(57)【要約】【課題】周波数応答特性を、簡単な構成で改善することができる低コストのコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンを得る。【解決手段】ユニットケース１と、ユニットケース１と一体の前板１１と、ユニットケース１に内蔵された振動板３、振動板３と間隙をおいて対向する固定電極５を含む内蔵部品と、を備え、ユニットケース１の前板１１に前部音響端子１２を構成する孔が形成され、この孔の周縁部が内方に向かって延びる筒１８になっており、筒１８の長さは前板１１の厚さよりも長い。振動板３は外周縁部がリング状の振動板保持体２の一端面に固着され、振動板保持体２は振動板固着面とは反対側の面が前板１１の内面に当接して前板内面と振動板３との間に振動板保持体２の厚さに相当する音響室２０が形成され、音響室２０内に筒１８が侵入している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユニットケースと、このユニットケースと一体の前板と、ユニットケースに内蔵された振動板、この振動板と間隙をおいて対向する固定電極を含む内蔵部品と、を備え、上記ユニットケースの前板に前部音響端子を構成する孔が形成されてなるコンデンサーマイクロホンユニットであって、
上記前板に形成されている孔の周縁部が内方に向かって延びる筒になっており、
上記筒の長さは上記前板の厚さよりも長いことを特徴とするコンデンサーマイクロホンユニット。
【請求項２】
ユニットケースは、板状の材料をプレス成形することによって前板が一体に成形されるとともに、前板から内方に向かって延びる筒が絞り加工によって一体に成形されている請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
【請求項３】
振動板はその外周縁部がリング状の振動板保持体の一端面に固着され、振動板保持体は振動板固着面とは反対側の面がユニットケースの前板内面に当接して上記前板内面と振動板との間に振動板保持体の厚さに相当する音響室が形成され、この音響室内に上記前板から延びる筒が侵入している請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
【請求項４】
コンデンサーマイクロホンユニットをマイクロホンケースに内蔵してなるコンデンサーマイクロホンであって、コンデンサーマイクロホンユニットは請求項１乃至３のいずれかに記載のコンデンサーマイクロホンユニットであるコンデンサーマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサーマイクロホンユニットおよびこのユニットを用いたコンデンサーマイクロホンに関するもので、特に、前部音響端子内の音響質量を増大するための構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサーマイクロホンユニットは、音波を受けて振動するフィルム状の振動板、振動板の周縁部が固着されて振動板を保持する振動板保持体、スペーサを介して振動板との間に所定の間隙をおいて対向する固定電極、これら振動板、振動板保持体、固定電極などを含む内臓部品を収納するユニットケースなどによって構成される。比較的安価なコンデンサーマイクロホンユニットに用いられているユニットケースは、アルミニウムなどの塑性変形する素材を用いて有底円筒状に成形し、これに内臓部品を収納した後、開放している後端部を内方に向けてかしめることにより内臓部品をユニットケース内に一体的に固定している。
【０００３】
図３は、コンデンサーマイクロホンユニットの従来例を示す。符号１は有底円筒形状のユニットケースを示す。ユニットケース１は、一端側に一体に形成されている底板に相当する部分がマイクロホンユニットの前板１１になっていて、この前板１１の中央部には前板１１を打ち貫くことによって前部音響端子１２となる円形の孔１２が形成されている。ユニットケース１内には、前板１１側から順に、振動板保持体２、振動板３、スペーサ４、固定電極５、絶縁座６、回路基板７が重ねて配置されている。振動板３は音波を受けて振動するフィルム状の部材で、周縁部が振動板保持体２に固着されて振動板組が構成され、この振動板組は、ユニットケース１の前板１１と振動板３との間に振動板保持体２の厚さ分の音響室２０が生じるようにユニットケース１内に配置されている。振動板３の後面側にはスペーサ４を介在させて固定電極５が配置され、振動板３と固定電極５との間にスペーサ４の厚さに相当する間隙が形成されている。振動板３が音波を受けて振動すると、固定電極５との間の間隙が変化して振動板３と固定電極５との間の静電容量が変化し、音波に応じた電気信号に変換されるようになっている。
