JP6094899B2 - 防水型マイクロホン及び装着可能な機器 - Google Patents

Description

この発明は防水型マイクロホン及び装着可能な機器に関する。

従来の防水型マイクロホンには、互いに対向する両面に開口部を有する筐体の内部中央部に音響端子ユニットが設けられ、筐体の両開口部にそれぞれ当該開口部を覆うように防水振動膜が設けられ、両防水振動膜の各内側にそれぞれ間隔をおいてステンレスメッシュが設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３６２９０８４号公報

上記従来の防水型マイクロホンでは、水中で通常に使用する場合には、外部の音が筐体の開口部を介して防水振動膜に伝達されると、防水振動膜が伝達された音の音圧レベルに応じて振動し、この振動がステンレスメッシュの隙間を介して音響端子ユニットに伝達され、マイクロホンとして通常に使用される。この場合、音響端子ユニットは防水振動膜により防水され、防水型として機能する。

一方、水中での使用時に水圧が極端に上昇した場合には、防水振動膜が内側に向かって極端に弾性変形しようとするが、防水振動膜の内側に間隔をおいて設けられたステンレスメッシュにより防水振動膜の内側に向かう極端な弾性変形が抑制され、これにより水圧（外圧）の極端な上昇による防水振動膜の破断が防止される。

しかしながら、上記従来の防水型マイクロホンでは、気圧が極端に低い高山などでの使用やこの防水型マイクロホンが組み込まれる腕時計などの高負荷動作時の局所的な発熱などにより、筐体内部の空気が極端に膨張して内圧が極端に上昇した場合には、防水振動膜が外側に向かって極端に弾性変形し、防水振動膜が破断したり元の形状に復帰せずに塑性変形して振動特性が劣化したりするおそれがあるという問題がある。

そこで、この発明は、外圧が極端に上昇したり内圧が極端に上昇したりしても、防水振動膜が破断したり塑性変形したりしないようにすることができる防水型マイクロホン及び装着可能な機器を提供することを目的とする。

この発明は、防水型マイクロホンにおいて、
防水振動膜と、
前記防水振動膜の振動が音として伝達されるマイクロホン素子と、
前記防水振動膜の外側に第１の間隔をおいて設けられ、前記防水振動膜の外側に向かう弾性変形を抑制する外側弾性変形抑制部材と、
前記外側弾性変形抑制部材と防水振動膜との間に設けられ、その領域に開口領域を形成する第１のスペーサと、
を設け、
前記外側弾性変形抑制部材は開口領域と前記開口領域以外の領域とを有し、
前記第１のスペーサは前記外側弾性変形抑制部材と前記防水振動膜とを固定すると共に、前記外側弾性変形抑制部材の前記開口領域以外の領域に当接することを特徴とする。

この発明によれば、防水振動膜の内側および外側にそれぞれ間隔をおいて防水振動膜の内側および外側にそれぞれ向かう弾性変形を抑制する内側弾性変形抑制膜および外側弾性変形抑制膜を設けているので、防水振動膜の内側または外側に向かう極端な弾性変形を内側弾性変形抑制膜または外側弾性変形抑制膜で抑制することができ、ひいては外圧が極端に上昇したり内圧が極端に上昇したりしても、防水振動膜が破断したり塑性変形したりしないようにすることができる。

この発明の一実施形態としての防水型マイクロホンの平面図。 図１のII−II線に沿う断面図。 外圧が極端に上昇した場合を説明するために示す図２同様の断面図。 内圧が極端に上昇した場合を説明するために示す図２同様の断面図。

図１はこの発明の一実施形態としての防水型マイクロホンの平面図を示し、図２は図１のII−II線に沿う断面図を示す。この防水型マイクロホンは、平面方形状の第１の筐体１と、第１の筐体１の下側に設けられた平面方形状の第２の筐体２とを備えている。第１の筐体１の中央部には方形状の開口部３が設けられている。第２の筐体２の内面中央部には平面方形状で板状のマイクロホン素子４が設けられている。マイクロホン素子４はコンデンサマイクロホンやＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）マイクロホンなどからなっている。

第１の筐体１の内面には接着剤やゴムなどからなる平面方形状で板状の第１のスペーサ５が設けられている。第１のスペーサ５の中央部には方形状の開口部６が設けられている。第１のスペーサ５の開口部６の平面サイズは第１の筐体１の開口部３の平面サイズよりも大きくなっている。

