CN1717122A - 提高了定向特性的定向性电容式话筒 - Google Patents

Abstract

本发明的定向性电容式话筒，具有：容器状的金属外壳；振动膜片板，位于上述金属外壳内部的最下层；振动板，位于上述振动膜片板的上层；固定电极，位于上述振动板的上部，在该固定电极与上述振动板之间夹入垫圈，并与振动板之间保持一定间隔的孔隙；支持物，位于上述固定电极的上层；以及印制电路板，穿孔设置有多个声波传入口，位于上述金属外壳内的上述最上层和上述支持物之间，并与上述金属外壳和上述支持物电连接，安装有FET；使进入上述印制电路板的声波传入口的声波的传播延迟，使上述固定电极与形成在上述印制电路板上的上述FET的栅极电连接。

Description

提高了定向特性的定向性电容式话筒

技术领域

本发明涉及提高了定向特性的定向性电容式话筒，尤其涉及这样的提高了定向特性的定向性电容式话筒，其中，金属外壳和固定电极的绝缘、固定电极和印制电路板的场效应晶体管(Field Effect Transisror，以下简称为FET)的电连接、以及具有声波传播的时间延迟等作用的支持物，在其表面上真空蒸镀镍之后，形成为与金属外壳绝缘的状态，所以，既然减少了构件数，并使厚度达到最小，即使装配工序简单，也能够提高电容式话筒的方向特性。

背景技术

一般，电容式话筒是利用平行板电容器的静电容量变化的话筒，一边设有固定电极，另一边设有导电性振动板作为电极，并使该振动板与固定电极相对置，在两个电极之间通过数10kΩ的电阻施加高的直流电压。这样，利用声压所产生的电极间隔的变化，可将两电极间的静电容量的变化以电信号的声音信号形式获得。

电容式话筒的频率特性在30kHz附近几乎是平坦的，输出功率小，广泛适用于测量和广播，近几年又用于移动电话、PDA等移动通信终端机等。从这种电容式话筒的工作理论和原理来说，电容式话筒的内部结构构件非常精密，并且对外部的电噪声很敏感，所以，为了充分保护内部结构构件，防止灰尘和异物的进入和电噪声的影响，在形成声波传入口的金属外壳中进行层叠密封。

当声波通过声波传入口流入薄膜金属振动板时，若振动板振动，则声波能使振动板和固定电极之间的距离发生变化，可将这种物理变化现象转换成电，来掌握静电容量的变化。

通常，电容式话筒的静电容量小，电阻抗高，不能直接连接到一般的放大器上使用，所以为了与放大器所要求的输入阻抗相匹配，一般和作为阻抗变换元件的FET相耦合来使用。

在此，FET是由源、栅、漏3个端子构成的有源元件。由于栅电位发生变化而使漏和源之间所流过的电流值发生变化，所以，构成ECMs(Elextrostatic Condenser Microphone system静电电容传声系统)的基本工作电路，可以取得声波产生的电信号。

电容式话筒中，作为极化电压需要数百伏(V)的直流外部供给电源，ECMs是无极性电容式话筒的一种，在电荷存储特性良好的高分子薄膜上蒸镀金属作为振动板使用，或者把高分子薄膜粘接到固定电极上使其存储电荷，这样，省略了直流外部供给电源。

电容式话筒可以安装在话筒或带导线电话机或无绳电话机、盒式录相机、数码相机等上使用。其构成部分如下：外壳，其上一般穿孔设置有声波传入口；过滤器，位于外壳上部，用于防止灰尘、湿气或异物等通过声波传入口而进入外壳内部；振动板，位于外壳内部，若在外壳内部保持空间，以便通过声波传入口而进入的声音引起振动，则该振动板在振动膜片板下层被通过声波传入口进入的声音进行振动；垫圈，位于振动板的下层，用于保持一定间隔，以便传播声音的振动；支持物，位于垫圈的下层，防止各部分移动，并防止整体形状变形；固定电极，位于支持物的内部，在利用垫圈来与振动板保持一定间隔的状态下，保持真空状态，检测出随振动板的振动而变化的静电容量；连结环，位于支持物的内部和固定电极的下层，连接匹配用FET的栅极和上述固定电极；用导电性物质布线的印制电路板；以及与印制电路板相连接，用于把静电容量的变化所引起的电位变化放大变换成电信号的FET等。

图1和图2是表示过去的电容式话筒的图，电容式话筒在金属外壳101内安装了如下构件：振动膜片板102、振动板103、垫圈104、固定电极105、过滤器106、支持物107、连结环108和印制电路板109等。尤其，图1和图2的电容式话筒，在印制电路板109上形成多个声波传入口，在固定电极105和印制电路板109之间组装了过滤器106，具有对从前方进入的声波反应灵敏的定向特性。

