JP2013223057A - 単一指向性コンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】 用途に応じて適する指向性を選択して切り換えることができる単一指向性コンデンサマイクロホンを提供する。
【解決手段】 円筒状のマイクロホンケースの前面に形成された前部音響端子と、上記マイクロホンケースの外周に形成された後部音響端子と、を有し、マイクロホンケースにコンデンサマイクロホンユニットが収納されていて、マイクロホンケースの外周に密着して配置される指向性可変部材を有し、指向性可変部材が、後部音響端子を覆う態様と、後部音響端子を解放し、前部音響端子をマイクロケースの前面より前方にずらす態様と、を選択可能である単一指向性コンデンサマイクロホンによる。
【選択図】図５

Description

本発明は、用途に応じて適する指向性を選択して切り換えることができる単一指向性コンデンサマイクロホンに関するものである。

コンデンサマイクロホンの指向性には、単一指向性、双指向性、無指向性などがある。また、単一指向性コンデンサマイクロホンには、通常よりも指向性が広いサブカーディオイド特性を有するもの、感度がよいハイパーカーディオイド特性を有するものなどがある。これらの単一指向性コンデンサマイクロホンは、用途に応じて適宜選択される。

例えば、１人の話者の収音を１つのマイクロホンによって行うときであれば、通常のカーディオイド特性を有する単一指向性コンデンサマイクロホンを用いればよいが、１つの単一指向性コンデンサマイクロホンで複数の話者の収音をしつつ、周囲の雑音の収音を防ぐときには、指向性が広いサブカーディオイド特性のものが適している。また、特定話者の収音をより的確に行いつつ、他者の声や周囲の雑音の収音をより防ぐときは、ハイパーカーディオイド特性のものが適している。

通常、単一指向性コンデンサマイクロホンの指向特性は、製造段階で設定される。従って、上記のように用途や状況に応じて適したものを選択するには、特性の異なる単一指向性コンデンサマイクロホンを複数準備することが必要になる。

単一指向性コンデンサマイクロホンの指向特性は、音響抵抗の大きさや、前部音響端子と後部音響端子の距離によって変化する。音響抵抗の大きさを調整するには、音響抵抗材の厚さを変えればよい。例えば、音響抵抗材を圧縮すると、その音響抵抗の値は大きくなる。後部音響端子側の音響抵抗の値を大きくすると指向特性はサブカーディオイドになり、音響抵抗材の圧縮度合いを緩めて音響抵抗を小さくすると、指向特性はカーディオイドになる。このような指向特性の調整を容易に行うために、音響抵抗の厚さをネジによって可変できるマイクロホンが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、指向特性がカーディオイドになるように調整されている単一指向性コンデンサマイクロホンの前部音響端子と後部音響端子の距離を長くすると、ハイパーカーディオイドになる。前部音響端子と後部音響端子の距離を長くするものとして、マイクロホンケースの前面に取り付ける円筒状の部材（以下「キャップ」とする。）が知られている。このキャップをマイクロホンケースの前面に取り付けることで、前部音響端子の位置が、通常よりも（カーディオイドのものよりも）前方に移動する。このようなキャップは、マイクロホンとは別体の部材で形成され着脱可能なものである。このキャップを装着したときの指向特性はハイパーカーディオイドになり、キャップを取り外せば、指向特性はカーディオイドになる。

特開２０１０−２８８０４７号公報

上記のように、音響抵抗の厚さを変えることで所定の指向特性にするには、製造段階で音響抵抗を調整することになる。そのため、マイクロホンの製造後後に（利用時に）、音響抵抗の厚さを変えることは困難である。

また、上記のようなキャップは樹脂製の部材であって通気性がない。通気性が無い部材によってマイクロホンケースの前方空間を狭めると、この前方空間で共振が生じ周波数特性を劣化させる原因となる。これを防ぐために、キャップの外周には通気孔（スリットなど）を形成しておく必要がある。通気孔が形成されたキャップは音響抵抗として機能しない。

