JP4828375B2 - 可変指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットおよびコンデンサマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、無指向性から双指向性まで指向性を連続的に可変ができる可変指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットおよび同ユニットを用いたマイクロホンに関するものである。

コンデンサマイクロホンの指向性を可変することができる可変指向性コンデンサマイクロホンに関する複数の発明が知られている。例えば各コンデンサマイクロホンからの出力を移相する移相手段と、前記の出力と前記移相手段の出力とを加算する加算手段とを備える可変指向性のマイクロホンの発明が知られている（例えば特許文献１参照）。

また、正面と左右に配置したマイクロホンユニットの相互の特性を変化せ、マイクロホン全体としての指向性を変化させる発明が知られている（例えば特許文献２を参照）。

また、複数のマイクロホン出力を混合する比率を変化させることで、指向性を可変する発明が知られている（例えば特許文献３を参照）。

特開平１１−０６９４８１号公報 実開平０２−０７５８９５号公報 特許昭６１−０５５８３８号公報

また、２個一対の単一指向性のコンデンサマイクロホンユニット（以下「単一指向ユニット」という）の固定極同士を対向配置することで双指向性を得ることができる双指向性コンデンサマイクロホンユニット（以下「双指向ユニット」という）において、背面側となる単一指向ユニットの振動板と固定極の極性を変化させることで、双指向ユニット全体からの指向性を変化させることができる。

図３に２個の単一指向ユニットを対向させて配置した双指向ユニットの例を断面図で示す。図３において、双指向性ユニット１は、振動板保持体１１ａと振動板１２ａと固定極１３ａによって形成され双指向性ユニット１の前面側に配置される単一指向ユニットＡと、振動板保持体１１ｂと振動板１２ｂと固定極１３ｂによって形成され双指向性ユニット１の背面側に配置される単一指向ユニットＢとを、絶縁座１４の介在のもとに対向配置している。絶縁座１４の中央付近には音響抵抗であるダンパー１５が設けられており、これによって、固定極１３ａ、固定極１３ｂとの間に背部気室１６が形成されている。これらの部材は、絶縁座１４の前後両端外周部に嵌められた押えリング１９により絶縁座１４に固定されて双指向ユニット１を構成している。

上記単一指向ユニットＡ及び上記単一指向ユニットＢの振動板１２及び固定極１３から出力を取り出す電極である振動板電極１７ａ及び１７ｂ、固定極電極１８ａ及び１８ｂが設けられている。振動板電極１７ａ及び１７ｂは振動板１２ａ及び１２ｂと、これを固定する振動板保持体１１ａ、１１ｂを介して電気的に接続している。また、固定極電極１８ａ及び１８ｂは固定極１３ａ及び１３ｂに接続して絶縁座１４に設けられたスリットからユニット１の外部にまで延びる配線を介して電気的に接続している。

上記ユニットＡ及び上記ユニットＢの振動板１２と固定極１３によって形成されるコンデンサ部分が成極電圧の印加を要するものである場合は、この成極電圧の極性と大きさを変化させることで双指向ユニット１の指向性を変化させることができる。図４（ａ）は成極電圧の極性を変化させる例を説明するために、必要な構成とそれぞれの接続を示した説明図である。図４（ｂ）は成極電圧の大きさを変化させる例を説明するために、必要な構成とそれぞれの接続を示した説明図である。

図４（ａ）において、ユニットＡの成極電圧には、定電圧の直流電圧を用いている。ユニットＢの成極電圧源には、出力電圧の極性を可変することができるＤＣ−ＤＣコンバータ３を用いている。上記コンバータ３の出力端子には可変抵抗が設けられており、この可変抵抗値を変化させることで、出力電圧を−１００Ｖから＋１００Ｖまで連続的に変化させることができ、ユニットＢの成極電圧の極性を変化させることができる。双指向ユニット１の出力を取り出す固定極電極１８にはインピーダンス変換器Ｐが接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧の極性をプラスにすれば、ユニットＡとユニットＢの成極電圧の極性は同じになるので、ユニットＡとユニットＢそれぞれの指向性は同じになる。従って双指向ユニット１全体としては無指向性となる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧の極性がマイナスであれば、双指向ユニット１の指向性は双指向性となる。また、成極電圧の極性がない状態即ち成極電圧がゼロの場合は、ユニットＡのみがマイクロホンユニットとして機能することになるので、ユニット１は単一指向性となる。