【０００４】
絶縁座６の前端側には凹陥部が２段階に形成されていて、大径の凹陥部に固定電極５が嵌められている。固定電極５は、上記凹陥部の周壁によって外周が位置規制され、上記凹陥部の周壁の高さよりも固定電極５の厚さ寸法が大きいことによって、固定電極５の前面外周縁部がスペーサ４に当接している。固定電極５の中央部には固定電極５を厚さ方向に貫通して孔５１が形成され、この孔５１は振動板３と固定電極５との間に生じている間隙に連通するとともに、固定電極５の前端側の凹陥部と固定電極５とで形成されている音響室５６に連通している。絶縁座６は上記音響室５６を後端側で開放するための複数の孔６１を有し、この各孔６１の後ろ側開放端は直径が拡大され、この拡径部には後部音響抵抗体８が嵌められている。絶縁座６の後端面に上記回路基板７が配置され、後部音響抵抗体８は回路基板７で押されている。ユニットケース１の後端側は開放端となっていて、この開放端縁部が内側に向けてかしめられ、折り返し部１４が形成されている。この折り返し部１４によって回路基板７が前側に向かって押圧され、この押圧力によって、絶縁座６、固定電極５、スペーサ４、振動板３、振動板保持体２が順にユニットケース１の前板１１に向かって押圧され、これらの内臓部品がユニットケース１内に位置決めされて一体化されている。
【０００５】
回路基板７には上記各後部音響抵抗体８と重なる位置に孔が形成され、これらの孔は後部音響端子７１を構成している。絶縁座６には中心軸線寄りに空洞が設けられていて、この空洞内にインピーダンス変換器の主体をなすＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）９が配置されている。ＦＥＴ８が備えている一つの端子は回路基板７に形成されている孔を貫通し、回路基板７の外側面に形成されている所定の回路パターンに半田付けされることにより、ＦＥＴ９は回路基板７に実質一体に固定されている。上記半田付け部分は、ＦＥＴ９の上記端子を通すために回路基板７に穿たれている孔を外側から塞いでいる。ＦＥＴ９の他の一つの端子は固定電極５に向かって延びるとともに、先端部がほぼ直角に折り曲げられて、固定電極５の背面と絶縁座６の前面とで挟み込まれ、固定電極５に電気的に接続されている。
【０００６】
上記従来例において、ユニットケース１は、一般的にアルミニウム材料からなる板をプレスにより絞り加工して作成される。板圧は０．２〜０．５ｍｍ程度である。前部音響端子１２は、ユニットケース１の前板１１を打ち抜いて形成した円形の孔のみによって形成される。こうすれば、前板１１の打ち抜き加工だけで前部音響端子１２を形成することができ、極めて簡単であるからである。
【０００７】
ところで、コンデンサーマイクロホンユニットの周波数応答特性は、リング状の振動板保持体２で囲まれ、振動板３の前面とユニットケース１の前板１１との間に形成されている音響室２０の音響容量ｓｆと、上記前板１１を打ち抜いて形成した孔からなる前部音響端子１２の音響質量ｍｆに大きく影響される。特に、１０ｋＨｚ付近からそれ以上の周波数応答特性は、上記音響容量ｓｆと前部音響端子１２の音響質量ｍｆとの共振で改善することができ、そのためには、前部音響端子１２の容積を大きくして音響質量ｍｆを大きくするとよい。
【０００８】
しかしながら、図３に示すような従来例では、ユニットケース１の前板１１を打ち抜いて形成した孔を前部音響端子１２としているに過ぎないため、前部音響端子１２の音響質量はユニットケース１の板厚によって制限され、音響質量を大きくすることができない。よって、コンデンサーマイクロホンユニットとしての周波数応答特性を高めることは難しい。
【０００９】
そこで、図４に示すように、前部音響端子１２の前に、比較的厚さ寸法の大きいリング状の部材１６を固着し、この部材１６の内周面で囲まれる空間を前部音響端子１２と連通させて、実質的に前部音響端子の容積を拡大し、前部音響端子１２の音響質量を拡大することによって、コンデンサーマイクロホンユニットとしての周波数応答特性を高めることが考えられる。
