磁気カートリッジ
オーディオテクニカ AT-F3 ムービングコイルフォノカートリッジ

磁気カートリッジは、一般的には蓄音機カートリッジ、フォノカートリッジ、または（口語的に）ピックアップと呼ばれ、ターンテーブルで蓄音機レコードを再生するために使用される電気機械変換器です。

カートリッジには、取り外し可能または永久的に取り付けられたスタイラスが含まれており、その先端は通常、ダイヤモンドやサファイアなどの宝石で、レコードの溝と物理的に接触します。一般的な用法およびディスクジョッキーの専門用語では、スタイラス、場合によってはカートリッジ全体がニードルと呼ばれることがよくあります。スタイラスが鋸歯状の溝をトレースすると、カートリッジ内の一連の電磁コイルの磁場の間を移動する永久磁石が取り付けられたカンチレバーが振動します（またはその逆：コイルはカンチレバーに取り付けられ、磁石はカートリッジにあります）。変化する磁場によってコイルに電流が発生します。カートリッジによって生成された電気信号は増幅され、スピーカーによって音に変換されます。[ 1 ]

歴史

電気式蓄音機ピックアップの最初の商業的に成功したタイプは、1925年に導入された。電磁式ではあるが、後の磁気カートリッジとの類似性は薄い。かさばる馬蹄形磁石を採用し、1890年代に最初の機械式転送ディスクレコードプレーヤーが登場して以来標準であった同じ使い捨ての鋼鉄製針を使用していた。この初期のタイプの磁気ピックアップは、1930年代まで市場を独占していた。1930年代の終わりには、比較的軽量な圧電結晶ピックアップタイプに取って代わられたが、短命な使い捨て金属針の使用は標準のままであった。第二次世界大戦直後の数年間、非常に重いピックアップを搭載した古いレコードプレーヤーが交換されるにつれ、精密に研磨されて長持ちするサファイア製または珍しい硬質金属のオスミウム製の針先がますます人気になった。しかし、家庭用のレコードは、溝にぴったり合うように鋼鉄製針の先端を急速に摩耗させるように配合された同じ研磨剤入りのシェラック化合物で作られていた。

1948年に33 1/3回転のLPレコード「アルバム」、そして1949年に45回転の「シングル」レコードが登場したことで、消費者 は、より先端の細い「マイクログルーブ」針を備えた新しいマルチスピード・レコードプレーヤーへのアップグレードを促されました。その後、サファイアとダイヤモンドが針先の標準素材となりました。当初、新しい針は、蓄音機時代を通じて安価な独立型ポータブル・レコードプレーヤーに搭載されていた、より小型で軽量な圧電結晶カートリッジまたはセラミック・カートリッジに装着されていました。セラミック・カートリッジは、現在製造されているほとんどの「レトロ」およびコンパクト・レコードプレーヤーで引き続き使用されています。これは、比較的頑丈で不注意な取り扱いによる損傷に強いという理由もありますが、主に安価であるという理由からです。しかし、1950年代には、小型で軽量、かつ柔軟性の高い新世代の磁気カートリッジが登場し、その優れた音質により、ハイファイ・レコード愛好家の間で急速に人気を博しました。この高い柔軟性は、レコードの摩耗も軽減しました。これらはすぐに、最も安価なコンポーネント オーディオ システムを除くすべてのシステムで標準となり、現在使用されているピックアップ カートリッジの最も一般的なタイプです。

設計と建設

カートリッジは、スタイラス、カンチレバー、磁石、コイル、本体といった複数の部品で構成されています。スタイラスは、使用時にレコード面との接点となり、溝の変調を追う部分です。通常は小さな研磨されたダイヤモンドなどの工業用宝石で作られています。カンチレバーはスタイラスを支え、その振動をコイル/磁石アセンブリに伝えます。[ 2 ]カンチレバーは通常、ホウ素またはアルミニウムで作られますが、以前はベリリウムが使用されていました。ただし、一部のメーカーは珍しい宝石のカンチレバーを搭載したモデルを販売しています。[ 3 ]ほとんどのムービングマグネットカートリッジモデルは、スタイラスとカンチレバーのサブアセンブリが取り外し可能で、スタイラスが摩耗した際にカートリッジ全体を取り外して交換することなく、サブアセンブリのみを交換できます。[ 4 ]

