JPS6022879B2 - Electric ↓-acoustic transducer - Google Patents

Electric ↓-acoustic transducer

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JPS6022879B2
JPS6022879B2 JP206579A JP206579A JPS6022879B2 JP S6022879 B2 JPS6022879 B2 JP S6022879B2 JP 206579 A JP206579 A JP 206579A JP 206579 A JP206579 A JP 206579A JP S6022879 B2 JPS6022879 B2 JP S6022879B2
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JP
Japan
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acoustic transducer
piezoelectric element
electro
piezoelectric elements
microphone
Prior art date
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Expired
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JP206579A
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Japanese (ja)
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JPS5593400A (en
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茂 渡辺
充利 上田
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧電素子を用いて音響振動を電流に、若しくは
電流を音響振動に変換する電気−音響変換器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electro-acoustic transducer that uses a piezoelectric element to convert acoustic vibrations into current or vice versa.

多結晶セラミックス等の圧電素子は機械振動を加えた場
合に素子内部の変形を原因とした電流を発生する性質が
ある。またこれとは逆に圧電素子に電流を流した場合に
も内部に変形が生じ機械振動させることができる。この
ような圧電素子の性質を利用して特に音響振動を電流に
変換するため若しくは電流を音響振動に変換するための
各種の電気−音響変換器が作られており、例えばマイク
ロホン,レコード再生用カートリッジ,イヤホン及びス
ピーカー等として用いられている。このような圧電素子
を用いた電気‐音響変換器の特徴としては先づ機構が簡
単であるため小型かつ軽量であること及び製造が容易で
安価であること、また取扱いが楽で故障の可能性が少し
、こと等の利点がある。
Piezoelectric elements such as polycrystalline ceramics have the property of generating current due to deformation inside the element when mechanical vibration is applied. Conversely, when a current is passed through the piezoelectric element, internal deformation occurs and mechanical vibration can be caused. Utilizing the properties of piezoelectric elements, various electro-acoustic transducers have been manufactured specifically for converting acoustic vibrations into electric currents or converting electric currents into acoustic vibrations, such as microphones and cartridges for playing records. , used as earphones, speakers, etc. The characteristics of electro-acoustic transducers using piezoelectric elements are that they have a simple mechanism, making them small and lightweight; they are easy to manufacture and inexpensive; they are also easy to handle, and there is no possibility of failure. However, there are some advantages.

しかし、一方においては周波数特性が平坦でなく帯城が
狭いという欠点があり、またィンピータンスが高いため
のマイクロホン等に使用する場合にはィンピータンス変
換器を用いる必要があること等の不都合があった。第1
図にはこのような音響−電気変換器の従来例の一つとし
てィヤマイクロホンの場合の断面図が図示されている。
However, on the other hand, it has disadvantages in that the frequency characteristics are not flat and the band width is narrow, and when used in high-impedance microphones, it is necessary to use an impedance converter. 1st
The figure shows a sectional view of a rear microphone as one of the conventional examples of such an acoustic-electrical converter.

このイヤマイクロホンでは長手平板状の圧電素子1が容
器2の内部に設けられており、この圧電素子1はその一
端が支持部村3を介して容器2に固定されており、また
その他端にはウェイト4が設けられている。このィャマ
イクロホンを使用する場合には内部に圧電素子1が設け
られた容器2の先端部分を耳孔内に挿入する。これによ
ってイャマイクロホンの使用者の発声時には、これによ
る振動が耳孔の壁部を通じて容器2に伝達されてィャマ
ィクロホンの容器2が振動する。このとき圧電素子1は
その一端が容器2に結合されているため容器2とともに
振動するが他方の端部にはウェイト4が結合されている
ため、このウェイトの慣性力によって静止し続けようと
する。このため圧電素子1は支持部材3に綾合された部
分を節とした振動をすることになる。圧電素子1にはこ
の振動によって電流が生じるが、この電流は圧電素子1
に設けられた所定の電極によって取り出され、リード線
5を介して外部に出力されるように構成されている。ま
た圧電素子1はその厚み方向すなわち本図における上下
方向においての振動が可能であるためこのィャマィクロ
ホンは上記の方向での指向性を有するものになつている
。このィャマィクロホンの特徴としては前記の如く、小
型軽量であり取扱いが容易であること等の利点があるが
、一方においては圧電素子1の共振周波数に応じて出力
の周波数帯城が決定されるため高音部及び低音部若しく
はその一方における感度が低いという欠点があり、かつ
出力インピータンスが高く、例えば電界効果トランジス
タ等のインピータンス変換素子を必要とすること等の不
便がある。
In this ear microphone, a longitudinal flat plate-shaped piezoelectric element 1 is provided inside a container 2. One end of this piezoelectric element 1 is fixed to the container 2 via a support section 3, and the other end is fixed to the container 2. A weight 4 is provided. When using this ear microphone, the tip of the container 2, in which the piezoelectric element 1 is provided, is inserted into the ear canal. As a result, when the user of the ear microphone speaks, the resulting vibrations are transmitted to the container 2 through the wall of the ear canal, causing the container 2 of the ear microphone to vibrate. At this time, since one end of the piezoelectric element 1 is connected to the container 2, it vibrates together with the container 2, but since the weight 4 is connected to the other end, it tries to remain stationary due to the inertia of this weight. . Therefore, the piezoelectric element 1 vibrates with the portion connected to the support member 3 as a node. A current is generated in the piezoelectric element 1 due to this vibration;
It is configured so that it is taken out by a predetermined electrode provided in and outputted to the outside via a lead wire 5. Furthermore, since the piezoelectric element 1 can vibrate in its thickness direction, that is, in the vertical direction in this figure, this microphone has directivity in the above-mentioned direction. As mentioned above, this microphone has advantages such as being small and lightweight and easy to handle, but on the other hand, the output frequency band is determined according to the resonance frequency of the piezoelectric element 1, so it produces high-pitched sounds. The disadvantage is that the sensitivity is low in the low-frequency range and/or the low-frequency range, and the output impedance is high, requiring an impedance conversion element such as a field effect transistor.

