マイクロホンのダイヤフラムとは？ (徹底解説) – 私のマイクロフォン

振動板は音響と大きな関係があるんですよ。 私たちは肉体の横隔膜から歌っていますし、マイクに向かって歌っている場合は、横隔膜と相互作用しているのです!

では、マイクのダイヤフラムとは何なのでしょうか。 マイクのダイアフラムとは、外部からの音圧の変化に反応して動く薄い膜のことです。 マイクロホンのダイアフラムは、音響エネルギーを電気エネルギーに変換するための重要な変換器部品です。 マイクロフォンのダイヤフラムには、ムービングコイル型、リボン型、コンデンサ型の3種類があります。

マイクロフォンのダイヤフラムについて話すと、たくさんのことが出てきますね。 この記事では、人気のあるダイヤフラムの種類と、マイクのダイヤフラムを扱う際に考慮すべき点について詳しく説明します！

What Is A Microphone Diaphragm?

前述のように、マイクのダイヤフラムは、音圧変化（音波）に反応して動く薄い膜のようなものです。 ダイアフラムは、マイクロフォンのレシピの中で重要な役割を担っています。 実際、可動式のダイアフラムがなければ、マイクロホンはトランスデューサとしての役割を果たすことができません。 音圧と振動板の動きが一致することが、音響エネルギーを電気エネルギーに変える最初のステップとなるのです。

マイクロフォンのダイヤフラムは、カプセルと呼ばれるマイクロフォン内の大きなユニットの一部である。 カプセルの設計は、マイクロフォンの性能において最も重要です。

マイクカプセルの詳細については、私の記事マイクカプセルとは何ですかをチェックしてください。 (さらに、最も人気のあるトップ3カプセル)。

カプセルとダイヤフラムの配置は、マイクロフォンの特徴的な音の多くを構成しています。 周波数特性、感度、ポーラーパターンなどは、カプセルとダイヤフラムの設計によって大きく左右される特性の一部です。

マイクロフォンのダイヤフラムには、主に3つのタイプがあります：

1. ムービングコイルダイヤフラム（ダイナミック）
2. リボンダイヤフラム（ダイナミック）
3. 前板ダイヤフラム（コンデンサー）

How Does A Diaphragm Move?

マイクロホンの振動板は非常に薄く（5ミクロン以下のものもある）、そのため、振動板はどのように動いているのでしょうか。 この薄さが、周囲の空気分子の振動に非常に敏感なのです。 マイクロフォンの振動板は、振動する空気の分子を「浴びる」ことで動きます。 7790>

マイクロホンの振動板は、その両側の音圧差に応じて動きます。 一方の面が他方よりも空気分子によって「砲撃」されると、その面は押し込まれます。 正弦波には、ヌルポイント、ピーク、トラフがあります。

正弦波が空気中を伝わるとき、通り抜ける空気分子に影響を与えます。 音波が振動板に到達するときにも同じことが起こります。

• ピークでは、正弦波は振動板に最大限の圧縮を与え、振動板を押し込むのです。
• その谷間では、正弦波は振動板に最大の希薄化をもたらし、振動板を引っ張り出します。
• そしてヌルポイントでは、正弦波は振動板を移動させない。

音波は343m/s（1125ft/s）で伝わり、単純な正弦波よりも無限に複雑なのです。 想像できるように、音波は外部の音圧変動に応じてダイアフラムを素早く振動させます！

マイクロフォンのダイアフラムは、マイクロフォン周辺で起こっている音を正確に表現した音声信号を生成できるように、音圧変動に応じて動くように設計されています。

Relating Microphone, Loudspeaker, and Thoracic Diaphragms

物事を説明する上で比較は時に役に立ちます。 スピーカの振動板はよく知られていますし、胸部の振動板も体内にあります。 マイクの振動板はこの2つの振動板と似ているのです! 7790>

スピーカーの振動板

スピーカーは、マイクロフォンと同じく変換器です。 マイクロフォンは機械的な波動エネルギー（音）を電気エネルギー（音声信号）に変換します。

スピーカーは電磁誘導の原理で動作しますが、これはダイナミックマイクロホン（この記事の後半で説明します）を支配しているのと同じ原理です。 AC電圧のオーディオ信号がラウドスピーカーに送られます。 この信号は、磁石を取り囲む静止した導電性のコイルを伝わっていく。 導電線を流れる電気は、電磁誘導の原理で磁石を動かす。 音声は交流なので、磁石は前進したり後退したりする。 この磁石に振動板が取り付けられています。

