JP3882870B2 - マイクロホン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、１００ｋＨｚの高周波数帯域までに渡る広帯域用のマイクロホンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロホンは、人間の聴力から、可聴周波数帯域が２０ｋＨｚまでということから、この可聴周波数帯域の音声を収音することができる収音特性を備えるものがほとんどである。
【０００３】
マイクロホンユニットとしては、代表的なものとして、ダイナミック型やコンデンサ型がよく使用されている。そして、従来の可聴周波数帯域用のマイクロホンにおいては、マイクロホンユニットは、いずれのタイプのものであっても、音を透過する金属製の網もしくは穴の開いた金属板などからなるマイクロホンカバーで覆われている。
【０００４】
このマイクロホンカバーは、外部からの物理的な衝撃からマイクロホンユニットを保護するとともに、防塵、防風、そして、コンデンサ型マイクロホンの場合には、静電シールドとしての役割を果たしているものである。すなわち、コンデンサ型の場合、このマイクロホンカバーによる静電シールドがなくなると、ハム音が発生する。また、ダイナミック型、コンデンサ型の両タイプとも、マイクロホンカバーがないと、風雑音が増加してしまう。これらハム音や風雑音は、可聴帯域のノイズである。したがって、可聴帯域の音声を収音するマイクロホンの場合には、マイクロホンカバーは必須のものとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近、既存のＣＤプレーヤとの互換性を保ちながら、高音質を実現したスーパーオーディオＣＤ（コンパクトカセット）が提案されている。このスーパーオーディオＣＤは、アナログオーディオ信号をオーバーサンプリング・デルタ／シグマ変調してデジタル信号に変換し、その結果の１ビットのデジタルオーディオ信号を直接記録するＤＳＤ（ダイレクト・ストリーム・デジタル）と呼ばれる技術を用いることにより、直流から１００ｋＨｚまでの広帯域の音声情報を記録することができる。
【０００６】
このため、録音のためには、直流から１００ｋＨｚまでの広帯域の音声を収音できるマイクロホンを用いる必要があるが、従来、単独のもので、このように広帯域のマイクロホンは提供されていない。
【０００７】
この発明の発明者は、上述したような広帯域のマイクロホンとして、マイクロホンユニットをマイクロホンカバー内に収納したものを試作し、その周波数特性を測定した。
【０００８】
すると、マイクロホンカバーの存在により、マイクロホンユニットに対する超音波の入射が妨げられ、高周波数音に対する感度低下、高周波数域における周波数特性の乱れが生じることが判明した。
【０００９】
この発明は、上記の点にかんがみ、高周波数音に対する収音特性を向上させることができる広帯域マイクロホンを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明によるマイクロホンは、
複数個のマイクロホンユニットを用いて可聴周波数以上の広帯域の音声を収音し、前記複数個のマイクロホンユニットからの音声信号を混合して出力音声信号を得るようにする広帯域用のマイクロホンであって、
前記可聴周波数以上の高周波数音を収音するための高周波数音用マイクロホンユニットは、外部に露呈する状態で取り付け、
少なくとも前記可聴周波数帯域の音声を収音するマイクロホンユニットは、マイクロホンカバー内に収納する状態で取り付けた、
ことを特徴とする。
【００１１】
上述の構成の請求項１の発明のマイクロホンにおいては、複数個のマイクロホンユニットで構成される。そして、可聴周波数以上の高周波数音を収音するための高周波数音用マイクロホンユニットは、外部に露呈する状態で取り付けられ、マイクロホンカバーが取り付けられないので、この高周波数音用マイクロホンユニットへの超音波の入射が妨げられることがない。このため、高周波数音に対する感度の低下はほとんどなく、周波数特性の乱れも少ない。
【００１２】
また、可聴周波数帯域の音声を収音するマイクロホンユニットは、マイクロホンカバー内に収納する状態で取り付けられるため、ハム音や風雑音等の低域ノイズの増大の問題は生じない。
【００１３】
また、請求項２の発明のマイクロホンは、請求項１に記載のマイクロホンにおいて、
