JP2017005654A

JP2017005654A - 単一指向性コンデンサマイクロホン

Info

Publication number: JP2017005654A
Application number: JP2015121041A
Authority: JP
Inventors: 秋野　裕; Yutaka Akino; 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2017-01-05
Also published as: US9838801B2; US20160373865A1

Abstract

【課題】音波の周波数を問わず高い指向性を実現する。【解決手段】マイクロホンユニット１１の振動板１１１の前面と後面のそれぞれに音波を伝達する前部開口部と後部開口部１７とを有する単一指向性コンデンサマイクロホンにおいて、前部開口部の前面側に設けられた音響管１２と、後部開口部１７とマイクロホンユニット１１の振動板１１１の背面との間に設けられ、所定音響容量を有する第１空気室１３と、第１空気室１３と連通していて、所定音響容量より大きな音響容量を有する第２空気室１５と、を有し、第１空気室１３と音響管１２によって指向軸０°方向に対する感度を向上し、第２空気室１５によって指向軸１８０°方向からの音波による近接効果を防止する。【選択図】図２

Description

本発明は、単一指向性コンデンサマイクロホンに関するものである。

単一指向性マイクロホン感度と低域限界は、振動板の張力によって変化する。単一指向性マイクロホンでは、振動板の張力が高くなると、マイクロホンの感度も上がる。しかし、低域の収音限界が高い周波数にシフトするため、低い周波数の音波を収音できなくなる。対して、振動板の張力が低くなると、低域の収音限界が低い周波数にシフトし、低い周波数の音波が収音できるようになる。しかし、マイクロホンの感度は低下する。また、単一指向性コンデンサマイクロホンでは、振動板の張力が低い場合、静電吸引力によって振動板が固定極に吸着しやすくなる。単一指向性コンデンサマイクロホンは、振動板が固定極に吸着すると収音できない。

以上のように、単一指向性コンデンサマイクロホンでは、振動板の周波数応答と感度がトレードオフの関係にある。

良好な指向周波数応答と高い感度を得るために、振動板の前面に円筒状の音響抵抗筒を備える単一指向性マイクロホンに関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−４６１９４号公報

しかし、特許文献１に開示されている従来の単一指向性マイクロホンは、収音軸から１８０°の方向でマイクロホンに近接する位置に低域の周波数の音源があるとき、その音源の音波を収音してしまっていた。このように、マイクロホンに近接した位置に音源があるとき、マイクロホンは低域の音波を強調して収音する。このような現象は、一般に近接効果と称される。
単一指向性マイクロホンの指向性は、２点の音圧差によって制御されている。そのため、通常の単一指向性マイクロホンは音波を取り込む開口部を前後に２つ備えている。従来の単一指向性マイクロホンにおいて、後部の開口部付近に音源がある場合、近接効果により、収音軸から外れた低い周波数の音が強調されて収音される。そのため、強調された不要な低音は、収音したい音に被り、音質を下げていた。

本発明は、音波の周波数を問わず高い指向性を実現できる単一指向性コンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、マイクロホンユニットの振動板の前面と後面のそれぞれに音波を伝達する前部開口部と後部開口部とを有する単一指向性コンデンサマイクロホンにおいて、前部開口部の前面側に設けられた音響管と、後部開口部とマイクロホンユニットの振動板の背面との間に設けられ、所定音響容量を有する第１空気室と、第１空気室と連通していて、所定音響容量より大きな音響容量を有する第２空気室と、を有し、第１空気室と音響管によって指向軸０°方向に対する感度を向上し、第２空気室によって指向軸１８０°方向からの音波による近接効果を防止することを特徴とする。

