JP5081604B2 - ダイナミックマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、ダイナミックマイクロホンに関し、さらに詳しく言えば、振動雑音を軽減させる機能を備えたダイナミックマイクロホンに関するものである。

音波を電気信号に変換するマイクロホンユニットは、マイクロホンケースに対して振動可能な振動板を有する振動部と、マイクロホンケースに対して直接的に支持される磁気発生回路もしくは固定極等を含む固定部とを備えている。

マイクロホンのうち、とりわけ、ハンドマイクロホン（手持ち式）については、マイクロホンケースが例えば指で擦られることに起因する振動による振動雑音がしばしば問題とされている。この種の振動雑音は、マイクロホンケースに振動が加えられたときに、マイクロホンユニット内部の振動部の有効質量がもとの状態に留まろうとする慣性力により発生する。

一般に、同じ面密度の振動板を備えたマイクロホンに関しては、無指向性→単一指向性→双指向性の順で、低い周波数成分の振動雑音が増加する。また、コンデンサ型やリボン型マイクロホンと比較して、ダイナミック型（動電型）マイクロホンの方が振動板が重いため、振動雑音が発生しやすい。

そのため、従来より、特にボーカル用として用いられる手持ち式で単一指向性のダイナミックマイクロホンでは、マイクロホンケースが手指で擦られることによるハンドリングノイズが問題とされている。

このハンドリングノイズを低減させる方法のひとつとして、マイクロホンユニットをマイクロホンケースに支持させる際、ゴムなどの弾性体を用いて防振するいわゆるショックマウント法がある（例えば、特許文献１）。

しかしながら、ショックマウント法による防振効果は、振動系の共振周波数と共振鋭度に依存する。したがって、その共振周波数と相関のある周波数以上の周波数帯域でしか振動雑音の低減効果が期待できない。また、固体伝搬ノイズが大きい場合、その高い周波数成分については防振効果が発揮されない、という問題がある。

そこで、本出願人は、特許文献２において、マイクロホンケース内に、マイクロホンユニットとほぼ同一構成の振動検出ユニットを設け、マイクロホンユニットからの出力信号に、振動検出ユニットからの出力信号を逆相として加算することにより、ハンドリングノイズを相殺する方法を提案している。

すなわち、図３において、１がマイクロホンユニットで、２が振動検出ユニットであるとして、図示しないマイクロホンケースに振動が加えられた場合、例えばマイクロホンユニット１からは正相の出力信号が出力されるのに対して、振動検出ユニット２からは逆相の出力信号が出力されるように、例えば永久磁石の着磁方向を逆にするかもしくはボイスコイルの巻き方法を逆にしたうえで、図３に示すように、マイクロホンユニット１と振動検出ユニット２とを直列に接続する。

これによれば、比較的広い周波数範囲にわたってハンドリングノイズを良好に低減することができるが、なおも次のような問題が残されている。

マイクロホンユニットと振動検出ユニットとが直列に接続されているため、各ユニットのインピーダンスが同一であったとすると、マイクロホンの出力インピーダンスは２倍になってしまう。

マイクロホンの出力インピーダンスは、低いほど外部からの静電結合や磁気結合による雑音を引き込みにくい。したがって、この点でマイクロホンの出力インピーダンスの上昇は好ましくない。

また、ダイナミックマイクロホンの故障の主な原因は断線である。断線は主としてボイスコイル端部のハンダ付け箇所で発生する。上記のように、マイクロホンユニットと振動検出ユニットの各ボイスコイルが直列に接続されていると、一箇所でも断線すると音声が出力されなくなる。このため、振動検出ユニットを持たない通常のダイナミックマイクロホンに比べて故障率が２倍になってしまう。

