CN103297906B - 单指向性电容式传声器及其音响阻抗调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明是单指向性电容式传声器及其音响阻抗调整方法。在单指向性电容式传声器中，对音响端子间距离不同的传声器可共用支撑固定极的绝缘座。对穿通设置有多个音孔（32）的绝缘座（31），通过规定的音孔闭塞单元将多个音孔（32）中的规定的音孔（32）进行音响闭塞并进行粗调整，通过由音响阻抗调整单元（50）（调整螺母（51））给音响阻抗材（40）施加规定的压缩力并进行微调节，来调整从后部音响端子到振动板的背面的音波通路中存在的音响阻抗。

Description

单指向性电容式传声器及其音响阻抗调整方法

技术领域

本发明涉及单指向性电容式传声器及其音响阻抗调整方法，进一步详细而言，涉及对音响端子间距离不同的单指向性电容式传声器可共用支撑固定极的绝缘座（Insulator）的技术。

背景技术

单指向性电容式传声器具有将来自音源的音波取入到振动板的前面侧的前部音响端子和将来自音源的音波取入到振动板的背面侧的后部音响端子，将从后部音响端子取入的双方向性成分用音响阻抗进行调整。

不仅基于求得的指向性（例如，心形 （Cardioid）、过心形（Hypercardioid）或者超心形（Supercardioid）等）和存在于固定极的后部的空气室的刚性（Stiffness ）而且还基于前部音响端子与后部音响端子之间的音响端子间距离来设计后部音响端子侧的音响阻抗值。（参见【溝口章夫( MIZOGUCHI Akio)著「指向性コンデンサ·マイクロホンの小型化に関する考察」日本音響学会誌( Journal of The Acoustical Society of Japan)】第31卷第5号(1975)，特别是图1）。

在通常的单指向性电容式传声器中，由于其音响端子间距离最长也在5cm以下，所以采用比较低的音响阻抗值。

与此相对，当变为在传声器单元中安装了音响管的窄指向性传声器时，也存在低频率下的音响端子间距离达到50cm的情况。

为此，在电容元件的振动板的前面，由于对音响管内的音响质量有影响，所以例如为了得到过心形等的单指向性，需要使后部音响端子侧的音响阻抗值极高。不仅如此，而且在实现正确的指向性的基础上，在维持高音响阻抗值的同时还需要进行细微的调整。

可是，在电容式传声器中，固定极被绝缘座（绝缘体）支撑，就单指向性而言，为了使来自后部音响端子的音波作用于振动板的背面侧，固定极使用多孔的电极板，并且在绝缘座中穿孔设置作为音波通路的音孔，或者，由于在绝缘座与固定极之间存在空气室，所以在设计音响阻抗值方面，绝缘座成为重要的元件。

在另一方面，由于固定极经由插通绝缘座内的电极引出棒被连接到作为阻抗变换器的FET（场效应晶体管）的栅极，所以绝缘座使用体积电阻率和表面电阻率高的材料（作为一例有聚碳酸酯（polycarbonate））。

即使为这样的高电阻率的材料，由于在通过切削加工来制作绝缘座时，在其表面会形成不少的擦痕或小裂纹，由此，也存在表面电阻率降低的情况。

虽然通过注入成型几乎不会产生基于这样的切削加工所带来的问题，但是，在音响端子间距离短的通常的单指向性电容式传声器和具有音响管的窄指向性的电容式传声器中，基于与所要求的音响阻抗值之间的关系，穿通设置于绝缘座的音孔的直径、数量不同。

另外，即使为相同的窄指向性的电容式传声器，由于基于与其音响阻抗值之间的关系，依赖于使用的音响管的长度而穿通设置于绝缘座的音孔的直径、数量不同，所以在按这些机种的每一个制作成型模具中，要承受巨大的成本负担。

