JP3174968U

JP3174968U - 高音質アナログレコード再生用シェルリード線とノイズシールド

Info

Publication number: JP3174968U
Application number: JP2011006763U
Authority: JP
Inventors: 和彦辻
Original assignee: 和彦辻
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2021-11-16

Abstract

【課題】微弱な電気信号情報をロスなくノイズの混入もなく伝達できるシェルリード線を提供する。
【解決手段】シェルリード線の導体構造として、情報電流をロスせず帯域バランス良いの伝達を可能とすべく、「表皮効果」を活かすため多数の細線または微細線を編み線構造または撚り線構造として、同心円状に二層または三層に重ね、径の異なる素線については表層ほど微細線となるよう配置し、それらの構造の一つないし複数を組み合わせて、「素線円周長の総和／素線断面積の総和」の比を、高純度銅素線では２３〜４０の範囲となるよう構成し、高純度銀素線では１８〜３０の範囲となるよう構成する。さらにシェルリード線への外来ノイズ侵入を防止する方策として、４本の各シェルリード線毎に外装シースと一体構造のシールドとし、複数のシェルリード線を纏めてシールドする場合は、導電性のある金属網線または非金属網線またはプリント網線等を用いたシールド装置を用いる。
【選択図】図４

Description

アナログレコード再生において、フォノカートリッジがレコード盤からピックアップした情報伝達用電気的コネクターであるシェルリード線に関する。

１９８１年、音響用記録媒体としてディジタル技術を応用したコンパクトディスク（以下ＣＤと略）が発表され、その再生諸特性は従来のアナログレコードディスク（以下ＡＤと略）再生特性と比較して、歪率やＳ／Ｎ等は飛躍的に向上した。その後の一時期、ＡＤは消滅するかの雰囲気があったが、ＣＤ再生においてはフォーマットの制約やディジタル信号処理の際に生じるジッター歪み等が問題となる一方、ＡＤ再生では高域特性や弱音部の再現性においてＣＤ再生を凌ぐ優れた点が見直され、新技術や新素材を応用した高音質ＡＤ再生の試みが盛んである。
ＡＤ情報のピックアップ原理は、フォノカートリッジのカンチレバー先端にスタイラスチップを固着し、これが定速回転するＡＤ音溝波形に触れて生じる振動によって微弱な電気信号を励起する。主要なフォノカートリッジの発電方式としては、磁性体を振動させて電気信号に転換するＭｏｖｉｎｇＭａｇｎｅｔ型（以下ＭＭ型）と、磁界内でコイルを振動させるＭｏｖｉｎｇＣｏｉｌ型（以下ＭＣ型）とに大別される。一般的傾向として、ＭＭ型は高出力でパンチのある再現に優れ、ＭＣ型は低出力であるが微細な情報の再現性に優れる。ＭＣ型は、近時の高音質ＡＤ再生を目ざす主流となっており、その問題点を改善するアプローチとしてネオジウムマグネット等の強力な磁性体を応用して高出力化を図り、あるいは内部回路や素材の改善によって低インピーダンス化を図り、あるいは高純度素材を用いて歪みを抑制する等の試みがなされている。

特開２０１１−０２９８４０

根岸邦夫「表皮効果を正しく理解しよう」無線と実験2010年６月号

本考案の課題である高音質ＡＤ再生とは、フォノカートリッジによってレコード盤からピックアップした微弱な電気信号をロスなく伝達し、歪みやノイズを加えることなく増幅し再生することである。ＭＣ型フォノカートリッジは微細な情報の再現性に優れ、高音質ＡＤ再生を目ざす上で主流となりつつあるが、ほとんどのＭＣ型フォノカートリッジ出力は０．１ｍＶ〜０．５ｍＶ程度であって、これはＭＭ型出力の数十分の１、さらにＣＤ出力の千分の１程度である。このような微弱な電気信号はロスし易く、外来ノイズに対しても弱体である。
平均的なＭＣ型フォノカートリッジの出力電圧は０．２ｍＶ程度で、電力換算では概ね40ナノW程度となり、数Ｗのスピーカー入力までの増幅率は1億倍にもなる。ピックアップ直後の微細な電気信号情報をロスしたりノイズが混入して歪むと、その後の増幅過程で修復することは困難である。微弱な電気信号情報をロスなくノイズの混入もなく伝達できる導体の開発が第一の課題である。
高音質ＡＤ再生用シェルリード線（以下、「ＡＤ再生用」を省略し「シェルリード線」と略）のセット位置は、通常カートリッジの強力な磁界内にあり、また再生時にはＡＤ面から数mmの直近位置にあって、レコード盤の回転による帯電やプレーヤーに内蔵された電子部品からのノイズの影響も無視できず、これらのノイズ防止も必須の課題である。近時、高音質ＡＤ再生のため、フォノ出力ケーブル以降の導体では、電源由来のノイズや導体接点における電荷、その他電子機器に由来する外来ノイズを避ける方策としてダブルシールドの試みがなされている。しかし、情報伝達の最初のステップであるシェルリード線は、ノイズに対して無防備のままである。

