(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が振動する物体に接触する針状の接触ピンと、
前記接触ピンに伝わる振動を電気信号へ変換する電気音響変換器と、
を備えることを特徴とする接触型マイクロホン。
【請求項２】
請求項１に記載の接触型マイクロホンにおいて、
設置した環境の振動が前記接触ピンに伝わるのを減衰させるダンパー機構、
を備えることを特徴とする接触型マイクロホン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の接触型マイクロホンにおいて、
前記接触ピンと前記電気音響変換器の全体を一体的に前記接触ピンの長さ方向へ移動させる調節機構、
を備えることを特徴とする接触型マイクロホン。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の接触型マイクロホンにおいて、
載置される対象物を支持する支持用ピン、
を備えることを特徴とする接触型マイクロホン。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の接触型マイクロホンにおいて、
前記電気音響変換器は、一定磁界を発生する磁気回路と、前記接触ピンの振動に伴い可動自在に前記一定磁界内に配置されるコイルと、を備える動電型である、
ことを特徴とする接触型マイクロホン。
【請求項６】
請求項５に記載の接触型マイクロホンにおいて、
前記接触ピンと、この接触ピンの振動を電気変換する前記コイルとは、薄いフィルム状のバネ部材で支持される、
ことを特徴とする接触型マイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、物体の微小振動音を高感度に収音する接触型マイクロホンに関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、物体の微小振動音を高感度に収音するマイクロホンに関するもので、音を放射する対象物は必ず振動していることに着目し、振動する物体に直接、細く軽い針状の接触ピンを接触させ、その接触ピンに伝わる振動を電気信号へ変換する接触型マイクロホンを実現する。通常のマイクロホンと異なり振動膜を持たないので、マイクロホンを設置した環境の空気中を伝搬する空気中音を収音することがない。また、通常の使用環境下で暗騒音に影響されず、目的とする対象物の微小振動音のみを高感度に収音することを可能にするものである。
【０００３】
【従来の技術】
物体の微小振動音を収音する方法には、振動膜を持つ通常のマイクロホンを使用して空気中の伝搬音を収音する方法と、物体の振動を直接取り出し電気変換することにより収音する方法とがある。
【０００４】
一般に、音圧が極めて小さい微小音をマイクロホンを用いて収音する場合、マイクロホンの固有雑音および後置増幅器の固有雑音は、双方とも十分に低い必要がある。さらに、収音する環境の暗騒音レベルもまた、十分に低くなければならない。
【０００５】
例えば、対象物の発する音圧レベルが１０ｄＢ程度だとすると、これら３つの雑音の入力換算音圧レベルの合計が１０ｄＢよりも十分に低くなければ、目的とする対象物の発した音が雑音よりもレベルが低くなり、いわゆるノイズに埋もれた音となってしまう。
【０００６】
音響測定用とされるマイクロホンの中には固有雑音の入力換算がマイナスの値をとるものもあるが、雑音測定時のマイクロホン出力は、人間の聴覚に近い低域および高域で大きく減衰する特性を持つ、Ａ特性で補正するのが一般的である。Ａ特性で補正しない場合には雑音レベルが大きくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マイクロホンで音を収音する場合、Ａ特性の補正は、通常行わない。
【０００８】
また、微小音を対象とした場合には、暗騒音レベルが数ｄＢ以下の環境、つまり無響室などを必要とするため、そのようなマイクロホンは、無響室などの暗騒音レベルの小さな環境以外で使用することはできない。
【０００９】
さらに、微小音を対象としたマイクロホンは、感度が上昇するため、暗騒音も大きく出力される。
【００１０】
これらの理由から、従来の技術を用いて通常の環境下で空気の振動を利用して微小音を空気中から収音することは非常に困難であった。
