JPH118895A - 対称指向性を有する指向性マイクロホン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で構造が簡単であると共に、対称指向性
特性を有する指向性マイクロホンを提供する 【解決手段】 本発明の指向性マイクロホンは、軸心
（Ｒ）に少なくとも大略平行な１列の音響入口（２２ａ
−２２ｇ）を設けた干渉管（１０）を備え、又、干渉管
（１０）は、電気音響変換器（１６）を後端（１４）の
近傍で内部に収容し、更に、１列の音響入口（２２ａ−
２２ｇ）が、軸心（Ｒ）に対して非対称に干渉管（１
０）の外周に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸心、前端と後端
を有する干渉管を備え、又、干渉管は、電気音響変換器
を後端の近傍で内部に収容すると共に、音響入口を電気
音響変換器の両側に有する、特に対称指向性を有する指
向性マイクロホンに関する。

【０００２】

【従来の技術】指向性マイクロホンは、通常、管軸心の
長さに沿って音響入口を設けた干渉管から成り、音響入
口は音響減衰材料で覆われている。干渉管は、前端を吸
音材で、又、後端を反射の無い圧力マイクロホン又は電
気音響変換器で閉鎖できる。干渉管の側方音響放射にお
いて、同一位相でないと共に、葉状指向性特性を生じる
ように干渉する波が、干渉管の音響入口から発射され
る。指向性マイクロホンの干渉効果は、干渉管の長さに
比べて大きい音響波長と共に消失する。これは、典型的
に、１−３ｋＨｚより下で発生する。この周波数範囲に
おいて、減衰材料で覆われた音響入口の方向とは独立し
て、干渉管は、電気音響変換器の膜の前方側に到着する
音響のための音響ローパスとして働く。

【０００３】より低い周波数に対しても指向性効果を得
るためには、干渉管を、後方音響入口に同様に音響ロー
パスを有する圧力傾度変換器と組合せねばならない。両
方のローパスは、電気音響変換器の膜の前方側又は後方
側に到着する音響に対して大略周波数とは独立した移動
時間を有するこの周波数範囲におけるむだ時間要素とし
て働く。これらの移動時間が、音響が電気音響変換器の
前方又は後方音響入口に必要とする指向性移動時間に加
算される。上記フィルタが無いと、圧力傾度変換器は側
方音響放射においてその最小感度を示すだろう。理想的
な状況では、同一の圧力が電気音響変換器の膜の両側に
印加されるから、膜運動はゼロに戻る（消衰）。消衰の
角度は、上記のフィルタにより、例えば、１２０°（ス
ーパーカージオイド）又は１８０°（カージオイド）に
設定できる。

【０００４】干渉管に回転対称な指向性効果は、通常、
対称に配置された干渉管と圧力傾度カプセルで得られ
る。干渉管には２、３又は４列の音響入口開口が設けら
れ、又、電気音響変換器の後方音響入口は、中心に配置
されるか又は中心、即ち、管軸心に対して対称に配置さ
れる。通常、干渉管はハウジングで保護され、ハウジン
グの音響入口開口の大部分が防塵スクリーンの後方に配
置される。ハウジングと干渉管の間には、干渉管を囲む
体積又は空間が必要であり、その結果、音響は、全く妨
害されずに、干渉管の音響入口に到着し得る。干渉管の
直径を無制限に小さくすると、干渉管内を移動する音波
への抵抗が大きくなり過ぎるので、干渉管の直径を無制
限に小さくすることはできない。通常、干渉管の最適直
径は、電気音響変換器の膜の直径と大略同じであること
が判明している。

【０００５】小径の管状指向性マイクロホンは、通常、
パンチ穴の片側だけの列を設けて実際上製作される。こ
の場合、穴が片側だけにしか形成されないので、空間が
節約されると共に、構造がより簡単になる。減衰材料を
正確に配設すると共に、保護スクリーンも設けねばなら
ない。後方音響入口は、常に、穴又はスリットを循環す
ることによって、管軸心に対して対称に設けられる（図
３（Ａ）参照）。電気音響変換器の後方入口が変換器の
後端面に配置されて、その結果、音響が膜の後方側に直
接供給されないならば、これが通常必要である。そこ
で、電気音響変換器の後方の管内の体積又は空間を介す
る音響の供給に対して、循環穴又はスリットでこの体積
を開放することにより減少させられる共鳴による問題が
生じる。