スピーカの振動板は、取り付けられている磁石と一緒に動きます。

ダイナミックマイクロホンはラウドスピーカーと逆の動きをする。 ラウドスピーカーを逆に配線すると、ダイヤフラムは実質的にマイクロフォンのダイヤフラムになるのです! しかし、ラウドスピーカーのダイヤフラムはプロ用マイクのダイヤフラムよりも厚く、広く、重いのが普通ですから、感度はそれほど高くはないでしょう。

スピーカーがマイクになるように配線する方法については、「How To Turn A Loudspeaker Into A Microphone In 2 Easy Steps」の記事を参照してください。

胸部横隔膜

胸部横隔膜は、人間やその他の哺乳類の骨格筋の薄いシートです。

この生体横隔膜の場合、収縮と拡張は横隔膜筋自体が行います。 胸部横隔膜は、呼吸に最も重要な役割を果たしています。 横隔膜の筋肉が収縮すると、肺に空気を取り込む働きがあります。 横隔膜が弛緩すると、肺から空気を押し出す。

呼吸は、空気の振動よりもはるかに遅い速度で行われます。 しかし、横隔膜が空気を動かすという考え方は同じです。

ここで、3つの横隔膜について簡単におさらいしましょう。

• 胸部横隔膜は収縮と拡張を繰り返し、肺に空気を出し入れする。
• スピーカの振動板は磁石に取り付けられており、印加された交流電圧によって電磁誘導によって動く。
• マイクロフォンの振動板は、周囲の音圧変化に応じて動く。

Acoustic Principle:

ポーラー・パターンには、2つの基本タイプがあります。

1. 無指向性 – 音圧原理に基づいて動作します。
2. 双方向性 – 音圧勾配原理に基づいて動作します。

カプセル・デザインには、これらの原理に基づいて、またはこれらの組み合わせに基づいてダイアフラムを露出する場合があります。

Pressure Principle

圧力原理は、ダイアフラムの片側が外部音圧に開放されています。

振動板の動きは、表と裏の圧力差に起因することが分かっています。 振動板の片面だけが音の振動にさらされるため、振動板はあらゆる方向からの音にかなり均等に反応することになります。 したがって、無指向性のポーラーパターンです！

無指向性のポーラーパターンについての詳細は、「無指向性マイクロフォンとは何か」をご覧ください。 (

Pressure-Gradient Principle

圧力勾配原理は、ダイアフラムの両面を外部音圧に対して開いています。

ダイアフラムの正面から直接来る音の波は、最初に正面を、しばらくしてから背面を打ちます。 この位相差によって小さな圧力差が生じ、振動板が動きます。

振動板の側面から直接来る音波は、前面と背面の両方に同時に当たり、圧力差が生じないため、振動板は動きません。

したがって、圧力勾配の原理により、双方向または「8の字」の極性パターンが生じます。

双方向性極性パターンに関する詳細は、「双方向性/8の字型マイクロホンとは」を参照してください。 (With Mic Examples).

Combining Pressure & Pressure-Gradient

しばしば、カプセルはこれらの両方の原理を組み合わせた方法で設計されています。

最も人気のあるマイク極性パターンは、カーディオイドパターンです。 これは基本的に、圧力と圧力勾配の原理が1対1の比率になっています。

振動板の後ろに到達する音の経路を制限することで、メーカーは両方の原理の組み合わせに巧みにアクセスします。

振動板の両側で空気の振動量を操作することで、さまざまな極性パターンが生まれます！

カーディオイド極性パターンと他のすべてのマイク極性パターンについてもっと知りたい場合は、「カーディオイドマイクとは何か」の記事をチェックしてください。 (Polar Pattern + Mic Examples)とThe Complete Guide To Microphone Polar Patternsをそれぞれご参照ください。

Face Of The Diaphragm: トップアドレスとサイドアドレス

ダイヤフラムとそのカプセルについて、もう1つのポイントは、どのようにアドレスするかということです。 つまり、マイクロフォンの振動板はどのような方向に向いているかということです。