以上のように、単一指向性コンデンサマイクロホンの指向特性を変更する種々の方法は知られているが、カーディオイドからサブカーディオイドへの変更、および、カーディオイドからハイパーカーディオイドへの変更を一つの部材によって、利用時に行うことができる単一指向性コンデンサマイクロホンは知られていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、使用時の用途に応じて指向特性を選択して切り換えることができる単一指向性コンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、円筒状のマイクロホンケースの前面に形成された前部音響端子と、上記マイクロホンケースの外周に形成された後部音響端子と、を有し、マイクロホンケースにコンデンサマイクロホンユニットが収納されている、単一指向性コンデンサマイクロホンに関するものであって、マイクロホンケースの外周に密着して配置される指向性可変部材を有し、指向性可変部材が、後部音響端子を覆う態様と、後部音響端子を解放し、前部音響端子をマイクロケースの前面より前方にずらす態様と、を選択可能であることを主な特徴とする。

本発明によれば、音響抵抗の調整と音響端子間距離の調整とを１つの部材で行うことができ、設置・使用時に、用途に応じた指向特性を選択できる単一指向性コンデンサマイクロホンを得ることができる。

本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンの実施形態を示す（ａ）縦断面図と、（ｂ）正面図である。 上記単一指向性コンデンサマイクロホンの収音原理を示す図である。 上記実施例における指向特性線図である。 上記実施例における周波数応答特線図である。 本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンの別の実施形態を示す（ａ）縦断面図と、（ｂ）正面図である。 上記単一指向性コンデンサマイクロホンの収音原理を示す図である。 上記実施例における指向特性線図である。 上記実施例における周波数応答特線図である。 本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンのさらに別の実施形態を示す（ａ）縦断面図と、（ｂ）正面図である。 上記単一指向性コンデンサマイクロホンの収音原理を示す図である。 上記実施例における指向特性線図である。 上記実施例における周波数応答特線図である。 本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンのさらに別の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンのさらに別の実施形態を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンの実施の形態について図を用いて説明をする。図１は、本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンの例であって、後述する指向性可変部材を取り外した状態の例を示す縦断面図（ａ）と、正面図（ｂ）である。図１（ａ）において、コンデンサマイクロホン１は、金属材の円筒体からなるマイクロホンケース５の内部に、振動板リング４１に張設された振動板４１１と、絶縁座４３に支持されている固定極４２とを、図示しないスペーサを介して、所定の隙間を形成した状態で対向配置してなるコンデンサマイクロホンユニット４を備えている。

固定極４２の背部と絶縁座４３の間には空気室４４が形成されている。この空気室４４は、絶縁座４３に形成されている連通孔４５によって、外気へと連通するよう構成されている。絶縁座４３の連通孔４５の開口部には音響抵抗材６が配置されている。絶縁座４３の背面側の中央に構成されている円筒部の外周にはネジ溝が形成されており、このネジ溝にナット７が螺合されている。

ナット７は、音響抵抗材６を上記連通孔４５の開口部に向けて押し付けている。従って、音響抵抗材６の厚さはナット７の位置によって調整される。ナット７の位置の調整は組立工程において行うことができるので、コンデンサマイクロホン１を製造するときに、音響抵抗材６の厚さをナット７によって調整しながら、所定の単一指向性コンデンサマイクロホンのカーディオイド特性となるように、指向特性が調整される。

また、絶縁座４３の上記円筒部の中心孔には、図示しない配線材を介して、固定極４２と電気的に接続される引出電極８が設けられている。引出電極８は棒状電極であって、マイクロホンケース５の後部開口部のほぼ中央に配置されている。この引出電極８は、図示しない回路基板と電気的に接続する。図示しない回路基板には、音波による振動板４１１の振動を電気信号に変換して出力するために必要なインピーダンス変換器などの電気回路が備わっている。

マイクロホンケース５の前面には、図１（ｂ）に示すように、スリットが形成されている。このスリットによって、マイクロホンケース５の前面部が前部音響端子２となる。この前部音響端子２を介して進入した音波は、振動板４１１を振動させることで音声信号が出力される。また、図１（ａ）に示すように、マイクロホンケース５の側面部分にも周方向のスリットが形成されている。このスリットによって、マイクロホンケース５の側面が後部音響端子３となっている。

ここで、図１に示すコンデンサマイクロホン１の収音原理を説明する。図２に示すように、コンデンサマイクロホン１の前部音響端子２の軸方向前方に位置する音源２１と、後部音響端子３側に位置する音源２２があるとき、音源２１からの音は、前部音響端子３から進入して振動板４１１を振動させ、振動板４１１の振動によって固定極４２との間の静電容量が変化し、これに応じた電気信号として出力される。音源２２からの音は、後部音響端子３から進入する分と、前部音響端子３から進入する分があるが、振動板４１１を振動させるエネルギーとしては相殺されるから、これに伴う電気信号の出力は小さい。よって、音源２１のように、前部音響端子２の前方に位置する音源２１からの音による出力が大きく、それ以外の方向に位置する音源２２からの音による出力は小さくなる。

