JP5545833B2 - リボンマイクロホンユニット及びリボンマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、リボン状に形成された振動板（以下、「リボン形振動板」という）を用いたリボンマイクロホンユニット、および、このリボンマイクロホンユニットを備えるリボンマイクロホンに関するものであって、詳しくは、外部磁界に影響されて生じる雑音の出力を抑止する構造を備えたリボンマイクロホンユニット及びリボンマイクロホンに関するものである。

振動板の振動による起電力を利用して集音する磁電型マイクロホンの一種として、リボン形振動板を用いたリボンマイクロホンがある。このリボンマイクロホンは、感度が低いため長い間敬遠されていたが、音質が柔らかく、不快感がないことから、音声や和楽器、弦楽器などの集音に好んで使われはじめ、近年、レコーディング等の現場で注目を集めている。

リボンマイクロホンは、振動板と導体を兼ねるリボン形振動板を平行磁界中に配置してなるものである。リボン形振動板が音波を受けて磁界内で振動すると、このリボン形振動板が磁束を横切ることによって発電し、その振動速度に比例した電気信号が、リボン形振動板の長さ方向両端からそれぞれ出力される。
この電気信号は、リボン形振動板の振動数及び振幅に対応した信号であるから、リボン形振動板に当たる音波は、これに対応した電気信号に変換されることになる。これがリボンマイクロホンの原理である。

リボンマイクロホンは、たとえば図４に示すようなリボンマイクロホンユニットを備えている。図４は、従来のリボンマイクロホンユニットの一例を示す正面図である。
図４において、リボンマイクロホンユニット１０１は、長方形の枠型に形成された支持体１０２と、この支持体１０２の内側面の長辺方向両側に取り付けられた、磁界を形成する一対の磁石１０４と、これら一対の磁石１０４の磁界内に配置されたリボン形振動板１０３と、を備えることを主たる構成としている。
この磁石１０４は、いわゆる永久磁石であり、所定の間隔をあけてそれぞれ固定されている。また、磁石１０４はそれぞれ、幅方向（図４において左右方向）に着磁されるとともに、その着磁の向きは同じ向きになっている。したがって、一対の磁石１０４間には、平行磁界が形成されている。

また、リボン形振動板１０３は、その長さ方向両端部を図示しない電極によって固定され、この電極にはリボン形振動板１０３から発した電気信号を取り出すための電極引き出し部１０５，１０６が接触している。電極引き出し部１０５，１０６は支持体１０２から絶縁されていて、リボン形振動板１０３の両端部にある電極に接触することによってリボン形振動板１０３に導通している。

図５は、リボンマイクロホンユニットが備えるリボン形振動板１０３と、このリボン形振動板１０３が固定される基板のみを取り出した図である。リボン形振動板１０３が固定されている側を示す図５（ａ）は正面図を、図５（ｂ）は側面図を、図５（ｃ）は背面図を示している。

図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、リボン形振動板１０３の長さ方向両端部は、基板１０７上に設けられた電極１１５および１１６によって挟み込まれて、適度な張力が与えられた状態で保持されている。この電極１１５，１１６が電極引き出し部１０５，１０６に接触しており、電極引き出し部１０５，１０６からリボン形振動板１０３の振動に応じた電気信号が出力される。
リボン形振動板１０３は、細長くカットされた、数ミクロンの厚みの薄い導体が用いられている。具体的は、リボン形振動板１０３の材料としてアルミニウム箔が多く用いられている。このアルミニウムは、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、リボンマイクロホンのリボン形振動板として適している。

リボン形振動板１０３は、その材料としてアルミニウム箔のような導体薄板を用いる場合、共振周波数を低くする必要があるため、一般的に、図５（ｂ）に示すように、折り曲げ加工が施されている。このような折り曲げ加工を施すことによって、短手方向（幅方向）に沿って蛇腹状（一定間隔で交互に折り曲げられることにより三角波形）をなし、実質的な長さを長くしている。