アドレスの種類としては、トップアドレスとサイドアドレスの2つが一般的です。

トップアドレス

Shureは以下のMy New Microphone記事で紹介されています。
– Top Best Microphone Brands You Should Know and Use
– Top Best Earphone/Earbud Brands In The World
– Top Best Headphone Brands In The World

トップアドレスマイクは、ダイヤフラムがマイクの上面を「向いて」いるのが特徴です。 一般的にマイクは、それが最も敏感である方向を指しているように見えるでしょう。

それはダイヤフラムの両側に均等に音圧にさらされることは事実上不可能であるので、一般的にトップアドレスマイクは無指向性とカーディオイド型の極性パターンに限定されている

トップアドレスマイクの一般的な例はShure SM57とSM58、ならびにNeumann KM 184（Amazonで彼らの価格をチェックするにはリンクが付いています）です。

サイドアドレス

Neumannは以下のマイニューマイクの記事で紹介されています。
– Top Best Microphone Brands You Should Know And Use
– Top Best Studio Monitor Brands You Should Know And Use

Side-address Microphonesは、ダイアフラムが「横」を向くように設計されています。” このため、マイクは側面からの音に最も敏感に反応します。

サイドアドレスマイクロフォンでは、すべてのポーラーパターンを比較的容易に実現することができます。

サイドアドレスマイクロホンの一般的な例としては、Neumann U87、Rode NT1-A、およびAKG C414（Amazonで価格を確認できるリンク付き）などがあります。 U87とC414はマルチパターンマイクです。

The Moving-Coil Diaphragm

The moving-coil diaphragm is actually made of two separate parts: the diaphragm itself and the moving coil.ムービングコイルダイアフラムは、ダイアフラムとムービングコイルの2つのパーツで構成されています。 しかし、それらは互いにくっついているので、1つの可動部品として考えるのが便利です。 ムービングコイルダイアフラムは、ムービングコイルダイナミックマイクロホンに搭載されています。

ダイアフラムと導電性コイルの組み合わせは、外部音波に反応して振動します。 そのため、このような「ムービングコイル型ダイナミックマイクロホン」は、「ムービングコイル型ダイナミックマイクロホン」と呼ばれています。 導電性コイルは、この振動を音声信号に変換する役割を担っています。 7790>

ムービングコイルダイアフラムは、ほぼすべての形状が円形で、マイクロホンカプセルの固定リングの周りにしっかりと伸ばされています。

典型的な設計では、コイルはダイヤフラムの直径のおよそ半分です。 この2つの要素の接続により、振動板には小さな凹みや波形が生まれます。 したがって、振動板は完全な平面ではありません。

Material

ムービングコイル（ボイスコイル）は、細い銅線を中空の円筒形に巻いたものが一般的である。 ムービングコイルの両側には磁石があり、最大限の電磁誘導を可能にします。

振動板自体は、導電性である必要はまったくありません。 振動板の代表的な材料はポリエステルフィルム（マイラーは一般的な商品名）です。 このポリエステルフィルム（プラスチックシート）は薄くて丈夫なので、振動板の材料として有効です！

つまり、コイルは振動板に取り付けられているので、振動板と一緒に動くわけです。 この追加された重量は、振動板の全体的な特性にいくつかの影響を及ぼします。

• 高周波領域での感度の低下
• 人間の聴覚の可聴域での共振周波数
• コンデンサーおよびリボンのダイヤフラムより遅い過渡応答。

ムービングコイル・ダイナミック・マイクについての詳細は、「マイクのボイスコイルとは何か」、「ムービングコイル・ダイナミック・マイク」をご覧ください。

The Ribbon Diaphragm

リボンダイアフラムは、おそらく最も興味深いダイアフラムタイプでしょう。 リボン型振動板は、細長い長方形の振動板で、その長さの両側でカプセル／バッフルに取り付けられているだけです。 また、ムービングコイルやコンデンサーのダイヤフラムと比較すると、比較的低い張力であることがほとんどです。 ムービングコイルマイクロホンと同じように、リボンマイクは電磁気の原理で動作します。 しかし、別々のダイヤフラムと導電性ピースを融合させるのではなく、リボンは同時にこれらの要素の両方として機能します。 リボンは、裏と表の音圧差に反応して動きます。 リボンの周囲には磁石が配置されており、振動板が動くと電磁誘導により音声信号が発生します！

