JP4684012B2

JP4684012B2 - 狭指向性マイクロホン

Info

Publication number: JP4684012B2
Application number: JP2005164313A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: US20060274913A1; JP2006340187A; US7751582B2

Description

本発明は、風雑音を効果的に低減することができる狭指向性マイクロホンに関するものである。

従来のマイクロホンに狭指向性をもたせるための一般的な構成は音響管を用いる構成である。例えば、金属管からなる音響管の先端を音響端子とし、音響管の周壁に開口を設けてこれを音響抵抗としたものが多く用いられている。また、上記開口に音響抵抗を貼り付けたものも用いられている。図５は、従来の狭指向性マイクロホンの一例を示す。

図５において、円筒形の音響管１０の一端（図において右端）部にマイクロホンユニット１４が取り付けられ、音響管１０の他端部が音響端子２２となっている。音響管１０のマイクロホンユニット１４よりも前側の周壁には音響管１０の中心軸線と平行に音響抵抗となるスリット１８が設けられている。音響管１０の中心軸線方向以外からの音波は、音響管１０の前端側である音響端子２２から音響管１０に入る音波と管側のスリット１８から音響管１０に入る音波とが互いに干渉して音圧レベルが低減され、中心軸線方向の音波のみをマイクロホンユニット１４で電気信号に変換する、という原理である。

図６は、上記従来の狭指向性マイクロホンの周波数特性を測定した結果を示すもので、横軸が音波の周波数（Ｈｚ）、縦軸が出力信号レベル（ｄＢＶ）である。日本電子機械工業会規格（以下「ＥＩＡＪ」という）に基づき、指定条件における一定音圧及び指定入射角度での指定周波数における出力電圧を基準とし、これと正弦波信号による出力電圧との比を周波数の関数としてデシベルで表している。以下、図２、図１１、図１３に示す特性曲線も同じ条件で測定している。曲線ａは音響管の中心軸線に対し音源の位置が０度すなわち真正面にある場合、曲線ｂは音響管の中心軸線に対し音源の位置が１８０度すなわち真後ろにある場合、曲線ｃは音響管の中心軸線に対し音源の位置が９０度すなわち真横にある場合を示している。曲線ａに対して曲線ｂ，ｃが大きく離れるほど指向性が高いといえる。図７は、上記従来の狭指向性マイクロホンの指向性を示すもので、同心円の目盛一つが１ｄＢであり、図の上下方向が音響管の前後方向と一致している。図７に示すような指向性を表す特性の測定にもＥＩＡＪの規格が適用され、指定周波数、または狭周波数帯域に対するマイクロホンの自由音場感度を、音波の入射角の関数として表している。図３、図１２、図１４についても同じ条件で測定した結果を示している。音源の周波数は１０００Ｈｚである。図７の測定結果を見ると、指向性は比較的良好で、１３３度であった。

図８は、上記従来の狭指向性マイクロホンの風雑音を測定した結果を示す。風雑音とは、空気の流れが音響管に当たりかつ音響管を横切ることによって発生する、本来捉えようとする音以外の音であって、比較的周波数の低い領域の雑音である。ＥＩＡＪの規格に従い、速度及び方向を指定した風に対する音場がない状態での風による等価音圧レベルで表す。具体的には、風速２ｍ／ｓのときの発生電圧を測定し、そのときの等価音圧レベルを求めた。なお、図４に示す特性も同じ条件で測定している。図８において、横軸は音波の周波数（Ｈｚ）、縦軸はマイクロホンの出力レベル（ｄＢ）である。図８からわかるとおり、風雑音のレベルが高く、不愉快な低周波の雑音が混入しやすいという難点がある。

本出願人は、マイクロホンユニットの前後に音響端子を設けた狭指向性コンデンサーマイクロホンについて特許出願した（例えば、特許文献１参照）。図９は、特許文献１記載の発明を概略的に示す。図９において、音響管１０内はマイクロホンユニット１４によって前部音響室１１と後部音響室１３に区画され、前部音響室１１と後部音響室１３とが、マイクロホンユニット１４の外周面と音響室の内周面の隙間１５により音響的に接続されている。上記前部音響室１１の前端は開放して音響端子２２となっており、後部音響室１３を構成している音響管１０の側壁に開けられた丸孔が音響端子２４となっている。上記隙間１５が音響インピーダンスとして機能し、マイクロホンユニット１４の前後の音響端子２２、２４が上記音響インピーダンスで短絡された構成となっていることから、風雑音のようにごく低い周波数の音波が低減される。

