JP6589121B2 - コンデンサマイクロホンユニット及びコンデンサマイクロホン - Google Patents

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Description

本発明は、コンデンサマイクロホンユニット及びコンデンサマイクロホンに関する。
コンデンサマイクロホンユニットは、音波を受けて振動するフィルム状の振動板と、この振動板との間に所定の間隙をおいて対向して配置された固定電極(「バックプレート」ということもある)と、これら振動板、固定電極をユニットホルダー内に固定して保持するその他の部品を備えてなる。かかる構造を有するコンデンサマイクロホンユニットは、振動板と固定電極とでコンデンサを構成し、振動板が音波を受けて振動するとコンデンサの静電容量が変化するので、この静電容量の変化を電気信号の変化として出力する。
コンデンサマイクロホンユニットにおいて、振動板、固定電極、その他の部品がユニットホルダー内で精度良く位置合わせされていない場合には、部品間の偏芯によりマイクロホンの特性に個体差が発生し、さらには故障につながる。
コンデンサマイクロホンユニットは、感度の向上を図るために、マイクロホンエレメントを固定するユニットホルダーとしてバッフルを使用することがある。この場合、組立の際に、各部品の固定と部品間の偏芯が生じないようにすることが望まれる。
特許文献1は、バッフルを装着して感度を高めつつ、振動雑音が軽減されるコンデンサマイクロホンを記載している。しかしながら、特許文献1のコンデンサマイクロホンは、バッフル内にマイクロホンユニットの各構成部品を精度良く配置する構成について教示していない。
特許第4926663号
本発明は、偏芯を可及的に防止し組立精度の向上が達成されるコンデンサマイクロホンユニット及びこのコンデンサマイクロホンユニットを用いたコンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。
本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットは、音波を受けて振動する振動板を含み、複数の構成部品が組み付けられてなるコンデンサマイクロホンユニットであって、前記複数の構成部品を取り付ける開口部を有するベース部材と、前記開口部の径に対応した外径を有し、前記複数の構成部品のうち前記開口部内に収容される1以上の部品の側面を囲むように装着される調整用部材と、を備え、前記調整用部材は、環状を呈し、かつ一対の端部を有するように切り欠かれた切欠部を有する枠体であり、前記1以上の部品の側面に装着された状態で前記開口部内に固定されていることを特徴とする。
本発明のコンデンサマイクロホンユニットによれば、偏芯が効果的に抑制され組立精度の向上が達成される。
本発明の実施形態によるコンデンサマイクロホンの縦断面図である。 上記コンデンサマイクロホンの側断面図である。 上記コンデンサマイクロホンのバッフルを示す図であり、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は正面断面図である。 ダイヤフラムプレート及びスペーサを示す図であり、(a)、(b)及び(c)は各々ダイヤフラムプレートの平面図、背面図及び側断面図であり、(d)はスペーサの平面図である。 固定電極の構成を示す平面図である。 (a)及び(b)は抵抗板保持部材の平面図及び斜視図であり、(c)は抵抗板保持部材に取り付けられる抵抗板である。 調整用部材の構成を示す外観図であり、(a)は平面図、(b)は一部切欠き斜視図である。 調整用部材に各部品を取り付ける手順を説明するための図であり、(a)は側断面図、(b)は(a)の一部を拡大した部分断面図である。 調整用部材及び各部品をバッフルに固定する手順を説明するための図である。 調整用部材及び各部品がバッフルに固定される状態を説明するための拡大断面図である。 各部品及び調整用部材がバッフルに取り付けられた状態を示す図であり、(a)は側断面図、(b)は(a)の一部を拡大した部分断面図である。
以下、本発明の実施形態によるコンデンサマイクロホンを、図面を参照して詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、実施形態のコンデンサマイクロホン1は、筐体10として、マイクスタンドなどに取り付けられる下ケース11と、マイクロホンユニット2を収容する上ケース12と、を備える。
