JP5410333B2 - 単一指向性コンデンサマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、単一指向性を得るのに必要な音響容量と音響抵抗を、構成部材の構造およびその素材を工夫することによって、簡単な構成により得ることができるようにした単一指向性コンデンサマイクロホンに関するものである。

コンデンサマイクロホンは、音波を受けて振動する振動板と、この振動板と僅かな間隙をおいて対向する固定極を主要な構成部品として備えている。振動板と固定極はコンデンサを構成していて、振動板が音波を受けて振動すると、上記コンデンサの容量が変化するので、このコンデンサの容量変化を例えば電圧の変化として出力するように構成することによりコンデンサマイクロホンを得ることができる。コンデンサマイクロホンは構造を工夫することにより各種の指向性を持たせることができる。コンデンサマイクロホンに単一指向性を持たせるためには、固定極の後ろ側すなわち振動板とは反対側に、空気室を設けることによって音響容量を持たせ、かつ、適宜の抵抗値の音響抵抗材を配置する。

図４乃至図６は従来の単一指向性コンデンサマイクロホンの例を示すもので、特許文献１に記載されているコンデンサマイクロホンと実質的に同じものである。図４乃至図６において、コンデンサマイクロホンは、コンデンサマイクロホンカプセル部１０と、マイクロホンケース２０とを含み、マイクロホンカプセル部１０と、マイクロホンケース２０は結合雄ねじリング３０の介在のもとに互いに着脱可能になっている。マイクロホンカプセル部１０は真鍮などの金属からなる円筒状のカプセルケース１１を備えている。カプセルケース１１の前面には前方音響端子１１１が形成され、ケース１１の周面の後端側には後方音響端子１１２が形成されている。前方音響端子１１１はスリット状の開口からなる。後方音響端子１１２は円形の孔で複数個が周方向に等間隔で配置されている。

マイクロホンケース２０は真鍮などの金属製の円筒体からなり、その内部にはインピーダンス変換器としてのＦＥＴ２１１を有する回路基板２１が収納されている。マイクロホンケース２０の後端部には適宜のクランプ部材あるいはケーブルブッシュによってマイクロホンケーブル２３が固定されている。カプセルケース１１の後端開口部の内周面には上記結合雄ねじリング３０と螺合する雌ねじ１１４が形成されており、マイクロホンケース２０の前面開口部内周面にも、上記結合雄ねじリング３０と螺合する雌ねじ２０４が形成されている。

カプセルケース１１内には、その後端開口部から、振動板１２、スペーサ１２２、固定極１３およびその支持体１４、絶縁スリーブ１６がこの順序で挿入され、さらに、後方音響端子１１２用のサイドメッシュ１７が装着されている。サイドメッシュ１７は後方音響端子１１２からごみや異物の侵入を阻止する網状の部材で、音響抵抗材としては作用しない。振動板１２は、片面に例えば金属蒸着膜を有する合成樹脂薄膜からなり、所定の張力が付与された状態で例えば真鍮製の支持リング１２１に固着され、支持リング１２１を介してカプセルケース１１内に収納されている。カプセルケース１１内には支持リング１２１を位置決めするための段差部１１３が形成されている。

固定極１３として、例えばアルミニウム板にフッ化エチレン樹脂（ＦＥＰ）などからなる厚さ２５μｍ程度のエレクトレット材を貼付けたエレクトレットボードを用いる場合は、自己成極性であることから、成極電源は不要であるが、成極電源を必要とする金属製の板を用いる場合もある。固定極１３には適宜数の透孔が設けられている。

上記支持体１４は、固定極１３の周縁部を支持することができる大径円筒部１４１と、これよりも小径であって支持体１４の後端側に同軸的に連続して一体に形成された小径円筒部１４２を含む円筒体からなる。上記大径円筒部１４１内に、音響抵抗材１５１がダンパー１５２とともに収納されている。音響抵抗材１５１は、例えば目の細かな網状の素材からなる。ダンパー１５２は音響抵抗材１５１を上記大径円筒部１４１内の底面に押圧して固定するもので、通気性を有するスポンジなどが用いられる。

