JP5838058B2 - 単一指向性マイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、単一指向性マイクロホンに関し、さらに詳しく言えば、指向周波数応答を良好にし、かつ、感度を高める技術に関するものである。

単一指向性コンデンサマイクロホンでは、前部音響端子と後部音響端子との間の音響端子間距離を長くして感度を向上させるために、マイクロホンユニットの周りにバッフルを付加することが行われている（特許文献１，２参照）。

この方法によれば、バッフルの直径を大きくすることにより感度は向上するが、他方において、低い周波数帯域で回折効果が発生し、これによって指向周波数応答が劣化することがある。

これとは別に、マイクロホンユニットの前部音響端子側に、狭指向性マイクロホンで用いられているような音響管を取り付けると、等価的に音響端子間距離が増加することになり、高い感度を得ることができる。

しかしながら、音響管の管壁の開口に付設されている音響抵抗が狭指向性マイクロホンのように高い場合には、高い周波数帯で指向性が狭指向性になってしまう。また、前部音響端子に短い管が接続されたことと等価になることから、音響管の内容積による音響容量と音響管の音響質量で共振が発生し、これが原因で指向周波数応答が劣化する。

実開平６−５８６９６号公報 実開平６−７７３９４号公報

したがって、本発明の課題は、指向周波数応答が良好で感度の高い単一指向性マイクロホンを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、前部音響端子と後部音響端子とを有する静電型のマイクロホンユニットを含む単一指向性マイクロホンにおいて、
前端が開放された開口部で、管壁の一部に所定の音響抵抗材により覆われている側部開口が少なくとも前端側と後端側との２箇所に配置されている円筒状の音響抵抗筒を備え、
上記音響抵抗筒内で上記前端側の側面開口と上記後端側の側面開口との間に、上記マイクロホンユニットが上記前部音響端子を上記前端開口部に向けて収納され、これによって上記前部音響端子の前方と上記後部音響端子の後方とに、それぞれ所定容積の中空の前部音響室と後部音響室とが形成され、
上記前部音響室には上記前端の開放された開口部および上記前端側の側部開口を介して音波が導かれ、上記後部音響端子側における上記音響抵抗筒の後端開口部からは上記後部音響端子に音波が入らないように上記音響抵抗筒の後端開口部が所定の部材により閉止され、上記後部音響室には、上記後端側の側部開口を介してのみ音波が導かれるようにし、
上記音響抵抗筒の内周面と上記マイクロホンユニットの外周面との間には、低周波数の音波が通過可能で、上記マイクロホンユニットにより区画される上記音響抵抗筒内の前部音響室と後部音響室とを連通する隙間が設けられており、
かつ、上記音響抵抗材として、上記マイクロホンユニットの指向性が狭指向性になることのない音響抵抗が低い音響抵抗材が用いられることを特徴としている。

本発明によれば、マイクロホンユニットの前部音響端子側の音響抵抗筒の前端が開放され、マイクロホンユニットの後部音響端子には音響抵抗筒が備える音響抵抗材を介して音波が導かれ、後部音響端子側の音響抵抗筒の後端開口部からは後部音響端子に音波が入らないように、音響抵抗筒の後端開口部が所定の部材により閉止されていることから、実質的に前部音響端子が音響抵抗筒の前端側に延伸され、音響端子間距離が広げられたことと等価に動作し、これによって単一指向性マイクロホンの感度が高められる。

また、音響抵抗筒の内周面とマイクロホンユニットの外周面との間には、低周波数の音波が通過可能で、音響抵抗筒内の前部音響室と上記後部音響室とを連通する隙間が設けられていることにより、音響抵抗筒の内容積による音響容量と音響抵抗筒の音響質量で発生する共振を防止することができる。

本発明による単一指向性マイクロホンの実施形態を示す断面図。 上記実施形態に係る単一指向性マイクロホンの分解断面図。 上記実施形態に係る単一指向性マイクロホンの等価回路図。 マイクロホンユニットに音響抵抗筒を被せた状態で測定された（ａ）ポーラパターン図，（ｂ）その指向周波数応答を示すグラフ。 比較例としてマイクロホンユニット単体で測定された（ａ）ポーラパターン図，（ｂ）その指向周波数応答を示すグラフ。

次に、図１ないし図５により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１および図２を参照して、この実施形態に係る単一指向性マイクロホン１は、マイクロホンユニット１０と、音声信号出力部２０と、マイクロホンユニット１０に被せられる音響抵抗筒３０とを備える。

マイクロホンユニット１０は、前部音響端子１０ａと後部音響端子１０ｂとを持つ単一指向性のコンデンサマイクロホンユニットで、振動板１１と、その対向電極としての固定極１３とを有し、振動板１１は支持リング（ダイアフラムリング）１２に張設された状態で、円筒状で金属製のユニットケース１５内に配置されている。

