JPS5895499A - 音響変換器 - 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】

技術分野 本発明は、音響装置に関し、特に指向レスポンスを形成
するエレクトレット（ｅｌｅｃｔｒｅｔ）発。明の背景 例えばアール・エル・ワラス（Ｒ，Ｌ、　Ｗａｌ　１ａ
ｃｅ）名義の日本国昭和５５乍特許願第１７７３２５号
１９８０年１２月１７日出願に記載されている様な、複
数個の独立マイクロホンから成る音響装置は、指向レス
ポンス特性を得るのに有益である。しかし、この種の装
置では、その製造過程に−おいて、各マイクロホンを高
精度に位置決めしなければならない。所望の位置から外
れた不正確な場所にマイクロホンを設置すると、装置の
レスポンス特性がかなり低下するからである。 発明の要約 単条エレクトレット変換器を用いれば、製造過程におけ
るマイクロホンの不正確な位置決めに伴なう上記の問題
を解消できる。エレクトレット変換器で得られるレスポ
ンス特性は、上記のマイクロホンアレイとほぼ同様に、
１主ローブ及び所定の閾値レベル以下の複数本発明を実
施例について説明すると、エレクトレット変換器は、選
択的に金属化された背板上に積層されたエレクトレット
基から成っている。金属層及び静電荷を加えたポリマ一
層で構成きれるエレクトレット基は、背板の選択金属化
表面と直に接触するように配置されている。選択的に金
属化するには、背板の粗面に、金属を付着きせ

【行う。 金属化層の幅は、所定の関係に従って、背板の長さ方向
に変化する。背板の長さ方向の任意−の点におけろエレ
クトレット変換器の感度は、金属層の幅に正比例する。 この金属層の幅は、背板の中心に対して対称を成してい
る。背板の中心から両側に向う、実験的に求められる距
離を越えると、金属層の幅は一定になる。 しかし本発明の上記の好適実施例では、エレクトレット
基の金属層の幅は、背板の全長に亘って均＝である。 本発明の別の実施例によると、背板の金属化層の幅は、
その全長に亘って均一であるが、エレクトレット基の金
属層の幅は、上記の所定関係に従って変化している。 本発明のさらに別の実施例によると、エレクトレット基
の金属層及び背板の金属化層の幅は、夫々の長さ方向に
変化しており、捷た変換器の上方には、金属層及びポリ
マ一層で構成される第２箔が吊下している。またこの実
施例では、少くとも２組の異なる組合せが得られる。即
ち、第１の組合せでは、第２吊下箔の金属層の幅は、上
記の関係に従って変化し、−力積層きれたエレクトレッ
ト基の金属層及び背板の金属層は一定幅を保っている。 また第２の組合せは、第２吊下箔の金属層の幅を一定に
保ち、−力積層エレクトレット箔及び背板と接触する金
属層の幅を変えることによって得られる。 次に添付図面を参照して、本発明の詳細な説明する。 第１図は、第１実施例によるエレクトレット変換器の分
解図である。エレクトレット基１０は、上方の金属層１
２及び下方の例えばＦＥＰテフロン（ＴＥＦＬＯＮ）　
（商標名）等の合成樹脂ポリマ一層１４の２つの層から
構成されている。ポリマ一層１４には、所定−値まで静
電荷が加えられている。ある用途では、帯電領域に亘っ
て、−２７５±３ボルトで均一に静電荷が加えられる。 この場合、金属層１２の厚さは、約２０００オングスト
ロームであり、ポリマ一層の厚さは、約２５ミクロンで
あり、またエレクトレット基は、２１．５センチ長およ
び２．５センチ幅である。 エレクトレット基１０のポリマ一層１４の露出面は、選
択的に金属化層れた背板１・３の粗面１６と直に接触し
ている。背板１８の粗面１６上に、金属層２０を付着さ
せることによって選択的に金属化するため、金属層の幅
Ｗは、次に示す関係式に従って、背板１８の長さに沿っ
て変化する。 但し、Ｊｌ　　−第１種のベッセル関数、ｊ＝（−１）
’ シーｔｎ　（ｒ＋（γ２−１）３Ａ”Ｊ、γ−第５図に
関して説明するレス ポンス特性におけるサイドロ ーブ閾値レベルに対する主ロ ーブの振幅比、 ξ−背板上の任意点における、背 板中心からの正規化変位、及 び Ｌ−背板の正規化変位を表わし、 この範囲を越えると、金属層 の幅は定数にとなる。 荷電密度、エアギャップ及び箔厚が一定である場合、エ
