JP6319797B2 - コンデンサマイクロホンユニット - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンユニットに関し、特に、前後の音響端子に加わった音圧の差で振動板を駆動する一次音圧傾度型のコンデンサマイクロホンユニットに関する。

振動板の前後に音響端子を持つ一次音圧傾度型のコンデンサマイクロホンは、前後の音響端子に加わった音圧の差で振動板を駆動する。振動板を駆動する力（以下、駆動力）と十分な駆動力が得られる周波数の上限は、音響端子間の距離によって定まる。即ち、音響端子間の距離が短い場合には、高い周波数まで動作するが振動板の駆動力は低くなる。一方、音響端子間の距離が長い場合には、その逆となる。

このように、従来の一次音圧傾度型のマイクロホンは、振動板の駆動力と高周波数帯域の収音について、相互に相反する特性を有している。しかしながら、これらの特性はマイクロホンユニットの設計時に決まってしまうため、ユニットの形成後に前記特性を調整することが容易ではないという課題があった。
前記課題を解決するには、一次音圧傾度型のマイクロホンユニットの外側において、前後の音響端子の距離が変えられればよい。即ち、前後の音響端子の間に音響管などの音波の通路を設け、その長さを変えることができれば、前後の音響端子の距離が変わる。その結果、振動板の駆動力と高周波数帯域の収音との特性を容易に調整することが可能となる。
また、１次音圧傾度型マイクロホンは、従来より指向性マイクロホンとして利用されている。そのため、１次音圧傾度型マイクロホンにおいても、指向性を調整できることが望ましい。

本願出願人は、特許文献１において、図５に示すように単一指向性コンデンサマイクロホンユニット５０の振動板５１の周縁部にバッフル５２を取り付け、それらをコンピュータ用表示パネルの外枠５５に形成した凹部５５ａ内に収容し、バッフル５２の外側の隙間（側部端子）５４から凹部５５ａ内に回り込んだ音波を後部音響端子５６側で集音する構造を提案している。

特許第３９７５００７号

しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、バッフルの大きさ（面積）により前後の音響端子間の距離が変わるため、パネル外枠の凹部５５ａの径（開口径）も変更しなければならず、意匠面にも大きく影響する。
ユニットを収容する開口の径を変更せずに、前後の音響端子間の距離を変えるには、例えば図６に示すような構成が考えられる。マイクロホンユニット６０の前面側に前方に延びる音響管６１を設け、その音響管６１の長さにより調整する。図６の場合、壁７０に開口７０ａを設け、そこからマイクロホンユニット６０が収容される。

しかしながら、この構成の場合、図６に示すような通路を確保しなければならない。即ち、有底の音響管６３を設け、その中にユニット及び音響管６１を配置する。そして、音波がバッフル板６２の外側を通ってユニット後側に回り込む通路も確保しなければならない。したがって、音波の通路がユニット後側まで２重構造となるため、壁７０の後側に大きくスペースが必要となる上、構造が複雑となるという課題があった。

本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、振動板の前後の音響端子に加わった音圧の差により前記振動板を駆動する一次音圧傾度型のコンデンサマイクロホンユニットにおいて、振動板の駆動力と高周波数帯域の収音の特性を容易に調整することができるコンデンサマイクロホンユニットを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットは、複数の音孔が形成された固定極と、前記固定極と所定の距離を空けて配置された振動板とを具備し、前記振動板の前後に加わった音圧の差により前記振動板を駆動する一次音圧傾度型のコンデンサマイクロホンユニットであって、前記振動板の前側において前方に延びる第１のパイプと、前記第１のパイプの周りを囲うように配置された第２のパイプとを備え、前記振動板と前記固定極とには、それぞれ前記第１のパイプの位置に対応する開口部が形成され、前記第１のパイプ及び前記開口部に絶縁材料からなる絶縁パイプが挿嵌されることにより、固定極の前側と後側とが音響的に分離されると共に、前記第１のパイプの内側に前記固定極の後側から前記振動板の後面に連通する後部音響端子が形成され、前記第１のパイプの外側かつ前記第２パイプの内側に前記振動板の前面に連通する前部音響端子が形成されることに特徴を有する。
尚、前記第１のパイプ及び第２のパイプは、それぞれ着脱が可能であることが望ましい。
また、前記第１のパイプの開口部と第２のパイプの開口部のいずれか一方または両方が、ホーン形状であることが望ましい。