本発明によれば、音波の周波数を問わず高い指向性を実現できる。

本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンの実施の形態を示す側面の断面図である。図１の単一指向性コンデンサマイクロホンを示す側面の拡大断面図である。図１の単一指向性コンデンサマイクロホンの音響等価回路を示す回路図である。参考例の単一指向性コンデンサマイクロホンを示す側面の断面図である。参考例の単一指向性コンデンサマイクロホンの音響等価回路を示す回路図である。図１の単一指向性コンデンサマイクロホンの（ａ）指向性パターンを示す特性図と、（ｂ）指向周波数特性を示すグラフである。参考例の単一指向性コンデンサマイクロホンの（ａ）指向性パターンを示す特性図と、（ｂ）指向周波数特性を示すグラフである。別の参考例の単一指向性コンデンサマイクロホンの（ａ）指向性パターンを示す特性図と、（ｂ）指向周波数特性を示すグラフである。

以下、本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

●単一指向性コンデンサマイクロホンの概略構成
図１に示すように、単一指向性コンデンサマイクロホン１０は、マイクロホンユニット１１と、マイクロホンユニット１１の前方（図１の紙面左側）に設けられている音響管１２とを有する。また、単一指向性コンデンサマイクロホン１０は、マイクロホンユニット１１の後方（図１の紙面右側）に設けられている第１空気室１３と、第１空気室１３よりマイクロホンユニット１１の後方に設けられている第２空気室１５とを有する。

単一指向性コンデンサマイクロホン１０は、マイクロホンユニット１１の後方に到達する音波の音響抵抗となる第１音響抵抗１４と、第１空気室１３と第２空気室１５とを連通させる連通路１８とを有する。また、単一指向性コンデンサマイクロホン１０は、第１空気室１３と第２空気室１５との間に設けられている第２音響抵抗１６と、外部からの音波をマイクロホンユニット１１の後方に伝達するための後部開口部１７とを有する。

単一指向性コンデンサマイクロホン１０は、第２空気室１５の後方に、円筒状で金属製のケース２１と、ケース２１内に格納されている回路基板２２と、回路基板２２と電気的に接続している出力コネクタ２３とを有する。回路基板２２には、例えばインピーダンス変換器としてのＦＥＴ（Field effect transistor）、増幅回路、ローカット回路などが実装されている。

●単一指向性コンデンサマイクロホンの具体的構成
図２に示す側面の拡大断面図を用いて、単一指向性コンデンサマイクロホン１０の具体的な構成例について説明する。マイクロホンユニット１１は、外部からの音波により振動する振動板１１１と、振動板１１１と共にコンデンサを構成する固定極１１２とを備えている。また、マイクロホンユニット１１は、振動板１１１と固定極１１２を保持する絶縁ホルダー１１３と、振動板１１１と固定極１１２などを保持するユニットケース１１５とを備えている。絶縁ホルダー１１５には、後部開口部１７から取り込まれた音波を第１空気室１３に伝達するための貫通路１１４が設けられている。

音響管１２は、振動板１１１の前面側にあるマイクロホンユニット１１の前部開口部に設けられている中空の管状部材である。音響管１２は、振動板１１１の前面に対向する位置に設けられている前面開口部１２１と、音響管１２の側面の管壁に設けられている管壁開口部１２２とを有する。音響管１２は、前面開口部１２１と管壁開口部１２２とを通じて単一指向性マイクロホン１０の前方からの音波を振動板１１１の前面に伝達する。

第１空気室１３は、固定極１１２とユニットケース１１３とにより、上述のように振動板１１１の背面側に形成されている。第１空気室１３は、所定の音響容量（以下「所定音響容量」ともいう。）を有する空間である。第１空気室１３は、固定極１１２に設けられている開口部により振動板１１１の背面と連通している。

第１音響抵抗１４は、貫通路１１４を通過して第１空気室１３に導入される音波の通路に設けられ、後部開口部１７から第１空気室１３に導入される音波の音響抵抗となる。

第２空気室１５は、連通路１８を通じて第１空気室１３と連通している。第２空気室１５は、第１空気室１３と連通していることで、マイクロホンユニット１１の振動板１１１の背面と連通している。第２空気室１５は、第１空気室１３の所定音響容量よりも大きな音響容量を有する空間である。