因此，本发明的课题在于，提供一种在单指向性电容式传声器中，对音响端子间距离不同的传声器可共用支撑固定极的、优选的是基于注入成型的绝缘座（绝缘体）。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的特征在于，单指向性电容式传声器在一端侧存在前部音响端子，在另一端侧存在后部音响端子的圆筒状的单元容器内，具有将被支撑环拉紧的振动板和被绝缘座支撑的固定极隔开规定的间隔相向地配置而构成的传声器单元，在所述绝缘座中，穿通设置有将来自所述后部音响端子的音波导入所述振动板的背面侧的多个音孔，并且在所述绝缘座的背面侧设置有以覆盖所述音孔的全部的方式形成的音响阻抗材和给所述音响阻抗材施加压缩力使该音响阻抗可变的音响阻抗调整单元，在所述音响阻抗材中，设置有将所述音孔中的规定的音孔进行音响闭塞的音孔闭塞单元。

本发明的特征在于，所述音孔闭塞单元由分散设置在与所述音响阻抗材的所述音孔相向的部位的非透气性部件构成。

本发明的特征在于，所述非透气性部件由涂敷或粘贴于所述音响抵抗材上的树脂材构成。

本发明的特征在于，所述非透气性部件由所述音响抵抗材的加热熔融物构成。

本发明的特征在于，所述非透气性部件形成为嵌合到所述音孔的突起状。

本发明的特征在于，所述音孔闭塞单元由配置于所述绝缘座和所述音响阻抗材之间的非透气性片材构成，在所述非透气性片材中，形成有使音响闭塞的所述规定的音孔以外的音孔与所述音响阻抗材成连通状态的开口部。

本发明的特征在于，所述音响阻抗调整单元具备：调节板，形成为圆盘状并且与所述音响阻抗材的背面侧全体相接触且在与所述绝缘座之间夹持所述音响阻抗材；和按压单元，给所述调节板可变地赋予按压力，来自所述后部音响端子的音波从所述音响阻抗材的周端面进入。

本发明的特征在于，涉及单指向性电容式传声器的音响阻抗调整方法，该单指向性电容式传声器在一端侧存在前部音响端子，在另一端侧存在后部音响端子的圆筒状的单元容器内，具有将被支撑环拉紧的振动板和被绝缘座支撑的固定极隔开规定的间隔相向地配置而构成的传声器单元，在所述绝缘座中，穿通设置有将来自所述后部音响端子的音波导入所述振动板的背面侧的多个音孔，并且在所述绝缘座的背面侧设置有以覆盖所述音孔的全部的方式形成的音响阻抗材和给所述音响阻抗材施加压缩力使该音响阻抗可变的音响阻抗调整单元，作为粗调整工序，通过规定的音孔闭塞单元将所述音孔中的规定的音孔进行音响闭塞之后，作为微调整工序，通过由所述音响阻抗调整单元给所述音响阻抗材施加规定的压缩力，来调整从所述后部音响端子到所述振动板的背面的音波通路中存在的音响阻抗。

本发明的特征在于，作为所述粗调整工序中的所述音孔闭塞单元，在所述音孔内封入硬化性树脂。

本发明的特征在于，作为所述粗调整工序中的所述音孔闭塞单元，使用分散设置在与所述音响阻抗材的所述音孔相向的部位的非透气性部件。

本发明的特征在于，作为所述粗调整工序中的所述音孔闭塞单元，使用配置于所述绝缘座和所述音响阻抗材之间的非透气性片材。

根据本发明，通过由音孔闭塞单元将穿通设置于绝缘座中的多个音孔中的规定的音孔进行音响闭塞，能粗略地调整后部音响端子侧的音响阻抗值，之后，通过音响阻抗调整单元，给音响阻抗材施加规定的压缩力，能微调整后部音响端子侧的音响阻抗值。因此，若基于音响端子间距离短的通常的单指向性电容式传声器的规格来设计绝缘座，则可将该绝缘座适用于音响端子间距离长的窄指向性单指向性电容式传声器。

