JP6675914B2 - ステレオマイクロホン - Google Patents

Description

この発明は、２つの単一指向性マイクロホンユニットを用いたステレオマイクロホンに関し、特に左右の音を分離する分離板を備えたステレオマイクロホンに関する。

ステレオマイクロホンの集音方式の一つとして、ＯＳＳ（Optimal Stereo Signal ）方式と称するものが紹介されている。この集音方式は、２本のマイクロホンの間に、左右の音を分離するための「Jecklin Disk」と呼ばれる円形のディスクが配置されるものであり、このステレオマイクロホンは、非特許文献１に開示されている。

ところで、２本のマイクロホンの間に左右の音を分離するディスクを配置した場合には、前記ディスクの存在により、音波の波長に依存して周波数応答に凹凸が生ずることが知られている。これは特許文献１の図６に開示されている。
そこで、非特許文献１に開示されたＯＳＳ方式においては、前記ディスクによる音波の反射を軽減するために、ディスクの表面をスポンジ（フォーム＝foam）で覆う構造が採用されている。

一方、本件出願人は２つの単一指向性マイクロホンユニットを背中合わせに配置したステレオマイクロホンについて提案をしており、これは特許文献２に開示されている。
これによると、第１と第２のマイクロホンユニットの振動板の振動軸（主軸）が一致するように配置されると共に、この主軸上からオフセットされた位置に、各マイクロホンユニットの共通の後部音響端子が形成される。
したがって、第１と第２のマイクロホンユニットは、それぞれの前部音響端子と、共通の後部音響端子における音圧傾度によって動作し、左右の指向軸ＤＬ，ＤＲが適切な開き角度に振り分けられた特性を備えたものとなる。

「Jecklin Disk and Schneider Disk microphone mounts 」インターネット＜ＵＲＬ：http://www.core-sound.com/jecklin/1.php ＞〔平成２８年３月２９検索〕

特公昭４０−２３２８４号公報 特許第４９４５２７０号公報

ところで、非特許文献１に開示されたステレオマイクロホンによると、左右の音を分離する前記したディスクの両面に、それぞれマイクホルダーが取り付けられる。そして、マイクホルダーによって単一指向性の２本のマイクロホンが、それぞれの指向軸が適切な開き角度となるように取り付けられる。
加えて、前記ディスクと各マイクロホンとの間には、１０〜２５ｍｍ厚程度のスポンジ（フォーム）が取り付けられた構成が採用され、このスポンジによって、ディスクによる音波の反射を軽減する対策が施されている。

したがって、非特許文献１に開示されたステレオマイクロホンによると、ディスクの両面に貼られた吸音用のスポンジや、マイクホルダーによってそれぞれ所定の開き角度となるように取り付けられる各マイクロホンを含めて、全体が大型化せざるを得ないものとなる。

そこでこの発明は、左右の音を分離する分離板を用いると共に、前記した特許文献２に開示されたステレオマイクロホンの基本原理を応用し、構成部品が少なく、より小型化を図ることができるステレオマイクロホンを提案しようとするものである。
加えてこの発明は、実用的な音声帯域内における周波数応答に凹凸の少ない、よりフラットな特性を有するステレオマイクロホンを提供することを目的とするものである。

この発明に係るステレオマイクロホンは、指向性がともに単一指向性である第１と第２マイクロホンユニットと、前記第１と第２マイクロホンユニットの間に位置して、左右の音を分離すると共に、第１と第２マイクロホンユニットを背中合わせにそれぞれ取り付けた分離板とが備えられ、前記分離板は、音波を透過し音響抵抗を有する素材により平板状に形成され、かつ前記分離板には、前記第１と第２マイクロホンユニットの背面を連通する第１開口が形成されると共に、前記第１および第２マイクロホンユニットの主軸からオフセットした位置において、前記第１開口を外部空間に連通させる第２開口が形成されていることを特徴とする。

この場合、前記第１と第２マイクロホンユニットは、それぞれ振動板とこの振動板に対向して固定極とを備えたコンデンサマイクロホンユニットであり、前記分離板を中央にして各コンデンサマイクロホンユニットの振動板が両外側に向かって配置された構成が採用される。

そして前記分離板は、音波を透過し音響抵抗を有する素材が用いられ、望ましくはアルミニウム金属繊維をアルミニウムエキスパンドメタルに密着させて構成した金属多孔質材が用いられる。

