JP2015213214A - 複合型マイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】電気音響変換方式が異なる第１と第２の単一指向性マイクロホンユニットを備えた複合型マイクロホンにおいて、振動雑音の生成を防止できるようにすること。
【解決手段】単一指向性ダイナミックマイクロホンユニット１０と、単一指向性コンデンサマイクロホンユニット３０とが備えられ、前記二つのマイクロホンユニットの振動板１６，３２が同軸状に配置されることで複合型マイクロホンが構成されている。前記ダイナミックマイクロホンユニット１０における前部音響端子の音波導入口１８ａは、軸方向の前方に向かって設けられると共に、コンデンサマイクロホンユニット３０における後部音響端子の音波導入口１８ｃは、ダイナミックマイクロホンユニット１０の前部音響端子の外側において、コンデンサマイクロホンユニット３０の外周方向に向かって前記軸方向に直交した状態で設けられている。
【選択図】図２

Description

この発明は、電気音響変換方式が異なる複数のマイクロホンユニットを備えた複合型マイクロホンに関する。

楽器の集音に際しては、電気音響変換方式が異なるマイクロホン、例えばコンデンサ型マイクロホンとダイナミック型マイクロホンとを並べて集音する場合がある。
これによると同一の音源からの音波を、異なる変換方式のマイクロホンにより、それぞれ固有の音質で集音することができる。したがってこれらの音声信号を適宜混合することで、それぞれのマイクロホンの特徴を活かした音声信号、もしくはより実態に則した音声信号を得ることが可能となる。
このように異なる変換方式の複数のマイクロホンを利用する集音方法は、その多くはバスドラムの集音などにおいて用いられている。

この場合、前記２つのマイクロホンの振動板は、望ましくは音源から等距離となるように配置され、これにより各マイクロホンユニットから出力される信号の位相を合わせることができる。
そこで、２つのマイクロホンの振動板が音源から等距離となるように各マイクロホンユニットを並べて配置すると、マイクロホンユニットの指向軸に対して９０度の方向からの音波は、それぞれのマイクロホンユニットに応じて異なる位置の音響端子から、取り込まれることになる。したがってマイクロホンの指向軸を軸として、マイクロホンを回転させると周波数応答と音色が変化するという問題が発生する。

前記した技術的な問題点を解消するために、本件出願人は第１マイクロホンユニットとしての単一指向性ダイナミックマイクロホンの前方に、第２マイクロホンユニットとしての単一指向性コンデンサマイクロホンを配置した複合型マイクロホンについて先に提案をしており、これは特許文献１に開示されている。

図３は、特許文献１に開示された複合型マイクロホンを断面図で示したものである。
図３に示すように第１マイクロホンユニットとしてのダイナミックマイクロホンユニット５０の前方には、第２マイクロホンユニットとしてのコンデンサマイクロホンユニット６０が取り付けられている。これにより、電気音響変換方式の異なる二つのマイクロホンユニット５０，６０による複合型のマイクロホンが構成されている。

前記ダイナミックマイクロホンユニット５０には、センタードーム５１ａとサブドーム５１ｂからなる振動板５１が備えられ、前記センタードーム５１ａとサブドーム５１ｂの境界に沿って取り付けられたボイスコイル５２が、マグネット５３を含む磁気回路５４の磁気ギャップＧ内に位置するように構成されている。
そして、このダイナミックマイクロホンユニット５０には、単一指向性を形成するために、前記した磁気回路５４の側面および背面側に後部音響端子５５および所定容量の空気室５６を形成するシリンダ部材５７が備えられており、後部音響端子５５からの音波が前記振動板５１の背面側に作用するように構成されている。

さらに前記振動板５１の前面側には、ダイナミックマイクロホンユニット５０の高域特性を改善するレゾネータ５８が配置され、このレゾネータ５８には複数の開口５９が円環状に配列されている。したがってこの形態においては、レゾネータ５８に設けられた前記開口５９が、ダイナミックマイクロホンユニット５０の前部音響端子を構成している。

また、前記レゾネータ５８の中央部前面側には、前記したコンデンサマイクロホンユニット６０が前方に突出するようにして取り付けられている。このコンデンサマイクロホンユニット６０には、振動板６１と固定電極６２とが対峙した状態でユニットケース６３内に配置されおり、固定電極６２に接続されたＦＥＴ６４により、インピーダンス変換されて音声信号が引き出される。

