(57)【要約】【課題】静電遮蔽と撥水性を併せ持つ高機能マイクロホンの安価にして製作の容易な実現【解決手段】マイクロホンの前面開口部に装着する透音性風防に、これが絶縁性の場合には５０ミクロン以下の厚さで導電コーティングを施し、導電性の場合には直接その外面および音響導入孔内壁に５０ミクロン以下の厚さで、水との接触角が１２０度以上の撥水材をコーティングする【選択図】図２
2006254391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面に音響導入孔よりなる受音開口部を有する導電性の匡体内に設置された導電性振動膜、これに平行して設置された固定電極と両者を電気的に絶縁しつつ固着する絶縁体と、電気信号を効率的に取り扱うための前置増幅器とを主たる構成要素とするコンデンサマイクロホンにおいて、受音開口部の外面ならびに音響導入孔の側壁に、ＰＴＦＥを主成分とする撥水材を１ミクロン以上５０ミクロン以下の厚さにコーテイングしたことを特徴とするマイクロホン装置
【請求項２】
請求項１において、振動膜または固定電極のいずれか一方の互いの対向面上に固着されたエレクトレット形成層を有する形式のマイクロホン装置
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本発明は、静電誘導による妨害に強く、かつ降雨等に起因する水濡れ障害等の不具合を発生することなく動作の可能で、かつ電子回路等静電誘導源に近接して設置できる高機能のマイクロホン装置を提供し、通信機器、音響装置、計測装置およびシステムの小型化、高機能化、高信頼化、使用条件の制約の緩和、保守の容易化等、その利便性を高めるためのものである。
【背景技術】
【０００２】  通信用、特に携帯電話あるいは屋外設置型のインターホン等に多く用いられるコンデンサマイクロホンは、その主たる構成品である導電性の振動膜と、これに対向して並行に設置される背電極としての固定電極、及びこの両者を電気的に絶縁しつつ機構的に固着せしめる絶縁体が電気音響変換の主体的要素であり、音響波から振動膜の振動、振動にもとずく膜と背電極間の静電容量の変化を通して変換された電気信号を効率的に検出，伝送するために、前置増幅器を一体として筐体に収容することが一般的である（１）この場合、振動膜を筺体に接地して、背電極側を前置増幅器の入力端子に接続して出力信号を取り出すか、または背電極側を接地して、振動膜側を前置増幅器に接続するかは設計者の任意である。然るに背電極側を接地する場合は、背電極と、シールドケースたる筺体とを共用することによって部品点数を削減できると言う利点がある
第１図に従来から多用されているマイクロホンの模式的例であって，円筒状のものを直径に沿った断面図として示す
第１図において１１は導電性の振動膜、１２は導電性の背電極であり、その一面が振動膜に対向して、約１ミクロンから１００ミクロンの間隔を置いて並行に設置され、コンデンサを形成している、１３は絶縁物でこの両者を互いの位置関係が正規であるべく固定し、かつ電気的に絶縁する機能を有するものである  １４は背電極と振動膜の間の電位差が、振動膜が音圧によって振動することによって変化する量を出力として取り出すためのリード線であって前置増幅器１５に接続されている．１５は前置増幅器、１６はコネクタ、１７は音響波を導入するための前面開口部、１８は筐体、１９は前面保護膜  である．なお本図においては前置増幅器を動作せしめるための電源供給用の部品は記載を省略している。
マイクロホンが形成しているコンデンサは、第１図で説明したとおり並行円板状であってその直径は大きくても数センチメートルであり，前述のとおりの振動膜−電極の間隔から分かるとおり静電容量は大きくても１００ｐＦ程度で、使用する音声帯域あるいは音響計測の周波数帯域である数ヘルツから数１０キロヘルツの間ではインピーダンスとして数メグオーム以上の高インピーダンスである。このため、変換された電気信号を外部と効率的に接続するため、ごく近距離に内臓されている入力抵抗の高い前置増幅器に接続されている