しかしながら、リング状の部材１６を別部材として用意し、これをユニットケース１の前板１１に固着することは、部品数を増大させるとともに、組立工数を増大させることになり、製造コストが高くなる要因となるので望ましくない。上記リング状の部材１６をユニットケース１の前板１１の前面に固着すると、マイクロホンユニットの寸法が前側に拡張することになるため、マイクロホンユニットをマイクロホンケースに組み込んでマイクロホンを組み立てる際に、上記リング状の部材１６がマイクロホンケースへの組み込みの障害となることもある。
【００１０】
なお、本出願人は、マイクロホンユニットの前部音響端子に別部材としてバッフル板を付加してなる単一指向性マイクロホンに関して先に特許出願した（特許文献１参照）。特許文献１記載の発明は、例えば、パソコン本体やディスプレイに組み込むのに適したマイクロホンに関するもので、マイクロホンを組み込む壁面に、マイクロホンユニットよりも大径で、かつ、その軸長よりも大きな深さを有するユニット収納部を形成して、同ユニット収納部内に上記マイクロホンユニットをその前部音響端子が上記壁面を含む平面内に位置するように収納するとともに、上記マイクロホンユニットの前部音響端子側に上記ユニット収納部の開口面内に嵌合されるバッフル板を取り付け、上記バッフル板の周辺に上記後部音響端子に連通する側部音響端子を形成したことを特徴とする。
【００１１】
特許文献１記載の発明によれば、音源からの音波は前部音響端子にて捕らえられるとともに、側部音響端子からユニット収納部内に入り後部音響端子に至るため、その間で音圧傾度が生じ良好な単一指向特性が得られる。
しかし、特許文献１記載の発明は、前部音響端子の音響質量に着目した発明ではなく、目的も本願発明とは異なる。
【００１２】
音響質量に着目したマイクロホンに関する発明として、風雑音の影響や近接効果を低くするために、マイクロホンユニットの外周面と音響管の内周面との間に所定の隙間を設けて、マイクロホンユニットの前方音響端子と後方音響端子とを音響的に接続し、マイクロホンユニットの外周面と音響管の内周面との間の隙間に存在する音響質量に対して、所定の音響抵抗を有する音響抵抗材を配置してなる狭指向性マイクロホンがある（特許文献２参照）。特許文献２記載の発明は、マイクロホンユニットの外周面と音響管の内周面との間の隙間に存在する音響質量に着目したものであって、前部音響端子の音響質量に着目した発明ではなく、目的も本願発明とは異なる。
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−３２５８４号公報
【特許文献２】特開平１１−３３１９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本願発明は、図３、図４に示すような従来技術の問題点、すなわち、前部音響端子内部の音響質量が不十分で、１０ｋＨｚ以上の周波数応答特性を改善できないという問題点を解消するとともに、周波数応答特性を改善することができるコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンを低コストで提供することを目的とする。
本発明はまた、１０ｋＨｚ以上の周波数応答特性を、簡単な構成で改善することができる低コストのコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットは、ユニットケースと、このユニットケースと一体の前板と、ユニットケースに内蔵された振動板、この振動板と間隙をおいて対向する固定電極を含む内蔵部品と、を備え、上記ユニットケースの前板に前部音響端子を構成する孔が形成され、上記前板に形成されている孔の周縁部が内方に向かって延びる筒になっており、上記筒の長さは上記前板の厚さよりも長いことを最も主要な特徴とする。
本発明にかかるコンデンサーマイクロホンは、本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットをマイクロホンケースに内蔵していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットによれば、ユニットケースの前板に形成されていて前部音響端子を構成する孔の周縁部が内方に延びる筒になっているため、この筒で囲まれる空間が前部音響端子となる。そして、上記筒の長さは上記前板の厚さよりも長くなっているため、単に前板に孔を形成しただけの前部音響端子よりも内部の容積が大きくなって音響質量を増大させることができる。このため、増大した音響質量を高域の共振器として有効に作動させ、マイクロホンユニットの周波数応答特性、特に１０ｋＨｚ以上の周波数応答特性を改善することができるという利点がある。また、かかる効果を奏するコンデンサーマイクロホンユニットを、部品を追加することなく安価に提供することができる利点もある。