本発明は従釆の圧電素子を用いた電気−音響変換器の上
記の欠点を改善し、互いに等しい複数の圧電素子を用い
て、所望の周波数帯城を有し、かつ感度又はィンピータ
ンス特性が改善された電気−音響変換器を提供すること
を目的とする。
The present invention improves the above-mentioned drawbacks of the conventional electro-acoustic transducer using piezoelectric elements, and uses a plurality of piezoelectric elements that are equal to each other to have a desired frequency band range and improve sensitivity or impedance characteristics. The object of the present invention is to provide an electro-acoustic transducer that has the following characteristics.

次に本発明による電気−音響変換器の実施例について図
面を参照しながら詳細に説明する。第2a図及び第2b
図は本発明による電気−音響変換器のィャマィクロホン
の場合の−実施例を示す断面図である。この両図に図示
されたイヤマィクロホンにおいては長手平板状の2個の
圧電素子la及びlbが互いに平行に容器2の内部に設
けられている。先づ圧電素子laはその一方の端部が支
持部材3aに結合され、他方の端部にはウェイト4aが
設けられている。次に圧電素子lbは一方の端部は圧電
素子laと同様に支持部材3aに結合されているが、こ
の圧電素子lbの他方の端部は第2の支持部材3bに結
合され、その中央部分にウェイト4bが設けられている
。このため2個の圧電素子la及びlbは同一の形状及
び材質でありながら支持方法の違いを原因としてその共
振周波数が異なったものになっている。従ってこのィャ
マィクロホンの出力電流として庄電素子la及びlbの
個々の出力電流を合成すれば、従来の単一の圧電素子を
用いたィャマィクロホンに比較して遥かに周波数特性を
改善し、帯域を広〈することができる。またこの場合に
個々の圧電素子の出力を並列に接続すれば出力ィンピー
タンスを低下させることができ、特別にィンピータンス
変換素子を使用する必要がなくなり、さらに個々の圧電
素子の出力を直列に接続すれば出力電圧を高めることが
でき、感度が向上する。この実施例は圧電素子が2個用
いられた場合であるが、さらに多くの圧電素子を設けた
場合には、圧電素子の数に応じた出力ィンピータンスの
低下若しく0は感度の向上が期待できる。次に第3a図
及び第3b図は本発明による電気−音響変換器のイャマ
イクロホンにおける別の実施例を示す断面図である。
Next, embodiments of the electro-acoustic transducer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Figures 2a and 2b
The figure is a sectional view showing an embodiment of the electro-acoustic transducer according to the present invention in the case of a microphone. In the ear microphone shown in these figures, two piezoelectric elements la and lb in the form of longitudinal flat plates are provided inside a container 2 in parallel with each other. First, one end of the piezoelectric element la is coupled to the support member 3a, and the other end is provided with a weight 4a. Next, the piezoelectric element lb has one end coupled to the support member 3a like the piezoelectric element la, but the other end of the piezoelectric element lb is coupled to the second support member 3b, and its central portion A weight 4b is provided. Therefore, although the two piezoelectric elements la and lb have the same shape and the same material, their resonance frequencies are different due to the difference in the supporting method. Therefore, if the individual output currents of the piezoelectric elements la and lb are combined as the output current of this microphone, the frequency characteristics will be far improved and the band will be widened, compared to the conventional microphone using a single piezoelectric element. can do. Additionally, in this case, if the outputs of the individual piezoelectric elements are connected in parallel, the output impedance can be lowered, eliminating the need to use a special impedance conversion element. Furthermore, if the outputs of the individual piezoelectric elements are connected in series, The output voltage can be increased and the sensitivity improved. This example shows the case where two piezoelectric elements are used, but if more piezoelectric elements are provided, it is expected that the output impedance will decrease or the sensitivity will improve depending on the number of piezoelectric elements. . Next, FIGS. 3a and 3b are cross-sectional views showing another embodiment of the ear microphone of the electro-acoustic converter according to the present invention.

