JP6312541B2 - バウンダリーマイクロホンおよびバウンダリープレート - Google Patents

Description

この発明は、設置場所や集音角度に依存することのない集音特性を備えたバウンダリーマイクロホンおよびこのバウンダリーマイクロホンに用いられるバウンダリープレートに関する。

バウンダリーマイクロホン（面上集音式マイクロホン）は、テレビスタジオや会議の席などにおいて用いられことが多く、テレビスタジオもしくは舞台や演奏ホールなどにおいては、床面に設置して使用される。また会議の席などにおいては、机上面に配置して使用される。

このバウンダリーマイクロホンは、例えば特許文献１および２に開示されているように、バウンダリープレートと、このバウンダリープレート上に載置されたマイクロホンとにより構成され、前記バウンダリープレートには一般的に表面が平坦な反射面にされた金属板またはプラスチック板が用いられる。

ところで、マイクロホンを単体で利用する場合においては、マイクロホンには直接音と反射音（間接音）とが到来し、直接音に対して反射音が遅れるために、反射音が直接音に干渉して音声信号の明瞭度が低下する。
これに対して、バウンダリーマイクロホンは、直接音とバウンダリープレートで反射した間接音を集音するものの、マイクロホンはバウンダリープレートに接近して配置されているので、直接音と間接音の時間差を無くした状態で集音することができる。

したがって、マイクロホンからは遅延した反射音による干渉を受けない明瞭度の高い音声信号を得ることができるものとなる。そして、マイクロホンには直接音とバウンダリープレートにより反射した間接音も加わるために、マイクロホンの出力音声レベルを上昇させることができるとされている。

特開平８−６５７８６号公報 特表２０１３−５２７９９５号公報

図１および図２は、前記したバウンダリーマイクロホンの基本構成を示したものであり、それぞれ上面図および正面図で示している。
図に示すバウンダリーマイクロホン１は、矩形状に形成されたバウンダリープレート２の上面に、例えばコンデンサマイクロホン３が載置されており、この例に示すバウンダリープレート２は、長辺（コンデンサマイクロホン３の長手方向の辺）が３００ｍｍで短辺（長手方向と直交する方向の辺）が２００ｍｍに形成されている。

そして、コンデンサマイクロホン３の前端部、すなわちコンデンサマイクロホン３の前部音響端子が、バウンダリープレート２の長手方向の端部（図１、図２の右側端部）から例えば８０ｍｍの位置で、短辺方向の中央部に設置され、マイクロホン３の集音軸がバウンダリープレート２の上面と平行となるように設定されている。
なお、このバウンダリーマイクロホン１は、図には示されていないが、コンデンサマイクロホン３をバウンダリープレート２の上面に載置した状態で、これら全体を覆うパンチングプレート（多孔板）を備えた偏平状のケース内に収容される。

なお、図２には前記コンデンサマイクロホン３の集音軸を０度とし、この集音軸を基準とした音源の方向（角度）を示しており、以下においては図２に示すコンデンサマイクロホン３と、音源の方向（角度）との関係に基づいて、図３以降に示す各特性を説明する。

図３Ａ〜図３Ｃは、バウンダリープレート２を使わない単一指向性コンデンサマイクロホン３の単体の特性を測定した結果を示しており、これらの単体の特性は、以下に説明する従来ならびにこの発明に係るバウンダリープレートを用いた場合の比較のために利用される。
すなわち図３Ａは、周波数特性を示しており、この周波数特性は周知のとおり横軸が周波数を、縦軸が出力レベル（ｄＢＶ）を示している。そして図３Ａはマイクロホン３の集音軸に対して符号Ａは０度、符号Ｂは９０度、符号Ｃは１８０度、符号Ｄは２７０度の各角度位置に音源が有る場合についての測定結果である。

また図３Ｂは、同じく周波数特性を示したものであり、符号Ａは０度、符号Ｂは３０度、符号Ｃは４０度の場合についての測定結果である。
さらに図３Ｃはポーラパターンを示しており、このポーラパターンに示されているとおり、例示したコンデンサマイクロホン３の単体の特性は、一般的な単一指向性の特性を示している。

次に図４Ａ〜図４Ｃは、従来の音波の透過しない例えばプラスチック製のバウンダリープレート２を用いたバウンダリーマイクロホン１の各特性を示しており、前記バウンダリープレート１の寸法およびコンデンサマイクロホン３の配置状態は、図１および図２に示した例のとおりである。

そして、図４Ａは周波数特性を示しており、マイクロホン３の集音軸に対して符号Ａは０度、符号Ｂは９０度、符号Ｃは１８０度、符号Ｄは２７０度の測定結果である。また図４Ｂは、同じく符号Ａは０度、符号Ｂは３０度、符号Ｃは４０度の測定結果であり、図４Ｃはポーラパターンを示している。
なお、この図４Ａ〜図４Ｃを測定するにあたっては、すでに説明した図３Ａ〜図３Ｃに示す測定結果を得たコンデンサマイクロホン３をバンダリーマイクロホンとして用いている。

