DE2933286A1

DE2933286A1 - Elektretmikrophon

Info

Publication number: DE2933286A1
Application number: DE19792933286
Authority: DE
Inventors: Sadayoshi Nakagawa; Mitsuharu Shinohara
Original assignee: Hosiden Electronics Co Ltd
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 1978-08-21
Filing date: 1979-08-17
Publication date: 1980-03-06
Also published as: US4268725A; HK54983A; GB2029161A; GB2029161B; DE2933286C2

Description

BLUMBACH · WESFR . BEiRGEN . KRAMER ZWIRNER - BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2933286

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883004 Telex 05-212313 Telegramme Patontconsult Palenlconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Palenlconsult

Hosiden Electronics Co., Ltd. 79/8750

4-33, Kitakyuhoji 1-chome, Yao-shi, 16. August 1979

Osaka, Japan HO/ku

Elektretmikrophon Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Elektretmikrophon, d. h. ein Kondensatormikrophon mit Elektretmembran,nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kondensatormikrophonen ist in der Mikrophonkapsel ein Impedanzwandler untergebracht, der der Verringerung der Ausgangsimpedanz dient. Bei üblichen Elektretmikrophonen ist dieser Impedanzwandler hinter einer Gegenelektrodenplatte angeordnet. Dies führt zu erheblichen Beschränkungen bezüglich einer Verringerung der Abmessung des Mikrophons in Rich-1

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. . H. P. Brtjhm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbacfi Diol.-lncj ■ P Berpan D ol.-lng. D^r. jur. ■ G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl -W.-mg

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tung senkrecht zur Membran. Es wurden daher Anstrengungen unternommen, die Abmessung in Radialrichtung der Membran zu verringern, um die Mikrophone miniaturisieren zu können. Ein geringerer Durchmesser der Membran führt jedoch zu einer schlechteren Tonqualität und einer geringeren Empfindlichkeit. Bekannte Mikrophone sind daher dick und nicht geeignet, wenn sie beispielsweise an einer Krawattennadel befestigt werden sollen, da sie von der Krawatte erheblich vorstehen würden. Wenn ein richtwirkungsfreies Mikrophon verwendet und an einer Krawattennadel befestigt wird, werden außerdem die Töne im Mikrophon gedämpft, so daß sich eine verschlechterte Artikulation ergibt; bei Ausbleiben von Nutzschall fängt das Mikrophon Umgebungsgeräusche auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein dünnes Elektretmikrophon zu schaffen, das trotz seiner Miniaturausbildung eine ausgezeichnete Tonqualität liefert und eine hohe Empfindlichkeit aufweist. Es soll darüberhinaus möglich sein, diesem dünnen Elektretmikrophon eine Richtwirkung zu verleihen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Da das Impedanzwandlerelement in der in der Umfangswand des Gegenelektrodenhalters ausgebildeten Öffnung untergebracht ist, kann uas erfir.dur.gsgor.-sße Mikrophon dünn gemacht verehr. Soll ihm eine Richtwirkung verliehen werden, dann wird die

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Rückseite des Gegenelektrodenhalters rait einer Abschirmplatte bedeckt, die Schallöcher aufweist. Ein Dämpfungsstoff wird dann in den Raum zwischen der Abschirmplatte und der Gegenelektrodenplatte gelegt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Ausfuhrungsform

des erfindungsgemäßen Elektretmikrophons,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenelektroden

halter 19 von Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt des Gegenelektroden

halters 19,

Fig. 4 einen Querschnitt der in Fig. 1 verwendeten

Kapsel 11,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der in Fig.

verwendeten Abschirmplatte 22,

Fig. 6 einen Querschnitt einer Ausführungsform

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eines erfindungsgemäßen Elektret-Richtmikrophons, und

Fig. 7 einen Querschnitt einer anderen Ausführungs

form des erfindungsgemäßen Elektretmikrophons.

