JP2016115987A - 単一指向性ダイナミックマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化した場合においても高い性能を得る。【解決手段】 音声によって振動する振動板２１、磁気ギャップに磁界を発生させている磁石２２、および、振動板２１に設けられていて磁気ギャップ内において電気信号を出力するボイスコイル２３を備えるマイクロホンユニット２と、振動板２１の背面側に空気室を形成する支持筐体７と、マイクロホンユニット２を支持筐体７に支持させる第１支持部材５と、第１支持部材５の位置より空気室４寄りの位置においてマイクロホンユニット２を支持筐体７に支持させる第２支持部材６と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、単一指向性ダイナミックマイクロホンに関するものである。

マイクロホン装置のうち、例えばハンドヘルドワイヤレスマイクロホンでは、マイクロホンユニットに単一指向性のダイナミックマイクロホンユニットが多く用いられる。ダイナミックマイクロホンユニットの指向性は、無指向性成分は音響抵抗成分により、双指向性成分は音響質量成分により規定される。ダイナミックマイクロホンにおいて、無指向性成分を調整するためには、マイクロホンユニットの後部（振動板の背面側）に音響抵抗と空気室が必要である。マイクロホン装置を小型化するために後部空気室を小さくすると、中低周波数帯域での指向周波数応答が劣化してしまう。

ハンドヘルドワイヤレスマイクロホンでは、音声信号を音響機器に送信するための送信部が必要である。このため、小型のハンドヘルドワイヤレスマイクロホンでは、送信部を一体的に設けたものが知られている。しかし、送信部を内蔵したハンドヘルドワイヤレスマイクロホンを小型化しようとすると、マイクロホンの性能（周波数特性や指向性など）を左右するマイクロホンユニットを収容する部分の寸法が制限される。

また、マイクロホン装置では、マイクロホンユニットに加わった衝撃などを緩和するために、ケースに対してマイクロホンユニットを弾性支持させるショックマウントをケース内部に設けているものがある。マイクロホン装置では、ケースの側方から加速度が加わると、ショックマウントにより支持された箇所を中心にマイクロホンユニットが揺動することがある。また、マイクロホン装置の小型化によりケース内の長手方向の寸法を十分に確保することが難しい場合に、マイクロホンユニットが他の部品に接触してしまう。マイクロホンユニットが他の部品に接触してしまうと、振動板が振動して不快な衝撃音が発生してしまう。

以上のように、マイクロホン装置では、装置を小型化する際に高い性能を得るのが難しい。

なお、ショックマウントを介してマイクロホンユニットがケース内に装着されたマイクロホンにおいて、マイクロホンユニットの移動を阻止するストッパー手段を設ける技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された技術であっても、マイクロホン装置を小型化する際に高い性能を得ることは難しい。

特開平１１−２５２６７５号公報

本発明は、小型化した場合においても高い性能を得ることができる単一指向性ダイナミックマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、音声によって振動する振動板、磁気ギャップに磁界を発生させている磁石、および、振動板に設けられていて磁気ギャップ内において電気信号を出力するボイスコイルを備えるマイクロホンユニットと、振動板の背面側に空気室を形成する支持筐体と、マイクロホンユニットを支持筐体に支持させる第１支持部材と、第１支持部材の位置より空気室寄りの位置においてマイクロホンユニットを支持筐体に支持させる第２支持部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、小型化した場合においても高い性能を得ることができる。

本発明に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの実施の形態を示す断面図である。 図１のダイナミックマイクロホンのショックマウントの変形例を示す断面図である。 図１のダイナミックマイクロホンのマイクロホンユニット部分の拡大断面図である。 図１のダイナミックマイクロホンの音響等価回路図である。 参考例のダイナミックマイクロホンを示す断面図である。

