電気音響変換器
【課題】電気音響変換ユニットの振動板の振動によって変化する空気室の音圧変化に忠実に対応して空気室の容積を変化させ、精度のよい空気室の音響インピーダンス制御が可能な電気音響変換器を得る。
【解決手段】音源からの音波を受けて振動し音声信号に変換する振動板または音声信号により駆動されて振動し音声を生成する振動板を備えた電気音響変換ユニット１１と、電気音響変換ユニット１１の振動板が配置され振動板の振動によって容積が変化する空気室１５と、を備え、空気室１５には、空気室１５内の音圧を検出する音圧検出部材１６と、音圧検出部材１６の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて空気室１５の容積を変化させて空気室１５の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置されている。
【解決手段】音源からの音波を受けて振動し音声信号に変換する振動板または音声信号により駆動されて振動し音声を生成する振動板を備えた電気音響変換ユニット１１と、電気音響変換ユニット１１の振動板が配置され振動板の振動によって容積が変化する空気室１５と、を備え、空気室１５には、空気室１５内の音圧を検出する音圧検出部材１６と、音圧検出部材１６の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて空気室１５の容積を変化させて空気室１５の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板の背面側に空気室を備えた電気音響変換器に関するもので、上記空気室が小さな容積のものであっても、この空気室内に発生する音圧を能動的に消去することにより、大きな空気室を備えているものと等価にし、低音域における応答性を高めることができる電気音響変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、単一指向性ダイナミックマイクロホン、無指向性ダイナミックマイクロホン、ヘッドホン、スピーカなどの電気音響変換器には、外からの音波が入り込まないようにするために空気室を備えているものがある。これらの電気音響変換器は、音波を受けて振動し、あるいは音声信号で駆動されて音波を発する振動板を備えていて、この振動板の背面側に空気室が設けられている。この空気室は音響容量として動作するようになっていて、空気室の容積が大きい場合は弾力の小さいばねとして動作し、空気室の容積が小さい場合は弾力の大きいばねとして動作する。したがって、スチフネスの小さい音響容量を必要とする場合、すなわち振動板を動きやすくする場合には大きな容積の空気室が必要になる。
【０００３】
ここでは、無指向性または単一指向性ダイナミックマイクロホンを例に挙げて、上記空気室に関してさらに説明する。無指向性または単一指向性ダイナミックマイクロホンでは、無指向性成分を得るために振動板の後部すなわち背面側に音響抵抗と空気室を設ける必要がある。低い周波数帯域では、空気室のスチフネスが支配的になり、空気室の容積が小さいとそのスチフネスが大きくなって指向周波数応答が劣化するので、空気室の容積を大きくしてスチフネスを小さくする必要がある。
【０００４】
ハンドヘルドすなわち手持ち式のワイヤレスマイクロホンを想定すると、グリップ部に送信機の回路部分を収納するとともに電源電池を収納する必要があるため、ワイヤードマイクロホンのように大きな空気室を設けることはできない。そのため、振動板の後部に設ける空気室の容積が制限され、小さな空気室によって無指向性成分を得る必要があり、低音域における指向周波数応答と音質が劣化する。要するに、上記空気室の容積が小さいと、低音に応答して振動板が振動しようとするとき振動板に大きな背圧がかかり、振動板が振動しにくくなって、応答する最低周波数が高くなるとともに、低音域での出力レベルが低くなる。
【０００５】
そこで、本発明者は、背部空気室の容積が小さい場合であっても、背部空気室の音響インピーダンスを等価的に低くすることにより、低音域の収音を可能にしたダイナミックマイクロホンに関して先に特許出願した（特許文献１参照）。特許文献１記載の発明は、主マイクロホンユニットを支持するケースが、上記主マイクロホンユニットの振動板の背面側に背部空気室を有しており、上記主マイクロホンユニットの前面側に副マイクロホンユニットを備え、背部空気室に設けた圧電素子からなる膜板を、上記副マイクロホンユニットから出力される音声信号（電圧信号）で駆動することにより、背部空気室の音響インピーダンスを等価的に小さくするように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３２１７６号公報
【０００７】
特許文献１記載の発明は、主マイクロホンユニットの前面側に配置された副マイクロホンユニットに導かれた音源からの音波が副マイクロホンユニットで音声信号に変換され、この音声信号で、背部空気室に設けた圧電素子からなる膜板を駆動するようになっている。すなわち、主マイクロホンユニットの振動板の前に配置された副マイクロホンユニットの出力信号で、圧電素子からなる膜板をいわばフィードフォワード制御するものである。したがって、副マイクロホンユニットに到来する音源からの音波を受けて背部空気室の圧力変化を予測し、予測に基づいて膜板を駆動するため、背部空気室の圧力変化に忠実に対応して膜板を駆動することができず、精度のよい背部空気室の音響インピーダンス制御を行うにはさらなる改良を加える必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を解決すること、すなわち、電気音響変換ユニットの振動板の振動によって変化する空気室の音圧変化に忠実に対応して空気室の容積を変化させるように制御することにより、精度のよい空気室の音響インピーダンス制御を行うことができる電気音響変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電気音響変換器は、音源からの音波を受けて振動しこの振動が音声信号に変換される振動板または音声信号により駆動されて振動し音声を生成する振動板を備えた電気音響変換ユニットと、上記電気音響変換ユニットの上記振動板が配置され上記振動板の振動によって容積が変化する空気室と、を備え、上記空気室には、この空気室内の音圧を検出する音圧検出部材と、この音圧検出部材の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて上記空気室の容積を変化させて上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置されていることを最も主要な特徴とする。
【００１０】
本発明に係る電気音響変換器は、以下のような態様に展開することができる。
上記電気音響変換ユニットは、音声信号により駆動されて音声を生成するスピーカユニットとしてもよい。
上記電気音響変換器はヘッドホンであって、このヘッドホンが使用者に装着された態様で、使用者の側頭部とイヤーパッドとスピーカユニットの振動板を含む構成部分が空気室を形成し、この空気室に配置された音圧検出部材の出力信号で上記スピーカユニットが駆動されるようにしてもよい。
【００１１】
上記音圧検出部材の出力信号と音源からの楽音信号を加算する加算器を有し、この加算器による加算出力でスピーカユニットが駆動されるように構成され、上記スピーカユニットが電気音響変換ユニットと容積調整器を兼ねていてもよい。
【００１２】
