JP4027497B2

JP4027497B2 - 狭指向性マイクロホン

Info

Publication number: JP4027497B2
Application number: JP12837298A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JPH11331978A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は狭指向性マイクロホンに関し、さらに詳しく言えば、近接効果を高めることなく、音響管（干渉パイプ）をより短くし得るようにした狭指向性マイクロホンの技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
狭指向性マイクロホンは、屋外取材などにおいても収音できる角度が小さいマイクロホンとして知られている。これには大別して、ライン型マイクロホンと２次音圧傾度型マイクロホンとがあるが、ここでは、もっぱら本発明と関わり合いのあるライン型マイクロホンについて説明する。
【０００３】
ライン型マイクロホンは、その基本的な構成として、前方音響端子および後方音響端子を有する単一指向性（１次音圧傾度型）マイクロホンユニットと、管周壁に音響抵抗材が貼り付けられた例えばスリット状の音響抵抗孔を有する音響管（干渉パイプ）とを有し、マイクロホンユニットの前方音響端子側に音響管を接続し、後方音響端子は自由空間に臨ませている。
【０００４】
このライン型マイクロホンにおいては、側方もしくは後方からの音波は、音響管の音響抵抗孔と音響管の正面開口とから、それぞれ同音響管内に到達するが、それらの到達経路の相違による位相差から音波の干渉が発生し、これにより、側方もしくは後方からの音波が弱められる。これに対して、正面開口からの音波は、減衰せずにマイクロホンユニットの振動板に達する。
【０００５】
このライン型マイクロホンの利点は、周波数応答特性が比較的平坦であり、感度、固有雑音が２次音圧傾度型マイクロホンに比べて優れていることにある。ライン型マイクロホンは、この点が評価されて、高品質の収音が求められる業務用ビデオカメラなどに多く使用されている。
【０００６】
ところで、後方音響端子を自由空間に臨ませることにより、かなり狭い指向性が得られるが、他方において、外部の風雑音などを拾ったり、また、音源が近いと低域を歪ませる近接効果が高くなるという問題があった。これは、前方音響端子の音波導入口が音響管の先端になり、低域における前方音響端子と後方音響端子との距離が長くなることに起因している。
【０００７】
この点を解決するため、本出願人は特開昭６２−１１８６９８号において一つの提案を行なっており、これを本発明の従来例として、その構成を図４の模式的断面図に基づいて概略的に説明する。
【０００８】
すなわち、このライン型マイクロホン１においては、音響管２の後端側の内部に単一指向性マイクロホンユニット３が収納され、同マイクロホンユニット３によって、音響管２内が前部音響容量室２１と後部音響容量室２２とに区画されている。なお、音響管２の前方側にはスリット状の音響抵抗孔２ａが形成されており、同音響抵抗孔２ａには図示しない音響抵抗材が貼り付けられている。
【０００９】
マイクロホンユニット３の一方の面（図４において左側面）には前方音響端子３１が設けられ、他方の面（図４において右側面）には後方音響端子３２が設けられており、音響管２の後部音響容量室２２側には後方音響端子３２に対する音波導入口２ｂが穿設されている。なお、詳しくは図示しないが、この音波導入口２ｂにも適当な音響抵抗材が貼り付けられている。
【００１０】
この場合、マイクロホンユニット３の外径は音響管２の内径よりも小さくなっている。すなわち、マイクロホンユニット３の外周面と音響管２の内周面との間には所定の隙間Ｇが設けられ、この隙間Ｇにより、マイクロホンユニット３の前方音響端子３１と後方音響端子３２とが音響的に接続されている。
【００１１】