レクトレット変換器の長さ方向の任意点における感度は
、その点における背板１８上の金属層１６の幅に正比例
する。 この代りに、金属層の幅が、上記の関係式（１）及び（
２）に従って、エレクトレツ１．１０の長さ方向に変化
する様に、エレクトレット箔１００層１２を選択的に金
属化することができる。この実施例では、背板１８の金
属層１６０幅は、その長さに沿って均一である。 荷電密度、エアギャップ及び箔厚が一定である場合、エ
レクトレット変換器の長さ方向の任意点における感度は
、その点におけるエレクトレット基１０の金属層１２０
幅に正比例する。この場合得られるレスポンス特性は、
第５図に示す上記のレスポンス特性とほぼ同一である。 第５図は、５０６７Ｈｚ　　に対するエレクトレット変
換器の全体的レスポンス特性を示すものである。実験的
に求められるレスポンス特性は、１本の主ローブ３０、
及かこれよりほぼ３０　ｄＢ低い複数本のサイドローブ
、３２．３４．３６．３８．４０で構成されている。周
波数を変えると、別−のサイドローブパターンになる。 しかし、何れの場合も、サイドローブは、閾値レベル３
５又はこれ以下となる。破線は、理論的に求められるレ
スポンス特性である。閾値レベル３５即ちサイドローブ
振幅に対する、主ローブ３０の振幅比γを上記の関係式
（１）及び（２）に示す様に用いて、金属層の幅を求め
る。 第２図は、第１図に示す背板１８の平面図である。背板
１８の粗面１６は、蒸着又はその他の適切な方法によっ
て付着された金属層２０から成っている。背板１８は、
通孔を備えた回路板材、又はその他の不導材で形成する
ことができる。 金属層２０の幅は、上記の関係式ｆｌ）及び（２）によ
って決定される。中心から金属層２０の長畑に沿って両
９Ｉｌｌに等距離だけ離間σ−れた屯における金属層幅
は同一である。金属層２０の所定の正規化長さしを越す
と、各端部における幅は定数Ｋを保つ。 第１図において、背板１８の表面１６上の金属層２０と
接触する金属柱２４は、コネクタ（図示せず）に向う正
のリード線になり、同様に、エレクトレット基１０の金
属層１２と接触するリード線２５は、コネクタ（図示せ
ず）に向う中性（又はアース）リード線になる。この手
段によって、エレクトレット変換器に衝突する音響信号
は、電送に適した電気信号に変換される。 金属柱２４は、第１用途では黄銅製の、背板１８を゛支
持する構成部材２８に設けたオフリフイス２６に嵌入し
ている。エレクトレット基１０は、背板１８上に置かれ
、そのポリマ一層１４は、背板１８の金属化粗面１６と
直に接触している。エレクトレット基１０の縦側面２Ｔ
と２９とは、クランプ４２及び４４によって、夫々構成
支持部材２８の側面４１と４３とに圧着される。複数個
の止めねじ４６と４８とは、クランプ４２と４４とを定
位置に保持する。同様に、座金５０．５２及び止めねじ
５４．５６は、エレクトレット基１０の端部５７．５９
を、構成支持部材２８に固定保持する。 こうして組立てたエレクトレット変換器を、滑動端５７
によって、台座（図示せず）に垂直に支持することがで
きる。別の配列では、端部５７および／又は５９によっ
て、天井から吊下させることができる。ざらに別の配列
では、これを壁に掛けることができるが、何れの場合に
おいても、第５図に示す主ローブ３０が、標的位置に達
する様に、エレクトレット変換器を設置する。 第３図は、組立てた状態のエレクトレット変換器の部分
斜視図であるが、第１図及び第２図と同一部品には、同
一符号が付しである。 第４図は、エレクトレット基１０と背板１８との接触状
態を示す拡大図である。エレクトレット基１０のポリマ
一層１４は、背板１８の粗面１６と直に接触している。 背板１６には自然の凹凸があるため、表面には箔１０と
直に接触する数個の自然畝ができ、これによって、箔１
０内の共振運動を阻止している。エレクトレット変換器
の周波数レスポンス特性にスペクトルピークが出来るの
を回避するには、共振運動を阻止しなければならない。 即ち、凹凸面１６が、背板１８とエレクトレット基１０
との間に、必要なエアギャップを形成する訳である。 第６図は、第１実施例の変形実施例である。 ポリマ一層１４と金属層１２とで構成されるエレクトレ
ット基１０は、金属化粗面１６を備える背板１８と直に