トーンアームに結合されたカートリッジ本体の機能は、可動部品が溝を正確に追跡できるように固定プラットフォームを提供することです。[ 2 ]

種類

ハイファイシステムでは、クリスタルやセラミックのピックアップの代わりに、可動磁石または可動コイルを使用する磁気カートリッジが使用されています。

クリスタルピックアップやセラミックピックアップと比較して、磁気カートリッジは通常、再生忠実度が向上し、より軽い圧力で溝をトラッキングするため、レコードの摩耗が軽減されます。磁気カートリッジはトラッキング力が低いため、溝を損傷する可能性が低くなります。また、出力電圧はクリスタルピックアップやセラミックピックアップよりも低く、わずか数ミリボルト程度であるため、より大きな増幅が必要になります。

ムービングマグネット（MM）カートリッジとムービングアイアン（MI）カートリッジ

ムービングマグネット型カートリッジでは、スタイラスカンチレバーに小さな永久磁石が取り付けられており、この磁石は2組の固定コイル（ステレオカートリッジの場合）の間に配置され、微小な電磁発電機を形成します。レコード溝をスタイラスがたどると、磁石が振動してコイルに 微小な電流が誘導されます。

磁石は小さく、質量がほとんどなく、発電機に機械的に結合されていないため（セラミックカートリッジの場合のように）、適切に調整されたスタイラスは溝をより忠実にたどり、トラッキング力（スタイラスへの下向きの圧力）が少なくて済みます。

可動鉄心型および誘導磁石型（ADC がよく知られた例）には、可動鉄片または他の鉄合金片がカンチレバー（磁石の代わりに）に結合されており、一方、より大きな永久磁石がコイル上にあって、必要な磁束を提供します。

ムービングコイル（MC）カートリッジ

ムービングコイルカートリッジの主要部品を示す図

MC型も小型の電磁発電機ですが、MM型とは異なり、磁石とコイルの位置が逆になっています。コイルはカンチレバーに取り付けられ、永久磁石の磁界内で動きます。コイルは非常に小さく、非常に細いワイヤーで作られています。

このようなアーマチュアでサポートできる巻線数が少ないため、出力電圧レベルもそれに応じて小さくなります。結果として得られる信号は数百マイクロボルトに過ぎず、ノイズや誘導ハムなどに埋もれやすくなります。そのため、ムービングコイルカートリッジに必要な極めて低いノイズ入力を備えたプリアンプの設計はより困難になり、代わりに「昇圧トランス」が使用されることがあります。

しかし、MMカートリッジと同等の出力レベルを持つ「高出力」ムービングコイルカートリッジも数多く存在する。[ 4 ]

ムービングコイルカートリッジは極めて小型の精密機器であるため、一般的に高価ですが、主観的に優れたパフォーマンスのため、 オーディオ愛好家に好まれることが多いです。

ムービングマイクロクロス（MMC）カートリッジ

MMC設計は、バング＆オルフセンによって発明され、特許を取得しました。MMCカートリッジは、ムービングアイアン（MI）設計のバリエーションです。磁石とコイルは固定されており、マイクロクロスがスタイラスとともに移動することで、クロスのアームと磁石の間の距離が変化します。MMC設計は、各チャンネルの動きが別々の軸上に現れるため、優れたチャンネルセパレーションを実現すると言われています。

