(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
コンデンサマイクロホンは、後部音響端子から取り込まれた音波のうち、コンデンサマイクロホンの音響抵抗と音響容量とで分割された音圧がコンデンサを構成する振動板の後部に加わることで、単一指向性を実現する。コンデンサマイクロホンを構成するコンデンサマイクロホンユニットの音響抵抗値が低いとき、マイクロホンの指向性は双指向性寄り(ハイパーカージオイド等)になる。一方、コンデンサマイクロホンユニットの音響抵抗値が高いとき、マイクロホンの指向性は無指向性寄りになる。
【0003】
図13は、従来のコンデンサマイクロホンに用いられるコンデンサマイクロホンユニット(以下「ユニット」という。)の縦断面図である。
図14は、同ユニットの分解縦断面図である。ユニットは、外ケース120と、内ケース130と、音響変換器を構成する各部材と、を有してなる。
【0004】
外ケース120は、樹脂製で、有底円筒状である。外ケース120の前方(集音時に音源側に向けられるマイクロホンの方向:以下、同じ)側に位置する底面には、音源からの音波が通る音波導入孔121が形成されている。外ケース120の側面の後方には切欠122が形成されている。外ケース120の後方端は、開口端123である。外ケース120の内部には、開口端123から挿入された内ケース130が収納される。外ケース120の内部に収納される内ケース130は、音響変換器を構成する各部材を収納している。
【0005】
内ケース130は、金属製で、有底円筒状である。内ケース130の前方側に位置する底面には、音波導入孔121からの音波が通る前部音孔131が形成されている。内ケース130の側面のうち、内ケース130が外ケース120に収納されたときに切欠122と連通する位置には、後部音孔132が形成されている。内ケース130の後方端は、開口端133である。内ケース130の内部には、開口端133から挿入された音響変換器を構成する部材が収納される。
【0006】
内ケース130に収納される音響変換器は、振動板142、スペーサ143、固定極144、絶縁体145、音響抵抗材146、ナット147、コンタクト148、ロックリング150、結合ネジ151、音声信号出力回路基板(Printed Circuit Board:PCB)152、電解効果トランジスタ(Field Effect Transistor:FET)153である。
【0007】
振動板142と固定極144とは、スペーサ143を介して対向するように配置されてコンデンサを構成する。振動板142と固定極144との間には、スペーサ143の厚さに相当する幅の空気層が形成される。
【0008】
振動板142には、片面に金属(好ましくは金)蒸着膜を有する合成樹脂の薄膜フィルムが用いられる。振動板142は、所定の張力が付与された状態で振動板保持体141に張設されている。
【0009】
固定極144は、金属製の円板状である。固定極144の少なくとも一面側、例えば、振動板142の対向面にはエレクトレット板が貼り付けられて、エレクトレットボードを構成する。固定極144には、音波が通る複数の音孔144hが固定極144の厚さ方向(紙面上下方向)に形成されている。
【0010】
絶縁体145は、合成樹脂からなるシリンダ状である。絶縁体145の前方端に形成された円形の凹陥部には、固定極144が嵌められている。絶縁体145のこの凹陥部よりも内周側に形成されたリング状の凹陥部には、音響抵抗材149が嵌められている。音響抵抗材149は、例えば、ウレタン樹脂製の多孔質のスポンジである。
【0011】
絶縁体145の中央部の前後方向(紙面上下方向)には、孔が形成されている。この孔には、固定極144に発生する電気信号を取り出すためのコンタクト148が嵌められている。コンタクト148は、インピーダンス変換器を構成するFET153と電気的に接続する。
【0012】
絶縁体145には、音響抵抗材149が嵌められる凹陥部と連通するドーナツ状の孔が前後方向(紙面上下方向)に形成される。この孔の前方は音響抵抗材149で覆われていて、この孔の後方は音響抵抗材146で覆われる。音響抵抗材146は、ナット147とロックリング150とで絶縁体145に固定される。音響抵抗材146は、その圧縮比により音響抵抗値が変化するナイロンメッシュや連続気泡のスポンジなどである。
【0013】
音響変換器は、音波導入孔121、前部音孔131、切欠122、後部音孔132、音響抵抗材146、音響抵抗材149を通過した音波により振動板142が振動したときの振動板142と固定極144とで構成されるコンデンサの静電容量の変化に応じた電気信号を出力する。音響変換器により出力される電気信号は、コンタクト148、FET153、PCB152を介して、コンデンサマイクロホンの不図示のコネクタに出力される。
【0014】
