JP5511458B2 - 二次音圧傾度型接話マイクロホン - Google Patents

Description

この発明は、話者の口元に近づけて使用することで、例えば騒音の激しい場所での集音に適したマイクロホンに関し、特に振動板として可動リボンを用いたリボン型マイクロホンにより構成してなる二次音圧傾度型接話マイクロホンに関する。

接話型マイクロホンは、球面波の近接作用を利用したもので、遠くから到来する音波に対しては感度が低く、近接音源に対しては適切な出力レベルが得られる。したがって、接話型マイクロホンは、特に周囲の騒音が大きい環境の中で、話者の声を明瞭に集音する目的で使用される。そのマイクロホンユニットには、一般的に一次音圧傾度型（単一指向性）のものが用いられる。（特許文献１）

前記した一次音圧傾度型マイクロホンユニットにおいては、振動板を挟む両側に音波を取り入れるための開口が設けられる。すなわち、ユニットの後部にも音波を取り入れるための開口（後部音響端子）が存在するため、ユニットをマイクロホンケースもしくは機器の筐体内に納める場合においては、ユニットの後部音響端子より取り込まれる音波に影響を及ぼさないような工夫が必要となる。

また、マイクロホンユニットの前後の音響端子付近に音響インピーダンスが存在すると共振器として動作し、指向特性および周波数応答を劣化させることになる。このために、マイクロホンケースもしくは前記ユニットが収容される機器の筐体設計には、前部音響端子と後部音響端子の双方に配慮が必要であり、これが設計負担となっている。

したがって、一次音圧傾度型のマイクロホンユニットを接話型マイクロホンに利用する場合においては、前記した設計上の制約が多く、より高い耐騒音特性を得るには、前記した一次音圧傾度型のマイクロホンユニットでは限界が生ずる。

前記した一次音圧傾度型のマイクロホンユニットを２つ用い、これを一定の間隔をおいて設置した構成の接話型マイクロホンも知られており、これは第１のマイクロホンユニットの出力信号と第２のマイクロホンユニットの出力信号を減算（相殺）させるようにした二次音圧傾度型として利用されている。（特許文献２）

これによると、第１と第２のユニット間の距離ｄに対して十分遠い距離からの音源に関しては低音ほど感度が低くなる特性が得られる。これは低音ほど波長が長いため、第１と第２のユニット位置における音圧の差が小さくなるためである。一方、第１と第２のユニット間の距離ｄに対して十分近接した音源に対しては、近接効果によって低音域の感度が上昇する。すなわち、二次音圧傾度型の接話型マイクロホンは、この近接効果を利用して遠方からの騒音を抑圧し、近接した位置からの話者からの明瞭な音声を収音することができる。

ところで、前記した二次音圧傾度型の接話型マイクロホンにおいては、前記したとおりマイクロホンユニットを２つ用意する必要があり、また２つのユニットを特定な間隔をおいて、例えばマイクロホンケース内に配置する必要がある。したがって２つのマイクロホンユニットを用いるための製造コストの高騰、並びに２つのユニットを例えばマイクロホンケース内に組み込むための工数の増大等の問題が発生する。

一方、本件出願人は、１つの磁気回路内に２枚のリボン型振動板を備え、振動板の各面が互いに平行状態に対峙するように配置したリボン型マイクロホンについて先に提案している。これは、リボン型マイクロホンの出力を増大させるために２枚のリボン型振動板を備えたものである。（特許文献３）

図６は、特許文献３に開示されたリボン型マイクロホンにおける２枚のリボン型振動板の接続構成を示したものである。すなわち図６は、リボン型マイクロホンユニットを中央部で垂直方向に切断した状態の断面図で示しており、窓枠状に形成された金属製のフレーム２の対向する内側面にはそれぞれ長尺状のマグネット４が配置されている。そして対向するマグネット４の間に形成された磁気ギャップ内に、２枚のリボン形振動板１５が間隔をおいて各面が互いに平行状態に対峙するようにして配置され、各リボン形振動板１５の長さ方向の両端部は、前記フレーム２に電気的に絶縁された状態でそれぞれ取り付けられている。

