JPH10304496A - 境界層マイクロホン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の境界層マイクロホンと比較して、指向
性特性を向上させる。 【解決手段】 プレート２の表面の下を延在する少なく
とも１個のサウンドトンネル３を有し、更に、プレート
２は、サウンドトンネル３に開口する少なくとも１個の
孔４を有する一方、音響変換器１はサウンドトンネル３
内に配置され、又、音響変換器１の第１音響入口はサウ
ンドトンネル３の方向に指向する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、界面マイクロホン
とも呼ばれる境界層マイクロホンに関する。

【０００２】

【従来の技術】境界層マイクロホンはかなり以前から知
られて入る。その一例は、ドイツのゼンハイザー・エレ
クトロニク社によって生産されるＭＫＥ２１２Ｐ型マイ
クロホンである。これは、壁の中、床の上又はテーブル
上に隠蔽装着される永久偏波コンデンサ型マイクロホン
である。この境界層マイクロホンを使用したステレオ録
音では、非常に広い空間印象を有する特に鮮明な録音が
得られる。公知の境界層マイクロホンＭＫＥ２１２は、
無指向性特性と２０−２０，０００Ｈｚの周波数範囲を
有する。

【０００３】しかしながら、このような境界層マイクロ
ホンの極性応答は音響のどの入射方向でも同じである。
ある用途、例えば、特に会議装置におけるスピーチや音
楽の録音においては、マイクロホンの感度を話し手や音
楽家に収束させることが好ましい。次に、２次雑音、反
響音及び他の話し手や音楽家を取除く必要がある。しか
しながら、同時に、境界層マイクロホンの知られた利点
を利用すべきである。これらのマイクロホンを床、壁、
テーブル、聖書台又は大表面を有する備品又は機器等の
大境界面に装着すれば、床やテーブル等の近傍の大きい
境界からの反射によって生ずる望ましくない櫛形フィル
ター効果が防止される。櫛形フィルター効果が生ずる
と、周波数応答曲線が、極端にゆがみ、次に、深い切欠
きと共にかなり波打つ。

【０００４】例えば、１９８４年３月２７−３０日、パ
リのＡＥＳ第７５回大会のベックマンによる「指向性特
性を有する境界層マイクロホン」と題する論文から知ら
れる指向性特性を有する境界層マイクロホンが、十分に
隠蔽されて装着できるという理由から、会議設備又は映
画及びテレビ製作においてより頻繁に使用されるように
なってきている。殆どの場合、平坦面の上方又は内側に
装着されるカージオイド又はスーパーカージオイド特性
を有するエレクレットコンデンサ型マイクロホンカプセ
ルが使用される。これらのカプセルは、大抵、非常に弱
い低音応答性、高レベル固有自己雑音と周波数応答の指
向性特性に対する非常に望ましくない依存性を有する。
周波数応答は、約２，０００Ｈｚを越える周波数におい
て急速に低下して、多くの場合、完全に失われるか又
は、マイクロホンは、その周波数範囲の幾つかの個所に
おいて前方からよりも後方からにより高い感度を有す
る。これは、完全に問題がない訳ではない境界面の前又
は中への装着の型式にまさによるものである。マイクロ
ホンと境界の間の反射が生じたり、音響をマイクロホン
カプセルの前方又は後方の音響入口に迂回させねばなら
ない空隙内の共振が起きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記型式の境界層マイクロホンと比較して指向性特
性を向上させると共に、かかる境界層マイクロホンの抱
える問題を減少又は解消することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的は、第１音響入
口を有すると共にプレート内に配置された音響変換器を
備え、且つ、プレートは、プレートの表面の下を延在す
る少なくとも１個のサウンドトンネルを有し、更に、プ
レートは、サウンドトンネルに開口する少なくとも１個
の孔を有する一方、音響変換器はサウンドトンネル内に
配置され、又、音響変換器の第１音響入口はサウンドト
ンネルの方向に指向する本発明の境界層マイクロホンに
よって達成される。有利な実施形態が従属請求項に記載
されている。

【０００７】公知の境界層マイクロホンＭＫＥ２１２
は、プレート内に配置された音響変換器を特徴とする。
ドーム状の細目網を音響変換器の上方に形成し、音響は
細目網を通過して音響変換器の音響入口に到達する。