そして、このコンデンサマイクロホンユニット６０は、単一指向性を形成するために、インシュレータ６５および基板６６に対して、背面に連通する開口が形成されており、前記基板６６に形成された複数の開口６７が、コンデンサマイクロホンユニット６０の後部音響端子を構成している。
また、前記ユニットケース６３の前面側には、振動板６１の前面を外部空間に解放する開口６８が形成されていて、この開口６８がコンデンサマイクロホンユニット６０の前部音響端子を構成している。

図３に示した構成の複合型マイクロホンによると、第１マイクロホンユニットとしてのダイナミックマイクロホンユニット５０の前部音響端子５９の直前に、第２マイクロホンユニットとしてのコンデンサマイクロホンユニット６０が配置されている。
この場合、好ましくは第１マイクロホンユニット５０の半径をａｄとした時、第１マイクロホンユニット５０の前部音響端子５９から、その前方０．６１×ａｄまでの範囲に第２マイクロホンユニット６０が配置される。

この構成によると、第１マイクロホンユニットの振動板と同位相で振動する空気の領域内に第２マイクロホンユニットが配置されることになり、結果として第１と第２マイクロホンユニットの振動板は同相で振動することになる。
それ故、図３に示すように第１と第２マイクロホンユニットの各振動板５１，６１が前後にずれた位置にあっても、各マイクロホンユニット５０，６０から出力される信号の位相を合わせることができる。

特許第４９１２０３４号公報

ところで、前記した第１マイクロホンユニットとしての単一指向性ダイナミックマイクロホンは、無指向性成分と双指向性成分とを併せもった性質を有していることが知られている。そして、単一指向性ダイナミックマイクロホンの双指向性成分は質量制御であることから、振動板の共振周波数は集音帯域の下限付近に設定される。そしてこの共振周波数においては振動板の振動速度が高くなる。

音波を受けて振動板が振動しているときには、第２マイクロホンユニットとしての単一指向性コンデンサマイクロホンにも同時に音波が加わることになるので、次に説明するような不具合は発生しない。
しかしながら、例えばダイナミックマイクロホンユニット５０の外側ケースを構成する前記したシリンダ部材５７などに振動が加えられた場合には、単一指向性コンデンサマイクロホンユニット６０の振動板６１に比較して、単一指向性ダイナミックマイクロホンユニット５０の振動板５１は、その共振周波数付近において大きく変位する。
これはコンデンサマイクロホンに対して、ダイナミックマイクロホンの振動板の質量は、１０倍以上に達することに理由がある。

前記したシリンダ部材５７などに加えられた振動により、ダイナミックマイクロホンユニット５０の振動板５１が変位すると、この振動板の前方の空気は、前記振動板５１と同様に振動することから、ダイナミックマイクロホンユニット６０の振動板６１の音波が、単一指向性コンデンサマイクロホンユニット６０の後部音響端子６７に加わる。

特に図３に示した構成の複合型マイクロホンによると、単一指向性コンデンサマイクロホンユニット６０の後部音響端子６７が、ダイナミックマイクロホンユニット５０の振動板５１の直前に近接しているため、単一指向性コンデンサマイクロホンユニット６０からの音声信号には、前記したシリンダ部材５７など振動させたことによる振動雑音も発生することになる。

すなわち、コンデンサマイクロホンユニット６０の単体においては、本来振動雑音が発生し難い。しかしながら、図３に示した複合型マイクロホンのように、ダイナミックマイクロホンユニット５０およびコンデンサマイクロホンユニット６０を備えた構成によると、ダイナミックマイクロホン５０の振動板の振動（変位）による雑音が、コンデンサマイクロホン６０にも作用するため、コンデンサマイクロホン６０からも振動雑音が生成されるという結果を招くことになる。

