JP5554640B2

JP5554640B2 - 狭指向性マイクロホン

Info

Publication number: JP5554640B2
Application number: JP2010134078A
Authority: JP
Inventors: 達也池田; 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: JP2011259364A; US20110305359A1; US8538057B2

Description

本発明は、音響管を用いた狭指向性マイクロホンであって、ユーザーが指向性を微調整することを可能にした狭指向性マイクロホンに関するものするものである。

音響管を用いた狭指向性マイクロホンは、音響管の長さ方向一端部又は中間部の内部にマイクロホンユニットを配置してなる。目的方向以外すなわち音響管の前端方向以外からの音波は、音響管の前端から入るものと音響管の側壁の孔から入るものとで時間差を持つことにより互いに干渉して打ち消し合うため、音響管の前端方向からの音波に対して高い感度をもつこと、すなわち狭指向性を得ることができる。このため、狭指向性マイクロホン指向性は音波の波長と音響管の長さに依存する。したがって、長い音響管を用いた場合には低い周波数まで狭指向性を得ることができ、短い音響管を用いると高い周波数のみが狭指向性となる。

狭指向性マイクロホンは、一般に、音響管と単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを組み合わせ、音響管による狭指向性が得られる帯域以下では単一指向性で動作するように設計される。
音響管と単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを組み合わせた狭指向性マイクロホンの例として特許文献１記載の発明がある。

この単一指向性で動作するコンデンサマイクロホンユニットと音響管を組み合わせた狭指向性マイクロホンにおける低い周波数帯域でのポーラパターンは、一般に、側方からの音波を低減するためにハイパーカージオイドに設定される。しかし、１８０度方向すなわち音響管の後端側に騒音源があると、特に低い周波数帯域の音波が集音されるという不具合がある。このため、単一指向性で動作している周波数帯域では、騒音源の方向に合わせて感度が低下する角度を調整できること、すなわち指向性を調整できることが望ましい。

狭指向性マイクロホンにおいて指向性を調整するためには、マイクロホンユニットの音響抵抗を調整することが考えられる。図１３に示す例は、音響管に組み込まれたマイクロホンユニットの音響抵抗を調整することにより、指向性を調整可能とした狭指向性マイクロホンの従来例を示す。図１３において、符号１１０は細長い円筒形状の音響管を示している。音響管１１０の後端部（図１３において上端部）にはマイクロホンユニット保持筒１２０が結合されていて、マイクロホンユニット保持筒１２０の内方にはマイクロホンユニット１３０が配置されている。この例では、マイクロホンユニット１３０はコンデンサマイクロホンユニットで、周知のとおり、薄膜からなる振動板と、この振動板と微小な間隔をおいて対向する固定極を有してなる。マイクロホンユニット１３０自体の指向性は単一指向性で、マイクロホンユニット１３０は上記振動板が音響管１１０の前端の方を向いた姿勢で配置されている。上記振動板と固定極とでコンデンサを構成し、振動板が音波を受けて振動すると、上記コンデンサの容量が変化し、この容量の変化を電気信号の変化として出力することにより電気音響変換されるようになっている。音響管１１０の先端部にはフロントキャップ１６０が取り付けられている。

音響管１１０の周壁には、例えば、音響管１１０の中心軸線と平行にスリット状の孔が形成されていて、目的方向以外すなわち音響管１１０の前端方向以外からの音波は、上記スリット状の孔と音響管１１０の前端を通って音響管１１０内に進入する。上記スリット状の孔を通って音響管１１０内に進入する音波と、音響管１１０の前端を通って音響管１１０内に進入する音波は、時間差を持っているため音響管１１０内で干渉して打ち消し合い、マイクロホンユニット１３０に到達する音圧は低下する。これに対し、音響管１１０にその先端方向から進入する音波の音圧低下は少ないため、先端方向から進入する音波を中心に電気音響変換され、狭指向性が得られる。

前にも述べたように、音響管と単一指向性のマイクロホンユニットを組み合わせた狭指向性マイクロホンにおいて、指向性を調整するために、マイクロホンユニットの音響抵抗を調整している。図１３に示す従来例でも、マイクロホンユニット１３０の振動板の背面側に設けられている後部音響端子の音響抵抗を定める音響抵抗材１３３を備え、この音響抵抗材１３３の押圧力を調整することにより音響抵抗を調整する調整ナット１３５を備えている。調整ナット１３５の締め付け度合いによって音響抵抗材１３３の音響抵抗値が変化し、指向性を調整することができる。

