JP6678884B2 - 単一指向性ダイナミックマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、単一指向性ダイナミックマイクロホンに関する。

単一指向性ダイナミックマイクロホンには、マイクロホンユニットの後部に音響管を装着して後部音響端子を引き延ばし、低音域（以下「低域」という）の駆動力を増加させるものがある。音響端子とは、マイクロホンユニットに対して実効的に音圧を与える空気の位置を指すもので、マイクロホンユニットが備える振動板と同時に動く空気の中心位置ということができる。低域の駆動力が増加すると、振動板のスチフネスが高くても、低域の収音が可能になる。換言すれば、低域で音響端子が長くなったことと等価になる。

単一指向性ダイナミックマイクロホンにおける振動板の駆動力の大小は、振動板の表面に作用する音圧と振動板の裏面に作用する音圧の差の大小による。上記のように、マイクロホンユニットの後部に音響管を装着すると、低域においては音響管の中の音響質量によるリアクタンスが小さいため、音響管の中を通過する音波の減衰は少ない。一方、高域では音響管の中のリアクタンスが大きくなり、音響管の後端近くから導入される音波の減衰はかなり大きい。そのため、高域では振動板に近い位置から導入される音波が主導的になる。

低域の駆動力を増加させるために音響管を用いてこれを後部音響端子とする単一指向性ダイナミックマイクロホンの構造には、以下のような構造が知られている。

その一つは、特許文献１に記載されているように、音響管の側壁に開口を設け、この開口を音響抵抗のある素材で覆い、音響管の後端を閉止しまたは音響管の後端に音響抵抗体を埋め込んだ構造である。

二つ目は、特許文献２に記載されているように、音響管の側壁には開口がなく、音響管内に複数の音響抵抗を適宜の間隔をおいて直列的に取り付け、等価的に音響抵抗を直列に接続した構造である。

三つ目は、非特許文献１に記載されているように、音響管の側壁に長さ方向にスリット状の開口を設け、この開口を音響抵抗のある素材で覆って連続分布の抵抗を構成し、音響管の後端を開放した構造である。

特許文献１に記載されているような、マイクロホンユニットの後部に音響管を装着し、音響管の側壁に開口を設け、この開口を音響抵抗のある素材で覆い、音響管の後端を閉止しまたは開放したものが商品化されている。音響管の後端を開放すると低域の駆動力は増加するが、音響管の断面積は変化しないから、音波は周波数の高低に関わらず音響管の中を減衰することなく進み、振動板の後部に到達する。したがって、高域も振動板の後部に到達し、高域の指向性が悪くなる。

特許文献２に記載されているように、音響管内に複数の音響抵抗を直列的に接続すると、音響管内を伝搬する高域を減衰させることができ、高域の指向性が良くなる。その反面、高域の駆動力が低くなる。

非特許文献１記載のものにおいても、非特許文献１に「パイプの中には空気柱の共振を制動するための綿状をした抵抗材がつめてある。」とあるように、実質的に特許文献２記載のものと同様であり、高域の指向性は良くなる反面、駆動力が低くなる。

米国特許第２８６５４６４号公報 米国特許第３１１５２０７号公報 放送技術 昭和５６年１２月号第１１５４−１１５５ページ

以上述べたとおり、マイクロホンユニットの後部に音響管を装着した単一指向性ダイナミックマイクロホンにおいては、低域の駆動力を低下させることなく、高域の音波を音響管に入り込ませない構造であることが望ましい。すなわち、音響管の後端から進入する高域の音波を減衰させる一方、マイクロホンユニットの後部の、マイクロホンユニットに近い位置から高域の音波を導入する構造にすることができれば都合がよい。

本発明は、高域の指向性を低下させることなく、低域の駆動力を増加させることができる単一指向性ダイナミックマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、
前部音響端子と後部音響端子を有する単一指向性のダイナミックマイクロホンユニットと、
前記ダイナミックマイクロホンユニットの後部に結合され音波を前記後部音響端子に導く音響管と、
前記音響管の外周側に前記音響管との間に空気室を形成して配置され高域の音波に対して高い音響質量を持つ第１音響質量板と、
前記音響管の外周側に前記第１音響質量板よりも前記ダイナミックマイクロホンユニットの近くにおいて前記音響管との間に空気室を形成して配置され高域の音波に対して低い音響質量を持つ第２音響質量板と、を有することを最も主要な特徴とする。