この発明は前記した問題点に着目してなされたものであり、電気音響変換方式が異なる第１と第２の単一指向性マイクロホンユニットを備えた複合型マイクロホンにおいて、第１マイクロホンユニットの振動板の振動によって発生する音波によって、第２マイクロホンユニットの信号出力に振動雑音が生成されるのを防止できるようにした複合型マイクロホンを提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係る複合型マイクロホンは、電気音響変換方式が異なり、かつそれぞれが単一指向性を有する第１マイクロホンユニットと第２マイクロホンユニットとを備えた複合型マイクロホンであって、前記第１マイクロホンユニットの振動板の前方に、前記第２マイクロホンユニットの振動板が同軸状に配置され、前記第１マイクロホンユニットにおける前部音響端子の音波導入口は、第１マイクロホンユニットの軸方向の前方に向かって設けられると共に、前記第２マイクロホンユニットにおける後部音響端子の音波導入口は、前記第１マイクロホンユニットの前部音響端子の外側において、第２マイクロホンユニットの外周方向に向かって前記軸方向に直交した状態で設けられていることを特徴とする。

この場合、前記第１マイクロホンユニットの振動板の直径に対して、前記第２マイクロホンユニットの振動板の直径が小さく設定されていることが望ましい。

そして、好ましい実施の形態においては、前記第１マイクロホンユニットの振動板に対峙して配置したレゾネータの中央部に、前記第２マイクロホンユニットが取り付けられ、前記第２マイクロホンユニットを囲むようにして前記レゾネータに形成された複数の各開口が、前記第１マイクロホンユニットにおける前部音響端子の音波導入口を構成する。加えて、前記第２マイクロホンユニットの背面から前記レゾネータ内の音導管を介してレゾネータの周縁部に向かって形成された各開口が、前記第２マイクロホンユニットにおける後部音響端子の音波導入口を構成した形態になされる。

この場合、前記レゾネータの周方向に沿って、第１マイクロホンユニットにおける前部音響端子の音波導入口を構成する各開口が配列され、前記レゾネータにおける前記各開口の間において、前記第２マイクロホンユニットにおける後部音響端子に連通する各音導管がそれぞれ放射状に配列された構成を好適に採用することができる。

そして好ましくは、前記第１マイクロホンユニットとして、ダイナミックマイクロホンユニットが用いられ、前記第２マイクロホンユニットとして、コンデンサマイクロホンユニットが用いられる。

この発明に係る複合型マイクロホンによると、第１マイクロホンユニットの振動板の前方に、前記第２マイクロホンユニットの振動板が同軸状に配置される。そして、第１マイクロホンユニットにおける前部音響端子の音波導入口は、第１マイクロホンユニットの軸方向の前方に向かって設けられる。これに対して第２マイクロホンユニットにおける後部音響端子の音波導入口は、前記第１マイクロホンユニットの前部音響端子の外側に配置され、かつ第２マイクロホンユニットの外周方向に向かって前記軸方向に直交した状態で設けられる。

したがって、振動を受けて第１マイクロホンユニットの振動板がたとえ変位しても、これに伴う第１マイクロホンユニットの振動板の音波が、第１マイクロホンユニットの前部音響端子を経由して第２マイクロホンユニットの後部音響端子に加わるのを効果的に阻止することができる。
それ故、第１マイクロホンユニットの振動板の振動による音波によって、第２マイクロホンユニットの信号出力に振動雑音が過剰に重畳するのを防止できる複合型マイクロホンを提供することができる。

この発明に係る複合型マイクロホンを軸方向の前面側から見た状態の正面図である。 図１におけるＡ−Ａ線より矢印方向に見た状態の断面図である。 従来の複合型マイクロホンの一例を示した断面図である。

この発明に係る複合型マイクロホンについて、図１および図２に示す実施の形態に基づいて説明する。
この複合型マイクロホンは、第１マイクロホンユニットとして単一指向性ダイナミックマイクロホンユニット１０が用いられ、第２マイクロホンユニットとして単一指向性コンデンサマイクロホンユニット３０が用いられている。
そして、ダイナミックマイクロホンユニット１０の振動板の前方に、コンデンサマイクロホンユニット３０の振動板が同軸状に配置されており、後方のダイナミックマイクロホンユニット１０の振動板の直径に対して、前方のコンデンサマイクロホンユニット３０の振動板の直径は小さく設定されている。

まず、第１マイクロホンユニットとしてのダイナミックマイクロホンユニット１０には、磁気回路の一部を構成するユニットフレーム１１が備えられており、この実施の形態においてはユニットフレーム１１は、外側ヨークとして機能する。
このユニットフレーム１１の中心孔内には、円環状の内側ヨーク１２が配置され、この内側ヨーク１２上には、円環状のマグネット１３が配置されている。さらにマグネット１３の上には、円環状のポールピース１４が取り付けられている。

