JP6452455B2 - コンデンサマイクロホンユニットとコンデンサマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンユニットとコンデンサマイクロホンに関するものである。

エレクトレット型のコンデンサマイクロホンユニット（以下「ユニット」という。）の中には、インピーダンス変換器を構成する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）を内蔵したものが存在する。

ユニットに携帯電話機などの強い電磁波が加えられると、高周波電流が生じてユニット内部に入り込む。このとき、ＦＥＴが高周波電流を検波し、これを雑音として出力してしまう。これまでにも、この雑音の発生を回避する様々な提案がなされている（例えば「特許文献１」参照）。

この雑音の発生を回避する１つの方法として、ユニットが内蔵する回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）にコンデンサを取り付けて、高周波的に短絡する方法がある。この高周波的に短絡する効果には、取り付けられるコンデンサの種類や静電容量の大きさなどによる周波数依存性がある。そのため、異なる静電容量のコンデンサを並列に接続する方法などが用いられる。

図９は、従来のユニットの縦断面の模式図である。
ユニット１００は、ユニットケース２００と、電気音響変換器３０と、電気音響変換器３０のインピーダンス変換器４０と、回路基板５００と、を有してなる。

ユニットケース２００は、図中の紙面下側に開口を有する有底円筒状で、アルミニウムなどの金属材のプレス成型品からなる。ユニットケース２００の開口の対向面（紙面上側）には、音源からの音波が通る音波導入孔２００ｈが形成されている。

電気音響変換器３０は、スペーサ３１、振動板３２、固定極３３、振動板保持体３４、絶縁体３５を有してなる。

振動板３２と固定極３３とは、スペーサ３１を介して対向するように配置され、コンデンサを構成する。振動板３２と固定極３３との間には、スペーサ３１の厚さに相当する幅の空気層が形成される。

振動板３２には、片面に金属（好ましくは金）蒸着膜を有する合成樹脂の薄膜フィルムが用いられる。振動板３２は、所定の張力が付与された状態で振動板保持体３４に張設されている。

固定極３３には、音波が通る複数の音孔３３ｈを有する金属製の多孔板が用いられる。なお、固定極３３には、エレクトレット誘電体膜が設けられてもよい。固定極３３は、合成樹脂からなるシリンダ状の絶縁体３５に固定される。

円板状の回路基板５００は、有底円筒状のユニットケース２００の開口を覆うように配置されて、ユニットケース２００の後端縁に施されるカーリング加工（かしめ）により、ユニットケース２００内に固定される。ユニットケース２００に固定された回路基板５００の両面のうち、ユニットケース２００の内側に位置する面にはインピーダンス変換器４０が配置される。また、回路基板５００のユニットケース２００の外側に位置する面にはコンデンサＣ１が配置される。

ＦＥＴ４４は、ゲート電極４１とドレイン電極４２とソース電極４３を備える。ゲート電極４１は、固定極３３と電気的に接続する。ドレイン電極４２とソース電極４３とは、図中重なった位置にあるため、同図には一方のみが表示されている。

回路基板５００には、回路基板５００の厚み方向（紙面上下方向）に孔５００ｈが形成されている。ユニットケース２００に固定された回路基板５００のユニットケース２００の外側に位置する面には、ドレイン電極４２とソース電極４３とが半田Ｓで半田付けされる半田パッド（信号ランドＳＬや接地ランドＧＬ）が形成されている。この半田パッドには、不図示のマイクケーブルが接続される。

図１０は、図９に示した従来のユニット１００の等価回路である。同図は、コンデンサＣ１が、ＦＥＴ４４のドレイン電極４２やソース電極４３を介して、インピーダンス変換器４０と接続していることを示している。コンデンサＣ１は、いわゆるバイパスコンデンサとして機能し、前述の高周波電流をグランドに短絡（バイパス）させて除去することで、ＦＥＴ４４がこの高周波電流を検波するのを防止することができる。

