JP2009246635A - Capacitor microphone unit and capacitor microphone - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the need to attenuate a signal level in a high frequency band through a filter by making a capacitor microphone unit suitable for use in a relatively low frequency band such as 1 kHz or lower, for example, in order to obtain a capacitor microphone unit suitable for use for a control system including an acoustic system. <P>SOLUTION: A capacitor microphone unit includes: a diaphragm 3 which receives a sonic wave and vibrates; a counter electrode 4 which is arranged in counter to the diaphragm 3 and constitutes a capacitor together with the diaphragm 3; an insulating holder 5 for holding the diaphragm 3 and the counter electrode 4 inside a housing 1; a front-side air chamber 81 formed at a back side of the counter electrode 4; a rear-side air chamber 82 formed at a back side of the insulating holder 5; an acoustic terminal 51 formed in the insulating holder 5 and communicating the front-side air chamber 81 and the rear-side air chamber 82; and an acoustic resistive member 9 added to the acoustic terminal 51. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、コンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンに関するもので、特に、音響系を含む制御系に用いるのに適したものである。   The present invention relates to a condenser microphone unit and a condenser microphone, and is particularly suitable for use in a control system including an acoustic system.

音響系を含む制御系にマイクロホンを用いる場合がある。例えば、ノイズキャンセルシステム、ノイズキャンセルヘッドホンなどに用いられるアクティブ（能動）・ノイズ・コントロールはその一つである。また、主としてスピーカシステムに用いられるモーショナルフィードバック（ＭＦＢ）もその一つである。このような、電気音響変換器であるマイクロホンを用いた制御系では、音波の伝播速度が遅いことから、可聴周波数帯域では主に１ｋＨｚ以下の比較的低い周波数帯で用いられる。   A microphone may be used for a control system including an acoustic system. For example, active noise control used in noise cancellation systems, noise cancellation headphones, etc. is one of them. One of them is motional feedback (MFB) mainly used for speaker systems. In such a control system using a microphone that is an electroacoustic transducer, the propagation speed of sound waves is slow, and therefore, the audible frequency band is mainly used in a relatively low frequency band of 1 kHz or less.

上記制御系は主として音圧制御に用いられることから、無指向性コンデンサーマイクロホンが用いられる。無指向性コンデンサーマイクロホンの制御方式は弾性制御方式であり、主要な周波数帯域での周波数応答は平坦で、位相回転も極めて少ない、というのがその理由である。一般的には、上記無指向性コンデンサーマイクロホンとして、市販の無指向性エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットが用いられる。しかしながら、小口径のエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの場合、周波数応答は良好であるが、有効面積が小さく、浮遊容量が大きいことから、固有雑音の等価音圧レベルが高い、すなわち、Ｓ／Ｎ比が悪い、という問題がある。   Since the control system is mainly used for sound pressure control, an omnidirectional condenser microphone is used. The reason is that the control system of the omnidirectional condenser microphone is an elastic control system, and the frequency response in the main frequency band is flat and the phase rotation is very small. In general, a commercially available omnidirectional electret condenser microphone unit is used as the omnidirectional condenser microphone. However, in the case of an electret condenser microphone unit having a small diameter, the frequency response is good, but since the effective area is small and the stray capacitance is large, the equivalent sound pressure level of natural noise is high, that is, the S / N ratio is poor. There is a problem.

上記の問題を解消するために、振動板の後部にある空気室の容積を大きくして感度を高くすることが考えられる。しかし、かかる構成によれば、感度が向上する反面、高域共振周波数が低い周波数になることから、位相回転の問題で制御系の安定性が損なわれ、制御系の発振などが発生しやすいという難点がある。また、１ｋＨｚ以上の周波数まで平坦な周波数応答が得られることから、１ｋＨｚ以下の比較的低い周波数帯で用いるためには、高い周波数の信号レベルを電気的にフィルタで低下させる必要がある。   In order to solve the above problem, it is conceivable to increase the sensitivity by increasing the volume of the air chamber at the rear of the diaphragm. However, according to such a configuration, although the sensitivity is improved, the high frequency resonance frequency becomes a low frequency, so that the stability of the control system is lost due to the problem of phase rotation, and the control system is likely to oscillate. There are difficulties. Further, since a flat frequency response can be obtained up to a frequency of 1 kHz or higher, in order to use in a relatively low frequency band of 1 kHz or lower, it is necessary to electrically reduce the signal level of a high frequency with a filter.

図５は、音響系を含む制御系に用いられる単一無指向性コンデンサーマイクロホンユニットの従来例を示す。図５において、円筒形状のユニットケース１は前端（図５において左端）に内向きのフランジ１１を有する。ユニットケース１内には、その前端側から順に、振動板ホルダ２、振動板３、スペーサ（図示を省略）、対向電極４、絶縁ホルダ５、固定板７が嵌められている。振動板３は例えば樹脂製の薄膜からなり、音波を受けることによって振動する。振動板ホルダ２はリング状の部材で、このホルダ２の後面に、振動板３が適宜の張力をもってその周縁部が固着されている。振動板３と対向電極４の間には上記スペーサが介在してこのスペーサの厚さ分の空間が生じている。振動板３または対向電極４はこれらの対向面にエレクトレット素子すなわち半永久的に電荷を蓄えた高分子化合物による薄層が形成され、振動板３と対向電極４とでコンデンサーを構成している。   FIG. 5 shows a conventional example of a single omnidirectional condenser microphone unit used in a control system including an acoustic system. 5, the cylindrical unit case 1 has an inward flange 11 at the front end (left end in FIG. 5). In the unit case 1, a diaphragm holder 2, a diaphragm 3, a spacer (not shown), a counter electrode 4, an insulating holder 5, and a fixed plate 7 are fitted in order from the front end side. The diaphragm 3 is made of, for example, a resin thin film, and vibrates by receiving sound waves. The diaphragm holder 2 is a ring-shaped member, and the periphery of the diaphragm 3 is fixed to the rear surface of the holder 2 with an appropriate tension. The spacer is interposed between the diaphragm 3 and the counter electrode 4 to create a space corresponding to the thickness of the spacer. The diaphragm 3 or the counter electrode 4 is formed with an electret element, that is, a thin layer made of a polymer compound that stores charge semipermanently on these opposing surfaces, and the diaphragm 3 and the counter electrode 4 constitute a capacitor.