上記スピーカユニットがエンクロージャ内に組み込まれてなる電気音響変換器であって、上記エンクロージャ内の空気室に音圧検出部材が配置されるとともに上記空気室に面して上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置され、上記音圧検出部材の出力信号で上記容積調整器を駆動するように構成されていてもよい。
【００１３】
上記電気音響変換ユニットは、音源からの音波を受けて振動板が振動しこの振動板の振動が音声信号に変換されるマイクロホンユニットであってもよい。
上記マイクロホンユニットはユニットケースに組み込まれ、このユニットケースには上記マイクロホンユニットが備える振動板の振動で容積が変化する空気室が設けられていてもよい。
上記ユニットケースはマイクロホンケースに組み込まれ、マイクロホンケースには電源電池室が設けられているものであってもよい。
【００１４】
音圧検出部材の検出信号はローパスフィルタを通して容積調整器に入力されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
電気音響変換ユニットの振動板の振動によって空気室の容積が変化し空気室の音圧が変化するが、この音圧変化を音圧検出部材が検出し、この検出信号で容積調整器を駆動して音圧変化をなくすように制御する。この制御によって上記空気室の音響インピーダンスを等価的に小さくすることができ、特に低音域の指向周波数応答を高めることができる。したがって、電気音響変換器がスピーカあるいはヘッドホンの場合、空気室あるいはエンクロージャの容積が小さくても、低音域まで十分な音圧レベルで再生することができる。電気音響変換器がマイクロホンの場合、例えばワイヤレスマイクロホンのようにマイクロホンケースに電源電池を装填する必要があるといった事情で空気室の大きさに制限があっても、低音域まで所定の信号レベルで音声信号に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る電気音響変換器の一実施例を模式的に示す断面図である。
【図２】上記実施例の音響等価回路図である。
【図３】電気音響変換器の特性試験装置の例を模式的に示す断面図である。
【図４】上記試験装置による測定結果の一例を示すグラフである。
【図５】上記試験装置による測定結果の別の例を示すグラフである。
【図６】上記試験装置による測定結果のさらに別の例を示すグラフである。
【図７】本発明に係る電気音響変換器の別の実施例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明に係る電気音響変換器のさらに別の実施例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電気音響変換器の実施例を、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、本発明の技術思想をヘッドホンに適用した例である図１の実施例について説明する。図１において、符号１０で示すヘッドホンは、椀状のハウジング１２と、ハウジング１２の開放端寄りの内周側に固着されたバッフル板１３と、このバッフル板１３に取り付けられハウジング１２で囲まれたドライバユニットであるスピーカユニット１１と、ハウジング１２の開放端に装着されたイヤーパッド１４を備えている。ヘッドホン１０は、周知のように、イヤーパッド１４で利用者の耳２１を囲み、かつ、利用者の側頭部にイヤーパッド１４を押しつけて使用する。図１では利用者の片方の耳にヘッドホン１０を装着した状態を示しているが、一般的なヘッドホンは左右の耳に装着する左右のヘッドホンを有し、左右のヘッドホンがヘッドバンドあるいはネックバンドなどで連結されている。また、図１にはイヤーパッド１４が耳２１を囲む耳覆い型のヘッドホンの例が描かれているが、イヤーパッド１４を耳２１に載せる耳載せ型であってもよい。
【００１９】
図１に示すように、ヘッドホン１０を使用者の側頭部に装着すると、バッフル板１３と、スピーカユニット１１が有している図示されない振動板と、ハウジング１２の一部と、イヤーパッド１４と、使用者の側頭部とによって囲まれた空気室１５が形成される。この空気室１５に向かってスピーカユニット１１から放音され、音波が使用者の耳の奥の鼓膜に届くようになっている。上記音波にしたがって空気室１５の圧力すなわち音圧が変化する。空気室１５には上記音圧を検出する音圧検出部材１６が配置されている。音圧検出部材１６としては、例えば無指向性のマイクロホンが適しているが、単一指向性のマイクロホンを用いることもできる。
【００２０】
スピーカユニット１１は、ＣＤプレーヤ、ＭＰ３プレーヤその他の音源から入力される音声信号により駆動されて音声を生成する一方、上記音圧検出部材１６の検出信号によっても駆動される。図１に示す例では、音圧検出部材１６の検出信号が増幅器などの回路ブロック１７を経て加算器１８に入力され、加算器１８で楽音信号２０に加算され、さらに増幅器１９を経てスピーカユニット１１に入力されるように構成されている。増幅器１９はスピーカユニット１１の駆動回路ということができ、加算器１８で加算された音圧検出部材１６の検出信号と楽音信号２０によってスピーカユニット１１を駆動するようになっている。
【００２１】
以上のように構成された図１に示す実施例によれば、スピーカユニット１１が楽音信号２０によって駆動されることにより、楽音信号にしたがってスピーカユニット１１から音声が放音される。放音される音声に従い空気室１５内の音圧が変化する。この音圧の変化を音圧検出部材１６が検出し、音圧に対応した検出信号を出力する。この検出信号は回路ブロック１７、加算器１８、増幅器１９を経てスピーカユニット１１に入力され、スピーカユニット１１が上記検出信号に応じて駆動され、空気室１５内の音圧が一定に保たれる。
【００２２】
要するに、図１に示す実施例は、音声信号により駆動されて振動し音声を生成する振動板を備えた電気音響変換ユニットすなわちスピーカユニット１１と、このスピーカユニット１１の上記振動板が配置され上記振動板の振動によって容積が変化する空気室１５と、を備え、空気室１５には、この空気室１５内の音圧を検出する音圧検出部材１６と、この音圧検出部材１６の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて空気室１５の容積を変化させて上記空気室１５の音響インピーダンスを制御する容積調整器（スピーカユニット１１）が配置されている。したがって、空気室１５内の音圧が音圧検出部材１６で検出されてスピーカユニット１１にフィードバックされ、空気室１５内の音圧が変動しないようにスピーカユニット１１が制御される。
【００２３】
具体的には、空気室１５内の音圧が上がったことを音圧検出部材１６が検出したときは、スピーカユニット１１の振動板が空気室１５から後退するように制御され、空気室１５の音響インピーダンスを等価的に小さくする。このようにして、空気室１５の容積が小さくても、低音域の音声信号に応じてスピーカユニット１１の振動板を抵抗なく振動させることができ、低音域の指向周波数応答特性を改善することができる。
【００２４】
以上説明した図１に示す電気音響変換器の実施例の音響等価回路を図２に示す。図２において、Ｐ１は前方音源すなわち前方の空気室１５の音圧、Ｐ２は後方音源すなわちスピーカユニット１１の振動板の背面側空気室の音圧、ｍ０は上記振動板の質量、ｓ０は上記振動板のスチフネス、ｍ１は上記背面側空気室の質量、ｒ１は上記背面側空気室の音響抵抗、ｓ１は上記背面側空気室のスチフネス、Ｐｓ１は上記スチフネスｓ１によって生じる音圧を示している。背面側空気室が小さく、そのスチフネスｓ１が大きい場合は、低音域においてスチフネスｓ１が支配的となって上記Ｐｓ１が大きくなり、上記振動板が動きにくくなって低音域の指向周波数応答が劣化する。したがって、上記背面側空気室のスチフネスｓ１をなるべく小さくして上記音圧Ｐｓ１をなるべく小さくし、音響抵抗ｒ１のみが有効に作用するようにしたい。そのためには、背面側空気室の容積を可能な限り大きくすればよいのであるが、すでに説明したように、背面側空気室の容積を制限する多くの要因がある。
