JP6774053B2 - 単一指向性コンデンサマイクロホンユニットと単一指向性コンデンサマイクロホンおよび単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、単一指向性コンデンサマイクロホンユニットと単一指向性コンデンサマイクロホンおよび単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの製造方法に関する。

コンデンサマイクロホンは、音源からの音波により振動する振動板と、振動板との間でコンデンサを構成する固定極と、を備える。コンデンサの静電容量は、振動板が振動することで変化する。コンデンサマイクロホンは、コンデンサの静電容量の変化量に応じた電気信号を生成する。生成された電気信号は、コンデンサマイクロホンに接続されたスピーカなどに出力される。

コンデンサマイクロホンには、各種の指向性が設定される。指向性の一つに、単一指向性がある。単一指向性コンデンサマイクロホンは、特定の方向（例えば前方方向）の音を収音するのに用いられる。

単一指向性コンデンサマイクロホンは、単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを備える。単一指向性コンデンサマイクロホンユニットは、前述の振動板と固定極の他に、
単一指向性を実現するための音響抵抗材を備える。

図７は、従来の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの正面視断面図である。単一指向性コンデンサマイクロホンユニット（以下「ユニット」という。）１０１は、ユニットケース１１０と振動板１２０と振動板保持体１３０と固定極１４０と絶縁座１５０と空気室１６０と音響抵抗材１７０と金属メッシュ１８０とを有してなる。

ユニットケース１１０は、振動板１２０と振動板保持体１３０と固定極１４０と絶縁座１５０と音響抵抗材１７０と金属メッシュ１８０とを収納する。ユニットケース１１０は、有底円筒状である。ユニットケース１１０は、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１１０は、音源からの音波をユニット１０１内に導入する複数の音波導入孔１１０ｈを備える。複数の音波導入孔１１０ｈは、ユニットケース１１０の底面側（図７の紙面上側）に配置される。以下の説明において、有底円筒状のユニット１０１の底面側（図７の紙面上側）をユニット１０１の前方、ユニット１０１の開口側（図７の紙面下側）をユニット１０１の後方とする。

振動板１２０は、平面視において円形の薄膜である。振動板１２０は、例えば、合成樹脂製である。振動板１２０は、所定の張力が付与された状態で振動板保持体１３０に保持される。振動板保持体１３０は、平面視においてリング状である。

図８は、従来のユニット１０１の固定極１４０の平面図である。固定極１４０は、平面視において円形の盤状である。固定極１４０は、金属製である。固定極１４０は、複数の音孔１４０ｈを備える。複数の音孔１４０ｈは、固定極１４０の全面にわたって配置される。

図７に戻る。固定極１４０は、図示されないスペーサを介して振動板１２０に対向するように配置され、振動板１２０との間でコンデンサを構成する。振動板１２０と固定極１４０との間には、スペーサの厚さに相当する幅の空気層が形成される。

図９は、従来のユニット１０１の絶縁座１５０の平面図である。絶縁座１５０は、平面視において円形の盤状である。絶縁座１５０は、例えば、合成樹脂製である。絶縁座１５０は、連通孔１５０ｈと凹部１５１と支持部１５２とを備える。連通孔１５０ｈには、音源からの音波が通される。凹部１５１は、固定極１４０と対向することにより固定極１４０と共に空気室１６０を形成する。支持部１５２は、固定極１４０を支持する。

音響抵抗材１７０は、図７に示されるように、連通孔１５０ｈを連通孔１５０ｈの後方側から覆う。音響抵抗材１７０は、不織布やスポンジ、フェルトなどを材料とする（例えば、特許文献１参照）。音響抵抗材１７０は、音響抵抗材１７０を通る音源からの音波の速度を減速させる音響的な抵抗（音響抵抗）として作用する。

金属メッシュ１８０は、平面視において円形の盤状である。金属メッシュ１８０は、金属製である。金属メッシュ１８０は、ユニットケース１１０と振動板保持体１３０との間に配置されて、音波導入孔１１０ｈを後方側から塞ぐ。金属メッシュ１８０は、ユニットケース１１０の外からユニットケース１１０内への異物の侵入を防ぐ。

