JP6622119B2 - 単一指向性コンデンサマイクロホンユニット - Google Patents

Description

本発明は、前部音響端子と後部音響端子とを有するユニットケース内に、振動板と固定極とを含む変換器本体とともに音声信号出力用の電子回路部が収納されている単一指向性コンデンサマイクロホンユニットに関し、さらに詳しく言えば、大音圧による電子回路部の振動に起因する音質劣化を防止するとともに、近接効果を低減する低域補償音響回路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関するものである。

拡声に使用される単一指向性マイクロホンで、例えばドラム等の楽器音を収音する際には、往々にしてマイクロホンに大音圧が加えられる。楽器近傍で使用されることから、演奏者の動作や視界の妨げにならないように、小型なマイクロホンが求められる。

コンデンサマイクロホンは外観形状をダイナミックマイクロホンよりも小さく作成することができることから、楽器収音にはコンデンサマイクロホンが適しているが、一部の機種では、より小型化するうえで、ユニットケース内の後部音響端子付近に音声信号出力用の電子回路部を内蔵するようにしている。なお、電子回路部には、キャパシタ素子やインピターンス変換器として用いられるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の電子部品が含まれる。

しかしながら、電子回路部をユニットケース内の後部音響端子付近に内蔵すると、その後部音響端子からユニットケース内に取り込まれた大音圧の音波は電子回路部を振動させ、これが原因で、振動板と固定極とを含む変換器本体から発生する目的音以外の付帯音（雑音）が発生するため音質が劣化する。このため、電子回路部が音波により振動しないことが好ましい。

そこで、特許文献１に記載された発明では、単一指向性コンデンサマイクロホンのユニットケース内で、そのケース後端を塞ぐ封口基板（回路基板）の内面側に音波が入らない空気室を設けて、その内部に電子部品を収納するようにしている。

他方において、例えばステージ等でボーカル用として単一指向性コンデンサマイクロホンを使用すると、近接効果によりマイクロホンの収音方向とは１８０度の位置にある低音楽器の音が収音されてしまう、という問題がある。

この近接効果を低減するため、特許文献２に記載された発明では、固定極の背部空気室に通気孔を介して所定容積の空気室を接続して、通気孔による音響抵抗ｒ２と空気室のスチフネスｓ２とを含む低域補償音響回路を形成し、低域の指向周波数応答を調整することにより近接効果を低減するようにしている。

特開２０１０−１５４４７７号公報 特開２０１０−１３６０４４号公報

上記したように、特許文献１，２に記載された発明は、別の目的でそれぞれ空気室を備えているが、電子回路部収納用の空気室と、近接効果を低減すめための低域補償音響回路用の空気室を一つの空気室で兼ねることが好ましい。

したがって、本発明の課題は、ユニットケース内に電子回路部収納用の空気室と低域補償音響回路用の空気室とを兼ねる一つの空気室を備え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にある。

上記課題を解決するため、本発明は、円筒状であって前端に前方開孔を有し後端が開放されているユニットケースと、振動板と固定極とをスペーサを介して対向的に配置してなる変換器本体と、上記固定極の背面側に配置される電極引出部と、上記ユニットケースの後端を閉塞する封口基板とを含み、上記電極引出部は、皿状であって上記固定極の周縁に接触するフランジを有し上記固定極の背面との間で第１空気室を形成する大径の円板部と、上記円板部のほぼ中央から上記封口基板に当接するように突設された円筒部とを備え、上記封口基板には上記円筒部に連通する後方開孔が穿設されており、上記ユニットケース内に、上記変換器本体と上記電極引出部とが上記固定極の背面に上記第１空気室が形成されるように収納され、上記ユニットケースの後端に上記封口基板が所定の締付手段を介して気密的に取り付けられることにより、上記ユニットケース内で上記電極引出部と上記封口基板との間に気密的な第２空気室が形成され、上記第２空気室内に音声信号出力用の電子回路部が収納される単一指向性コンデンサマイクロホンユニットにおいて、
上記電極引出部の円板部に、上記第１空気室と上記第２空気室とを連通する通気孔が形成されていることを特徴としている。

本発明によると、上記後方開孔を通して位置する後部音響端子が有する音響抵抗をｒ１，上記通気孔が有する音響抵抗をｒ２として、上記後部音響端子の音圧が上記各音響抵抗ｒ１，ｒ２を通過して上記第２空気室に加えられる。

上記第１空気室内に圧縮スポンジや不織布等からなる音響抵抗材が収納されることが好ましい。

本発明によれば、固定極の背面側に存在する背部空気室としての第１空気室と、電子回路部が収納される第２空気室とを通気孔を介して連通するようにしたことにより、後部音響端子から取り込まれる指向性を与える音圧は、後部音響端子が有する音響抵抗ｒ１，通気孔が有する音響抵抗ｒ２を通過して第２空気室に加えられ、第２空気室内の音圧は低い音圧で低い周波数成分となるため、電子回路部収納用の第２空気室を低域補償音響回路としても用いることができる。