図１３に示す従来例からもわかるように、音響管と単一指向性のマイクロホンユニットを組み合わせた狭指向性マイクロホンにおいて、指向性を調整することは可能である。しかし、従来の狭指向性マイクロホンにおいて、指向性を調整するには、音響管１１０の内部あるいはマイクロホンユニット保持筒１２０の内部に配置されているマイクロホンユニット１３０の調整ナット１３５を調整する必要があり、熟練を要する。また、マイクロホンユニット１３０を直接的に調整する必要があるため、不適切な調整が行われると、振動板の破損、絶縁性の低下による雑音の増加などの問題が発生する。したがって、ユーザー側で指向性を調整することは困難であり、指向性の調整を必要とする場合はメーカーに依頼せざるを得ないのが現状である。

特開２０００−８３２９２号公報

本発明は、以上説明した従来の狭指向性マイクロホンにみられるような問題点を解消して、簡単な構造により、かつ、簡単な操作で指向性を調整することを可能にし、もって、ユーザー側でも容易に指向性を調整することができる狭指向性マイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、音響管と、この音響管の基端部内方に配置されたマイクロホンユニットを備えた狭指向性マイクロホンであって、上記音響管は、ポーラス状の無数の孔を有しかつ伸縮可能な素材からなり、調整部材によって上記マイクロホンユニットの位置から上記音響管の先端までの距離を調整可能に設けられていることを最も主要な特徴とする。

上記音響管は周壁に開口を有する音響管保護部材によって保持され、上記音響管の基端部は上記音響管保護部材に一体的に結合され、上記音響管の先端部は上記音響管保護部材に沿って上記音響管の軸線方向に摺動可能に嵌められた摺動筒に結合された構成とするとよい。

音響管は、ポーラス状の無数の孔を有しかつ伸縮可能な素材で作成され、マイクロホンユニットの位置から音響管の先端までの距離を調整可能に設けられているため、音響管を伸縮させることによって指向性を調整することができる。音響管の伸縮は、マイクロホンユニットの部分における調整ではなく、音響管の先端部からの引っ張り力を調整することによって調整できるため、ユーザー側において、マイクロホンユニットにダメージを与えることなく、指向性の調整を行うことができる。音響管の伸縮による指向性の調整であるため、指向性の微妙な調整が可能である。

本発明に係る狭指向性マイクロホンの実施例を示すもので、（ａ）は一部を省略して示す縦断面図、（ｂ）は一部を拡大して示す縦断面図である。上記実施例の要部のみを示すもので、（ａ）は音響管に引っ張り力を加えない平常状態を示す縦断面図、（ｂ）は音響管に引っ張り力を加えた状態を示す縦断面図である。上記実施例において音響管を２．５ｍｍ伸張させたときの指向特性線図である。音響管を２．５ｍｍ伸張させたときの周波数応答特性線図である。上記実施例において音響管を５．０ｍｍ伸張させたときの指向特性線図である。音響管を５．０ｍｍ伸張させたときの周波数応答特性線図である。上記実施例において音響管を７．５ｍｍ伸張させたときの指向特性線図である。音響管を７．５ｍｍ伸張させたときの周波数応答特性線図である。上記実施例において音響管を１０．０ｍｍ伸張させたときの指向特性線図である。音響管を１０．０ｍｍ伸張させたときの周波数応答特性線図である。上記実施例において音響管を１２．５ｍｍ伸張させたときの指向特性線図である。音響管を１２．５ｍｍ伸張させたときの周波数応答特性線図である。従来の狭指向性マイクロホンの例を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る狭指向性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は本発明に係る狭指向性マイクロホンの実施例を示しており、図１は全体の構成を、図２は上記実施例から本発明の着想部分ないしは原理部分のみを抜き出して示している。まず、本発明の着想について説明する。図２において、符号１０は音響管を、符号３０はマイクロホンユニットを示している。マイクロホンユニット３０はマイクロホンユニット保持筒２０の内方に取り付けられ、マイクロホンユニット保持筒２０は音響管１０の基端部（図２において上端部）に嵌合によって結合されている。したがって、マイクロホンユニット３０は音響管１０の基端部内方に配置されているのと実質的に同じである。音響管１０は、例えばポーラス状の無数の孔１１を有するゴムなどの伸縮可能な素材からなり、上記無数の孔１１から音波が通ることができる。マイクロホンユニット３０としてコンデンサマイクロホンユニットが用いられ、マイクロホンユニット３０自体の指向性は単一指向性で、ハイパーカージオイド特性になっている。