上記のようなリボン形振動板１０３は、軽くて動き易く、人の息などのノイズや外部からの機械的な振動に弱いという反面、低音域から高音域まで広範囲にわたって音を拾うことができること、すなわち広い周波数帯域を持つという利点を有する。

図５（ｃ）は、リボンマイクロホンユニットが備える基板１０７の背面に形成されている回路パターンの例を示している。図５（ｃ）に示す回路パターンはそれぞれ信号路１０８，１０９を形成している。信号路１０８は、電極１１５の背面側と一体であって、リボン形振動板１０３の側面を半周分だけ囲い込むように形成されている。同様に信号路１０９は、電極１１６の背面側と一体であって、リボン形信号板１０３の他方の側面を半周分だけ囲い込むように形成されている。電極１１５，１１６によって保持されているリボン形振動板１０３の両端は、それぞれ、信号路１０８，１０９と導通可能となっている。

このように、リボンマイクロホンユニット１０１は、リボン形振動板１０３の両端が電極１１５，１１６によってそれぞれ固定され、電極１１５，１１６はそれぞれ信号路をなす回路パターンと導通しているので、リボン形振動板１０３から発せられた電気信号は信号路１０８，１０９を介して電極引き出し部１０５と１０６から取り出され、リボンマクロホンユニット１０１に接続する増幅回路等に向けて出力される。

上記のような構造を有するリボンマイクロホンユニット１を用いたリボンマイクロホンは、動電型マイクロホンの一種であるが、リボン形振動板１０３のインピーダンスが低いため、出力レベルが小さい。そのため、リボンマイクロホンユニット１から出力された信号は、昇圧トランスによって昇圧されて、出力インピーダンスが適切な大きさに調整されてから出力される。

図６において、上記のリボンマイクロホンユニット１０１に昇圧トランスを接続した例を示す。図６（ａ）は結線の例であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の示した結線の等価回路の例である。

図６（ａ）において、信号路１０８に導通する図示しない電極１１５と昇圧トランス２０１の一次側の一方の端子が結線され、信号路１０９に導通する図示しない電極１１６と昇圧トランス２０１の一次側の他方の端子が結線されているので、リボン形振動板１０３から発せられた電気信号は昇圧トランス２０１に入力されて、昇圧トランス２０１によって昇圧されて、昇圧トランス２０１の二次側に昇圧された電気信号が出力される。
このように結線されたリボンマイクロホンユニット１０１の等価回路を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）に示すように、リボン形振動板１０３の一方の端部には信号路１０８が結線され、この信号路１０８の他方の端部は昇圧トランス２０１の一次側の一方端子に結線されている。
リボン形振動板１０３の他方の端部には信号路１０９が結線され、この信号路１０９の他方の端部は昇圧トランス２０１の一次側の他方の端子に結線されている。
このように、リボンマイクロホンユニット１０１において、リボン形振動板１０３、信号路１０８、信号路１０９と昇圧トランス２０１の一次側によって閉回路が形成される。

図６（ｂ）に示した閉回路において、リボン形信号板１０３の周囲に外部磁界が加わると、リボン形振動板１０３、信号路１０８、信号路１０９のそれぞれにおいて、誘導による起電力が生じることがある。この起電力はそれぞれが重畳されて昇圧トランス２０１の一次側に加わることになるので、外部磁界によって発生した信号が昇圧トランス２０１によって昇圧されて出力されることになる。
このように生じた信号は雑音であるから、リボンマイクロホンユニット１０１において、外部磁界によって雑音が生じることがある。なお、外部磁界の主な要因は商用交流電源等である、
すなわち、リボンマイクロホンの出力の増幅や調整に用いる装置を駆動するための商用交流電源等がリボンマイクロホンの周囲にあると、上記のような外部磁界となって、雑音を発生させる要因となる。

これを避けるためには、マイクロホンケースに磁性材料を用いて磁気シールドを施す方法があるが、外部からの磁束を完全に遮断することは難しいので、リボン形振動板の周囲において、外部磁界の誘導をキャンセルできる技術が望まれている。

