专利摘要:

公开号:WO1982000745A1
申请号:PCT/JP1981/000047
申请日:1981-03-06
公开日:1982-03-04
发明作者:Co Ltd Primo
申请人:Kishi K;
IPC主号:H04R19-00
专利说明:
[0001] 明 細 醫
[0002] 発 明 の 名 称
[0003] コンデンサマイク口ホ.ンのパックプレー トおよびその構成体 技 - 術 分 野
[0004] 本発明はコ ンデンサ型マ イ ク ロ ホ ンに関し、 更に詳細 には、 この種マイク ロホンにおける静電変換器の固定電 極に用いられるパックプレー トおよびその構成体に^す る
[0005] 背 景' 技 術
[0006] コ ンデンサマイ ク ロホ ンは、 固定電極と可動電極とか らなる静電変換器を使用して音声波を電気波形に変換す る電気音響素子である。 第 1 図には、 このよ うなマイク 口ホンとして従来広く使われている型の模型縦断面図を 示す。 第 1 図において振動膜 1 z はリ ング枠に展張して 振動板(可動電極) を構成し、 狭い間隙 3 ' を隔てて平 坦面を有するパック プレ— ト (固定電極) 4 ' に対向す る。 これによ り、 これら振動膜 1 ' とパックプレート 間 には静電容量 Cが形成される。 さらにパックプレー ト には高抵抗 (図示せず) を介して直流電圧が印加され、 両電極間に電荷が充電される。 また、 あるいはエ レク ト レツ トを介在させて両電極間に永久電荷を保有させる。 そして信号音圧士 P o が加わって有効面積 Sをもつ振動 膜 が振動すると、 静電容量 Gに士 の微小変化を 生じ、 これによ りパックプレー ト 4 に信号起電力が誘 起する。 この信号は電界効果ト ラ ンジス タ等のイ ン ビー
[0007] _ΟΙ.ίΡΙ - ダンス変換増幅器 8 z によ り増幅された後外部の 0点に 出力信号電圧として送られる。
[0008] 捱動膜 1 ' とパックプレー ト 4 との間の間隙 5 ' の 厚さは、 一般に 2 0〜 3 0 程度であり、 これによ り静 電容量 Cを形成する一方において、 間隙内の薄い空気層 力 流体の粘弾性を示し、 振動膜 1 の振動を制御する。 普通、 パックプレー ト には、 複数の通孔 5 ' を設けて間 隙 3 ' を背室 0 ' に通じさせている。 振動膜 1 ' が振動 するとき間隙 3 ' 内の空気分子は、 矢印のよ うに、 半径 方向に流動して、 通孔 5 ' から背室 0 ' に逃がれ、 次に また間隙内に戾つて呼吸が行なわれる。 このとき、 狭い 間隙 3 ' を流動する空気には粘性抵抗 rA と弾性 CA が あるため、 第 2図のコ ンデンサマ イ ク ロ ホ ン振動系の等 価回路図に示すよ う に、 これが振動膜 1 ' の実効質量 mQ 、 展張力による弾性 Co に直列に加わって振動膜 の運動速度 uを制御する。 この外に輻射イ ン ピーダンス があるがここでは除外する。 上記中、' 粘性抵抗 rA は、 振動膜 1 ' の共振を抑えて特性を平坦化する作用がある 力 これ^、 過剰であれば徒らにマイク ロホ ンの感度を 低下させるので好まし くない。 また、 弾性 CA は振動膜 の共振周波数を高め、 帯域を拡張する効果があるが、 こ れが過剰であれば、 高音ビークを生じ、 振動膜の機械ィ ン ヒ。一 ダンスを増加させ感度が低下するなどこれまた有 害である。 従つてコンデンサマイ ク 口 ホンを作るに当つ ては弾性 CA 、 粘性抵抗 rA の最適条件を求めることが 基本的に重要である。