このように、前述の高周波電流がユニットケース２００の内部に入り込むのを防止する効果を高めるために、インダクタをユニットケース２００の内外の接続に用いることも考えられる。しかし、インダクタをユニットケース２００の静電シールドの外側に配置すると、高周波電流の除去が不完全になる。そのため、ユニットケース２００の内部への高周波電流の流入の防止効果が劣ってしまう。一方、インダクタをユニットケース２００の内部に配置するとなると、ユニットケース２００の内部の空気室の容量を確保する必要性などから、ユニットの小型化に不利になる。

ここで、無指向性のユニットの場合、回路基板５００は有底円筒状のユニットケース２００の内部の空気室を密閉する役割も果たすため、回路基板５００に開口があると不都合である。つまり、回路基板５００が空気を漏洩することなく振動板３２の背面（空気室）を気密にし、ユニットケース２００の内部への高周波電流の流入を防止できることが望ましい。

特開２０１０−２８８０４９号公報

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、コンデンサマイクロホンユニットの内部への高周波電流の流入を防止することができる、コンデンサマイクロホンユニットとコンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、コンデンサを構成する振動板と固定極とを備える電気音響変換器と、電気音響変換器に接続されるインピーダンス変換器を備える回路基板と、電気音響変換器と回路基板とを収納する開口を有する有底筒状のユニットケースと、を有してなり、回路基板の厚み方向には、第１フィルタ素子が挿通される孔が設けられ、第１フィルタ素子とインピーダンス変換器とが接続する、ことを特徴とする。

本発明によれば、コンデンサマイクロホンユニットの内部への高周波電流の流入を防止することができる。

本発明にかかるコンデンサマイクロホンユニットの実施の形態を示す縦断面の模式図である。 上記コンデンサマイクロホンユニットの回路基板に設けられた挿通孔を示す模式図である。 上記挿通孔に挿通されたインダクタの例を示す模式図である。 上記コンデンサマイクロホンユニットの平面図である。 上記コンデンサマイクロホンユニットの底面図である。 上記コンデンサマイクロホンユニットの等価回路である。 本発明にかかるコンデンサマイクロホンの実施の形態を示す外観図である。 上記コンデンサマイクロホンの部品分解図である。 従来のコンデンサマイクロホンユニットの縦断面の模式図である。 従来のコンデンサマイクロホンユニットの等価回路である。

以下、本発明にかかるコンデンサマイクロホンユニットとコンデンサマイクロホンの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

なお、以下に説明する本発明にかかるコンデンサマイクロホンユニットを構成する部材のうち、図９，１０に示した従来のコンデンサマイクロホンユニットを構成する同じ部材には、同じ符号を付してある。

●コンデンサマイクロホンユニット
図１は、本発明にかかるコンデンサマイクロホンユニット（以下「ユニット」という。）の実施の形態を示す模式的な縦断面図である。

ユニット１０は、ユニットケース２０と、電気音響変換器３０と、インピーダンス変換器４０と、回路基板（ＰＣＢ）５０と、を有してなる。

ユニットケース２０は、有底円筒状で、アルミニウムなどの金属材のプレス成型品からなる。ユニットケース２０の底部に相当する前端面側（紙面上側）は、集音時に音源側に向けられる側である。一方、ユニットケース２０の後端面側（紙面下側）には開口が形成されていて、この開口から電気音響変換器３０やインピーダンス変換器４０がユニットケース２０内に収納される。

電気音響変換器３０は、合成樹脂などを素材とする薄いリング状のスペーサ３１を介して対向して配置される振動板３２と固定極３３とを備える。振動板３２と固定極３３との間には、スペーサ３１の厚さに相当する幅の空気層（隙間）が形成される。

振動板３２は、合成樹脂などを素材とする円板状の薄膜からなり、振動板保持体（ダイアフラムリング）３４により張設されている。

固定極３３は、金属製の円板状で、対向して配置される振動板３２との間でコンデンサを構成する。固定極３３の少なくとも一面側、例えば、振動板３２との対向面側には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する。

インピーダンス変換器４０は、電気音響変換器３０のインピーダンス変換器である。インピーダンス変換器４０を構成する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）は、ゲート電極４１とドレイン電極４２とソース電極４３とを備える。ゲート電極４１は、固定極３３と電気的に接続する。ドレイン電極４２とソース電極４３とは、図中重なった位置にあるため、同図には一方のみが表示されている。

