JP6442720B2 - ヘッドセットマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、狭指向性マイクロホン、特にヘッドセット用のマイクロホンに関する。

ヘッドセットマイクロホンは使用者の口からの音波を収音する。このヘッドセットマイクロホンは頭部にヘッドバンド等で接話用マイクロホンを固定することで構成される。ヘッドセットマイクロホンのうち、マイクロホンユニットを頭部側に固定し、口元に中空のパイプを延ばすパイプマイクロホンが知られている。このようなパイプマイクロホンにおいては、口からの音波がパイプを通ってマイクロホンユニットまで到達する。

パイプマイクロホンは、マイクロホンユニットが頭部側に固定されている。したがって、口元までの配線が不要であり、機械的に丈夫である。従来のパイプマイクロホンでは、パイプで音波を伝達するため、無指向性のマイクロホンユニットが使用されている。無指向性のマイクロホンユニットを使用したパイプマイクロホンは、破裂音などに反応しやすく、耐騒音性に劣る。

そこで、耐騒音性のある接話用のマイクロホンが必要とされている。

これまでにも、例えば、マイクアーム部の一部に設けた通気孔と、通気孔を塞ぐ通気抵抗部材から構成されたマイクロホンが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたパイプマイクロホンは、通気孔を設けることでパイプ（音響管）内における共振周波数を曖昧にし、周波数特性を改善している。しかし、このようなパイプマイクロホンは、狭指向性を実現することが困難であった。そのため、従来のパイプマイクロホンは、屋外のイベントなど外部の環境変化が大きい状況では、騒音等の影響を受けやすく、雑音を収音しやすいという課題があった。

また、一端側にマイクロホンユニットが装着され、開口を有するマイクロホンケース内に保持される音響管であって、周壁に複数の小さな開口が設けられた可撓性樹脂管と、この可撓性樹脂管の内周側に密着して配置された樹脂管支持部材と、から構成される狭指向性マイクロホン用音響管が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に開示されたマイクロホンは、対騒音性および周波数特性に優れた狭指向性マイクロホンに関する。しかしながら、この狭指向性マイクロホンはマイクロホンケースの内部に収納するように構成されている。そのため、使用者の口元に音響管（パイプ）の先端を調整可能に配置する必要のあるヘッドセットマイクロホンに用いることはできない。

特許４１９２３４７号公報 特許５０７２４１２号公報

本発明は、耐騒音性のある接話用のパイプマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明にかかるヘッドセットマイクロホンは、狭指向性マイクロホンと、狭指向性マイクロホンを保持するハウジングと、ハウジングに接合されたヘッドバンドと、を備えるヘッドセットマイクロホンであって、狭指向性マイクロホンは、中空のマイクアームと、マイクアームの先端に設けられた開口部と、マイクアームの前記開口部とは反対側に配置されている単一指向性マイクロホンユニットと、を備え、マイクアームは音波を透過する多孔質材料からなり、マイクアームは可撓性を有し、湾曲可能であって、マイクアームの先端は、装着時において開口部が使用者の口元に向くように斜めにカットされていて、ヘッドバンドを頭部に装着することにより前記開口部から音声が収音される。

本発明によれば、接話用のパイプマイクロホンにおいて、風雑音などの外部からの雑音を低減でき、耐騒音性の高い、狭指向性のヘッドセットマイクロホンが得られる。

本発明にかかるマイクロホンの実施の形態を使用態様とともに示す側面図である。 上記マイクロホンを使用態様とともに上面から見た縦断面図である。 上記マイクロホンの（ａ）正面図、および（ｂ）縦断面図である。 上記マイクロホンの音響等価回路図である。 上記マイクロホンの周波数特性を示すグラフである。 従来の接話用パイプマイクロホンの周波数特性を示すグラフである。

以下、本発明にかかるマイクロホンの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１および図２に示すように、この実施の形態におけるマイクロホン１は、ヘッドセットマイクロホンの例であって、マイクアーム２、ハウジング３、支持部４、およびヘッドバンド５を備える。

図１に示すように、マイクアーム２は中空のパイプである。パイプの先端には開口部２１が設けられている。マイクアーム２の開口部２１とは反対側の端部は、ハウジング３に接続されている。マイクアーム２は可撓性があり、開口部２１が音声を発する使用者５０の口に近接するようマイクアーム２を湾曲させることができる。