固定極１３は、合成樹脂等からなる絶縁座１４に支持された状態で、ユニットケース１５内で図示しないスペーサリングを介して振動板１１の背面側に配置されている。絶縁座１４のほぼ中央部分には、電極ピン１６が植設されている。この電極ピン１６は、固定極１３と電気的に接続されている。

単一指向性のマイクロホンユニット１０において、振動板１１の前面側が前部音響端子１０ａで、絶縁座１４の後ろ側が後部音響端子１０ｂである。絶縁座１４には音孔１４ａが穿設されており、図示しないが、固定極１３にも同様の音孔が穿設されており、これらの音孔を介して、後部音響端子１０ｂからの音波が振動板１１の背面側に作用する。

音声信号出力部２０は、出力モジュール部もしくはパワーモジュール部とも呼ばれ、この実施形態では、円筒状で金属製のグリップケース２１内に、回路基板２２，出力トランス２３および出力コネクタ２４等が収納されている。図示しないが、回路基板２２には、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）や増幅回路，ローカット回路等が実装されている。

グリップケース２１の先端側には、金属材からなるスペーサ２５を介して絶縁キャップ２６が配置されており、絶縁キャップ２６内には、マイクロホンユニット１０側の電極ピン１６の相手方である雌コネクタ端子２７が設けられている。

これにより、固定極１３は電極ピン１６，雌コネクタ端子２７および図示しない配線部材を介して上記ＦＥＴのゲート電極に接続される。出力コネクタ２４には、図示しないファントム電源と接続される３極（３ピン型）のコネクタが用いられている。

音響抵抗筒３０は、その構成要素として、この単一指向性マイクロホン１が狭指向性にならないような音響抵抗の低い音響抵抗材３１を備える。

この種の音響抵抗材３１として、例えば、日本バイリーン社製の不織布ＪＨ−１００７（ポリエステル繊維製で目付量７０ｇ／ｍ^２，厚さ０．１３ｍｍ）が好ましく採用されるが、場合によっては、金属板等に多数の微細な孔が穿設された上記不織布と同様に音響抵抗の低い孔明き板が用いられてもよい。

音響抵抗筒３０は、音響抵抗材３１単独で構成されてもよいが、不織布製の場合、円筒状の形態を保持するうえで強度不足であるため、金属もしくは合成樹脂からなる骨格用の支持円筒体３２を用い、支持円筒体３２に音響抵抗材３１を保持させることが好ましい。

この実施形態では、図１，図２に示すように、支持円筒体３２の管壁の一部に、その軸線方向に沿って例えばスリット状の側部開口３２１を形成し、この側部開口３２１を覆うように、支持円筒体３２の内面側に不織布製の音響抵抗材３１を貼着している。

図１，図２には、側部開口３２１が一つしか示されていないが、側部開口３２１は支持円筒体３２の周方向に沿って例えば１８０゜間隔、１２０゜間隔もしくは９０゜間隔等の所定間隔で複数個所に設けられてよい。この実施形態において、側部開口３２１はグリル状に形成されており、参照符号３２２は、側部開口３２２に円周方向に沿って掛け渡された桟部材を示している。

なお、支持円筒体３２に、例えば多数の円形開口が全面にわたって形成されたいわゆるパンチングプレートや格子状のプレート等の全面に側部開口を有するプレートが用いられてよく、その場合には、支持円筒体３２の内面の全面にわたって不織布製の音響抵抗材３１が貼着されることになる。

音響抵抗筒３０の前端側の開口部を３０ａ，後端側の開口部を３０ｂとして、音響抵抗筒３０は、図１に示すように、その後端側の開口部３０ｂが、音声信号出力部２０の先端側に設けられているスペーサ２５と絶縁キャップ２６とにより閉止されるようにして、マイクロホンユニット１０に被せられる。

これにより、マイクロホンユニット１０の前部音響端子１０ａの前方に所定容積の前部音響室Ａ１が設けられ、後部音響端子１０ｂ側に後部音響室Ａ２が設けられるが、本発明においては、前部音響端子１０ａと対向する音響抵抗筒３０の前端側の開口部３０ａは、その全面が開放された開口部とし、音響抵抗筒３０の後端側の開口部３０ｂは上記したように閉止して、後端側の開口部３０ｂからは後部音響端子１０ｂに音波が入らないようにする。

このように、後端側の開口部３０ｂからは後部音響端子１０ｂに音波が入らないように音響抵抗筒３０の後端側の開口部３０ｂが閉止されるが、音響抵抗筒３０には、側部開口３２１が支持円筒体３２のほぼ全長にわたって形成されており、側部開口３２１の後端側の一部分３２１ａが後部音響室Ａ２にかかるように配置されるため、後部音響端子１０ｂには、その後端側の一部分３２１ａに存在する音響抵抗材３１を介して音波が導かれる。