第２音響抵抗１６は、第１空気室１３と第２空気室１５との間、具体的には第２空気室１５から見て連通路１８の手前側に設けられている。第２音響抵抗１６は、第１空気室１３と第２空気室１５との間を通る音波の音響抵抗となる。第２音響抵抗１６は、所定周波数より低い低周波領域の周波数の音波を第１空気室１３と第２空気室１５との間で通過させる。

以上説明したように、単一指向性コンデンサマイクロホン１０では、振動板１１１の後方に第１空気室１３と第２空気室１５との２つの空気室を有している。第１空気室１３と第２空気室１５それぞれの機能について説明すると、後部音響端子が位置する後部開口部１７から取り込まれた音波は、その周波数により２つの経路に分かれて振動板１１１の背面に到達する。

所定周波数より高い中高領域の周波数の音波は、第１音響抵抗１４と第１空気室１３で分割されて振動板１１１の背面に圧力を加えることにより、単一指向性を実現する。つまり、中高領域の周波数の音波は、第１空気室１３のみを経由して振動板１１１の背面に到達する。

一方、所定周波数より低い低域の周波数の音波は、第１音響抵抗１４と第２音響抵抗１６で分割されて振動板１１１の背面に到達する。つまり、低域の周波数の音波においては、第１空気室１３より大きい第２空気室１５の効果が支配的になる。その結果、第２空気室１５によって、単一指向性を構成する成分のうち無指向性成分が増強され、後部開口部付近に音源があった場合でも、近接効果による低音域の増大が防止できる。

●音響等価回路
図３は、単一指向性コンデンサマイクロホン１０の音響等価回路を示す。図３において、音響管１２の前方から取り込まれる音波をＰ_１、振動板１１１の音響質量をｍ_０、振動板１１１のスチフネスをｓ_０、振動板１１１の制動抵抗をｒ_０、後部開口部１７からの前方から取り込まれる音波をＰ_２とする。また、図３において、第１音響抵抗１４の音響抵抗をｒ_１、第２音響抵抗１６の音響抵抗をｒ_２とする。また、図３において、第１空気室１３の音響容量をｓ_１、第２空気室１５の音響容量をｓ_２とする。

単一指向性コンデンサマイクロホン１０では、音波Ｐ_１が振動板１１１の前面に到達することで無指向性成分を得て、音波Ｐ_２が振動板１１１の背面に到達することで双指向性成分を得ることにより、単一指向性を実現している。具体的には、単一指向性コンデンサマイクロホン１０では、音響抵抗ｒ_２で第１空気室１３の音響容量ｓ_１と第２空気室１５を接続している。そのため、低域の周波数の音波は音響抵抗ｒ_１と音響抵抗ｒ_２で分割されて、振動板１１１の背面に到達する。そのため音響容量ｓ_２により大きな空気室で動作するのと等価になり、無指向成分の駆動力が増加する。

上記のとおり、第２空気室１５の音響容量ｓ_２は、第１空気室１３の音響容量ｓ_１よりも大きいため、低域の周波数では第２空気室１５の音響容量ｓ_２が支配的に作用する。また、単一指向性コンデンサマイクロホン１０では、中高域の周波数の音波では第１空気室１３のみの音響容量Ｓ_１で動作するため、一般の単一指向性マイクロホンと同様に動作する。

図４に示す、参考例の単一指向性コンデンサマイクロホン１００では、振動板１１１と固定極１１２と絶縁ホルダー１１３と貫通路１１６とを有し、単一指向性コンデンサマイクロホン１０のマイクロホンユニット１１と同様の構成である。単一指向性コンデンサマイクロホン１００では、固定極１１２と絶縁ホルダー１１３とにより形成されている空気室１３０の後方には、第２空気室１５が設けられず、絶縁キャップ１１０が設けられている。

図５の音響等価回路に示すように、単一指向性マイクロホン１００では、第２空気室１５の音響容量ｓ_２と第２音響抵抗１６の音響抵抗ｒ_２とを有しないため、低域の周波数の音波による無指向性成分が増加しない。つまり、参考例の単一指向性マイクロホン１００では、近接効果の影響を受けやすい。

