JP3224360B2 - 単一指向性ダイナミックマイクロホンユニット - Google Patents

単一指向性ダイナミックマイクロホンユニット

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は単一指向性ダイナミ
ックマイクロホンユニットに関し、さらに詳しく言え
ば、その後部音響端子の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】単一指向性ダイナミックマイクロホンユ
ニットは、図11の外観側面図および図12の断面図に
示されているように、所定の軸長とされた円筒状のユニ
ット筐体1を備え、同ユニット筐体1内には、磁気発生
回路2と振動板3とが収納されている。
【0003】磁気発生回路2は、円盤状に形成されその
厚み方向に着磁されたマグネット21と、同マグネット
21の一方の極側に取り付けられたセンターポールピー
ス22と、ヨーク23を介して同マグネット21の他方
の極側に取り付けられ、上記センターポールピース22
との間で所定の磁気ギャップGを形成するサイドポール
ピース24とから構成されている。
【0004】振動板3は凸球面状のセンタードーム部3
1と、その周縁に連設されたエッジ部32と、センター
ドーム部31の背面側に取り付けられたコイル33とを
備え、このコイル33が磁気ギャップG内に位置するよ
うにエッジ部32の端縁部を介してユニット筐体1内に
振動可能に支持されている。
【0005】そして、単一の指向性を得るため、ユニッ
ト筐体1の一端には、音源側(図12の左側)から見て
振動板3の前方に位置する前部音響端子PFが設けら
れ、また、ユニット筐体1の他端には音源側から見て振
動板3の後方に位置する後部音響端子PBが設けられて
おり、これらの音響端子PF,PBにより振動板3に対
して音波の速度成分が与えられる。
【0006】すなわち、単一指向性ダイナミックマイク
ロホンユニットにおいては、後部音響端子PBからユニ
ット筐体1内に導入された音波は、その後部音響端子P
Bの音響質量とユニット筐体1内部の音響抵抗とで分割
され、振動板3の後部に与えられ、この後部音響端子P
Bからの音圧と前部音響端子PFからの音圧との差が振
動板3に与えられる速度成分となる。
【0007】この速度成分の大きさは、前部音響端子P
Fと後部音響端子PBとの距離である音響端子間距離に
依存する。大きな速度成分と大きな無指向性成分とを組
み合わせることにより、感度の高いマイクロホンとする
ことができる。
【0008】しかしながら、音響端子間距離と音波の波
長の1/2が同一になる周波数では、前部音響端子PF
と後部音響端子PBに加えられる音波の圧力差が無くな
ってしまう。したがって、単一指向性を広い周波数帯域
で実現するためには、音響端子間距離をむやみに大きく
することはできない。
【0009】単一指向性ダイナミックマイクロホンの制
御方式は質量制御であり、その後部音響端子PBの構造
および位置により音響質量、音響抵抗および音響端子間
距離がそれぞれ設定される。単一指向性ダイナミックマ
イクロホンユニットにおいて、振動板3直後の容積は、
その部分のインピーダンス(音響容量)を高くするため
に、通常は小さく設定される。
【0010】すなわち、振動板3直後の容積が大きい場
合には、後部音響端子PBの音響質量との間で共振系が
できるため、この共振周波数では周波数応答特性および
指向性が保たれなくなるからである。したがって、振動
板3直後の容積を小さくして、共振が発生してもこれが
高い周波数になるようにしている。
【0011】後部音響端子PBの音響質量、音響抵抗
は、振動板3が有する音響容量の直後に配置され、その
内の音響質量は主要周波数帯での指向性を与える。音響
抵抗は振動板3の低域共振周波数での共振鋭度を調整す
る他に、少しの動きで音の変わり方が激しくなるという
近接効果を軽減する。
【0012】これらの音響素子(音響質量、音響抵抗)
は振動板3の直後に設けられることから、このままの状
態では音響端子間距離がきわめて短くなり、速度成分の
大きさもきわめて小さなものになってしまう。このた
め、実際のユニット筐体1では、この音響素子を囲うよ
うな筒状のスカート4を設けて、後部音響端子PBを後
方に延ばしている。
【0013】しかしながら、このスカート4を設けるこ
とにより、その内部には音響インピーダンスとして、容
積による音響容量(C成分)および筒の形状による音響
質量(L成分)が存在することになるため、これらのリ
アクタンス成分による共振が発生し易くなり、しかもス