音響管が長いほど指向性が高くなる反面、狭指向性マイクロホンの振動雑音は音響管内の空気の質量に依存し、音響管が長いほど音響管内の空気の質量が増大するため、振動雑音も大きくなる。しかし、特許文献１記載の発明によれば、マイクロホンユニットの前後の音響端子が上記音響インピーダンスで短絡されているため、振動雑音も低減することができる。

しかし、音響管１０の前端の音響端子２２に風が当たると、低い周波数の風雑音が発生し、この風雑音の周波数領域のレベルが大きいことから、不快な「ボコボコ」というような雑音が出力される難点がある。このような風雑音を低減する手段として、ローカット回路を用いることにより、マイクロホンの低域の周波数応答を電気的に低下させることが考えられる。しかし、ローカット回路を用いると、マイクロホンユニットの振動板が風によって低い周波数で振動するため、低い周波数で変調された音声が出力されることを回避することは困難である。したがって、極端な場合は、「ボコボコ」というような風雑音とともに音声が断続的になることがある。

このように、狭指向性を得ながら風雑音を低減することは困難なことであって、特許文献１記載の発明以外にも、各種の提案がなされている。例えば、音響管の前側の音響端子に音響抵抗を取り付け、あるいは、前側の音響端子を閉止してしまう、というような試みがなされている。図１０は、従来の狭指向性マイクロホンのさらに別の例を示す。図１０において、音響管１０内はマイクロホンユニット１４を保持したユニットホルダー１２によって前部音響室１１と後部音響室１３に区画されている。上記前部音響室１１の前端は開放して音響端子２２となっており、後部音響室１３を構成している音響管１０の側壁に開けられた丸孔が音響端子２４となっている。音響管１０の管壁には、前部音響室１１側において、音響管１０の中心軸線と平行に直線状のスリット１８が少なくとも１本形成されている。このスリット１８は、音響管１０の外周面に貼り付けられた音響抵抗２０によって覆われている。音響抵抗２０は布、不織布、フィルムなどからなる。図１０には示されていないが、前側の音響端子２２も音響抵抗で覆い、あるいは音響端子２２を閉止することもある。

図１１は、図１０に示すような構成のものにおいて、音響管１０の前端の音響端子２２に音響抵抗を取り付けたものの音声周波数（Ｈｚ）に対する出力信号レベル（ｄＢＶ）を測定した結果を示す。図６の場合と同様に、曲線ａは音響管の中心軸線に対し音源の位置が０度すなわち真正面にある場合、曲線ｂは音響管の中心軸線に対し音源の位置が１８０度すなわち真後ろにある場合、曲線ｃは音響管の中心軸線に対し音源の位置が９０度すなわち真横にある場合を示している。この測定結果からわかるように、図５に示す従来例の測定結果を示す図６と比較すると、むしろ感度が低下し、高音域が劣化している。図１２は、図１０に示すような構成のものにおける指向性の測定結果を図７に準じて示している。図１２からわかるように、指向性も図５に示す従来例と比較して劣化している。

図１３は、図１０に示すような構成のものにおいて、音響管１０の前端の音響端子２２を閉止したものの音声周波数（Ｈｚ）に対する出力信号レベル（ｄＢＶ）を測定した結果を図６に準じて示す。この測定結果からわかるように、感度および音声帯域の指向周波数応答が低下していることがわかる。また、図１４は、上記構成のものにおける指向性の測定結果を図１２に準じて示している。図１４からわかるように、後ろ側から入る音声レベルが増大し、指向性も劣化している。

