(57)【要約】【課題】従来のマイクロホンに比し、薄型で指向性に優れた指向性マイクロホンを提供する。【解決手段】永久磁石板に対向するように配置した導線パターンを有する振動膜を有するマイクロホンユニットと、前記マイクロホンユニットの音源に向いた表面とは反対側の裏面との間に所定の間隙をもって該裏面に沿って広がる、該裏面に向かう音を遮蔽する遮音板を備えた。【選択図】　　　　図１
2004080255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石板に対向するように配置した導線パターンを有する振動膜を有するマイクロホンユニットと、
前記マイクロホンユニットの音源に向いた表面とは反対側の裏面との間に所定の間隙をもって該裏面に沿って広がる、該裏面に向かう音を遮蔽する遮音板を備えたことを特徴とする指向性マイクロホン。
【請求項２】
前記マイクロホンユニットと遮音板との間に吸音材を有することを特徴とする請求項１記載の指向性マイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指向性マイクロホンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホール等の音響施設で、例えば、楽器等の音源から発せられた音をマイクロホンで集音し、この音に電気的に生成された残響音等を付加してスピーカから放音する音場支援システムが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００３】
また、マイクロホンの例として、永久磁石板に対向するように配置した導線パターンを有する振動膜を有するマイクロホンが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１４９２７６号公報（段落番号００１１−段落番号００３１、第１図）
【０００５】
【特許文献２】
特開平６−１４９２７７号公報（段落番号０００９−段落番号００２９、第１図）
【０００６】
【特許文献３】
特開平９−３３１５９６号公報（段落番号００１６−段落番号００２５、第１図−第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ホール等の音響施設に音場支援システムを配備するときに問題となるのは、ハウリングの問題である。ハウリングはスピーカで放音した音波が再びマイクロホンでピックアップされ、ある特定の周波数の発振音が生じる現象であり、聴者に極めて不快なものである。
【０００８】
このハウリングを防止するには、指向性マイクロホンを用い、例えば、演奏音等マイクロホンで本来ピックアップすべき音源から発せられた音のみをピックアップする工夫が必要となる。
【０００９】
ところが、従来の指向性マイクロホンは、長い棒状のものであり、この指向性マイクロホンをステージ上の演奏者等に向けて設置しようとすると、例えばステージ上方の天井からぶら下げることになり、そのぶら下げられた指向性マイクロホンがあまり良好な景観を与えないという問題もある。
【００１０】
そこで、上記特許文献３に開示されているような、平板形状のマイクロホンを採用することが考えられる。この平板形状のマイクロホンの場合、ステージ上方のかなり高い場所に設置することができ、客席からは見えず、景観を保つことができる。
【００１１】
しかしながら、この特許文献３に開示されているマイクロホンは、その平板形状の表面と裏面との双方で音がピックアップされるため天井部分の反射音もピックアップされるので、ハウリングしやすくなる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、薄型の指向性マイクロホンを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の指向性マイクロホンは、永久磁石板に対向するように配置した導線パターンを有する振動膜を有するマイクロホンユニットと、前記マイクロホンユニットの音源に向いた表面とは反対側の裏面との間に所定の間隙をもって該裏面に沿って広がる、該裏面に向かう音を遮蔽する遮音板を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の指向性マイクロホンを構成するマイクロホンユニットは、表面と裏面との双方で音に感度を持つが、裏面に遮音板を備えているため、音源のある表面から入射した音のみピックアップされる。
