JP4033830B2 - マイクロホン - Google Patents

Description

この発明は、コンデンサ型のマイクロホンに関し、特に、エレクトレット（永久帯電）現象を応用したコンデンサ型のマイクロホンに関する。

従来より、導電性の振動膜と、表面にＦＥＰ(Fluoro Ethylene Propylene)等のエレクトレット膜（永久帯電膜）が形成された導電板と、によって構成されるコンデンサの静電容量の変化を利用し、音圧を電気信号に変換するエレクトレットコンデンサ型マイクロホンが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このエレクトレットコンデンサ型マイクロホンは、振動膜とエレクトレット膜との位置関係から、フロントエレクトレットタイプと、バックエレクトレットタイプとに大別され、一般に、小型化という面では、フロントエレクトレットタイプが優れており、性能・コスト面では、バックエレクトレットタイプが優れている。以下に、これらの概略構成について説明する。

図８は、従来のフロントエレクトレットタイプのエレクトレットコンデンサ型マイクロホンであるマイクロホン１００の構成を例示した断面図である。
図８に示すように、マイクロホン１００は、アルミニュウム等の金属によって構成され、前面板１０１ａが一体的に構成された有底円筒カップ形状のカプセル１０１、エレクトレット膜であるＦＥＰ１０２、ＰＥＴ（ポリエステル）等によって構成された環状円盤形状のスペーサ１０３、ＰＥＴ等のフィルム１０４ａにニッケル等の金属１０４ｂを蒸着した振動膜１０４、ステンレス等によって構成された円筒形状のリング１０５、１０６、ガラスエポキシ等によって構成され、指向性調整用音孔１０７ａが設けられたベース１０７、及びインピーダンス変換用のＦＥＴ（Field-effect transistor）１０８、チップコンデンサ１０９を有している。

前面板１０１ａには、貫通孔である受音用音孔１０１ａａが設けられ、また、カプセル１０１の内壁面には側壁部の上端の折り曲げ部１０１ｃを除く全面に絶縁体であり分極化処理されたＦＥＰ１０２が付着形成されている。前面板１０１ａの内壁面側のＦＥＰ１０２上には、スペーサ１０３、振動膜１０４、リング１０５、リング１０６、及びベース１０７が順番に積み重なるように配置され、カプセル１０１の上端（前面板が音源に対向しているものとして前端とみなすと、これに対して後端）が折り曲げられることにより、このベース１０７の一端が前面板１０１ａ側へ押し付けられ、さらには、スペーサ１０３、振動膜１０４、リング１０５、及びリング１０６全体も前面板１０１ａ側へ押し付けられ、保持されるような構成となっている。

また、ベース１０７の内壁面には、ＦＥＴ１０８やチップコンデンサ１０９が実装され、これらによって構成される電気回路の出力等は、スルーホール１０７ｂ、１０７ｃを介し、ベース１０７の外壁面側に設けられた出力端子１１０ａ及びＧＮＤ（グランド）配線１１０ｂと電気的に接続されている。さらに、このＧＮＤ配線１１０ｂは、カプセル１０１と電気的に接続され、ＦＥＴ１０８やチップコンデンサ１０９は、図示していないベース１０７上の配線を通じて、リング１０６と電気的に接続され、リング１０６はリング１０５と、リング１０５は、振動膜１０４の金属蒸着膜と、それぞれ電気的に接続されている。

図９は、従来のバックエレクトレットタイプのエレクトレットコンデンサ型マイクロホンであるマイクロホン２００の構成を例示した断面図である。
図９に示すように、マイクロホン２００は、アルミニュウム等の金属によって構成され、前面板２０１ａが一体的に構成された有底円筒形状のカプセル２０１、ステンレス等によって構成された円筒形状のリング２０２、２０８、ＰＥＴ等によって構成された環状円盤形状のスペーサ２０３、ＰＥＴ等のフィルム２０４ａにニッケル等の金属２０４ｂを蒸着した振動膜２０４、エレクトレット膜である分極化処理されたＦＥＰ２０５、ステンレス等によって構成された板状の背極板２０６、円筒形状の絶縁体ホルダ２０７、ガラスエポキシ等によって構成され、指向性調整用音孔２０９ａが設けられたベース２０９、及びインピーダンス変換用のＦＥＴ２１０、チップコンデンサ２１１を有している。そして、前面板２０１ａには、貫通孔である受音用音孔２０１ｂａ、２０１ｂｂ、２０１ｂｃが設けられ、背極板２０６には、その片面にＦＥＰ２０５が設けられるとともに、貫通孔である空気孔２０６ａ、２０６ｂが設けられている。

前面板２０１ａの内壁面上には、リング２０２、振動膜２０４、スペーサ２０３が順次積み重ねられ、さらに、スペーサ２０３には、ホルダ２０７と、背極板２０６のＦＥＰ２０５側の一部とが、それぞれ配置される。そして、背極板２０６には、さらにリング２０８が積み重ねられ、ホルダ２０７及びリング２０８には、ベース２０９が積み重ねられる。このように配置されたリング２０２、２０８、スペーサ２０３、振動膜２０４、背極板２０６、ホルダ２０７、及びベース２０９は、カプセル２０１の後端が折り曲げられ、ベース２０９の一端が前面板２０１ａ側へ押し付けられることにより、全体としても前面板２０１ａ側へ押し付けられ、保持される構成となっている。

また、ベース２０９の内壁面には、ＦＥＴ２１０やチップコンデンサ２１１が実装され、これらによって構成される電気回路の出力等は、スルーホール２０９ｂ、２０９ｃを介し、ベース２０９の外壁面側に設けられた出力端子２１２ａ及びＧＮＤ配線２１２ｂと電気的に接続されている。さらに、このＧＮＤ配線２１２ｂはカプセル２０１と、ＦＥＴ２１０やチップコンデンサ２１１は、図示していないベース２０９上の配線を通じてリング２０８と、リング２０８は背極板２０６と、リング２０２は前面板２０１ａと、それぞれ電気的に接続されている。
登録実用新案第２５４８５４３号公報 特開平１１−１５０７９５号公報

