JP6053161B2 - コンデンサマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、大音圧の下で使用されても電子回路部の振動を抑制して、良好な周波数応答と、附帯音の無い高音質の音声信号を得ることができるコンデンサマイクロホンに関するものである。

楽器の演奏音を収音するために楽器の近傍の強大な音圧の下で使用されるマイクロホンがある。楽器の近傍で用いられるマイクロホンは、演奏者の動作の妨げや視界の妨げにならないように、ダイナミックマイクロホンよりも小型化が容易なコンデンサマイクロホンが多く用いられている。マイクロホンで収音した楽器の演奏音は演奏会場などにおいて拡声する（「ＰＡ」といわれる場合もある）のに用いられることが多く、指向性は単一指向性であることが多い。単一指向性コンデンサマイクロホンは、マイクロホンケースの側部に開口が設けられ、コンデンサマイクロホンユニットの後部音響端子と上記開口が連通している。上記開口は、コンデンサマイクロホンユニットの後部音響端子に音波を取り込む役目を持っている。

コンデンサマイクロホンは、マイクロホンユニットの出力インピーダンスを低くするためのインピーダンス変換器などの電子回路を必要とする。この点、ボイスコイルの両端から信号を出力するダイナミックマイクロホンと異なる。コンデンサマイクロホンは、上記のように電子回路を必要とする一方、なるべく小型にする必要があることから、マイクロホンユニットの後部音響端子付近に、電子回路部品が搭載された回路基板が組み込まれる。

このような構成のコンデンサマイクロホンを楽器の近傍などで使用すると、マイクロホンケース内に取り込まれる大きな音圧の音波が回路基板を振動させる。回路基板が振動すると、回路基板に搭載されている電子回路部品が振動し、マイクロホンユニットによって電気音響変換される目的音以外の附帯音が発生する。回路基板に例えばフィルムコンデンサが実装されていると、振動によってフィルム間隔が変動して静電容量が変化し、附帯音の発生原因となる。回路基板自体の振動によって静電容量が変化し、附帯音の発生原因となる。これらの附帯音は音質の劣化をもたらすので、電子回路部品が音波によって振動しないようにすることが望ましい。

マイクロホンユニットケース（以下、単に「ユニットケース」という）内には、マイクロホンユニットの後部音響端子の後方に、ユニットケースの開口に通じる空間があり、この空間に上記電子回路部品を搭載した回路基板を収納している。上記空間は音響容量として動作するため、この空間の音響質量と上記ユニットケースの開口とで共振が発生する。この共振はマイクロホンの周波数応答を劣化させる。上記空間の容積が大きければ電子回路部品およびこれを搭載した回路基板の収納は容易であるが、音響容量のインピーダンスが低くなり、主要な収音周波数帯域で共振しやすくなる。

したがって、上記音響容量のインピーダンスを高めるためには、上記空間の容積を減じる必要がある。上記空間の容積を減じることによって上記音響容量のインピーダンスが高くなり、上記空間の共振周波数が高くなる。このようにして上記空間の共振周波数を主要収音周波数帯域の上限よりも高くすると、共振周波数以下の周波数帯域においては、指向周波数応答は劣化しない。

コンデンサマイクロホンユニットの後部音響端子後方に形成されているマイクロホンケースの空間の共振を防止するために、上記空間に音響抵抗として機能する充填部材を配置したコンデンサマイクロホンが知られている（特許文献１参照）。特許文献１記載のコンデンサマイクロホンで使用される充填部材は、無数の連続気孔を有するプラスチックの焼結体で、マイクロホンケースの上記空間に配置されている。上記充填部材は、マイクロホンケースの側面の開口から上記空間に進入する音波に対し音響抵抗として機能し、上記空間の共振を防止する。

特許文献１記載の発明によれば、マイクロホンケースの内部空間の共振防止効果が認められる。しかし、特許文献１記載の発明は、マイクロホンケースの小さな容積の内部空間に電子回路部を配置するものではなく、マイクロホンケース内に進入する音波によって電子回路部が振動することを防止する構成としたものでもない。