【００１５】
ここで、本発明の指向性マイクロホンの場合、遮音板はマイクロホンユニットとの間に間隙をもって配置されており、このため、このマイクロホンユニットに横から入射した音波は、マイクロホンユニットの表面と裏面とに分かれ、表面と裏面との双方でピックアップされる。この場合、表面でピックアップされる音と裏面でピックアップされる音は常に同相であるため、そのマイクロホンユニットの表面と裏面を同時に押し合い、あるいは同時に引き合うことになり、結局互いにキャンセルし合い、マイクロホンユニットの側面から入射した音には感度を持たないことになる。すなわち、遮音板を離間して配置したため、裏面に向かう音だけでなく側面からの音もキャンセルされ、表面に向かう音波のみ強い指向性を持って検出される。
【００１６】
ここで上記本発明の指向性マイクロホンにおいて、上記マイクロホンユニットと上記遮音板との間に上記吸音材を有することが好ましい。
【００１７】
この場合、マイクロホンユニットの裏面に向かう音波は、遮音板のみの場合よりも、さらに大きく減衰し、表面にのみ強い指向性を持たせることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態である指向性マイクロホンを示した斜視図と側面図である。
【００２０】
図１（ａ）は、指向性マイクロホン１を示した斜視図である。
【００２１】
図１（ａ）に示された指向性マイクロホン１は、枠１８に取り付けられたマイクロホンユニット１１と、マイクロホンユニット１１の裏面１１ｂとの間に所定の間隔Ｌをもって配置された遮音板１６と、マイクロホンユニット１１の裏面１１ｂと遮音板１６の間に遮音板１６の表面１６ａに接して配置された吸音材１７と、マイクロホンユニット１１と遮音板１６を所定の間隔Ｌをもって固定する支持棒１９１および小ネジ１９２とから構成されている。
【００２２】
遮音板１６は、マイクロホンユニット１１の裏面１１ｂと対向する位置に、この遮音板１６と枠１８との間に支持棒１９１を挟んで配置されている。ここで、マイクロホンユニット１１と遮音板１６は、枠１８の４隅に設けられた貫通孔１８ｂに挿通された小ネジ１９２と、遮音板１６の４隅に設けられた貫通孔１６ｂに挿通された小ネジ１９２が、支持棒１９１の両端に螺入されて、所定の間隔Ｌをもって固定されている。
【００２３】
このように、指向性マイクロホン１は、薄型平板形状のマイクロホンユニット１１に薄型の平板である遮音板１６が取り付けられて構成されているため、マイクロホンユニット１１単体よりは、やや厚型となるが、薄型の平板形状を有することになる。
【００２４】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の斜視図で示された指向性マイクロホン１の側面図である。
【００２５】
指向性マイクロホン１を構成するマイクロホンユニット１１は、表面１１ａあるいは裏面１１ｂに垂直な方向からの音にのみ強い感度を有するという指向性をもっている。このマイクロホンユニット１１がもつ指向性については別図を用いて後述する。
【００２６】
指向性マイクロホン１は、このマイクロホンユニット１１の裏面１１ｂ側に、前述のように、遮音板１６と吸音材１７を備えているため、指向性マイクロホン１の裏面１ｂから入射した音波はキャンセルされることになる。
【００２７】
指向性マイクロホン１に横から入射した音波Ｗは、枠１８の縁部１８ａに達すると、マイクロホンユニット１１の表面１１ａ側に向かう音波Ｗａと裏面１１ｂ側に向かう音波Ｗｂとに別れる。表面１１ａ側に向かった音波Ｗａは、指向性マイクロホン１の表面１ａを構成する、マイクロホンユニット１１の表面１１ａにピックアップされる。遮音板１６が、マイクロホンユニット１１から離れて配置されているので、裏面１１ｂ側に向かった音波Ｗｂは、マイクロホンユニット１１の裏面１１ｂに沿って伝わって、この裏面１１ｂにピックアップされる。
