JP5103216B2 - リボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、周波数応答特性を整える音響端子部品を、磁気回路の一部として利用する構成としたことを特徴とするリボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホンに関するものである。

リボン型マイクロホンは、磁界を形成する磁石と、リボン形振動板を主たる構成部材としている。上記磁石は、リボン形振動板を挟んで両側に配置され、両側の磁石間に磁界が形成される。上記リボン形振動板は、適宜の張力が与えられて長さ方向両端部が固定されて上記磁界内に配置されている。リボン形振動板が音波を受けて磁界内で振動することにより、リボン形振動板に音波に応じた電流が流れ、音波が電気信号に変換される。上記リボン形振動板の素材として、従来、アルミニウム箔が広く用いられている。アルミニウムは、他の金属素材と比較して導電性が良好で比重が軽いため、リボン型マイクロホンのリボン形振動板として適している。

図７は、一般的なリボン型マイクロホンの例を示す。図８、図９は、このリボン型マイクロホンに内蔵されているリボン型マイクロホンユニットを示す。図７において、リボン型マイクロホン１は、筒型の基部６と、この基部６の上端部に連結されたマイクロホンケース２によってマイクロホンの筐体が構成されている。この筐体内において、上記基部６に固定された適宜の支持部材にリボン型マイクロホンユニット３が組みつけられ、マイクロホンユニット３はマイクロホンケース２によって覆われている。上記基部６の下端部はマイクロホンの出力信号を外部回路に導くためのマイクロホンケーブルを接続するコネクタ部１６となっている。

図８、図９にも示すように、リボン型マイクロホンユニット３は、縦方向に長い長方形の枠型に形成されたフレーム７を備えている。フレーム７の内側面には、長辺方向に沿って両側に一対の永久磁石４，４が、双方の永久磁石４，４間に所定の間隔をあけて固定されている。永久磁石４，４は幅方向（図７、図８において左右方向）に着磁されている。一対の永久磁石４，４の着磁の向きは同じ向きで、永久磁石４，４間に平行磁界が形成されている。

上記平行磁界内に、振動板と導電体を兼ねるリボン型振動板（以下、単に「リボン」という場合もある）５が配置されている。リボン５は、細長い帯状の部材で、長さ方向両端部が、フレーム７の長さ方向両端部に設けられた電極引き出し部１８，１８に固定されている。電極引き出し部１８，１８はフレーム７から絶縁されていて、リボン５の両端部を狭持部材８で挟み込むことによってリボン５に導通し、また、リボン５に適度の張力を与えた状態でリボン５を保持している。リボン５の両端部は、電極引き出し部１８，１８を除きそれ以外の部分５１は一定間隔で交互に折り曲げられることにより三角波状に形成されている。上記折り曲げによって形成される線の方向、すなわち三角波の山の頂部および谷底が描く線の方向は、リボン５の幅方向であり、この線が一定間隔で形成されている。以下、上記リボン５の波型の両端部５１を波型端部５１という。上記両端部の狭持部材８には端子板９が重ねられている。これらの端子板９は、狭持部材８を介してリボン５の各端部と電気的に導通していて、各端子板９からリボン型マイクロホンユニット３からの信号を出力するようになっている。リボン５の波型端部５１で挟まれたリボン５の中間部は、波型端部５１の三角波の頂部および谷底が描く線の方向に対して直交する方向すなわちリボン５の長さ方向の線に沿って三角波の頂部および谷底が形成された波型中間部５２となっている。

リボン５は音波を受けて音波に従って振動する。この振動方向は、永久磁石４，４間の磁束を横切る方向であり、導電体からなるリボン５が磁束を横切ることによって発電し、リボン５の長さ方向両端間、したがって電極引き出し部９，９間に電気信号が発生する。この電気信号はリボン５の振動数および振幅に対応した振動数および振幅の信号となるので、リボン５に当たる音波が、この音波に対応した電気信号に変換されることになる。リボン５の共振周波数は、集音する音波の低域周波数以下、換言すれば、集音可能な周波数帯域の最低周波数よりも低い周波数にする必要がある。このため、リボン５の張力はきわめて低く設定される。前述のように、リボン５は波形に折り曲げ加工されることによって低い張力を実現している。