しかし、従来のエレクトレットコンデンサ型マイクロホンの構成では、砂塵が外部からエレクトレット膜へ進入することに起因する感度劣化を引き起こし易いといった問題点がある。
例えば、図８に示した通り、フロントエレクトレットタイプのエレクトレットコンデンサ型マイクロホンの場合、前面板１０１ａの内壁面に、直接、エレクトレット膜であるＦＥＰ１０２が形成されている。従って、カプセル１０１外からエレクトレット膜であるＦＥＰ１０２への砂塵の進入経路長は、実質、受音用音孔１０１ａａの深さ、すなわち前面板１０１ａの厚みのみであり、カプセル１０１外部の砂塵がこのＦＥＰ１０２に到達する可能性は非常に高い。そして、このように砂塵がエレクトレット膜であるＦＥＰ１０２に到達し、砂塵がこのＦＥＰ１０２に付着した場合、振動膜１０４と前面板１０１ａとによって構成されるコンデンサの電位が低下することが経験的に知られており、このコンデンサの電位低下は、マイクロホン１００の感度劣化につながる。

また、バックエレクトレットタイプのエレクトレットコンデンサ型マイクロホンについても、図９のように、ベース２０９に双指向特性を得るための指向性調整用音孔２０９ａが設けられていた場合、この指向性調整用音孔２０９ａを介して砂塵が進入する可能性がある。そして、このように進入した砂塵が、さらに背極板２０６に設けられた空気孔２０６ａ、２０６ｂを通じてエレクトレット膜であるＦＥＰ２０５に到達した場合、上述した場合と同様に、マイクロホンの感度劣化が生じることとなる。
この欠点を解消するために考案されたのが特許文献１に示すマイクロホンである。この考案の要部を図１０及び１１に示す。

この図１０及び１１は、図８に示した従来例のマイクロホン１００の前面板１０１ａの受音用音孔１０１ａａの改良構造を示すものであり、図１０は図１１に示す切断面からC方向に見た断面を示す。
この改良貫通孔は、先ず、前面板１０１ａの矢印Ａで示す方向、すなわち前面側から後面側方向（図１０において前面板の下側から上側方向）に、板厚Ｐのほぼ半分の深さＱまで、円形の第１の凹部１０１−１を形成する。このとき数個（例えば３個）の連結部１０１−２（図１１参照）を残しておく。次いで、前面板１０１ａの後面側から前面方向に、板厚の残った半分（Ｐ−Ｑ）より若干大きい深さ（Ｐ−Ｑ＋Ｒ）まで、円環形の第２の凹部１０１−３を形成する。

このとき、円環形の第２凹部の内径が、円形の第１凹部の外径と接するように形成することで、両方の凹部が深さ（Ｒ）のスリット１０１−４を介して連通する。円環形の第２凹部１０１−３を形成するときに、この円環の内側にある領域１０１−５は３個の連結部１０１−２によって切り離しが免れている。
このようにして形成した改良された貫通孔である受音用音孔によれば、外気の砂塵は、前面側から第１の凹部１０１−１を通り、深さ（Ｒ）のスリット１０１−４を経てから、第２の凹部１０１−３を通ってＦＥＰ膜１０２に到達する。そこで、このスリット１０１−４の深さＲを小さく設定することにより、砂塵の進入を抑制できる。

しかし、このような改良された貫通孔は、２つの凹部１０１−１と１０１−３を１枚の前面板の両方の表面から形成して、精度よく位置合わせしてスリット１０１−４を前面板の板厚のほぼ中間部に形成しなければならず、製造の手間が掛り、コストも増える欠点がある。また、２つの凹部１０１−１と１０１−３は直接にスリット１０１−４を形成するので、砂塵の進入の経路は前面板の板厚であることに変わり無く、砂塵の進入の抑制効果は十分でない。
この発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、砂塵が外部からエレクトレット膜へ進入することによって生じる感度劣化を抑制することが可能なマイクロホンを提供することを目的とする。

この発明では上記課題を解決するために、一方の電極として働く導電性の振動板と、絶縁体スペーサを介してこの振動板と平行に所定の空隙長を持って対向配置され、他方の電極として働く導電体背極板と、この背極板の振動板側の表面及び振動板の背極板側の表面のいずれか一方上に形成されたエレクトレット層とでコンデンサ部を形成し、さらにこの背極板の振動板側の表面とは反対側の表面を覆うように覆い板を固定したものを以って、改良されたコンデンサ部を構成し、かかる改良されたコンデンサ部をカプセルに収容してエレクトレットタイプのコンデンサ型マイクロホンを構成する。

そしてこの改良されたコンデンサ部の背極板及び覆い板は、直接に密着固定してもよく、あるいは環状円盤形の背極板スペーサを介して固定してもよい。またこれら背極板及び覆い板は、それぞれ貫通する空気道孔を持ち、互いの貫通する空気道孔は連通しない位置に設けられ、かつ背極板と覆い板とが密着固定されている場合、互いに密着固定された表面のうちの少なくとも一方が、上記互いに連通しない位置にある背極板の空気道孔と覆い板の空気道孔との間を、孔の軸に直角の方向に結ぶ連結スリットを持ち、この連結スリットとこれによって連結された両板の空気道孔を通ってエレクトレット膜が外気と通じるようにし、また、背極板と覆い板とが背極板スペーサを介して固定されている場合、背極板と覆い板の間に形成される背極板スペーサによって定まる所定の空隙長を持った空隙部が、前記連結スリットとして働き、この連結スリットとこれによって連結された両板の空気道孔を通ってエレクトレット膜が外気と通じるようにする。

