JP7091900B2 - 電気音響変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロフォンやスピーカのように音と当該音の波形を表す電気信号の相互変換を行う電気音響変換装置に関する。

電気音響変換装置においては、音と当該音の波形を表す電気信号（以下、音信号）の相互変換を行う電気音響変換器に振動が伝わることでノイズが発生することがある。このようなノイズの具体例としては、ハンドヘルドタイプのマイクロフォンにおけるハンドリングノイズが挙げられる。ハンドリングノイズは、マイクロフォンを持つ手からマイクロフォンの筐体に振動が伝わり、筐体内に支持された電気音響変換器にその振動が伝わることで、その振動成分を含む音信号が出力されることで発生する。

ハンドリングノイズの発生を抑制するために、電気音響変換器と筐体の間にゴムなどの弾性材料で形成されたインシュレータ（以下、支持部）を介在させて筐体に対して電気音響変換器を支持する構造が提案されている。例えば、特許文献１には、円周方向に複数の孔（または溝）が形成されたゴムリングを上記支持部として用いる構造が開示されている。

実公平７－９５０６号公報

支持部を用いてハンドリングノイズの発生を抑制する場合、当該支持部において剪断変形する領域が大きいほど抑制効果は高くなる。剪断変形する領域が大きいほどマイクヘッド部において発生する振動の共振周波数は低域側にシフトし、ハンドリングノイズをマイクロフォンの使用帯域の下限よりも低域側にシフトさせることができるからである。ゴムリングの場合、その厚みを薄くしつつ平面視したときのリング幅を広げることで剪断変形する領域を増やすことができる。しかし、ハンドヘルドタイプのマイクロフォンに防振目的で内蔵されるゴムリングについては、半径方向の大きさに制約があり、リング幅を広げることは難しい。なお、上記のように電気音響変換装置の筐体を介して電気音響変換器に振動が伝わることに起因してノイズが発生し得ることは、据え置き型のマイクロフォンであっても同様であり、また、マイクロフォンに限らずスピーカにおいても同様である。

本発明は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、電気音響変換装置の筐体に対して電気音響変換器を支持する支持部を半径方向に大きくすることなく、ハンドリングノイズの抑制効果を高めることを可能にする技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、筐体と、電気音響変換器と、逆円錐台状に形成され、前記電気音響変換器に接触する第１部分と前記筐体に接触する第２部分とを軸方向の互いに異なる位置に有する支持部と、を有する電気音響変換装置、を提供する。

より好ましい態様の電気音響変換装置においては、前記支持部の軸（すなわち、逆円錐台の中心軸）を鉛直方向にして電気音響変換器を鉛直方向上向きにした状態において前記第１部分は前記第２部分よりも低い高さに位置することを特徴とする。

より好ましい態様の電気音響変換装置においては、前記支持部には、前記支持部における他の部分よりも厚みの薄い第３部分または孔が設けられていることを特徴とする。さらに好ましい態様においては、前記第３部分または前記孔は円周方向に延びていることを特徴とする。

より好ましい態様の電気音響変換装置においては、前記支持部には、前記軸方向から見た平面形状が前記軸を中心とするＮ（Ｎは２以上の自然数）回の回転対称となるように前記第３部分または前記孔が複数設けられていることを特徴とする。さらに好ましい態様においては、前記平面形状において半径方向に引いた線分は、複数の前記第３部分または複数の前記孔のうちの少なくとも１つを必ず跨ぐことを特徴とする。

