JPH01234000A - コンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コンデンサマイクロホン、特にバックエレ
クトレット型のコンデンサマイクロホンに関する。

（発明の概要〕 この発明に係るコンデンサマイクロホンは、前室側に、
メインダイヤフラムと略々平行してサブダイヤフラムを
設けると共に、後室側に所定のインピーダンスを有する
音道を設け、バックプレート前後の音波の逆相性を合成
する構成とされている。

従って、マイクロホン自体で会話帯域を強調した周波数
特性が得られ、従来の如く電気的フィルタを要しない。

また上述の周波数特性は、サブダイヤフラム、音道の径
と長さによって自由にコントロールでき、用途も一般会
話用マイクロホンから補聴器用マイクロホンまで幅広く
適応させることができる。そして、このコンデンサマイ
クロホンは、従来のバックエレクトレット型のコンデン
サマイクロホンの構成に対して、大幅な変更をすること
なくサブダイヤフラムと、音道を追加するだけで実現で
き、特殊用途のマイクロホンであるにもかかわらず、小
型マイクロホンとすることができる。

〔従来の技術〕

一般に会話専用マイクロホン、或いは補聴器用マイクロ
ホンは、１）ｃＨｚ〜４ｋ）ｌｚの会話帯域のしスボン
スレベルを高めれば、明瞭度の向上することが知られて
いる。

そこで、従来から第５図の実線に示すようなフラットレ
スポンス特性のマイクロホンに電気的フィルタをつける
ことによって、上述の会話帯域のレスポンスレベルを高
めることが行われている。

これにより、例えば第５図破線に示すような周波数特性
を得ている。

尚、第５図破線に示すステップ部分のレスポンスレベル
は、補聴器用マイクロホンでは１０〜３０ｄＢ、また一
般会話用マイクロホンでは３〜１０ｄＢである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、会話帯域のレスポンスレベルを高める
ため、従来は、電気的フィルタが一般的に付けられてい
た。これは、マイクロホン自体で第５図破線に示すよう
な所定の周波数特性が得られるものは極く一部を除いて
無いという理由によるものである。

ところで、上述したような会話専用のマイクロホン、或
いは補聴器用マイクロホン等にあっては、その用途の特
殊性から小型化・高性能化が特に望まれている。

そこで、高性能化を意図して良好な周波数特性を実現し
ようとすると、前述の如く、マイクロホン自体では必要
とする特性が得られないため、電気的フィルタを用いな
ければならず、小型化・部品点数の削減という要請と矛
盾するという問題点があった。

また一方、電気的フィルタを用いずに小型化を達成しよ
うとすると、前述した如く良好な周波数特性を実現する
ことができないという問題点があり、その改善が望まれ
ていた。

従って、この発明の目的は、電気的フィルタを用いずと
もマイクロホン自体で良好な周波数特性を得るようにし
、これにより、小型化・高性能化の要８１に応え得るコ
ンデンサマイクロホンを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るコンデンサマイクロホンは、前室側にメ
インダイヤフラムと略々平行してサブダイヤフラムを設
けると共に、後室側に所定のインピーダンスを有する音
道を設け、バックプレート前後の音波の逆相性を合成す
る構成とされている。

〔作用〕

音波が空気の疎密波として伝わり、前室側の音道を経て
前室に至る。上述の音波は、その疎密に応じてサブダイ
ヤフラムを介しメインダイヤフラムを振動させる。

一方、前述の音波は、後室側に形成され所定のインピー
ダンスを有する音道を経て、後室内にも入る。この音波
は、バックプレート及びエレクトレント電荷膜の音道を
経て伝播し、メインダイヤフラムを振動させる。

前室側から伝播してきた音波と、後室側がら伝播してき
た音波とは、同位相で且つ対向しているため、メインダ
イヤフラムに対しては逆相として働（。

この結果、会話帯域のレスポンスレベルが向上し、従来
の如く電気的フィルタを用いずとも会話帯域における利
得の向上がなされる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図には、この発明に係るコンデンサマイクロホンの
拡大断面図を示し、第２図には、第１図の部分拡大断面
図を示し、第３図には、第１図のコンデンサマイクロホ
ンの等価回路図を示す。

第１図に示されるコンデンサマイクロホンは、コンデン
サマイクロホン本体１〔以下、単にマイクロホン本体と
称する〕と、ボート２とからなる。

マイクロホン１本体は、バックエレクトレット型のコン
デンサマイクロホンである。このマイクロホン本体１に
は、金属で形成され、シールド性を有するケース３内に
、前室４と後室５が設けられており、ケース３の前室側
壁６及び後室側壁７には、夫々音道８，９が形成され、
後室５内には、ＦＥＴ］、Ｏがビルトインされている。