図２に示すように、ヘッドバンド５の両端部は、それぞれハウジング３および支持部４と連結されている。ヘッドバンド５は、使用状態において使用者の頭部の上方を左右にまたいで配置される。ヘッドバンド５は、左右の端部の相互の間隔を調整できるように、長さ調整機構が組み込まれている。ハウジング３と支持部４には、ヘッドバンド５により使用者の側頭部に押し当てるための圧力が加わっている。

マイクロホン１の装着時において、ハウジング３および支持部４の使用者５０の耳に触れる面は、例えば角が出ない形状になっている。この面に緩衝材が貼付されてもよい。この構成により、マイクロホン１の装着時に使用者５０の耳を傷つけることを防ぐことができる。ハウジング３および支持部４の上述の面にイヤーフックを設けて、使用者５０の耳にかけられるようにしてもよい。

図３に示すように、マイクアーム２には、ハウジング３に内蔵されたマイクロホンユニット３１が配置されている。マイクアーム２とマイクロホンユニット３１のユニットケース３５は、かしめられていてもよいし、接着剤により固定されていてもよい。マイクロホンユニット３１は、例えばエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットを用いることにより、ハウジング３を小型化することができる。マイクロホンユニット３１は、ダイナミック型であってもよい。

マイクロホンユニット３１は単一指向性である。マイクロホンユニット３１は、前部音響孔３２および後部音響孔３３を有する。前部音響孔３２は、マイクロホンユニット３１の前方、すなわちマイクアーム２内に設けられている。マイクロホンユニット３１は、前部音響孔３２を介して、パイプ状のマイクアーム２の開口部２１からの音波を受け、電気音響変換を行う。

後部音響孔３３は、マイクロホンユニット３１の後方に設けられている。ハウジング３のマイクアーム２との接合部とは反対側が開放されており、後部音響孔３３が音波を収音することができるようになっている。マイクロホンユニット３１の後部音響孔３３側には、図示しない回路基板や端子３４などがあって、これらが電気的に接続されている。

マイクアーム２は音波を透過する多孔質材料からなり、周壁の全体にわたって無数の微小な孔２２を有している。音波は、開口部２１および無数の孔２２からマイクアーム２内部に進入する。しかし、無数の孔２２から進入した音波は、互いに打ち消しあい、マイクロホンユニット３１まで到達しない。したがって、マイクロホン１は、開口部２１から進入した音のみをマイクロホンユニット３１によって収音することができる。このように、マイクアーム２の無数の孔２２が開口部２１付近で発生した音波以外の音波を打ち消すため、マイクロホン１は開口部２１方向に指向性を持つ狭指向性になる。

上記マイクアーム２について、音響等価回路を用いてさらに説明する。図４はマイクロホン１の音響等価回路図である。ｍ０、ｓ０、ｒ０、ｓ１、ｒ１は、マイクロホンユニット３１の等価回路を構成する。ｍ０およびｓ０は、マイクロホンユニット３１が備える振動板の音響質量およびスチフネスである。ｒ０は、マイクロホンユニット３１が備える固定極と上記振動板との間の薄空気層抵抗である。ｒ１およびｓ１は、振動板の後側に加えられる後部音響孔３３側からのインピーダンスを示す、音響抵抗および音響容量である。

Ｐｆは開放端（マイクアーム２の先端、すなわち開口部２１）における音波の音圧である。また、Ｐｒは後部音響孔３３における音波の音圧である。マイクアーム２には無数の孔２２があるため、このマイクロホン１の音響等価回路は、長さ方向にｍｐ、ｒｐ、ｓｐからなる回路を複数持った分布定数回路と等価になる。ｍｐは音響管の単位長あたりの音響質量、ｒｐは音響管の周壁に形成された無数の孔２２による単位長あたりの音響抵抗、ｓｐは音響管の単位長あたりの音響容量である。

音響質量ｍｐ、音響抵抗ｒｐ、音響容量ｓｐからなる回路は時定数を持ち、単位長あたりのインピーダンスが同じ音響回路がマイクアーム２全体に分布している状態と等価になる。通常、パイプ（音響管）の長さと音波の波長との関係から共振周波数が決定される。しかし、パイプに長さ方向にわたって無数の孔２２が形成されることで、同一音源からの音波（ここでは平面波であるとする。）は、マイクアーム２にこの無数の孔２２から入り込む。マイクアーム２の周壁は無数の孔２２によって、音波は音源から周壁の各入力部分（Ｐ１〜Ｐｎ）までの距離とマイクアーム２の音響回路による遅延を伴って振動板で合成される。このとき、周壁から取り込まれた音波には位相差があるため、互いに干渉しあう。そのため、振動板で合成された音波は、狭指向性になる。

