer 18 while allowing the vibrating plate 20 to vibrate in the direction along the central axis 22, and is made of a thin synthetic resin having elasticity. Etc. In the damper 24,
A plurality of corrugations 26 are concentrically formed around the center axis 22 to facilitate vibration of the diaphragm 20 in the direction along the center axis 22.

【0012】なお、ホルダ16の内部空間28は外部に
対し完全密閉であると、振動板20が変位を起こすのに
パワーを要し、振動板20以外の望ましくない部分(ダ
ンパ24等)が変形を起こすおそれがある。そこで、ホ
ルダ16の底面16aに小孔11が形成された部品13
をはめ込むことにより、外部空間と連通させる。
If the inner space 28 of the holder 16 is completely sealed from the outside, power is required to cause the diaphragm 20 to displace, and undesired parts other than the diaphragm 20 (such as the damper 24) are deformed. May occur. Therefore, the component 13 in which the small hole 11 is formed on the bottom surface 16a of the holder 16
By fitting it, it communicates with the external space.

【0013】超音波発振器30からは一定周波数の超音
波信号Suが発振される。超音波信号Suの周波数は、
可聴周波数よりも高い周波数(20kHz以上)で、か
つ超音波振動子18の固有の共振周波数に設定されてい
る。また、その振幅は音量調整ボリウム40によって任
意に調整される。音源32からは音楽等のオーディオ信
号Saが出力される。超音波発振器30は超音波信号S
uをオーディオ信号Saで振幅変調して出力する。振幅
変調された超音波信号Suはドライバ34で増幅され、
信号ケーブル36を介して超音波振動子18に供給され
て、これを駆動する。これにより、超音波振動子18は
その厚み方向に振動して、その放射面18aからオーデ
ィオ信号で振幅変調された超音波Wuを放射する。この
超音波Wuは振動板20に略々均一に当たる。
The ultrasonic oscillator 30 oscillates an ultrasonic signal Su having a constant frequency. The frequency of the ultrasonic signal Su is
It is set to a frequency (20 kHz or more) higher than the audible frequency and a resonance frequency specific to the ultrasonic transducer 18. Further, its amplitude is arbitrarily adjusted by the volume adjusting volume 40. The sound source 32 outputs an audio signal Sa such as music. The ultrasonic oscillator 30 uses the ultrasonic signal S
u is amplitude-modulated with the audio signal Sa and output. The amplitude-modulated ultrasonic signal Su is amplified by the driver 34,
It is supplied to the ultrasonic transducer 18 via the signal cable 36 and drives it. As a result, the ultrasonic transducer 18 vibrates in its thickness direction and radiates the ultrasonic wave Wu amplitude-modulated by the audio signal from the radiation surface 18a. This ultrasonic wave Wu almost uniformly strikes the diaphragm 20.

【0014】超音波Wuによる振動板20の動作につい
て図3を参照して説明する。超音波振動子18から放射
された超音波Wuが振動板20に当たると、超音波Wu
は振動板20で多くの部分が吸収あるいは反射されて、
振動板20の両面側には、超音波の存在する領域A1と
超音波の存在しない領域A2が形成され、両領域A1,
A2のエネルギ密度の差に比例した放射圧を振動板20
が受ける。このとき、超音波Wuが一定の振幅であれば
振動板20は一定の力を受けるに過ぎない。これに対
し、超音波Wuを図4(a)のように、オーディオ信号
で振幅変調することにより、振動板20が受ける力は、
図4(b)に示すように変調成分で変化する。これによ
り、振動板20はオーディオ信号に応じてその面に垂直
な方向に振動し、音を発声する。音量は、音量調整ボリ
ウム40によって調整される。
The operation of the diaphragm 20 by the ultrasonic wave Wu will be described with reference to FIG. When the ultrasonic wave Wu emitted from the ultrasonic transducer 18 hits the diaphragm 20, the ultrasonic wave Wu
Is absorbed or reflected by the diaphragm 20,
An area A1 in which ultrasonic waves exist and an area A2 in which ultrasonic waves do not exist are formed on both sides of the diaphragm 20, and both areas A1,
Radiation pressure proportional to the difference in energy density of A2 is applied to the diaphragm 20.
Receive. At this time, if the ultrasonic wave Wu has a constant amplitude, the diaphragm 20 only receives a constant force. On the other hand, when the ultrasonic wave Wu is amplitude-modulated by the audio signal as shown in FIG. 4A, the force received by the diaphragm 20 is
As shown in FIG. 4B, it changes depending on the modulation component. As a result, the diaphragm 20 vibrates in the direction perpendicular to its surface in response to the audio signal and produces a sound. The volume is adjusted by the volume adjusting volume 40.