前部音響端子を構成する孔の周縁部から延びる筒は内方に向かっているので、ユニットの前端面からの突出がなく、既存のマイクロホンケースに内蔵してコンデンサーマイクロホンを構成するのに支障を来たすこともない。
本発明にかかるコンデンサーマイクロホンによれば、上記の効果を奏するコンデンサーマイクロホンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１、図２を参照しながら、本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンの実施例について説明する。図３、図４に示す従来例の構成と同じ構成部分には共通の符号を付した。
【００１８】
図１において、符号１は有底円筒形状のユニットケースを示す。ユニットケース１は、一端側に一体に形成されている底板に相当する部分がマイクロホンユニットの前板１１になっていて、この前板１１の中央部には前板１１を打ち貫いて円形の孔が形成されるとともに、この孔の周縁部を絞り加工することによって、前板１１から内方に向かって延びる筒１８が一体に成形されている。この筒１８で囲まれている空間が前部音響端子１２となっている。筒１８の長さＬは、上記前板１１の厚さよりも長くなっている。
【００１９】
ユニットケース１内には、前板１１側から順に、振動板保持体２、振動板３、スペーサ４、固定電極５、絶縁座６、回路基板７が重ねて配置されている。振動板３は音波を受けて振動するフィルム状の円形の部材で、周縁部が振動板保持体２の後端面（図１において右端面）に固着されて振動板組が構成されている。この振動板組は、ユニットケース１の前板１１と振動板３との間に振動板保持体２の厚さ分の音響室２０が生じるように、振動板保持体２の振動板３固着面とは反対側の前端面を上記前板１１の内側面に当接させてユニットケース１内に配置されている。振動板３の後面側には、リング状の上記振動板保持体２と軸方向に重なる位置にリング状のスペーサ４が配置され、このスペーサ４に介在のもとに固定電極５が配置され、振動板３と固定電極５との間にスペーサ４の厚さに相当する間隙が形成されている。振動板３が音波を受けて振動すると、固定電極５との間の間隙が変化して振動板３と固定電極５との間の静電容量が変化し、音波に応じた電気信号に変換されるようになっている。
【００２０】
前述のように、筒１８の長さＬは、上記前板１１の厚さよりも長くなっているため、筒１８は上記音響室２０内に侵入している。ユニットケース１の材質は特に限定されるものではないが、例えば、板圧が０．２〜０．５ｍｍ程度のアルミニウム材料からなる板をプレスにより絞り加工して作成することができる。また、前板を打ち抜いて孔を形成し、この孔の周縁部を絞り加工して筒１８を一体に成形することができる。
【００２１】
絶縁座６の前端側には凹陥部が２段階に形成されていて、大径の凹陥部に固定電極５が嵌められている。固定電極５は、上記凹陥部の周壁によって外周が位置規制され、上記凹陥部の周壁の高さよりも固定電極５の厚さ寸法が大きいことによって、固定電極５の前面外周縁部がスペーサ４に当接している。固定電極５の中央部には固定電極５を厚さ方向に貫通して孔５１が形成され、この孔５１は振動板３と固定電極５との間に生じている間隙に連通するとともに、固定電極５の前端側の凹陥部と固定電極５とで形成されている音響室５６に連通している。絶縁座６は上記音響室５６を後端側で開放するための複数の孔６１を有し、この各孔６１の後ろ側開放端は直径が拡大され、この拡径部には後部音響抵抗体８が嵌められている。絶縁座６の後端面に上記回路基板７が配置され、後部音響抵抗体８は回路基板７で押されている。ユニットケース１の後端側は開放端となっていて、この開放端縁部が内側に向けてかしめられ、折り返し部１４が形成されている。この折り返し部１４によって回路基板７が前側に向かって押圧され、この押圧力によって、絶縁座６、固定電極５、スペーサ４、振動板３、振動板保持体２が順にユニットケース１の前板１１に向かって押圧され、これらの内臓部品がユニットケース１内に位置決めされて一体化されている。
【００２２】