In Fig. 1 bezeichnet 11 eine Kapsel in Form eines zylindrischen Teils, das in bekannter Weise beispielsweise aus Aluminium oder einem ähnlichen Metall besteht. Eine Stirnseite der Kapsel 11 ist völlig mit einer Frontplatte 12 bedeckt, die mit einer zentral angeordneten Schallöffnung 13 versehen ist, durch die Schall von der Vorderseite in die Kapsel 11 eintreten kann. Auf der Vorderseite der Frontplatte 12 ist ein Staubschutz 14 (etwa ein Stück Stoff) befestigt und überdeckt die Schallöffnung 13.

In der Kapsel 11 befindet sich eine Membran 16, die auf einen Ring 15 montiert ist und mit der Frontplatte 12 in Berührung steht. Die Membran 16 ist ein polarisierter, dielektrischer Film, auf dessen gesamte Fläche auf Seiten des Rings 15 eine Metallfolie aufgebracht ist. Eine Gegenelektrodenplatte 18 liegt der Membran 16 gegenüber. Zwischen beiden befindet sich ein ringförmiger Abstandshalter 17, der mit dem Randteil der Membran 16 in Berührung steht. Die Gegenelektrodenplatte 13

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wird von einem Gegenelektrodenhalter 19 gehalten. Die Kapsel 11 ist an der Rückseite des Gegenelektrodenhalters 19 mit einer Abschirmplatte 22 verschlossen. Das hintere Endteil der Kapsel 11 ist über die Rückseite des Gegenelektrodenhalters 19 gebogen. Als Folge davon werden die Membran 16, die Gegenelektrodenplatte 18, der Gegenelektrodenhalter 19 und die Abschirmplatte 22 mechanisch in der Kapsel 11 festgelegt.

Ein Impedanzwandlerelement 24 ist bei der vorliegenden Erfindung in der Umfangswand des Gegenelektrodenhalters 19 untergebracht. Wie beispielsweise in den Fig. 2 und 3 gezeigt, besteht der Gegenelektrodenhalter 19 aus einem relativ dicken zylindrischen Teil aus Kunstharz. Der Gegenelektrodenhalter 19 weist eine öffnung 25 in seiner Umfangswand auf, die nach außen geöffnet ist und das Impedanzwandlerelement 24 aufnimmt. Der innere Umfang des Gegenelektrodenhalters 19 kann gemäß Darstellung in Fig. 2 bezogen auf den äußeren Umfang exzentrisch sein, so daß der die öffnung 25 aufweisende Teil der Umfangswand dicker als der diametral gegenüberliegende Teil der Umfangswand ist. Die innere Umfangsflache des Gegenelektrodenhalters 19 ist auf Seiten der Membran 16 mit einer ringförmigen Stufe 26 versehen, in die die Gegenelektrodenplatte 18 genau eingepaßt ist. Die Gegenelektrodenplatte 18 ist mit Ventilationslöchern 27 versehen, die eine Verbindung zwischen einem hinteren Raum 28 zwischen der Gegenelektrodenplatte 18 und der Abschir:;platte 22 rit dem Paura zv/ischen der Gegenelektrode 2r:~ platte 18 und der Membran 16 herstellen.

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Das Impedanzwandlerelement 24 dient dazu, die hohe Impedanz des Mikrophons in eine niedrige Impedanz umzuwandeln,und ist gewöhnlich als integrierter Schaltungskreis mit einem Feldeffekttransistor und einem Widerstandselement ausgebildet. Das Impedanzwandlerelement 24 kann dasselbe sein, wie das bei dieser Art von Mikrophonen bislang verwendete. Ein Eingangsanschluß 29 des Impedanzwandlerelements 24 ist, etwa durch Punktschweißung, mit der Unterseite der Gegenelektrodenplatte 18 verbunden. Die öffnung 25 erstreckt sich teilweise zur Stufe 26, so daß die öffnung 25 an der Stelle der Stufe 26 mit der Innenseite des Gegenelektrodenhalters 19 in Verbindung steht und der Eingangsanschluß 29 längs der Gegenelektrodenplatte 18 in das Innere des Gegenelektrodenhalters 19 geführt wird. Die Stufe 26 ist mit einer Nut 30 zur Aufnahme eines Teils des Eingangsanschlusses 29 versehen. In der Praxis wird die Gegenelektrodenplatte 18 bei mit ihr verbundenem Impedanzwandlerelement auf den Gegenelektrodenhalter 19 gesetzt und das Impedanzwandlerelement 24 in der öffnung 25 angeordnet werden. Ein Ausgangsanschluß 31 des Impedanzwandlerelements 24 ist aus der Kapsel 11 herausgeführt, ohne sie zu berühren. Zu diesem Zweck ist in der Seite der Kapsel 11 eine Aussparung 32 ausgebildet. Diese der Öffnung 25 gegenüberliegende Aussparung 32 erstreckt sich gemäß Darstellung in Fig. 4 vom hinteren Ende der Kapsel 11 bis in die Nähe der Frontplatte 12. In die öffnung 25 ist zur Befestigung des Impedanzwandlerelements 24 ein Klebstoff gebracht, der auch verhindert, daß Luft durrh

