JP6633905B2 - 狭指向性マイクロホン - Google Patents

Description

この発明は、音響管を用いた狭指向性マイクロホンに関し、特に風雑音および振動雑音を低減することができる狭指向性マイクロホンに関する。

狭指向性マイクロホンとして細長い音響管を用い、音響管の内底部にマイクロホンユニットを配置したものが知られており、この狭指向性マイクロホンは音響管の軸方向前端部から入る音波に高い感度特性を有している。
すなわち、音響管はその前端部が開放され、側壁には例えばスリット状の音波導入口が形成されて、側壁の音波導入口には音響抵抗材が貼り付けられている。この構成により音響管の軸方向以外からの音波は、音響管の前端部から入るものと、音響管の側壁の音波導入口から入るものとが時間差を持つことで互いに干渉して打ち消し合う。
この結果、音響管の軸方向前端部側からの音波に対してのみ、高い感度を持つ狭指向性のマイクロホンを得ることができ、これはガンマイクロホンとも呼ばれている。

この音響管を用いた狭指向性マイクロホンは、マイクロホンユニットが音響管の内底部に位置するために、マイクロホンユニットの前部音響端子と後部音響端子間の距離が長くなり、このためにいわゆる風雑音が大きくなる。
また、音響管を用いた狭指向性マイクロホンは、音響管内の空気の質量に依存して振動雑音が増大することから、音響管が長いほど振動雑音が大きくなるという技術的な課題を有している。

これらの風雑音や振動雑音は、主に低域の周波数帯域に存在するために、マイクロホンユニットからの変換信号から低域成分を除去するローカットフィルタを備え、風雑音や振動雑音が大きいと見込まれる場合には、手動スイッチの操作により、マイクロホンユニットからの信号伝送路に前記ローカットフィルタを挿入するなどの対策が考えられている。

一方、本件出願人は、振動雑音の低減手段を備えたマイクロホンについて、先に提案をしており、これは特許文献１に開示されている。
この特許文献１に開示されたマイクロホンによると、マイクロホンケース内に圧電素子を用いた振動検出部が備えられ、振動検出部からの振動検出信号に基づいて、マイクロホンユニットからもたらされる変換信号を減衰して出力するように作用する。
これにより、例えば振動板を含む振動系と磁気回路等の固定部との間の相対速度に基づいて生成される振動雑音を低減することができる。

特許第４０００２１７号公報

ところで、前記した音響管を用いた狭指向性マイクロホンによると、前記した振動雑音の他に特有の風雑音も生成されることになり、前記特許文献１に開示された振動雑音の低減手段においては、前記した風雑音を抑制することは困難である。

そこで、この発明は特に音響管を用いた狭指向性マイクロホンにおいて生ずる前記した風雑音および振動雑音を、１つのセンサーを利用して共に抑制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課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係る狭指向性マイクロホンの第１の好ましい形態においては、マイクロホンユニットが前端部に装着されて側面がグリップを構成するユニットケースと、前記マイクロホンユニットを覆い、その内底部に前記マイクロホンユニットが位置するように、前記ユニットケースの前端部に取り付けられた樹脂素材により筒状に形成された音響管と、前記音響管の少なくとも一部に配置され、前記音響管の機械的な歪みに基づいて検出出力を生成する圧電フィルムと、前記圧電フィルムからの検出出力により、前記マイクロホンユニットからの変換信号を減衰させて信号出力部にもたらす減衰回路を備えた出力信号処理部とが具備される。

また、この発明に係る狭指向性マイクロホンの第２の好ましい形態においては、マイクロホンユニットが前端部に装着されて側面がグリップを構成するユニットケースと、前記マイクロホンユニットを覆い、その内底部に前記マイクロホンユニットが位置するように、前記ユニットケースの前端部に取り付けられた圧電フィルムにより筒状に形成された音響管と、前記圧電フィルムによる音響管の機械的な歪みに基づく検出出力を受けて、前記マイクロホンユニットからの変換信号を減衰させて信号出力部にもたらす減衰回路を備えた出力信号処理部とが具備される。

