JP2510714B2 - 周波数補償型補聴器用マイクロホン組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気的変換装置，特に補聴器のための小型電
気マイクロホンに係る。

〔従来の技術〕

本発明は、マイクロホンの中に組込まれた際、音を電
気的出力に変換するのに高い周波数が低い周波数に対し
てより高い信号レベルを持つ働きをする音響学的回路網
の設計の改良に係る。この様な効果を得る試みは従来も
存在した。一般に空洞部を有するハウジングがダイヤフ
ラムによって第１の主たる室と第２の主たる室とに分離
され、かつ、マイクロホン変換素子がこのダイヤフラム
の運動によって作動する様に配置されているマイクロホ
ン組立体の基本的な構造が用いられる。外来の音は入力
ポートを通って著しく減衰することなく第１の室に入
る。この入ってきた音の一部分は開口部を通過して別途
密封している第２の室に入る。この第２の室に入った音
は最終的にダイヤフラムに達する。この伝達路の寸法は
比較的低い周波数に於てこの第２のブランチに於ける音
響学的減衰が比較的小さくなる様に選択されていて、結
果的には著しい圧力の打消しが主ダイヤフラムに於て生
じこれ等の低い周波数に於けるマイクロホンのレスポン
スが抑圧される。高い周波数については、この第２の室
の減衰を著しく大きくなってその結果第２の室で生じる
逆圧が著しく減少し従って高い周波数の出力が実質的に
増大する。

従来の構成によりこの効果を得ようとする１つの試み
に於てはダイヤフラムを貫通する所定の寸法の単純な孔
が用いられている。開口部が充分に小さいか音響周波数
が充分低い場合には音響学的インピーダンスが著しく抵
抗性を示し、周波数レスポンスがオクターブ当り6dB上
昇する。開口部の寸法が大きくなるに従って低い周波数
がより抑圧されるがインピーダンスが抵抗性を有してい
る限りレスポンス特性はオクターブ当り6dBの割合で周
波数と共に上昇する。周波数があがるにつれ損失が大き
くなる聴力障害者のためには高い周波数を相対的に強調
することにより会話を聞き取り理解する能力が改善され
る。聴力損失が高い周波数に於て急激であるが低い周波
数に於てはゆるやかである聴力障害者に対しては高い周
波数を大きく強調することは有利であろう。充分に大き
な開口部のインピーダンスは高い周波数に於て大きく誘
導性（インダクタンス）を有する。この範囲に於てはレ
スポンスの傾斜が低い周波数のオクターブ当り6dDから
増加し、オクターブ当り12dBに近づく。しかしながら一
般にはダイヤフラムの中に単純な開口部を設けても誘導
性は小さい。抵抗性を充分に小さくするためには開口部
の寸法が大きくなってしまい誘導性成分が非常に小さな
値になり、レスポンス特性の反転が生じる点が余りにも
高い周波数となる。主として誘導性である伝達路を構成
するために、従来しばしば“Thuras"チューブと呼ばれ
るチューブが上述の単純な開口部の代りに用いられた。
この様な構造は非常に効果的ではあるが、外チューブを
通すダイヤフラムのコンプライアンス及びこれを挿入す
る室の寸法によってある最小の長さが必要となる。一般
にマイクロホンが小型になるに従ってチューブは長くせ
ざるを得ない。ケース全体の寸法が約7.9mm×5.6mm×4.
1mmであるもっとも小さい可能性のある実施形態に於
て、レスポンスに必要な周波数変化を得ようとしてこの
様な単純なチューブを用いる試みがあった。このような
構造はカールソン，クロス及びキリオンに与えられた米
国特許第3588383号に開示されている。この一般的な構
成によるマイクロホンを更に小型にしようとする試み
は、2KHの近傍に所望の共振点を与えながら上述の第２
の音響学的ブランチの比較的短い音響減衰通路を更に短
かくは出来ないと言う大きな事実により、ある限度以上
は不成功であった。即ち、本発明以前においては低い周
波数を大きく減衰させつつも、尚上記の欠点を解消し得
る一般的な周波数特性を有するマイクロホンが要求され
ていたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上述周波数依存型減衰回路網を改良するもの
で、本発明構成によれば物理的により小型の装置で同じ
周波数レスポンスが得られる。従来と同様に外来の音は
ダイヤフラムとケースとにより形成された第１の室に入
る。本発明の特徴によれば、Ｕ字状の板が全般的にダイ
ヤフラムとケースとの間に挿入されて上記第１の室が内
部の開放領域（励起室）とその外周の２つの枝路（伝達
室）とに分割される。この内部の開放領域により音が著
しく減衰することなく変換器ダイヤフラムの中央部分に
達する。上記外周の枝路はケースである２つの隣接面に
於て境界されている。第３の壁はＵ字状の板によって形
成されており、最後の壁はダイヤフラム自体である。こ
れ等の枝路はバイパスポートに共通の終端を有し該ポー
トにより音はダイヤフラムを迂回して他の面側に達す
る。これ等の外周の枝路によって急激に上昇する特性の
レスポンス形状及び適切な反転周波数を得るために必要
な音響学的インダクタンス（イナータンス）が得られ
る。現在の構造を上記外周の枝路の４面の中３面に対し
て用いることは、小型変換器の小容積化に有効となる。

