(57)【要約】【課題】コンデンサマイクロホンの部品数を減らし、厚さを最小化し、組立工程を単純化しながらも指向特性の向上を図れるようにする指向特性が向上した指向性コンデンサマイクロホンを提供する。【解決手段】固定電極１７の上段に位置し、固定電極１７と金属ケース１１を絶縁させる支持物２０と、金属ケース１１内の最上段と支持物２０との間に位置し、金属ケース１１及び支持物２０と電気的に接続され、振動板１０３の振動による振動板１０３と固定電極１７との間の静電容量の変化による電位変化を電気信号に増幅変換するためのＦＥＴが装着されており、複数の音波流入口２６が穿孔されている印刷回路基板２５とを含み、印刷回路基板２５の音波流入口２６に流入する音波の伝達を遅延させ、固定電極１７を印刷回路基板２５に形成されているＦＥＴのゲートに電気的に接続させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最下段の中央に音波流入口が穿孔されており、最上段の端部が内側に折曲されて内部の構成要素を固定させる容器状の金属ケースと、
前記金属ケース内部の前記最下段に位置し、前記音波流入口を介して流入された音波により振動を誘導できるように前記金属ケースの内部に空間を形成させるダイアフラム板と、
前記ダイアフラム板の上段に位置し、前記音波流入口を介して流入された音波により振動し、全面が電荷が蓄積されたフィルム状の金属極板から構成され、前記ダイアフラム板によりその外郭が固定される振動板と、
前記振動板の上部に位置し、前記振動板との対向面に電荷が蓄積されたフィルムが付着されている金属材からなり、複数の通孔が穿孔され、前記振動板の振動をサポートするためにスペーサを間に挟んで振動板と一定間隔の孔隙を維持する固定電極と、
前記固定電極の上段に位置し、前記固定電極と前記金属ケースを絶縁させる支持物と、
前記金属ケース内の前記最上段と前記支持物との間に位置し、前記金属ケース及び前記支持物と電気的に接続され、前記振動板の振動による前記振動板と前記固定電極との間の静電容量の変化による電位変化を電気信号に増幅変換するためのＦＥＴが装着されており、複数の音波流入口が穿孔されている印刷回路基板とを含み、
前記印刷回路基板の音波流入口に流入する音波の伝達を遅延させ、前記固定電極を前記印刷回路基板に形成されている前記ＦＥＴのゲートに電気的に接続させることを特徴とする指向性コンデンサマイクロホン。
【請求項２】
前記支持物は、絶縁材からなる成形物であって、音波の伝達を遅延させるための複数の通孔が形成され、外郭には上下に一定高さの突出部が形成され、前記成形物の上下面と通孔にニッケルが真空蒸着されて、成形物の上下面が電気的に互いに接続されることを特徴とする請求項１に記載の指向性コンデンサマイクロホン。
【請求項３】
前記支持物は、前記成形物の表面全体にニッケルが真空蒸着された後、前記成形物の側面と上下面の外郭に真空蒸着されたニッケルが切削されてなることを特徴とする請求項２に記載の指向性コンデンサマイクロホン。
【請求項４】
前記固定電極と前記支持物との間には、前記印刷回路基板の前記音波流入口を介して前記振動板に伝達される音波の伝達を遅延させるためのフィルタが介在されていることを特徴とする請求項１に記載の指向性コンデンサマイクロホン。
【請求項５】
前記金属ケースの前記最下段の下部には、異物の流入を遮断するための不織布が付着されることを特徴とする請求項１に記載の指向性コンデンサマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向特性が向上した指向性コンデンサマイクロホンに関し、特に、金属ケースと固定電極との絶縁、固定電極と印刷回路基板の電界効果トランジスタ(Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、ＦＥＴと称す)との電気的な接続、及び音波伝達の時間遅延などの役割を果たす支持物を、その表面にニッケルが真空蒸着された後、金属ケースと絶縁されるように成形することによって、部品数を減らし、厚さを最小化し、組立工程を単純化しながらもコンデンサマイクロホンの指向特性を向上させることができる指向特性が向上した指向性コンデンサマイクロホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コンデンサマイクロホンは、平行板コンデンサの静電容量変化を利用したマイクロホンであって、一方には固定電極を設け、他方には固定電極と対向するように導電性の振動板を電極として設けて、この両電極間に数１０ＫΩの抵抗を通して高い直流電圧を加える。これにより、音圧による電極間隔の変化により両電極間の静電容量の変化が電気信号である音声信号として得られる。