この高インピーダンス部分に水分が付着すると、感度低下や雑音の発生などの障害が起こり、このための対策が必要であった
また、良く知られているように、コンデンサマイクロホンでは音響信号による振動膜の振動を、コンデンサの静電容量の変化として検出し，これを電気信号に変換するために、コンデンサにあらかじめ電荷を付与しておく必要があるが、そのためには、さらに高い値の抵抗器を経由して、電圧を供給するか、または振動膜あるいは固定電極の対向面の一方にＦＥＰ（フルオロエチレンプロピレン）などの膜を形成し、この膜に永久電荷を与えて成極するいわゆるエレクトレットタイプが実用化されている。  このエレクトレットタイプのコンデンサマイクロホンでは、エレクトレット形成層が水によって機能が害われることから、水に晒せないなどの使用上の制約があった
さらに、上に述べたように，マイクロホン本体、及びマイクロホンから前置増幅器にいたる接続部の電気的インピーダンスは低いものでも数メグオーム、小型のものでは４０ギガオームに達するきわめて高インピーダンスであって、これが前置増幅器を近接設置する理由の一つとなっているものであるが、この高インピーダンスの部分は増幅前の部分であるから、信号のレベルがきわめて低い部分でもある。このことから容易に理解できるように、静電誘導による雑音の混入に対して脆弱であり、厳重な静電シールドが必要である．  一方、筐体を金属等の導電体で構成することは容易であり，広く使用されているので問題は無いが、音響信号波の振動膜への能率的導入のためには、相当部分の開口が必要であり、この部分からの静電誘導を阻止するために、金属メッシュによる開口部の電気的閉塞など多大の手段が必要であった
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  以上述べたように水分の影響による障害を防ぎ、かつ開口部からの静電誘導を阻止するコンデンサマイクロホンの高機能化の方法を、安価にして効率良く実現することが本発明により解決せんとする課題である
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明では、コンデンサマイクロホンの前面開口部によく用いられる、塵埃や、風の進入を防ぎ、かつ外部からの損傷から保護するためのいわゆる風防（以下風防と称する）を、その音響的特性すなわち透音性を損なうことなく、簡単な表面処理によって静電的シールド効果をもたせ、かつ撥水作用も持たせた高機能の風防（以下高機能風防と称する）を形成しようとするものである
このことは、背電極接地型の場合にきわめて重要である  すなわち電極を兼ねた筺体前面の音響導入孔からの水分の浸入、電界の回りこみ等は、直接前置増幅器の入力端子に到達するため、すでに述べた理由によって明らかな通り、マイクロホンの機能に致命的障害をもたらすからである
【構成と作用】
【０００５】  本発明によって、振動膜接地型、背電極接地型のいずれにも使用する高機能風防を模式図として第２図に示す。第２図において  ２１は風防の基材であって、たとえば不織布、ウレタンフォームなどが多用されていて、一般にマイクロホンの筐体２４の上に装着される。２２は導電コーティング部であって、カーボン、ニッケルなどの導電材粉末の混入されたエポキシ樹脂等のいわゆる導電コーティングである。２３はＰＴＦＥ等を主成分とする撥水材で，本発明では特に水に対する撥水性能が接触角として１２０度以上を有する材料を用いるものである。この撥水材は、導電コーティングの外側に塗布されることが必要である。そして、これらのコーティングは、いずれも５０ミクロン以下であることが必要で、これよりも厚いときには高機能風防の音響特性が損なわれるからである。また導電コーティングは片面あるいは両面いずれでも差しつかえなく、製造工程の都合によって任意に選択できるが、その一部または全部が導電性筐体２４に接していなければならない。図２では、導電コーティングは基材の周辺外まで施されていて、その部分で筐体と接し、電気的に接続されて静電遮蔽効果をもたしめた例である
