JP5410308B2 - リボン型マイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、輸送時や設置時などに加わる衝撃によるリボン形振動板の破損防止をより効果的に図ることができるように工夫した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た状態で上記磁界内に配置され、長さ方向両端部が固定されている。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。

上記リボン型振動板（以下、単に「リボン」という場合もある）は、細長い帯状の部材で、長さ方向両端部が、窓枠形のフレームの長さ方向両端部にフレームから絶縁されて設けられた電極引き出し部に固定されている。各電極引き出し部は、リボンの各端部を挟み込むことによってリボンに導通し、また、リボンに適度の張力を与えた状態でリボンを保持している。リボンの両端部は、電極引き出し部に対応する部分以外の部分が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。上記三角波の山の頂部および谷底に該当する折線の方向は、リボンの幅方向であり、この折線が一定間隔で形成されている。各電極引き出し部は端子板を有し、これらの端子板からリボン型マイクロホンユニットの出力信号が得られるようになっている。

上記リボンは音波を受けて音波に従って振動する。この振動方向は、前記永久磁石間の磁束を横切る方向であり、導電体からなるリボンが磁束を横切ることによって発電され、リボンの長さ方向両端間、したがって電極引き出し部間に電気信号が発生する。この電気信号はリボン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、リボンの張力はきわめて低く設定される。前述のように、リボン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。

リボン型マイクロホンの指向性は双方向性であり、その制御方式は質量制御であることから、リボン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の張力が調整される。

リボン型マイクロホンは衝撃力に弱いという難点がある。その大きな要因は、前述のように成形されているリボンに衝撃力が加わると、リボンの質量による慣性力で、リボンの波形の部分が伸びてしまうからである。リボンが伸びてしまうと、共振周波数がずれることによって周波数応答が劣化する。また、リボンが極端に伸びてしまうと、リボンが磁極すなわち永久磁石に接触し、周波数応答が極端に劣化する。

マイクロホンは、輸送時に大きな衝撃力が加わりやすいので、マイクロホンを収納する箱の中にクッション材を取り付け、クッション材を介してマイクロホンを保持することによりマイクロホンを衝撃力から守っている。したがって、輸送時に加わる衝撃力に対してはある程度の緩衝効果を期待することができる。

しかし、クッション材が介在しているだけでは、保護することができる衝撃力の大きさに限度があり、想定以上の衝撃力が加わると、リボンの延びを回避することはできない。また、マイクロホンをマイクロホンスタンドに取り付ける際に誤って取り落とす、といったように、マイクロホンに思わぬ衝撃力が加わることもあり、この衝撃力によってリボンが延びることもある。

そこで本出願人は、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、リボン形振動板の両端部をケーブル側コネクタと電気的に接続することができるマイクロホン側コネクタと、を備えたリボン型マイクロホンであって、マイクロホン側コネクタがケーブル側コネクタの着脱によって切り替わるスイッチを有し、このスイッチは、マイクロホン側コネクタとケーブル側コネクタが結合されたときリボン形振動板の両端部を電気的に開放し、マイクロホン側コネクタからケーブル側コネクタが抜き取られたときリボン形振動板の両端部を電気的に短絡するスイッチとしたことを特徴とするリボン型マイクロホンについて先に出願した（特許文献１参照）。

特開２００９−２１８６８５号公報

特許文献１記載の発明によれば、マイクロホン側コネクタからケーブル側コネクタが抜き取られた態様では、スイッチがリボン形振動板の両端部を電気的に短絡して閉回路を形成する。この状態でマイクロホンに衝撃力が加わり、リボン形振動板が磁気ギャップ内で相対移動すると、リボン形振動板に逆起電力が発生し、逆起電力による電流が上記閉回路を流れ、電磁的な制動力を発生する。この制動力がリボン形振動板の振動方向に対し逆向きに作用するため、衝撃力によるリボン形振動板の振動が抑制される。よって、輸送中あるいは設置作業中などに、したがってマイクロホン側コネクタにケーブル側コネクタが結合されていないときに、大きな衝撃力が加わったとしても、リボン形振動板に加わる衝撃力が緩和され、リボン形振動板が延びてしまう、あるいは変形してしまう、というような不具合を回避することができる。

本発明者は、特許文献１記載の発明をヒントにして、出力トランスを含む出力回路を工夫することにより、衝撃力によるリボン形振動板の振動が効果的に抑制されることがわかり、本発明に至った。
本発明は、このような経緯から生まれたもので、リボン形振動板に衝撃力が加わったとき、単にリボン型振動板の両端を電気的に短絡した場合よりもより大きな制動電流が流れるように回路を工夫して、振動が効果的に抑制されるようにした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の両端に現れる信号電圧を昇圧して出力する出力トランスを備えたリボン型マイクロホンであって、上記リボン形振動板の端部が機械的に結合されることにより上記リボン形振動板に加わる加速力を検出する圧電子と、上記圧電子が加速力を検出したときの検出信号で上記出力トランスの２次巻線を短絡するフォトリレーと、を有し、上記出力トランスの１次巻線の両端は上記リボン形振動板の両端にそれぞれ接続されていることを最も主要な特徴とする。

