JP6533120B2 - ダイナミックマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、ダイナミックマイクロホンに関し、さらに詳しく言えば、低域の共振周波数特性を損なうことなく、ハンドリングノイズ等の振動雑音を低減する構成を備えたダイナミックマイクロホンに関するものである。

ダイナミックマイクロホンは、手持ち式のボーカルマイクロホン等によく用いられているが、手持ち式であるがゆえに指等で擦られることによって発生する振動雑音（ハンドリングノイズ）がしばしば問題となる。

振動雑音を減らす方法の一つとして、ボイスコイルの重量を軽くする方法が知られているが、これによると、低域の共振周波数が上がってしまい低い音が録れなくなる、という問題が発生する。

また、低域の共振周波数を下げる方法として、ダイアフラム（振動板）のサブドームを柔らかくする方法もあるが、高域において異常共振が現れることがあるため、好ましいとは言えない。

この点に関しては、特許文献１に記載されているように、サブドームにダンプ剤（制振剤）を塗布すれば高域での異常共振を抑えることができるが、これには、その塗布作業や塗布量の管理等に手間がかかり、生産性の面で難がある。

別の観点から、特許文献２に記載されているように、マイクロホンユニットに加えられる雑音源としての機械的な振動を圧電素子で検出し、その逆相をボイスコイルに流す方法もあるが、この場合、圧電素子の出力ラインがボイスコイルに対して直列に接続されることになるため、振動検出側で断線が生じると、マイクロホンから音が出なくなる、という問題が生ずる。

実開平５−４３６９４号公報 特開２００９−１４７８５８号公報（段落０００８−０００９参照）

したがって、本発明の課題は、ダイナミックマイクロホンにおいて、低域の共振周波数特性を損なうことなく、ハンドリングノイズ等の振動雑音を低減することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、センタードームの周りにサブドームを備え、その境界部分にボイスコイルが取り付けられている振動板と、上記ボイスコイルに永久磁石による磁束を与える磁気ギャップを有する磁気回路部とを有し、ほぼ円盤状に形成された支持フレームの中央部分に上記磁気回路部が支持され、上記ボイスコイルが上記磁気ギャップ内で振動し得るように上記サブドームの周縁部が上記支持フレームの外周部分に支持されているマイクロホンユニットを含むダイナミックマイクロホンにおいて、
上記サブドームと上記支持フレームとの間に存在する背部空気室内に音波検出用マイクロホンとスピーカとが配置されているとともに、外部から上記マイクロホンユニットに加えられる機械的振動を検出する加速度ピックアップと、上記音波検出用マイクロホンおよび上記加速度ピックアップの各出力により上記スピーカを駆動するスピーカ駆動手段とを備え、上記スピーカ駆動手段は、上記音波検出用マイクロホンの出力は逆相として、上記加速度ピックアップの出力は同相として上記スピーカの駆動コイルに供給することを特徴としている。

本発明の好ましい態様によると、上記スピーカ駆動手段として演算増幅器が用いられ、その反転入力端子に上記音波検出用マイクロホンの出力が入力され、非反転入力端子に上記加速度ピックアップの出力が入力される。

また、上記音波検出用マイクロホンおよび上記加速度ピックアップの各々は、その出力レベルおよび周波数応答を上記マイクロホンユニットの音波に対する周波数応答および振動雑音に対する周波数応答に合わせ込むフィルタ回路を備えている。

また、上記加速度ピックアップには、負荷としての錘を有する圧電素子が用いられ、上記音波検出用マイクロホンの指向性は無指向性であることが好ましい。

本発明によれば、音波により振動板が振動する際には、音波検出用マイクロホンの出力が音波に対して逆相としてスピーカの駆動コイルに供給されるため、振動板がより振動しやすくなり、これに対して、マイクロホンに振動が加えられる場合には、加速度ピックアップの出力が加えられた振動と同相としてスピーカの駆動コイルに供給されるため、振動板が動きづらくなり振動雑音の低減がはかれる。