このように、マイクロホンユニット３の後方音響端子３２が、その音波導入口２ｂを介して自由音場に通じているとともに、隙間Ｇを通して前方音響端子３１に対しても音響的に接続されているため、低域における音響端子間距離は、主にマイクロホンユニット３の音響端子３１，３２間距離に支配されることになり、これにより、風雑音の影響や近接効果を低くすることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例による技術は、音響管２が比較的長い場合に有効である。しかしながら、特にビデオカメラに搭載されるものにあっては、近年、ビデオカメラの小型軽量化に伴なって、音響管２を短くした場合には、次のような課題が生ずる。
【００１３】
その原因を図５の機械等価回路に基づいて説明する。まず、ＰＳは前方音響端子３１に対する音源で、その音圧Ｐとユニット振動板の有効面積Ｓの積で表されている。また、ＰＳｅ^{−ｊｋｌｃｏｓθ}は、後方音響端子３１に対する音源で、この場合、ｌは音響管２の前方開口部と後部の音波導入口２ｂとの距離である。
【００１４】
Ｚは音響管２の総合インピーダンス、ｓｆは前部音響容量室２１内の空気スチフネス、ｓｂは後部音響容量室２２内の空気スチフネス、ｍ０はユニット振動板の質量、ｓ０はユニット振動板のスチフネス、ｒ０はユニット振動板の制動抵抗、ｓ１はユニット背部気室の空気スチフネス、ｒ１は後方音響端子３１側に指向性を与える音響抵抗、ｒｂは後部の音波導入口２ｂに被せられた音響抵抗材の音響抵抗、ｍｂは同音響抵抗材の質量で、ｍはマイクロホンユニット３の外周面と音響管の内周面との間にある隙間Ｇ内の音響質量である。
【００１５】
この機械等価回路において、ｓｆ（前部音響容量室２１内の空気スチフネス）、ｍ（隙間Ｇ内の音響質量）およびｓｂ（後部音響容量室２２内の空気スチフネス）が共振を発生するインピーダンス要素であり、これらによって共振系が構成される。
【００１６】
音響管２の総合インピーダンスＺは、内径が同じとすればその軸長に比例して大きくなる。したがって、音響管２が長い場合には、上記のｓｆ、ｍおよびｓｂによる共振系のインピーダンスは無視することができ、その共振が周波数応答や指向性に与える影響はきわめて小さい。
【００１７】
これに対して、音響管２を短くすると、その総合インピーダンスＺが上記のｓｆ、ｍおよびｓｂによる共振系のインピーダンスに近づくことになるため、共振の影響が顕著になり、周波数応答や指向性に凹凸が発生しやすくなる。
【００１８】
そこで、従来においては、後部の音波導入口２ｂに単位面積当たり比較的音響抵抗が低い音響抵抗材料を被せて上記の共振を制動するようにしている。しかしながら、その音響抵抗が大きすぎると、図５の機械等価回路において、ｒｂおよびｍｂの部分が開放（オープン）にされたのと等価になり、後部の音波導入口２ｂから音波が入りにくくなるばかりでなく、上記のｓｆ、ｍおよびｓｂによる共振を抑えることができない。
【００１９】
音響抵抗が大きすぎる場合の周波数応答および指向性の測定例を図６（ａ）に示す。これによれば、２００〜５００Ｈｚの中低域での指向性がよくないことが分かる。また、２〜６ｋＨＺの高域においても特性の持ち上がりが見られ、この帯域でも指向性が悪いことが示されている。
【００２０】
これとは反対に、後部の音波導入口２ｂに被せる音響抵抗材料の音響抵抗が小さすぎると、図５の機械等価回路において、ｒｂおよびｍｂの部分が短絡（ショート）にされたのと等価になり、上記の共振系からｓｂが外された状態になるものの、依然としてｓｆおよびｍのインピーダンス要素による共振が発生する。
【００２１】
音響抵抗が小さすぎる場合の周波数応答および指向性の測定例を図６（ｂ）に示す。この場合には、図６（ａ）の測定例に比べて、中低域での指向性は改善されるものの、２〜１０ｋＨＺの高域において特性の持ち上がりが見られ、指向性が悪いことが分かる。
【００２２】
このようなことから、従来では、音響管２を短くするにあたって、その後部の音波導入口２ｂに被せる音響抵抗材料を試行錯誤的に取捨選択するようにしており、これにはかなりの時間と手間がかかるため、この点についての改善が望まれていた。
【００２３】
本発明は、このような要望に応えるためになされたもので、その目的は、風雑音などに対する耐性を損なうことなく、簡単な手段にて共振を確実に抑えることができるようにした音響管の短い狭指向性マイクロホンを提供することにある。
【００２４】