低域の音波は第１音響質量板を通り減衰することなくダイナミックマイクロホンユニットに至る。第１音響質量板を通る高域の音波は第１音響質量板によって減衰されるが、ダイナミックマイクロホンユニットの近くにおいて第２音響質量板を通る高域の音波は減衰することなくダイナミックマイクロホンユニットに至る。低域の音波も高域の音波もバランスよく収音することができる。

本発明に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの実施例を示す縦断面図である。 前記実施例の音響的な動作を説明するために前記実施例の一部を拡大して示す縦断面図である。 前記実施例の音響的な等価回路図である。 前記実施例の指向特性を示すグラフである。 前記実施例の周波数応答を示すグラフである。

以下、本発明に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの実施例を、図面を参照しながら説明する。

図１、図２において、符号３０はダイナミックマイクロホンユニットを示している。ダイナミックマイクロホンユニット（以下「マイクロホンユニット」という）３０は前部音響端子Ｔｆと後部音響端子Ｔｂを有していて、指向性は単一指向性である。前部音響端子および後部音響端子とは、前述のようにマイクロホンユニットが備える振動板と同時に動く前側と後ろ側の空気の中心位置である。前部音響端子Ｔｆは振動版前方側の中心位置にある。後部音響端子Ｔｂは、後で説明する第１音響質量板６０と音響抵抗体５０との間の空間および第２音響質量板と音響抵抗体５０との間の空間に広がっている。マイクロホンユニット３０は、後端部（図１において右端部）に長めの音響管４０の前端部が結合され、音響管４０の後端部はベース７０に結合されている。ベース７０は円柱状の部材で、後半部は小径になっていて、この小径部は、マイクロホンケーブルを結合するコネクタ部９０になっている。

マイクロホンユニット３０の外周には円筒形の音響抵抗体５０の前端部が嵌められて固着されている。音響抵抗体５０は音響管４０と平行に後方に伸びていて、音響抵抗体５０の内周面と音響管４０の外周面との間に円筒形状の空気室５２が形成されている。空気室５２はマイクロホンユニット３０の後部空気室３３およびの音響管４０の内部の空気室４１に連通している。音響抵抗体５０の後端は音響管４０の後端に届かず、音響管４０の後端部に、空気室５２を開放する後部開口４５が形成されている。

ベース７０には円筒形の第１マイクロホンケース１０の後端部が固着されている。第１マイクロホンケース１０はマイクロホンユニット３０に向かって音響抵抗体５０と平行に伸びている。第１マイクロホンケース１０の内周面と音響抵抗体５０の外周面との間には円筒形状の第１外側空気室１２が形成されている。第１マイクロホンケース１０の前端近くの内周には支持リング１５が嵌められ、支持リング１５の外周面が第１マイクロホンケース１０の内周面に固着されている。支持リング１５の内周面は音響抵抗体５０の外周面に固着されている。

支持リング１５の内外方向の厚さは、第１外側空気室１２の内外方向の間隔と等しくなるように設定されている。支持リング１５は第１外側空気室１２の前端位置を規制している。

第１マイクロホンケース１０には、複数の音波導入部１１が形成されている。各音波導入部１１は、第１マイクロホンケース１０を周方向に長い窓型に切除することによって形成されている。各音波導入部１１は、第１マイクロホンケース１０の長さ方向に等間隔に並んで形成されている。

第１マイクロホンケース１０の内周面に沿って第１音響質量板６０が配置されている。前記各音波導入部１１は、第１音響質量板６０によって内側から塞がれている。第１音響質量板６０は、高域の音波に対して高い音響質量を持つ部材である。したがって、第１音響質量板６０として、例えば、厚みが０．５ｍｍ程度のアルミニウム板に微細な孔を無数に形成したパンチングメタルを使用することができる。各音波導入部１１から導入される音波は、第１音響質量板６０を通って第１外側空気室１２に入り、音響抵抗体５０を通って内側空気室５２に入る。音波はさらにマイクロホンユニット３０の振動板３１の背面側空気室に入り、さらに後部空気室３３から音響管４０の空気室４１に至る。