このように構成することにより、第１のパイプ及び第２のパイプの長さを変えるのみで、前部音響端子と後部音響端子との距離（端子間距離）が変わり、振動板の駆動力と高周波数帯域の収音の特性調整を容易に行うことできる。
また、ユニットの径の範囲内で前記調整が可能となるため、ユニットの周りに後部音響端子のためのスペースや他部材が必要なく、省スペースで簡便な取り付けを行うことができる。

或いは、前記した課題を解決するために、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットは、複数の音孔が形成された固定極と、前記固定極と所定の距離を空けて配置された振動板とを具備し、前記振動板の前後に加わった音圧の差により前記振動板を駆動する一次音圧傾度型のコンデンサマイクロホンユニットであって、前記振動板の前側において前方に延びる第１のパイプと、前記第１のパイプの周りを囲うように配置された第２のパイプとを備え、前記振動板の前方に延びる前記第１のパイプのみが、前記振動板の前面に連通することにより前記第１のパイプの内側に、前記振動板の前面に連通する前部音響端子が形成され、前記固定極及び振動板の径が前記第２のパイプの径よりも小さく形成されることにより、前記第１のパイプの外側かつ前記第２のパイプの内側に、前記固定極の後側への連通路となり、前記固定極の後側から前記振動板の後面に連通する後部音響端子が形成されることに特徴を有する。
このように構成することによっても、前記と同様の効果を得ることができる。

振動板の前後の音響端子に加わった音圧の差により前記振動板を駆動する一次音圧傾度型のコンデンサマイクロホンユニットにおいて、振動板の駆動力と高周波数帯域の収音の特性を容易に調整することができるコンデンサマイクロホンユニットを得ることができる。

図１は、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの断面図である。 図２は、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの応用例を示す断面図である。 図３は、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの他の応用例を示す断面図である。 図４は、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの変形例を示す断面図である。 図５は、従来のコンデンサマイクロホンユニットの応用例を示す断面図である。 図６は、従来のコンデンサマイクロホンユニットの他の応用例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの断面図である。
図１に示すコンデンサマイクロホンユニット１は、前後方向（図面において左を前側、右を後側とする）の両端部が開口した円筒状のハウジング２と、ハウジング２の前部開口側に配置された前蓋部３と、ハウジング２の後部開口側に配置された後蓋部４とを備える。

前記前蓋部３は、その中心部に軸方向に円筒状に延びる所定径のパイプ部３ａ（第１のパイプ）が形成されている。また、パイプ部３ａの周りの蓋部分には、複数の音孔３ｂが設けられている。また、ハウジング２の内周面には前蓋部３の周縁端部が当接するが、ハウジング２はその位置からさらに前方に突出し、大径のパイプ部２ｂ（第２のパイプ）が形成されている。
これにより、パイプ部３ａの外側かつパイプ部２ｂの内側に、音孔３ｂに連通する音波の通路が形成され、これが前部音響端子３１となされている。
尚、前記ハウジング２の前部側の内周面には、内側に突出したフランジ部２ａが設けられており、前記前蓋部３の周縁部３ｃが前記フランジ部２ａの内側に係止している。

また、前記前蓋部３の裏面側（後面側）には、前記パイプ部３ａの周りに幅広く円環状に形成された凹部３ｄが形成され、この円環状の凹部３ｄは表面側（前面側）の音孔３ｂに連通している。また、前蓋部３の裏面側に、前記円環状の凹部３ｄを塞ぐようにフィルム状の振動板１０が貼り付けられている。また、振動板１０の中心部には、前記パイプ部３ａの内径と同じ径を有する開口部１０ａが形成されている。

また、前記振動板４の後側の周縁部にはリング状のスペーサ５が配置されている。さらに、スペーサ５の後側には、複数の音孔６ａを有する円板状の固定極６が配置されている。即ち、振動板４と固定極６とは、スペーサ５の高さ分だけ間隔を置いて配置されている。固定極６の中心部には、振動板４と同じくパイプ部３ａの位置及び内径に合わせて開口部６ｂが形成されている。

また、前記固定極６は、その周縁部が厚みのある絶縁材料からなる保持板７により保持されている。固定極６と保持板７との間には、所定の隙間が形成されている。また、ユニット中央の位置に前後方向に重ねられたパイプ部３ａと、振動板１０の開口部１０ａと、固定極６の開口部６ｂとは、内径が同じに形成されている。その内径には、絶縁材料により形成された絶縁パイプ１１が挿嵌されている。これにより、固定極６の前側と後側とが音響的に分離された状態となされている。

