JP5475070B2 - 接触型マイクロフォン - Google Patents

Description

本発明は、人体の軟部組織を伝達された音（皮膚伝導音）を取得する接触型マイクロフォンに関する。

従来、接触型マイクロフォンでは、ダイアフラム前室に振動伝達媒質として、人体の軟部組織と略同等の音響インピーダンスを有するシリコーンを充填し、このシリコーンの表面を皮膚伝導音のピックアップ面とする構造が一般的である（例えば特許文献１参照）。

すなわち、例えば図６（ａ）に示すように、接触型マイクロフォン１は、樹脂などで形成されたケース２と、このケース２に収容されたダイアフラム（振動板）３と、同じくケース２に収容され、上記ダイアフラム３の振動を電気信号に変換する振動電気変換素子４とを備えている。

上記ケース２は有底の筒状であり、ダイアフラム３の前方にダイアフラム前室２ａが形成され、人体の軟部組織である皮膚１０を伝達された音（皮膚伝導音）による振動をピックアップ面１ａからダイアフラム３に伝達するための開口部２ｂが形成されている。

上記ピックアップ面１ａからダイアフラム前室２ａには、人体の軟部組織と略同等の音響インピーダンスを有するシリコーン５が充填されている。このシリコーン５は、ピックアップ面１ａを皮膚１０に接触させることで、皮膚伝導音をダイアフラム３に伝達するための媒質として働く。これに対し、空気伝播音は、図６（ｂ）に示すようにピックアップ面１ａからシリコーン５内に進入する際に減衰し、ダイアフラム３への伝達が阻止または抑制される。

このように、ダイアフラム前室２ａにシリコーン５を充填することで、人体の軟部組織との音響インピーダンスの整合を取って接触時に振動を拾い易く、かつ非接触時に空気伝播音を拾い難くしてダイナミックレンジを確保できる。そして、上記シリコーン５を介してダイアフラム３に伝達された皮膚伝導音による振動を、振動電気変換素子４により電気信号に変換して収音するようになっている。

特開２００７−１０１３０５号公報

しかしながら、上記のような構成の接触型マイクロフォンでは、ダイアフラム前室２ａにシリコーン５を充填する際、気泡の混入、硬化時間の確保、充填専用設備の導入など、振動伝達媒質としてシリコーン５を用いることに起因する生産性の低下や量産の困難さなどの課題があった。

一方、シリコーン５を用いないと、接触型マイクロフォン１が皮膚に接触していない状態において、空気伝播音がピックアップ面１ａからシリコーン５を介してダイアフラム３に伝達され、外部騒音を拾ってしまうことになる。

本発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、生産性の低下や量産の困難さを招くことなく、皮膚伝導による音を拾い易く、かつ外部騒音を拾い難い接触型マイクロフォンを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の接触型マイクロフォンは、人体の軟部組織を伝達された音による振動を、電気信号に変換して収音する接触型マイクロフォンであって、振動伝達媒質として働き、ダイアフラム１３の前方に複数のフィルムが離隔して配置された複層フィルム１６を設け、前記ダイアフラム１３はケース１２内に収容され、かつこのケース１２内には前記ダイアフラム１３の振動を電気信号に変換する振動電気変換手段１４とが設けられ、前記複層フィルム１６は、第１、第２のフィルム１６−１、１６−２と、これら第１、第２のフィルム１６−１、１６−２間の外周部に介在され、前記第１、第２のフィルム１６−１、１６−２を所定の間隔に離隔する第１のスペーサ１７−１と、前記第２のフィルム１６−２の外周部と前記ケース１２との間に介在され、前記第２のフィルム１６−２と前記ケース１２とを所定の間隔に離隔する第２のスペーサ１７−２とを備え、前記第１のフィルム１６−１を皮膚２０に接触させて振動させ、皮膚伝導音を第２のフィルム１６−２を透過させ収音することを特徴とする。

本発明の接触型マイクロフォンによれば、振動伝達媒質としてシリコーンを使用しないので、シリコーンを用いることに起因する生産性の低下や量産の困難さなどの問題を回避できる。また、ピックアップ面を皮膚に接触させたときに、複層フィルムの皮膚に密着したフィルムは皮膚と一体となって振動するため、このフィルムによる透過損失が無視でき、皮膚伝導音は皮膚に密着したフィルム以外のフィルムを透過してダイアフラムへ伝達される。これに対し、ピックアップ面が皮膚に接触していないときには、複層フィルムの各々のフィルムが空気伝播音の侵入を防ぐので騒音に対する遮音効果が働く。