ユニットケース１１０には、ユニットケース１１０の開口から、金属メッシュ１８０と振動板保持体１３０（振動板１２０）と固定極１４０と絶縁座１５０と音響抵抗材１７０とが順に収納される。ユニットケース１１０に収納された音響抵抗材１７０は、ユニットケース１１０をユニットケース１１０の内側から塞ぐように、ユニットケース１１０の開口に配置される。

固定極１４０は、ユニットケース１１０内において、絶縁座１５０の支持部１５２に支持される。固定極１４０の音孔１４０ｈは、絶縁座１５０の凹部１５１と対向する。固定極１４０と凹部１５１との間には、空気室１６０が形成される。

空気室１６０は、振動板１２０の振動の程度を空気室１６０の容積により調整する。空気室１６０は、固定極１４０の音孔１４０ｈと、絶縁座１５０の連通孔１５０ｈと、に連通する。

音響抵抗材１７０は、ユニットケース１１０の後端縁に施されるカーリング加工により、絶縁座１５０の後方側の面（背面）に固定される。カーリング加工の結果、ユニットケース１１０の後端縁には、カーリング加工部１１１が形成される。

次に、単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの動作について説明する。

なお、以下の説明において、音源からの音波のうち、音波導入孔１１０ｈからユニット１０１内に進入して振動板１２０の前面に到達する音波を前面音波とし、連通孔１５０ｈからユニット１０１内に進入して振動板１２０の背面に到達する音波を背面音波とする。

先ず、単一指向性コンデンサマイクロホンの前方（ユニット１０１の前方）に音源がある場合の単一指向性コンデンサマイクロホンの動作を説明する。

前面音波は、音波導入孔１１０ｈから金属メッシュ１８０を通って、振動板１２０に到達する。一方、背面音波は、音響抵抗材１７０を通って、振動板１２０に到達する。前述のとおり、音響抵抗材１７０は、音響抵抗として作用する。そのため、音響抵抗材１７０内を進行する音波の速度は、音響抵抗材１７０により減速される。音響抵抗材１７０内で減速した音波は、連通孔１５０ｈ、空気室１６０、音孔１４０ｈを通って振動板１２０に到達する。

音源から音波導入孔１１０ｈまでの距離は、音源から音響抵抗材１７０までの距離よりも短い。そのため、前面音波は、背面音波よりも先に振動板１２０に到達する。背面音波は、前面音波よりも遅れて振動板１２０に到達する。

振動板１２０は、振動板１２０に到達した音波によって、振動する。振動板１２０と固定極１４０との間で構成されるコンデンサの静電容量は、振動板１２０の振動により、変化する。ユニット１０１は、その静電容量の変化量に応じた電気信号を生成する。このようにして、単一指向性コンデンサマイクロホンの前方の音源からの音波は、単一指向性コンデンサマイクロホン（ユニット１０１）に収音される。

次に、単一指向性コンデンサマイクロホンの後方（ユニット１０１の後方）に音源がある場合の単一指向性コンデンサマイクロホンの動作を説明する。

前面音波は、音波導入孔１１０ｈから金属メッシュ１８０を通って、振動板１２０に到達する。一方、背面音波は、音響抵抗材１７０を通って、振動板１２０に到達する。音響抵抗材１７０内を進行する音波の速度は、減速される。音響抵抗材１７０内で減速した音波は、連通孔１５０ｈ、空気室１６０、音孔１４０ｈを通って振動板１２０に到達する。

音源から音波導入孔１１０ｈまでの距離は、音源から音響抵抗材１７０までの距離よりも長い。音響抵抗材１７０の音響抵抗値は、前面音波が振動板１２０に到達するタイミングと、背面音波が振動板１２０に到達するタイミングと、が同じになるように設定される。そのため、前面音波が振動板１２０に到達するタイミングと、背面音波が振動板１２０に到達するタイミングと、は同じである。

振動板１２０は、前面音波が振動板１２０の前面に到達するタイミングと、背面音波が振動板１２０に到達するタイミングとが同じ場合、振動しない。すなわち、コンデンサの静電容量が変化しないため、ユニット１０１は電気信号を生成しない。つまり、単一指向性コンデンサマイクロホンの後方の音源からの音は、単一指向性コンデンサマイクロホン（ユニット１０１）に収音されない。