【００１１】
したがって、本発明が対象とする物体の微小振動音の収音には、物体の振動を直接取り出し電気信号へ変換する方法が最適であると考えられるが、次のような理由から従来の技術を用いて実現することは困難であった。
【００１２】
まず、振動を電気信号へ変換する機器としてレコード針があげられる。しかし、レコード針は、本発明が対象とするような微小振動の変換器としては不適当である。
【００１３】
即ち、レコード針には、大きな駆動力と重量がかかるため、支持する機構には一般的にはゴムなどのコンプライアンスの低いものが使用される。このため、微小振動に対して針の追従できる周波数範囲が狭くなり、同時に出力も小さくなり、採用できない。なお、レコード再生時の周波数範囲が広いのは、レコード針に対する駆動力が十分に大きいからである。
【００１４】
また、レコード針の磁気回路全体は小さく作られるため、磁気回路を構成するコイルも非常に小さい。このため、電気変換された出力は、非常に小さいものとなる。放送で使用するレベルにまで増幅するためには、後置増幅器のゲインを非常に大きくする必要が生じ、Ｓ／Ｎを十分に満足させることは困難である。
【００１５】
次に、振動を電気信号へ変換する機器として一般的な測定用途に使用されている振動ピックアップがある。この振動ピックアップには、圧電素子が用いられることが多いが、圧電素子の入力換算固有雑音は動電型と比較してかなり大きいため、微小振動に対する用途には、使用できない。
【００１６】
それに加えて振動を電気信号に変換する圧電素子は筐体の中にあり、外部からの振動はまず筐体に伝わり、筐体の振動が圧電素子に伝わる。このため、圧電素子に伝わる振動に損失が生じる。即ち、圧電素子に直接振動を伝える機構が必要であるが、そのような機構を持つ振動ピックアップは存在しない。
【００１７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、通常の環境下においても空気中での音圧レベルが数ｄＢ程度の音を収音可能とし、その出力のＳ／Ｎは放送に使用できるほど十分によく、特殊な後置増幅器を必要としないほど出力電圧も大きい超高感度な接触型マイクロホンを提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、請求項１に記載の発明に係る接触型マイクロホンでは、先端が振動する物体に接触する針状の接触ピンと、前記接触ピンに伝わる振動を電気信号へ変換する電気音響変換器とを備えることを特徴としている。
【００１９】
かかる構成によれば、針状の接触ピンを伝わる振動だけを電気変換して収音し、空気中を伝搬する音をほとんど収音することがないので、微小振動でも通常の使用環境下で暗騒音に影響されることなく収音できる。
【００２０】
請求項２に記載の発明に係る接触型マイクロホンでは、請求項１に記載の超高感度接触型マイクロホンにおいて、設置した環境の振動が前記接触ピンに伝わるのを減衰させるダンパー機構を備えることを特徴としている。
【００２１】
かかる構成によれば、ダンパー機構によって設置した環境の振動が接触ピンに伝わるのを抑制でき、感度を高めることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明に係る接触型マイクロホンでは、請求項１または請求項２に記載の接触型マイクロホンにおいて、前記接触ピンと前記電気音響変換器の全体を一体的に接触ピンの長さ方向へ移動させる調節機構、を備えることを特徴としている。
【００２３】
かかる構成によれば、対象物の形状に合わせて接触ピンの接触状態を調節でき、確実な接触を実現することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明に係る接触型マイクロホンでは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の接触型マイクロホンにおいて、載置される対象物を支持する支持用ピンを備えることを特徴としている。
【００２５】