上記小径円筒部１４２は、マイクロホンカプセル部１０とマイクロホンケース２０とを結合したときにＦＥＴ２１１のゲート電極と接触し得る長さを有している。上記大径円筒部１４１と小径円筒部１４２の内周は連通しており、小径円筒部１４２には後方音響端子１１２からの音が入り込む複数個の音導孔１４３が穿たれている。これにより、後方音響端子１１２からの音は、音導孔１４３から小径円筒部１４２内に入り、大径円筒部１４１および固定極１３に図示しない透孔を通って振動板１２の背面側に導かれ、その途中で音響抵抗材１５１による音響抵抗を受ける。

後部の音響抵抗材１５１からの音漏れ、すなわち音響抵抗材１５１を通らないで振動板１２の背面側に至る音の流れは、もっぱら支持体１４の大径円筒部１４１と小径円筒部１４２の内周側の段差部１４４（図６参照）を伝わって大径円筒部１４１の径方向に発生する。上記単一指向性マイクロホンの例によれば、大径円筒部１４１と小径円筒部１４２を同軸的に前後に配置しているため、マイクロホンカプセル部１０が限られた口径であっても、上記段差部１４４の面積を大きくして、この段差部１４４と音響抵抗材１５１との接触面積を十分に確保することができる。これにより、大径円筒部１４１の内径は設計上許される範囲でできるだけ大きくし、小径円筒部１４２の内径は設計上許される範囲でできるだけ小さくして、後部音響端子１１２から振動板１２に至るまでの音響抵抗のばらつきを抑え、指向周波数応答、感度およびＳ／Ｎ比にばらつきの少ない小口径のコンデンサマイクロホンを得ることができる。

単一指向性コンデンサマイクロホンでは、単一指向性を得るために固定極の後ろ側に音響容量（空気室）と音響抵抗を備えている。上記音響容量（空気室）は、一般に固定極を保持する絶縁座で作り、絶縁座の後部の開口に音響抵抗を取り付けることで単一指向性を得るための音響回路を構成している。また、固定極から信号を取り出すための引き出し電極が設けられる。前記従来例では、小口径の単一指向性コンデンサマイクロホンを実現するために、大径円筒部１４１と小径円筒部１４２を有する支持体１４を導電性材料で形成し、この支持体１４を固定極１３とＦＥＴ２１１を電気的に接続する電極引き出し部材とするとともに、小径円筒部１４２の周壁に孔を形成してこれを後部音響端子１４３とし、さらに、支持体１４内を音響容量（空気室）としている。

特許第４１１００６８号公報

前記従来の単一性コンデンサマイクロホンにおいて、固定極とＦＥＴなどからなるインピーダンス変換器あるいは回路基板等を電気的につなぐ電極引き出し部材（前記従来例では「支持体１４」に相当）の形状あるいは素材を工夫することによって、構成を簡略化しながら単一指向性コンデンサマイクロホンを得ることができることがわかった。

そこで本発明は、ここまで説明してきた従来の単一性コンデンサマイクロホンをさらに改良し、電極引き出し部材に空気室を設けてこれを音響容量とするとともに、電極引き出し部材が音響抵抗としても機能するようにして、構成を簡略化することができる単一指向性コンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明に係る単一指向性マイクロホンは、音波を受けて振動する振動板と、この振動板に対向して配置され上記振動板とともにコンデンサを構成する固定極と、上記固定極の上記振動板との対向面とは反対側の面と電気回路構成部材とを電気的に接続する電極引き出し部材とを含むマイクロホンカプセル部と、を備え、上記電極引き出し部材は、導電性材料の焼結部品であることによって音響抵抗となり、かつ、筒形に形成されることにより音響容量となる空気室を形成し、上記固定極には上記振動板と上記固定極との間の空気室と上記電極引き出し部材で形成される空気室を連通させる孔が形成されていることを最も主要な特徴とする。