以上説明したように、この発明では、空気道孔を具備する背極板を覆って、受音用音孔が設けられた前面板を固定し、この受音用音孔と空気道孔とを、前面板と背極板との間に形成したスリットによって、孔の軸と直角方向に連通させた。そのため、砂塵の外部からの進入経路を両板の厚さ以上に延長できる。すなわち、前面板の厚みに相当する貫通孔の長さに背極板の厚みに相当する貫通孔の長さを加えた長さに、さらに両貫通孔を結ぶ連結スリットの長さを加えた長さにまで延長することができる。これにより進入した砂塵がエレクトレット膜へ到達することを抑制することができ、かつこの連結スリットの断面積は貫通孔の断面積に比べて格段に小さいので、砂塵の進入抑止効果を高めることができる。その結果、砂塵のエレクトレット膜への付着に起因するマイクロホンの感度劣化を低減させることができる。

また、エレクトレット膜の背極板と反対の面の周縁部に設けたスペーサを介して振動膜を構成することにより、この振動膜によって、指向性調整用音孔から進入した砂塵がエレクトレット膜に到達することを防止することができる。

図１のＡ−Ｆは、本願発明に係る改良されたコンデンサ部の６つの構成を示す断面図であり、これを以って先ず本願発明の原理を説明する。
エレクトレットタイプのコンデンサ型マイクロホンは、従来技術の説明（図８参照）で述べた如く、一方の電極となる導電性の振動板１０４と、これと所定の間隔を隔てて平行で対向して配置された背極板として働くカプセル１０１の前面板１０１ａと、それらの板１０４と１０１ａの対向する表面のいずれか一方（例えば前面板１０１ａ）の上に形成されたエレクトレット膜１０２とでコンデンサ部を構成し、これを導電体カプセル１０１内に収容して得られる。

本願発明のマイクロホンは、斯かる従来のコンデンサ部を改良したもので、図１のＡに示す第１例の改良されたコンデンサ部４０を導電体カプセル内に収容して得られる。
なお、カプセルは円筒カップ形状のものとして説明したが、それは前面板がコンデンサ部の一構成要素を構成するものとみなしたためであって、これに限定する必要はなく、原理的には両端開放形の円筒体を用いることもできる。
この改良されたコンデンサ部４０は、一方の電極となる導電性の振動板１４と、これと所定の間隔を隔てて平行で対向して配置された背極板１１と、それらの板１４と１１の対向する表面のいずれか一方（例えば背極板１１）の上に形成されたエレクトレット膜１２と、空気道孔として働く貫通孔１１ａ、１１ｂを必然的に形成しなければならない背極板の外面上に、密着固定される覆い板４１とで構成する。

この覆い板４１にも貫通孔４１ａを設けるが、この貫通孔４１ａと背極板の貫通孔１１ａ、１１ｂとは、互いに連通しない位置に形成される。そしてこれら覆い板４１の貫通孔４１ａと背極板１１の貫通孔１１ａ、１１ｂとを連通させるスリット４１ａｄを、覆い板４１の背極板との密着表面に形成する。
このスリット４１ａｄの上記覆い板の表面からの深さと、その長手方向の長さと、長手方向に直角な方向の断面形状を、砂塵の侵入阻止効果の高い寸法、形状に選択する。
このようにして得られた、改良されたコンデンサ部４０を用いてマイクロホンを構成すると、外部からエレクトレット膜への砂塵の進入経路長を、それぞれの板に設けられた空気道孔の深さに、連結スリットの長さを加えた長さに延長することができるだけでなく、連結スリットによる砂塵侵入抑制効果が加わって、外部から進入する砂塵がエレクトレット膜に到達する確率を低減させることができる。

なお、スリットを覆い板の背極板側の密着表面に形成した改良されたコンデンサ部４０を図１のＡに示したが、図１のＢに示す如く、背極板の覆い板側の密着表面に形成して第２例の改良されたコンデンサ部４０−１を得てもよく、両板の密着表面の両方に形成してもよい（図示省略）。
また、エレクトレット膜は、背極板の振動膜側表面に形成する例で説明したが、図１のＣに示す如く、振動膜の背極板側に形成してもよい。この場合においても、スリットを覆い板の背極板側の密着表面に形成して第３例の改良されたコンデンサ部４０−２を得られるだけでなく、図１のＤに示す如く、背極板の覆い板側の密着表面に形成して第４例の改良されたコンデンサ部４０−３を得てもよく、両板の密着表面の両方に形成してもよい（図示省略）。

更にまた、図１のＥに示す如く、背極板上に環状円盤形の導電体背極板スペーサを介して覆い板を固定して、背極板と覆い板の間に形成される背極板スペーサによって定まる所定の空隙長を持った空隙部が、前記連結スリットとして働くように構成した第５例の改良されたコンデンサ部４０−４を得てもよい。なお、この場合においても、エレクトレット膜は、背極板の振動膜側表面に形成する例で説明したが、図１のＦに示す如く、振動膜の背極板側に形成して第６例の改良されたコンデンサ部４０−５を得てもよい。
背極板スペーサは、前記所定の空隙長を与えるだけの極めて薄い厚さの導電体の環状円盤体が望ましい。あるいはこれによって形成される空隙長を極めて薄くする場合には、金属のメッキとかその他適宜の付着技術で形成してもよい。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、各図面中で同一部分は同一参照符号または参照数字を付してその説明を省略する。
図２は、本願発明に係る改良されたコンデンサ部４０を用いてフロントエレクトレットタイプのコンデンサ型マイクロホン１を構成した実施例１の構成を例示した断面図であり、図３は、図２におけるマイクロホン１の底面をＡ方向からみた平面図である。
図２に示すように、この例のマイクロホン１は、カプセル１０、背極板１１、エレクトレット膜であるＦＥＰ１２、スペーサ１３、振動膜１４、振動膜リング１５、ベース１６、ＦＥＴ１７、チップコンデンサ１８ａ、出力端子１９ａ、ＧＮＤ配線１９ｂ、及びＦＥＰ２０を有している。