[0009] このよ うな従来から用いられているコンデンサマイ ク 口ホ ンのパックプレ トは、 総て平面で構成され、 溝切 り、 貫通孔あるいは閉塞孔等を適宜開設するこ とによつ て振動膜との間隙内の空気流を調整するものである。 し かしながら、 近時、 マイクロホンが次第に小形化するに 及び、 前記の従来の調整手段は、 もはや適用が困難とな つている。 また、 パック プレー ト にエ レク ト レッ ト膜を 被着させた所謂パック エレク ト レッ ト方式のマイ ク ロ ホ ンの場合は、 通孔 5 ' の加工時に抜きダレや膜の剝離ぁ るいはパリを発生して、 感度、 特性のばらつきを生じ易 い。 更に、 また間隙リ ングを揷入して振動膜とパックプ レ一 ト との間隙を設定する従来から慣用されている一般 構'造のマイク ロホ ンの場合には、 多くの漂遊 '容量を生じ て、 これが本来の主容量に並列に加わるために感度損失 を招いて 比を劣化し、 非直線ひずみを増加するなど 性能を低下する原因になっている。
[0010] 発 明 の 開 示
[0011] 本発明は、 有効表面を平面にしてこれに孔を開設する 代わりに、 これを回転曲面にしてしかも無孔に構成し、 さらには間隙設定用リ ングを不要とする構成によって、 従来のものの上記欠点を除き、 さらに組立作業の自動化 を容易にして小型高性能のコ ンデンサマイク 口ホ ンを廉 価に供給できる よ う にしたコ ンデンサマ イ ク 口 ホンのパ ック プレー トおよびその構成体を提供することを目的と するものである。
[0012] 本発明は、 有効表面が無孔であり、 かつ平坦面でない 回転曲面をもって構成したことを特徴とするコ ンデンサ マイク ロホンのパックプレー ト、 および有効平面が無孔 であり、 かつ平坦面でない回転曲面をもって構成したコ ンデンサマイ ク ロ ホンのパック プレー 卜 の傾斜した周端 面を、 絶縁性の保持体に突設した複数の保持爪の三角形 の切込みに係合させて保持し、 該保持体を該マイクロ ホ ンの一部を構成する他の筒に嵌人し固定したコンデンサ マイ ク ロホンのパックプレー ト の構成体である。
[0013] 図面の簡単な説明
[0014] 第 1 図は従来のコンデンサマイクロホンの横型縦断面 図、 . 、
[0015] 第 2図は第 1 図のコ ンデンサマイク ロホンの等価回路 図、 —一
[0016] 第 3図 (a)〜(e)は本発明の実施例によるパックプレー ト の基本形と振動板とを示す略縦断面図、
[0017] 第 4図は第一実施例における保持筒と中間筒とを示す 斜視図、 ·
[0018] 第 5図は第一実施例によるマイク 口ホ ンの縦断面図、 第 ό 図は第二実施例によるマイ ク 口 ホンの縱断面図、 第 7図は第二実施例における保持筒、 振動板及びパッ クプレ一 ト の斜視図、
[0019] 第 8図は第三実施例によるマイク ロホンの縦断面図、 第 9図はエレク ト レツ ト膜を被着した本発明によるパ' ックプレー トの縦断面図。
[0020] 発明を実施するための最良の形態
[0021] 本発明を以下第 3図〜第 9図を引用して説明する。
[0022] 第 3図は、 本発明のパックプレー トの基本形と、 これ に振動板を間隙 3を隔てて対向するコ ンデ サマイク 口 ホ-ンの構成とを示す。 この振動板の振動膜 1 には、 厚さ 5 以下の 2軸延伸 リ エステル樹脂のフィル厶が適し ており、 上面にアル ミ - ゥ ム等の金属層を導電面として 蒸着したものを、 金属のリ ン グ枠 2に平坦に展張し、 導 電的に接着したものである。 パックプレー ト 4の、 振動 膜 1 に対向し静電容量を形成する表面を有効表面 7 とす れば、 該表面 7は平坦面でない回転曲面で構成され、 第
[0023] 3図 (a) , (b)のよ うに主として金属製を可とする小形円盤 状のパックプレー ト 4の表面に凸面または凹面のレンズ 状に形成される。. こ の有効表面 7は、 後述する高絶縁性 の保持担体によ り保持されて、 振動膜 1 と 2 0〜 3 0 程度の狭い間隙 3を隔てて対向し、 薄い空気層を'形成す ると同時に、 2 0〜 3 0 P F 程度の静電容量を形成して いる。 .
