(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部音響端子および後部音響端子を有するマイクロホンユニットを備え、コンピュータ用表示パネルの外枠などの平らな壁面内に組み込まれて使用される単一指向性マイクロホンにおいて、
上記壁面側に上記マイクロホンユニットよりも大径で、かつ、その軸長よりも大きな深さを有するユニット収納部を形成して、同ユニット収納部内に上記マイクロホンユニットをその前部音響端子が上記壁面を含む平面内に位置するように収納するとともに、上記マイクロホンユニットの前部音響端子側に上記ユニット収納部の開口面内に嵌合されるバッフル板を取り付け、上記バッフル板の周辺に上記後部音響端子に連通する側部音響端子を形成したことを特徴とする単一指向性マイクロホン。
【請求項２】
上記バッフル板を上記ユニット収納部の開口面よりも実質的に小さくしてそれらの間に空気漏洩通路を設け、同空気漏洩通路を上記側部音響端子としたことを特徴とする請求項１に記載の単一指向性マイクロホン。
【請求項３】
上記バッフル板の周辺に透孔を穿設し、同透孔を上記側部音響端子としたことを特徴とする請求項１に記載の単一指向性マイクロホン。
【請求項４】
上記側部音響端子を上記前部音響端子を中心として対称的に配置したことを特徴とする請求項１，２または３に記載の単一指向性マイクロホン。
【請求項５】
上記側部音響端子を上記前部音響端子に対して非対称に配置したことを特徴とする請求項１，２または３に記載の単一指向性マイクロホン。
【請求項６】
上記壁面がコンピュータ用表示パネルの外枠からなり、当該単一指向性マイクロホンを一対としてその左右に配置したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の単一指向性マイクロホン。
【請求項７】
上記壁面に上記ユニット収納部の開口面を覆う防水膜を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の単一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】
本発明は単一指向性マイクロホンに関し、さらに詳しく言えば、パーソナルコンピュータ（パソコン）用表示パネルなどに組み込まれて使用される単一指向性マイクロホンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの普及により、最近では文字情報だけでなく、画像や音声までもが個人情報としてインターネット上を往来している。電子メールも例外ではなく、ソフトウェアの操作性の向上により写真や音声を知人に容易に送れるような状況になってきている。
【０００３】
そこで、音声情報を容易にパソコンのデータとして取り込むために、あらかじめマイクロホンをパソコン本体やディスプレイに組み込んだものが開発されている。特に、ラップトップ型の携帯端末においてはより急速に普及しつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マイクロホンをパソコン本体やディスプレイなどに組み込む場合、その取付面が往々にして比較的平坦であるため音圧傾度が取れない。
【０００５】
このため、この種のビルトインマイクロホンには、もっぱら無指向性のコンデンサマイクロホンが用いられているが、無指向性であるがゆえに、周囲雑音と目的音との差が小さく、しばしば聞き取りづらかったり、音声認識が困難などという不便さが指摘されている。
【０００６】
なお、平面に取り付けて使用されるマイクロホンとしてバウンダリーマイクロホンがある。このマイクロホンによれば、マイクロホンユニットの主軸がその載置面である平面と平行であるため、直接音および平面からの反射音の前部音響端子に至るまでの経路がほぼ同一となり、それらの位相差による明瞭度の低下を防ぐことができる。
【０００７】
しかしながら、バウンダリーマイクロホンは主として机上に置かれ、マイクロホンユニットの主軸側を話者に向けて使用されるものでため、パソコンなどに組み込むには不向きである。
【０００８】
目的とする音を収音するには、単一指向性のマイクロホンを用いればよいのであるが、これを例えばパソコン本体やディスプレイに取り付けるにあたっては、見栄えなどの観点から、その平面に対して出っ張らないように組み込むことが求められている。
