JPWO2008105180A1 - 振動ピックアップ型マイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロホン感度が高くて摺動ノイズに強く、しかも外部騒音や振動を感知しにくく、高騒音下での通話用のマイクロホンとして、あるいは、音声認識入力用のマイクロホンとして好適な、小型で高感度の振動ピックアップ型マイクロホンを提供する。【解決手段】第１のスペース５と第２のスペース６とを設けたハウジング１と、第１のスペース５に覆設される外部振動板２と、第２のスペース５の奥端部に空隙８を保持して収納されるマイクロホンユニット３とから成り、外部振動板２が覆設されることによって第１のスペース５に形成される気室７と第２のスペース６に形成される空隙８とが、細通路４を介して連通されることにより、外部振動板２によってピックアップされた音声振動が音波としてマイクロホンユニット３に伝達され、その伝達経路において、音波の周波数成分の内、音声周波数より高域の成分が減衰される。【選択図】図１

Description

本発明は振動ピックアップ型マイクロホン、より詳細には、骨振動や声帯振動をピックアップするタイプの振動ピックアップ型マイクロホンに関するものである。

外部騒音を感知しにくく、話者の音声だけをピックアップするマイクロホンとして、骨伝導マイクロホンやスロートマイクロホンがある。この内、骨振動をピックアップする骨伝導マイクロホンの代表的なものとして、図６に示すような、圧電素子を用い、これを支持部で支持させる加速度ピックアップ型のマイクロホンがある。

このタイプのマイクロホンは、感度が高くて外部騒音に強いために、一般的に用いられているが、摺動ノイズに弱く、周波数特性がフラットではない（素子の共振のピークが大きく出てしまう）という欠点がある。

また、図７に示すようなダイナミックタイプのマイクロホンがある。それは摺動ノイズに強く、周波数特性に大きなピークがないので使いやすいという利点がある反面、感度が低く、構造的に大きなものとなるという欠点がある。なお、このタイプのものは、気導音に対する感度を下げるために振動板を厚くすることで、主に、声帯振動をピックアップするスロートマイクロホンに用いられている。

更に、振動板でピックアップした骨振動や声帯振動を、エレクトレットマイクロホン等のマイクロホンユニットの前面の気室で空気振動に変換してピックアップするタイプの振動ピックアップ型マイクロホンがある（図８参照）。

このタイプのものは、マイクロホン感度が高く、摺動ノイズに強いといえる。即ち、振動をピックアップする部分が振動板だけであって、他の部分では感度が極端に下がるため、摺動ノイズに強い構造ということできる。

このようにこのタイプのものは、マイクロホン感度が高くて摺動ノイズに強いという利点があるものの、高騒音下で使用した場合に対騒音特性が若干悪くなってしまうという欠点がある。即ち、騒音のレベルが１１０ｄＢＳＰＬを超えるようなレベルになってくると、音声帯域よりも周波数レンジが広いというコンデンサマイクロホンの特性上、音声帯域よりも高域でのノイズを拾いやすくなってしまうのである。

特開２００６−２０２４７号公報 特開２００４−２２９１４７号公報 特開２００１−２９２４８９号公報

本発明は、上述したような、話者の音声だけをピックアップすることを企図した従来のマイクロホンにおける欠点に鑑みてなされたもので、マイクロホン感度が高くて摺動ノイズに強く、しかも外部騒音や振動を感知しにくく、高騒音下での通話用のマイクロホンとして、あるいは、音声認識入力用のマイクロホンとして好適な、小型で高感度の振動ピックアップ型マイクロホンを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、開口を有する第１のスペースとマイクロホンユニットを収納するための第２のスペースとを設けたハウジングと、前記第１のスペースの開口に覆設される外部振動板と、前記第２のスペースの奥端部に空隙を保持して前記第２のスペース内に収納されるマイクロホンユニットとから成り、前記外部振動板が覆設されることによって前記第１のスペースに形成される気室と前記第２のスペースの奥端部に形成される空隙とが、細通路を介して連通されることにより、前記外部振動板によってピックアップされた音声振動が音波として前記マイクロホンユニットに伝達され、その伝達過程において、音波の周波数成分の内、音声周波数より高域成分が減衰されることを特徴とする。