前記した構成のステレオマイクロホンによると、音波を透過し音響抵抗を有する分離板と、この分離板を中央にして背中合わせに取り付けられた第１と第２の単一指向性マイクロホンユニットとにより構成される。
したがって、構成部品が少なく、より小型化を図ることができるステレオマイクロホンを提供することができる。そして前記分離板は、音波を透過し適度な音響抵抗として機能するので、周波数応答における凹凸の発生を効果的に抑制することができる。

また前記分離板には、第１と第２マイクロホンユニットの背面を連通する第１開口が形成されると共に、第１と第２マイクロホンユニットの主軸からオフセットした位置において、前記第１開口を外部空間に連通させる第２開口が形成される。
したがって、一対のマイクロホンユニットの共通の後部音響端子が、前記第２開口において形成される。これにより、各マイクロホンユニットは、それぞれの前部音響端子と、共通の後部音響端子における音圧傾度によって動作することになり、第１と第２マイクロホンユニットには、適度な開き角度になされた指向軸ＤＬ，ＤＲを前記分離板を中央にして形成することができる。

そして、第１と第２マイクロホンユニットに前記した適度な開き角度の指向軸ＤＬ，ＤＲが形成されることで、各マイクロホンユニットの振動板の振動軸（主軸）方向の感度は実質的に低下し、これにより振動雑音の少ないステレオマイクロホンを提供することが可能となる。

この発明に係るステレオマイクロホンの中央断面図である。 この発明に係るステレオマイクロホンの側面図である。 分離板の一部を構成するエキスパンドメタルの模式図である。 分離板の断面図である。 この発明に係るステレオマイクロホンの左チャンネル側マイクロホンユニットのポーラパターンである。 同じく左チャンネル側マイクロホンユニットの周波数応答特性図である。 この発明に係るステレオマイクロホンの右チャンネル側マイクロホンユニットのポーラパターンである。 同じく右チャンネル側マイクロホンユニットの周波数応答特性図である。 音波を透過しない分離板を用いた場合の左チャンネル側マイクロホンユニットのポーラパターンである。 同じく左チャンネル側マイクロホンユニットの周波数応答特性図である。 音波を透過しない分離板を用いた場合の右チャンネル側マイクロホンユニットのポーラパターンである。 同じく右チャンネル側マイクロホンユニットの周波数応答特性図である。

この発明に係るステレオ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に示されるように、ステレオマイクロホン１は、それぞれ単一指向性を有するＬ（左）チャンネル側のマイクロホンユニット（第１マイクロホンユニットとも言う）１０Ｌと、Ｒ（右）チャンネル側のマイクロホンユニット（第２マイクロホンユニットとも言う）１０Ｒとが備えられる。そして、第１マイクロホンユニット１０Ｌと、第２マイクロホンユニット１０Ｒは、分離板２に対して互いに背中合わせとなるように、主軸Ｘ−Ｘにおいて同軸状となるように取り付けられている。すなわち、第１、第２マイクロホンユニット１０Ｌ、１０Ｒの主軸（振動板の振動軸）は一致しており、同一直線状となる。この直線に対して、第１、第２マイクロホンユニット１０Ｌ、１０Ｒが同軸状に取り付けられる。

前記第１マイクロホンユニット１０Ｌと、第２マイクロホンユニット１０Ｒとは、ともに同一のコンデンサ型マイクロホンユニットが用いられている。
したがって、以下においては、その一方の第２マイクロホンユニット（Ｒチャンネル側マイクロホンユニット）１０Ｒの各部に付けた符号を引用してその構成を説明し、他方のマイクロホンユニット１０Ｌについては、その説明を省略する。

マイクロホンユニット１０Ｒの外郭は、アルミニウムよる有底円筒状のユニットケース１１により構成されている。その底面には図２に示されているように、中央に形成された音孔１１ａを中心にして、これを囲むように５つの音孔が周方向に等間隔に形成されている。なお、この音孔１１ａの形成側がマイクロホンユニット１０Ｒの前面側を構成している。そして、ユニットケース１１の音孔１１ａの内側には、金網などの網体１２が配置され、ユニットケース１１内への塵埃や異物の侵入を阻止するように構成されている。

