JP4934552B2

JP4934552B2 - コンデンサマイクロホンユニット

Info

Publication number: JP4934552B2
Application number: JP2007238920A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: JP2009071650A

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンユニットに関し、さらに詳しく言えば、振動板と固定極との間に配置されるスペーサリングに関するものである。

コンデンサマイクロホンユニットにおいては、振動板と固定極とを電気絶縁性のスペーサリングを介して対向的に配置することにより、音響電気変換器としての一種のコンデンサが形成され、到来する音波にて振動板が振動することによる静電容量の変化をインピーダンス変換器を介して電気的な音声信号として出力する。

この場合、振動板は支持リングの一方の面に所定のテンションをもって張設された状態で用いられ、また、固定極は例えば合成樹脂材からなる絶縁座に支持された状態で用いられる。本明細書において、振動板が支持リングに張設されたものを「振動板組立体」と言い、固定極が絶縁座に支持されたものを「固定極組立体」と言う。

スペーサリングには、樹脂フィルムをリング状に打ち抜いたものが用いられ、支持リングの振動板が貼着された面と、固定極の振動板と対向する面との間に挟み込まれるが、この挟み込まれる部分、すなわち、支持リングの内径と固定極の外径との間で、スペーサリングは感度を低下させるストレー容量の発生原因となる。本明細書において、スペーサリングが支持リングと固定極との間に挟み込まれる部分を「重ね合わせ部分」と言う。

上記重ね合わせ部分の面積を減少すれば、問題のストレー容量も減少するが、スペーサリングにて間隔が保たれる面積が減少するため、振動板と固定極との間の間隔が不均一になりやすく、これが原因で性能のバラツキを発生させる。

通常、スペーサリングには、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの表面抵抗率と体積抵抗率がともに高く、上記間隔を保つため安定した厚みを有するフィルム材が用いられている。

上記重ね合わせ部分のストレー容量は、スペーサリングがない場合の静電容量にスペーサリングの比誘電率を乗じた値となるが、ＰＥＴの比誘電率は比較的高く約３．０程度であるため、大きな感度低下をもたらすことになる。

この点に関し、特許文献１には、複数の独立気泡を有する合成樹脂フィルムからなるスペーサリングが提案されている。このスペーサリングは、合成樹脂フィルム内に複数の独立気泡が含まれているため比誘電率が低いが、支持リングと固定極との間で強く挟まれると、独立気泡が収縮することがあり、間隔を安定に保つことができない場合がある。

実開平６−３４３９９号公報

したがって、本発明の課題は、振動板の支持リングと固定極との間隔を安定に保つことができる比誘電率の低いスペーサリングを備えたコンデンサマイクロホンユニットを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、支持リングの一方の面に振動板を張設してなる振動板組立体と、絶縁座に固定極を支持してなる固定極組立体と、一端側に前部音響端子を有し他端が開放されたユニットケースとを含み、上記振動板組立体の上記振動板と上記固定極組立体の上記固定極とをそれらの間に電気絶縁性のスペーサリングを介して対向的に配置して音響電気変換器を構成し、上記振動板組立体を上記前部音響端子側として上記音響電気変換器を上記ユニットケース内に収納し、上記ユニットケースの他端側から所定の固定手段にて上記音響電気変換器を上記ユニットケース内に固定してなるコンデンサマイクロホンユニットにおいて、上記スペーサリングに合成樹脂のメッシュ材が用いられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、上記合成樹脂のメッシュ材は、縦糸と横糸の平織り布であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、上記合成樹脂のメッシュ材には撥水処理が施されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項２において、上記振動板と上記固定極とにより囲まれた作動空間の容積と、上記音響電気変換器の外周面と上記ユニットケースの内周面とにより囲まれた筒状空間の容積とが、上記合成樹脂のメッシュ材の音響抵抗を介して音響的に接続されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項において、上記ユニットケース内の一端側には上記振動板組立体の上記支持リングの他方の面が当接される位置決め段部が形成されており、上記位置決め段部と上記支持リングの他方の面との間に、金属製の網体からなるフロントメッシュが介装されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、振動板と固定極との間の間隔を保持するスペーサリングに合成樹脂のメッシュ材を用いたことにより、上記重ね合わせ部分に、メッシュ材内の空気層が存在することになるため、その分、比誘電率が低くなり感度低下を抑えることができる。