第１マイクロホンケース１０の前端部には円筒形状の第２マイクロホンケース２０が結合されている。第２マイクロホンケース２０は、マイクロホンユニット３０および音響管４０と音響抵抗体５０の前端部を外周側から覆っている。第２マイクロホンケース２０の前端部にはカバー８０が嵌められている。カバー８０は、マイクロホンユニット３０を主とする内部構造を保護している。

第２マイクロホンケース２０には、複数の音波導入部２１が形成されている。各音波導入部２１は、第２マイクロホンケース２０を周方向に長い窓型に切除することによって形成されている。各音波導入部２１は、第２マイクロホンケース２０の長さ方向に等間隔に形成されている。

第２マイクロホンケース２０の内周面に沿って第２音響質量板６２が配置されている。前記各音波導入部２１は、第２音響質量板６２によって内側から塞がれている。第２音響質量板６２は、高域の音波に対して低い音響質量を持つ部材である。したがって、第２音響質量板６２は、第１音響質量板６０よりも大きな孔を有する部材、例えば、目の粗い網のような部材を使用するとよい。第２音響質量板６２と音響抵抗体５０との間の空間は、第１音響質量板６０と音響抵抗体５０との間の空間とともに後部音響端子Ｔｂとして機能する。

各音波導入部２１から導入される音波は、第２音響質量板６２を通って第２外側空気室２２に入り、さらには音響抵抗体５０を通って内側空気室５２に入り、マイクロホンユニット３０の後部空気室３３から音響管４０内の空気室４１に至る。

以上の説明および図１、図２からもわかるように、第１マイクロホンケース１０はマイクロホンユニット３０から後方に離れた位置にある。これに対して第２マイクロホンケース２０は、第１マイクロホンケース１０よりもマイクロホンユニット３０の近くに位置している。これに伴い、第１音響質量板６０はマイクロホンユニット３０から後方に離れた位置にあるのに対し、第２音響質量板６２はマイクロホンユニット３０の近くに位置している。

次に、上記実施例に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの動作を、図２、図３を合わせて参照しながら説明する。マイクロホンユニット３０の前方から振動板３１に当たる音波の音圧をＰ１、振動板３１の音響質量をｍ０、振動板３１の前面側空気室の容量をｓ０、振動板３１の背面側の音響抵抗をＲ１、振動板３１の背面側空気室の容量をｓ１とする。また、第２音響質量板６２の音響質量をｍ２、音波導入部２１から第２音響質量板６２を通る音波の音圧をＰ２とする。

第１音響質量板６０を通り、後部開口４５から内側空気室５２に入る音波の音圧をＰｎ、第１音響質量板６０の音響質量をｍ、第１外側空気室１２の容量をｓｂ、音響抵抗体５０の音響抵抗をＲｂとする。音響抵抗体５０を通る音波の音圧の総和をＰｎ−１、音圧Ｐｎ−１の音波が通る第１音響質量板６０の音響質量の総和をｍｂ、音響抵抗体５０の音響質量をｍｐとする。

図３に示すように、上記Ｐ１とｍ０とｓ０とＲ１とｓ１が直列に接続され、Ｒ１とｓ１の直列接続に対し、Ｐ２とｍ２の直列接続が並列に接続されている。この接続関係は、Ｒ１、ｓ１を有してなる後部空気室に、Ｐ２とｍ２を有する音響端子が付加された関係になる。Ｐ２とｍ２は、マイクロホンユニット３０の後部の、マイクロホンユニット３０に近い位置から高域の音波を導入する構造になっており、高域の音波を少ない減衰量で振動板３１の背面に導く。

図３において、Ｒ１とｓ１の直列接続に対し、ｍｐとｍｂとＲｂとＰｎ−１の直列接続が並列に接続されている。さらに、ｍｂとＲｂとＰｎ−１の直列接続に対し、ｓｂが並列に接続されるとともに、ｍとＰｎの直列接続が並列に接続された形になっている。この接続関係は、Ｒ１、ｓ１を有してなる後部空気室に、Ｐｎとｍを有する音響端子がｍｐを介して付加され、かつ、ｍｂとＲｂとＰｎ−１を有する別の音響端子がｍｐを介して接続された関係になる。Ｐｎとｍは音響管４０への音波導入口１１のうち、マイクロホンユニット３０の後端から最も遠い位置にある音波導入口から導入される音波の音圧と音響質量であるから、低域の音波を最も少ない減衰量で振動板３１の背面に導く。