このように、ユニット１０１は、前方の音源の音は収音するが、後方の音源の音は収音しない。すなわち、ユニット１０１に設定された指向性は、単一指向性である。

特許５４８４８８２号明細書

しかし、音響抵抗材１７０は、スポンジなどを材料とするため、湿度などの外部環境によっては音響抵抗値が変化することがある。例えば、人体の発汗などによって湿度が上昇するような環境では、音響抵抗材１７０は、吸湿して体積が膨張する。音響抵抗材１７０の音響抵抗値は、音響抵抗材１７０の体積の膨張により増加する。その結果、音響抵抗材１７０を通る背面音波の速度の減速の程度は、変動する。そのため、単一指向性コンデンサマイクロホンの後方（ユニット１０１後方）の音源からの背面音波が振動板１２０に到達するタイミングと、同音源からの前面音波が振動板１２０に到達するタイミングとは同じにならない。その結果、振動板１２０は、振動する。すなわち、ユニット１０１は、単一指向性コンデンサマイクロホンの後方の音源からの音を収音する。つまり、音響抵抗材１７０の音響抵抗値が変動することで、ユニット１０１の指向性は影響を受ける。

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、指向性が外部環境の影響を受けない単一指向性コンデンサマイクロホンユニットと単一指向性コンデンサマイクロホンおよび単一指向性コンデンサマイクロホン製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、振動板と、振動板に対向して配置され、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、固定極の背面側に形成される空気室と、固定極と絶縁座との間に形成される隙間と、を有してなり、固定極は、空気室と連通する音孔を備え、絶縁座は、隙間を外部に連通させる連通孔を備え、空気室と隙間とは連通する、ことを特徴とする。

本発明によれば、指向性が外部環境の影響を受けない。

本発明にかかる単一指向性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。 図１の単一指向性コンデンサマイクロホンを構成する単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの正面視断面図である。 図２の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを構成する固定極の平面図である。 図２の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを構成する絶縁座の平面図である。 図２の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを構成する固定極と絶縁座との位置関係を示す模式図である。 図２の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの等価回路図である。 従来の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの正面視断面図である。 従来の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの固定極の平面図である。 従来の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの絶縁座の平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明にかかる単一指向性コンデンサマイクロホンユニットと単一指向性コンデンサマイクロホンおよび単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの製造方法の実施の形態について説明をする。

●単一指向性コンデンサマイクロホンの構成
図１は、本発明にかかる単一指向性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。単一指向性コンデンサマイクロホンＭ（以下「マイクロホンＭ」という。）は、キャップＭ１とユニット収納ケースＭ２と回路ケースＭ３と後部ケースＭ４と後述する本発明にかかる単一指向性コンデンサマイクロホンユニットとを有してなる。

以下の説明において、マイクロホンＭの前方とは、収音時に音源側に向けられるマイクロホンＭの方向（図１の紙面上側）である。また、マイクロホンＭの後方とは、その反対の方向（図１の紙面下側）である。

キャップＭ１は、金属製の有底円筒状である。キャップＭ１は、音源からの音波が通る音孔Ｍ１ｈを備える。音孔Ｍ１ｈは、キャップＭ１の底面に相当する前端面に配置される。キャップＭ１は、ユニット収納ケースＭ２の前方側の開口を覆うように被せられて、ユニット収納ケースＭ２の前方側に取り付けられる。

ユニット収納ケースＭ２は、金属製の円筒状である。ユニット収納ケースＭ２は、音源からの音波が通る音孔Ｍ２ｈを備える。音孔Ｍ２ｈは、ユニット収納ケースＭ２の側面に配置される。また、ユニット収納ケースＭ２は、後述する本発明にかかる単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを収納する。

回路ケースＭ３は、金属製の円筒状である。回路ケースＭ３は、ユニット収納ケースＭ２の後方側に取り付けられる。回路ケースＭ３は、マイクロホンＭのグリップとしての役割を果たす。

後部ケースＭ４は、金属製の略有底円筒状である。後部ケースＭ４は、回路ケースＭ３の後方側に取り付けられる。後部ケースＭ４には、図示されないコネクタプラグが挿入される。

●単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの構成
次に、本発明にかかる単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの構成について説明する。