ＭＣ型フォノカートリッジを使用する場合、ＡＤ情報のピックアップからスピーカー入力までの経路は概略以下のようである。１．フォノカートリッジ、２．シェルリード線、３．ヘッドシェル、４．トーンアーム内配線、５．フォノケーブル、６．昇圧トランスまたはフォノアンプ、７．フォノイクォライザーアンプ、８．以下、コントロールアンプとパワーアンプ増幅を経てスピーカーを駆動する。
出願人は、高音質ＡＤ再生の試みとして、ＡＤ再生時にフォノカートリッジで生成した微弱な電気信号情報が最初に通過する導体であり、電気的コネクターでもあるシェルリード線に着目した。脱着交換自由なフォノカートリッジとユニバーサルタイプヘッドシェルとはシェルリード線を介して電気的に連結され、微弱な電気信号情報が伝達される。電気的コネクターとしては端子の嵌合摩擦の高いことが望ましく、導体の導電性能を求めるとシェルリード線の径（導体断面積）は大きいことが望ましい。しかし、これらの特性を求めると導体部の可撓性は低下しコネクター脱着も難しくなって、端子の破損やカンチレバー折損等のリスクが高まる。
出願人は、かかるシェルリード線導体に内在する課題を解決すべく、微弱な電気信号情報ロスや歪みの発生を抑えかつ可撓性のある導体として、多数の高純度な導体素線を編み線構造とすることによって、高音質と可撓性とを両立する技術を特許出願した（特願２００９−１７２４１７)。

出願人は、上記出願技術のさらなる性能向上をめざして、シェルリード線の導体構造とその再生音との関係を追試した。リード線導体の太さ（導体断面積）がある閾値を超えると、再生音は低域過多となって高域の伸びのない重い音と感じられ、一方、細い導体径（導体断面積が小）のシェルリード線の再生では低域が薄く豊かさが不足して高域が神経質と感じられる評価傾向となった。高音質シェルリード線の要件は、導体として導電特性だけでなく帯域バランス特性が重要である。
根岸邦夫氏（非特許文献参照）から「表皮効果は高周波電流だけにとどまらず、オーディオ可聴帯域にも影響する」との情報を得て、「高周波電流は導体の表面に集まって流れる」いわゆる「表皮効果」現象をオーディオ音響再生に活かすべく試みた。高音質シェルリード線へのアプローチとして、従来より多本数かつ高純度な金属(７Ｎ・８Ｎ銅、６Ｎ銀)の微細線で導体を構成することによって、導体表面積と導体断面積を同時に増大して、高域情報電流の増加と同時に電流ロスも減じるべく試みた。素線径が小さい微細線となるほど導体抵抗は増すが、多本数として導体断面積の総和を増加させることで導電性リスクは解消できると推定した。

