JP2012239124A - ダイナミックマイクロホンユニット - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で音響端子間距離を短くして、高域特性に優れた一次音圧傾度型のダイナミックマイクロホンユニットを実現する。
【解決手段】ボイスコイル１３を有する振動板１０と、ボイスコイル１３のための磁気ギャップＧを有する磁気回路部２０と、有底円筒状のユニットケース３０とを含み、磁気回路部２０がユニットケース３０の開口部内に支持され、振動板１０の周縁部１２ａがユニットケース３０の開口部の周縁部分に支持され、振動板１０の前面側に前部音響端子４０ａを有するレゾネータ４０が被せられているとともに、ユニットケース３０内に所定容積の背部空気室３０Ａが設けられているダイナミックマイクロホンユニットにおいて、振動板１０の周縁部１２ａと、その周縁部１２ａを支持するユニットケース３０の周縁部分との間に、音波を振動板１０の背面側に作用させる後部音響端子３１０ａを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイナミックマイクロホンユニットに関し、さらに詳しく言えば、特に高域特性に優れている一次音圧傾度型（単一指向性）のダイナミックマイクロホンユニットに関するものである。

動電型であるダイナミックマイクロホンは、無指向性，単一指向性に関わらず、所定容積の背部空気室を備えている。通常、背部空気室は、マイクロホンユニットの背部に外付けされる筒体によって形成されるが、例えば、観光バスのバスガイド用途のマイクロホンにおいては、小型化の要請からマイクロホンユニット内に背部空気室を内蔵したものがある。その一例を図６に示す。

このダイナミックマイクロホンユニット１Ｂ（以下、マイクロホンユニット１Ｂと言うことがある。）は、基本的な構成として、振動板１０，磁気回路部２０およびユニットケース３０とを備えている。

振動板１０は、合成樹脂フィルム材により一体的に形成されたセンタードーム１１と、その周りに連設されたサブドーム１２とを有し、センタードーム１１とサブドーム１２との境界部分の背面側に発電要素としてのボイスコイル１３が接着材等により強固に固定されている。

磁気回路部２０は、周縁部が立ち上げられた皿状のヨーク２１を有し、ヨーク２１の底部に永久磁石２２が配置されている。永久磁石２２は円盤状であって、その厚み方向に着磁されており、永久磁石２２上には、センターポールピース２３が設けられている。ヨーク２１の開口部には、センターポールピース２３との間で磁気ギャップＧを形成するリングヨーク２４が設けられている。

ユニットケース３０は、底蓋３２を有する円筒体３１からなり、円筒体３１の開口部内には、円筒状の支持部材３１ａが円筒体３１の一部分として同軸的に設けられており、この支持部材３１ａ内に磁気回路部２０が収納される。

円筒体３１の開口部側には、リブ３２ｂが環状に形成されている。振動板１０は、ボイスコイル１３が磁気ギャップＧ内で振動し得るように、サブドーム１２の周縁部１２ａがリブ３２ｂに支持される。

また、円筒体３１の開口部側には、振動板１０の前面側（図６において左面側）を覆うように前部音響端子４０ａを有するレゾネータ４０が被せられる。前部音響端子４０ａは、音源から到来する音波を振動板１０の前面側に作用される孔（音孔）からなり、その複数個がレゾネータ４０に穿設されている。

このマイクロホンユニット１Ｂは、ユニットケース３０内（磁気回路部２０の背面側の空間）に所定容積の背部空気室３０Ａを備えるとともに、一次音圧傾度型（単一指向性）であることから、底蓋３２に音孔としての後部音響端子３２ａを備えている。図６には、後部音響端子３２ａが一つしか示されていないが、実際には、その複数個が存在している。

後部音響端子３２ａから入る音波は、ヨーク２１の底部に設けられている音孔２１ａおよび磁気ギャップＧを介して振動板１０の背面側に作用するが、後部音響端子３２ａとヨーク２１の音孔２１ａとには、それぞれ音響抵抗材３３，３４が設けられている。

このマイクロホンユニット１Ｂにおいて、レゾネータ４０に設けられている前部音響端子４０ａと底蓋３２に設けられている後部音響端子３２ａとの間の距離が音響端子間距離ｄ１であり、前部音響端子４０ａの音圧をＰ_１，後部音響端子３２ａの音圧をＰ_２とすると、
Ｐ_１＝Ｐ_２ｅ^{−ｊｋｄ１ｃｏｓθ}
で表される（ｋは波定数で、音波の波長をλとしてｋ＝２πλ）。

