麥克風(fēng)裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種麥克風(fēng)，其中由于繞射/反射引起的頻率特性的改變被最小化。本發(fā)明具有：殼體，該殼體在其頂面中具有開口；以及內(nèi)置在該殼體中并且設(shè)置在該開口內(nèi)的全向麥克風(fēng)單元。在所述殼體的頂面中，在所述頂面的整個周線上，從被定義為底面或側(cè)面和所述頂面之間的邊界的邊緣到所述開口之間的距離在所述邊緣的整個周線的至少一半的范圍內(nèi)具有變化，并且從所述邊緣到所述開口的距離的平均值被配置為如下的尺寸，該尺寸小于人聽覺敏感度低的頻率范圍中的聲音波長的一半。
【專利說明】麥克風(fēng)裝直
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及麥克風(fēng)裝置，該麥克風(fēng)裝置被配置為減少由于繞射聲和反射聲引起的 頻率特性波動。
【背景技術(shù)】
[0002] -種使用麥克風(fēng)測量揚(yáng)聲器或測聽室的聲學(xué)特性并基于該測量的結(jié)果來均衡音 頻信號的技術(shù)已經(jīng)實(shí)際使用，還已提出了一種使用麥克風(fēng)增強(qiáng)測量的準(zhǔn)確性的技術(shù)（例 如，參考專利文獻(xiàn)1)。圖1是示出傳統(tǒng)上已經(jīng)使用的用于這種測量的麥克風(fēng)裝置100的外 觀圖。該麥克風(fēng)裝置100具有殼體，該殼體由圓盤形底座部分101和直立在該底座部分101 的中央處的頸部102組成。在頸部102的頂部，設(shè)置有開口部分102A，麥克風(fēng)單元103被朝 向開口部分102A合并到頸部102的內(nèi)部。在上述測量中，麥克風(fēng)裝置100被放置在測聽點(diǎn) 處，測試聲音從揚(yáng)聲器發(fā)出，分析由麥克風(fēng)裝置100拾取的該測試聲音以確定揚(yáng)聲器和測 聽室的聲學(xué)特性。
[0003] 此外，如圖2中所示，如下技術(shù)也已經(jīng)投入實(shí)際使用中，其中具有三個凹面部分 101的麥克風(fēng)底座110被放置在測聽點(diǎn)處，麥克風(fēng)裝置100依次安裝到三個凹面部分101 中，測試聲音被依次拾取以三維地測量測聽室的聲學(xué)特性。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn) 1 JP-A-2009-37143
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明所要解決的問題
[0008] 期望的是在上述測量中使用的麥克風(fēng)裝置的頻率特性是平坦的。但是，在圖1 所示的傳統(tǒng)麥克風(fēng)裝置100中，如圖3所示，由于殼體的底座部分101的邊緣而產(chǎn)生的繞 射-折射聲以及在麥克風(fēng)裝置1〇〇被放置在麥克風(fēng)底座110上的情況下被麥克風(fēng)底座110 反射的反射聲與直達(dá)聲（direct sound) -起被拾取，由于直達(dá)聲和繞射-反射聲之間以及 直達(dá)聲和反射聲之間的距離差而引起的干涉的原因，頻率特性變成不平坦的，從而導(dǎo)致測 量結(jié)果出現(xiàn)錯誤的問題。此處，繞射-反射聲是來自麥克風(fēng)裝置100的表面的反射聲被繞射 (diffraction (繞射））并被麥克風(fēng)單元103拾取的情況下獲取的聲音，因?yàn)閬碜赃吘壍睦@ 射對由于干涉引起的特性波動起主導(dǎo)作用，該聲音將被稱作"（由于邊緣引起的）繞射-反 射聲"。
[0009] 本發(fā)明意在提供一種麥克風(fēng)，其被配置為盡可能抑制由于繞射和反射引起的頻率 特性的波動。
[0010] 解決問題的手段
[0011] 本發(fā)明是一種麥克風(fēng)裝置，包括：殼體，該殼體具有在其頂面中的開口部分；無方 向性的麥克風(fēng)單元，其被合并到殼體中并設(shè)置在開口部分內(nèi)，其中所述殼體的頂面具有這 樣的形狀：在所述頂面的整個周線上，從被定義為頂面和側(cè)面或底面之間的邊界的邊緣到 開口部分之間的距離在所述邊緣的整個周線的1/2或以上的范圍內(nèi)具有變化，并且從所述 邊緣到所述開口部分的距離的平均值小于人聽覺敏感度低的頻率范圍中的聲波的1/2波 長。