附图说明

图1是表示本发明的单指向性电容式传声器所具备的传声器单元的一实施方式的剖面图；

图2是从绝缘座的背面侧看到的上述传声器单元的后视图；

图3是表示上述传声器单元的后部音响端子侧的结构的分解立体图；

图4A～C是表示音响端子间距离不同的三个机种的单指向性电容式传声器的侧视图；

图5是表示作为图4C的窄指向性电容式传声器用的音孔被堵塞的绝缘座的后视图；

图6A是表示由音响阻抗材堵塞了音孔的绝缘座的后视图，图6B是表示具有音孔闭塞单元的音响阻抗材的正面图，图6C是其A－A线剖面图；

图7A是表示由非透气性片材堵塞了音孔的绝缘座的后视图，图7B是表示非透气性片材的正面图，图7C是表示音响阻抗材的正面图，图7D是表示在音响阻抗材上粘贴非透气性片材的状态的剖面图；

图8A是基于音响阻抗材的调整螺母的微调整时（0旋转时）的极性图，图8B是表示其指向频率响应的曲线图；

图9A是基于音响阻抗材的调整螺母的微调整时（0.5旋转时）的极性图，图9B是表示其指向频率响应的曲线图；

图10A是基于音响阻抗材的调整螺母的微调整时（1.0旋转时）的极性图，图10B是表示其指向频率响应的曲线图；

图11A是基于音响阻抗材的调整螺母的微调整时（1.5旋转时）的极性图，图11B是表示其指向频率响应的曲线图；

图12A是基于音响阻抗材的调整螺母的微调整时（2.0旋转时）的极性图，图12B是表示其指向频率响应的曲线图。

具体实施方式

下面，虽然通过图1～图12对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于此。

首先，参照图4，在本发明中，包括图4A所示的音响端子间距离例如7.9mm的通常形式的单指向性电容式传声器1A、图4B所示的音响端子间距离例如为220.4mm的具有中尺寸的音响管2B的窄指向性电容式传声器1B、图4C所示的音响端子间距离例如为433.4mm的具有长尺寸的音响管2C的窄指向性电容式传声器1C等的单指向性电容式传声器（下面，有时简称为“传声器”）。这些电容式传声器1A～1C的任一个都具备图1所示的传声器单元1。

传声器单元1具备由黄铜合金等的金属材构成的圆筒状的单元容器10。在图1中，单元容器10的左侧的前方开口部分是在接收声音时朝向未图示的音源侧的前部音响端子10a，右侧的后方开口部分是后部音响端子10b。

进而，在成品机（complete microphone）中，单元容器10被收纳在未图示的传声器容器内，在多数情况下，该传声器容器中设置有取入来自后方的音波的开口部。另外，在图4B、C所示的窄指向性传声器1B、1C中，音响管2B、2C直接连结于传声器单元1的前部音响端子10a。

在单元容器10内收纳有静电型的电声变换器（electroacoustic converter）。电声变换器构成为经由未图示的衬垫部件将被支撑环（振动环（diaphragm ring））21拉紧的振动板20和被绝缘座31支撑的固定极30相向地配置。

振动板20使用单面具有金属蒸镀膜的合成树脂的薄膜。固定极30使用例如由铝材构成的电极板。在背驻极体型的情况下，在固定极30中驻极体介电薄膜被整体熔敷。在膜驻极体型的情况下，在振动板20侧驻极体介电薄膜被整体熔敷。

绝缘座31使用体积电阻率和表面电阻率高的材料，作为一例使用聚碳酸酯。虽然通过切削加工制作绝缘座31也可，但优选的是，在维持高表面电阻率的基础上，通过注入成型制作绝缘座31。