また、振動板１０の質量をｍ０，振動板１０の背面側の空気層のスチフネスをｓ０，音響抵抗材３４の音響抵抗をｒ１，音響抵抗材３３の音響抵抗をｒ２，背部空気室３０Ａのスチフネスをｓ１として、マイクロホンユニット１Ｂの等価回路を図９に示す。

一次音圧傾度型の場合、振動板１０は、その前後に生ずる音圧傾度、すなわち音圧の圧力勾配（Ｐ_１−Ｐ_２）により駆動されるが、図７により、音響端子間距離ｄ１と音波の波長λとの関係について説明する。

非特許文献１に記載され、図７（ａ）に示すように、圧力勾配（Ｐ_１−Ｐ_２）は、ある時刻の音波の進行方向を横軸として、この横軸を音響端子間距離ｄ１で区切ることにより求めることができる。

図７（ａ）は、一例としてｄ／λ＝１／８の場合における圧力勾配を示しているが、図７（ｂ）に示すように、音波の周波数が高くなり、ｄ／λの比が１／２のとき圧力勾配は最大となる。

しかしながら、図７（ｃ）に示すように、さらに音波の周波数が高くなり、ｄ／λ＝１になると、Ｐ_１＝Ｐ_２＝０で圧力勾配がなくなる（ｄ／λ＝２の場合も同様）。なお、図７（ｃ）では、ｄとλとの関係を見やすくするため、横軸を拡大している。

上記従来例としての図６に示すマイクロホンユニット１Ｂにおいては、もっぱら製造コストを安価にする必要性から、後部音響端子３２ａをユニットケース３０の底蓋３２に配置するようにしている。このため、音響端子間距離ｄ１が長くなる。

音響端子間距離ｄ１が長いと、振動板１０を駆動する音圧の圧力勾配を大きくすることができるが、他方において、駆動力がなくなってしまうｄ／λ＝１の周波数が低くなってしまい、高域収音限界周波数が低下する、という問題がある。参考までに、図８に上記従来例におけるマイクロホンユニット１Ｂ（音響端子間距離ｄ１≒５０ｍｍ）で測定された指向周波数応答のグラフを示すが、約５ｋＨｚ付近でｄ／λ＝１となっている。

中村仁一郎著 放送技術「放送技術者のためのマイクロホン講座（１）」ｐ５２７−５３０ 兼六館出版 昭和５６年６月発行

したがって、本発明の課題は、簡単な構成で音響端子間距離を短くして、高域特性に優れた一次音圧傾度型のダイナミックマイクロホンユニットを実現することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、背面側にボイスコイルを有する振動板と、磁気ギャップを有する磁気回路部と、一端側に開口部を有する有底円筒状のユニットケースとを含み、上記磁気回路部が上記ユニットケースの開口部内に支持され、上記ボイスコイルが上記磁気ギャップ内で振動し得るように上記振動板の周縁部が上記ユニットケースの開口部の周縁部分に支持され、上記振動板の前面側に前部音響端子を有するレゾネータが被せられているとともに、上記ユニットケース内で上記磁気回路部の背面側に所定容積の背部空気室が設けられているダイナミックマイクロホンユニットにおいて、上記振動板の周縁部と、上記周縁部を支持する上記開口部の周縁部分との間に、音源からの音波を上記振動板の背面側に作用させる後部音響端子が設けられていることを特徴としている。

本発明においては、上記前部音響端子と上記後部音響端子との間の音響端子間距離をｄとし、上記音源からの音波の波長をλとして、ｄ／λが１もしくはその整数倍とならないように、上記音響端子間距離ｄが設定される。

また、本発明において、上記ユニットケースによって形成される上記背部空気室は、ほぼ密閉された空間であり、上記磁気回路部と上記背部空気室との間には、所定の音響抵抗材が設けられる。

本発明によれば、ユニットケース内で磁気回路部の背面側に所定容積の背部空気室が設けられているダイナミックマイクロホンユニットにおいて、振動板の周縁部と、その周縁部を支持するユニットケースの開口部の周縁部分との間に、音源からの音波を振動板の背面側に作用させる後部音響端子を設けて、前部音響端子と後部音響端子との音響端子間距離を短くしたことにより、高域特性に優れた一次音圧傾度型のダイナミックマイクロホンユニットを実現することができる。