[0012] 其中所述人聽覺敏感度低的頻率范圍可以是10kHz。此外，從所述邊緣到所述開口 部分的最長距離與最短距離之比可以是2或以上。此外，所述開口部分可以被設(shè)置在所述 頂面的平面形狀的外接圓的中央處。此外，所述頂面的平面形狀可以是三角形。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0014] 通過本發(fā)明，能夠?qū)⒗@射聲和反射聲對由麥克風(fēng)單元拾取的聲音的頻率特性的影 響抑制到最小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1是示出傳統(tǒng)麥克風(fēng)裝置的外觀圖；
[0016] 圖2是示出麥克風(fēng)裝置被安裝至的麥克風(fēng)底座的立體圖；
[0017] 圖3是示出繞射聲和反射聲進(jìn)入傳統(tǒng)麥克風(fēng)裝置的示圖；
[0018] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的麥克風(fēng)裝置的外觀圖；
[0019] 圖5A至圖?是示出根據(jù)上述實(shí)施例的麥克風(fēng)裝置的頻率特性和根據(jù)比較示例的 頻率特性的曲線圖；
[0020] 圖6A至圖6D是示出根據(jù)上述實(shí)施例的麥克風(fēng)裝置的頻率特性和根據(jù)比較示例的 頻率特性的曲線圖；
[0021] 圖7A至圖7C是示出應(yīng)用了本發(fā)明的麥克風(fēng)裝置的修改示例的示圖；以及
[0022] 圖8A至圖8D是圖4所示的麥克風(fēng)裝置的頻率特性與圖7A所示的麥克風(fēng)的頻率 特性比較的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的麥克風(fēng)裝置1的外觀圖。該麥克風(fēng)裝置1被用 作測量麥克風(fēng)，用于測量音頻系統(tǒng)和測聽室的聲學(xué)特性。麥克風(fēng)裝置1具有殼體2和合并 到殼體2中的麥克風(fēng)單元3。殼體2 (麥克風(fēng)裝置1)的平面形狀是接近等邊三角形的，其整 體形狀是比如通過垂直切割緩斜圓錐體使得形狀與上述接近等邊三角形的平面形狀相匹 配而獲得的形狀。殼體2的頂面10在中央處具有開口部分11并且向下朝向作為周邊（邊 緣）的側(cè)邊13傾斜，開口部分11作為頂端。通過這種結(jié)構(gòu)，在側(cè)邊13上的頂面10是曲面， 其在距開口部分11最近的中間點(diǎn)13A處最高而在距開口部分11最遠(yuǎn)的尖端13B處最低。 因此，頂面10的從側(cè)邊13垂直向下形成的側(cè)面12是在中心部分處最高（S卩，中間點(diǎn)13A) 而兩端（即，尖端13B)最低的拱形平面。
[0024] 此外，在開口部分11內(nèi)，向上設(shè)置無方向性麥克風(fēng)單元3。
[0025] 采用這種形狀，頂面10的側(cè)邊（邊緣）距開口部分11 (麥克風(fēng)單元3)的距離不 恒定。換句話說，在從最接近開口部分11的中間點(diǎn)13A到最遠(yuǎn)離開口部分11的尖端13B 的范圍中，（到開口部分11)的距離逐漸變化，并且該距離與到最近點(diǎn)（中間點(diǎn)13A)的距 離和到最遠(yuǎn)點(diǎn)（尖端13B)的距離之比大約是1:2. 5。
[0026] 此外，關(guān)于麥克風(fēng)裝置1的平面尺寸，從開口部分11的中心部分到尖端13B的尺 寸大約是2cm，從開口部分11的中心部分到中間點(diǎn)13A的尺寸大約是lcm，麥克風(fēng)裝置1的 高度大約是1. 5cm。假設(shè)音速是340米/秒，lcm相當(dāng)于17kHz聲波的波長λ的1/2。 [0027] 采用這種形狀，改善了頻率特性，原因如下。
[0028] (1)由于從頂面10的側(cè)邊13的每個點(diǎn)到開口部分11 (麥克風(fēng)單元3)的距離逐 漸變化，因此從側(cè)邊（邊緣）13進(jìn)入麥克風(fēng)單元3的繞射-反射聲的路徑長度是不同的，這 樣，由于干涉引起的對進(jìn)入麥克風(fēng)單元3的直達(dá)聲的影響不集中在特定頻率上。