また、図４（ｂ）においてＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、片側の出力端子にスイッチを設けることで、出力電圧を０Ｖから１２０Ｖまで変化させることができる。ユニットＡの振動板電極１７ａはインピーダンス変換器Ｐに直接接続され、固定極電極１８ａ及び１８ｂはＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの固定的な出力端子に接続している。振動板電極１７ｂはＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの切替えスイッチである出力端子に接続している。このように接続した双指向ユニット１において、振動板電極１７ｂに印加される成極電圧の大きさを変化させることで、振動板１２ｂと固定極１３ｂの極性を相対的に変化させることができ、成極電圧の大きさを変化させることで、双指向性、無指向性、単一指向性を切替えることができる。

図３に示した双指向ユニット１の振動板１２ａ及び振動板１２ｂにエレクトレットを用いて成極電圧を不要にした双指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンを用いた可変指向性マイクロホンユニットの構成例について図５を用いて説明する。図５における双指向ユニット１の振動板１２は、エレクトレットで構成されているが、その他の構成に関しては既に説明した双指向ユニット１と同様である。

図５（ａ）において、固定極１３ａ及び固定極１３ｂから取り出される出力は、固定極電極１８を介してインピーダンス変換器Ｐに接続される。ここで、インピーダンス変換器Ｐは、各固定極電極１８に一つずつ接続する必要がある。

また、図５（ｂ）に示すように、固定極電極１８ａ及び固定極電極１８ｂのそれぞれにインピーダンス変換器Ｐを接続するのではなく、固定極電極１８ａにのみインピーダンス変換器Ｐを接続して、固定極電極１８ｂは切替えスイッチに接続することで、指向性を可変させることができる。上記構成における双指向ユニット１によれば、上記の切替えスイッチを切替えることで、インピーダンス変換器Ｐが振動板電極１７ｂに接続する場合は、双指向ユニット１は無指向性となる。また、インピーダンス変換器Ｐが振動板電極１８ｂに接続する場合には、双指向ユニット１は双指向性となる。スイッチを中立点におき、ユニットＢの振動板電極１７ｂ、固定極電極１８ｂのいずれもインピーダンス変換器Ｐに接続せず、ユニットＢの出力を取り出さない場合には、双指向ユニット１は単一指向性となる。

上に示した従来例において、成極電圧を印加するために電源（図４におけるＤＣ−ＤＣコンバータ）を用いる場合は、この電源から発生するノイズがマイクロホンユニットの特性自体に悪影響を与えることになる。また、振動板にエレクトレットを用いたコンデンサマイクロホンの場合は、各単一指向ユニットの出力に対してインピーダンス変換器を接続すると、それぞれの出力を混合する際に、Ｓ／Ｎ比が劣化する。またＳ／Ｎ比の劣化を防止するために減衰器（ＰＡＤ）を用いると、マイクロホンユニットの小型化が困難となる。また、スイッチによるインピーダンス変換器への接続を切り返す構成では、指向性の連続的な変更をすることができない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットを組み合わせて構成する双指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンの出力を可変容量コンデンサによって結合し、指向性を連続的に可変することができる可変指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットおよび同ユニットを用いたマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、振動板と、この振動板が固着された振動板保持体と、上記振動板に隙間をおいて対向配置され上記振動板との間でコンデンサを構成する固定極と、を有してなる単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットが２個前面側と背面側に配置され、上記固定極同士が対向して絶縁座および音響抵抗材の介在のもとに一体的に結合されることにより双指向性コンデンサマイクロホンユニットが構成され、互いに連動する第１、第２の可変容量コンデンサを備え、上記第１、第２の可変容量コンデンサは、各可動極が２つの固定極にまたがって可動することにより、上記可動極と一方の固定極との間の容量が増加し、上記可動極と他方の固定極との間の容量が減少されるように構成され、上記前面側のコンデンサマイクロホンユニットの振動板と固定極には、上記第１、第２の可変容量コンデンサの可動極がそれぞれ接続され、上記２つの可動極が一方向へ可動することにより容量が増大する上記第１、第２の可変容量コンデンサの一方の固定極はそれぞれ上記背面側のコンデンサマイクロホンユニットの振動板と固定極に接続され、上記２つの可動極が逆方向へ可動することにより容量が増大する上記第１、第２の可変容量コンデンサの他方の固定極はそれぞれ上記背面側のコンデンサマイクロホンユニットの固定極と振動板に接続され、上記２つの可動極がそれぞれ２つの上記固定極にまたがって可動することにより上記第１、第２の可変容量コンデンサの容量が変化するにしたがって、上記背面側のコンデンサマイクロホンユニットの出力レベルと極性が変化して指向性が変わることを主な特徴とする