別の好ましい態様の電気音響変換装置は、前記支持部を複数有することを特徴とする。

また、別の好ましい態様の電気音響変換装置においては、前記支持部は弾性材料により形成されていることを特徴とする。

本発明の第１実施形態によるマイクロフォン１Ａの構成例を示す部分断面図である。 本発明の第２実施形態の支持部３０Ｂの斜視図である。 本発明の第２実施形態の支持部３０Ｂの平面図である。 本願発明者が行った支持部の周波数レスポンス計測実験を説明するための図である。 本願発明者が行った支持部の周波数レスポンス計測実験を説明するための図である。 本願発明者が行った支持部の周波数レスポンス計測実験を説明するための図である。 本願発明者が行った支持部の周波数レスポンス計測実験を説明するための図である。 本願発明者が行った支持部の周波数レスポンス計測実験を説明するための図である。 本願発明者が行った支持部の周波数レスポンス計測実験を説明するための図である。 マイクカプセル２０から筐体１０に至るケース８の支持部の側壁に沿った最短距離を説明するための図である。 マイクカプセル２０から筐体１０に至るケース１０の支持部の側壁に沿った最短距離を説明するための図である。 ２回の回転対称性を有する支持部の平面形状の一例を示す図である。 本発明の第３実施形態によるマイクロフォン１Ｃの構成例を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
（Ａ：第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるマイクロフォン１Ａの構成例を示す部分断面図である。マイクロフォン１Ａは、略円筒形の形状を有するハンドヘルド型マイクロフォンである。図１は、マイクロフォン１Ａの中心軸（上記円筒形の中心軸）を含む平面による当該マイクロフォン１Ａのマイクヘッド部の断面図である。図１に示すように、マイクロフォン１Ａは、筐体１０と、マイクカプセル２０と、筐体１０に対してマイクカプセル２０を支持する支持部３０Ａと、マイクカプセル２０を覆う風防４０と、を有する。

筐体１０は、樹脂或いは金属で円筒状に形成された部材であり、マイクロフォン１Ａを使用する際には、風防４０が鉛直上方向に向くようにユーザの手で把持される。風防４０は例えば金属メッシュで形成されており、外部から到来する音を当該風防４０と筐体１０とにより区画される内部空間へ透過させる。図１に示すように、この内部空間には支持部３０Ａによってマイクカプセル２０が支持されている。

マイクカプセル２０は、筐体１０よりも径の小さい略円筒形に形成された部材である。マイクカプセル２０は、合成樹脂または金属で形成された振動板と、外部から到来する音により励起された振動板の振動を音信号に変換して出力する電気音響変換器とを含む。図１では振動板および電気音響変換器の図示は省略されている。電気音響変換器の構成は従来のマイクロフォンにおけるものと特段に変わるところはない。具体的には、電気音響変換器は、振動板に接続されたボイスコイル、当該ボイスコイルと鎖交する磁界を発生させるマグネットおよびヨーク、を含む。

支持部３０Ａは、フッ素ゴムなどの弾性材料により逆円錐台の筒状に形成された部材である。以下では、支持部３０Ａにおいて中心軸（すなわち、逆円錐台の回転軸）と直交する２つの端面のうち、半径が小さい方の端面を「第１端面」と呼び、他方の端面を「第２端面」と呼ぶ。また、支持部３０Ａにおいて第１端面と第２端面とを接続する面を「側壁」と呼ぶ。

前述したように、本実施形態のマイクロフォン１Ａは、風防４０が鉛直上方向に向くようにユーザによって把持される。この状態において、支持部３０Ａは第１端面が鉛直下方向（図１における矢印Ｘ方向）に向くように筐体１０に装着されている。支持部３０Ａの第１端面の内径はマイクカプセル２０の外径に略等しく、当該第１端面の内周部分はマイクカプセル２０に接触しマイクカプセル２０を支持する第１部分３１０として機能する。支持部３０Ａの第２端面の外径は筐体１０の内径に略等しく、当該第２端面の外周部分は筐体１０に接触する第２部分３２０として機能する。第２部分３２０が筐体１０の内周面に接触することで筐体１０に対して支持部３０Ａが支持される。つまり、本実施形態のマイクロフォン１Ａでは、第１部分３１０と第２部分３２０は、当該支持部３０Ａの軸方向で異なる高さに位置し、風防４０およびマイクカプセル２０が鉛直上方向に向くようにユーザによって把持され支持部３０Ａの中心軸が鉛直方向に沿っている状態において第１部分３１０の方が低い高さに位置する。

