JP4737547B2 - 単一指向性コンデンサーマイクロホンユニット - Google Patents

Description

本発明は、組立て後に、機種に応じた音響抵抗を後部音響端子に取付けることができる単一指向性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。

単一指向性コンデンサーマイクロホンは、マイクロホンの前からくる音を増強し、後ろからくる音をキャンセルするようにするために、第２音入口ポートすなわち、後方音響端子孔を追加した構成を有する（音入口ポートはマイクロホンの前に１つ、後ろに１つ有る）。マイクロホンの前から入る音は、第１音入口ポートである前方音響端子孔を通過して振動板に到達し、マイクロホンの後ろから入る音は、抵抗／容量（ＲＣ）音響ネットワークによって、遅延させてキャンセルされるようにする。

単一指向性コンデンサーマイクロホンユニットの従来例を図３、図４に示す。図３、図４において、符号１はコンデンサーマイクロホンユニットのケースすなわちユニットケースを示している。ユニットケース１は有底の円筒形をしており、底部に相当する部分が前側（図３において左側）になっていて、この底部にはコンデンサーマイクロホンユニット内部に音声を導き入れるための前方音響端子孔２が形成されている。ユニットケース１内には、このユニットケース１の底部に最も近い位置にリング状の振動板保持体３を配置し、外周縁部が上記振動板保持体３の一端面に接着などによって固着されたダイヤフラム状の振動板４が配置されている。

上記振動板４に対し、スペーサ５の介在のもと固定極６が対向して配置されている。スペーサ５は薄い樹脂からなるリング状の部材で、振動板４の後端面（図３において右端面）の外周縁部に密着している。振動板４と固定極６の間にはスペーサ５の厚さに相当する隙間ができている。固定極６は、金属製の円板を基材とし、その少なくとも一面側例えば振動板４との対向面側にエレクトレット板が貼り付けられて、エレクトレットボードを構成している。振動板４と固定極６とで一種のコンデンサーを構成していて、上記前方音響端子孔２から導き入れられる音声にしたがって振動板４が振動するのに伴い、上記コンデンサーの静電容量が変化し、静電容量の変化が音声信号として出力されるようになっている。

上記ユニットケース１内には、固定極６の径方向の寸法を規定する絶縁材料で構成された絶縁スリーブ８が配置されている。また、絶縁スリーブ８の内周面に内接し、導電材料で構成された導電スリーブ７と、同じく導電材料で構成された台座１０が配置されている。台座１０はユニットケースよりも径が小さく、また高さ（深さ）も少ない有底の円筒形をしており、底部の中央付近には音孔１０ａが設けられている。また、台座１０は、底部前方（図３において左方向）に不織布を素材とする音響抵抗素子９が接着などで固着して配置されている。

上記の音響抵抗素子９の素材は、織物金属、焼結金属、フェルト金属、織物プラスチック、焼結プラスチック、フェルトプラスチック、織物有機繊維、フェルト有機繊維でもよい。

導電スリーブ７の後部端面は台座１０に接触しており、台座１０の後部端面は、円板状のプリント基板１３上に形成されている回路パターンに接触している。すなわち、導電スリーブ７と台座１０によって、プリント基板１３と固定極６は電気的に接続している。プリント基板１３の後面周縁部には、ユニットケース１の開放端部の折り返し部が当たっているので、この折り返し部の押し圧力によって、プリント基板１３、台座１０、導電スリーブ７が前方（図３において左方向）に押され、さらにスペーサ５を介して振動板保持体３がユニットケース１の底面に押し付けらている。このようにして、ユニットケース１内の部材は、それぞれが位置決めされて固定されている。

上記プリント回路基板１３には、インピーダンス変換器を構成する電界効果型トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）１２が配置されている。ＦＥＴ１２の端子の一部はプリント回路基板１３の所定の回路パターンに半田付け等によって接続されている。

また、プリント基板１３には後方音響端子孔１４が設けられている。この後方音響端子孔１４によって、ユニットケース１の後方（図３において右方向）からくる音を、固定極６と台座１０によって形成される背部気室１１と音響抵抗素子９によって形成されるＲＣ音響ネットワークによって、キャンセルすることができるよう構成されている。

上記構成を有する単一指向性コンデンサーマイクロホンユニットは多数知られている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００５−０５７７７５号公報

単一指向性コンデンサーマイクロホンユニット（以下「ユニット」という）の単体における性能と、同じユニットを、マイクケース（以下「ケース」という）に取付けて組立てられたマイクロホンの性能を比較すると異なることがある。特に、ユニット単体の周波数特性と、マイクロホンの周波数特性を比較すると、指向周波数応答が大きく異なる。