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die Öffnung 25 aus dem hinteren Raum entweicht.

Die Abschirmplatte 22 ist mit einem Ansatz 34 versehen, der einstückig mit der Abschirmplatte ausgebildet ist und von einem Teil von deren Randkante im wesentlichen rechtwinklig absteht, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Der Ansatz 34 wird zwischen das Impedanzwandlerelement 24 und die Kapsel 11 gebracht. Zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Abschirmplatte 22 und einem Erd- bzw. Masseanschluß 37 des Impedanzwandlerelements 24 ist der Ansatz 34 mit einer schmalen Aussparung 36 versehen, die von seinem oberen Ende ausgeht. Der Masseanschluß 37 ist in die Aussparung 36 gedrückt. Der Ansatz 34 und der Ausgangsanschluß 31 des Impedanzwandlerelements 24 sind so beabstandet, daß sie einander nicht berühren können.

Da das Impedanzwandlerelement 24 bei herkömmlichen Elektretmikrophonen im hinteren Raum 28 angeordnet ist, ist hier der Größenverringerung des Mikrophons in Richtung senkrecht zur Membran 16 eine Grenze gesetzt. Beim erfindungsgemäßen Elektretmikrophon ist das Impedanzwandlerelement 24 jedoch in der Umfangswand des Gegenelektrodenhalters 19 angeordnet, so daß die Abmessung des Mikrophons in Richtung senkrecht zur Membran verringert werden kann, d. h. das Mikrophon kann etwa um die Dicke des Impedanzwandlerelements 24 dünner gemacht werden. Verglichen mit dem bekannten Elektretmikrophon gleicher Masse kann das erfinclungsgemäße Mikrophon in der Dicke verringert und im Durchmesser der Membran 16 vergrößert werden, wodurch sich

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eine ausgezeichnete Tonqualität und eine stabile Empfindlichkeit ergeben. Da der Durchmesser der Membran 16 groß ist, besteht keine besondere Notwendigkeit, den Abstandshalter 17 zur Verbesserung der Empfindlichkeit dünner zu machen, weil die Empfindlichkeit sehr stabil und groß wird. Darüberhinaus brauchen die jeweiligen Teile nicht mit eng begrenzten Abmessungstoleranzen hergestellt zu werden, so daß ihre Fabrikation und der Zusammenbau erleichtert werden. Über allem steht jedoch, daß die Erfindung eine in letzter Zeit aufgetretene Nachfrage nach dünnen Mikrophonen befriedigt die in Axialrichtung der Mikrophonkapsel kurz ausgebildet sind. Das erfindungsgemäße Mikrophon ist so dünn, daß beispielsweise, wenn es an einer Krawattennadel angebracht wird, es nicht stark vorsteht und daher weder störend noch unangebracht ist.

Das Richtverhalten des beschriebenen Mikrophons kann mit einer Anordnung, wie sie als Beispiel in Fig. 6 gezeigt ist, so ausgebildet werden, daß sich eine Richtwirkung ergibt, wobei hier unter Richtwirkung verstanden werden soll in einer Richtung wirkend. In Fig. 6 sind die Teile, die solchen von Fig. entsprechen, mit derselben Bezugszahl versehen. Die Anordnung von Fig. 6 stimmt mit der von Fig. 1 mit der Ausnahme überein, daß die Abschirmplatte 22 im ersteren Fall (Fig. 6) eine Vielzahl von Schallöchern 38 aufweist, die eine Verbindung zwischen dem hinteren Raum 28 und der Außenseite herstellen. In den hinter-.'::-. R:;u-\ 23 ist ein Dämpfungsstoff 39 eincjebracht.

