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マイクロフォンまたはマイクロホン「マイクロフォン」の方が英語に近いが、『学術用語集 電気工学編』では「マイクロホン」が正式表記になっている。(Microphone )は、音を電気信号に変換する機器である。略称マイク(Mic )。

◆ 方式による分類

◇ ムービング・コイル型

ダイナミックマイク(動電型マイク)の一種で、永久磁石と可動コイルを組み合わせたマイク。可動線輪型。

  構造と動作原理

コイルを永久磁石のそばで振動させ、コイル内の磁束を変化させるとコイルに起電力が発生する(電磁誘導)原理を利用したマイク。

コイルはプラスチックフィルムをドーム状に成形した振動板(ダイヤフラム)に固定されていて、そのダイヤフラムが音波を受けて振動し、磁界内でコイルが動くことにより音声信号を得る。

  特徴と応用

機構が単純で電池や電源も不要、丈夫で湿度にも強く、また大音量でも歪みにくい。しかし、コイルを含み振動系の質量が大きいため、高音域には応答しにくく、また歌手が手に持って歌うときに、マイクを握る時に発生する摩擦音や掌の筋肉が発する音などの機械的振動を拾いやすい。この欠点に対処する為にエレメントを防振材で支持するのが一般的であるが、機構的に振動を打ち消す工夫をしたものもある。一般的にはコンデンサマイクよりも特性は劣るが、使いやすく丈夫な点、特有の音質などを買われて、舞台などPAを必要とする場面や、マイクが多少乱暴に扱われるような場面で、ボーカル、ドラム、ギターアンプ等の集音に用いられる。

なお、ダイナミックスピーカーとは構造が同じである。ダイナミックスピーカーには入出力の可逆性があり、音声信号を加えればスピーカーとして動作し、コーン紙が音声により振動すればダイナミックマイクとして動作する。このような理由から、一部のインターホンやトランシーバー等では、部品数を減らすために、ダイナミックスピーカーをマイクとして兼用している。

◇リボン型

上記ムービング・コイル型と並ぶ、ダイナミックマイクの一種。永久磁石と可動金属リボンを組み合わせたマイク。

 構造と動作原理

ムービング・コイル型では磁界中にコイルを配置するが、リボン型では薄い金属膜(主としてアルミ箔)を細長くカットし、細かい折り目をつけたリボン状の導体を、磁極の間の細長いスリットに配置する。音声によって導体であるリボン振動体が磁界中で振動することによって、リボンの両端に起電力が生じ、音声信号が得られる。

 特徴と応用

リボンが折り目を付けてゆるく張られているため、人の息など「吹かれ」と呼ばれるノイズや振動に弱い反面、振動系が軽くて動きやすい為、低音域から高音域の音に良く反応し、広い周波数帯域を持つ。音質が柔らかい事から、音声や和楽器、弦楽器などの集音に好んで使われる。

 速度型マイク

リボンの両面が空間に開放されているタイプは、リボン面に垂直な両側の方向からの音に対して高い感度を示し、面に平行な方向からの音に対しては感度が著しく低い、いわゆる双指向性を示す。リボン振動体はその両側の音圧差により振動し、リボンの振動速度及び出力電圧は空気の粒子速度に比例する。空気の振動速度に比例する電圧が生ずることから、速度型マイクに分類される。ヴェロシティマイク(ベロシティマイク)と呼ばれる所以である(参照)。

非常にデリケートな構造を持ち、扱いに注意が必要なことや、形が大きく重いこと、出力インピーダンスが低く音声から電流への変換効率も低いことから近年は殆ど生産されていなかったが、ここ数年はその良さ(柔らかい音)が見直され、高価な製品から安価な製品まで比較的多種の製品が製造されるようになっている。

◇コンデンサ型

コンデンサの原理を応用したもの。

 構造と動作原理

互いに平行な2枚の金属板を近接させるとコンデンサになる。その一方をダイヤフラム(蒸着などにより金属を貼り付けたプラスチックフィルム、または金属薄膜)に置き換えると、振動に応じて電極間の距離が変わるため、音声信号に比例した静電容量の変化が発生する。高抵抗を介して電極間に直流電圧をかけると、静電容量の変化をそれに比例した電圧の変化として取り出すことができる(コンデンサマイクロホンカプセル)。

カプセル自体の出力インピーダンスが高いため、コンデンサマイクの電気的な出力を効率的に取り出す為には、インピーダンスを変換するための前置増幅器(プリアンプ)が必要である。インピーダンス変換素子としては真空管、電界効果トランジスタ(FET)などの極めて高い入力インピーダンスをもったものが用いられ、これは一般にカプセルの近傍に置かれる。

ダイヤフラムと対向する金属板(背極、バックプレート)との間の距離は、一般的に数10マイクロメートルで、電気容量は数10pF程度である。金属板には全面に渡って小さな穴を開けて空気の流通を妨げないようにし、ダイヤフラムが振動しやすくなっている。ダイヤフラムは加わる電圧によって金属板に吸着しないように、一定の張力をかけて保持されている。そのため、コンデンサマイクロホンの振動系は高域に共振周波数を持つ。中には共振周波数が可聴帯域にあるものもあり、マイクの個性の一つとされている。

 特徴と応用

ダイヤフラムは一般に数マイクロメートルの厚みしかなく、非常に軽いので、応答が非常に速くクリアな音質に特徴がある。また、ダイヤフラムの振動を制御しやすい構造の為に、比較的簡単に平坦な周波数特性が得られる。一方で増幅回路を含む為、大音量で歪むことがある、温度や湿度の影響で雑音が発生しやすいなどのデリケートな部分もあるが、技術的に改良を加えてより過酷な条件での使用に耐える製品もある。大音量時の歪に対しては、マイク内部で信号を減衰させるスイッチ(Pad)をもったものもある。また指向性を変えられるものもある。

主な用途は音響測定や録音、あるいは各種機器へ組み込むなど小型化が求められる場合等である。音楽を高品位で収録する場合に使用されることが多い。スタジオなどではボーカル、弦楽器、金管楽器にしばしば利用される。逆に野外や舞台などPAでの使用では制限を受ける。

 エレクトレットコンデンサマイク

コンデンサマイクには、前述のようなダイヤフラムに外部から直流電圧をかける方式の他に、ダイヤフラム、背極またはバックチャンバにエレクトレット素子(半永久的に電荷を蓄える高分子化合物)を用いたエレクトレット方式がある。背極にエレクトレット素子をもつものは、ダイヤフラムの材質に制限がないので特性的に有利である(バックエレクトレット方式)。この方式を用いたスタジオ用マイクロホンも多数存在する。

また、汎用電子部品として、半導体を用いたインピーダンス変換器を内蔵したエレクトレットコンデンサマイクカプセルが販売されており、各種製品に広く用いられている。この種のカプセルは外部から抵抗を介して直流電圧を印加するだけで、容易に音声信号を得ることができる。安価なヘッドセット、マイクなどはほとんどがこのタイプである。オーディオマニアの中には、この種のカプセルを用いてマイクを自作する人もいる。

 電源供給法

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