上記の現象は、ユニット単体における音響的な条件と、ユニットをケースに組み合わせた後の音響的な条件が異なるために生じるものである。通常は、ユニット単体の音響性能を損なうことがないように、マイクロホン全体の設計を行なうが、音響性能を更に向上させるためには、マイクロホン全体の設計及び試作を行なった後で、さらに、それに合うようにユニットの製造条件に対して若干の変更を加える必要がある。ケースは音波を通すものではあるが、音響的なインピーダンスや音波の経路がユニット単体とは異なるために、上記のような性能の差がどうしても生じてしまう。

従って、たとえユニット自体の基本設計が同一のものであっても、ケースの種類に応じて、上記のように変更を加えていく必要が生じるので、ケースに合わせて指向性の設定だけが異なる複数種類のユニットを予め準備することが必要となり、このようにしないと、マイクの性能向上を図ることが困難である。

ユニットの指向性は、ユニット内部の音響抵抗と固定極後部の背部気室の容積に依存する。即ち、図３において、背部気室１１の容積によってユニット単体の指向性が決定されることになる。従って、指向性の設定変更を行なうには、背部気室の容積を変更すればよいわけであるが、通常は音響抵抗の値を変えて対応している。

しかしながら、上記のようにマイクケースの種類即ちマイクロホンの種類によって、音響抵抗の異なるユニットを複数準備することは、製造コストの増加につながるため避けることが望ましい。従って、後の変更をなるべく少なくかつ容易に行なうことが出来るユニットとすることによって、特性の異なる複数のユニットを予め準備しなくても、マイクロホンの性能向上を図ることができるようにすることが望ましい。そこで、従来は、音響抵抗値を変える為に、図４に示すように後部音響端子１４に第二の音響抵抗素子１６を追加設置している。このようにすることで、マイクロホンの組立て段階において、マイクケースに合わせてユニットの指向性を変更することができるようにすることができ、マイクケースの影響によって指向性が変化することを防ぐことができるようになる。

しかしながら、図４に示すように後部音響端子孔１４に第二の音響抵抗素子１６を設置すると、台座１０とプリント基板１３によって新たな背部気室１５が形成されることになる。そうすると、この第二背部気室１５と第二の音響抵抗素子１６によって、新たにＲＣ音響ネットワークが構成されることになり、これが原因となってユニットの指向周波数応答が劣化する原因となって新たな課題が生じる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、指向周波数応答を劣化させることなく、容易に、指向性の調整をすることができる単一指向性コンデンサーマイクロホンユニットを提供することを目的とする。

本発明は、単一指向性コンデンサーマイクロホンユニットにおいて、振動板と、この振動板が固着された振動板保持体と、上記振動板と隙間をもって対向して配置され上記振動板とコンデンサーを構成する固定極と、インピーダンス変換器を配置したプリント基板と、これらの部材が組み込まれたユニットケースと、を有し、振動板と、振動板保持体と、固定極と、を含む内部構成部材を固定する絶縁材に、固定極の背面側からユニットケースの外部に通ずる後方音響端子孔が形成されており、後方音響端子孔の途中には第一の音響抵抗が設置され、後方音響端子孔の開口部には第二の音響抵抗は設置されており、第一の音響抵抗の音響抵抗値は、第二の音響抵抗に比べて小さく、ゼロに近いことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、マイクロホンユニットを組立てた後に、マイクロホンケースの特性に合わせて音響抵抗を後部音響端子に取付けることでき、かつ、指向周波数応答が劣化することがないので、マイクロホンケースに合わせて多数のマイクロホンユニットを用意することなく、仕様の異なる多くの種類のマイクロホンに適用可能なマイクロホンユニットを得ることができる。

以下、本発明にかかる単一指向性コンデンサーマイクロホンユニットの実施形態について、図を用いて説明する。なお、図３、図４に示す従来例の構成と同じ構成部分には同じ符号を付し、重複した説明はできるだけ避けることにする。図１、図２は本発明に係る単一指向性コンデンサーマイクロホンユニットの実施例を示す断面図である。図１において、絶縁素材で作られる絶縁座１７によってユニットケース１内部の各構成部材が位置決めされている。絶縁座１７には、固定極６の後端面からユニットケース１の外部に通ずる第二音響端子孔２１が形成されている。第二音響端子孔２１は、固定極６の後側面に接する部分が幅広の空洞になっていて、この空洞が背部気室１１を構成している。この背部気室１１からユニットケース１の外部に向かうように第二音響端子孔２１が形成されている。第二音響端子孔２１は円筒形状に形成されている。

絶縁座１７の後面側には回路基板１３が配置されている。ユニットケース1の開放端側に形成された折り曲げ部が回路基板１３の後面を押すことにより、回路基板１３、絶縁座１７、固定極６、スペーサ５、振動板４、振動板保持体３がユニットケース１の内底面に向かってこの順に押圧され、これらの部材がユニットケース１内に位置決めされて固定されている。回路基板１３には、上記各第二音響端子孔２１に連通する複数の音響端子孔２０が形成されている。音響端子孔２０も上記音響端子孔２１とともに円形の第二音響端子孔を構成している。回路基板１３の内面（前面）側には、インピーダンス変換器を構成するＦＥＴ１２が配置されている。ＦＥＴ１２と固定極６とを電気的に接続させるため、ＦＥＴ１２の端子１８を直接、固定極６の後面に接触させている。