本発明の一実施形態に係る単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの内部構造を示す断面図。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。 上記実施形態に係る単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの機械等価回路を示す回路図。

次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、この実施形態に係る単一指向性コンデンサマイクロホンユニット（以下、単に「マイクロホンユニット」と言うことがある）１は、基本的な構成として、ユニットケース１０と、変換器本体２０と、電極引出部３０と、封口基板４０とを備えている。

ユニットケース１０は、アルミニウム等の金属材製の有底円筒体からなり、底部に相当する前端１０ａに前方開孔１１ａを有し、後端１０ｂは開放されている。図１において、前方開孔１１ａは一つの大きな孔として示されているが、複数の小さな孔の集まりであってもよい。

ここで、音響端子について説明する。音響端子とは、マイクロホンユニット１に対して実効的に音圧を与える空気の位置を指す。言い換えれば、音響端子とは、マイクロホンユニット１が備える振動板と同時に動く空気の中心位置である。このマイクロホンユニット１は単一指向性であるので、前部音響端子は前方開孔１１ａを通して振動板２１の前部にある。また、後述するように、後部音響端子は後方開孔１１ｂを通して振動板２１の後部にある。

変換器本体２０は、支持リング２２に張設された振動板２１と固定極２４とを電気絶縁性のスペーサリング２３を介して対向的に配置して一種のコンデンサとした音響−電気変換器である。振動板２１と固定極２４との間には、スペーサリング２３の厚み分の空気層が存在する。

支持リング２２は金属製で、この実施形態では、振動板２１には片面に金属蒸着膜を有する合成樹脂の薄膜が用いられ、その金属蒸着膜側が支持リング２２に接着材を介して貼着されている。

固定極２４には、アルミニウム等の金属材からなる円盤体が用いられ、複数の貫通した音孔（音波を通す孔）２４ａを備えている。成極電源を不要とするうえで、固定極２４の振動板２１と対向する表面にエレクトレット誘電体膜が設けられることが好ましい。

電極引出部３０は、皿状であって固定極２４の周縁に接触するフランジ３１ａを有し固定極２４の背面との間で所定容積の第１空気室（背部空気室）Ａ１を形成する大径の円板部３１と、円板部３１のほぼ中央から封口基板４０に当接するように突設された小径の円筒部３２とを備え、その全体が金属材からなる。

第１空気室Ａ１内には、連続気泡を有する弾性体の代表例としてのスポンジ２５ａと不織布等からなる音響抵抗材２５ｂとが、スポンジ２５ａを固定極２４の背面側とし、音響抵抗材２５ｂを円板部３１側として収納されている。スポンジ２５ａは適度に圧縮された状態で収納されている。

この実施形態において、固定極２４と電極引出部３０は、ユニットケース１０との電気的絶縁をはかるため、電気絶縁材からなる絶縁リング１２内に同軸的に支持された状態でユニットケース１０内に収納されている。

封口基板４０は、ユニットケース１０の後端１０ｂの開放されている開口部を塞ぐ基板で、この実施形態では、ユニットケース１０の後端１０ｂを内側に向けてカールするかしめ加工により、ユニットケース１０の後端１０ｂの開口部に気密性をもって強固に固定されている。

このかしめによって、変換器２０、電極引出部３０および絶縁リング１２を含む内蔵物がユニットケース１０内に固定されるとともに、ユニットケース１０内で電極引出部３０と封口基板４０との間に気密的な第２空気室Ａ２が形成される。

なお、図示しないが、かしめ加工に代えて、ユニットケース１０の後端１０ｂの内面に雌ネジを形成し、その雌ネジ螺合する雄ネジを有するロックリングにより、封口基板４０を固定してもよい。

この実施形態によると、封口基板４０には、銅張り積層基板等からなる回路基板（ＰＣＢ）４１が採用されており、回路基板４１には、音声信号出力用の電子回路部５０が搭載されている。

図１および図２には、上記電子回路部５０に含まれる部品の一例として、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５０ａとキャパシタ素子５０ｂとが模式的に示されている。また、電極引出部３０の円筒部３２は、その端部が回路基板４１の図示しない所定の端子部にハンダ付けされている。

なお、この実施形態において、固定極２４は、電極引出部３０の円板部３１、円筒部３２および回路基板４１の図示しない配線部を介してＦＥＴ５０ａのゲートに接続され、振動板２１側の金属蒸着膜は、支持リング２２、ユニットケース１０および回路基板４１の図示しない別の配線部を介してＦＥＴ５０ａのソースに接続される。