本発明の更に他の特徴によれば、Ｕ字状板は、音伝達
路部分の働きをするほかに整列用スペーサ及びダイヤフ
ラムの支持の働きをする第２の働きがある。本発明の更
に他の特徴は明細書本文，特許請求の範囲及び添付の図
面から明らかになるであろう。

〔実施例〕

以下本発明実施例を添付図面に就き詳細に説明する。
本発明は多種の形態で実施できるが図面には本発明の特
に好ましい実施態様が示されており以下これに関し詳細
に説明する。ただし本説明は本発明の基本的な例であ
り、本発明の要旨はもっと広く、図示した実施態様にの
みに限定されるものではないことは明らかであろう。

図において、本発明のマイクロホン組立体10の構成は
ケース即ちハウジング12を含むが、該ハウジングは図示
された実施形態では方形であり、壁14を有している。側
板16が回路板18を支持している。電気的増巾装置（図に
は示されていない）がこの回路板18の上に作られてお
り、この増巾器に接続されたターミナルが１つの面の上
に縞状に印刷され外側に突出している。Ｕ字状板22が上
述主ハウジング12の内面に取り付けられており、この部
品がダイヤフラム組立体を支持する働きをしているが、
これに関して以下説明する。

取り付けリング26に周辺で取り付けられた柔軟性を有
する導電性ダイヤフラム24より成るダイヤフラム組立体
はハウジングの内部に接着剤28により固定され、上記ダ
イヤフラム24がＵ字状板22に対面接触する位置に保持さ
れる。

インレットポート30近くの接着剤28とダイヤフラム取
付リング26の部分はマイクロホン組立体10の内部構造体
をインレットポート30をダイヤフラム24の右側に対して
有効に密封する。エレクトレットフイルム34で被覆され
たバックプレート32より成るエレクトレット組立体は取
り付けリング26に接着剤36によってコーナで接着され、
ダイヤフラム24と周囲部分が接触係合している。ダイヤ
フラム24のこの部分は比較的剛性を有し音に対して作用
しない。

第１図及び第２図において、外来音がインレットチュ
ーブ38を通って入って来るものとして示されており（矢
印Ｆによって示されている）、このチューブは入って来
た音に対してイナータンスを与え、インレットポート30
に入る。減衰素子即ちフィルター40が選択された音響学
的抵抗を構造体に加える。その後、入ってきた音はダイ
ヤフラム24とＵ字状板22の腕44,46との間に形成された
内部室（励起室）42を通り、ダイヤフラム24を励起す
る。一方、音は対向するハウジング内壁52,54とＵ字状
の板22の腕44,46との間に形成された２つのサイドブタ
ンチチャネル（伝達室）48,50を通過し、バイパスポー
ト56を通って第１図に示すダイヤフラム24の右側にある
ハウジング12内空間部に入りダイヤフラムの後面に当た
る。このバイパスポート56は第２図に示すようにハウジ
ング12の一つのコーナ近傍で取り付けリングのコーナ１
つを切り取ることにより作られる。その結果このバイパ
スポート56はダイヤフラム24の後面（右側）に音を迂回
伝達する。