以下、本発明に係る単一指向性ダイナミックマイクロホン、特にワイヤレスダイナミックマイクロホンの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示す本発明に係る実施の形態であるワイヤレス機能を内蔵したダイナミックマイクロホン１は、音声を電気信号に変換して出力するマイクロホンユニット２と、マイクロホンユニット２を包囲するネット３とを有する。ダイナミックマイクロホン１の指向特性は、指向特性の無指向性成分と双指向性成分の組み合わせのバランスにより規定される。ダイナミックマイクロホン１において、単一指向性を実現するためには、無指向性成分と双指向性成分それぞれの音響インピーダンスを最適化して設計する必要がある。ダイナミックマイクロホン１は、音響抵抗成分により指向特性の無指向性成分を得ている。また、ダイナミックマイクロホン１は、音響質量成分により指向特性の双指向性成分を得ている。ダイナミックマイクロホン１では、無指向性成分を得るためにマイクロホンユニット２の後部に空気室４を有する。以下の説明では、図１においてマイクロホンユニット２が設けられている側を上、その反対側の空気室４が設けられている側を下とする。

マイクロホンユニット２は、音声によって振動する振動板２１と、振動板２１の下側にあり磁界を発生させている磁気回路を有する。磁気回路は、皿状のヨーク２５と、ヨーク２５の上面に取り付けられた円板状のマグネット２２と、マグネット２２の上面に取り付けられた円板状のポールピース２８とで構成されている。また、マイクロホンユニット２は、ボイスコイル２３を備える。このボイスコイル２３は振動板２１の背面に固定されていて、マグネット２２との間で電気信号を生成する。また、マイクロホンユニット２は、振動板２１、マグネット２２、ボイスコイル２３、ヨーク２５、ポールピース２８などを収容するユニットケース２４を備える。

振動板２１は、球面の一部を切り取った形のセンタードームと、断面が部分円弧形でセンタードームの周囲を取り囲むサブドームを備えている。サブドームの外周縁部がユニットケース２４に固定されることで、振動板２１はユニットケース２４に取り付けられている。

マグネット２２とポールピース２８は、ユニットケース２４内においてヨーク２５とともに永久磁石による磁気回路を構成している。ヨーク２５は、ボイスコイル２３の外部を覆うように上方に立ち上がった縁部を有している。ユニットケース２４内には、マグネット２２とポールピース２８の外周面とヨーク２５の内周面で囲まれた円筒状の磁気ギャップがある。この磁気ギャップ内には、振動板２１に固定されたボイスコイル２３が配置されている。

ボイスコイル２３は、センタードームとサブドームとの境界に沿って接着されている。振動板２１は、音波を受けるとボイスコイル２３とともに音波に対応して上下（垂直）方向に振動する。振動板２１とともに振動するボイスコイル３５は、磁気ギャップ内の磁束を横切ることによって発電し、音波に対応した音声信号を出力する。

ユニットケース２４は、前面側ユニットケース２４１と、背面側ユニットケース２４２と、トランス収容ケース２４３とにより構成されている。

前面側ユニットケース２４１は、振動板２１の前面側を覆う。前面側ユニットケース２４１には、外部からの音声を振動板２１の前面側に向かって通過させる孔２６が設けられている。この孔２６の前面側には、振動板２１と同時に動く空気の中心位置である前部音響端子がある。

背面側ユニットケース２４２は、振動板２１のサブドームの背面側を覆う。背面側ユニットケース２４２には、後方からの音声を振動板２１の背面側に向かって通過させる孔２７が設けられている。この孔２７の付近には、振動板２１と同時に動く空気の中心位置である後部音響端子がある。

トランス収容ケース２４３には、音声信号の出力レベルを高くするための昇圧するトランス８が収容される。トランス収容ケース２４３は、背面側ユニットケース２４２の下方に設けられていて、振動板２１のセンタードームの背面側を覆う。トランス収容ケース２４３には、背面側ユニットケース２４２と連結する壁状の連結部２４５と、振動板２１の背面側からの音声を振動板２１に通過させる孔２４６が設けられている。トランス収容ケース２４３の内側は、空気室４の一部を構成している。