接触している。さらに、金属層１２は、金属化層１６と
直に接触しており、一方ポリマ一層１４には予め選択き
れた電圧レベルまで、静電荷が加えである。 金属層６８とポリマ一層７０ζで構成されるｉ２箔６６
は、エレクトレット箔１０上に吊下している。構成上、
２個の絶縁端部止め７０を、エレクトレット基１０のポ
リマ一層１４から分離して”いる。残余の金属層の幅を
層の全長に亘って均一に保ちつつ、金属層１６又は６８
の幅を、関係式（１）及び（２）　Ｋ従って変化させる
ことによって、２種の異なる構成にすることができるが
、何れの場合においても、得られるレスポンス特性は、
１本の主ローブ及び閾値レベル又はこれ以下の複数本の
サイドローブを形成する。第５図に示すレスポンス特性
とほぼ同一である。 上記の様に、エレクトレット変換器の長さ方向の任意点
における感度は、その点におけるエレクトレット変換器
の金属層の幅変動に正比例する。金属層の幅変動は、関
係式（１）及び（２）によって求められる。エレクトレ
ット変換器の中心から、その長さ方向に任意距離離間し
た点の変換器の感度ｆ１（ｘ）は、次の関係式によって
与えられる。 但し、Ｊ７”ｉ　（、）−変換器の中心から距離（Ｘ）
離間点におけるエレクトレット変換器 の感度、 σ（Ｘ）−空間電荷分布、 ５Ｉｅｆｆ（Ｘ）−実効エアギャップ厚（詳細は後述） Ｓｌ（Ｘ）−実際エアギャップ厚（同上）１１１　（、
）−関係式（１）及び（２）で求められる、金属層幅、 ＰＧ　−大気圧、 Ａ−エレクトレット変換器（第２図 参照）の平面１６の面積、 ←−エレクトレット箔の誘電率、 ぐ０＝空気の誘電率、及び Ｓ　（ｘ）−エレクトレット箔厚、である。 上記のレスポンス特性は、次の関係式から理論的に計算
される。 但し、を−中心から一端部に至るエレクトレット変換器
の長き、 −を一中心から他端に至るエレクトレット変換器の長さ
、 ｒ　（Ｘ）−中心から任意距離Ｘだけ離れた点における
エレクトレット変換器の 感度、 ｋ＝音波数、及び Ｒ（θ）−入射音波と変換器表４面との間の角度が形成
する任意角θにおけるエ レフトレット変換器のレスポンス、 である。 第５図の実線３０乃至４０は実測レスポンス特性である
。破線は関係式（４）から計算される、これに相当する
レスポンス特性である。 上記の関係式（３）に示す様に、エレクトレット変換器
の感度は、金属層幅、エレクトレット箔厚、実効エアギ
ャップ厚、及び空間電荷分布即ちエレクトレット箔にか
かる静電荷に正比例し、実際エアギャップの厚てに反比
例する。従って、本発明によると、上記のパラメータを
変えれば第５図に示す所望のレスポンス特性が得られる
。 第７図は、上記の用語、即ち実際エアギャップと実効エ
アギャップとの相違を理解する上で役立つ装置を示して
いる。 均一厚ｔを有する背板７２は、底面８０がら距離ｈｏの
地点で、半径ｒＱ　　を有するシリンダ７８に機械加工
された畝部７４上に置かれている。背板７２には、夫々
直径ｈ】　を有する複数個のアパーチャ８２が穿設され
ている。厚さＳを有するエレクトレット箔８４は、背板
７２の上面から距離ｓ１　　を隔てた地点で、シゞリン
ダ７８の頂部に置かれている。エレクトレット箔８４は
重いので、音が箔８４に衝突して振動しても、箔８４と
背板７２との間の距離８１　は余り変化しない。 実際エアギャップとは、エレクトレット箔８４と背板７
２との間の空気層８６を指す。 上記の様に、エレクトレット箔８４はわずかじか変形し
ないので、実際エアギャップの厚き又は深ａＳｔ　は、
はぼ一定である。実際エアギャップは、装置の電気的動
作に影響する。 即ちエレクトレット箔８４が背板７２に近づく程、エレ
クトレット箔８４が発生する出力信号が高くなる。 実効エアギャップとは、バック空胴８８内、複数個のア
パーチャ８２内、及び実際エアギャップ８６内の空気量
を合計したものである。 実効エアギャップの厚き又は深きは、次の関係式で求め
られる。 但し、ｈｏ　　−バック空胴８８内の空気層の深き、 ｎ−アパーチ′ヤ８２の数、 ｈｌ−各７パーチヤ８２の直径、 ＼ を−背板７２の厚さ、 ｒ（１−シリンダ７８の半径、及び Ｓｌ−実際エアギャップの厚き、である。 実効エアギャップは、エレクトレット変換器の機械的動