ユニットの音響抵抗値を個々のユニットごとに調整することができれば、個体差の無い斉一な単一指向性のコンデンサマイクロホンを実現することができる。これまでにも、音響抵抗材146をナット147の前後方向(紙面上下方向)に進退させて音響抵抗材146の圧縮比を変えて音響抵抗値を調整することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照しながら、本発明にかかるマイクロホンの実施の形態について説明する。
【0022】
●先ず、本発明のマイクロホンの構成を説明する。
【0023】
図1は、本発明にかかるマイクロホンの実施の形態を示す縦断面図である。
図2は、同マイクロホンの分解縦断面図である。
本発明にかかるマイクロホンは、マイクロホンケース1に収納された、弾性体2と、音響変換器4を収納したユニットケース3と、音響抵抗体5と、音声信号出力回路基板6と、マイクロホンケーブル8が挿通された後部ケース7と、を有してなる。
【0024】
音響変換器4が収納されたユニットケース3は、マイクロホンのコンデンサマイクロホンユニット(以下、「ユニット」という。)10を構成する。
【0025】
図3は、マイクロホンケース1の縦断面図である。
マイクロホンケース1は、金属製で、有底円筒状である。マイクロホンケース1の前方(集音時に音源側に向けられるマイクロホンの方向。以下、同じ。)側に位置する底面には、音波導入孔11hが形成されている。
【0026】
なお、マイクロホンケースの形状は、有底円筒状に限らず、例えば、円筒状としてもよい。円筒状のマイクロホンケースの場合、マイクロホンケースの両端の2つの開口のいずれか一方に、有底円筒状で底面に音波導入孔が形成されたキャップを被せる。
【0027】
図4は、ユニットケース3の縦断面図である。
ユニットケース3は、金属製で、有底円筒状である。ユニットケース3の前方側に位置する底面には、音源からの音波が通る音波導入孔3hが形成されている。ユニットケース3の後方端は、開口端
3eである。
【0028】
図5は、音響変換器4の縦断面図である。
図6は、音響変換器4の分解縦断面図である。
音響変換器4は、振動板保持体(ダイヤフラムリング)41に張設された振動板42、スペーサ43、固定極44、第1音響抵抗材45、第2音響抵抗材46、支持体47、絶縁体48、を有してなる。音響変換器4は、ユニットケース3内に配置される。振動板42と固定極44とは、コンデンサを構成する。このコンデンサの静電容量は、音波導入孔11h、3hからユニットケース3内に入る音波により振動板42が振動することで変化する。
【0029】
振動板42と固定極44とは、スペーサ43を介して対向して配置される。振動板42と固定極44との間には、スペーサ43の厚さに相当する幅の空気層(隙間)が形成される。
【0030】
スペーサ43は、合成樹脂などを素材とする薄いリング状である。
【0031】
振動板42は、片面に金属(好ましくは金)蒸着膜を有する円板状の合成樹脂の薄膜フィルムである。
【0032】
固定極44は、金属製で、円板状である。固定極44の少なくとも一面側、例えば、振動板42との対向面側にはエレクトレット板が貼り付けられて、エレクトレットボードを構成する。固定極44には、音波が通る複数の音孔44hが固定極44の厚さ方向(紙面上下方向)に形成されている。
【0033】
第1音響抵抗材45は、円板状の連続気泡のスポンジである。
【0034】
第2音響抵抗材46は、円板状のナイロンメッシュである。
【0035】
支持体47は、金属製で、有底筒状である。支持体47は、支持体の前方側に位置する開口端47eに設けられたフランジで、固定極44を後方側から支持する。支持体47は、固定極44の後方側に空気室を形成する。支持体47の後方側に位置する底面には音孔47hが形成されている。音孔47hは、支持体47の外側から音響抵抗体5で覆われて塞がれる。
【0036】
絶縁体48は、合成樹脂などの絶縁材で、円筒状である。絶縁体48の孔48hには、支持体47が被嵌される。
【0037】
図7は、音響抵抗体5の縦断面図である。
音響抵抗体5は、音波通過体51と音波不通過体52とを有してなる。音波通過体51は、音波が通過可能な導電布などの導電性弾性体である。音波不通過体52は、音波が通過不可能あるいは音波通過体51に比べて音波が通過し難い銅箔やアルミ箔などのシールド層である。音波通過体51と音波不通過体52とは、同径の円形である。音響抵抗体5は、音波通過体51と音波不通過体52それぞれの中心が重なるように貼り合わせて構成されている。
【0038】
なお、音波不通過体52の別の例としては、例えば、音波通過体51の片面に塗布された接着剤の接着層であってもよく、あるいは、音波を通過させない作用を備えた液体を音波通過体51の片面側に含浸させたものでもよい。
【0039】