前記した構成のリボン型マイクロホンは、双指向性を有しており、音波を受けた振動動作に基づいて、前記各リボン形振動板１５にはそれぞれ図６にｉ１およびｉ２で示す信号電流が生成される。そして、信号電流ｉ１およびｉ２は同相で加算されるように、リボン形振動板１５は直列接続され、その加算出力が出力信号として利用するようになされている。なお、符号４１は加算された信号出力を受けるインピーダンス整合用の昇圧トランスを示している。

前記した構成のリボン型マイクロホンによると、それぞれのリボン型振動板に生成される信号電流は加算されるように動作するので、従来の１枚のリボン型振動板を備えたマイクロホンユニットによって得られる信号出力レベルに比較して、ほぼ２倍の出力レベルを得ることができることになる。

特開２００３−９２７５号公報 特開平８−１９１４９６号公報 特開２００９−１１８１１８号公報

ところで、前記した特許文献３に開示された２枚のリボン型振動板を備えたマイクロホンにおいては、その発想がほぼ２倍の音声出力レベルを得ようとするものである。これに対して、本件出願の発明は音声出力レベルを高めようとする前記発想に代えて、これを接話型マイクロホンに応用しようとするものであり、２枚のリボン型振動板を備えたリボン型マイクロホンを利用して、二次音圧傾度型の接話型マイクロホンを提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる二次音圧傾度型接話マイクロホンは、フレームおよびマグネットを含む磁気回路構成部材によって形成された磁気ギャップ内に、導電性の薄膜からなる２枚のリボン形振動板が間隔をおいて配置され、音波を受けた振動動作に基づいて前記各リボン形振動板に生成される信号電流が、互いに相殺（キャンセル）されるように前記各リボン形振動板が直列接続されている単体のマイクロホンユニットを備え、前記各信号電流の相殺出力を音声出力信号として利用するように前記マイクロホンユニット単体で構成した点に特徴を有する。

この場合、前記２枚のリボン形振動板の各面が互いに平行状態に対峙するように、前記磁気ギャップ内に配置されていることが望ましい。
また好ましい形態においては、前記フレームは窓枠状に形成され、前記窓枠の対向する内側面にそれぞれ前記マグネットが配置され、かつ前記各マグネット間に形成される磁気ギャップ内に前記各リボン形振動板が配置されると共に、前記各リボン形振動板の長さ方向の両端部が、前記フレームにそれぞれ取り付けられた構成になされる。

前記した構成の接話型マイクロホンによると、２枚のリボン形振動板に生成される信号電流が、互いに相殺されるように各リボン形振動板が直列接続され、前記各信号電流の相殺出力を音声出力信号として利用するようにしたので、二次音圧傾度型として機能することになる。

この二次音圧傾度型のマイクロホンは、前記したとおり遠い位置からの音源に関しては低音ほど感度が低くなる特性が得られ、十分近接した音源に対しては、近接効果によって低音域の感度が上昇し、話者からの明瞭な音声を収音する接話型マイクロホンとしての機能を果たすことができる。

しかも前記した構成によると、磁気ギャッブ内に２枚のリボン形振動板を配置した１つのマイクロホンユニットによって実現させることができるので、前記した特許文献２に開示された２つのマイクロホンユニットを具備する二次音圧傾度型のマイクロホンにおける前記した問題点を解消させることができる。

この発明にかかる接話型マイクロホンとして機能させるリボン型マイクロホンユニットの磁気回路構成体を示す正面図および中央部における垂直断面図である。 同じくリボン型マイクロホンユニットの振動板組立体を示す正面図、中央部における垂直断面図、背面図である。 同じくリボン型マイクロホンユニットを示す正面図および中央部における垂直断面図である。 同じくリボン型マイクロホンユニットにおける２枚のリボン型振動板の接続構成図である。 この発明にかかる接話型マイクロホンの周波数特性の例を示す線図である。 従来のリボン型マイクロホンユニットにおける２枚のリボン型振動板の接続構成図である。