上ケース12は、カップ状の外形を有し、下ケース11の一端側(図1での上側)に設けられた台座部13と下ケース11の側面にリング状に形成された係止部11aとに挟まれるようにして、下ケース11に取り付けられる。下ケース11の他端側(図2での下側)には、コネクタピン41が複数取り付けられるコネクタ台座40が配置されている。コネクタピン41は、一端側がマイクロホンエレメント30からの信号線に接続されている。コネクタピン41は、他端側が外部機器と接続されることにより、マイクロホンユニット2の出力信号を外部機器に供給する。
マイクロホンユニット2は、ベース部材としてのバッフル20と、バッフル20に対して取り付けられる複数の部品からなるマイクロホンエレメント30と、を備える。また、マイクロホンユニット2は、バッフル20に対するマイクロホンエレメント30の位置決め及び位置調整をするための調整用部材35を備える。
マイクロホンエレメント30は、外側から、一対のダイヤフラムプレート31,31と、一対のスペーサ32,32と、一対の固定電極33,33と、抵抗板保持部材34と、が配置されている。このマイクロホンエレメント30は、抵抗板保持部材34を共有して一対のマイクロホンエレメント30A,30Bが配置される構成となっている。すなわち、本実施形態のマイクロホンユニット2は、一対のコンデンサマイクロホンエレメント30A,30Bが背中合わせ状に配置される双指向性のマイクロホンユニットである。以下、これら各部について図3以下を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では上述の一対ある部材については相互に同一の構成であるため、片方の部材だけ説明する。
(バッフルの構成)
まず、図3(a)乃至(c)を参照して、バッフル20の構成を説明する。バッフル20は、図3(a)に示すように、平面視で略矩形の外形を有する。バッフル20の中央には、マイクロホンエレメント30及び調整用部材35を取り付けるための略円形の開口部21が形成されている。開口部21には、後述する長孔213に連通する切欠部21aが、円形形状から伸びるように形成されている。開口部21の周囲には、ダイヤフラムプレート31を取り付けるためのねじ孔210が複数(この例では6個)設けられている。さらに、ねじ孔210の外側には、開口部21よりも小径の円形の開口部22が複数(この例では4個)設けられている。
図3(a)ではバッフル20の正面側の外形を示しており、この反対側すなわちバッフル20の裏面も同様の外形となっている。図3(b)ではバッフル20の右側の側面を示しており、この反対側の左側面も同様の外形となっている。図3(b)及び(c)に示すように、バッフル20の左右の側面には、ねじ孔211が複数(この例では4個)形成されている。ねじ孔211は、ねじ221(図9参照)で調整用部材35及び各種部品をバッフル20に固定するための役割を有し、ねじ221とともに固定機構を構成する。かかる固定機構及び調整用部材35については詳細を後述する。
図3(c)に示すように、バッフル20の上下の側面には、バッフル20を筐体10に取り付けるためのねじ孔212が複数(この例では4個)形成されている。さらに、バッフル20の底面すなわち下側の側面には、マイクロホンエレメント30からの信号線を引き出すための長孔213が設けられている。長孔213は、バッフル20の底面から開口部21の切欠部21aに連通するように形成される。
本実施形態では、バッフル20は、樹脂からなる硬質の絶縁体である。バッフル20の部材の厚みt1は、マイクロホンエレメント30の各構成部品の厚みを考慮したサイズに設定されている。具体的には、厚みt1は、抵抗板保持部材34、一対の固定電極33,33及び一対のスペーサ32,32の全てを収容可能であり、さらにダイヤフラムプレート31,31の一部を収容可能なサイズに設定されている。バッフル20の開口部21の直径R0は、マイクロホンエレメント30の各構成部品さらには調整用部材35の径を考慮したサイズに設定されている。
(ダイヤフラムプレート及びスペーサの構成)
図4(a)乃至(d)を参照して、ダイヤフラムプレート31及びスペーサ32の構成を説明する。なお、図4(b)は、図4(a)に示すダイヤフラムプレート31の反対側の面を示し、かつ振動板310を取り外した状態を示している。