ダイナミックマイクロホン１では、上述の通り無指向性成分と双指向性成分の音響インピーダンスを最適化して設計することによって単一指向性を得ている。ダイナミックマイクロホン１は、図１において振動板２１の前面側が指向軸方向となる。

ダイナミックマイクロホン１は、ショックマウント５を有する。このショックマウント５は、第２音響端子２７の近傍にあるマイクロホンユニット２の重心位置付近において、マイクロホンユニット２を支持筐体７に支持させる。

ショックマウント５は、第１支持部材に対応する。ショックマウント５は、各種エラストマーやゴム材料などの弾性を有する材料により形成されている。ショックマウント５は、第１接続部５１１と第２接続部５２１と壁面部５３１とを備える。ショックマウント５は振動雑音を低減するため、スチフネスが小さい必要がある。

第１接続部５１１は、マイクロホンユニット２の重心位置付近に位置するユニットケース２４の第１凹部２４４に接続されている。第２接続部５２１は、支持筐体７の上端側に設けられている第２凹部７１に接続されている。壁面部５３１は、第１接続部５１１と第２接続部５２１とを繋ぐように構成されており、孔２７に対して凸形状の壁面である。

ダイナミックマイクロホン１では、外部からの衝撃力が加わるとマイクロホンユニット２およびマイクロホンユニット２からトランス収容ケース２４３に至る部分が一体となって振動する。この一体となって振動する部分の重心位置付近でショックマウント５がユニットケース２４を支持している。外部からの衝撃を受けたときにショックマウント５による支持位置を中心とした回転モーメントが生じにくくなる。このため、ダイナミックマイクロホン１では、外部からの衝撃を受けたときにマイクロホンユニット２の動きが抑制され、マイクロホンユニット２がショックマウント５の支持部を中心に回転運動（首振り運動）しにくくなる。

このように、ダイナミックマイクロホン１によれば、マイクロホンユニット１が他の部品に接触しなくなるため、接触による振動板２１の不要な振動が抑制される。そのため、ダイナミックマイクロホン１によれば、マイクロホンユニット１の接触に起因する不快な衝撃音の発生が妨げられる。

また、ダイナミックマイクロホン１では、ショックマウント５がマイクロホンユニット２の重心位置付近でユニットケース２４を支持し、ショックマウント５が空気室４の隔壁の一部を構成している。このため、空気室４の容積を十分に確保して装置を小型化することができる。言い換えれば、マイクロホン装置の小型化に際し、空気室４の容積が犠牲にならない。

ショックマウント５は、壁面部５３１の形状により孔２７付近の音響質量（音響インピーダンスの質量成分）の一部を定めている。壁面部５３１の形状は、孔２７の開口部に向かって突出した略円弧状の湾曲面である。このため、ショックマウント５の壁面部５３１の形状を変えることにより孔２７から入る音声に対する音響インピーダンスを変えることができる。ショックマウント５の壁面部５３１の形状は、上述の形状に限定されない。例えば図２に示すように、ショックマウント５Ａの壁面部５３１Ａの形状は、孔２７に対して凹んだ略円弧状の湾曲面などであってもよい。

ダイナミックマイクロホン１は、ガスケット６を有する。ガスケット６により、空気室４の内部においてショックマウント５による支持位置より指向軸方向の後方（図１において空気室４寄り）の位置でマイクロホンユニット２は支持筐体７に支持される。

ガスケット６は、第２支持部材に対応する。ガスケット６は、トランス収容ケース２４３の外壁面と支持筐体７の内壁面とに接することでマイクロホンユニット２を支持筐体７に支持させている。ガスケット６は、弾性と粘性を併せ持つ（粘弾性を持つ）低反発独立気泡スポンジや軟質ウレタンフォームなどにより形成されている。例えばガスケット６に軟質ウレタンフォームを用いた場合、軟質ウレタンフォームの弾性は低く抑えられ、粘性は上げられている。そのため、ガスケット６はヒステリシスロス率の大きい低反発弾性を有する。

