JP3613786B2 - コンデンサマイクロホン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動膜背後に形成した空洞部よりなる背気室と外部との通気構造を改善したコンデンサマイクロホンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサマイクロホンは、平坦な周波数応答特性が安定して得られるので、標準マイクロホンとして、また精密測定用マイクロホンとして広く用いられている。コンデンサマイクロホンの原理は、可動電極として機能する導電性の振動膜と固定電極とを狭い空隙を隔てて対向配置し、機械信号で振動膜を振動させ、電極間の空隙が変化することによる静電容量の変化から電気信号を得ている。
【０００３】
従来のコンデンサマイクロホンを図６に示し説明する。図６において、ハウジング部材１は、導電性の部材からなり、外形は筒状で両端に大小の開口を有し、大きい方の開口に向かって径が大きくなる複数の段差が内周面と外周面の各々に形成されている。ハウジング部材１の小さい開口端から所定部位までの外周面には雄ねじ１ｅが形成され、ハウジング部材１の大きい開口端から所定部位までの内周面には雌ねじ１ｆが形成され、ハウジング部材１の内周面の一つの段差には、周方向に延在し軸方向に平坦な段上面１ａが形成され、この段上面１ａの近傍の壁面には内部と外部を貫通して通気孔２が設けられている。
【０００４】
複数の孔７ａを設けたフランジ７ｂが軸部の一端に形成された導電性の電極部材７には、両端面が平行な所定厚みのドーナツ状をした絶縁部材１２が挿通された状態で、軸部の他端に袋ナット８を螺合して、絶縁部材１２が電極部材７の軸部の途中に固定されている。
【０００５】
リング部材３の一端面に張りわたされている振動膜６は、リング部材３の一端面に配置された状態で環状の振動膜固定部材４がリング部材３の外側に圧入することにより固定されている。リング部材３の内周面には、雌ねじ３ｆが形成されており、ハウジング部材１の外周面に形成された雄ねじ１ｅに螺合して、振動膜６はハウジング部材１の小さい開口を閉じるように取付けられている。雄ねじ１ｅには、ナット部材１１が螺合されており、雌ねじ３ｆと雄ねじ１ｅのねじ結合の緩み止めに使用されている。
【０００６】
また、ハウジング部材１の内周面に形成された段上面１ａには、図６に示すように、環が一ケ所繋がっていない通気リング１３が、その環の切れ目１３ａが通気孔２の位置に一致するように配置され、この通気リング１３の後に絶縁性の部材からなる絶縁部材１２が配置され、さらに絶縁部材１２の下に環状の押し当て部材５が配置されている。
【０００７】
バックリング９は、押し当て部材５の内径と略等しい内径の環状の突出部９ｂを端面に有した筒状に形成されており、筒状の外周面には雄ねじ９ｅが形成されている。バックリング９の雄ねじ９ｅとハウジング部材１の大きい開口の内周面に形成された雌ねじ１ｆとを螺合し締付けることにより、絶縁部材１２は、押し当て部材５を介してバックリング９の環状の突出部９ｂに圧接され、ハウジング部材１の内部の所定の部位に固定されている。
【０００８】
絶縁部材１２が、ハウジング部材１の内部の所定の部位に固定されることで、電極部材７もハウジング部材１の内部の所定の部位にハウジング部材１と絶縁された状態で固定され、振動膜６と複数の孔７ａを設けた電極部材７のフランジ７ｂとが狭い空隙を隔てて対向配置される。この場合、振動膜の背後に空洞部よりなる背気室１０が形成され、この背気室１０の内部形状と通気リング１３の環の切れ目１３ａおよび通気孔２が形成する連通孔(通気部分) の内部形状は、コンデンサマイクロホンの低周波数領域の周波数特性に影響する音響抵抗として機能する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示すコンデンサマイクロホンをインテンシティーマイクロホンとして使用する場合、低周波数領域における位相特性のばらつきを小さくする必要がある。低周波数領域における位相特性のばらつきを小さくするためには、低周波数領域のカットオフ周波数をできるだけ低くしなければならない。例えば、１０Ｈｚでの位相特性のばらつきを小さくするためには、カットオフ周波数を１桁下の１Ｈｚ程度にすることが好ましい。
【００１０】
低周波数領域のカットオフ周波数を低くするために、通気リング１３の厚み、環の切れ目１３ａの幅を狭めることによって音響抵抗を大きくすることが考えられる。しかし、このようにして環の切れ目１３ａを形成した場合、通気リング１３の厚みや幅のわずかなばらつきによって連通孔(通気部分)の内部形状が変化し、音響抵抗の値が大幅に変化する。これに伴って、カットオフ周波数がばらついて、低周波数領域の位相特性のばらつきが大きくなるという問題があった。