そして、前記した第１または第２形態の狭指向性マイクロホンにおける前記出力信号処理部には、好ましくは前記圧電フィルムによる検出出力に基づいて、前記マイクロホンユニットからの変換信号中の低域成分を減衰させるローカットフィルタによる減衰回路が備えられる。

前記ローカットフィルタは、前記圧電フィルムによる検出出力の値に応じて、その低域カット周波数を可変することができる。

また、第１または第２形態の狭指向性マイクロホンにおける前記出力信号処理部には、前記圧電フィルムによる検出出力に基づいて、前記マイクロホンユニットからの変換信号レベルを減衰させる減衰回路を備えた構成も採用することができる。

前記減衰回路は、前記圧電フィルムによる検出出力の値に応じて、その全体レベルの減衰量を可変することができる。

この発明に係る前記した狭指向性マイクロホンによると、ユニットケースの側面に形成された前記グリップに振動が加わる時には、グリップに対して前記音響管は相対変位する。一方、音響管に風が加わると、音響管が風を受けることで変位する。
したがって、前記グリップに振動が加わった時、および音響管に風が加わった時のいずれにおいても音響管に歪みが生じ、これによりポリフッ化ビニリデン樹脂などによる圧電フィルムに検出出力が発生する。

前記検出出力は、出力信号処理部に供給され、この出力信号処理部においてマイクロホンユニットからの変換信号レベルを減衰させるか、もしくは低域成分を減衰させるように作用する。これにより、風雑音および振動雑音を、共に抑制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が可能となる。

この発明の第１実施形態に係る狭指向性マイクロホンの中央断面図である。 図１に示すマイクロホンに搭載される主に信号処理部のブロック図である。 この発明の第２実施形態に係る狭指向性マイクロホンと、これに搭載される信号処理部のブロック図である。

この発明に係る狭指向性マイクロホンについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は狭指向性マイクロホンの第１の形態を示すものである。この図１に示す狭指向性マイクロホン１は、周側面がグリップ３を構成する例えばアルミニウム素材により形成されたユニットケース２と、このユニットケース２の前端部に取り付けられた樹脂素材により筒状に形成された音響管４とにより外郭が形成されている。
すなわち、前記ユニットケース２と音響管４とは共にほぼ同一の外径寸法を構成し、これらが一軸状に結合することで、全体が長尺の円筒形状を形成している。

前記ユニットケース２内の前端部には、マイクロホンユニット５が取り付けられており、したがって、このマイクロホンユニット５は、ユニットケース２に取り付けられた前記音響管４の内底部に配置される。
なお、このマイクロホンユニット５は、コンデンサマイクロホンユニットにより構成されており、このコンデンサマイクロホンユニットからの出力をインピーダンス変換するインピーダンス変換回路や、前記インピーダンス変換回路からの出力信号を処理する後述する出力信号処理部等は、ユニットケース２内に収容された回路基板６に搭載されている。
そして、回路基板６に搭載された前記出力信号処理部からの出力信号は、ユニットケース２の後端部に配置された３ピンタイプの出力コネクタ７に導出されるように構成されている。

一方、前記音響管４は、例えばフッ素樹脂などの樹脂素材により形成されており、その前端部は開放されて、この前端開放部にはメッシュカバー８ａを中央部に備えたカバーホルダ８が嵌合されて取り付けられている。
前記音響管４の側壁にはスリット状に形成された複数の開口４ａが形成されており、この開口４ａを外側から塞ぐように、音響管４の周側面に短冊状に形成された音響抵抗材９が貼り付けられている。

また、この実施の形態においては、前記音響管４の外側壁に軸方向に沿って圧電フィルム１１が貼着されている。この圧電フィルム１１は両面に電極が成膜された好ましくはポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）が利用される。
そして、前記ユニットケース２の前端部に環状に突出して形成された取り付け部２ａに対して、前記音響管４の後端部が複数のねじ１０によって取り付けられている。なおこの例においては、図に示されたねじ１０を含めて３本のねじが、周方向に等間隔に前記取り付け部３ａにねじ込まれて、前記音響管４を支持している。

図１に示した狭指向性マイクロホン１によると、ユニットケース２の前端部に取り付けられた音響管４は、樹脂素材により筒状に形成されているので、樹脂素材特有の可撓性を有するものとなる。そして音響管４の外側壁に軸方向に沿って圧電フィルム１１が貼着されているので、ユニットケース２の前記グリップ３に振動が加えられた場合、もしくは音響管４に風が加わった場合には、音響管４の歪みに応じて前記圧電フィルム１１より検出出力が得られる。