図２は、単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの正面視断面図である。単一指向性コンデンサマイクロホンユニット（以下「ユニット」という。）１は、ユニットケース１０と振動板２０と振動板保持体３０と固定極４０と絶縁座５０と空気室６０と隙間Ｇと金属メッシュ８０とを有してなる。

ユニットケース１０は、振動板２０と振動板保持体３０と固定極４０と絶縁座５０と金属メッシュ８０とを収納する。ユニットケース１０は、有底円筒状である。ユニットケース１０は、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１０は、複数の音波導入孔１０ｈと、開口と、を備える。音波導入孔１０ｈは、音源からの音波をユニット１内に導入する。複数の音波導入孔１０ｈは、ユニットケース１０の底面に相当する前端面（収音時に音源側に向けられる面）に配置される。開口は、ユニットケース１０の後端側に配置される。ここで、ユニットケース１０の底面側（図２の紙面上側）をユニット１の前方、開口側（図２の紙面下側）をユニット１の後方とする。

振動板２０は、音源からの音波によって振動する。振動板２０は、平面視において円形の薄膜である。振動板２０は、例えば、合成樹脂製である。振動板２０は、所定の張力が付与された状態で振動板保持体３０に保持される。振動板保持体３０は、平面視においてリング状である。

図３は、固定極４０の平面図である。固定極４０は、平面視において円形の板状である。固定極４０は、例えば、金属製である。固定極４０は、空気室６０と連通する複数の音孔４０ｈを備える。音孔４０ｈは、固定極４０の外縁側に、固定極４０の周方向に沿って均等に配置される。

なお、固定極４０の音孔４０ｈの位置は、空気室６０と連通していればよい。例えば、音孔４０ｈは、固定極４０の周方向に沿わずに配置されてもよい。

固定極４０は、図２に示されるように、図示されないスペーサを介して振動板２０に対向するように配置され、振動板２０との間でコンデンサを構成する。振動板２０と固定極４０との間には、スペーサの厚さに相当する幅の空気層が形成される。

図４は、絶縁座５０の平面図である。絶縁座５０は、固定極４０を支持する。絶縁座５０は、例えば、合成樹脂製である。絶縁座５０は、平面視において円形の盤状である。絶縁座５０は、連通孔５０ｈと、溝５１と、支持部５２と、中心面５３と、突出部５４と、を備える。連通孔５０ｈは、絶縁座５０の中心に配置されて、絶縁座５０を絶縁座５０の厚み方向に貫通する。溝５１は、絶縁座５０の周方向に沿うリング状で、絶縁座５０の前面の外縁側に配置される。支持部５２は、略円筒状で、絶縁座５０の径方向において、絶縁座５０の前面の溝５１の外側に配置される。支持部５２は、段部５２ａを備える。段部５２ａは、絶縁座５０の厚み方向において、後方にくぼむ階段状で、支持部５２の前面の内縁に配置される。中心面５３は、絶縁座５０の前面のうち、連通孔５０ｈと溝５１と支持部５２とを除いた面である。このように、絶縁座５０は、平面視における中心から径方向に沿って、順に、連通孔５０ｈ、中心面５３、溝５１、段部５２ａ、支持部５２を備える。

突出部５４は、図２に示されるように、絶縁座５０の後方側の面（背面）の外縁部に配置される。突出部５４は、絶縁座５０の周方向に沿ってリング状の領域を有する。突出部５４は、リング状の領域の内縁から外縁に向かうに連れて、後方に連続的に突出して形成される。突出部５４の後方側の面（背面）は、突出部５４の全周に亘って略すり鉢状に傾斜する。

なお、突出部５４は、絶縁座５０の背面の一部のみに配置されてもよい。

絶縁座５０の厚み方向（図２の紙面上下方向）において、絶縁座５０の中心面５３は、図２に示されるように、段部５２ａの前面よりも後方側に位置している。

図５は、固定極４０と絶縁座５０との位置関係を示す模式図である。同図は、固定極４０の２つの音孔４０ｈのみを図示し、他の音孔４０ｈの図示を省略している。ユニットケース１０には、ユニットケース１０の開口から、振動板保持体３０（振動板２０）、固定極４０、絶縁座５０が順に収納される。ユニットケース１０に収納された絶縁座５０は、ユニットケース１０の開口をユニットケース１０の内側から塞ぐように、ユニットケース１０の開口に配置される。