音声信号出力回路基板6は、板状で、略矩形である。音声信号出力回路基板6には、音響変換器4のインピーダンス変換器を構成する電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor:FET)や、振動板42と固定極44との間で生じる静電容量の変化を電気信号に変換して出力する回路などが組み込まれている。
【0040】
音声信号出力回路基板6の形状について、
図2を参照しながら説明する。
音声信号出力回路基板6は、長さ方向の対向する2辺のそれぞれに、短幅部と長幅部との境界部に受部61が形成されている。長さ方向とは、音声信号出力回路基板6の面に沿う方向(紙面上下方向)であって、音声信号出力回路基板6の厚さ方向に直交する方向である。短幅部とは、音声信号出力回路基板6の幅方向の長さが短い部分(受部61より紙面上側の部分)である。長幅部とは、音声信号出力回路基板6の幅方向の長さが短幅部より長い部分(受部61より紙面下側の部分)である。幅方向とは、長さ方向に直交する方向(紙面左右方向)である。
【0041】
なお、受部61は、後述するように、ユニットケース3の開口端3eが当接してマイクロホンケース1内のユニットケース3の位置決めが実現されるように、音声信号出力回路基板6の外周縁の一部に設けられていればよい。すなわち、例えば、受部61は、音声信号出力回路基板6の長さ方向の対向する2辺のうち、少なくとも1辺にのみ形成されていてもよい。
【0042】
音声信号出力回路基板6の前方(紙面上側)の外周縁の一部には、後述するように、音響抵抗体5が載置される凹部62が形成されている。
【0043】
後部ケース7は、金属製で、中空の略円筒状である。後部ケース7には、音声信号出力回路基板6の後方(
図2の紙面下側)の一部が挿入される切欠溝が形成されている。音声信号出力回路基板6は、後方の一部が後部ケース7の切欠溝に挿入されて電気的に接続された状態で、後部ケース7に固定される。
【0044】
音声信号出力回路基板6は、後部ケース7内に挿通されるマイク
ロホンケーブル8を介して、不図示のコネクタと電気的に接続する。コネクタは、例えば、EIAJ RC−5236「音響機器用ラッチロック式丸型コネクタ」に規定される接地用の1番ピンと、信号のホット側の2番ピンとコールド側の3番ピンを有する出力コネクタである。
【0045】
●次に、マイクロホンの組み立て方法を説明する。
【0046】
図8は、マイクロホンの組み立て方法を示すマイクロホンの分解縦断面図である。
【0047】
先ず、マイクロホンケース1内の底面側に、弾性体2が配置される。つまり、弾性体2は、マイクロホンケース1の内部から音波導入孔11hを覆う。
【0048】
ユニット10は、音響変換器4が、振動板42がユニットケース3の音波導入孔3h側、固定極44がユニットケース3の開口端3e側、となるように、ユニットケース3内に配置されて構成される。
【0049】
音響抵抗体5は、音波不通過体52が音声信号出力回路基板6の凹部62の底面側、つまり、音波通過体51が前方側で音波不通過体52が後方側になるように、凹部62内に載置される。
【0050】
次いで、音声信号出力回路基板6の短幅部がユニットケース3の開口端3e側からユニットケース3の内部に挿入されて、短幅部はユニットケース3の開口端3eに被嵌される。音声信号出力回路基板6は、音声信号出力回路基板6の受部61がユニットケース3の開口端3eに当接すると、それ以上はユニットケース3内に挿入されない。
【0051】
ユニットケース3内の音響変換器4の支持体47と、音声信号出力回路基板6との間、つまり、ユニット10と音声信号出力回路基板6との間には、音響抵抗体5が介在している。このとき、音波通過体51は、支持体47の音孔47hに対抗して配置される。よって、音波不通過体52は、音波通過体51の音孔47hとの対向面と反対側の面に配置されることになる。音響抵抗体5の音波通過体51は、支持体47と音声信号出力回路基板6とを電気的に接続する。
【0052】
音声信号出力回路基板6がユニットケース3内に挿入されたとき、音声信号出力回路基板6からの応力は音響抵抗体5を介してユニットケース3内の音響変換器4に伝わる。この応力の一部は、音響抵抗体5の音波通過体51の弾性により吸収される。つまり、音波通過体51は、ユニット10と音声信号出力回路基板6との間の緩衝材の役割を果たす。
【0053】
なお、ユニット10と音声信号出力回路基板6と後部ケース7とマイクロホンケーブル8とを接続した状態において、ユニット10の感度などのテスト(ライン測定)が可能である。このテストの結果、ユニット10が不良であることが判明すれば、ユニット10の交換が必要であるが、ユニット10はマイクロホンケース1に収納される前であるため、ユニット10の交換は簡単である。
【0054】
ユニット10と音声信号出力回路基板6並びに後部ケース7の一部は、ユニット10側を前方側にして、マイクロホンケース1の開口