カプセル１０は、例えば、アルミニュウム等の金属によって構成された有底円筒形状の構造体である。図２に例示するように、この有底円筒形状の底部（閉塞部）、すなわち前面板１０ａは、円盤形状を有しており、その円盤中心部には、円形の貫通孔である受音用音孔１０ａａが設けられている。なお、この受音用音孔１０ａａの直径は、好ましくはφ０．４ｍｍ〜φ０．８ｍｍ程度が望ましい。また、前面板１０ａの内面側には、受音用音孔１０ａａを横切るような溝状の空洞部であるスリット１０ａｄが構成されており、このスリット１０ａｄの中心付近は、受音用音孔１０ａａの開口部の一部と直接接続されている。このスリット１０ａｄの形状としては、その長手方向と垂直な断面が三角形、四角形、その他多角形、円形、楕円形等となるもの等どのようなものでもよいが、長手方向と垂直な断面が三角形となるように構成した場合、このスリット１０ａｄを音響抵抗用スリットとして使用することができる。

図４は、スリット１０ａｄを音響抵抗用スリットとした場合における、図３のＢ−Ｂ断面図を例示した図である。
図４に示すように、この場合、前面板１０ａの内面にはＶ字型の溝が形成されており、このＶ字型の溝部分と、前面板１０ａの内面に構成される背極板１１とで囲まれた空間（断面が三角形の空間）が、スリット１０ａｄとして機能することになる。なお、このスリット１０ａｄを音響抵抗として使用する場合、スリット１０ａｄの深さ（スリットギャップ）は、５μｍ〜５０μｍ程度が望ましい。一方、スリット１０ａｄを音響抵抗として使用しない場合には、このスリット１０ａｄの深さを５０μｍ以上とすることが望ましい。また、スリット１０ａｄの長手方向の寸法は、受音用音孔１０ａａと、後述する空気道孔１１ａ、１１ｂと、を接続することができる寸法であれば、特に制限はないが、例えば、２．７〜３．６ｍｍ程度に構成することが望ましい。また、スリットの短手方向の長さ（幅と言ってもよい）は接続する空気道孔の直径に相当する長さとし、たとえばφ０．４〜０．８ｍｍ程度が望ましい（マイクロホン１の直径をφ６ｍｍとした場合）。
この実施例においては、本願発明に係る改良されたコンデンサ部４０の背極板１１の外面に密着固定される覆い板として、カプセル１０の前面板１０ａをこの役目に用いる。一見すると図８に示した従来例のフロントエレクトレットタイプのコンデンサ型マイクロホン１０１における背極板として働く前面板１０１ａを２層構造にしたに過ぎないと即断するか、或いは、図８に示した従来例の前面板１０１ａとエレクトレット膜であるＦＥＰ膜１０２との間に補助の導電体層を挿入したに過ぎないと即断しがちであるが、この２層構造には、上記発明原理の項で説明した如く、大いなる工夫が施されており、この工夫は容易には推考され得ない。

すなわち、図２に示すように、前面板１０ａの内面には、背極板１１が前面板１０ａと電気的・機械的に接続された状態で配置される。背極板１１は、例えば、真ちゅうやステンレス等の金属によって構成された導電性の板状体（例えば、円盤形状）であり、その背極板１１の前面板１０ａと反対の面には、エレクトレット膜であるＦＥＰ１２が構成される。このＦＥＰ１２は、例えば、膜形成後に分極化処理されることにより構成され、その膜厚は、５μｍ〜３０μｍ程度が望ましく、２５μｍ程度がより望ましい。なお、ここでは、エレクトレット膜としてＦＥＰを例にとって説明を行っているが、エレクトレット性能を有する物質であれば、他の高分子材料をこのエレクトレット膜として使用することとしてもよい。

また、背極板１１の中心部から外縁方向へ一定の距離をおいた位置であって、受音用音孔１０ａａとは連通しない位置には、２つの貫通孔である空気道孔１１ａ、１１ｂが設けられている。図３及び図４に示すように、これらの空気道孔１１ａ、１１ｂは、例えば、前面板１０ａに設けられたスリット１０ａｄの両端に、空気道孔１１ａ、１１ｂそれぞれの一端が一致するように形成される。そして、斯かる構成により、受音用音孔１０ａａの背極板１１側の開口部が、背極板の一部である受音用音孔覆部１１ａｂによって覆われ、これらの空気道孔１１ａ、１１ｂの前面板１０ａ側の開口部が、前面板１０ａの一部である空気道孔覆部１０ａｂ、１０ａｃによって覆われ、空気道孔１１ａ、１１ｂの前面板１０ａ側の開口部の少なくとも一部と、受音用音孔１０ａａの背極板１１側の開口部の少なくとも一部とが、空洞部であるスリット１０ａｄによってこれらの孔の軸と直角方向（スリットの長手方向であり、両板の密着表面と平行な方向）に接続されることとなる。なお、空気道孔１１ａ、１１ｂの直径は、好ましくは、φ０．４〜φ０．８ｍｍ程度であることが望ましく、背極板１１の中心部から空気道孔１１ａ、１１ｂまでの距離は、マイクロホン１全体の直径をφ４ｍｍ〜φ１０ｍｍとした場合、０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ程度とすることが望ましい。また、背極板１１の厚みは、好ましくは、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ程度に形成されることが望ましい。さらに、スリット１０ａｄの両端から受音用音孔１０ａａまでの距離ｒは、空気道孔１１ａ、１１ｂの直径以上であることが望ましく、０．９ｍｍ〜１．３ｍｍ程度であることが、より望ましい。また、空気道孔１１ａ、１１ｂの数は２個に限定されるものではなく、これよりも少なくとも多くてもよい。さらに、その形状も円形に限定されるものではない。ただし、周波数特性上、空気道孔１１ａ、１１ｂは、受音用音孔１０ａａを中心とした左右対称の位置に形成されることが望ましい。