リボン型マイクロホンの輸送時などに大きな衝撃が加わると、リボン形振動板が急激に振動しようとし、リボン形振動板の端部が機械的に結合されている圧電子に加速力が加わる。圧電子はこの加速力を検出して信号を出力し、この検出信号でフォトリレーが出力トランスの２次巻線を短絡する。出力トランスの１次巻線と２次巻線の巻線比が１：Ｎとすると、１次巻線のインピーダンスは２次巻線のインピーダンスのＮ^２倍になる。フォトリレーが出力トランスの２次巻線を短絡したときのインピーダンスないしは電気抵抗は１０分の数Ωであるから、これに上記Ｎ^２を掛けると、１次巻線のインピーダンスは限りなくゼロに近くなる。よって、リボン形振動板の両端は限りなくゼロに近いインピーダンスないしは電気抵抗で短絡されるのと実質同一になり、リボン形振動板が振動することによってリボン形振動板に流れる逆起電流が大きくなり、大きな制動力が発生してリボン形振動板の振動を効果的に抑制することができる。

また、本発明によれば、マイクロホンにマイクロホンコードが接続されているか否かにかかわりなく、衝撃力が加わると、この衝撃力によるリボン形振動板の振動が抑制される。したがって、マイクロホンコードが接続されていないマイクロホン単独の状態であっても、取り扱い中に衝撃力が加わると、リボン形振動板の振動が抑制され、リボン形振動板が保護される。

本発明に係るリボン型マイクロホンの実施例を示す側面断面図および電気的な接続図である。 上記実施例に係るリボン型マイクロホンの正面図である。

以下、本発明に係るリボン型マイクロホンの実施例を、図面を参照しながら説明する。

図１、図２において、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窓枠状に形成されたフレーム７を備えている。フレーム７には、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４が固定されている（図１には片方の永久磁石のみが表わされている）。双方の永久磁石４は所定の間隔をあけて固定されている。双方の永久磁石４は幅方向に着磁されている。一対の永久磁石４の着磁の向きは同じ向きで、双方の永久磁石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形振動板（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５１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に固定されている。電極引き出し部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。上記両端部の狭持部材８は端子板９の上に重ねられている。これらの端子板９は、狭持部材８とともにリボン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で電気音響変換された音声信号を出力するようになっている。

リボン５の形状は特に限定されるものではないが、図示の例では、電極引き出し部１８に対応する部分を除きそれ以外の部分が一定間隔で交互に折り曲げられて三角波状の振動部５２となっていて、この振動部５２が音波を受けて振動するようになっている。上記三角波状の振動部５２を構成する一定間隔の折線の方向はリボン５の幅方向である。なお、リボン５は図示の例のように１個だけであってもよいし、適宜の間隔をおいて平行に配置された２個のリボンを設け、この２個のリボンを直列または並列に接続してもよい。

通常、リボン型マイクロホンユニットの出力側には、出力電圧を昇圧して出力するための出力トランスが設けられている。図示の実施例では、出力トランス３０の１次巻線３１の両端がリボン形振動板５の両端に、より具体的には両端部の端子板９にそれぞれ接続され、出力トランス３０の２次巻線３２の両端から音声信号が出力されるようになっている。

そして、両端の電極引き出し部１８のうちの片方には、リボン５の端部５１が機械的に結合されることによりリボン５に加わる加速力を検出する圧電子１０が配置されている。圧電子１０は、例えば複数個の圧電素子が積層されることによって構成されていて、リボン５に急激な加速力すなわち衝撃力が加わったとき、この加速力を検出することができるようにリボン５の端部５１が重ねて結合されている。圧電子１０には、図１に矢印１５で示すように最大感度方向があり、この最大感度方向１５がリボン５の収音軸５５方向に向けて配置されている。リボン５は上記振動部５２が収音面となっていて、上記収音軸５５は上記収音面の中心位置を含みかつ上記収音面に直交する方向にある。

圧電子１０の両側の電極１１，１２間にはフォトリレー２０の発光素子２１が接続されている。フォトリレー２０は発光素子２１からの光を受光してオン、オフするスイッチ２２を備えている。フォトリレー２０は例えばフォトＭＯＳＦＥＴで構成することができる。すなわち、上記発光素子２１はＬＥＤ（発光ダイオード）で構成し、スイッチ２２は、上記ＬＥＤからの光を受光する受光素子例えば光電セルと、この光電セルが受光することによって流れる電流によって導通するＦＥＴで構成することができる。このように構成されたフォトリレー２０は、スイッチ２２がオンしたときの抵抗が０．数Ω、例えば０．２Ωというように低いという特徴がある。スイッチ２２は、出力トランス３０の２次巻線３２に並列に、したがって、スイッチ２２がオンすると上記２次巻線３２を短絡するように接続されている。フォトリレー２０をフォトＭＯＳＦＥＴで構成した場合、スイッチ２２に該当する部分が、対をなす２個のＦＥＴで構成されているため、双方向性のスイッチとすることができる。