特開２０００−８３２９２号公報

本発明は、以上説明した従来の狭指向性マイクロホンの問題点を解消するためになされたもので、高い指向性を得るとともに、風雑音を低減することができる狭指向性マイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、筒型の音響管と、この音響管内に配置されたマイクロホンユニットと、上記音響管がマイクロホンユニットで区切られることによって形成された前部音響室および後部音響室と、前部音響室を外部空間と連通させる前部音響端子と、後部音響室を外部空間と連通させる後部音響端子と、上記前部音響端子を覆うフィルムを有してなり、上記フィルムは波打ち状に成形されていることを最も主要な特徴とする。
後部音響端子もフィルムによって覆ってもよい。
フィルムは、塩化ビニール製とするとよい。

前部音響端子を覆うフィルムは振動板として動作し、スティフネスを持つことから低い周波数の音波を通しにくく、高い周波数の音波は通す。また、上記フィルムは、風による気流の出入りを阻止することができる。よって、マイクロホンユニットが風雑音を拾うことがなく、風雑音による音質劣化の防止および風雑音による不快感を防止することができる。波打ち状に成形した塩化ビニール製のフィルムを用いれば、より効果的に風雑音を低減することができる。

以下、本発明にかかる狭指向性マイクロホンの実施例を、図１ないし図４を参照しながら説明する。なお、これまで説明してきた従来例の構成と同じ構成部分には同じ符号を付している。
図１において、符号１０は細長い円筒形の部材からなる音響管を示している。音響管１０は金属製の筒で形成してもよいし、樹脂製の筒で形成してもよい。音響管１０内はマイクロホンユニット１４を保持したユニットホルダー１２によって前部音響室１１と後部音響室１３に区画されている。マイクロホンユニット１４は音響管１０の後端（図１において右端）寄りに配置され、前部音響室１１の方が後部音響室１３よりもかなり長くなっている。上記前部音響室１１の前端は開放して前部音響室１１を外部空間と連通させる前部音響端子２２となっている。後部音響室１３を構成している音響管１０の側壁には丸孔が開けられていて、この丸孔が後部音響室１３を外部空間と連通させる後部音響端子２４となっている。音響管１０の管壁には、前部音響室１１側において、音響管１０の中心軸線と平行に直線状のスリット１８が少なくとも１本形成されている。このスリット１８は、音響管１０の外周面に貼り付けられた音響抵抗２０によって覆われている。音響抵抗２０は布、不織布、フィルムなどからなる。音響抵抗２０は音響管１０の外周面側に貼り付けられていてもよいし、内周面側に貼り付けられていてもよい。

音響管１０の前端の開口にはフィルム２６が被せられている。したがって、前部音響端子２２がフィルム２６で覆われている。後部音響端子２４が位置する部分において音響管１０の外周にフィルム２８が巻きつけられ、フィルム２８で後部音響端子２４が覆われている。上記フィルム２６，２８はプラスチックからなる。実施例では、厚さ３０μｍの塩化ビニール製のフィルムを用いた。そして、共振を防止するために波打ち状に成形するとよい。波打ちのピッチ（間隔）は０．２〜１ｍｍ程度にするとよい。図１に示す実施例では、前部音響端子２２と後部音響端子２４の両方がフィルム２６，２８で覆われているが、前部音響端子２２のみをフィルム２６で覆ってもよい。

図１に示す実施例によれば、音響管１０の前後にある音響端子２２，２４が塩化ビニール製のフィルム２６，２８で覆われることにより、これらのフィルム２６，２８が振動板として動作し、音によって、特に低い周波数の音によって共振する。また、これらのフィルム２６，２８がスティフネスをもつことから、低い周波数の音波を通さず、高い周波数の音波を通す。加えて、風による空気の出入りを阻止することができる。この結果として、マイクロホンユニットによって変換される信号に風雑音が混入することが防止され、不快な「ボコボコ」というような音とともに音が途切れることを防止することができる。