リボン形振動板を用いたリボンマイクロホンとしては、たとえば４個のリボン形振動板を有し、各リボン形振動板の出力を個別に、又は合成して取り出すようにしたマイクロホンが提案されている（特許文献１参照）。
また、リボンマイクロホンではないが、振動系に磁束を集中させてその変換効率を向上させ、再生音の歪を少なくするようにしたリボン形スピーカの磁気回路が提案されている（特許文献２参照）。
さらに、磁気空隙の磁気の力を非常に大きくし、高音質の高音用のスピーカも提案されている（特許文献３参照）。

実開昭４７−２７８３１号公報 実開昭５７−３９１９３号公報 特開２０００−３５０２８４号公報

しかしながら、上記各文献に記載されたものはいずれも、外部磁界の誘導によって生じる雑音を防止することができるものではない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、リボン形振動板を用いたリボンマイクロホンユニットにおいて、商用電源等による外部磁界の影響によって発生する雑音をキャンセルすることができる回路基板を有する信号路を備えたリボンマイクロホンユニット及びリボンマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、磁界を形成する一対の磁石と、上記磁石の磁界内に配置されるリボン形振動板と、上記リボン形振動板の振動により発生する電気信号を出力する出力端子と、上記リボン形振動板の両端を上記出力端子へと導通させる信号路が形成された回路基板と、を有するリボンマイクロホンユニットであって、上記回路基板は、第１面と第２面とを備え、
上記第１面には、上記信号路が形成されていて、上記第２面には、上記リボン形振動板の一方の端部と導通する第１電極と、上記リボン形振動板の他方の端部と導通する第２電極が形成されていて、上記信号路は、上記リボン形振動板の両端のうちの一方の端部と導通する第１信号路と、上記リボン形振動板の両端のうちの他方の端部と導通する第２信号路と、を有し、上記第１信号路は、上記リボン形振動板の周囲を取り囲むループ状であって、上記第１電極と導通し、上記第２信号路は、上記第１信号路に隣接し、上記第２電極と導通し、上記第１信号路と上記第２信号路は、上記リボン形振動板の長手方向の中心軸に対して線対称である、ことを主な特徴とする。

本発明によれば、リボン形振動板に対して対称となるように回路基板上の信号路が形成されているので、外部磁界によってリボン形振動板において誘導された電気信号は信号路上で相殺されキャンセルされる。
これによって、外部磁界により生じる雑音を抑止することができるようになる。

本発明に係るリボンマイクロホンユニットの実施例を示す正面図である。 本発明に係るリボンマイクロホンユニットの実施例を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。 本発明に係るリボンマイクロホンユニットに用いる回路構成の例を示すもので、（ａ）は結線図を、（ｂ）は等価回路を、示す概略図である。 従来のリボンマイクロホンユニットの実施例を示す正面図である。 従来のリボンマイクロホンユニットの実施例を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。 従来のリボンマイクロホンユニットを用いた回路構成の例を示すもので、（ａ）は結線図を、（ｂ）は等価回路を、示す概略図である。

以下、本発明に係るリボンマイクロホンユニットの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のリボンマイクロホンユニットの一例を示す正面図である。本実施形態に係るリボンマイクロホンユニット１は、図１に示すように、板状の支持体２と、この支持体２に取り付けられた一対の磁石４と、これら磁石４の磁界内に配置されたリボン形振動板３と、を少なくとも備える。支持体２はその長手方向にスリット状の窓孔を有し、この窓孔の長手方向両側縁に沿って磁石４が配置され、磁石４間に均一な磁界が形成されている。リボン形振動板３は、その振動方向が磁石４の間に形成される磁界を切るように配置されている。
この磁石４は、いわゆる永久磁石であり、所定の間隔をあけてそれぞれ固定されている。また、磁石４はそれぞれ、幅方向（図１において左右方向）に着磁されるとともに、その着磁の向きは同じ向きになっている。したがって、一対の磁石４の間には、平行磁界が形成されている。