前記内側ヨーク１２の外周面は、ユニットフレーム１１に密着しているのに対し、前記ポールピース１４の外周面とユニットフレーム１１の内周面との間には、円環状の隙間が形成されており、この隙間が前記マグネット１３を含む磁気回路の磁気ギャップＧを構成している。

前記ユニットフレーム１１の上端部外周には、円筒部材１５が固定されており、この円筒部材１５の上端部内周縁に、振動板１６の外周縁が取り付けられている。前記振動板１６はセンタードーム１６ａとサブドーム１６ｂより構成されており、このセンタードーム１６ａとサブドーム１６ｂの境界部分の裏面に沿ってボイスコイル１７が取り付けられ、このボイスコイル１７は、前記した磁気ギャップＧ内に収容されている。

前記円筒部材１５には、その上端部の内周側に向けてフランジ１５ａが形成されており、このフランジ１５ａにはフランジ１５ａを上下に貫通する開口１５ｂが周方向の複数か所に形成されている。この開口１５ｂは前記振動板１６の背面に連通しており、したがって前記開口１５ｂは単一指向性ダイナミックマイクロホンユニット１０の後部音響端子を構成している。

前記振動板１６の前面には、振動板１６に対峙してレゾネータ１８が配置されており、このレゾネータ１８は前記した円筒部材１５の前端部内周縁に嵌合される形態で取り付けられている。そして、レゾネータ１８の中央部の前面には、前記した第２マイクロホンユニットとしての単一指向性コンデンサマイクロホンユニット３０が取り付けられている。
なお、前記レゾネータ１８は前記振動板１６の保護を兼ねると共に、前記振動板１６との隙間に空気室を形成し、この空気室の共振によって、高音域の周波数応答を改善する機能を果たす。

この実施の形態においては、高音域の周波数応答を改善するために前記レゾネータ１８を用いているが、このレゾネータに代えて、単に第２マイクロホンユニット３０を取り付けるための部材を配置しても良く、したがってこの明細書においては、第２マイクロホンユニット３０の取り付け部材も含めて、これらをレゾネータと呼ぶことにする。

前記レゾネータ１８には、図１に示すように第２マイクロホンユニット３０を囲むようにして、複数（この実施の形態においては５つ）の円形状の開口１８ａが、周方向に沿って等間隔に形成されており、この開口１８ａが第１マイクロホンユニット１０の前部音響端子の音波導入口を構成している。
したがって、第１マイクロホンユニット１０における前部音響端子の音波導入口１８ａは、第１マイクロホンユニット１０の軸方向の前方に向かって形成されている。

なお、前記ユニットフレーム１１の後端部の開口には、蓋体１９が嵌め込まれて取り付けられており、これによりユニットフレーム１１内に空気室２０を形成している。そしてこの空気室２０内には、音響抵抗体２１が収容されている。

第２マイクロホンユニットを構成する単一指向性コンデンサマイクロホンユニット３０は、前記したとおりレゾネータ１８の前面の中央部に取り付けられている。
このコンデンサマイクロホンユニット３０には、振動板３１と固定電極３２とが対峙した状態でユニットケース３３内に配置されおり、前記したとおり振動板３１の中心を通る軸が、前記ダイナミックマイクロホンユニット１０の振動板１６の中心を通る軸と一致するように、すなわち両者は同軸状に配置されている。

そして、前記固定電極３２にはＦＥＴ３４が接続され、このＦＥＴ３４によりインピーダンス変換されて、コンデンサマイクロホンユニット３０の音声信号が引き出される。
また、ユニットケース３３内において固定電極３２の背面には、インシュレータ３５および基板３６が配置され、これらのインシュレータ３５および基板３６には、前記振動板３１の背面に連通する音導孔がそれぞれ形成されている。

そして、このコンデンサマイクロホンユニット３０は、単一指向性を形成するために、前記レゾネータ１８内に形成された後述する音導管を介して後部音響端子が形成され、また前記ユニットケース３３の前面側には、振動板３１の前面を外部空間に解放する開口３８が形成されていて、この開口３８がコンデンサマイクロホンユニット３０の前部音響端子を構成している。

