JP6781911B2 - 単一指向性ダイナミックマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、単一指向性ダイナミックマイクロホンに関するものである。

単一指向性ダイナミックマイクロホンは、無指向性成分と双指向性成分を組み合わせることによって単一指向性を得ている。無指向性成分は抵抗制御に依存し、双指向性成分は質量制御に依存する。単一指向性を実現するためには、抵抗成分の周波数応答を平坦にする必要があり、振動板の背面の近くに音響抵抗を配置している。

振動板の背面には、センタードームとサブドームの境界に沿ってボイスコイルが固着されており、振動板の背面側の空気室がボイスコイルによってセンタードーム側とサブドーム側に分割されている。ボイスコイルは磁極間に形成されている磁気ギャップ内に位置しており、磁極間の音響質量と音響抵抗がボイスコイルで分割されている。上記音響質量と音響抵抗は、ボイスコイルの内周側の音響質量と音響抵抗、ボイスコイルの外周側の音響質量と音響抵抗に分割され、これらの音響質量と音響抵抗が上記空気室を接続しているのと等価になっている。

空気室の音響質量と音響抵抗は共振し、共振によって周波数応答に凹凸を作り、音響特性を悪くする。このような共振による悪影響をなくすために、特許文献１に記載されているように、ボイスコイルの背面側の空気室の容積を可能な限り小さくするように工夫したものがある。特許文献１記載の発明のように振動板の背面側の空気室の容積を小さくすると、上記空気室のスチフネスが高くなることから、共振周波数を高くすることができる。共振周波数を主要収音帯域よりも高くすることにより、主要収音帯域の周波数応答の凹凸を防ぐことができる。

特許文献１記載の発明では、ボイスコイル後方の後部空気室と、この後部空気室に連通する第２空気室を備え、第２空気室の容積を制限しかつ弾性力を有する薄板状の音響抵抗体を配置している。上記音響抵抗体は、ボイスコイルがその最大変位内で接触することができる位置に、張力を付与して配置することにより、振動板が大きく変位したときに生じる衝撃音を軽減するようになっている。

特許文献２には、ボイスコイルの背面側の空気室の存在による共振を回避することができるダイナミックマイクロホンが記載されている。特許文献２に記載されているダイナミックマイクロホンは、音響抵抗が配置されているボイスコイル背面側の第１空気室とボイスコイル背面側の第２空気室とを音波の連通路でつないだものである。上記連通路が磁気ギャップ部の音響質量を短絡することになって上記音響質量は実質的に無効になり、上記第２空気室の音響容量と音響質量との共振が防止され、良好な周波数応答を得ることができる。

図８は、従来の単一指向性ダイナミックマイクロホンの一例を示す。図８において、符号１はユニットケースを、２はヨークを、３は磁石を、４は外ヨークを、５は振動板を、６はボイスコイルを、８はポールピースをそれぞれ示している。ヨーク２と、磁石３と、外ヨーク４と、ポールピース８で磁気回路を構成し、外ヨーク４の内周面とポールピース８の外周面との間に磁気ギャップが形成されている。

振動板５は、センタードーム５１とその周囲のサブドーム５２を有してなり、振動板５の背面側にはセンタードーム５１とサブドーム５２の境界に沿って円筒形状のボイスコイル６の一端が固着されている。ボイスコイル６は前記磁気ギャップを貫いて配置されている。振動板５が音波を受けて振動するとボイスコイル６も振動板５と一体となって振動し、磁気ギャップ内の磁束をボイスコイル６が横切ることにより、ボイスコイル６は音波に対応した音声信号を出力する。

図８に示す従来例では、単一指向性を得るために、ユニットケース１の外周側上部に、振動板５（サブドーム５２）の背面側空間と外部空間とをつなぐ連通路３０が形成されている。連通路３０には、振動板５に対して実効的に音圧を与える空気の位置すなわち振動板と同時に動く空気の中心位置である後部音響端子がある。

連通路３０の一部には、スポンジや布などからなる音響抵抗２０が配置されている。前記後部音響端子から取り込まれる音波は、連通路３０の音響質量と音響抵抗２０を経て振動板５（サブドーム５２）の背面側に導かれる。振動板５の低域共振を制動して指向周波数応答を整えるために、上記の構成にして、音響質量と直列に音響抵抗２０を接続したのと等価にしている。

音響抵抗２０は振動板５に近いほど効果的である。音響抵抗２０が振動板５に近ければ近いほど、振動板５の背面側の空気室の容積が小さくなり、後部音響端子から取り込まれる音波が振動板５に近い位置で振動板５に加えられる。結果として共振周波数が高くなり、既に述べたとおり、共振周波数を主要収音帯域よりも高くして、主要収音帯域の周波数応答の凹凸を防ぐことができる。