以上の構成により，本発明による高機能風防は、風防基材の音響特性を維持しつつ、導電コーティングによる静電遮蔽とその外側に設けられた撥水コーティングによる撥水作用によって高周波増幅器などの静電誘導源に近接して装着でき、かつ開口部からの水分の浸入による障害を阻止することが出きる機能を有するものとなるのである
以上は風防として、基材を使用する例であるが、実用的には、この基材とマイクロホン筺体とをかねることも可能である。そのためには、筺体前面の音響導入孔を、音響特性が損なわれない限り小さくすることが必要で、このことは、筺体の厚みとも関連し、すなわち厚みの大きい場合には孔の径を大きく、少ない場合には小さくしなければならない。これらの関係は空気の粘性抵抗に関わるもので、すでに解明されている（２）。例えば厚みが０．２ｍｍであれば一般には、孔径は３０乃至は７０ミクロンが適しており、この程度であれ誘導は導体の端効果で、また水分はコーティングされた撥水剤上での水の表面張力によって十分阻止が可能であることが確認されている、
【実施例】
【０００６】  本発明の１実施例として基材として市販の不織布の１である日本バイリーン社製ＤＳ−１５ＳＳ（厚さ０．１５ｍｍ、重量４５ｇ／平方メートル）のものを用い、導電コーティングとして藤倉化成（株）製ドータイトＸＣ−１２を約２０ミクロンコーティングし、その上に撥水材として低分子重合ＰＴＦＥにバインダを加えたものをコーティングした高機能風防を作成し、エレクトレットコンデンサマイクロホンに適用したところ２０Ｗ蛍光灯に２０ｃｍまで近ずけても何らの誘導を受けず、かつ水深１メートルの深さに３０分水没しても性能劣化は認められず、本発明の有効性が確認された
【他の実施例】
【０００７】  第３図に他の実施例を示す  第３図において、３１は導電性のマイクロホン筺体、３２は音響導入孔、３３はコーティングされた撥水材である  このコーティングは、マイクロホン筺体の前面と  音響導入孔の側壁に施されている。筺体は、金属製で、板厚は０．３ｍｍ、孔の直径は７０ミクロン、であり、この寸法で、音響特性は１９ｋＨｚまで影響は無く、かついわゆる生活防水の効果を有するものである
【発明の効果】
【０００８】  以上の２例に示したごとく、本発明は、振動膜接地型のみならず、背電極接地型に対しても適用が有効であり、これによりマイクロホンの機能、形状、寸法、信頼性等に関する設計製作の自由度が増加し、ひいては音声通信、音響計測等の機器の設計の自由度の拡大、使用上の制限の緩和に多大の寄与をするものである、
なお、本発明の主眼点の一つは、音響導入孔の側壁に撥水材をコーティングすることであり、その音響導入孔の寸法は、音響特性によって制約を受け、一定値以上の内径を確保しなければならないことは、すでに記述したとおりであるが、このことによって、効果的に作用する撥水剤の水に対する接触角は下限があり、２０−２０，０００Ｈｚ程度の周波数を取り扱うためには、接触角は１２０度以上は必要であることを付言する
【参考文献】
（１）日本音響学会編  電気音響工学  コロナ社  昭和５４年
（２）早坂寿男  音響工学  日刊工業新聞社  昭和３２年
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コンデンサマイクロホンの代表的構造の模式図
【図２】本発明による高機能風防の模式図
【図３】実施例２
【符号の説明】
【００１０】１１は振動膜、１２は背電極、１３は絶縁物  １４はリード線  １５は前置増幅器、１６はコネクタ、１７は前面開口部、１８は筐体、１９は前面保護膜
２１は風防の基材  ２２は導電コーティング部  ２３は撥水材  ２４はマイクロホンの筐体
３１はマイクロホンの導電性筺体、３２は音響導入孔、３３は撥水材
【図１】
2006254391.tif 000003
【図２】
2006254391.tif 000004
【図３】
2006254391.tif 000005