そこで本発明者は、コンデンサマイクロホンユニットと、上記コンデンサマイクロホンユニットを収納し、上記コンデンサマイクロホンユニットの後部音響端子に連なる空間を有するとともに周壁に形成されていて上記空間に連なる開口を有するマイクロホンケースと、上記マイクロホンケースの上記空間内に配置されて上記空間の容積を減ずる容積制限部材と、上記マイクロホンケースの上記空間内に配置されるとともに上記容積制限部材で包囲された電子回路部と、を有してなり、上記容積制限部材は、上記マイクロホンケースの上記開口から上記空間に進入する音波が上記電子回路部に到達することを遮蔽する遮蔽部材を兼ねていることを特徴とするコンデンサマイクロホンを発明し、先に特許出願した（特願２０１２−１４８１５０参照）。

上記特許出願に係る発明によれば、マイクロホンユニットの後部音響端子およびマイクロホンケースの開口に連なるマイクロホンケースの空間の容積が小さくなり、上記空間は共振しにくく、良好な周波数応答特性を得ることができる。大きな音圧の音波がマイクロホンケース内に進入しても、容積制限部材が電子回路部まで到達することを遮蔽するから、電子回路部品の振動による附帯音の発生がなくなる効果もある。

特開２０１１−９８０７号公報

上記特許出願の明細書および図面に記載されているコンデンサマイクロホンの実施例では、電子回路部品が配置された回路基板の一端部が容積制限部材の外方に突出している。そして、上記回路基板の一端部が導電性の保持部材を介してマイクロホンユニットの信号出力端に電気的に導通している。したがって、回路基板の一部を容積制限部材から外方に突出させる構造にする必要があり、設計上の自由度が制限される難点がある。

本発明は、上記特許出願に係る発明をさらに改良し、電子回路部品が配置される回路基板の設計上の自由度を高めることができるコンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明に係るコンデンサマイクロホンは、
コンデンサマイクロホンユニットと、
上記コンデンサマイクロホンユニットを保持し、上記コンデンサマイクロホンユニットの後部音響端子に連なる空間を有するとともに上記空間に連なる開口が周壁に形成されているユニットケースと、
上記ユニットケースの上記空間内に配置され上記空間を区画することにより上記空間の容積を減ずる容積制限部材と、
上記ユニットケースの上記容積制限部材で区画された空間内に配置され上記容積制限部材で包囲された回路基板と、
上記コンデンサマイクロホンユニットの信号出力端と上記回路基板を電気的につなぐ剛性導電体と、を有してなり、
上記回路基板は、その基板面が上記ユニットケースの中心軸線を横切る姿勢で配置され、
上記剛性導電体は容積制限部材をガイドにしてスライド可能に保持され、
上記剛性導電体と上記回路基板との間または上記剛性導電体と上記コンデンサマイクロホンユニットの信号出力端との間に弾性導電体が圧縮されて介在していることを最も主要な特徴とする。

容積制限部材によってユニットケース内の空間の容積は小さくなるため、上記空間は共振しにくくなり、良好な周波数応答特性を得ることができる。大きな音圧の音波がユニットケース内に進入しても、音圧が回路基板まで到達することを容積制限部材が遮蔽するから、電子回路部品の振動による附帯音の発生がなくなる。マイクロホンユニットと回路基板の電気的な接続は、スライド可能な剛性導電体を介して行われるため、回路基板は、剛性導電体と導通をとるための特殊な構造を必要とせず、回路基板の設計上の自由度が高まる。

本発明に係るコンデンサマイクロホンの実施例を示す縦断面図である。 上記実施例の要部を示す分解縦断面図である。

以下、本発明に係るコンデンサマイクロホンの実施例について図１、図２を参照しながら説明する。

図１、図２において、符号１はマイクロホンユニットケースを示している。ユニットケース１は、ほぼ円筒形のケース本体１１と、ケース本体１１の先端開口部に被せられているヘッドケース２３を有してなる。ケース本体１１の内部は空間１２になっている。ヘッドケース２３内にはコンデンサマイクロホンユニット２が収納されている。コンデンサマイクロホンユニット２は、音波を受けて振動する振動板１８と、振動板１８との間に所定の間隙をおいて対向配置された固定極２０と、これらの部材をヘッドケース２３内に保持する絶縁保持体２４を有している。ケース本体１１の周壁には適宜数の開口１３が形成されていて、ケース本体１１の内部の空間１２は開口１３に連通し、空間１２は開口１３からマイクロホン外に開放している。コンデンサマイクロホンユニット２の指向性は単一指向性である。