【０００３】
コンデンサマイクロホンの周波数の特性は、３０ｋＨｚ付近までほぼ平坦で、出力が小さく、測定用及び放送用を含めて近年は携帯電話、ＰＤＡといった移動通信端末器などに広範に適用されている。このようなコンデンサマイクロホンの動作理論及び原理を説明すると、コンデンサマイクロホンの内部構成部品は、非常に精密で、また外部の電気雑音に敏感であるので、埃や異物の侵入や電気雑音から内部構成部品を充分に保護するために、音波流入口が形成されている金属のケース中に積層密封されている。
【０００４】
音波流入口を介してフィルム金属振動板に音波が加えられたとき、振動板が振動すれば、音波により振動板と固定電極との間の距離変化が起きるが、このような物理的な変化現象を電気的に変換して静電容量の変化を把握できる。
【０００５】
通常、コンデンサマイクロホンは静電容量が小さく、電気的インピーダンスが高くて一般の増幅器と直接連結して使用できないので、増幅器が要求する入力インピーダンスと整合させるためにインピーダンス変換素子であるＦＥＴと結合して使用することが一般的である。
【０００６】
ここで、ＦＥＴはソース、ゲート、ドレインの３端子から構成される能動素子であるが、ゲートの電位が変化することによってドレインとソースとの間に流れる電流値が変化するため、ＥＣＭｓ(Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ ｓｙｓｔｅｍ)の基本作動回路を構成して音波による電気的信号が得られるようになる。
【０００７】
コンデンサマイクロホンは、正極電圧として数百ボルト(Ｖ)の直流外部供給電源を必要とするが、ＥＣＭｓは無極性コンデンサマイクロホンの一種であって、電荷蓄積特性に優れた高分子フィルムに金属を蒸着して振動板として使用するか、高分子フィルムを固定電極に接着して電荷を蓄積させることによって、外部供給電源を省略させたものである。
【０００８】
コンデンサマイクロホンは、マイクやコード付き・コードレス電話機、ビデオカセットレコーダ、デジタルカメラなどに装着して使用できるようになっており、一般に音波流入口が穿孔されているケースと、ケース上部に位置して音波流入口を介して埃や湿気または異物などがケース内部に流入されることを防止するフィルタと、ケース内部に位置して音波流入口を介して流入された音の振動を誘導するようにケース内部に空間を維持させるダイアフラム板と、ダイアフラム板の下段に位置して音波流入口を介して流入された音により振動する振動板と、振動板の下段に位置して音の振動を伝達するように一定間隔を維持させるスペーサと、スペーサの下段に位置して各部の流動を防止し、全体形状の変形を防止する支持物と、支持物の内部に位置し、スペーサにより振動板と一定間隔を維持したまま真空状態を維持して振動板の振動により変化される静電容量を検出する固定電極と、支持物の内部及び固定電極の下段に位置して整合用ＦＥＴのゲートと前記固定電極とを接続させる連結リングと、導電性物質で回路が配線されている印刷回路基板と、印刷回路基板上に接合されて静電容量の変化による電位変化を電気信号に増幅変換するＦＥＴなどとから構成されている。
【０００９】
図１及び図２は、従来のコンデンサマイクロホンを示す図で、コンデンサマイクロホンは金属ケース１０１内にダイアフラム板１０２、振動板１０３、スペーサ１０４、固定電極１０５、フィルタ１０６、支持物１０７、連結リング１０８及び印刷回路基板１０９などが内蔵された構造を有する。特に、図１及び図２のコンデンサマイクロホンは、印刷回路基板１０９に複数の音波流入口が形成され、固定電極１０５と印刷回路基板１０９との間にフィルタ１０６が組み込まれて、前方から流入される音波により敏感に反応する指向特性を有する。
【００１０】
しかし、上記したコンデンサマイクロホンは、金属ケースと固定電極を絶縁させ、固定電極と印刷回路基板とを電気的に接続するために支持物と連結リングなどが備えられることから、構成要素が増加し、印刷回路基板の音波流入口を介して後方から流入される音波を時間遅延させる図３に示すような特性があるため、後方で発生した後に前方、すなわち金属ケースの音波流入口を介して流入される音波をより效率的に相殺できない。
【００１１】