作に影響する。即ち、実効エアギャップが大きい程、同
程度の付帯的音圧に対するエレクトレット８４のたわみ
が大きくなる。従って、実効エアキャップはエレクトレ
ット変換器の機械的スチフネスを決定するが、その電気
的性質に影響することはない。 第７図には、実際エアギャップと実効エアギャップとの
相違を説明するため、シリンダ８８を示したが、第１図
に示す直線形エレクトレット変換器にも同じ原理があて
はまる。 第８図は、その長さに沿って実際エアギャップの厚きを
変えることによって製造される第２実施例によるエレク
トレット変換器を示している。この場合はエレクトレッ
ト箔９２と背板９４とを離間する複数本の柱９ｏを用い
ることによって、実際エアギャップの厚さを変えている
。複数本の柱９ｏの高さｈ　は、次の関係式に従って、
エレクトレット変換器の長き方向に変化する。 ｈｐ−（ｗ（Ｘ））川　　　　　　・・価）ｈ　　＝（
Ｋ）　　’　　　　　　　　　・・・（７）但し、ｗ（
Ｘ）は関係式（１）であり、またＫは関係式（２）であ
る、。即ち、エレクトレット変換器の任意点における感
度は、その点における柱の高さに反比例する。背板９４
の任意点における柱の高さは、その点における背板９４
の幅方向に一定である。柱の代りに、一定高さを有し、
かつ背板の幅方向に配列これた隆起畝部を用いることが
できる。 背板９４は、エレクトレット箔９２に面するその表面上
に、同程ｍｌの幅の薄い金属層９６を有しているが、こ
の代り、に、背板金体を金属で形成することもできる。 エレクトレット箔９２は、金属層９１及び静電荷を帯び
ｔ、−；ｔｅす？一層９Ｂで構成きれており、ポリマ一
層９８は、背板に面している。エレクトレット基９２の
金属面９１から出る負のリード線９７と、背板９４の金
属面９６から出る正のリード線９９とはコネクタ１ｏｏ
で終結している。 第９図は、エレクトレット基９２の一部を切除して、柱
９０と背板９４との詳細を示す様にｉ〜だ、第８図に示
す第３実施例によるエレクトレット変換器の部分斜視図
である。 本実施例の代替例では、エレクトレット箔９２必金属層
９１が、背板９４の金属層に固着されているため、これ
らの２層は柱で離間されることなく、直に接触している
。この場合、エレクトレット基９２の上方に、第２箔（
図示せず）を吊下させ、これらの２つの箔を柱９０によ
って離間する。 第１０図は、実際エアギャップの厚さを変えることによ
って得られるエレクトレット変換器の第３実施例の変形
例を示している。これは、背板１０４の厚きを変えるこ
とによって、エレクトレット基１０２と背板１０４との
間の実際エアギャップの厚ざを変えるものであるが、エ
レクトレット４１ｏ２の厚きは、その全長に亘って一定
に保たれている。従って、複数本の柱１０８の高さは、
エレクトレット変換器の長さ方向に変化する。柱１０８
は、エレクトレット基１０２を支持する様に構成きれて
いる。背板１０４の厚さは、関係式（６）及び（７）に
従って、エレクトレット変換器の長き方向に変化する。 即ち、エレクトレット変換器上の任意の点における感度
は、その点における背板の厚ざに、反比例する。 背板１０４の表面１１０は、その全幅に亘って延びる金
属層で被覆きれているが、この代りに背板１０４全体を
金属で形成することもできる。エレクトレット基１０２
は、金属層１０１及び静電荷を帯びたポリマ一層１１２
の２層で構成されている。エレクトレット基１０２の金
属面１０１から出る中性（又はアースＬリード線１１１
と、背板１０４の金属面１１０から出る正のリード線１
１３とは、コネクタ１１４で終結している。 この代りに、２つの金属層が直に接触する様に、エレク
トレット基１０２の金属層１０１を、背板１０４の金属
層１１０に取付けることができる。この場合は、背板１
０４の上方に、第２箔（図示せず）を吊下きせ、柱１０
８でこれを支、持する様にする。 第８図乃至第１０図に示すエレクトレット変換器から得
られるレスポンス特性は、第５図に示すものとほぼ類似
している。 第１１図７乃至第１３図は、実効エアギャップの厚さを
変えることによって得られる、エレクトレット変換器の
それぞれ異なる３つの実施例であるが、何れの場合でも
、エレクトレット基は、第１図及び第４図に示すエレク