ダイヤフラムプレート31は、金属製であり、図4(a)に示すように、平面視で円形の外形を有する。ダイヤフラムプレート31は、その中央に円形の第1開口31aが設けられ、第1開口31aの外側には第1開口31aよりも小径の円形の第2開口31bが複数(この例では6個)設けられている。ダイヤフラムプレート31の側面の近傍には、ねじが挿入される孔31cが複数(この例では6個)設けられている。各々の孔31cの位置は、上述したバッフル20のねじ孔210の位置に対応している。
図4(b)及び(c)に示すように、ダイヤフラムプレート31の背面にはリング状のリブ312が設けられ、かかるリブ312に対してフィルム状の振動板310が固着されている。リブ312は、リング状をなし、第2開口31bの外側に配置されている。リブ312の外径R1は、バッフル20の開口部21の径R0よりも小さいサイズ(すなわちR1<R0)に設定されている。ダイヤフラムとも呼ばれる振動板310は、金属が蒸着された極めて薄いフィルム材であり、ダイヤフラムプレート31のリブ312と略同一径の円形を呈し、リブ312に固着されている。
スペーサ32は、固定電極33との間に間隙を設けて振動板310の振動を確保するための部材であり、図4(d)に示すように、リブ312の形状に対応したリング状をなす。この例では、スペーサ32は、樹脂製であり、外径R1及び内径R2がリブ312のそれらと等しいサイズに設定されている。
(固定電極の構成)
図5を参照して、固定電極33の構成について説明する。固定電極33は、金属製の薄板状部材であり、図5に示すように、平面視で円形の外形を有する。固定電極33の直径は、上述したリブ312及びスペーサ32の外径と等しいR1に設定されている。固定電極33には、空気の流通路として機能する小径の孔33aが多数形成されている。固定電極33は、振動板310に所定の間隔をおいて対向配置されることによって、振動板310との間でコンデンサを構成する。
(抵抗板保持部材及び抵抗板の構成)
図6(a)乃至(c)を参照して、抵抗板保持部材34の構成を説明する。抵抗板保持部材34は、金属製の部材であり、図6(a)に示すように、平面視で円形の外形を有する。抵抗板保持部材34は、その中央に円形の軸341が設けられ、軸341の外側には、空気の流通路として機能する比較的小径の円形の孔34aが複数(この例では6個)設けられている。孔34aの径は、上述した固定電極33の孔33aよりも大きく、ダイヤフラムプレート31の第2開口31bよりは小さい。図6(a)では抵抗板保持部材34の片側の面を示しており、この反対側の面も同一の形状である。図6(a)及び(b)に示すように、抵抗板保持部材34の外周には、リブ342がフランジ状に一対設けられており、各フランジ部(リブ)342,342の間に溝343が形成されている。
他の図では図示を省略しているが、抵抗板保持部材34には、図6(c)に示すような抵抗板345が、適宜の枚数取り付けられる。抵抗板345は、音響抵抗の役割を担う部材であり、平面円形の薄板状を呈する。抵抗板345は、例えばスポンジや樹脂などの絶縁体からなり、抵抗板保持部材34の軸341に挿入される円形の孔345aが中央に形成されている。抵抗板345の直径は、抵抗板保持部材34の直径R1よりも小さく、抵抗板保持部材34のリブ342の内径に略等しい。抵抗板345は、抵抗板保持部材34のリブ342内に収容されるようにして、抵抗板保持部材34の厚みを超えない範囲の枚数だけ取り付けられることができる。
(調整用部材の構成)
次に、図7(a)及び(b)を参照して、調整用部材35の構成について説明する。図7(b)では、断面形状を明確に示すために、調整用部材35の一端側を切り欠いて表している。
調整用部材35は、図7(a)に示すように、円環状を呈し、かつ、一対の端部を有するように切り欠かれた切欠部35aを有するCリング状の部材(枠体)である。調整用部材35は、バッフル20の開口部21の直径R0に対応したサイズに設定されている。具体的には、切欠部35aが閉じた状態すなわち一対の端部が当接した状態での調整用部材35の外径R3は、バッフル20の開口部21の直径R0より若干小さい。そして、調整用部材35は、切欠部35aが開かれるすなわち一対の端部が離間して「C」字状になると、開口部21の直径R0と等しい外径になる。
図7(b)に示すように、調整用部材35の幅Wは、マイクロホンエレメント30の各構成部品の厚みを考慮したサイズに設定されている。この例では、調整用部材35の幅Wは、上述したバッフル20の部材の厚みt1に略等しい。