特開平１−１９７０００号公報 特開平１１−１９６４８９号公報

したがって、本発明の課題は、ハンドリングノイズを低減させるため、マイクロホンユニットと振動検出ユニットとを用いながらも、出力インピーダンスの上昇がなく、また、故障率も増加しないダイナミックマイクロホンを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されているように、マイクロホンユニット，マイクロホンケースおよび振動検出ユニットを含み、上記マイクロホンユニットは、第１永久磁石を含み第１磁気ギャップが形成された第１磁気発生回路および上記第１磁気ギャップ内に配置される第１ボイスコイルを有する第１振動板を備え、上記マイクロホンケースは、一端側で上記マイクロホンユニットを支持し、内部に上記第１振動板の背面側に連通する所定容積の背部空気室を備え、上記振動検出ユニットは、第２永久磁石を含み第２磁気ギャップが形成された第２磁気発生回路および上記第２磁気ギャップ内に配置される第２ボイスコイルを備えた第２振動板を備えた状態で上記背部空気室に配置され、上記マイクロホンユニットの出力信号に対して、上記振動検出ユニットの出力信号が逆相として出力されるダイナミックマイクロホンにおいて、上記第１磁気発生回路側に、上記第２ボイスコイルの出力信号にて励磁される界磁コイルが設けられており、上記界磁コイルが、上記第１永久磁石の周りに配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、マイクロホンユニットと振動検出ユニットの各ボイスコイルを直接的に直列に接続するのではなく、界磁コイルを介して磁気的に接続するので、マイクロホン自体の出力インピーダンスの上昇がなく、また、振動検出ユニット側に断線が生じたとしても、マイクロホンユニット側で断線が生じないかぎり、音声出力が途絶えてしまうことがない。

次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの全体構成を示した断面図で、図２はその要部拡大断面図である。

これらの図に示すように、このダイナミックマイクロホンは、アルミニウムなどの金属からなる円筒状のマイクロホンケース１０を備え、マイクロホンケース１０内には、円筒状の中筒１１がショックマウント１２を介して同軸的に保持されている。

ショックマウント１２は例えばゴム弾性体からなり、その内周面側には中筒１１に対する保持リング１３が設けられている。なお、図１において、中筒１１のショックマウント１２の下縁側位置にはストッパリング１４が取り付けられており、また、中筒１１のショックマウント１２の上縁側位置には補強リング１５が嵌合されている。

中筒１１の一端（図１において上端）には、音波を収音するマイクロホンユニット２０が取り付けられている。中筒１１の他端は、有底円筒状のスペーサ筒１６によって閉塞されており、これにより中筒１１の内部がマイクロホンユニット２０に連通する所定容積の空気室（音響容量）１８となる。

中筒１１の他端は、スペーサ筒１６を介してマイクロホンケース１０の下端側に支持されている。マイクロホンケース１０の下端側には、出力コネクタ１７が設けられている。マイクロホンケース１０の上端には、マイクロホンユニット２０をカバーするウィンドスクリーン１９が設けられている。

マイクロホンユニット２０は、円筒状のユニットケース２１を備えている。この実施形態において、ユニットケース２１は大径の主円筒部２２と、その下方に連設された小径の副円筒部２３とを有し、主円筒部２２の開口部には、ボイスコイル２４１を有するダイヤフラム（第１振動板）２４が設けられている。また、主円筒部２２の開口部には、前部音響端子２５１を有するレゾネータ２５がダイヤフラム２４を覆うように取り付けられている。

主円筒部２２内には磁気回路（第１磁気回路）２６が設けられている。この磁気回路２６は、図１において上下方向に着磁された円柱状のマグネット２６１と、同マグネット２６１の周りに同心状に配置された円筒状のサイドヨーク２６２と、同サイドヨーク２６２をマグネット２６１の一方の極に接続するテールヨーク２６３とを備えている。マグネット２６１とサイドヨーク２６２との間で磁気ギャップＧが形成され、この磁気ギャップＧ内に、ダイヤフラム２４のボイスコイル２４１が配置されている。

主円筒部２２と副円筒部２３との段差部に、後部音響端子２１１が設けられており、この後部音響端子２１１は主円筒部２２に形成されている空気通路２１２を経てダイヤフラム２４の背面側空間に連通している。なお、この空気通路２１２内には所定の音響抵抗材２１３が設けられている。

副円筒部２３は、テールヨーク２６３に穿設されている空気孔２６４を介して主円筒部２２内、すなわちダイヤフラム２４の背面側空間に連通しており、また、副円筒部２３の底部２３０には、マイクロホンケース１０内の空気室１８に連通する空気孔２３１が形成されている。この副円筒部２３内のテールヨーク２６３側と底部２３０側とには、それぞれ音響抵抗材２３２，２３３が設けられている。