【００１１】
本発明は、振動膜背後に空洞部よりなる背気室と連通孔(通気部分)の内部形状のばらつきによる音響抵抗のばらつきを改善し、低周波数領域におけるカットオフ周波数のばらつきを小さくすると共に、低いカットオフ周波数を得ることができるコンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、筒状で両端が開口したハウジング部材の開口の一方を振動膜で閉じ、音響回路を形成した連通部材でハウジング部材の筒内を閉じて背気室を形成し、この背気室と背気室以外の内部空間とを前記音響回路を介して通気させると共に、前記背気室以外の内部空間と外部空間とを所定の通気手段によって通気させた。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のコンデンサマイクロホンにおいて、前記音響回路は、弧状の連通孔を含むものである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１記載のコンデンサマイクロホンにおいて、前記音響回路は、音響抵抗材を充填した空間を含むものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係るコンデンサマイクロホンの断面図、図２（ａ）は連通部材の断面図、図２（ｂ）は（ａ ）のＡ−Ａ線断面矢視図、図３は本発明の他の実施の形態に係るコンデンサマイクロホンの断面図、図４（ａ）は他の実施の形態の連通部材の断面図、図４（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。尚、各図面の同符号は同じものを示している。
【００１６】
本発明に係るコンデンサマイクロホンは、図１に示すように、ハウジング部材１、振動膜６、電極部材７、連通部材１００等から成る。そして、ハウジング部材１の一端を振動膜６で閉じ、ハウジング部材１の中途を連通部材１００で閉じて、振動膜６と連通部材１００との間に背気室１０を形成している。
ハウジング部材１は筒形状を有し、導電性の部材からなる。ハウジング部材１は、最小径の小径筒部１ｂと中径筒部１ｃと最大径の大径筒部１ｄの３つの筒部により構成されている。小径筒部１ｂの外周面には雄ねじ１ｅが形成され、大径筒部１ｄの内周面には雌ねじ１ｆが形成されている。
【００１７】
小径筒部１ｂの内周面の径は開口側から所定長さまでが大きく途中からテーパ状に小さくなり、小径筒部１ b に対応する内周面に繋がっている。この小径筒部１ｂの最小径の内周面は、同径のまま小径筒部１ｂから中径筒部１ｃに連続している。中径筒部１ｃでは、最小径の内周面は途中に段差を有して径がやや大きく一定の中径の内周面に繋がっている。この中径の内周面は大径筒部１ｄの内周面に連続し、大径筒部１ｄでは途中に段差を有して大径筒部１ｄの開口に連続し雌ねじ１ｆが形成された最大径の内周面に繋がっている。そして、各段差の部分には、周方向に延在し軸方向に平坦な段上面１ａ、１ｇが形成されている。そして、段上面１ａの近傍には内部と外部を貫通して通気孔２が設けられている。
【００１８】
振動膜６は、リング部材３の一端面に張りわたされた状態で、環状の振動膜固定部材４をリング部材３の外側に圧入することにより固定されている。振動膜６は、リング部材３の内周面の雌ねじ１ｆをハウジング部材１の外周面の雄ねじ１ｅに螺合することによりハウジング部材１の端面を閉じる。また、リング部材３のねじ込み深さを調整することにより、振動膜６に所望の張力が作用するようにしている。ナット部材５は、ハウジング部材１とリング部材３とのねじ結合の緩みを防止するために雄ねじ１ｅに螺合されている。
【００１９】
また、導電性の電極部材７は、一端部に円筒状にフランジ７ｂが形成され、その軸部は途中に段差を有して若干、径の小さな軸部の中央に繋がり、さらに径が小さくなった軸部の他端に繋がっている。軸部の他端の外周面には、雄ねじが形成されている。電極部材７と連通部材１００とは、電極部材７の軸部に連通部材１００を挿通した状態で軸部の雄ねじに袋ナット８を螺合することにより、組み立てられている。
【００２０】
電極部材７と連通部材１００の組立て物は、連通部材１００の上端面をハウジング部材１の段部１ａに当接させ、ハウジング部材１の下端面とバックリング９の間に、ドーナツ状の押し当て部材５を介在させた状態で、バックリング９の雄ねじ９ｅをハウジング部材１内周面に形成された雌ねじ１ｆを螺合し締付けることにより、ハウジング部材１に固定されている。