固定板７は、絶縁ホルダ５の後面から後方に伸びて固定板７に嵌まっている筒部５２を前方に押し、絶縁ホルダ５は対向電極４、上記スペーサ、振動板３、振動板リング２を順に前方に押し、振動板リング２をユニットケース１の内向きフランジ１１に押し付けている。この状態で固定板７がユニットホルダ１の後端開口部内周に嵌められて固定され、各構成部材が上記の順にユニットケース１内に固定されている。絶縁ホルダ５の筒部５２には円柱状の引き出し電極６が挿入され、引き出し電極６の前端が対向電極４に当接して対向電極４と電気的に一体につながり、振動板３と対向電極４とで構成される上記コンデンサーの一方の端子を構成している。振動板３は、振動板ホルダ２を介してユニットホルダ１と電気的につながっていて、ユニットホルダ１は上記コンデンサーの他方の端子を構成している。対向電極４には適宜数の孔が形成されていて、これらの孔は音響端子４１を構成している。この音響端子４１は、振動板３と対向電極４との間に形成されている隙間と、対向電極４と絶縁ホルダ５の前面との間に形成されている空気室８とを連通させている。   The fixed plate 7 extends rearward from the rear surface of the insulating holder 5 and pushes the cylindrical portion 52 fitted to the fixed plate 7 forward. The insulating holder 5 is the counter electrode 4, the spacer, the vibration plate 3, and the vibration plate ring 2. Are sequentially pushed forward, and the diaphragm ring 2 is pressed against the inward flange 11 of the unit case 1. In this state, the fixing plate 7 is fitted and fixed to the inner periphery of the rear end opening of the unit holder 1, and the constituent members are fixed in the unit case 1 in the order described above. A cylindrical lead electrode 6 is inserted into the cylindrical portion 52 of the insulating holder 5, the front end of the lead electrode 6 abuts against the counter electrode 4 and is electrically connected to the counter electrode 4, and the diaphragm 3 and the counter electrode 4 are connected. And constitutes one terminal of the capacitor. The diaphragm 3 is electrically connected to the unit holder 1 via the diaphragm holder 2, and the unit holder 1 constitutes the other terminal of the capacitor. An appropriate number of holes are formed in the counter electrode 4, and these holes constitute an acoustic terminal 41. The acoustic terminal 41 communicates a gap formed between the diaphragm 3 and the counter electrode 4 and an air chamber 8 formed between the counter electrode 4 and the front surface of the insulating holder 5. .

周知のとおり、振動板３が音波を受けて振動すると、振動板３と対向電極４とで構成されるコンデンサーの容量が変化し、ＦＥＴなどからなるインピーダンス変換回路を含む電気回路を経て電圧の変化による音声信号が出力される。ここで、振動板３に加わる音圧をＰ０、振動板３のスティフネスをｓ０、振動板３の質量をｍ０、振動板３と対向電極４との間に形成されている狭い隙間の抵抗をｒ０、対向電極４と絶縁ホルダ５の前面との間に形成されている空気室８のスティフネスをｓ１とすると、上記コンデンサーマイクロホンユニットは、図６に示すように、Ｐ０に対し、ｍ０、ｓ０、ｒ０、ｓ１が直列に接続されたのと等価となる。 As is well known, when the diaphragm 3 receives a sound wave and vibrates, the capacitance of the capacitor composed of the diaphragm 3 and the counter electrode 4 changes, and the voltage changes through an electric circuit including an impedance conversion circuit made of an FET or the like. Is output. Here, the sound pressure applied to the diaphragm 3 is P 0 , the stiffness of the diaphragm 3 is s 0 , the mass of the diaphragm 3 is m 0 , and a narrow gap formed between the diaphragm 3 and the counter electrode 4 Assuming that the resistance is r 0 and the stiffness of the air chamber 8 formed between the counter electrode 4 and the front surface of the insulating holder 5 is s 1 , the condenser microphone unit has a resistance to P 0 as shown in FIG. , M 0 , s 0 , r 0 , s 1 are equivalent to being connected in series.