前記高周波数音用のマイクロホンユニットからの音声信号は、少なくとも可聴周波数帯域の音声信号成分を除去するフィルタを通して、他のマイクロホンユニットからの音声信号と混合することを特徴とする。
【００１４】
高周波数音用マイクロホンの周波数特性が低域まで伸びている場合の問題を解決できる。すなわち、高周波数音用マイクロホンは、マイクロホンカバーがないので、ハム音や風雑音などの低域ノイズが増大する問題があるが、この請求項２の発明によれば、フィルタにより可聴周波数の成分が除去されるので、この低域ノイズの増大の問題は生じない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明によるマイクロホンの実施の形態を、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態のマイクロホンは、例えば１６ｋＨｚ以下の周波数域を受け持つ低周波数音用ユニット、例えば１６ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの中周波数音用ユニット、および例えば４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波数音用のマイクロホンユニットとからなる３ウエイマイクロホンの構成とされている。この実施の形態の場合、各ユニットは、コンデンサ型のマイクロホンユニットの構成とされている。
【００１６】
この実施の形態の場合、後述するように、低周波数音用ユニットと、中周波数音用ユニットとは一体的な同軸構造とされて、外観上、１ユニットの構造とされている。そこで、この明細書では、低周波数音用ユニットと中周波数音用ユニットとの一体的な同軸構造のユニットを、中低周波数音用マイクロホンユニットと呼ぶこととする。
【００１７】
図１は、この実施の形態のマイクロホンの全体の外観を示すものであり、図１（Ａ）はその正面図、図１（Ｂ）はその側面図である。中低周波数音用マイクロホンユニット１は、振動板（ダイアフラム）が正面方向を向くようにして、角柱状の金属製ケースからなるマイクロホン筐体２の先端側に取り付けられるが、この中低周波数音用マイクロホンユニット１は、マイクロホンカバー３により覆われている。
【００１８】
マイクロホンカバー３は、この実施の形態の場合、コンデンサ型マイクロホンについての静電シールドとしての役割と、防塵の役割を果たすために、図２の一部拡大断面図に示すように、例えば、いわゆるパンチングメタルと呼ばれる穴の開いた金属３ａと、その金属３ａの内側に貼付された布などからメッシュ３ｂとで構成されている。この例の場合、パンチングメタル３ａの開口３ｃが、マイクロホンカバー３全体に占める割合である開口率は、例えば、５０％とされている。
【００１９】
マイクロホン筐体２のネック部には、図１に示すように、高周波数音用マイクロホンユニット４が、外部に露呈する状態で取り付けられている。すなわち、高周波数音用マイクロホンユニット４が外部にむき出しの状態となる。ただし、この例では、使用者などが指で直接触れるのを防止するため、この高周波数音用マイクロホンユニット４の前方には、例えば細い金属棒を湾曲させて構成した保護グリッド５が設けられている。この保護グリッド５の開口率は、非常に大きく、高周波数音のマイクロホンユニット４への入射は、ほとんど妨げられることはない。使用者の指などが触れるおそれがない場合には、この保護グリッド５は設けなくてもよい。
【００２０】
マイクロホン筐体２の内部には、後述するように、各ユニットからの音声信号に対するプリアンプ、フィルタおよび高、中、低の３帯域の周波数音を混合する混合回路を含む電気回路基板が設けられている。
【００２１】
図３は、この実施の形態で用いた中低周波数音用マイクロホンユニット１の構造の断面図を示すものである。前述したように、このユニット１は、低周波数音用ユニットと、中周波数音用ユニットとを一体的に構成したものである。
【００２２】
図３において、低周波数音用のユニット部分は、主として、リング状のダイアフラム（振動板）１１と、このダイアフラム１１との間で所定の空隙を持つようなリング状のバックプレート１２とで構成される。この例のリング状ダイアフラム１１の大きさは、内径が１８ｍｍ、外径が３８ｍｍである。
【００２３】