図２は、図１に示す実施例の周波数特性を測定した結果を示すもので、横軸が音波の周波数（Ｈｚ）、縦軸が出力信号レベル（ｄＢＶ）である。曲線ａは音響管の中心軸線に対し音源の位置が０度すなわち真正面にある場合、曲線ｂは音響管の中心軸線に対し音源の位置が１８０度すなわち真後ろにある場合、曲線ｃは音響管の中心軸線に対し音源の位置が９０度すなわち真横にある場合を示している。前記各従来例の周波数特性を示す図６、図１１、図１３と比較して、風雑音が特に大きい１００Ｈｚ以下の周波数においてレベルが３〜１０ｄＢ程度低下している。その分風雑音が低減されることがわかる。風雑音は無相関雑音であるから、風雑音を１／２から１／１０に低減することができるようになる。また、音波の周波数が５００Ｈｚを超えた領域では、曲線ａに対して曲線ｂ，ｃが大きく離れていて、この実施例によれば指向性が高くなるといえる。

図３は、上記実施例にかかる狭指向性マイクロホンの指向性を図７などに準じて示すもので、同心円の目盛一つが１ｄＢであり、図の上下方向が音響管の前後方向と一致している。音源の周波数は１０００Ｈｚである。図３からわかるとおり、後ろ方向および横方向からの音波に対する出力レベルが良好に抑制されていて、良好な指向性を示している。ちなみに、指向角度は１３３度であった。

図４は、上記実施例にかかる狭指向性マイクロホンの風雑音を図８に示す測定結果に準じて測定した結果を示す。図４において、横軸は音波の周波数（Ｈｚ）、縦軸はマイクロホンの出力レベル（ｄＢ）である。図４を図８と比較しながら参照すればわかるとおり、風雑音のレベルが低くなっており、不愉快な低周波の雑音のレベルが低下している。

本発明にかかる狭指向性マイクロホンの実施例によれば、以上の効果のほかに、音響端子がフィルムで覆われるため、雨などの液滴がフィルムで遮蔽されてマイクロホン内部への水滴の侵入を防ぐことができるという効果もある。

本発明によれば、前部音響端子と後部音響端子の両者をフィルムで覆うことによって、より効果的に風雑音を低減することができるが、少なくとも前部音響端子をフィルムで覆うものであればよく、後部音響端子をフィルムで覆わなくても、従来の狭指向性マイクロホンよりもより効果的に風雑音を低減することができる。

本発明にかかる狭指向性マイクロホンの実施例を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図である。上記実施例にかかる狭指向性マイクロホンの周波数特性を示す特性線図である。上記実施例にかかる狭指向性マイクロホンの指向性を示す特性線図である。上記実施例にかかる狭指向性マイクロホンの風雑音の測定結果を示す特性線図である。従来の狭指向性マイクロホンの一例を示す縦断面図である。上記従来の狭指向性マイクロホンの周波数特性を示す特性線図である。上記従来の狭指向性マイクロホンの指向性を示す特性線図である。上記従来の狭指向性マイクロホンの風雑音の測定結果を示す特性線図である。従来の狭指向性マイクロホンの別の例を示す縦断面図である。従来の狭指向性マイクロホンの別の例を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図である。上記従来の狭指向性マイクロホンの周波数特性を示す特性線図である。上記従来の狭指向性マイクロホンの指向性を示す特性線図である。上記従来の狭指向性マイクロホンの周波数特性を示す特性線図である。上記従来の狭指向性マイクロホンの指向性を示す特性線図である。

符号の説明

１０音響管
１１前部音響質
１３後部音響室
１４マイクロホンユニット
１８スリット
２０音響抵抗
２２前部音響端子
２４後部音響端子
２６フィルム
２８フィルム

Claims

筒型の音響管と、
上記音響管内に配置されたマイクロホンユニットと、
上記音響管がマイクロホンユニットで区切られることによって形成された前部音響室および後部音響室と、
前部音響室を外部空間と連通させる前部音響端子と、
後部音響室を外部空間と連通させる後部音響端子と、
上記前部音響端子を覆うフィルムを有し、
上記フィルムは波打ち状に成形されている狭指向性マイクロホン。
後部音響端子もフィルムによって覆われている請求項１記載の狭指向性マイクロホン。
フィルムは、塩化ビニール製である請求項１または２記載の狭指向性マイクロホン。
前部音響端子は音響管の前端開口である請求項１記載の狭指向性マイクロホン。
後部音響端子は音響管を構成する側壁に形成された孔である請求項１記載の狭指向性マイクロホン。