固定極４０は、ユニットケース１０内において、支持部５２の段部５２ａに嵌入されて、支持部５２に支持される。すなわち、絶縁座５０は、固定極４０の後方側の面（背面）側に配置され、固定極４０を支持する。固定極４０の音孔４０ｈは、絶縁座５０の溝５１と対向する。固定極４０と絶縁座５０との間には、固定極４０と絶縁座５０の溝５１とにより区画された空気室６０が形成される。すなわち、空気室６０は、固定極４０の背面側に形成される。空気室６０については、後述する。

絶縁座５０の中心面５３は、固定極４０の背面と対向する。前述のとおり、中心面５３は、絶縁座５０の厚み方向において、段部５２ａの前面より後方に位置する。そのため、絶縁座５０と固定極４０との間には、隙間Ｇが形成される。隙間Ｇは、空気層を収納する。隙間Ｇは、この空気層のための空気室としての役割を果たす（機能する）。後述のとおり、隙間Ｇの容積は、空気室６０の容積よりも小さくなるように設定される。その結果、絶縁座５０の中心面５３と固定極４０の背面との隙間Ｇに収納される空気層は、薄空気層７０である。連通孔５０ｈは、隙間Ｇとユニット１の外部とを連通させる。薄空気層７０については、後述する。

ここで、連通孔５０ｈからユニットケース１０内に進入して振動板２０に到達する音波が、ユニットケース１０内を進行する経路において、連通孔５０ｈ側を上流、振動板２０側を下流とする。

連通孔５０ｈからユニットケース１０内に進入する音波は、隙間Ｇ内の薄空気層７０を介して空気室６０に到達した後に、音孔４０ｈを通る。すなわち、空気室６０は、隙間Ｇより下流に配置される。一方、隙間Ｇは、空気室６０よりも上流に配置される。

絶縁座５０は、図２に示されるように、ユニットケース１０の開口端（後端）に施されるカーリング加工により、ユニットケース１０内に固定される。カーリング加工の結果、ユニットケース１０の後端には、カーリング加工部１１が形成される。カーリング加工部１１の端部は、絶縁座５０の突出部５４をユニットケース１０の側壁とで挟み込むように絶縁座５０の突出部５４に係合される。前述したように、突出部５４の背面は、傾斜している。そのため、絶縁座５０は、カーリング加工部１１の端部により、ユニットケース１０の前端側へ付勢される。その結果、ユニットケース１０に収納された金属メッシュ８０と振動板保持体３０（振動板２０）と固定極４０とは、絶縁座５０によって、ユニットケース１０の前端側へ付勢された状態で、ユニットケース１０内に固定される。

空気室６０は、振動板２０の振動の程度を調整する。振動板２０は、空気室６０の容積が大きいほど振動しやすく、空気室６０の容積が小さいほど振動しにくい。空気室６０は、隙間Ｇの外縁に形成される。すなわち、空気室６０は、隙間Ｇの下流に形成される。空気室６０の容積は、隙間Ｇの容積よりも大きい。空気室６０は、隙間Ｇと音孔４０ｈとに連通する空間である。空気室６０は、隙間Ｇの外縁を囲んで配置される。すなわち、隙間Ｇは、ユニット１の平面視において、空気室６０よりも絶縁座５０の径方向における内側に配置される。

薄空気層７０は、ユニット１の音響抵抗として作用する空気の層である。薄空気層７０は、薄空気層７０内を進行する音源からの音波の速度を調整し、空気室６０に伝達する。薄空気層７０を収納する隙間Ｇは、連通孔５０ｈと空気室６０とに連通する。

ここで、隙間Ｇ内の空間は、空気室６０よりも容積の小さい空間である。また、隙間Ｇは、振動板２０に至る音波の伝達過程において、隙間Ｇと連通する空気室６０よりも上流側に位置する。さらに、薄空気層７０は空気の層であるため、空気中の湿度等の環境の変化によって、薄空気層７０の音響抵抗値は変化しない。

金属メッシュ８０は、平面視において円形の盤状である。金属メッシュ８０は、金属製である。金属メッシュ８０は、ユニットケース１０の底面と振動板保持体３０との間に配置されて、音波導入孔１０ｈを後方側から塞ぐ。金属メッシュ８０は、ユニットケース１０の外からユニットケース１０内への異物の侵入を防ぐ。