図７は上記従来のコンデンサーマイクロホンユニットの周波数応答すなわち周波数に対する出力のレベルの実測値を示す。図７（ａ）は実測時のイメージを示しており、スピーカから周波数を変えながら一定の音圧の音波を発生させ、これを所定距離離れた位置に設置したコンデンサーマイクロホンで受けて電気信号に変換し、その出力レベルを測定した。測定した結果を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）において、「０°」の曲線は、図７（ａ）に示すようにマイクロホンをスピーカに正対させて測定して得られた曲線、「９０°」の曲線はマイクロホンを図７（ａ）において紙面と平行な面内で９０°回転させ測定して得られた曲線、「１８０°」の曲線は、マイクロホンを図７（ａ）において１８０°回転させて測定して得られた曲線をそれぞれ示す。１８０°で使用することは考えられないが、参考までに測定してその結果を示している。図７（ｂ）に示すとおり、また、これを後述の本願発明の実施例にかかるコンデンサーマイクロホンの実測値と比較すれば明らかなとおり、低周波数帯での出力レベルが低下傾向にある。   FIG. 7 shows the frequency response of the conventional condenser microphone unit, that is, the measured value of the output level with respect to the frequency. Fig. 7 (a) shows an image at the time of actual measurement. A sound wave having a constant sound pressure is generated from the speaker while changing the frequency, and this is received by a condenser microphone placed at a predetermined distance and converted into an electrical signal. The output level was measured. The measurement results are shown in FIG. In FIG. 7B, the curve “0 °” indicates a curve obtained by measuring the microphone directly facing the speaker as shown in FIG. 7A, and the curve “90 °” indicates the microphone. The curve obtained by rotating 90 ° in the plane parallel to the paper surface in 7 (a) and measuring “180 °” is obtained by rotating the microphone 180 ° in FIG. 7 (a). Each curve is shown. Although it is unthinkable to use at 180 °, the result is measured for reference. As shown in FIG. 7B, and when this is compared with the actual measurement value of the condenser microphone according to an example of the present invention described later, the output level in the low frequency band tends to decrease.

前述のとおり、音響系を含む制御系では、主に１ｋＨｚ以下の比較的低い周波数帯で用いられるが、上記従来のコンデンサーマイクロホンユニットによれば、１ｋＨｚ以下の低い周波数帯での出力レベルが低下傾向にあるため、音響系を含む制御系のセンサとして好ましいものではない。よって、前述のように、高い周波数の信号レベルをフィルタで電気的に低下させる必要がある。   As described above, the control system including the acoustic system is mainly used in a relatively low frequency band of 1 kHz or less. However, according to the conventional condenser microphone unit, the output level tends to decrease in a low frequency band of 1 kHz or less. Therefore, it is not preferable as a sensor for a control system including an acoustic system. Therefore, as described above, it is necessary to electrically reduce the signal level of the high frequency with the filter.

音響系を含む制御系に無指向性コンデンサーマイクロホンを用いた例が、特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献１記載のものはバイオリン類から音をピックアップするために無指向性コンデンサーマイクロホンを用いたものである。特許文献２記載のものは、車両のガラス破損時に生ずる急激な負圧を検出する圧力センサとして無指向性コンデンサーマイクロホンを使用したものである。これらの特許文献は、無指向性コンデンサーマイクロホンの使用例として挙げたもので、本願発明の技術内容とは無関係である。   Examples in which an omnidirectional condenser microphone is used in a control system including an acoustic system are described in Patent Document 1 and Patent Document 2. The one described in Patent Document 1 uses an omnidirectional condenser microphone to pick up sound from violins. The thing of patent document 2 uses the omnidirectional condenser microphone as a pressure sensor which detects the sudden negative pressure which arises when the glass of a vehicle is damaged. These patent documents are given as examples of using omnidirectional condenser microphones, and are not related to the technical contents of the present invention.

本発明と技術的に関連のある先行技術として、特許文献３および特許文献４記載の発明がある。特許文献３記載の発明は、コンデンサーマイクロホンユニットを、対向状態に設けた一対の音波入り口を備えたケーシング内に収納し、上記一対の音波入り口に対応する外部連通路の一方にこの連通路を開閉するスイッチを設け、このスイッチの開閉操作によって、指向性と無指向性とを選択的に可変とした携帯電話用マイクロホンに関するものである。
特許文献４記載の発明は、振動板と対向する対向電極（バックプレート）の背部と外部とを連通する通路を形成し、この通路に、例えばボルトをねじ込んで、このボルトのねじ込み量を変えることによって上記通路の音響インピーダンスを変えるといった調整機構を設けてなるエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに関するものである。 As prior arts technically related to the present invention, there are inventions described in Patent Document 3 and Patent Document 4. In the invention described in Patent Document 3, the condenser microphone unit is housed in a casing having a pair of sound wave inlets provided in an opposing state, and the communication path is opened and closed on one of the external communication paths corresponding to the pair of sound wave inlets. The present invention relates to a microphone for a mobile phone in which directivity and non-directivity are selectively variable by opening and closing the switch.
In the invention described in Patent Document 4, a passage that communicates the back portion of the counter electrode (back plate) that faces the diaphragm and the outside is formed, and, for example, a bolt is screwed into the passage to change the screwing amount of the bolt. The present invention relates to an electret condenser microphone unit provided with an adjusting mechanism for changing the acoustic impedance of the passage.

特開２００７−３１００４２号公報JP 2007-310042 A 特開２００５−１２８６２０号公報JP 2005-128620 A 特開平１０−２９０４９１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-290491 特開平６−３３９１８２号公報JP-A-6-339182

特許文献３記載の発明は、騒音の多い場所でより明瞭な通話を可能とするとともに公共の場所で小声での通話を可能にするために、マイクロホンユニットを、指向性のあるものと、指向性を持たないものとに切り替えることを可能にしたものであって、本願発明のように、音響系を含む制御系に用いるのに適したコンデンサーマイクロホンユニットを得るというものではない。
特許文献４記載の発明は、無指向性のエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットにおいて、個々のマイクロホンユニットにおける音響インピーダンス特性のばらつきを所定の特性に容易に調整できるようにするために、対向電極の背部と外部とを連通する通路の音響インピーダンスを調整する機構を設けたものであって、本願発明のように、音響系を含む制御系に用いるのに適したコンデンサーマイクロホンユニットを得るというものではない。 In the invention described in Patent Document 3, in order to enable a clearer call in a noisy place and to make a quiet call in a public place, the microphone unit has a directivity and a directivity. Therefore, it is not possible to obtain a condenser microphone unit suitable for use in a control system including an acoustic system as in the present invention.
In the invention described in Patent Document 4, in the non-directional electret condenser microphone unit, in order to easily adjust the variation of the acoustic impedance characteristic in each microphone unit to a predetermined characteristic, However, unlike the present invention, a condenser microphone unit suitable for use in a control system including an acoustic system is not obtained.