支持部３０Ａにおいて剪断変形する領域は側壁部分である、本実施形態の支持部３０Ａでは、中心軸方向に大きくすること（すなわち、円錐台の高さを高くすること）で、半径方向に大きくすることなく、当該領域を大きくすることができる。このため、本実施形態によれば、扁平なリング形状の支持部を用いて電気音響変換器を支持する態様に比較して、支持部を半径方向に大きくすることなく、ハンドリングノイズの抑制効果を高めることが可能になる。

上記実施形態では、支持部３０Ａの中心軸を鉛直方向（図１におけるＸ方向）とした状態において第１部分３１０が第２部分３２０よりも低い高さに位置していた。しかし、支持部３０Ａを上下逆向きに筐体１０に装着し、第２部分３２０が第１部分３１０よりも低い高さに位置するようにしてもよい。このような態様であっても、扁平なリング形状の支持部を用いて電気音響変換器を支持する態様に比較して、支持部を半径方向に大きくすることなく、ハンドリングノイズの抑制効果を高めることが可能であることには変わりはないからである。ただし、第１部分３１０が第２部分３２０よりも低い高さに位置する態様によれば、第２部分３２０が第１部分３１０よりも低い高さに位置する態様に比較して筐体１０に対するマイクカプセル２０（電気音響変換器）の重心位置が低くなり、安定性が高くなるといった効果が奏されるので、上記実施形態の態様の方が好ましい。

（Ｂ：第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態による支持部３０Ｂの外観を示す斜視図であり、図３は支持部３０Ｂを第２端面側から平面視した図である。図２および図３に示すように、支持部３０Ｂは、孔３３０を側壁に有する点が第１実施形態の支持部３０Ａと異なる。より詳細に説明すると、本実施形態の支持部３０Ｂの側壁には、各々円周方向に延びている３つの孔３３０が、当該支持部３０を中心軸方向から見た平面形状が当該軸を中心とする３回の回転対称（１２０度の回転対称）となるように設けられている。そして、上記３つの孔３３０の各々は、上記平面形状において半径方向に引いた線分が少なくとも１つの孔３３０を必ず跨ぐように設けられている。本実施形態において図２および図３に示すように支持部３０を構成した理由は次の通りである。

上記第１実施形態の逆円錐台状の支持部の側壁に孔を設けるようにすれば、側壁の剪断変形のし易さを第１実施形態よりも向上させることができると考えられる。そこで、本願発明者は、逆円錐台状の支持部の側壁に設ける孔の数、大きさおよび孔の位置と当該支持部の周波数レスポンスとの関係を調べる実験を行った。

より詳細に説明すると、本願発明者は、第１実施形態の支持部３０Ａのように側壁に孔を有さない場合（ケース１）、および、図４に示すケース２～ケース４の支持部のように側壁に孔を有する場合について、支持部の周波数レスポンスを計測した。なお、図４におけるケース２は、３個の孔を回転対称に設けた場合であり、同ケース３は、６個の孔を回転対称に設けた場合であり、同ケース４は、１２個の孔を回転対称に設けた場合である。ケース２～ケース４の何れにおいても孔の半径方向の長さＤは同じであるが、ケース３における孔の周方向の長さＬ´はケース２における孔の周方向の長さＬの半分であり、ケース４における孔の周方向の長さＬ´´はケース３における孔の周方向の長さＬ´の半分である。支持部の側壁の孔以外の部分の面積をケース２～ケース４の何れにおいても同じにするためである。また、ケース２～ケース４の何れにおいても孔を回転対称に設けたのは、マイクカプセル２０を支持する際に偏りが発生しないようにするためである。上記ケース１～ケース４の各々についての周波数応答の計測結果を図５に示す。図５に示す計測結果からは、支持部の側壁に孔を設けることで、マイクヘッド部において発生する振動の共振周波数が低域側にシフトしていること（すなわち、剪断変形し易くなっていること）、およびこのシフト量は孔の総面積が一定であれば、孔の数には依存しないことが判る。