但是，上述电容式话筒，为了使金属外壳和固定电极绝缘、并将固定电极和印制电路板电连接，配备了支持物和连结环等，所以，结构要素增加，具有对通过印制电路板的声波传入口而从后方进入的声波进行时间延迟的、图3所示的特性。所以，能够使在后方发生之后通过前方即金属外壳的声波传入口而进入的声波更有效地抵消。

通常，单一方向性电容式话筒，最好在一个特定方向上对声音的接收很灵敏，而对其他方向的声音相对地反应迟钝。但若参照现有技术的图3和图4，则出现由于频率变化而不能保持这种方向性的问题。更详细地说，图3和图4是分别表示在日本市场销售的定向性电容式话筒、和在韩国市场销售的方向性电容式话筒的特性的曲线图。在各图的2条曲线中，大体上位于上方的曲线是用分贝(dB)来表示在话筒前方(0°)随频率变化测量的音量的大小；在大体上位于下方的曲线是用分贝来表示在话筒后方(180°)随频率变化而测量的音量大小。从各曲线上可以看出：随频率的变化在话筒前方测量的音量大小的变动很大。所以，随频率的变化，对一个方向的定向性特性不好。

并且，通过印制电路板的声波传入口进入的声波，不能够针对印制电路板和振动板的距离以及整个频带被均匀滤波，所以，不能够对声波的整个频带均匀地进行时间延迟，不能够完全除去在电容式话筒的后方发生的声波，而不能够获得电容式话筒的良好的方向性。

发明内容

因此，本发明是为了解决这种现存的问题而提出的方案，其目的在于，提供这样的提高了定向特性的定向性电容式话筒，既减少了构件数量，使厚度达到最小，又使装配工序简单，能够提高方向特性。

并且，本发明的另一目的在于，提供这样的提高了定向特性的定向性电容式话筒，即，对通过印制电路板的声波传入口传播到振动板上的声波，在整个频带上进行时间延迟，这样，能够使在电容式话筒的后方产生、并通过位于前方的金属外壳的声波传入口而传播到振动板上的声波抵消。

用于达到上述目的的、本发明的提高了定向特性的定向性电容式话筒，其特征在于具有：容器状的金属外壳，在最下层的中央穿孔设置有声波传入口，最上层的端部向内侧弯曲而对内部的构成要素进行固定；振动膜片板，位于上述金属外壳内部的上述最下层，在上述金属外壳内部形成空间，以便能够利用通过上述声波传入口进入的声波引起振动；振动板，位于上述振动膜片板的上层，利用通过上述声波传入口进入的声波进行振动，整体由存储有电荷的薄膜状金属极板构成，其外围被上述振动膜片板固定；固定电极，位于上述振动板的上部，由在与上述振动板相对的面上附着了蓄积有电荷的薄膜的金属材料构成，穿孔设置有多个穿通孔，为了支持上述振动板的振动，在该固定电极与上述振动板之间夹入垫圈，并与振动板之间保持一定间隔的孔隙；支持物，位于上述固定电极的上层，用于使上述固定电极和上述金属外壳绝缘；以及印制电路板，穿孔设置有多个声波传入口，位于上述金属外壳内的上述最上层和上述支持物之间，并与上述金属外壳和上述支持物电连接，安装有FET，该FET用于把电位变化放大变换成电信号，所述电位变化是上述振动板的振动所产生的上述振动板和固定电极之间的静电容量的变化所引起的；使进入上述印制电路板的声波传入口的声波的传播延迟，使上述固定电极与形成在上述印制电路板上的上述FET的栅极电连接。

发明效果

根据本发明，能够得到这样的效果：减少了构件数量，使厚度达到最小，使装配工序简单，能够提高方向性。

并且，本发明对通过印制电路板的声波传入口传播到振动板上的声波，在整个频带上进行时间延迟，由此，能够使在电容式话筒的后方发生、并通过位于前方的金属外壳的声波传入口而传播到振动板上的声波有效地抵消。