为了使来自后部音响端子10b的音波作用于振动板20的背面侧（与固定极30相向的面侧），固定极30使用多孔板。在绝缘座31中穿通设置有作为多个音波通路的音孔32。

在绝缘座31的中央部分，电极引出棒34被插通。电极引出棒34经由未图示的布线材与固定极30电连接。

在单元容器10的后方开口部的内周面，形成有内螺纹10C。通过具有与内螺纹10C进行螺纹连接的外螺纹的锁环35，经由绝缘座31从背面侧按压包括振动板20和固定极的电声变换器，并在绝缘座31与设置在单元容器10的前方开口部侧的锁紧环（stopper ring11）之间牢固地被固定。

进而，在单元容器10例如由塑性变形容易的铝材构成的情况下，有时也存在代替锁环35而通过使其后部开口端的端缘向内侧卷曲而压紧，绝缘座31的背面被按压的情况。

将图2和图3合在一起进行参照，在绝缘座31的背面31a侧（反固定极支撑面侧）设置有音响阻抗材40和给音响阻抗材40施加压缩力而使其音响阻抗值可变的音响阻抗调整单元50。

进而，在该实施方式中，在绝缘座31的固定极支撑面侧，形成有由凹部构成的规定容积的空气室33。虽然未图示，但是在该空气室33中收纳例如由毛毡材等构成的音响阻抗材也可。

音响阻抗材40使用具有透气性的海绵材、树脂片或者无纺布等，并且以覆盖所有音孔32的方式形成规定厚度的圆盘状。该音响阻抗材40虽然通过音响阻抗调整单元50被压缩，但优选的是，事前以规定的压缩率被压缩成型也可。

在该实施方式中，使用全面覆盖音响阻抗材40的单面的调整螺母51作为音响阻抗调整单元50。

为了安装该调整螺母51，在绝缘座31的背面侧的中央部设置有与调整螺母51的内螺纹孔52进行螺纹连接的外螺纹筒36。另外，在音响阻抗材40中也穿通设置有外螺纹筒36被插通的孔41。进而，电极引出棒34插通外螺纹筒36内。

这样，由于在绝缘座31和调整螺母51之间音响阻抗材40被夹持，所以在音响阻抗材40中，变成音波从其周端面40a进入，在得到更高的音响阻抗方面优选。

在绝缘座31中，虽然设置有多个音孔32，但是为了在例如图4A～C所示的传声器1A，1B，1C中可共用绝缘座31，该音孔32的数量被设定为，在所要求的后部音响端子10b侧的音响阻抗更低的图4A的通常形式的单指向性传声器1A中也可适用。

在该实施方式中，对外径为24mm的绝缘座31，穿通设置12个孔径1mm的音孔32。虽然优选的是，各音孔32在调整音响阻抗方面为同一直径，但是，关于配置无需是均等配置。

在本发明中，当调整音响阻抗时，闭塞规定的音孔32进行粗调整，并压缩音响阻抗材40进行微调整。

作为一例，12个音孔32中，在粗调整步骤中，在图4A的通常形式的传声器1A的情况下，关闭1～3个音孔。在图4B的窄指向性的中传声器1B的情况下，关闭9个音孔。在图4C的窄指向性的长传声器1C的情况下，关闭10个音孔。在图5中示出关闭10个音孔，2个音孔作为有效而留下的状态（黑圆点为关闭的音孔）。

虽然音孔32的闭塞例如通过环氧树脂等的注入、胶带粘贴等进行也可，但是通过图6对本发明中优选采用的第一音孔闭塞单元进行说明。

如图6B所示，该第一音孔闭塞单元由分散设置在与音响阻抗材40的音孔32相向的部位的非透气性部件42构成。例如，如图5所示，若12个音孔中关闭10个音孔，留下2个音孔，则非透气性部件42被设置在与由图5的黑圆点所示的音孔的各部分对应的10个部位。

这样，通过将具有非透气性部件42的音响阻抗材40配置在绝缘座31的背面31a侧，如图6A所示，点划线圆形记号的部分的10个音孔32通过非透气性部件42被关闭，以实线圆形记号所示的2个音孔32变为与音响阻抗材40连通的状态。