本発明の実施形態に係るダイナミックマイクロホンユニットを示す断面図。 上記ダイナミックマイクロホンユニットが備えるユニットケースを示す平面図。 上記ダイナミックマイクロホンユニットを壁面埋込型とした例を示す断面図。 上記ダイナミックマイクロホンユニットの指向周波数応答を示すグラフ。 上記ダイナミックマイクロホンユニットの等価回路図。 従来例に係るダイナミックマイクロホンユニットを示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）音響端子間距離と音波の波長との関係を示すグラフ。 上記従来例に係るダイナミックマイクロホンユニットの指向周波数応答を示すグラフ。 上記従来例に係るダイナミックマイクロホンユニットの等価回路図。

次に、図１ないし図５により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、この実施形態の説明において、先の図６で説明した上記従来例と変更を要しない構成要素については、それと同じ参照符号を用いている。

まず、図１を参照して、この実施形態に係るダイナミックマイクロホンユニット１Ａ（以下、マイクロホンユニット１Ａと言うことがある。）においても、基本的な構成として、振動板１０，磁気回路部２０およびユニットケース３０とを備える。

振動板１０は、合成樹脂フィルム材により一体的に形成されたセンタードーム１１と、その周りに連設されたサブドーム（エッジ部とも言う）１２とを有し、センタードーム１１とサブドーム１２との境界部分の背面側に発電要素としてのボイスコイル１３が接着材等により強固に固定されている。

磁気回路部２０は、周縁部が立ち上げられた皿状のヨーク２１を有し、ヨーク２１の底部に永久磁石２２が配置されている。永久磁石２２は円盤状であって、その厚み方向に着磁されており、永久磁石２２上には、センターポールピース２３が設けられている。ヨーク２１の開口部には、センターポールピース２３との間で磁気ギャップＧを形成するリングヨーク２４が設けられている。

この実施形態において、ユニットケース３０には、底壁を一体に有する有底の円筒体３１０が用いられているが、上記従来例と同じく、底部が別体としての底蓋により閉じられていてもよい。

円筒体３１０の開口部内には、円筒状の支持部材３２０が円筒体３１０の一部分として同軸的に設けられている。この支持部材３２０は、上記従来例での支持部材３１ａに相当し、支持部材３２０内に磁気回路部２０が収納される。

このマイクロホンユニット１Ａにおいても、ユニットケース３０内の磁気回路部２０の背面側に所定容積のほぼ密閉された背部空気室３０Ａを備えている。この背部空気室３０Ａは、ヨーク２１の底部に添設されている音響抵抗材３４，ヨーク２１の底部に穿設されている音孔２１ａおよび磁気ギャップＧを介して振動板１０の背面側に音響的に連通している。

振動板１０は、ボイスコイル１３が磁気ギャップＧ内で振動し得るように、サブドーム１２の周縁部１２ａがユニットケース３０を構成する円筒体３１０の前端面３３０側に支持される。ここで、円筒体３１０の前端面３３０とは、円筒体３１０の開口部側において支持部材３２０の周りに形成された周縁部分の面のことである。

また、円筒体３１０の前端面３３０側には、振動板１０の前面側（図１において左面側）を覆うように前部音響端子４０ａを有するレゾネータ４０が被せられる。前部音響端子４０ａは、音源から到来する音波を振動板１０の前面側に作用される孔（音孔）からなり、その複数個がレゾネータ４０に穿設されている。

このマイクロホンユニット１Ａでは、振動板１０の背面側に音波を作用させるための後部音響端子をユニットケース３０の底壁側ではなく、円筒体３１０の前端面３３０側の参照符号３１０ａで示す位置に設けて、前部音響端子４０ａと後部音響端子３１０ａとの音響端子間距離ｄ２を上記従来例での音響端子間距離ｄ１よりも短くしている。

その構成を円筒体３１０（ユニットケース３０）の平面が示されている図２により説明する。なお、図１における円筒体３１０の断面は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面である。