【０００８】本発明では、サウンドトンネルをプレート
の表面の下に組込むと共に、音響変換器をサウンドトン
ネル内に配置することによって、サウンドトンネルは干
渉チューブ（ＩＴ）のように機能する。位相コヒーレン
トでないと共に、マイクロホン感度が極めて指向的にな
るように干渉する波が、サウンドトンネル内のどの孔か
らも発せられる。指向性は、通常、中間及び低周波数、
典型的に１ｋＨｚより下の範囲に対しても望ましい。こ
れを達成するには、干渉チューブに音圧傾度変換器、例
えば、カージオイド型マイクロホンカプセルを設けねば
ならない。境界面と組合せる時、高周波数範囲及び低周
波数範囲の夫々に対するいわゆるローブ形指向性パター
ン及びスーパーカージオイド形指向性パターンと、境界
面上の半球に対する約３０°ー６０°の指向性範囲が得
られる。

【０００９】指向性パターンにおいて、境界面の影響
は、０°印加、即ち、それた入射音波の約６ｄＢのマイ
クロホン感度の低下として表される。この６ｄＢと、干
渉チューブによって典型的に得られる追加の６ｄＢが、
合計で１２ｄＢとなると共に、一定固有雑音に対する裸
マイクロホンカプセルと比較して、入射音響の主方向の
マイクロホン感度の利得である。これは、干渉チューブ
の結果として低周波数でマイクロホンカプセルの振動板
に印加されるより強い力によって補われる。この効果及
び応答の主方向の外の好ましくない音響を特に効率的に
取除くことは、干渉チューブの長さが増加するにつれて
増大する。

【００１０】干渉チューブの音響入口は、プレートの表
面と殆ど同一面に配置してもよい。このようにして、音
響入口は、音響入口の上方に位置する半球空間に指向す
る。従って、音波は、全ての入口に入るために干渉チュ
ーブの回りを移動する必要はなく、これは、境界層内に
装着されていないマイクロホンの効果が高周波数におい
て喪失する原因になる。入射音波は干渉チューブの片側
だけに印加されるので、高周波音波でさえ拘束なく全て
の入口に到達する。干渉チューブ内で、音響のチャネル
は従来のチューブ型指向性マイクロホンから大きくは外
れない。これにより、例えば、カージオイド型マイクロ
ホンだけを有する境界層マイクロホンと逆に、干渉チュ
ーブをプレートに組込むことによる干渉効果が防止され
る。

【００１１】逆に、平坦なプレートは断面積を十分に大
きくさせる。プレートの寸法を長円形または長方形とし
て増加してもよい。とりわけ、サウンドトンネルが上記
利点のために長く、又、その縁部における干渉した反射
を防止するために、プレートを平坦に保たねばならない
時、十分に大きい断面が好ましい。小さすぎる断面を有
するサウンドトンネルは、マイクロホンカプセルに向か
って移動する音波に対して大きすぎる抵抗を生成すると
共に、上記の干渉効果を防止する。

【００１２】本発明の境界層マイクロホンは、特に高周
波数において非常に高い応答指向性を発揮するので、そ
の周波数応答曲線は全周波数範囲に渡り平坦化されると
共に、良好な低音応答性と固有自己雑音の低比率が得ら
れ、更に、多くの状況で必要とされる小型の隠蔽マイク
ロホンが得られる。どの型式の指向性パターンが必要で
あるかに応じて、互いに所定角度、例えば、９０°を成
すと共に、互いに所定距離、例えば、１７０ｍｍだけ離
隔したいくつかのサウンドトンネルを形成することによ
り、音響変換器を各サウンドトンネルに割当ててもよ
い。このようにして、マイクロホンをＸＹやＯＲＴＦ等
の一般に使用されるステレオ録音又は典型的な会議やト
ーク番組の状況に最適化できる。

【００１３】マイクロホンカプセルをサウンドトンネル
の各端に配置することも可能である。この場合、両方の
マイクロホンカプセルは同じサウンドトンネルの全長を
使用する。これにより、別のサウンドトンネルへの必要
がなくなると共に、全指向性収束と、上述したようにサ
ウンドトンネルの長さが増加するにつれて増大する低音
応答性が得られる。この構成は、例えば、出席者が互い
に対向して着席する会議に最適である。

【００１４】別個の出力信号を各サウンドトンネルに割
当てる代りに、勿論、別個のマイクロホンカプセルの信
号を加えたり引いたりでき、又、ある録音状態に特に好
適な指向性応答性を得るために、上記の構成においてい
くつかのサウンドトンネルを１個だけのマイクロホンカ
プセルに割当てることもできる。次に、録音角度は、サ
ウンドトンネルの全体によって限定される角度に応じ
て、左右に増加される。プレートに垂直に移動する好ま
しくない音響の抑制は維持される。