回路基板５０は、ユニットケース２０内に固定されたときに、ユニットケース２０の内部側に位置する第１面と、ユニットケース２０の外部側に位置する第２面と、を有する円板状である。回路基板５０は、ユニットケース２０の開口を塞ぐように配置され、ユニットケース２０の後端縁に施されるカーリング加工（かしめ）により、ユニットケース２０内に固定される。回路基板５０には、ドレイン電極４２とソース電極４３とが半田付けされる半田パッド（信号ランドＳＬや接地ランドＧＬ）が形成される。

回路基板５０は、不図示のケーブルを介して、後述する音声信号出力回路基板ＰＣＢ（図８参照）と接続される。このケーブルには、例えば、給電線と信号線とシールド被覆線とを有する２芯シールド被覆線が用いられる。このケーブルを介して、ユニット１０からの音声信号が音声信号出力回路基板ＰＣＢに出力される。給電線は、ドレイン電極４２に接続される。信号線は、ソース電極４３に接続される。シールド被覆線は、回路基板５０の接地パターン（接地ランドＧＬ）に接続される。ドレイン電極４２に給電される電源には、例えば、ファントム電源が用いられる。

回路基板５０の第１面には、インピーダンス変換器４０が配置される。回路基板５０の第２面には、第２フィルタ素子としてのコンデンサ（キャパシタ素子）Ｃ１が配置される。

図２は、回路基板５０に設けられた挿通孔を示す模式図である。同図に示すように、回路基板５０には、回路基板５０の厚さ方向（紙面上下方向）にスルーホールではない孔５０ｈが設けられている。回路基板５０がユニットケース２０内に固定されたとき、回路基板５０に設けられた孔５０ｈは、ユニットケース２０の内部と外部とを連通させる。

回路基板５０の第１面と第２面には、孔５０ｈの周縁（周囲）に半田パッドが形成されている。孔５０ｈに挿通されたチップコイルの両端（紙面上下端）がこの半田パッドに半田付けされることで、コンデンサＣ１とチップコイルとインピーダンス変換器４０とが電気的に接続する。

図３は、挿通孔５０ｈに挿通されたインダクタの例を示す模式図である。同図は、孔５０ｈに、第１フィルタ素子としてのチップコイル（インダクタ素子）Ｌが挿通されていることを示している。

孔５０ｈにチップコイルＬを挿入した後、図１に示すように、チップコイルＬの両端を半田Ｓで半田付けすることで、孔５０ｈとチップコイルＬとの間隙は密封される。すなわち、孔５０ｈは、孔５０ｈに挿通されたチップコイルＬと半田パッドの間の半田Ｓにより密封される。その結果、孔５０ｈから空気が漏洩せず、ユニットケース２０内に空気室が形成される。

図４はユニット１０の平面図、図５はユニット１０の底面図である。図５に示すように、回路基板５０の挿通孔５０ｈに挿入されたチップコイルＬは、挿通孔５０ｈの周縁に形成された信号ランドＳＬと半田Ｓで半田付けされて、コンデンサＣ１と電気的に接続する。

一方、回路基板５０の第１面には、第３フィルタ素子としてのコンデンサＣ２が配置される。チップコイルＬとコンデンサＣ２とが電気的に接続することで、コンデンサＣ１とチップコイルＬとコンデンサＣ２とでπ型フィルタが構成される。

図６は、コンデンサＣ１とチップコイルＬとコンデンサＣ２で構成されるπ型フィルタを内蔵したユニット１０の等価回路である。同図は、チップコイルＬがインピーダンス変換器４０に直列に接続されることを示している。また、コンデンサＣ１が、孔５０ｈに挿通されて半田パッドに半田付けされたチップコイルＬを介して、抵抗ＲやダイオードＤ１，Ｄ２を備えるインピーダンス変換器４０と接続していていることや、コンデンサＣ２が、ドレイン電極４２やソース電極４３を介して、ＦＥＴ４４と接続していることを示している。コンデンサＣ１，Ｃ２が前述の高周波電流をグランドに短絡（バイパス）させて除去することで、ＦＥＴ４４がこの高周波電流を検波するのを防止することができる。