【０００９】
そこで、ディスプレイなどの平面に凹部を設けて、その凹部内に単一指向性のマイクロホンユニットを潜り込むように取り付けることになるが、このようにすると、前部音響端子と後部音響端子との間に音圧差がなくなってしまい、単一指向性でありながら音圧傾度で動作せず、無指向性に近くなってしまうという課題があった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、パソコン本体やディスプレイなどの平面に、それと同一面となるように組み込まれたとしても、単一指向性が損なわれないようにした単一指向性マイクロホンを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明は、前部音響端子および後部音響端子を有するマイクロホンユニットを備え、コンピュータ用表示パネルの外枠などの平らな壁面内に組み込まれて使用される単一指向性マイクロホンにおいて、上記壁面側に上記マイクロホンユニットよりも大径で、かつ、その軸長よりも大きな深さを有するユニット収納部を形成して、同ユニット収納部内に上記マイクロホンユニットをその前部音響端子が上記壁面を含む平面内に位置するように収納するとともに、上記マイクロホンユニットの前部音響端子側に上記ユニット収納部の開口面内に嵌合されるバッフル板を取り付け、上記バッフル板の周辺に上記後部音響端子に連通する側部音響端子を形成したことを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、音源からの音波は前部音響端子にて捕らえられるとともに、側部音響端子からユニット収納部内に入り後部音響端子に至るため、その間で音圧傾度が生じ良好な単一指向特性が得られる。
【００１３】
本発明において、上記バッフル板を上記ユニット収納部の開口面よりも実質的に小さくしてそれらの間に空気漏洩通路を設け、同空気漏洩通路を上記側部音響端子とすることが好ましく、これによれば加工工数を最小限として側部音響端子を設けることができる。
【００１４】
これに対して、上記バッフル板の周辺に透孔を穿設し、同透孔を上記側部音響端子としてもよく、このような態様も本発明に含まれる。
【００１５】
本発明において、上記側部音響端子を上記前部音響端子を中心として対称的に配置することが好ましい。これによれば、球面波の音源が遠方にある場合、前部音響端子と側部音響端子とに同位相の音波が到来するため、単一指向性マイクロホンユニットの無指向性成分のみが感度をもたらすことになる。
【００１６】
しかしながら、マイクロホンに対する入射音圧は音源からの距離に反比例して小さくなるため、遠方からの雑音を低レベルのものとすることができる。これとは反対に話者が近接すると、前部音響端子と側部音響端子との間にその近接した音源からの球面波による位相差が生ずることから、マイクロホンユニットが単一指向性として動作する。
【００１７】
これに対して、上記側部音響端子を上記前部音響端子に対して非対称に配置してもよく、これによれば、ユニットの主軸（指向軸）に対して音響的な指向性の軸をずらすことができる。すなわち、マイクロホンユニットの主軸は平面に対して垂直としながらも、音響的な指向性の軸を所定方向（例えば話者方向）に傾けることが可能となる。
【００１８】
上記壁面がコンピュータ用表示パネルの外枠からなる場合において、当該単一指向性マイクロホンを一対としてその左右に配置することにより、簡単にステレオマイクロホンとすることができる。
【００１９】
また、本発明によれば、上記壁面に上記ユニット収納部の開口面を覆う防水膜を設けることにより、前部音響端子と後部音響端子とに別々に防水手段を講ずることなく、防水型のマイクロホンとすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面に示されている実施例に基づいてより詳しく説明する。
【００２１】
図１には、本発明に係る単一指向性のマイクロホン１をラップトップ型コンピュータＣＯＭに適用した状態の第１実施例が示されている。すなわち、このラップトップ型コンピュータＣＯＭは、所定のキー配列を有するパソコン本体としてのキーボード部Ｂと、同キーボード部Ｂに対して折り畳み可能な表示パネル部Ａとからなり、マイクロホン１は、表示パネル部Ａにおける液晶表示パネルＭのアウタフレームＦの所定位置において、同フレームＦに対して同一平面となるように設けられている。