上記振動板１８と固定電極２０はコンデンサを構成していて、振動板１８が振動すると上記コンデンサの容量が変化することにより電気音響変換される。ヘッドケース２３にはマイクロホンユニット２に音波を導入する開口１９が形成されている。開口１９は前部音響端子となっている。対向電極２０には、この対向電極２０を厚さ方向に貫通して上記振動板１８の背面側空間をマイクロホンユニット２の外部に連通させる適宜数の孔が形成され、これらの孔は後部音響端子２１を構成している。ケース本体１１の内部の空間１２は後部音響端子２１に連通し、また、前述のとおり開口１３に連通している。

ケース本体１１の内部には、回路基板４が、基板面すなわち電子回路部品の実装面をケース本体１１の中心軸線を横切る方向、より具体的には上記中心線に直交する方向に向けて固定されている。ケース本体１１の内部は、回路基板４により図１、図２において上下に二分されている。二分されたケース本体１１の内部のうち上側の内部が上記空間１２となっている。回路基板４の上には、半球形状に形成された容積制限部材３が上に向かって突出した姿勢で配置されている。容積制限部材３の外周縁と回路基板４を貫いた止めねじがケース本体１１の平坦な支持部にねじ込まれることにより、容積制限部材３の外周が回路基板４の上面に密着して固定されている。容積制限部材３の内部空間の気密性を高めるために、容積制限部材３の外周縁と回路基板４との対向面に隙間を密閉するシーラントを介在させるとよい。

上記の構成により、回路基板４と容積制限部材３で囲まれた半球形状の密閉空間が形成されていている。容積制限部材３は、上記空間１２を区画し、上記密閉空間が空間１２の多くの容積を占有して空間１２の容積を減じている。容積制限部材３はまた、ケース本体１１の開口１３を遮蔽することのないような大きさに形成されるとともに、容積制限部材３は回路基板４の回路部品実装面を包囲している。

容積制限部材３は、その中心部に円筒状のガイド部３１を有している。ガイド部３１は容積制限部材３の中心軸線に沿って一体成形により形成されている。ガイド部３１により、棒状の剛性導電体１５が保持されている。剛性導電体１５はガイド部３１をガイドとして容積制限部材３の中心軸線に沿いかつ剛性導電体１５の長手方向にスライドすることができる。剛性導電体１５は円柱形で長さ方向両端は半球面になっている。

剛性導電体１５は、コンデンサマイクロホンユニット２の信号出力端である固定電極２０と回路基板４の所定の電極パターンを電気的につなぐものである。剛性導電体１５と回路基板４の所定の電極パターンとの間には、例えば導電布からなる弾性導電体１６が圧縮されて介在している。したがって、剛性導電体１５は弾性導電体１６の反発力により固定電極２０に向かって付勢され、固定電極２０と回路基板４の所定の電極パターンとを電気的に確実に接続している。弾性導電体１６は、剛性導電体１５とコンデンサマイクロホンユニットの信号出力端との間に介在させてもよいし、剛性導電体１５の両端に配置してもよい。剛性導電体１５の上端が接触する固定電極２０の中心部には、剛性導電体１５を受け入れる窪み２２が形成されている。

容積制限部材３の素材は、電気的には絶縁性で、音波を通しにくい素材を用いる。本実施例では、樹脂、より具体的にはポリカーボネイト（ＰＣ）素材を用いたが、他の同等の素材を用いてもよい。剛性導電体１５をスライド可能に保持するために、剛性導電体１５の外周面とガイド部３１の内周面との間に微小な隙間が生じる。この隙間を通して外部からの音波が容積制限部材３の内部空間に進入すると、回路基板４の回路部品を振動させるので、上記隙間にシール材を介在させて上記隙間を密閉している。上記シール材に代えてシーラントあるいはグリスなどの潤滑剤を介在させてもよい。