Material

リボン振動板は、導電性と非常に薄い（通常5ミクロン以下）ことが必要です。 アルミニウムは、この両方のニーズを満たすのに最適です。 波形のアルミ箔は、市場にあるリボンマイクロホンのダイヤフラムの多くを構成しています。 一部のメーカーは、リボンのベースとしてより強力なプラスチックポリマーを利用し、導電性アルミニウムでそれらをコーティングしています。 また、アルミ箔を金の薄い層で覆っているものもあります。 金の層はリボンの酸化を防ぐのに役立ち、金自体はアルミニウムのより良い導電性です（強度は劣りますが）

Fragility

Ribbon diaphragmは壊れやすいのです。 そのため、このような状況下でも安定した動作が可能です。 また、ファンタム電源も、ケーブルや接続が悪いと、振動板を吹き飛ばしたり、伸ばしたりする可能性があります。 さらに、物理的な外傷（マイクドロップ）も、リボンダイアフラムを損傷する可能性が高くなります。 リボンマイクロホンの取り扱いやレコーディングに注意が必要なことは言うまでもありません。 良いニュースは、多くの場合、修理はマイクロホンの「再リボン化」だけで済みます。 7790>

リボンマイクロホンは、その性質上、サイドアドレスに設定され、双方向のポーラーパターンを持っています。

マイクの近接効果に関する詳細については、私の記事In-Depth Guide To Microphone Proximity Effectをご覧ください。

リボンダイアフラムの特性は、リボンマイクロホンに以下の品質を与えます（一般的に）：

• ダイヤフラムの低いテンションは、人間の聴覚の可聴範囲よりかなり低い共振周波数を生みます。
• 振動板の薄さにより、正確な過渡応答が得られます。
• 一般的な形状とトランスデューサーの原理により、高周波のロールオフが穏やかで自然です。

ダイナミックリボンマイクに関する詳細については、私の記事ダイナミックリボンマイクをチェックして下さい。

The Condenser (Capacitor) Diaphragm

コンデンサーマイクのダイアフラムを、その完全なカプセル設計と共に説明するのが最も簡単でしょう。 コンデンサーの形をしている平行な2枚のプレートが互いに間隔をあけて配置されています。 コンデンサー・マイクの場合、この2枚の平行なプレートは、

1. 静止した固体バック・プレートです。
2. ダイヤフラムと呼ばれる可動式の前面プレートです

コンデンサは、電圧が供給されたときに電荷（Q）を保持するように設計されています。 DC電圧は、ほとんどの場合、ファンタム電源（真のコンデンサマイクの場合）を介して供給されるか、またはプレート内のエレクトレット材料（エレクトレットコンデンサマイクの場合）に永久に保持されています。 理想的な設計では、電荷（Q）は、一定のままです。

コンデンサのオーディオ信号（AC電圧）出力は、V = Q / C

（Q）が一定なので、オーディオ信号（V）は静電容量（C）に反比例しています。 そこで、静電容量について説明します。

静電容量とは、コンデンサが電荷を蓄える能力のことです。 コンデンサ・カプセルの静電容量は、プレートの面積、プレート間の絶縁体（空気）、プレート間の距離によって決まります。 これら3つの影響要因のうち、プレート間の距離は唯一の変数です！

コンデンサーのダイヤフラムが振動すると、2つのプレート間の距離が変化し、その結果、交流電圧（音声信号）が変化します！

材料

真のコンデンサーのバックプレートは、通常、真鍮などの固体金属合金でできています。 「バックエレクトレットは最も効率的で、バックプレートにエレクトレット材料の薄いコーティングが施されています。

コンデンサーマイクの一般的な区別は、ダイヤフラムの大きさによるものです。 基本的にスモールダイアフラムコンデンサーとラージダイアフラムコンデンサーの2つの陣営に分かれます。