【0015】以上の構成の電気音響変換器14によれ
ば、振動板20と超音波振動子18との距離d2を、駆
動しようとする振動板20の最大振幅よりもやや大き目
に設定することにより、超音波振動子18から放射され
る超音波Wuを効率よく振動板20に与えることができ
る。そして、超音波Wuの周波数は、超音波振動子18
の固有の共振周波数に調整されているので、高い電気音
響変換効率が得られる。また、振動板20は超音波の均
一な放射圧を受けるためだけのものであり、軽量化が可
能で、かつ薄くてもたわみ振動しにくく、波形歪が発生
しにくい。そして、波形歪が発生しにくいので、振動板
20の大振幅駆動(大音量化)も可能である。また、低
周波域での大振幅も容易に得られる。
According to the electroacoustic transducer 14 having the above structure, the distance d2 between the diaphragm 20 and the ultrasonic transducer 18 is set to be slightly larger than the maximum amplitude of the diaphragm 20 to be driven. The ultrasonic waves Wu emitted from the ultrasonic vibrator 18 can be efficiently given to the diaphragm 20. Then, the frequency of the ultrasonic wave Wu is
Since it is tuned to the natural resonance frequency of, high electroacoustic conversion efficiency can be obtained. Further, the diaphragm 20 is only for receiving the uniform radiation pressure of ultrasonic waves, can be made lightweight, and even if it is thin, it is difficult to flexurally vibrate and waveform distortion is unlikely to occur. Further, since the waveform distortion is unlikely to occur, it is possible to drive the diaphragm 20 with a large amplitude (increased volume). Also, a large amplitude in a low frequency range can be easily obtained.

【0016】尚、ホルダ16の内部空間28に超音波の
放射効率を向上させる媒質を充填することもできる。こ
の媒質としては、空気(ρ=0.00129g/cm3
に比べて密度の大きいものが望ましく、例えば三弗化硼
素BF3(ρ=0.00281g/cm3 )等のガスを用
いることができる。また、図1の構成では、ホルダ16
の内部空間28に充填した媒質がエアダンパ調整用の小
孔11からもれ出すので、その対策として、例えば図5
に示すように、ホルダ16の内部空間28を振動板20
の変位を妨げない弱い材料(例えば樹脂フィルム)17
で上部空間28−1と下部空間28−2に分割し(超音
波振動子18の外周面とホルダ16の内周面との間にド
ーナツ状に装着する。)、上部空間28−1に媒質を封
入することもできる。
The internal space 28 of the holder 16 may be filled with a medium that improves the radiation efficiency of ultrasonic waves. This medium is air (ρ = 0.00129 g / cm 3 ).
It is desirable that the density is higher than that of the above, and a gas such as boron trifluoride BF3 (ρ = 0.281 g / cm 3 ) can be used. Further, in the configuration of FIG.
The medium filled in the internal space 28 of the air leaks out from the small hole 11 for adjusting the air damper.
As shown in FIG.
A weak material (eg resin film) 17 that does not hinder the displacement of
Is divided into an upper space 28-1 and a lower space 28-2 (a donut shape is mounted between the outer peripheral surface of the ultrasonic transducer 18 and the inner peripheral surface of the holder 16), and the medium is stored in the upper space 28-1. Can also be enclosed.