リボン形振動板３は、リボン状に形成された可動振動板である。リボン形振動板３は、導電性を有し、比重が軽い素材であれば特に限定されない。かかる条件にかなう素材としては、従来の大半のリボンマイクロホンに見られるようにアルミニウム箔がある。したがって、本実施形態においてもアルミニウム箔を前提としている。

支持体２の上端から上方に突出する形状を有する電極引き出し部５は、リボン形振動板３で発生した音声信号を出力する第一出力端子として機能する。また、もう一方の電極引き出し部６は、支持体２の下端から下方に突出する形状をしており、リボン形振動板３で発生した音声信号を出力する第二出力端子として機能する。

次に、本実施例に係るリボンマイクロホンユニット１の詳細な構造について図２を用いて説明する。なお、図２に示すリボンマイクロホンユニット１は、図１に示したリボンマイクロホンユニット１から、支持体２、磁石４、電極引き出し部５および６を省略した状態を示している。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、リボンマイクロホンユニット１は、リボン形振動板３の両端部がそれぞれ導電性を有する部材によって構成された一対の挟持部材１５と一対の挟持部材１６によって挟まれて、適度な張力が与えられた状態で保持されている。この挟持部材１５，１６が電極となって、電極引き出し部５，６に接触して導通される。

一対の挟持部材１５と、他の一対の挟持部材１６によって、リボン形振動板３の両端部はサンドイッチ状に挟まれて支持され、基板１７に対する取り付け固定を行ない易くすると共に、リボン形振動板３を磁石４の磁界内に確実に配置するためのスペーサの役割も兼ねている。

また、図２（ｂ）に示すようにリボン形振動板３は、その材料としてアルミニウム箔のような導体薄板を用いる場合、共振周波数を低くする必要があるため、一般的に、折り曲げ加工が施されている。このような折り曲げ加工を施すことによって、短手方向（幅方向）に沿って蛇腹状（一定間隔で交互に折り曲げられることにより三角波形）をなし、実質的な長さを長くしている。

また、本実施例に係るリボンマイクロホンユニット１は、図２（ｃ）に示すように、基板１７の背面に形成された回路パターンである信号路１８，１９を有している。信号路１８は電極１５の背面側と一体であって、リボン形振動板３の周囲を取り囲むようにループ状に形成されている。
信号路１９は、信号路１８に隣接し、電極１６の背面側と一体となって形成されている。このように形成された信号路１８，１９は、リボン形振動板３の長手方向の中心軸に対して対称形をなしている。

リボン形振動板３の両端は、基板１７の一面側において、電極１５および電極１６によってそれぞれ挟持されている。
電極１５は基板１７の反対面側に形成されている信号路１８とスルーホール構造によって導通し、電極１６は基板１７の反対面側に形成されている信号路１９とスルーホール構造によって導通している。
すなわち、各電極１５，１６は、基板１７の反対面側に形成されている二つの信号路１８，１９に個別に導通している。

図１に示した電極引き出し部５は電極１５に導通し、電極引き出し部６は電極１６に導通しているので、電極１５，１６から取り出された電気信号は、リボンマクロホンユニット１に接続する図示しない増幅回路に入力されて、リボン形振動板３の振動に応じた音を出力することができる。

上記のような回路パターンで形成された信号路を有する本実施例に係るリボンマイクロホンユニット１の特徴について、さらに詳細に説明をする。
本実施例に係るリボンマイクロホンユニット１は、動電型マイクロホンの一種であるが、リボン形振動板３のインピーダンスが低く、その出力レベルは小さい。そのため、電極引き出し１５及び１６から取り出した信号を昇圧トランスによって高くして、出力インピーダンスが適切な大きさになるように調整されてから、信号が出力される。