【００１５】変換器に通じる別個のサウンドトンネルの
代りに、サウンドトンネルをマイクロホンカプセルと反
対側に位置する端部に向けて漸進的に広げてもよい。サ
ウンドトンネル内の音響入口は、カプセルに向けて互い
により近接するように配設した穴の長い列又は最も簡潔
な場合は均等に分布された穴の列で形成される。このよ
うにして、長円形球のようなプレートから約３０°の角
度で延在する好ましい録音方向を生成できる。これによ
り、例えば、話し手又は音楽家を１個だけのマイクロホ
ンで完全に録音したり、又は、好ましくない音響を取除
きつつ１人の俳優により大きい移動性を許容することが
可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態に
かかる境界層マイクロホンの上方から見た断面を示す。
境界層マイクロホンはプレート２から成り、盲穴３が、
プレート２の上面から下方に穿設されている。盲穴３の
方向を指向する第１音響入口５を有する音響変換器１が
盲穴３内に配置されている。別の音響入口７が異なる角
度で、即ち、例えば、第１音響入口５に対して９０°で
指向する。更に、サウンドトンネルを形成する盲穴３は
いくつかの孔４を有する。音響は、孔４を介してサウン
ドトンネルに流入し、従って、音響変換器１に到達し得
る。

【００１７】図２は、２個のサウンドトンネル３が互い
に角度αを成す本発明の第２実施形態にかかる境界層マ
イクロホンを示す。角度αは、例えば、図２に示すよう
に９０°又は１８０°でもよい。

【００１８】図３は、盲穴３の代りに貫通穴９を形成し
た本発明の第３実施形態にかかる境界層マイクロホンを
示す。

【００１９】図４は、サウンドトンネル及び穴３が星形
に配置されると共に、各サウンドトンネルに別個の音響
変換器１を設けた本発明の第４実施形態にかかる境界層
マイクロホンを示す。

【００２０】図５は、図１の境界層マイクロホンの拡大
図である。サウンドトンネル３内に配置された音響変換
器１が、サウンドトンネルに指向する第１音響入口５を
有し、更に、別の音響入口７が、プレートに形成され
て、図示の例では指向性マイクロホンカプセルである音
響変換器１の後部音響入口に通じることが明瞭に理解さ
れる。サウンドトンネル内の孔４は減衰材料６で被覆さ
れている。

【００２１】図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面
図である。図６には、音響変換器１の後部における２個
の音響入口８が第１音響入口５に直角に異なる方向に指
向していることが図５よりも明瞭に表されている。減衰
材料６は、電気音響分野で公知のどんな吸音材料でもよ
い。図示の例では、減衰材料６は、孔４を被覆すると共
にプレート２に接着された長手ストリップより成る。

【００２２】図７は、サウンドトンネルとして働く貫通
穴１２を有する本発明の第５実施形態にかかる境界層マ
イクロホンを示す。音響変換器１がサウンドトンネルの
両端に設けられ、夫々の音響変換器１の第１音響入口５
が互いに対向するように指向している。

【００２３】図８乃至図１２と図１５は、約１平方メー
トルの表面積を有する正方形の境界面にマイクロホンを
装着した測定値を示す。約５００Ｈｚより低い周波数に
おいては、この境界面の有限寸法がはっきり明白となる
ので、その影響が低下して、周波数応答曲線が有限の境
界面に対する理想曲線からずれる。図８と図９は、８個
の異なる周波数における図１の境界層マイクロホンの指
向性特性を示す。

【００２４】図１０（Ａ）の周波数応答曲線は、長さが
僅か６６ｍｍと極めて短いサウンドトンネルを有する本
発明の境界層マイクロホンの異なる入射角における周波
数応答性を示す。図１１では、図１０（Ａ）に挙げた角
度が、音響が発する各種の方向と関連付けられている。
入射角が１２０°の時よりも入射角が３０°の時に、境
界層マイクロホンの感度が、大幅により高いと共により
均等に分布されていることが図１０（Ａ）から明瞭であ
る。優れた低音応答性は、公知のＭＫＥ２１２型マイク
ロホンの周波数応答曲線と比較するまでは明瞭でなく、
その周波数範囲は悪影響を受けることなく理想条件下で
２０Ｈｚまで降下する。