また、ガスケット６は、通気性を有する素材である。ダイナミックマイクロホン１では、ショックマウント５の壁面部５３１の内側の空間と空気室４とを区画する位置にガスケット６が介在している。ガスケット６は、通気性を有する素材であるため、ガスケット６が空気室４の容積を実質的に制限しない。このため、ダイナミックマイクロホン１では、隔壁７２からショックマウント５までの部分についても空気室４として機能させることができる。

また、ガスケット６は、ショックマウント５が音波によって振動し、その音波が空気室に伝播することも防止する。ショックマウント５は振動雑音を低減するために、スチフネスが小さくなるように薄く設計される。このようなショックマウント５は、音波により振動し、音波を空気室４に伝播させることがある。このショックマウント５を介して空気室に混入する音波は、ガスケット６によって吸収される。したがって、ガスケット６は、ショックマウント５を介して混入する音波が振動板２２の後部側に伝播することを防止する。

ダイナミックマイクロホン１では、粘弾性を持つガスケット６がユニットケース２４を支持するため、衝撃や空気室４の圧力変動によるユニットケース２４の動きが抑えられる。このため、ダイナミックマイクロホン１では、マイクロホンユニット１が他の部品に接触して、振動板２１不要な振動をすることがない。したがって、このようなダイナミックマイクロホン１は不快な衝撃音の発生を防止できる。

また、ガスケット６は、ショックマウント５の弾性率より低い弾性率、具体的にはショックマウント５のスチフネスの１／５程度のスチフネスを有する。つまり、ショックマウント５とガスケット６との間では、ショックマウント５のスチフネスが支配的となる。このため、ガスケット６は、外部からの衝撃を受けたときにショックマウント５のみでは収束しきれない衝撃を収束させる。

支持筐体７は、話者の手がダイナミックマイクロホン１を保持するためのボディと連結されている。支持筐体７は、ショックマウント５の壁面部５３１と隔壁７２とトランス収容ケース２４３とともに、空気室４を形成している。つまり、空気室４は、支持筐体７と壁面部５３１と隔壁７２とトランス収容ケース２４３との内壁により画定された部分である。

図３に示すように、ダイナミックマイクロホン１の例では、背面側ユニットケース２４２とトランス収容ケース２４３とにより形成された空気室４の一部を構成する空間に、音響抵抗材９が設けられている。音響抵抗材９は、振動板２１の背面側の音響インピーダンスを調整可能にする。図３において、音響抵抗材９は背面側ユニットケース２４２とトランス収容ケース２４３とにより形成された空間を埋めるように示しているが、孔２４６や振動板２１の背面側付近に部分的に配置されていてもよい。

図４は、ダイナミックマイクロホン１の音響等価回路図を示す。音響等価回路には、図３と同様の符号が付されている。孔２６からの音声信号Ｐ_１と、音響スチフネスｍ_１と音響抵抗ｒ_２を持つ孔２７を経た音声信号Ｐ_２により音響スチフネスｍ_０と音響質量ｓ_０を持つ振動板２１が振動する。このとき、空気室４に圧力変動が生じると、音響質量ｓ_１に変化が生じて振動板２１に振動が伝達し雑音が生じてしまう。ダイナミックマイクロホン１によれば、ガスケット６がショックマウント５の動きも抑制しているため、空気室４の圧力変動による振動雑音を抑制することができる。

図５は、参考例として従来のダイナミックマイクロホン１０を示す断面図である。参考例のダイナミックマイクロホン１０では、トランス８０の上下方向の寸法などが相違し、ダイナミックマイクロホン１と比較して支持筐体７０により支持される部分が上下方向に大きい。また、参考例のダイナミックマイクロホン１０では、同一の弾性率を有する材料により構成される第１ショックマウント５１と第２ショックマウント５２とによりマイクロホンユニット２を支持している。