特開２０１３−５５４６６号公報 特開２０１３−５５３９７号公報

本発明は、従来技術をさらに改良し、振動板の背面側の空間の容積を小さくすることが容易で、主要収音帯域の周波数応答の凹凸がなく、安定した指向周波数応答を得ることができる単一指向性ダイナミックマイクロホンを得ることを目的とする。

本発明に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンは、
磁気回路中に形成されている磁気ギャップと、
センタードームとその周囲のサブドームを有し音波を受けて振動する振動板と、
前記振動板に固着されて前記磁気ギャップに位置し前記振動板と一体となって振動するボイスコイルと、
前記磁気回路を保持するユニットケースと、
前記ユニットケースの外周に沿い前記ユニットケースの中心軸線方向に形成されていて前記振動板の背面側の空間と外部空間とをつなぐ連通路と、
前記振動板の前記サブドームの背面側の空間に前記連通路の一端側開口から離間して配置されることにより前記振動板の背面側空間と前記連通路をつなぐ空気層を狭くするリング状の部材である薄空気層形成部材と、
を有することを最も主要な特徴とする。

薄空気層形成部材が振動板の背面側の空間にあることにより、振動板の背面側の空間の容積が制限され、共振周波数が主要収音帯域よりも高くなり、主要収音帯域の周波数応答の凹凸を防ぐことができる。薄空気層形成部材は、振動板の背面側の空間から連通路の一端側開口に至る空間を狭く制限し、音響抵抗としても機能する。

本発明に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの実施例を示す縦断面図である。 前記実施例中の薄空気層形成部材を示す縦断面図である。 前記実施例の要部を示す拡大縦断面図である。 本発明の別の実施例の要部を示す拡大縦断面図である。 本発明のさらに別の実施例の要部を示す拡大縦断面図である。 本発明のさらに別の実施例の要部を示す拡大縦断面図である。 本発明の各実施例に用いられているユニットホルダの平面図である。 従来の単一指向性ダイナミックマイクロホンの例を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの実施例について図面を参照しながら説明する。図８に示す従来例と同じ構成部分には共通の符号を付している。

［実施例１］
図１において、本実施例に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンは、ユニットケース１をベースにして各部材が組み立てられている。ユニットケース１はほぼ円筒形状をしていて、ユニットケース１の下半部内方には内筒７が嵌められて固着されている。ユニットケース１の内周には、内筒７よりも上方において拡径されることにより段部１２が形成され、拡径部分に、ヨーク２、磁石３、外ヨーク４、ポールピース８からなる磁気回路構成部材が嵌められ、段部１２にヨーク２が接している。

ヨーク２は周壁を有する皿状の部材で、内方の中心部に周壁から間隔をおいて平板状の磁石３が固着されている。磁石３の上には平板状のポールピース８が重ねられて固着されている。ヨーク２の周壁の上面にはリング状の外ヨーク４が重ねられて固着されている。ヨーク２の外周面と外ヨーク４の外周面は共通の円筒面上にある。外ヨーク４とポールピース８は、それぞれの上面と下面が共通の平面上にある。

磁石３は厚さ方向すなわち図１において上下方向に着磁されて、Ｎ極とＳ極が上下方向に分かれている。外ヨーク４の内周面とポールピース８の外周面との間には適宜の間隔で円筒状の空間が形成されている。この円筒状の空間は磁気ギャップになっていて、磁石３から出た磁束が前記磁気ギャップを均一な密度で通っている。

ユニットケース１の上端外周縁には突堤１５が形成され、突堤１５よりも内周側には突堤１５の上面よりも低い位置に段部１４が形成されている。段部１４には振動板５の外周縁部が固着されている。振動板５は、球面の一部を切り取った形のセンタードーム５１と、センタードーム５１の外周に続く縦断面形状が円弧状のサブドーム５２と、サブドーム５２の外周に続く平坦な外周縁部を有する。振動板５の外周縁部がユニットケース１の段部１４に接着されている。振動板５は、音波を受けると、センタードーム５１とサブドーム５２が音波に従い前後方向に振動する。

振動板５の背面側（図１において下面側）には、センタードーム５１とサブドーム５２の境界に沿って、細線が円筒形状に巻き回されて形成されているボイスコイル５の一端が固着されている。ボイスコイル５は前記磁気ギャップを貫いている。ボイスコイル５は外ヨーク４からもポールピース８からも離間している。周知の通り、振動板５が音波を受けると、振動板５と一体的にボイスコイル５が振動し、磁気ギャップを通る磁束とボイスコイル５との電磁変換作用により、ボイスコイル５が音波に対応する音声信号を生成する。