Small-Diaphragm Condensers

小型コンデンサーのダイヤフラムは、一般的に直径1インチ未満ですが、これは一般論です。

小型ダイヤフラム・コンデンサー（SDC）は通常「ペンシルマイク」デザインで作られており、トップアドレスのマイクロフォンであるということを意味します。 このため、小型ダイヤフラムの双方向性マイクロホンや多方向性マイクロホンは一般に見られません。 これは、過渡応答の精度を高め、高周波応答を拡張することにつながります。 このため、このような場合にも、「S-Speed」「S-Speed」「S-Speed」を選択することができます。 コンデンサーカプセルの出力信号は、ダイヤフラムとバックプレート間の距離に比例します。 小さなダイアフラムは、大きなダイアフラムほど距離を移動しません（これを視覚化するために、私は小さなトランポリンと大きなトランポリンを思い浮かべたいのです）。

Large-Diaphragm Condensers

Large-Diaphragm Condensers（LDC）は通常サイドアドレスマイクロホンとして構築されています。 このため、マイクカプセルの中に任意の極性パターンを設計することができます。

振動板が大きいと質量も大きくなり、複数の振動板を持つカプセルを設計すれば、マルチパターンマイクロホンを作ることさえ可能です。 LDCは共振周波数が低く、一般的に低音域のブーストを作り出します。 また、振動板が大きいということは、音波を受けたときの変位がSDCに比べて大きいことを意味します。 振動板の変位幅が大きいということは、音声信号が強いということなので、LDCはSDCよりも高感度である。 LDCとサイドアドレスマイクの欠点は、グリルが大きいため、短い波長がグリルのケーシング内で跳ね回ることです。 このような場合、適切に減衰させないと、これらの周波数は不規則なハイエンドの周波数応答を作成します。

大きなダイヤフラムには、さらにいくつかの欠点があります。 LDCのサイズと質量は、ハイエンド周波数への反応を悪くします。 感度を上げるために変位を大きくすると、実は大型ダイヤフラムの過渡応答の正確さを妨げてしまうのです。 最後に、大きな振動板を搭載するためには、カプセルも大きくする必要があります。 LDCは、SDCと比較して、周波数応答全体の極性パターンの一貫性が低い傾向があります。

LDCに関するもう1つの興味深い注意点は、一部のダイアフラムがエッジ終端であり、他のものはセンター終端であることです。 このため、このような場合、「エッジターミネイティッド」と呼ばれます。 センター終端型は、振動板の中央に電極があります。 理論的には、センター終端振動板は、その周波数応答はあまり不規則であることを意味し、より少ない共振周波数を持っています。 しかし、センター終端型の設計は、もう少し複雑です。

ここで、小型ダイヤフラム・コンデンサー（SDC）と大型ダイヤフラム・コンデンサー（LDC）の一般論をおさらいしておきましょう。

• SDCはLDCより感度が低い
• SDCはLDCよりS/Nが悪い
• SDCはLDCより高域の応答が強い
• SDCは低域が弱い
• LDCはLDCより高域の応答が弱い
• S/Nが悪い47SDCはLDCよりも正確な過渡応答を持っています。 Large-Diaphragm Vs.

  コンデンサ・ダイアフラムの一般的な特性は、コンデンサ・マイクロホンに次のような品質を与えます：

  • ダイアフラムの軽量化は、明るい高域特性をもたらします。
  • ダイアフラムの張りと薄さは正確な過渡応答を与えます。
  • 一般形状とトランスデューサ原理により高域が穏やかで自然にロールオフします。

  振動板の性能要因

  振動板の性能に影響を与える主な要因について説明します。

  • 振動板の質量
  • 振動板の形状とサイズ
  • 振動板のテンション
  • 振動板の材質
  • 導電率
  • 振動板の性能に影響を与える主な要因について説明します。

  The Mass Of The Diaphragm

  振動板の質量は、周波数と過渡応答を決定する上で大きな役割を果たします。

  他の条件が同じであれば、ダイヤフラムが重くなればなるほど、その共振周波数は低くなります。 共振周波数は、ダイヤフラムの周波数特性を向上させます。 また、振動板が重いと、高域が明瞭でなくなるという問題があります。 これは、慣性と、高周波の音波が慣性を克服するのが難しいためです。

  大きな質量に伴う慣性の増大は、振動板の過渡応答にも影響します。 振動板が重くなればなるほど、動きに抵抗するようになります。

  The Shape And Size Of The Diaphragm

  ダイアフラムの形状とサイズは、マイクロフォンの周波数応答と感度に影響を与えます。 これは、実質的にすべてのムービングコイルとコンデンサーのダイヤフラムに当てはまります。