以上のような構成により、参考例のダイナミックマイクロホン１０では、空気室４０の容積を大きくすることができない。また、参考例のダイナミックマイクロホン１０では、第１ショックマウント５１と第２ショックマウント５２とのスチフネスに相違がない。このため、参考例のダイナミックマイクロホン１０では、外部からの衝撃や空気室４の圧力変動が生じたときにマイクロホンユニット２が回転してしまう、あるいは振動雑音が生じてしまう。

一方、以上説明した本実施の形態に係るダイナミックマイクロホン１によれば、以下の効果を得ることができる。

ダイナミックマイクロホン１によれば、空気室の圧力変動や衝撃によってマイクロホンユニット２の位置ずれや振動雑音を抑えることができる。また、ダイナミックマイクロホン１によれば、空気室４の容積を確保することができるため、中低周波数帯域での良好な指向周波数応答を考慮した設計が可能になる。また、ダイナミックマイクロホン１によれば、マイクロホンユニット以外の部品（回路基板や電池など）が内蔵されても、重量バランスの不均衡による位置ずれ（回転運動）をショックマウント５とガスケット６が軽減する。そのため、位置ずれによる音響バランスの悪化や振動雑音などを防ぐことができる。

このため、ダイナミックマイクロホン１によれば、小型化した場合においても高い性能を得ることができる。

ダイナミックマイクロホン１によれば、ハンドヘルドワイヤレスマイクロホンのようにマイクロホンユニット以外の送信部など部品を搭載するマイクロホンであっても小型化した場合に高い性能を得ることができる。

１ ダイナミックマイクロホン
２ マイクロホンユニット
３ ネット
４ 空気室
５ ショックマウント
６ ガスケット
７ 支持筐体
８ トランス
９ 音響抵抗材
２１ 振動板
２２ マグネット
２３ ボイスコイル
２４ ユニットケース
２５ ヨーク
２６ 孔
２７ 孔
２８ ポールピース
７１ 第２凹部
７２ 隔壁
２４１ 前面側ユニットケース
２４２ 背面側ユニットケース
２４３ トランス収容ケース
２４４ 第１凹部
２４５ 連結部
２４６ 孔
５１１ 第１接続部
５２１ 第２接続部
５３１ 壁面部

Claims (9)

1. 音声によって振動する振動板、磁気ギャップに磁界を発生させている磁石、および、前記振動板に設けられていて前記磁気ギャップ内において電気信号を生成するボイスコイルを備えるマイクロホンユニットと、
   前記振動板の背面側に空気室を形成する支持筐体と、
   前記マイクロホンユニットを前記支持筐体に支持させる第１支持部材と、
   前記第１支持部材の位置より前記空気室寄りの位置において前記マイクロホンユニットを前記支持筐体に支持させる第２支持部材と、
   を有する、
   単一指向性ダイナミックマイクロホン。
2. 前記第１支持部材と前記第２支持部材は、弾性を有する材料により形成されている、
   請求項１記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
3. 前記第２支持部材は、第１支持部材の弾性率より低い弾性率を有する、
   請求項２記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
4. 前記第１支持部材は、前記マイクロホンユニットを前記振動板の背面側に設けられていて前記振動板の背面側からの音声を前記振動板に向かって通過させる孔の近傍において支持し、
   前記第１支持部材の形状は、前記孔を含み音声の取込み通路の音響インピーダンスを定める、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
5. 前記第１支持部材は、前記マイクロホンユニットの重心位置の付近で前記マイクロホンユニットを支持する、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
6. 前記第２支持部材は、前記空気室の内部において前記マイクロホンユニットを支持する、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
7. 前記第１支持部材は、ショックマウントである、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
8. 前記第２支持部材の素材は、通気性を有する素材である、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
9. 前記第１支持部材は、前記支持筐体とともに前記空気室の一部を形成する、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。

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