【0017】また、振動板20の上方に超音波振動子を
放射面を下方に向けて配置し、この超音波振動子と下側
の超音波振動子18をプッシュプル駆動して、振動板2
0を駆動することもできる。その具体例を、図6、図7
に示す。図6に示すものは、超音波振動子18,19を
通気性のあるもので構成して、振動板20が発する音を
外部に取り出している。図7に示すものは、ホルダ16
に片側空間21に連通する開口部23を設けて、当該空
間21のエアを外部へ絞り出すことにより、振動板20
が発する音を外部に取り出している。
An ultrasonic transducer is arranged above the diaphragm 20 with its radiation surface facing downward, and this ultrasonic transducer and the ultrasonic transducer 18 on the lower side are push-pull driven to generate the diaphragm 2.
It is also possible to drive 0. Specific examples thereof are shown in FIGS.
Shown in In the structure shown in FIG. 6, the ultrasonic vibrators 18 and 19 are made of a gas-permeable material, and the sound generated by the diaphragm 20 is taken out. The holder 16 shown in FIG.
The opening portion 23 communicating with the one-side space 21 is provided in the inner space 21 and the air in the space 21 is squeezed out to the outside.
The sound emitted by is taken out.

【0018】(実施の形態2)この発明の第2の実施の
形態を図8に示す。これは、超音波の放射方向に平行に
振動板を配置したものである。(a)は外観を示す斜視
図、(b)は(a)のA−A矢視を示す縦断面図、
(c)は(a)のB−B矢視を示す横断面図である。こ
の電気音響変換器44は、前面および後面に開口部4
3,45が形成された金属製等のホルダ46を有し、そ
の内部空間64の底面には、超音波振動子50が固定配
設されている。開口部43の上辺部にはダンパ53の上
端部が連結され、開口部43の下辺部にはダンパ54の
下端部が連結されている。そして、ダンパ53の下端部
とダンパ54の上端部との間に振動板61が連結されて
支持されている。同様に、開口部45の上辺部にはダン
パ55の上端部が連結され、開口部45の下辺部にはダ
ンパ56の下端部が連結されている。そして、ダンパ5
5の下端部とダンパ56の上端部との間に振動板62が
連結されて支持されている。ダンパ53〜56は薄手の
合成樹脂等で構成され、超音波振動子50の上面50a
と平行な方向に延在するコルゲーションが形成されてい
る。なお、開口部43,45の各左右辺部は、各々振動
板61,62の前後振動を妨げない程度の距離を保ちつ
つ、振動板61,62の左右側辺部に密接している。ま
た、ホルダ46の上部には、ホルダ46の内部空間64
のエアダンパ成分の調整用に小孔71が形成された部品
73がはめ込まれている。超音波振動子50はその厚み
方向に振動して、その上面50aから超音波Wuを放射
する。
(Second Embodiment) FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. This is an arrangement in which a diaphragm is arranged in parallel with the radiation direction of ultrasonic waves. (A) is a perspective view showing an external appearance, (b) is a vertical cross-sectional view showing an arrow AA of (a),
(C) is a cross-sectional view showing the BB arrow view of (a). This electro-acoustic transducer 44 has an opening 4 on the front surface and the rear surface.
There is a holder 46 made of metal or the like in which 3, 45 are formed, and an ultrasonic transducer 50 is fixedly arranged on the bottom surface of the internal space 64 thereof. The upper end of the damper 53 is connected to the upper side of the opening 43, and the lower end of the damper 54 is connected to the lower side of the opening 43. The diaphragm 61 is connected and supported between the lower end of the damper 53 and the upper end of the damper 54. Similarly, the upper end of the damper 55 is connected to the upper side of the opening 45, and the lower end of the damper 56 is connected to the lower side of the opening 45. And damper 5
The diaphragm 62 is connected and supported between the lower end of the damper 5 and the upper end of the damper 56. The dampers 53 to 56 are made of thin synthetic resin or the like, and are provided on the upper surface 50a of the ultrasonic transducer 50.
Corrugations are formed extending in a direction parallel to. The left and right side portions of the openings 43 and 45 are in close contact with the left and right side portions of the diaphragms 61 and 62 while maintaining a distance that does not hinder the longitudinal vibration of the diaphragms 61 and 62, respectively. In addition, in the upper part of the holder 46, the internal space 64 of the holder 46 is
The component 73 in which the small hole 71 is formed for adjusting the air damper component is fitted. The ultrasonic transducer 50 vibrates in its thickness direction and radiates ultrasonic waves Wu from its upper surface 50a.