ユニットケース１１内には、振動板支持リング１３に張設された振動板１４と、絶縁座１５に支持された固定極１６が収納されている。そして、振動板１４と固定極１６とは、スペーサリング（図示せず）を介して、一定の隙間を介して対向するように配置されている。前記振動板１４は、金属蒸着膜が成膜された合成樹脂の薄膜により構成されている。また固定極１６は、アルミニウムなどの金属素材により構成されている。
そして、振動板１４または固定極１６の一方にエレクトレット誘電体膜を備えることで、エレクトレット型コンデンサマイクロホンユニットを構成している。

ユニットケース１１における絶縁座１５の背面側には、ユニットケース１１の開口部を密閉するように回路基板１７が配置されている。この回路基板１７には、インピーダンス変換器として機能するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１８が実装されており、ＦＥＴ１８のゲート端子は、中継電極体１９を介して固定極１６に電気的に接続されている。

前記回路基板１７には、音孔１７ａが穿設されており、この音孔１７ａを介してマイクロホンユニット１０Ｒの背面側からの音波が取り込まれる。そして、背面側からの音波は、前記した絶縁座１５に形成された音孔１５ａ、および固定極１６に形成された音孔１６ａを介して振動板１２の裏面に到達するように構成されている。
なお、絶縁座１５と固定極１６との間には、不織布などからなる音響抵抗材２０が配置されている。

前記した構成のマイクロホンユニット１０Ｒによると、音源から到来する音波は、ユニットケース１１の前面側の音孔１１ａから、振動板１４の前面に対して直接的に到達する。またマイクロホンユニット１０Ｒの背面側からの音波は、前記したとおり、回路基板１７に形成された音孔１７ａ、絶縁座１５に形成された音孔１５ａ、固定極１６に形成された音孔１６ａを介して振動板１２の裏面に到達する。
これにより、マイクロホンユニット１０Ｒは、単一指向性のコンデンサマイクロホンユニットを構成している。

前記したとおり、左右のマイクロホンユニット１０Ｌ，１０Ｒは、分離板２に対して互いに背中合わせとなるように、すなわち各ユニットの前面側の振動板１４が、両外側に向かって配置されている。
そして、分離板２における左右のマイクロホンユニット１０Ｌ，１０Ｒの背面側は、両ユニット１０Ｌ，１０Ｒの背面を連通する第１開口２Ａが形成されている。また、左右のマイクロホンユニット１０Ｌ，１０Ｒの主軸（Ｘ−Ｘ）からオフセットした位置において、前記第１開口２Ａを外部空間に連通させる第２開口２Ｂが形成されている。

この構成により、左右のマイクロホンユニット１０Ｌ，１０Ｒの共通の後部音響端子ＲＴが、前記第２開口２Ｂにおける外部空間に連通する位置に形成される。一方、左右のマイクロホンユニット１０Ｌ，１０Ｒの前部音響端子は、ユニットケース１１の前面における中央の音孔１１ａ付近に形成される。
したがって、各マイクロホンユニット１０Ｌ，１０Ｒは、それぞれの前部音響端子と共通の後部音響端子における音圧傾度によって動作することになる。

それ故、第１マイクロホンユニット１０Ｌの指向軸ＤＬは、前部音響端子（音孔１１ａ）と、前記した共通の後部音響端子ＲＴを結ぶ線上に形成され、同様に第２マイクロホンユニット１０Ｒの指向軸ＤＲは、前部音響端子（音孔１１ａ）と、前記した共通の後部音響端子ＲＴを結ぶ線上にそれぞれ形成される。これにより、各指向軸ＤＬ，ＤＲは、分離板２の面方向の矢印０ｄｅｇを収音軸として、それぞれ適切な開き角度で振り分けられた特性を備えたものとなる。

そして、第１と第２マイクロホンユニットに前記した適度な開き角度の指向軸ＤＬ，ＤＲが形成されることで、各マイクロホンユニットの振動板の振動軸（主軸Ｘ−Ｘ）方向の感度は実質的に低下し、これにより振動雑音の少ないステレオマイクロホンを提供することが可能となる。

図３および図４は、分離板２の構成を模式図で示したものであり、この図に示す分離板２は、アルミニウム系金属繊維層６をアルミニウム系エキスパンドメタル４で挟持して圧着してなる金属多孔質材により構成される。

