JP2009232201A - マイクアンプ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロフォンを備えた装置において、内部のモーターなどの振動ノイズを音声信号から除去することができる小型化されたマイクアンプ回路を提供する。
【解決手段】マイクアンプ回路２は、圧電効果により起電圧を生じるコンデンサＣ_Ｓを有する。コンデンサＣ_Ｓは、モーターなどに起因する機械的振動に応じた振動検出信号を生成する。振動検出信号はバッファ回路６に入力され、ゲインや周波数特性を調整され得る。プリアンプ４は、コンデンサマイクＥＣＭが出力する音声検出信号から、バッファ回路６を介した振動検出信号を差し引いて、機械的振動によって音声検出信号に生じるノイズ成分を相殺する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロフォンを備えた装置に内蔵され、マイクロフォンから入力される音声検出信号を増幅するマイクアンプ回路に関する。

デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置で動画を撮影する際の音声記録では、音声はコンデンサマイクで電気信号に変換され、当該電気信号がプリアンプなどで増幅される。これらの撮像装置は、その小型化に伴い、その映像記録用の機構部から発生する振動や、光学レンズ系のズームレンズなどの機構部から発生する振動を、ノイズとしてマイクロフォンにて検出し易くなっている。

これを防止するために、マイクロフォンとは別に振動検出器として角速度センサを設け、この振動検出器の検出信号をマイクロフォンの音声検出信号から減じて振動によるノイズを除去する装置が知られている。
特開平１１−０１８１９０号公報

角速度センサは比較的、モジュールサイズが大きく、また高価である。そのため、撮像装置の小型化を困難としたり、コスト増となり得るという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、振動によるノイズを低減できると共に、より小型化、低コスト化が容易なマイクアンプ回路を提供することを目的とする。

本発明に係るマイクアンプ回路は、マイクロフォンを備えた装置に内蔵され、前記マイクロフォンから入力される音声検出信号を増幅するものであって、圧電効果により起電圧を生じるコンデンサを用いて、機械的振動に応じた振動検出信号を生成する振動検出部と、前記音声検出信号から前記振動検出信号を差し引いて、前記機械的振動によって前記音声検出信号に生じるノイズ成分を相殺する減算部と、を有する。

本発明によれば、圧電効果を有するコンデンサを用いて機械的振動を検出することで、小型化、低コスト化を図りつつ、マイクアンプ回路における振動ノイズの低減が可能となる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

図１は、実施形態に係るマイクアンプ回路２の概略の回路図である。マイクアンプ回路２はコンデンサマイクＥＣＭと共に例えば、デジタルビデオカメラなどの装置１に内蔵される。マイクアンプ回路２は装置１内にて基本的にコンデンサマイクＥＣＭに近接して配置される。例えば、マイクアンプ回路２は、基本的には半導体チップ上に集積回路（ＩＣ）化されるが、一部の構成要素はそのＩＣの外付け部品として、当該ＩＣと同一の回路基板上に配置される。例えば、コンデンサマイクＥＣＭは、このＩＣ等のマイクアンプ回路２の部品が配置された回路基板に取り付けることができる。

コンデンサマイクＥＣＭの一方端は接地電位ＧＮＤに接続され、他方端は抵抗Ｒ_Ｂを介してマイクバイアス電圧Ｖ_Ｂに接続される。バイアス電圧Ｖ_Ｂの印加により充電されたコンデンサマイクＥＣＭは、その静電容量が音による振動に応じて変化することに応じて、端子間電圧を変化させる。このコンデンサマイクＥＣＭの端子間電圧の変動が、コンデンサマイクＥＣＭの他方端に接続されたマイクアンプ回路２に入力される。

マイクアンプ回路２は、プリアンプ４、振動ノイズ検出用コンデンサＣ_Ｓ、及びバッファ回路６を含んで構成される。マイクアンプ回路２は、入力端子ＩＮにコンデンサマイクＥＣＭからの音声検出信号を入力され、これを増幅して出力端子ＯＵＴから後段の回路（図示せず）へ出力する。