【００２５】
その点、図１に示す本発明の実施例によれば、電気音響変換ユニットであるスピーカユニット１１の振動板の振動によって空気室１５の音圧が変化すると、この音圧の変化を音圧検出手段であるマイクロホンユニット１６が検出し、この検出信号でスピーカユニット１１を駆動して上記空気室１５の音響インピーダンスを等価的に小さくするように制御するため、上記スチフネスｓ１を等価的に小さくし、上記音圧Ｐｓ１を小さくすることができ、もって、低音域の指向周波数応答を高めることができる。また、空気室１５の音圧を検出し、この音圧検出信号を、容積調整器を兼ねるスピーカユニット１１にフィードバックし、空気室１５の音圧変動が生じないように制御するため、空気室１５の等価的な音響インピーダンス制御を高い精度で行うことができる。
【００２６】
本発明の技術思想を採り入れることによって得られる効果を実証するために周波数特性試験を行った。試験装置は、ＥＩＡＪ ＲＣ−８１６０の規格に則っていて、その概略を図３に示している。符号２９は被検体としての単一指向性ダイナミックマイクロホンを示しており、このダイナミックマイクロホン２９の前方５０ｃｍに配置されたスピーカから試験用の音波がマイクロホン２９に向かって発せられ、この音波をマイクロホン２９で受けて電気音響変換し、この変換信号を記録するようになっている。
【００２７】
マイクロホン２９の背部に、これまで説明してきた空気室に相当する空間を形成するための装置が装着されている。この空間形成装置は、ハウジング２４と、ハウジング２４に内蔵されたダイナミック型スピーカユニット２５を備え、スピーカユニット２５は振動板２６を有している。また、ハウジング２４は上記振動板２６により前側の空気室２７と背部空気室に区切られていて、空気室２７に音圧検出部材としてのマイクロホンユニット２８が配置されている。マイクロホンユニット２８の検出信号は、増幅器などを含む回路ブロック３０を介して容積調整器としての上記スピーカユニット２５にフィードバックされ、上記検出信号でスピーカユニット２５を駆動するように構成されている。このフィードバック制御系は任意にオン、オフすることができる。上記フィードバック制御系をオフにした、スピーカユニット２５が駆動されない自然状態での空気室２７の容積は、例えばダイナミックマイクロホン２９の装着位置を変えるなどの手法によって任意に調整することができるようになっている。
【００２８】
上記試験装置を用いて、以下の３つの仕様について試験を行った。
（１）通常のダイナミックマイクロホンを想定し、空気室２７の容積を３０ｃｃに設定した。上記フィードバック制御系はオフとし、空気室の音響インピーダンス制御は行わない。
（２）空気室２７の容積を２ｃｃに設定した。上記フィードバック制御系はオフとし、空気室の音響インピーダンス制御は行わない。
（３）空気室２７の容積を２ｃｃに設定した。上記フィードバック制御系をオンとし、空気室の音響インピーダンス制御を行った。
【００２９】
上記（１）の試験結果を図４に、上記（２）の試験結果を図５に、上記（３）の試験結果を図６にそれぞれ示している。各図において、太線で示すグラフは中心軸線に対する角度０度方向、すなわち正面に試験用の音波を発するスピーカを配置した場合、中間の大きさの線で示すグラフは中心軸線に対する角度９０度方向に上記スピーカを配置した場合、細線で示すグラフは中心軸線に対する角度１８０度方向に上記スピーカを配置した場合の測定結果を示している。
【００３０】
図５と図６を対比すると明らかなように、上記フィードバック制御系をオンすることにより、低音域における指向周波数応答が改善され、応答周波数が低域側に拡大されるとともに低域側の出力レベルが高くなっている。また、図５と図７を対比することによって、上記フィードバック制御系をオンすると、空気室２７の容積を大きくしたものよりも、低音域において周波数応答が改善されていることが分かる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明の技術思想をスピーカシステムに適用した図７に示す実施例について説明する。図７に示す電気音響変換器の実施例は、スピーカユニット４１がエンクロージャ４０内に組み込まれてなるスピーカシステムの例である。エンクロージャ４０の内部は仕切り板４６によって区切られ、エンクロージャ４０の前板はバッフル板４４になっている。このバッフル板４４と仕切り板４６の間に空気室４３が形成されている。バッフル板４４に電気音響変換ユニットとしてのスピーカユニット４１が取り付けられ、スピーカユニット４１は上記空気室４３内に位置し、スピーカユニット４１の振動板４２の背面側に空気室４３が位置している。仕切り板４６に容積調整器４７が取り付けられている。容積調整器４７は、スピーカユニット４１と同様に、例えばダイナミック型スピーカユニットと同様の構造を備えている。容積調整器４７は振動板４８を有し、この振動板４８の前面は空気室４３に面している。空気室４３に音圧検出部材としてのマイクロホンユニット４５が配置されている。
【００３２】
マイクロホンユニット４５の検出信号は増幅器４９を経て容積調整器４７に入力され、上記検出信号で容積調整器４７を駆動するように構成されている。スピーカユニット４１は図示されない音声信号源からの音声信号により駆動されて振動板４２が振動し音声を生成する。上記振動板４２の振動によって空気室４３の容積が変化するとともに空気室４３の音圧が変化し、この音圧の変化をマイクロホンユニット４５が検出する。このマイクロホンユニット４５から出力される音圧検出信号によって、増幅回路を含む回路ブロック４９を経て容積調整器４７が駆動され、容積調整器４７の振動板４８が振動し、空気室４３の容積が変化するように構成されている。
【００３３】
このように、音圧検出部材であるマイクロホンユニット４５で検出される空気室４３の音圧変化信号を容積調整器４７に入力し、空気室４３の音圧変化をキャンセルするフィードバック制御系が形成されている。その結果、空気室４３の音響インピーダンスを等価的に小さくすることができ、空気室４３の容積が小さくても、低音域の音声信号に応じてスピーカユニット４１の振動板４２を抵抗なく振動させることができ、低音域の指向周波数応答特性を改善することができる。音圧検出部材としてのマイクロホンユニット４５は空気室４３に配置されて空気室４３の音圧を直接検出し、この検出信号でフィードバック制御しているため、空気室４３の音響インピーダンス制御を高い精度で行うことができる。
【００３４】
図７では、楽音再生用のスピーカユニット４１が、スピーカユニットからなる空気室４３の音響インピーダンス制御用容積調整器４７よりも小さい例が示されているが、両者の大きさは任意で、両者が同じ大きさであってもよいし、容積調整器４７の方が小さくてもよい。容積調整器４７の振動板４８を動きやすくするために、容積調整器４７が配置されている空間を大気に開放する孔を設けてもよい。
【実施例３】
【００３５】
図８は、本発明の技術思想をダイナミックマイクロホンに適用した実施例を示している。図８において、ダイナミックマイクロホン５０は、グリップを兼ねたマイクロホンケース５１を有し、マイクロホンケース５１の先端部内方には電気音響変換ユニットであるダイナミックマイクロホンユニット５２が適宜の取り付け構造によって取り付けられている。上記マイクロホンユニット５２はユニットケース５４を有し、ユニットケース５４の前端部内周側に音波を受けて振動する振動板５３が配置されている。振動板５３はボイスコイルを有し、このボイスコイルは永久磁石やヨークなどの磁気回路構成部材によって形成された磁気ギャップ内に配置されている。振動板５３が音波を受けて上記ボイスコイルとともに振動すると、ボイスコイルが電磁変換作用によって音波に対応した音声信号を出力するようになっている。
