JPH10145895A

JPH10145895A - コンデンサ・マイクロフォン

Info

Publication number: JPH10145895A
Application number: JP31554296A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Mizuuchi; 崇行水内; Toru Sasaki; 徹佐々木; Akiyoshi Kimura; 彰良木村; Takeshi Hara; 毅原; Ikue Akiba; 育江秋葉; Kohei Asada; 宏平浅田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】信号特性に優れたコンデンサ・マイクロフォ
ンを提供する。【解決手段】導電性の振動板１１の後面に背極板２０
を設ける。背極板２０は、絶縁板２１と、この絶縁板２
１のうち、振動板１１に対向する面に設けられた電極板
２２とから構成する。絶縁板２１には、前置回路４０を
設ける。絶縁板４０に形成された導電パターン２３、２
３Ａ、２２Ｂを通じて振動板１１および背極板２２が前
置回路４０に接続される。音波による振動板１１の振動
を、振動板１１と電極板２２との間の静電容量Ｃ10の変
化として取り出し、この容量Ｃ10の変化を前置回路４０
から信号として取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、業務用として好
適なコンデンサ・マイクロフォンに関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロフォンとして、コンデンサ・マ
イクロフォンが知られているが、そのマイクロフォン・
ユニットは例えば図６に示すように構成されている。す
なわち、図６において、符号３０は、そのマイクロフォ
ン・ユニットを示し、振動板３１が、金属板などの導電
性を有する板体により円形に形成されるとともに、その
後面に、絶縁材により環状に形成されたスペーサ３２を
間にして背面電極（固定電極）３３が設けられている。

【０００３】この背面電極３３は、金属板などの導電性
を有する部材により円形に形成されるとともに、複数の
透孔３４が形成され、この透孔３４を通じて振動板３１
の後面が背面電極３３の後部に開放されている。

【０００４】さらに、気室部材３５が、絶縁材により全
体としてカップ状に形成されるとともに、その開口部分
の内側に段差３６が形成され、ここに背面電極３３が位
置されている。また、ケース３７が金属などの導電材に
よりカップ状に形成され、その底面に透孔３８が形成さ
れるとともに、この透孔３８に振動板３１が臨むよう
に、上記した部品３１、３２、３３、３５が、ケース３
７の内部に設けられている。さらに、ケース３７の内部
には、気室部材３５の後部に接して環状の固定部材３９
が設けられ、ケース３７の内部に設けられた部品が固定
されている。

【０００５】なお、一例として、振動板３１の直径は30
〜40mm、振動板３１と背面電極３３との間隔（スペーサ
３２の厚さ）は30〜50μである。

【０００６】さらに、ケース３７の外部に前置回路４０
として、例えば抵抗器Ｒ40と直流電源４３とが設けられ
る。そして、背面電極３３が引き出し線４１を通じ、さ
らに抵抗器Ｒ40を通じて直流電源４３の一端に接続さ
れ、振動板３１がケース３７および固定部材３９を通
じ、さらに引き出し線４２を通じて直流電源４３の他端
に接続される。また、抵抗器Ｒ40の両端が出力端子Ｔ4
1、Ｔ42に接続される。

【０００７】このような構成によれば、振動板３１と背
面電極３３とによりコンデンサＣ30が構成されるととも
に、振動板３１が音波により破線で示すように振動し、
そのコンデンサＣ30の静電容量が変化する。なお、この
とき、振動板３１の後部は、透孔３４を通じて背面電極
３３の後部の気室（背面電極３３と気室部材３５とによ
り形成される空間）に開放されているので、振動板３１
は音波に追従して振動することができる。

【０００８】そして、コンデンサＣ30の容量変化が音波
に対応して変化すると、抵抗器Ｒ40にはコンデンサＣ30
の容量変化に対応した電流が流れるので、端子Ｔ41、Ｔ
42には、振動板３１に振動を与えた音波を音響・電気変
換した信号、すなわち、このマイクロフォン・ユニット
３０の収音したオーディオ信号を得ることができる。

【０００９】ちなみに、振動板３１および背面電極３３
により構成されるコンデンサＣ30の容量は、上記の数値
例の場合、50〜60ｐＦであり、音波による容量変化は数
ｐＦである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のマイ
クロフォン・ユニット３０および前置回路４０につい
て、その交流等価回路を示すと、図７に示すようにな
り、信号電圧Ｖ30がコンデンサＣ30の容量の変化により
得られるとともに、この信号電圧Ｖ30が、容量Ｃ30およ
び抵抗器Ｒ40により構成されるローパスフィルタを通じ
て端子Ｔ41、Ｔ42に取り出される。