以上説明した実施の形態によれば、チップコイルＬは回路基板５０に埋め込むように内蔵されるため、チップコイルＬをユニットケース２０の静電シールドの外側に配置することなく、前述の高周波電流のユニットケース２０の内部への流入を防止することができる。

また、チップコイルＬは回路基板５０に内蔵されるため、ユニットケース２０の内部の空気室の容量を確保することもでき、ユニット１０の小型化に有利である。さらに、ユニット１０の回路部品を立体的に配置することができるため、ユニット１０の回路パターンを単純化することができ、ユニット１０は外来ノイズの影響を受けにくくなる。

●コンデンサマイクロホン
次に、本発明にかかるコンデンサマイクロホンの実施の形態について説明する。
図７は、本発明にかかるコンデンサマイクロホンの実施の形態を示す外観図であり、図８は、図７に示したコンデンサマイクロホンの部品分解図である。

本発明にかかるコンデンサマイクロホン１は、例えばグースネック型で、キャップ２と、マイクロホンケース３Ａと、マイクロホンケース３Ｂと、グースネックパイプ４Ａと、パイプ５と、ジョイント６と、グースネックパイプ４Ｂと、コネクタケース７と、を有してなる。なお、以下の説明においては、グースネック型のマイクロホンを例にして説明するが、本発明にかかるコンデンサマイクロホンが適用可能なのは、グースネック型に限らず、例えば、ラベリアマイクロホンやワイヤレスマイクロホンなど、マイクロホンユニットの小型化が要求されるマイクロホンに適用可能である。

マイクロホンケース３Ａには、先に説明した本発明にかかるコンデンサマイクロホンユニット１０と、コンデンサマイクロホンユニット１０用の音声信号出力回路基板ＰＣＢと、が収納されている。集音時に音源側に向けられるマイクロホンケース３Ａの一端側（紙面下側）にはキャップ２が被せられ、マイクロホンケース３Ａの他端側（紙面上側）にはマイクロホンケース３Ｂを介してグースネックパイプ４Ａが結合される。グースネックパイプ４Ａは、金属製の直管からなるパイプ５の一端側に結合される。パイプ５の他端側には、ジョイント６を介してグースネックパイプ４Ｂの一端側が結合される。グースネックパイプ４Ｂの他端側には、コネクタ８を内蔵するコネクタケース７が結合される。

コネクタ８は、例えば、ＥＩＡＪ ＲＣ−５２３６「音響機器用ラッチロック式丸型コネクタ」に規定される接地用の１番ピンと、信号のホット側の２番ピンとコールド側の３番ピンを有する出力コネクタである。

音声信号出力回路基板ＰＣＢは、平衡伝送回路を内蔵している。音声信号出力回路基板ＰＣＢとコネクタ８とは、マイクケーブル９を介して電気的に接続する。マイクケーブル９は、グースネックパイプ４Ａ，４Ｂとパイプ５内に挿通される、ホット（ＨＯＴ）側とコールド（ＣＯＬＤ）側の２種類の信号線とシールド被覆線とを有する２芯シールド被覆線である。

マイクケーブル９のシールド被覆線は、例えば、音声信号出力回路基板ＰＣＢのグランド（接地回路）に接続される。音声信号出力回路基板ＰＣＢのグランドはコネクタ８の１番ピンに接続され、この１番ピンは不図示のシールド筐体にも接続される。また、コネクタ８とマイクケーブル９とは、マイクケーブル９のホット側の信号線がコネクタ８の２番ピンに接続され、マイクケーブル９のコールド側の信号線がコネクタ８の３番ピンに接続され、シールド被覆線はコネクタ８の１番ピンに接続される。