【０００６】公知の管状指向性マイクロホンは高価であ
るか又は相対的に大きいために、特定の操作分野には使
用できないことが判明している。更に、より小さい管状
指向性マイクロホンも知られているけれども、それらは
極めて非対称の指向性を有する（図７及び図８参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、小型で構造
が簡単であると共に、対称指向性特性を有する冒頭に記
載した型式の指向性マイクロホンを提供することをその
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は請求項１の特
徴によって達成される。従って、本発明は、中心又は管
軸心に対して極めて非対称の指向性マイクロホンを提供
する。これにより、スペースの節約となるので、特に細
く且つ目立たない指向性マイクロホンが作られる。更
に、この指向性マイクロホンでは、小型構造に拘わら
ず、対称指向性が得られる。もし音響がマイクロホンの
回りを曲げられて大量に非対称な音響入口に到達しない
ない時、指向性の対称からの偏倚は高周波でのみ発生す
る（指向性管自身によるシェージング）。

【０００９】管軸心に対称な指向性を得るために、管の
周囲に対称に配置された複数個のパンチ穴列は不要であ
る。更に、パンチ穴の列を管軸心上に配置する必要はな
い。本発明のマイクロホンにおいて、パンチ穴の列を干
渉管の直径より小さい直径に配置し得る。これにより、
干渉管の後方入口に通じる後方音響入口を、管軸心に対
して非対称に、即ち、前方入口と同じ平面に位置するよ
うに実施すると共に、干渉管を好都合に構成することが
できる。本発明は、管軸心に対して非対称に配置された
前方音響入口を有するマイクロホンにおいて、従来技術
において慣用されてきた管軸心に対して対称に配置され
た後方音響入口ではなくて、後方音響入口を管軸心に対
して非対称に配置して対称指向性を得るという今日まで
顧みられなかった事実から出発している。本発明は、パ
ンチ穴の列が、外面又は干渉管の軸心上に配置されてい
ると共に、０と管直径の間の直径上に位置することが特
に好都合である極端な場合を包含する。

【００１０】音響入口を干渉管の外周に管軸心に対して
非対称に配置することは別の方法で達成できる。もし干
渉管が丸い、即ち、円形の断面を有していると、干渉管
の前端と音響変換器の間に配置されて、必要ならば、管
軸心に平行に延在するのが好ましい列上に配置し得る前
方音響入口にこの非対称を設けることができる。この
時、管軸心の方向に延在する平坦部が干渉管に設けら
れ、又、音響入口が平坦部に形成される。

【００１１】従って、音響入口の中心点は、互いに不均
等に、又は、部分的に不均等に離隔させられる。個々の
音響入口の中心点が、伝達すべき最短波長のせいぜい半
分に等しい距離だけ互いに離隔して、音響入口の列上に
配置されることが有用であることが判明した。

【００１２】又、音響入口は、同一又は異なる入口形状
を持ち得る。更に、音響入口が、互いに異なる入口形状
を有することが好都合であることが判明した。勿論、音
響入口が部分的に互いに異なる入口形状を有する可能性
もある。

【００１３】一方、異なる入口形状は色々に実現でき
る。電気音響変換器を組込む端部と反対側の干渉管の端
部に最も近接した第１音響入口が、管軸心の大略平行な
長軸を少なくとも持つ長円形の入口形状を有すると共
に、音響入口の列において第１音響入口に隣り合う後続
の音響入口が、第１音響入口の長軸より短い長軸、好ま
しくは、徐々に減少する長軸を持つ、長円形の入口形状
に類似した幾何学的断面形状を有することが特に好都合
である。このようにして、最終音響入口が、丸い入口形
状又は丸い断面を有することにより、これらの丸い断面
の長軸としての直径を連続的に減少できる。これに関連
して、長軸が音響入口の中心点間距離に適合して徐々に
減少することが好都合であることが更に判明した。更
に、音響入口として、複数個の穴の代りに、１個以上の
スリットを設けることができる。又、開口又は入口が低
い前方音響インピーダンスを有することが有利である。
この時、より大きい開口又は低インピーダンス減衰を得
ることができる。

【００１４】音響入口の非対称を除いて、干渉管自身は
どんな断面形状も取り得る。例えば、干渉管は円筒形状
を取り得る。干渉管を、電気音響変換器を組込む端部か
らテーパ付けして円錐台形状にすることが特に有利であ
ることが判明した。更に、電気音響変換器と電気音響変
換器に近接した干渉管の端部の間に中間スペース又は体
積を設けることが有用であることが判明した。この中間
スペースは、電気音響変換器と干渉管の後端部の間の少
なくとも１個の別の音響入口を介して周囲と連通してい
る。従って、この別の音響入口を、列の音響入口を有す
る平面内に配置できる。