第１のスペーサ５の内面にはステンレス板などからなる平面方形状の外側弾性変形抑制膜７が設けられている。外側弾性変形抑制膜７の中央部には円孔や方形孔などからなる多数の小孔８が設けられている。外側弾性変形抑制膜７の中央部つまり多数の小孔８の形成領域は第１のスペーサ５の開口部６の平面サイズと同じとなっている。

外側弾性変形抑制膜７の内面には接着剤やゴムなどからなる平面方形状で板状の第２のスペーサ９が設けられている。第２のスペーサ９の中央部には方形状の開口部１０が設けられている。第２のスペーサ９の開口部１０の平面サイズは第１のスペーサ５の開口部６の平面サイズと同じとなっている。

第２のスペーサ９の内面には平面方形状の防水振動膜１１が設けられている。防水振動膜１１は、例えばＰＰＳ（Polyphenylenesulfide、ポリフェニレンスルファィド）によって形成され、水は通さないが空気は通す構造となっている。なお、防水振動膜１１は水および空気を共に通さないものによって形成してもよい。

防水振動膜１１の内面には接着剤やゴムなどからなる平面方形状で板状の第３のスペーサ１２が設けられている。第３のスペーサ１２の中央部には方形状の開口部１３が設けられている。第３のスペーサ１２の開口部１３の平面サイズは第１のスペーサ５の開口部６の平面サイズと同じとなっている。

第３のスペーサ１２の内面にはステンレス板などからなる平面方形状の内側弾性変形抑制膜１４が設けられている。内側弾性変形抑制膜１４の中央部には円孔や方形孔などからなる多数の小孔１５が設けられている。内側弾性変形抑制膜１４の中央部つまり多数の小孔１５の形成領域は第１のスペーサ５の開口部６の平面サイズと同じとなっている。

この防水型マイクロホンでは、水中や高山などで通常に使用する場合には、外部の音が第１の筐体１の開口部３、第１のスペーサ５の開口部６、外側弾性変形抑制膜７の小孔８および第２のスペーサ９の開口部１０を介して防水振動膜１１に伝達されると、防水振動膜１１が伝達された音の音圧レベルに応じて振動し、この振動が第３のスペーサ１２の開口部１３および内側弾性変形抑制膜１４の小孔１５を介してマイクロホン素子４に伝達され、マイクロホンとして通常に使用される。この場合、マイクロホン素子４は防水振動膜１１により防水され、防水型として機能する。

次に、水中での使用時に水圧（外圧）が極端に上昇した場合には、防水振動膜１１が内側に向かって極端に弾性変形しようとするが、図３に示すように、防水振動膜１１の内側に第３のスペーサ１２の厚さに相当する間隔をおいて設けられた内側弾性変形抑制膜１４により防水振動膜１１の内側に向かう極端な弾性変形が抑制され、これにより水圧（外圧）の極端な上昇による防水振動膜１１の破断や塑性変形を防止することができる。

次に、気圧が極端に低い高山などでの使用やこの防水型マイクロホンが組み込まれる腕時計などの高負荷動作時の局所的な発熱などにより第１、第２の筐体１、２の内部の空気が極端に膨張して内圧が極端に上昇した場合には、防水振動膜１１が外側に向かって極端に弾性変形しようとするが、図４に示すように、防水振動膜１１の外側に第２のスペーサ９の厚さに相当する間隔をおいて設けられた外側弾性変形抑制膜７により防水振動膜１１の外側に向かう極端な弾性変形が抑制され、これにより内圧の極端な上昇による防水振動膜１１の破断や塑性変形を防止することができる。

このように、この防水型マイクロホンでは、防水振動膜１１の内側および外側にそれぞれ間隔をおいて内側弾性変形抑制膜１４および外側弾性変形抑制膜７を設けているので、防水振動膜１１の内側または外側に向かう極端な弾性変形を内側弾性変形抑制膜１４または外側弾性変形抑制膜７で抑制することができ、ひいては外圧が極端に上昇しても内圧が極端に上昇しても、防水振動膜１１が破断したり塑性変形したりしないようにすることができる。

ところで、この防水型マイクロホンの主として使用される環境に応じて、外側弾性変形抑制膜７の厚さと内側弾性変形抑制膜１４の厚さを異ならせたり、外側弾性変形抑制膜７の小孔８形成領域（開口領域）の開口率と内側弾性変形抑制膜１４の小孔１５形成領域（開口領域）の開口率を異ならせたり、外側弾性変形抑制膜７と防水振動膜１１との間の間隔（第２のスペーサ９の厚さ）と内側弾性変形抑制膜１４と防水振動膜１１との間の間隔（第３のスペーサ１２の厚さ）を異ならせたりしてもよい。