【００２８】
マイクロホンユニット１１の表面１１ａでピックアップされた音波Ｗａと裏面１１ｂでピックアップされた音波Ｗｂは、常に同相であるため、マイクロホンユニット１１の表面１１ａと裏面１１ｂを同時に押し合い、あるいは同時に引き合うことになり、互いにキャンセルされる。
【００２９】
従って、指向性マイクロホン１は、裏面１ｂから入射される音波だけでなく、側面から入射される音波もキャンセルされ、表面１ａに垂直な方向から入射される音波にのみ強い感度を有するという指向性をもつことになる。
【００３０】
図２は、指向性マイクロホン１の指向性を示した模式図である。
【００３１】
前述のように、指向性マイクロホン１は、表面１ａ側にのみ強い指向性を有している。このため、この指向性マイクロホン１は、表面１ａに強い感度を持ち、裏面１１ｂ側の感度は抑えられている。
【００３２】
図３は、マイクロホンユニット１１の主要な構成部品である永久磁石板１１０と振動膜１２０とを取り出して示した、分解斜視図である。
【００３３】
マイクロホンユニット１１は、２枚の永久磁石板１１０と、これらの間に、永久磁石板１１０と対向して配置された振動膜１２０とを備えている。
【００３４】
永久磁石板１１０は方形状の平板で、４隅に貫通孔１１１を有している。さらに、永久磁石板１１０は、帯状の着磁によるＮ極領域１１２とＳ極領域１１３とを有している。そして、このＮ極領域１１２とＳ極領域１１３は交互に平行縞をなすように配置されている。永久磁石板１１０には、Ｎ極領域１１２とＳ極領域１１３の境界線Ｚに沿って、音波を通過させるための多数の通気孔１１４が設けられている。この通気孔１１４は、境界線Ｚに沿って、一定のピッチであけられている。さらに、隣り合う境界線Ｚ上の通気孔１１４の配列を半ピッチずらすことにより、永久磁石板１１０の多数の通気孔１１４は、千鳥格子状に配列されている。
【００３５】
振動膜１２０は、柔軟な樹脂フィルム１２１に、蛇行形状の導線１２２がプリント配線された、永久磁石板１１０とほぼ同じ大きさの方形状の薄膜である。振動膜１２０の４隅には、対向する永久磁石板１１０の４隅に設けられた貫通孔１１１と一致する位置に、貫通孔１２３があけられている。蛇行形状の導線１２２は、導線１２２の直線部分１２２ａが、対向する永久磁石板１１０の、Ｎ極領域１１２とＳ極領域１１３の境界線Ｚに沿う位置にくるように配線されている。
【００３６】
図４はマイクロホンユニット１１の側面図と断面図である。
【００３７】
図４（ａ）は、マイクロホンユニット１１の側面図である。
【００３８】
図４（ａ）に示されたマイクロホンユニット１１は、所定の間隙を持って重ね合わされる２枚の永久磁石板１１０と、これらの間に、永久磁石板１１０と対向して配置される振動膜１２０と、永久磁石板１１０と振動膜１２０の間に挟まれて介在する緩衝部材１３０と、振動膜１２０の永久磁石板１１０に対する相対位置を規制する支持棒１４０とで構成されている。
【００３９】
永久磁石板１１０の振動膜対向面１１０ａとは反対側の面１１０ｂに、磁束の漏洩防止用に、高透磁率磁性板１５０が密着されている。さらに、高透磁率磁性板１５０の４隅には、永久磁石板１１０の４隅に設けられた貫通孔１１１と一致する位置に、同様の貫通孔１５１があけられている。
【００４０】
緩衝部材１３０は、柔軟で通気性を有し、振動膜１２０とほぼ同じ大きさのシート１３１を複数枚重ねて構成されている。このとき、シート１３１は互いに若干の間隙を持って疎な状態で重ねられており、厚み方向に自由度を有している。緩衝部材１３０を構成するシート１３１も、振動膜１２０と同様、４隅に、貫通孔１３２があけられている。
【００４１】
２枚の永久磁石板１１０と高透磁率磁性板１５０は、４隅に連通して設けられた貫通孔１１１，１５１に、支持棒１４０を挿通され、この支持棒１４０の両端にナット１４１が螺合されることによって強固に固定されている。さらに、振動膜１２０と、緩衝部材１３０も、４隅に設けられた貫通孔１２３，１３２に、支持棒１４０を挿通されているが、固定はされておらず４隅を支持されている状態であるため、振動膜１２０と緩衝部材１３０は、面内方向には位置を規制されているが、厚み方向には自由に変位することができる。