附图说明

图1是表示现有的电容式话筒的切开斜视图。

图2是表示现有的电容式话筒的断面图。

图3是表示现有的电容式话筒的定向特性的图。

图4是表示现有的电容式话筒的定向特性的图。

图5是表示采用本发明的电容式话筒的切开斜视图。

图6是表示采用本发明的电容式话筒的分解斜视图。

图7是表示采用本发明的电容式话筒的断面图。

图8是表示采用本发明的电容式话筒的定向特性的图。

具体实施方式

以下参照附图，详细说明本发明的最佳实施方式。

图5和图6是表示本发明的定向性电容式话筒的图，该定向性电容式话筒由导电性材料构成，在容器状的金属外壳11的最下层的中央，穿孔设置了声波传入口12，通过该声波传入口能够流入在前方发生的声波和在后方发生的声波。上述金属外壳11内收容了构成电容式话筒的振动膜片板14、振动板15、固定电极17、过滤器19、支持物20和印制电路板25，同时，也能够使附着在振动板15的一个面上的振动膜片板14与印制电路板25的FET电连接。也就是说，在金属外壳11内安装了振动膜片板14、振动板15、固定电极17、过滤器19、支持物20和印制电路板25的状态下，把金属外壳11的上层13弯曲向内侧，使位于金属外壳11内的各结构要素不移动。

在上述金属外壳11的下面附着了对声波传入口12进行隔断的、如无纺布10的过滤器，防止在外部发生的各种异物进入到外壳11内部，所以，不会影响电容式话筒的特性。

为了使层叠在上述金属外壳11内的最下层的振动膜片板14和振动板15，在振动板15的装配过程或振动板15的摇动时，仍能够保持无皱折的平坦状态，并且容易进行振动膜片板14和振动板15的装配工序，而在振动板15附着在振动膜片板14上的状态下进行装配。

上述振动膜片板14是加工处理成环状的板材，使振动板15与金属外壳11电连接，使上述金属外壳11内部形成空间，以便引导振动板15的振动，该振动是通过金属外壳11的声波传入口12而进入的声波所引起的。如上所述，振动板15附着在振动膜片板14的上面，所以，振动膜片板14具有固定振动板15的外围的作用，能够使振动板15保持平坦状态，而不变形。

附着在上述振动膜片板14上面的振动板15，在整面上存储有电荷的薄膜状金属极板，振动板15和固定电极17之间夹着垫圈16，使振动板15与固定电极17之间保持规定的间隔距离，并被通过上述金属外壳11的声波传入口12而进入的声波进行振动，也就是说，利用通过声波传入口12而进入的声波所引起的振动板15的振动，使振动板15和固定电极17之间的距离发生变化，所以，振动板15和固定电极17之间形成的电位随声波变化。

由绝缘材料构成的环状垫圈16位于上述振动板15的上层，该垫圈16对振动板15和固定电极17进行电绝缘，并使振动板15和固定电极17之间保持孔隙，利用通过金属外壳11的声波传入口12而进入的声波，使振动板15进行振动。

与一个作为电极的振动板15相对应的另一个电极的固定电极17，由附着了薄膜的金属材料构成，该金属材料与振动板15相对的面上存储电荷。该固定电极17具有多个通孔18，用于提供声波和空气流动的路径，把垫圈16夹在中间，与上述振动板15保持一定间隔的孔隙。

当在上述固定电极17上层叠时，在把上述固定电极17插入到中央的状态下进行层叠的支持物20，是由绝缘材料构成的成形物，离开中心一定距离而形成多个通孔21，用于使声波的传播延迟，在外围上，上下分别形成了一定高度的突出部22a、22b，在上述成形物的上下面和通孔21内真空蒸镀镍27，使成形物的上下面互相进行电连接。

当然，为了电连接而在支持物20的表面上真空蒸镀的镍27，不仅限于用真空蒸镀方法处理，也可以用其他方法进行处理，支持物20的表面，不仅限于用镍，也可以采用能够电连接的其他材料来进行处理。

上述支持物20是在作为支持物20的骨架的成形物的整个表面上真空蒸镀镍27之后，利用切削加工方法来去除真空蒸镀在成形物侧面24和上下面外围边角23a、23b上的镍27，使固定电极17不会以镍27为媒介与金属外壳11电连接。

也就是说，在支持物20表面真空蒸镀的镍27，形成一个对固定电极17和印制电路板25进行电连接的环，但还具有不对固定电极17和金属外壳11进行电连接的作用。

上述支持物20在内置了固定电极17的状态下，位于垫圈16的上层，其作用是：对固定电极17和金属外壳11进行绝缘，使通过印制电路板25的声波传入口26而进入的声波的传播延迟，使固定电极17与形成在印制电路板25上的FET的栅极电连接。

尤其，在固定电极17和支持物20之间，内置了规定厚度的过滤器19，所以，通过印制电路板25的声波传入口26而传播到振动板15上的声波被延迟后进行传播。

最后，层叠在金属外壳11内的最上层的印制电路板25，通过在上述金属外壳11内层叠，与金属外壳11和支持物20电连接，其上焊接了FET，该FET用于把振动板15的振动所产生的振动板15和固定电极17之间的静电容量变化引起的电位变化，放大变换成电信号。并且，在印制电路板25上穿孔制作了多个声波传入口26，以便在电容式话筒的后方产生的声波能够传播到振动板15上。