かかる構成によれば、接触ピンへの過負荷を少なくすることができ、対象物への確実な接触を実現することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明に係る接触型マイクロホンでは、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の接触型マイクロホンにおいて、前記電気音響変換器は、一定磁界を発生する磁気回路と、前記接触ピンの振動に伴い可動自在に前記一定磁界内に配置されるコイルとを備える動電型であることを特徴としている。
【００２７】
かかる構成によれば、コイルの大きさには、レコード針のような制約はないため、大きな電気出力が得られるよう十分な大きさとすることができ、一般的に使用されるマイクロホン用増幅器の使用が可能となる。
【００２８】
請求項６に記載の発明に係る接触型マイクロホンは、請求項５に記載の接触型マイクロホンにおいて、前記接触ピンと、この接触ピンの振動を電気変換する前記コイルとは、薄いフィルム状のバネ部材で支持されることを特徴としている。
【００２９】
かかる構成によれば、機械振動系のコンプライアンスを大きくすることができるので、微小な振動に対して広い周波数特性を持ち、出力電圧を大きくすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る動電型電気音響変換器の実施の形態である接触型マイクロホンの断面模式図である。
【００３１】
図１において、本実施の形態の接触型マイクロホンは、マイクロホンユニット１と、このマイクロホンユニット１を収容支持する断面凹状の台座２とを備える。
【００３２】
マイクロホンユニット１は、図２に示すように、接触ピン１０を動電型電気音響変換器１１に設けたものであるが、詳細は後述する。
【００３３】
台座２の側壁の上端面には、重量支持用ピン３が立設されている。この重量支持用ピン３は、図１では必要に応じて載置される対象物支持板４を支持するものとして示してある。対象物の形状によっては、対象物支持板４がなく、直接対象物が載置されることもある。
【００３４】
この重量支持用ピン３は、内部損失の少ない堅い材質であることが望ましい。また、対象物支持板４の振動や直接載置される対象物の振動を損失なく接触ピン１０に伝えるため、対象物支持板４や直接載置される対象物との接触面積は、小さい方がよい。図示例では、点接触に近い接触ができる形状となっている。
【００３５】
なお、対象物支持板４は、対象物の重量を支持する板材である。この対象物支持板４は、対象物の振動を損失なく接触ピン１０に伝えるために、上記と同様に内部損失の少ない、堅い材質のものが望ましい。
【００３６】
また、台座２の側壁の下端面には、防振バネ５を介して足６が取り付けられている。防振バネ５は、床からの不要な振動が台座２に伝わらないように減衰させるために設けてある。また、足６は、本実施の形態の接触型マイクロホン全体を設置床上に安定に支持するために設けてある。なお、防振バネ５と足６の全体が請求項２に記載のダンパー機構に対応する。
【００３７】
さらに、台座２の床部の中央には、高さ調節ねじ７が取り付けられている（請求項３の調節機構に対応）。高さ調節ねじ７は、台座２の床部の外面（図示例では下面）から台座２の内部に向かってねじ込まれる。これにより、高さ調節ねじ７は、マイクロホンユニット１の底部を押し上げることができる。
【００３８】
したがって、高さ調節ねじ７による押し上げ量を調節することにより、図１の例で言えばマイクロホンユニット１の接触ピン１０を対象物支持板４に適宜な圧力で接触させることができる。
【００３９】
なお、高さ調節ねじ７を逆回転させ引き抜き方向に移動させると、マイクロホンユニット１は、自重で降下し、台座２の床部上に落ち着く。
【００４０】
図２は、マイクロホンユニット１の詳細を説明した断面図である。マイクロホンユニット１は、先端が対象物に接触して対象物の振動を取り出す針状の接触ピン１０と、接触ピン１０により取り出された対象物の振動を電気信号へ変換する動電型電気音響変換器１１とで構成される。
【００４１】
接触ピン１０は、内部損失の少ない材質のものがよく、先端の接触面積が小さいほど良い。図示例では、点接触に近い接触ができる細くて軽い針形状となっている。
【００４２】
動電型電気音響変換器１１は、鉄心を構成するＥ字型の磁性体１１１と、磁性体１１１の外枠（外脚）に取り付けられた磁石１１２と、磁性体１１１の中枠（内脚）に移動自在に設けられ、取り付けられた接触ピン１０と一体的に上下動しその振動を電気信号として出力するコイル１１３と、コイル１１３を磁性体１１１と磁石１１２により形成される磁気回路中に移動自在に支持する薄いフィルム状のバネ１１４とを備える。