【００１１】したがって、端子Ｔ41、Ｔ42に取り出され
る信号電圧Ｖ40は、Ｖ40＝（（１＋１／（ωＣ30Ｒ40）**2）**(-0.5)）・
Ｖ30 となる。ただし、X**Yは、値XのY乗を示す（以下同
様）。

【００１２】また、カットオフ周波数ｆcは、ｆc＝１／（２πＣ30Ｒ40）となる。したがって、このカットオフ周波数ｆcよりも
高い周波数の帯域においては、Ｖ40＝Ｖ30 となる。

【００１３】ところが、実際には、コンデンサＣ30の容
量変化を引き出し線４１、４２により取り出すとき、そ
の引き出し線４１、４２の間には、図７に破線で示すよ
うに、浮遊容量ＣSを生じてしまう。ちなみに、ＣS≒10
ｐＦである。

【００１４】すると、このときの信号電圧Ｖ40CSはＶ40CS＝（（（１＋ＣS／Ｃ30）**2＋１／（ωＣ30Ｒ4
0）**2））**(-0.5)）×Ｖ30 となり、カットオフ周波数ｆcよりも高い周波数の帯域
においては、Ｖ40CS＝（Ｃ30／（Ｃ30＋ＣS））・Ｖ30 となる。

【００１５】したがって、浮遊容量ＣCSがある場合の信
号電圧Ｖ40CSは、ない場合の信号電圧Ｖ40に比べ、Ｖ40CS／Ｖ40＝Ｃ30／（Ｃ30＋ＣS）〔倍〕に低下してしまう。また、この信号レベルの低下により
信号のＳ／Ｎが低下してしまう。

【００１６】この発明は、このような問題点を一掃した
コンデンサ・マイクロフォンを提供しようとするもので
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、導電性の振動板と、この振動板の後面に設けら
れた背極板と、前置回路とを有し、上記背極板は、絶縁
板と、この絶縁板のうち、上記振動板に対向する面に設
けられた電極板とを有し、上記前置回路が、上記絶縁板
上に設けられるとともに、この絶縁板に形成された導電
パターンを通じて上記振動板および上記背極板に接続さ
れ、音波による上記振動板の振動を、上記振動板と上記
電極板との間の静電容量の変化として取り出し、この静
電容量の変化を上記前置回路から信号として取り出すと
するものである。したがって、振動板および電極板と、
前置回路との間が最短になってその浮遊容量が最小にな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１において、符号１０は、この
発明におけるマイクロフォン・ユニットを示し、その振
動板１１は、金属板などの導電性を有する板体により円
形に形成されている。そして、この振動板１１の後面
に、金属などにより環状に形成されたスペーサ１２を間
にしてプリント配線基板２０が設けられている。

【００１９】このプリント配線基板２０の詳細について
は後述するが、これは、一般の回路配線に使用されてい
るプリント配線基板と同様に形成され、全体が背極板と
して作用するとともに、その配線パターンが背面電極
（固定電極）として作用するものである。

【００２０】さらに、プリント配線基板２０の後面に、
プラスチック材などにより環状に形成された絶縁部材１
３を間にして気室部材１５が設けられている。この気室
部材１５は金属などの導電材により全体としてカップ状
に形成されるとともに、その開口部分をふさぐようにプ
リント配線基板２０が位置されている。

【００２１】また、振動板１１の前面には、金属などの
導電材により環状に形成された押さえ部材１６が設けら
れるとともに、部品１６、１１、１２、２０、１３を貫
通するねじ１７により、これら部品１６〜１３が、気室
部材１５に固定されている。

【００２２】そして、プリント配線基板２０であるが、
これは、例えば、図２〜４にも示すように構成されてい
る。すなわち、図２はプリント配線基板２０を前面（マ
イクロフォン・ユニット１０の正面から見た図、図３
は、図１のプリント配線基板２０の断面の図、図４はプ
リント配線基板２０を後面から見た図であるが、このプ
リント配線基板２０は、いわゆる両面基板とされてい
る。