図６は、ユニット１の等価回路図である。図中、Ｐ１は前方音響端子としての音源、Ｐ２は後方音響端子としての音源、ｒｆは金属メッシュ８０の音響抵抗、ｓｆは金属メッシュ８０と振動板２０との間に存在する空気室の空気スチフネス、ｍｏは振動板２０の質量、ｓｏは振動板２０のスチフネス、ｒｏは振動板２０と固定極４０との間に存在する空気層による振動板２０の制動抵抗、ｓ１は空気室６０の空気スチフネス、ｒ１は薄空気層７０による音響抵抗である。

ここで、音響端子は、ユニット１に対して実効的に音圧を与える空気の位置である。換言すれば、音響端子は、振動板２０と同時に動く空気の中心位置である。ユニット１は単一指向性であるので、音響端子は振動板２０の前方と後方とに存在する。

●単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの製造方法
次に、ユニット１の製造方法について説明する。

ユニット１の製造方法は、収納工程とカーリング加工工程とを備える。

先ず、収納工程について説明する。

収納工程は、金属メッシュ８０と振動板保持体３０（振動板２０）と固定極４０と絶縁座５０とが順に、ユニットケース１０に収納される工程である。前述のとおり、ユニットケース１０に収納された絶縁座５０は、ユニットケース１０の開口をユニットケース１０の内側から塞ぐように、ユニットケース１０の開口に配置される。

次に、カーリング加工工程について説明する。

カーリング加工工程は、ユニットケース１０の開口端（後端縁）がカーリング加工される工程である。カーリング加工の結果、前述したように、ユニットケース１０内に収納された金属メッシュ８０と振動板保持体３０（振動板２０）と固定極４０とは、絶縁座５０によって、ユニットケース１０内に固定される。

カーリング加工工程において、固定極４０の背面側に空気室６０が形成され、固定極４０と絶縁座５０との間に隙間Ｇが形成される。前述のとおり、隙間Ｇは、空気室６０と連通する。

前述のとおり、カーリング加工工程において形成される空気室６０は、音孔４０ｈと連通する。また、前述のとおり、カーリング加工工程において形成される隙間Ｇは、連通孔５０ｈと連通する。すなわち、カーリング加工工程において、音孔４０ｈと連通孔５０ｈとが連通する。

●単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの動作
次に、ユニット１の動作について説明する。

なお、以下の説明において、音源からの音波のうち、音波導入孔１０ｈからユニット１内に進入して振動板２０の前面に到達する音波を前面音波とし、連通孔５０ｈからユニット１内に進入して振動板２０の背面に到達する音波を背面音波とする。

先ず、マイクロホンＭの前方に音源がある場合のマイクロホンＭの動作を説明する。

音源から音波導入孔１０ｈまでの距離は、マイクロホンＭの前方に音源があるため、音源から連通孔５０ｈまでの距離よりも短い。その結果、音源からの音波が音源から音波導入孔１０ｈに到達するまでの時間（以下「第１到達時間」という。）は、音源からの音波が音源から連通孔５０ｈに到達するまで時間（以下「第２到達時間」という。）よりも短い。

前面音波は、音波導入孔１０ｈからユニット１内に進入して、金属メッシュ８０を通って振動板２０に到達する。一方、背面音波は、連通孔５０ｈよりユニット１内に進入して、薄空気層７０内を進行する。前述のとおり、薄空気層７０は、音響抵抗として作用する。そのため、薄空気層７０内を進行する音波の速度は、薄空気層７０により減速される。薄空気層７０内で減速した音波は、空気室６０、音孔４０ｈを通って振動板２０に到達する。

前述のとおり、第１到達時間は、第２到達時間よりも短い。すなわち、前面音波は、背面音波よりも先にユニット１内を進行する。ここで、薄空気層７０を通らない前面音波の速度は、薄空気層７０を通る背面音波の速度よりも速い。そのため、前面音波が振動板２０に到達するタイミングは、背面音波が振動板２０に到達するタイミングよりも早い。