さらに出願人は、オーディオ用導体の外装シース外部にシールドを試みて導体自体はまったく同じであっても音質が変化する事実を認め、情報電流は導体内部を流れるだけでなく導体外の表層空間をも流れるか、または何らかの影響を受ける可能性があると推定した。撚り線導体では素線相互間に空隙はなく、単一の素線を引き抜くことができる程の緩やかな密着度で線接触しているから表面積は相対的に縮小して内部を流れる電流成分が多く、また導体相互の緩やかな接触はオーディオ配線における「ハンダ浮き」のごとくノイズ発生源となる懸念がある。これに対し、編み線導体では素線相互は点接触となって導体間に空隙を有し、導体構造は見かけより強固で単一の素線を引き抜くことはできず、導体内外を流れる電流エネルギーの偏りは少く情報電流バランスに優れると推定した。そこで、全く同じ素線材で同一本数とした撚り線構造と編み線構造の導体を試作試聴した結果、編み線構造導体の方が再生帯域と明瞭度において優れると評価した。
以上のような予備仮説に基づいて、シェルリード線の導体構造を検討すべく多数の試作データと、その試聴評価との関係を統計的に観測した。データとしては、シェルリード線を構成する導体の「素線数（ｎ）」、「素線円周長の総和（2πｒｎ）」、「素線断面積の総和（πrｎ）」、「素線円周長の総和／素線断面積の総和」の比である。異なる径の素線をHybridして成る導体においてはそれらの積算値とした。仮に直径１mmの単素線導体の場合、素線円周長は３．１４１６mm、素線断面積は０．７８５４mm、その比は４．０であるが、０．１mm径の微細線１０本構成とした場合は、それぞれ３．１４１６mm、０．０７８５４mm、その比は４０．０となり、微細線構成とするほど円周長（導体表面積に関する）は大きくなって高域電流比率は増加するが、導体抵抗は増して電流ロスは大きくなる。
これらのデータと突きあわせて、さらに撚り線・編み線別の導体構造と、音質評価との関係性を探った。具体的には、シェルリード線の導体を複数の細素線を纏めてロープ状に撚るのでなく、多数の細線または微細線を編み線構造または撚り線構造として同心円状に二層または三層に重ね、径の異なる素線については表層ほど微細線となるよう配置し、それらの構造の一つないし複数を組み合わせて「素線円周長の総和／素線断面積の総和」の比をさまざまに変えて試作し、試聴評価に供した。

シェルリード線の長さは２〜４cmと短く、軽量で可撓性に優れなければならない特性が優先されて、ノイズに対して無防備であった。そこで出願人は、以下のようなシールド特性に留意しつつ、リード線導体のノイズシールドについて検討した。
音響機器内部の配線または機器間の配線において、導体にシールドを施すことによる影響は、導体が扱う電力の大きさとシールドの材質や性状、およびアースと接地の位置等によって功罪両面が認められる。シールド材は導電性を有して帯電や電荷の少ない網線が適し、リボン状シールドや膜状のシールドで導体を完全に覆う方法では屡々音質を劣化させ好ましくない。一般的には、微少電力情報であるほどシールド効果は大きく、電力が比較的大きな導体をシールドすると閉塞感のある音質となる傾向がある。音響機器で最大の電力情報を扱うスピーカーケーブルでは、導体外装シースの外面をさらにアルミホイルで膜状に覆うと、再生音は反響しあうように重畳した付帯音が生じて逆効果であった。また、シールドは同時にアンテナ効果も有すること、さらにアース接地の仕方によっては電荷を生じて逆にノイズを混入させることにも留意しなければならない。
試験的にシェルリード線外装絶縁シースの外側に細素線銅の網線を巻き付けるように装着し、これを外来ノイズアンテナとみなして左右チャンネル＋−４本のシェルリード線のいずれか一本の端子部に接触させたところハムノイズ（ブーンと唸る低域ノイズ）が発現し、網線の電荷由来ノイズか、または僅か２〜４cmに過ぎないシェルリード線の装着部位は電源周波数由来のノイズや周辺環境ノイズに晒されており、これらノイズを拾う懸念があると推定した。別のプレーヤーを用いた試験では、フォノカートリッジ磁界からの漏れ磁束（リーケージフラックス）由来か、あるいはプレーヤーの電子部品由来のスイッチングノイズと推定されるジリジリノイズを感知した。プレーヤー自体がノイズ発生源となることは否定できず、明確なノイズとして感知できないレベルであってもこれらのノイズが情報信号に混入し重畳することによって音質劣化が生じるものと推定され、可能な限り排除することが高音質ＡＤ再生の課題となる。
シェルリード線セットの際、余分な長さをループ状にして曲げストレスを全体に分散することが多いが（図２参照）、この形態は最もアンテナ効果が大きいとされる。さらに、多数の微細線を用いた編み線構造の高音質シェルリード線の場合、４本の導体素線の総延長は数メートルから十数ｍに及び、周囲の機器や空間から受ける影響は非常に大きいと推定される。これらの結果から、高音質シェルリード線としては、導体内部の情報ロス対策だけでなく外部からのノイズ対策も必須と判断した。