カート4の容積および寸法が大きいことから、これらの
インピーダンスが主要の周波数帯域に入ってしまい、周
波数特性および指向性を劣化させることになる。
【0014】この部分の共振を防止するには、次の2つ
の制動方法が知られている。その一つは、スカート4内
もしくはスカート4の音波導入開口端に音響抵抗を配置
してこの部分の共振を防止する方法である。すなわち、
スカート4内の音響質量に対して直列に音響抵抗を配置
して共振系を制動する。
【0015】もう一つの方法は、スカート4の側面にユ
ニット筐体1の軸線方向と平行にスリット41(図1参
照)を形成して、同スリット41に音響抵抗を持たせ
る。すなわち、スカート4内の音響質量に対して並列に
音響抵抗(この場合、漏洩抵抗)を配置し、スリット4
1からも音波が導入されるようにする。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
直列に音響抵抗を配置する方法では、この音響抵抗が振
動板3直後の音響抵抗と直列に接続されることになるた
め、設計時において後部音響端子PB制動用の音響抵抗
を勘案した上で、その他の部分の音響定数を設定しなく
てはならない、という煩わしさがある。
【0017】これに対して、後者の並列に音響抵抗(漏
洩抵抗)を用いる方法では、設計当初この部分に対する
留意は必要なく、後部音響端子PBのスカート4の軸方
向寸法と抵抗による漏洩で作り出される実効的な音響端
子間のみを留意すればよいことになる。
【0018】また、並列に音響抵抗を用いる方法によれ
ば、この音響抵抗部分からも音波が導入されることにな
るため、あたかも後部音響端子がユニット筐体1の軸線
方向に沿って複数存在しているかのように動作し、広い
周波数帯域にわたって指向周波数応答の劣化を軽減する
ことができる。
【0019】ところで、その音響抵抗が高すぎると漏洩
を持たない管として動作し、他方、音響抵抗が低すぎる
場合には音響端子間距離が短くなったように動作するた
め、従来では図13の要部斜視図に示されているよう
に、スリット41に不織布などの材料を選択して音響抵
抗材5として張り付け、その音響抵抗を適宜調整するよ
うにしている。
【0020】しかしながら、この方法では音響抵抗材5
がユニット筐体1の表面に露出しているため、修理など
でこの部分に手が触れたり、もしくは高湿度下での音響
抵抗材の吸湿による音響抵抗値の変化により、指向性が
劣化してしまうという問題がある。
【0021】本発明は、このような従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、後部音響端子
に対して並列に音響抵抗を持たせるにあたって、不織布
などの音響抵抗材によることなく、その音響抵抗を適宜
設定できるようにした単一指向性ダイナミックマイクロ
ホンユニットを提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、一端側に前部音響端子を有し、他端側に
後部音響端子を備えた筒状のユニット筐体を含み、同ユ
ニット筐体内の上記前部音響端子と上記後部音響端子と
の間に、所定の磁気ギャップを有する磁気発生回路と、
上記磁気ギャップ内に配置されるコイルを有する振動板
とが収納されている単一指向性ダイナミックマイクロホ
ンユニットにおいて、上記後部音響端子は上記ユニット
筐体の軸線方向に沿って形成された所定長さの薄空気層
からなる音響抵抗を備えていることを特徴としている。
【0023】この場合、上記薄空気層の音響抵抗は、上
記ユニット筐体の軸線方向に沿って形成された孔と、同
孔の上面を覆うカバープレートとの間の空気ギャップと
して形成されることが好ましく、これによれば、修理時
などにおいてユニット筐体が露出される際の触手や、高
湿環境下における湿気などによる影響を受けることな
く、音響抵抗がほぼ一定に保たれる。
【0024】本発明において、上記孔はスリット状であ
ることが好ましいが、上記孔が上記ユニット筐体の軸線
方向に沿って複数配置されてたものでもよい。
【0025】
【発明の実施の形態】次に、本発明の技術的思想をより
よく理解する上で、図面を参照しながら、その実施の形
態について説明する。なお、この実施例において、先に
説明した従来例と同一もしくは同一と見なされる部分に
はそれと同じ参照符号を用いている。
【0026】この実施例としての単一指向性ダイナミッ
クマイクロホンユニットは、図1の外観側面図に示され
ているように、所定の軸長を有する円筒状のユニット筐
体10を備えている。図2および図3を併せて参照する