トレット変換器と同様に、背板上に積層きれている。本
発明は実質的に背板に具体化されているため、ここでは
背板についてのみ説明する。 特に第１丁図には、エレクトレット基及び背板１１６が
示きれている。エレクトレット基１２１は、自然の凹凸
がある背板面１１８上に直に置かれている。同一直径を
有する複数個の穴１２０は背板１１６の表面１１８を通
して、種々の深きに穿設きれている。エレクトレット基
１２１は、表面１１８上に直に置かれているため、実際
エアギャップの厚σは、背板１１６の長き方向にほぼ一
定である。 従って、実効エアギャップの厚妊は、関係式（５）に従
って、穴１２０の深さに正比例する。 穴１２０の深さを変えることによって、関係式（１１及
び（２）から、実効エアギャップの厚をが求められる。 エレクトレット変換器に沿った任意点における感度ｒ　
（Ｘ）は、その点における実効エアギャップの厚さに正
比例する。感度層（Ｘ）は、関係式（３）から求められ
る。一方しズポンス特性は、関係式（４）から理論的に
計算される。こうして計算されかつ実測されたレスポン
ス特性は、第５図に示すものとほぼ同一である。 第１２図は、他の型のエレクトレット変換器を実現する
のに有益なエレクトレット基１２３、及び複数個のアパ
ーチャ１２４を穿設した背板１２２を示している。アパ
ーチャの直径は゛、アパーチャ内の空気量が、関係式（
１）及び（２）に正比例して変化する様に、即ち実効エ
アギャップの厚さが、関係式（１）及び（２）に正比例
して変化する様に、変化する。 第１３図は、エレクトレット基１２７、及び複数個の同
一直径のアパーチャ１２８を穿設した背板１２６を示し
ている。この場合は、アパーチャ１２６の密集度を変え
ることによって、実効エアギャップの厚ζが、関係式（
１）及び（２）に正比例して変化する様にしている。 実効エアギャップが、エレクトレット変換器の長さ方向
に変化する本発明の他の実施例（図示せず）では、エレ
クトレット基の金属でれており、捷だ第２箔は、例えば
第６図に示す素子６２及び６４等の絶縁素子によって支
持されて、エレクトレット基１２１．１２３又は１２７
の上方に吊下してい′る。本実施例のこれらの３つの異
なる実現例では、第１１図乃至第１３図に示す様に、背
板に設けた穴の直径、密集度、又は探さを変えることに
よって、実効エアギャップの厚でを変えている。 第１１図乃至第１３図に示す穴の代りに溝（図示せず）
を設けて、これらの広さ、密集度又は深さを、関係式（
１）及び（２）に従って変えることができる。またこれ
らの溝を配置するについては、背板の幅と平行して延び
る様にする。 第１４図は、均一厚の背板１３０及び関係式（１１及び
（２）に正比例して厚きが変化するエレクトレット基１
３２から成る第４実施例によるエレクトレット変換器を
示している。エレクトレット基１３２は、ポリマ一層１
３６及びその上に積層きれた金属層１４２で構成されて
いる。ポリマ一層１３６は、背板１３０の自然の凹凸が
ある面１３８の真上に積層された平面１３４を有してい
る。背板１３０の粗面１３８は、薄い金属層１３７で被
覆されている。金属層１４２から出る中性（又はアース
）リード線１３３及び背板１３０の粗面１３８上の金属
層１３７から出る正のリード線１３１は、コネクタ１４
０で終結している。 関係式（３）から得られる、第１４図に示すエレクトレ
ット変換器上の任意点における感度Ｎ（Ｘ）は、その点
における“エレクトレット基１３２の厚さに正比例する
。関係式（４）から理論的に計算されたレスポンス特性
及び実測されたレスポンス特性は、はぼ第５図に示す通
りになる。 第１５図は、エレクトレット基１５４の厚さが、関係式
（１１及び（２）に従って、変換器の長さ方向に変化す
る。本発明の第４実施例の変形例である。エレクトレッ
ト基１５４の金属層１５８は、背板１５０の金属層１５
２と直に接触している。背板１５０の厚をｔｂは、次の
関係式から求められる。 ｔ　ｂ＝　ｔ　−ｗ　（ｘ）　　　　　　　　　　−（
８）ｔｂ＝ｔＫ　　　　　　　　　・・・（９）金属層
１６７及びポリマ一層１７０で構成：さＦ″７′＊２箔
１６８甑箔線６８甑絶縁素子１１ｖ１６４に支持されて
、エレクトレット基１５４の上方に吊下している。第２