ここで、図３に、図１に示すコンデンサマイクロホン１の指向特性の例を示す。また、図４に、図１に示すコンデンサマイクロホン１の周波数応答特性を示す。図３、および図４に示すように、コンデンサマイクロホン１は、前部音響端子２と後部音響端子３によって、単一指向性になっている。

次に、コンデンサマイクロホン１の指向特性をサブカーディオイド特性にする実施形態について説明する。図５は、コンデンサマイクロホン１に指向性可変部材１０を装着した状態の例であって（ａ）が縦断面図、（ｂ）が正面図である。本実施形態においてコンデンサマイクロホン１は、図５（ａ）に示すように、指向性可変部材１０が後部音響端子３を覆う位置に配置されている。

指向性可変部材１０の形状は、中空の管状であって、内径の寸法がマイクロホンケース５の外形寸法よりも若干小さくなっている。指向性可変部材１０は、弾力性を備えた多孔質物質であって、例えば弾力性を備えた焼結プラスチック材からなり、音響抵抗材として機能する。この弾力によって、指向性可変部材１０はマイクロホンケース５の外周面に密着する。この指向性可変部材１０が後部音響端子３を覆う位置にあるとき、指向性可変部材１０を介して後部音響端子３に音が進入し、指向性可変部材１０とマイクロホンケース５の接触面からは音が入らない。

図５（ａ）に示すように、コンデンサマイクロホン１の内部には、前記音響抵抗材６が配置されている。この音響抵抗材６の音響抵抗値を「ｒ１」とし、固定極４３の背部の空気室４４による音響容量を「ｓ１」とすると、このｒ１とｓ１によってコンデンサマイクロホン１は単一指向性となる。また、指向性可変部材１０の音響抵抗を「ｒ１´」とすると、コンデンサマイクロホン１の音響抵抗はｒ１とｒ１´の直列接続状態になる。

また、指向性可変部材１０によって後部音響端子３が覆われると、マイクロホンケース５の内部の空間が空気室として機能する。すなわち、音響抵抗材６とナット７および指向性可変部材１０によって閉鎖された後部空間が空気室４６となる。この空気室４６の音響容量を「ｓ１´」とする。そうすると、コンデンサマイクロホン１の音響容量はｓ１とｓ１´の並列接続状態になるから、音響容量ｓ１´が増えた分だけコンデンサマイクロホン１の無指向性成分の駆動力が増加することになる。言い換えると、背部の空気室の容積が増加したことと等価になり、かつ、後部音響端子３から進入する双指向性成分を減少させることになる。

ここで、図５に示すコンデンサマイクロホン１の収音原理を説明する。図６に示すように、コンデンサマイクロホン１の前部音響端子２の前方に位置する音源２１と、後部音響端子３側に位置する音源２２があるとき、音源２１からの音は、前部音響端子３から進入して、電気信号として出力される。音源２２からの音は指向性可変部材１０の音響抵抗によって減衰する。一方、前部音響端子３に回り込んで進入する分は、図２にて示した態様と同じである。

図７に、図２に示すコンデンサマイクロホン１の指向特性の例を、また、図８に、図５に示すコンデンサマイクロホン１の周波数特性の例を示す。図３に示した通常のカーディオイド特性と図７とを比較すると明らかなように、指向性可変部材１０が後部音響端子３を覆う位置にある態様では、通常のカーディオイド特性（図３）に比べて、前方音源からの音だけではなく、前方音源以外の音源からの音も所定のレベルで前部音響端子２を通じて進入する。よって、それに応じた出力となる。一方、後部音響端子３側から進入する音は減衰しているから、コンデンサマイクロホン１の前方方向の指向特性が広くなっている（図７）。このように、後部音響端子３を指向性可変部材１０によって覆うことで、コンデンサマイクロホン１は無指向性にならず、単一指向性であり、通常よりも指向特性が広くなるサブカーディオイド特性となる。