【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、前方音響端子および後方音響端子を有し、上記後方音響端子がユニットの底面内に配置されている単一指向性マイクロホンユニットと、上記マイクロホンユニットが後端側の内部に収納される音響管とを含み、上記音響管内が上記マイクロホンユニットにて大容積の前部音響容量室と小容積の後部音響容量室とに区画されているとともに、上記マイクロホンユニットの前方音響端子と上記後方音響端子とが音響的に接続されるように、上記マイクロホンユニットの外周面と上記音響管の内周面との間に所定の隙間が設けられており、かつ、上記音響管の後部音響容量室側には上記後方音響端子に対する音波導入口が設けられており、上記前部音響容量室内の空気スチフネスｓｆ，上記隙間内の音響質量ｍおよび上記後部音響容量室内の空気スチフネスｓｂにより共振系が構成されている狭指向性マイクロホンにおいて、上記隙間と上記後部音響容量室との間、上記隙間内、もしくは上記隙間と上記前部音響容量室との間のいずれか１箇所に、上記隙間に存在する音響質量ｍに対して直列に接続される所定の音響抵抗ｒを有する上記共振系制動用の音響抵抗材が設けられていることを特徴としている。
【００２５】
この構成によれば、上記の機械等価回路における前部音響容量室内の空気スチフネスｓｆ、間隙内の音響質量ｍおよび後部音響容量室内の空気スチフネスｓｂによる共振系内に、音響抵抗ｒが直列に接続されたと等価になり、同共振系の共振が有効に制動されることになる。
【００２６】
本発明において、上記音響抵抗は所定材質の音響抵抗材料によってもたらされるが、上記したように、その音響抵抗材料は上記隙間と上記後部音響容量室との間、上記隙間内、もしくは上記隙間と上記前部音響容量室との間のいずれか１箇所に配置される。
【００２７】
また、上記音響抵抗材料は所定に圧縮された連続気泡の弾性体からなることが好ましく、これによれば、マイクロホンユニットに対する防振効果を期待することができる。このような弾性体としては、入手が容易であり、加工性（成形性）が良好で、しかも安価であるスポンジゴムが好適である。
【００２８】
【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うえで、その好適な実施の形態を図１の模式的断面図および図２の機械等価回路を参照しながら説明する。
【００２９】
この実施例に係るラインマイクロホン１Ａにおいても、音響管２の後端側の内部に単一指向性マイクロホンユニット３が収納され、同マイクロホンユニット３によって、音響管２内が前部音響容量室２１と後部音響容量室２２とに区画されている。
【００３０】
ラインマイクロホンに用いられている音響管の一般的な寸法は、例えば内径１８ｍｍ、軸長３９０ｍｍ程度であるが、この実施例における音響管２の寸法は、内径１８ｍｍ、軸長１６２ｍｍであり、従来の一般的なものより、その長さが１／２以下の短寸となっている。
【００３１】
音響管２の前方側には、スリット状の音響抵抗孔２ａが形成されており、同音響抵抗孔２ａには図示しない音響抵抗材（例えば、ＮＢＣ社製ナイロンメッシュ＃５０８）が貼り付けられている。なお、この音響抵抗孔２ａは、音響管２の周方向に沿って部分的に形成されたスリット孔を所定の間隔をもって軸方向に配列したものであってもよい。
【００３２】
また、従来と同様に、マイクロホンユニット３の一方の面（図１において左側面）には前方音響端子３１が設けられ、他方の面（図１において右側面）には後方音響端子３２が設けられており、音響管２の後部音響容量室２２側には後方音響端子３２に対する音波導入口２ｂが穿設されている。この音波導入口２ｂにも音響抵抗材として、例えばＮＢＣ社製ナイロンメッシュ＃２００が貼り付けられている。
【００３３】
この実施例においても、マイクロホンユニット３の外径は音響管２の内径よりも小さくなっている。すなわち、マイクロホンユニット３と音響管２との間には所定の隙間Ｇが設けられ、この隙間Ｇにより、マイクロホンユニット３の前方音響端子３１と後方音響端子３２とが音響的に接続されている。これにより、風雑音の影響や近接効果を低くするようにしている。
【００３４】
そして、後部音響容量室２２内には上記隙間Ｇを覆うように音響抵抗材４が配置されている。この実施例において、この音響抵抗材４は適度に圧縮されたスポンジ材（例えば、ブリジストン社製ＨＲ５０、圧縮率１／５）よりなり、外径１８ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ３ｍｍのドーナツ状に形成されている。