次いで、本願発明者は、３個の孔を回転対称に設けた場合について、周方向の孔の長さを一定にして半径方向の孔の長さを変えた場合（図６に示すケース５～ケース７：Ｄ＜Ｄ´＜Ｄ´´）の周波数レスポンスを計測した。この計測結果を図７に示す。図７に示す計測結果からは、半径方向の長さが大きい程マイクヘッド部において発生する振動の共振周波数が低域側にシフトしていることが判る。

さらに、本願発明者は、図８のケース８のように半径方向に並びかつ各々周方向に延びる２つの孔を回転対称に３組設けた場合と、半径方向に並んだ２つの孔を周方向に３０度ずらした場合（ケース９）、および６０度ずらした場合（ケース１０）の各々について、周波数レスポンスを計測した。この計測結果を図９に示す。図９に示す計測結果からは、半径方向に並んだ孔のずれの量が大きい程マイクヘッド部において発生する振動の共振周波数が低域側にシフトしていることが判る。ここで、半径方向に並んだ孔の位置関係をずらすことでマイクヘッド部において発生する振動の共振周波数が低域側にシフトする理由は、以下のように考えられる。

例えば、図８のケース８の支持部の場合、マイクカプセル２０から筐体１０に至る側壁に沿った最短経路ＡＢ（孔３３０を跨がない最短経路）は、図１０に示すように側壁に沿って半径方向に引いた線分に等しい。一方、図８のケース１０の支持部の場合、半径方向に線分を引くと複数の孔のうちの少なくとも１つを必ず跨ぐこととなる。つまり、図８のケース１０の支持部の場合、マイクカプセル２０から筐体１０に至る側壁に沿った最短経路ＡＢがケース８に比較して長くなり、この最短経路ＡＢに沿って局所的に幅の狭い部分（図１１にて破線で囲った部分）が発生する。このため、ケース１０の支持部では、ケース８の支持部に比較して剪断変形が周方向に強く励起され、マイクヘッド部において発生する振動の共振周波数が低域側にシフトすると考えられる。なお、半径方向に並んだ２つの孔のずれ量は６０度には限定されず、マイクカプセル２０から筐体１０に至る側壁に沿った最短経路がなるべく長くなる（換言すれば、支持部の平面形状において半径方向に線分を引いたときに、支持部の側壁の設けられた複数の孔のうちの少なくとも１つを必ず跨ぐ）ようなずれ量であればよい。

上記考察に基づき、本実施形態の支持部３０Ｂには、半径方向に並びかつ各々周方向に延びる互いにずれた２つの孔が回転対称に３組設けられている。加えて、本実施形態の支持部３０Ｂには、半径方向に並んだ２つの孔が互いに連結して１つの孔となるように切欠き（図３にて破線で囲まれた部分）が設けられている。周方向の剪断変形ができるだけ強く励起されるようにするためである。なお、図１２に示すように、支持部３０を軸方向から見た平面形状が当該軸を中心とする２回の回転対称となるように２つの孔３３０を設けた方が周方向の剪断変形をより強く励起させることができると考えられるが、図２および図３に示す支持部３０Ｂに比較してマイクカプセル２０を支持する際の安定性が低下する。図２および図３に示す支持部で３０Ｂあれば、支持部３０Ｂ全体の対称性（３回の回転対称）に応じてマイクカプセル２０を３点支持することができるが、図１２に示す支持部では２点支持となるからである。したがって、図２および図３に示すような３回の回転対称の方が好ましい。