また、エレクトレット膜であるＦＥＰ１２の背極板１１と反対の面側の周縁部には、スペーサ１３が設けられる。スペーサ１３は、ＰＥＴ等の高分子物質によって形成された板状の絶縁体であり、その具体的形状としては、例えば、中空円状の環状円盤体（略ドーナツ型）が望ましい。図２に示すように、スペーサ１３は、その外縁が、背極板１１及びＦＥＰ１２の外縁と一致するように構成され、その平面部分をＦＥＰ１２に接触させた状態で配置される。また、スペーサ１３は、その中空部内に空気道孔１１ａ、１１ｂが位置するように配置・構成され、これにより、スペーサ１３によって、空気道孔１１ａ、１１ｂをふさがない構成となっている。なお、スペーサ１３の厚みは、１６μｍ〜５０μｍ程度であることが望ましく、スペーサ１３の環状部の幅（外周半径と内周半径との差）は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度であることが望ましい。

このスペーサ１３の背極板１１と反対の面には、振動膜１４が設けられる。振動膜１４は、例えば、ＰＥＴ等の高分子フィルム１４ａの一面にニッケル（Ｎｉ）、アルミニュウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等の金属を蒸着させて導電層１４ｂを形成した導電性膜である。なお、このＰＥＴ等の高分子フィルムの厚みは、２μｍ〜４μｍ程度であることが望ましく、この金属膜１４ｂの厚みは、２００〜３００Å程度が望ましい。
この振動膜１４は、その外縁が、スペーサ１３の外縁と一致するように構成・配置され、さらに、金属膜１４ｂが形成された導電層面側を振動板リング１５側に向けた状態で、スペーサ１３上に配置される。そして、振動膜１４は、この振動板リング１５とスペーサ１３とに挟み込まれ、このスペーサ１３の厚みによって、ＦＥＰ１２から所定の隙間を保った状態で固定される。なお、この隙間は、１６μｍ〜５０μｍ程度であることが望ましい。

振動板リング１５は、例えば、真ちゅうやステンレス等にとって構成された円筒形状体である。この振動板リング１５は、その外周がスペーサ１３の外縁と一致するように構成・配置され、これにより、上述のように振動膜１４の固定を行うとともに、振動膜１４の導電層１４ｂと電気的に接続される。なお、この振動膜１４の導電層面は、例えば、導電性接着剤等により、振動板リング１５に接着されることが望ましい。
振動板リング１５の高さは、マイクロホン１全体の高さに依存するが、マイクロホン１の高さが１〜３ｍｍ程度であった場合、この振動板リング１５の高さは、０．６ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に構成されることが望ましい。なお、この振動板リング１５を、振動膜１４側とベース１６側との２つに分離できる構成としてもよい。この場合、振動膜１４側の高さは、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であることが望ましく、ベース１６側の高さは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であることが望ましい（マイクロホン１の高さが１〜３ｍｍ程度であった場合を想定）。また、振動板リング１５の側面の厚み（外周半径と内周半径との差）は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度であることが望ましい。

振動板リング１５における振動膜１４側の他端には、ベース１６が配置される。ベース１６は、例えば、ガラスエポキシ（ＦＲ−４等）等によって構成された円盤形状等の板状体であり、その内面側に形成された図示していない電気配線を振動板リング１５に電気的に接続させた状態で配置される。ベース１６の内面側には、インピーダンス変換用のＦＥＴ１７や、チップコンデンサ１８ａが実装され、これらは、図示していない電気配線によって電気的に接続され所定の電気回路を形成している。また、ベース１６には、例えば、貫通孔の内面に金属膜を形成したスルーホール１６ｂ、１６ｃが形成されている。そして、ベース１６の内面に形成された電気回路の出力を、スルーホール１６ｂを介し、ベース１６の外面に形成された出力端子１９ａと電気的に接続し、ベース１６の内面に形成された電気回路のＧＮＤを、スルーホール１６ｃを介し、ベース１６の外面に形成されたＧＮＤ配線１９ｂと電気的に接続している。そして、このＧＮＤ配線１９ｂは、例えば、カプセル１０の一端とも電気的に接続される。なお、このベース１６の厚みは、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ程度に形成されることが望ましい。

また、ベース１６には、その貫通孔である指向性調整用音孔１６ａが形成される。この指向性調整用音孔１６ａは、直径φ０．３ｍｍ〜φ１ｍｍ程度に形成されることが望ましく、ベース１６の中心部から指向性調整用音孔１６ａまでの距離は、１ｍｍ〜２ｍｍ程度が望ましい（マイクロホン１全体の直径をφ４ｍｍ〜φ１０ｍｍ程度とした場合）。なお、指向性調整用音孔１６ａの個数は１個に限定されるものではなく、これよりも多くてもよい。さらに、その形状も円形に限定されるものではない。
また、図２に示すように、カプセル１０の側面側の内面には、絶縁膜であるＦＥＰ２０が形成される。これにより、振動板リング１５とカプセル１０とが接触し、振動板リング１５がカプセル１０と電気的に短絡してしまうことを防止することができる。なお、このＦＥＰ２０の膜厚は、５μｍ〜２０μｍ程度であることが望ましい。また、このＦＥＰ２０としてＰＥＴ等の他の絶縁体材料を用いることとしてもよい。

そして、図２に示すように、カプセルの後端（前面板１０ａの他端）が内側へ折り返されることにより、ベース１６の一部がこの折り返し部分１０ｃによって保持され、これにより、背極板１１、ＦＥＰ１２、スペーサ１３、振動膜１４、振動板リング１５、ベース１６全体も、この折り返し部分と、前面板１０ａの内壁面とに挟み込まれて保持されることとなる。
以下に、図２のマイクロホン１の製造方法を例示する。
［カプセル１０］
例えば、プレス加工等により、スリット１０ａｄ及び受音用音孔１０ａａを生成したアルミニュウム等の平板の一部に、帯状に絶縁体であるＦＥＰ２０を熱溶着し、これをしぼり加工することにより、閉塞部である前面板１０ａを有する有底円筒カップ形状のカプセル１０を構成する。
［背極板１１］
例えば、真ちゅう等の平板にＦＥＰ１２を熱溶着し、分極化処理した後、この平板をプレス加工、切削加工等して空気道孔１１ａ、１１ｂを形成し、背極板１１を構成する。
［振動膜１４］
例えば、ＰＥＴ等の高分子シート１４ａの片面一面に、スパッタリング等の方法によって、Ｔｉ等の金属を蒸着させることにより構成する。
［組み立て］
例えば、カプセル１０の前面板１０ａの内面に、背極板１１、スペーサ１３、振動膜１４、振動板リング１５、ベース１６を順次積み重ね、前述のようにカプセル１０の後端を内側に折り返すことにより、これらをカプセル１０内に固定する。