例えば、この防水型マイクロホンがダイバー用（登山者用）として使用される場合には、主として外圧（内圧）の極端な上昇に対応するため、内側弾性変形抑制膜１４の厚さを外側弾性変形抑制膜７の厚さよりも厚くしたり（その逆としたり）、外側弾性変形抑制膜７の小孔８形成領域の開口率を内側弾性変形抑制膜１４の小孔１５形成領域の開口率よりも小さくしたり（その逆としたり）、内側弾性変形抑制膜１４と防水振動膜１１との間の間隔を外側弾性変形抑制膜７と防水振動膜１１との間の間隔よりも小さくしたり（その逆としたり）してもよい。この場合、厚さ、開口率および間隔のうちの少なくとも１つを異ならせるようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、外側弾性変形抑制膜７および内側弾性変形抑制膜１４を小孔８、１５を有するステンレス板などによって形成した場合について説明したが、これに限らず、ステンレスなどからなる金属メッシュによって形成するようにしてもよい。この場合、第１のスペーサ５の開口部６以外の領域に対応する領域における金属メッシュの隙間を接着剤などで埋め、この埋めた部分を気密領域とし、その内側を金属メッシュの隙間からなる開口領域としてもよい。

また、上記実施形態では、平面方形状のマイクロホン素子４を用い、第１、第２の筐体１、２などを平面方形状とした場合について説明したが、これに限らず、平面円形状のマイクロホン素子４を用い、第１、第２の筐体１、２などを平面円形状とするようにしてもよい。この場合、第１の筐体１の開口部３、第１、第２、第３のスペーサ５、９、１２の開口部６、１０、１３、外側弾性変形抑制膜７の小孔８形成領域および内側弾性変形抑制膜１４の小孔１５形成領域を円形状としてもよい。

また、上記実施形態では、第１の筐体１の内面に第１のスペーサ５、外側弾性変形抑制膜７、第２のスペーサ９、防水振動膜１１、第３のスペーサ１２および内側弾性変形抑制膜１４を設けた場合について説明したが、これに限らず、第１の筐体１を省略し、腕時計などの本体ケースの内面に第１のスペーサ５、外側弾性変形抑制膜７、第２のスペーサ９、防水振動膜１１、第３のスペーサ１２および内側弾性変形抑制膜１４を設け、その内側にマイクロホン素子４を含む第２の筐体２を設けるようにしてもよい。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。

以下に、この出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明について付記する。
（付記）
請求項１に記載の発明は、防水振動膜を備えた防水型マイクロホンにおいて、前記防水振動膜の内側および外側にそれぞれ間隔をおいて前記防水振動膜の内側および外側にそれぞれ向かう弾性変形を抑制する内側弾性変形抑制膜および外側弾性変形抑制膜を設けたことを特徴とする防水型マイクロホンである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記外側弾性変形抑制膜、前記防水振動膜および前記内側弾性変形抑制膜は、外側から内側に向かってこの順で、開口部を有する筐体の前記開口部側の内面に設けられ、その内側にマイクロホン素子が設けられていることを特徴とする防水型マイクロホン。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記外側弾性変形抑制膜および前記内側弾性変形抑制膜はそれぞれ開口領域を有することを特徴とする防水型マイクロホン。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記外側弾性変形抑制膜と前記防水振動膜との間の前記外側弾性変形抑制膜の開口領域に重ならない領域にスペーサが設けられ、前記内側弾性変形抑制膜と前記防水振動膜との間の前記内側弾性変形抑制膜の開口領域に重ならない領域にスペーサが設けられていることを特徴とする防水型マイクロホン。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記外側弾性変形抑制膜の厚さと前記内側弾性変形抑制膜の厚さおよび前記外側弾性変形抑制膜と前記防水振動膜との間の間隔と前記内側弾性変形抑制膜と前記防水振動膜との間の間隔のうちの少なくとも１つは異なることを特徴とする防水型マイクロホン。

請求項６に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、前記外側弾性変形抑制膜の開口領域の開口率と前記内側弾性変形抑制膜の開口領域の開口率は異なることを特徴とする防水型マイクロホン。