図２（ａ）は、音響管１０に引っ張り力などの力を加えない自然状態を示している。これに対して図２（ｂ）は音響管１０の先端側を引っ張って音響管１０を伸張させた状態を示している。音響管１０の伸張に伴いポーラス状の無数の孔１１も伸張する。音響管１０が伸張すると、音響管内部で干渉する周波数が低くなり、低音域の狭指向性を高めることができる。また、音響管１０の伸張に伴いポーラス状の無数の孔１１も伸張することにより、音響管１０の周壁の音響抵抗が低下する。この音響抵抗の低下により、マイクロホンユニット３０の指向性がハイパーカージオイドから無指向性に変わる。こうして指向性を変えることができる。そこで、騒音源が音響管１０の側方（９０度方向）にある場合は音響管１０を伸張させることなくハイパーカージオイドの指向特性で使用し、騒音源が後方（１８０度方向）にある場合は音響管１０を伸張させてカージオイドの指向特性で使用することにより、騒音の収音を防ぐことができる。

図１は、上記の指向性可変の原理を実用レベルまで具体化した実施例を示す。図１において、伸縮可能な素材からなる音響管１０は、音響管保護部材４０の内周側に嵌められている。音響管保護部材４０は、例えば、もともと円筒形状の部材に、基端側（図１において上端側）４１と先端側４２を除き、周壁の一部を軸線方向に除去し、開口４３を形成した形状になっている。これによって、音波が内外に自由に通り抜けることができ、かつ、音響管保護部材４０全体として剛性を維持することができるように構成されている。音響管１０の外周面と音響管保護部材４０の内周面との間には僅かな間隙があり、音響管１０は音響管保護部材４０に対して相対的に伸縮できるようになっている。音響管１０は前述のとおりポーラス状の無数の孔１１を有するゴムなどの伸縮可能な素材からなり、上記無数の孔１１から音波が通ることができる。音響管１０の基端部は、音響管保護部材４０の基端部４１の内周面に、接着などの適宜の手段によって一体的に結合されている。

音響管保護部材４０の基端部４１の外周面には、マイクロホンユニット保持筒２０の円筒状の音響管保持部２２が嵌合されて、マイクロホンユニット保持筒２０と音響管保護部材４０が一体的に結合されている。マイクロホンユニット保持筒２０は後端側に円筒状のマイクロホンユニット保持部２１が一体に形成されていて、このマイクロホンユニット保持部２１の内部にマイクロホンユニット３０が配置されている。この実施例におけるマイクロホンユニット３０はコンデンサマイクロホンユニットで、周知のとおり、薄膜からなる振動板３１と、この振動板３１と僅かな間隙をおいて対向している固定極３２を備えている。マイクロホンユニット３０はまた、振動板３１の背面側の空気室と外気を連通させる後部音響端子を有し、この後部音響端子を塞ぐようにして音響抵抗材３３が配置されている。音響抵抗材３３は押圧ナット３５によって適度の押圧力で上記後部音響端子に押圧され、適度の音響抵抗値に設定されている。マイクロホンユニット３０は、振動板３１が音響管１０の先端部の方に向いた姿勢で配置されている。

音響管保護部材４０の先端部４２の内周側には、この先端部４２の内周面にガイドされながら音響管保護部材４０の軸線方向、したがって音響管１０の軸線方向に摺動可能に摺動筒５０が嵌められている。音響管１０の先端部は摺動筒５０に接着、嵌合などの適宜の手段によって結合されている。摺動筒５０には適宜数のねじ孔５１を音響管１０の軸線と平行に形成されている。図示の例では２個のねじ孔５１が摺動筒５０の中心軸線を挟んで対称位置に形成されている。音響管保護部材４０の先端にはフロントキャップ６０が嵌められている。このフロントキャップ６０に調整部材としての２本の調整ねじ７０が音響管保護部材４０の軸線と平行に挿入されている。２本の調整ねじ７０は音響管保護部材４０を貫通し、摺動筒５０の上記ねじ孔５１にそれぞれ螺入されている。上記調整ねじ７０の調整により摺動筒５０が音響管保護部材４０に沿って移動し、音響管保護部材４０に結合された音響管１０が伸縮するように構成されている。