図２は、前記圧電フィルム１１からの検出出力を利用して、狭指向性マイクロホン１において発生する振動雑音ならびに風雑音を共に抑制することができる出力信号処理部の一例を示したブロック図である。
なお、図２に示す出力信号処理部は、狭指向性マイクロホン１におけるユニットケース２内に収容された前記した回路基板６に搭載されている。

図２に示すマイクロホンユニット５には、例えばＦＥＴなどを用いた第１インピーダンス変換回路１３が接続されており、この第１インピーダンス変換回路１３によって得られる変換信号は、その低域成分を選択的に減衰させるローカットフィルタによる減衰回路１４Ａに供給される。
そして、ローカットフィルタによる減衰回路１４Ａの出力は、信号増幅回路１５を介して信号出力部として機能する出力コネクタ７に供給され、この出力コネクタ７を介してマイクロホン１の音声出力信号として導出される。

一方、音響管４の外側壁に軸方向に沿って貼着された圧電フィルム１１からの検出出力は、第２インピーダンス変換回路１６に供給される。すなわち、図２に示したように音響管４に貼着された圧電フィルム１１の外側に成膜された電極１１ｂは、回路の基準電位点（アース）に接続され、圧電フィルム１１の内側に成膜された電極１１ａが、前記第２インピーダンス変換回路１６に接続されている。

そして、第２インピーダンス変換回路１６からもたらされる圧電フィルム１１による検出出力は制御回路１７に供給される。この制御回路１７は、第２インピーダンス変換回路１６による検出出力の値が、所定の閾値を超えた場合に、ローカットフィルタによる減衰回路１４Ａに制御信号を送り、第１インピーダンス変換回路１３によって得られるマイクロホンユニット５からの変換信号の低域成分を減衰させるように作用する。

この低域成分の減衰作用は、ユニットケース２のグリップ３に振動が加わることにより、グリップ３に対して音響管４が相対変位した時、また音響管４に風が加わることにより音響管４に歪みが生じた時のいずれにおいても動作する。
これにより、マイクロホンユニット５から出力される振動雑音、ならびに風雑音を共に抑制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ができる。

なお、前記した振動ならびに風雑音の抑制作用は、圧電フィルム１１による検出出力が、所定の閾値を超えた場合に動作するように説明しているが、前記圧電フィルム１１による検出出力の値に応じて、低域カット周波数が可変できるように構成しても、同様の作用効果を得ることができる。
この場合、圧電フィルム１１による検出出力のレベルが高くなるにしたがって、すなわち、振動ならびに風雑音が高くなるにしたがって、低域カットの周波数が上昇するように設定されていることが望ましい。

次に図３は、第２の実施形態に係る狭指向性マイクロホンと、このマイクロホンに搭載される信号処理部の一例を示したブロック図である。
図３に示すマイクロホンにおける音響管４は、全体が圧電フィルム１１により筒状に形成されており、筒状に形成された内周面側の電極１１ａと外周面側の電極１１ｂより、圧電フィルム１１による検出出力を得るように構成されている。

すなわち、第２の狭指向性マイクロホンは、図１に示す樹脂製の音響管４とその外側壁に軸方向に沿って貼着した圧電フィルム１１の組み合わせに代えて、全体が圧電フィルム１１により形成された音響管４を利用するものであり、他の狭指向性マイクロホンの全体は図１に示す狭指向性マイクロホン１と同様の構成が採用される。
なお、この例に示す音響管４を構成する圧電フィルム１１においても、すでに説明したポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）を好適に用いることができる。

そして、図３に示す出力信号処理部を示すブロック図においても、その基本構成は図２に示した例と同一であり、図２に基づいて説明した各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示している。したがって、各ブロックの詳細な説明は省略する。
なお、図３に示す例においては、図２に示すローカットフィルタによる低域成分減衰回路１４Ａに代えて、抵抗素子による信号レベルの減衰回路１４Ｂを備えている。