通常、単一指向性コンデンサマイクロホンは、１つの特定方向で音の収音に敏感であり、他の方向の音に対しては相対的に鈍感に反応するのが好ましいが、従来技術である図３及び図４を参照すると、周波数の変化によってこのような指向性が維持できないという問題が発生する。より詳しく説明すると、図３及び図４はそれぞれ日本で市販されている指向性コンデンサマイクロホン及び韓国で市販されている指向性コンデンサマイクロホンの特性を示すグラフであって、各図面の２つのグラフのうち、大体上方にあるグラフはマイクの前方(０゜)で周波数の変化によって測定した音量の大きさをデシベル(ｄＢ)で表したものであり、大体下方にあるグラフはマイクの後方(１８０゜)で周波数の変化によって測定した音量の大きさをデシベルで表したものである。それぞれのグラフから分かるように、周波数の変化によってマイクの前方で測定した音量の大きさの変動が激しいことが分かる。したがって、周波数の変化によって１つの方向に対する指向性特性が良好でない。
【００１２】
また、印刷回路基板の音波流入口を介して流入される音波が、印刷回路基板と振動板との距離と、全周波数帯域に対して均一にフィルタリングされないため、音波の全周波数帯域に対して均一に時間遅延が行われず、コンデンサマイクロホンの後方で発生した音波が完全に除去されたコンデンサマイクロホンの良好な指向特性を得ることができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、コンデンサマイクロホンの部品数を減らし、厚さを最小化し、組立工程を単純化しながらも指向特性の向上を図れるようにする指向特性が向上した指向性コンデンサマイクロホンを提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、印刷回路基板の音波流入口を介して振動板に伝達される音波を全周波数帯域に対して時間遅延させることによって、コンデンサマイクロホンの後方で発生して前方にある金属ケースの音波流入口を介して振動板に伝達される音波を相殺できるようにする指向特性が向上した指向性コンデンサマイクロホンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明による指向特性が向上した指向性コンデンサマイクロホンは、最下段の中央に音波流入口が穿孔されており、最上段の端部が内側に折曲されて内部の構成要素を固定させる容器状の金属ケースと、前記金属ケース内部の前記最下段に位置し、前記音波流入口を介して流入された音波により振動を誘導できるように前記金属ケースの内部に空間を形成させるダイアフラム板と、前記ダイアフラム板の上段に位置し、前記音波流入口を介して流入された音波により振動し、全面が電荷が蓄積されたフィルム状の金属極板から構成され、前記ダイアフラム板によりその外郭が固定される振動板と、前記振動板の上部に位置し、前記振動板との対向面に電荷が蓄積されたフィルムが付着されている金属材からなり、複数の通孔が穿孔され、前記振動板の振動をサポートするためにスペーサを間に挟んで振動板と一定間隔の孔隙を維持する固定電極と、前記固定電極の上段に位置し、前記固定電極と前記金属ケースを絶縁させる支持物と、前記金属ケース内の前記最上段と前記支持物との間に位置し、前記金属ケース及び前記支持物と電気的に接続され、前記振動板の振動による前記振動板と前記固定電極との間の静電容量の変化による電位変化を電気信号に増幅変換するためのＦＥＴが装着されており、複数の音波流入口が穿孔されている印刷回路基板とを含み、前記印刷回路基板の音波流入口に流入する音波の伝達を遅延させ、前記固定電極を前記印刷回路基板に形成されている前記ＦＥＴのゲートに電気的に接続させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コンデンサマイクロホンの部品数を減らし、厚さを最小化し、組立工程を単純化しながらも指向特性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【００１７】
また、本発明は、印刷回路基板の音波流入口を介して振動板に伝達される音波を全周波数帯域に対して時間遅延させることによって、コンデンサマイクロホンの後方で発生して前方にある金属ケースの音波流入口を介して振動板に伝達される音波を效率的に相殺させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面に基づいて本発明による好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
図５及び図６は、本発明による指向性コンデンサマイクロホンを示す図で、導電性材からなり、容器状を有する金属ケース１１は最下段の中央に前方で発生した音波と後方で発生した音波が流入されることができる音波流入口１２が穿孔されている。前記金属ケース１１は、コンデンサマイクロホンを構成するダイアフラム板１４と振動板１５、固定電極１７、フィルタ１９、支持物２０及び印刷回路基板２５を収容するとともに、振動板１５の片面に付着されているダイアフラム板１４を印刷回路基板２５のＦＥＴに電気的に接続させる役割もする。すなわち、金属ケース１１内にダイアフラム板１４と振動板１５、固定電極１７、フィルタ１９、支持物２０及び印刷回路基板２５などが受容されている状態で、金属ケース１１の上段１３が内側に折曲されて金属ケース１１内に位置する様々な構成要素が動かない。