第二音響端子孔を構成する音響端子孔２０、２１の境界には外部からの塵が侵入するのを阻止する為に第一音響抵抗素子１９が設置されている。この第一音響抵抗素子１９は、従来例における音響抵抗素子１６に比べて音響抵抗値が非常に小さいものである。このように、音響抵抗が０に近い第一音響抵抗素子１９の介在のもとに、ただ一つの背部気室１１が形成されている。従って、第一音響抵抗素子１９がマイクロホンユニットの音響特性に及ぼす影響は無視してよい。

上記第一音響抵抗素子１９の素材は、好適には金網などの音響抵抗値が小さいものであるが。音響抵抗値の条件に合致すれば、素材はこれに限らない。

図２に示すように、本願発明に係る単一指向性コンデンサーマイクロホンユニットは、第二音響端子孔２０を外側から覆うようにして第二音響抵抗素子２２を設置することができる。この第二音響抵抗素子２２は、従来例における音響抵抗素子１６と同等の抵抗値を有するものである。すなわち、第一音響抵抗素子１９に比べて音響抵抗値が大きいものである。従って、上記の第一音響抵抗素子１９と背部気室１１によって構成されるＲＣ音響ネットワークよりも、第二音響抵抗素子２２と背部気室１９によって構成されるＲＣ音響ネットワークの方が、第二音響端子孔２０から進入する音に対して大きな影響を持つ。

上記第一音響抵抗素子１９の素材は、好適には不織布などの音響抵抗値が大きいものであるが。音響抵抗値の条件に合致すれば、素材はこれに限らない。

このように、本願発明に係る単一指向性コンデンサーマイクロホンユニットは、固定極６の背後にだた一つの背部気室１１を形成し、この背部気室に通じる第二音響端子孔２１、２０を形成し、第二音響端子孔２０の外方への開口端に音響抵抗素子２２を設けるように構成した。従って、ユニット単体の音響特性を変更することなく、マイクロホンとして組立てる際に、ケースの音響特性に合わせて、第二抵抗素子２１を調整することができるので、組立て時に任意に音響抵抗素子を選択することによって、所望する指向性を有するマイクロホンを容易に得ることができる。

上記のようにマイクケースに組み込む際に、音響抵抗素子２０を選択して設置することができるようにしたことによって、指向周波数応答が劣化することなく、良好な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。

以上説明した実施例に係る単一指向性コンデンサーマイクロホンユニットは、これをマイクロホンケースに組み込むことにより、単一指向性コンデンサーマイクロホンを構成することができる。

本発明に係るコンデンサーマイクロホンユニットの実施例を示す断面図である。 上記実施例において音響抵抗素子を設けた例を示す断面図である。 従来のコンデンサーマイクロホンユニットの構造の例を示す断面図である。 従来のコンデンサーマイクロホンユニットの構造の例において音響抵抗素子を設けた例を示す断面図である。

符号の説明

１ ユニットケース
２ 前方音響端子孔
３ 振動板支持体
４ 振動板
５ スペーサ
６ 固定極
７ 導電スリーブ
８ 絶縁スリーブ
９ 音響抵抗素子
１０ 台座
１１ 背部気室
１２ ＦＥＴ
１３ 回路基板
１４ 後方音響端子孔
１５ 背部気室
１６ 音響抵抗素子
１７ 絶縁台座
１８ 端子
１９ 第一音響抵抗素子
２０ 第二音響端子孔
２１ 第二音響抵抗素子

Claims (3)

1. 振動板と、この振動板が固着された振動板保持体と、上記振動板と隙間をもって対向して配置され上記振動板とコンデンサーを構成する固定極と、インピーダンス変換器を配置したプリント基板と、これらの部材が組み込まれたユニットケースと、を有し、
   上記振動板と、上記振動板保持体と、上記固定極と、を含む内部構成部材を固定する絶縁材に、上記固定極の背面側からユニットケースの外部に通ずる後方音響端子孔が形成されており、
   上記後方音響端子孔の途中には第一の音響抵抗が設置され、上記後方音響端子孔の開口部には第二の音響抵抗は設置されており、
   上記第一の音響抵抗の音響抵抗値は、上記第二の音響抵抗に比べて小さく、ゼロに近いことを特徴とする単一指向性コンデンサーマイクロホンユニット。
2. 上記第一の音響抵抗は金網であることを特徴とする請求項１記載の単一指向性コンデンサーマイクロホンユニット。
3. コンデンサーマイクロホンユニットがマイクロホンケース内に組み込まれてなるコンデンサーマイクロホンであって、コンデンサーマイクロホンユニットは請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニットである単一指向性コンデンサーマイクロホン。