以下、この発明にかかる二次音圧傾度型接話マイクロホンについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は磁気回路構成体１を示すものであり、図１（ａ）はこれを正面図で示しており、図１（ｂ）はその中央部における垂直断面図である。この磁気回路構成体１は、金属製の素材により形成されたフレーム２と、一対の長尺状のマグネット４とにより構成されている。

前記フレーム２は、正面から見た外形が長方形状で適度に厚みを有しており、その中央には長さ方向に長方形の窓孔３が形成されて、窓枠状になされている。この窓枠状に形成されたフレームの長さ方向における対向する内壁面には、それぞれマグネット４が固着されている。前記各マグネット４は例えばネオジム合金により成形され、細長の角柱状をなしており、各マグネット４の対向面は異なる磁極となるように着磁されている。したがって、前記フレーム２と一対のマグネット４とにより、磁気回路が構成され、前記各マグネット４，４間が平行磁束による磁気ギャップになされている。

なお、前記フレーム２には、その正面から見た四隅に、ねじ孔５がそれぞれ形成されると共に、前記各ねじ孔５の形成位置よりも若干中央部寄りの４箇所にも、それぞれねじ孔６が形成されている。前記四隅の各ねじ孔５はフレーム２を図示せぬマイクロホンケースに固定するためのものであり、それよりも若干中央部寄りの各ねじ孔６は後述する振動板組立体１１をフレーム２に固定するために利用される。

図２は、振動板組立体１１を示すものであり、この振動板組立体１１は、長方形状の基板１２、スペーサ１４、リボン形振動板１５、押え金具１６、および締結ねじ１７により構成されている。前記基板１２は長方形状をなしており、その中央部には基板１２の長手方向に沿って長方形状の窓孔１３が形成されている。そして基板１２の長手方向両端部の裏面には、前記基板１２の幅方向に長いスペーサ１４がそれぞれ配置され、さらに基板１２の窓孔１３を縦断するようにしてリボン形振動板１５が、基板１２の裏面側に配置されている。すなわち、リボン形振動板１５の各端部は、前記スペーサ１４上に載置されている。

さらに、リボン形振動板１５の両端部には、押え金具１６が重ね合わされ、基板１２の正面側から前記押え金具１６に締結ねじ１７がねじ込まれている。すなわち、締結ねじ１７が押え金具１６にねじ込まれることにより、リボン形振動板１５の両端部が、それぞれ前記スペーサ１４を介して基板１２に圧着され、これによりリボン形振動板１５は、基板１２に固定されている。

前記のようにして形成された振動板組立体１１は、図１に示した磁気回路構成体１の両面にそれぞれ取り付けられ、図３に示されたリボン型マイクロホンユニット２１になされる。すなわち、図１に示すフレーム２の両面に形成されたねじ孔６を利用して、図２に示す基板１２の四隅を締結ねじ２２で締め付けることで、振動板組立体１１は磁気回路構成体１の両面にそれぞれ取り付けられ、２枚のリボン型振動板４を備えたマイクロホンユニット２１が形成される。

この結果、リボン形振動板１５は、磁気回路構成体１のマグネット４，４間の磁気ギャップ内に、振動板１５の幅方向に僅かな隙間を介して配置される。これにより、２枚のリボン形振動板の各面が互いに平行状態に対峙するように間隔をおいて配置されると共に、各リボン形振動板の長さ方向の両端部が、前記基板１２を介して前記フレーム２にそれぞれ取り付けられた構成にされる。

図４は、図３に示す２枚のリボン形振動板１５を備えたマイクロホンユニット２１を利用して、二次音圧傾度型接話マイクロホンを構成した振動板１５の電気的な接続構成を示したものである。図４に示すとおり、音波を受けた振動動作に基づいて、前記各リボン形振動板１５にはそれぞれ図４にｉ１およびｉ２で示す信号電流が生成される。