図３において、リボンマイクロホンユニット１に昇圧トランスを接続した例を示す。図３（ａ）は結線の例を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した結線の等価回路を示す。

図３（ａ）に示すようにリボンマイクロホンユニット１からは、基板１７の背面に形成されている信号路１８，１９を介して、リボン形振動板３の出力が昇圧トランス２１に入力される。昇圧トランス２１の二次側からはリボン形振動板３にて発生した電気信号が昇圧されて出力される。

図３（ｂ）の等価回路に示すように、リボン形振動板３の一方の端部は信号路１８に導通し、他方の端部は昇圧トランス２１の一次側の一方の端子に導通している。また、信号路１８は信号路１９と導通し、さらに昇圧トランス２１の一次側のもう一方の端子に導通している。
すなわち、リボン形振動板３の一方の端子は信号路１８、１９を介さずに昇圧トランス２１の一方の一次側端子に導通し、リボン形振動板３の他方の端子は信号路１８，１９を介して、昇圧トランス２１の他方の一次側端子に導通するように構成されている。

上記の図３（ｂ）に示した等価回路を用いて、本実施例に係るリボンマイクロホンユニット１の特異な効果について説明をする。リボン形振動板３に外部磁界が加わることで発生した信号は、ループＡとループＢで示したように信号路１８上を流れる。そうすると、リボン形振動板３において、ループＡにおいて信号が流れる方向とループＢにおいて信号が流れる方向が反対方向になるので、互いに打ち消しあってキャンセルされ、相殺される。

このように、本実施例に係るリボンマイクロホンユニット１によれば、信号路をリボン形振動板３の長手方向の中心線に対して対称形をなすように形成し、一の信号路１８をリボン形振動板３の周囲を取り囲むようにループ状に形成し、他の信号路１９を信号路１８に隣接して形成することで、商用交流電源等からの外部磁界によって、リボン形振動板３等において誘導起電力を発生しても信号路上で相殺されて、昇圧トランス２１の二次側端子に出力されることはない。
すなわし、誘導により生じた信号（雑音）の出力を防ぐことができる。

以上のように構成されたリボンマイクロホンユニット１を、音波を取り入れ、内部構成部品を保護する金属メッシュや、パンチングメタルなどで作成されたヘッドケースを備えたマイクロホンケースに組み込むことにより、外部磁界の誘導によって発生する雑音を抑止することができるリボンマイクロホンを提供することができる。

１ リボンマイクロホンユニット
２ 支持体
３ リボン形振動板
１５ 挟持部材（電極）
１６ 挟持部材（電極）
１７ 回路基板
１８ 信号路パターン
１９ 信号路パターン
２１ 昇圧トランス

Claims (2)

1. 磁界を形成する一対の磁石と、
   上記磁石の磁界内に配置されるリボン形振動板と、
   上記リボン形振動板の振動により発生する電気信号を出力する出力端子と、
   上記リボン形振動板の両端を上記出力端子へと導通させる信号路が形成された回路基板と、
   を有するリボンマイクロホンユニットであって、
   上記回路基板は、第１面と第２面とを備え、
   上記第１面には、上記信号路が形成されていて、
   上記第２面には、上記リボン形振動板の一方の端部と導通する第１電極と、上記リボン形振動板の他方の端部と導通する第２電極が形成されていて、
   上記信号路は、
   上記リボン形振動板の両端のうちの一方の端部と導通する第１信号路と、
   上記リボン形振動板の両端のうちの他方の端部と導通する第２信号路と、
   を有し、
   上記第１信号路は、上記リボン形振動板の周囲を取り囲むループ状であって、上記第１電極と導通し、
   上記第２信号路は、上記第１信号路に隣接し、上記第２電極と導通し、
   上記第１信号路と上記第２信号路は、上記リボン形振動板の長手方向の中心軸に対して線対称である、
   ことを特徴とするリボンマイクロホンユニット。
2. 請求項１記載のリボンマイクロホンユニットを備えることを特徴とするリボンマイクロホン。