【００３６】
ユニットケース５４には、上記振動板５３や磁気回路構成部材の背後に空気室５６が形成されている。振動板５３の背面は適宜の孔などを経て空気室５６に連通している。空気室５６内には、例えば無指向性マイクロホンユニットからなる音圧検出部材５５が配置されている。また、空気室５６には、音圧検出部材５５の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて空気室５６の容積を変化させて空気室５６の音響インピーダンスを制御する容積調整器５７が配置されている。容積調整器５７は、前述の実施例における容積調整器と同様に、ダイナミック型のスピーカと同等の構造のものを用いることができる。音圧検出部材５５の出力信号は増幅器５８で増幅され、この増幅信号で容積調整器５７を駆動するようになっている。
【００３７】
マイクロホンケース５１の後端部にはケーブルコネクタを結合するためのコネクタ部５９が設けられ、また、マイクロホンケース５１内にはマイクロホンユニット５２とコネクタ部５９との間に電源電池室６０が設けられている。このダイナミックマイクロホン５０は、電源電池室６０を備えていることから明らかなように、ワイヤレスマイクロホンのような電源を必要とするマイクロホンであって、電源電池室６０を備えているため、上記空気室５６の容積が制限される。そのため空気室５６のスチフネスが高く、マイクロホンユニット５２振動板５３が低音域で動きにくくなり、低音域での指向周波数応答が低下する。特に、例えばピンタイプのワイヤレスマイクロホンの場合は全体の大きさが小さく、これに電源電池を装填する必要があるため、空気室の容量がますます小さくなり、低音域での指向周波数応答がますます低下する。そこで、図８に示す実施例では、空気室５６に容積調整器５７を設け、上記音圧検出部材５５の出力信号で増幅器５８を介して容積調整器５７を駆動するようになっている。音圧検出部材５５から増幅器５８を介して容積調整器５７に至る制御系は、空気室５６の音圧が上昇すると容積調整器５７が空気室５６の容積を拡大して空気室５６の音響インピーダンスを等価的に小さくするように制御するフィードバック制御系を構成している。
【００３８】
このように、図８に示すマイクロホンの実施例によれば、ダイナミックマイクロホンユニット５２の振動板５３が音波を受けて振動することにより空気室５６の容積が変動し、空気室５６の音圧が変動すると、この音圧変動が容積調整器５７にフィードバックされて容積調整器５７が駆動され、空気室５６の音圧が一定に制御される。この結果、空気室５６の容積が小さくても、空気室５６の音響インピーダンスが等価的に小さくなり、上記振動板５３は音圧に対して忠実に振動することができ、指向周波数応答に優れたマイクロホンを得ることができる。
【００３９】
空気室の容積が小さいために指向周波数応答が低下するのは主として低音域であるから、以上説明した各実施例において、音圧検出部材の検出信号は、これを、ローパスフィルタを通して容積調整器に入力するようにして、空気室の低音域における音響インピーダンスを等価的に小さくするようにするとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の技術思想をスピーカに適用すれば、スピーカを取り付けたエンクロージャの容積が小さくても、低音域の音量ないしは音圧を十分大きくすることができ、小型で高性能のスピーカシステムを提供することができる。
また、本発明の技術思想をマイクロホンに適用すれば、例えばピンタイプのワイヤレスマイクロホンのように、電気音響変換ユニットであるマイクロホンユニットの振動板の背後に形成されている空気室がきわめて小さな空気室であっても、低音域まで高いレベルで電気音響変換することが可能な高性能のマイクロホンを得ることができる。
【００４１】
本発明に用いる容積調整器は、図示の各実施例で用いられているダイナミック型スピーカと同様の構成のもののほかに、空気室に面する振動板を電磁的なアクチュエータに類する部材によって駆動して空気室の容積を制御するもの、あるいは、例えば圧電バイモルフのような圧電素子を用いて空気室の容積を制御するものなどを用いることができ、駆動方式によって限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ヘッドホン
１１ 容積調整器（スピーカユニット）
１２ ハウジング
１３ バッフル板
１４ イヤーパッド
１５ 空気室
１６ 音圧検出部材（マイクロホンユニット）
２６ 振動板
４０ エンクロージャ
４１ スピーカユニット
４２ 振動板
４３ 空気室
４５ 音圧検出部材（マイクロホンユニット）
４７ 容積調整器
５３ 振動板
５４ ユニットケース
５５ 音圧検出部材（マイクロホンユニット）
５６ 空気室
５７ 容積調整器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板の背面側に空気室を備えた電気音響変換器に関するもので、上記空気室が小さな容積のものであっても、この空気室内に発生する音圧を能動的に消去することにより、大きな空気室を備えているものと等価にし、低音域における応答性を高めることができる電気音響変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、単一指向性ダイナミックマイクロホン、無指向性ダイナミックマイクロホン、ヘッドホン、スピーカなどの電気音響変換器には、外からの音波が入り込まないようにするために空気室を備えているものがある。これらの電気音響変換器は、音波を受けて振動し、あるいは音声信号で駆動されて音波を発する振動板を備えていて、この振動板の背面側に空気室が設けられている。この空気室は音響容量として動作するようになっていて、空気室の容積が大きい場合は弾力の小さいばねとして動作し、空気室の容積が小さい場合は弾力の大きいばねとして動作する。したがって、スチフネスの小さい音響容量を必要とする場合、すなわち振動板を動きやすくする場合には大きな容積の空気室が必要になる。
【０００３】
ここでは、無指向性または単一指向性ダイナミックマイクロホンを例に挙げて、上記空気室に関してさらに説明する。無指向性または単一指向性ダイナミックマイクロホンでは、無指向性成分を得るために振動板の後部すなわち背面側に音響抵抗と空気室を設ける必要がある。低い周波数帯域では、空気室のスチフネスが支配的になり、空気室の容積が小さいとそのスチフネスが大きくなって指向周波数応答が劣化するので、空気室の容積を大きくしてスチフネスを小さくする必要がある。
【０００４】
ハンドヘルドすなわち手持ち式のワイヤレスマイクロホンを想定すると、グリップ部に送信機の回路部分を収納するとともに電源電池を収納する必要があるため、ワイヤードマイクロホンのように大きな空気室を設けることはできない。そのため、振動板の後部に設ける空気室の容積が制限され、小さな空気室によって無指向性成分を得る必要があり、低音域における指向周波数応答と音質が劣化する。要するに、上記空気室の容積が小さいと、低音に応答して振動板が振動しようとするとき振動板に大きな背圧がかかり、振動板が振動しにくくなって、応答する最低周波数が高くなるとともに、低音域での出力レベルが低くなる。
【０００５】