ノイズ対策としてシェルリード線をシールドすることとし、その方法としては４本のシェルリード線を個別にシールドするか、または左右チャンネル別に２本ずつ纏めてシールドするかまたは４本すべてを纏めてシールドする場合、それらのノイズ侵入防止効果と実用性を検討した。一般にシールド素材としては微細銅網線が用いられるが、シェルリード線に適用するにはできるだけ軽量であることが望ましく、細線アルミ網線、導電性網線をプリントした薄膜等も可能である。膜状のシールド覆いは、帯電等によるノイズが発生し易く当該用途としては好ましくない。
微細銅網線を用いて、４本のシェルリード線を個別にシールドする試みは、スペースの制約で装着が難しく実用的ではないと判断した。しかし、軽量なプリント薄膜シールドをリード線の外装シースと一体構造とするならば、実用性は高い。
左右チャンネル別に２本のシェルリード線を纏めて筒状の編み線でシールドした試みでは、Ｓ／Ｎ比は高まって音の輪郭が明確となり左右チャンネルの分離が顕著となったが、装着作業はかなり困難であった。この方法ではシールドの効果は顕著であるが、フォノカートリッジ出力ピン端子とヘッドシェル入力ピン端子が左右クロスした位置関係まの場合は装着不可能で、汎用性に欠けると判断した。
４本すべてのシェルリード線を纏めたシールドは、当初シェルリード線の周囲に網線を巻き付けるように装着してノイズ防止の好結果を得た。そこで、更に汎用性と取り扱いを向上すべく改良を試み、シールド網線の外周に形態を維持するフレームとシェルリード線またはヘッドシェルに懸架保定する機構を設け、シェルリード線の周囲を覆うように装着するとノイズ混入防止効果が得られ、装着も容易で実用性が高い方法と判断した。
そのプロトタイプと装着状態を示したのが、図３、図４、図５で、最も安定なヘッドシェルに懸架保定するフック爪を備え、シェルリード線の端子と触れる懸念があるシールド網線の内外両面を軽量な和紙を用いて絶縁被覆した。絶縁はシールド網線の内側面だけでも良く、またはコーティングするかラミネート加工しても良い。シールドからのアース線は、カートリッジがトレースする動きを阻害しないようヘッドシェルまたはトーンアームを介してＡＤプレーヤーベースに接地することが望ましい。しかし、それらのパーツ材質が導電性がない場合、あるいはアース回路がループを形成してノイズを増幅する場合は、接地せずにフロートした方が良くアース線は不要である。

シェルリード線の導体構造として、多数の素線をロープ状に撚るのでなく、多数の細線または微細線を編み線構造または撚り線構造として同心円状に二層または三層に重ね、径の異なる素線については表層ほど微細線となるよう配置し、それらの構造の一つまたは複数を組み合わせて、「素線円周長の総和／素線断面積の総和」の比が、高純度銅素線では２３〜４０の範囲となるよう構成し、高純度銀素線では１８〜３０の範囲となるよう構成したシェルリード線は、従来の一般的な撚り線構造のシェルリード線と比較した試聴評価で、再生帯域の拡大、微細な情報の再生、音場拡大と定位の良さにおいて優れた。
さらに、ノイズシールドを装着するとＳ／Ｎが向上して音場がクリアとなり、音の輪郭が明瞭となってヌケの良い音質となり、特にピアニッシモ（弱音部）の再現性が向上した。無防備なリード線から侵入していた電磁界由来ノイズやプレーヤーの電子部品由来ノイズ等の混入を防止できた結果と判断した。
尚、本考案の試験過程で、人体のもつ電荷をキャンセルするためフィンガーフックからのアース線接地端子を設けた特殊構造のヘッドシェル（商標名ＳＡＥＣ）を利用して、本考案のシールドアース線をこの端子に繋いだところ優れたノイズ低減効果を認めた。当該ヘッドシェルの構造は不明であるが、トーンアームコネクターやフォノケーブル（５ピンＤＩＮ端子）を介して下流に至るアースラインが推定され、本考案についても同様のアースラインを組み合わせるならば、より効果的なノイズ混入防止効果が期待される。