電極引き出し部材は、その空気室が固定極の後ろ側の音響容量となり、かつ、焼結部品からなることによって後部音響抵抗を構成しているため、単一指向性コンデンサマイクロホンを構成することができる。したがって、電極引き出し部材に音導孔を設ける必要がないから電極引き出し部材の構造を単純化することができ、後部音響抵抗を構成するための音響抵抗材を設ける必要もないから、部品点数を少なくすることができる利点もある。焼結部品は寸法や密度をばらつきなく精度よく製作することができるため、音響抵抗のばらつきをなくすことができる。

本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンの実施例を示す縦断面図である。 上記実施例のマイクロホンカプセル部を示す分解縦断面図である。 上記実施例のマイクロホンカプセル部とマイクロホンケースを分離した状態で示す縦断面図である。 従来の単一指向性コンデンサマイクロホンの例を示す縦断面図である。 上記従来例のマイクロホンカプセル部とマイクロホンケースを分離した状態で示す縦断面図である。 上記従来例のマイクロホンカプセル部を示す分解縦断面図である。

以下、本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンの実施例を、図１乃至図３を参照しながら説明する。図４乃至図６に示す従来例の構成部材あるいは構成部分と実質同一の構成部材あるいは構成部分には共通の符号を付している。

図１乃至図３に示す単一指向性コンデンサマイクロホンの実施例は、コンデンサマイクロホンカプセル部１０と、マイクロホンケース２０とを含み、マイクロホンカプセル部１０と、マイクロホンケース２０は結合雄ねじリング３０の介在のもとに互いに着脱可能になっている。マイクロホンカプセル部１０は真鍮などの金属からなる円筒状のカプセルケース１１を備えている。カプセルケース１１の前面には前方音響端子１１１が形成され、ケース１１の周面の後端寄りの位置には後方音響端子１１２が形成されている。前方音響端子１１１はスリット状の開口からなる。後方音響端子１１２は円形の孔で複数個が周方向に等間隔で配置されている。

マイクロホンケース２０は真鍮などの金属製の円筒体からなり、その内部にはインピーダンス変換器としてのＦＥＴ２１１を有する回路基板２１が収納されている。ＦＥＴ２１１、回路基板２１を含む電気的な構成部材を、本明細書では電気回路構成部材という。マイクロホンケース２０の後端部には適宜のクランプ部材あるいはケーブルブッシュによってマイクロホンケーブル２３が固定されている。マイクロホンケーブル２３の各ケーブルは、上記電気回路構成部材の所定位置に接続されている。カプセルケース１１の後端開口部の内周面には上記結合雄ねじリング３０の前半部に形成された雄ねじと螺合する雌ねじ１１４が形成されており、マイクロホンケース２０の前面開口部内周面にも、上記結合雄ねじリング３０の後半部に形成された雄ねじと螺合する雌ねじ２０４が形成されている。

カプセルケース１１内には、その後端開口部から、振動板１２、スペーサ１２２、固定極１３およびこの固定極１３の支持体としても機能する電極引き出し部材５０、絶縁スリーブ１６などからなる内蔵部品がこの順序で挿入されている。さらに、絶縁スリーブ１６の後方から、押圧リング１８がカプセルケース１１の内周に形成されている雌ねじにねじ込まれ、押圧リング１８が絶縁スリーブ１６を適宜の押圧力で押圧することにより、上記内蔵部品がカプセルケース１１内に位置決めされて固定されている。カプセルケース１１内には、押圧リング１８の後ろからサイドメッシュ１７が装着され、サイドメッシュ１７は後方音響端子１１２をカプセルケース１１の内周面側から覆っている。サイドメッシュ１７は後方音響端子１１２からごみや異物の侵入を阻止する網状の部材で、音響抵抗材としては作用しない。振動板１２は、片面に例えば金属蒸着膜を有する合成樹脂薄膜からなり、所定の張力が付与された状態で例えば真鍮などの素材からなる支持リング１２１に固着され、支持リング１２１を介してカプセルケース１１内に収納されている。カプセルケース１１内には支持リング１２１を位置決めするための段差部１１３が形成されている。