このように、この第１の実施例の形態では、前面板１０ａの内面に、空気道孔１１ａ、１１ｂを具備する背極板１１を設け、この背極板１１の前面板１０ａと反対の面にエレクトレット膜である分極化処理されたＦＥＰ１２を設け、このＦＥＰ１２の背極板１１と反対の面の周縁部に設けられたスペーサ１３を介して振動膜１４を背極板と対向して設けて、コンデンサ部を構成することとした。
さらに、密着固定される前面板１０ａと背極板１１の密着表面のいずれか一方として、この形態の例では、前面板１０ａの背極板１１側表面にスリットスリット１０ａｄを設け、空気道孔１１ａ、１１ｂの前面板１０ａ側の開口部は、前面板１０ａの一部である空気道孔覆部１０ａｂ、１０ａｃによって覆われ、かつ、受音用音孔１０ａａの背極板１１側の開口部は、背極板１１によって覆われ、空気道孔１１ａ、１１ｂの前面板１０ａ側の開口部の少なくとも一部と、受音用音孔１０ａａの背極板１１側の開口部の少なくとも一部とを、スリット１０ａｄによって接続することとした。

そのため、外部からＦＥＰ１２への砂塵の進入経路長を、前面板１０ａに設けられた受音用音孔１０ａａの深さに、背極板１１の空気道孔１１ａ、１１ｂの深さに、さらにスリット１０ａｄの長さを加えた長さに延長することができ、特にスリット１０ａｄが加わったことで受音用音孔１０ａａからＦＥＰ１２までの砂塵の進入経路を孔の径に比べて薄くとることが可能となり、ＦＥＰ１２への砂塵進入抑制効果を高めることが可能となる。その結果、外部から進入する砂塵がエレクトレット膜であるＦＥＰ１２に到達する確率を低減させることができ、これを原因としたマイクロホン１の感度低下を抑制することができる。

また、指向性調整用音孔１６ａから侵入した砂塵については、振動膜１４により、エレクトレット膜であるＦＥＰ１２への進入を防止することができ、これに起因するマイクロホン１の感度低下を防止することができる。
また、スリット１０ａｄを、その長手方向と垂直な断面が三角形となるように、Ｖ字状の溝として形成すると、音響抵抗用スリットとして働く。また、指向性調整用音孔１６ａを設けない構成とすることにより、マイクロホン１の特性を単一指向性とすることができる。

さらに、スリット１０ａｄを音響抵抗用スリットとして構成せず、指向性調整用音孔１６ａを設けない構成とすることにより、マイクロホン１の特性を無指向性とすることができる。
また、スリット１０ａｄを音響抵抗用スリットとして構成せず、指向性調整用音孔１６ａを設けた場合には、マイクロホン１の特性を双指向性とすることができる。
さらに、この形態の例では、前面板１０ａの内面に設けられた背極板１１にエレクトレット膜であるＦＥＰ１２を設けることとしたため、従来のバックエレクトレットタイプのマイクロホンと同様な高い音響性能を有することとなる。

他方、図８に例示した従来のバックエレクトレットタイプのマイクロホン２００のように、リング２０２を必要としないため、リング２０２の厚み分、低背化を測ることが可能となる。その結果、従来のバックエレクトレットタイプのマイクロホンの性能を維持しつつ、小型、低背化を測ることができる。
なお、従来、このリング２０２は最低０．２ｍｍ以上の厚みを必要としていた。リング２０２の厚みをこれ以上薄くした場合、マイクロホン２００のかしめ時のベース２０９側からの応力によってリング２０２が歪んでしまい、これに接着されている振動膜２０４も歪み、その音響特性に悪影響を与えてしまうからである。したがって、このリング２０２を必要としないこの形態の例のマイクロホン１では、従来に比べ０．２ｍｍ以上の低背化が可能となる。

また、低背化を行わず、削減できるリング２０２の容積分だけマイクロホン１の内部容積を広く確保することにより、マイクロホン１の無指向性特性を向上させることができる。その結果、従来のバックエレクトレットタイプのマイクロホンの大きさを維持しつつ、その音響特性を向上させることができる。
さらに、このリング２０２を削減できる分、部品点数を削減でき、製造コスト、部品コストを低減させることができる。
また、この形態の例では、十分な厚みを有する振動板リング１５に振動膜１４を接着しているため、従来のように、薄いリング２０２に振動膜２０４を接着していた場合に比べ、かしめ時における振動膜１４の歪を大幅に低減させることができる。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、実施例１の形態では、図２等に示した通り前面板１０ａの内側表面にスリット１０ａｄを構成することとしたが、図５に示した実施例２に係るマイクロホン５０のように、前面板１０ａにはスリットを構成せず、代わりに背極板１１の前面板１０ａ側の表面にスリット１１ａｄを設ける構成としてもよい。この場合、空気道孔１１ａ、１１ｂの前面板側の開口部は、前面板１０ａの空気道孔覆部１０ａｂ、１０ａｃによって覆われ、受音用音孔１０ａａの背極板側の開口部は、背極板の受音用音孔覆部１１ａｂによって覆われており、このスリット１１ａｄは、例えば、受音用音孔１０ａａを横切って空気道孔１１ａ、１１ｂの前面板側の開口部を結ぶように、背極板１１の前面板１０ａ側に設けられた溝であり、このスリット１１ａｄの中心付近は、受音用音孔１０ａａの開口部の一部と直接接続される。また、このスリット１１ａｄの形状としては、その長手方向と垂直な断面が三角形、四角形、その他多角形、円形、楕円形等となるもの等どのようなものでもよいが、長手方向と垂直な断面が三角形となるようにＶ字形の溝として構成した場合、このスリット１１ａｄを音響抵抗用スリットとして使用することができる。