●指向性パターンと指向周波数特性
図６は、本実施の形態に係る単一指向性マイクロホン１０の（ａ）指向性パターンを示す特性図と、（ｂ）指向周波数特性を示すグラフである。図６（ａ）によれば、単一指向性マイクロホン１０では、優れた単一指向性を得ている。また、図６（ｂ）によれば、単一指向性マイクロホン１０では、収音軸から１８０°の方向においても低域の周波数の収音が抑えられている。さらに、９０°方向の周波数応答もフラットになり、単一指向性マイクロホン１０の周波数指向特性は低域から高域まで安定している。

図７は、参考例の単一指向性マイクロホン１００の（ａ）指向性パターンを示す特性図と、（ｂ）指向周波数特性を示すグラフである。図７（ａ）に示すように、単一指向性マイクロホン１００では、図６（ａ）に示した本実施の形態に係る単一指向性マイクロホン１０と比較して収音軸から１８０°の方向でも収音されていることがわかる。また、図７（ｂ）に示すように、単一指向性マイクロホン１００では、収音軸から１８０°の方向において低域の周波数について収音されていることがわかる。

つまり、参考例の単一指向性マイクロホン１００と比較すると、本実施の形態に係る単一指向性マイクロホン１０は、近接効果が低減されて周波数を問わず高い指向性を得ている。

図８は、別の参考例の単一指向性マイクロホンの（ａ）指向性パターンを示す特性図と、（ｂ）指向周波数特性を示すグラフである。参考例の単一指向性マイクロホンは、参考例の単一指向性マイクロホン１００の振動板１１１の前面に音響管を取り付けたものである。

図８に示すように、別の参考例の単一指向性マイクロホンであっても、本実施の形態に係る単一指向性マイクロホン１０と比較して、収音軸から１８０°の方向において低域の周波数について収音されていることがわかる。

●実施の形態の効果
以上説明したように、本実施の形態に係る単一指向性マイクロホン１０によれば、第１空気室１３と第２空気室１５とを有することで、音波の周波数を問わず高い指向性を実現できる。

特に、単一指向性マイクロホン１０によれば、収音軸から１８０°の方向における低域の周波数の音波の近接効果を低減して、優れた指向特性を得ることができる。

１０単一指向性マイクロホン
１１マイクロホンユニット
１２音響管
１３第１空気室
１４第１音響抵抗
１５第２空気室
１６第２音響抵抗
１７後部開口部
１８連通路
２１グリップケース
２２回路基板
２３出力コネクタ
１１１振動板
１１２固定極
１１３ユニットケース
１１４貫通路
１２１前面開口部
１２２管壁開口部

Claims

マイクロホンユニットの振動板の前面と後面のそれぞれに音波を伝達する前部開口部と後部開口部とを有する単一指向性コンデンサマイクロホンにおいて、
前記前部開口部の前面側に設けられた音響管と、
前記後部開口部と前記マイクロホンユニットの振動板の背面との間に設けられ、所定音響容量を有する第１空気室と、
前記第１空気室と連通していて、前記所定音響容量より大きな音響容量を有する第２空気室と、
を有し、
前記第１空気室と前記音響管によって指向軸０°方向に対する感度を向上し、前記第２空気室によって指向軸１８０°方向からの音波による近接効果を防止する
単一指向性コンデンサマイクロホン。
前記後部音響取込部と前記第１空気室との間に設けられた第１音響抵抗と、
前記第１空気室と前記第２空気室との間に設けられている第２音響抵抗と、
をさらに備え、
前記後部音響取込部から取り込まれる前記所定周波数より低い周波数の音波は、前記第１音響抵抗と前記２音響抵抗によって分割されて前記振動板の後部に伝達し、
前記後部音響取込部から取り込まれる所定周波数より高い周波数の音波は、前記第１音響抵抗と前記第１空気室によって分割され前記振動板の後方に到達する、
請求項１記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。
前記第２空気室は前記所定周波数より低い周波数の音波に対して無指向性成分を増強する、
請求項２に記載の単一指向性コンデンサマイクロホン。