箔１６８とエレクトレット基−１５４のポリマ一層１５
６との間の距離は、エレクトレット変換器の縦横に亘っ
てほぼ一定である。中性（又はアース）リード線１５３
は、第２箔１６８の金属面１６７に取付けられ、一方正
のリード線１５５は、金属層１５８と１５８との接触面
に取付けられており、コネクタ１６６で終結している。 関係式（３）によって表わ式れる第１５図に示すエレク
トレット変換器の要式方向の任意点における感度と（Ｘ
）は、その点におけるエレクトレット基１５４の浮式に
正比例する。得られるレスポンス特性は、はぼ第５１図
に示す通りになる。 エレクトレット変換器の他の実施例は、周知方法により
第４図に示すエレクトレット基１０のポ°リマ一層１４
に加える静電荷を、関係式（１）及び（２）に正比例す
る様に変えることによって実現きれる。しかしこの場合
は、背板１８の粗面１６上の金属層の幅を、背板１８の
全長に亘って一定に保つ様にする。この様に、金属層１
６の幅を変える代りに、ポリマ一層１４に加える静電荷
量を変えることができる。上記の配置の代りに、第６図
に示す様に、エレクトレット基１０を、背板１８と直に
接触きせ、第２箔６゛６をエレクトレット基１０の上方
に配置することができる。関係式（３）か・ら求められ
る。エレクトレット変換器の任意点における感度、ｆ′
１（Ｘ）は、その点における静電荷量に正比例する。得
られるレスポンス特性は、はぼ第５図に示す通りになる
。 上記の様に、エレクトレット基に静電荷を加える方法は
知られている。その−例については、第２回電子写真国
際会議（５ｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏ
　−ｇｒａｐｈｙ　）　　において発表された、写真科
学技術者学会（５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｇｒ
ａｐｈｉｃ　５ｃｉｅｎ　−ｔｉｓｔｓ　ａｎｄ　Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｓ　）発行（１９７４年）の、°ジー・エ
ム・セスジー（Ｇ、　ＷＬＳｅｓｓｌｅｒ　）及びジエ
イ・イー・ウェスト（Ｊ、　Ｅ、　Ｗｅｓｔ　）共著の
［ポリマーエレクトレット研究 （Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　ｉｎ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｅｌｅｃ
ｔｒｅｔｓ　）　ｊと称する論文の１６２乃至１６６ペ
ージに開示されている。 第１６図は、第１図に示すエレクトレット基１０のポリ
マ一層１４上の静電荷分布状況を示している。静電荷は
、ポリマ一層１４の全域に亘って均一にかけられるが、
その密度は、関係式（１）及び（２）に従って、エレク
トレット基１０の長さ方向に変化する。また任意点にお
けるエレクトレット変換器の感度は、その点においてエ
レクトレット基に加えられる静電荷量に正比例する。ま
た関係式（４）に示す様に、第５図のレスポンス特性は
、エレクトレット変換器の感度に依存する。 第１７図は、代替方法によって静電荷を加えられた、例
えば第１図に示すエレクトレット基１０のポリマー面１
４の様なポリマー面を示している。静電荷は第１６図と
同様に選択された幅に沿って均一に加えられ、その密度
は、ポリマー面１４の長き方向に変化するが、・荷電ポ
リマー面１４０幅は、関係式（１）及び（２）に従って
、エレクトレット基の長き方向に変化する。即ち荷電領
域の幅は、第１６図と異なり、ポリマ一層の幅と同延を
成さない。 得うれるレスポンス特性は上記のものとほぼ同じである
。 第１６図及び第１７図に関して説明した静電荷分布は表
面荷電に関するものであるが、何れの場合も、第１図に
示すエレクトレット基１０のポリマ一層の異なる深ａｔ
で静電荷をかけることによって、同じ電荷分布を得るこ
とができる。任意点における静電荷σは次の関係式で求
められる。 α 但し、σ−電荷密度、 ←＝ポリマー誘電率、 千〇−周囲空気の誘電率、 ｄ、−静電荷の深さ、 ｄ−ポリマ一層の厚き、及び ■−静電電圧、である。 第１８図は、ζらに別のポリマー面荷電方法を示してい