固定極１３として、例えばアルミニウム板にフッ化エチレン樹脂（ＦＥＰ）などからなる厚さ２５μｍ程度のエレクトレット材を貼付けたエレクトレットボードを用いる場合は、自己成極性であることから、成極電源は不要であるが、成極電源を必要とする金属製の板を用いる場合もある。固定極１３には適宜数の透孔１３１が設けられている。

上記電極引き出し部材５０は、固定極１３の周縁部を支持することができる大径円筒部５１と、これよりも小径であって電極引き出し部材５０の後端側に同軸的に連続して一体に形成された小径円筒部５２を含む円筒体からなる。電極引き出し部材５０は、導電性材料の焼結部品からなり、焼結部品特有の無数の微小な孔（ポーラス）を持っている。そのため、空気抵抗を持ちながらも空気を通すことができ、適宜の音響抵抗を持って音波を通すことができる。また、電極引き出し部材５０は、大径円筒部５１とこれに続く小径円筒部５２からなる円筒形に形成されていて、大径円筒部５１の開放した前端が固定極１３の背面に押し当てられることにより、音響容量となる空気室５３を形成している。

電極引き出し部材５０は、大径円筒部５１と小径円筒部５２との境界の外周に、半径方向に広がる顎状の段差部５５を有している。この段差部５５が絶縁スリーブ１６の内向きフランジ１６１で押され、電極引き出し部材５０の開放した前端が固定極１３を前方に押している。固定極１３はスペーサ１２２を、スペーサ１２２は支持リング１２１に固着された振動板１２を前方に押し、支持リング１２１がカプセルケース１１内の段差部１１３に押し当てられることにより、これらの部品がカプセルケース１１内に位置決めされて固定されている。絶縁スリーブ１６は、電極引き出し部材５０の大径円筒部５１の外周全体と固定極１３の外周の一部を覆い、電極引き出し部材５０と固定極１３をカプセルケース１１から電気的に絶縁している。絶縁スリーブ１６の前端とスペーサ１２２との間に隙間が生ずるように絶縁スリーブ１６の寸法が決められ、振動板１２、スペーサ１２２、固定極１３、電極引き出し部材５０がこの順で互いに密着するように構成されている。

電極引き出し部材５０は、上記のように、導電性材料の焼結部品であることによって音響抵抗となり、かつ、筒形に形成されることにより音響容量となる空気室５３を形成している。固定極１３には振動板１２と固定極１３との間の空気室５３と電極引き出し部材５０で形成される空気室５３を連通させる孔１３１が形成されている。

上記小径円筒部５は、マイクロホンカプセル部１０とマイクロホンケース２０とを結合したときにＦＥＴ２１１のゲート電極と接触し得る長さを有している。上記大径円筒部５１と小径円筒部５２の内周は連通して上記空気室５３を形成しており、前記押圧リング１８の後端から後方に電極引き出し部材５０の小径円筒部５２の後半部分が露呈している。上記小径円筒部５２の後半部分の無数の微細なポーラスは、後方音響端子１１２からの音が入り込む音導孔として作用するようになっている。これにより、後方音響端子１１２からの音は、上記ポーラスから小径円筒部５２内に入り、大径円筒部５１および固定極１３の透孔１３１を通って振動板１２の背面側に導かれ、その途中で上記ポーラスによる音響抵抗を受ける。