【００４２】
このように、マイクロホンユニット１１は、薄型の平板を積み重ねた構造をもっているため、薄型平板形状を有することになる。
【００４３】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示されたマイクロホンユニット１１の主要部を示した断面図である。
【００４４】
永久磁石板１１０は、前述したように、交互に平行縞をなすように配置された、Ｎ極領域１１２とＳ極領域１１３とを有している。さらに、永久磁石板１１０には、Ｎ極領域１１２とＳ極領域１１３の境界線Ｚに沿って、音波を通過させるための多数の通気孔１１４が設けられている。
【００４５】
永久磁石板１１０に密着されている高透磁率磁性板１５０には、永久磁石板１１０に設けられた通気孔１１４と一致する位置に、同様の通気孔１５２があけられている。
【００４６】
振動膜１２０は、前述したように、蛇行形状の導線１２２を有している。この導線１２２の直線部分１２２ａが、永久磁石板１１０のＮ極領域１１２とＳ極領域１１３の境界線Ｚに沿う位置にくるように配線されている。
【００４７】
２枚の永久磁石板１１０で挟まれた空間には、永久磁石板１１０のＮ極領域１１２から出て隣接するＳ極領域１１３へ向かう磁力線Ｈが通っている。磁力線Ｈは、Ｎ極領域１１２とＳ極領域１１３の境界線Ｚの付近では、ほぼ水平方向に通っている。振動膜１２０が有する導線１２２の直線部分１２２ａが、永久磁石板１１０のＮ極領域１１２とＳ極領域１１３の境界線Ｚに沿う位置にくるように配線されているため、この直線部分１２２ａを横切るような向きに、磁力線Ｈが通ることになる。
【００４８】
音源から発せられ、マイクロホンユニット１１の表面１１ａあるいは裏面１１ｂに向かう音波は、高透磁率磁性板１５０に設けられた通気孔１５２と永久磁石板１１０に設けられた通気孔１１４を通って、振動膜１２０に伝えられる。音波を伝えられた振動膜１２０は、伝えられた音波の大きさに応じて厚さ方向に振動する。この振動により、振動膜１２０が有する導線１２２の直線部分１２２ａが、この直線部分１２２ａを横切るような向きに通っている磁力線Ｈの中を、上下動する。この上下動により、導線１２２の直線部分１２２ａに電圧が発生する。導線１２２に発生する総電圧は、導線１２２の個々の直線部分１２２ａに発生した電圧の総和になる。この総電圧がマイクロホンユニット１１の出力信号として検出される。
【００４９】
図５はマイクロホンユニット１１の外観図とマイクロホンユニット１１の指向性を示した模式図である。
【００５０】
図５（ａ）は、マイクロホンユニット１１の外観を示した斜視図である。
【００５１】
前述のように、マイクロホンユニット１１は薄型の平板を積み重ねた構造をもっているため、薄型平板形状を有している。
【００５２】
また、このマイクロホンユニット１１は、表面１１ａあるいは裏面１１ｂに設けられた複数の感音部１１ｃで、音波をピックアップする。この感音部１１ｃは、図４に示された永久磁石版１１０と高透磁率磁性板１５０に連通して設けられた通気孔１１４，１５２に相当する。そして、ピックアップした音波に応じて、個々の感音部１１ｃで発生する出力信号を加算したものが、マイクロホンユニット１１の出力信号となる。
【００５３】
図５（ｂ）は、マイクロホンユニット１１の指向性を示した模式図である。
【００５４】
マイクロホンユニット１１は、表面１１ａ側と裏面１１ｂ側で、同じ構造であるため、このマイクロホンユニット１１は、表面１１ａ側と裏面１１ｂ側とで同じ強さの感度をもつ。
【００５５】
図６は、マイクロホンユニット１１の指向性について説明した図である。
【００５６】