一般的に、音響抵抗を増加させると感度は低下する。例えば、コンデンサマイクロホン１において、ナット７を移動させて音響抵抗材６を圧縮し音響抵抗を増加させると、指向特性は変化するが感度が低下してしまう。一方、図５に示すようなコンデンサマイクロホン１によれば、図８に示すように、図４に比べても感度が低下せずに、かつ、周波数応答特性もほぼ同じになる。すなわち、指向性可変部材１０によって音響抵抗を増加させても感度を低下させることなく、かつ、周波数応答は変わらずに、指向特性だけを変化させることができる。これによって、多数話者の収音を効果的に行うことができるようになる。

次に、コンデンサマイクロホン１の指向特性をハイパーカーディオイド特性にする実施の形態について説明をする。図９は、コンデンサマイクロホン１に指向性可変部材１０を装着した状態の別の例であって（ａ）が縦断面図、（ｂ）が正面図である。本実施形態においては、図９（ａ）に示すように、後部音響端子３は指向性可変部材１０に覆われることなく解放され、マイクロホンケース５の前面部の前方に指向性可変部材１０の端部が配置される態様となっている。マイクロホンユニット１の内部構成は、前述の２つの実施形態における内部構成と同じである。

ここで、図９に示すコンデンサマイクロホン１の収音原理を説明する。図１０に示すように、コンデンサマイクロホン１の前部音響端子２が、通常の状態（図１を参照）に比べて前方に移動し、後部音響端子３との距離が伸びている。前部音響端子２の前方に位置する音源２１からの音は、前部音響端子３から進入して収音される。後部音響端子３側に位置する音源２２からの音は、後部音響端子３から進入して収音される分と、指向性可変部材１０を回り込んで前部音響端子３から収音される分に分かれる。

図１１に、図９に示すコンデンサマイクロホン１の指向特性の例を示す。また、図１２に、図９に示すコンデンサマイクロホン１の周波数特性を示す。図１１と図３に示す指向特性を比較すると明らかなように、指向性可変部材１０の端面がマイクロホンケース５の前面よりも前方にはみ出す状態にすることで、前部音響端子３は図１に示した状態よりも前方に移動して、前部音響端子２と後部音響端子３の距離が長くなるから、通常のカーディオイド特性（図３）に比べて、前方音源からの音だけではなく、前方以外の音源からの音も収音されている。つまり、双指向性成分が増加していることがわかる。

双指向性成分の駆動力の増加することで、感度が増加する。よって、図１２に示すように、図４に比べても感度は低下せずに、かつ、周波数応答も変わらない特性となる。すなわち、指向性可変部材１０によって音響端子間の距離を変化させることで、ハイパーカーディオイド特性に変化させても、感度を低下させることなく、かつ、周波数応答は変わらない。これによって、特定話者の収音をより効果的に行うことができるようになる。

指向性可変部材１０の端部が前部音響端子２の前方に位置すると、前部音響端子２の前方空間を塞ぐことになる。しかし、指向性可変部材１０は、音響抵抗として機能する部材であるから、前部音響端子２の前方の空間に進入した音が、指向性可変部材１０の内壁によって反射を繰り返すことで生じる共振現象を起こさず、共振を起こす前に、指向性可変部材１０を通過して外部に漏れていく。すなわち、指向性可変部材１０が音響抵抗であるから、前部音響端子２の前方に形成された空間における共振の尖鋭度Ｑが低下して、前部音響端子２の前方空間を狭めることになっても共振が生じない。

上記のように、本実施例に係るコンデンサマイクロホン１は、通常の態様では単一指向性のカーディオイド特性であるが、指向性可変部材１０の位置を変えることでサブカーディオイド特性とハイパーカーディオイド特性を、選択的に変更することができる。よって、利用時に、適宜、指向特性を容易に選択することができる。

なお、指向特性に応じた位置に指向性可変部材１０を的確に配置することができるように、マイクロホンケース５の外周に、指向性可変部材１０の位置決め用の突起部を形成してもよい。突起部は、例えば、後部音響端子３となるスリットの前側に周方向に形成すればよい。このように形成された突起部に、指向性可変部材１０の前部端面が接する状態で配置すれば、後部音響端子３を覆う態様になる。また、指向性可変部材１０の後部端面が上記突起部に接する状態で配置すれば、後部音響端子３は解放されて、指向性可変部材１０の前部端面がマイクロホンケース５の洗面よりも前方に出る状態になるから、前部音響端子２をマイクロホンケース５の前方に移動する態様となる。