単一指向性コンデンサマイクロホンでは、単一指向性を得るために固定極の後ろ側に音響容量（空気室）と音響抵抗を備えている。本発明の図示の実施例に係るコンデンサマイクロホンによれば、上記音響容量を、固定極１３の振動板１２との対向面とは反対側の面と電気回路構成部材であるＦＥＴ２１１とを電気的に接続する電極引き出し部材５０の空気室５３が形成している。また、電極引き出し部材５０は、それ自身が有する無数のポーラスが音響抵抗として作用し、上記音響容量と相まって単一指向性コンデンサマイクロホンを実現している。よって、上記実施例によれば、電極引き出し部材５０が、単一指向性コンデンサマイクロホンを実現するための音響容量および後部音響抵抗材として機能するため、音響抵抗材を別部材として使用する必要がなく、また、音響抵抗材を押圧するためのスポンジのような押圧部材も不要であり、電極引き出し部材５０に孔開け加工を施す必要もない。このように、本発明によれば、構成が簡単で部品数が少ない単一指向性コンデンサマイクロホンを提供することができる。

なお、電極引き出し部材５０は、固定極１３と電気回路構成部材とを電気的に接続するものであって、上記電気回路構成部材とは、図示の実施例のようにインピーダンス変換器としてのＦＥＴ２１１に限らず、例えば、回路基板２１の所定の回路パターンである場合もあり得る。
焼結によって電極引き出し部材を製作するに当たり、焼結条件を調整してポーラスの密度、大きさなどを調整することにより、音響抵抗値を適宜調整することができる。

本発明は、単一指向性を得るために固定極の後ろ側に音響容量と音響抵抗を備える必要がある単一指向性コンデンサマイクロホンにおいて、電極引き出し部材を、音響容量としても音響抵抗材としても兼用させることができるため、小型で低コストの単一指向性コンデンサマイクロホンを得ることができる。

１０ コンデンサマイクロホンカプセル
１１ カプセルケース
１２ 振動板
１３ 固定極
１６ 絶縁座
２０ マイクロホンケース
３０ 結合雄ねじリング
５０ 電極引き出し部材
５１ 大径円筒部
５２ 小径円筒部
５３ 空気室

Claims (9)

1. 音波を受けて振動する振動板と、この振動板に対向して配置され上記振動板とともにコンデンサを構成する固定極と、上記固定極の上記振動板との対向面とは反対側の面と電気回路構成部材とを電気的に接続する電極引き出し部材とを含むマイクロホンカプセル部を備え、
   上記電極引き出し部材は、導電性材料の焼結部品であることによって音響抵抗となり、かつ、筒形に形成されることにより音響容量となる空気室を形成し、
   上記固定極には上記振動板と上記固定極との間の空気室と上記電極引き出し部材で形成される空気室を連通させる孔が形成されている単一指向性コンデンサマイクロホン。
2. マイクロホンカプセル部は、マイクロホンケースに結合されている請求項１記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
3. 電極引き出し部材はマイクロホンカプセル部に配置されていて、マイクロホンカプセル部がマイクロホンケースに結合されることにより電極引き出し部材を介して固定極と電気回路構成部材が電気的に接続されている請求項１記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
4. 電気回路構成部材はマイクロホンケース側に配置されている請求項２または３記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
5. 電気回路構成部材はインピーダンス変換用のＦＥＴである請求項２，３または４記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
6. インピーダンス変換用のＦＥＴは回路基板に実装されている請求項５記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
7. マイクロホンカプセル部は、カプセルケース内に振動板と固定極と電極引き出し部材を含む内蔵部品が組み込まれることによって構成されている請求項１乃至６のいずれかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
8. 電極引き出し部材は大径円筒部と小径円筒部が連続した一体成形品で、大径円筒部の外周とカプセルケースの内周面との間に絶縁スリーブが介在している請求項１乃至７のいずれかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
9. マイクロホンカプセル部とマイクロホンケースは、結合雄ねじリングを介して結合されている請求項１乃至８のいずれかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。

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