１ 第１の筐体
２ 第２の筐体
３ 開口部
４ マイクロホン素子
５ 第１のスペーサ
６ 開口部
７ 外側弾性変形抑制膜
８ 小孔
９ 第２のスペーサ
１０ 開口部
１１ 防水振動膜
１２ 第３のスペーサ
１３ 開口部
１４ 内側弾性変形抑制膜
１５ 小孔

Claims (14)

1. 防水型マイクロホンにおいて、
   防水振動膜と、
   前記防水振動膜の振動が音として伝達されるマイクロホン素子と、
   前記防水振動膜の外側に第１の間隔をおいて設けられ、前記防水振動膜の外側に向かう弾性変形を抑制する外側弾性変形抑制部材と、
   前記外側弾性変形抑制部材と防水振動膜との間に設けられ、その領域に開口領域を形成する第１のスペーサと、
   を設け、
   前記外側弾性変形抑制部材は開口領域と前記開口領域以外の領域とを有し、
   前記第１のスペーサは前記外側弾性変形抑制部材と前記防水振動膜とを固定すると共に、前記外側弾性変形抑制部材の前記開口領域以外の領域に当接することを特徴とする防水型マイクロホン。
2. 請求項１に記載の発明において、前記防水振動膜の内側に第２の間隔をおいて設けられ、前記防水振動膜の内側に向かう弾性変形を抑制する内側弾性変形抑制部材がさらに設けられていることを特徴とする防水型マイクロホン。
3. 請求項１に記載の発明において、
   開口部を有する筐体をさらに備え、
   前記外側弾性変形抑制部材および前記防水振動膜は、前記外側弾性変形抑制部材が前記防水振動膜より前記開口部に近接した状態で、前記開口部を有する前記筐体内の一部に設けられ、
   前記マイクロホン素子は、前記外側弾性変形抑制部材及び防水振動膜よりも前記筐体の内側に設けられた
   ことを特徴とする防水型マイクロホン。
4. 請求項１に記載の発明において、
   前記第１のスペーサが前記外側弾性変形抑制部材の開口領域に重なることなく、前記第１のスペーサの開口領域が前記外側弾性変形抑制部材の開口領域と対応する
   ことを特徴とする防水型マイクロホン。
5. 請求項４に記載の発明において、前記防水振動膜の内側に間隔をおいて設けられ、前記防水振動膜の内側に向かう弾性変形を抑制する内側弾性変形抑制部材をさらに備え、
   前記内側弾性変形抑制部材は開口領域を有する
   ことを特徴とする防水型マイクロホン。
6. 請求項５に記載の発明において、前記内側弾性変形抑制部材と前記防水振動膜との間に設けられ、前記内側弾性変形抑制部材の開口領域に対応する領域に開口領域を形成する第２のスペーサをさらに備え、
   前記第２のスペーサは前記外側弾性変形抑制部材の開口領域を覆わないものである
   ことを特徴とする防水型マイクロホン。
7. 請求項２に記載の発明において、前記外側弾性変形抑制部材の厚さと前記内側弾性変形抑制部材の厚さは異なることを特徴とする防水型マイクロホン。
8. 請求項２に記載の発明において、前記外側弾性変形抑制部材と前記防水振動膜との間の第１の間隔と前記内側弾性変形抑制部材と前記防水振動膜との間の第２の間隔は異なることを特徴とする防水型マイクロホン。
9. 請求項５に記載の発明において、前記外側弾性変形抑制部材の開口領域の開口率と前記内側弾性変形抑制部材の開口領域の開口率は異なることを特徴とする防水型マイクロホン。
10. 前記第１のスペーサは、内部圧力の上昇に伴い防水振動膜が外側弾性変形抑制部材に触れるような厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の防水型マイクロホン。
11. 請求項１記載の防水型マイクロホンを含む着用可能な機器。
12. 前記外側弾性変形抑制部材の開口部は、前記外側弾性変形抑制部材において複数の穴が設けられた領域からなることを特徴とする請求項４に記載の防水型マイクロホン。
13. 前記外側弾性変形抑制部材の開口部は、前記外側弾性変形抑制部材において複数の穴が設けられた領域からなり、
    前記内側弾性変形抑制部材の開口部は、前記内側弾性変形抑制部材において複数の穴が設けられた領域からなる
    ことを特徴とする請求項５に記載の防水型マイクロホン。
14. 前記第１のスペーサは接着剤又はゴムを含む部材からなることを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の防水型マイクロホン。

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