[0029] (2)由于殼體的尺寸如上所述較短，因此直達(dá)聲和在側(cè)邊13處的繞射-反射聲之 間的路徑差較小，由于由繞射-反射聲引起的對直達(dá)聲的影響出現(xiàn)在高頻帶（例如，聽不見 的頻帶）中，對聲感的影響較小。
[0030] 一般而言，假設(shè)人的可聽范圍是20Hz至20kHz。在該范圍內(nèi)，人耳對頻率范圍2kHz 至4kHz的聲音的敏感度較高，因此在這個范圍中的聲音容易聽到。但是，在高于這個范圍 的頻率中，敏感度取決于信號電平而減弱，人逐漸變得察覺不到聲音；例如，難以聽到頻率 范圍10kHz附近中的聲音，人變得察覺不到該聲音。例如，在頻率是例如大約10kHz或以上 的情況下，即使存在繞射-反射聲的影響，也可以認(rèn)為實(shí)際上對聲感的影響可以忽略。
[0031] 圖和圖6D是示出圖4所示的麥克風(fēng)裝置1的頻率特性的曲線圖。圖5A到圖 是示出在麥克風(fēng)裝置1被放置在空氣中的情況下的頻率特性的曲線圖，圖6A到圖6D是 示出在麥克風(fēng)裝置1被安裝在底座（例如，圖3所示的底座之類）上的情況下的頻率特性 的曲線圖。兩種情況都示出從水平方向（Θ =0° )、向上20度方向（Θ =20° )和向下 10度方向（Θ =-10° )到達(dá)的聲音的頻率特性。這些附圖還示出了作為比較示例的具有 圖1所示的傳統(tǒng)形狀的麥克風(fēng)裝置的特性（圖5A和圖6A);具有頸部長于圖1示出的傳統(tǒng) 形狀的頸部的形狀的麥克風(fēng)裝置的特性（圖5B和圖6B);以及具有四邊平面形狀底座和更 長頸部的形狀的麥克風(fēng)裝置的特性（圖5C和圖6C)。
[0032] 如上所述，因?yàn)閳D5A到圖?示出了在麥克風(fēng)裝置被放置在空氣中的情況下的頻 率特性，因此假定只有由殼體2 (更具體的，側(cè)邊（邊緣13))引起的繞射-反射聲影響由麥 克風(fēng)單元20拾取的聲音信號的頻率特性。
[0033] 在圖5A和圖5B中示出的比較示例中，從任意方向到達(dá)的聲音的特性在2kHz或以 上被改變，該特性變化取決于到達(dá)角度而不相同。此外，在從向上20度到達(dá)的聲音中，在 10kHz或以下的可聽范圍中出現(xiàn)下降（最小值）。此外，在圖5C中示出的比較示例中，盡管 在2kHz或以上頻率，特性出現(xiàn)了很小的變化，但是整體上特性是平坦的。然而，由于特性變 化取決于到達(dá)角度而變化，因此難以做出校正。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖中 示出的麥克風(fēng)裝置1中，從任意角度到達(dá)的聲音的特性不會向上或向下劇烈波動，從任意 角度到達(dá)的聲音的特性相互近似，即，在大約3kHz或以上略微上升；因此，可以在后級電路 進(jìn)行校正，從而可以做出準(zhǔn)確的測量。
[0034] 下面，如上所述，因?yàn)閳D6A到圖6D示出了在麥克風(fēng)裝置1被安裝在底座上的情況 下的頻率特性，因此假定由殼體2的側(cè)邊（邊緣）13引起的繞射-反射聲和被底座的表面 反射的反射聲影響頻率特性。
[0035] 在圖6A到圖6D示出的所有示例中，隨著頻率變高，從向上20度方向到達(dá)的聲音 的增益（特性）由于底座反射的影響而上升，以及隨著頻率變高，從向下10度方向到達(dá)的 聲音的增益由于底座屏蔽的影響而降低。此外，在從向上20度方向到達(dá)的聲音的情況下， 由于被底座反射的反射聲被麥克風(fēng)單元3拾取，因此取決于直達(dá)聲和反射聲之間的路徑 差，在頻率特性中出現(xiàn)下降（最小值：路徑差1/2 λ)和最高點(diǎn)（最大值：路徑差λ)。因?yàn)?底座面和麥克風(fēng)單元之間的距離更長，即，頸部更長，因此路徑差變大，在最高點(diǎn)和下降處 的頻率轉(zhuǎn)移到更低的頻帶。在圖6Α的比較示例中，下降出現(xiàn)在6500Hz附近，在圖6Β的比較 示例中，下降出現(xiàn)在5000Hz附近，而在圖6C的比較示例中，下降出現(xiàn)在更低的頻率處，即， 約2500Hz。另一方面，在圖6D示出的根據(jù)本申請的實(shí)施例的麥克風(fēng)裝置1中，下降出現(xiàn)在 對聲感影響較小的高于10000Hz的頻率處，從而下降對高保真音頻的調(diào)整影響較小。如上 所述，與其他比較示例中的頻率特性相比，在圖4所示的麥克風(fēng)裝置1的形狀的情況下，頻 率特性不易受到由殼體2的側(cè)邊（邊緣）13引起的繞射-反射聲和由底座面引起的反射聲 的影響；即使頻率特性被影響，也能夠容易地做出校正。
