JPS5896496A - 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　）　　変換器に関する。

発明の背景 列えばアール・エル・ワラス（Ｒ，Ｌ。

Ｗａｌｌａｃｅ　）名義の日本国昭和５５年特許願第１
７７３２５号、１９８０年１２月１７日出願て記載され
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
ロホンを高精度て位置決めしなけｎばならない。所望の
位置から外几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て、■主ローブ及び
所定の閾値レベル以下の複数本のサイドローブな形成す
る。

本発明の例証実施例によると、エレクトレット変換器は
、金属化さｎた背板、及びその上て積層さｎかつ静電荷
をかけられたエレクトレット箔から成っている。静電荷
は、所定の関係に従って、エレクトレット箔の長さ方向
に変化する。エレクトレット箔−ヒの任意点における感
度は、その点における静電荷に正比例する。

本発明の他の実施例によると、エレクトレット箔は、背
板の金属面に固着さｎている。第２箔はエレクトレット
箔の上方に吊下されかつ絶縁素子によって支持さｎてい
る。第２エレクトレツト陥の静電荷は、所定の関係に従
って変化する。

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、エレクトレット変換器の分解図である。エレ
クトレット箔１０は、上方の金属層１２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ｎ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、帯電領域に亘って一２７５±３
ボルトで均一に静電荷が加えら扛る。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、また工レフ
トレット箔は、２１，５センチ長および２．５センチ幅
である。

エレクトレット箔１ｏのポリマ一層１４の露出面は、選
択的に金属化された背板１３の粗面１６と直に接触して
いる。背板１８の粗面１６Ｊ：′Ｌ、金属層２ｏを付着
させることによって選択的辷金属化するため、金属層の
幅ωは、次に示す関係式て従って背板１８の長さに沿っ
て変化する。

０＝３　・　　１°く１ξＫｌ　　　　　　　　　・・
・・・・（２）（、Ｓ　Ｌ、Ｊ、＝第１種のベッセル関
数、ｊ　＝　（−１）％ ν＝ｔｎ［γ＋（１２−１）％〕 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がらの正規化変位
、及び Ｌ＝背板の正規化変位を表わし、この＃１１２四を越え
ると、金属層の幅は定数にとな る。

荷電密度、エアキ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
、その点におけろ背板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、エレクトレット箔１ｏの長さ方向に変化
する様に、エレクトレット箔１０の層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１６の幅は、その長さて市って均一である。

荷電密度、エアキ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箔１０の金属層１２の
幅に正比例する。この場合得らｎ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、５０６７ＨｚＫ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
求められろレス特性ス１侍性は、１本の主ローブ３０、
及びこれよりほぼ３０ｄＢ低い複数本のサイドローブ、
３２．３４．３６．３８．４０で構成さｎ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ｔの場合も、サイドローブは閾値レベル３５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ろ。

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σ）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２００幅は、上記の関係式（１）及び（２）てよ
って決定されろ。中心から金属層２０の長さに溢って両
側に等距離だけ離間された点における金属層幅は同一で
ある。金属層２０の盾足の正規化長さしを越すと、各端
部におけろ幅は定数Ｋを保つ。

第１図において、背板１８の表面ｌｔｉ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、同様知エレクトレット箔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、電送て適した電気信号に変換されろ。