調整用部材35の内周面の幅方向中央には、リブ状の隆起部351が周面に沿って設けられている。調整用部材35の外周面の幅方向中央には、隆起部351に対応する溝状の凹陥部352が周面に沿って設けられている。
調整用部材35は、この例では樹脂製であり、他の例として金属で形成することもできる。
(各構成部品の組み立て)
次に、主に図8以下を参照して、マイクロホンエレメント30の各構成部品をバッフル20に取り付けてマイクロホンユニット2を組み立てる場合の手順等について説明する。
まず、図8(a)に示すように、調整用部材35をその径方向に拡げて抵抗板保持部材34の側面に被せることで、抵抗板保持部材34の側面を囲むように調整用部材35が装着される。このとき、図8(b)に示すように、抵抗板保持部材34の側面の溝343に対して調整用部材35の隆起部351が嵌め込まれる。抵抗板保持部材34には上述した抵抗板345が適宜取り付けられる。調整用部材35は、このようにして抵抗板保持部材34が取り付けられた後の適宜の時期に、バッフル20の開口部21に取り付けられる。
調整用部材35を開口部21に取り付ける際の手順について、図9及び図10を参照して説明する。なお、図9では、簡明化のため、抵抗板保持部材34などの構成部品の図示を省いている。調整用部材35を開口部21に取り付ける際には、図9に示すように、調整用部材35の切欠部35aが開口部21の切欠部21aに位置するように取り付けるようにするとよい。このような配置とすることで、調整用部材35を固定する際に調整用部材35が有効に機能し、また、マイクロホンエレメント30から配線などの部品を引き出す際にも調整用部材35の切欠部35aの隙間を利用することができる。
加えて、図3及び図9に示すように、本実施形態では、バッフル20の4個のねじ孔211(211a乃至211d)が左右対象の位置に設けられている。また、ねじ孔211a及び211d間、ねじ孔211c及び211b間に各々仮想線を引いた場合に、2つの仮想線が交わる交差角θが約45度に設定されている。このような構成とすることで、バッフル20の開口部21に対する調整用部材35及び構成部品の位置を、上下左右方向で微調整することが可能となる。
上述のように調整用部材35を開口部21に取り付けた状態で、バッフル20の各々のねじ孔211(211a乃至211d)にねじ221がねじ込まれる。このとき、図10に示すように、ねじ221の先端部が調整用部材35の凹陥部352に陥入されることで、調整用部材35の幅(矢印W)方向の移動が規制ないし禁止される。さらに各々のねじ221がねじ込まれることで、調整用部材35は、各ねじ221によって径方向に付勢されて、径が縮小するように縮められる。この動作により、調整用部材35は、その内面が、収容されている構成部品の側面に圧接し、開口部21に固定されるとともに構成部品の位置を固定する。このとき、調整用部材35の径が縮小され、開口部21に対する位置が動くので、上述の4つのねじ221の各々のねじ込み具合を調整することで、調整用部材35及び収容された構成部品を所望の位置に固定できる。
以下は、抵抗板保持部材34が取り付けられた調整用部材35をバッフル20の開口部21に収容し、続いて他の構成部品を開口部21及び調整用部材35内に取り付ける場合について説明する。
バッフル20の開口部21に調整用部材35及び抵抗板保持部材34が収容された状態において、固定電極33,33は、抵抗板保持部材34の両側に取り付けられる。このとき、各々の固定電極33は、開口部21及び調整用部材35の内部に収容され、固定電極33の側面近傍の縁部は抵抗板保持部材34のリブ342に近接ないし当接する(図11(b)参照)。続いて、固定電極33,33の両側に、スペーサ32,32が各々取り付けられる。このとき、各々のスペーサ32は調整用部材35の内部に収容されるとともに、スペーサ32の片方の面が固定電極33に近接ないし当接する(図11(b)参照)。次に、ダイヤフラムプレート31,31が開口部21及び調整用部材35に対して取り付けられる。各ダイヤフラムプレート31は、各々の孔31cの位置がバッフル20の対応するねじ孔210の位置に適合するように開口部21に取り付けられ、図11(a)に示すように、ねじ220を複数(この例では6本ずつ)用いて開口部21に固定される。このとき、各々のダイヤフラムプレート31は、そのリブ312が調整用部材35の内部に収容されるとともに、振動板310の縁部がスペーサ32に近接ないし当接する(図11(b)参照)。