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Wenn der Dämpfungsstoff 39 verhältnismäßig dünn ist, kann er auch auf die Abschirmplatte 22 so aufgeschichtet sein, daß die Schallöcher 32 verdeckt werden. Der Dämpfungsstoff 39 kann ein Vliesstoff, poröses Urethan ausgezeichneter Luftdurchlässigkeit, lose gewebter, luftdurchlässiger Filz o. ä. sein.

Bei einer Anordnung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, erreicht der Schall die Membran 16 durch die Schallöffnung 13 von der Vorderseite des Mikrophons und durch die Schallöcher

38 und die Ventilationslöcher 27 von hinten. Der von hinten in das Mikrophon eintretende Schall wird vom Dämpfungsstoff

39 so auf eine geeignete Größe gedämpft, daß sich die Richtwirkung in einer Richtung ergibt. Bei einem dünnen Mikrophon mit einer Membran mit großem Durchmesser fällt der Pegel des leisen Schallbereichs nicht ab, und der Schall wird im Mikrophon gedämpft, was in einigen Fällen die Artikulation beeinträchtigt. Ein Richtmikrophon leidet jedoch nicht an diesem Nachteil. Das Richtmikrophon hat darüberhinaus den Vorteil, daß es, wenn es beispielsweise an einer Krawattennadel befestigt ist, aufgrund seiner Richtwirkung bei Ausbleiben von Nutzschall kaum Umgebungsgeräusche einfängt.

Es ist günstig, den Luftdruck in der Kapsel 11 jederzeit gleich dem äußeren Luftdruck zu halten. Dies kann gemäß Darstellung in Fig. 7 deren Z^;.;ischenlegon eines ringförmigen Dämpfers οά-ττ Kissens 21 zwischen den Gegenelektrodenhalter 19 und die

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Abschirmplatte 22 erfolgen. Dieser Dämpfer ist so weit luftdurchlässig, daß er akustisch keinen Einfluß hat. In Fig. 7 sind Teile, die Teilen von Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Wenn der Dämpfer 21 aus elastischem Material besteht, werden die Kapsel 11 und die Abschirmplatte 22 elastisch in Kontakt gehalten, so daß, wenn die Kapsel 11 geschlossen wird, der Innenaufbau stabil gehalten ist. Es ist auch möglich, einen Dämpfer zu benutzen, der nicht luftdurchlässig, aber elastisch ist. In diesem Fall wird die Innenfläche der Abschirmplatte 22 aufgerauht, um eine Luftströmung zwischen dem Inneren der Kapsel 11 und dem Äußeren zu ermöglichen. Es ist auch möglich, das Impedanzwandlerelement 24 in ein elastisches Blatt 41, beispielsweise ein Gummiblatt, einzuwickeln und das eingewickelte Impedanzwandlerelement 24 in der öffnung 25 anzuordnen, um eine Luftleckströmung vom hinteren Raum 28 durch die öffnung 25 zu verhindern.

Bei einem Beispiel, bei dem der Durchmesser der Kapsel 11 etwa 9,5 mm und ihre Länge etwa 2,5 mm betrug, hatte der Gegenelektrodenhalter 19 eine Länge von ungefähr 1,2 mm, während die öffnung 25 3,2 mm breit war und 4 Löcher von 0,8 mm Durchmesser als Schallöcher 38 vorhanden waren. Es ergab sich eine ausgezeichnete Richtwirkung.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · BREHM PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2933288 Paienlconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Pa'entconsull Hosiden Electronics Co., Ltd. 79/8750 4-33, Kitakyuhoji 1-chome, Yao-shi, 16. August 1979 Osaka, Japan HO/ku Patentan Sprüche