また、音波検出用マイクロホンおよび加速度ピックアップを含む電気配線系は、ボイスコイルの音声信号出力配線系と電気的に分離しているため、音波検出用マイクロホンおよび／または加速度ピックアップからスピーカに至る電気配線が断線したとしても、マイクロホンとしての機能が損なわれることはない。

本発明のダイナミックマイクロホンが備えるマイクロホンユニットを示す模式的な断面図。 本発明の要部を示す模式図。

次に、図１，２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。

この実施形態に係るダイナミックマイクロホンは、図１に例示するマイクロホンユニット１を備えている。この実施形態において、ダイナミックマイクロホンは手持ち式のボーカルマイクロホンであり、マイクロホンユニット１は、図示しないショックマウント機構等を介して円筒状のマイクロホンケース（マイクロホンのグリップ部）２内に支持されるが、ここではその詳細な説明は省略する。

マイクロホンユニット１には、振動板（ダイアフラム）１０と、磁気回路部２０と、支持フレーム３０とが含まれている。

振動板１０は、合成樹脂の薄膜シート材からなり、センタードーム１１と、その周りに一体に形成されたサブドーム１２とを備えている。振動板１０の裏面側でセンタードーム１１とサブドーム１２との境界部分には、ボイスコイル１３が接着材等により一体的に取り付けられている。

磁気回路部２０は、上面が開放されたカップ状をなすヨーク部材２１と、ヨーク部材２１の内底面２１ａに配置された円盤状の永久磁石２２と、永久磁石２２上に配置される円柱状のポールピース２３とを備えている。

永久磁石２２は板厚方向に着磁されており、これにより、ヨーク部材２１の上端内周面２１ｂとポールピース２３との間に、ボイスコイル１３に永久磁石２２による磁束を与える磁気ギャップＧが形成される。

支持フレーム３０は、中央に開口部を有するほぼ円盤状に形成されており、その中央の開口部内に磁気回路部２０が嵌合した状態で支持されている。振動板１０は、ボイスコイル１３が磁気ギャップＧ内で振動し得るように、サブドーム１２の周縁部が支持フレーム３０の外周部分に支持されている。

サブドーム１２と支持フレーム３０との間に存在する空間を、サブドーム１２の背部空気室１２ａとして、本発明では、その背部空気室１２ａ内にマイクロホン４１とスピーカ４２とが配置される。また、外部からマイクロホンユニット１に加えられる機械的振動を検出する加速度ピックアップ４３を備えている。

マイクロホン４１は音波検知用マイクロホンで、音波によって振動板１０が振動するのに伴って変動する背部空気室１２ａ内の圧力を検出する。マイクロホン４１の指向性は無指向性であることが好ましい。音波検知用マイクロホン４１は、背部空気室１２ａ内で一つ設けられればよい。

スピーカ４２は、背部空気室１２ａ内の圧力を調整するために用いられている。スピーカ４２は、コンデンサ型，ダイナミック型のいずれでもよいが、この実施形態では、駆動コイルに流す電流よってスピーカコーンを振動させるダイナミック型スピーカを採用している。

図１に示すように、スピーカ４２は、支持フレーム３０に埋め込むように配置されることが好ましい。また、スピーカ４２の個数は、例えばマイクロホンユニット１の口径やスピーカ４２の放音周波数等により決められるが、必ずしも複数個を必要としない。

加速度ピックアップ４３には、好ましくは増感用の錘４３２を有する圧電素子４３１が用いられる。この実施形態によると、加速度ピックアップ４３は、ヨーク２１の外底面２１ｃに配置されているが、外筐としてのマイクロホンケース（マイクロホングリップ）２内に設けられてもよい。

図２を参照して、このダイナミックマイクロホンは、音波検知用マイクロホン４１と加速度ピックアップ４３としての圧電素子４３１の各出力によりスピーカ４２を駆動するピーカ駆動手段４５を備えている。