この実施例の場合は4個の圧電素子la,lb,lc,
ldが設けられ夕ており、その内の2個の圧電素子la
及びldは一方の端部のみが支持部材3aに結合されて
おり、他方の端部にはウェイト4a及び4dが設けられ
ているが、この2個の圧電素子はその厚み方向が互いに
90o異なるように配置されている。次に残りの2個の
圧電素子lb及びlcはその両端が夫々支持部材3a及
び3bに結合されその中央部分にウェイト4b及び4c
が夫々設けられている。この2個の圧電素子の場合にも
その厚み方向が互いに900異なるように配置されてい
る。このためこの実施例のィャマィクロホンの場合は圧
電素子は共振周波数が互いに異なる2細から成り、かつ
圧電素子の振動方向は互いに直交する2種の方向になっ
ているため、出力の周波数帯域が広く、かつほぼ無指向
性の特性を有するものになっている。またこの実施例の
場合にも4個の圧電素子の出力を互いに並列に接続した
場合には出力ィンピータンスを低下させることができ、
また直列に接続した場合には感度を向上させることがで
きる。さらにこの両者の接続方法を組合わせることによ
り出力ィンピータンスを低下させかつ出力電圧を高めて
感度を向上させることが可能である。次に第4a図及び
4b図に図示された実施例の場合は3個の圧電素子lb
,lb′及びlb″を有するィャマィクロホンであるが
、これ等の圧電素子はすべてがその両端において支持部
村3a及び3bに支持されて、その中央部分にウェイト
4b,4b′及び4b″を有する構造になっている。こ
のィャマィクロホンの場合は圧電素子を一方の端部にお
いてのみ支持する方法に比較してその共振周波数が高音
側に移行しているため、特に高高城において感度が高く
なっていることが特徴であり、音声の周波数帯域よりむ
しろ明瞭度が必要とされる場合等に用いるィャマイクロ
ホンとして適当である。以上のように本発明においては
圧電素子の両端を支持することにより共振周波数を高め
る方法を用いて電気−音響変換素子の周波数帯城を拡大
したり、特定の周波数特性を持たせることが行なわれて
いるが、特に個々の圧電素子の形状及び材質を変化させ
ることなく、互いに等しい圧電素子を用いてその共振周
波数を変化させることも可能であり、その場合は製造コ
ストを抑制するという意味からも有利である。
In this embodiment, four piezoelectric elements la, lb, lc,
ld is provided, two of which are piezoelectric elements la.
and ld are connected to the support member 3a only at one end, and weights 4a and 4d are provided at the other end, but the thickness directions of these two piezoelectric elements are different from each other by 90 degrees. It is located in Next, the remaining two piezoelectric elements lb and lc are connected at both ends to support members 3a and 3b, respectively, and weights 4b and 4c are attached to their central portions.
are provided for each. These two piezoelectric elements are also arranged so that their thickness directions differ by 900 degrees from each other. Therefore, in the case of the microphone of this embodiment, the piezoelectric element is made up of two thin pieces with different resonance frequencies, and the vibration directions of the piezoelectric element are in two directions orthogonal to each other, so the output frequency band is wide. Moreover, it has almost non-directional characteristics. Also in this embodiment, if the outputs of the four piezoelectric elements are connected in parallel, the output impedance can be reduced.
Furthermore, when connected in series, sensitivity can be improved. Furthermore, by combining these two connection methods, it is possible to lower the output impedance, increase the output voltage, and improve the sensitivity. Next, in the case of the embodiment illustrated in FIGS. 4a and 4b, three piezoelectric elements lb
, lb' and lb'', all of these piezoelectric elements are supported by support sections 3a and 3b at both ends, and have weights 4b, 4b' and 4b'' in their central parts. It has become. In the case of this microphone, the resonance frequency is shifted to the higher sound side compared to a method in which the piezoelectric element is supported only at one end, so the sensitivity is particularly high at high pitches. It is suitable as a microphone for use in cases where clarity rather than voice frequency band is required. As described above, in the present invention, the frequency band of the electro-acoustic transducer is expanded or the electro-acoustic transducer is given a specific frequency characteristic by using a method of increasing the resonant frequency by supporting both ends of the piezoelectric element. However, it is also possible to change the resonant frequency by using piezoelectric elements that are the same as each other without changing the shape or material of the individual piezoelectric elements. It's advantageous.