本発明は、音響系を含む制御系に用いるのに適したコンデンサーマイクロホンユニットを得るために、例えば、１ｋＨｚ以下というような比較的低い周波数帯で用いるのに適し、高い周波数帯域の信号レベルをフィルタによって減衰させる必要のないコンデンサーマイクロホンユニットおよびこれを用いたコンデンサーマイクロホンを提供することを目的とする。
本発明はまた、感度および周波数応答を変えることができるコンデンサーマイクロホンユニットおよびこれを用いたコンデンサーマイクロホンを提供することを目的とする。 In order to obtain a condenser microphone unit suitable for use in a control system including an acoustic system, the present invention is suitable for use in a relatively low frequency band such as 1 kHz or less, and filters a signal level in a high frequency band. It is an object of the present invention to provide a condenser microphone unit that does not need to be attenuated by the condenser microphone and a condenser microphone using the same.
Another object of the present invention is to provide a condenser microphone unit capable of changing sensitivity and frequency response, and a condenser microphone using the same.

本発明は、音波を受けて振動する振動板と、振動板と対向させて配置され上記振動板とともにコンデンサーを構成する対向電極と、ハウジング内に上記振動板と対向電極を保持する絶縁ホルダと、上記対向電極の背面側に形成されている前側空気室と、上記絶縁ホルダの背面側に形成されている後ろ側空気室と、上記絶縁ホルダに形成されていて前側空気室と後ろ側空気室を連通する音響端子と、上記音響端子に付加された音響抵抗部材と、を備えていることを最も主要な特徴とする。   The present invention includes a diaphragm that vibrates in response to sound waves, a counter electrode that is disposed to face the diaphragm and forms a capacitor with the diaphragm, an insulating holder that holds the diaphragm and the counter electrode in a housing, A front air chamber formed on the back side of the counter electrode, a rear air chamber formed on the back side of the insulating holder, and a front air chamber and a rear air chamber formed on the insulating holder. The most important feature is that it includes an acoustic terminal that communicates with an acoustic resistance member added to the acoustic terminal.

コンデンサーマイクロホンユニットにおいて、対向電極の背面側に空気室を形成することは普通に行われているが、本発明は、これに加えて上記空気室の後ろ側に別の空気室を形成し、絶縁ホルダに形成した音響端子を介して前側の空気室と連通させている。つまり、対向電極の背面側に音響端子を介して連通した複数の空気室が形成されていることになる。後ろ側空気室を付加することによって、対向電極の背面側の空気室が実質的に拡大され、例えば、１ｋＨｚ以下というような比較的低い周波数帯の周波数応答が向上し、音響系を含む制御系用として望ましい特性のコンデンサーマイクロホンユニットを得ることができる。それのみでなく、本願発明によれば、絶縁ホルダの音響端子に付加されている音響抵抗を適宜の値のものに変更可能であり、これによって周波数応答特性を変えることができる。また、後ろ側空気室の容量を可変とすることにより、周波数応答特性を調整することもできる。   In the condenser microphone unit, it is usual to form an air chamber on the back side of the counter electrode. However, in addition to this, the present invention forms a separate air chamber on the rear side of the air chamber, thereby insulating the air chamber. It communicates with the front air chamber via an acoustic terminal formed on the holder. That is, a plurality of air chambers communicating with each other via the acoustic terminal are formed on the back side of the counter electrode. By adding the rear air chamber, the air chamber on the back side of the counter electrode is substantially enlarged, and the frequency response in a relatively low frequency band such as 1 kHz or less is improved, and a control system including an acoustic system is provided. A condenser microphone unit having desirable characteristics can be obtained. In addition, according to the present invention, the acoustic resistance added to the acoustic terminal of the insulating holder can be changed to an appropriate value, thereby changing the frequency response characteristics. Further, the frequency response characteristic can be adjusted by making the capacity of the rear air chamber variable.

以下、本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンの実施例を、図面を参照しながら説明する。
図１において、円筒形状のユニットケース１は前端（図１において左端）に内向きのフランジ１１を有する。ユニットケース１内には、その前端側から順に、振動板ホルダ２、振動板３、スペーサ（図示を省略）、対向電極４、絶縁ホルダ５、固定板７が嵌められている。振動板３は例えば樹脂製の薄膜からなり、音波を受けることによって振動する。振動板ホルダ２はリング状の部材で、このホルダ２の後面に、振動板３が適宜の張力をもってその周縁部が固着されている。振動板３と対向電極４の間には上記スペーサが介在してこのスペーサの厚さ分の空間が生じている。スペーサは、薄い膜状の絶縁体を、振動板ホルダ２の寸法にほぼ合わせて打ち抜くなどの加工法によってリング状に形成されている。スペーサは薄いため、図面上では明確な描写はされていない。振動板３または対向電極４はこれらの対向面にエレクトレット素子すなわち半永久的に電荷を蓄えた高分子化合物による薄層が形成され、振動板３と対向電極４とでコンデンサーを構成している。 Hereinafter, embodiments of a condenser microphone unit and a condenser microphone according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, a cylindrical unit case 1 has an inward flange 11 at the front end (left end in FIG. 1). In the unit case 1, a diaphragm holder 2, a diaphragm 3, a spacer (not shown), a counter electrode 4, an insulating holder 5, and a fixed plate 7 are fitted in order from the front end side. The diaphragm 3 is made of, for example, a resin thin film, and vibrates by receiving sound waves. The diaphragm holder 2 is a ring-shaped member, and the periphery of the diaphragm 3 is fixed to the rear surface of the holder 2 with an appropriate tension. The spacer is interposed between the diaphragm 3 and the counter electrode 4 to create a space corresponding to the thickness of the spacer. The spacer is formed in a ring shape by a processing method such as punching a thin film-like insulator substantially in accordance with the dimension of the diaphragm holder 2. Since the spacer is thin, it is not clearly depicted on the drawing. The diaphragm 3 or the counter electrode 4 is formed with an electret element, that is, a thin layer made of a polymer compound that stores charge semipermanently on these opposing surfaces, and the diaphragm 3 and the counter electrode 4 constitute a capacitor.