ここで、図４Ａにおいて符号Ｂで示す９０度の周波数特性と、コンデンサマイクロホン３の単体における図３Ａにおいて符号Ｂで示す９０度の周波数特性とを比較すると、図４Ａにおいて符号Ｂで示す周波数特性は、広い周波数帯域にわたって、不規則に波を打った状態が現れている。
これはバウンダリープレート２の面に直交する方向（９０度）からの音波を受けて、プラスチック製のバウンダリープレート自体が振動し、バウンダリープレート２の自由振動により音声信号が位相干渉を起こしているもの見ることができる。

また、図４Ｂの符号ＢおよびＣで示す３０度および４０度の周波数特性は、図４Ｂの符号Ａで示す０度の特性に比較して、５００Ｈｚ〜６ｋＨｚの周波数帯域においてレベルが上昇し、その上昇幅は６ｄＢ以上に達している。
これは、音波の透過しない前記したプラスチック製のバウンダリープレート２を取り付けたことにより、５００Ｈｚ〜６ｋＨｚの周波数帯域の反射波がマイクロホン３に加わることによって、レベルが上昇したものと見ることができる。
換言すれば、前記した周波数帯域の音が、３０度ないし４０度の角度において強調されて再生されることになり、これは本来の音とは大きく異なった音声信号がもたらされることになる。

したがって、従来の音波を透過しないプラスチック製、もしくは金属製のバウンダリープレートを用いるものにおいては、バウンダリーマイクロホンの設置場所によって異なる指向周波数応答を持ち、音色が音源との角度によって変化することになる。
これらの理由により、前記した従来のバウンダリープレートを備えたマイクロホンを、例えば楽器の集音に使用した場合には、楽器の位置によって音色が変わる現象が発生し、これは楽音などの音質の良好な集音には適さないと言うことができる。

この発明は、前記した従来のバウンダリーマイクロホンの問題点に着目してなされたものであり、バウンダリープレート自体の固有振動に基づく位相干渉の発生を防止することができると共に、設置場所や集音角度に依存することのない集音特性を備えたバウンダリーマイクロホンおよびこのバウンダリーマイクロホンに用いられるバウンダリープレートを提供することを課題とするものである。

前記した課題を達成するためになされたこの発明に係るバウンダリーマイクロホンは、マイクロホンと、前記マイクロホンを載置するバウンダリープレートを備えるバウンダリーマイクロホンであって、前記バウンダリープレートは、少なくともアルミニウム系金属繊維層とアルミニウム系エキスパンドメタルとを圧着した金属多孔質材により構成したことを特徴とする。

この場合、前記バウンダリープレートとしての好ましい他の例は、アルミニウム系金属繊維層をアルミニウム系エキスパンドメタルで挟持して圧着した金属多孔質材により構成される。そして、前記バウンダリープレートは、到来する音波を前記マイクロホンに対して反射せずに吸音する特性を備え、前記マイクロホンは直接音のみを集音する構成が採用される。

一方、この発明に係るバウンダリーマイクロホンに用いられるバウンダリープレートは、マイクロホンを載置することで、到来する音波を前記マイクロホンに対して反射せずに、あるいはほとんど反射せずに吸音し、前記マイクロホンには直接音のみを、あるいはほとんど直接音を与えるバウンダリープレートであって、前記バウンダリープレートは、少なくともアルミニウム系金属繊維層とアルミニウム系エキスパンドメタルとを圧着した金属多孔質材により構成される。

そして、この発明に係るバウンダリープレートにおいても、アルミニウム系金属繊維層をアルミニウム系エキスパンドメタルで挟持して圧着した金属多孔質材を好適に用いることができる。

前記した構成のバウンダリーマイクロホンおよびバウンダリープレートには、アルミニウム系金属繊維層とアルミニウム系エキスパンドメタルとを圧着した金属多孔質材、もしくはアルミニウム系金属繊維層をアルミニウム系エキスパンドメタルで挟持して圧着した金属多孔質材が用いられる。

前記した金属多孔質材によるバウンダリープレートは、多孔質材特有の吸音特性を備えて音声波の反射を効果的に減少させることができる。したがって、マイクロホンに入射する音声波に対する角度依存性を大幅に少なくしたバウンダリーマイクロホンを提供することができる。