可動磁石と可動コイル

ムービングマグネット型カートリッジは市場の「ローエンド」でより一般的に見られ、「ハイエンド」ではムービングコイル型が主流です。MM型とMC型のどちらが最終的により良い音を生み出すのかという議論は、しばしば白熱し、主観的なものです。両者の区別は、コストや設計上の考慮事項によって曖昧になることがよくあります。例えば、さらに増幅段を必要とするMCカートリッジは、よりシンプルな前段段で済む良質なMMカートリッジよりも優れた性能を発揮できるでしょうか？

  • MCカートリッジはインダクタンスとインピーダンスが非常に低いため、カートリッジからプリアンプまでのケーブルの容量の影響は無視できます。一方、MMカートリッジは比較的インダクタンスとインピーダンスが非常に高いため、ケーブルの容量が周波数特性の平坦性と位相特性の直線性に悪影響を及ぼす可能性があります。この点が、MCカートリッジの潜在的な音質的優位性に繋がると考えられます。
  • MCカートリッジは一般的に可動質量が低いと考えられています。しかし、高品質なMMカートリッジは、一部のMCカートリッジと同等かそれ以下の可動質量を実現できます。例えば、最先端のテクニクスEPC-100CMK4は、ムービングマグネット設計により、実効チップ質量が0.055mgです。比較対象として、人気の高いデノンDL-301ムービングコイルカートリッジの実効チップ質量は0.270mgです。
  • カートリッジをエンジン (MC と MM) で区別すると、スタイラスの先端の形状 (円錐形と楕円形と高度な形状)、取り付け (接着と裸)、カンチレバーの材質 (アルミニウムとボロンとベリリウム)、カンチレバーの設計 (ソリッド ロッドとロール チューブ) がサウンドに大きな影響を与えるという事実が見落とされ、これが、使用されるエンジンの種類よりも音質のばらつきの原因となる可能性があります。

MM カートリッジは通常 3～6 mV の出力があり、プリアンプの MM 入力と互換性があります。MC カートリッジには、低出力 (通常 1.0 mV 未満) と高出力 (1.5 mV 以上) の 2 種類があります。また、非常に低出力 (0.3 mV 以下) のカートリッジもあります。高出力 MC カートリッジは、古いプリアンプの MM 入力との互換性を考慮して設計されています。低出力 MC カートリッジを MM 入力で使用すると、ノイズが過剰になったり、プリアンプのゲインが不十分でアンプを定格出力まで駆動できない場合があります。ほとんどのソリッド ステート プリアンプには、これらに対応するために、高ゲイン、低ノイズの MC 入力が別個に用意されています。出力が非常に低いカートリッジでは、MC または MM プリアンプ段への入力の前に、フォノ増幅段が別個に必要です。

「ロンドン・デッカ」カートリッジ

デッカのフォノカートリッジは、固定磁石とコイルを備えた独自の設計でした。針軸は、ダイヤモンドチップ、短い軟鉄片、そして非磁性鋼製のL字型カンチレバーで構成されていました。鉄片は針のすぐ近く（1mm以内）に配置されていたため、針の動きを非常に正確に追跡することができました。デッカの技術者たちはこれを「ポジティブ・スキャニング」と呼びました。垂直方向と横方向のコンプライアンスは、カンチレバーの形状と厚さによって制御されました。デッカのカートリッジは非常に音楽的な特性を持つという評判でしたが、初期のバージョンでは競合製品よりも高いトラッキングフォースが必要だったため、レコードの摩耗が懸念されていました。

参考文献

  1. ^ 「ディスク録音イコライゼーションの謎を解き明かす by Gary Galo」 . audioxpress.com . 2023年1月15日閲覧。
  2. ^ a b「製品データシート」 Audiophile Systems Ltd.（1997年頃）
  3. ^「Dynavector mc mmカートリッジ」 Origin Live。2014年9月16日時点のオリジナル記事より2014年8月31日にWayback Machineにアーカイブ。
  4. ^ a b「Dynavector DV-10x4 MKII」 TNTオーディオ
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