かくして、各構成部品が開口部21及び調整用部材35に取り付けられると、調整用部材35は、上述のようにねじ221で締め付けられることで、収容されている構成部品を内面で付勢する。かかる方法により、調整用部材35は、バッフル20の開口部21に固定されるとともに、開口部21に対する構成部品の位置を固定する。
かくして、本実施形態のマイクロホンユニット2によれば、組立てる際に、部品間の偏芯が防止され、組立精度や歩留まりの向上を図ることが可能になる。
また、本実施形態では、図10に示すように、ねじ221を4本用いて4方向から調整用部材35を締め付ける構成となっているので、各ねじ221のねじ込みを個別に調整することにより、構成部品の位置を微調整することができる。かかる微調整により、コンデンサマイクロホン1の特性の個体差の発生が一層抑止可能となる。
構成部品の位置が調整されたマイクロホンユニット2は、図2に示すように、バッフル20の下側が下ケース11の一対の台座部13a及び13b間に取り付けられる。そして、バッフル20の底面のねじ孔212(図3参照)にねじがねじ込まれることで、マイクロホンユニット2は、下ケース11に対して固定される。続いて、下ケース11に対して上ケース12が装着されることで、マイクロホンユニット2は、筐体10内に収容される。そして、バッフル20の上面のねじ孔212(図3参照)にねじがねじ込まれることで、マイクロホンユニット2は、上ケース12に対して固定される。
かくして組み立てられたマイクロホンユニット2及びコンデンサマイクロホン1は、振動板310と固定電極33とでコンデンサを構成し、振動板310が音波を受けて振動するとコンデンサの静電容量が変化し、この静電容量の変化を電気信号の変化として出力する。上述のように部品間の位置合わせが精度良くなされたマイクロホンユニット2及びコンデンサマイクロホン1では、かかる信号出力の際に出力信号が正常に出力され、また、マイクロホン同士の出力信号の個体差が発生しにくい。
また、本実施形態では、枠体としての調整用部材35が各構成部品の側面を囲むように装着され、かかる調整用部材35がベース部材のバッフル20に対してしっかりと固定されているので、耐久性が確保され、長期に亘り部品間の位置ずれや偏芯が生じにくくなる。
以上のように、上述した実施形態によれば、偏芯が効果的に抑制され組立精度の向上が達成されるコンデンサマイクロホンユニット及びコンデンサマイクロホンを提供することが可能となる。
上述した実施形態は一例であって、例えば以下に挙げるような種々の変形や変更が可能である。
本実施形態では、固定機構としてねじ孔211及びねじ221を4個備えた構成について説明した。固定機構におけるねじ孔211及びねじ221の構成数はこれに限られず、3個以下とすることもでき、5個以上としてもよい。
本実施形態では、一対のマイクロホンエレメント30A,30Bを背中合わせ状に配置し、かかる一対のマイクロホンエレメント30A,30Bが抵抗板保持部材34を共有する構造のマイクロホンユニット2について説明した。他の例として、マイクロホンエレメントを一つ備えるマイクロホンユニットであってもよい。
本実施形態では、マイクロホンエレメント30(30A,30B)を構成する部品の内、抵抗板保持部材34、固定電極33、スペーサ32が調整用部材35に収容され、ダイヤフラムプレート31は振動板310を含む一部が調整用部材35に収容される例を説明した。かかる構成については、種々の設計変更が可能である。例えば、ダイヤフラムプレート31は、上述のようにバッフル20に対してねじ220で固定される構成とはせずに、他の構成部品と同様に部材の全部が調整用部材35に収容される構成としてもよい。或いは、ダイヤフラムプレート31は、バッフル20に対してねじ220で固定される構成としつつ、調整用部材35に収容されない構成としてもよい。
本実施形態では、バッフル20の開口部21の平面視の形状が略円形であり、各構成部材の外形が円形の場合について説明した。かかる形状及び外形は、他にも例えば多角形などの種々のものに変形することができる。この場合、調整用部材35は、切欠部を有し多角形状の外形を有する枠体とすればよい。
その他、本発明のコンデンサマイクロホンユニット及びコンデンサマイクロホンは、特許請求の範囲に記載した技術思想を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
1 コンデンサマイクロホン
2 マイクロホンユニット
10 筐体
11 下ケース
12 上ケース