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に収けたオリフィス２６に嵌入している
。エレクトレット陥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。エレクトレット陥１０の“縦側面２７と２９
とは、クランプ４２及び４４てよって、夫々構成支持部
材２８の側面４１と４３とて圧着される。複数個の市め
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５４．５
６は、エレクトレット箔１０の端部５７．５９を、構成
支持部材１８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）ｆ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ろ。さらに別の配列では
、これを壁に掛けることができるが、何ｎ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、エレクトレット箔１０と背板１８との接触状
態を示す拡大図である。エレクトレット箔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１−８の表向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１０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ビー
クが出来るのを回避するには、共振運動を阻止ｌ〜なけ
ればならない。即ち、凹曲部１６が背板１８とエレクト
レット箔１０との間て必要なエアキ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へポリマ一層１
４と金属層１２とで構成されろエレクトレット箔１０は
、金属化粗面１６を備える背板１８暑直に接触している
。さらに、金属層１２は、金属イビ層１６と直に接触し
ており、一方ポリマ一層１４ては予め選択さｎ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７０とで構成される第２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６２と６４とは、第２箔６６のポリマ
一層７０を、エレクトレット箔１０のポリマ一層１４か
ら分離している。残余の金椰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）に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、何几の場合におい
ても、得らｎろレスポンス特性は、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、その点忙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白（ｘ）は、次の関係式−でよって
与えられる。

但し、白（ｘ）−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）＝実効エアキャップ厚（詳細は後述）
、 ５ｌ（Ｘ）、＝実際エアキャップ厚（同上）ｗ（ｘ）　
＝関係式（１）及び（２）で求められる金属層幅、 Ｐｏ−大気圧、 Ａ＝エレクトレット変侠器（第２図参照）の平面１６の
面積、 そ＝エレクトレット菊の誘電率、 ←０＝空気の誘電率、及び ５（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ｎる。

但し、ｔ−中心から一端部に至るエレクトレット変換器
の長さ、 −１＝中心から他端て至るエレクトレット変換器の長さ
、 １７’１（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面との間の角度が形成す
る任意角θにどけろエ 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）がら計算される、これに相当する
レスポンス特性である。

ト変換器の感度は、金属層幅、エレクトレット箔厚、失
効エアキャップ厚、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足止比例し、実際エアキャップの厚
さに反」１７例する。従って、本発明によると、上記の
パラメータを変えｎば第５図に示す所望のレスポンス特
性か得らｔ″ｌ−た。

第７図は、上記の用語、即ち実際エアキャップと実効エ
アキ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から距離り。の
地点で半径ｒ。を有するシリンダ７８に機械加工された
畝部７４上シ乞訛かｎている。背板７２には、夫々直径
り、を有する複数個のアパーチャ８２が穿設さｎている
。

厚さＳを有すやエレクトレット箔８４は、背板７，２の
上面から距離Ｓ１を隔てた地点で、シリンダ７８の頂部
に置かれているー。エレクトレット箔８４は東いので、
□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Ｓ、は余り変化しない。

実際エアキャップとは、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、実際エアキャップの厚さ又は深さＳ、はほぼ
一定である。実際エアキャップ（工、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。

実効エアキャップとは、バック空胴８８内、複数個ｌ）
アパーチャ８２内、及び実際エアキャップ８６内の空気
量を合計したものである。

失効エアキャップの厚さ又は深さは、次の関係式で求め
らｎる。

但し、ｈｏ＝バック空胴８８内の空気層の深さ、 ｎ＝アパーナヤ６２の数、 ｈ、＝各アパーナヤ８２の直径、 ｔ＝背板７２の厚さ、 ｒＱ　＝シリンタ゛７８の半径、及び Ｓ、＝実際エアキャップの厚さ、である。

実効エアキャップは、エレクトレット変換器の機械的動
作に影響する。゛即ち、失効エアキャップが大きい程、
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、失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、実際エアキャップと実効エアキャップとの
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、その長さに旧って実際エアキャップの厚さを
変えることによって製造さｎ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、実際エアキャップの厚さを変えている
。複数本の柱９ｏの高さｈｐ　は、次の関係式て従って
、エレクトレット変換器＋７）長さ方向１′Ｃ変化する
。

ｈｐ　　−（ｗ（ｘ））−’　　　　　　　　　　　　
−・・・・・・・（６）ｈｐ　　−（ｋ）−１・・・曲
・・（７）１足し、ｗ　（ｘ）は関係式（１）であり、
ｆたｋは関係式（２）である。即ち、エシクトレット変
換器σ〕任意点に忘ける感度は、その点におけろ柱の高
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さｎ
た隆起畝部を用いろことができる。