音波導入口１１は、マイクロホンユニット３０の後端からの距離を順次短縮しながら複数形成されていて、マイクロホンユニット３０の後端に近づくに従って低域の減衰量が大きくなる。図１、図２に示す実施例では、マイクロホンユニット３０の後端からの距離が異なる複数の音波導入口１１からそれぞれ音波が導入される。図３では、第１音響質量板６０を通る音波に関連する部分を破線で囲んで示している。また、複数の音波導入口１１からそれぞれ導入され、音響抵抗体５０を通る音波については、音波の総和Ｐｎ−１、第１音響質量板６０の音響質量の総和ｍｂとして表している。図１に示すように、後部音響端子Ｔｂは、第１音響質量板６０と音響抵抗体５０との間の空間および第２音響質量板６２と音響抵抗体５０との間の空間に広がっている。

以上の通り、図示の実施例は、後部音響端子Ｔｂを、高域を受け持つものと低域を受け持つものとに分けてそれぞれマイクロホンユニット３０からの距離が異なる別の位置に設けている。音響管４０の後端はマイクロホンユニット３０からの距離が長く、音響管４０の後端からは低域の音波が導入されるため、低域の駆動力を増加することができる。一方、高域の音波はマイクロホンユニット３０に近い音波導入口２１から減衰することなく導入されるため、高域の指向性を良好に維持することができる。よって、図示の実施例によれば、感度が高く、指向周波数応答が良好な単一指向性ダイナミックマイクロホンを得ることができる。

図４は、上記実施例に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの周波数１０００Ｈｚにおける指向特性を示している。図５は、上記実施例に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの指向周波数応答を示しており、太線は収音軸上正面の音源に対する周波数応答を、細線は収音軸に対し１２０度ずれた方向にある音源に対する周波数応答を示している。

１０ 第１マイクロホンケース
１１ 音波導入部
１２ 第１外側空気室
１５ 支持リング
２０ 第２マイクロホンケース
２１ 音波導入部
２２ 第２外側空気室
３０ ダイナミックマイクロホンユニット
３１ 振動板
３２ 磁気回路部
３３ 後部空気室
４０ 音響管
４１ 空気室
４５ 後部開口
５０ 音響抵抗体
５２ 内側空気室
６０ 第１音響質量板
６２ 第２音響質量板
７０ ベース
８０ カバー
９０ コネクタ部

Claims (5)

1. 前部音響端子と後部音響端子を有する単一指向性のダイナミックマイクロホンユニットと、
   前記ダイナミックマイクロホンユニットの後部に結合され音波を前記後部音響端子に導く音響管と、
   前記音響管の外周側に前記音響管との間に第１空気室を形成して配置され高域の音波に対して高い音響質量を持つ第１音響質量板と、
   前記音響管の外周側に前記第１音響質量板よりも前記ダイナミックマイクロホンユニットの近くにおいて前記音響管との間に第２空気室を形成して配置され高域の音波に対して低い音響質量を持つ第２音響質量板と、を有する単一指向性ダイナミックマイクロホン。
2. 前記第１音響質量板への音波導入口は、前記ダイナミックマイクロホンユニットの後端からの距離に応じて複数に区切られている請求項１記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
3. 前記第１音響質量板および前記第２音響質量板と前記音響管との間には音響抵抗体が介在し、前記第１音響質量板を通った音波および前記第２音響質量板を通った音波は前記音響抵抗体を通って前記後部音響端子に導かれる請求項１または２記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
4. 前記第１音響質量板は第１マイクロホンケースの内周面に沿って配置され、前記第２音響質量板は、前記第１マイクロホンケースの先端部に結合された第２マイクロホンケースの内周面に沿って配置されている請求項１、２または３記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン。
5. 前記第１音響質量板は、微細な孔が無数に形成されたパンチングメタルからなる請求項１乃至４のいずれかに記載の単一指向性ダイナミックマイクロホン

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