また、バウンダリープレートの反射による特定の周波数の持ち上がりを少なくすることができるので、バウンダリーマイクロホンとしての周波数特性を平坦化させることにも寄与できる。
加えて、アルミニウム系金属繊維層とアルミニウム系エキスパンドメタルで構成されたバウンダリープレートは、防振性を合わせて持つために、音波を受けてバウンダリープレート自体が振動するのを抑制することができる。これにより、バウンダリープレートの固有振動に基づく前記した位相干渉の発生も効果的に阻止することができる。

バウンダリーマイクロホンの基本構成を示した上面図である。 同じく正面図である。 コンデンサマイクロホン単体の周波数特性を示す実測値である。 同じく集音軸に対する音源の角度位置を変えた周波数特性を示す実測値である。 コンデンサマイクロホン単体のポーラパターンの実測値である。 従来のバウンダリーマイクロホンの周波数特性を示す実測値である。 同じく集音軸に対する音源の角度位置を変えた場合の周波数特性を示す実測値である。 従来のバウンダリーマイクロホンのポーラパターンの実測値である。 この発明に係るバウンダリープレートの一部を構成するエキスパンドメタルの模式図である。 この発明に係るバウンダリープレートの断面図である。 この発明に係るバウンダリーマイクロホンの周波数特性を示す実測値である。 同じく集音軸に対する音源の角度位置を変えた場合の周波数特性を示す実測値である。 この発明に係るバウンダリーマイクロホンのポーラパターンの実測値である。

この発明に係るバウンダリーマイクロホンおよびバウンダリープレートについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
この発明に係るバウンダリーマイクロホンは、すでに説明した図１および図２に示す構成が採用される。そして、このバウンダリーマイクロホン１に用いられるバウンダリープレート２は、少なくともアルミニウム系金属繊維層とアルミニウム系エキスパンドメタルとを圧着してなる金属多孔質材により構成される。

図５および図６は、バウンダリープレート２の構成を模式図で示したものであり、この図に示すバウンダリープレート２は、アルミニウム系金属繊維層６をアルミニウム系エキスパンドメタル４で挟持して圧着してなる金属多孔質材により構成される。

図５は、アルミニウム系エキスパンドメタル４の例を示しており、このエキスパンドメタル４は、アルミニウムを素材とする厚さ０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度の薄板に、多数の切り込みを入れた後に、前記切り込みに直交する方向に前記薄板を引っ張ることで、全体が網状に形成された状態で得ることができる。

このエキスパンドメタル４は、金属網のように金属細線を編んだものではないため、アルミニウム薄板の切り込み断面が、前記引っ張り力によってねじれ、薄板の面に直交する方向のみならず、平行方向や斜め方向に向いたねじれ部５が存在する。
したがってねじれ部５を有するエキスパンドメタル４を、アルミニウム系金属繊維層６に圧接すると、金属繊維層６との絡みが良く、このエキスパンドメタル４の特性を利用して金属多孔質材として形成される。

一方、アルミニウム系金属繊維層６は、アルミニウムを繊維状に形成したものにより構成され、アルミニウム繊維の断面は円形やそれ以外の任意のものを用いることができる。そして、有効直径が２０〜２００μｍで、長さが０．１ｍ以上の細線により構成される。
このアルミニウム細線は、例えば溶融状態のアルミニウムをノズル噴出孔から大気中に噴出し、急冷凝固させることにより得ることができる。すなわち、これによって得られるアルミニウム細線は、例えば綿繊維と同様にアルミニウムの長繊維が非圧縮状態で所定の面密度を持った不織布として得ることができる。

前記した不織布状のアルミニウム繊維層６の両面に、図５に示したエキスパンドメタル４を配置して、３００ｋｇ／ｃｍ²〜２０００ｋｇ／ｃｍ²でプレスまたはロール圧延することで、エキスパンドメタル４がアルミニウム繊維層６に噛み込み密着する。
この場合、プレスまたはロール圧延率を適宜選択することにより、金属多孔質材の密度（多孔率）を調整することができ、これにより適切な吸音性と防振性を備えた金属多孔質材を得ることができる。
なお、前記した金属多孔質材としては、例えば株式会社ユニックス（東京都大田区）より提供される商品名「ポアル」を好適に利用することができる。

図６は、以上のようにして形成されたこの発明に係るバウンダリープレート２として好適に用いることができる金属多孔質材の断面の様子を示したものであり、アルミニウム繊維層６の両面に、エキスパンドメタル４が塑性変形により密着した状態で構成される。
なお図６に示す例は、アルミニウム系金属繊維層６をアルミニウム系エキスパンドメタル４で挟持して圧着した構成にされているが、アルミニウム系金属繊維層６の一方の面のみにエキスパンドメタル４を圧着した金属多孔質材であっても、この発明に係るバウンダリープレート２として好適に用いることができる。