絶縁ホルダ５はその背面中央から後方に伸びた筒部５２を一体に有している。固定板７は、絶縁ホルダ５の上記筒部５２に嵌まって絶縁ホルダ５と一体的に結合されている。固定板７は、絶縁ホルダ５の上記筒部５２を前方に押し、絶縁ホルダ５は対向電極４、上記スペーサ、振動板３、振動板リング２を順に前方に押し、振動板リング２をユニットケース１の内向きフランジ１１に押し付けている。この状態で固定板７がユニットホルダ１の後端開口部内周に嵌められて固定され、各構成部材が上記の順にユニットケース１内に位置決めされて固定されている。絶縁ホルダ５の筒部５２には円柱状の引き出し電極６が挿入され、引き出し電極６の前端が対向電極４に当接して対向電極４と電気的に一体につながり、振動板３と対向電極４とで構成される上記コンデンサーの一方の端子を構成している。振動板３は、振動板ホルダ２を介してユニットホルダ１と電気的につながっていて、ユニットホルダ１は上記コンデンサーの他方の端子を構成している。   The insulating holder 5 integrally has a cylindrical portion 52 extending rearward from the center of the back surface. The fixing plate 7 is fitted into the cylindrical portion 52 of the insulating holder 5 and is integrally coupled to the insulating holder 5. The fixed plate 7 pushes the cylindrical portion 52 of the insulating holder 5 forward, the insulating holder 5 pushes the counter electrode 4, the spacer, the diaphragm 3 and the diaphragm ring 2 in order forward, and the diaphragm ring 2 is unit case. 1 is pressed against the inward flange 11. In this state, the fixing plate 7 is fitted and fixed to the inner periphery of the rear end opening of the unit holder 1, and each component is positioned and fixed in the unit case 1 in the above order. A cylindrical lead electrode 6 is inserted into the cylindrical portion 52 of the insulating holder 5, the front end of the lead electrode 6 abuts against the counter electrode 4 and is electrically connected to the counter electrode 4, and the diaphragm 3 and the counter electrode 4 are connected. And constitutes one terminal of the capacitor. The diaphragm 3 is electrically connected to the unit holder 1 via the diaphragm holder 2, and the unit holder 1 constitutes the other terminal of the capacitor.

上記対向電極４には適宜数の孔が形成されていて、これらの孔は音響端子４１を構成している。この音響端子４１は、振動板３と対向電極４との間に形成されている隙間と、対向電極４と絶縁ホルダ５の前面との間に形成されている空気室８１とを連通させている。対向電極４の背面側には、上記空気室８１のほかに空気室８２が形成されていて、この実施例の一つの特徴的な構成になっている。以下、上記空気室８１を「前側空気室」、空気室８２を「後ろ側空気室」という。   An appropriate number of holes are formed in the counter electrode 4, and these holes constitute an acoustic terminal 41. The acoustic terminal 41 communicates a gap formed between the diaphragm 3 and the counter electrode 4 and an air chamber 81 formed between the counter electrode 4 and the front surface of the insulating holder 5. . In addition to the air chamber 81, an air chamber 82 is formed on the back side of the counter electrode 4, and has one characteristic configuration of this embodiment. Hereinafter, the air chamber 81 is referred to as a “front air chamber”, and the air chamber 82 is referred to as a “rear air chamber”.

前側空気室８１は、絶縁ホルダ５の前面側に凹陥部が形成されることにより形成されている。対向電極４には複数の孔からなる音響端子４１が形成されていて、上記前側空気室８１は、上記音響端子４１を通じて、振動板３と振動板ホルダ２との間に形成されている隙間と連通している。上記後ろ側空気室８２は、絶縁ホルダ５の背面側に形成されている。絶縁ホルダ５には、前側空気室８１と後ろ側空気室８２を連通する複数の孔が形成されていて、これらの孔は音響端子５１を構成している。絶縁ホルダ５の背面側には、上記各音響端子５１を塞ぐ態様で音響抵抗部材９が添えられている。音響抵抗部材９は、マイクロホンユニットの製造過程において、またはメンテナンス時に、適宜の音響抵抗値を有するものに交換可能である。   The front air chamber 81 is formed by forming a recessed portion on the front side of the insulating holder 5. The counter electrode 4 is formed with an acoustic terminal 41 having a plurality of holes, and the front air chamber 81 has a gap formed between the diaphragm 3 and the diaphragm holder 2 through the acoustic terminal 41. Communicate. The rear air chamber 82 is formed on the back side of the insulating holder 5. The insulating holder 5 is formed with a plurality of holes communicating with the front air chamber 81 and the rear air chamber 82, and these holes constitute an acoustic terminal 51. An acoustic resistance member 9 is attached to the back side of the insulating holder 5 so as to block the acoustic terminals 51. The acoustic resistance member 9 can be replaced with one having an appropriate acoustic resistance value during the manufacturing process of the microphone unit or during maintenance.