前面音波が振動板２０の前面に到達するタイミングと、背面音波が振動板２０に到達するタイミングとが異なる場合、振動板２０は、前面音波と背面音波のそれぞれに応じて振動する。振動板２０と固定極４０との間で構成されるコンデンサの静電容量は、振動板２０の振動により変化する。ユニット１は、その静電容量の変化量に応じた電気信号を生成する。このようにして、マイクロホンＭの前方の音源からの音波は、マイクロホンＭ（ユニット１）に収音される。

次に、マイクロホンＭの後方に音源がある場合のマイクロホンＭの動作を説明する。

音源から音波導入孔１０ｈまでの距離は、マイクロホンＭの後方に音源があるため、音源から連通孔５０ｈまでの距離よりも長い。その結果、第１到達時間は、第２到達時間よりも長い。

前面音波は、音波導入孔１０ｈからユニット１内に進入して、金属メッシュ８０を通って振動板２０に到達する。一方、背面音波は、連通孔５０ｈよりユニット１内に進入して、薄空気層７０内を進行する。前述のとおり、薄空気層７０は、音響抵抗として作用する。そのため、薄空気層７０を進行する音波の速度は、薄空気層７０により減速される。薄空気層７０内で減速した音波は、空気室６０、音孔４０ｈを通って振動板２０に到達する。

前述したように、第１到達時間は、第２到達時間よりも長い。すなわち、背面音波は、前面音波よりも先にユニット１内を進行する。薄空気層７０を通る背面音波の速度は、薄空気層７０を通らない前面音波の速度よりも遅い。

ここで、薄空気層７０の音響抵抗値は、隙間Ｇの容積と、空気室６０や連通孔５０ｈや音孔４０ｈの容積と、の比などにより変化する。薄空気層７０の音響抵抗値は、音源がマイクロホンＭの後方にある場合に、前面音波が振動板２０に到達するタイミングと、背面音波が振動板２０に到達するタイミングと、が同じになるように、設定される。そのため、前面音波が振動板２０に到達するタイミングと、背面音波が振動板２０に到達するタイミングとは、同じである。

振動板２０は、前面音波が振動板２０の前面に到達するタイミングと、背面音波が振動板２０に到達するタイミングとが同じ場合、振動しない。すなわち、コンデンサの静電容量は、変化しない。そのため、ユニット１は、電気信号を生成しない。つまり、マイクロホンＭの後方の音源からの音波は、マイクロホンＭ（ユニット１）に収音されない。

このように、ユニット１は、前方の音源からの音は収音するが、後方の音源からの音は収音しない。すなわち、ユニット１に設定された指向性は、単一指向性である。

以上述べたように、ユニット１の単一指向性は、背面音波の速度を薄空気層７０が減速させることで実現される。薄空気層７０は、ユニット１の音響抵抗として機能する。薄空気層７０は、空気の層である。そのため、薄空気層７０の音響抵抗値は、湿度などの外部環境に依存せず、外部環境により変化しない。したがって、ユニット１の指向性は、外部環境によって影響を受けない。

なお、隙間Ｇは、絶縁座５０の中心面５３と固定極４０の背面とで形成されているが、絶縁座５０のみで形成されてもよい。例えば、空気室６０と連通孔５０ｈとを連通させる隙間としての孔を絶縁座５０に配置してもよい。

●まとめ
以上説明した実施の形態によれば、ユニット１には、固定極４０と絶縁座５０との間に、音響抵抗として作用する薄空気層７０が収納される隙間Ｇが形成される。薄空気層７０は、マイクロホンＭの後方に音源があるとき、前面音波が振動板２０の前面に到達するタイミングと、背面音波が振動板２０の背面に到達するタイミングと、が一致するように、背面音波の速度を減速させる。その結果、ユニット１は、単一指向性として動作する。薄空気層７０は、空気の層である。そのため、薄空気層７０の音響抵抗値は、外部環境によって変化しない。つまり、ユニット１の指向性は、外部環境の影響を受けない。

マイクロホンＭは、ユニット１を有している。前述したように、ユニット１の指向性は、外部環境の影響を受けない。このため、マイクロホンＭの指向性も、外部環境の影響を受けない。