ユニットケース１の突堤１５にはイコライザー２２の下端外周部が固着されている。イコライザー２２は、外部からの音波を振動板５に導くための孔を有する。この孔は前部音響端子を構成している。イコライザー２２は、振動板５の保護部材を兼ねている。イコライザー２２の下面側中心部は振動板５のセンタードーム５１の形に合わせてドーム状に形成され、センタードーム５１との間に一定間隔の隙間が保たれている。

前記磁気ギャップは、振動板５の背面側の空間と、磁石３の外周面とヨーク２の周壁の内周面との間に生じている空間４０を連通させている。空間４０は、ヨーク２の底部に開けられている適宜数の孔を通じて前記内筒７の内部空間に連通している。

ユニットケース１には、図７にも示すように、複数の連通路３０が周方向に等間隔でかつユニットケース１の中心軸を中心とした円弧に沿う形に形成されている。連通路３０は、振動板５のサブドーム５２に対応する位置にあってユニットケース１の中心軸線方向に形成されている。ユニットケース１は、連通路３０の下部が外部空間に開放されている。したがって、連通路３０は、振動板５の背面側の空間と外部空間とをつないでいる。連通路３０には、振動板５に対して実効的に音圧を与える空気の位置すなわち振動板と同時に動く空気の中心位置である後部音響端子が含まれている。後部音響端子を有することによって、本実施例に係るマイクロホンの指向性は単一指向性になっている。

ユニットケース１には、連通路３０の一端側（図１において上端側）の開口に重なって薄空気層形成部材１０が固着されている。薄空気層形成部材１０は、図２に示すように、外周縁部が下方に折り曲げられて極低い周壁１０１が形成されるとともに、中心孔１０２が形成されたリング状の部材である。

図３にも示すように、振動板５の外周縁部が固着されているユニットケース１の段部１４よりも内周側でありかつ段部１４よりも低い位置に第２の段部がある。この第２の段部はポールピース８の上面と同一面にある。前記第２の段部に薄空気層形成部材１０の周壁１０１が係合されて固着されている。薄空気層形成部材１０の中心孔１０２の径はボイスコイル６の外径よりも大きく、薄空気層形成部材１０の半径方向の幅は、振動板５のサブドーム５２の半径方向の幅よりも小さい。

薄空気層形成部材１０は、振動板５のサブドーム５２の背面側にサブドーム５２と重なる位置に配置されるとともにサブドーム５２に接触しない大きさに設定されている。薄空気層形成部材１０は、その周壁１０１が前述のようにユニットケース１の前記第２の段部に固着されることにより、振動板５（サブドーム５２）の背面側の空間にあって連通路３０の一端側開口３０Ａから離間して配置されている。そして、薄空気層形成部材１０と磁気回路との空隙により薄空気層が形成されている。

前述のように薄空気層形成部材１０の半径方向の幅は、振動板５のサブドーム５２の半径方向の幅よりも小さいので、サブドーム５２の背面側の空間は、薄空気層と連通路３０の一端側開口３０Ａと連通路３０を通る経路で外部空間と繋がっている。具体的には、薄空気層形成部材１０は外ヨーク４との間に所定間隔をもって、一端側開口３０Ａから内側に延びて形成されている。

薄空気層形成部材１０の連通路３０の一端側開口からの離間度合いは薄空気層形成部材１０の周壁１０１の高さに依存する。周壁１０１の高さは低いため、薄空気層形成部材１０の連通路３０の一端側開口からの離間度合いは小さく、振動板５の背面側空間と連通路３０をつなぐ空間は狭くなっている。

振動板５のセンタードーム５１の背面側空間にも容積制限部材１８が配置され、センタードーム５１の背面側空間の容積も制限されている。容積制限部材１８も、ほぼ球体の一部を切断した形になっていて、平坦面がポールピース８の上面に固着され、球面がセンタードーム５１の背面に対向している。容積制限部材１８の球面とセンタードーム５１の背面との間には一定間隔で間隙が保たれている。

以上説明した単一指向性ダイナミックマイクロホンの実施例は、振動板５のサブドーム５２の背面側空間に薄空気層形成部材１０が存在することにより、サブドーム５２の背面側空間の容積が小さくなっている。また、薄空気層形成部材１０が存在することにより、後部音響端子から取り込まれる音波が薄空気層の抵抗で振動板５の背面の直近に加えられる。サブドーム５２の背面側空間の容積が小さくなることにより、共振周波数を主要収音帯域よりも高くすることができ、主要収音帯域の周波数応答の凹凸を防ぐことができる。