【００２２】
ここで、図１からマイクロホン１の部分を摘示した要部平面図としての図２（ａ）およびそのＡ−Ａ線断面図である同図（ｂ）を参照すると、このマイクロホン１は、単一指向性のマイクロホンユニット２を備えており、詳しくは図示されていないが、参照符号２１で示す部分が前部音響端子であり、また、参照符号２２で示す部分が後部音響端子である。
【００２３】
アウタフレームＦ側には、マイクロホンユニット２よりも大径で、かつ、その軸長よりも大きな深さを有するユニット収納部Ｆ１が設けられている。この実施例において、ユニット収納部Ｆ１はすり鉢状の円形凹部として形成されている。
【００２４】
マイクロホンユニット２における前部音響端子２１の中心を通る主軸（指向軸）をＸとすると、マイクロホンユニット２はその主軸ＸをアウタフレームＦの平面Ｆ２に対して垂直となるように、ユニット収納部Ｆ１内に収納される。この場合、マイクロホンユニット２は図示しない適当な支持手段（例えば、ゴムダンパーなど）にてユニット収納部Ｆ１の中央部で、かつ、その前部音響端子２１が同ユニット収納部Ｆ１の円形開口面内に位置するように支持される。
【００２５】
マイクロホンユニット２の前部音響端子２１側には、ユニット収納部Ｆ１の円形開口面内に、アウタフレームＦの平面Ｆ２と同一平面となるように嵌合される円盤状のバッフル板３が一体に設けられている。
【００２６】
この実施例において、バッフル板３はユニット収納部Ｆ１の開口面よりも若干小径とされ、これにより、バッフル板３の周縁には空気漏洩部が環状に形成され、その空気漏洩部を後部音響端子２２に連通する側部音響端子４としている。
【００２７】
なお、バッフル板３をユニット収納部Ｆ１の開口面内に気密的に嵌合する大きさとし、同バッフル板３の周辺に透孔を好ましくは均等間隔で穿設し、その透孔を側部音響端子としてもよい。
【００２８】
上記第１実施例では、ユニット収納部Ｆ１をすり鉢状の円形凹部としているが、これを図３（ａ）に示されているような平面視で矩形を呈するすり鉢状の凹部に変形してもよい。なお、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００２９】
この変形例においては、バッフル板３もユニット収納部Ｆ１の矩形開口面内に嵌合される矩形板とされ、その長さ方向の両端位置に後部音響端子２２に連通する側部音響端子４，４が設けられている。
【００３０】
ここで、図４の模式図により単一指向性のマイクロホンユニット２の動作原理を説明し、その後、図５および図６の模式図に基づいて上記実施例の動作を説明する。
【００３１】
図４において、音源Ｐ０とマイクロホンユニット２との距離をｒとし、その音源Ｐ０からＰ０ｅｊωｔなる音圧の球面波が発生しているものとすると、前部音響端子２１の音圧Ｐ１は、
Ｐ１＝（Ｐ０／ｒ）ｅｊω（ｔ−（ｒ／ｃ））
で表され、これに対して後部音響端子２２の音圧Ｐ２は、
Ｐ２＝（Ｐ０／（ｒ＋ｄｃｏｓθ））ｅｊω（ｔ−（ｒ／ｃ）−（ｄｃｏｓθ／ｃ））
で表される。なお、上記の式中ｃは音速、ｄは音響端子間距離、θは前部音響端子２１に対する音波の入射角である。この音圧Ｐ１と音圧Ｐ２との音圧差により単一指向性が得られる。但し、ｒ＞ｄなる関係であることが条件とされる。
【００３２】
次に、図４の模式図により、上記第１実施例のマイクロホン１に対してその正面に音源Ｐ０が位置し、同音源Ｐ０から球面波が到来するときの状態を説明する。こで、マイクロホンユニット２の主軸Ｘ（前部音響端子２１の位置）から側部音響端子４，４に至るまでの端子間距離をｄ１とし、前部音響端子２１の音圧Ｐ１に対して左側に位置する側部音響端子４の音圧をＰ２Ｌ、右側に位置する側部音響端子４の音圧をＰ２Ｒとする。
【００３３】
音源Ｐ０からの音波が球面波であるため、前部音響端子２１に対して各側部音響端子４，４にはそれぞれ位相遅れ距離ｌが生ずる。この位相遅れ距離ｌはｒが大きくなるほど、すなわち音源Ｐ０との距離が遠くなるほど小さくなる。また、端子間距離ｄ１が小さくなるほど小さくなる。
【００３４】
したがって、マイクロホンユニット２に対して音源Ｐ０が遠方にある場合には、音圧Ｐ１、音圧をＰ２Ｌおよび音圧Ｐ２Ｒがそれぞれほぼ同位相となるため、この単一指向性マイクロホンユニット２の無指向性成分のみが感度をもたらすことになる。