図３は、アルミニウム系エキスパンドメタル４の例を示しており、このエキスパンドメタル４は、アルミニウムを素材とする厚さ０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度の薄板に、多数の切り込みを入れた後に、前記切り込みに直交する方向に前記薄板を引っ張ることで、全体が網状に形成された状態で得ることができる。

このエキスパンドメタル４は、金属網のように金属細線を編んだものではないため、アルミニウム薄板の切り込み断面が、前記引っ張り力によってねじれ、薄板の面に直交する方向のみならず、平行方向や斜め方向に向いたねじれ部５が存在する。
したがってねじれ部５を有するエキスパンドメタル４を、アルミニウム系金属繊維層６に圧接すると、金属繊維層６との絡みが良く、このエキスパンドメタル４の特性を利用して金属多孔質材として形成される。

一方、アルミニウム系金属繊維層６は、アルミニウムを繊維状に形成して構成され、アルミニウム繊維の断面は円形やそれ以外の任意のものを用いることができる。そして、有効直径が２０〜２００μｍで、長さが０．１ｍ以上の細線により構成される。
このアルミニウム細線は、例えば溶融状態のアルミニウムをノズル噴出孔から大気中に噴出し、急冷凝固させることにより得ることができる。すなわち、これによって得られるアルミニウム細線は、例えば綿繊維と同様にアルミニウムの長繊維が非圧縮状態で所定の面密度を持った不織布として得ることができる。

前記した不織布状のアルミニウム繊維層６の両面に、図３に示したエキスパンドメタル４を配置して、３００ｋｇ／ｃｍ２ 〜２０００ｋｇ／ｃｍ２ でプレスまたはロール圧延することで、エキスパンドメタル４がアルミニウム繊維層６に噛み込み密着する。
この場合、プレスまたはロール圧延率を適宜選択することにより、金属多孔質材の密度（多孔率）を調整することができ、これにより音波を透過し適度な音響抵抗として機能する金属多孔質材を得ることができる。
なお、前記した金属多孔質材としては、例えば株式会社ユニックス（東京都大田区）より提供される商品名「ポアル」を利用することができる。

図４は、以上のようにして形成され、前記した分離板２として用いることができる金属多孔質材の断面の様子を示したものであり、アルミニウム繊維層６の両面に、エキスパンドメタル４が塑性変形により密着した状態で配置される。
なお図４に示す例は、アルミニウム系金属繊維層６をアルミニウム系エキスパンドメタル４で挟持して圧着した構成にされているが、アルミニウム系金属繊維層６の一方の面のみにエキスパンドメタル４を圧着した金属多孔質材であっても、分離板２として好適に用いることができる。

前記のようにして得られる金属多孔質材は、適宜の寸法に切断することで、分離板２として利用することができる。
なお、図１および図２に示したステレオマイクロホン１においては、前記分離板２として、Ａ４サイズ（２１０×２９７ｍｍ）を用い、その中央部に左右のマイクロホンユニット１０Ｌ，１０Ｒを配置すると共に、分離板２の長辺方向に、図１に矢印０ｄｅｇで示した収音軸を持たせている。

図５Ａと図５Ｂおよび図６Ａと図６Ｂは、前記した金属多孔質材による分離板２を用いたこの発明に係るステレオマイクロホンの特性を測定した結果を示しており、図５Ａおよび図６Ａは、左右のマイクロホンユニット１０Ｌ，１０Ｒのそれぞれのポーラパターンを示している。また図５Ｂおよび図６Ｂは左右のマイクロホンユニット１０Ｌ，１０Ｒのそれぞれの周波数特性を示している。

この周波数特性は横軸が周波数を、縦軸が出力レベル（ｄＢＶ）を示している。そして、図５Ｂはステレオマイクロホン１の集音軸（図１に示す矢印０ｄｅｇ）に対して、符号Ａは０度、符号Ｂは３０度、符号Ｃは１７０度、符号Ｄは３１０度の各角度位置に音源が有る場合についての測定結果を示す。また、図６Ｂはステレオマイクロホン１の集音軸に対して符号Ａは０度、符号Ｂは３３０度、符号Ｃは１９０度、符号Ｄは５０度の各角度位置に音源が有る場合についての測定結果である。
一方、図７Ａと図７Ｂおよび図８Ａと図８Ｂは、前記した金属多孔質材による分離板２の両面に、比較のために音波を通さないテープを貼り付け、他は図５Ａと図５Ｂおよび図６Ａと図６Ｂの測定条件と同様の条件で測定した結果を示している。