【００１５】例えば、別の音響入口は、その開口の中心
が干渉管の音響入口の列と心合せされるように、片側に
１個のスリットによって形成できる。これにより、電気
音響変換器の前方に配置された音響入口の列と電気音響
変換器の後方に配置された別の音響入口が１直線上又は
１平面内に位置する。又、別の音響入口を、例えば、小
さい、場合によっては、丸い孔で形成することができ
る。空間内の任意の点から電気音響変換器の全ての音響
入口までの作動時間は、その構造によって決まる量だけ
互いに異なり、その量は、指向性マイクロホンがその軸
心の回りに回転する時に変化しない。

【００１６】音響が、後方音響入口を介して電気音響変
換器の膜に直接に到達せずに、電気音響変換器の後方の
スペースに最初に到達し、次に、電気音響変換器の個々
の音響入口に到達する場合、電気音響変換器、は音響的
に特に高インピーダンスを有すると共に、その体積は特
に小さく構成しなければならない。上記２個の要件は、
とりわけ、指向性マイクロホンの直径を小さく抑えると
いう要件と調和する。更に、電気音響変換器の後方音響
入口は、膜の両側に到達する音響部分の比に影響して、
干渉管をより高い周波数のために通過する音響部分を有
利にする追加の音響フィルタとして使用できる。

【００１７】電気音響変換器に対向する干渉管の端部
は、閉鎖又は開口を設けることができる。後者の場合、
より大きい波長により有効音量が増大するから、周波数
応答がより低い周波数に拡大する。

【００１８】更に、音響入口の外側を減衰材料で覆うこ
とができる。もし更に別の構造部品が指向性マイクロホ
ンの外側に設けられなければ、平坦部及びもしこれがな
ければ丸い断面を有する本発明のマイクロホンにおい
て、干渉管の断面を丸い断面に完成するように、減衰材
料を形成できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１及び図２に示すように、本発
明の一実施形態にかかる指向性マイクロホンは中空の干
渉管１０を有する。干渉管１０は、軸心Ｒを有すると共
に、円錐台の形状を有する。干渉管１０の断面によって
囲まれる内部領域１１も、干渉管の外周断面と同一の円
錐台に形成されている。干渉管１０のより小さい円錐円
形面を有する前端１２は、端部壁１２ａによって閉鎖さ
れている。干渉管１０の内部領域１１に、干渉管１０を
無反射閉鎖するように不図示の吸音材を端部壁１２ａに
配置することができる。マイクロホンカプセルから成る
ことが好ましい電気音響変換器１６が、干渉管１０の前
端１２と反対の後端１４の領域に挿入されている。電気
音響変換器１６の外周は、干渉管１０の内周と少なくと
も大略同じであると共に、電気音響変換器１６は干渉管
１０の内部領域１１を同様に閉鎖する。後端１４は、開
放されていると共に、電気音響変換器１６の不図示の閉
鎖部材のダクト１８によって閉鎖されることにより、電
気音響変換器１６とダクト１８の間に中間スペース１９
が生まれる。

【００２０】図１から理解されるように、電気音響変換
器１６は、端部壁１２ａに対向する第１音響入口１６ａ
と、ダクト１８に対向する第２音響入口１６ｂを有す
る。膜１６ｃが、電気音響変換器１６の内部で第１音響
入口１６ａと第２音響入口１６ｂの間に設けられてい
る。

【００２１】図３に明示されているように、大略軸方向
に延在する平坦部２０が更に干渉管１０の片側に設けら
れている。平坦部２０は、干渉管１０の軸心Ｒとできる
限り小さい鋭角を成す。平坦部２０には、干渉管１０の
内部領域１１を外側又は外周と接続する複数個の、本実
施形態では合計で７個の前方音響入口２２ａ−２２ｇが
設けられている。干渉管１０の前端１２で、第１音響入
口２２ａは、互いに平行に延在する直線状の側部を有す
る長円形の入口形状を成すことにより、その長円の長軸
は軸心Ｒに少なくとも大略平行に延在する。干渉管１０
の後端１４への方向に第１音響入口２２ａに隣り合う音
響入口２２ｂは第１音響入口２２ａと幾何学的に同様に
構成されているが、同様に軸心Ｒに平行に延在するその
長円の長軸は第１音響入口２２ａの長軸よりも短い。干
渉管１０の後端１４への方向に音響入口２２ｂに隣り合
う音響入口２２ｃと２２ｄも、第１音響入口２２ａと幾
何学的に同様であるが、それらの長円の長軸の長さが徐
々に減少している。これに反し、音響入口２２ｅ−２２
ｇは、長円の特殊形状として円形の入口形状を有する
が、音響入口２２ｅ−２２ｇの直径は、音響入口２２ｅ
から音響入口２２ｇへ徐々に減少している。