更に、Ｕ字状の板22は組立中、エレクトレット構造体
を整列しかつ間隔取りの働きもする。バックプレート32
は矩形の平板として形成されておりダイヤフラム24に対
向する面側のコーナ毎に外方に延びている突起58を有す
る。エレクトレットフイルム34はこのバックプレート32
の上に周囲を合せて形成される。バックプレート32は突
起58が軽くダイヤフラム24に係合するように組立の中間
段階で取り付けリング26に整列して固定される。それか
らこの小組立体はＵ字状板22と当接係合するように置か
れるが、この部品22は既にハウジング12に固定されてい
る。従って突起58は、バックプレート32の残りの領域を
ダイヤフラム24に対してわずかに離れた距離におく。こ
こで接着剤36が施される。

エレクトレットフィルム34から生じる静電力によって
ダイヤフラム24が軽くバックプレート32の方向に引かれ
る。その結果ダイヤフラム24は突起58によって強制的に
接触させられる位置でしかＵ字状の板22と接触しない。
その他の総ての点においてはダイヤフラム24を動かぬよ
うにしようとする係合は存在しない。しかしながら、Ｕ
字状板22とダイヤフラム24との間の距離は充分に小さ
く、内部室42から外側のブランチチャネル48,50への音
のいちじるしい漏洩が阻止されるので、本音響回路網の
性能は低下しない。

各ブランチチャネル，開口部及びポートの寸法、ダイ
ヤフラム24のコンプライアンス，素子50の音響学的抵
抗、各室とブランチチャネルとの相対容積は、低い周波
数において入ってくる音からダイヤフラム24に与えられ
る励起圧力と実質的に同等な圧力がバイパスポート56を
通って主ダイヤフラム24の後面に与えられるように構成
されており、このような低い周波数領域における励起圧
力を実質的に低下させる。このようにして本マイクロホ
ンは低い周波数の音に対しては比較的反応しないように
する。しかしながら、高い周波数においては結合伝達路
に周波数依存型音響学的減衰特性があるため、この音の
迂回に著しい減衰が生じ、その結果これ等の高い周波数
においてはこの圧力の打消作用が大きく失なわれる。従
ってこれ等の高い周波数においては本マイクロホンの感
度が実質的に増大する。

各音響学的要素を更に詳細に検討すると、低い周波数
においては音は小さな間隙によっては比較的妨害され
ず、変換器ダイヤフラム24の両側で大体等しい強さであ
る。よく制御された中間の周波数においては、Ｕ字状の
板22によって形成されたチャネルブランチチャネル48,5
0を通るこの残りの伝達路部分における空気流のイナー
シアによって共振条件が生じ、この伝達路を総ての高い
周波数に対して遮断する。これによって周波数が上昇す
るに従って周波数レスポンスに急激な上昇が生じる。第
２図に示されているように変換器ダイヤフラム24とＵ字
状板22とによって寸法の狭い２つのブランチチャネル4
8,50が形成され、これらブランチチャネルは近端61,65
及び遠端63,67を有している。これ等ブランチチャネル
の断面積が小さいので、これらブランチチャネルに流れ
る音が制限されると共に、これらチャネルはダイヤフラ
ム24の部分によって各点において音響学的にシャントさ
れる。従ってこれ等のブランチチャネル48,50は音分布
伝達ラインとしての働きをする。この際音はバイパスポ
ート56を介してダイヤフラム24の反対面側に達する。高
い周波数においてはこの迂回作用が非常に減衰し、この
減衰の度合いは制限伝達路である48,50を通過する音が
受けるイナータンス及び抵抗作用によって著しく上昇す
る。