前記したレゾネータ１８内には、コンデンサマイクロホンユニット３０の背面に続く音導管１８ｂが形成されている。この音導管１８ｂは図１に示すように、第１マイクロホンユニット１０の前部音響端子を構成する各開口１８ａの間に、それぞれ放射状に配列された状態で形成されている。そして、レゾネータ１８の周縁部に向かって形成された音導管１８ｂの各開口１８ｃが、前記第２マイクロホンユニットにおける後部音響端子の音波導入口を構成している。

すなわち、図１および図２に示した複合型マイクロホンによると、第１マイクロホンユニット１０における前部音響端子の音波導入口１８ａは、第１マイクロホンユニット１０の軸方向の前方に向かって設けられるのに対して、第２マイクロホンユニット３０における後部音響端子の音波導入口１８ｃは、第１マイクロホンユニット１０の前部音響端子の外側において、第２マイクロホンユニット３０の外周方向に向かって前記軸方向に直交した状態で設けられている。

この構成により、振動を受けて第１マイクロホンユニット１０の振動板１６が変位しても、これに伴う第１マイクロホンユニットの振動板の音波が、第２マイクロホンユニット３０の後部音響端子１８ｃに加わるのを効果的に阻止することができる。
これにより、第１マイクロホンユニット１０の振動板１６の振動による音波によって、第２マイクロホンユニット３０の信号出力に振動雑音が重畳するのを防止することができ、前記した発明の効果の欄に記載したとおりの作用効果を得ることができる。

１０ 第１マイクロホンユニット（ダイナミックマイクロホンユニット）
１１ ユニットフレーム（外側ヨーク）
１２ 内側ヨーク
１３ マグネット
１４ ポールピース
１５ 円筒部材
１５ａ フランジ
１５ｂ 開口（第１マイクロホンユニットの後部音響端子）
１６ 振動板
１７ ボイスコイル
１８ レゾネータ
１８ａ 開口（第１マイクロホンユニットの前部音響端子）
１８ｂ 音導管
１８ｃ 開口（第２マイクロホンユニットの後部音響端子）
３０ 第２マイクロホンユニット（コンデンサマイクロホンユニット）
３１ 振動板
３２ 固定電極
３３ ユニットケース
３４ ＦＥＴ
３８ 開口（第２マイクロホンユニットの前部音響端子）
Ｇ 磁気ギャップ

Claims (5)

1. 電気音響変換方式が異なり、かつそれぞれが単一指向性を有する第１マイクロホンユニットと第２マイクロホンユニットとを備えた複合型マイクロホンであって、
   前記第１マイクロホンユニットの振動板の前方に、前記第２マイクロホンユニットの振動板が同軸状に配置され、
   前記第１マイクロホンユニットにおける前部音響端子の音波導入口は、第１マイクロホンユニットの軸方向の前方に向かって設けられると共に、前記第２マイクロホンユニットにおける後部音響端子の音波導入口は、前記第１マイクロホンユニットの前部音響端子の外側において、第２マイクロホンユニットの外周方向に向かって前記軸方向に直交した状態で設けられていることを特徴とする複合型マイクロホン。
2. 前記第１マイクロホンユニットの振動板の直径に対して、前記第２マイクロホンユニットの振動板の直径が小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載された複合型マイクロホン。
3. 前記第１マイクロホンユニットの振動板に対峙して配置したレゾネータの中央部に、前記第２マイクロホンユニットが取り付けられ、
   前記第２マイクロホンユニットを囲むようにして前記レゾネータに形成された複数の各開口が、前記第１マイクロホンユニットにおける前部音響端子の音波導入口を構成し、
   前記第２マイクロホンユニットの背面から前記レゾネータ内の音導管を介してレゾネータの周縁部に向かって形成された各開口が、前記第２マイクロホンユニットにおける後部音響端子の音波導入口を構成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された複合型マイクロホン。
4. 前記レゾネータの周方向に沿って、第１マイクロホンユニットにおける前部音響端子の音波導入口を構成する各開口が配列され、前記レゾネータにおける前記各開口の間において、前記第２マイクロホンユニットにおける後部音響端子に連通する各音導管がそれぞれ放射状に配列されていることを特徴とする請求項３に記載された複合型マイクロホン。
5. 前記第１マイクロホンユニットが、ダイナミックマイクロホンユニットであり、前記第２マイクロホンユニットが、コンデンサマイクロホンユニットであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載された複合型マイクロホン。

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