そして、これらダイアフラム１１とバックプレート１２とで構成されるコンデンサＣ１に高抵抗Ｒを通じて直流電圧を印加しておき、入射音波によるダイアフラム１１の振動を、ダイアフラム１１とバックプレート１２とで構成されるコンデンサＣ１の容量の変化として検出して、音波の振動に対応する電圧として取り出す構成としている。
【００２４】
また、中周波数音用のユニット部分は、低周波数音用ユニット部分のリングの中央開口部内において構成されて、低周波数音用のユニット部分と同軸状の構成とされる。この中周波数音用のユニットは、主として、円板状のダイアフラム１３と、このダイアフラム１３との間で所定の空隙を持って取り付けられているバックプレート１４とで構成される。この例のダイアフラムの直径は、１０ｍｍである。
【００２５】
そして、これらダイアフラム１３とバックプレート１４とで構成されるコンデンサＣ２に高抵抗Ｒを通じて直流電圧を印加しておき、入射音波によるダイアフラム１３の振動を、ダイアフラム１３とバックプレート１４とで構成されるコンデンサＣ２の容量の変化として検出し、音波の振動に対応する電圧として取り出す構成としている。この中周波数音用のユニット部分の周波数特性は、４０ｋＨｚまで伸びたものとなっている。
【００２６】
また、図４は、この実施の形態で用いる高周波数音用マイクロホンユニット４の構造を説明するための断面図である。この高周波数音用マイクロホンユニット４は、コンデンサ型マイクロホンユニットであって、主として、円板状のダイアフラム４１と、絶縁物からなるインシュレータ４３を介してダイアフラム１１との間で所定の空隙を持つようなバックプレート４２とで構成される。この例のダイアフラム４１の直径は４ｍｍとされている。
【００２７】
そして、これらダイアフラム１３とバックプレート１４とで構成されるコンデンサＣ３に高抵抗Ｒを通じて直流電圧を印加しておき、入射音波によるダイアフラム４１の振動を、ダイアフラム４１とバックプレート４２とで構成されるコンデンサＣ３の容量の変化として検出し、音波の振動に対応する電圧として取り出す構成としている。この図４のマイクロホンユニット４の周波数特性は、１００ｋＨｚという高周波数域まで伸びている。
【００２８】
図５は、マイクロホン筐体２内の電気回路基板における回路構成を示すブロック図である。
【００２９】
すなわち、中低周波数音用マイクロホンユニット１には、マイクロホンカバー３を通じて音波が入射して、そのダイアフラム１１、１３を振動させる。また、高周波数音用マイクロホン４のダイアフラム４１には、直接的に音波が入射することになる。
【００３０】
中低周波数音用マイクロホンユニット１のうちの低周波数音用のユニット部分のダイアフラム１１が、入射音波によって振動すると、ダイアフラム１１とバックプレート１２とで構成されるコンデンサＣ１の容量が変わり、それに伴って充放電電流が高抵抗Ｒに流れ、音波の主として低周波数成分の振動に対応する電圧として、音声信号ＡＬが得られる。
【００３１】
この低周波数成分の音声信号ＡＬは、プリアンプ５１を通じてインピーダンス変換された後、混合回路５６に供給される。なお、プリアンプ５１の後段に例えば１６ｋＨｚ以下を通過帯域とするローパスフィルタを設けてもよい。
【００３２】
また、中低周波数音用マイクロホンユニット１のうちの中周波数音用のユニット部分のダイアフラム１３が、入射音波によって振動すると、ダイアフラム１３とバックプレート１４とで構成されるコンデンサＣ２の容量が変わり、それに伴って充放電電流が高抵抗Ｒに流れ、１６ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数帯域の音波の振動にも十分に対応する電圧として音声信号ＡＭが得られる。
【００３３】
この音声信号ＡＭは、プリアンプ５２を通じてインピーダンス変換された後、ハイパスフィルタ５３に供給される。このハイパスフィルタ５３は、この例では、１６ｋＨｚ以上の中周波数音域を通過帯域とするものである。このハイパスフィルタ５３を通じた音声信号は、混合回路５６に供給される。
【００３４】
また、高周波数音用マイクロホンユニット４のダイアフラム４１は、このユニット４に対しては、マイクロホンカバーが無いので、入射音波によって直接的に振動する。このため、１００ｋＨｚまでに渡る高周波数の音波を収音する。そして、ダイアフラム４１が振動すると、このダイアフラム４１とバックプレート４２とで構成されるコンデンサＣ３の容量が変わり、それに伴って充放電電流が高抵抗Ｒに流れ、１００ｋＨｚまでの高周波数帯域の音波の振動にも十分に対応する電圧として音声信号ＡＨが得られる。