と、このユニット筐体10は、磁気発生回路2および振
動板3が取り付けられるボトム11と、同ボトム11に
被せられるキャップ12とを備えている。
【0027】ボトム11は、底部に通気口111を有す
る有底円筒体からなり、その開口部側に磁気発生回路2
を支持する段部112を備えている。なお、この段部1
12より下の底部側にも別の段部113が形成されてお
り、この段部113と磁気発生回路2の背面側およびボ
トム11の底部には、それぞれフェルトなどからなるダ
ンパー材114,115が設けられる。
【0028】ボトム11の開口部には、振動板3のエッ
ジ部32を支持するフランジ116が外側に張り出すよ
うに形成されている。フランジ116の周縁には、ボト
ム11の底部側に向けて同心円状に折り返された円筒状
のスカート117が設けられている。すなわち、このス
カート117の開口端が後部音響端子PBとなる。
【0029】図4を併せて参照すると、スカート117
には、ボトム11の軸線と平行に延びるスリット118
が形成されている。この実施例において、スリット11
8は90度の間隔をもって4つ設けられている。ボトム
11の開口部側には、後部音響端子PBからの音波を振
動板3の後部に導く導入孔119が上記スリット118
に対応する位置にそれぞれ形成されている。なお、スカ
ート117内には、各導入孔119間を隔てる隔壁12
0が設けられている。
【0030】キャップ12はフランジ116の外周に嵌
合する円筒体からなり、振動板3の手前側に位置する保
護板121には複数の前部音響端子PFが設けられてい
る。このキャップ12には、上記スリット118の上部
を覆うように延びるカバープレート122が形成されて
いる。
【0031】すなわち、キャップ12には、スカート1
17側の4つのスリット118に対して同じく4つのカ
バープレート122が90度の間隔をもって設けられる
が、この実施例では、4つのカバープレート122の間
に、もっぱら意匠的要素としてのダミープレート123
がそれぞれ形成されている。
【0032】この単一指向性ダイナミックマイクロホン
ユニットは、ボトム11内の底部側にダンパ材115,
114を収納した後、磁気発生回路2をその開口部側の
段部112上に位置決めするとともに、振動板3を磁気
発生回路2に対して対向的に配置し、続いてキャップ1
2をボトム11に被せることにより組み立てられる。
【0033】この組立状態において、図5および図6に
示されているように、カバープレート122とスカート
117との間に薄空気層AGが形成され、本発明におい
ては、この薄空気層AGが従来の音響抵抗材5に変わる
音響抵抗として作用する。
【0034】ここで、参考文献としての実教理工学全書
オーディオ工学(実教出版株式会社発行)の第176頁
〜第178頁によると、図7のような長さl,空隙距離
dの細隙の単位面積あたりの入力音響インピーダンスZ
は次式で与えられるとされている。 Z=lΓ(β)tankl/kl ここで、βはβ=(jωρd/μ)1/2で表される。
ωは角周波数、ρは空気の密度、μは空気の粘性係数で
ある。
【0035】上記薄空気層AGにて制動を期待する周波
数を例えば4kHzとすると、 ω=2πf=2×3.14×4×10=2.51×1
となる。CGS系で計算すると、ρ=1.23×10
−3(g/cm)、μ=1.8×10−4(dyn・
sec/cm)であるから、この実施例のスリット1
18の空隙距離dが0.01cmの場合、β=(j)
1/2×4.14となる。
【0036】単位面積あたりの入力音響インピーダンス
は、βの値により図8(a)(b)(c)のように表さ
れる。すなわち、細隙の間隔がきわめて小さい場合は、
同図(a)のようにほとんど純音響抵抗となり、間隔が
大きくなるにつれて慣性のための音響リアクタンス分が
現れる。なお、間隔が大きければ、抵抗はほとんど付加
されず純音響リアクタンスとなる。上記βの値を図8の
各式に当てはめると、 |β|/10=1.71… |β|/8400=0.035… |β|/2=2.07… となり、|β|/8400《1の図8(b)の条件に
合致する。同図中、(12μl/d)は音響抵抗r、
(6ρl/5)は音響質量mである。
【0037】この実施例において、スリット118の長
さlは約3.5mmであるから、音響抵抗rおよび音響
質量mはそれぞれ次の値となる。 r=7.56 m=0.512×10−3
【0038】これらの値は音響インピーダンスであるこ
とから、これに振動板3の有効面積Sの2乗を乗ずれば
機械インピーダンスとすることができる。この実施例に