副円筒部２３は、中筒１１の一端側に嵌合支持されるのであるが、副円筒部２３の底部２３０側にはスリーブ２３４が連設されており、このスリーブ２３４に振動検出ユニット３０が取り付けられている。

この実施形態において、振動検出ユニット３０は、スリーブ２３４内に嵌合保持されるユニットケース３１を備えている。この場合、ユニットケース３１は、その底部３１１が副円筒部２３の底部２３０と対向するようにしてスリーブ２３４内に嵌合保持される。したがって、図１，２においてユニットケース３１の開口部は下側向きとなる。

ユニットケース３１の開口部には、ボイスコイル３２１を有する振動板（第２振動板）３２が薄いプラスチック板からなるコルゲーション３２２を介して振動可能に設けられている。この場合、振動板３２には例えば厚さ０．８ｍｍ、直径約１０ｍｍの真鍮板が用いられており、これにより、振動による信号出力を確保するとともに、空気室１８内に圧力変化を確実に生じさせるようにしている。

ユニットケース３１内には磁気回路（第２磁気回路）３３が収納されている。この磁気回路３３は、上記マイクロホンユニット２０の磁気回路２６と同じく、上下方向に着磁された円柱状のマグネット３３１と、マグネット３３１の周りに同心状に配置された円筒状のサイドヨーク３３２と、サイドヨーク３３２をマグネット３３１の一方の極に接続するテールヨーク３３３とを備えている。

この場合、マグネット３３１には、環状体をなすセンターポールピース３３４が設けられ、これと対向するようにサイドヨーク３３２側にもリングヨーク３３５が設けられ、それらの間で磁気ギャップＧが形成され、この磁気ギャップＧ内に、振動板３２のボイスコイル３２１が配置されている。

テールヨーク３３３には複数の空気孔３３６が穿設されており、その各空気孔３３６には音響抵抗材３３７が設けられている。また、スリーブ２３４の一部分には例えばスリット状の開口２３５が形成されている。

振動検出ユニット３０は、スリーブ２３４内に嵌合保持された状態で、中筒１１の空気室１８内に収納されるが、空気室１８は、スリーブ２３４の開口２３５、副円筒部２３の空気孔３３７、テールヨーク２６３の空気孔２６４を含む空気通路を介してダイヤフラム２４の背面側空間に連通している。

これによれば、マイクロホンケース１０が、図１において、例えば上向き矢印Ｂ１の方向にＶ１の振動速度で駆動されたとすると、図２の矢印Ｂ２，Ｂ３で示すように、マイクロホンユニット２０のダイヤフラム２４は、下向き矢印Ｂ２の方向にＶ２なる振動速度で相対振動する。また、振動検出ユニット３０の振動板３２も同様に、下向き矢印Ｂ３の方向にＶ３なる振動速度で相対振動する。

すなわち、マイクロホンケース１０が上方に変位するとき、相対的に、マイクロホンユニット２０のダイヤフラム２４および振動検出ユニット３０の振動板３２はともに下方に変位する。

この振動板３２の下方への変位により、空気室１８内の圧力が上昇し、この上昇した圧力が上記空気通路を経てマイクロホンユニット２０のダイヤフラム２４の背面にかかり、下方に変位しようとするダイヤフラム２４を押し戻すように作用する。

これに対して、マイクロホンケース１０が逆方向に変位、すなわち下向き方向に変位する場合には、相対的に、マイクロホンユニット２０のダイヤフラム２４および振動検出ユニット３０の振動板３２はともに上方に変位する。

この振動板３２の上方への変位により、空気室１８内の圧力が低下し、この低下した圧力が上記空気通路を経てマイクロホンユニット２０のダイヤフラム２４の背面にかかり、上方に変位しようとするダイヤフラム２４を元の位置に留めるように作用する。

このようにして、マイクロホンユニット２０のダイヤフラム２４の振動が機械的に抑えられ、振動雑音が低減される。なお、マイクロホンユニット２０の後部音響端子２１１からダイヤフラム２４の背面側に音波が入るが、この音波は副円筒部２３内の音響抵抗材２３２，２３３にて吸収もしくは大幅に減衰されるため、振動検出ユニット３０にて音波が拾われることはない。