この構成により、パイプ部３ａ内の絶縁パイプ１１から入った音波は、固定極６の後側に回り込み、固定極６の音孔６ａを通り、振動板１０の後側に音圧を加える。即ち、パイプ部３ａ及び絶縁パイプ１１が後部音響端子３２として機能する。
また、このような構成によれば、パイプ部２ｂの長さとパイプ部３ａのそれぞれの長さを変えることによって、前部音響端子３１と後部音響端子３２の端子間距離を変えることができる。そのため、振動板１０の駆動力と高周波数帯域の収音の特性を使用状況に合わせて容易に調整することができる。

尚、保持板７内には、インピーダンス変換器である、例えばＦＥＴ８が配置される。ＦＥＴ８には、信号線９ａが接続されている。信号線９ａは、固定極６側に引き出され、さらに固定極６に接続されている。また、信号線９ｂは、ＦＥＴ８から後蓋部４に形成された開口４ａを通されてマイクロホンユニットの後側に引き出されている。
また、図示するように保持板７の後面側に後蓋部４が配置されている。後蓋部４は、その後面の周縁部をハウジング２の後端開口の内側へカシメ加工されることで固定されている。

このように構成されたコンデンサマイクロホンユニット１において、例えばパソコンの筐体壁に埋め込む場合には、図２に示すように壁２０にハウジング２の径に合わせた開口２０ａを形成し、そこにコンデンサマイクロホンユニット１を嵌装すればよい。
このようにすれば、図５に示した従来の構成のようにユニットの周りにスペースや他部材を必要としないため、省スペース、かつ簡便な構成で実現することができる。

また、このコンデンサマイクロホンユニット１によれば、図３に示すように前側に同軸音響管１５を接続することにより、接話型マイクロホンを構成することができる。同軸音響管１５は、外側音響管１６と内側音響管１７の二重構造である。さらにこの例においては、マイク先端部に音響抵抗材１８が設けられている。図３に示すようにパイプ部３ａの周面に内側音響管１７の後端を嵌装し、ハウジング２の前部側内周面に外側音響管１６の後端が嵌入される。これにより、前部音響端子と後部音響端子との距離が長くなるため、高周波数帯域の収音は低下するが振動板の駆動力が高くなり、容易に接話型マイクを実現することができる。

以上のように本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの実施の形態によれば、ユニットの前面側において、振動板１０の後側に連通する小径のパイプ部３ａが設けられ、前記パイプ部３ａの周囲を囲むように、振動板１０の前側に連通する大径のパイプ部２ｂが設けられる。
即ち、ユニットの前面側に２重のパイプが設けられ、そのうち小径のパイプ部３ａの内側に後部音響端子３２が形成され、前記小径のパイプ部３ａの外側、且つ大径のパイプ部２ｂの内側に前部音響端子３１が形成される。
これによりパイプ部３ａ及びパイプ部２ｂの長さを変えるのみで、前部音響端子３１と後部音響端子３２との距離が変わり、振動板１０の駆動力と高周波数帯域の収音の特性調整を容易に行うことできる。
また、ユニットの径の範囲内で前記調整が可能となるため、ユニットの周りに後部音響端子３２のためのスペースや他部材が必要なく、省スペースで簡便な取り付けが可能となる。

さらに、図３の外側音響管１６と内側音響管１７は取り替え可能になっていてもよい。例えば、図３において、外側音響管１６の外側とそれに嵌合するハウジング２の内側にネジ山が形成されることで、外側音響管１６の変更が容易にできる。同様に内側音響管の内側とそれに嵌合するパイプ部３ａにネジ山が形成されることで、内側音響管１７も容易に変更できる。これらの態様を用いることで、前後の音響端子間距離の調整が可能になる。また、外側音響管１６と内側音響管１７の長さも可変にできるため、音響インピーダンスの調整（特に音響質量）も可能になる。

外側音響管１６および内側音響管１７の嵌合手段は、上記のネジ式の嵌合手段に限らない。例えば、バヨネット式と呼ばれる嵌合手段やその他の嵌合手段を用いることもできる。

さらに、図３の例のように、音響抵抗材１８の配置箇所はマイク先端部に限らない。外側音響管１６および内側音響管１７のそれぞれの内部に音響抵抗材を配置してもよい。また、音響抵抗材には、フェルト材やスポンジ状のウレタン、グラスウールやアルミ繊維などが利用可能である。このようにすることで、音波の経路上に簡便な方法で音響抵抗材を配置することができる。そのため、指向性の調整を容易に行うことができ、設置した場所に対応したマイクロホンの特性の調整を実現できる。