回路基板７には上記各後部音響抵抗体８と重なる位置に孔が形成され、これらの孔は後部音響端子７１を構成している。絶縁座６には中心軸線寄りに空洞が設けられていて、この空洞内にインピーダンス変換器の主体をなすＦＥＴ９が配置されている。ＦＥＴ８が備えている一つの端子は回路基板７に形成されている孔を貫通し、回路基板７の外側面に形成されている所定の回路パターンに半田付けされることにより、ＦＥＴ９は回路基板７に実質一体に固定されている。上記半田付け部分は、ＦＥＴ９の上記端子を通すために回路基板７に穿たれている孔を外側から塞いでいる。ＦＥＴ９の他の一つの端子は固定電極５に向かって延びるとともに、先端部がほぼ直角に折り曲げられて、固定電極５の背面と絶縁座６の前面とで挟み込まれ、固定電極５に電気的に接続されている。
【００２３】
図２は、上記実施例の音響的な等価回路を示している。上記実施例の各部の音響要素を以下のように定める。
Ｐ１：ユニットの前側の音圧
Ｐ２：ユニットの後ろ側の音圧
ｍｆ：前部音響端子の音響質量
ｓｆ：振動板の前側の空気室２０のスチフネス
ｍ０，ｓ０，ｒ０：振動板の音響インピーダンス（図２にＡで示す）
ｍ０：振動板の音響質量
ｓ０：振動板のスチフネス
ｒ０：振動板の音響抵抗
ｓ１：振動板３の背後の空気室５６のスチフネス
ｒ１：後部の音響抵抗
【００２４】
上記実施例の音響的な等価回路は図２に示すように、Ｐ１，ｍｆ，ｍ０，ｓ０，ｒ０，ｒ１，Ｐ２がこの順に直列に接続された形になっていて、ｍｆとｍ０の接続点と、Ｐ１とＰ２の接続点すなわち接地との間にｓｆが、ｒ０とｒ１の接続点と、Ｐ１とＰ２の接続点すなわち接地との間にｓ１が接続された形で表すことができる。前部音響端子の音響質量ｍｆと振動板３の前側の空気室２０のスチフネスｓｆからなる部分（図２において符号Ｂで示す部分）が高域の共振器を構成していて、ｍｆが大きいほど高域の共振器として有効に動作させることができる。ｍｆを大きくするためには前部音響端子１２の容積を大きくする必要がある。図１に示す実施例では、前板１１に形成されている孔の周縁部を絞り加工することによって内方に向かって延びる筒１８を形成し、かつ、筒１８の長さを上記前板１１の厚さよりも長くすることによって、前部音響端子１２の容積を大きくし、前部音響端子１２が高域の共振器として有効に動作するように工夫している。これによって周波数応答特性が良好なコンデンサーマイクロホンユニットを得ることができる。
【００２５】
上記実施例によれば、前部音響端子１２の容積を大きくするために、前板１１に形成されている孔の周縁部を絞り加工することによって、筒１８をユニットケース１と一体に成形しているので、前部音響端子１２の容積を大きくするための別部品を付加する必要がなく、部品数が少なく、組立工数も少なく、周波数応答特性の良好なコンデンサーマイクロホンユニットを安価に提供することができる。
【００２６】
本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットはこれをマイクロホンケースに内蔵することによってコンデンサーマイクロホンを構成することができる。本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットは、前部音響端子１２の容積を大きくするために、前板１１に形成されている孔の周縁部を内方に向かって延びる筒１８にしたため、上記前板１１の前端側が前方に突出することを回避することができ、一般的な構成のマイクロホンケースに内蔵してコンデンサーマイクロホンを構成することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットの実施例を示す縦断面図である。
【図２】上記実施例の音響的な等価回路図である。
【図３】従来のコンデンサーマイクロホンユニットの例を示す縦断面図である。
【図４】従来のコンデンサーマイクロホンユニットにおいて前部音響端子の音響質量を増大させる手段を付加した例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    ユニットケース
２    振動板保持体
３    振動板
４    スペーサ
５    固定電極
６    絶縁座
７    回路基板
８    音響抵抗体
１２    前部音響端子
１８    筒
２０    音響室
７１    後部音響端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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