本発明は、音響管１０と、この音響管１０の基端部内方に配置されたマイクロホンユニットを備えた狭指向性マイクロホンであって、上記音響管１０は、伸縮可能な素材からなり、調整部材によって上記マイクロホンユニットの位置から上記音響管１０の先端までの距離を調整可能に設けたことを要旨とするものであるが、音響管１０を所定の伸縮位置で維持するためには、剛体によって音響管１０を保持ないしは保護することが実用的である。そこで、図１に示す実施例のように音響管保護部材４０を設け、音響管保護部材４０の外部からの操作によって音響管１０の伸縮を調整可能とした。かかる構成によれば、狭指向性マイクロホンの指向性の調整を、マイクロホンのユーザー側で容易に行うことができ、かつ、微妙な指向性の調整を行うことが可能になった。

なお、伸縮可能で、音響抵抗となる無数の孔１１を有する音響管１０は、例えば、観賞魚を飼育する水槽において水中に気泡を発生させるためのスポンジ状の部品と同様の部品を用いることができる。その製造方法の一例を挙げると、水に溶解する粒子を混練したゴムを管状に成形し、これを水洗して上記粒子を溶解させる。粒子が存在していた部分が音波を通す孔となる。

以上説明した実施例に係る狭指向性マイクロホンの音響管１０の長さを調整しながら、それぞれの長さにおける指向特性と周波数応答特性を測定した。測定条件は標準化された条件のもとで行った。もともとの音響管１０の長さすなわち引っ張り力を加えない音響管１０の長さは１００ｍｍである。図３、図５、図７、図９、図１１はそれぞれ音響管１０を２．５ｍｍ，５．０ｍｍ，７．５ｍｍ，１０．０ｍｍ，１２．５ｍｍ伸張させたときの指向特性を示す。図４、図６、図８、図１０、図１２はそれぞれ音響管１０を２．５ｍｍ，５．０ｍｍ，７．５ｍｍ，１０．０ｍｍ，１２．５ｍｍ伸張させたときの周波数応答特性を示す。周波数応答特性は、正面すなわち０度方向の音源については太線で、音響管１０の側方すなわち９０度度方向の音源については中位の線で、後方すなわち１８０度方向の音源については細線で表している。

指向特性を示す図３、図５、図７、図９、図１１を参照すると明らかなように、音響管１０の伸張量が少ないときはハイパーカージオイドであったものが、音響管１０の伸張量が大きくなるに従ってカージオイドに移行していて、指向特性が変化している。

本発明に係る狭指向性マイクロホンによれば、マイクロホンの扱いに慣れていない一般のユーザーであっても容易に指向性を調整することができるため、プロの音響技術者向けの狭指向性マイクロホンはもとより、一般のユーザー向けの狭指向性マイクロホンとしての需要を見込むことができる。

１０音響管
２０マイクロホンユニット保持筒
２１マイクロホンユニット保持部
２２音響管保持部
３０マイクロホンユニット
３１振動板
３２固定極
３３音響抵抗材
４０音響管保護部材
４３開口
５０摺動筒
６０フロントキャップ
７０調整ねじ

Claims

音響管と、この音響管の基端部内方に配置されたマイクロホンユニットを備えた狭指向性マイクロホンであって、上記音響管は、ポーラス状の無数の孔を有しかつ伸縮可能な素材からなり、調整部材によって上記マイクロホンユニットの位置から上記音響管の先端までの距離を調整可能に設けられている狭指向性マイクロホン。
音響管は周壁に開口を有する音響管保護部材によって保持され、上記音響管の基端部は上記音響管保護部材に一体的に結合され、上記音響管の先端部は上記音響管保護部材に沿って上記音響管の軸線方向に摺動可能に嵌められた摺動筒に結合されている請求項１記載の狭指向性マイクロホン。
摺動筒は、調整部材の調整によって音響管の軸線方向の位置が調整可能に設けられている請求項２記載の狭指向性マイクロホン。
音響管保護部材の先端にフロントキャップが嵌められ、このフロントキャップに調整部材としての調整ねじが上記音響管保護部材の軸線と平行に挿入され、上記調整ねじが摺動筒に螺入され、上記調整ねじの調整により上記摺動筒が上記音響管保護部材に沿って移動し、音響管が伸縮するように構成されている請求項３記載の狭指向性マイクロホン。
マイクロホンユニットはコンデンサマイクロホンユニットであって、その振動板が音響管の先端の方を向いて配置されている請求項１記載の狭指向性マイクロホン。
マイクロホンユニットはマイクロホンユニット保持筒の内部に取り付けられ、上記マイクロホンユニット保持筒が音響管保護部材の基端部に結合されている請求項１記載の狭指向性マイクロホン。
マイクロホンユニットの指向性は単一指向性である請求項１乃至６のいずれかに記載の狭指向性マイクロホン。