図６（ａ）は、マイクロホンユニット１１が、表面１１ａに垂直な方向からの音波Ｓを、表面１１ａの感音部１１ｃでピックアップしている様子を示した図である。このとき、表面１１ａに設けられた複数の感音部１１ｃには、ピックアップした音波Ｓに応じて出力信号が発生する。図６（ａ）には、複数の感音部１１ｃのうち、任意の３つの感音部１１ｃに発生した出力信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の波形が示されている。複数の感音部１１ｃは、音波Ｓを同時にピックアップすることになるので、出力信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３は同相となる。同様に、他の感音部１１ｃに発生する出力信号も、全て同相となる。
【００５７】
個々の感音部１１ｃで発生する出力信号を加算したものが、マイクロホンユニット１１の出力信号となるので、個々の感音部１１ｃで発生する出力信号が全て同相である場合、マイクロホンユニット１１の出力信号は大きな値となる。
【００５８】
図６（ｂ）は、マイクロホンユニット１１が、表面１１ａに斜めに入射する音波Ｓを、表面１１ａの感音部１１ｃでピックアップしている様子を示した図である。
【００５９】
音波Ｓが、表面１１ａに斜めに入射するため、表面１１ａの複数の感音部１１ｃは、隣り合う感音部１１ｃ毎に、時間差Ｔをもって音波Ｓをピックアップすることになる。従って、ピックアップした音波Ｓに応じて感音部１１ｃに発生した出力信号は、隣り合う感音部１１ｃ毎に、この時間差Ｔだけ位相がずれる。図６（ｂ）には、複数の感音部１１ｃのうち、隣り合う４つの感音部１１ｃに発生した出力信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の波形に、位相のずれが生じている様子が示されている。同様に、他の感音部１１ｃに発生する出力信号にも、位相のずれが生じる。
【００６０】
個々の感音部１１ｃ毎の出力信号に位相のずれが生じるので、これらの信号を加算すると互いにキャンセルしあい、マイクロホンユニット１１の出力信号は小さな値となる。特に、時間差Ｔが、音波Ｓの半周期と等しい場合は、個々の感音部１１ｃ毎で、出力信号の位相が半周期ずれることになるので、マイクロホンユニット１１の出力信号はゼロになる。
【００６１】
これは、マイクロホンユニット１１が、表面１１ａに垂直な方向からの音波に強い感度をもち、斜めに入射される音波に対しては感度が抑えられることを意味している。さらに、マイクロホンユニット１１は、表面１１ａ側と裏面１１ｂ側で同じ構造であるため、裏面１１ｂに垂直な方向からの音波にも強い感度をもつ。
【００６２】
従って、マイクロホンユニット１１は、表面１１ａあるいは裏面１１ｂに垂直な方向からの音波にのみ強い感度を有するという指向性をもつことになる。
【００６３】
図７は、指向性マイクロホン１の使用例として、この指向性マイクロホン１が複数、同一面２０上に配列された、マイクロホン群３を示す平面図と側面図である。
【００６４】
図７（ａ）は、マイクロホン群３の平面図である。
【００６５】
図７（ａ）に示されるマイクロホン群３は、２４個の指向性マイクロホン１が、縦に４列、横に６行、同一面２０上に配列されたものである。このマイクロホン群３は、音波を広い表面３ａでピックアップすることができるため、指向性マイクロホン１を単体で使用したときより、さらに周波数の低い音波に対しても強い指向性をもつことができる。
【００６６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されたマイクロホン群３が、表面３ａで音波Ｓをピックアップする様子を示した側面図である。
【００６７】
図８は、指向性マイクロホン１を用いた音場支援システム８の全体構成を表したブロック図である。
【００６８】
音源から発せられた音は、複数の指向性マイクロホン１でピックアップされ、この指向性マイクロホン１の出力が、増幅器４を通して反射音生成器５へ入力されている。このとき、複数の指向性マイクロホン１は、周波数の低い音波に対しても強い指向性を持たせるため、同一面上に配列して用いてもよい。
【００６９】