【００２３】そして、プリント配線基板２０は、その絶
縁基板２１が長方形に形成されるとともに、部品１３、
１５により囲まれる部分に、透孔２４が形成され、この
透孔２４を通じて振動板１１の後面が気室部材１５側に
開放されている。また、プリント配線基板２０の後面
（図１および図３における下面）には、図４に示すよう
に、マイクロフォン・ユニット１０が位置しない部分に
おいて、前置回路４０が設けられている。なお、前置回
路４０の具体例を後述する。

【００２４】さらに、絶縁基板２１の前面（図１および
図３における上面）には、図２に示すように、振動板１
１に対応して背面電極となる配線パターン２２が、スペ
ーサ１２に至らない大きさで円形に形成されている。そ
して、この配線パターン２２は、スルーホール２２Ａを
通じてプリント配線基板２０の後面の配線パターン２２
Ｂに接続されるとともに、この配線パターン２２Ｂは、
前置回路４０に接続されている。

【００２５】また、絶縁基板２１の前面のうち、配線パ
ターン２２の周囲には、スペーサ１２に対応する位置
に、配線パターン２３が環状に形成されるとともに、こ
の配線パターン２３が、配線パターン２３Ａおよびスル
ーホール２３Ｂを通じて絶縁基板２１の後面の配線パタ
ーン２３Ｃに接続される。なお、この配線パターン２３
Ｃは前置回路４０のグランドライン（アースライン）の
一部である。

【００２６】さらに、プリント配線基板２０には、配線
パターン２３の部分に透孔２５が形成され、この透孔２
５をねじ１７が貫通して上記のように各部品が固定され
ている。

【００２７】なお、マイクロフォン・ユニット１０の要
部の大きさは、図２のそれと同様とされている。また、
上記のようなプリント配線基板２０は、一般に使用され
ている両面のプリント配線基板とまったく同様の工程お
よび作業により製造することができる。

【００２８】例えば、絶縁基板２１は、エポキシ樹脂を
含侵させた多孔質セラミック板とし、その両面に、補強
用としてエポキシ樹脂含侵させたガラスクロス層（図示
せず）が形成されたものとすることができる。また、配
線パターン２２、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｃおよび前置回
路４０の配線に使用される配線パターンも、銅箔をエッ
チング処理により必要な形状とすることができる。

【００２９】このような構成によれば、振動板１１と配
線パターン２２とによりコンデンサＣ10が構成されると
ともに、振動板１１が音波により図１に破線で示すよう
に振動し、そのコンデンサＣ10の静電容量が変化する。
なお、このとき、振動板１１の後部は、透孔２４を通じ
てプリント配線基板２０の後部の気室（プリント配線基
板２０と気室部材１５とにより形成される空間）に開放
されているので、振動板１１は音波に追従して振動する
ことができる。

【００３０】そして、この場合、配線パターン２２は、
スルーホール２２Ａ→配線パターン２２Ｂの信号ライン
を通じて前置回路４０に接続され、振動板１１は、スペ
ーサ１２→配線パターン２３→配線パターン２３Ａ→ス
ルーホール２３Ｂ→配線パターン２３Ｃの信号ラインを
通じて前置回路４０に接続されている。

【００３１】したがって、前置回路４０において、コン
デンサＣ10の容量変化を電気信号に変換することができ
るとともに、その信号は、振動板１１に振動を与えた音
波を音響・電気変換した信号にほかならず、すなわち、
このマイクロフォン・ユニット１０の収音したオーディ
オ信号を得ることができる。

【００３２】また、この図１のコンデンサ・マイクロフ
ォンによれば、マイクロフォン・ユニット１０の背極板
をプリント配線基板２０により構成するとともに、この
プリント配線基板２０に前置回路４０を設けているの
で、マイクロフォン・ユニット１０を前置回路４０に接
続する信号ライン（配線パターン２２Ｂ、２３Ａなど）
を最短にすることができ、この結果、マイクロフォン・
ユニット１０を前置回路４０に接続する信号ラインの浮
遊容量を最小にすることができる。

【００３３】したがって、浮遊容量に起因するオーディ
オ信号のレベルの低下を抑えることができるとともに、
Ｓ／Ｎの低下を抑えることができる。

【００３４】また、マイクロフォン・ユニット１０を前
置回路４０に接続する信号ラインが、プリント配線基板
２０の配線パターンにより構成されているので、浮遊容
量が残留しても、その浮遊容量のばらつきを抑えること
ができ、したがって、特性のばらつきを抑えることがで
きる。