以上説明したように、本実施形態によれば、扁平なリング形状の支持部を用いて電気音響変換装置の筐体に対して電気音響変換器を支持する態様に比較して、支持部を半径方向に大きくすることなく、ノイズの抑制効果を高めることが可能になることは勿論、ノイズの抑制効果を第１実施形態よりも高めることが可能なる。

（Ｃ：第３実施形態） 上記第１実施形態のマイクロフォン１は、逆円錐台状の支持部３０Ａを１つだけ有していたが、複数の支持部３０Ａによりマイクカプセル２０を支持しても良い。図１３は、２つの支持部３０によりマイクカプセル２０を支持するマイクロフォン１Ｃのマイクヘッド部分の断面図である。このように、複数の支持部３０Ａによりマイクカプセル２０を支持することで、第１実施形態或いは第２実施形態のように１つの逆円錐台状の支持部でマイクカプセル２０を支持する態様よりもマイクカプセル２０を支持する際の安定性が高くなる。

また、第２実施形態の支持部３０Ｂのような回転対称性を有する支持部を複数用いてマイクカプセル２０を支持する態様であれば、各支持部の回転対称性が同じである必要はなく、また、同じ対称性のものを用いる場合であっても、各支持部の平面形状が互いに重なり合っている必要はない。例えば、２回の回転対称性（換言すれば、線対称の対称性）を有する２つの支持部を各々の対称軸（線対称の軸）が直交するように配置してマイクカプセル２０を支持してもよく、この態様であれば、３回の回転対称性を有する支持部を１つだけ用いる態様に比較して、２つの支持部を各々の剪断変形のし易さをさらに高めつつ、マイクカプセル２０を支持する際の安定性を確保することが可能になる。

（Ｄ：変形例）
以上本発明の第１～第３実施形態について説明したが、上記各実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上記第２実施形態では、支持部３０Ｂを軸方向から見た平面形状が当該軸を中心とする３回の回転対称となるように複数の孔３３０を設ける場合について説明したが、４回以上の回転対称となるように複数の孔３３０を設けてもよい。要は、Ｎ（Ｎは３以上の自然数）回以上の回転対称となるように複数の孔３３０を設ける態様であればよい。逆円錐台の軸を中心とする支持部全体の対称性をＮ回の回転対称性に維持して電気音響変換器を偏りなく支持することを可能にしつつ、局所的な剪断変形のし易さを向上させることが可能になるからである。また、上記第２実施形態の支持部３０Ｂは、図３に示す平面形状を有していたが、前述のケース２～ケース１０の何れかの平面形状を有していてもよい。周方向の延びる孔が側壁に設けられている態様であれば、第１実施形態の支持部３０Ａに比較して周方向の剪断変形が強く励起されると考えられるからである。

（２）上記第２実施形態における孔３３０に代えて、支持部３０Ｂにおける他の部分よりも厚みの薄い第３部分を設けてもよい。このような態様であっても、上記第１実施形態のように孔３３０を設けず、かつ上記第３部分も設けない態様に比較して、逆円錐台状に形成された支持部の側壁の剪断変形のし易さを高めることができ、ノイズの抑止効果を高めることができるからである。

（３）上記各実施形態の支持部は、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成されており、素材により弾性が確保されていたが、樹脂で形成されていても良い。特に、第２実施形態のように孔部を設けた支持部或いは変形例（１）のように孔部に代えて第３部分を設けた支持部であれば、剪断変形する領域を形状により確保することができるからである。

（４）上記各実施形態では、ハンドヘルド型マイクロフォンへの本発明の適用例を説明したが、据え置き型のマイクロフォンに本発明を適用しても良い。据え置き型のマイクロフォンであっても、筐体を介して伝わる振動に応じたノイズとして含む音信号が電気音響変換器から出力され得るからである。また、スピーカに本発明を適用しても良い。スピーカに本発明を適用することによって、当該スピーカの筐体を介して振動が電気音響変換器に伝わることで放射される雑音を軽減することができる。要は、筐体と、電気音響変換器と、を有する電気音響変換装置であれば、逆円錐台状に形成され、前記電気音響変換器に接触する第１部分と前記筐体に接触する第２部分とを軸方向の互いに異なる位置に有する支持部を設けることで、筐体を介して電気音響変換器に振動が伝わることを回避し、当該振動に起因するノイズの発生を回避することができる。