おいて、S=0.72π=1.54…であるから、等価
機械インピーダンスrμ,等価機械質量mμはそれぞれ
次の値となる。 rμ=11.64(gr/sec) mμ=0.79×10−3(gr)
【0039】図9(a)に上記実施例のマイクロホンユ
ニットを音源に対して0度、90度、180度とした場
合の指向周波数応答特性を示す。また、図9(b)に同
マイクロホンユニットを音源に対して0度、120度、
135度とした場合の指向周波数応答特性を示す。この
ように、本発明によれば平均して指向性がフラットに保
たれ、特に0度の正面応答において極端なピークもしく
はディップがないため、ハウリングが発生するおそれが
ないことが確認された。
【0040】なお、上記実施例のスリット118に代え
て、図10に示されているように、スカート117にボ
トム11の軸線方向に沿って複数の音響孔118aを穿
設し、この音響孔118aの列の上をカバープレート1
12で覆い、それらの間に薄空気層AGを設けるように
してもよい。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
後部音響端子の音響抵抗を薄空気層とし、不織布などの
音響抵抗材を用いていないため、修理などでユニットが
マイクロホンから露出されたときの触手や、高湿環境下
での音響抵抗材の吸湿による音響抵抗の変化がない。
【0042】また、薄空気層の音響抵抗を設計時に確定
することにより、従来のように不織布などの音響抵抗材
料を貼り付けるという手間が省け、安定して大量生産す
ることができる。したがって、高性能の単一指向性ダイ
ナミックマイクロホンユニットを安定して安価に提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるマイクロホンユニットの外観側面
図。
【図2】同マイクロホンユニットのユニット筐体を示し
た分解断面図。
【図3】同マイクロホンユニットの断面図。
【図4】図3のA−A線断面図。
【図5】同マイクロホンユニットの後部音響端子を示し
た要部斜視図。
【図6】図3のB−B線断面図。
【図7】上記後部音響端子の薄空気層の模式図。
【図8】上記後部音響端子の薄空気層による音響インピ
ーダンスを求める際の模式図。
【図9】上記マイクロホンユニットの指向周波数応答特
性を示したグラフ。
【図10】上記マイクロホンユニットの後部音響端子の
変形例を示した斜視図。
【図11】従来のマイクロホンユニットの外観側面図。
【図12】上記従来のマイクロホンユニットの断面図。
【図13】上記従来のマイクロホンユニットの後部音響
端子を示した斜視図。
【符号の説明】
2 磁気発生回路 3 振動板 10 ユニット筐体 11 ボトム 117 スカート 118 スリット 119 導入孔 12 キャップ 122 カバープレート PF 前部音響端子 PB 後部音響端子 AG 薄空気層
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 1/32 320 H04R 1/02 106 H04R 9/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端側に前部音響端子を有し、他端側に
    後部音響端子を備えた筒状のユニット筐体を含み、同ユ
    ニット筐体内の上記前部音響端子と上記後部音響端子と
    の間に、所定の磁気ギャップを有する磁気発生回路と、
    上記磁気ギャップ内に配置されるコイルを有する振動板
    とが収納されている単一指向性ダイナミックマイクロホ
    ンユニットにおいて、上記後部音響端子は上記ユニット
    筐体の軸線方向に沿って形成された所定長さの薄空気層
    からなる音響抵抗を備えていることを特徴とする単一指
    向性ダイナミックマイクロホンユニット。
  2. 【請求項2】 上記薄空気層の音響抵抗が、上記ユニッ
    ト筐体の軸線方向に沿って形成された孔と、同孔の上面
    を覆うカバープレートとの間で形成されている請求項1
    に記載の単一指向性ダイナミックマイクロホンユニッ
    ト。
  3. 【請求項3】 上記孔がスリット状である請求項2に記
    載の単一指向性ダイナミックマイクロホンユニット。
  4. 【請求項4】 上記孔が上記ユニット筐体の軸線方向に
    沿って複数配置されている請求項2に記載の単一指向性
    ダイナミックマイクロホンユニット。
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