イナーシア作用は一般に音響学的伝達管に封じ込まれ
ている空気の柱を加速するために必要な圧力差から生じ
る。定量的にはこの現象はイナータンスと称せられる。
所定の伝達管の単位長当りのイナータンスは空気の密度
に比例し、伝達管の断面積に反比例する。抵抗作用は本
体消費性のものであるが、伝達管の壁との粘性抵抗より
生じこのような抵抗により圧力差が生ずる。

所与の伝達管の中のイナータンス作用が無視される程
周波数が充分低い場合にも、抵抗作用は依然として作用
していることは明らかである。一般に所与の伝達管の単
位当りの抵抗は主としてその最小の寸法例えばダイヤフ
ラムとケーシングの壁との間の離隔度合いに著しく支配
される。マイクロホン組立体10の実際の等価回路は非常
に複雑ではあるがある程度全般的な考察は可能である。

第１は、共振周波数が、即ちダイヤフラム24の後面に
迂回して供給される補償音圧が著しく減衰される周波数
が、ダイヤフラムの駆動されない側の室のコンプライア
ンスを加えたダイヤフラムコンプライアンスと音エネル
ギーをダイヤフラムに供給する音響学的伝達路の有効イ
ナータンスとの積に強く支配される事である。更にこの
共振点より充分高い周波数における減衰量もポート56と
これに関与する各伝達路との抵抗に支配される。抵抗及
びイナータンス作用の追加は腕46,44とこれ等に対向す
る壁52,54との間の離隔距離を同様に調節することによ
り与えられることは明らかである。このＵ字状板22を省
略し、これにつれてダイヤフラム24を主ハウジング12の
面により近く移動することもできる。しかしながらこの
結果共振周波数が上昇する。というのは伝達路の巾がハ
ウジングの内部の全横巾となるからである。

〔効果〕

本発明の構成によれば、このようなＵ字状板22を用い
て音響学的伝達路の長さを著しく追加することによって
充分なイナータンスが与えられ、より小型化したマイク
ロホンにおいてもほぼ2KHZの共振ピークを有する所望の
高周波強調が得られる。

更に２つの音伝達室であるブランチチャネル48と50と
が音響学的に並列になっていて、いずれかの単独の音伝
達室のイナータンスよりも小さい全体のイナータンスが
得られることが分かろう。イナータンス追加が所望され
る場合には、単に１つの音伝達室と励起室42との連通を
ブロックする様にＵ字状板22の形状を直すか、又は２つ
のブランチチャネル48,50のいずれかを音響学的回路網
から取り去ることにより達せられる。

上述のマイクロホン組立体10のレスポンスは一般的に
急激に上昇する特性を有していて現在の技術に於けるマ
イクロホン装置の特性に類似している。更に、ほぼ2KHZ
の共振周波数を有しているにも拘わらず、この効果は上
述の理由によって現在の技術によるものよりも実質的に
小型構造で達せられる。図示された組立体の（インレッ
トチューブ38を除いた）ケースの寸法は約3.6×3.6×2.
3mmである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマイクロホン装置の横断側面図で
ある。 第２図は第１図に示したマイクロホン装置の１部分を欠
切した平面図である。 10……マイクロホン組立体、12……ケース即ちハウジン
グ 14……壁、18……回路板 22……Ｕ字状板、24……ダイヤフラム 26……取り付けリング、28、36……接着剤 30……インレットポート、34……エレクトレットフイル
ム 38……インレットチューブ（入力ポート） 40……フィルター、42……励起室（内部室） 48、50……ブランチチャネル（音伝達室） 56……バイパスポート、58……突起