そこで、本発明者は、背部空気室の容積が小さい場合であっても、背部空気室の音響インピーダンスを等価的に低くすることにより、低音域の収音を可能にしたダイナミックマイクロホンに関して先に特許出願した（特許文献１参照）。特許文献１記載の発明は、主マイクロホンユニットを支持するケースが、上記主マイクロホンユニットの振動板の背面側に背部空気室を有しており、上記主マイクロホンユニットの前面側に副マイクロホンユニットを備え、背部空気室に設けた圧電素子からなる膜板を、上記副マイクロホンユニットから出力される音声信号（電圧信号）で駆動することにより、背部空気室の音響インピーダンスを等価的に小さくするように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３２１７６号公報
【０００７】
特許文献１記載の発明は、主マイクロホンユニットの前面側に配置された副マイクロホンユニットに導かれた音源からの音波が副マイクロホンユニットで音声信号に変換され、この音声信号で、背部空気室に設けた圧電素子からなる膜板を駆動するようになっている。すなわち、主マイクロホンユニットの振動板の前に配置された副マイクロホンユニットの出力信号で、圧電素子からなる膜板をいわばフィードフォワード制御するものである。したがって、副マイクロホンユニットに到来する音源からの音波を受けて背部空気室の圧力変化を予測し、予測に基づいて膜板を駆動するため、背部空気室の圧力変化に忠実に対応して膜板を駆動することができず、精度のよい背部空気室の音響インピーダンス制御を行うにはさらなる改良を加える必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を解決すること、すなわち、電気音響変換ユニットの振動板の振動によって変化する空気室の音圧変化に忠実に対応して空気室の容積を変化させるように制御することにより、精度のよい空気室の音響インピーダンス制御を行うことができる電気音響変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電気音響変換器は、音源からの音波を受けて振動しこの振動が音声信号に変換される振動板または音声信号により駆動されて振動し音声を生成する振動板を備えた電気音響変換ユニットと、上記電気音響変換ユニットの上記振動板が配置され上記振動板の振動によって容積が変化する空気室と、を備え、上記空気室には、この空気室内の音圧を検出する音圧検出部材と、この音圧検出部材の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて上記空気室の容積を変化させて上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置されていることを最も主要な特徴とする。
【００１０】
本発明に係る電気音響変換器は、以下のような態様に展開することができる。
上記電気音響変換ユニットは、音声信号により駆動されて音声を生成するスピーカユニットとしてもよい。
上記電気音響変換器はヘッドホンであって、このヘッドホンが使用者に装着された態様で、使用者の側頭部とイヤーパッドとスピーカユニットの振動板を含む構成部分が空気室を形成し、この空気室に配置された音圧検出部材の出力信号で上記スピーカユニットが駆動されるようにしてもよい。
【００１１】
上記音圧検出部材の出力信号と音源からの楽音信号を加算する加算器を有し、この加算器による加算出力でスピーカユニットが駆動されるように構成され、上記スピーカユニットが電気音響変換ユニットと容積調整器を兼ねていてもよい。
【００１２】
上記スピーカユニットがエンクロージャ内に組み込まれてなる電気音響変換器であって、上記エンクロージャ内の空気室に音圧検出部材が配置されるとともに上記空気室に面して上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置され、上記音圧検出部材の出力信号で上記容積調整器を駆動するように構成されていてもよい。
【００１３】
上記電気音響変換ユニットは、音源からの音波を受けて振動板が振動しこの振動板の振動が音声信号に変換されるマイクロホンユニットであってもよい。
上記マイクロホンユニットはユニットケースに組み込まれ、このユニットケースには上記マイクロホンユニットが備える振動板の振動で容積が変化する空気室が設けられていてもよい。
上記ユニットケースはマイクロホンケースに組み込まれ、マイクロホンケースには電源電池室が設けられているものであってもよい。
【００１４】
音圧検出部材の検出信号はローパスフィルタを通して容積調整器に入力されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
電気音響変換ユニットの振動板の振動によって空気室の容積が変化し空気室の音圧が変化するが、この音圧変化を音圧検出部材が検出し、この検出信号で容積調整器を駆動して音圧変化をなくすように制御する。この制御によって上記空気室の音響インピーダンスを等価的に小さくすることができ、特に低音域の指向周波数応答を高めることができる。したがって、電気音響変換器がスピーカあるいはヘッドホンの場合、空気室あるいはエンクロージャの容積が小さくても、低音域まで十分な音圧レベルで再生することができる。電気音響変換器がマイクロホンの場合、例えばワイヤレスマイクロホンのようにマイクロホンケースに電源電池を装填する必要があるといった事情で空気室の大きさに制限があっても、低音域まで所定の信号レベルで音声信号に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る電気音響変換器の一実施例を模式的に示す断面図である。
【図２】上記実施例の音響等価回路図である。
【図３】電気音響変換器の特性試験装置の例を模式的に示す断面図である。
【図４】上記試験装置による測定結果の一例を示すグラフである。
【図５】上記試験装置による測定結果の別の例を示すグラフである。
【図６】上記試験装置による測定結果のさらに別の例を示すグラフである。
【図７】本発明に係る電気音響変換器の別の実施例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明に係る電気音響変換器のさらに別の実施例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電気音響変換器の実施例を、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、本発明の技術思想をヘッドホンに適用した例である図１の実施例について説明する。図１において、符号１０で示すヘッドホンは、椀状のハウジング１２と、ハウジング１２の開放端寄りの内周側に固着されたバッフル板１３と、このバッフル板１３に取り付けられハウジング１２で囲まれたドライバユニットであるスピーカユニット１１と、ハウジング１２の開放端に装着されたイヤーパッド１４を備えている。ヘッドホン１０は、周知のように、イヤーパッド１４で利用者の耳２１を囲み、かつ、利用者の側頭部にイヤーパッド１４を押しつけて使用する。図１では利用者の片方の耳にヘッドホン１０を装着した状態を示しているが、一般的なヘッドホンは左右の耳に装着する左右のヘッドホンを有し、左右のヘッドホンがヘッドバンドあるいはネックバンドなどで連結されている。また、図１にはイヤーパッド１４が耳２１を囲む耳覆い型のヘッドホンの例が描かれているが、イヤーパッド１４を耳２１に載せる耳載せ型であってもよい。
【００１９】