また、図６に示す実施例３に係るマイクロホン６０のように、背極板１１の中心部付近に空気道孔１１ｃを設け、前面板１０ａの中心部から外縁方向に一定の距離をおいた位置（両板の貫通孔が連通しない位置）に２つの受音用音孔１０ｂａ、１０ｂｂを設ける構成としてもよい。この場合、空気道孔１１ｃの前面板側の開口部は、前面板１０ａの空気道孔覆部１０ｂｃによって覆われ、受音用音孔１０ｂａ、１０ｂｂの背極板側の開口部は、背極板の受音用音孔覆部によって覆われており、前面板１０ａの内面側には、受音用音孔１０ｂａ、１０ｂｂの背極板１１側の開口部を結ぶようにスリット１０ａｄが構成され、このスリット１０ａｄの中央部は、空気道孔１１ｃの前面板１０ａ側の開口部と直接接続される。これにより、空気道孔１１ｃと受音用音孔１０ｂａ、１０ｂｂとは、スリット１０ａｄを通じて接続されることとなる。なお、この場合の受音用音孔１０ｂａ、１０ｂｂは、音響特性上、前面板１０ａにおいて左右対称に構成されることが望ましい。また、このマイクロホン６０において、スリット１０ａｄを前面板１０ａ側に設けるのではなく、例えば、図５に示したように、背極板１１側にスリットを設けることとしてもよい。

更に、図７に示す実施例４に係るマイクロホン７０のように、前面板１０ａの内側表面と、背極板１１の前面板１０ａ側の表面のいずれにもスリットを形成せずに、前面板１０ａの内側表面上を覆って、環状円盤形の導電体背極板スペーサ４２を介して背極板を固定し、これにより、背極板と覆い板の間に、背極板スペーサによって定まる所定の空隙長を持った空隙部４２ａｄを形成する。そして、前面板１０ａの中心部付近に受音用音孔１０ａａとなる貫通孔を設け、背極板１１の中心部から外縁方向に一定の距離をおいた位置（すなわち、受音用音孔１０ａａとは軸が連通しない位置）に２つの空気道孔１１ａ、１１ｂを設け、これにより、背極板１１の２つの空気道孔１１ａ、１１ｂの前面板１０ａ側の開口部は、前面板１０ａの一部である空気道孔覆部１０ａｂ、１０ａｃによって覆われ、前面板１０ａの受音用音孔１０ａａの背極板１１側の開口部は、背極板１１の一部である受音用音孔覆部１１ａｂによって覆われ、前記背極板と覆い板の間に形成される背極板スペーサによって定まる所定の空隙長を持った空隙部４２ａｄが、前記連結スリットとして働き、前面板１０ａの受音用音孔１０ａａと背極板１１の２つの空気道孔１１ａ、１１ｂとは、この連結スリット４２ａｄによって互いに連通される構成としてもよい。

この場合も、他の実施例と同様に、背極板１１に２つの空気道孔１１ａ、１１ｂを設けずに１個のみとし、前面板１０ａの１個の受音用音孔１０ａａを２個とするなどの変形が可能であり、かつエレクトレット膜を背極板１１の振動膜１４側の表面に設ける代わりに、振動膜１４の背極板１１側の表面に設けるという変形も可能である。
このように、この実施例４の連結スリットは、背極板と覆い板の間の空隙部がその働きをなしている。これにより両板が極めて薄く、その表面内にスリットを形成すると板の強度が極端に弱くなる惧れがある場合に、この実施例は極めて有効である。

そして、この連結スリットは、貫通孔の貫通軸に直角の方向に伸びるように形成されており、背極板と覆い板とを密着固定し、両板の密着面に形成した他の実施例の連結スリットと均等物となることは明らかである。

Ａは本願発明の要部である第１例の改良されたコンデンサ部、Ｂは第２例の改良されたコンデンサ部、Ｃは第３例の改良されたコンデンサ部、Ｄは第４例の改良されたコンデンサ部、Ｅは第５例の改良されたコンデンサ部、Ｆは第６例の改良されたコンデンサ部の構成を夫々示した断面図。 本願発明に係るマイクロホンの実施例１の構成を示した断面図。 図２におけるＡ方向からみたマイクロホンの平面図。 スリットを音響抵抗用スリットとした場合における、図３のＢ‐Ｂ断面図。 本願発明に係るマイクロホンの実施例２の構成を示した断面図。 本願発明に係るマイクロホンの実施例３の構成を示した断面図。 本願発明に係るマイクロホンの実施例４の構成を示した断面図。 従来のフロントエレクトレットタイプのエレクトレットコンデンサ型マイクロホンの構成を例示した断面図。 従来のバックエレクトレットタイプのエレクトレットコンデンサ型マイクロホンの構成を例示した断面図。 図８に示した従来例を改良した従来例の前面板部分の断面図。 図１０に示した従来例の前面板中央部をＡ方向からみた平面図。

符号の説明

１、５０、６０、７０、１００、２００ マイクロホン
１０ａ、４１、１０１ａ、２０１ａ 前面板
１１、２０６ 背極板
１０ａａ、１０ｂａ、１０ｂｂ、４１ａ、１０１ａａ、２０１ｂａ、２０１ｂｂ、２０１ｂｃ 受音用音孔
１０ａｄ、１１ａｄ、４１ａｄ、４２ａｄ スリット
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、２０６ａ、２０６ｂ 空気道孔
１２、１０２、２０５ エレクトレット膜
１４、１０４、２０４ 振動膜

Claims (10)