カーリング加工部１１の端部は、絶縁座５０の突出部５４をユニットケース１０の側壁とで挟み込むように絶縁座５０の突出部５４に係合される。絶縁座５０は、カーリング加工部１１の端部により、ユニットケース１０の前端側へ付勢される。その結果、ユニットケース１０に収納された振動板保持体３０（振動板２０）と固定極４０とは、絶縁座５０によって、ユニットケース１０の前端側へ付勢された状態で、ユニットケース１０内に固定される。このため、ユニットケース１０内に収納された振動板保持体３０（振動板２０）と固定極４０と絶縁座５０とは、突出部のない従来のマイクロホンユニットと比較して、より安定してユニットケース内に固定される。すなわち、固定極４０と絶縁座５０とがより安定して固定される。つまり、隙間Ｇの容積は変動せず、薄空気層７０の音響抵抗値は変動しない。

１ 単一指向性コンデンサマイクロホンユニット
１０ ユニットケース
１０ｈ 音波導入孔
１１ カーリング加工部
２０ 振動板
３０ 振動板保持体
４０ 固定極
４０ｈ 音孔
５０ 絶縁座
５０ｈ 連通孔
５１ 溝
５２ 支持部
５２ａ 段部
５３ 中心面
５４ 突出部
６０ 空気室
７０ 薄空気層
８０ 金属メッシュ
Ｇ 隙間
Ｍ 単一指向性コンデンサマイクロホン
Ｍ１ キャップ
Ｍ１ｈ 音孔
Ｍ２ ユニット収納ケース
Ｍ２ｈ 音孔
Ｍ３ 回路ケース
Ｍ４ 後部ケース

Claims (10)

1. 振動板と、
   前記振動板に対向して配置され、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、
   前記固定極の背面側に形成される空気室と、
   前記固定極と前記絶縁座との間に形成される隙間と、
   を有してなる単一指向性コンデンサマイクロホンユニットであって、
   前記固定極は、前記空気室と連通する音孔を備え、
   前記絶縁座は、前記隙間を前記単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの外部に連通させる連通孔を備え、
   前記空気室と前記隙間とは連通し、
   前記隙間は、音響抵抗として前記連通孔からの音波を前記空気室に伝達する、
   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. 前記固定極は、板状で、
   前記音孔は、前記固定極の周方向に沿って複数配置される、
   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。
3. 前記空気室は、前記絶縁座の周方向に沿って、前記絶縁座に配置された溝で構成される、
   請求項２記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。
4. 前記絶縁座は、支持部を備え、
   前記支持部は、段部を備え、
   前記固定極は、前記段部に嵌入されて、前記支持部に支持される、
   請求項３記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。
5. 前記空気室は、前記隙間の外縁を囲む、
   請求項３記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニット。
6. 前記隙間の容積は、前記空気室の容積よりも小さい、
   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。
7. 前記振動板と前記固定極と前記絶縁座とを収納する有底筒状のユニットケース、
   を備え、
   前記ユニットケースの開口は、前記絶縁座で塞がれ、
   前記ユニットケースの開口端には、カーリング加工部が形成され、
   前記絶縁座は、前記カーリング加工部と係合する突出部を備え、
   前記突出部は、前記絶縁座の背面の外縁部に配置される、
   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。
8. 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ユニット収納ケースと、
   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記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットである、
   ことを特徴とする単一指向性コンデンサマイクロホン。
9. 振動板と、
   前記振動板に対向して配置され、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、
   前記固定極の背面側に形成される空気室と、
   前記振動板と前記固定極と前記絶縁座とを収納する有底筒状のユニットケースと、
   を有してなる単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの製造方法であって、
   前記振動板と前記固定極と前記絶縁座とが、前記ユニットケースに収納される工程と、
   前記ユニットケースの開口端が、カーリング加工される工程と、
   を備え、
   前記絶縁座は、連通孔を備え、
   前記カーリング加工される工程において、
   前記空気室が形成され、
   前記固定極と前記絶縁座との間に、音響抵抗として前記連通孔からの音波を前記空気室に伝達する隙間が形成され、
   前記空気室と前記隙間とが連通し、
   前記隙間は、前記連通孔を介して前記単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの外部と連通する、
   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の製造方法。
10. 前記固定極は、前記空気室と連通する音孔を備え、
    前記カーリング加工される工程において、
    前記音孔と前記連通孔とが連通する、
    請求項９記載の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
    

Images