請求項２に記載の発明によれば、合成樹脂のメッシュ材として平織り布を用いることにより、上記重ね合わせ部分において、メッシュの縦糸と横糸の交差部分が実質的に間隔を保持するスペーサの役割を果たし、その交差部分が多く存在することから、振動板の支持リングと固定極との間隔をより安定に保つことができる。また、縦糸と横糸との間には空気が存在するため、その分、比誘電率が低くなる。

請求項３に記載の発明によれば、スペーサリングとして使用する合成樹脂のメッシュ材に撥水処理を施すことにより、表面抵抗率が向上するため、漏洩電流による雑音発生をより少なくすることができる。

メッシュ材は平織りであり、その面方向にも通気性を有するため、請求項４に記載の発明によれば、振動板と固定極とにより囲まれた作動空間の容積と、音響電気変換器の外周面とユニットケースの内周面とにより囲まれた筒状空間の容積とが、メッシュ材の音響抵抗を介して音響的に接続され、これにより固定極組立体の外周面とユニットケースの内周面とにより囲まれた筒状空間の容積に起因する不要な共振が防止される。

請求項５に記載の発明によれば、ユニットケース内の一端側には振動板組立体の支持リングの他方の面が当接される位置決め段部が形成されており、位置決め段部と支持リングの他方の面との間に、金属製の網体からなるフロントメッシュが介装されていることにより、前部音響端子からユニットケース内に入る音波のうち、低い周波数の音波がフロントメッシュを介して音響電気変換器の外周面とユニットケースの内周面とにより囲まれた筒状空間の容積に入り込むため、低域の周波数応答が下げられ、風雑音の防止に役立つ。

次に、図１ないし図６により、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明のコンデンサマイクロホンユニットを示す前方音源側から見た正面図、図２は図１のＩ−Ｉ線断面図、図３は図２の分解図、図４は本発明で用いるスペーサリングの一部拡大平面図、図５は本発明の要部拡大図、図６は本発明のコンデンサマイクロホンユニットの機械等価回路図である。

まず、図１ないし図３を参照して、このコンデンサマイクロホンユニット１は、基本的な構成として、ユニットケース１０と、支持リング２１の一方の面に振動板２２を張設してなる振動板組立体２０と、絶縁座３１に固定極３２を支持してなる固定極組立体３０と、振動板組立体２０と固定極組立体３０との間に配置される電気絶縁性のスペーサリング４０とを備えている。

ユニットケース１０は、アルミニウムなどの金属材により有底円筒状に形成され、その一端１０ａ側に前部音響端子１１を有し、他端１０ｂ側は開放されている。ユニットケース１０には、前部音響端子１１を覆う防塵用の網体１２が設けられている。

ユニットケース１０の他端１０ｂ側の内面には、後述するロックリング５０が螺合される雌ネジ１３が形成されている。また、ユニットケース１０内の一端１０ａ側には、振動板組立体２０に対する位置決め段部１４が設けられている。

振動板組立体２０における支持リング（ダイアフラムリングとも言う）２１は、金属製で導電性を有している。振動板２２には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成樹脂薄膜に金属蒸着膜を形成したフィルム材が用いられ、支持リング２１の一方の面に所定のテンションがかけられた状態で張設されている。

固定極組立体３０が備えている絶縁座３１は合成樹脂製の円盤体からなり、この実施形態におけるコンデンサマイクロホンユニット１は単一指向性であるため、絶縁座３１には後部音響端子３１１が穿設されている。後部音響端子３１１には音響抵抗材３１４が設けられている。

固定極３２は、アルミニウムや黄銅合金などの金属材により形成され、絶縁座３１の振動板組立体２０と対向する面側に固定されている。固定極３２と絶縁座３１との間には、後部音響端子３１１が連通する後部空気室３１２が設けられている。