以上説明した従来のリボン型マイクロホンユニットによれば、出力が低いこと、すなわち感度が悪く、大型化することが問題点の一つとなっている。設置の利便性の観点からリボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホンを小型に設計すると、磁気回路を構成するヨークとして機能するフレームの寸法を十分に大きくすることができず、磁極間の磁束密度すなわちリボン形振動板が位置する磁気ギャップの磁束密度が低下し、感度が低下する。

一方、双方向性のリボン型マイクロホンの制御方式は質量制御であることから、リボン形振動板の共振周波数は集音可能な周波数帯域の最低周波数よりも低い周波数にする必要があり、共振周波数が低域になるようにリボン形振動板の張力が調整される。しかしながら、低域の共振が鋭くなると、周波数応答特性において低域が大きく膨らんだ特性になってしまい、音響的な特性として望ましくない。図５はこのような従来のリボン型マイクロホンユニットの周波数応答特性を示す。横軸は周波数、縦軸は出力信号レベル（単位：ｄＢＶ）である。このグラフの上側の２本の線は正面と背面で測定したもの、下側の線は正面と背面に対して９０度回転した側面で測定したものである。リボン型マイクロホンでは正面と背面での特性が重要であるから、正面と背面の特性に着目すると、低い周波数領域で大きく膨らんだ特性になっている。このように、低域において大きく膨らんだ周波数応答は、音響的な直列抵抗を付加しなければ制動することはできない。

また、上記のように、双方向性のリボン型マイクロホンは質量制御であることから、本来、高域の周波数応答は良好なはずである。ところが、振動板の前後にマイクロホンケースなどからなる音響質量が付加されるため、高域の周波数応答が劣化する。上記図５に示す特性線図にも、高域の周波数応答の劣化が認められる。

このような問題点、すなわち、低域と高域の周波数応答特性の劣化を改善するために、音響端子部品を用いている。この音響端子部品は、例えば、エッチングによって微少な孔を無数に形成した板状の部品、あるいは金網からなる部品であって、リボン型マイクロホンユニットの前後を覆うことができる部品である。図６に示す特性線図は音響端子部品を用いたときの周波数応答特性である。図６を図５と対比すると、低域における膨らみが解消され、高域の周波数応答が改善されていることがわかる。

なお、リボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホンに関する公知の特許文献として、特許文献１〜特許文献３記載の発明がある。いずれも本出願人の特許出願に係るものである。
特許文献１記載の発明は、アルミニウム箔からなる振動板に耐蝕性を持たせるとともに固定電極との接合部分で長期にわたり良好な電気的接続状態が得られるように、振動板の両面に金蒸着膜を形成したことを特徴とするものである。
特許文献２記載の発明はリボンマイクロホンの製造方法、特許文献３記載の発明はリボンマイクロホン用リボンの製造方法および製造装置に関するものである。
特許文献１〜特許文献３記載の発明は、リボン型マイクロホンに関するものではあるが、いずれも本願発明の技術思想とは直接的な関連はない。

特開２００５−２５２４４０号公報 特開２００６−３１９５９５号公報 特開２００７−４９３２４号公報

リボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホンにおいて考慮すべき問題として、磁石による磁粉の吸着の問題がある。磁石の近傍にはリボン形の振動板が位置しているため、磁石に磁粉が吸着されると、磁粉が振動板に接触し、振動板の音波に対する忠実な振動が妨げられる。

そこで、本出願人は、磁界形成用永久磁石間に形成される平行磁界に対向して互いに平行にかつ平行磁界形成用永久磁石から離間させて一対の磁性粉吸着用永久磁石を配置したリボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホンについて先に特許出願した（特願２００６−２８３４９３参照）。
上記出願にかかる発明によれば、外部から進入しようとする磁性粉は、磁界形成用永久磁石と振動板との間に進入する前に、磁性粉吸着用永久磁石に吸着され、振動板の振動に対して障害となることが防止される。

以上述べてきたように、従来のリボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホンでは、低域および高域における周波数応答特性改善のための音響端子部品と、磁性粉侵入防止のための磁石を個別に付加している。また、前に述べたように、従来のリボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホンは、感度が低いことも問題点の一つとなっている。
いま、仮に、上記周波数応答特性改善と、磁性粉侵入防止、および感度の改善を単一の部品で実現することが可能であるとすれば、部品数が少なく簡単な構成でより多くの効果を得ることができるはずである。