以上説明したリボン型マイクロホンユニット３、フォトリレー２０、出力トランス３０を備えた図１に示す構成部分は、図示されないマイクロホンケース内に収納される。マイクロホンケースにはまた、必要に応じて回路基板が組み込まれ、さらにはマイクロホンケーブルを接続するためのコネクタなども取り付けられて、リボン型マイクロホンが構成される。

次に、上記実施例の動作を説明する。通常の使用状態では、導電体からなるリボン５が音波を受けると、リボン５は永久磁石４間の磁束を横切って振動す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１８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。この電気信号は出力トランス３０の１次巻線３１に入力され、出力トランス３０で昇圧されてその２次巻線３２から出力される。

上記実施例に係るリボン型マイクロホンの使用中に取り落として衝撃が加わり、あるいは運搬中に乱暴に取り扱われて衝撃が加わったりすると、衝撃力によってリボン５が大きく振動しようとしてリボン５の両端部に加速力が加わる。この加速力は、リボン５の端部が機械的に結合されている圧電子１０に加わり、圧電子１０はこの加速力を検出して信号を出力する。この検出信号によって発光素子２１に電流が流れて発光素子２１が発光し、その光を前記光電セルが受光し、スイッチ２２を構成する前記ＦＥＴなどが上記光電セルの受光信号でオンし、出力トランス３０の２次巻線３２を短絡する。

出力トランス３０の１次巻線３１と２次巻線３２の巻線比を１：Ｎとすると、１次巻線３１のインピーダンスは２次巻線３２のインピーダンスのＮ^２倍になる。フォトリレー２０が出力トランス３０の２次巻線３２を短絡したときのインピーダンスないしは電気抵抗は１０分の数Ω、例えば０．２Ω程度であるから、これに上記Ｎ^２を掛けると、１次巻線３１のインピーダンスは限りなくゼロに近くなる。よって、リボン５の両端は限りなくゼロに近いインピーダンスないしは電気抵抗で短絡されたのと実質同一になり、リボン５が振動することによってリボン５に流れる逆起電流が大きくなり、大きな制動力が発生してリボン５の振動を効果的に抑制することができる。

リボン５が最も振動しやすい方向は、収音軸５５方向であり、この方向に大きな加速力が加わるとリボン５が延びて弛みやすく、所期の音響特性を得られなくなる。あるいは、リボン５が永久磁石４などに接触して所定の動作ができなくなる。そこで、図示の実施例では、圧電子１０を、その最大感度方向がリボン５の収音軸５５と同じ方向に向くように配置して、リボン５が衝撃力で収音軸５５方向に急激に振動しようとすると、この振動を圧電子１０が感度よく検知してリボン５の両端を素早く短絡し、リボン５を迅速に制動することができるように構成している。

リボン型マイクロホンは、機械的な構成部分が嵩張るとともに、落下時などの衝撃によって特性が劣化しやすい、といった問題点が普及の障害となっている。本発明によれば、衝撃による特性の劣化の問題をかなり改善することができるため、リボン型マイクロホンの普及に貢献することができる。

３ リボン型マイクロホンユニット
４ 磁石
５ リボン形振動板
７ フレーム
１０ 圧電子
２０ フォトリレー
２１ 発光素子
２２ スイッチ
３０ 出力トランス
３１ １次巻線
３２ ２次巻線

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の両端に現れる信号電圧を昇圧して出力する出力トランスを備えたリボン型マイクロホンであって、
   上記リボン形振動板の端部が機械的に結合されることにより上記リボン形振動板に加わる加速力を検出する圧電子と、
   上記圧電子が加速力を検出したときの検出信号で上記出力トランスの２次巻線を短絡するフォトリレーと、を有し、
   上記出力トランスの１次巻線の両端は上記リボン形振動板の両端にそれぞれ接続されているリボン型マイクロホン。
2. 圧電子は、最大感度方向をリボン形振動板の収音軸方向に向けて配置されている請求項１記載のリボン型マイクロホン。
3. 圧電子の両電極間にフォトリレーの発光素子が接続されている請求項１または２記載のリボン型マイクロホン。
4. フォトリレーの発光素子の発光によってオンするスイッチが出力トランスの２次巻線の両端間に接続されている請求項３記載のリボン型マイクロホン。
5. 圧電子は、複数の圧電素子の積層型である請求項１乃至４のいずれかに記載のリボン型マイクロホン。
6. フォトリレーは、フォトＭＯＳＦＥＴからなる請求項１乃至５のいずれかに記載のリボン型マイクロホン。

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