【００２１】
連通部材１００は、図２（ａ）に示すように、下部部材１４と上部部材１５を同軸に重ねて構成したものである。下部部材１４及び上部部材１５は、共に絶縁部材によりドーナツ状に形成されている。下部部材１４には、図２（ｂ）から明らかなように、上面に略半円弧状に溝１４ｂが形成されており、溝１４ｂの一端側は外部周縁部に向かって折れ曲がり開口１４ａを形成している。また、上部部材１５には、図２（ａ）に示すように、厚み方向に貫通孔１５ａが設けられている。
【００２２】
連通部材１００の下部部材１４と上部部材１５とを同軸に重ねた状態では、上部部材１５に設けた貫通孔１５ａと下部部材１４の溝１４ｂの端部１４cと連通させている。即ち、連通部材１００においては、貫通孔１５から溝１４bの端部１４cを経て下部部材１４に形成された開口１４ａに至る連通孔が形成される。
連通部材１００がハウジング部材１に固定された状態においては、連通部材１００の周囲に内部空間Ｓ１が形成される。この内部空間Ｓ１は、ハウジング部材１の内周と連通部材１００の外周との間に形成された筒状の空間と、ハウジング部材１の内周とバックリング９とで形成された環状の空間からなる。
従って、背気室１０と内部空間Ｓ１は、連通部材１００に形成された貫通孔１５ａから溝１４ｂの端部１４ c を経て下部部材１４に形成された開口１４ａに至る連通孔によって通気されることになる。また、内部空間Ｓ１と接するハウジング部材１には、通気孔２が形成されているので、内部空間Ｓ１とマイクロホンの外部空間とは、この通気孔２によって通気されることになる。
【００２３】
次に、本発明に係るコンデンサマイクロホンの作用について説明する。本発明に係るコンデンサマイクロホンにおいては、背気室１０とマイクロホン外部とは、連通部材１００に形成された連通孔、内部空間Ｓ１及び通気孔２を介して通気される。そして、これらの経路では、連通部材１００に形成された連通孔が最も大きな音響抵抗を有する。音響抵抗は、細管の断面積に大きく依存し、長さに単純に比例するものである。従って、長さの短い連通孔の場合、所望の音響抵抗を得るためには、断面積を小さくしなければならず、この音響抵抗のばらつきを小さくしようとした場合、断面形状の寸法には、非常に厳しい寸法精度が要求される。
【００２４】
本発明に係るコンデンサマイクロホンは、背気室１０と内部空間Ｓ１とを長さが十分長い連通部材１００に形成された連通孔で通気させているので、所望の音響抵抗を得るための断面積を、比較的大きくすることができる。このため、音響抵抗のばらつきに関して、断面形状の寸法には厳しい寸法精度が要求されない。従って、比較的容易に音響抵抗のばらつきを小さくできる。
【００２５】
また、ハウジング部材１から取り外しができる連通部材１００に背気室１０と内部空間Ｓ１とを通気させる連通孔を形成しているので、所望する低域のカットオフ周波数が得られないときは、連通部材１００を交換することができる。従って、製品の歩留まりの向上に大きく寄与できる。
【００２６】
なお、本発明に係るマイクロホンは上述の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施の形態においては、絶縁部材で形成した連通部材１００
に、背気室１０と内部空間Ｓ１を通気する連通孔を形成した場合について説明した。しかし、絶縁部材に代えて導電部材で形成した連通部材２００を用いても良い。但し、この場合は、図３に示すように、連通部材２００と電極部材７とを絶縁するために、絶縁部材で成る保持部材２４を下部部材３４の下側に配置する必要がある。また、連通部材２００の内周が電極部材と接触しないようにするために連通部材２００の内周径を連通部材１００の内周径より大きくする必要がある。
【００２７】
また、連通部材１００に代えて図４（ａ）に示すような連通部材３００を用いても良い。下部部材４４と上部部材４５は、共に絶縁部材からなる。下部部材４４はドーナツ状の筒体で、上面が開口し壁面に内部と外部を貫通する開口４４ａを備えており、所定の幅と深みを有する環状の空間４４ｂも備えている。また、上部部材４５は、下部部材４４と略同一の径を有しドーナツ状の形状をしており、厚み方向に貫通孔４５ａを備えている。
【００２８】
