JP4171387B2 - 相互に同一の感度を有するマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、それぞれ１つのマイクロホンカプセルと増幅器とを備える相互に同一の感度を有するマイクロホンを製造するための方法、およびこのようなマイクロホンに関する。

従来の技術において、マイクロホンは、マイクロホンカプセルと、可能な限り直接それに接続された以下において通常単に「増幅器」と呼ぶマイクロホン増幅器とから構成される。マイクロホンカプセルは、音波を電圧に変換するために使用され、マイクロホン増幅器はマイクロホンカプセルから到来する電圧の増幅に使用される。一般的に、マイクロホンカプセルとマイクロホン増幅器との電気的および構造的な結合体は、簡単にマイクロホンと呼ばれる。

マイクロホンの感度に対する２つの大きな影響ファクタは、マイクロホンカプセルおよびマイクロホン増幅器にある。マイクロホンカプセルの感度公差および増幅器の増幅公差は、マイクロホン毎に異なる感度の変動の基準である。通常、例えば、約＋／−４ｄＢの所定の感度値の公差は、自動車産業では自由通話マイクロホンに関し、マイクロホン感度の標準公差と考えられ、かつ受け入れられている。大量生産においてより小さい偏差が求められる場合、このことは非常に高い費用をもたらし、このことがさらに製造コストの相当の上昇を招く。マイクロホン感度のより狭い公差の達成は、例えば、時間および資源を集中して完成品のマイクロホンを選択することによって実現可能である。この際に、各マイクロホンの感度が測定され、所定の感度等級の結果に応じて選別される。このことは、組織的および測定技術的にかなり大きな費用を招き、また補正が不可能であり、あるいは是認し得る費用では補正が不可能で、所定の感度範囲外にあるマイクロホンを廃棄しなければならないことは別としても、生産コストを高価にする。

車両内のマイクロホン使用の急速な普及、およびマイクロホンの品質に対する要求の絶えざる高まりは、マイクロホン製造業者に面倒な課題を提示している。このため、近年、いわゆるアレイマイクロホンが開発された。アレイマイクロホンは、今までのところ、公知の独立マイクロホンよりも本質的に優れた指向性を有する。アレイマイクロホンは、求められより優れた指向性を達成するために、電子制御される複数の独立マイクロホンから構成される。このような複雑な電子システムを欠陥なしに形成するために、可能な限り同じ感度を有する独立マイクロホンを使用することが必要である。現在、この狭い公差を達成するため、使用対象の独立マイクロホンを非常に高い費用をかけて予め選択し、次に、狭い公差で問題なく製造可能である常に等しい増幅器と組み合わせられるが、これは、上述の理由から、共に使用される独立マイクロホンの公差範囲が、通常よりも本質的に狭く、すなわち＋／−１．５デシベルの範囲になければならないからである。独立マイクロホンの互いの偏差をさらに低減する際、ロジスティック費用が著しく上昇し、このことが、多大なコスト膨張をもたらし、このように互いに同じ感度を有するマイクロホンの製造の大規模化の実現を、これまで妨げている。

本発明の目的は、マイクロホン感度の所定の公差が非常に狭い場合にも経済的に容認できる成果を達成するために、このようなマイクロホンを簡単かつ廉価な方法で製造することである。

このような障壁を簡単かつ廉価に遵守できるために、本発明は、マイクロホン増幅器を調整可能に形成し、またマイクロホン製造の際に、カプセル感度と組み合わせてマイクロホンの所定の感度が得られる値に前記マイクロホン増幅器を調整するものである。

最近のマイクロホン増幅器は、一体化された回路として、複数の製造業者によって、標準化された電子コンポーネントとして提供されている。これらの増幅器のあるものは、外部から印加される所定の範囲の直流電圧によって増幅を調整できるように形成される。この調整は、抵抗回路網によってあるいはポテンショメータによって行うことができる。このような増幅器は、正確に調整可能なおよび／または簡単に変更可能な増幅が望まれる場合に使用される。これは、主に、テレビジョンおよびハイファイ装置のような大きな電子集積要素を有する電子装置である。

このような増幅器をマイクロホンのハウジング内に格納することが、より大きな費用をかけずに可能であるが、これは、その質量およびその寸法が通常の別個に構成された増幅器よりも本質的に小さいからである。この場合、基本的に、マイクロホンカプセルは、増幅機能に必要な電子コンポーネントのほかに、受動素子から成る電子ネットワーク、例えば抵抗回路網を備えるプリント基板にろう付けされる。抵抗回路網は増幅器の電気制御回路に接続され、抵抗値のすべての変化は、増幅器の増幅、したがってマイクロホンの感度に影響を及ぼす。マイクロホンの組立は、抵抗回路網の影響がレーザを用いてマイクロホンハウジング内の開口部を通して可能であるように行われる。

受動素子は、容量または誘導素子、コンデンサまたはコイルであり得るが、コスト上の理由からオーム抵抗が好ましく、したがって、以下において理解がしやすい理由から主に抵抗についてのみ述べる。

マイクロホンの調整は、調整された測定ループ内の測定場所で行われる。マイクロホンの感度が測定され、その後に余分な受動素子、たいていの場合抵抗が、あるいはそれぞれの受動素子への電気導体が、レーザによって外側から焼かれて破壊される。このように、増幅器の増幅度、したがってマイクロホンの感度が所望の値にされる。