図１に示すように、ヘッドホン１０を使用者の側頭部に装着すると、バッフル板１３と、スピーカユニット１１が有している図示されない振動板と、ハウジング１２の一部と、イヤーパッド１４と、使用者の側頭部とによって囲まれた空気室１５が形成される。この空気室１５に向かってスピーカユニット１１から放音され、音波が使用者の耳の奥の鼓膜に届くようになっている。上記音波にしたがって空気室１５の圧力すなわち音圧が変化する。空気室１５には上記音圧を検出する音圧検出部材１６が配置されている。音圧検出部材１６としては、例えば無指向性のマイクロホンが適しているが、単一指向性のマイクロホンを用いることもできる。
【００２０】
スピーカユニット１１は、ＣＤプレーヤ、ＭＰ３プレーヤその他の音源から入力される音声信号により駆動されて音声を生成する一方、上記音圧検出部材１６の検出信号によっても駆動される。図１に示す例では、音圧検出部材１６の検出信号が増幅器などの回路ブロック１７を経て加算器１８に入力され、加算器１８で楽音信号２０に加算され、さらに増幅器１９を経てスピーカユニット１１に入力されるように構成されている。増幅器１９はスピーカユニット１１の駆動回路ということができ、加算器１８で加算された音圧検出部材１６の検出信号と楽音信号２０によってスピーカユニット１１を駆動するようになっている。
【００２１】
以上のように構成された図１に示す実施例によれば、スピーカユニット１１が楽音信号２０によって駆動されることにより、楽音信号にしたがってスピーカユニット１１から音声が放音される。放音される音声に従い空気室１５内の音圧が変化する。この音圧の変化を音圧検出部材１６が検出し、音圧に対応した検出信号を出力する。この検出信号は回路ブロック１７、加算器１８、増幅器１９を経てスピーカユニット１１に入力され、スピーカユニット１１が上記検出信号に応じて駆動され、空気室１５内の音圧が一定に保たれる。
【００２２】
要するに、図１に示す実施例は、音声信号により駆動されて振動し音声を生成する振動板を備えた電気音響変換ユニットすなわちスピーカユニット１１と、このスピーカユニット１１の上記振動板が配置され上記振動板の振動によって容積が変化する空気室１５と、を備え、空気室１５には、この空気室１５内の音圧を検出する音圧検出部材１６と、この音圧検出部材１６の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて空気室１５の容積を変化させて上記空気室１５の音響インピーダンスを制御する容積調整器（スピーカユニット１１）が配置されている。したがって、空気室１５内の音圧が音圧検出部材１６で検出されてスピーカユニット１１にフィードバックされ、空気室１５内の音圧が変動しないようにスピーカユニット１１が制御される。
【００２３】
具体的には、空気室１５内の音圧が上がったことを音圧検出部材１６が検出したときは、スピーカユニット１１の振動板が空気室１５から後退するように制御され、空気室１５の音響インピーダンスを等価的に小さくする。このようにして、空気室１５の容積が小さくても、低音域の音声信号に応じてスピーカユニット１１の振動板を抵抗なく振動させることができ、低音域の指向周波数応答特性を改善することができる。
【００２４】
以上説明した図１に示す電気音響変換器の実施例の音響等価回路を図２に示す。図２において、Ｐ１は前方音源すなわち前方の空気室１５の音圧、Ｐ２は後方音源すなわちスピーカユニット１１の振動板の背面側空気室の音圧、ｍ０は上記振動板の質量、ｓ０は上記振動板のスチフネス、ｍ１は上記背面側空気室の質量、ｒ１は上記背面側空気室の音響抵抗、ｓ１は上記背面側空気室のスチフネス、Ｐｓ１は上記スチフネスｓ１によって生じる音圧を示している。背面側空気室が小さく、そのスチフネスｓ１が大きい場合は、低音域においてスチフネスｓ１が支配的となって上記Ｐｓ１が大きくなり、上記振動板が動きにくくなって低音域の指向周波数応答が劣化する。したがって、上記背面側空気室のスチフネスｓ１をなるべく小さくして上記音圧Ｐｓ１をなるべく小さくし、音響抵抗ｒ１のみが有効に作用するようにしたい。そのためには、背面側空気室の容積を可能な限り大きくすればよいのであるが、すでに説明したように、背面側空気室の容積を制限する多くの要因がある。
【００２５】
その点、図１に示す本発明の実施例によれば、電気音響変換ユニットであるスピーカユニット１１の振動板の振動によって空気室１５の音圧が変化すると、この音圧の変化を音圧検出手段であるマイクロホンユニット１６が検出し、この検出信号でスピーカユニット１１を駆動して上記空気室１５の音響インピーダンスを等価的に小さくするように制御するため、上記スチフネスｓ１を等価的に小さくし、上記音圧Ｐｓ１を小さくすることができ、もって、低音域の指向周波数応答を高めることができる。また、空気室１５の音圧を検出し、この音圧検出信号を、容積調整器を兼ねるスピーカユニット１１にフィードバックし、空気室１５の音圧変動が生じないように制御するため、空気室１５の等価的な音響インピーダンス制御を高い精度で行うことができる。
【００２６】
本発明の技術思想を採り入れることによって得られる効果を実証するために周波数特性試験を行った。試験装置は、ＥＩＡＪ ＲＣ−８１６０の規格に則っていて、その概略を図３に示している。符号２９は被検体としての単一指向性ダイナミックマイクロホンを示しており、このダイナミックマイクロホン２９の前方５０ｃｍに配置されたスピーカから試験用の音波がマイクロホン２９に向かって発せられ、この音波をマイクロホン２９で受けて電気音響変換し、この変換信号を記録するようになっている。
【００２７】
マイクロホン２９の背部に、これまで説明してきた空気室に相当する空間を形成するための装置が装着されている。この空間形成装置は、ハウジング２４と、ハウジング２４に内蔵されたダイナミック型スピーカユニット２５を備え、スピーカユニット２５は振動板２６を有している。また、ハウジング２４は上記振動板２６により前側の空気室２７と背部空気室に区切られていて、空気室２７に音圧検出部材としてのマイクロホンユニット２８が配置されている。マイクロホンユニット２８の検出信号は、増幅器などを含む回路ブロック３０を介して容積調整器としての上記スピーカユニット２５にフィードバックされ、上記検出信号でスピーカユニット２５を駆動するように構成されている。このフィードバック制御系は任意にオン、オフすることができる。上記フィードバック制御系をオフにした、スピーカユニット２５が駆動されない自然状態での空気室２７の容積は、例えばダイナミックマイクロホン２９の装着位置を変えるなどの手法によって任意に調整することができるようになっている。
【００２８】
上記試験装置を用いて、以下の３つの仕様について試験を行った。
（１）通常のダイナミックマイクロホンを想定し、空気室２７の容積を３０ｃｃに設定した。上記フィードバック制御系はオフとし、空気室の音響インピーダンス制御は行わない。
（２）空気室２７の容積を２ｃｃに設定した。上記フィードバック制御系はオフとし、空気室の音響インピーダンス制御は行わない。
（３）空気室２７の容積を２ｃｃに設定した。上記フィードバック制御系をオンとし、空気室の音響インピーダンス制御を行った。
【００２９】
上記（１）の試験結果を図４に、上記（２）の試験結果を図５に、上記（３）の試験結果を図６にそれぞれ示している。各図において、太線で示すグラフは中心軸線に対する角度０度方向、すなわち正面に試験用の音波を発するスピーカを配置した場合、中間の大きさの線で示すグラフは中心軸線に対する角度９０度方向に上記スピーカを配置した場合、細線で示すグラフは中心軸線に対する角度１８０度方向に上記スピーカを配置した場合の測定結果を示している。
【００３０】