先ず、図７Ａおよび図８Ａに示されたポーラパターンによると、それぞれの指向軸が定まらない曖昧な特性を示しており、これは分離板２の両面に貼られた音波を通さないテープによる反射の影響を受けているものと考えることができる。
これに対して、図５Ａおよび図６Ａに示されたこの発明に係るステレオマイクロホンのポーラパターンによると、３１０度付近に左指向ＤＬが、５０度付近に右指向ＤＲが、それぞれ現れていることが理解できる。

また、図７Ｂおよび図８Ｂに示された符号Ｄで示すそれぞれの特性、すなわち左指向軸ＤＬ付近（３１０度）と右指向軸ＤＲ（５０度）の周波数応答を見ると、左右いずれも７００〜８００Ｈｚ付近に比較的大きなで盛り上がりが有り、３ＫＨｚ前後で大きなディップが生じている。
これに対して、図５Ｂおよび図６Ｂに示されたこの発明に係るステレオマイクロホンのそれぞれの特性Ｄ、すなわち左指向軸ＤＬ付近（３１０度）と右指向軸ＤＲ付近（５０度）の周波数応答を見ると、左右いずれも大きなピークおよびディップは発生しておらず、よりフラットな特性を有していることが確認できる。
これは、分離板２として音波を透過し音響抵抗を有する金属多孔質材を用いたことによる作用効果として受け取ることができる。

以上説明したこの発明に係るステレオマイクロホンによると、少ない構成部品により小型化を図ることができると共に、前記した周波数応答特性に示されたように、よりフラットな特性を得ることができる。
これに加えて振動雑音の少ないステレオマイクロホンを提供することができるなど、前記した発明の効果の欄に記載したとおりの作用効果を得ることができる。

１ ステレオマイクロホン
２ 分離板
２Ａ 第１開口
２Ｂ 第２開口
４ エキスパンドメタル
５ ねじれ部
６ 金属繊維
１０Ｌ 左チャンネルマイクロホンユニット
１０Ｒ 右チャンネルマイクロホンユニット
１１ ユニットケース
１１ａ 音孔
１２ 網体
１３ 振動板支持リング
１４ 振動板
１５ 絶縁座
１５ａ 音孔
１６ 固定極
１６ａ 音孔
１７ 回路基板
１７ａ 音孔
１８ ＦＥＴ
１９ 中継電極体
２０ 音響抵抗材
ＤＬ 左指向軸
ＤＲ 右指向軸
ＲＴ 後部音響端子
Ｘ 主軸

Claims (4)

1. 指向性がともに単一指向性である第１マイクロホンユニットと第２マイクロホンユニットと、前記第１マイクロホンユニットと前記第２マイクロホンユニットとの間に位置して、左右の音を分離すると共に、前記第１マイクロホンユニットと前記第２マイクロホンユニットとを背中合わせにそれぞれ取り付けた分離板と、が備えられ、
   前記分離板は、音波を透過し音響抵抗を有する素材により平板状に形成され、
   かつ前記分離板には、前記第１マイクロホンユニットの背面と前記第２マイクロホンユニットの背面とを連通する第１開口が形成されると共に、前記第１マイクロホンユニットの主軸および前記第２マイクロホンユニットの主軸からオフセットした位置において、前記第１開口を外部空間に連通させる第２開口が形成されていることを特徴とするステレオマイクロホン。
2. 前記第１マイクロホンユニットと前記第２マイクロホンユニットとは、それぞれ振動板とこの振動板に対向して固定極とを備えたコンデンサマイクロホンユニットであり、前記分離板を中央にして各コンデンサマイクロホンユニットの振動板が両外側に向かって配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステレオマイクロホン。
3. 前記分離板は、音波を透過し音響抵抗を有する素材により構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステレオマイクロホン。
4. 前記分離板は、アルミニウム金属繊維をアルミニウムエキスパンドメタルに密着させて構成した金属多孔質材により構成されていることを特徴とする請求項３に記載のステレオマイクロホン。

Images