背板９４は、エレクトレット箔９２に面するその表面−
ヒに、同程度の幅の薄い金属層９６を有しているが、こ
の代りに、背板全体な金属で形成することもできろ。エ
レクトレット箔９２は、金属層９１及び静電荷を帯びた
ボ！Ｊ７一層９８で構成さｎており、ポリマ一層９８は
、背板て而している。エレクトレット箔９２の金属面９
１かも出る負のり−ト線９７と、背板９４の金属面９６
から出ろＩＦのリード線９９とは、コネクタ１００で終
結している。

第９図は、エレクトレット箔９２θ）一部を切除して、
柱９０と背板９４との詳細を示す様にした、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の金属層
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、エレクトレット箔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てよ
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の厚さを変えるこ
とてよって、エレクトレット箔１０２と背板１０４との
間の実際エアキャップの厚さを変えるものであるが、エ
レクトレット１１０２の厚さは、その全長に亘って一定
に保１ニれている。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−「る。柱１
０８は、エレクトレット箔１（７２を支持する様に構成
されている。背）ｆｉ１０４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さ方向に
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さに反比例する
。

背板１０４の表面１１０は、その全幅に亘って延びろ金
属層で被覆さ肚でいるが、この代りに背板１０４全体を
金属で形成することもできる。エレクトレット箔１０２
は、金属層１０１及び静電荷を帯びたポリマ一層で構成
されている。エレクトレット箔１０２の金属面１０１か
も出る中柱（又はアース）リード線１１１と、背板１０
４の金属面１１０がら出ろリート線１１３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
トレット箔１０２の金属層１０１を、背板１０４の金属
層ｔｉｏに取付けることができろ。この場合は、背板１
０４の上方に第２箔（図示せず）を吊下させ、柱１０８
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図乃至第１３図は、実効エアギャップの厚さを変
えろことによって得らｎる、エレクトレット変換器のそ
、１１それ異なる３つの実施例であるが、何ｎの場合で
も、エレクトレット箔は、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、背板上に積層さｎている。

本発明は実質的に背板に具体化さｎているため、ここで
は背板についてのみ説明する。

特に第１１図には、エレクトレット筋及び背板１１６が
示されている。エレクトレット筋１２１は、自然の凹凸
がある背板面１１８Ｅに直て置かれている。同一直径を
有する複数個の穴１２０は、背板１１６の表面１１８ヲ
通して、種々の深さに穿設されている。エレクトレット
筋１２１は、表面１１８上て直に置かｎているため、実
際エアキャヅプの厚さは、背板１１６の長さ方向にほぼ
一定である。従って、実効エアキャップの厚さは、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（１）及
び（２）から、実効エアキャップの厚さが求めろｎる。

エレクトレット変換器に潜った任意点における感度白（
ｘ）は、その点における実効エアキャップの厚さに正比
例する。

感度Ｐ′ｌ　（ｘ　）は、関係式（３）がら求めら肚る
。一方［・スボンス特性は、関係式（４）かＦ：）理論
的に計算される。こうして計算されかつ実測さｎ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そる
のりこ有益なエレクトレット筋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）知正比例して変化する様に、即ち実効エアキ
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、エレクトレット筋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
ることてよって、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している。