【００２５】公知のＭＫＥ２１２型マイクロホンの指向
性特性が図１０（Ｂ）の周波数応答曲線に示されて入
る。

【００２６】図１２は、カージオイド型マイクロホンか
ら成る公知の典型的な境界層マイクロホンの周波数応答
曲線を示す。その欠点は、図１０（Ａ）と比較すると明
瞭である。

【００２７】図１３は、互いに１２０°の角度を成す２
個のサウンドトンネル３を有する本発明の第６実施形態
にかかる境界層マイクロホンを示す。２個のサウンドト
ンネル３は、両者に共通な部分に開口し、その共通部分
にマイクロホンカプセルが設けられる。図１３におい
て、サウンドトンネル３の幅が音響変換器１の部分から
外方に向けて増加している。

【００２８】図１４は、左から右までプレート内に延在
する拡大断面を有するサウンドトンネル３を有する本発
明の第７実施形態にかかる境界層マイクロホンを示す。
本実施形態は上述の効果を有するので、非常に長いサウ
ンドトンネルを薄いプレートに設ける場合に干渉効果が
確保される。

【００２９】図１５（Ａ）は、図１３の境界層マイクロ
ホンの指向性パターンを振幅−周波数線図として示し、
ここで、３０°の入射角の音波が境界層マイクロホンに
印加されると共に、マイクロホンは自身の軸心の回りに
回転している。望ましい対称性が図１５（Ａ）に明瞭に
示されて入る。

【００３０】図１５（Ｂ）では、３０°の入射角の音波
が再び図１３の境界層マイクロホンに印加されるが、今
回は、回転は境界面に垂直な軸心の回りである。図１５
（Ｃ）は、図１３の境界層マイクロホンにおいて、異な
る垂直入射角における感度の変化を示す。図１５（Ａ）
乃至図１５（Ｃ）は、図１３の境界層マイクロホンの最
大感度が、境界面から左右に３０°未満の入射角の時で
あることを示す。

【００３１】勿論、いくつかのマイクロホンカプセルを
有する境界層マイクロホンを設けて、このように形成さ
れたサウンドトンネルの各々に別個の出力信号を割当て
ることは可能である。更に、個々のマイクロホンカプセ
ルからの信号を加えたり引いたり、又は、ある録音状態
に特に適合した指向性応答性を得るために、例えば、図
１３のように１個のみのマイクロホンカプセルに対して
上述した構成におけるいくつかのサウンドトンネルを割
当てることも可能である。次に、全サウンドトンネルに
よって限定される角度に応じて、録音角度が左又は右に
増加される。プレートに垂直に移動する好ましくない音
響の抑制が維持される。このようにして、長円形の球の
ように約３０°の角度でプレートから突出する好ましい
録音方向を形成できる。これにより、例えば、話し手又
は一群の音楽家を１個だけのマイクロホンで完全に録音
したり、又は、好ましくない音響を取除きつつ１人の俳
優により大きい移動性を許容することが可能になる。

【００３２】別個のサウンドトンネルを、マイクロホン
カプセルと反対に位置する端部に向けて漸進的に拡大し
てもよい。トンネル内の音響入口は、カプセルに向けて
互いに徐々により近接配置された穴の長い列に配置して
もよいし、又は、その最も簡潔な場合は均等に分布させ
た穴の列となる。このようにして、上記の長円形の断面
拡大部のように、トンネルの体積が拡張される。

【００３３】

【発明の効果】周波数応答性の指向性特性に対する好ま
しくない依存を伴う不十分な指向性、不均等な周波数応
答性、不適当な低音応答性及び高雑音レベル等の公知の
ＭＫＥ２１２型マイクロホンの抱える問題点は、図１０
（Ａ）に示すように、本発明の境界層マイクロホンを使
用することによって解消できる。チューブ型指向性マイ
クロホンを境界面に組込むことによって、図１０（Ａ）
に示すように、非常に高い周波数において特に高レベル
の指向性を達成できる。その結果、周波数応答曲線が全
周波数範囲に渡って平坦化されると共に、低音応答性が
良好であり、又、雑音レベルが非常に低く、更に、操作
条件下でどの点においても公知のＭＫＥ２１２型マイク
ロホンより劣ることなく、本発明の境界層マイクロホン
を隠蔽して設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態にかかる境界層マイク
ロホンの断面図である。