非透气性部件42由涂敷或粘贴于音响阻抗材40上的树脂材形成也可。另外，在音响阻抗材40由具有透气性的海绵材、树脂片等构成的情况下，将其一部分加热熔融成为非透气的眼堵死状态也可。

另外，如图6C所示，优选的是，非透气性部件42形成嵌合到音孔32的突起状。据此，在旋转调整螺母51并压缩音响阻抗材40时，能防止基于音响阻抗材40的连动旋转导致的位置偏移。

下面，参照图7，对本发明中优选采用的第二音孔闭塞单元进行说明。

该第二音孔闭塞单元由图7B所示的非透气性片材60构成。该非透气性片材60与图7C所示的音响阻抗材40大致为相同直径，并且，如图7D所示，在沿着音响阻抗材40的单面（与绝缘座31的相向面）设置的状态下，与音响阻抗材40一起配置在绝缘座31的背面31a侧。该状态表示在图7A的后视图中。

非透气性片材60虽然覆盖应闭塞的音孔32，但是具备其以外的音孔32与音响阻抗材成为连通状态的开口部61。

例如，如图5那样，若关闭由黑圆点所示的10个音孔，将由白圆点所示的2个音孔作为有效而留下，则在非透气性片材60的中央部分设置如在内部包括图示为白圆点的该2个音孔的椭圆状的开口部61。

进而，在图7的例中，虽然在椭圆状的开口部61内使其包括与音响阻抗材40连通的2个音孔32，但是，开口部61例如以与音响阻抗材40连通的音孔的一个单位，个别设置也可。另外，将非透气性片材60作为可热熔敷的薄膜材，预先在音响阻抗材40的单面热熔敷也可。

无论如何，根据上述第一及第二音孔闭塞单元，当例如在图4A～C所示的单指向性电容式传声器中共用绝缘座31时，与每次用树脂材等密封规定的音孔32的情况相比，由于能提高生产性，所以优选。

下面，关于图4C所示的窄指向性的长传声器1C（作为粗调整，如图5所示，预先关闭10个音孔，并将2个音孔作为有效而留下的形式的传声器），在图8～图12示出通过作为音响阻抗调整单元50的调整螺母51，微调整了音响阻抗材40的音响阻抗值时的极性图和指向频率响应特性（各图中的极性图是100Hz时的图）。

进而，在该例中，作为音响阻抗材40， 使用将Bridgestone公司制的海绵材（产品编号HR-50）预先压缩1/5（压缩率：1/5）后的海绵材。另外，音响阻抗材40按调整螺母51的0.5旋转（180°旋转）的每一次在轴方向仅压缩0.2mm（相当于约4%）。

首先，图8A，B示出将基于调整螺母51的对音响阻抗材40的压缩力设定成大致“0”（为0.0旋转且压缩率为1/5的原样）的无压缩时的极性图和指向频率响应特性。

接着，图9A，B示出使调整螺母51进行0.5旋转（180°旋转），将音响阻抗材40的压缩率设定成从0.0旋转时的1/5到1/6.25时的极性图和指向频率响应特性。

接着，图10A，B示出使调整螺母51进行1旋转（360°旋转），将音响阻抗材40的压缩率设定成从0.5旋转时的1/6.25到1/8.33时的极性图和指向频率响应特性。

接着，图11A，B示出使调整螺母51进行1.5旋转（540°旋转），将音响阻抗材40的压缩率设定成从1.0旋转时的1/8.33到1/12.5时的极性图和指向频率响应特性。

接着，图12A，B示出使调整螺母51进行2.0旋转（720°旋转），将音响阻抗材40的压缩率设定成从1.5旋转时的1/12.5到1/25.0时的极性图和指向频率响应特性。

从图8A～图12A的极性图可知，由于基于提高音响阻抗材40的压缩力，经过从接近双指向性的图案（图8A）到单指向性的图案（图9A～图10A），向接近无指向性的图案连续地变化，所以在期望的图案之处，若调整螺母51的旋转停止，则能得到适合该图案的音响阻抗值。