【００２２】特に図２から明らかなように、全ての音響
入口２２ａ−２２ｇの中心点は、軸心Ｒに少なくとも大
略平行に延在する直線に沿って位置する。このようにし
て、音響入口２２ａ−２２ｇは、互いに同じ間隔、本実
施形態では９ｍｍ間隔で配置される。このように、図２
に示すように音響入口２２ａ−２２ｇの長軸又は直径を
左から右に減少することにより、列の形が連続的に減少
する。

【００２３】図１と図２に示すように、不図示の保護ス
クリーンを干渉管１０に止着するための固定又は組立フ
ランジ２４が、平坦部２０上で第１音響入口２２ａの前
方、第３音響入口２２ｃと第４音響入口２２ｄの間及び
最終音響入口２２ｇの後方に設けられる。干渉管１０の
平坦部を有する円錐台という形状が、平坦部２０にも拘
わらず保護スクリーンによって円錐台形状に完結される
ように、保護スクリーンが付形される。更に、音響入口
２２ａ−２２ｇを、平坦部２０の外側に正確に貼付され
る不図示の減衰材料で覆うことができる。

【００２４】上述したように、電気音響変換器１６は後
端１４の領域に配置される。図３（Ｂ）に特に示すよう
に、電気音響変換器１６の第２音響入口１６ｂに対向す
る側に、干渉管１０に更に後方音響入口２８ａと２８ｂ
を設ける。音響は、後方音響入口２８ａと２８ｂから中
間スペース１９を介して干渉管１０の第２音響入口１６
ｂに到達し得る。後方音響入口２８ａと２８ｂは、干渉
管１０の前端１２と電気音響変換器１６の間の音響入口
２２ａ−２２ｇの列と同じ平面が中心にくるように位置
している。その結果、音響入口２２ａ−２２ｇは、後方
音響入口２８ａと２８ｂと共に、干渉管１０の外周に対
して非対称に配置されている。これに対して、図３
（Ａ）は、後方音響入口２８ａ−２８ｄが干渉管１０の
外周の回りに均等に約９０°の角度ピッチで配置された
不適当な構成の例を示す。

【００２５】後方音響入口２８ａと２８ｂは、図３
（Ｂ）に示すようにスリットとしてだけではなく、例え
ば、４個の小さい、好ましくは丸い穴又は孔として形成
してもよい。

【００２６】図４と図５に示すように、本発明の指向性
マイクロホンは対称指向性を有する。これに反して、図
７と図８は、非対称指向性特性を有する公知の指向性マ
イクロホンの指向性を示す。図６は、本発明の指向性マ
イクロホンが、もし図３（Ａ）のように後方音響入口２
８ｃと２８ｄも設けると非対称指向性を有するようにな
ることを示す。即ち、もし図３（Ｂ）に示すように後方
音響入口２８ａと２８ｂだけを設けると、指向性線図は
図６（Ａ）に示すように対称である。これに反し、図６
（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すように本発明の指向性マイ
クロホンの軸心に対称な後方音響入口２８ａ−２８ｄを
有する構成における非対称指向性線図である。

【００２７】図９は、端部壁１２ａを設けた又は設けな
い本発明の指向性マイクロホンの周波数応答を示す。端
部壁１２ａを設けない場合、低周波数が押上げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態にかかる指向性マイクロ
ホンの縦断面図である。

【図２】 図１の指向性マイクロホンの平面図である。

【図３】 （Ａ）は、指向性マイクロホンの後方音響入
口の望ましくない構成を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に
おける断面図であり、（Ｂ）は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ
線における断面図である。

【図４】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と（Ｄ）は図１の指
向性マイクロホンの指向性線図である。

【図５】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と（Ｄ）は図１の指
向性マイクロホンの指向性線図である。

【図６】 （Ａ）は、特定周波数を有する図１の指向性
マイクロホンの指向性線図であり、（Ｂ）は、指向性マ
イクロホンが中心軸心に対して対称な後方音響入口を有
する（Ａ）に類似した指向性線図である。

【図７】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と（Ｄ）は大きい非
対称性を有する公知の指向性マイクロホンの指向性線図
である。

【図８】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と（Ｄ）は図７の公
知の指向性マイクロホンの指向性線図である。

