JP5590616B2

JP5590616B2 - 単一指向性コンデンサマイクロホンユニット

Info

Publication number: JP5590616B2
Application number: JP2011057455A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2031-03-16
Also published as: US20120237072A1; JP2012195717A; US8848962B2

Description

本発明は、ユニット内蔵物の厚みを薄くしても絶縁座の振動を抑え、安定した周波数応答を実現することのできる単一指向性コンデンサマイクロホンユニットに関する。

単一指向性コンデンサマイクロホンを構成するマイクロホンユニットは、特許文献１に記載されているように、前部音響端子と後部音響端子との２つの音響端子を有しており、これら音響端子間の音圧差により振動板を駆動させることで音響を電気信号に変換している。単一指向性コンデンサマイクロホンユニットでは、振動板の前面が前部音響端子として動作し、ユニットの後側に後部音響端子が設けられる。

単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの従来例を図４に示す。なお、この従来例は、振動板が前後に２つ設けられた単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの例になっている。

図４において、単一指向性コンデンサマイクロホンユニット１は、ユニットケース１５の内部に、ユニットケース１５内を２つに区切るように設けられた絶縁座６を介して、前側（図４において左側）に前側マイクロホンエレメント２０が、後側（図４において右側）に後側マイクロホンエレメント３０が設けられている。

前側マイクロホンエレメント２０は、ユニットケース１５に設けられた前部音響端子２と、ユニットケース１５の内部に収納された前側振動板１１と、前側振動板１１に所定の間隔を空けて対向配置されている前側固定極８と、前側固定極８の後側に形成された前側空気室１８と、前側空気室１８内に配置された前側音響抵抗５を有している。

後側マイクロホンエレメント３０は、ユニットケース１５に設けられた後部音響端子３と、ユニットケース１５の内部に収納された後側振動板１２と、後側振動板１２に所定の間隔を空けて対向配置されている後側固定極９と、後側固定極９の前側に形成された後側空気室１９と、後側空気室１９内に配置された後側音響抵抗４を有している。

絶縁座６には、前側空気室１８と後側空気室１９を連通するように、音響孔７が設けられている。音響孔７は、図４には１つしか示されていないが、実際には複数個設けられている。

後部音響端子３から取り込まれた音波は後側音響抵抗４を介して絶縁座６に設けられた音響孔７を経て、前側固定極８の後側にある前側空気室１８に導かれたあと、前側振動板１１の後部に加えられて、前側振動板１１に単一指向性が得られる。前側固定極８の後側にある前側空気室１８は無指向性の駆動力を与え、後部音響端子３から取り込まれる音波が双指向性の駆動力を与える。双指向性の駆動力と無指向性の駆動力が等しい場合には、集音方向がカージオイドとなる単一指向性が得られる。なお、後側振動板１２において単一指向性が得られる原理は、関係する各部材の前側と後側が逆になる他は、上述した前側振動板１１と同様であるため、説明は省略する。

一般的に、コンデンサマイクロホンは、振動板の有効面積を大きくすることで感度が高くなるが、振動板の有効面積を大きくする場合、前部音響端子と後部音響端子の間隔（以下「音響端子間距離」という。）が長くなる傾向がある。音響端子間距離が音波の波長に対して十分小さい範囲においては音響端子間距離が長くなるほど音波の周波数の上昇に伴って双指向性の駆動力は増加する。しかし、音波の周波数が高くなって音波の半波長が音響端子間距離と等しくなると音圧差による駆動力は無くなってしまう。そのため、高い周波数まで音圧差による駆動力を得るためには、音響端子間距離が短くなるような設計とする必要がある。

特開２００８−０７２２７１号公報

音響端子間距離を短くするために、コンデンサマイクロホンユニットの内蔵物の厚みを薄くするように設計し、コンデンサマイクロホンユニットの厚み方向の寸法を小さくすることが行われる。