1. Elektretmikrophon, umfassend eine zylindrische Kapsel mit einer Schalldurchlaßöffnung in deren Frontplatte, eine in der Kapsel der Frontplatte gegenüberliegend angeordnete Elektretmembran, eine der Elektretmembran gegenüberliegend angeordnete Gegenelektrode, einen röhrenförmigen Gegenelektrodenhalter, der koaxial zur Kapsel angeordnet ist, und ein Impedanzwandlerelement zur Erzielung einer niedrigen Ausgangsimpedanz, dessen Ausgangsanschluß aus der Kapsel herausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der ümfangswand des Gegenelektrodenhalters (19) eine öffnung (25) ausgebildet ist und der inneren Umfangsflache der Kapsel (11) zugewandt ist, daß in der Kapsel gegenüber der Öffnung (25) eine

München: R. Krämer Dipl.-Ing. ■ W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. rtat. · H. P. Ere*im Dipl.-Chem. Or. phil. na;. Wiesbaden: P. G- Bi-i-escr·- Dio!.-t->g , P. Bsrgar D -si.-lng D^r Jv-. · G Z/zirner Dipi.-Ing. Dipl.-W.-!·^.

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Aussparung (32) ausgebildet ist und daß das Impedanzwandlerelement (24) in der öffnung (25) untergebracht ist/ wobei sein Eingangsanschluß (29) mit der Gegenelektrodenplatte (18) verbunden ist, während sein Ausgangsanschluß (31) durch die Aussparung (32) aus der Kapsel (11) herausgeführt ist.

2. Elektretmikrophon nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang des Gegenelektrodenhalters (19) in bezug auf dessen Außenumfang exzentrisch ist, so daß der die öffnung (25) aufweisende ümfangswandabschnitt dicker als der diametral gegenüberliegende Umfangswandabschnitt ist.

3. Elektretmikrophon nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß in der inneren Umfangsflache des Gegenelektrodenhalters (19) auf der Seite der Elektretmembran (16) eine ringförmige Stufe (26) ausgebildet ist, daß die Gegenelektrodenplatte (18) gegen die Stufe gedrückt und vom Gegenelektrodenhalter gehalten ist, daß sich die öffnung (25) teilweise in die Stufe erstreckt, so daß öffnung und Inneres des Gegenelektrodenhalters miteinander in Verbindung stehen, und daß der Eingangsanschluß (29) das

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Impedanzwandlerelements (24) durch den sich teilweise zur Stufe erstreckenden Teil der öffnung zum Inneren des Gegenelektrodenhalters geführt ist.

4. Elektretmikrophon nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsanschluß (29) des Impedanzwandlerelements (24) längs der Rückseite der Gegenelektrodenplatte (18) ins Innere des Gegenelektrodenhalters (19) geführt ist.

5. Elektretmikrophon nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der ringförmigen Stufe (26) eine Nut (30) zur Aufnahme eines Teils des Eingangsanschlusses (29) des Impedanzwandlerelements (24) ausgebildet ist.

6. Elektretmikrophon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschirmplatte (22) hinter dem Gegenelektrodenhalter (19) angeordnet ist und diesen bedeckt und daß der hintere Endteil der Kapsel (11) umgebogen ist und gegen die Rückseite der Abschirmplatte drückt.

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7. Elektretmikrophon nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirrnplatte (22) einen einstückig angeformten Ansatz (34) aufweist, der von einem Teil der Randkante der Abschirmplatte rechtwinklig absteht und zwischen das Impedanzwandlerelement (24) und die innere Umfangsflache der Kapsel (11) eingesetzt ist, und daß ein Masseanschluß des Impedanzwandlerelements mit dem Ansatz verbunden ist.

8. Elektretmikrophon nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Aussparung (36) im Ansatz (34) ausgebildet ist und von dessen oberem Ende ausgeht, um den Masseanschluß (37) des Impedanzwandlerelements (24) aufzunehmen.

9. Elektretmikrophon nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abschirmplatte (22) Löcher (38) als Schalleinlaß von hinten in die Kapsel ausgebildet sind und daß zwischen die Abschirmplatte und die Gegenelektrodenplatte (18) ein Dämpfungsstoff (39) gebracht ist.

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10. Elektretmikrophon nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch einen zwischen den Gegenelektrodenhalter (19) und die Abschirmplatte (22) gesetzten Dämpfer (21).

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