実効エアキャップが、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
クトレット筋の金属層は、背板の金属層と直に接触する
様に配置さ扛ており、また第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、
エレクトレット筋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図に示す様て、背板に設け１こ
穴の直径、密集度、又は探さを変えることによって、実
効エアキャップの厚さを変えている。第１１図乃至第１
３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）′Ｌ
従って変えることができる。またこｎ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（］、）及
び（２）に正比例して厚さが変化す−るエレクトレット
筋１３２かも成る第４実施例によるエレクトレット変換
器を示している。エレクトレット筋１３２は、ポリマ一
層１３６及びその上に積層された金属層１４２で構成さ
ｎ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
で襟覆さ几ている。金属層１４２かも出る中性（又はア
ース）リード線１３３及び置板１３０の粗面１３８上の
金属層１３７かも出る正のリード線１３１は、コネクタ
１４０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ておける感度１７′１（Ｘ）は、
その点ておけるエレクトレット筋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ｎ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、エレクトレット筋１ｂ４の厚さが、関係式
（１）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
ト筋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の岸さｔｂは、次の
関係式から求められる。

ｔ　ｂ＝ｔ−ｗ（ｘ　）　　　　　　　　　　−−−（
８）ｔｂ＝ｔ−ｋ　　　　　　　　　　　　・・・・・
・・・（９）金属層１６７及びポリマ一層１７０で構成
される第２箔１６８は、絶縁素子１６２及び１６４！／
Ｃ支持されて、エレクトレット箔１５４の上方に吊下し
ている。第２箔１６８とエレクトレット箔１５４のポリ
マ一層１５６との間の距離は、エレクトレット変換器の
縦横て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１５２
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）によって表わされる第１５図に示すエレク
トレット変換器の長さ方向の任意点における感度１（ｘ
）は、その点ておけるエレクトレット箔１５４の厚さに
正比例する。得られるレスポンス特性は、はぼ第５図て
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箔１０のポリマ一層１４に
加えろ静電荷を、関係式（１）及び（２）に正比例する
様に変えろことてよって実現される。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
６０幅を変、える代りに、ポリマ一層１４に加える静電
荷量を変えろことができろ。上記の配置の代りに、第６
図に示す様に、エレクトレット箔１０を、背板１８と直
に接触させ、第２箔６６をエレクトレット消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１７Ｌｌ
（Ｘ）は、その点ておける靜電栃蓋に正比例する。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、エレクトレット箔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（５ｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａＩＣｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｅｌｅ’ｃｔｒｏｐｈｏ　−
ｔｏｇｒａｐｈｙ　）　　において発表さｎた、写真科
学技術者学会（５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｇｒ
ａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｔｉｓｔｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｓ　）　　発行（１，９７４年）のジー・エム・
セスジー（Ｇ。

Ｍ、５ｅｓｓｌｅｒ　）　　及びシエイ・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　Ｐｏｌｙ
ｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔ　−ｒｅｔｓ　）　Ｊ　　と称する
論文の１６２乃至１６６ベーシに開示されている。

第１６図は、第１図に示すエレクトレット箔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
トレット箔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＆１、その点ておいて
エレクトレット箔に加、えられる静電荷量に正比例する
。また関係式（４）ニ示す様に、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箔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ｎた幅に沿って均一に加えろｎ、その密
度は、ポリマー面１４の長さ方向；で変化す一石が、荷
電ポリマー面１４の幅は、関係式（１，１及び（２）Ｋ
従って、エレクトレット吊の長さ方向に変化する。即ち
荷電領域の幅は、第１６図と異なり、ポリマ一層の幅と
間延を成さない。得ら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、何九の場合も、第１図
に示すエレクトレット箔１０のポリマ一層の異なる深さ
ま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ｎろ。

但ｌ７、σ＝電荷密度、 く＝ポリマーの誘電率、 （ｏ　　＝周囲空気の誘電率、 ｄ、、＝静電荷の深さ、 ｄ＝ポリマ一層の厚さ、及び Ｖ＝静電電圧、である。

第１８−は、さらに別のポリマー面荷電方法を示してい
る。選択領域内の負の静電荷Ｇ′、ｉ。

第１６図に示すものと同様冗、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知は、正の電
荷かがけられている。

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さｎへこのため、変換器の
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ｆこめ、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、ｌ主ローブ及
び閾値レベル以下の複数本のサイトローブができる。