本発明によれば、２つの単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの出力を可変容量コンデンサによって結合することで、無指向性から双指向性まで連続的に指向性を変化させることができる、マイクロホンユニットを得ることができる。

以下、本発明にかかる可変指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの実施形態について、図を用いて説明する。図１は、双指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンを用いて構成する可変指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニット説明図である。図１において双指向ユニット１は断面図で示している。双指向ユニット１と接続し、ユニットＢの極性を可変的に反転させる可変容量コンデンサ（バリコン）２を有していて、この可変容量コンデンサ２は電気的な構造を概略的に示している。

なお、本発明の実施例に用いることができる双指向性ユニットの物理的な構成は、既に説明した従来の双指向性ユニットの例と同じである。したがって、従来の双指向性ユニットの例と同じ構成部分には同じ符号を付して詳細な構成の説明は省略する。図１において、符号１は双指向性ユニット、１１ａ，１１ｂは振動板保持体、１２ａ，１２ｂは振動板、１３ａ，１３ｂは固定極、１４は絶縁座、１５は音響抵抗材であるダンパー、１６は空気室、１７ａ，１７ｂは振動板電極、１８ａ，１８ｂは固定極電極、１９は押さえリングをそれぞれ示している。

前記バリコン２は、２つの可変容量部を具備する２連バリコンで、連動する２つの可動極２１ａ，２１ｂを備え、これらの可動極２１ａ，２１ｂと協働する固定極２２ａ，２３ａ，２２ｂ，２３ｂを備えている。可動極２１ａ，２１ｂは共通の回転軸を有していて、回転軸の回転により一体回転する。可動極２１ａは固定極２２ａ，２３ａと協働し、可動極２１ａが回転することによって、固定極２２ａ，２３ａとの重なり面積が、互いに相反するように、すなわち、一方の固定極との面積が大きくなると他方の固定極との面積は小さくなるように構成されている。したがって、可動極２１ａと固定極２２ａとで形成されるコンデンサーの容量が大きくなると、可動極２１ａと他方の固定極２３ａとで形成されるコンデンサーの容量は小さくなる。可動極２１ｂは固定極２２ｂ，２３ｂと協働し、可動極２１ｂが回転することによって、固定極２２ｂ，２３ｂとの重なり面積が、互いに相反するように、すなわち、一方の固定極との面積が大きくなると他方の固定極との面積は小さくなるように構成されている。したがって、可動極２１ｂと固定極２２ｂとで形成されるコンデンサーの容量が大きくなると、可動極２１ｂと他方の固定極２３ｂとで形成されるコンデンサーの容量は小さくなる。一方の可変容量部と他方の可変容量部を構成する可動極２１ａ，２１ｂは同じ位相関係に設定され、一方の固定極２２ａと他方の固定極２３ａ、一方の固定極２２ｂと他方の固定極２３ｂも同じ位相関係に設定されている。

図１において、振動板電極１７ａは接地され、他方の振動板電極１７ｂはバリコン２の一方の可変容量部を構成する固定極２３ａおよび他方の可変容量部を構成する固定極２２ｂに接続されている。また、固定極電極１８ａとバリコン２の一方の可変容量部を構成する可動極２１ａはインピーダンス変換器Ｐに接続され、他方の固定極電極１８ｂはバリコン２の一方の可変容量部を構成する固定電極２２ａと他方の可変容量部を構成する固定電極２３ｂに接続されている。バリコン２の他方の可変容量部を構成する可動極２１ｂは接地されている。

図２を用いてバリコン２の可動極２１と固定極２２及び２３との対向パターンによる双指向ユニット１の指向性の変化について説明する。図２（ａ）は、可動極２１ａを固定極２２ａに対向し、可動極２１ｂは固定極２２ｂに対向している状態を示している。このようにバリコン２を調整すると、ユニットＡの電極１７ｂに接続されている振動板１２ｂはバリコン２を介して接地することになり、電極１８ｂに接続されている固定極１３ｂはバリコン２を介してインピーダンス変換器Ｐに接続することになる。すなわち、ユニットＡとユニットＢの各極性は同じになるので、双指向ユニット１全体として無指向性となる。