【００３５】
図２に、このラインマイクロホン１Ａの機械等価回路を示す。ここで、音響抵抗材４の音響抵抗をｒとすると、この音響抵抗ｒは隙間Ｇの音響質量ｍに対して直列に接続されたのと等価となり、これにより、上記のｓｆ、ｍおよびｓｂによる共振を有効に制動することができる。
【００３６】
図３に、この実施例の周波数応答および指向性の測定例を示す。これによれば、低域から高域までの全域にわたって、周波数応答および指向性が図６（ａ），（ｂ）の従来例に比べてともに大幅に改善され、良好であることが分かる。
【００３７】
なお、上記実施例では、音響抵抗材４を後部音響容量室２２内に配置しているが、隙間Ｇ内もしくは前部音響容量室２１側に配置してもよい。また、この音響抵抗材４にマイクロホンユニット３のショックマウントとしての役割を持たすこともできる。音響抵抗材４の材質はスポンジ以外であってもよく、例えば不織布や上記に例示したナイロンメッシュなども適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、風雑音の影響や近接効果を低くするため、マイクロホンユニットの外周面と音響管の内周面との間に所定の隙間を設けて、マイクロホンユニットの前方音響端子と後方音響端子とを音響的に接続した狭指向性マイクロホンにおいて、マイクロホンユニットの外周面と音響管の内周面との間の隙間に存在する音響質量ｍに対して、所定の音響抵抗ｒを直列に接続するという簡単な構成により、機械等価回路における前部音響容量室内の空気スチフネスｓｆ、間隙内の音響質量ｍおよび後部音響容量室内の空気スチフネスｓｂによる共振系内に、音響抵抗ｒを直列に接続したのと等価になり、同共振系の共振を有効に制動することができる。
【００３９】
したがって、組立が簡単であるとともに、音響管が短くても、周波数応答および指向性が良好である高性能の狭指向性のラインマイクロホンを安価に提供することができる。
【００４０】
また、音響抵抗ｒの音響抵抗材として、所定に圧縮された連続気泡の弾性体（好ましくは適度に圧縮されたスポンジ）を用いることにより、マイクロホンユニットの防振をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による狭指向性マイクロホンの一実施例を示した模式的断面図。
【図２】上記実施例の機械等価回路。
【図３】上記実施例の周波数応答および指向性の測定例を示した特性グラフ。
【図４】従来例を示した模式的断面図。
【図５】上記従来例の機械等価回路。
【図６】上記従来例の周波数応答および指向性の測定例を示した特性グラフ。
【符号の説明】
１Ａラインマイクロホン（狭指向性マイクロホン）
２音響管
２１前部音響容量室
２２後部音響容量室
２ａ，２ｂ音響抵抗孔
３マイクロホンユニット
３１前方音響端子
３２後方音響端子
４音響抵抗材

Claims

前方音響端子および後方音響端子を有し、上記後方音響端子がユニットの底面内に配置されている単一指向性マイクロホンユニットと、上記マイクロホンユニットが後端側の内部に収納される音響管とを含み、上記音響管内が上記マイクロホンユニットにて大容積の前部音響容量室と小容積の後部音響容量室とに区画されているとともに、上記マイクロホンユニットの前方音響端子と上記後方音響端子とが音響的に接続されるように、上記マイクロホンユニットの外周面と上記音響管の内周面との間に所定の隙間が設けられており、かつ、上記音響管の後部音響容量室側には上記後方音響端子に対する音波導入口が設けられており、上記前部音響容量室内の空気スチフネスｓｆ，上記隙間内の音響質量ｍおよび上記後部音響容量室内の空気スチフネスｓｂにより共振系が構成されている狭指向性マイクロホンにおいて、
上記隙間と上記後部音響容量室との間、上記隙間内、もしくは上記隙間と上記前部音響容量室との間のいずれか１箇所に、上記隙間に存在する音響質量ｍに対して直列に接続される所定の音響抵抗ｒを有する上記共振系制動用の音響抵抗材が設けられていることを特徴とする狭指向性マイクロホン。
上記音響抵抗材が所定に圧縮された連続気泡の弾性体からなることを特徴とする請求項１に記載の狭指向性マイクロホン。
上記弾性体がスポンジゴムからなることを特徴とする請求項２に記載の狭指向性マイクロホン。