スピーカ駆動手段４５は、音波検出用マイクロホン４１の出力は逆相としてスピーカ４２の駆動コイルに供給するが、圧電素子４３１の出力は同相としてスピーカ４２の駆動コイルに供給する。

これを実現するため、この実施形態では、スピーカ駆動手段４５として演算増幅器（オペアンプ）４５１を用い、その反転入力端子（−）に音波検出用マイクロホン４２の出力を入力し、非反転入力端子（＋）に圧電素子４３１の出力を入力するようにしている。

また、音波検出用マイクロホン４１の出力段には、バッファ回路４１ａとフィルタ回路４１ｂとが接続されており、また、圧電素子４３１の出力段にも、バッファ回路４３ａとフィルタ回路４３ｂとが接続されている。

このうち、フィルタ回路４１ｂ，４３ｂは、音波検出用マイクロホン４１と圧電素子４３１の出力レベルおよび周波数応答をマイクロホンユニット１の音波に対する周波数応答および振動雑音に対する周波数応答に合わせ込むフィルタ特性を有している。

圧電素子４３１について言えば、その出力レベルはほぼ平坦であるため、フィルタ回路４３ｂにより、出力レベルをマイクロホンユニット１の共振周波数に沿うように調整してスピーカ４２を駆動すれば、それに応じて振動板１０が効率的に変位（応動）する。

次に、動作について説明するが、説明の便宜上、振動板１０に対して音波の山部でかけられる音圧を＋Ｐｏ，音波の谷部でかけられる音圧を−Ｐｏとする。同様に、マイクロホンユニット１にかけられる機械的振動についても、図１，図２で収音軸に沿って上方に向けてかけられる加速度を＋Ｖ，下方に向けてかけられる加速度を−Ｖとする。

音波の山部で振動板１０に音圧＋Ｐｏが加えられると、背部空気室１２ａ内の圧力Ｐが上昇する。この圧力上昇分は、音波検出用マイクロホン４１により捉えられ、音波検出用マイクロホン４１から圧力Ｐに比例した出力が出されるが、スピーカ駆動手段４５により、その出力とは逆相の駆動信号がスピーカ４２の駆動コイルに供給される。

これにより、音波の山部ではスピーカ４２の図示しないスピーカコーンが後退方向に移動し、その分、背部空気室１２ａ内の圧力Ｐが下げられる。

これに対して、音波の谷部では、振動板１０にかけられる圧力は−Ｐｏとなるため、それに伴って背部空気室１２ａ内の圧力Ｐも下がる。この圧力下降分は、音波検出用マイクロホン４１により捉えられ、音波検出用マイクロホン４１から圧力Ｐに比例した出力が出されるが、スピーカ駆動手段４５により、その出力とは逆相の駆動信号がスピーカ４２の駆動コイルに供給される。

これにより、音波の谷部では、スピーカ４２のスピーカコーンが前進方向に移動し、その分、背部空気室１２ａ内の圧力Ｐが高められる。このようにして、振動板１０は音波に対して振動しやすくなり、低域の共振周波数をより下げることができる。

次に、振動雑音（ハンドリングノイズ）について説明する。振動雑音は、マイクロホンユニット１に外力が加えられて収音軸方向に変位するときに、振動板１０が慣性によって静止しようとすることから発生する。すなわち、振動板１０のボイスコイル１３に対して磁気回路部２０の磁気ギャップＧ側が動くことにより、振動雑音が発生する。

したがって、マイクロホンユニット１に加えられる機械的振動のうち、マイクロホンユニット１を押し上げる方向の＋Ｖなる加速度時には、それによって圧電素子４３１から出される出力にて、スピーカ４２のスピーカコーンが前進方向に移動するようにスピーカ４２を駆動する。これにより、背部空気室１２ａ内の圧力Ｐが高められ、振動板１０が磁気回路部２０とともに押し上げられる。