固定極３２には、後部音響端子３１１からの音波を振動板２２の裏面側に作用させるための複数の音孔３２１が穿設されている。絶縁座３１には、図示しない配線部材を介して固定極３２と電気的に接続される電極ロッド３１３が一体的に取り付けられている。

膜エレクトレット機種の場合には、振動板２２にエレクトレット誘電体膜が一体に形成され、バックエレクトレット機種の場合には、固定極３２の振動板２２と対向する面側にエレクトレット誘電体膜が一体に形成される。

ユニットケース１０内において、振動板組立体２０と固定極組立体３０とを、振動板２２と固定極３２とが向き合うようにし、それらの間にスペーサリング４０を配置して対向的に組み合わせることにより、コンデンサ型の音響電気変換器２が構成される。

その後、ユニットケース１０の他端１０ｂ側の雌ネジ１３に対して、雄ネジを有するロックリング５０を螺合して締め付けることにより、振動板組立体２０の支持リング２１の他方の面が上記位置決め段部１４に当接し、音響電気変換器２の全体がユニットケース１０内に固定される。なお、ロックリング５０に代えて、ユニットケース１０の他端１０ｂ側をかしめて音響電気変換器２を固定してもよい。

このとき、振動板２２と固定極３２との間隔は、スペーサリング４０にて保持されるが、図３に示すように、スペーサリング４０は、支持リング２１の内径と固定極３２の外径との間の重ね合わせ部分Ｂで挟持される。

上記重ね合わせ部分Ｂにおいて、スペーサリング４０は感度を低下させるストレー容量の発生原因となる。本発明では、ストレー容量による感度低下を極力抑えるため、スペーサリング４０に合成樹脂のメッシュ材を用いる。

合成樹脂のメッシュ材は、モールド成型などにより、縦糸と横糸とが同一平面内で一体的に結合されたものであってもよいが、図４に示すように、縦糸４１と横糸４２とを平織りしてなる織物（布）であることが好ましい。

この平織りによれば、上記重ね合わせ部分Ｂにおいて、メッシュの縦糸４１と横糸４２の交差部分Ｃが実質的に間隔を保持するスペーサの役割を果たし、その交差部分Ｃが多く存在することから、振動板２２の支持リング２１と固定極３２との間隔を安定に保つことができる。また、縦糸４１と横糸４２との間には空気が存在するため、その分、比誘電率が低くなる。

本発明による実施例１として、スペーサリング４０に平織りのポリエステルメッシュ（ＮＢＣ工業社製のＴ−Ｎｏ．３０５Ｔ）を用い、上記重ね合わせ部分Ｂにおける静電容量を測定したところ８．２ｐＦであった。

実施例１に対する比較例１として、通常のＰＥＴフィルムを打ち抜いて作成したスペーサリングを用いて、上記重ね合わせ部分Ｂにおける静電容量を測定したところ１６．９ｐＦであった。

実施例１，比較例１ともに、上記重ね合わせ部分Ｂの内側に存在する振動板２２の音波で振動する部分の有効静電容量は２９．７ｐＦであった。ストレー容量で低下する感度は、実施例１の場合−２．１ｄＢ，比較例１の場合−３．９ｄＢで、その感度差は１．８ｄＢであり、実施例１によれば約２３％の感度の改善が見られた。

次に、ユニットケース１０内に、音響電気変換器２の構成要素である振動板組立体２０および固定極組立体３０を収納する際のことを考慮して、図５に示すように、ユニットケース１０の内周面と、これら組立体２０，３０（音響電気変換器２）との間には若干のクリアランスとして筒状空間Ａ２が設けられる。

スペーサリング４０が平織りのメッシュ材の場合、その面方向にもある程度の通気性を有するため、振動板２２と固定極３２とにより囲まれた作動空間Ａ１の容積と、音響電気変換器２の外周面とユニットケース１０の内周面とにより囲まれた筒状空間Ａ２の容積とが、メッシュ材の音響抵抗を介して音響的に接続されることになるため、音響電気変換器２の外周面とユニットケース１０の内周面とにより囲まれた筒状空間Ａ２の容積に起因する不要な共振が防止される。