【００３５】
この音声信号ＡＨは、プリアンプ５４を通じてインピーダンス変換された後、ハイパスフィルタ５５に供給される。このハイパスフィルタ５５は、この例では、４０ｋＨｚ以上を通過帯域とするものである。このハイパスフィルタ５５を通じた音声信号は、混合回路５６に供給される。
【００３６】
混合回路５６では、プリアンプ５１からの低周波数域の音声信号と、ハイパスフィルタ５３からの中周波数域の音声信号と、ハイパスフィルタ５５からの高周波数域の音声信号とを混合し、その混合出力として、直流から１００ｋＨｚまでに渡って感度がよく、周波数特性のよい音声信号出力が得られる。
【００３７】
次に、この実施の形態のマイクロホンの、高周波数音に対する収音品質の改善について説明する。
【００３８】
図６は、前述の図４に示したような１００ｋＨｚまで周波数特性が伸びているマイクロホンユニット４を、その左側に示すように、マイクロホンカバー３内に収納して取り付けた時の、マイクロホンユニット４の感度周波数特性を実測した例である。
【００３９】
図７は、同じマイクロホンユニット４を、その左側に示すように、この実施の形態のように、マイクロホン筐体２のネック部に、外部に露呈、つまりダイアフラム４１を外部にむき出しの状態で取り付けた時の、マイクロホンユニット４の感度周波数特性を実測した例である。
【００４０】
図６と図７とを比較すると、１０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの周波数の音に対する感度には大きな違いがないが、それよりも高い周波数域では、図６の場合の方は、感度が低下し、１００ｋＨｚにおいては、図６の場合の方が、図７の場合よりも、約１０ｄＢ感度が低くなってしまっている。また、図６の場合の方が、図７の場合に比べて周波数特性が乱れていることが分かる。
【００４１】
上述のような周波数特性の違いは、前述したように、マイクロホンカバー３内に高周波数音用マイクロホンユニット４が収納される場合には、マイクロホンカバーの存在により、マイクロホンユニットに対する超音波の入射が妨げられ、高周波数音に対する感度低下、高周波数域における周波数特性の乱れが生じたものと考えられる。
【００４２】
したがって、この実施の形態のように、高周波数音用マイクロホンユニット４が外部に露呈する状態で取り付けられている場合には、感度周波数特性の乱れを低減し、１００ｋＨｚまでに渡って、高感度のマイクロホンを実現することができる。
【００４３】
なお、高周波数音用マイクロホンユニット４は、可聴周波数帯域にも感度を有するため、マイクロホンカバーがないことから、この可聴周波数帯域の音声成分については、静電シールドがなくなることによるハム音や風雑音等の低域ノイズが生じるおそれがある。しかしながら、この実施の形態においては、高周波数音用マイクロホンユニット４の出力信号に対しては、ハイパスフィルタ５５を挿入して、可聴周波数帯域の音声成分は、加算回路５６に供給しないようにしているため、上述の低域ノイズは排除され、低域ノイズの増大の問題は生じない。
【００４４】
以上のようにして、この実施の形態のマイクロホンによれば、中低周波数音の収音を受け持つユニット１と、高周波数音の収音を受け持つユニット４とを、組み合わせ、高周波数音用のユニット４を外部にむき出しの状態で取り付けることにより、１００ｋＨｚという超高域に至るまで良好な感度周波数特性を有する広帯域マイクロホンを実現することができる。
【００４５】
なお、高周波数音用のマイクロホンユニット４の取り付け位置は、図１の例に限定されるわけではない。図８および図９は、高周波数音用のマイクロホンユニット４の取り付け位置の他の例を示すものである。
【００４６】
すなわち、図８の例は、マイクロホンカバー３の頂部にユニット４を取り付けた場合である。また、図９の例は、マイクロホンカバー３の外部であるが、中低周波数音用ユニット１と、ほぼ同軸状になるように、ユニット４を取り付けた場合である。
【００４７】
その他、高周波数音用マイクロホンユニット４は、マイクロホンカバー内でない位置であれば、いずれの位置に取り付けてもよいが、上述の実施の形態の図１の例のように、マイクロホン筐体２のネック部に取り付けられた場合には、筐体２内のプリアンプ５４との距離が短くなるために、マイクロホンユニット４からプリアンプまでのリード線が短くなることから、信号の伝送損失が少なくなるというメリットがある。