【００３５】
しかしながら、マイクロホン１に対する入射音圧は音源Ｐ０からの距離ｒに反比例して小さくなるため、遠方からの雑音は低レベルのものとなり、特に支障は生じない。これとは反対に話者（音源）が近接すると、前部音響端子２１と側部音響端子４，４との間にその近接した音源からの球面波による位相差が生ずることから、マイクロホンユニット２が単一指向性として動作する。
【００３６】
次に、図６の模式図により、マイクロホンユニット２に対して斜め方向に音源Ｐ０が位置し、その音源Ｐ０から球面波が到来する場合について説明する。この場合においては、右側の側部音響端子４には音圧Ｐ２Ｒなる音波が前部音響端子２１および左側の側部音響端子４よりも早く到達するが、この音波（音圧Ｐ２Ｒ）はユニット収納部Ｆ１内の気室にて左側の側部音響端子４からの音波（音圧Ｐ２Ｌ）と結合（混合）されるため、後部音響端子２２は仮想的にマイクロホンユニット２の主軸Ｘ上に位置し、これにより、同一平面Ｆ２上で入射した音波によっても、単一指向性が得られる。
【００３７】
すなわち、図６のように、マイクロホンユニット２に対して音波が斜め方向から入射する場合には、前部音響端子２１に入射した音波と、側部音響端子４，４から入射した音波にはその距離差に応じた位相差があることから、単一指向性が得られることになる。
【００３８】
実際に、縦１８ｃｍ、横２５ｃｍの平板内に、図３の変形例で説明したような幅２ｃｍ、長さ７ｃｍの矩形開口面を有するすり鉢状の凹部を形成し、その凹部内に単一指向性のエレクトレット型コンデンサマイクロホンユニットを収納するとともに、その前部音響端子側にバッフル板を取り付けて、同バッフル板の両端に幅約４ｍｍの側部音響端子を設けてなるマイクロホンを作製した。
【００３９】
そして、その収音特性を測定したところ、図７に示すように、低域まで良好な単一指向性が保たれていることが確認できた。また、そのポーラーパターンを測定したところ、図８に示すように、単一指向性マイクロホンに特有のハイパーカーディオイド曲線が得られた。
【００４０】
次に、図９に示されている本発明の第２実施例について説明する。なお、図９（ａ）は先に説明した図３（ａ）と同様の要部平面図で、図９（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００４１】
この第２実施例は、マイクロホンユニット２をユニット収納部Ｆ１内に収納するにあたって、その主軸ＸをアウタフレームＦの平面Ｆ２に対して垂直としながらも、音響的な指向軸Ｘ１を主軸Ｘからずらすため、前部音響端子２１に対して側部音響端子４を非対称に配置するようにしている。
【００４２】
すなわち、この第２実施例において、ユニット収納部Ｆ１ａは図３の平面視で矩形を呈するすり鉢状凹部からなるユニット収納部Ｆ１の片側（図３の左側部分）を削除した形状とされ、マイクロホンユニット２は同ユニット収納部Ｆ１ａの片側よりの位置にその主軸ＸをアウタフレームＦの平面Ｆ２に対して垂直となるように収納されている。
【００４３】
この第２実施例においても、マイクロホンユニット２の前部音響端子２１側には、ユニット収納部Ｆ１ａの矩形開口面内に嵌合するバッフル板３が取り付けられ、同バッフル板３の端部にはマイクロホンユニット２の後部音響端子２２に連通する側部音響端子４が形成されている。
【００４４】
マイクロホンユニット２によれば、先にも説明したように、前部音響端子２１と後部音響端子２２との間の位相差（音圧傾度）により単一指向性が得られるが、この第２実施例では、前部音響端子２１から見て、その片側にのみ側部音響端子４が設けられていることにより、マイクロホンユニット２の主軸Ｘに対して音響的な指向軸Ｘ１が図９（ｂ）において反時計方向に所定角度だけずらされる。
【００４５】
図１０に、前部音響端子２１に対して、その片側の約１ｃｍ離れた位置に側部音響端子４を設けた場合のポーラーパターンを示すが、これによれば、マイクロホンユニット２の主軸Ｘに対して音響的な指向軸Ｘ１が約１５度ずらされていることが分かる。
【００４６】
このように、マイクロホンユニット２の主軸Ｘに対して音響的な指向軸Ｘ１を所定角度ずらすことができるようにしたことにより、特にマイクロホンの取付場所が制限されるパソコンなどにおいては、話者（ユーザー）の口元方向に指向性を振り向けることが可能となる。なお、第２実施例では、矩形のバッフル板を用いたが、第１実施例のように、円盤状のものを半分にして半円状のバッフル板を設けてもよい。