しかし、直径の大きいユニットを採用し、ユニット内蔵物のうち、固定極の後部にある空気室を構成する絶縁座の厚み方向の寸法が薄い設計とした場合には、絶縁座の隔壁が音波により振動してしまい、周波数応答に大きな乱れが生じる恐れがあった。上述した図４に示す単一指向性コンデンサマイクロホンユニット１の従来例において、絶縁座の隔壁が音波により振動し、周波数応答に乱れが生じる様子を図５に示す。図５のＡに示す周波数領域においては、周波数応答に大きな凹凸が生じている。このような周波数応答の乱れにより、音色の悪化や、ハウリングの発生等の問題が生じる恐れがあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、ユニット内蔵物の厚みを薄くしても絶縁座の振動を抑え、安定した周波数応答を実現することのできる単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンユニットは、振動板と、振動板に所定の間隔を空けて対向配置され、振動板との間でコンデンサを構成する固定極と、固定極の背面側に配置され、固定極を支持する絶縁座と、絶縁座の表面側と固定極とにより形成される空気室内に配置された音響抵抗材と、振動板、固定極、絶縁座および音響抵抗材が収納されたユニットケースと、前部音響端子および後部音響端子と、を備えた単一指向性コンデンサマイクロホンユニットにおいて、前記絶縁座は、前記固定極に対して対向配置され、絶縁座は、固定極と対向する対向面に固定極に向かって突出する凸部を備え、凸部と固定極との間には隙間が設けられていて、凸部は固定極の表面に固着部材を用いて固着されていることを最も主要な特徴とする。

本発明によると、ユニット内蔵物の厚みを薄くしても絶縁座の振動を抑え、安定した周波数応答を実現することのできる単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを提供することができる。

本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの実施例を示す断面図である。上記実施例で用いられる絶縁座を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。上記実施例の周波数応答を示すグラフである。従来の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの例を示す断面図である。上記従来例の周波数応答を示すグラフである。

以下、本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの実施例について図１乃至図３を用いて説明する。なお、図４に示した従来例と同じ構成については同じ符号を付してある。

図１に示すように、本発明の実施例に係る単一指向性コンデンサマイクロホンユニット１は、ユニットケース１５内を２つに区切るように設けられた絶縁座６を介して、前側（図１において左側）に前側マイクロホンエレメント２０、後側（図１において右側）に後側マイクロホンエレメント３０が設けられている。なお、本実施例においては前側マイクロホンエレメント２０と後側マイクロホンエレメント３０の２つのエレメントを設けたが、本発明においてはこれに限らず、１つのエレメントのみの構成としてもよい。

前側マイクロホンエレメント２０は、ユニットケース１５に設けられた前部音響端子２と、ユニットケース１５の内部に収納された前側振動板１１と、前側振動板１１に所定の間隔を空けて対向配置されている前側固定極８と、前側音響抵抗５を有している。

後側マイクロホンエレメント３０は、ユニットケース１５に設けられた後部音響端子３と、ユニットケース１５の内部に収納された後側振動板１２と、後側振動板１２に所定の間隔を空けて対向配置されている後側固定極９と、後側音響抵抗４を有している。

絶縁座６には、図１、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、その隔壁６８の部分に、前側固定極８の後側に形成された前側空気室１８と、後側固定極９の前側に形成された後側空気室１９とを連通するように、音響孔７が設けられている。本実施例では、音響孔７は、後で説明する前側凸部６１および後側凸部６３を中心とした対称的な位置に５つ設けられている。また、絶縁座６の隔壁６８の部分であって、前側の中央付近には、前側に向けて突出する前側凸部６１が形成されているとともに、後側の中央付近には後側に向けて突出する後側凸部６３が形成されている。なお、絶縁座６は絶縁性を確保する必要があるため、絶縁座６には表面抵抗率と体積抵抗率の高い材料が用いられる。

前側凸部６１と前側固定極８の後面との間には所定の隙間が設けられ、その隙間に固着部材としてのエポキシ系接着剤６２が充填されることで、前側凸部６１と前側固定極８の後面とが固着されている。なお、固着部材としてはエポキシ系接着剤に限らず、硬化後の硬度の高い接着剤であれば好適に用いることができる。

前側凸部６１と前側固定極８の後面との間にそれぞれ所定の隙間が無い場合、組立時に前側固定極８および固定極９が直接接触することで前側固定極８の中央部に応力が加わり、前側固定極８が前側振動板１１の方向に突出するように変形する。そのため、前側固定極８と前側振動板１１とで形成されるコンデンサの静電容量に変化を生じてしまう。そこで、前側凸部６１と前側固定極８の後面との間には所定の隙間が設けられるとともに、前側凸部６１と前側固定極８の後面との固着はエポキシ系接着剤６２を介して行うことで、上述した前側固定極８の変形によるコンデンサの静電容量の変化を効果的に防止している。なお、上記隙間は０．１〜０．３ｍｍ程度が好ましい。

振動防止の観点からは、絶縁座６の厚みを増し、機械的強度を強くすることが好ましい。しかし、上述したように高い周波数においても前側振動板１１の駆動力を得るためには音響端子間距離を短くする必要があるため、絶縁座６の厚みを増さずに振動を防止することが必要となる。