また、好ましくは、スペーサリング４０に用いられる合成樹脂のメッシュ材に、撥水処理として、フッ素コーティング材を染みこませるとよい。これによれば、スペーサリング４０の表面抵抗率が向上し、漏洩電流による雑音発生を抑えることができる。

また、図３および図５を参照して、ユニットケース１０内の一端１０ａ側に金網からなるフロントメッシュ６０を入れ、振動板組立体２０の支持リング２１とユニットケース１０に形成されている位置決め段部１４との間に挟み込んでもよい。

これによれば、前部音響端子１１からユニットケース１０内に入る音波のうち、低い周波数の音波が、フロントメッシュ６０を介して音響電気変換器２の外周面とユニットケース１０の内周面とにより囲まれた筒状空間Ａ２の容積に入り込むため、低域の周波数応答が下げられ、風雑音の防止に役立つ。

なお、フロントメッシュ６０は、支持リング２１とほぼ同径のリング状もしくは１枚の円板状のいずれに形成されてもよいが、１枚の円板状とする場合には、防塵用の金網１２を省略することができる。また、これとは反対に、防塵用の金網１２の裾を延ばして、その裾部分を上記のフロントメッシュ６０として用いることもできる。

図６に、上記した構成のコンデンサマイクロホンユニット１の音響特性の理解を容易にするための機械等価回路を示す。Ｐ１は前方音源、Ｐ２は後方音源、ｒｆはフロントメッシュ６０の音響抵抗、ｒｓはメッシュ材からなるスペーサリング４０の音響抵抗、ｍｏ，ｓｏ，ｒｏは振動板２２のインピーダンス、ｓｓは上記筒状空間Ａ２の容積、ｓ１は後部空気室３１２の容積、ｒ１は後部音響端子３１１の音響抵抗材３１４による音響抵抗である。

本発明の実施形態に係るコンデンサマイクロホンユニットを示す前方音源側から見た正面図。図１のＩ−Ｉ線断面図。図２の分解図。本発明で用いるスペーサリングの一部拡大平面図。本発明の要部拡大図。本発明の実施形態に係るコンデンサマイクロホンユニットの機械等価回路図。

符号の説明

１コンデンサマイクロホンユニット
２音響電気変換器
１０ユニットケース
１１前部音響端子
１４位置決め段部
２０振動板組立体
２１支持リング
２２振動板
３０固定極組立体
３１絶縁座
３１１後部音響端子
３１２後部空気室
３１３電極ロッド
３１４音響抵抗材
３２固定極
３２１音孔
４０スペーサリング
４１縦糸
４２横糸
５０ロックリング
６０フロントメッシュ

Claims

支持リングの一方の面に振動板を張設してなる振動板組立体と、絶縁座に固定極を支持してなる固定極組立体と、一端側に前部音響端子を有し他端が開放されたユニットケースとを含み、上記振動板組立体の上記振動板と上記固定極組立体の上記固定極とをそれらの間に電気絶縁性のスペーサリングを介して対向的に配置して音響電気変換器を構成し、上記振動板組立体を上記前部音響端子側として上記音響電気変換器を上記ユニットケース内に収納し、上記ユニットケースの他端側から所定の固定手段にて上記音響電気変換器を上記ユニットケース内に固定してなるコンデンサマイクロホンユニットにおいて、
上記スペーサリングに合成樹脂のメッシュ材が用いられていることを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
上記合成樹脂のメッシュ材は、縦糸と横糸の平織り布であることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
上記合成樹脂のメッシュ材には撥水処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
上記振動板と上記固定極とにより囲まれた作動空間の容積と、上記音響電気変換器の外周面と上記ユニットケースの内周面とにより囲まれた筒状空間の容積とが、上記合成樹脂のメッシュ材の音響抵抗を介して音響的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
上記ユニットケース内の一端側には上記振動板組立体の上記支持リングの他方の面が当接される位置決め段部が形成されており、上記位置決め段部と上記支持リングの他方の面との間に、金属製の網体からなるフロントメッシュが介装されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のコンデンサマイクロホンユニット。