本発明の一実施態様においては、前記細通路は、前記気室と前記空隙とを連通させるように前記ハウジングに穿設される細孔である。

また、他の実施態様においては、前記細通路は、一端が前記気室に開口され、他端が前記空隙に開口するように配設されるチューブである。細通路をチューブとする場合、該チューブは気室内において湾折曲した状態にすることが好ましく、そのようにするために、例えば該チューブは軟質材製で、湾折曲自在なものとされる。

更に他の実施態様においては、前記チューブは、前記気室内に直線状に配置される。好ましくはその場合、前記チューブの前記気室内部分の長さが前記気室の長さの２分の１以上となるようにされる。

更に他の実施態様においては、前記細通路は、前記ハウジングの上面に渦巻き状に形成された溝とされ、またその場合、前記溝上に、前記溝の端部のみを開口させるようにしてシートが被着される。

本発明によれば、空気振動が細通路を通過するときに、粘性摩擦が高域の周波数を抑制するため、骨振動ピックアップ特性を維持しつつ、気導音をピックアップしにくい特性を持った振動ピックアップ型マイクロホンを得ることが可能となる。また、本発明によれば、コンパクトで良好な骨振動ピックアップ特性を有する振動ピックアップ型マイクロホンが得られる効果がある。

本発明を実施するための最良の形態を、添付図面に依拠して説明する。図１乃至図３は、本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンのそれぞれ異なる実施例を示す縦断面図である。

本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンは、例えば上側に上面を開口した第１のスペース５を設けると共に、下側にマイクロホンユニット３を収納するための第２のスペース６を設けたハウジング１と、第１のスペース５の開口に覆設される外部振動板２と、第２のスペース６内にその奥端部に空隙８を保持して収納されるマイクロホンユニット３とから成る。そして、外部振動板２が覆設されることによって第１のスペース５に形成される気室７と第２のスペース６に形成される空隙８とが、細通路４を介して連通状態にされる。

ハウジング１は、通例、黄銅、ステンレス、鉄等の高比重材料製、あるいは、シリコンラバー等の弾性材製であり、第１のスペース５の開口に、頬等の皮膚に当接させる外部振動板２が覆設される。

ハウジング１を高比重材料製とする場合には、シリコンラバー等の弾性材製カバーで、ハウジング１の開口部分を除く外表面全体を被覆することが好ましい。このように、ハウジング１を高比重材料製にて形成することで、音圧（空気振動）に対する感度を下げることができる。また、カバーを弾性材製とすることで、外部音や不要な振動をより感知しにくい構造とすることができる。

外部振動板２は、ハウジングの上端面に接着又は溶接してもよいし（図１参照）、該端面に段部を形成してそこに落とし込んで固定することとしてもよい（図２、３参照）。マイクロホンユニット３は、ハウジング１の第２のスペース６の奥端部に空隙８が保持されるようにして、第２のスペース６内に収納される。

空隙８が保持されるようにするためには、図１及び図２に示すように、第２のスペース６の奥端部に段部１０を形成しておけばよい。このように段部１０を形成しておけば、単にマイクロホンユニット３を第２のスペース６内に嵌装してその振動板９を段部１０に押し当てるだけで、段部１０と振動板９とによって空隙８が形成される。一般にマイクロホンユニット３としては、コンデンサマイク、殊にエレクトレットコンデンサマイクが用いられる。

細通路４は、気室７と空隙８とを連通し、外部振動板２からマイクロホンユニット３の振動板９に至る空間において音響回路を形成することで、音声周波数より高い成分を減衰させる作用を果たすものである。