これに対して、マイクロホンユニット１を押し下げる方向の−Ｖなる加速度時には、それによって圧電素子４３１から出される出力にて、スピーカ４２のスピーカコーンが後退方向に移動するようにスピーカ４２を駆動する。これにより、背部空気室１２ａ内の圧力Ｐが下げられ、振動板１０が磁気回路部２０とともに押し下げられる。

このように、振動板１０をマイクロホンユニット１に加えられる機械的振動の向き（収音軸に沿った向き）と同じ方向に移動するように、スピーカ４２を圧電素子４３１の出力と同相で駆動することにより、振動板１０と磁気回路部２０との相対的な位置ずれが押さえられるため、振動雑音を効果的に低減することができる。

なお、上記実施形態では、スピーカ駆動手段４５として演算増幅器４５１を採用しているが、スピーカ４２の駆動コイルを互いに分離した同軸配置の２つのコイルとし、その一方の駆動コイルを音波検出用マイクロホン４１の出力と逆相の信号で駆動し、他方の駆動コイルを加速度ピックアップの出力と同相の信号で駆動するようにしてもよい。

いずれにしても、音波検出用マイクロホン４１および加速度ピックアップ４３を含む電気配線系は、ボイスコイル１３の音声信号出力配線系と電気的に分離しているため、音波検出用マイクロホン４１および／または加速度ピックアップ４３からスピーカ４２に至る電気配線が断線したとしても、マイクロホンとしての機能が損なわれることはない。

１ マイクロホンユニット
１０ 振動板
１１ センタードーム
１２ サブドーム
１２ａ 背部空気室
１３ ボイスコイル
２０ 磁気回路部
２１ ヨーク
２２ 永久磁石
２３ ポールピース
３０ 支持フレーム
４１ 音波検出用マイクロホン
４１ｂ フィルタ回路
４２ スピーカ
４３ 加速度ピックアップ
４３ｂ フィルタ回路
４３１ 圧電素子
４３２ 錘
４５ スピーカ駆動手段
４５１ 演算増幅器

Claims (5)

1. センタードームの周りにサブドームを備え、その境界部分にボイスコイルが取り付けられている振動板と、上記ボイスコイルに永久磁石による磁束を与える磁気ギャップを有する磁気回路部とを有し、ほぼ円盤状に形成された支持フレームの中央部分に上記磁気回路部が支持され、上記ボイスコイルが上記磁気ギャップ内で振動し得るように上記サブドームの周縁部が上記支持フレームの外周部分に支持されているマイクロホンユニットを含むダイナミックマイクロホンにおいて、
   上記サブドームと上記支持フレームとの間に存在する背部空気室内に音波検出用マイクロホンとスピーカとが配置されているとともに、外部から上記マイクロホンユニットに加えられる機械的振動を検出する加速度ピックアップと、上記音波検出用マイクロホンおよび上記加速度ピックアップの各出力により上記スピーカを駆動するスピーカ駆動手段とを備え、
   上記スピーカ駆動手段は、上記音波検出用マイクロホンの出力は逆相として、上記加速度ピックアップの出力は同相として上記スピーカの駆動コイルに供給することを特徴とするダイナミックマイクロホン。
2. 上記スピーカ駆動手段として演算増幅器が用いられ、その反転入力端子に上記音波検出用マイクロホンの出力が入力され、非反転入力端子に上記加速度ピックアップの出力が入力されることを特徴とする請求項１に記載のダイナミックマイクロホン。
3. 上記音波検出用マイクロホンおよび上記加速度ピックアップの各々は、その出力レベルおよび周波数応答を上記マイクロホンユニットの音波に対する周波数応答および振動雑音に対する周波数応答に合わせ込むフィルタ回路を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のダイナミックマイクロホン。
4. 上記加速度ピックアップには、負荷としての錘を有する圧電素子が用いられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のダイナミックマイクロホン。
5. 上記音波検出用マイクロホンの指向性は無指向性であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のダイナミックマイクロホン。

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