１Ａ、１Ｃ…マイクロフォン、１０…筐体、２０…マイクカプセル、３０Ａ、３０Ｂ…支持部、４０…風防、３１０…第１部分、２３０…第２部分、３３０…孔。

Claims (14)

1. ハンドヘルド型の電気音響変換装置において、
   使用の際にユーザの手で把持される筐体と、
   電気音響変換器と、
   逆円錐台状に形成され、前記電気音響変換器に接触する第１部分と前記筐体に接触する第２部分とを軸方向の互いに異なる位置に有する支持部と、
   を有する電気音響変換装置。
2. 前記支持部の軸を鉛直方向に沿わせた状態において前記第１部分は前記第２部分よりも低い高さに位置することを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換装置。
3. 前記支持部には、前記支持部における他の部分よりも厚みの薄い第３部分または孔が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気音響変換装置。
4. 前記第３部分または前記孔は円周方向に延びていることを特徴とする請求項３に記載の電気音響変換装置。
5. 前記支持部には、前記軸方向から見た平面形状が前記軸を中心とするＮ（Ｎは２以上の自然数）回の回転対称となるように前記第３部分または前記孔が複数設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電気音響変換装置。
6. 前記支持部には、前記第３部分または前記孔が複数設けられ、
   前記軸方向から見た平面形状において半径方向に引いた線分は、複数の前記第３部分または複数の前記孔のうちの少なくとも１つを必ず跨ぐことを特徴とする請求項３に記載の電気音響変換装置。
7. 前記支持部は、内周部分において前記電気音響変換器に接触する第１端面と外周部分において前記筐体に接触する第２端面とを備え、前記内周部分が前記第１部分となり、前記外周部分が前記第２部分となる側壁を有し、
   前記第３部分または前記孔は前記側壁に形成される、請求項３に記載の電気音響変換装置。
8. 前記支持部は、前記第１部分と前記第２部分とを連結する側壁を備え、
   前記側壁の半径が前記支持部における前記第１部分側の端面である第１端面の内径よりも大きく、且つ前記支持部における前記第２部分側の端面である第２端面の外径よりも小さい第１径の部分において、前記第３部分または前記孔としての複数の第１形成部が前記側壁の周方向に互いに離隔して形成され、
   前記側壁の半径が前記第１径よりも大きく、且つ前記第２端面の外径よりも小さい第２径の部分において、前記第３部分または前記孔としての複数の第２形成部が前記側壁の周方向に互いに離隔して形成される、請求項３に記載の電気音響変換装置。
9. 前記複数の第１形成部のうちの１つと、当該１つに対応する前記複数の第２形成部のうちの１つは、前記周方向において互いにずれて形成される、請求項８に記載の電気音響変換装置。
10. 前記複数の第１形成部のうちの１つと、当該１つに対応する前記複数の第２形成部のうちの１つは、連結部によって互いに連結されている、請求項８に記載の電気音響変換装置。
11. 前記複数の第１形成部のうちの各々の前記周方向における形成範囲の一部は、前記複数の第２形成部のうちの、前記周方向において当該第１形成部と隣接する２つの第２形成部の各々の前記周方向における形成範囲の一部と互いに重なる、請求項９に記載の電気音響変換装置。
12. 前記支持部を複数有することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の電気音響変換装置。
13. 前記支持部は弾性材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の電気音響変換装置。
14. 前記電気音響変換器は、音を電気信号に変換して出力する、請求項１乃至１３のうちの何れか一項に記載の電気音響変換装置。

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