良好な音響特性を得るために、細通路４は、ある程度の長さを必要とする。例えば、図１に示す実施例では、ハウジング１を長尺のものとし、気室７と空隙８との間に十分な距離を確保できるようにしている。この場合、気室７と空隙８とを連通するように、ハウジング１に直接細孔を穿設して細通路４としている。細通路４は、図１に示すように直線的である必要はなく、湾折曲するものであってもよい。

また、図２、図３に示す実施例のように、気室７と空隙８との間に十分な長さを確保できないような場合には、細通路４として軟質材製のチューブ１１を用い、その一端を空隙８に開口させ、他端を気室７内に開口させるように構成することができる。

但し、この場合は、チューブ１１の長さを、高域周波数の減衰作用を果たすに十分な長さのものとするために、横向きに湾折曲させ、あるいは、蛇行させることが有効である（図２参照）。

また、図３に示す実施例のようにハウジング１が横長で、気室７も大きく形成できる場合には、チューブ１１は直線状で差支えない。但し、チューブ１１は気室７内において十分な長さが必要であるので、その気室７内に延びる部分の長さは、気室７の長さにもよるが、通例、少なくとも気室７の長さの２分の１は必要となる。

図４及び図５に示される実施例においては、細通路４は、ハウジング１の上面に渦巻き状に形成された溝１２とされている。溝１２は、その下端（終端）がハウジング１の中心部において空隙８に連通状態にされ、その上端（始端）のみがハウジング１の周縁部において気室７に連通状態となるようにされる。そのようにするために、溝１２にシート１３が被着される。

シート１３には通気用切欠１４が形成され、シート１３は、この通気用切欠１４が溝１２の端部上にくるように位置決めされて、溝１２上に定着される。この位置決めを容易にするために、シート１３に位置決め用切欠１５、１５が対称的に形成され、ハウジング１の上面の位置決め用切欠１５、１５に対応する位置に、それぞれ位置決め用切欠１５、１５に係合する突起１６、１６が突設される。

この場合、位置決め用切欠１５、１５を突起１６、１６に係合させることにより、通気用切欠１４を容易且つ確実に溝１２の始端に位置合わせすることができ、以て溝１２の上端（始端）のみを気室７に連通させることが可能となる。かくして、溝１２が、気室７及び空隙８に連通する渦巻き状の細通路４となる。

この実施例においては振動板２は逆さの椀形状とされ、上方から、ハウジング１の外周面に形成された段部１７上に載置される。また、図示されたマイクロホンユニット３は角型で、第２のスペース６も、それに対応する角型に形成される。１８は、マイクロホンユニット３を装填したハウジング１及び振動板２の一部を収めるケースである。

上記各構成の本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンを使用するに当たっては、外部振動板２を、頬等の皮膚に当接させる。かくして装着者が音声を発すると、その音声振動（骨振動）が外部振動板２によってピックアップされ、外部振動板２が振動する。

この外部振動板２の振動によって気室７内の空気が振動し、その空気振動は細通路４を介して音波となってマイクロホンユニット３の振動板９に到達する。その際、マイクロホンユニット３は外部から完全に隔離されているため、外部騒音がマイクロホンユニット３に達することはない。また、マイクロホンユニット３は、それ自体が機械的振動をピックアップしにくいという基本構造を有しているため、本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンは、振動と外部騒音に非常に強いものとなる。

上記のように、外部振動板２の振動に基づく音波は、気室７から狭い細通路４内をある程度の距離進行した後、空隙８を経てマイクロホンユニット３に達する。そして、このように気室７、細通路４、空隙８によって構成される音響回路を経ることにより、音声周波数よりも高く、音声の聴取に邪魔となる成分が減衰され、以てマイクロホンの特性が改善される。

図６、７は、図１乃至図５に示す本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンと、図１０に示す従来の振動ピックアップ型マイクロホンとの周波数特性を計測比較した実験結果を示す図である。図６は、骨振動に対する感度を比較した結果を示し、図７は、気導音に対する感度を比較した結果を示している。