本発明は、このような観点に基づいてなされたもので、周波数応答特性を整える音響端子部品を付加することによって、感度を高めることができ、かつ、磁性粉の進入を防止することができるリボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホンを提供することを目的とする。

本発明にかかるリボン型マイクロホンユニットは、磁気ギャップを形成する磁石と、上記磁気ギャップ内に配置され音波によって振動するリボン形振動板と、上記磁石および上記リボン形振動板の長さ方向両端部を保持するフレームと、上記リボン形振動板をこのリボン形振動板から離間して覆う音響端子部品を備えたリボン型マイクロホンユニットであって、上記フレームは窓枠状に形成されていて、この窓枠の両内側面にそれぞれ磁石が配置され、上記音響端子部品は、磁性材からなり、複数の孔が形成されている平板状の本体部分と、この本体部分から突出した脚部と、を有し、上記脚部が、上記フレームの窓枠を跨いで上記フレームに接合されていて、上記本体部分と上記フレームとの間に形成されている隙間と、上記本体部分に形成されている複数の孔が、音響端子として機能し、かつ、上記磁石から出た磁束を上記フレームおよび磁気ギャップを介して上記磁石に戻す磁気回路の補助ヨークとして機能することを最も主要な特徴とする。

本発明にかかるリボン型マイクロホンは、上記の特徴を有する本発明にかかるマイクロホンユニットをマイクロホンケースに組み込んだことを特徴とする。

リボン形振動板を覆う音響端子部品を備えていることによって、良好な周波数応答特性に整えることができる。上記音響端子部品は磁性材で形成されていて、この磁性材からなる音響端子部品は、磁石から出た磁束をフレームおよび磁気ギャップを介して磁石に戻す磁気回路の補助ヨークとして機能するため、磁気回路の磁気抵抗を小さくして上記磁気ギャップ内の磁束密度を高めることができ、リボン型マイクロホンユニットの出力すなわち感度を高めることができる。上記音響端子部品は上記磁気回路の一部をなして磁化されているため、マイクロホンユニット内に侵入しようとする磁性粉が音響端子部品に吸着され、磁石と振動板との間に磁性粉が侵入することが防止され、磁性粉による振動板の動作不良をなくすこともできる。

以下、本発明にかかるリボン型マイクロホンユニットおよびリボン型マイクロホンの実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかるリボン型マイクロホンユニットの実施例を示している。この実施例では、一つの磁気回路で形成される磁気ギャップ内に前後二つのリボン形振動板が配置されている。図１において、リボン型マイクロホンユニット３０は、縦方向に長い長方形の窓枠状に形成されたフレーム７０を備えている。フレーム７０には、図２に示すように縦長の窓枠の長辺方向内側面に沿って両側に一対の永久磁石４０，４０が固定されている。双方の永久磁石４０，４０は所定の間隔をあけて固定されている。永久磁石４０，４０は幅方向（図２（ａ）において左右方向）に着磁されている。一対の永久磁石４０，４０の着磁の向きは同じ向きで、永久磁石４０，４０間に平行磁界が形成されている。

上記平行磁界内に、振動板と導電体を兼ねるリボン形振動板（以下、単に「リボン」という場合もある）５０が配置されている。リボン５０は、細長い帯状の部材で、長さ方向両端部が、フレーム７０の長さ方向両端部に設けられた電極引き出し部１８０，１８０に固定されている。電極引き出し部１８０，１８０はフレーム７０から絶縁されていて、リボン５０の両端部を狭持部材８０で挟み込むことによってリボン５０に導通し、また、リボン５０に適度の張力を与えた状態でリボン５０を保持している。リボン５０の両端部は、電極引き出し部１８０，１８０を除きそれ以外の部分５１０が一定間隔で交互に折り曲げられて三角波状に形成されている。上記折り曲げによって形成される線の方向、すなわち三角波の山の頂部および谷底が描く線の方向は、リボン５０の幅方向であり、この線が一定間隔で形成されている。以下、上記リボン５０の波型の両端部５１０を波型端部５１０という。上記両端部の狭持部材８０には端子板が重ねられている。これらの端子板は、狭持部材８０を介してリボン５０の各端部と電気的に導通していて、各端子板からリボン型マイクロホンユニット３からの信号を出力するようになっている。リボン５０の波型端部５１０で挟まれたリボン５０の中間部は、波型端部５１０の三角波の頂部および谷底が描く線の方向に対して直交する方向すなわちリボン５０の長さ方向の線に沿って三角波の頂部および谷底が形成された波型中間部５２０となっている。