コンデンサマイクロホンユニット１０は、前述のとおり、ゲート電極４１とドレイン電極４２とソース電極４３とを備えるＦＥＴ４４を有している。マイクケーブル９の２種類の信号線は、音声信号出力回路基板ＰＣＢを介して、ソース電極４３と接続する。
ＦＥＴ４４から出力される音声信号は、不平衡信号である。ＦＥＴ４４から不平衡信号として出力された音声信号は、音声信号出力回路基板ＰＣＢで平衡信号に変換された後にマイクケーブル９に出力される。

コンデンサマイクロホン１の備えるコンデンサマイクロホンユニット１０は、先に説明した本発明にかかるコンデンサマイクロホンユニットであるため、前述のとおり、コンデンサマイクロホンユニット１０の内部への高周波電流の流入を防止して、雑音の発生を抑制することができる。

１ コンデンサマイクロホン
２ キャップ
３ マイクロホンケース
４ グースネックパイプ
５ パイプ
６ ジョイント
７ コネクタケース
８ コネクタ
９ マイクケーブル
１０ マイクロホンユニット
２０ ユニットケース
２０ｈ 音波導入孔
２１ 折曲部
３０ 電気音響変換器
３１ スペーサ
３２ 振動板
３３ 固定極
３３ｈ 音孔
３４ 振動板保持体
３５ 絶縁体
４０ インピーダンス変換器
４１ ゲート電極
４２ ドレイン電極
４３ ソース電極
４４ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
５０ 回路基板
５０ｈ 挿通孔
Ｃ１ コンデンサ
Ｃ２ コンデンサ
Ｌ チップインダクタ
Ｄ１ ダイオード
Ｄ２ ダイオード
Ｒ 抵抗
Ｓ 半田
ＳＬ 信号ランド
ＧＬ 接地ランド
ＰＣＢ 音声信号出力回路基板

Claims (10)

1. コンデンサを構成する振動板と固定極とを備える電気音響変換器と、
   前記電気音響変換器に接続されるインピーダンス変換器を備える回路基板と、
   前記電気音響変換器と前記回路基板とを収納する開口を有する有底筒状のユニットケースと、
   を有してなり、
   前記回路基板の厚み方向には、第１フィルタ素子が挿通される孔が設けられ、
   前記第１フィルタ素子と前記インピーダンス変換器とが接続する、
   ことを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
2. 前記回路基板は、前記インピーダンス変換器が配置される第１面と、第２フィルタ素子が配置される第２面と、を備え、
   前記開口には、前記第１面が前記ユニットケースの内側に位置し、前記第２面が前記ユニットケースの外側に位置するように、前記回路基板が配置される、
   請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニット。
3. 前記第２面の前記孔の周囲には、半田パッドが形成されている、
   請求項２記載のコンデンサマイクロホンユニット。
4. 前記孔は、前記孔に挿通された前記第１フィルタ素子と前記半田パッドとの間の半田で密封され、
   前記ユニットケース内に空気室が形成される、
   請求項３記載のコンデンサマイクロホンユニット。
5. 前記第１フィルタ素子の種類と前記第２フィルタ素子の種類とは、異なる、
   請求項２乃至４のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンユニット。
6. 前記第１面には、第３フィルタ素子が配置され、
   前記第３フィルタ素子は、前記第１フィルタ素子と接続する、
   請求項２乃至５のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンユニット。
7. 前記第１フィルタ素子の種類と前記第３フィルタ素子の種類とは、異なる、
   請求項６記載のコンデンサマイクロホンユニット。
8. 前記第２フィルタ素子の種類と前記第３フィルタ素子の種類とは、同じである、
   請求項６または７記載のコンデンサマイクロホンユニット。
9. 前記第１フィルタ素子は、インダクタ素子であり、
   前記第２フィルタ素子は、キャパシタ素子であり、
   前記第３フィルタ素子は、キャパシタ素子である、
   請求項６乃至８のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンユニット。
10. コンデンサマイクロホンユニットと、
    前記コンデンサマイクロホンユニットを収納するマイクロホンケースと、
    を有してなるコンデンサマイクロホンであって、
    前記コンデンサマイクロホンユニットは、請求項１乃至９のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンユニットである、
    ことを特徴とするコンデンサマイクロホン。

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