【００２０】
前記金属ケース１１の下面に音波流入口１２を遮断する不織布１０のようなフィルタが付着されて、外部で発生した各種の異物がケース１１内部に流入されることを防止するため、コンデンサマイクロホンの特性には影響を与えない。
【００２１】
前記金属ケース１１内の最下段に積層されるダイアフラム板１４と振動板１５が、振動板１５の組立過程や振動板１５の揺れにもかかわらず、しわのない平坦な状態を維持するように、またダイアフラム板１４と振動板１５の組立工程が容易に行われるようにするために、ダイアフラム板１４に振動板１５が付着された状態で組立てられる。
【００２２】
前記ダイアフラム板１４は、ドーナッツ状に加工処理された板材であって、振動板１５を金属ケース１１に電気的に接続させ、金属ケース１１の音波流入口１２を介して流入された音波による振動板１５の振動を誘導できるように、前記金属ケース１１内部に空間を形成させる。上述したように、ダイアフラム板１４の上面に振動板１５が付着されているため、ダイアフラム板１４が振動板１５の外郭を固定させる役割をして、振動板１５が歪むことなく、平坦な状態が維持できる。
【００２３】
前記ダイアフラム板１４の上面に付着されている振動板１５は、全面に電荷が蓄積されたフィルム状の金属極板であって、スペーサ１６を間に挟んで固定電極１７と所定の隔離距離を維持し、前記金属ケース１１の音波流入口１２を介して流入された音波により振動する。すなわち、音波流入口１２を介して流入された音波による振動板１５の振動により振動板１５と固定電極１７との間の距離が変化するため、音波に応じて振動板１５と固定電極１７との間に形成される電位が変化する。
【００２４】
前記振動板１５の上段には絶縁材からなるドーナッツ状のスペーサ１６が位置するが、このスペーサ１６は、振動板１５と固定電極１７を電気的に絶縁させるとともに振動板１５と固定電極１７との間の孔隙を維持させ、金属ケース１１の音波流入口１２を介して流入された音波により振動板１５が振動されるようにする。
【００２５】
１つの電極である振動板１５に対応する他の電極の固定電極１７は、振動板１５との対向面に電荷が蓄積されたフィルムが付着されている金属材からなるものであって、この固定電極１７は音波と空気が流れる経路を提供するための複数の通孔１８を有し、スペーサ１６を間に挟んで前記振動板１５と一定間隔の孔隙を維持している。
【００２６】
前記固定電極１７上に積層されるとき、前記固定電極１７を中央に入れた状態で積層される支持物２０は、絶縁材からなる成形物であって、中心から一定距離を置いて音波の伝達を遅延させるための複数の通孔２１が形成され、外郭には上下に一定高さの突出部２２ａ、２２ｂが形成され、前記成形物の上下面と通孔２１にニッケル２７が真空蒸着されて、成形物の上下面が電気的に互いに接続される構造を有する。
【００２７】
勿論、電気的な接続のために支持物２０の表面に真空蒸着されるニッケル２７は、真空蒸着方法に限らず、他の方法でも処理でき、支持物２０の表面はニッケルのみならず、電気的な接続が可能な他の材質を使用して処理しても良い。
【００２８】
前記支持物２０は、支持物２０の骨組みとなる成形物の表面全体にニッケル２７を真空蒸着した後、成形物の側面２４と上下面の外郭の隅２３a、２３ｂに真空蒸着されたニッケル２７を切削加工方法により除去して固定電極１７がニッケル２７を媒介として金属ケース１１と電気的に接続されないようにする。
【００２９】
すなわち、支持物２０の表面に真空蒸着されたニッケル２７は、固定電極１７と印刷回路基板２５とを電気的に接続する１つのループを形成するが、固定電極１７と金属ケース１１とが電気的に接続されないようにする役割もする。
【００３０】
前記支持物２０は、固定電極１７を内蔵した状態で、スペーサ１６の上段に位置し、固定電極１７と金属ケース１１を絶縁させ、印刷回路基板２５の音波流入口２６を介して流入される音波の伝達を遅延させ、固定電極１７を印刷回路基板２５に形成されているＦＥＴのゲートに電気的に接続させる役割をする。
【００３１】
特に、固定電極１７と支持物２０との間に所定厚さのフィルタ１９が内蔵されているため、印刷回路基板２５の音波流入口２６を介して振動板１５に伝達される音波が遅れて伝達される。
【００３２】