[0024] 第 3図 (a)の凸 レンズ形パック プレー ト においては、 間 隙 3 の断面が中心から外周へ向い広がっている形状であ るから、 この間隙内の空気の流動性が良好であり、 該空 気はパック プレー ト 4の周端面 9を迂回して、 背後の背 室 όに容易に達することができ、 薄い空気層の粘弾性効 果としては、 弾性 C A が小さく粘性抵抗 r A を大にする O PI ことができる。
[0025] —方、 第 3図 ( )の凹レンズ形のパックプレー トでは、 間隙 3の周辺端が狭搾されているため、 空気の流動性が 劣り滞溜し易くなり、 弾性 C A が大で、 粘性抵抗?· A が 小となる。 このよ う に第 5図 (a), (b)のパックフ。レー トは相 反する勃果を有するから、 凸面乃至は凹面の曲率半径を 選択し、 あるいは、'両者を複合した形状によ り彈性 C A、 粘性抵抗 r A の最適値を求めることができる。 例えば、 第 3図 (c)のよ う に ύ面の中心部が平坦面をなすト ップフ ラッ ト形、 第 3図 (d)のよ う に凸面の中心部が凹面をなす トップ凹面形などの複合変形が効果的である。 また、 第 3図 (e)の突き出し形は、 加工容易で安価に製作できる。 さらに第 8 ·図に示す茸形のものは、 支持方法が超小形マ イ クに適するものであり、 これらはそれぞれ用途に応じ て広く利用できる。 なお、 これらのパックプレー トの周 端面 9は保持を確実容易とし、 漂遊静電容量を減少させ、 かつ空気の流動を良好にするために、 傾斜面としている。
[0026] これらのパックプレー トを使用してコ ンデンサマイク 口ホ ンを構成する.には、 振動膜 1 との間隙 3を所定の大 きさに維持しつつパック プレ一 トを強固に保持すること が必要である。
[0027] 次に、 このパックプレー トを使用した構成体としての コンデンサマイ ク ロ ホンを三つの実施例について説明す 実 施 例 1
[0028] O PI 第 4図 (部分斜視図) および第 5図 (全体構成断面図) に示すよ うに、 合成樹脂製の絶縁性保持体 1 0には、 先 端部内側に下面が水平な直角三角形の切込み 1 1 aを形 成した 3個の保持爪 1 1 を立設してあり、 パックプレー ト 4は爪 1 1 を治具 (図示せず) によ り僅かに押し開き つつ周端面 9を切込み 1 1 aに嵌入され、 爪 1 1により、 有効表面 7 よ り下方の部分を挾持される。 ついで、 これ を金属製または樹脂製の中間筒 1 2に圧入する。 中間筒 1 2の上端の平坦面 1 3は、 振動板を載置するための規 準面であるが、 間隙 3の寸法設定用治具(例えば平定盤、 図示せず) に平端面 1 3を載せ、 該治具と有効表面 7 と の間隙寸法が所定の間隙寸法になるまで保持体 1 0を中 間筒 1 2に圧入し、 位置が決ったならば保持体 1 0 と中 間筒 1 2 との接触面に下端よ り シァノアク リ レー ト系の 瞬間接着剤を適量注入して両者を固定する。 この間隙寸 法設定には、 上記のよ う にして間隙寸法を直接測定する 方法よ り も平坦面 1 5を載せた金属の治具とパック プレ ート 4 との間の静電容量測定による間接設定法が好適で める。