进而，关于图4C所示的音响端子间距离为433.4mm的窄指向性的长传声器1C，当验证其最合适的音响阻抗值时，使调整螺母51进行0.5旋转时，在图9B的指向频率响应中，100Hz时的振幅在90°和180°时大致下降相同程度，由此，把使调整螺母51进行0.5旋转时的音响阻抗值作为一个基准，在0.5旋转的左右，将调整螺母51拧紧或拧松，来进行探索最佳值的工作。

如上所述，根据本发明，在绝缘座31穿通设置所要求的后部音响端子10b侧的音响阻抗最低的数量的音孔32 ，在该音孔32中，将规定的音孔32通过由音孔闭塞单元（优选第一及第二音孔闭塞单元42，60）进行音响闭塞，能粗略地调整后部音响端子10b侧的音响阻抗值。之后，通过音响阻抗调整单元50（作为一例的调整螺母51），给音响阻抗材40施加规定的压缩力，通过将后部音响端子侧的音响阻抗值进行微调整，若基于音响端子间距离短的、例如图4A的通常的单指向性电容式传声器1A的规格来设计绝缘座31，则可适用于音响端子间距离长的、例如图4B、C的窄指向性单指向性电容式传声器的绝缘座31。

Claims (2)

1.一种单指向性电容式传声器，在一端侧存在前部音响端子、在另一端侧存在后部音响端子的圆筒状的单元容器内，具有将被支撑环拉紧的振动板和被绝缘座支撑的固定极隔开规定的间隔相向配置而构成的传声器单元，

在所述绝缘座中，穿通设置有将来自所述后部音响端子的音波导入所述振动板的背面侧的多个音孔，并且在所述绝缘座的背面侧设置有以覆盖所述音孔的全部的方式形成的音响阻抗材和给所述音响阻抗材施加压缩力使其音响阻抗可变的音响阻抗调整单元，

其特征在于，

为了使所述前部音响端子与所述后部音响端子之间的音响端子间距离为该单指向性电容式传声器所要求的音响端子间距离，

在所述音响阻抗材中，设置有将所述音孔中的规定的音孔进行音响闭塞的音孔闭塞单元，所述音孔闭塞单元由分散设置在与所述音响阻抗材的所述音孔相向的部位的形成为嵌合到所述音孔的突起状的非透气性部件构成，

通过由所述音孔闭塞单元对所述音孔中的规定的音孔进行音响闭塞来进行音响阻抗的粗调整，进而，通过由所述音响阻抗调整单元给所述音响阻抗材施加规定的压缩力来进行音响阻抗的微调整。

2.一种单指向性电容式传声器的音响阻抗调整方法，该单指向性电容式传声器在一端侧存在前部音响端子、在另一端侧存在后部音响端子的圆筒状的单元容器内，具有将被支撑环拉紧的振动板和被绝缘座支撑的固定极隔开规定的间隔相向配置而构成的传声器单元，

在所述绝缘座中，穿通设置有将来自所述后部音响端子的音波导入所述振动板的背面侧的多个音孔，并且在所述绝缘座的背面侧设置有以覆盖所述音孔的全部的方式形成的音响阻抗材和给所述音响阻抗材施加压缩力使其音响阻抗可变的音响阻抗调整单元，

其特征在于，

为了使所述前部音响端子与所述后部音响端子之间的音响端子间距离为该单指向性电容式传声器所要求的音响端子间距离，

作为粗调整工序，通过规定的音孔闭塞单元将所述音孔中的规定的音孔进行音响闭塞，之后，作为微调整工序，通过由所述音响阻抗调整单元给所述音响阻抗材施加规定的压缩力，来调整从所述后部音响端子到所述振动板的背面的音波通路中存在的音响阻抗，

此时，作为所述粗调整工序中的所述音孔闭塞单元，使用分散设置在与所述音响阻抗材的所述音孔相向的部位的形成为嵌合到所述音孔的突起状的非透气性部件。