最後に、金属ケース１１内の最上段に積層される印刷回路基板２５は、前記金属ケース１１内に積層されることにより、金属ケース１１及び支持物２０と電気的に接続されるものであって、振動板１５の振動による振動板１５と固定電極１７との間の静電容量の変化による電位変化を電気信号に増幅変換するためのＦＥＴがハンダ付けされている。また、印刷回路基板２５にはコンデンサマイクロホンの後方で発生する音波が振動板１５に伝達できるように複数の音波流入口２６が穿孔されている。
【００３３】
上記した構成のコンデンサマイクロホンが、後方で発生した音を相殺消去しながら、前方で発生した音を収集する過程について、図７を参照して説明する。
【００３４】
先ず、コンデンサマイクフォンの前方で発生した音波が、金属ケース１１の音波流入口１２を介して直ちに振動板１５に伝達されて、振動板１５が前方で発生した音波によって振動する。
【００３５】
また、コンデンサマイクロホンの後方で発生した音波が、金属ケース１１の外郭を回って金属ケース１１の音波流入口１２を介して振動板１５に伝達されるとともに、後方で発生した音波が印刷回路基板２５の音波流入口２６を介して支持物２０の通孔２１、フィルタ１９、固定電極１７の通孔１８などを通して時間遅延された状態で振動板１５に伝達される。
【００３６】
すなわち、コンデンサマイクロホンの後方で発生した音波は、音波流入口１２を介して振動板１５に正常に流入されるが、印刷回路基板２５の音波流入口２６を介しては支持物２０に形成されている通孔２１とフィルタ１９により伝達時間が遅延される。
【００３７】
したがって、前方の音波流入口１２を介して流入された音波が、後方の音波流入口２６を介して流入された音波により相殺されて、後方で発生した音波が振動板１５を振動させるための音波として役割を果たせないため、振動板１５は前方で発生した音波によって振動される。
【００３８】
特に、支持物２０の通孔２１とフィルタ１９が、音波流入口２６を介して流入される音波の全周波数帯域に対して時間遅延を加えることによって、図８に示すような各周波数帯域に対する特性を得ることができる。ここで、通孔２１の深さ、直径及び各構成要素間の距離などを用いて、音波の遅延時間や、時間遅延される周波数帯域を調節することができる。
【００３９】
図８についてより詳しく説明すると、図面の２つのグラフのうち、上方にあるグラフはマイクの前方(０゜)で周波数の変化に応じて測定した音量の大きさをデシベル(ｄＢ)で表したもので、下方にあるグラフはマイクの後方(１８０゜)で周波数の変化に応じて測定した音量の大きさをデシベルで表したものである。図８から分かるように、周波数の変化に応じてマイクの前方で測定した音量の大きさの変動がほとんどなく、均一であることが分かる。したがって、周波数の変化に応じて１つの方向に対する指向性特性が従来技術に比べて良好であることが分かる。
【００４０】
本発明は、家庭で使用する音響機器や各種の放送装置及び録音装置、デジタルカメラ、移動通信端末器などに取り付けられて音声や音響などを収集するマイクに関する技術であって、各種装置の小型化や、高級化、薄型化などに有用であり、特殊目的のためのマイク製作に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来のコンデンサマイクロホンを示す切開斜視図。
【図２】従来のコンデンサマイクロホンを示す断面図。
【図３】従来コンデンサマイクロホンの指向特性を示す図。
【図４】従来コンデンサマイクロホンの指向特性を示す図。
【図５】本発明の一実施形態によるコンデンサマイクロホンを示す切開斜視図。
【図６】本発明の一実施形態によるコンデンサマイクロホンを示す分解斜視図。
【図７】本発明の一実施形態によるコンデンサマイクロホンを示す断面図。
【図８】本発明の一実施形態によるコンデンサマイクロホンの指向特性を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
１０…不織布、１１…金属ケース、１２，２６…音波流入口、１３…上段、１４…ダイアフラム板、１５…振動板、１６…スペーサ、１７…固定電極、１８，２１…通孔、１９…フィルタ、２０…支持物、２２a，２２ｂ…突出部、２３a，２３ｂ…隅、２４…側面、２５…印刷回路基板、２７…ニッケル。
【図１】
2006014267.tif 000003
【図２】
2006014267.tif 000004
【図３】
2006014267.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006014267.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006014267.tif 000009
【図８】
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