このＦＥＴ１０からは、ドレイン端子、ソース端子がア
ース端子と共に夫々ケース３外に導出されており、図示
せぬアンプに接続されている。尚、上述の音道９は、そ
の径が音道８の径よりも小とされる。これにより音道９
は、抵抗性及び誘導性（イナータンス）を持つものとさ
れている。

前室４と後室５の間には、バックプレート１１゜エレク
トレット電荷膜１２〔以下、単に電荷膜と称する〕、メ
インダイヤフラム１３．サブダイヤフラム１４が設けら
れている。

第１図及び第２図に示されるように、バックプレート１
１は、電荷膜１２で生ずる電圧を、ＦＥＴｌ０に伝える
もので、金属製とされている。そしてこのバックプレー
ト１１は、スペーサ１５を介してケース３に固定されて
おり、ケース３とバックプレート１１は、電気的に絶縁
されている。

そして、このバックプレー１−１１には、音道１６が形
成されている。

電荷膜１２は、高分子材料に電荷を半永久的に帯電させ
たもので、外部からバイアス電圧を与えたのと同等の効
果が得られるものである。この電荷膜１２は、バックプ
レート１１に接触せしめられている。電荷膜１２は、ス
ペーサ１７を介してケース３に固定されており、ケース
３と電荷膜１２とは、電気的に絶縁されている。また電
荷膜１２には、バックプレート１１の音道１６と対応す
る位置に音道１８が形成されている。

メインダイヤフラム１３は、電荷膜１２と所定の間隔を
置いて対向状態で設けられている。このメインダイヤフ
ラム１３には、電荷膜１２側の電荷と逆極性の電荷が帯
電するもので、メインダイヤフラム１３と、電荷膜１２
とによりコンデンサが構成されるものである。メインダ
イヤフラム１３は、ポリエステルフィルムにより形成さ
れ、金の蒸着が施されているもので、その厚さは、例え
ば６μｍ程とされ、スペーサ１９．２０によって固定さ
れている。そして、その端部２１は、ケース３に接続さ
れ、アースされている。

サブダイヤフラム１４は、前室４側から伝播してきた音
波Ｗ１によりメインダイヤフラム１３を振動させるもの
で、メインダイヤフラム１３に対し所定の間隔を置いて
設けられている。このサブダイヤフラム１４は、ポリエ
ステルフィルムにより形成されており、その厚さは、例
えば１５μｍ程とされており、スペーサ２０．２２によ
ってケース３に固定されている。

ボート２は、外部からの音波Ｗを、マイクロホン本体１
の音道８，９に導くためのもので、音波Ｗ導入用の開口
部２３が形成されている。そして、ボート２の終端部２
４は、マイクロホン本体１の音道８，９を覆うような状
態で、マイクロホン本体１に固定されている。

次に、このマイクロホンの作動について説明する。

音波Ｗがボート２の開口部２３より導入され、一部は後
室５側の音道９にそして他の一部は前室６側の音道８に
導かれる。

後室５側の音道９に至った音波Ｗ２は、後室５゜バック
プレート１１及び電荷膜１２の音道１６゜１８を経て、
電荷膜１２とメインダイヤフラム１３にて形成されるキ
ャビティ２５に達する。

また前室６側の音道８に至った音波Ｗ１は、前室４に達
し、サブダイヤフラム１４を振動させる。

後室５側から伝播された音波Ｗ２は直接的に、そして前
室４側から伝播された音波Ｗ１はサブダイヤフラム１４
を介して間接的に、夫々メインダイヤフラム１３を振動
させようとする。

上述の音波Ｗ１と、音波Ｗ２とは、同位相で室対向して
いるため、メインダイヤフラム１３に対しては逆相とし
て働く。

従って、メインダイヤフラム１３は、上述の音波Ｗ１と
、音波Ｗ２の音圧レベルの差に応じて振動し、メインダ
イヤフラム１３と電荷膜１２間の距離が変化する。この
距離の変化は、メインダイヤフラム１３と電荷膜１２に
より形成されるコンデンサの容量の変化となる。

ところで、バックプレート１１に接続されているＦＥＴ
ｌ０の入力インピーダンスは高く、ＦＥＴ　ｉ　Ｏに対
しては電流が殆ど流れない。従って、電荷膜１２の電荷
量は略々一定の値とみなすことができるのに対し、上述
のコンデンサの容量は変化するため、電圧の変化が生じ
る。この電圧変化は取り出され、ＦＥＴｌ０にて電圧増
幅された後、図示せぬアンプにて更に増幅されてイヤホ
ン等に供給される。