[0029] このよ うにして、 間隙 3 の設定を完了したパックプレ 一トは爪 1 1 によ り有効表面よ り下方のテーパ面を保持 されて、 中間筒 1 2に圧入して結合されるから間隙寸法 が安定して狂いを生ずる懼れがない。 しかも、 パック プ レー ト 4の周端面 9は中間筒 1 2の内面と絶縁性の保持 爪 1 1 によって絶緣性よ く保持されるので、 中間筒 1 2 が金属製であっても全く支障がない。 同時に、 パックプ レー ト周端面と中間筒 1 2の内面との間には保持爪 1 1、 1 1 に隔てられた円弧形の間隙があるので、 間隙 3 と背 室 ό との間で自由に空気を呼吸することができ、 従来の ようにパックプレー ト 4に通孔 5を穿設する必要がない。 コ ンデンサマイク ロホンを構成するための電界効果型 ト ラ ンジスタ 1 4は、 プリ ン ト基板 1 7 に ドレ ン、 ソ ー スの端子 1 ό を半田付けし、 ゲー ト にはコイルスプリ ン グ 1 5を嵌挿して、 保持体 1 0に設けた ト ラ ンジスタ用 開孔 2 5から挿し込めば、 ゲー トはパックプレー ト 4の 裏面に導通してドレ ン、 ソ ース間から信号出力が取出せ る状態になる。 最後に、 振動板を中間筒 1 2の上端の平 坦面 1 3に載置しその上からシ ール ドケー ス 1 9を外嵌 し、 ケー ス 1 9の下端部 2 0を絞り込めば、 振動膜 1 は 金属のリ ング枠 2を介してケース 1 9に接地され、 ト ラ ンジス タ回路が形成され、 かつマイ ク ロ ホ ンユニッ ト と しての一体構造が完成する。 このマイ ク口ホンに指向性 を持たせるには、 第 5図のよ うにプリ ン ト基板 1 7の孔 2 1 、 フ ェ ル ト等の通気抵抗 2 2、 保持体 1 0の孔 1 8 を通して側音を背室 όに導入すればよい。
[0030] 実 施 例 2
[0031] 第 ό図 (全体断面図) および第 7図 (部分構成図) に 示されたマイ ク ロ ホ ンは、 外径 ό 〜 8 程度の所謂タ イ ピンマイ ク (襟止マイ ク ロ ホン ) の実施例である。 第 7 図において、 保持体 1 0には 4個の保持爪 1 1 があり、 先端の直角三角形の切込み 1 1 a と上端の平坦面 1 3を それぞれもち、 平坦面 1 3 に振動板を载置するとき、 挾 持したパックプレー ト と所定の間隙寸法が得られる様に 切込み 1 1 aの位置を決めて構成される。 従って、 前面 開口 3 0を有するシ ー ル ドケー ス 1 9 に振動板を揷入し たのち、 該ケー ス 1 9 にパックプレー ト 4を挾持した保 持体 1 0を圧入し、 下端のねじ蓋 2 5を緊締すれば、 パ ック プレ一 ト 4の表面 7 と振動膜 1 とは所定の間隙寸法 を保ち、 爪 1 1 はケー ス 1 9の内面で緊締される。
[0032] この実施例 2は、 保持体 1 0 の爪 1 1 の切込み 1 1 a の下面と上端の平坦面 1 3 との間の寸法を精度よ く出さ なければならないから、 これが加工上の制約となるが、 実施例 1 における中間筒 1 2が不要であるので、 外径寸- 法を細く作ることができる。 従って小型化が要求される マイ ク ロ ホ ンに好適な構成である。 なお、 マイ ク ロ ホン を単一指向性とする場合は図示のよ う に下端のねじ蓋
[0033] 2 5の通孔 2 5 aからケー ス内に側音を導入し、 これを プリ ン 基板 1 7の孔 2 1、 保持体 1 0の通孔 1 8から 背室 όへ導けば、 単一指向性を持たせることができる。 第 ό図において、 2 όはウ ィ ン ドス ク リ ー ン、 2 7は出 . 力導出用コ一 ドである。
[0034] 実 施 例 3
[0035] 第 8図 (断面図) に示すよ う にパックプレー ト 4は茸 状をなし、 下面の中心に固定用足 4 aをもち、 絶緑性の 保持体 1 0の中心部の孔にこれを揷通し、 かしめて固定
[0036] : IFI