前記のようにして得られる金属多孔質材は、例えば図１および図２に示す形態に適宜切断することで、バウンダリープレート２として利用することができ、またこのバウンダリープレート２上にコンデンサマイクロホン３を搭載することで、バウンダリーマイクロホン１として利用することができる。

図７Ａ〜図７Ｃは、図６に示した断面構造のバウンダリープレート２を用いたバウンダリーマイクロホン１の各測定結果を示している。なお、この時のバウンダリープレート２の寸法およびコンデンサマイクロホン３の配置状態は、図１および図２に示した例のとおりである。そして、図７Ａの符号Ａ〜Ｄで示す各特性は、図４Ａの符号Ａ〜Ｄの測定と同一の条件によるものである。また図７Ｂの符号Ａ〜Ｃで示す各特性は、図４Ｂの符号Ａ〜Ｃの測定と同一の条件によるものである。

ここで、図７Ａにおいて符号Ｂで示す音源が９０度の周波数特性と、図４Ａにおいて符号Ｂで示す同じく音源が９０度の周波数特性とを比較すると、図７Ａの符号Ｂで示す特性によると、バウンダリープレート２自体の振動による指向周波数応答の劣化は大幅に少ないことが理解できる。

すなわち、図７Ａの符号Ｂで示す特性は、図３Ａの符号Ｂで示すマイクロホン単体の特性に近いものであることが理解できる。
これは、この実施の形態によるバウンダリープレート２は、良好な防振性を備えている結果によるものであると理解することができ、バウンダリープレート２自体の振動により、音声信号が位相干渉を受けるのを大幅に低減させることができる。

また、図７Ｂにおける符号Ｂ，Ｃで示す音源が３０度および４０度の時の周波数特性によると、図４Ｂにおける符号Ｂ，Ｃで示した５００Ｈｚ〜６ｋＨｚの周波数帯域におけるレベルの上昇傾向が抑制されていることが理解できる。
すなわち、図７Ｂにおける符号Ｂ，Ｃで示す特性によると、４０Ｈｚ〜８ｋＨｚの主要集音帯域において、同図の符号Ａで示す特性（音源がマイクロホンの集音軸に位置する場合の特性）に比較して、レベルが１〜２ｄＢ程度均一に上昇している程度となる。

これによれば、音源が３０度〜４０度に位置する場合に、集音軸（０度）の特性に対してレベルが６ｄＢ以上の上昇幅を有する従来のプラスチック製のバウンダリープレートを用いたものに比較して、集音角度に応じて音色の変化の少ないバウンダリーマイクロホンが実現できるものとなる。

したがって、図７Ｂに示す結果を参照して明らかなとおり、この発明に係る金属多孔質材によるバウンダリープレート２を利用することにより、設置場所や集音角度に依存することのない集音特性を得ることができるものとなり、楽音などの音質の良好な集音に適したバウンダリーマイクロホンを提供することが可能となる。

なお、以上説明した実施の形態においては、マイクロホン３として単一指向性のコンデンサマイクロホンを用いているが、この発明に係るバウンダリーマイクロホンにおいては、当然ながら他の構成のマイクロホンを利用することもできる。

１ バウンダリーマイクロホン
２ バウンダリープレート
３ マイクロホン（コンデンサマイクロホン）
４ エキスパンドメタル
５ ねじれ部
６ 金属繊維層

Claims (5)

1. マイクロホンと、前記マイクロホンを載置するバウンダリープレートを備えるバウンダリーマイクロホンであって、
   前記バウンダリープレートは、少なくともアルミニウム系金属繊維層とアルミニウム系エキスパンドメタルとを圧着した金属多孔質材により構成したことを特徴とするバウンダリーマイクロホン。
2. 前記バウンダリープレートは、アルミニウム系金属繊維層をアルミニウム系エキスパンドメタルで挟持して圧着した金属多孔質材により構成したことを特徴とする請求項１に記載されたバウンダリーマイクロホン。
3. 前記バウンダリープレートは、到来する音波を前記マイクロホンに対して反射せずに吸音する特性を備え、前記マイクロホンは直接音のみを集音することを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたバウンダリーマイクロホン。
4. マイクロホンを載置することで、到来する音波を前記マイクロホンに対して反射せずに吸音し、前記マイクロホンには直接音のみを与えるバウンダリープレートであって、
   前記バウンダリープレートは、少なくともアルミニウム系金属繊維層とアルミニウム系エキスパンドメタルとを圧着した金属多孔質材により構成されていることを特徴とするバウンダリーマイクロホンに用いられるバウンダリープレート。
5. 前記バウンダリープレートは、アルミニウム系金属繊維層をアルミニウム系エキスパンドメタルで挟持して圧着した金属多孔質材により構成したことを特徴とする請求項４に記載されたバウンダリーマイクロホンに用いられるバウンダリープレート。

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