前記固定板７はハウジング１の後端開口部内周に嵌められ、この固定板７には、前述のように、絶縁ホルダ５の筒部５２が固定板７を貫通した態様で一体に嵌められている。後ろ側空気室８２は、ハウジング１の内周面と絶縁ホルダ５と固定板７により区画されて形成されている。ハウジング１に対する固定板７の相対位置関係を調整可能にすることにより、後ろ側空気室８２の容積ないしは容量を調整し、後述の周波数応答特性を調整することができるようになっている。固定板７は例えばプリント配線基板で構成してもよいし、固定板７にプリント配線基板を固着してもよい。プリント配線基板には、図示されないＦＥＴなどを含むインピーダンス変換回路などを組み込むことができる。上記インピーダンス変換回路は、振動板３と対向電極４とで構成されるコンデンサーで電気音響変換された音声信号の出力インピーダンスを低インピーダンスに変換して出力する。   The fixing plate 7 is fitted to the inner periphery of the rear end opening of the housing 1, and the cylindrical portion 52 of the insulating holder 5 is integrally fitted to the fixing plate 7 as described above so as to penetrate the fixing plate 7. Yes. The rear air chamber 82 is defined by the inner peripheral surface of the housing 1, the insulating holder 5, and the fixed plate 7. By making the relative positional relationship of the fixing plate 7 with respect to the housing 1 adjustable, the volume or capacity of the rear air chamber 82 can be adjusted, and the frequency response characteristics described later can be adjusted. The fixed plate 7 may be constituted by a printed wiring board, for example, or the printed wiring board may be fixed to the fixed plate 7. An impedance conversion circuit including an FET (not shown) can be incorporated in the printed wiring board. The impedance conversion circuit converts the output impedance of the audio signal that has been electroacoustic-converted by the capacitor constituted by the diaphragm 3 and the counter electrode 4 to a low impedance and outputs it.

以上説明したコンデンサーマイクロホンユニットの実施例によれば、低い周波数帯域においては、対向電極３の背部に直列的に複数の空気室８１，８２を設け、音響回路の構成を、上記複数の空気室８１，８２が音響抵抗９を介して直列的に接続された構成にしたため、低い周波数帯域では複数の空気室８１，８２の容積を合わせた容積で作動することから、低い周波数帯域での感度を向上させることができる。高い周波数帯域に対しては、振動板３に近い側の空気室８１だけで動作するため、高い周波数帯域の感度は相対的に低くなる。   According to the embodiment of the condenser microphone unit described above, in the low frequency band, a plurality of air chambers 81 and 82 are provided in series on the back of the counter electrode 3, and the configuration of the acoustic circuit is changed to the plurality of air chambers 81. , 82 are connected in series via the acoustic resistance 9, and operate in a combined volume of the air chambers 81, 82 in the low frequency band, thereby improving the sensitivity in the low frequency band. Can be made. For the high frequency band, since the operation is performed only in the air chamber 81 on the side close to the diaphragm 3, the sensitivity in the high frequency band is relatively low.

図２は上記実施例の等価回路を示す。図２において、Ｐ０は振動板３に加わる音圧を、ｓ０は振動板３のスティフネスを、ｍ０は振動板３の質量を、ｒ０は振動板３と対向電極４との間に形成されている狭い隙間の抵抗を、ｓ１は対向電極４と絶縁ホルダ５の前面との間に形成されている空気室８１のスティフネスを、ｒ１は音響抵抗９の抵抗値を、ｓ２は後ろ側空気室８２のスティフネスをそれぞれ示している。図２を、図６に示す従来例の等価回路と比較すれば明らかなように、ｒ１とｓ２からなる直列回路がｓ１に対し並列的に接続された回路構成になっている。つまり、等価回路においても、前側空気室８１が音響抵抗を介して後ろ側空気室８２と並列的に付加された形になっている。 FIG. 2 shows an equivalent circuit of the above embodiment. In FIG. 2, P 0 is the sound pressure applied to the diaphragm 3, s 0 is the stiffness of the diaphragm 3, m 0 is the mass of the diaphragm 3, and r 0 is between the diaphragm 3 and the counter electrode 4. the resistance of the narrow gap formed, s 1 is a stiffness of the air chamber 81 formed between the front face of the counter electrode 4 and the insulating holder 5, r 1 is the resistance of acoustic resistance 9, s 2 Indicates the stiffness of the rear air chamber 82. As apparent from comparing FIG. 2 with the equivalent circuit of the conventional example shown in FIG. 6, a series circuit composed of r 1 and s 2 is connected in parallel to s 1 . That is, in the equivalent circuit, the front air chamber 81 is added in parallel with the rear air chamber 82 via the acoustic resistance.

図２に示す等価回路において、高域の周波数の音波については、破線の矢印Ａで示すように、空気室８１のスティフネスｓ１のみが動作するが、高域の周波数の音波については、破線の矢印Ｃで示す空気室８１のスティフネスｓ１と破線の矢印Ｂで示す空気室８２のスティフネスｓ２の両者が動作するため、前述のとおり、低い周波数帯域での感度が向上し、高い周波数帯域の感度は相対的に低くなる。図３は、コンデンサーマイクロホンユニットの周波数応答すなわち周波数に対する出力のレベルの実測値を、本発明の上記実施例の場合と前記従来例の場合とを比較して示す。曲線Ｘが本発明の上記実施例の場合、曲線ＹとＺが従来例の場合で、曲線Ｙは０°すなわちマイクロホンを測定用スピーカに正対させた場合、曲線Ｚはマイクロホンを９０°回転させた場合の測定値を示す。 In the equivalent circuit shown in FIG. 2, for the sound wave of the frequency of the high frequency band, as indicated by broken line arrow A, but only stiffness s 1 of the air chamber 81 is operated, for sound waves of a frequency of the high frequency, dashed to operate the both stiffness s 2 of the air chamber 82 shown by the arrow B of stiffness s 1 and the broken line of the air chamber 81 shown by the arrow C, as described above, to improve sensitivity at low frequency band of the high frequency band Sensitivity is relatively low. FIG. 3 shows the frequency response of the condenser microphone unit, that is, the actually measured value of the output level with respect to the frequency, in the case of the above-mentioned embodiment of the present invention and the case of the conventional example. When the curve X is the above embodiment of the present invention, the curves Y and Z are the conventional examples, the curve Y is 0 °, that is, when the microphone is directly opposed to the measurement speaker, the curve Z rotates the microphone by 90 °. The measured value is shown.