  円形のダイヤフラムでは、直径が特定の共振周波数に関係します。 これらの共振周波数は、直径の長さの倍数や分数に等しい波長を持っています。 これらの共振周波数は、部屋の中の定在波のように、振動板の直径に沿って可視化するのが最も簡単です。 ダイアフラム外周の直径の範囲に収まる波長は、建設的に干渉するか、破壊的に干渉するかのどちらかです。 この建設的干渉と破壊的干渉は、それぞれ周波数固有の感度にプラスとマイナスの影響を与えます。

  円形振動板のサイズも、マイクロフォンの感度を決定するのに役立ちます。 他の条件が同じであれば、ダイヤフラムが大きければ大きいほど、静止位置からずらすことができます（小さいトランポリンと大きいトランポリンを思い浮かべてください）。 ダイヤフラムの動きが大きければ大きいほど、カプセルから出力される音声信号も大きくなります！

  リボンダイヤフラムの形状は、円ではなく細長い長方形のものです。

  この非円形の形状と波形を組み合わせることで、リボンマイクロホンは共振周波数が非常に少なくなっているのです。 そのため、リボンマイクロホンは共振する周波数が非常に少なく、また、共振する周波数も弱いのです。

  The Tension Of the Diaphragm

  ダイアフラムの張力は、マイクロホンの周波数応答と感度に影響を与えます。 スネアドラムをチューニングするとき、ドラムヘッド（膜）の張力を上げると、ドラムの基本周波数と共振周波数が上がります。 マイクロフォンの振動膜も同じです（ただし、ドラムスティックで叩くことはしませんが）！

  他のすべてが同じであれば、張力を増加させると振動膜の共振周波数が増加します。 円形振動板の張力は、通常、低音または低音以下の周波数帯域の共振周波数を生成します。 リボン型ダイヤフラムは、一般に、基本共振周波数が人間の聴覚の可聴域を下回るほど低い張力がかかっています！

  ダイヤフラムの張力は、マイクロフォンの感度にも影響します。

  ダイアフラムは、薄く、可動性があり、ほとんどの場合、導電性であることが必要です。 ダイアフラムの製造に使用される材料は、高い引張強度を持ち、音圧の変化に正確に反応できるものでなければなりません。 7790>

  ポリエステルフィルム（マイラーは一般的な商品名）は、効果的な材料です。 マイラーは導電性ではありませんが、強度と柔軟性に優れているので、振動板材料として優れています。 ムービングコイルの振動板は、導電性を要求されないため、ポリエステルフィルムのみで構成されることが多い。

  振動板を構成する材料としては、アルミニウム箔もよく使われる材料です。 アルミは強度と導電性を兼ね備えており、リボンダイアフラムに最も多く見られます。

  振動板の導電率

  振動板の材質について補足すると、導電率はマイクロホンの機能にとって極めて重要です。

  アルミニウム、金、銅は、マイクロフォンのダイヤフラムに使用される3つの最も一般的な導電性材料です。 しかし、付属のコイルは導電性でなければなりません。 この場合、銅が使用されます。

  リボン型振動板は、通常、アルミホイルで作られています。

  コンデンサーのダイアフラムは、通常ポリエステルフィルムでできており、導電性の理由から金またはエレクトレット材料が上に敷き詰められています。 はい。 特別な “USBマイク用ダイヤフラム “はありません。 USBマイクのカプセルとダイヤフラムは、XLRマイクのものと同じように作られています。 一般的なUSBマイクのダイヤフラム/カプセルのデザインは、ムービングコイル型、リボン型、コンデンサー型です。 ダイアフラムは、オーディオ信号のデジタルデータへの変換には関係ありません。

  マイクにダイアフラムは必要ですか。 すべての実用的なマイクロフォンは、トランスデューサーとして効果的に作用するためにダイヤフラムを必要とします。 しかし、実験的に振動板を用いない設計のマイクロホンも存在します。 レーザーマイクロホンは、露光された煙の流れにレーザーを照射します。 レーザーセンサが煙の変化を検知し、音声信号を出力します

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