【００３５】さらに、カットオフ周波数ｆcを低くする
には、抵抗器Ｒ40の値を大きくする必要があるので、そ
の抵抗値に対応して信号ラインや前置回路４０の絶縁も
高くする必要があるが、もともと絶縁を十分に確保でき
るプリント配線基板２０の絶縁基板２１に、背面電極と
して作用する配線パターン２２、信号ラインおよび前置
回路４０のすべてを設けているので、絶縁を十分に確保
することができる。

【００３６】また、コンデンサＣ10の容量を決定するス
ペーサ１２などを任意の金属により任意の加工法により
形成することができ、高い精度で形成することができ
る。したがって、コンデンサＣ10の容量のばらつきを抑
えることができるので、出力されるオーディオ信号のレ
ベルのばらつきを抑えることができるとともに、設計目
標の信号レベルおよびＳ／Ｎを得ることができる。

【００３７】さらに、背極板をプリント配線基板２０に
より構成しているので、背面電極として作用する配線パ
ターン２２は、電気的に必要な形状に十分な精度で形成
することができると同時に、絶縁基板２１も配線パター
ン２２を支持するのに必要な形状に形成することができ
る。したがって、コンデンサ・マイクロフォンのマイク
ロフォン・ユニットとして、この点からも、すぐれた特
性を得ることができる。

【００３８】また、絶縁基板２１の厚さにばらつきがあ
っても、配線パターン２２と振動板１１との対向間隔は
影響されないので、絶縁基板２１の厚さのばらつきが問
題にならない。

【００３９】さらに、プリント配線基板２０を製作する
とき、配線パターン２２の表面に、ハンダレジスト層
（ソルダレジスト層）を形成することができるが、その
ようにすれば、配線パターン２２が覆い隠されて空気中
に露出しなくなるので、スペーサ１２の内周表面などに
湿気が付着しても、振動板１１と配線パターン２２との
間の絶縁が、そのハンダレジスト層により確保され、絶
縁抵抗の低下することがない。したがって、多湿の環境
下でも、常に安定したマイクロフォン動作が実現され、
良好なオーディオ信号を得ることができる。

【００４０】図５は、前置回路４０の具体例を示すもの
で、これはカスコード接続された差動アンプにより構成
されている。すなわち、高圧、例えば200Ｖの直流電圧
の供給される高圧端子ＴHVと接地との間に、大きな値の
抵抗器Ｒ40とマイクロフォン・ユニット１０とが直列接
続される。なお、このとき、マイクロフォン・ユニット
１０は、配線パターン２２Ｂが抵抗器Ｒ40に接続され、
配線パターン２３Ｃが接地に接続され、マイクロフォン
・ユニット１０の両端からオーディオ信号が取り出され
る。

【００４１】そして、抵抗器Ｒ40とマイクロフォン・ユ
ニット１０との接続点が、直流カット用のコンデンサＣ
41を通じてＦＥＴ（Ｑ41）のゲートに接続される。この
場合、ＦＥＴ（Ｑ41）のソースは、ＦＥＴ（Ｑ42）のソ
ースに接続され、これらＦＥＴ（Ｑ41、Ｑ42）により差
動アンプＡ40が構成されている。また、ＦＥＴ（Ｑ41、
Ｑ42）のドレインと、その負荷抵抗器Ｒ41、Ｒ42との間
に、トランジスタＱ43、Ｑ44のエミッタ・コレクタ間が
直列接続され、素子Ｑ41、Ｑ43、Ｒ41により第１のカス
コード回路Ａ41が構成されるとともに、素子Ｑ42、Ｑ4
4、Ｒ42により第２のカスコード回路Ａ42が構成されて
いる。

【００４２】したがって、マイクロフォン・ユニット１
０からのオーディオ信号が、回路Ａ41〜Ａ43により増幅
され、トランジスタＱ43、Ｑ44のコレクタから互いに逆
相のオーディオ信号が取り出される。なお、このとき、
トランジスタＱ43のコレクタに得られるオーディオ信号
が、コンデンサＣ42を通じてＦＥＴ（Ｑ41）のゲート側
に負帰還される。