る。選択領域内の負の＃？重電荷、第１６図に示すもの
と同様に、関係式（１）及び（２）に従ってポリマ一層
の長さ方向に変化するが、第１７図の場合と異なり、ポ
リマー面の非荷電領域には、正の電荷がかけられる。ポ
リマー面に正と負との電荷をかけると、２つの荷電領域
間に明確なエツジが形成きれる。 このため、交換器の任意点における感度は、その点にお
ける静電荷密度に直接依存するため、より高精度になる
。従ってレスポンスの指向性が高まり、第５図に示す様
に、１主ローブ及び閾値レベル以下の複数本のサイドロ
ーブができる。 金属層幅、実際エアギャップ又は実効エアギャップを変
える上記の３つの実施例では、エレクトレット基の代り
に、直流（ｄ、　ｃ、　）バイアスをかけた箔を用いる
ことができる。 即ち箔に静電荷を与える代りに、外部の直流電源から連
続的に直流バイアスをかける様にする。 さらに、金属層とポリマ一層とから成る箔、又は全て金
属でできた箔といった、２種類の箔を用いることができ
る。しかし、金属層とポリマ一層とで構成される箔を用
いる場合は、金属層を背板に隣接配置しなければならな
い。 きらに、箔を背板の真上に置く代りに、例えば第６図に
示す素子６２及び６４等の絶縁止めを用いて、箔が背板
の上方に吊下する様にしなければならない。 箔の金属層及び背板の金属層から出るり一ド線について
は、交差させてコネクタで終結ζせることかできる。即
ち、リード線の極性はこの場合無関係である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１実施例によるエレクトレット変換器の分
解図であり、 第２図は、第１図のエレクトレット変換器に有益に使用
きれる選択的に金属化きれた背板の図であり。 第３図は、第１図のエレクトレット変換器の組立完了状
態を示す部分斜視図であり、第４図は、第１図のエレク
トレット変換器のエレクトレット基と背板との接触状況
を示す拡大図であり、 第５図は、第３図に示すエレクトレット変換器のレスポ
ンス特性図であり、 第６図は、第１図に示すエレクトレット変換器の変形実
施例の図であり、 第７図は、実際エアギャップと実効エアギャップとの相
違の説明に有益なエレクトレット変換器の図であり、 第８図乃至第１０図は、実際エアギャップを変化きせる
ことによって構成した第２実施例によるエレクトレット
変換器及びその部分斜視図であシ、 第１１図乃至第１３図は、実効エアキャップを変化をせ
ることによって構成したエレクトレット変換器の第３実
施例の図であり、第１４図及び第１５図は、エレクトレ
ット基の厚さを変化きせることによって構成したエレク
トレット変換器の第４実施例の図であり、そして 第１６図乃至第１８図は、第１図のエレクトレット基の
ポリマー面に与えた静電荷の分布状況図を示す。 〔主要部分の符号の説明〕 １０・・・・・・エレクトレット基 １２・・・・・・エレクトレット基の金属層１４・・・
・・・エレクトレット基のポリマ一層１６・・・・・・
背板の粗面 １８・・・・・・背板 ２０・・・・・・背板の金属層 ２８・・・・・・支持素子 １２０．１２４．１２８・・・・・・穴６６・・・・・
・第２箔 ７０・・・・・・第２箔のポリマ一層 ６８・・・・・・第２箔の金属層 ２５・・・・・・第１リード線 ２４・・・・・・第２リード線 第１頁の続き ＠Ｒ明　者　ロパート・リー・ワレス・シュ。 ニヤ アメリカ合衆国０７０６０ニユージ ヤーシイ・サマーセット・ウオ ーレン・ラウンド・トップ・ロ ード羽 ０発　明　者　ジェームス・ニドワード・ウェスト アメリカ合衆国０７０６１ニユージ ヤーシイ・゛ユニオン・プレイン フィールド・パークサイド・ロ ード５１〇 ４９４−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１主ローブ及びほぼ所定の閾値レベルにある複数本の
   サイドローブで構成される指向性パターンを有する音響
   変換器において、背板上に積層されたエレクトレット基
   を具備して°成り、エレクトレット基に面する背板の少
   くとも一表面が、金属で被覆されており、エレクトレッ
   ト基の長き方向の変換器の感度を調整することによって
   、閾値レベル又はこれ以下のサイドローブを形成する様