关于上述结构的电容式话筒既能够抵消在后方发生的声音，又能够收集在前方发生的声音的过程，参照图7进行说明。

首先，在电容式话筒的前方产生的声波通过金属外壳11的声波传入口12而直接传播到振动板15上，振动板15利用在前方产生的声波进行振动。

并且，在电容式话筒的后方产生的声波，围绕金属外壳11的外围通过金属外壳11的声波传入口12而传播到振动板15上，并在后方产生的声波通过印制电路板25的声波传入口26之后，穿过支持物20的通孔21、过滤器19、固定电极17的通孔18等而被时间延迟的状态下，传播到振动板15。

也就是说，在电容式话筒的后方产生的声波通过声波传入口12而正常地进入到振动板15上，而通过印制电路板25的声波传入口26时，利用形成在支持物20上的通孔21和过滤器19对传播时间进行延迟。

所以，通过前方的声波传入口12而进入的声波，被通过后方的声波传入口26的声波抵消，在后方产生的声波不能发挥使振动板15振动的作用，所以振动板15利用前方产生的声波进行振动。

尤其，支持物20的通孔21和过滤器19对通过声波传入口26而进入的声波的全频带施加时间延迟，由此能够获得图8所示的对各频带的特性。在此，利用通孔21的深度、直径和各构成要素之间的距离等，能够调节声波的延迟时间和被延迟了时间的频带。

关于图8将进一步详细说明。在该图的2个曲线中，位于上方的曲线是用分贝(dB)表示在话筒的前方(0°)随频率变化测量出的音量大小；位于下方的曲线是用分贝来表示在话筒后方(180°)随频率变化测量出的音量大小。从图8中可以看出：随着频率的变化在话筒前方测出的音量大小几乎没有变动，是均匀的。所以，可以看出，相对于频率的变化，对一个方向的定向特性比现有技术好。

本发明是涉及这样的话筒的技术，该话筒安装在家庭用音响设备和各种广播装置及录音装置、数码相机、移动通信终端机等上，用于收集声音和音响等，有利于各种装置的小型化、高级化、薄型化等，有利于制作特殊用途的话筒。

Claims (5)

1、一种定向性电容式话筒，其特征在于：

容器状的金属外壳，在最下层的中央穿孔设置有声波传入口，最上层的端部向内侧弯曲而对内部的构成要素进行固定；

振动膜片板，位于上述金属外壳内部的上述最下层，在上述金属外壳内部形成空间，以便能够利用通过上述声波传入口进入的声波引起振动；

振动板，位于上述振动膜片板的上层，利用通过上述声波传入口进入的声波进行振动，整体由存储有电荷的薄膜状金属极板构成，其外围被上述振动膜片板固定；

固定电极，位于上述振动板的上部，由在与上述振动板相对的面上附着了蓄积有电荷的薄膜的金属材料构成，穿孔设置有多个穿通孔，为了支持上述振动板的振动，在该固定电极与上述振动板之间夹入垫圈，并与振动板之间保持一定间隔的孔隙；

支持物，位于上述固定电极的上层，用于使上述固定电极和上述金属外壳绝缘；以及

印制电路板，穿孔设置有多个声波传入口，位于上述金属外壳内的上述最上层和上述支持物之间，并与上述金属外壳和上述支持物电连接，安装有FET，该FET用于把电位变化放大变换成电信号，所述电位变化是上述振动板的振动所产生的上述振动板和固定电极之间的静电容量的变化所引起的；

使进入上述印制电路板的声波传入口的声波的传播延迟，使上述固定电极与形成在上述印制电路板上的上述FET的栅极电连接。

2、如权利要求1所述的定向性电容式话筒，其特征在于：上述支持物是由绝缘材料构成的成形物，形成有多个用于对声波的传播进行延迟的通孔，在外围的上下形成有一定高度的突出部，在上述成形物的上下面和通孔内真空蒸镀镍，使成形物的上下面互相电连接。

3、如权利要求2所述的定向性电容式话筒，其特征在于：上述支持物是在上述成形物的整个表面上真空蒸镀镍之后，把真空蒸镀于上述成形物的侧面和上下面的外围上的镍切削掉而成的。

4、如权利要求1所述的定向性电容式话筒，其特征在于：在上述固定电极和支持物之间设有过滤器，用于使通过上述印制电路板的上述声波传入口而传播到上述振动板上的声波的传播延迟。

5、如权利要求1所述的定向性电容式话筒，其特征在于：在上述金属外壳的上述最下层的下部，附着有用于阻止异物进入的无纺布。

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