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外来の音から変換器ダイヤフラムへと周波
   数により変化する差動圧力を与えて働くような，周波数
   補償型補聴器用マイクロホンにおいて： 内部に主たる室を形成するハウジング壁を有する空洞ハ
   ウジング； 上記主たる室の内部を上記のダイヤフラムの第１の面側
   の第１の室と上記のダイヤフラムの第２の面側の第２の
   室とに分割する様に設けられた柔軟性を有するダイヤフ
   ラム； 上記ダイヤフラムの運動に応答し、この運動に応答する
   電気信号を発生する変換手段； 上記ダイヤフラムの中央領域と上記の第１の室の１つ又
   はいくつかの対向する内壁との間に設けられ、上記の第
   １の室を上記のダイヤフラムの上記の中央領域に対向す
   る励起室と、同励起室の外周にあって第１及び第２の端
   を有する１つ又はいくつかの細長いイナータンス形成音
   伝達室とに音響学的に分割する音響学的に絶縁する室分
   離壁手段； 外来の音を上記の励起室に供給するような形状にした入
   力ポート手段； 上記の励起室と上記伝達室それぞれの第１端とを音響学
   的に連通する伝達室インレットポート手段；及び 上記の第２の室と上記伝達室それぞれの上記の第１の端
   から離れた１部分とを音響学的に連通する伝達室アウト
   レットポート手段； を含むことを特徴とする補聴器用マイクロホン組立体。
2. 【請求項２】上記の第１の室が一般的に矩形で、上記の
   分離壁手段が２本の並行な腕と該腕を結合する領域とよ
   りなる一般的にＵ字状の板としての形の部材を含み、該
   Ｕ字状の板が上記のダイヤフラムの上記の中央領域をほ
   ぼ部分的に取り囲むように配置されていて、少なくとも
   上記の腕がイナータンスを形成する細長い伝達室の一対
   を第１の室のそれぞれ対向する壁と共に形成し、それぞ
   れの上記の伝達室が上記の入力ポート手段の一般的に近
   くに近接端を有し、且つこの反対端で上記の伝達室アウ
   トレットポート手段と音響学的に連通し、上記の腕の両
   端がこれ等腕と関連する伝達室と上記の励起室とを音響
   学的に連通するように構成されていることを特徴とする
   請求項１に記載の補聴器用マイクロホン組立体。
3. 【請求項３】上記の主たる室が並行な大きな対向壁を有
   し、上記Ｕ字状の板が該大きな壁のいずれかの内面の１
   つの大きな面において封止するように固定されており、
   上記ダイヤフラムはその周辺部分が上記Ｕ字状の板の反
   対側の大きな面の少なくとも一部と接触係合し、上記の
   主たる室内において間隔をとって整列配置されることを
   特徴とする前記請求項２に記載の補聴器用マイクロホン
   組立体。
4. 【請求項４】上記の伝達室アウトレットポート手段が上
   記の第２の室と上記の伝達室の上記の第２の端とを音響
   学的に連通する様に構成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の補聴器用マイクロホン組立体。
5. 【請求項５】上記の入力ポート手段が上記外来の音を上
   記のダイヤフラムの周縁近くの一点に於て上記の励起室
   に供給するように構成されていることを特徴とする前記
   請求項1,2,3又は４のいずれかに記載の補聴器用マイク
   ロホン組立体。
6. 【請求項６】上記の入力ポート手段が音響学的減衰手段
   を含み、該手段が外来の音の上記のダイヤフラムへの伝
   達に音響学的抵抗を与えるように設けられていることを
   特徴とする前記請求項1,2又は３のいずれかに記載の補
   聴器用マイクロホン組立体。
7. 【請求項７】上記の伝達室アウトレットポート手段が、
   上記の第２の室と上記の伝達室の上記の第２の端とを音
   響学的に連通する様に構成されていることを特徴とする
   前記請求項５に記載の補聴器用マイクロホン組立体。
8. 【請求項８】上記の伝達室のアウトレットポート手段が
   上記の第２の室と上記の伝達室の上記の第２の端とを音
   響学的に連通する様に構成されていることを特徴とする
   前記請求項６に記載の補聴器用マイクロホン組立体。