空間４４ｂには、図４（ｂ）に示すように、不織布等の音響抵抗材４０が充填されている。なお、空間４４ｂに充填する音響抵抗材４０としては、上述の不織布の他にグラスウール、連続通気発泡樹脂材料を使用してもよい。そして、下部部材４４に上部部材４５が同軸に重ねられた状態では、上部部材４５に設けた貫通孔４５ａは、下部部材４４の開口４４ａと連通している。即ち、下部部材４４と上部材４５が同軸に重ねられた状態では、上部部材４５に形成された貫通孔４５ａから下部部材４４の空間４４ｂを経て下部部材４４に形成された開口４４ａに至る連通孔が形成される。
【００２９】
連通部材３００を使用した場合は、音響抵抗材の充填の度合いによって音響抵抗を変えられるので、カットオフ周波数が極端に低いコンデンサマイクロホンを実現できる。これにより、所望する低域の位相のばらつきが少ないコンデンサマイクロホンを実現できる。
【００３０】
さらに、上述の実施の形態では、ハウジング部材１，２１の壁面に通気孔２を設けてマイクロホンの内部空間Ｓ１とマイクロホン外部を通気した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、マイクロホンの内部空間Ｓ１及び内部空間Ｓ２を介してマイクロホン外部を通気してもよい。この場合、内部空間Ｓ１と内部空間Ｓ２とは、バックリング９に形成した連通孔（不図示）、又はハウジング部材１，２１の内周に形成した雌ねじ１ｆとバックリング９の雄ねじ９ｅとのねじ結合の隙間を介して通気させる。内部空間Ｓ２とマイクロホン外部とは、ハウジング部材１ , ２１の内周に形成した雌ねじ１ｆとこの雌ねじ１ｆと螺合するプリアンプ ( 不図示 ) の雄ねじとのねじ結合の隙間を介して通気させる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、振動膜で一端を閉じた筒状のハウジング部材の筒内を連通部材で閉じて背気室を形成し、背気室の外部への通気路を形成する音響回路を連通部材に設けたから、音響回路の加工が容易であり、また、音響回路の特性の調整も容易になる。また、ハウジング部材から取り外しができる連通部材に音響回路を形成しているので、所望する低域のカットオフ周波数が得られないときは、連通部材を交換することができ、製品の歩留まりの向上に大きく寄与できる。
【００３２】
また、請求項２の発明によれば、長さが十分長い弧状の連通孔は、所望の音響抵抗を得るための断面積を、比較的大きくすることができるのため、音響抵抗のばらつきに関して、断面形状の寸法には、厳しい寸法精度が要求されないため、比較的容易に音響抵抗のばらつきを小さく押さえることが可能となる。
【００３３】
また、請求項３の発明によれば、音響抵抗材の充填の度合いによって音響抵抗を変えられるので、カットオフ周波数が極端に低いコンデンサマイクロホンを実現できるので、所望する低域の位相のばらつきが少ないコンデンサマイクロホンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンデンサマイクロホンの断面図
【図２】（ａ）は連通部材の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図
【図３】本発明の他の実施の形態に係るコンデンサマイクロホンの断面図
【図４】（ａ）は他の実施の形態の連通部材の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図
【図５】従来のコンデンサマイクロホンの断面図
【図６】図５に示す通気リングの上面図
【符号の説明】
１、２１…ハウジング部材、１ａ…段上面、２…通気孔、３…リング部材、４…振動膜固定部材、５…押し当て部材、６…振動膜、７…電極部材、７ｂ…フランジ、８…袋ナット、９…バックリング、１０…背気室、１１…ナット部材、１４、３４、４４…下部部材、１５、３５、４５…上部部材、１４ａ、４４ａ…開口、１４ｂ…溝、２４…保持部材、４０…音響抵抗材、４４ｂ…空間、１５ａ、４５ａ…貫通孔、１００、２００、３００…連通部材、Ｓ１、Ｓ２…内部空間。

Claims (3)

1. 筒状で両端が開口したハウジング部材の前記開口の一方を振動膜で閉じ、音響回路を形成した連通部材で前記ハウジング部材の筒内を閉じて背気室を形成し、この背気室と背気室以外の内部空間とを前記音響回路を介して通気させると共に、前記背気室以外の内部空間と外部空間とを所定の通気手段によって通気させたことを特徴とするコンデンサマイクロホン。
2. 前記音響回路は、弧状の連通孔を含むことを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
3. 前記音響回路は、音響抵抗材を充填した空間を含むことを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホン。