JP2014180031A - Microphone - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microphone capable of changing the volume of an air chamber according to change of sound pressure of the air chamber which varies according to vibration of a diaphragm, and controlling impedance of the air chamber accurately.SOLUTION: A microphone comprises: a microphone unit 52 in which a diaphragm 53 vibrates with a sound wave from a sound source and the vibration of the diaphragm is converted into an audio signal; and an air chamber 56 which is formed behind the diaphragm 53 of the microphone unit 52 and whose volume varies according to the vibration of the diaphragm 53. The air chamber 56 includes: a sound pressure detection member 55 for detecting a sound pressure in the air chamber 56; and a volume adjuster 57 which is driven by an output signal from the sound pressure detection member 55 and varies the volume of the air chamber 56 according to the output signal so as to control an acoustic impedance in the air chamber 56.

Description

本発明は、振動板の背面側の空気室が小さな容積のものであっても、この空気室内に発生する音圧を能動的に消去して、大きな空気室を備えているものと等価にし、低音域における応答性を高めることができるマイクロホンに関するものである。   The present invention actively eliminates the sound pressure generated in the air chamber even if the air chamber on the back side of the diaphragm has a small volume, and is equivalent to a device having a large air chamber, The present invention relates to a microphone that can enhance responsiveness in a low sound range.

例えば、単一指向性ダイナミックマイクロホン、無指向性ダイナミックマイクロホン、ヘッドホン、スピーカなどの電気音響変換器には、外からの音波が入り込まないようにするために空気室を備えているものがある。これらの電気音響変換器は、音波を受けて振動し、あるいは音声信号で駆動されて音波を発する振動板を備えていて、この振動板の背面側に空気室が設けられている。この空気室は音響容量として動作するようになっていて、空気室の容積が大きい場合は弾力の小さいばねとして動作し、空気室の容積が小さい場合は弾力の大きいばねとして動作する。したがって、スチフネスの小さい音響容量を必要とする場合、すなわち振動板を動きやすくする場合には大きな容積の空気室が必要になる。   For example, some electroacoustic transducers such as a unidirectional dynamic microphone, an omnidirectional dynamic microphone, a headphone, and a speaker include an air chamber so that sound waves from outside do not enter. These electroacoustic transducers are provided with a vibration plate that vibrates in response to sound waves or is driven by sound signals to emit sound waves, and an air chamber is provided on the back side of the vibration plate. The air chamber operates as an acoustic capacity. When the volume of the air chamber is large, the air chamber operates as a spring having a small elasticity, and when the volume of the air chamber is small, the air chamber operates as a spring having a large elasticity. Therefore, when an acoustic capacity with a small stiffness is required, that is, when the diaphragm is easily moved, a large volume air chamber is required.

ここでは、無指向性または単一指向性ダイナミックマイクロホンを例に挙げて、上記空気室に関してさらに説明する。無指向性または単一指向性ダイナミックマイクロホンでは、無指向性成分を得るために振動板の背面側に音響抵抗と空気室を設ける必要がある。低い周波数帯域では、空気室のスチフネスが支配的になり、空気室の容積が小さいとそのスチフネスが大きくなって指向周波数応答が劣化するので、空気室の容積を大きくしてスチフネスを小さくする必要がある。   Here, the air chamber will be further described by taking an omnidirectional or unidirectional dynamic microphone as an example. In an omnidirectional or unidirectional dynamic microphone, it is necessary to provide an acoustic resistance and an air chamber on the back side of the diaphragm in order to obtain an omnidirectional component. In the low frequency band, the stiffness of the air chamber becomes dominant, and if the volume of the air chamber is small, the stiffness increases and the directional frequency response deteriorates.Therefore, it is necessary to increase the volume of the air chamber to reduce the stiffness. is there.

ハンドヘルドすなわち手持ち式のワイヤレスマイクロホンを想定すると、グリップ部に送信機の回路部分を収納するとともに電源電池を収納する必要があるため、ワイヤードマイクロホンのように大きな空気室を設けることはできない。そのため、振動板の背面側に設ける空気室の容積が制限され、小さな空気室によって無指向性成分を得る必要があり、低音域における指向周波数応答と音質が悪くなる。要するに、上記空気室の容積が小さいと、低音に応答して振動板が振動しようとするとき振動板に大きな背圧がかかり、振動板が振動しにくくなって、応答する最低周波数が高くなるとともに、低音域での出力レベルが低くなる。   Assuming a handheld, that is, a handheld wireless microphone, it is necessary to store the circuit portion of the transmitter and the power supply battery in the grip portion. Therefore, it is not possible to provide a large air chamber like a wired microphone. Therefore, the volume of the air chamber provided on the back side of the diaphragm is limited, and it is necessary to obtain an omnidirectional component by a small air chamber, which deteriorates the directional frequency response and sound quality in the low frequency range. In short, if the volume of the air chamber is small, a large back pressure is applied to the diaphragm when the diaphragm tries to vibrate in response to low sounds, and the diaphragm becomes difficult to vibrate, and the minimum frequency to respond to increases. The output level in the low frequency range is low.

そこで、本発明者は、背部空気室の容積が小さい場合であっても、背部空気室の音響インピーダンスを等価的に低くすることにより、低音域の収音を可能にしたダイナミックマイクロホンに関して先に特許出願した(特許文献1参照)。特許文献1記載の発明は、主マイクロホンユニットを支持するケースが、上記主マイクロホンユニットの振動板の背面側に背部空気室を有し、上記主マイクロホンユニットの前面側に副マイクロホンユニットを備えている。上記背部空気室に設けた圧電素子からなる膜板を、上記副マイクロホンユニットから出力される音声信号(電圧信号)で駆動することにより、背部空気室の音響インピーダンスを等価的に小さくするように構成している。   Therefore, the present inventor previously patented a dynamic microphone that enables low-frequency sound collection by reducing the acoustic impedance of the back air chamber equivalently even when the volume of the back air chamber is small. Applied (see Patent Document 1). In the invention described in Patent Document 1, the case supporting the main microphone unit has a back air chamber on the back side of the diaphragm of the main microphone unit, and a sub microphone unit on the front side of the main microphone unit. . A configuration in which the acoustic impedance of the back air chamber is equivalently reduced by driving a membrane plate made of a piezoelectric element provided in the back air chamber with an audio signal (voltage signal) output from the sub microphone unit. doing.

特開2009−232176号公報JP 2009-232176 A

特許文献1記載の発明は、主マイクロホンユニットの前面側に配置された副マイクロホンユニットに導かれた音源からの音波が副マイクロホンユニットで音声信号に変換され、この音声信号で、背部空気室に設けた圧電素子からなる膜板を駆動する。すなわち、主マイクロホンユニットの振動板の前に配置された副マイクロホンユニットの出力信号で、圧電素子からなる膜板をいわばフィードフォワード制御するものである。したがって、副マイクロホンユニットに到来する音源からの音波を受けて背部空気室の圧力変化を予測し、予測に基づいて膜板を駆動する。そのため、背部空気室の圧力変化に忠実に対応して膜板を駆動することができず、精度のよい背部空気室の音響インピーダンス制御を行うにはさらなる改良を加える必要がある。   In the invention described in Patent Document 1, sound waves from a sound source guided to a sub microphone unit arranged on the front side of the main microphone unit are converted into a sound signal by the sub microphone unit, and this sound signal is provided in the back air chamber. A film plate made of a piezoelectric element is driven. In other words, the output signal of the sub microphone unit arranged in front of the diaphragm of the main microphone unit is a feedforward control of the membrane plate made of piezoelectric elements. Therefore, the pressure change of the back air chamber is predicted by receiving the sound wave from the sound source arriving at the sub microphone unit, and the membrane plate is driven based on the prediction. For this reason, the membrane plate cannot be driven in a faithful manner corresponding to the pressure change in the back air chamber, and further improvement is required to perform accurate acoustic impedance control of the back air chamber.

本発明は、上記従来技術の課題を解決することを目的とする。すなわち、マイクロホンユニットの振動板の振動によって変化する空気室の音圧変化に忠実に対応して空気室の容積を変化させるように制御し、精度のよい空気室の音響インピーダンス制御を行うことができるマイクロホンを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art. That is, the air chamber volume can be controlled to change faithfully in response to the sound pressure change of the air chamber that changes due to the vibration of the diaphragm of the microphone unit, and the acoustic impedance control of the air chamber can be performed with high accuracy. An object is to provide a microphone.

本発明に係るマイクロホンは、
音源からの音波を受けて振動板が振動し上記振動板の振動が音声信号に変換されるマイクロホンユニットと、
上記マイクロホンユニットの上記振動板の背後に形成され上記振動板の振動によって容積が変化する空気室と、を備え、
上記空気室には、
上記空気室内の音圧を検出する音圧検出部材と、
上記音圧検出部材の出力信号で駆動され上記出力信号に応じて上記空気室の容積を変化させて上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器と、
が配置されていることを最も主要な特徴とする。
The microphone according to the present invention is
A microphone unit that receives sound waves from a sound source and vibrates the diaphragm and converts the vibration of the diaphragm into an audio signal;
An air chamber that is formed behind the diaphragm of the microphone unit and whose volume is changed by the vibration of the diaphragm;
In the air chamber,
A sound pressure detecting member for detecting the sound pressure in the air chamber;
A volume adjuster that is driven by an output signal of the sound pressure detection member and controls the acoustic impedance of the air chamber by changing the volume of the air chamber according to the output signal;
Is the most important feature.

本発明に係る電気音響変換器は、以下のような態様に展開することができる。
上記マイクロホンユニットはユニットケースに組み込まれ、このユニットケースには上記マイクロホンユニットが備える振動板の振動で容積が変化する空気室が設けられていてもよい。
上記ユニットケースはマイクロホンケースに組み込まれ、マイクロホンケースには電源電池室が設けられているものであってもよい。
The electroacoustic transducer according to the present invention can be developed in the following manner.
The microphone unit may be incorporated in a unit case, and the unit case may be provided with an air chamber whose volume changes due to vibration of a diaphragm included in the microphone unit.
The unit case may be incorporated in a microphone case, and the microphone case may be provided with a power battery room.

音圧検出部材の検出信号はローパスフィルタを通して容積調整器に入力されるようにしてもよい。   The detection signal of the sound pressure detection member may be input to the volume adjuster through a low-pass filter.

マイクロホンユニットの振動板の振動によって空気室の容積が変化し空気室の音圧が変化するが、この音圧変化を音圧検出部材が検出し、この検出信号で容積調整器を駆動して音圧変化をなくすように制御する。この制御によって上記空気室の音響インピーダンスを等価的に小さくすることができ、特に低音域の指向周波数応答を高めることができる。したがって、上記空気室の容積が小さくても、低音域まで十分な音圧レベルで再生することができる。例えばワイヤレスマイクロホンのようにマイクロホンケースに電源電池を装填する必要があるといった事情で空気室の大きさに制限があっても、低音域まで所定の信号レベルで音声信号に変換することができる。   The volume of the air chamber changes due to the vibration of the diaphragm of the microphone unit, and the sound pressure of the air chamber changes. The sound pressure detection member detects this change in sound pressure, and the volume adjuster is driven by this detection signal to generate sound. Control to eliminate pressure change. By this control, the acoustic impedance of the air chamber can be reduced equivalently, and in particular, the directivity frequency response in the low sound range can be enhanced. Therefore, even if the volume of the air chamber is small, reproduction can be performed at a sufficient sound pressure level up to the low sound range. For example, even if the size of the air chamber is limited due to the necessity of mounting a power supply battery in a microphone case such as a wireless microphone, it can be converted into an audio signal at a predetermined signal level up to the low sound range.

本発明に係るマイクロホンの実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the Example of the microphone which concerns on this invention. 本発明に係るマイクロホンの技術思想を説明するためのヘッドホンの例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the example of the headphones for demonstrating the technical idea of the microphone which concerns on this invention. 上記ヘッドホンの音響等価回路図である。It is an acoustic equivalent circuit diagram of the headphones. 電気音響変換器の特性試験装置の例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the example of the characteristic test apparatus of an electroacoustic transducer. 上記試験装置による測定結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the measurement result by the said test apparatus. 上記試験装置による測定結果の別の例を示すグラフである。It is a graph which shows another example of the measurement result by the said test apparatus. 上記試験装置による測定結果のさらに別の例を示すグラフである。It is a graph which shows another example of the measurement result by the said test apparatus.

本発明に係るマイクロホンの実施例を説明する前に、本発明の技術思想をヘッドホンに適用した例について、図2乃至図7を参照しながら説明しておく。   Before explaining an embodiment of a microphone according to the present invention, an example in which the technical idea of the present invention is applied to headphones will be described with reference to FIGS.

[本発明の技術思想の説明]
図2において、符号10で示すヘッドホンは、椀状のハウジング12と、ハウジング12の開放端寄りの内周側に固着されたバッフル板13を備えている。また、バッフル板13に取り付けられハウジング12で囲まれたドライバユニットであるスピーカユニット11と、ハウジング12の開放端に装着されたイヤーパッド14を備えている。
[Description of the technical idea of the present invention]
In FIG. 2, the headphone indicated by reference numeral 10 includes a bowl-shaped housing 12 and a baffle plate 13 fixed to the inner peripheral side near the open end of the housing 12. The speaker unit 11 is a driver unit attached to the baffle plate 13 and surrounded by the housing 12, and an ear pad 14 attached to the open end of the housing 12.

ヘッドホン10は、周知のように、イヤーパッド14で利用者の耳21を囲み、かつ、利用者の側頭部にイヤーパッド14を押しつけて使用する。図2では利用者の片方の耳にヘッドホン10を装着した状態を示しているが、一般的なヘッドホンは左右の耳に装着する左右のヘッドホンを有し、左右のヘッドホンがヘッドバンドあるいはネックバンドなどで連結されている。また、図2は、イヤーパッド14が耳21を囲む耳覆い型のヘッドホンの例を示しているが、イヤーパッド14を耳21に載せる耳載せ型であってもよい。   As is well known, the headphone 10 is used by surrounding the user's ear 21 with the ear pad 14 and pressing the ear pad 14 against the user's temporal region. Although FIG. 2 shows a state in which the headphones 10 are worn on one ear of the user, a typical headphone has left and right headphones worn on the left and right ears, and the left and right headphones are a headband or a neckband. It is connected with. FIG. 2 shows an example of an ear covering type headphone in which the ear pad 14 surrounds the ear 21, but an ear mounting type in which the ear pad 14 is placed on the ear 21 may be used.

図2に示すように、ヘッドホン10を使用者の側頭部に装着すると空気室15が形成される。空気室15は、バッフル板13と、スピーカユニット11が有している図示されない振動板と、ハウジング12の一部と、イヤーパッド14と、使用者の側頭部とによって囲まれた空間である。この空気室15に向かってスピーカユニット11から放音され、音波が使用者の耳の奥の鼓膜に届くようになっている。上記音波にしたがって空気室15の圧力すなわち音圧が変化する。空気室15には上記音圧を検出する音圧検出部材16が配置されている。音圧検出部材16としては、例えば無指向性のマイクロホンが適しているが、単一指向性のマイクロホンを用いることもできる。   As shown in FIG. 2, an air chamber 15 is formed when the headphones 10 are mounted on the user's temporal region. The air chamber 15 is a space surrounded by a baffle plate 13, a diaphragm (not shown) included in the speaker unit 11, a part of the housing 12, an ear pad 14, and a user's temporal region. Sound is emitted from the speaker unit 11 toward the air chamber 15, and the sound wave reaches the eardrum behind the user's ear. The pressure of the air chamber 15, that is, the sound pressure changes according to the sound wave. A sound pressure detecting member 16 for detecting the sound pressure is disposed in the air chamber 15. For example, a non-directional microphone is suitable as the sound pressure detection member 16, but a unidirectional microphone can also be used.

スピーカユニット11は、CDプレーヤ、MP3プレーヤその他の音源から入力される音声信号により駆動されて音声を生成する一方、上記音圧検出部材16の検出信号によっても駆動される。図2に示す例では、音圧検出部材16の検出信号が増幅器などの回路ブロック17を経て加算器18に入力される。上記検出信号は、加算器18で楽音信号20に加算され、さらに増幅器19を経てスピーカユニット11に入力されるように構成されている。増幅器19はスピーカユニット11の駆動回路ということができ、加算器18で加算された音圧検出部材16の検出信号と楽音信号20によってスピーカユニット11を駆動するようになっている。   The speaker unit 11 is driven by a sound signal input from a CD player, MP3 player, or other sound source to generate sound, and is also driven by a detection signal of the sound pressure detection member 16. In the example shown in FIG. 2, the detection signal of the sound pressure detection member 16 is input to the adder 18 through a circuit block 17 such as an amplifier. The detection signal is added to the musical sound signal 20 by the adder 18 and further input to the speaker unit 11 via the amplifier 19. The amplifier 19 can be referred to as a drive circuit for the speaker unit 11, and the speaker unit 11 is driven by the detection signal of the sound pressure detection member 16 added by the adder 18 and the musical sound signal 20.

以上のように構成された図2に示すヘッドホンの例によれば、スピーカユニット11が楽音信号20によって駆動されることにより、楽音信号にしたがってスピーカユニット11から音声が放音される。放音される音声に従い空気室15内の音圧が変化する。この音圧の変化を音圧検出部材16が検出し、音圧に対応した検出信号を出力する。この検出信号は回路ブロック17、加算器18、増幅器19を経てスピーカユニット11に入力される。スピーカユニット11は上記検出信号に応じて駆動され、空気室15内の音圧が一定に保たれる。   According to the example of the headphones shown in FIG. 2 configured as described above, when the speaker unit 11 is driven by the musical sound signal 20, sound is emitted from the speaker unit 11 according to the musical sound signal. The sound pressure in the air chamber 15 changes according to the sound that is emitted. The change in sound pressure is detected by the sound pressure detection member 16 and a detection signal corresponding to the sound pressure is output. This detection signal is input to the speaker unit 11 through the circuit block 17, the adder 18, and the amplifier 19. The speaker unit 11 is driven according to the detection signal, and the sound pressure in the air chamber 15 is kept constant.

要するに、図2に示すヘッドホンの例は、音声信号により駆動されて振動し音声を生成する振動板を備えたスピーカユニット11と、このスピーカユニット11の上記振動板が配置され上記振動板の振動によって容積が変化する空気室15と、を備えている。空気室15には、空気室15内の音圧を検出する音圧検出部材16と、音圧検出部材16の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて空気室15の容積を変化させて上記空気室15の音響インピーダンスを制御する容積調整器(スピーカユニット11)が配置されている。したがって、空気室15内の音圧が音圧検出部材16で検出されてスピーカユニット11にフィードバックされ、空気室15内の音圧が変動しないようにスピーカユニット11が制御される。   In short, the example of the headphones shown in FIG. 2 includes a speaker unit 11 having a diaphragm that is driven by an audio signal to vibrate and generates sound, and the diaphragm of the speaker unit 11 is arranged to vibrate by vibration of the diaphragm. And an air chamber 15 whose volume changes. The air chamber 15 is driven by a sound pressure detecting member 16 for detecting the sound pressure in the air chamber 15 and an output signal of the sound pressure detecting member 16, and the volume of the air chamber 15 is changed according to the output signal to A volume adjuster (speaker unit 11) for controlling the acoustic impedance of the air chamber 15 is disposed. Therefore, the sound pressure in the air chamber 15 is detected by the sound pressure detecting member 16 and fed back to the speaker unit 11, and the speaker unit 11 is controlled so that the sound pressure in the air chamber 15 does not fluctuate.

具体的には、空気室15内の音圧が上がったことを音圧検出部材16が検出したときは、スピーカユニット11の振動板が空気室15から後退するように制御され、空気室15の音響インピーダンスを等価的に小さくする。このようにして、空気室15の容積が小さくても、低音域の音声信号に応じてスピーカユニット11の振動板を抵抗なく振動させることができ、低音域の指向周波数応答特性を改善することができる。   Specifically, when the sound pressure detection member 16 detects that the sound pressure in the air chamber 15 has increased, the diaphragm of the speaker unit 11 is controlled to move backward from the air chamber 15, Reduce acoustic impedance equivalently. Thus, even if the volume of the air chamber 15 is small, the diaphragm of the speaker unit 11 can be vibrated without resistance in accordance with the sound signal in the low sound range, and the directivity response characteristic in the low sound range can be improved. it can.

以上説明した図2に示すヘッドホンの例の音響等価回路を図3に示す。図3において、P1は前方音源すなわち前方の空気室15の音圧、P2は後方音源すなわちスピーカユニット11の振動板の背面側空気室の音圧、m0は上記振動板の質量、s0は上記振動板のスチフネス、m1は上記背面側空気室の質量、r1は上記背面側空気室の音響抵抗、s1は上記背面側空気室のスチフネス、Ps1は上記スチフネスs1によって生じる音圧を示している。   FIG. 3 shows an acoustic equivalent circuit of the example of the headphones shown in FIG. 2 described above. 3, P1 is the sound pressure of the front sound source, that is, the front air chamber 15, P2 is the sound pressure of the rear sound source, that is, the air chamber on the back side of the diaphragm of the speaker unit 11, m0 is the mass of the diaphragm, and s0 is the vibration. The stiffness of the plate, m1 is the mass of the back side air chamber, r1 is the acoustic resistance of the back side air chamber, s1 is the stiffness of the back side air chamber, and Ps1 is the sound pressure generated by the stiffness s1.

上記背面側空気室が小さく、そのスチフネスs1が大きい場合は、低音域においてスチフネスs1が支配的となって上記Ps1が大きくなり、上記振動板が動きにくくなって低音域の指向周波数応答が劣化する。したがって、上記背面側空気室のスチフネスs1をなるべく小さくして上記音圧Ps1をなるべく小さくし、音響抵抗r1のみが有効に作用するようにしたい。そのためには、背面側空気室の容積を可能な限り大きくすればよいのであるが、すでに説明したように、背面側空気室の容積を制限する多くの要因がある。   When the back side air chamber is small and the stiffness s1 is large, the stiffness s1 becomes dominant in the low sound range, the Ps1 becomes large, the diaphragm becomes difficult to move, and the directional frequency response in the low sound range deteriorates. . Therefore, it is desirable to make the sound pressure Ps1 as small as possible by making the stiffness s1 of the back side air chamber as small as possible so that only the acoustic resistance r1 acts effectively. For that purpose, the volume of the back side air chamber should be made as large as possible, but as already explained, there are many factors that limit the volume of the back side air chamber.

その点、図2に示すヘッドホンの例によれば、電気音響変換ユニットであるスピーカユニット11の振動板の振動によって空気室15の音圧が変化すると、この音圧の変化を音圧検出手段であるマイクロホンユニット16が検出する。この検出信号でスピーカユニット11を駆動して上記空気室15の音響インピーダンスを等価的に小さくするように制御する。これにより、上記スチフネスs1を等価的に小さくし、上記音圧Ps1を小さくすることができ、低音域の指向周波数応答を高めることができる。また、空気室15の音圧を検出し、この音圧検出信号を、容積調整器を兼ねるスピーカユニット11にフィードバックし、空気室15の音圧変動が生じないように制御するため、空気室15の等価的な音響インピーダンス制御を高い精度で行うことができる。   In that respect, according to the example of the headphones shown in FIG. 2, when the sound pressure of the air chamber 15 is changed by the vibration of the diaphragm of the speaker unit 11 which is an electroacoustic conversion unit, the change of the sound pressure is detected by the sound pressure detecting means. A certain microphone unit 16 detects. The speaker unit 11 is driven by this detection signal to control the acoustic impedance of the air chamber 15 to be equivalently reduced. As a result, the stiffness s1 can be reduced equivalently, the sound pressure Ps1 can be reduced, and the directional frequency response in the low sound range can be enhanced. In addition, the sound pressure in the air chamber 15 is detected, and this sound pressure detection signal is fed back to the speaker unit 11 that also serves as a volume adjuster, and control is performed so that the sound pressure in the air chamber 15 does not vary. The equivalent acoustic impedance control can be performed with high accuracy.

[試験装置]
本発明の技術思想を採り入れることによって得られる効果を実証するために周波数特性試験を行った。試験装置は、EIAJ RC−8160の規格に則っていて、その概略を図4に示している。図4において、符号29は被検体としての単一指向性ダイナミックマイクロホンを示している。ダイナミックマイクロホン29の前方50cmに配置されたスピーカから試験用の音波がマイクロホン29に向かって発せられ、この音波をマイクロホン29で受けて電気音響変換し、この変換信号を記録するようになっている。
[Test equipment]
In order to demonstrate the effect obtained by adopting the technical idea of the present invention, a frequency characteristic test was conducted. The test apparatus conforms to the standard of EIAJ RC-8160, and its outline is shown in FIG. In FIG. 4, the code | symbol 29 has shown the unidirectional dynamic microphone as a subject. A test sound wave is emitted from a speaker arranged 50 cm in front of the dynamic microphone 29 toward the microphone 29, and this sound wave is received by the microphone 29 and subjected to electroacoustic conversion, and this converted signal is recorded.

マイクロホン29の背部に、これまで説明してきた空気室に相当する空間を形成するための装置が装着されている。この空間形成装置は、ハウジング24と、ハウジング24に内蔵されたダイナミック型スピーカユニット25を備えている。スピーカユニット25は振動板26を有している。また、ハウジング24は上記振動板26により前側の空気室27と背部空気室に区切られていて、空気室27に音圧検出部材としてのマイクロホンユニット28が配置されている。   A device for forming a space corresponding to the air chamber described so far is attached to the back of the microphone 29. The space forming device includes a housing 24 and a dynamic speaker unit 25 built in the housing 24. The speaker unit 25 has a diaphragm 26. Further, the housing 24 is divided into a front air chamber 27 and a back air chamber by the diaphragm 26, and a microphone unit 28 as a sound pressure detecting member is disposed in the air chamber 27.

マイクロホンユニット28の検出信号は、増幅器などを含む回路ブロック30を介して容積調整器としての上記スピーカユニット25にフィードバックされ、上記検出信号でスピーカユニット25を駆動するように構成されている。このフィードバック制御系は任意にオン、オフすることができる。上記フィードバック制御系がオフの状態、すなわちスピーカユニット25が駆動されない自然状態での空気室27の容積は、ダイナミックマイクロホン29の装着位置を変えるなどの手法によって任意に調整することができるようになっている。   A detection signal of the microphone unit 28 is fed back to the speaker unit 25 as a volume adjuster via a circuit block 30 including an amplifier and the like, and the speaker unit 25 is driven by the detection signal. This feedback control system can be arbitrarily turned on and off. The volume of the air chamber 27 in a state where the feedback control system is off, that is, in a natural state where the speaker unit 25 is not driven, can be arbitrarily adjusted by a method such as changing the mounting position of the dynamic microphone 29. Yes.

上記試験装置を用いて、以下の3つの仕様について試験を行った。
(1)通常のダイナミックマイクロホンを想定し、空気室27の容積を30ccに設定した。上記フィードバック制御系はオフとし、空気室の音響インピーダンス制御は行わない。
(2)空気室27の容積を2ccに設定した。上記フィードバック制御系はオフとし、空気室の音響インピーダンス制御は行わない。
(3)空気室27の容積を2ccに設定した。上記フィードバック制御系をオンとし、空気室の音響インピーダンス制御を行った。
Using the above test apparatus, the following three specifications were tested.
(1) Assuming a normal dynamic microphone, the volume of the air chamber 27 is set to 30 cc. The feedback control system is turned off and the acoustic impedance control of the air chamber is not performed.
(2) The volume of the air chamber 27 was set to 2 cc. The feedback control system is turned off and the acoustic impedance control of the air chamber is not performed.
(3) The volume of the air chamber 27 was set to 2 cc. The feedback control system was turned on, and the acoustic impedance of the air chamber was controlled.

上記(1)の試験結果を図5に、上記(2)の試験結果を図6に、上記(3)の試験結果を図7にそれぞれ示している。各図において、太線で示すグラフは中心軸線に対する角度0度方向、すなわち正面に試験用の音波を発するスピーカを配置した場合の測定結果を示している。中間の大きさの線で示すグラフは中心軸線に対する角度90度方向に上記スピーカを配置した場合の測定結果を示している。細線で示すグラフは中心軸線に対する角度180度方向に上記スピーカを配置した場合の測定結果を示している。   FIG. 5 shows the test result of (1), FIG. 6 shows the test result of (2), and FIG. 7 shows the test result of (3). In each figure, a graph indicated by a thick line indicates a measurement result in a case where a speaker that emits a test sound wave is disposed in the direction of 0 degrees with respect to the central axis, that is, in front. A graph indicated by an intermediate size line shows a measurement result when the speaker is arranged in a direction of 90 degrees with respect to the central axis. The graph shown by the thin line shows the measurement result when the speaker is arranged in the direction of an angle of 180 degrees with respect to the central axis.

図7と図8を対比すると明らかなように、上記フィードバック制御系をオンすることにより、低音域における指向周波数応答が改善され、応答周波数が低域側に拡大されるとともに低域側の出力レベルが高くなっている。また、図6と図8を対比すると明らかなように、上記フィードバック制御系をオンすると、空気室27の容積を大きくしたものよりも、低音域において周波数応答が改善されていることが分かる。   As is clear from the comparison between FIG. 7 and FIG. 8, by turning on the feedback control system, the directivity frequency response in the low frequency range is improved, the response frequency is expanded to the low frequency side, and the output level on the low frequency side is increased. Is high. Further, as apparent from the comparison between FIG. 6 and FIG. 8, it can be seen that when the feedback control system is turned on, the frequency response is improved in the low frequency range as compared with the case where the volume of the air chamber 27 is increased.

[マイクロホンの実施例]
図1は、以上説明した技術思想をダイナミックマイクロホンに適用した実施例を示している。図1において、ダイナミックマイクロホン50は、グリップを兼ねたマイクロホンケース51を有している。マイクロホンケース51の先端部内方には電気音響変換ユニットであるダイナミックマイクロホンユニット52が適宜の取り付け構造によって取り付けられている。
[Example of microphone]
FIG. 1 shows an embodiment in which the technical idea described above is applied to a dynamic microphone. In FIG. 1, a dynamic microphone 50 has a microphone case 51 that also serves as a grip. A dynamic microphone unit 52, which is an electroacoustic conversion unit, is attached to the inside of the tip of the microphone case 51 with an appropriate attachment structure.

上記マイクロホンユニット52はユニットケース54を有し、ユニットケース54の前端部内周側に音波を受けて振動する振動板53が配置されている。振動板53はボイスコイルを有し、このボイスコイルは永久磁石やヨークなどの磁気回路構成部材によって形成された磁気ギャップ内に配置されている。振動板53が音波を受けて上記ボイスコイルとともに振動すると、ボイスコイルが電磁変換作用によって音波に対応した音声信号を出力する。   The microphone unit 52 has a unit case 54, and a diaphragm 53 that vibrates by receiving sound waves is disposed on the inner peripheral side of the front end of the unit case 54. The diaphragm 53 has a voice coil, and this voice coil is disposed in a magnetic gap formed by a magnetic circuit constituent member such as a permanent magnet or a yoke. When the diaphragm 53 receives a sound wave and vibrates together with the voice coil, the voice coil outputs a sound signal corresponding to the sound wave by an electromagnetic conversion action.

ユニットケース54には、上記振動板53や磁気回路構成部材の背後に空気室56が形成されている。振動板53の背面側に生じている空間は適宜の孔などを経て空気室56に連通している。空気室56内には、例えば無指向性マイクロホンユニットからなる音圧検出部材55が配置されている。また、空気室56には、音圧検出部材55の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて空気室56の容積を変化させて空気室56の音響インピーダンスを制御する容積調整器57が配置されている。容積調整器57は、ダイナミック型のスピーカと同等の構造のものを用いることができる。音圧検出部材55の出力信号は増幅器58で増幅され、この増幅信号で容積調整器57を駆動するようになっている。   In the unit case 54, an air chamber 56 is formed behind the diaphragm 53 and the magnetic circuit constituent member. A space formed on the back side of the diaphragm 53 communicates with the air chamber 56 through an appropriate hole. In the air chamber 56, a sound pressure detection member 55 made of, for example, an omnidirectional microphone unit is disposed. Further, a volume adjuster 57 that is driven by the output signal of the sound pressure detection member 55 and controls the acoustic impedance of the air chamber 56 by changing the volume of the air chamber 56 in accordance with the output signal is disposed in the air chamber 56. ing. The volume adjuster 57 can be of the same structure as a dynamic speaker. The output signal of the sound pressure detection member 55 is amplified by an amplifier 58, and the volume adjuster 57 is driven by this amplified signal.

マイクロホンケース51の後端部にはケーブルコネクタを結合するためのコネクタ部59が設けられ、また、マイクロホンケース51内にはマイクロホンユニット52とコネクタ部59との間に電源電池室60が設けられている。このダイナミックマイクロホン50は、電源電池室60を備えていることから明らかなように、ワイヤレスマイクロホンのような電源を必要とするマイクロホンであって、電源電池室60を備えているため、上記空気室56の容積が制限される。そのため空気室56のスチフネスが高く、マイクロホンユニット52振動板53が低音域で動きにくくなり、低音域での指向周波数応答が低下する。   A connector portion 59 for connecting a cable connector is provided at the rear end portion of the microphone case 51, and a power supply battery chamber 60 is provided in the microphone case 51 between the microphone unit 52 and the connector portion 59. Yes. As apparent from the fact that the dynamic microphone 50 is provided with the power battery room 60, it is a microphone that requires a power source such as a wireless microphone and has the power battery room 60. Is limited in volume. Therefore, the stiffness of the air chamber 56 is high, the microphone unit 52 diaphragm 53 is difficult to move in the low sound range, and the directional frequency response in the low sound range is reduced.

特に、例えばピンタイプのワイヤレスマイクロホンの場合は全体の大きさが小さく、これに電源電池を装填する必要があるため、空気室の容量がますます小さくなり、低音域での指向周波数応答がますます低下する。そこで、図1に示す実施例では、空気室56に容積調整器57を設け、上記音圧検出部材55の出力信号で増幅器58を介して容積調整器57を駆動するようになっている。音圧検出部材55から増幅器58を介して容積調整器57に至る制御系は、空気室56の音圧が上昇すると容積調整器57が空気室56の容積を拡大して空気室56の音響インピーダンスを等価的に小さくするように制御するフィードバック制御系を構成している。   Especially in the case of pin type wireless microphones, for example, the overall size is small and it is necessary to load a power battery, so the capacity of the air chamber becomes smaller and the directional frequency response in the low frequency range is increasing. descend. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 1, a volume regulator 57 is provided in the air chamber 56, and the volume regulator 57 is driven via the amplifier 58 by the output signal of the sound pressure detection member 55. In the control system from the sound pressure detection member 55 to the volume adjuster 57 via the amplifier 58, when the sound pressure in the air chamber 56 increases, the volume adjuster 57 expands the volume of the air chamber 56 and the acoustic impedance of the air chamber 56 is increased. The feedback control system is configured to control so as to be equivalently small.

このように、図1に示すマイクロホンの実施例によれば、ダイナミックマイクロホンユニット52の振動板53が音波を受けて振動することにより空気室56の容積が変動し、空気室56の音圧が変動すると、この音圧変動が容積調整器57にフィードバックされて容積調整器57が駆動され、空気室56の音圧が一定に制御される。この結果、空気室56の容積が小さくても、空気室56の音響インピーダンスが等価的に小さくなり、上記振動板53は音圧に対して忠実に振動することができ、指向周波数応答に優れたマイクロホンを得ることができる。   As described above, according to the embodiment of the microphone shown in FIG. 1, the volume of the air chamber 56 varies due to the vibration of the diaphragm 53 of the dynamic microphone unit 52 receiving the sound wave, and the sound pressure of the air chamber 56 varies. Then, this sound pressure fluctuation is fed back to the volume adjuster 57, the volume adjuster 57 is driven, and the sound pressure in the air chamber 56 is controlled to be constant. As a result, even if the volume of the air chamber 56 is small, the acoustic impedance of the air chamber 56 is equivalently reduced, and the diaphragm 53 can vibrate faithfully with respect to the sound pressure and has excellent directivity frequency response. A microphone can be obtained.

空気室の容積が小さいために指向周波数応答が低下するのは主として低音域である。そこで、以上説明した実施例において、音圧検出部材の検出信号は、これを、ローパスフィルタを通して容積調整器に入力するようにし、空気室の低音域における音響インピーダンスを等価的に小さくするようにするとよい。   Since the volume of the air chamber is small, the directivity frequency response is lowered mainly in the bass range. Therefore, in the embodiment described above, the detection signal of the sound pressure detection member is input to the volume adjuster through a low-pass filter so that the acoustic impedance in the low frequency range of the air chamber is equivalently reduced. Good.

本発明は、例えばピンタイプのワイヤレスマイクロホンのように、電気音響変換ユニットであるマイクロホンユニットの振動板の背後に形成されている空気室がきわめて小さなマイクロホンであっても、低音域まで高いレベルで電気音響変換することが可能な高性能のマイクロホンを得ることができる。   The present invention, for example, a pin type wireless microphone, even if a microphone having a very small air chamber formed behind a diaphragm of a microphone unit, which is an electroacoustic conversion unit, is electrically driven at a high level up to the low sound range. A high-performance microphone capable of acoustic conversion can be obtained.

本発明に用いる容積調整器は、ダイナミック型スピーカと同様の構成のもののほかに、空気室に面する振動板を電磁的なアクチュエータに類する部材によって駆動して空気室の容積を制御するものを用いることができる。あるいは、例えば圧電バイモルフのような圧電素子を用いて空気室の容積を制御するものなどを用いることができ、駆動方式によって限定されるものではない。   The volume adjuster used in the present invention is not limited to the same configuration as that of the dynamic speaker, and the volume controller that controls the volume of the air chamber by driving the diaphragm facing the air chamber with a member similar to an electromagnetic actuator is used. be able to. Or what controls the volume of an air chamber using a piezoelectric element like a piezoelectric bimorph, for example can be used, and it is not limited by a drive system.

52 マイクロホンユニット
53 振動板
54 ユニットケース
55 音圧検出部材
56 空気室
57 容積調整器
52 Microphone unit 53 Diaphragm 54 Unit case 55 Sound pressure detection member 56 Air chamber 57 Volume controller

Claims (5)

音源からの音波を受けて振動板が振動し上記振動板の振動が音声信号に変換されるマイクロホンユニットと、
上記マイクロホンユニットの上記振動板の背後に形成され上記振動板の振動によって容積が変化する空気室と、を備え、
上記空気室には、
上記空気室内の音圧を検出する音圧検出部材と、
上記音圧検出部材の出力信号で駆動され上記出力信号に応じて上記空気室の容積を変化させて上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器と、
が配置されているマイクロホン。
A microphone unit that receives sound waves from a sound source and vibrates the diaphragm and converts the vibration of the diaphragm into an audio signal;
An air chamber that is formed behind the diaphragm of the microphone unit and whose volume is changed by the vibration of the diaphragm;
In the air chamber,
A sound pressure detecting member for detecting the sound pressure in the air chamber;
A volume adjuster that is driven by an output signal of the sound pressure detection member and controls the acoustic impedance of the air chamber by changing the volume of the air chamber according to the output signal;
A microphone is placed.
マイクロホンユニットはユニットケースに組み込まれ、上記マイクロホンユニットが備える振動板の振動で容積が変化する空気室が上記ユニットケースに設けられている請求項1記載のマイクロホン。   The microphone according to claim 1, wherein the microphone unit is incorporated in a unit case, and an air chamber whose volume changes due to vibration of a diaphragm included in the microphone unit is provided in the unit case. ユニットケースはマイクロホンケースに組み込まれ、上記マイクロホンケースには電源電池室が設けられている請求項2記載のマイクロホン。   3. The microphone according to claim 2, wherein the unit case is incorporated in a microphone case, and the power supply battery chamber is provided in the microphone case. マイクロホンユニットは、ダイナミックマイクロホンユニットである請求項1,2または3記載のマイクロホン。   4. The microphone according to claim 1, wherein the microphone unit is a dynamic microphone unit. 音圧検出部材の検出信号はローパスフィルタを通して容積調整器に入力される請求項1乃至4のいずれかに記載のマイクロホン。
The microphone according to any one of claims 1 to 4, wherein a detection signal of the sound pressure detection member is input to the volume adjuster through a low-pass filter.
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