   にしたことを特徴とする音響変換器。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の音響変換器において
   、背板の金属面の幅Ｗを、次の関係式 ％式％ 但し、Ｊｌは第１種のベッセル関数、 ｊ　ｅ＝　（−１）　／２、ν＝ｔｎＣγ＋（γ２−１
   ）シ５〕、γはサイドローブ閾値レベルに対する 主ローブの振幅比、ξは背板め中心か ら任意点までの正規化長さ、及びＬは 背板の正規化長きでこの範囲を越える と金属被膜の幅は定数にとなる。 で定義される幅にすることによって、感度を調整するこ
   とを特徴とする音響変換器。 ３　特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の音響変換
   器において、背板の短辺と平行する金属面の幅は、背板
   の中心線から等距離を置いた両側地点でほぼ同一であり
   、また背板の、第一２中心線の両側にあって、背板の長
   辺と平行する金属面の両縁部の距離もほぼ同一であるこ
   とを特徴とする音響変換器。 ４　特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の
   音春変換器において、前記エレクトレット基は、背板と
   直接接触するように配置されており、また背板の表面は
   凹凸状であることを特徴とする音響変換器。 ５　特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の
   音響変換器において、前記エレクトレット基はζ長方形
   の第１金属層及び長方形の第２エレクトレットポリマ一
   層で構成されていることを特徴とする音響変換器。 ６　特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れかに記載の
   音響変換器において、前記エレクトレット基は、所定値
   まで静電荷帯電きれていることを特徴とする音響変換器
   。 ７　特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れかに記載の
   音響変換器において、エレクトレット基から出る第１リ
   ード線、及び背板の金属面から出る第２リード線は、両
   者間に信号を送るコネクタで終結していることを特徴と
   する音響変換器。 ８　特許請求の範囲第１項乃至第７項の何れかに記載の
   音響変換器において、前記背板は、絶縁きれた回路板で
   あり、金属面は、選択的被覆面の幅が、絶縁回路板の長
   さ方向に変化する様に、前記回路板の一１１ｊｌ＋に選
   択的に被覆されており、さらに金属素子で絶縁回路板を
   支持する様にしであるこ−とを特徴とする音響変換器。 ９　特許請求の範囲第１項に記載の音響変換器において
   、・前記エレクトレット基は、金属層、及び背板の金属
   面と接触するポリマ一層で構成されており、前記金属層
   の福は、サイドローブを形成するべく、エレクトレット
   基の長さの少くとも一部に沿って、所定の関係に従って
   変化することを特徴とする音響変換器。 １０　特許請求の範囲第１項に記載の音響変換器におい
   て、前記エレクトレット基は、ポリマ一層及び金属層で
   構成きれており、かつ金属層が背板の金属被膜に面する
   様に、背板に固着されており、また第２エレクトレツト
   箔は、エレクトレット基の上方に吊下され、かつ第２ポ
   リマ一層及び第２箔の長さ方向に幅が変化する第３金属
   層で構成きれていることを特徴とする音響変換器。 １１　特許請求の範囲第９項又は第１０項に記載の音響
   変換器において、前記エレクトレット基の金属層は、背
   板の金属面に固着されており、また前記金属層の幅は、
   所定の関係に従って、背板の長さ方向に変化することを
   特徴とする音響変換器。 １２、特許請求の範囲第１項乃至第１１項の何れかに記
   載の音響変換器において、前記背板は金属製であり、前
   記エレクトレット基は背板の上方に吊下源れ、また箔の
   金属層には、間断なく直流バイアスがかけられているこ
   とを特徴とする音響変換器。