【００４３】
次に、図１、図２を参照して本実施の形態の接触型マイクロホンの動作を説明する。
【００４４】
対象物支持板４上には、音を放射する図示しない対象物が載置される。この対象物が対象物支持板４上で振動すると、その振動が対象物支持板４を通して接触ピン１０に伝わり、接触ピン１０が上下方向へ振動する。すると、コイル１１３が接触ピン１０と一体的に上下動し、磁性体１１１と磁石１１２により形成される磁気回路中の一定磁界を切り、電気信号を出力する。
【００４５】
以上は、対象物支持板４上に対象物を載置する場合であるが、対象物の形状によっては、対象物支持板４を省略し、対象物を直接重量支持用ピン３の上に乗せてもよいことは勿論である。
【００４６】
このとき、配置される床から足６に伝わる振動は防振バネ５により抑制され、接触ピン１０にはほとんど伝わらない。また、接触ピン１０は、空気の振動に感応しない。したがって、コイル１１３が出力する電気信号は、接触ピン１０が対象物から取り出した振動の大きさのみに対応したものとなる。
【００４７】
そして、コイル１１３の大きさには、レコード針のような制約がないので、大きな電気出力が得られるよう十分な大きさとすることが可能である。これにより、一般的に使用されるマイクロホン用増幅器が使用できる。
【００４８】
また、接触ピン１０とその振動を電気変換するコイル１１３を支持するバネ１１４は、薄いフィルム状の部材で出来ているので、機械振動系のコンプライアンスを大きくすることができ、微小な振動に対して広い周波数特性を持ち、出力電圧を大きくすることができる。
【００４９】
このように、本実施の形態の接触型マイクロホンは、周囲環境の振動や空気を伝わる振動による影響をほとんど受けずに、対象物に接触する接触ピン１０の振動だけを電気変換でき、超高感度に微小振動音を収音できる。したがって、通常の環境において振動体の微小振動の収音用として好適なものとなる。
【００５０】
なお、電気音響変換器には、動電型の他に、静電型や圧電型もある。本実施の形態で動電型電気音響変換器を持つ接触型マイクロホンを取り上げて説明したのは、次の２つの理由によっている。
【００５１】
即ち、第１には、入力換算固有雑音レベルは、一般的には動電型が一番小さいため、微小な振動を捉えるためには、動電型電気音響変換器を用いることが望ましいからである。
【００５２】
また、第２には、静電型及び圧電型では、変換器のインピーダンスが高いため、これを下げる目的で変換回路を必要とする。そのため、静電型及び圧電型では、回路構成が複雑になり、機器の固有雑音も増加するため、動電型を用いるのが望ましいからである。
【００５３】
しかし、この２つの理由は、超高感度の接触型マイクロホンを実現するには動電型電気音響変換器を用いることが好適であることを示すものであり、本実施の形態の接触マイクロホンに静電型及び圧電型の電気音響変換器が使用できないことを示すものではない。静電型及び圧電型の電気音響変換器でも上記問題点を考慮することにより、それらも同様に使用することができることは勿論である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対象物の振動だけを電気変換できるので、対象物の発生する音の大きさが非常に微小であっても、通常の環境下で暗騒音に影響されることなく、放送品質に耐えうるＳ／Ｎで収音することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る動電型電気音響変換器を用いた接触型マイクロホンの断面模式図である。
【図２】図１中のマイクロホンユニットの詳細に説明した断面図である。
【符号の説明】
１  マイクロホンユニット
２  台座
３  重量支持用ピン
４  対象物支持板
５  防振バネ（ダンパー機構）
６  足（ダンパー機構
７  高さ調節ねじ（調節機構）
１０  接触ピン
１１  動電型電気音響変換器
１１１  磁性体
１１２  磁石
１１３  コイル
１１４  バネ
【図１】
0003602394.tif 000002
【図２】
0003602394.tif 000003