回路基板４１（封口基板４０）には、円筒部３２に連通する後方開孔１１ｂが穿設されている。これにより、図示しない前方音源からの音波は、前方開孔１１ａを通って振動板２１の前面側に至るとともに、後方音源としてユニットケース１０の後方に周り込む音波は、後方開孔１１ｂから円筒部３２、音響抵抗材２５ｂ、スポンジ２５ａおよび固定極２４の音孔２４ａを通って振動板２１の背面側に作用し、このマイクロホンユニット１は単一指向性として動作する。前述のように、前部音響端子と後部音響端子は、各々前方開孔１１ａ，後方開孔１１ｂを通して振動板２１の前方と後方に位置する。

電子回路部５０は、気密的な第２空気室Ａ２内に配置されているため、このマイクロホンユニット１が例えばドラム音等の大きな音圧下に曝されたとしても、振動せず付帯音が発生しないが、本発明では、円板部３１に通気孔３１ｂを形成することにより、固定極２４の背部空気室である第１空気室Ａ１と第２空気室Ａ２とを連通させて、第２空気室Ａ２を近接効果を軽減する低域補償音響回路としても用いている。

これによれば、指向性を与える後部音響端子から取り込まれる音波（音圧）は、後部音響端子が有する音響抵抗をｒ１と通気孔３１ｂが有する音響抵抗をｒ２を通過して第２空気室Ａ２に加えられ、第２空気室Ａ２内の音圧は低い周波数成分だけとなるため、マイクロホンユニット１内に第２空気室Ａ２を含む低域補償音響回路が形成されることになる。なお、上記音響抵抗をｒ１には、第１空気室Ａ１内に配置されている音響抵抗材２５ｂの音響抵抗が含まれてよい。

ここで、前部音響端子側の前方音源をＰ１、後部音響端子側の後方音源をＰ２、振動板２１の質量をｍ０、振動板２１のスチフネスをｓ０、振動板２１と固定極２４との間の空気層の音響抵抗をｒ０、後部音響端子が有する音響抵抗をｒ１、第１空気室Ａ１のスチフネスをｓ１、通気孔３１ｂが有する音響抵抗をｒ２、第２空気室Ａ２のスチフネスをｓ２として、このマイクロホンユニット１の機械等価回路を図３に示す。

減衰させる低域周波数は概ね１００Ｈｚ付近であるが、通気孔３１ｂが有する音響抵抗ｒ２と第２空気室Ａ２のスチフネスｓ２とにより、その減衰させる周波数帯域を任意に設定することができる。

なお、第２空気室Ａ２のスチフネスｓ２を調整するには、図２に例示するように、回路基板４１（封口基板４０）と円板部３１との間に、第２空気室Ａ２が所望とする容積となるような仕切板３３ａ，３３ｂを設ければよい。

１ マイクロホンユニット
１０ ユニットケース
１１ａ 前方開孔
１１ｂ 後方開孔
１２ 絶縁リング
２０ 変換器
２１ 振動板
２４ 固定極
２５ｂ 音響抵抗材
３０ 電極引出部
３１ 円板部
３１ａ フランジ部
３２ 円筒部
４０ 封口基板
４１ 回路基板
５０ 電子回路部
５０ａ ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
５０ｂ キャパシタ素子
Ａ１ 第１空気室
Ａ２ 第２空気室

Claims (3)

1. 円筒状であって前端に前方開孔を有し後端が開放されているユニットケースと、振動板と固定極とをスペーサを介して対向的に配置してなる変換器本体と、上記固定極の背面側に配置される電極引出部と、上記ユニットケースの後端を閉塞する封口基板とを含み、上記電極引出部は、皿状であって上記固定極の周縁に接触するフランジを有し上記固定極の背面との間で第１空気室を形成する大径の円板部と、上記円板部のほぼ中央から上記封口基板に当接するように突設された小径の円筒部とを備え、上記封口基板には上記円筒部に連通する後方開孔が穿設されており、
   上記ユニットケース内に、上記変換器本体と上記電極引出部とが上記固定極の背面に上記第１空気室が形成されるように収納され、上記ユニットケースの後端に上記封口基板が所定の締付手段を介して気密的に取り付けられることにより、上記ユニットケース内で上記電極引出部と上記封口基板との間に気密的な第２空気室が形成され、上記第２空気室内に音声信号出力用の電子回路部が収納される単一指向性コンデンサマイクロホンユニットにおいて、
   上記電極引出部の円板部に、上記第１空気室と上記第２空気室とを連通する通気孔が形成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。
2. 上記後方開孔を通して位置する後部音響端子が有する音響抵抗をｒ１，上記通気孔が有する音響抵抗をｒ２として、上記後部音響端子の音圧が上記各音響抵抗ｒ１，ｒ２を通過して上記第２空気室に加えられることを特徴とする請求項１に記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。
3. 上記第１空気室内に所定の音響抵抗材が収納されていることを特徴とする請求項１または２に記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。