1. エレクトレット膜とこれを間に挟んで対向配置された２つの電極とで以って形成されるコンデンサ部と、
   このコンデンサ部を収容する有底円筒形状のカプセルと、
   を具えたエレクトレットタイプのコンデンサ型マイクロホンにおいて、
   上記２つの電極のうちの一方の電極は、導電体振動膜からなり、
   上記２つの電極のうちの他方の電極は、導電体背極板からなり、環状円盤形絶縁体の電極間スペーサを介して上記振動膜と平行に上記スペーサによって定まる所定の厚さの空隙を持って対向配置され、
   上記エレクトレット膜は、この背極板の振動膜側の表面及び振動膜の背極板側の表面のいずれか一方上に形成され、
   背極板の振動膜側の表面とは反対側の表面を覆って覆い板が設置され、
   覆い板は、背極板に対向して、上記カプセルの前面板として構成され、
   背極板はそれを貫通し、その一端が振動膜と背極板の間の空隙部に連なる空気道孔を持ち、
   覆い板は背極板の空気道孔とは連通せず、かつ、上記覆い板及び背極板の厚さよりも長い間隔だけ上記背極板の空気道孔から離れた位置に、それを貫通し、その一端が外部に連なる空気道孔を持ち、
   背極板と覆い板との接合境界部で延伸し、上記背極板の空気道孔と覆い板の空気道孔を、これらの各孔の軸と直角方向に結ぶ連結スリットを持ち、
   背極板の空気道孔は、前記カプセルの軸方向から見た場合に、覆い板の空気道孔を中心として対称に位置しており、
   この連結スリットと、それによって連結された上記両板の空気道孔とを通ってエレクトレット膜が外部と通じ、外部からの砂塵がエレクトレット膜に到達するのをこの連結スリットが抑制することを特徴とするマイクロホン。
2. 請求項１記載のマイクロホンであって、
   前記覆い板は、背極板に密着固定され、両板の互いに密着固定された表面のうちの少なくとも一方の表面内に前記連結スリットが形成されていることを特徴とするマイクロホン。
3. 請求項２記載のマイクロホンであって、
   前記連結スリットは、それが形成された背極板及び覆い板のいずれか一方の表面から最大５０μｍの深さのＶ字型溝として形成されて音響抵抗用スリットとして働くことを特徴とするマイクロホン。
4. 請求項２記載のマイクロホンであって、
   前記カプセルは、前記覆い板として働く前面板を持った導電体の円筒カップ形に形成され、
   前記前面板は、受音用音孔として働く空気道孔が設けられ、その内面側に背極板が密着固定され、
   前記エレクトレット膜は背極板の前記前面板側と反対側の面に設けられ、
   前記背極板の空気道孔の前記前面板側の開口部は、前記前面板によって覆われており、
   前記前面板の受音用音孔の前記背極板側の開口部は、前記背極板によって覆われており、
   前記連結スリットが、前面板の背極板側の面に形成されていることを特徴とするマイクロホン。
5. 請求項２記載のマイクロホンであって、
   前記カプセルは、前記覆い板として働く前面板を持った導電体の円筒カップ形に形成され、
   前記前面板は、受音用音孔として働く空気道孔が設けられ、その内面側に背極板が密着固定され、
   前記エレクトレット膜は背極板の前記前面板側と反対側の面に設けられ、
   前記背極板の空気道孔の前記前面板側の開口部は、前記前面板によって覆われており、
   前記前面板の受音用音孔の前記背極板側の開口部は、前記背極板によって覆われており、
   前記連結スリットが、背極板の前面板側の面に形成されていることを特徴とするマイクロホン。
6. 請求項２記載のマイクロホンであって、
   前記カプセルは、前記覆い板として働く前面板を持った導電体の円筒カップ形に形成され、
   前記前面板は、受音用音孔として働く空気道孔が設けられ、その内面側に背極板が密着固定され、
   前記エレクトレット膜は前記振動膜の背極板側の面に設けられ、
   前記背極板の空気道孔の前記前面板側の開口部は、前記前面板によって覆われており、
   前記前面板の受音用音孔の前記背極板側の開口部は、前記背極板によって覆われており、
   前記連結スリットが、前面板の背極板側の面に形成されていることを特徴とするマイクロホン。
7. 請求項２記載のマイクロホンであって、
   前記カプセルは、前記覆い板として働く前面板を持った導電体の円筒カップ形に形成され、
   前記前面板は、受音用音孔として働く空気道孔が設けられ、その内面側に背極板が密着固定され、
   前記エレクトレット膜は前記振動膜の背極板側の面に設けられ、
   前記背極板の空気道孔の前記前面板側の開口部は、前記前面板によって覆われており、
   前記前面板の受音用音孔の前記背極板側の開口部は、前記背極板によって覆われており、
   前記連結スリットが、背極板の前面板側の面に形成されていることを特徴とするマイクロホン。
8. 請求項１記載のマイクロホンであって、
   前記覆い板は、背極板に環状円盤形の背極板スペーサを介して固定され、
   背極板と覆い板の間に形成される背極板スペーサによって定まる所定の空隙長を持った空隙部が、前記連結スリットとして働くことを特徴とするマイクロホン。
9. 請求項８記載のマイクロホンであって、
   前記カプセルは、前記覆い板として働く前面板を持った導電体の円筒カップ形に形成され、
   前記前面板は、受音用音孔として働く貫通孔が設けられ、その内面側に環状円盤形の背極板スペーサを介して背極板が固定され、
   前記エレクトレット膜は背極板の前記前面板側と反対側の面に設けられ、
   前記前面板と背極板との間に形成される背極板スペーサによって定まる所定の空隙長を持った空隙部が、前記連結スリットとして働くことを特徴とするマイクロホン。
10. 請求項６記載のマイクロホンであって、
    前記カプセルは、前記覆い板として働く前面板を持った導電体の円筒カップ形に形成され、
    前記前面板は、受音用音孔として働く貫通孔が設けられ、その内面側に環状円盤形の背極板スペーサを介して背極板が固定され、
    前記エレクトレット膜は前記振動膜の背極板側の面に設けられ、
    前記前面板と背極板との間に形成される背極板スペーサによって定まる所定の空隙長を持った空隙部が、前記連結スリットとして働くことを特徴とするマイクロホン。
    

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