【0019】超音波振動子50には、オーディオ信号で
振幅変調された一定周波数(超音波振動子50の共振周
波数)の超音波信号Suがリード線80を介して印加さ
れる。これにより、超音波振動子50はその厚み方向に
振動してその上面の放射面50aからオーディオ信号で
振幅変調された超音波Wuを放射する。この超音波Wu
は振動板61,62の前後面にオーディオ信号に応じた
エネルギ密度差を発生させ、もって振動板61,62を
オーディオ信号に応じて面に直角な方向に振動させて、
外部に音を放射する。
An ultrasonic signal Su having a constant frequency (resonant frequency of the ultrasonic vibrator 50) amplitude-modulated by an audio signal is applied to the ultrasonic vibrator 50 via a lead wire 80. As a result, the ultrasonic transducer 50 vibrates in the thickness direction and radiates the ultrasonic wave Wu amplitude-modulated by the audio signal from the radiation surface 50a on the upper surface thereof. This ultrasonic Wu
Generates an energy density difference on the front and rear surfaces of the diaphragms 61 and 62 according to the audio signal, and thus vibrates the diaphragms 61 and 62 in a direction perpendicular to the surface according to the audio signal.
Sound is emitted to the outside.

【0020】超音波振動子50による振動板61,62
の駆動メカニズムについて説明する。前記図1の電気音
響変換器14では、超音波進行方向に発生する力を利用
して振動板20を駆動している。これに対し、図8の電
気音響変換器44では、超音波進行方向の成分ではなく
超音波進行方向に垂直方向に発生する力(側圧成分)を
利用して振動板61,62を駆動している。すなわち、
図9に模式的に示すように、超音波振動子50から発生
した超音波が振動板61,62に沿って進行していく
と、超音波Wuの粗密により、振動板61,62の面に
垂直な方向に周期的に正負に反転する圧力が加わる。こ
のとき、超音波振動子50が正弦波状に振動しても、空
気の粘性等による伝播の非線形性により圧力変化は正弦
波状にはならず、平均すると負圧になる。そして、超音
波Wuをオーディオ信号で変調することにより、この負
圧の大きさが変化し、振動板61,62をその面に垂直
な方向に均一に駆動し、外部に音を放射する。
Vibration plates 61, 62 by the ultrasonic vibrator 50
The drive mechanism of will be described. In the electroacoustic transducer 14 of FIG. 1, the diaphragm 20 is driven by using the force generated in the ultrasonic wave traveling direction. On the other hand, in the electroacoustic transducer 44 of FIG. 8, the diaphragms 61 and 62 are driven by using the force (side pressure component) generated in the direction perpendicular to the ultrasonic wave traveling direction instead of the component in the ultrasonic wave traveling direction. There is. That is,
As schematically shown in FIG. 9, when the ultrasonic waves generated from the ultrasonic transducer 50 travel along the vibrating plates 61 and 62, due to the density of the ultrasonic waves Wu, the surfaces of the vibrating plates 61 and 62 are affected. A pressure is periodically applied to the positive and negative sides in the vertical direction. At this time, even if the ultrasonic transducer 50 vibrates in a sine wave shape, the pressure change does not become a sine wave shape due to the non-linearity of the propagation due to the viscosity of the air, etc., but becomes a negative pressure on average. Then, by modulating the ultrasonic wave Wu with an audio signal, the magnitude of this negative pressure is changed, and the diaphragms 61 and 62 are uniformly driven in the direction perpendicular to the surfaces thereof, and sound is emitted to the outside.

【0021】なお、振動板61,62の左右側方には、
これら振動板61,62の前後振動を許容すべく、僅か
の間隙が存在するが、超音波Wuの指向性は強く、これ
ら間隙による損失はほとんど生じることなく、振動板6
1,62の振動面前後には充分なるエネルギ密度を生じ
させることができる。ただし、前述したように、内部空
間64に超音波の放射効率を向上させる媒質を充填する
場合には、これら間隙および小孔71の封入構造をとる
必要がある。具体的には、図5と同様に、小孔71に対
して樹脂フィルム等で封入構造をとると共に、振動板6
1,62の側辺あるいは内面全面に同様に樹脂フィルム
等の封入構造を形成することになる。
The left and right sides of the vibrating plates 61 and 62 are
There is a slight gap to allow the front and rear vibrations of the diaphragms 61 and 62, but the directivity of the ultrasonic wave Wu is strong, and the diaphragm 6 causes almost no loss.
A sufficient energy density can be generated before and after the vibrating surfaces 1, 62. However, as described above, when the internal space 64 is filled with a medium that improves the radiation efficiency of ultrasonic waves, it is necessary to take a sealing structure of these gaps and small holes 71. Specifically, as in the case of FIG. 5, the small hole 71 has a sealing structure made of a resin film or the like, and the diaphragm 6
Similarly, a sealing structure such as a resin film is formed on the side surfaces of 1, 62 or the entire inner surface.

【0022】(実施の形態3)この発明の第3の実施の
形態を図10に示す。これは、超音波の放射方向に斜め
に振動板を配置したものである。(a)は中心軸を通る
平面で切断した縦断面図、(b)は平面図である。この
電気音響変換器64は、円筒状のホルダ66を有してい
る。ホルダ66内には、圧電振動子で構成されたリング
状の超音波振動子68がその中心軸を中心軸62に一致
させて固定配設されている。超音波振動子68はその径
方向に振動して、その内周面の放射面68aからその厚
み方向(中心軸62に直交する方向)に振動する。
(Third Embodiment) FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention. This is one in which a diaphragm is arranged obliquely in the direction of the ultrasonic wave radiation. (A) is a longitudinal sectional view taken along a plane passing through a central axis, and (b) is a plan view. The electroacoustic transducer 64 has a cylindrical holder 66. In the holder 66, a ring-shaped ultrasonic oscillator 68 formed of a piezoelectric oscillator is fixedly arranged with its central axis aligned with the central axis 62. The ultrasonic oscillator 68 vibrates in the radial direction and vibrates in the thickness direction (direction orthogonal to the central axis 62) from the radiation surface 68a on the inner peripheral surface thereof.

【0023】リング状の超音波振動子68で囲まれた空
間には、すりばち状の振動板70がその周縁部をダンパ
72で支持された状態で配設されている。ダンパ72の
外周縁部は、ホルダ66の内周面に固定されている。振
動板70は薄手の金属板、合成樹脂板等で構成されてい
る。ダンパ72は、弾性を有する薄手の合成樹脂等で構
成されている。ダンパ72には、中心軸62を中心に複
数本のコルゲーション74が同心円状に形成されてい
る。超音波振動子68が収容された内部空間76は、振
動板70およびダンパ72によって外部空間に対し密封
状態とされている。ホルダ66の底面には、ホルダ66
の内部空間76のエアダンパ成分調整用に小孔80が形
成された部品82がはめ込まれている。
In the space surrounded by the ring-shaped ultrasonic transducer 68, a vibrating plate 70 in the shape of a drum is arranged with its peripheral edge supported by a damper 72. The outer peripheral edge of the damper 72 is fixed to the inner peripheral surface of the holder 66. The diaphragm 70 is composed of a thin metal plate, a synthetic resin plate, or the like. The damper 72 is made of a thin synthetic resin having elasticity. A plurality of corrugations 74 are concentrically formed on the damper 72 around the central axis 62. The internal space 76 in which the ultrasonic transducer 68 is housed is hermetically sealed from the external space by the diaphragm 70 and the damper 72. On the bottom surface of the holder 66, the holder 66
A part 82 in which a small hole 80 is formed for adjusting the air damper component of the inner space 76 of the above is fitted.

【0024】超音波振動子68には、オーディオ信号で
振幅変調された一定周波数(超音波振動子68の共振周
波数)の超音波信号Suがリード線78を介して印加さ
れる。これにより、超音波振動子68はその厚み方向に
振動してその内周面の放射面68aからオーディオ信号
で振幅変調された超音波Wuを放射する。この超音波W
uは振動板70に当たり、振動板70をオーディオ信号
に応じて上下方向に振動させて、外部に音を放射する。
尚、内部空間76に超音波の放射効率を向上させる媒質
を充填することもできる。
To the ultrasonic transducer 68, an ultrasonic signal Su having a constant frequency (resonance frequency of the ultrasonic transducer 68) amplitude-modulated with an audio signal is applied via a lead wire 78. As a result, the ultrasonic transducer 68 vibrates in its thickness direction and radiates the ultrasonic wave Wu amplitude-modulated by the audio signal from the radiation surface 68a on the inner peripheral surface thereof. This ultrasonic wave W
u hits the vibrating plate 70, vibrates the vibrating plate 70 in the vertical direction according to the audio signal, and emits sound to the outside.
The internal space 76 may be filled with a medium that improves the radiation efficiency of ultrasonic waves.

【0025】尚、前記実施の形態では、ダンパが振動板
を機械的にホルダに連結して支持するように構成した
が、エアー、磁気等を利用して振動板を非接触で支持す
るように構成することもできる。あるいは、ダンパを独
立した部品として構成せずに、振動板を直接ホルダに支
持して、振動板自身の張力でダンパの機能を果すように
してもよい。
In the above-described embodiment, the damper is configured to mechanically connect and support the diaphragm to the holder. However, the damper may be supported in a non-contact manner by using air, magnetism or the like. It can also be configured. Alternatively, instead of forming the damper as an independent component, the diaphragm may be directly supported by the holder so that the tension of the diaphragm itself serves the function of the damper.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、波形歪が発生しにくく、低音を大振幅で発生するこ
とができる電気音響変換器が実現される。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an electroacoustic transducer in which waveform distortion is unlikely to occur and a low tone can be generated with a large amplitude.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の第1の実施の形態を示す縦断面図
および平面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view and a plan view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 従来の各種方式の電気音響変換器を示す縦断
面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing various conventional electroacoustic transducers.

【図3】 図1の電気音響変換器の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory view of the electroacoustic transducer of FIG.

【図4】 図1の超音波振動子18に印加される超音波
信号波形およびこの超音波信号により超音波振動子18
から発生される超音波によって振動板20が受ける力を
示す線図である。
4 is a waveform of an ultrasonic signal applied to the ultrasonic oscillator 18 of FIG. 1 and the ultrasonic oscillator 18 is generated by the ultrasonic signal.
FIG. 6 is a diagram showing a force that the diaphragm 20 receives by ultrasonic waves generated by

【図5】 図1の実施の形態の変形例を示す縦断面図で
ある。
5 is a vertical cross-sectional view showing a modification of the embodiment of FIG.

【図6】 第1の実施の形態の形式のもので超音波振動
子を2個設けてプッシュプル駆動するようにした一例を
示す縦断面図である。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing an example of the type of the first embodiment in which two ultrasonic transducers are provided and push-pull driving is performed.

【図7】 第1の実施の形態の形式のもので超音波振動
子を2個設けてプッシュプル駆動するようにした他の例
を示す縦断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing another example of the type of the first embodiment in which two ultrasonic transducers are provided and push-pull driving is performed.

【図8】 この発明の第2の実施の形態を示す斜視図お
よびA−A,B−B矢視断面図である。
FIG. 8 is a perspective view and a sectional view taken along arrows AA and BB showing a second embodiment of the present invention.

【図9】 図8の電気音響変換器の駆動メカニズムを示
す模式図である。
9 is a schematic diagram showing a driving mechanism of the electroacoustic transducer of FIG.

【図10】 この発明の第3の実施の形態を示す縦断面
図および平面図である。
FIG. 10 is a vertical sectional view and a plan view showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14,44,64 電気音響変換器 18,50,68 超音波振動子 20,61,62,72 振動板 30 超音波発振器 Wu 超音波 Sa オーディオ信号 Su 超音波信号 14,44,64 Electroacoustic transducer 18,50,68 Ultrasonic transducer 20,61,62,72 Vibration plate 30 Ultrasonic oscillator Wu Ultrasonic Sa Audio signal Su Ultrasonic signal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】超音波を放射する超音波振動子と、 この超音波振動子に比較的近接した位置に配設され、当
該超音波振動子から放射される超音波を受けて振動する
振動板と、 オーディオ信号で振幅変調した超音波信号を発振して前
記超音波振動子を駆動する超音波発振器とを具備してな
る電気音響変換器。
1. An ultrasonic transducer for radiating an ultrasonic wave, and a diaphragm disposed relatively close to the ultrasonic transducer and vibrating when receiving ultrasonic waves radiated from the ultrasonic transducer. And an ultrasonic oscillator for oscillating an ultrasonic signal amplitude-modulated with an audio signal to drive the ultrasonic transducer.
JP11967296A 1996-04-17 1996-04-17 Electroacoustic transducer Pending JPH09284897A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005354473A (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Seiko Epson Corp Ultrasonic transducer and ultrasonic speaker employing it
WO2013042316A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 パナソニック株式会社 Directional loudspeaker

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