可動極２１ａ及び２１ｂを移動して、固定極２２ａ及び２２ｂと対向する面積を徐々に狭くし、固定極２３ａ及び２３ｂと対向する面積を徐々に大きくすると、双指向ユニット１の指向性が徐々に変化する、即ち、図２（ｂ）の状態では、双指向ユニット１はやや単一指向性である。また、図２（ｃ）の状態では、ユニットＢの振動板１２ｂと固定極１３ｂの極性が正反対かつ同じ静電容量となるため、ユニットＢからの電気的出力が相殺されてインピーダンス変換器Ｐに入力されないため、ユニットＡの出力のみがインピーダンス変換器Ｐに入力されることになり、単一指向性となる。

さらに、可動極２１ａ及び可動極２１ｂを移動させて、固定極２２ａ及び固定極２３ａとの対向面積よりも、固定極２２ｂ及び固定極２３ｂとの対向面積を大きくすると、双指向ユニット１は、超指向性（図２（ｄ）の状態）を経て、双指向性（図２（ｅ））となる。

上記のように、単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンによって構成する双指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンの背面側ユニットの出力端子に可変容量コンデンサを接続して、容量を変化させることによって、背面側ユニットの出力レベルと極性を変化させることができるので、可変指向性コンデンサマイクロホンユニットを得ることができる。

以上説明した実施例に係る可変指向性コンデンサマイクロホンユニットは、これをマイクロホンケースに組み込むことにより、可変指向性コンデンサマイクロホンを構成することができる。

本発明に係る可変指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの実施例を示す説明図である。 本発明に係る可変指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットにおいて可変容量コンデンサの状態別の指向性を示した説明図である。 従来の、双指向性コンデンサマイクロホンユニットの実施例を示す縦断断面図である。 従来の、成極電圧を印加する双指向性コンデンサマイクロホンユニットを用いた指向性を可変することができる構成の例を示す説明図である。 従来の、振動板にエレクトレットを用いた双指向性コンデンサマイクロホンユニットを用いた指向性を可変することができる構成の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 双指向性コンデンサマイクロホンユニット
２ 可変容量コンデンサ
３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０ 押えリング
１１ 振動板保持体
１２ 振動板
１３ 固定極
１４ 絶縁座
１５ ダンパー
１６ 背部気室
１７ 振動板電極
１８ 固定極電極
２１ 可変容量コンデンサの可動極
２２ 可変容量コンデンサの固定極
２３ 可変容量コンデンサの固定極

Claims (3)

1. 振動板と、この振動板が固着された振動板保持体と、上記振動板に隙間をおいて対向配置され上記振動板との間でコンデンサを構成する固定極と、を有してなる単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットが２個前面側と背面側に配置され、
   上記固定極同士が対向して絶縁座および音響抵抗材の介在のもとに一体的に結合されることにより双指向性コンデンサマイクロホンユニットが構成され、
   互いに連動する第１、第２の可変容量コンデンサを備え、
   上記第１、第２の可変容量コンデンサは、各可動極が２つの固定極にまたがって可動することにより、上記可動極と一方の固定極との間の容量が増加し、上記可動極と他方の固定極との間の容量が減少されるように構成され、
   上記前面側のコンデンサマイクロホンユニットの振動板と固定極には、上記第１、第２の可変容量コンデンサの可動極がそれぞれ接続され、
   上記２つの可動極が一方向へ可動することにより容量が増大する上記第１、第２の可変容量コンデンサの一方の固定極はそれぞれ上記背面側のコンデンサマイクロホンユニットの振動板と固定極に接続され、上記２つの可動極が逆方向へ可動することにより容量が増大する上記第１、第２の可変容量コンデンサの他方の固定極はそれぞれ上記背面側のコンデンサマイクロホンユニットの固定極と振動板に接続され、
   上記２つの可動極がそれぞれ２つの上記固定極にまたがって可動することにより上記第１、第２の可変容量コンデンサの容量が変化するにしたがって、上記背面側のコンデンサマイクロホンユニットの出力レベルと極性が変化して指向性が変わることを特徴とする可変指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニット。
2. 上記前面側のコンデンサマクロホンユニットの固定極はインピーダンス変換器を経て出力されることを特徴とする請求項１記載の可変指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニット。
3. コンデンサマイクロホンユニットがマイクロホンケース内に組み込まれてなるコンデンサマイクロホンであって、コンデンサマイクロホンユニットは請求項１または２記載のコンデンサマイクロホンユニットであるコンデンサマイクロホン。