また圧電素子に設けるウェイトの位置は必ずしも上記の
実施例の場合の如く、圧電素子の端部若しくは中央付近
でなくともよく、また場合によってはウェイトを使用し
なくてもよいことは明らかである。また上記の実施例で
はィャマィクロホンの場合について説明したが、その他
の音響振動ピックアップ手段としても本発明は同様の方
法で実施することができ、さらにイヤホン,スピーカー
等の音響振動を発生する手段の場合にも同様にして周波
数帯城特性等を改善できることは明らかである。
Furthermore, it is clear that the position of the weight provided on the piezoelectric element does not necessarily have to be near the end or center of the piezoelectric element as in the above embodiments, and it is not necessary to use the weight in some cases. Furthermore, although the above embodiments have been described in the case of a microphone, the present invention can be implemented in the same manner as other acoustic vibration pickup means, and may also be applied to earphones, speakers, etc. It is clear that the frequency band characteristics etc. can be improved in the same manner.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のィャマィクロホンを示す断面図、第2a
図は本発明による電気−音響変換器の一実施例を示す断
面図、第2b図は第2a図に図示された電気−音響変換
器のX一×部分における断面図、第3a図は本発明によ
る電気−音響変換器の別の実施例を示す断面図、第3b
図は第3a図に図示された電気−音響変換器のY−Y部
分における断面図、第4a図は本発明による電気−音響
変換器のまた別の実施例を示す断面図、第4b図は第4
a図に図示された電気−音響変換器のZ一Z部分におけ
る断面図である。 主要部分の符号の説明、1,la,lb,lb′,lb
″,lc,ld…・・・圧電素子、2・・・・・・容器
、3a,3b・・・・・・支持部材、4,4a,4b,
4b′,4b″,4c,4d……ウエイト、5……リー
ド線。 溝′凶 第24図 纂2上図 繁34図 衿5ム図 器必図 柊40凶
Figure 1 is a sectional view showing a conventional microphone, Figure 2a
Figure 2b is a cross-sectional view showing an embodiment of the electro-acoustic transducer according to the present invention, Figure 2b is a cross-sectional view of the electro-acoustic transducer shown in Figure 2a at the X1x section, and Figure 3a is the inventive example. Section 3b showing another embodiment of the electro-acoustic transducer according to
The figures are a sectional view taken along Y-Y section of the electro-acoustic transducer shown in Fig. 3a, Fig. 4a is a sectional view showing another embodiment of the electro-acoustic transducer according to the present invention, and Fig. 4b is a sectional view of the electro-acoustic transducer shown in Fig. 3a. Fourth
FIG. 3 is a sectional view taken along a Z-Z portion of the electro-acoustic transducer shown in FIG. Explanation of symbols of main parts, 1, la, lb, lb', lb
″, lc, ld...piezoelectric element, 2...container, 3a, 3b...support member, 4, 4a, 4b,
4b', 4b'', 4c, 4d... Weight, 5... Lead wire. Groove 'Kyo No. 24 Fig. 2 Upper Fig. 34 Collar 5 M Fig. Hiiragi 40 Kyou

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 容器内にて厚み方向において振動可能に一端にて支
持された圧電素子と両端にて支持された圧電素子とを含
むことを特徴とする電気−音響変換器。 2 前記圧電素子は互いに異なる方向に振動するように
支持されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の電気−音響変換器。
[Scope of Claims] 1. An electro-acoustic transducer characterized by comprising a piezoelectric element supported at one end and a piezoelectric element supported at both ends so as to be able to vibrate in the thickness direction within a container. 2. The electro-acoustic transducer according to claim 1, wherein the piezoelectric elements are supported so as to vibrate in mutually different directions.
JP206579A 1979-01-10 1979-01-10 Electric ↓-acoustic transducer Expired JPS6022879B2 (en)

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JP206579A JPS6022879B2 (en) 1979-01-10 1979-01-10 Electric ↓-acoustic transducer

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JPS5593400A JPS5593400A (en) 1980-07-15
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