【００４７】
また、本発明によれば、簡単にマイクロホン１に対して防水手段を講ずることができる。図１１（ａ）はその第３実施例の平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００４８】
すなわち、ユニット収納部Ｆ１の周りに防水フレーム６を設け、この防水フレーム６に防水膜５を張設することにより、マイクロホン１に防水処理を施すことができる。
【００４９】
ちなみに、従来では、前部音響端子２１と後部音響端子２２にそれぞれ防水膜などの防水手段をとらざるを得なかったが、この第３実施例によれば、前部音響端子２１および側部音響端子４が同一平面Ｆ２上にあることから、防水膜５はその平面Ｆ２上に設けるだけでよいので、容易かつ安価に防水処理を行なうことができる。
【００５０】
なお、上記各実施例では、単一指向性のマイクロホンユニットを取り付ける平面として、パソコンの表示パネル部を例示しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、その被取付平面はパソコン本体であってもよいし、また、他の電子機器（電気機器）の平面部位であってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が奏される。パソコン本体やそのディスプレイなどの平面部位に同一平面として取り付けられるマイクロホンユニットに良好な単一指向性を付与することが可能となり、これにより、周囲雑音がある状況下でも目的音を良好に収音することができる。
【００５２】
また、側部音響端子を前部音響端子に対して非対称に配置することにより、ユニットの主軸に対して音響的な指向性の軸をずらすことができる。すなわち、マイクロホンユニットの主軸は平面に対して垂直としながらも、音響的な指向性の軸を所定方向（例えば話者方向）に傾けることが可能となる。このため、特にマイクロホンの取付場所が制限されるパソコンなどにおいては、話者の口元方向に指向性を振り向けることができる。
【００５３】
使用するマイクロホンユニットにしても特殊なユニットである必要はなく、一般に使用されている例えば単一指向性のエレクトレットコンデンサー型などの安価なマイクロホンユニットを用いることができる。
【００５４】
加えて、バッフル板などの部品も安価に入手でき、全体的な構成も簡単であるため、低コストにて組み立てることができる。さらには、マイクロホンに対して、防水処理を簡単に施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るマイクロホンの使用状態を示す斜視図。
【図２】第１実施例に係るマイクロホンの平面図およびそのＡ−Ａ線断面図。
【図３】第１実施例の変形例を示した平面図およびそのＡ−Ａ線断面図。
【図４】単一指向性マイクロホンユニットの動作原理を説明するための模式図。
【図５】音源がマイクロホンユニットの正面方向にあるときの第１実施例に係るマイクロホンの動作を説明するための模式図。
【図６】音源がマイクロホンユニットの斜め方向にあるときの第１実施例に係るマイクロホンの動作を説明するための模式図。
【図７】図３の変形例に係るマイクロホンの指向特性を実測した特性グラフ。
【図８】図３の変形例に係るマイクロホンのポーラパターンを実測した特性グラフ。
【図９】本発明の第２実施例に係るマイクロホンの平面図およびそのＡ−Ａ線断面図。
【図１０】第２実施例に係るマイクロホンのポーラパターンを実測した特性グラフ。
【図１１】本発明の第２実施例に係るマイクロホンの平面図およびそのＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
１  マイクロホン
２  マイクロホンユニット
２１  前部音響端子
２２  後部音響端子
３  バッフル板
４  側部音響端子（空気漏洩通路）
５  防水膜
６  防水フレーム
Ａ  モニタ部
Ｂ  キーボード部
ＣＯＭ  コンピュータ
Ｆ  アウタフレーム
Ｆ１  凹部
Ｆ２  平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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