金属層幅、実際エアキャップは失効エアキャップを変え
る上記の３つの実施例では、エレクトレット箔の代りに
、直流（ｄ、ｃ、）バイアスをかけた箔を用いろことが
できる。即ち箔に静電荷を辱える代りに、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へさらに、
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ｎばならない。

さらに、箔を背板の真−ヒに置く代りに、例えば第６図
て示す索子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リード線について
は、交差させてコネクタで終結させることができる。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実施例てよるエレクトレット変換器の分
解図であり、 ｉ２図＆！、ｉｔ図のエレクトレット変換器に有益に使
用さｎる選択的ｆ金属化さ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め完了
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箔と背板との接触状
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キャップとの
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１Ｏ図は、実際エアキャップを変化させる
ことてよって構成した、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り、 第１１図乃至第１３図は、実効エアキャップを変化させ
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
レット箔の厚さを変化さ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箔の
ポリマー面に支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・・・ニレ゛クトレット箔、 １２・・・エレクトレット箔の金属層、１４・・・エレ
クトレット箔のポリマ一層、１８・・・背版、 ２０・・・背板の金属層、 ６６・・第２油、 ７０・・・第２箔のポリマ一層、 ６８・・・第２箔の金属層。 出　　願　　人　　；　　ウェスターン　エレクトリッ
ク刀ムパニー、イン二一ポレーテツド 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５１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　１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相同性パターンを形成す
   る背板及びエレクトレット箔を具備する音響変換器にお
   いて、エレクトレット箔にかける静電荷を、所定の関係
   に比例して空間的に変えることを特徴とする音響変換器
   。 ２、特許請求の範囲第１項て記載の音響変換器ておいて
   、静電荷の所定関係は、次項に、　　　　Ｌ＜ｌξ１〈
   １ 但し、Ｊ、は第１種のベッセル関数、 ｊ＝（−１）％、ν＝ｔｎ　［γ＋（γ２−１　）３４
   ］’　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は背板の中心からその任意点までの正規化長
   さ、及びＬは背板の正規化長さでこの範囲外の静電荷量
   は定数にとなる。 によって定義さｎてい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、背板の一表面が、金属被膜であることを
   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
   音響変換器において、前記エレクトレット箔は、金属層
   及び背板の金属面に面するポリマ一層−で構成されてい
   ることを特徴とする音響変換器。 ５、　特許請求の範囲第４項に記載の音響変換器におい
   て、静電荷は、所定の関係に従って、ポリマ一層の長さ
   方向に分布し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４項又は第５項に記載の音響変換
   器知おいて、ポリマ一層の長さ方向の任意点における静
   電荷は、その点ておけろポリマ一層の幅方向に均一であ
   ることを特徴とする音響変換器。 ７、％許請求の範囲第４項又は第５項に記載の音響変換
   器において、ポリマ一層の長さ方向の任意点における静
   電荷は、その点におけるポリマ一層の全幅に至って不均
   一であることを特徴とする音響変換器。 ８、　特許請求の範囲第４項乃至第７項の何れかに記載
   の音響変換器において、ポリマ一層の長さ方向の任意点
   ておける静電荷は、ポリマ一層の短辺と平行する、中心
   線から両側に向って等距離を置いた地点において、はぼ
   同一であることを特徴とする音響変換器。 ９、％許請求の範囲第１項乃至第８項の伺ｎかに記載の
   音響変換器ておいて、前記エレクトレット箔は、その金
   属層が背板の金属被膜に面する様に、背板に固着さｎて
   おり、ま１こポリマ一層と金属層とで構成される第２箔
   は、エレクトレット箔の上方に吊下していることを特徴
   とする音響変換器。 特許請求の範囲第４項乃至第８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箔は背板上に直に
   置かれており、またポリマ一層の長さ方向に幅が変化す
   るポリマ一層の第１領域には正の静電荷かがけられてい
   ることを特徴とする音響変換器。