[0037] — する。 シー ル ドケー ス 1 9の上端の平坦面 2 8は、 振動 板を載置するための規準面で、 組立の場合はこの面を金 属の平定盤(図示せず) に置き、 パックプレー ト 4と平 定盤との間の静電容量を測定しつつ保持体 1 0を徐々に 圧入し、 上記静電容量が所定値に達したとき、 保持体 , 1 0 と ケー ス 1 9 と の接触面に後端からシ ァノ アク リ レ ー ト系瞬間接着剤を適量注入して固定を終る。 電界効果 ト ラ ンジスタ 1 4は ドレ ン、 ソ ースの端子 1 όをプリ ン ト基板 1 7に ンダ付けし、 ゲー トにはスプ リ ング 1 5 を嵌着してパックプレー ト の中空カシメ孔に揷入し、 端 子 1 όにコー ド 2 7を接続し、 ねじ蓋 2 5を施す。 つい でシー ルドケー ス 1 9の平坦面 2 8に振動板を載せ、 前 面開口 3 0を有するキャップ 2 9を締め付けてマイク口 ホンを完成する。
[0038] 以上 3種の実施例に使用した本発明のパック プレ一 ト は、 総て銅合金またはアル ミ ニゥム等の金属ぺ レ ッ トを 冷間鍛造法により、 精密金型を用いて製作すれば、 高精 度のものを安価に多量生産して供給することができる。 - しかも、 小型マイ ク ロ ホ ンと して賞用されるエレク ト レ ト マイ ク ロ ホ ンの場合には第 9図 (断面図) のように、 真空成型法によって、 エ レク 卜 レ ツ ト膜( ホ?リ弗化工チ レンその他の化合 ¾/ ) 2 4を多数の金属のパックプレー 卜の表面 7に同時に被着することができ、 不要部分(耳 という ) の打抜きはテ一パ面を利用すれば容易である。 また、 エ レク ト レッ トマイク ロホ ンでは、 分'極処理( ホ c: ι — リ ン グ ) を行う必要があるが、 本発明のパック プレ一 トを使用した構成体では、 間隙設定工程を完了したもの について行う ことができるので、 触手劣化等の電荷減衰 がなく有利である。 この分極処理は 1個ずつ行う高圧法 と、 同時に多数に実施する低圧法とのいずれをも利用で きる。 即ち、 ト ラ ン ジス タ用開孔 2 3 に接地電極を挿入 してパックプレー 卜を接地しておき、 高圧法では、 針端 電極を対向させ、 直流 2 5 K V 以上の高電圧のコ ロナ放 電を行う。 また、 低圧法では、 治具上に'並べた多数のパ ックプ レー ト構成体の表面に、 電界印加用の多極電極を 密着し加熱雰囲気中で、 直流 2 5 0 V以上の電圧を印加 し、 徐冷して安定で良好なヱ レク ト レツ ト電荷がえられ
[0039] Ό o
[0040] 以上の本発明のパックプレー トおよびその構成体の特 長を列挙すると次の通りである。
[0041] (1) パックプレー ト 4は無孔で、 有効表面 7を回転曲面 で構成し、 その曲率半径を選択することによって、 粘 弾性効果の最良値が求められ直流パィ ァス式またはェ レク ト レ ツ ト式のいずれの型にも適用して小型良質の コ ンデンサマイ ク ロホンを構成することができる。
[0042] (2) パックプレー ト 4はテーパした周端面を絶縁性の保
[0043] 持体 1 0の保持爪 1 1 で挾持したうえ、 中間筒に圧入 して緊締するカヽ あるいは、 支持足をもつものでは保 持体 1 0の中心にかしめ付けて固定するから、 安定し た性能を維持できる。 かつ有効表面 7が曲面であるた
[0044] CMPI め多少の傾きがある場合も支障にならない。
[0045] (3) 間隙設定用リ ングが不要であるため、 組立作業中の 塵埃混人による不良や感度のばらつきが少なく、 組立 作業を自動化する上で有利である。