【図２】 本発明の第２実施形態にかかる境界層マイク
ロホンの断面図である。

【図３】 本発明の第３実施形態にかかる境界層マイク
ロホンの断面図である。

【図４】 本発明の第４実施形態にかかる境界層マイク
ロホンの断面図である。

【図５】 図１の境界層マイクロホンの部分拡大図であ
る。

【図６】 図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。

【図７】 本発明の第５実施形態にかかる境界層マイク
ロホンの断面図である。

【図８】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と（Ｄ）は、夫々、
４個の異なる周波数における図１の境界層マイクロホン
の指向性特性を示す図である。

【図９】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と（Ｄ）は、夫々、
別の４個の異なる周波数における図１の境界層マイクロ
ホンの指向性特性を示す図である。

【図１０】 （Ａ）は異なる入射角における本発明の境
界層マイクロホンの周波数応答曲線を示すグラフであ
り、（Ｂ）は公知の境界層マイクロホンの周波数応答曲
線を示すグラフである。

【図１１】 図１０（Ａ）の特定の音響入射角を示す図
である。

【図１２】 カージオイド型マイクロホンから成る公知
の境界層マイクロホンの周波数応答曲線を示すグラフで
ある。

【図１３】 １２０°の角度を成す２個のサウンドトン
ネルを設けた本発明の第６実施形態にかかる境界層マイ
クロホンの平面図である。

【図１４】 （Ａ）は本発明の第７実施形態にかかる境
界層マイクロホンの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ
ＩＶＢ線における断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＸＩ
ＶＣ線における断面図である。

【図１５】 （Ａ）、（Ｂ）と（Ｃ）は、夫々、異なる
音響印加条件下の図１３の境界層マイクロホンの周波数
応答曲線を示す図である。

【符号の説明】

１ 音響変換器 ２ プレート ３ サウンドトンネル ４ 孔 ５ 第１音響入口 ６ 減衰材料 ７ 別の音響入口 ８ 音響入口 ９ 貫通穴

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１音響入口を有すると共にプレート
   （２）内に配置された音響変換器（１）を備える境界層
   マイクロホンにおいて、 プレート（２）は、プレート（２）の表面の下を延在す
   る少なくとも１個のサウンドトンネル（３）を有し、更
   に、プレート（２）は、サウンドトンネル（３）に開口
   する少なくとも１個の孔（４）を有する一方、音響変換
   器（１）はサウンドトンネル（３）内に配置され、又、
   音響変換器（１）の第１音響入口はサウンドトンネル
   （３）の方向に指向する境界層マイクロホン。
2. 【請求項２】 サウンドトンネル（３）が大略長手方向
   に延在すると共に、いくつかの孔（４）がサウンドトン
   ネル（３）に形成された請求項１に記載の境界層マイク
   ロホン。
3. 【請求項３】 孔（４）を減衰材料（６）で被覆した請
   求項１又は２に記載の境界層マイクロホン。
4. 【請求項４】 音響変換器（１）が、第１音響入口の方
   向とは異なる方向に指向する少なくとも１個の第２音響
   入口（８）を有すると共に、プレート（２）が、第２音
   響入口（８）に通じる少なくとも１個の別の音響入口を
   有する請求項１乃至３のいずれかに記載の境界層マイク
   ロホン。
5. 【請求項５】 サウンドトンネルが、プレート（２）内
   の穴、好ましくは、盲穴（３）又は貫通穴（９）として
   形成された請求項１乃至４のいずれかに記載の境界層マ
   イクロホン。
6. 【請求項６】 プレート（２）がいくつかのサウンドト
   ンネル（３）を有すると共に、音響変換器（１）が各々
   のサウンドトンネル（３）に割当てられた請求項１乃至
   ５のいずれかに記載の境界層マイクロホン。
7. 【請求項７】 サウンドトンネル（３）が互いに大略７
   ５°−２２５°の角度を成す星形に配置された請求項６
   に記載の境界層マイクロホン。
8. 【請求項８】 音響変換器（１）がサウンドトンネル
   （３）の両端に設けられていると共に、夫々の音響変換
   器（１）の第１音響入口が、サウンドトンネル（３）内
   で互いに対向する方向に指向する請求項１乃至７のいず
   れかに記載の境界層マイクロホン。
9. 【請求項９】 サウンドトンネル（３）の幅が音響変換
   器（１）の部分から外方に向けて増加する請求項１乃至
   ８のいずれかに記載の境界層マイクロホン。