回路基板４に搭載されている電子回路部品は、コンデンサマイクロホンユニット２の出力信号をマイクロホン出力信号として出力するための処理回路を構成している。より具体的には、電子回路部５はコンデンサマイクロホンユニット２の出力インピーダンスを変換するためのＦＥＴを含み、必要に応じてバッファアンプ、平衡出力するための信号処理回路などを含む。前記振動板１８はマイクロホンユニットの信号を出力する他方の電極を構成している。振動板１８は、ユニットケー１を通じて回路基板４に形成されている所定の回路パターンに電気的に接続されている。

容積制限部材３は、前記空間１２の容積を減ずるばかりでなく、音波を遮蔽する遮蔽部材を兼ねていて、前記開口１３から空間１２に進入する音波が回路基板４の電子回路部品に到達することを遮蔽する働きもしている。容積制限部材３はまた、回路基板４の制振部材を兼ねている。

ユニットケース１のケース本体１１は、下半部が円筒部３２になっている。この円筒部３２の外周側には一定の間隔をおいて中間円筒４２が位置していて、円筒部３２の上下がそれぞれダンパ４１，４３を介して中間円筒４２に連結されている。中間円筒４２の外周側にはマイクロホンケースの一部を構成する筒形の介在部材４４が、中間円筒４２の外周との間に一定の間隔をおいて位置し、上記ダンパ４１，４３の介在のもとに中間円筒４２と介在部材４４が結合されている。介在部材４４は、マイクロホンケースの他の一部を構成する図示されない筒形のグリップに連結可能に構成されている。こうして、ユニットケース１は、ダンパ４１，４３の介在により緩衝されてマイクロホンケース内に組み込まれている。

介在部材４４にはフロントメッシュ４５が装着されている。フロントメッシュ４５はコンデンサマイクロホンユニット２およびユニットケース１に適宜の間隔をおいて被せるものである。図示の実施例では、介在部材４４の外周に形成した雄ねじにフロントメッシュ４５の内周に形成した雌ねじをねじ込むことによりフロントメッシュ４５が介在部材４４に装着されている。フロントメッシュ４５は外部からの音波を通すことができる。

以上説明したコンデンサマイクロホンの実施例によれば、コンデンサマイクロホンユニット２の後部音響端子２１が連通するユニットケース１の内部の空間１２の多くの容積が容積制限部材３によって占有されている。これにより上記空間１２の容積が小さくなり、空間１２の共振が起こりにくく、仮に共振が起こったとしても共振周波数が高くなる。したがって、通常一般的な音声の周波数帯域において良好な周波数応答性を得ることができる。

また、容積制限部材３は、ユニットケース１の開口１３から上記空間１２に進入する音波が回路基板４に到達することを遮蔽する遮蔽部材を兼ねている。上記空間１２に大音圧の音波が進入したとしても、回路基板４に実装されている電子回路部品にまで大音圧の音波が進入することを容積制限部材３で遮蔽することができる。したがって、大音圧の音波による電子回路部品の振動を防止することができ、電子回路部品が振動することによる附帯音の発生がなく、高音質のコンデンサマイクロホンを得ることができる。

容積制限部材３でスライド可能に保持した剛性導電体１５で、マイクロホンユニット２の信号出力端と回路基板４を電気的につなぐ構成にしたため、回路基板４の電気的な接続構造を特殊な構造にする必要はない。よって、電子回路部品が配置される回路基板４の設計上の自由度を高めることができる。また、剛性導電体１５と回路基板４との間または剛性導電体１５とマイクロホンユニット２の信号出力端との間に弾性導電体１６を圧縮して介在させることにより、マイクロホンユニット２と回路基板４との電気的接続を確実に行うことができる。