高音質シェルリード線の二層構造事例（部分カット図）シェルリード線によるフォノカートリッジとヘッドシェルの結合図ノイズシールドの展開図（部分カット図）ノイズシールドを装着した側面斜視図（部分カット図）ノイズシールドを装着した上面斜視図

高音質シェルリード線の試作では、内層を撚り線として外層を編み線とした二層構造の試作例、また内外層とも編み線で２層構造とした試作例や、内層を編み線として周囲に素線を撚り線状に巻き付け、さらに外層を微細線の編み線とした３層構造の試作例がある。いずれの場合も、素線径は外層ほど微細線となるよう配置した。図１は、内層を撚り線として外層を編み線とした二層構造の実施事例である。これらのシェルリード線で、「素線円周長の総和／素線断面積の総和」の比を、高純度銅素線では２３〜４０の範囲となるよう構成し、高純度銀素線では１８〜３０の範囲となるよう構成して優れた試聴評価を得た。

シェルリード線へのノイズ混入を防止すべく、４本の導体を個別にシールドし、または左右チャンネル別にシェルリード線に直接シールドすべく試みたが、スペースの制約などにより作業は困難でカンチレバー折損等のリスクも高いことから、実施例では、４本の導体を纏めて覆うシールドとして、ヘッドシェル（またはシェルリード線）に懸架保定する構造とした。
シールド素材には一般的な導電性のある微細銅線の網線を用い、シールド外周には比較的剛性のある銅細線を用いて長方形のフレームを形成し、四隅にヘッドシェルに保定するフック爪となる凸部を設け、一端にアース線を設けた。シールド網線の周辺部とフレームとはハンダ熔着し、シェルリード線端子と触れる懸念のある両面を軽量な和紙で覆って絶縁した。
シールド装置の装着は、シェルリード線を覆うようにシールド装置をＵ字型曲線に成型して、フレームの四隅に設けたフック爪を折り曲げてヘッドシェルの縁に懸架保定する。アース線の接地は、図４、図５の例ではトーンアームコネクタージョイント部としているが、フィンガーフック止めナット、その他の部位を介してプレーヤーベースに接地すことが望ましく、接地が不確実な状態ではノイズを増幅することがある。ヘッドシェルやトーンアームが非導電性素材の場合、あるいはプレーヤーの電子部品由来ノイズが増幅される場合は接地せずにフロートし、アース線は不要となる。

１イシェルリード線チップ（スリーブ）
２ロシェルリード線チップ（ハンダ接合部）
３ダンピング熱収縮チューブ
４リード線外装絶縁シース
５シェルリード線導体（外層微細線編み線）
６シェルリード線導体（内層細線撚り線）
７ヘッドシェル
８フィンガーフック
９フォノカートリッジ
１０カンチレバー
１１スタイラスチップ
１２フォノカートリッジ止めビス・ナット
１３フォノカートリッジ出力ピン
１４シェルリード線
１５ヘッドシェル入力ピン
１６トーンアームコネクター（ジョイント部）
１７トーンアームコネクター
１８トーンアーム
１９シールド・フレーム
２０フック爪
２１シールド・アース線
２２シールド微細銅網線（部分カット図）
２３シールド絶縁被覆

Claims

シェルリード線の導体構造を、多数の細線または微細線を編み線構造または撚り線構造として同心円状に二層または三層に重ね、径の異なる素線については表層ほど微細線となるよう配置し、それらの構造の一つないし複数を組み合わせて、「素線円周長の総和／素線断面積の総和」の比を、高純度銅素線では２３〜４０の範囲となるよう構成し、高純度銀素線では１８〜３０の範囲となるよう構成することを特徴とする高音質シェルリード線。
シェルリード線へのノイズ混入防止のため、４本のシェルリード線を個別にシールドし、または左右チャンネル別に２本ずつ纏めてシールドし、または４本すべてを纏めてシールドする装置で、材質として導電性のある金属網線または導電性のある非金属網線または導電性網線をプリントした薄膜等を用い、４本個別シールドの場合はシェルリード線の外装シースと一体構造とし、複数のシェルリード線を纏めてシールドする場合はシールドの形態を維持するフレームと、シェルリード線またはヘッドシェルに懸架保定する機構を有することを特徴とするノイズシールド。