このように、音響抵抗筒３０の前部音響端子１０ａ側の前端開口部３０ａが開放され、後部音響端子１０ｂ側の後端開口部３０ｂが閉止されていることから、実質的に前部音響端子が音響抵抗筒の前端側に延伸され、音響端子間距離が広げられたことと等価に動作し、これによって単一指向性マイクロホン１の感度が高められる。

さらに、本発明では、音響抵抗筒３０の内周面と、マイクロホンユニット１０の外周面との間に、低周波数の音波が通過可能で前部音響室Ａ１と後部音響室Ａ２とを連通する隙間Ｇを設けられる。隙間Ｇの間隔は、使用するマイクロホンユニット１０の口径にもよるが、０．２〜０．３ｍｍ程度であってよい。

このような隙間Ｇが存在することにより、音響抵抗筒３０の内容積による音響容量と音響抵抗筒３０の音響質量で発生する共振を防止することができ、指向周波数応答が良好となる。

図３に、この実施形態に係る単一指向性マイクロホン１の等価回路を示す。
Ｐ_１は前方音源，Ｐ_２は後方音源、ｍＦ，ｓｆは前部音響室Ａ１の音響質量と空気スチフネス、ｍ０，ｓ０，ｒ０は振動板１１の質量，スチフネス，制動抵抗、ｒ１，ｓ１は後部音響端子１０ｂに指向性を与える音響抵抗と空気スチフネス、ｒＢ，ｓＢは後部音響室Ａ２の音波導入口（３２１ａ）の音響抵抗と後部音響室Ａ２の空気スチフネス、ｒＳ，ｍＳは、隙間Ｇに存在する音響抵抗と空気スチフネスである。なお、前部音響室Ａ１内に示されている交流信号源は、音響抵抗材３１を介して取り込まれる音波である。

また、図４（ａ），（ｂ）に、この実施形態に係る音響抵抗筒３０が被せられた単一指向性マイクロホン１で測定されたポーラパターンと指向周波数応答のグラフを示し、図５（ａ），（ｂ）に、比較例として音響抵抗筒３０を外した状態で測定された単一指向性マイクロホンのポーラパターンと指向周波数応答のグラフを示す。なお、この測定に供された音響抵抗筒３０の軸長は約４０ｍｍ，内径は約２６ｍｍで、音響抵抗材３１には日本バイリーン社製の不織布ＪＨ−１００７が用いられている。

図５（ａ），（ｂ）から分かるように、音響抵抗筒３０を外した比較例の場合、通常の単一指向性マイクロホンとしての応答である。

これに対して、音響抵抗筒３０を被せることにより、音響端子間距離が延伸されることから、図４（ｂ）の指向周波数応答に示されているように、比較例に比べて感度が約２ｄＢ向上し、周波数応答も特に低域側が改善されている。また、図４（ａ）のポーラパターンに示されているように、指向性が少しハイパーカーディオイド寄りになっている。

１ 単一指向性マイクロホン
１０ マイクロホンユット
１０ａ 前部音響端子
１０ｂ 後部音響端子
１１ 振動板
１３ 固定極
２０ 音声信号出力部
２１ グリップケース
２２ 回路基板
２３ トランス
２４ 出力コネクタ
３０ 音響抵抗筒
３０ａ 音響抵抗筒の前端
３１ 音響抵抗材
３２ 支持円筒体
３２１ 側部開口
Ａ１ 前部音響室
Ａ２ 後部音響室
Ｇ 隙間

Claims (1)

1. 前部音響端子と後部音響端子とを有する静電型のマイクロホンユニットを含む単一指向性マイクロホンにおいて、
   前端が開放された開口部で、管壁の一部に所定の音響抵抗材により覆われている側部開口が少なくとも前端側と後端側との２箇所に配置されている円筒状の音響抵抗筒を備え、
   上記音響抵抗筒内で上記前端側の側面開口と上記後端側の側面開口との間に、上記マイクロホンユニットが上記前部音響端子を上記前端開口部に向けて収納され、これによって上記前部音響端子の前方と上記後部音響端子の後方とに、それぞれ所定容積の中空の前部音響室と後部音響室とが形成され、
   上記前部音響室には上記前端の開放された開口部および上記前端側の側部開口を介して音波が導かれ、上記後部音響端子側における上記音響抵抗筒の後端開口部からは上記後部音響端子に音波が入らないように上記音響抵抗筒の後端開口部が所定の部材により閉止され、上記後部音響室には、上記後端側の側部開口を介してのみ音波が導かれるようにし、
   上記音響抵抗筒の内周面と上記マイクロホンユニットの外周面との間には、低周波数の音波が通過可能で、上記マイクロホンユニットにより区画される上記音響抵抗筒内の前部音響室と後部音響室とを連通する隙間が設けられており、
   かつ、上記音響抵抗材として、上記マイクロホンユニットの指向性が狭指向性になることのない音響抵抗が低い音響抵抗材が用いられることを特徴とする単一指向性マイクロホン。

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