この図３に示す例においては、第２インピーダンス変換回路１６による検出出力の値が、所定の閾値を超えた場合に、制御回路１７は抵抗素子による減衰回路１４Ｂに制御信号を送り、第１インピーダンス変換回路１３からの変換信号の全体レベルを一定量減衰させるように作用する。
これにより、マイクロホンユニット５から出力される振動雑音ならびに風雑音を共に抑制することができる。

また、図３に示す例においては、第２インピーダンス変換回路１６による検出出力の値（圧電フィルム１１による検出出力の値）に応じて、制御回路１７は減衰回路１４Ｂによる全体レベルの減衰量を可変できるように構成しても良く、同様の作用効果を得ることができる。
この場合、第２インピーダンス変換回路１６による検出出力のレベルが高くなるにしたがって、すなわち、振動ならびに風雑音が高くなるにしたがって、減衰回路１４Ｂによる減衰量が大きくなるように設定されていることが望ましい。

なお、この発明に係る第１形態の狭指向性マイクロホンについては、図２に示すようにローカットフィルタによる低域成分の減衰回路１４Ａを用い、第２形態の狭指向性マイクロホンについては、図３に示すように抵抗素子による信号レベルの減衰回路１４Ｂを用いている。しかし、図２および図３に示す各減衰回路１４Ａと１４Ｂは、相互に入れ替えても同様に振動雑音ならびに風雑音を共に抑制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ができる。

１ 狭指向性マイクロホン
２ ユニットケース
３ グリップ
４ 音響管
５ マイクロホンユニット
６ 回路基板
７ 出力コネクタ（信号出力部）
８ カバーホルダ
８ａ メッシュカバー
９ 音響抵抗材
１０ ねじ
１１ 圧電フィルム
１１ａ 内側電極
１１ｂ 外側電極
１３ 第１インピーダンス変換回路
１４Ａ 減衰回路（低域成分減衰回路）
１４Ｂ 減衰回路（レベル減衰回路）
１５ 信号増幅回路
１６ 第２インピーダンス変換回路
１７ 制御回路

Claims (6)

1. マイクロホンユニットが前端部に装着されて側面がグリップを構成するユニットケースと、
   前記マイクロホンユニットを覆い、その内底部に前記マイクロホンユニットが位置するように、前記ユニットケースの前端部に取り付けられた樹脂素材により筒状に形成された音響管と、
   前記音響管の少なくとも一部に配置され、前記音響管の機械的な歪みに基づいて検出出力を生成する圧電フィルムと、
   前記圧電フィルムからの検出出力により、前記マイクロホンユニットからの変換信号を減衰させて信号出力部にもたらす減衰回路を備えた出力信号処理部と、
   を具備し、
   前記圧電フィルムは、前記音響管の壁に、前記音響管の軸方向に沿って貼着される、
   ことを特徴とする狭指向性マイクロホン。
2. マイクロホンユニットが前端部に装着されて側面がグリップを構成するユニットケースと、
   前記マイクロホンユニットを覆い、その内底部に前記マイクロホンユニットが位置するように、前記ユニットケースの前端部に取り付けられた圧電フィルムにより筒状に形成された音響管と、
   前記圧電フィルムによる音響管の機械的な歪みに基づく検出出力を受けて、前記マイクロホンユニットからの変換信号を減衰させて信号出力部にもたらす減衰回路を備えた出力信号処理部と、
   を具備したことを特徴とする狭指向性マイクロホン。
3. 前記出力信号処理部には、検出出力に基づいて、前記マイクロホンユニットからの変換信号中の低域成分を減衰させるローカットフィルタによる減衰回路を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の狭指向性マイクロホン。
4. 前記ローカットフィルタは、前記圧電フィルムによる検出出力の値に応じて、その低域カット周波数を可変することを特徴とする請求項３に記載の狭指向性マイクロホン。
5. 前記出力信号処理部には、前記圧電フィルムによる検出出力に基づいて、前記マイクロホンユニットからの変換信号レベルを減衰させる減衰回路を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の狭指向性マイクロホン。
6. 前記減衰回路は、前記圧電フィルムによる検出出力の値に応じて、その全体レベルの減衰量を可変することを特徴とする請求項５に記載の狭指向性マイクロホン。

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