[0046] (4) パックプレー トの周辺部と リ ング枠 2 、 シ ー ル ドケ ース 1 9 との間等に生じる漂遊容量を最少にできるた め感度損失を減じ、 ΖΝ比が向上し、 非直線ひずみ (主として第 3次高調波ひずみ) を改善できるので、 特に小口径の小形マイ クロホンを構成する場合有利で ある。
[0047] (5) エ レク ト レッ ト マ イ ク 口 ホンの場合には、 真空成型 法を利用して多数のパックプレー トの表面にエレク ト レ ッ ト膜を同時に被着すると共に不要部分である耳の 切除が容易でパリ、 めくれの発生する懼れがない。 分 極は組立中間工程において行えば触手劣化などの減衰 を少なくできる。 ' -
[0048] (6) 組立の中間工程において、 ト ラ ンジス タ用開孔を利 用して、 静電容量、 電荷量、 絶緣度等のチェックを適 時実施でき、 不良品の早期検出排除ができ、 品質管理 を徹底して実施できる。
[0049] 0: 1
权利要求:
Claims
請 求 の 範 囲
1. 有効表面が無孔であり、 かつ平坦面でない回転曲面 をもって構成したことを特徵とするコ ンデンサマイク 口 ホ ンの ック プレ一 ト。
2. 特許請求の範囲 1 において、 パックプレー トの底面 を除く他の外面にエレク ト レツ ト膜を被着し、 永久電 荷を帯電させたコ ンデンサマイ ク 口 ホ ンのパック プレ 一 ト。
5. 有効平面が無孔であり、 かつ平坦面でない回転曲面 を もって構成したコ ンデンサマイ ク ロ ホ ンのパック プ レー トの傾斜した周端面(9)を、 絶縁性の保持体(10) に突設した複数の保持爪( 11 )の三角形の切込み
( 11a) に係合させて保持し、 該保持体(10)を該マ イ ク 口ホンの一部を構成する他の筒に嵌入し固定した コ ンデンサマイ ク ロ ホ ンの ミック プレー ト の構成体。
4. 特許請求の範囲 3において、 パックプレー ト保持体 ( 10)とコ ンデンサマイクロホンを構成する他の筒た る中間筒 ( 12 )とを摺動可能にし、 パックプレー ト の 有効表面と中間筒 ( 12)の規準端面に接して張設され る振動膜との間隙寸法を所定値に設定した後、 パック プレー ト保持体( 10)と中間筒 ( 12)とを固定したコ ンデンサマ イ ク ロ ホンのパ'ック プレ— 卜-構成体。
5. 特許請求の範囲 3又は 4において、 パックプレー ト 保持体( 10 )に ト ラ ンジス タ用開孔 (23 )を設け、 コ イ ノレス プリ ング ( 15)をゲー ト に篏合した ト ラ ンジス
、ぐ -、 タを該開孔(23)に挿入し、 該ス プリ ング (15)を介 して ミック フ。レー ト (4)と トラ ンジスタのゲー ト とを 導通させたコ ンデンサマ イ ク ロ ホンの ミック プレー ト 構成体。
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同族专利:
公开号 | 公开日
JPS5739700A|1982-03-04|
引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
1982-03-04| AK| Designated states|Designated state(s): DK US |
1982-03-04| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE GB SE |
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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