音声出力に関しては、図２に示すように、マイクロホンユニット２０のボイスコイル２４１の両端（巻き始端と巻き終端）がホット側とコールド側の出力端子ＯＵＴ１，２に接続され、出力端子ＯＵＴ１，２により音声信号が取り出される。

その音声信号に含まれている振動雑音信号を低減させるため、本発明では、マイクロホンユニット２０のマグネット２６１の周りに界磁コイル４１を設け、界磁コイル４１に振動検出ユニット３０のボイスコイル３２１の両端（巻き始端と巻き終端）をリード線４１１，４１２を介して接続する。この場合、マイクロホンユニット２０の出力信号と振動検出ユニット３０の出力信号は逆位相とする。

上記したように、外部振動に対して、マイクロホンユニット２０のダイヤフラム２４および振動検出ユニット３０の振動板３２はともに同一方向に変位しようとするため、例えば各マグネット２６１，３３１の着磁方向を逆にするか、もしくはボイスコイル２４１，３２１の巻回方向を逆巻きとすることにより、両出力信号を逆位相とすることができる。

このように、振動検出ユニット３０にて発電されるマイクロホンユニット２０とは逆位相の電圧によって界磁コイル４１を励磁することにより、マイクロホンユニット２０の音声信号に含まれる振動雑音信号と、振動検出ユニット３０にて生ずる振動雑音信号とが交流的に相殺され、振動雑音を電気的に低減することができる。

このように、本発明では、振動検出ユニット３０の出力をマイクロホンユニット２０の磁気回路２６に界磁コイル４１を介してトランスのように磁気的に結合させ、通常の音声で動作するボイスコイルはマイクロホンユニット２０のものだけであるため、マイクロホン自体の出力インピーダンスが高くなることはない。

また、マイクロホンユニット２０と振動検出ユニット３０の各ボイスコイルを直接的に直列に接続する構成ではないため、断線による故障率も低くなる。

なお、上記実施形態では、好ましい態様として、振動検出ユニット３０の振動板３２による空気圧をマイクロホンユニット２０のダイヤフラム２４の背面に作用させるようにしているが、場合によっては、振動検出ユニット３０を密閉空間内に配置してもよい。

本発明の実施形態に係る単一指向性ダイナミックマイクロホンの全体構成を示した断面図。 本発明の要部拡大断面図 従来例におけるマイクロホンユニットと振動検出ユニットの接続状態を示す模式図。

符号の説明

１０ マイクロホンケース
１１ 中筒
１２ ショックマウント
１７ 出力コネクタ
１８ 空気室（音響容量）
２０ マイクロホンユニット
２１ ユニットケース
２１１ 後部音響端子
２４ ダイヤフラム
２４１ ボイスコイル
２５１ 前部音響端子
２６ 磁気回路
３０ 振動検出ユニット
３１ ユニットケース
３２ 振動板
３３ 磁気回路
４１ 界磁コイル

Claims (1)

1. マイクロホンユニット，マイクロホンケースおよび振動検出ユニットを含み、上記マイクロホンユニットは、第１永久磁石を含み第１磁気ギャップが形成された第１磁気発生回路および上記第１磁気ギャップ内に配置される第１ボイスコイルを有する第１振動板を備え、上記マイクロホンケースは、一端側で上記マイクロホンユニットを支持し、内部に上記第１振動板の背面側に連通する所定容積の背部空気室を備え、上記振動検出ユニットは、第２永久磁石を含み第２磁気ギャップが形成された第２磁気発生回路および上記第２磁気ギャップ内に配置される第２ボイスコイルを備えた第２振動板を備えた状態で上記背部空気室に配置され、上記マイクロホンユニットの出力信号に対して、上記振動検出ユニットの出力信号が逆相として出力されるダイナミックマイクロホンにおいて、
   上記第１磁気発生回路側に、上記第２ボイスコイルの出力信号にて励磁される界磁コイルが設けられており、
   上記界磁コイルが、上記第１永久磁石の周りに配置されていることを特徴とするダイナミックマイクロホン。

Images