従って、生産性の低下や量産の困難さなどを招くことなく、空気伝搬音（外部騒音）は拾い難く、かつ皮膚伝導音（音声）は拾い易い接触型マイクロフォンを提供できる。

本発明の実施形態に係る接触型マイクロフォンの構成例を示しており、（ａ）図は皮膚伝導音を収音する場合の断面図、（ｂ）図は空気伝播音の減衰について説明するための断面図である。 フィルムが１枚の場合と２枚の場合の皮膚伝導音（音声）の周波数に対する感度の測定結果を示す特性図である。 フィルムが１枚の場合と２枚の場合の空気伝播音（外部騒音）の周波数に対する感度の測定結果を示す特性図である。 フィルムが１枚の場合と２枚の場合のレンジ幅、皮膚伝導音および空気伝播音をそれぞれ比較して示す図である。 従来と本発明の実施形態に係る接触型マイクロフォンにおける皮膚伝導音と空気伝播音とを比較して示す図である。 従来の接触型マイクロフォンの構成例を示しており、（ａ）図は皮膚伝導音を収音する場合の断面図、（ｂ）図は空気伝播音の減衰について説明するための断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る接触型マイクロフォンの構成例を示す断面図である。この接触型マイクロフォン１１は、ピックアップ面１１ａを人体の軟部組織である皮膚２０、例えば首部や耳の下部に接触させて皮膚伝導音を収音するものである。

上記接触型マイクロフォン１１は、従来と同様に、樹脂などで形成されたケース１２と、このケース１２に収容されたダイアフラム（振動板）１３と、同じくケース１２に収容され、上記ダイアフラム１３の振動を電気信号に変換する振動電気変換素子（振動電気変換手段）１４とを備えている。この振動電気変換素子１４には、例えばエレクトレットや圧電素子（ピエゾ素子）を用いることができる。

上記ケース１２は有底の筒状であり、ダイアフラム１３の前方にダイアフラム前室１２ａが形成され、人体の軟部組織である皮膚２０を伝達された音による振動をピックアップ面１１ａからダイアフラム１３に伝達するための開口部１２ｂが形成されている。

上記ケース１２のピックアップ面１１ａ側には、皮膚伝導音をダイアフラム１３に伝達するための振動伝達媒質として働く複層フィルム１６が設けられている。この複層フィルム１６は、本実施形態では、第１、第２のフィルム１６−１、１６−２と、これらのフィルム１６−１、１６−２間の外周部に介在されたスペーサ１７−１と、上記第２のフィルム１６−２とケース１２間の外周部に介在された第２のスペーサ１７−２とで構成されている。

上記第１、第２のフィルム１６−１、１６−２はそれぞれ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）などの樹脂やＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属、あるいはこれらの組み合わせからなり、好ましい厚さは２５μｍ〜３ｍｍの範囲内である。また、スペーサ１７−１、１７−２も同様に、ＰＥＴやＡＢＳなどの樹脂やＳＵＳなどの金属、さらに、粘着剤付き不織布などの両面テープ、あるいはこれらの組み合わせを用いることができ、好ましい厚さは０．１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内である。ここで、ケース１２の開口部１２ｂの直径は０．１ｍｍ以上である。

そして、ピックアップ面１１ａを皮膚２０に接触させ、人体の軟部組織を伝達された音（皮膚伝導音）による振動を、上記複層フィルム１６を介してダイアフラム１３に伝達し、振動電気変換素子１４により電気信号に変換して収音する。

上記のような構成では、ピックアップ面１１ａを皮膚２０に接触させたときには、皮膚２０に密着したフィルム１６−１は皮膚２０と一体となって振動し、皮膚伝導音はフィルム１６−１以外のフィルム１６−２を透過してダイアフラム１３へ伝達される。このように皮膚２０とフィルム１６−１とが一体で動くことで、フィルム１６−１の透過損失は無視できるので、皮膚伝導による音が拾い易くなる。

一方、ピックアップ面１１ａが皮膚２０に接触していないときには、図１（ｂ）に示すように、ダイアフラム１３の前方に配置した複層フィルム１６（フィルム１６−１、１６−２）が外部騒音の侵入を防ぐので遮音効果が働く。すなわち、遮音の質量則の考えから、空気伝播音は媒質（フィルム１６−１、１６−２）を通り抜ける時に、透過損失（音圧が落ちる効果）がある。その効果は、下式（１）より質量や密度に比例することが知られている。
透過損失＝２０
ｌｏｇ（面密度×周波数）−４３［ｄＢ］…（１）

このように、ダイアフラム１３の前面に複層フィルム１６を設けたことで、比較的簡単な構造でありながら、従来のシリコーン充填タイプ以上に接触型マイクロフォン１１に侵入する空気伝播音（外部騒音）を防ぐことができ、かつ皮膚伝導音はシリコーン充填タイプと同等の利得を得ることができる。

しかも、振動伝達媒質としてシリコーンの充填が不要であるので、気泡の混入、硬化時間の確保、充填専用設備の導入など、シリコーンを用いることに起因する生産性の低下や量産の困難さなどの問題を回避できる。