薄空気層形成部材１０が存在することにより、薄空気層形成部材１０を音響抵抗として機能させることができる。従来のように布や不織布などのように吸湿性のある素材を音響抵抗として用いた場合、湿度の変化などによって周波数応答などの音響特性が変動しやすい。しかし、本発明の実施例によれば、薄空気層形成部材１０による薄空気層を音響抵抗として利用するため、湿度の変化などに影響されない安定した音響特性を得ることができる。

次に、本発明に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの要部である薄空気層形成部材およびその周辺の各種変形例について説明する。

［実施例２］
図４は実施例２を示す。実施例２は、前記実施例１における薄空気層形成部材１０よりも、半径方向の幅を小さくした薄空気層形成部材５０を用いたものである。その他のユニットケース１、外ヨーク４、振動板５、連通路３０などの構成は前記実施例１と同じである。実施例１の場合よりも、振動板５のサブドーム５２の背面側空間から連通路３０に至る薄空気層の長さが短く、音響抵抗が小さくなる。また、サブドーム５２の背面側空間の容積は実施例１の場合よりも大きくなり、共振周波数は実施例１の場合よりも低くなる。薄空気層形成部材５０の半径方向の大きさをどのように設定するかは、求める音響特性に対応して設定すればよい。

［実施例３］
図５は実施例３を示す。実施例３は、上面を振動板５のサブドーム５２の円弧に対応させて断面形状を円弧状に形成した薄空気層形成部材６０を用いたものである。薄空気層形成部材６０の半径方向の幅は任意であるが、図５に示す実施例３における薄空気層形成部材６０の半径方向の幅は、前記実施例１の薄空気層形成部材１０とほぼ同じになっている。実施例３によれば、薄空気層形成部材６０によって、振動板５のサブドーム５２の背面側の空間容積がさらに小さくなり、共振周波数がさらに高くなり、主要収音帯域の周波数応答の凹凸を防ぐことが容易になる。

［実施例４］
図６は実施例４を示す。実施例４は、実施例１の薄空気層形成部材１０と同じ構成の薄空気層形成部材１０を用いているが、その固着部の構成が異なっている。図６に示すように、振動板５の外周縁の固着部である段部１４に対して薄空気層形成部材１０の周壁１０１を固着する第２の段部１６が、これまで説明してきた実施例に比較して大きな段差をもって形成されている。段部１４よりも内周側に第２の段部１６があり、段部１４よりも下段に第２の段部１６がある。

図６に示す実施例４によれば、振動板５と薄空気層形成部材１０の周壁１０１を離間させることができるため、振動板５の周縁部に付着している接着剤が薄空気層形成部材１０との隙間に浸透することを防止することができる。これにより、振動板５の音波による振動が阻害されるというような不具合を防止することができる。

１ ユニットケース
２ ヨーク
３ 磁石
４ 外ヨーク
５ 振動板
６ ボイスコイル
７ 内筒
８ ポールピース
１０ 薄空気層形成部材
１４ 段部
１６ 段部
１８ 容積制限部材
３０ 連通路

Claims (6)

1. 磁気回路中に形成されている磁気ギャップと、
   センタードームとその周囲のサブドームを有し音波を受けて振動する振動板と、
   前記振動板に固着されて前記磁気ギャップに位置し前記振動板と一体となって振動するボイスコイルと、
   前記磁気回路を保持するユニットケースと、
   前記ユニットケースの外周に沿い前記ユニットケースの中心軸線方向に形成されていて前記振動板の背面側の空間と外部空間とをつなぐ連通路と、
   前記振動板の前記サブドームの背面側の空間に前記連通路の一端側開口から離間して配置されることにより前記振動板の背面側空間と前記連通路をつなぐ空気層を狭くするリング状の部材である薄空気層形成部材と、
   を有する単一指向性ダイナミックマイクロホン。
2. 前記振動板の前記センタードームの背面側の空間に、前記センタードームの背面側空間の容積を制限する容積制限部材が配置されている請求項１記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
3. 前記容積制限部材は、前記センタードームの背面との間に一定間隔の間隙を保っている請求項２記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
4. 前記磁気回路は、ヨーク、磁石、ポールピースを含む磁気回路構成部材からなり、前記磁気回路構成部材は前記ユニットケースに取り付けられている請求項１、２または３記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
5. 前記薄空気層形成部材は前記ユニットケースに取り付けられている請求項１乃至４のいずれかに記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
6. 前記薄空気層形成部材は、前記サブドームとの対向面が前記サブドームの曲面に対応して円弧状になっている請求項１乃至５のいずれかに記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
   

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