【図９】 端部壁１２ａを設けた又は設けない本発明の
指向性マイクロホンの周波数応答を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 干渉管 １１ 内部領域 １２ 前端 １４ 後端 １６ 電気音響変換器 １８ ダクト １９ 中間スペース ２０ 平坦部 ２４ 固定フランジ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心（Ｒ）、前端（１２）と後端（１
   ４）を有する干渉管（１０）を備え、又、干渉管（１
   ０）は、電気音響変換器（１６）を後端（１４）の近傍
   で内部に収容すると共に、音響入口（２２ａ−２２ｇ、
   ２８ａ、２８ｂ）を電気音響変換器（１６）の両側に有
   する、特に対称指向性を有する指向性マイクロホンにお
   いて、 音響入口（２２ａ−２２ｇ、２８ａ、２８ｂ）が、軸心
   （Ｒ）に対して非対称に電気音響変換器（１６）の両側
   で干渉管（１０）の外周に配置された指向性マイクロホ
   ン。
2. 【請求項２】 音響入口（２２ａ−２２ｇ）が、前端
   （１２）と電気音響変換器（１６）の間で軸心（Ｒ）に
   大略平行な少なくとも１列に配置され、更に、音響入口
   （２２ａ−２２ｇ）の列が、干渉管（１０）の直径より
   小さい直径上に配置された請求項１に記載の指向性マイ
   クロホン。
3. 【請求項３】 干渉管（１０）の軸方向に延在する平坦
   部（２０）を干渉管（１０）の外側に設け、更に、音響
   入口（２２ａ−２２ｇ）の列を平坦部（２０）に形成し
   た請求項２に記載の指向性マイクロホン。
4. 【請求項４】 音響入口（２２ａ−２２ｇ）の中心点
   が、音響入口（２２ａ−２２ｇ）の列内で互いに同じ間
   隔で配置された請求項２又は３に記載の指向性マイクロ
   ホン。
5. 【請求項５】 音響入口（２２ａ−２２ｇ、２８ａ、２
   ８ｂ）が、夫々、互いに異なる入口形状を有する請求項
   １乃至４のいずれかに記載の指向性マイクロホン。
6. 【請求項６】 前端（１２）に最も近接した第１音響入
   口（２２ａ）が、軸心（Ｒ）に少なくとも平行に配置さ
   れた長軸を持つ長円形の入口形状を有し、又、連続する
   列上で第１音響入口（２２ａ）に隣り合う音響入口（２
   ２ｂ−２２ｇ）が、第１音響入口（２２ａ）の長軸と比
   べて徐々に減少する長軸を持つ、第１音響入口（２２
   ａ）の長円形の入口形状に幾何学的に類似した入口形状
   を有する請求項５に記載の指向性マイクロホン。
7. 【請求項７】 干渉管（１０）が、後端（１４）から前
   端（１２）に円錐台形状にテーパ付けされた請求項１乃
   至６のいずれかに記載の指向性マイクロホン。
8. 【請求項８】 干渉管（１０）の前端（１２）が開放さ
   れた請求項１乃至７のいずれかに記載の指向性マイクロ
   ホン。
9. 【請求項９】 干渉管（１０）の前端（１２）が閉鎖さ
   れた請求項１乃至７のいずれかに記載の指向性マイクロ
   ホン。
10. 【請求項１０】 吸音材を前端（１２）において干渉管
    （１０）の内部に設けた請求項１乃至９のいずれかに記
    載の指向性マイクロホン。
11. 【請求項１１】 少なくとも１個の音響入口（２８ａ）
    が、電気音響変換器（１６）と干渉管（１０）の後端
    （１４）の間に配置されると共に、干渉管（１０）の前
    端（１２）と電気音響変換器（１６）の間の音響入口
    （２２ａ−２２ｇ）を含む平面内に位置する請求項１乃
    至１０のいずれかに記載の指向性マイクロホン。
12. 【請求項１２】 電気音響変換器（１６）と干渉管（１
    ０）の後端（１４）の間に配置される音響入口（２８
    ａ）が、軸心（Ｒ）を横切るように延在するスリット軸
    心を有するスリットから成る請求項１１に記載の指向性
    マイクロホン。
13. 【請求項１３】 音響入口（２２ａ−２２ｇ、２８ａ、
    ２８ｂ）の外側が減衰材料で覆われた請求項１乃至１２
    のいずれかに記載の指向性マイクロホン。
14. 【請求項１４】 音響入口（２２ａ−２２ｇ、２８ａ、
    ２８ｂ）の外側が保護スクリーンで覆われた請求項１乃
    至１３のいずれかに記載の指向性マイクロホン。