[0036] 此外，根據(jù)本發(fā)明的麥克風(fēng)裝置1的形狀不限于圖4中示出的形狀。該形狀可以 是例如從殼體的頂面10的側(cè)邊13到開口部分11的距離不恒定或是例如殼體的尺寸是短 的（繞射-反射聲和直達(dá)聲之間的路徑差小于可聽頻率的1/2 λ )，可以設(shè)想為各種形狀，例 如圖7Α到圖7C中示出的形狀。圖7Α所示的殼體形狀為四邊形（方形）。具有該形狀的殼 體容易生產(chǎn)且當(dāng)安裝在底座上時穩(wěn)定。圖7Β中示出的殼體的平面形狀是具有凹角的多邊 形（海星形）。在具有這種形狀的殼體中，由于其最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離差較大，可進(jìn) 一步降低由于邊緣引起的繞射-反射聲的影響。此外，圖7C中示出的殼體小到這種程度， 使得其能容納麥克風(fēng)單元，并設(shè)置有三個臂以便安裝在圖2所示的麥克風(fēng)底座110的凹面 部分111中。采用這種形狀，由于殼體引起的繞射-折射聲音的影響幾乎可以忽略。
[0037] 如上所述，期望的是麥克風(fēng)裝置1滿足下列條件。期望的是頂面的形狀具有長突 出部分和深凹陷部分，即，最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離差（距離比）越大越好，使得在整個 周線上殼體頂面的側(cè)邊（邊緣）和麥克風(fēng)單元之間的距離不恒定。但是，整體尺寸越小越 好，在到最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離小于可聽頻率的1/2λ的情況下，出現(xiàn)有干涉的頻帶在不可聽范圍 中，因此不需要考慮形狀。在從殼體頂面的側(cè)邊13到開口部分11的距離如在本發(fā)明中這 樣變化的情況下，從實(shí)驗(yàn)已確認(rèn)不存在聲感問題，只要距離的平均值是約10kHz的大約1/2 即可。由于麥克風(fēng)裝置更小，特性如上所述變得更好；但是，需要讓麥克風(fēng)裝置具有一定重 量，因?yàn)槠潲溈孙L(fēng)電纜從其拔出；否則，麥克風(fēng)裝置不穩(wěn)定。
[0038] 此外，在麥克風(fēng)裝置被安裝在圖2中示出的麥克風(fēng)底座110的圓形凹面部分111 中的狀態(tài)下做出測量的情況下，優(yōu)選的是，麥克風(fēng)裝置的平面形狀（底面的形狀）形成為其 外接圓具有與圓形凹面部分相同的尺寸以及麥克風(fēng)單元3(開口部分11)被放置在外接圓 的中央處，使得麥克風(fēng)單元3的位置不取決于麥克風(fēng)裝置1的安裝方向而改變。
[0039] 圖8A到圖8D是在殼體具有從圖7A到圖7C中示出的不同形狀中選定的圖7A中 示出的四邊形平面形狀的情況下的頻率特性與在殼體具有圖4中示出的三角形平面形狀 的情況下的頻率特性比較的曲線圖。盡管兩種設(shè)備具有滿足上述條件的形狀的殼體并且兩 種設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備相比呈現(xiàn)優(yōu)異的特性，但是發(fā)現(xiàn)具有三角形形狀的殼體的設(shè)備（其中拐 角數(shù)量較少且最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離差（距離比）較大）呈現(xiàn)出更佳的特性。進(jìn)一步 優(yōu)選的是，假定最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離比是2 (在等邊三角形的形狀中）。
[0040] 在圖4和圖7A到圖7C中示出的實(shí)施例中，麥克風(fēng)裝置的頂面和側(cè)面之間的邊界 由單線（側(cè)邊（邊緣）13)形成；但是，可以從頂面到側(cè)面執(zhí)行圓切斜邊，從而可以將具有 略微變化形狀且具有一定寬度的脊線用作邊界。此外，切斜邊可以在多個拐角處執(zhí)行，從而 由多個帶狀部分形成邊界。在這些情況下，具有該圓倒角脊線或該帶狀形狀的具有寬度的 范圍可以假設(shè)為邊緣。此外，在其頂面逐漸向底面傾斜的形狀的情況下（沒有側(cè)面），頂面 (底面）的輪廓線（平面形狀）可以假設(shè)為邊緣。