以上のように、本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンによれば、多孔質部材からなる指向性可変部材をマイクロホンケースに装着する位置によって、指向特性を選択的に切り換えることができる。すなわち、指向性可変部材が、後部音響端子を覆う位置にある態様では、サブカーディオイド特性となる。指向性可変部材が、後部音響端子を解放して、前部音響端子の位置をマイクロホンケースである筐体の前方にずらす態様では、ハイパーカーディオイド特性となる。

次に、本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンのさらに別の実施形態について説明する。図１３および図１４は、コンデンサマクロホン１に風防部材であるウインドスクリーン１１を装着した例を示す図である。ウインドスクリーン１１は通気性のある部材からなり、コンデンサマイクロホン１に被せることで、気流による雑音を防止することができるものである。

図１３に示すように、ウインドスクリーン１１ａは、コンデンサマイクロホン１に装着するための穴の内部に指向性可変部材１０を備えている。指向性可変部材１０の位置は、ウインドスクリーン１１ａをコンデンサマイクロホン１に装着したときに、後部音響端子３を覆う態様となる位置である。

また、図１４に示すようにウインドスクリーン１１ｂは、コンデンサマイクロホン１に装着するための穴の内部に指向性可変部材１０を備えており、その位置は、ウインドスクリーン１１ｂをコンデンサマイクロホン１に装着したときに、後部音響端子３を解放して、前部音響端子３を前方に移動させる態様となる位置である。

このように、本実施例に係るマイクロホン１によれば、指向性可変部材１０の配置が異なる複数のウインドスクリーン１１を差し替えることで、指向特性が異なる態様を容易に選択することができる。

なお、指向性可変部材１０が所定の態様に配置される位置にウインドスクリーン１１が固定されるように、マイクロホンケース５の外周にウインドスクリーン１１の固定部を形成してもよい。ウインドスクリーン１１は、コンデンサマイクロホン１からの抜け防止のために、穴の内周面の一部にリング状部材１２を有している。このリング状部材１２が嵌合する周溝をマイクロホンケース５の外周面に形成し、固定部とすればよい。

指向性可変部材１０と一体のウインドスクリーン１１をマイクロホンケース５にスライド可能に装着し、ウインドスクリーン１１のスライド位置を変えることにより、指向性可変部材１０が後部音響端子３を覆う態様と、後部音響端子３を解放し、前部音響端子２をマイクロケース５の前面より前方にずらす態様と、を選択可能に構成してもよい。

１ コンデンサマイクロホン
２ 前部音響端子
３ 後部音響端子
４ マイクロホンユニット
５ マイクロホンケース
６ 音響抵抗材
１０ 指向性可変部材
１１ ウインドスクリーン

Claims (8)

1. 円筒状のマイクロホンケースの前面に形成された前部音響端子と、上記マイクロホンケースの外周に形成された後部音響端子と、を有し、上記マイクロホンケースにコンデンサマイクロホンユニットが収納されている、単一指向性コンデンサマイクロホンであって、
   上記マイクロホンケースの外周に密着して配置される指向性可変部材を有し、
   上記指向性可変部材が、
   上記後部音響端子を覆う態様と、
   上記後部音響端子を解放し、上記前部音響端子を上記マイクロケースの前面より前方にずらす態様と、を選択可能な単一指向性コンデンサマイクロホン。
2. 上記指向性可変部材は、弾力を備える多孔質焼結部材からなることを特徴とする請求項１記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
3. 上記指向性可変部材を上記マイクロホンケースの長手方向にスライドさせ、上記いずれかの態様を選択することを特徴とする請求項１、２に記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
4. 上記マイクロホンケースの外周に、上記の各態様に応じた上記指向性可変部材の位置を示す位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
5. 上記指向性可変部材は、上記マイクロホンケースに被せるウインドスクリーン内部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
6. 上記指向性可変部材は、上記マイクロホンケースに被せるウインドスクリーン内部に配置されており、
   上記指向性可変部材の配置が異なる上記ウインドスクリーンを、上記マイクロホンケースに差し替えることで、上記態様を選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
7. 上記マイクロホンケースの外周には、上記の各態様に応じた位置に上記ウインドスクリーンを固定する固定部が形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
8. 上記指向性可変部材が、
   上記後部音響端子を覆う態様にあるときは、指向特性がサブカーディオイド特性であり、
   上記後部音響端子を解放し、上記前部音響端子を上記マイクロケースの前面より前方にずらす態様にあるときは、指向特性がハイパーカーディオイド特性である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。

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