ここで、前側固定極８は一般的に金属板等の機械的強度の高い材料から形成されている。そのため、前側凸部６１と前側固定極８の後面とを固着することで、絶縁座６を薄く形成した場合においても、絶縁座６は機械的強度の高い前側固定極８により支持されることになり、絶縁座６の音波による振動を効果的に防止することができる。

同様に、後側凸部６３と後側固定極９の前面との間には所定の隙間が設けられ、その隙間に固着部材としてのエポキシ系接着剤６４が充填されることで、後側凸部６３と後側固定極９の前面とが固着されている。なお、上記所定の隙間が設けられる理由は、上述した前側凸部６１と前側固定極８の場合と同様であるため、説明を省略する。また、この場合も隙間は０．１〜０．３ｍｍ程度が好ましい。後側凸部６３と後側固定極９の後面とが固着されることで、絶縁座６を薄く形成した場合においても、絶縁座６の音波による振動を更に効果的に防止することができる。

後部音響端子３から取り込まれた音波は後側音響抵抗４を介して絶縁座６に設けられた音響孔７を経て、前側固定極８の後側にある前側空気室１８に導かれたあと、前側振動板１１の後部に加えられて、前側振動板１１に単一指向性が得られる。前側固定極８の後側にある前側空気室１８は無指向性の駆動力を与え、後部音響端子３から取り込まれる音波が双指向性の駆動力を与える。双指向性の駆動力と無指向性の駆動力が等しい場合には、集音方向がカージオイドとなる単一指向性が得られる。なお、後側振動板１２において単一指向性が得られる原理は、関係する各部材の前側が逆になる他は、上述した前側振動板１１と同様であるため、説明は省略する。

本実施例に係る単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを用いることで、従来の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットでは困難であった、絶縁座を薄く形成することによる音響端子間距離の短縮と、絶縁座の振動防止とを両立することができる。図３に示すように、本実施例に係る単一指向性コンデンサマイクロホンユニットでは、従来の単一指向性コンデンサマイクロホンにおいて図５のＡに示す周波数領域で見られていた周波数応答の大きな凹凸が生じない。そして、周波数応答の乱れが生じないため、従来の音色の悪化や、ハウリングの発生等の問題を効果的に防止することができる。

なお、上述した実施例においては前側凸部６１と後側凸部６３は絶縁座６の前側面と後側面にそれぞれ１個ずつ設けられていたが、本発明においてはこれに限らず、それぞれを複数個設けてもよい。また、上述した実施例においては前側凸部６１と後側凸部６３はそれぞれ絶縁座６の前側面と後側面の略中央部分に設けられていたが、本発明においてはこれに限らず、中央からずれた部分に設けられていてもよい。

１単一指向性コンデンサマイクロホンユニット
２前部音響端子
３後部音響端子
４後側音響抵抗
５前側音響抵抗
６絶縁座
７音響孔
８前側固定極
９後側固定極
１１前側振動板
１２後側振動板
１５ユニットケース
１８前側空気室
１９後側空気室
２０前側マイクロホンエレメント
３０後側マイクロホンエレメント
６１前側凸部
６２エポキシ系接着剤
６３後側凸部
６４エポキシ系接着剤
６８隔壁

Claims

振動板と、
前記振動板に所定の間隔を空けて対向配置され、前記振動板との間でコンデンサを構成する固定極と、
前記固定極の背面側に配置され、前記固定極を支持する絶縁座と、
前記絶縁座の表面側と前記固定極とにより形成される空気室内に配置された音響抵抗材と、
前記振動板、前記固定極、前記絶縁座および前記音響抵抗材が収納されたユニットケースと、
前部音響端子および後部音響端子と、
を備えた単一指向性コンデンサマイクロホンユニットにおいて、
前記絶縁座は、前記固定極に対して対向配置され、
前記絶縁座は、前記固定極と対向する対向面に前記固定極に向かって突出する凸部を備え、
前記凸部と前記固定極との間には隙間が設けられていて、
前記凸部は前記固定極の表面に固着部材を用いて固着されていることを特徴とする単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。
前記凸部は前記固定極の中央付近に固着されている請求項１記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。
前記凸部は前記固定極の中央からずれた部分に固着されている請求項１記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。
前記凸部が複数個設けられている請求項１乃至３の何れかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。
前記固着部材はエポキシ系接着剤である請求項１乃至４の何れかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。
前記前部音響端子と前記後部音響端子は、前記ユニットケースに形成されている請求項１乃至５の何れかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。