図４は、コンデンサーマイクロホンユニットの周波数応答を無指向性成分のみについて実測した結果を、本発明の上記実施例の場合と前記従来例の場合とを比較して示す。曲線Ｘ０が本発明の上記実施例の場合、曲線Ｚが従来例の場合である。測定用スピーカに対しマイクロホンを９０°回転させた態様で測定した。後ろ側空気室８２を付加したことによって、５ｋＨｚ付近から１ｋＨｚ付近まで音波の周波数が低下するに従い、６ｄＢ／ｏｃｔ程度の割合で感度が向上し、５００Ｈｚ以下ではほぼフラットになっている。図３および図４に示す曲線から明らかなように、本発明の上記実施例によれば、低い周波数帯域での感度が向上していることが明らかであり、音響系を含む制御系の音波センサとして好適であることが分かる。 FIG. 4 shows the result of actual measurement of the frequency response of the condenser microphone unit with respect to only the non-directional component, comparing the case of the above-described embodiment of the present invention with the case of the conventional example. If the curve X 0 is the embodiment of the present invention, the curve Z is the conventional case. Measurement was performed in a mode in which the microphone was rotated 90 ° with respect to the measurement speaker. By adding the rear air chamber 82, the sensitivity improves at a rate of about 6 dB / oct as the frequency of the sound wave decreases from about 5 kHz to about 1 kHz, and is almost flat at 500 Hz or less. As apparent from the curves shown in FIG. 3 and FIG. 4, according to the above embodiment of the present invention, it is clear that the sensitivity in the low frequency band is improved, and the acoustic wave sensor of the control system including the acoustic system It turns out that it is suitable as.

なお、図３、図４、図７に示す曲線は、いずれも直径１０ｍｍの単一指向性マイクロホンユニットを用いた実測値である。固有雑音はマイクロホンユニットの音響抵抗が発生する抵抗雑音とインピーダンス変換器を構成するＦＥＴが発生する雑音であり、前側空気室８１に後ろ側空気室８２を追加しただけでは固有雑音のレベルは変化しない。このことから、低域周波数帯においては、感度が向上した分Ｓ／Ｎ比が改善されたことになる。また、低域周波数帯において感度が向上することにより、相対的に高域周波数帯の周波数応答が低くなることから、電気回路によるフィルタ回路が不要になる利点がある。   The curves shown in FIGS. 3, 4, and 7 are measured values using a unidirectional microphone unit having a diameter of 10 mm. The inherent noise is the resistance noise generated by the acoustic resistance of the microphone unit and the noise generated by the FET constituting the impedance converter, and the level of the inherent noise does not change just by adding the rear air chamber 82 to the front air chamber 81. . From this, in the low frequency band, the S / N ratio is improved by the increase in sensitivity. Further, since the sensitivity is improved in the low frequency band, the frequency response in the relatively high frequency band is relatively lowered, and therefore there is an advantage that a filter circuit using an electric circuit becomes unnecessary.

図示の実施例では、対向電極４の背後の空気室が、前側空気室８１と後ろ側空気室８２の二つの空気室からなっているが、対向電極４の背後の空気室は複数であればよく、三つでも、四つでも、それ以上でもよい。これらの空気室は、音響抵抗を介して相互に連通する。前記音響抵抗部材９は、マイクロホンユニットの製造工程またはメンテナンス時に適宜の音響抵抗値のものに交換することにより、周波数応答特性を調整することができる。   In the illustrated embodiment, the air chamber behind the counter electrode 4 is composed of two air chambers, a front air chamber 81 and a rear air chamber 82. However, if there are a plurality of air chambers behind the counter electrode 4. There may be three, four, or more. These air chambers communicate with each other via acoustic resistance. The acoustic resistance member 9 can be adjusted in frequency response characteristics by replacing it with one having an appropriate acoustic resistance value during the manufacturing process or maintenance of the microphone unit.

本発明にかかるコンデンサーマイクロホンは、図１に示すコンデンサーマイクロホンユニットをマイクロホンケースに組み込み、さらに、回路基板、マイクロホンコネクタなどを組み込むことによって得ることができる。   The condenser microphone according to the present invention can be obtained by incorporating the condenser microphone unit shown in FIG. 1 into a microphone case, and further incorporating a circuit board, a microphone connector, and the like.