反射音生成器５は、コントローラ６によって制御され、ホール等の音場の音響特性として、例えば楽器の演奏等に適した残響音を電気的に模擬した信号を、指向性マイクロホン１の出力信号に付加する。この反射音生成器５の出力信号は、音場の各所に配置されたスピーカ７により、音場へ放音される。
【００７０】
指向性マイクロホン１は、前述のように、表面にのみ強い感度を有しているので、例えば、スピーカ７を指向性マイクロホン１の表面と同一面上に配置すると、スピーカ７から発せられた音を指向性マイクロホン１がピックアップすることがないので、ハウリング現象の発生を防止することができる。
【００７１】
また、この指向性マイクロホン１は薄型形状を有しているので、音場内の景観を損なわずに、設置することが可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の指向性マイクロホン１によれば、例えば、指向性マイクロホン１とスピーカ７とを、同一面上に配置することにより、ハウリング現象の発生を防止することができる。さらに、本発明の指向性マイクロホン１は薄型形状を有しているので、音場内の景観を損なわずに、設置することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である指向性マイクロホンを示した斜視図と側面図である。
【図２】指向性マイクロホンの指向性を示した模式図である。
【図３】マイクロホンユニットの主要な構成部品である永久磁石板と振動膜とを取り出して示した、分解斜視図である。
【図４】マイクロホンユニットの構造を示す、側面図と断面図である。
【図５】マイクロホンユニットの外観図とマイクロホンユニットの指向性を示した模式図である。
【図６】マイクロホンユニットの指向性について説明した図である。
【図７】指向性マイクロホンの使用例として、この指向性マイクロホンが複数、同一面上に配列された、マイクロホン群を示す平面図と側面図である。
【図８】指向性マイクロホンを用いた音場支援システムの全体構成を表したブロック図である。
【符号の説明】
１　　指向性マイクロホン
１ａ　　指向性マイクロホンの表面
１ｂ　　指向性マイクロホンの裏面
１１　　マイクロホンユニット
１１ａ　　マイクロホンユニットの表面
１１ｂ　　マイクロホンユニットの裏面
１１ｃ　　マイクロホンユニットの感音部
１１０　　永久磁石板
１１０ａ　　振動膜対向面
１１０ｂ　　振動膜対向面とは反対側の面
１１１　　永久磁石板の貫通孔
１１２　　Ｎ極領域
１１３　　Ｓ極領域
１１４　　永久磁石板の通気孔
１２０　　振動膜
１２１　　樹脂フィルム
１２２　　導線
１２２ａ　　導線の直線部分
１２３　　貫通孔
１３０　　緩衝部材
１３１　　シート
１３２　　貫通孔
１４０　　支持棒
１４１　　ナット
１５０　　高透磁率磁性板
１５１　　貫通孔
１５２　　高透磁率磁性板の通気孔
１６　　遮音板
１６ａ　　遮音板の表面
１６ｂ　　遮音板の貫通孔
１７　　吸音材
１８　　枠
１８ａ　　枠の縁部
１８ｂ　　枠の貫通孔
１９１　　支持棒
１９２　　小ネジ
２０　　同一面
３　　マイクロホンユニット群
３ａ　　マイクロホンユニット群の表面
４　　増幅器
５　　反射音生成器
６　　コントローラ
７　　スピーカ
８　　音場支援システム
Ｈ　　磁力線
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４　　信号
Ｌ　　間隔
Ｓ　　音波
Ｔ　　遅れ時間
Ｗ　　側面方向からマイクロホンユニットに向かう音波
Ｗａ　　表面側に向かう音波
Ｗｂ　　裏面側に向かう音波
Ｚ　　Ｎ極領域とＳ極領域の境界線
【図１】
2004080255.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004080255.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004080255.tif 000007
【図６】
2004080255.tif 000008
【図７】
2004080255.tif 000009
【図８】
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