図５と図６を対比すると明らかなように、上記フィードバック制御系をオンすることにより、低音域における指向周波数応答が改善され、応答周波数が低域側に拡大されるとともに低域側の出力レベルが高くなっている。また、図５と図７を対比することによって、上記フィードバック制御系をオンすると、空気室２７の容積を大きくしたものよりも、低音域において周波数応答が改善されていることが分かる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明の技術思想をスピーカシステムに適用した図７に示す実施例について説明する。図７に示す電気音響変換器の実施例は、スピーカユニット４１がエンクロージャ４０内に組み込まれてなるスピーカシステムの例である。エンクロージャ４０の内部は仕切り板４６によって区切られ、エンクロージャ４０の前板はバッフル板４４になっている。このバッフル板４４と仕切り板４６の間に空気室４３が形成されている。バッフル板４４に電気音響変換ユニットとしてのスピーカユニット４１が取り付けられ、スピーカユニット４１は上記空気室４３内に位置し、スピーカユニット４１の振動板４２の背面側に空気室４３が位置している。仕切り板４６に容積調整器４７が取り付けられている。容積調整器４７は、スピーカユニット４１と同様に、例えばダイナミック型スピーカユニットと同様の構造を備えている。容積調整器４７は振動板４８を有し、この振動板４８の前面は空気室４３に面している。空気室４３に音圧検出部材としてのマイクロホンユニット４５が配置されている。
【００３２】
マイクロホンユニット４５の検出信号は増幅器４９を経て容積調整器４７に入力され、上記検出信号で容積調整器４７を駆動するように構成されている。スピーカユニット４１は図示されない音声信号源からの音声信号により駆動されて振動板４２が振動し音声を生成する。上記振動板４２の振動によって空気室４３の容積が変化するとともに空気室４３の音圧が変化し、この音圧の変化をマイクロホンユニット４５が検出する。このマイクロホンユニット４５から出力される音圧検出信号によって、増幅回路を含む回路ブロック４９を経て容積調整器４７が駆動され、容積調整器４７の振動板４８が振動し、空気室４３の容積が変化するように構成されている。
【００３３】
このように、音圧検出部材であるマイクロホンユニット４５で検出される空気室４３の音圧変化信号を容積調整器４７に入力し、空気室４３の音圧変化をキャンセルするフィードバック制御系が形成されている。その結果、空気室４３の音響インピーダンスを等価的に小さくすることができ、空気室４３の容積が小さくても、低音域の音声信号に応じてスピーカユニット４１の振動板４２を抵抗なく振動させることができ、低音域の指向周波数応答特性を改善することができる。音圧検出部材としてのマイクロホンユニット４５は空気室４３に配置されて空気室４３の音圧を直接検出し、この検出信号でフィードバック制御しているため、空気室４３の音響インピーダンス制御を高い精度で行うことができる。
【００３４】
図７では、楽音再生用のスピーカユニット４１が、スピーカユニットからなる空気室４３の音響インピーダンス制御用容積調整器４７よりも小さい例が示されているが、両者の大きさは任意で、両者が同じ大きさであってもよいし、容積調整器４７の方が小さくてもよい。容積調整器４７の振動板４８を動きやすくするために、容積調整器４７が配置されている空間を大気に開放する孔を設けてもよい。
【実施例３】
【００３５】
図８は、本発明の技術思想をダイナミックマイクロホンに適用した実施例を示している。図８において、ダイナミックマイクロホン５０は、グリップを兼ねたマイクロホンケース５１を有し、マイクロホンケース５１の先端部内方には電気音響変換ユニットであるダイナミックマイクロホンユニット５２が適宜の取り付け構造によって取り付けられている。上記マイクロホンユニット５２はユニットケース５４を有し、ユニットケース５４の前端部内周側に音波を受けて振動する振動板５３が配置されている。振動板５３はボイスコイルを有し、このボイスコイルは永久磁石やヨークなどの磁気回路構成部材によって形成された磁気ギャップ内に配置されている。振動板５３が音波を受けて上記ボイスコイルとともに振動すると、ボイスコイルが電磁変換作用によって音波に対応した音声信号を出力するようになっている。
【００３６】
ユニットケース５４には、上記振動板５３や磁気回路構成部材の背後に空気室５６が形成されている。振動板５３の背面は適宜の孔などを経て空気室５６に連通している。空気室５６内には、例えば無指向性マイクロホンユニットからなる音圧検出部材５５が配置されている。また、空気室５６には、音圧検出部材５５の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて空気室５６の容積を変化させて空気室５６の音響インピーダンスを制御する容積調整器５７が配置されている。容積調整器５７は、前述の実施例における容積調整器と同様に、ダイナミック型のスピーカと同等の構造のものを用いることができる。音圧検出部材５５の出力信号は増幅器５８で増幅され、この増幅信号で容積調整器５７を駆動するようになっている。
【００３７】
マイクロホンケース５１の後端部にはケーブルコネクタを結合するためのコネクタ部５９が設けられ、また、マイクロホンケース５１内にはマイクロホンユニット５２とコネクタ部５９との間に電源電池室６０が設けられている。このダイナミックマイクロホン５０は、電源電池室６０を備えていることから明らかなように、ワイヤレスマイクロホンのような電源を必要とするマイクロホンであって、電源電池室６０を備えているため、上記空気室５６の容積が制限される。そのため空気室５６のスチフネスが高く、マイクロホンユニット５２振動板５３が低音域で動きにくくなり、低音域での指向周波数応答が低下する。特に、例えばピンタイプのワイヤレスマイクロホンの場合は全体の大きさが小さく、これに電源電池を装填する必要があるため、空気室の容量がますます小さくなり、低音域での指向周波数応答がますます低下する。そこで、図８に示す実施例では、空気室５６に容積調整器５７を設け、上記音圧検出部材５５の出力信号で増幅器５８を介して容積調整器５７を駆動するようになっている。音圧検出部材５５から増幅器５８を介して容積調整器５７に至る制御系は、空気室５６の音圧が上昇すると容積調整器５７が空気室５６の容積を拡大して空気室５６の音響インピーダンスを等価的に小さくするように制御するフィードバック制御系を構成している。
【００３８】
このように、図８に示すマイクロホンの実施例によれば、ダイナミックマイクロホンユニット５２の振動板５３が音波を受けて振動することにより空気室５６の容積が変動し、空気室５６の音圧が変動すると、この音圧変動が容積調整器５７にフィードバックされて容積調整器５７が駆動され、空気室５６の音圧が一定に制御される。この結果、空気室５６の容積が小さくても、空気室５６の音響インピーダンスが等価的に小さくなり、上記振動板５３は音圧に対して忠実に振動することができ、指向周波数応答に優れたマイクロホンを得ることができる。
【００３９】
空気室の容積が小さいために指向周波数応答が低下するのは主として低音域であるから、以上説明した各実施例において、音圧検出部材の検出信号は、これを、ローパスフィルタを通して容積調整器に入力するようにして、空気室の低音域における音響インピーダンスを等価的に小さくするようにするとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の技術思想をスピーカに適用すれば、スピーカを取り付けたエンクロージャの容積が小さくても、低音域の音量ないしは音圧を十分大きくすることができ、小型で高性能のスピーカシステムを提供することができる。