この結果、生産性の低下や量産の困難さを招くことなく、空気伝搬音（外部騒音）は拾い難く、皮膚伝導音（音声）は拾い易い接触型マイクロフォンを作製できる。

本発明者等は、上記接触型マイクロフォンによる皮膚伝導音（音声）と空気伝搬音（外部騒音）の実証実験を行った。この実験では、フィルム１６−１、１６−２に、それぞれ直径が６ｍｍ程度で厚さ５０μｍのＰＥＴ材を使用し、スペーサ１７−１、１７−２の厚さは０．５ｍｍ程度とした。

図２はフィルムが１枚の場合と２枚の場合の皮膚伝導音（音声）の周波数に対する感度の測定結果を示す特性図、図３は同じく空気伝播音（外部騒音）の周波数に対する感度の測定結果を示す特性図である。図２に一点鎖線（単層）３０と実線（複層）４０で示すように、皮膚伝導音はフィルムを複層にしても各周波数帯域において単層と同程度の感度を維持できることがわかる。

これに対し、図３に同じく一点鎖線３０と実線４０で示すように、３．４ＫＨｚ以下の周波数帯域においては、空気伝播音は単層に比べて複層の方が感度が低くなる。実使用帯域は、３００Ｈｚ程度から３．４ＫＨｚ程度の周波数であるので、複層にすることで騒音を拾い難くなることがわかる。

図４は、フィルムが１枚の場合と２枚の場合のレンジ幅、皮膚伝導音および空気伝播音をそれぞれ比較して示す図である。図４において、斜線を付した棒状の領域５１、５２はレンジ幅、６１、６２は皮膚伝導音のゲイン［ｄＢＶ］、７１、７２は空気伝播音のゲイン［ｄＢＶ］をそれぞれ表している。図４からわかるように、複層（ここでは２層）フィルムにすることで外部騒音値（空気伝播音）は１３［ｄＢＶ］低下するが、音声感度（皮膚伝導音）は３［ｄＢＶ］しか低下していない。すなわち、音声は拾いやすく、外部騒音は拾い難い皮膚伝導マイクロフォンとなることを確認できた。

図５は、シリコーンを充填した従来と本発明の実施形態に係る接触型マイクロフォンにおける皮膚伝導音と空気伝播音とを比較して示している。この図５では、３００Ｈｚから３．４ＫＨｚ程度の周波数において、レンジ幅、皮膚伝導音、および空気伝播音の平均値を示している。また、図５において、斜線を付した棒状の領域５１、５２はレンジ幅、６１、６２は皮膚伝導音のゲイン［ｄＢＶ］、７１、７２は空気伝播音のゲイン［ｄＢＶ］をそれぞれ表している。

図５から明らかなように、皮膚伝導音の感度性能はほぼ同等であり、かつ空気伝播音の感度は従来品より本発明の接触型マイクロフォンの方が低いため、騒音に強いことを確認した。

従って、本発明によれば、生産性の低下や量産の困難さを招くことなく、皮膚伝導による音を拾い易く、かつ外部騒音を拾い難い接触型マイクロフォンを提供できる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。例えば、複層フィルム１６を２層のフィルムで構成する例を示したが、３層以上でも良いのはもちろんである。また、フィルムの層数だけでなく、スペーサの厚さなども必要とする音響特性に合わせて設定すれば良い。

１、１１ 接触型マイクロフォン
１ａ、１１ａ ピックアップ面
２、１２ ケース
２ａ、１２ａ ダイアフラム前室
２ｂ、１２ｂ 開口部
３、１３ ダイアフラム
４、１４ 振動電気変換素子（振動電気変換手段）
５ シリコーン
１６ 複層フィルム
１６−１、１６−２ 第１、第２のフィルム
１７−１、１７−２ スペーサ
１０、２０ 皮膚
３０ 一点鎖線
４０ 実線
５１、５２ 棒状の領域（レンジ幅）
６１、６２ 皮膚伝導音のゲイン
７１、７２ 空気伝播音のゲイン

Claims (1)

1. 人体の軟部組織を伝達された音による振動を、電気信号に変換して収音する接触型マイクロフォンであって、
   振動伝達媒質として働き、ダイアフラム（１３）の前方に複数のフィルムが離隔して配置された複層フィルム（１６）を設け、
   前記ダイアフラム（１３）はケース（１２）内に収容され、かつこのケース（１２）内には前記ダイアフラム（１３）の振動を電気信号に変換する振動電気変換手段（１４）とが設けられ、
   前記複層フィルム（１６）は、第１、第２のフィルム（１６−１、１６−２）と、これら第１、第２のフィルム（１６−１、１６−２）間の外周部に介在され、前記第１、第２のフィルム（１６−１、１６−２）を所定の間隔に離隔する第１のスペーサ（１７−１）と、前記第２のフィルム（１６−２）の外周部と前記ケース（１２）との間に介在され、前記第２のフィルム（１６−２）と前記ケース（１２）とを所定の間隔に離隔する第２のスペーサ（１７−２）とを備え、前記第１のフィルム（１６−１）を皮膚（２０）に接触させて振動させ、皮膚伝導音を第２のフィルム（１６−２）を透過させ収音することを特徴とする接触型マイクロフォン。

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