ここまでの構成は、図８、図９に示す従来例の構成とほぼ同じであるが、フレーム７０と磁石４０，４０で形成される一つの磁気回路で形成される磁気ギャップ内に前後二つのリボン形振動板が配置されている点が異なっている。ただし、リボン形振動板は１個だけであってもよい。また、上記実施例におけるリボン形振動板５０，５０の形状は、前記従来例におけるリボン形振動板の形状とほぼ同じになっているが、本願発明に用いるリボン形振動板の形状は任意である。

次に、本発明に特有の構成について説明する。本発明に特有の構成は、リボン形振動板５０，５０をこのリボン形振動板から離間して覆う音響端子部品９０，９０を備えていることである。図３は、一つの音響端子部品９０を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は平面図である。図示の音響端子部品９０は、磁性材からなる金属板を加工したもので、板状の本体部分と、この本体部分の両側においてそれぞれ３箇所から突出した脚部９４と、本体部分に形成された多数の丸孔からなる音響端子９２を有してなる。脚部９４は、本体部分の平面に対し直角方向に伸び出ると共に、先端部がさらに外方に向かって直角に折り曲げられている。このような形をした音響端子部品９０は、金属板をプレス加工によって打ち抜きかつ折り曲げることによって製作することができ、あるいは、鋳造などの手法を用いて製作することができる。

図示の実施例では前後方向両面にリボン形振動板５０，５０が配置されていて、音響端子部品も前後のリボン形振動板５０，５０を覆って前後にそれぞれ配置されている。音響端子部品９０，９０の本体部分を挟んでその両側に形成されている脚部９４相互の間隔は、前記フレーム７０の前記窓枠を挟んだ幅方向の間隔とほぼ等しく、フレーム７０の前後両面に、フレーム７０の窓枠を跨いで音響端子部品９０，９０の脚部９４が接合されている。音響端子部品９０，９０の脚部９４は、ねじなどの締結部材で結合してもよいが、音響端子部品９０，９０は磁性体からなり、磁石４０，４０を源とする磁力によって磁気的な吸着力が生じるため、この吸着力のみで結合させてもよい。音響端子部品９０，９０は、前後のリボン形振動板５０，５０を、これらの振動板から離間した位置で覆っている。

上記実施例によれば、音波が音響端子部品９０，９０を通ってリボン形振動板５０，５０に至るため、音響端子部品９０，９０によって周波数応答特性を整えることができ、低域から高域まで良好な周波数応答特性を得ることができる。

また、音響端子部品９０，９０は、磁性材で形成されているため、磁石４０から出た磁束をフレーム７０および磁気ギャップを介して磁石４０に戻す磁気回路において補助ヨークとして機能する。したがって、音響端子部品９０，９０が存在することにより、上記磁気回路の磁気抵抗を低くして磁気回路を通る磁束の量を増加させ、磁気ギャップの磁束密度を高めることができる。その結果、磁気ギャップ内に存在するリボン形振動板５０，５０の振動を効率よく電気信号に変換することができる。換言すれば、リボン型マイクロホンユニットの感度を高めることができ、一定の出力を得るのに、リボン型マイクロホンユニットの小型化を図ることも可能である。

リボン形振動板５０，５０の周囲が音響端子部品９０，９０で覆われることにより、外部から侵入しようとする磁性粉を音響端子部品９０，９０で吸着することができ、磁性粉がリボン形振動板５０，５０と磁石４０，４０との隙間に侵入することを防止することができる。音響端子部品９０，９０は磁性材からなるため、上記磁気回路で磁化され、磁性粉がリボン形振動板５０，５０と磁石４０，４０との隙間に侵入する前に、磁性粉を音響端子部品９０，９０で吸着するからである。図１において、符号９８は、音響端子部品９０，９０に吸着された磁性粉を示している。

音響端子部品９０，９０は、前述のように形成されている脚部９４がフレーム７０に接合されているため、音響端子部品９０，９０の本体部分とフレーム７０との間に、脚部９４の本体部分からの突出量に相当する隙間が形成されている。この隙間も音響端子として機能し、周波数応答を整える一要素となっている。