さらに、外側音響管１６および内側音響管１７のそれぞれの開口部は、ホーン形状をしていても良い。このような形状の音響管を備えることで、振動板の駆動力を向上させることができ、機械インピーダンスの高いマイクロホンユニットを用いた構成にも利用できる。機械インピーダンスの高いマイクロホンユニットとは、例えば、振動板の張力が高いマイクロホンユニットや、振動板前後の音響インピーダンスが高いマイクロホンユニットなどである。

尚、前記実施の形態においては、ユニットの前面側に設けた２重のパイプのうち、小径のパイプ３ａの内側に後部音響端子３２が形成され、その外側、且つ大径のパイプ２ｂの内側に前部音響端子３１が形成されるものとした。しかしながら、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットにあっては、その形態に限定されるものではない。
例えば、前部音響端子３１と後部音響端子３２とを逆にすることも可能である。具体的には、図４に示す構成とすればよい。図４に示す構成は、図１に示した構成とは固定極６と振動板１０の形態が大きく異なる。即ち、図４に示す固定極６及び振動板１０には、中央に開口部６ｂ、１０ａが設けられない。さらには、固定極６及び振動板１０が、前蓋部３に設けられた音孔３ｂよりも内側に配置されるように、小さい径に形成される。尚、リング状のスペーサ５の径も固定極６及び振動板１０の径に合わせられることで、固定極６と振動板１０との間に所定の隙間が形成される。

この構成により、ユニット中央のパイプ部３ａを通った音波は振動板１０の前面側に音圧を与えることになり、パイプ部３ａの外側のパイプ部２ｂの内側を通った音波は、音孔３ｂから固定極６の後側に回り込み、振動板１０の後面側に音圧を与えることになる。
即ち、小径のパイプ３ａの内側が前部音響端子３１となり、その外側の大径のパイプ２ｂの内側が後部音響端子３２となる。
このような構成によっても、図１に示した構成と同様の効果を得ることができる。

１ コンデンサマイクロホンユニット
２ ハウジング
２ｂ パイプ部（第２のパイプ）
３ 前蓋部
３ａ パイプ部（第１のパイプ）
３ｂ 音孔
４ 後蓋部
５ スペーサ
６ 固定極
６ａ 音孔
６ｂ 開口部
７ 保持板
１０ 振動板
１０ａ 開口部
１１ 絶縁パイプ
３１ 前部音響端子
３２ 後部音響端子

Claims (4)

1. 複数の音孔が形成された固定極と、前記固定極と所定の距離を空けて配置された振動板とを具備し、前記振動板の前後に加わった音圧の差により前記振動板を駆動する一次音圧傾度型のコンデンサマイクロホンユニットであって、
   前記振動板の前側において前方に延びる第１のパイプと、前記第１のパイプの周りを囲うように配置された第２のパイプとを備え、
   前記振動板と前記固定極とには、それぞれ前記第１のパイプの位置に対応する開口部が形成され、前記第１のパイプ及び前記開口部に絶縁材料からなる絶縁パイプが挿嵌されることにより、
   固定極の前側と後側とが音響的に分離されると共に、前記第１のパイプの内側に前記固定極の後側から前記振動板の後面に連通する後部音響端子が形成され、前記第１のパイプの外側かつ前記第２パイプの内側に前記振動板の前面に連通する前部音響端子が形成されることを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
2. 複数の音孔が形成された固定極と、前記固定極と所定の距離を空けて配置された振動板とを具備し、前記振動板の前後に加わった音圧の差により前記振動板を駆動する一次音圧傾度型のコンデンサマイクロホンユニットであって、
   前記振動板の前側において前方に延びる第１のパイプと、前記第１のパイプの周りを囲うように配置された第２のパイプとを備え、
   前記振動板の前方に延びる前記第１のパイプのみが、前記振動板の前面に連通することにより前記第１のパイプの内側に、前記振動板の前面に連通する前部音響端子が形成され、
   前記固定極及び振動板の径が前記第２のパイプの径よりも小さく形成されることにより、前記第１のパイプの外側かつ前記第２のパイプの内側に、前記固定極の後側への連通路となり、前記固定極の後側から前記振動板の後面に連通する後部音響端子が形成されることを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
3. 前記第１のパイプ及び第２のパイプは、それぞれ着脱が可能であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載されたコンデンサマイクロホンユニット。
4. 前記第１のパイプの開口部と第２のパイプの開口部のいずれか一方または両方が、ホーン形状であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。

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