端13e側からマイクロホンケース1の内部に挿入される。マイクロホンケース1は、マイクロホンケース1の開口端13eが後部ケース7の外周面に設けられた受部71に当接した状態で、ネジ止めなどにより後部ケース7に固定されて、
図1に示した状態になる。ユニットケース3がマイクロホンケース1に収納されたとき、音波導入孔3hの位置は音波導入孔11hに対向する位置になる。
図1に示すように、マイクロホンケース1とユニットケース3との間に、弾性体2が配置される。つまり、弾性体2は、マイクロホンケース1とユニットケース3との間の緩衝材の役割を果たす。
【0055】
マイクロホンケース1内のユニット10は、ユニットケース3の開口端3eと音声信号出力回路基板6の受部61とが当接した状態で、マイクロホンケース1内に位置決めされる。マイクロホンケース1内のユニット10には、マイクロホンケース1から後方側への応力が加わると共に、音声信号出力回路基板6から前方側への応力が加わる。マイクロホンケース1からユニット10に加わる応力の一部は、弾性体2に吸収される。音声信号出力回路基板6からユニット10に加わる応力の一部は、音波通過体51に吸収される。つまり、例えば、弾性体2や音波通過体51の形状・大きさやその弾性係数などは、ユニット10に過剰な応力が加わらない値に設定される。その結果、マイクロホンケース1内に収納されて位置決めされたユニット10の位置は、一定となる。
【0056】
●次に、本発明にかかるマイクロホンの音響抵抗値と指向性を説明する。
【0057】
マイクロホンケース1内の底面には、弾性体2が配置されている。音源からの音波は、マイクロホンケース1の音波導入孔11hと弾性体2を通過してマイクロホンケース1の内部に入る。弾性体2を通過した音波は、音響変換器4を介して音響抵抗体5を通過する。
【0058】
図9は、音響変換器4からの音波が音響抵抗体5を通過する様子を示す模式図である。支持体47の音孔47hを通過した音波は、音波不通過体52を通過することなく、音波通過体51を通過する。すなわち、図中の矢印に示すように、前方から後方に向けて、つまり、紙面上側から下側に向けて音孔47hを通過した音波は、音波通過体51を紙面左右方向(音孔47hの径方向)に向けて通過する。よって、音響抵抗体5の音響抵抗値、つまり、マイクロホンの音響抵抗値は、少なくとも音波通過体51の音孔47hの径方向の長さに応じて設定される。
【0059】
図10は、音響変換器4からの音波が音響抵抗体5aを通過する様子を示す別の模式図である。音響抵抗体5aは、音孔47hの径方向の長さが音響抵抗体5よりも長い、音波通過体51aと音波不通過体52aとで構成されている。音響抵抗体5aの音孔47hの径方向の長さが、
図9に示した音響抵抗体5の音孔47hの径方向の長さに比べて長いため、音響抵抗体5aの音響抵抗値は、
図9の音響抵抗体5の音響抵抗値よりも大きい。
【0060】
このように、音響抵抗体5、5aの音孔47hの径方向の長さを変えることで、換言すれば、音孔47hの径の長さと音響抵抗体5、5aの音孔47hの径方向の長さとの比を変えることで、マイクロホンの音響抵抗値を変更することができる。よって、音響抵抗体5、5aの音孔47hの径方向の長さを変えることで、マイクロホンの指向性を変更して調整することができる。
【0061】
図11と
図12は、音響抵抗体の音孔47hの径方向の長さの異なるマイクロホンの指向性を示すポーラパターンである。
図11は音孔47hの径方向の長さが短い(音響抵抗値が小さい)音響抵抗体を用いた場合であり、
図12は同長さが長い(音響抵抗値が大きい)場合である。
図11は、マイクロホンの指向性がハイパーカージオイドであることを示している。
図12は、マイクロホンの指向性がカージオイドであることを示している。
【0062】
●次に、本発明にかかるマイクロホンの音響端子間距離を説明する。
【0063】
マイクロホンの音響端子間距離は、振動板42の前方側に存在する第1の音響端子と、音孔47
hの後方側に存在する第2の音響端子との間の距離である。第1の音響端子の位置は、音響変換器4からの音波が音響抵抗体5をどのように通過するかに関わらず一定である。第2の音響端子の位置は、音響変換器4からの音波が音響抵抗体5を前方から後方ではなく、音孔47
hの径方向に通過することで、一定となる。よって、マイクロホンの音響端子間距離は、一定となる。その結果、マイクロホンの指向性や周波数依存性は、一定となる。
【0064】
なお、音響端子とは、ユニット10に対して、実効的に音圧を与える空気の位置を指す。換言すれば、音響端子とは、ユニット10が備える振動板42と同時に移動する空気の中心位置である。すなわち、音響端子は、ユニット10に対する音響的な中心である。
【0065】
●以上説明した実施の形態によれば、音響抵抗体5の音孔47
hの径方向の長さを調整することで、マイクロホンの音響抵抗値を変更することができるため、マイクロホンの指向性を容易に調整することができる。