本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットの実施例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the Example of the condenser microphone unit concerning this invention. 上記実施例の音響等価回路図である。It is the acoustic equivalent circuit schematic of the said Example. マイクロホンユニットの周波数応答について示すもので、（ａ）は周波数応答の測定態様を示すモデル図、（ｂ）は上記実施例にかかるマイクロホンユニットと従来のマイクロホンユニットの周波数応答特性を比較して示す特性線図である。The frequency response of the microphone unit is shown. (A) is a model diagram showing how the frequency response is measured, and (b) is a characteristic showing the comparison of the frequency response characteristics of the microphone unit according to the embodiment and the conventional microphone unit. FIG. マイクロホンユニットの無指向性成分の周波数応答について示すもので、（ａ）は測定態様を示すモデル図、（ｂ）は上記実施例にかかるマイクロホンユニットと従来のマイクロホンユニットの周波数応答特性を比較して示す特性線図である。It shows the frequency response of the omnidirectional component of the microphone unit, (a) is a model diagram showing the measurement mode, (b) is a comparison of the frequency response characteristics of the microphone unit according to the above embodiment and the conventional microphone unit. FIG. 従来のコンデンサーマイクロホンユニットの例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the example of the conventional condenser microphone unit. 上記従来例の音響等価回路図である。It is an acoustic equivalent circuit diagram of the conventional example. 従来のコンデンサーマイクロホンユニットの周波数応答について示すもので、（ａ）は周波数応答の測定態様を示すモデル図、（ｂ）は周波数応答特性を示す特性線図である。It shows about the frequency response of the conventional capacitor | condenser microphone unit, (a) is a model figure which shows the measurement aspect of a frequency response, (b) is a characteristic diagram which shows a frequency response characteristic.

符号の説明Explanation of symbols

１ ユニットケース
２ 振動板ホルダ
３ 振動板
４ 対向電極
５ 絶縁ホルダ
６ 引き出し電極
７ 固定板
８ 空気室
９ 音響抵抗部材
４１ 音響端子
５１ 音響端子
８１ 前側空気室
８２ 後ろ側空気室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unit case 2 Diaphragm holder 3 Diaphragm 4 Counter electrode 5 Insulation holder 6 Lead electrode 7 Fixing plate 8 Air chamber 9 Acoustic resistance member 41 Acoustic terminal 51 Acoustic terminal 81 Front air chamber 82 Back air chamber

Claims (11)

音波を受けて振動する振動板と、
上記振動板と対向させて配置され上記振動板とともにコンデンサーを構成する対向電極と、
ハウジング内に上記振動板と対向電極を保持する絶縁ホルダと、
上記対向電極の背面側に形成されている前側空気室と、
上記絶縁ホルダの背面側に形成されている後ろ側空気室と、
上記絶縁ホルダに形成されていて前側空気室と後ろ側空気室を連通する音響端子と、
上記音響端子に付加された音響抵抗部材と、を備えているコンデンサーマイクロホンユニット。 A diaphragm that vibrates in response to sound waves;
A counter electrode that is disposed to face the diaphragm and forms a capacitor together with the diaphragm;
An insulating holder for holding the diaphragm and the counter electrode in the housing;
A front air chamber formed on the back side of the counter electrode;
A rear air chamber formed on the back side of the insulating holder;
An acoustic terminal that is formed in the insulating holder and communicates the front air chamber and the rear air chamber;
A condenser microphone unit comprising: an acoustic resistance member added to the acoustic terminal. 前側空気室は、絶縁ホルダの前面側に凹陥部が形成されることにより形成されている請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。   2. The condenser microphone unit according to claim 1, wherein the front air chamber is formed by forming a recessed portion on the front side of the insulating holder. 前側空気室は、対向電極に形成されている音響端子を通じて振動板と振動板ホルダとの間に形成されている隙間と連通している請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。   2. The condenser microphone unit according to claim 1, wherein the front air chamber communicates with a gap formed between the diaphragm and the diaphragm holder through an acoustic terminal formed on the counter electrode. ハウジングの前端部には内向きのフランジが形成されていて、絶縁ホルダは上記フランジに向かって対向電極を押している請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。   2. The condenser microphone unit according to claim 1, wherein an inward flange is formed at a front end portion of the housing, and the insulating holder pushes the counter electrode toward the flange. ハウジングの後端開口部には固定板が嵌められ、この固定板には絶縁ホルダが一体に嵌められている請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。   2. The condenser microphone unit according to claim 1, wherein a fixing plate is fitted into the rear end opening of the housing, and an insulating holder is integrally fitted to the fixing plate. ハウジングの内周面と絶縁ホルダと固定板によって後ろ側空気室が形成されている請求項５記載のコンデンサーマイクロホンユニット。   6. The condenser microphone unit according to claim 5, wherein a rear air chamber is formed by the inner peripheral surface of the housing, the insulating holder, and the fixing plate. 音響抵抗部材は、音響抵抗値が異なるものに交換可能である請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。   The condenser microphone unit according to claim 1, wherein the acoustic resistance member can be replaced with one having a different acoustic resistance value. 後ろ側空気室は一つの空気室からなる請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。   2. The condenser microphone unit according to claim 1, wherein the rear air chamber is composed of one air chamber. 後ろ側空気室は複数の空気室からなり、各後ろ側空気室は音響端子を介して連通している請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。   2. The condenser microphone unit according to claim 1, wherein the rear air chamber is composed of a plurality of air chambers, and each of the rear air chambers communicates with each other via an acoustic terminal. 固定板はハウジングに対して位置調整可能であり、位置調整によって後ろ側空気室の容量を調整可能である請求項５記載のコンデンサーマイクロホンユニット。   6. The condenser microphone unit according to claim 5, wherein the position of the fixing plate can be adjusted with respect to the housing, and the capacity of the rear air chamber can be adjusted by adjusting the position. マイクロホンケース内にコンデンサーマイクロホンユニットが組み込まれてなるコンデンサーマイクロホンであって、上記コンデンサーマイクロホンユニットは請求項１乃至１０のいずれかに記載されているコンデンサーマイクロホンユニットであるコンデンサーマイクロホン。   A condenser microphone in which a condenser microphone unit is incorporated in a microphone case, wherein the condenser microphone unit is a condenser microphone unit according to any one of claims 1 to 10.
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