20 バッフル(ベース部材)
21 開口部
21a 切欠部21a
210,212 ねじ孔
211 (211a,211b,211c,211d) ねじ孔
221 ねじ
30(30A,30B) マイクロホンエレメント
31 ダイヤフラムプレート
310 振動板
312 リブ
32 スペーサ
33 固定電極
34 抵抗板保持部材
342 リブ
343 溝
345 抵抗板
35 調整用部材
35a 切欠部
351 隆起部
352 凹陥部

Claims (11)

  1. 音波を受けて振動する振動板を含み、複数の構成部品が組み付けられてなるコンデンサマイクロホンユニットであって、
    前記複数の構成部品を取り付ける開口部を有するベース部材と、
    前記開口部の径に対応した外径を有し、前記複数の構成部品のうち前記開口部内に収容される1以上の部品の側面を囲むように装着される調整用部材と、
    を備え、
    前記調整用部材は、環状を呈し、かつ一対の端部を有するように切り欠かれた切欠部を有する枠体であり、前記1以上の部品の側面に装着された状態で前記開口部内に固定されている
    ことを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
  2. 前記ベース部材は、前記調整用部材を径方向に縮めるように付勢して、前記調整用部材及び前記調整用部材に収容された1以上の部品を前記開口部内に固定する固定機構を有する
    請求項1記載のコンデンサマイクロホンユニット。
  3. 前記固定機構は、前記ベース部材に形成されたねじ孔と、前記ねじ孔にねじ込まれるねじを含み、
    前記ねじ孔は、前記ベース部材の側面から前記開口部に連通している
    請求項2記載のコンデンサマイクロホンユニット。
  4. 前記固定機構は、複数の前記ねじ孔及び前記ねじからなる
    請求項3記載のコンデンサマイクロホンユニット。
  5. 前記調整用部材は、前記ねじの先端部が陥入される凹陥部を備える
    請求項3又は4記載のコンデンサマイクロホンユニット。
  6. 前記複数の構成部品は、前記振動板を備えるダイヤフラムプレートと、前記振動板との間でコンデンサを構成する固定電極と、前記ダイヤフラムプレート及び前記固定電極の間に介在されるスペーサと、音響抵抗としての抵抗板が取り付けられる抵抗板保持部材と、が含まれ、
    前記抵抗板保持部材、前記固定電極及び前記スペーサの全部が前記開口部内に収容されており、
    前記ダイヤフラムプレートは、前記振動板を含む一部分が前記開口部内に収容されている
    請求項1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. 前記調整用部材は、前記抵抗板保持部材、前記固定電極及び前記スペーサの全部、及び前記振動板を含む前記ダイヤフラムプレートの一部分を収容している
    請求項6に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
  8. 前記抵抗板保持部材の側面には溝が設けられ、
    前記調整用部材の内面には前記抵抗板保持部材の前記溝に対応した形状の隆起部が設けられている
    請求項6または7に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
  9. 前記隆起部は、前記調整用部材の幅方向の中央に設けられ、
    前記抵抗板保持部材の両側には、前記固定電極、前記スペーサ、及び前記ダイヤフラムプレートがこの順で各々一対配置され、
    前記調整用部材は、その内面が前記抵抗板保持部材、前記固定電極、前記スペーサの各々の側面に当接し、前記ダイヤフラムプレートの前記開口部内に収容される部位の側面に当接している
    請求項8記載のコンデンサマイクロホンユニット。
  10. 前記ベース部材の前記開口部は、略円形の開口形状を有し、
    前記調整用部材はCリング状の部材である
    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。
  11. 請求項1乃至10のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンユニットを筐体に組み込んでなるコンデンサマイクロホン。

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