円筒体３１０の前端面３３０側には、振動板１０の周縁部１２ａが例えば接着材を介して固着されるリブ３１２ａ（斜線が施されている部分）と、その外周側でリブ３１２ａよりも高い高さをもってほぼ直角に立ち上げられていて、レゾネータ４０の周縁部を支持する外周フランジ３１２ｂとが環状に設けられているが、本発明では、円筒体３１０の前端面３３０は、半径方向に沿った複数の切り込み溝３１１によって複数のセクション３１２に分割され、その切り込み溝３１１の部分を後部音響端子３１０ａとしている。

これによれば、各セクション３１２には、切り込み溝３１１により振動板１０の周縁部１２ａを支持するリブ３１２ａと、レゾネータ４０の周縁部を支持する外周フランジ３１２ｂとが含まれるが、各セクション３１２の間には、切り込み溝３１１によりリブ３１２ａと外周フランジ３１２ｂとが切除された空気通路が設けられ、この空気通路を後部音響端子３１０ａとして振動板１０の背面側を大気に連通している。

このように、後部音響端子３１０ａを円筒体３１０（ユニットケース３０）の前端面３３０側に配置することにより、前部音響端子４０ａと後部音響端子３１０ａとの音響端子間距離ｄ２を上記従来例における音響端子間距離ｄ１よりも大幅に短くすることができるため（このことは、ｄ２／λ＝１となる周波数が高くなることを意味している）、高域特性に優れたダイナミックマイクロホンユニットが実現できる。

また、後部音響端子３１０ａがユニットケース３０の前端面３３０側に配置されているため、図３に例示するように、マイクロホンユニット１Ａを壁面に埋め込んでも、後部音響端子３１０ａが壁面上に存在することから、振動板前後の音圧傾度を確保することができ、壁面埋込型の一次音圧傾度型ダイナミックマイクロホンとしても使用することが可能である。

参考までに、図４に上記実施形態に係るマイクロホンユニット１Ａ（音響端子間距離ｄ２≒２０ｍｍ）で測定された指向周波数応答のグラフを示す。また、振動板１０の質量をｍ０，振動板１０の背面側の空気層のスチフネスをｓ０，後部音響端子３１０ａの空気質量をｍ１，音響抵抗材３４の音響抵抗をｒ１，背部空気室３０Ａのスチフネスをｓ１として、上記実施形態に係るマイクロホンユニット１Ａの等価回路を図５に示す。

上記実施形態において、切り込み溝３１１による後部音響端子３１０ａは均等配置で１８個設けられているが、その数および空気通路幅等は任意に決められてよい。

１Ａ マイクロホンユニット
１０ 振動板
１１ センタードーム
１２ サブドーム
１２ａ 振動板の周縁部
１３ ボイスコイル
２０ 磁気回路部
２１ ヨーク
２２ 永久磁石
３０ ユニットケース
３１０ 円筒体
３１０ａ 後部音響端子
３１１ 切り込み溝
３１２ａ リブ
３１２ｂ 外周フランジ
３２０ 磁気回路部の支持部材
３３０ ユニットケースの前端面
４０ レゾネータ
４０ａ 前部音響端子
Ｇ 磁気ギャップ

Claims (3)

1. 背面側にボイスコイルを有する振動板と、磁気ギャップを有する磁気回路部と、一端側に開口部を有する有底円筒状のユニットケースとを含み、上記磁気回路部が上記ユニットケースの開口部内に支持され、上記ボイスコイルが上記磁気ギャップ内で振動し得るように上記振動板の周縁部が上記ユニットケースの開口部の周縁部分に支持され、上記振動板の前面側に前部音響端子を有するレゾネータが被せられているとともに、上記ユニットケース内で上記磁気回路部の背面側に所定容積の背部空気室が設けられているダイナミックマイクロホンユニットにおいて、
   上記振動板の周縁部と、上記周縁部を支持する上記開口部の周縁部分との間に、音源からの音波を上記振動板の背面側に作用させる後部音響端子が設けられていることを特徴とする１次音圧傾度型のダイナミックマイクロホンユニット。
2. 上記前部音響端子と上記後部音響端子との間の音響端子間距離をｄとし、上記音源からの音波の波長をλとして、ｄ／λが１もしくはその整数倍とならないように、上記音響端子間距離ｄが設定されることを特徴とする請求項１に記載のダイナミックマイクロホンユニット。
3. 上記ユニットケースによって形成される上記背部空気室は、ほぼ密閉された空間であり、上記磁気回路部と上記背部空気室との間には、所定の音響抵抗材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のダイナミックマイクロホンユニット。

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