【００４３】そして、トランジスタＱ43、Ｑ44からのオ
ーディオ信号が、差動アンプＡ43を構成するトランジス
タＱ45、Ｑ46のベースに供給されるとともに、トランジ
スタＱ45のコレクタに出力端子Ｔ41が接続される。ま
た、トランジスタＱ45のコレクタが、負帰還用の抵抗器
Ｒ46を通じてＦＥＴ（Ｑ42）のゲートに接続される。

【００４４】したがって、端子Ｔ41には、マイクロフォ
ン・ユニット１０から取り出されたオーディオ信号が増
幅されて取り出される。そして、この前置回路４０にお
いては、その初段が差動アンプＡ40およびカスコード回
路Ａ41、Ａ42とされているので、低雑音とすることがで
きる。

【００４５】なお、上述において、振動板１１は、例え
ばプラスチック・フィルムに導電材を蒸着などにより被
着して構成することもできる。また、前置回路４０とし
て、コンデンサＣ10を発振回路の共振回路に接続してコ
ンデンサＣ10の容量変化によりその発振周波数をＦＭ変
調するとともに、そのＦＭ信号をＦＭ復調するようにし
て、オーディオ信号を得ることもできる。

【００４６】

【発明の効果】この発明によれば、マイクロフォン・ユ
ニットの背面電極と、前置回路とを共通の絶縁基板上に
設けているので、それらの間の配線を最短とすることが
でき、この結果、その浮遊容量を最小として出力信号の
レベルやＳ／Ｎの低下を抑えることができる。

【００４７】また、絶縁基板上に背面電極を設けている
ので、振動板と背面電極との間の絶縁をとるために、複
雑な形状の絶縁部品を用いる必要がなく、マイクロフォ
ン・ユニットをより単純な構造で実現することができ
る。また、振動板および背面電極の位置関係を十分な精
度で得ることができ、良好な出力信号を得ることができ
る。

【００４８】さらに、背極板および背面電極をプリント
配線基板により構成しているので、それぞれを自由な形
状とすることができるとともに、背極板における背面電
極の位置も任意とすることができる。また、気室部材１
５の例えば後面に透孔を設けて振動板１１の後面をプリ
ント配線基板２０を通じて外界に開放することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一形態を示す断面図である。

【図２】この発明の要部の一形態を示す正面図である。

【図３】この発明の要部の一形態を示す断面図である。

【図４】この発明の要部の一形態を示す後面図である。

【図５】この発明に使用できる回路の一形態を示す接続
図である。

【図６】この発明を説明するための断面図である。

【図７】図６のユニットの等価回路図である。

【符号の説明】

１０＝マイクロフォン・ユニット、１１＝振動板、１２
＝スペーサ、１３＝絶縁部材、１５＝気室部材、１６＝
押さえ部材、１７＝ねじ、２０＝プリント配線基板、２
１＝絶縁基板、２２および２３＝配線パターン、２２Ａ
および２３Ｂ＝スルーホール、２４および２５＝透孔、
４０＝前置回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原毅東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者秋葉育江東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者浅田宏平東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性の振動板と、この振動板の後面に設けられた背極板と、前置回路とを有し、上記背極板は、絶縁板と、この絶縁板のうち、上記振動板に対向する面に設けられ
た電極板とを有し、上記前置回路が、上記絶縁板上に設けられるとともに、この絶縁板に形成された導電パターンを通じて上記振動
板および上記背極板に接続され、音波による上記振動板の振動を、上記振動板と上記電極
板との間の静電容量の変化として取り出し、この静電容量の変化を上記前置回路から信号として取り
出すようにしたコンデンサ・マイクロフォン。
【請求項２】請求項１に記載のコンデンサ・マイクロフ
ォンにおいて、上記背極板がプリント配線基板であるとともに、上記絶縁板が上記プリント配線基板の絶縁基板であり、上記電極板および上記導電パターンが上記絶縁基板に形
成された配線パターンであるようにしたコンデンサ・マ
イクロフォン。
【請求項３】請求項２に記載のコンデンサ・マイクロフ
ォンにおいて、上記電極板である配線パターンがスルーホールを通じて
上記絶縁基板の反対面の配線パターンに接続され、この配線パターンが上記前置回路に接続されるようにし
たコンデンサ・マイクロフォン。
【請求項４】請求項３に記載のコンデンサ・マイクロフ
ォンにおいて、上記電極板である配線パターンが、ハンダレジスト層に
より覆い隠されているようにしたコンデンサ・マイクロ
フォン。