[0041] 在圖4和圖7A到圖7C中示出的實(shí)施例中，從頂面的側(cè)邊（邊緣）的每個點(diǎn)到開口 部分（麥克風(fēng)單元）的距離（即，頂面的輪廓線）逐漸連續(xù)地變化；但是，具有相同距離的 部分可以在小范圍內(nèi)存在。在具有相同距離的范圍是邊緣全周長的1/2或更小的情況下， 認(rèn)為可以獲取本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0042] 在圖4和圖7A到圖7C中示出的實(shí)施例中，頂面的形狀已經(jīng)描述為從頂面的側(cè)邊 (邊緣）到開口部分（麥克風(fēng)單元）的距離變化的形狀，在開口部分處針對該距離的基準(zhǔn)點(diǎn) 為了方便起見已描述為開口部分的中心。但是，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，在開口部分處針 對該距離的基準(zhǔn)點(diǎn)不限于開口部分的中心。開口部分的邊緣部分上的任意點(diǎn)可以用作基準(zhǔn) 點(diǎn)，或者在邊緣部分上的任意點(diǎn)和中心部分之間的中間點(diǎn)可以用作基準(zhǔn)點(diǎn)。整個開口部分 也可以用作基準(zhǔn)點(diǎn)。
[0043] 雖然在實(shí)施例中已描述了用于測量音頻系統(tǒng)或測聽室的聲學(xué)特性的測量麥克風(fēng) 裝置1，但是本發(fā)明不限于測量麥克風(fēng)裝置，也可以應(yīng)用于記錄麥克風(fēng)。
[0044] 雖然已參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明的細(xì)節(jié)，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯 然的是，各種變化和修改可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出。
[0045] 本發(fā)明基于2012年2月21日提交的日本專利申請（2012-034892)和2012年12 月10日提交的日本專利申請（2012-269546)，其內(nèi)容通過引用合并于此。
[0046] 參考數(shù)字和標(biāo)記說明
[0047] 1 麥克風(fēng)裝置
[0048] 2 殼體
[0049] 3 麥克風(fēng)單兀
[0050] 11開口部分
[0051] 13側(cè)邊（邊緣）
[0052] 110麥克風(fēng)底座
[0053] 111凹面部分
【權(quán)利要求】
1. 一種麥克風(fēng)裝置，包括：殼體，其具有在其頂面中的開口部分；以及無方向性的麥克 風(fēng)單元，其被合并到所述殼體中并被設(shè)置在所述開口部分內(nèi)，其中 所述殼體的頂面具有這樣的形狀：在所述頂面的整個周線上，從被定義為所述頂面和 側(cè)面或底面之間的邊界的邊緣到所述開口部分之間的距離在所述邊緣的整個周線的1/2 或以上的范圍內(nèi)具有變化，并且從所述邊緣到所述開口部分的距離的平均值小于人聽覺敏 感度低的頻率范圍中的聲波的1/2波長。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)裝置，其中所述人聽覺敏感度低的頻率范圍是10kHz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的麥克風(fēng)裝置，其中從所述邊緣到所述開口部分的最長距 離與最短距離的比是2或以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的麥克風(fēng)裝置，其中所述開口部分被設(shè)置在所 述頂面的平面形狀的外接圓的中央處。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的麥克風(fēng)裝置，其中所述頂面的平面形狀是三 角形。
【文檔編號】H04R1/00GK104145483SQ201380010390
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月21日
【發(fā)明者】熊谷邦洋, 鹽澤安生, 江崎修一, 鬼束博文, 后藤清彥, 筒井克明 申請人:雅馬哈株式會社