量産の場合にも、廉価な方法でかつ最も簡単な材料調達により、通常の広い公差なしに、すべてのマイクロホンにおいて最も狭い障壁でも等しい感度を達成することが可能である。一体化された増幅器の調整制御電圧の精度、第一に調整のために利用可能な抵抗の数を原因とする最小の変動のみが残るに過ぎない。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１には、マイクロホンカプセル２と増幅器３とから構成されるマイクロホン１の純粋に原理的構造が示されている。図２は、共通の電子制御ユニット５を有するアレイマイクロホン４における、前記した複数のマイクロホン１’、１’’、１ｎ等の配列を示している。

図３は、本発明に従って形成された独立マイクロホン１の純粋な概略図である。独立マイクロホンは、通常のものと同様にマイクロホンカプセル２と増幅器３とから構成されるが、増幅器３には、受動素子として、総抵抗が可変である抵抗回路網６が割り当てられる。この総抵抗の変更によって、増幅器３の増幅度を調整でき、すなわち、独立マイクロホン１の感度に所望の方法で干渉することが可能である。

図４によって、本発明による抵抗回路網６の可能な構造例が示されており、この実施態様では、複数の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４など、すなわちＲｉが互いに並列に接続され、測定結果に応じて、そのうちのいくつかの抵抗（または抵抗への導体）がレーザ光線の照射によって使用不能に破壊され（すなわち非導通化、または非作動化され）、この結果、回路網の総抵抗は、独立マイクロホンが所望の感度範囲になる値に変更される。この場合、総抵抗の可能な限り最善の整合により可能な限り少数の抵抗Ｒｉで間に合わせるために、予想されるカプセル感度のばらつきに左右される種々の方式がある。すなわち、以下のように、等比級数に従って抵抗を選択することが可能である。

Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３：Ｒ４＝１：２：３：４
次のように、可能な限り互いに等しい大きさで抵抗を選択することも可能である。

Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４
当然、これらの方式を遵守すること、あるいは抵抗を互いに並列でのみ配設することも必要でなく、前記抵抗は、当業者が本発明およびそれぞれの応用例を認識して簡単に設計できる正規の回路網を形成することができる。

実用的な用途にとって重要な詳細は、抵抗回路網６の配列および独立マイクロホンのハウジングの形成に関係する。取扱いを容易にし、かつ廉価に可能にするために、ハウジング内に、レーザ光線が抵抗回路網６に適切に作用できる開口部が設けられる。その場合、この開口部が閉じられるかあるいは開放されたままであるかどうかは、それぞれの取付け状態に左右される。必要であれば、確実であるが廉価に閉鎖を行うことは、本発明を理解する当業者には容易である。

接点および導体を節約するために、抵抗回路網６を増幅器３の基板の上に直接配設することが好ましい。抵抗回路網６を専用の部分として示している図３は、この点で純粋に概略図である。

非作動抵抗とマイクロホンの感度の変化との間の関係は、電気音響学の分野の当業者には公知であり、また当業者に利用可能なマイクロホンカプセルおよび増幅器に基づき本発明を認識することにより確認できる。この関係を認識して、マイクロホンに所望の感度を付与するためにスイッチオフ（非導通化）しなければならない抵抗が、状況に応じて決定される。

前記受動素子としては、容量または誘導素子、コンデンサまたはコイルであり得るが、コスト上の理由からオーム抵抗が好ましく、したがって、理解がしやすい理由から主に抵抗についてのみ述べられた。

マイクロホンの調整は、調整された測定ループ内の測定場所で行われる。マイクロホンの感度が測定され、その後に余分な受動素子、たいていの場合抵抗が、あるいはそれぞれの受動素子への電気導体が、レーザによって外側から焼かれ、非導通化される。このように、増幅器の増幅、したがってマイクロホンの感度が所望の値にされる。

量産の場合にも、廉価な方法でかつ最も簡単な材料調達により、通常の広い公差なしに、すべてのマイクロホンにおいて最も狭い障壁でも等しい感度を達成することが可能である。一体化された増幅器の調整制御電圧の精度、第一に調整のために利用可能な抵抗の数を原因とする最小の変動のみが残るに過ぎない。

本発明のマイクロホンは、音響設備、音響機器に適用できる。

従来技術によるマイクロホンの原理的構造である。 従来技術によるアレイマイクロホンの原理的構造である。 本発明によるマイクロホンの原理的構造である。 本発明による抵抗回路網（受動素子）の例である。

符号の説明

１ マイクロホン
２ マイクロホンカプセル
３ 増幅器
６ 抵抗回路網

Claims (5)

1. マイクロホンカプセル（２）と増幅器（３）とを備え、狭い境界で与えられた感度を有するマイクロホン（１）を製造するための方法であって、
   前記増幅器（３）が、受動素子として、好ましくは抵抗（Ｒｉ）の回路網（６）を備え、
   前記マイクロホン（１）の感度が測定され、
   次いで前記受動素子が非導通化され、好ましくはレーザ光線により使用不能に破壊され、
   前記受動素子の非導通化により、マイクロホン（１）の感度が所望の領域にあるように、前記増幅器（３）の増幅度が変更される、ことを特徴とする方法。
2. 前記受動素子の非導通化が、その電気配線が使用不能にされることで行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. マイクロホンカプセル（２）と増幅器（３）とを備える、狭い境界で与えられた感度を有するマイクロホン（１）において、増幅器（３）に、受動素子、好ましくは抵抗（Ｒｉ）の回路網（６）が割り当てられ、前記受動素子の少なくとも１つが非導通化、好ましくは使用不能化されることを特徴とするマイクロホン。
4. 前記受動素子の非導通化が、その電気配線の使用不能化によって行われることを特徴とする、請求項３に記載のマイクロホン。
5. 前記受動素子が、容量および／または誘導素子であることを特徴とする、請求項３または４に記載のマイクロホン。

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