各音響端子部品９０，９０には、その本体部分を覆って、したがって、音響端子としての多数の孔９２を覆って、フェルト、メッシュなどからなる音響抵抗体を貼り付けてもよい。音響抵抗体の音響抵抗値を調整することにより、周波数応答を一層容易に調製することができる。

図４は、上記実施例にかかるリボン型マイクロホンユニットの周波数応答特性を、図５、図６に示す周波数応答特性と同じ条件のもとで測定した結果を示している。この周波数応答特性は、図６に示す従来例における周波数応答特性と大差はない。いずれも、音響端子部品を用いて周波数応答を改善しているからである。本発明の上記実施例によれば、音響端子部品９０，９０の付加によって、周波数応答の改善を図ることができるばかりでなく、既に述べたように、感度の向上、磁性粉の進入による不具合の回避を図ることができ、多くの優れた効果を得ることができる。

本発明に用いる音響端子部品は、これまで説明してきたような板状の部材を加工したものに限定されるものではない。例えば、磁性材からなる金網状の部材を加工してもよい。金網状の部材が有している網目を音響端子として機能させ、周波数応答の改善に利用することができる。この金網状の部材からなる音響端子部品にも、この音響端子部品を覆う音響抵抗体を付加してもよい。かかる構成のリボン型マイクロホンユニットにおいても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。

以上説明したマイクロホンユニットは、これを図７に示すようなマイクロホンケース内に組み込むことによりリボン型マイクロホンとすることができ、マイクロホンケースに組み込んだコネクタから信号を出力することができる。

本発明にかかるリボンマイクロホンユニットの実施例を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は端子引き出し部の拡大横断面図である。 上記実施例中のフレームおよび磁石を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。 上記実施例中の音響端子部品を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は平面図である。 本発明にかかるリボン型マイクロホンの実施例における周波数応答特性を示す特性線図である。 従来知られているリボン型マイクロホンの一例における周波数応答特性を示す特性線図である。 従来知られているリボン型マイクロホンの別の例における周波数応答特性を示す特性線図である。 従来知られているリボン型マイクロホンの例を示す正面断面図である。 上記従来のリボン型マイクロホンに用いられているマイクロホンユニットを示す正面図である。 上記従来のボン型マイクロホンユニットの側面断面図である。

符号の説明

３０ リボン型マイクロホンユニット
４０ 磁石
５０ リボン型振動板
７０ フレーム
９０ 音響端子部品
９２ 音響端子としての孔
９４ 脚部

Claims (6)

1. 磁気ギャップを形成する磁石と、上記磁気ギャップ内に配置され音波によって振動するリボン形振動板と、上記磁石および上記リボン形振動板の長さ方向両端部を保持するフレームと、上記リボン形振動板をこのリボン形振動板から離間して覆う音響端子部品を備えたリボン型マイクロホンユニットであって、
   上記フレームは窓枠状に形成されていて、この窓枠の両内側面にそれぞれ磁石が配置され、
   上記音響端子部品は、磁性材からなり、複数の孔が形成されている平板状の本体部分と、この本体部分から突出した脚部と、を有し、
   上記脚部が、上記フレームの窓枠を跨いで上記フレームに接合されていて、
   上記本体部分と上記フレームとの間に形成されている隙間と、上記本体部分に形成されている複数の孔が、音響端子として機能し、かつ、上記磁石から出た磁束を上記フレームおよび磁気ギャップを介して上記磁石に戻す磁気回路の補助ヨークとして機能するリボン型マイクロホンユニット。
2. 音響端子部品は、その脚部が磁気吸着力でフレームに接合されている請求項１記載のリボン型マイクロホンユニット。
3. 音響端子部品は金網状の部材からなり、網目が音響端子として機能する請求項１記載のリボン型マイクロホンユニット。
4. 音響端子部品には、複数の孔からなる音響端子を覆って音響抵抗体が貼り付けられている請求項１ないし３のいずれかに記載されているリボン形振動板であるリボン型マイクロホンユニット。
5. 双方向性のリボン型マイクロホンユニットであって、このマイクロホンユニットの前後にそれぞれ音響端子部品が配置されている請求項１記載のリボン型マイクロホンユニット。
6. マイクロホンケース内にリボン型マイクロホンユニットが組み込まれてなるリボン型マイクロホンであって、上記リボン型マイクロホンユニットは請求項１乃至５のいずれかに記載のリボン型マイクロホンユニットであるリボン型マイクロホン。

Images