すなわち、マイクロホン１は、狭指向性を有するため、耐騒音性に優れたマイクロホンとなる。図１および図２に示す使用態様では、使用者５０の口許から発せられる音波がマイクアーム２内を伝搬し、マイクアーム２の周辺の音は干渉によってキャンセルされる。また、マイクアーム２の微小な無数の孔２２は、少なくとも長さ方向全体において形成されていれば良い。

このような中空のマイクアームは、例えば、水に溶解する粒子（例えば塩粒）を混練した樹脂から製造することができる。このような樹脂を管状に成形した後に水洗すると、上記粒子が水に溶解して、無数の孔２２を有する多孔質のマイクアーム２を製造することができる。無数の孔２２は、一定の密度でマイクアーム２の周壁全体にランダムに設けられている。無数の孔２２は、音響抵抗となる。すなわち、マイクアーム２は、音波を透過する音響抵抗を有するため、音響抵抗材を別に設ける必要がない。ただし、マイクアーム２の周壁の外周又は内周に、別の音響抵抗材を配置してもよい。

マイクアーム２は、ゴムであってもよい。マイクアーム２がゴムであることにより、可撓性のあるマイクアーム２を実現できる。マイクアーム２の周壁の外周に、可撓性のあるコイルスプリングを巻いてもよい。このようにすることで、マイクアーム２の断面積を一定に維持することができる。また、マイクアーム２に塑性を有する素材を芯材として使用することにより、任意の形状でその形状を保持することができる。形状を保持できる構成にすることで、マイクアーム２の開口部２１の位置を使用者５０の口の位置に合わせて調整することができる。

マイクアーム２の先端を斜めにカットすることで、開口部２１を設けてもよい。開口部２１が使用者５０の口を向くため、口からの音波をより効率的に収音することができる。

図５に示すように、マイクロホン１は口元方向に指向性をもつ狭指向性になる。このときマイクロホンユニット３１に単一指向性のマイクロホンユニットを使用することにより、マイクアーム２の無数の孔２２による音波の打ち消しあいが生じない波長の長い低周波数領域の雑音においても、低減することができる。そのため、低周波数領域まで狭指向性をもったパイプマイクロホンが実現できる。

図６は、従来の接話用マイクロホンの周波数特性を示す。従来の接話用マイクロホンは、無指向性のマイクロホンユニットを用いており、マイクアームは多孔質の素材ではない。従来の接話用マイクロホンは、本例においては、２ｋＨｚ以上の周波数領域では狭指向性、２ｋＨｚ以下の低周波数領域では無指向性である。そのため、音声の主要な帯域外の低音の雑音に弱いと言える。なお、閾値（ここでは、２ｋＨｚ）は、マイクアームの長さにより異なる。

以上説明した実施の形態によれば、単一指向性マイクロホンユニットに、周壁に無数の孔を備えるマイクアームを接合する構成により、耐騒音性のある接話用の狭指向性マイクロホンを実現することができる。

１ マイクロホン
２ マイクアーム
２１ 開口部
２２ 無数の孔
３１ マイクロホンユニット

Claims (3)

1. 狭指向性マイクロホンと、
   前記狭指向性マイクロホンを保持するハウジングと、
   前記ハウジングに接合されたヘッドバンドと、
   を備えるヘッドセットマイクロホンであって、
   前記狭指向性マイクロホンは、
   中空のマイクアームと、
   前記マイクアームの先端に設けられた開口部と、
   前記マイクアームの前記開口部とは反対側に配置されている単一指向性マイクロホンユニットと、
   を備え、
   前記マイクアームは音波を透過する多孔質材料からなり、
   前記マイクアームは可撓性を有し、湾曲可能であって、
   前記マイクアームの先端は、装着時において前記開口部が使用者の口元に向くように斜めにカットされていて、
   前記ヘッドバンドを頭部に装着することにより前記開口部から音声が収音される、
   ヘッドセットマイクロホン。
2. 前記マイクアームの周壁は、音響抵抗となっている請求項１に記載のヘッドセットマイクロホン。
3. 前記マイクアームは塑性を有している芯材を備えた請求項１又は２に記載のヘッドセットマイクロホン。

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