そして、前記信号電流ｉ１およびｉ２は、互いに相殺されるように前記各リボン形振動板１５が直列接続され、前記各信号電流の相殺出力が、インピーダンス整合用の昇圧トランス４１に加わるように、すなわち各信号電流ｉ１，ｉ２の相殺出力を音声出力信号として利用するように構成されている。したがって、前記した２枚のリボン形振動板１５の接続構成によると、二次音圧傾度型のマイクロホンユニットを構成することになる。

ここで、図４に示すように振動板１５の両外側に加わる音圧をＰ１およびＰ２とすると、マイクロホンユニットに対して十分に遠い距離からの音源に関しては、低音ほどＰ１およびＰ２の音圧差は小さくなる。これは低音ほど波長が長いためである。したがって、これに基づく信号電流ｉ１，ｉ２の値はほぼ同一レベルとなり、前記電流ｉ１，ｉ２は相殺されるため、マイクロホンユニットとしての出力信号レベルは低下する。

またマイクロホンユニットに十分近接した音源に対しては、近接効果により音圧Ｐ１およびＰ２の差は大きくなり、これに基づく信号電流ｉ１，ｉ２の値の差が増大し、この差分が出力信号として引き出される。これにより、遠方からの騒音を抑圧し、近接した位置からの話者からの明瞭な音声を収音することができる。

図５は、前記した２枚のリボン型振動板を用いた接話型マイクロホンについて、周波数特性をＥＩＡＪ／ＲＣ−８１６０Ａに基づいて測定した例を示している。この図５に例示されたように、マイクロホンユニット２１と音源との距離が５０ｃｍの場合においては、１ＫＨｚ以下の周波数領域では、低域になるほど出力レベルが低下する。またマイクロホンユニット２１と音源との距離が５ｃｍの場合においては、１ＫＨｚ以下の周波数領域において、低域になるほど出力レベルが増加する。これによれば、低い周波数領域における耐騒音特性を発揮できることが理解できる。

なお、前記したマイクロホンユニットは、これを防護するケース内に収容されることで、実用に供される接話型マイクロホンが構成されるが、前記マイクロホンケースは、図示を省略している。そして、この発明にかかる接話型マイクロホンによると、前記したように接話型マイクロホンとしての機能を十分に発揮することができ、かつ前記した発明の効果の欄に記載した作用効果を享受することができる。

１ 磁気回路構成体
２ フレーム
３ 窓孔
４ マグネット
５，６ ねじ孔
１１ 振動板組立体
１２ 基板
１３ 窓孔
１４ スペーサ
１５ リボン形振動板
１６ 押え金具
１７ 締結ねじ
２１ マイクロホンユニット
２２ 締結ねじ

Claims (3)

1. フレームおよびマグネットを含む磁気回路構成部材によって形成された磁気ギャップ内に、導電性の薄膜からなる２枚のリボン形振動板が間隔をおいて配置され、音波を受けた振動動作に基づいて前記各リボン形振動板に生成される信号電流が、互いに相殺されるように前記各リボン形振動板が直列接続されている単体のマイクロホンユニットを備え、
   前記各信号電流の相殺出力を音声出力信号として利用するように前記マイクロホンユニット単体で構成したことを特徴とする二次音圧傾度型接話マイクロホン。
2. 前記２枚のリボン形振動板の各面が互いに平行状態に対峙するように、前記磁気ギャップ内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載された二次音圧傾度型接話マイクロホン。
3. 前記フレームは窓枠状に形成され、前記窓枠の対向する内側面にそれぞれ前記マグネットが配置され、かつ前記各マグネット間に形成される磁気ギャップ内に前記各リボン形振動板が配置されると共に、前記各リボン形振動板の長さ方向の両端部が、前記フレームにそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された二次音圧傾度型接話マイクロホン。

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