剛性導電体１５と、回路基板４またはマイクロホンユニット２の信号出力端との間に弾性導電体１６が介在しているため、剛性導電体１５などに寸法のばらつきがあっても、上記信号出力端と回路基板４との導通を確実に図ることができる。剛性導電体１５と、回路基板４またはマイクロホンユニット２の信号出力端との間に弾性導電体１６を圧縮して介在させることにより、回路基板４などの振動を抑制することができる。

図示の実施例では、ユニットケース１を構成するケース本体１１とヘッドケース２３とが雄ねじと雌ねじの嵌め合いによって結合されており、また、前述のようにフロントメッシュ４５は介在部材４４に雄ねじと雌ねじの嵌め合いによって結合されている。こうして、フロントメッシュ４５を介在部材４４から取り外した状態で、ユニットケース１へのヘッドケース２３の着脱を容易に行うことができるため、マイクロホンユニット２を交換することも容易である。マイクロホンユニット２の交換によって、マイクロホンユニット２と回路基板４との電気的接続関係が崩れることもなく、マイクロホンユニット２をユニットケース１に装着するだけで上記接続関係を保つことができる。

本発明に係るコンデンサマイクロホンは、大音圧の音波が進入しても高音質の音声信号を得ることができるため、特に、大音響を発する楽器の近傍で使用するマイクロホンとして好適である。しかし、大音響の下で使用することに限られるものではなく、あらゆる条件のもとで使用することができ、たまたま大音響の音波が進入したとしても音質が損なわれないという利点がある。

１ ユニットケース
２ コンデンサマイクロホンユニット
３ 容積制限部材
４ 回路基板
１１ ケース本体
１２ 空間
１３ 開口
１５ 剛性導電体
１６ 弾性導電体
１８ 振動板
２０ 固定電極
２１ 後部音響端子
２３ ヘッドケース
２４ 絶縁保持体
３１ ガイド部

Claims (10)

1. コンデンサマイクロホンユニットと、
   上記コンデンサマイクロホンユニットを保持し、上記コンデンサマイクロホンユニットの後部音響端子に連なる空間を有するとともに上記空間に連なる開口が周壁に形成されているユニットケースと、
   上記ユニットケースの上記空間内に配置され上記空間を区画することにより上記空間の容積を減ずる容積制限部材と、
   上記ユニットケースの上記容積制限部材で区画された空間内に配置され上記容積制限部材で包囲された回路基板と、
   上記コンデンサマイクロホンユニットの信号出力端と上記回路基板を電気的につなぐ剛性導電体と、を有してなり、
   上記回路基板は、その基板面が上記ユニットケースの中心軸線を横切る姿勢で配置され、
   上記剛性導電体は容積制限部材をガイドにしてスライド可能に保持され、
   上記剛性導電体と上記回路基板との間または上記剛性導電体と上記コンデンサマイクロホンユニットの信号出力端との間に弾性導電体が圧縮されて介在しているコンデンサマイクロホン。
2. 回路基板には、コンデンサマイクロホンユニットの出力信号をマイクロホン出力信号として出力するための処理回路が組み込まれている請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
3. コンデンサマイクロホンユニットの信号出力端は、コンデンサマイクロホンユニットの振動板に対向する固定電極である請求項１または２記載のコンデンサマイクロホン。
4. 容積制限部材は、半球形状に形成されて回路基板の回路部品実装面を覆っている請求項１、２または３記載のコンデンサマイクロホン。
5. 容積制限部材は、剛性導電体をスライド可能に保持する筒状のガイド部を有している請求項１乃至４のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
6. 剛性導電体の外周と筒状のガイド部の内周面との間にはシール材が介在している請求項５記載のコンデンサマイクロホン。
7. 容積制限部材と回路基板の対向面に、隙間を密閉するシーラントが介在している請求項６記載のコンデンサマイクロホン。
8. 容積制限部材は、電子回路部品を搭載した回路基板の音波による振動を防止する制振部材を兼ねている請求項１乃至７のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
9. コンデンサマイクロホンユニットは単一指向性マイクロホンユニットである請求項１乃至８のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
10. 容積制限部材は、ポリカーボネイト素材からなる請求項１乃至９のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
    

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