【００４８】
なお、マイクロホンユニットとしては、コンデンサ型のものに限定されるものでないことはいうまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によるマイクロホンは、複数のマイクロホンユニットを組み合わせるとともに、高周波数音を収音するマイクロホンユニットが外部に露呈しているので、マイクロホンカバーによる高周波数音に対する感度の劣化が発生せず、超高域におけるＳＮ比を向上させることができる。また、超高域における周波数特性の乱れも少ない。すなわち、超高域に至るまで、良好な感度周波数特性を有する広帯域マイクロホンを実現することができる。
【００５０】
また、請求項２の発明によれば、高周波数音用のマイクロホンユニットからの少なくとも可聴周波数帯域の音声信号成分は、フィルタにより除去されるので、ハム音や風雑音による低域ノイズが増大してしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるマイクロホンの実施の形態の外観を示す図である。
【図２】マイクロホンカバーの構造の例を示す図である。
【図３】この発明によるマイクロホンの実施の形態における中低周波数音用のマイクロホンユニットの構造を示す図である。
【図４】この発明によるマイクロホンの実施の形態における高周波数音用のマイクロホンユニットの構造を示す図である。
【図５】この発明によるマイクロホンの実施の形態における電気回路構成例を示す図である。
【図６】この発明によるマイクロホンの実施の形態の比較例による感度周波数特性を説明するための図である。
【図７】この発明によるマイクロホンの実施の形態の感度周波数特性を説明するための図である。
【図８】高周波数音用マイクロホンユニットの他の取り付け位置の例を示す図である。
【図９】高周波数音用マイクロホンユニットの他の取り付け位置の例を示す図である。
【符号の説明】
１…中低周波数音用のマイクロホンユニット、２…マイクロホン筐体、３…マイクロホンカバー、４…高周波数音用マイクロホンユニット、５…保護用グリッド、１１…低周波数音用ダイアフラム、１３…中周波数音用ダイアフラム、４１…高周波数音用ダイアフラム、５１、５２、５４…プリアンプ、５３、５５…ハイパスフィルタ、５６…混合回路

Claims (5)

1. 複数個のマイクロホンユニットを用いて可聴周波数以上の広帯域の音声を収音し、前記複数個のマイクロホンユニットからの音声信号を混合して出力音声信号を得るようにする広帯域用のマイクロホンであって、
   前記可聴周波数以上の高周波数音を収音するための高周波数音用マイクロホンユニットは、外部に露呈する状態で取り付け、
   少なくとも前記可聴周波数帯域の音声を収音するマイクロホンユニットは、マイクロホンカバー内に収納する状態で取り付けた、
   ことを特徴とするマイクロホン。
2. 前記高周波数音用のマイクロホンユニットからの音声信号は、少なくとも可聴周波数帯域の音声信号成分を除去するフィルタを通して、他のマイクロホンユニットからの音声信号と混合することを特徴とする請求項１に記載のマイクロホン。
3. 前記高周波数音用のマイクロホンユニットは、コンデンサ型のマイクロホンユニットで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロホン。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のマイクロホンにおいて、
   前記可聴周波数帯域以下の音声を収音するためのマイクロホンユニットは、先端部に取り付けられ、
   前記可聴周波数帯域以上の音声を収音するための高周波数音用のマイクロホンユニットは、マイクロホン筐体のネック部に取り付けられることを特徴とするマイクロホン。
5. 請求項４に記載のマイクロホンにおいて、
   前記可聴周波数帯域以上の音声を収音するためのマイクロホンユニットに対して、直接、指が触らないようにするために、保護グリッドを設けたことを特徴とするマイクロホン。

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