まず、図６を参照して骨振動に対する感度を比較すると、従来の振動ピックアップ型マイクロホンは、７００Ｈｚ付近まではフラットな高感度を得ているが、そこから徐々に減衰していることが理解される。

これに対し、本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンでは、同等の感度で、骨導特性のピークである２ｋＨｚ付近までフラットな特性が得られており、骨振動ピックアップ特性が大きく改善されていることが理解される。

次に、図７を参照して気導音に対する感度を比較すると、従来の振動ピックアップ型マイクロホンは、骨振動に比べて低感度ではあるものの、どの周波数帯域においてもほぼフラットな感度であり、このことは、広い周波数レンジの気導音を拾いやすいことを意味する。

これに対し、本願発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンでは、２ｋＨｚ以上の感度が大きく減衰しており、従来のものと比較して、不必要な気導音をピックアップしにくい構造となっていることが分かり、そのことから本発明の有効性を窺い知ることができる。

この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。

本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンの実施例を示す断面図である。 本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンの別の実施例を示す断面図である。 本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンの更に別の実施例を示す断面図である。 本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンの更に別の実施例を示す断面図である。 図４に示す振動ピックアップ型マイクロホンの分解斜視図である。 本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンと従来の振動ピックアップ型マイクロホンの骨振動に対する周波数特性を比較した実験結果を示す図である。 本発明に係る振動ピックアップ型マイクロホンと従来の振動ピックアップ型マイクロホンの気導音に対する周波数特性を比較した実験結果を示す図である。 従来の振動ピックアップ型マイクロホンを示す断面図である。 従来の他の振動ピックアップ型マイクロホンを示す断面図である。 従来の更に他の振動ピックアップ型マイクロホンを示す断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 外部振動板
３ マイクロホンユニット
４ 細通路
５ 第１のスペース
６ 第２のスペース
７ 気室
８ 空隙
９ 振動板
１０ 段差
１１ チューブ

Claims (10)

1. 開口を有する第１のスペースとマイクロホンユニットを収納するための第２のスペースとを設けたハウジングと、前記第１のスペースの開口に覆設される外部振動板と、前記第２のスペースの奥端部に空隙を保持して前記第２のスペース内に収納されるマイクロホンユニットとから成り、前記外部振動板が覆設されることによって前記第１のスペースに形成される気室と前記第２のスペースの奥端部に形成される空隙とが、細通路を介して連通されることにより、前記外部振動板によってピックアップされた音声振動が音波として前記マイクロホンユニットに伝達され、その伝達過程において、音波の周波数成分の内、音声周波数より高域成分が減衰されることを特徴とする振動ピックアップ型マイクロホン。
2. 前記細通路は、前記気室と前記空隙とを連通させるように前記ハウジングに穿設される細孔である請求項１に記載の振動ピックアップ型マイクロホン。
3. 前記細通路は、一端が前記気室に開口され、他端が前記空隙に開口するように配設されるチューブである請求項１に記載の振動ピックアップ型マイクロホン。
4. 前記チューブは、その前記気室内部分が湾折曲状態にされている請求項３に記載の振動ピックアップ型マイクロホン。
5. 前記チューブは、湾折曲可能な軟質材製である請求項４に記載の振動ピックアップ型マイクロホン。
6. 前記チューブは、前記気室内に直線状に配置される請求項３に記載の振動ピックアップ型マイクロホン。
7. 前記チューブの前記気室内部分の長さは、前記気室の長さの２分の１以上である請求項６に記載の振動ピックアップ型マイクロホン。
8. 前記細通路は、前記ハウジングの上面に渦巻き状に形成された溝である請求項１に記載の振動ピックアップ型マイクロホン。
9. 前記溝上に、前記溝の端部のみを開口させるようにしてシートが被着される請求項８に記載の振動ピックアップ型マイクロホン。
10. 前記マイクロホンユニットは、エレクトレットコンデンサマイクである請求項１に記載の振動ピックアップ型マイクロホン。

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