また、本発明の技術思想をマイクロホンに適用すれば、例えばピンタイプのワイヤレスマイクロホンのように、電気音響変換ユニットであるマイクロホンユニットの振動板の背後に形成されている空気室がきわめて小さな空気室であっても、低音域まで高いレベルで電気音響変換することが可能な高性能のマイクロホンを得ることができる。
【００４１】
本発明に用いる容積調整器は、図示の各実施例で用いられているダイナミック型スピーカと同様の構成のもののほかに、空気室に面する振動板を電磁的なアクチュエータに類する部材によって駆動して空気室の容積を制御するもの、あるいは、例えば圧電バイモルフのような圧電素子を用いて空気室の容積を制御するものなどを用いることができ、駆動方式によって限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ヘッドホン
１１ 容積調整器（スピーカユニット）
１２ ハウジング
１３ バッフル板
１４ イヤーパッド
１５ 空気室
１６ 音圧検出部材（マイクロホンユニット）
２６ 振動板
４０ エンクロージャ
４１ スピーカユニット
４２ 振動板
４３ 空気室
４５ 音圧検出部材（マイクロホンユニット）
４７ 容積調整器
５３ 振動板
５４ ユニットケース
５５ 音圧検出部材（マイクロホンユニット）
５６ 空気室
５７ 容積調整器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源からの音波を受けて振動しこの振動が音声信号に変換される振動板または音声信号により駆動されて振動し音声を生成する振動板を備えた電気音響変換ユニットと、
上記電気音響変換ユニットの上記振動板が配置され上記振動板の振動によって容積が変化する空気室と、を備え、
上記空気室には、この空気室内の音圧を検出する音圧検出部材と、この音圧検出部材の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて上記空気室の容積を変化させて上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置されている電気音響変換器。
【請求項２】
電気音響変換ユニットは、音声信号により駆動されて音声を生成するスピーカユニットである請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項３】
電気音響変換器はヘッドホンであって、このヘッドホンが使用者に装着された態様で、使用者の側頭部とイヤーパッドとスピーカユニットの振動板を含む構成部分が空気室を形成し、この空気室に配置された音圧検出部材の出力信号で上記スピーカユニットが駆動される請求項２記載の電気音響変換器。
【請求項４】
音圧検出部材の出力信号と音源からの楽音信号を加算する加算器を有し、この加算器による加算出力でスピーカユニットが駆動されるように構成され、上記スピーカユニットが電気音響変換ユニットと容積調整器を兼ねている請求項２または３記載の電気音響変換器。
【請求項５】
スピーカユニットがエンクロージャ内に組み込まれてなる電気音響変換器であって、上記エンクロージャ内の空気室に音圧検出部材が配置されるとともに上記空気室に面して上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置され、上記音圧検出部材の出力信号で上記容積調整器を駆動するように構成されている請求項２記載の電気音響変換器。
【請求項６】
電気音響変換ユニットは、音源からの音波を受けて振動板が振動しこの振動板の振動が音声信号に変換されるマイクロホンユニットである請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項７】
マイクロホンユニットはユニットケースに組み込まれ、このユニットケースには上記マイクロホンユニットが備える振動板の振動で容積が変化する空気室が設けられている請求項６記載の電気音響変換器。
【請求項８】
ユニットケースはマイクロホンケースに組み込まれ、マイクロホンケースには電源電池室が設けられている請求項７記載の電気音響変換器。
【請求項９】
音圧検出部材の検出信号はローパスフィルタを通して容積調整器に入力される請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項１】
音源からの音波を受けて振動しこの振動が音声信号に変換される振動板または音声信号により駆動されて振動し音声を生成する振動板を備えた電気音響変換ユニットと、
上記電気音響変換ユニットの上記振動板が配置され上記振動板の振動によって容積が変化する空気室と、を備え、
上記空気室には、この空気室内の音圧を検出する音圧検出部材と、この音圧検出部材の出力信号で駆動されこの出力信号に応じて上記空気室の容積を変化させて上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置されている電気音響変換器。
【請求項２】
電気音響変換ユニットは、音声信号により駆動されて音声を生成するスピーカユニットである請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項３】
電気音響変換器はヘッドホンであって、このヘッドホンが使用者に装着された態様で、使用者の側頭部とイヤーパッドとスピーカユニットの振動板を含む構成部分が空気室を形成し、この空気室に配置された音圧検出部材の出力信号で上記スピーカユニットが駆動される請求項２記載の電気音響変換器。
【請求項４】
音圧検出部材の出力信号と音源からの楽音信号を加算する加算器を有し、この加算器による加算出力でスピーカユニットが駆動されるように構成され、上記スピーカユニットが電気音響変換ユニットと容積調整器を兼ねている請求項２または３記載の電気音響変換器。
【請求項５】
スピーカユニットがエンクロージャ内に組み込まれてなる電気音響変換器であって、上記エンクロージャ内の空気室に音圧検出部材が配置されるとともに上記空気室に面して上記空気室の音響インピーダンスを制御する容積調整器が配置され、上記音圧検出部材の出力信号で上記容積調整器を駆動するように構成されている請求項２記載の電気音響変換器。
【請求項６】
電気音響変換ユニットは、音源からの音波を受けて振動板が振動しこの振動板の振動が音声信号に変換されるマイクロホンユニットである請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項７】
マイクロホンユニットはユニットケースに組み込まれ、このユニットケースには上記マイクロホンユニットが備える振動板の振動で容積が変化する空気室が設けられている請求項６記載の電気音響変換器。
【請求項８】
ユニットケースはマイクロホンケースに組み込まれ、マイクロホンケースには電源電池室が設けられている請求項７記載の電気音響変換器。
【請求項９】
音圧検出部材の検出信号はローパスフィルタを通して容積調整器に入力される請求項１記載の電気音響変換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−３４２０４（Ｐ２０１２−３４２０４Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７２２１９（Ｐ２０１０−１７２２１９）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００１２８５６６）株式会社オーディオテクニカ (787)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００１２８５６６）株式会社オーディオテクニカ (787)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]