上述の如く音波Ｗ１と音波Ｗ２は、メインダイヤフラム
１３に対して逆相として働くため、会話帯域（ｌｋｌｌ
ｚ〜４ｋｔｌｚ）における利得の向上が達成される。

第３図は、この一実施例の音響等価回路である。

第３図に於いて、ｍｌ、ｒｌ、ｓｌは、夫々ボート２の
イナータンス、抵抗、キャビティ２６のスティフネスで
あり、 ｍ５．ｒ４は、夫々後室５側の音道９のイナータンス、
抵抗であり、そして ｍ２．ｒ２は、夫々前室４側の音道８のイナータンス、
抵抗である。

また、ｓ３．ｍ３は、各々サブダイヤフラム１４のステ
イフネス、質量を示し、 ｓ５、ｍ５．ｒ３は、各々メインダイヤフラム１３のス
テイフネス、質量、メインダイヤフラム１３とバックプ
レー１−１１間で生ずる抵抗を示す。

更にｓ６は、後室５のステイフネス、 ｓ２は前室４のステイフネス、そして ｓ４はサブダイヤフラム１４とメインダイヤフラム１３
によって形成されるキャビティ２７のスティフネスであ
る。

第４図には、この等価回路により得られるコンデンサマ
イクロホンの周波数特性が示されている。

このコンデンサマイクロホンの周波数特性は、特にメイ
ンダイヤフラム１３に対応する部分、即ちスティフネス
ｓ５．質量ｍ５．抵抗ｒ３を流れる電流Ｉにより決定さ
れる。

尚、このマイクロホンでは、第３図の特性の素子の値を
調整することにより、周波数特性を換えることができる
。

［１）低域のフラット部分（Ｌ） 後室５の音道９の抵抗ｒ４及びサブダイヤフラム１４の
質ｔｍ３によりコントロールでき、ステップ部分２８の
高さ、低域の上昇、下降、フラットを自由に選べる。特
に、質１１ｍ３を大きくすることにより、ステップレベ
ルＤをより高くすることができる。

（２）中域のステップ部分（Ｍ） 後室５側の音道９の抵抗ｒ４と、メインダイヤフラム１
３の質１ｍ５により会話帯域の下限周波数（ｌｋＨｚ）
とステップ部分２８の傾斜をコントロールできる。特に
、質量ｍ５を大にすることにより、会話帯域の下限周波
数を更に低下させることができる。また、抵抗ｒ４を大
にすることによりステップ部分２８の傾斜を緩やかにで
き、一方、抵抗ｒ４を小にすることによりステップ部分
２日の傾斜を急峻にすることができる。

（３）高域部分（Ｈ） メインダイヤフラム１３のスティフネスｓ５゜抵抗ｒ３
により、高域部分Ｈの周波数特性をコントロールできる
。特に抵抗ｒ３を大きくすることによって、高域部分Ｈ
のカットオフ周波数を低下させることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、前室側と後室側の双方から音波を導
入しバックプレート前後の音波の逆相性を合成している
ので、従来の如く電気的フィルタを要することなくマイ
クロホン自体で会話帯域のレスポンスレベルを高めた周
波数特性が得られるという効果がある。これにより、マ
イクロホンの小型化、部品点数の削減が達成されるとい
う効果があり、会話専用マイクロホン或いは、補聴器用
マイクロホンに特有の高性能且つ小型化という要求に十
分応えることができるという効果がある。

また上述の周波数特性は、サブダイヤフラム、後室側の
音道の径と長さによって自由にコントロールでき、用途
も一般会話用マイクロホンから補聴器用マイクロホンま
で幅広く適応させることができるという効果がある。そ
して、このコンデンサマイクロホンは、従来のバックエ
レクトレット型のコンデンサマイクロホンの構成に対し
て、大幅な変更をすることなく、サブダイヤフラムと音
道だけで実現でき、特殊用途のマイクロホンであるにも
かかわらず小型マイクロホンとすることができるという
効果がある。

実施例によれば、後室側の音道の抵抗成分、サブダイヤ
フラムの質量、メインダイヤフラムのスティフネス、質
量、バックプレートとの間で生ずる抵抗成分等を変える
ことにより、マイクロホンの周波数特性を適宜にコント
ロールできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す拡大断面図、第２図
は第１図中矢示■部の部分拡大断面図、第３図は等価回
路図、第４図は一実施例によって得られる周波数特性図
、第５図は従来のコンデンサマイクロホンの周波数特性
図である。 図面における主要な符号の説明 ４：前室、　５：後室、　９：音道、 １１二バツクプレート、 １３：メインダイヤフラム、 １４：サブダイヤフラム、 Ｗ、Ｗｌ、Ｗ２　：音波。 代理人　　　弁理士　杉　浦　正　知

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コンデンサマイクロホンに於いて、 前室側に、メインダイヤフラムと略々平行してサブダイ
   ヤフラムを設けると共に、 後室側に、所定のインピーダンスを有する音道を設け、
   バックプレート前後の音波の逆相性を合成することを特
   徴とするコンデンサマイクロホン。