プリアンプ４はオペアンプで構成され、例えば、非反転入力端子（＋端子）が直流（ＤＣ）カットコンデンサＣ_１を介して入力端子ＩＮに接続され、音声検出信号を入力される。一方、プリアンプ４の反転入力端子（−端子）は、ＤＣカットコンデンサＣ_２を介してバッファ回路６の出力端に接続される。

コンデンサＣ_Ｓは圧電効果により起電圧を生じるコンデンサであり、機械的振動に応じた振動検出信号を生成する。コンデンサＣ_Ｓとして例えば、積層セラミックコンデンサを用いることができる。また、コンデンサＣ_Ｓとして回路基板に貼り付けられるチップタイプのものを用いれば、装置の小型化が図れるだけでなく、回路基板を介して機械的振動を好適に検出することが可能となる。なお、コンデンサＣ_Ｓとして、高誘電率系のものを用いることで、振動検知の感度を上げることができる。コンデンサＣ_Ｓは一方端をＧＮＤに接地され、他方端をバッファ回路６の入力端に接続される。

バッファ回路６は基本的に、入力インピーダンスが高く低出力インピーダンスが低いインピーダンス変換の機能を有し、コンデンサＣ_Ｓにより得られる微弱な電圧信号である振動検出信号をプリアンプ４へ好適に伝達する。図１に示すバッファ回路６はその一例であり、ＭＯＳトランジスタＴr1を用いたソースフォロワ回路である。具体的には、トランジスタＴr1のゲートは高抵抗Ｒ_１でＧＮＤに接地される。このゲートに、コンデンサＣ_Ｓからの振動検出信号が印加される。例えば、ｐチャネルＭＯＳトランジスタをトランジスタＴr1に用いた場合、そのドレインを接地し、ソースを電流源Ｉに接続することができる。また、ソースは抵抗Ｒ_２を介してコンデンサＣ_２に接続される。

このように構成されたマイクアンプ回路２の動作を次に説明する。コンデンサＣ_Ｓは、装置１の機構部のモーター等に起因する振動に応じて起電圧を発生し、当該振動に応じて変化する振動検出信号を生成する。バッファ回路６は、振動検出信号をインピーダンス変換して、プリアンプ４の−端子へ入力する。一方、プリアンプ４の＋端子にはコンデンサマイクＥＣＭからの音声検出信号が入力される。プリアンプ４は、音声検出信号と振動検出信号との差に応じた信号を増幅して出力する。

コンデンサマイクＥＣＭは、機構部の動作時にそれに起因する振動音を感知し、これは音声検出信号におけるノイズ成分となる。マイクアンプ回路２は、上述のように音声検出信号から振動検出信号を差し引くことにより、音声検出信号に生じるノイズ成分を相殺し、出力信号に含まれるノイズ成分を除去又は弱めることができる。

図２は、バッファ回路６の他の構成を示す概略の回路図であり、振動検出信号に対する増幅ゲインを調整可能な構成を示している。この回路は、図１に示すバッファ回路６のトランジスタＴr1を用いたソースフォロワ回路の出力に、オペアンプ１０を用いた非反転増幅回路を接続したものである。当該非反転増幅回路のゲインは、オペアンプ１０の出力電圧と−端子の電圧との分圧比を定める直列抵抗Ｒ_３，Ｒ_４の比に応じて設定される。例えば、抵抗Ｒ_４を可変とすることで、ゲインを調整可能とすることができる。なお、トランジスタＴr1は図１の回路例ではｐチャネルＭＯＳとしたが、図２に示すようにｎチャネルＭＯＳトランジスタを用いることもできる。

図３は、オペアンプ１０の一例を示す概略の回路図である。図３において端子ＩＮ_Ａ＋，ＩＮ_Ａ−がそれぞれオペアンプの＋端子、−端子である。この回路は、ＣＭＯＳ差動増幅回路１２を用いて構成されている。このＣＭＯＳ差動増幅回路１２は、トランジスタＴr2，Ｔr3からなる差動対と、その電流源となるトランジスタＴr4と、トランジスタＴr2，Ｔr3それぞれとＧＮＤとの間に負荷として挿入されたトランジスタＴr5，Ｔr6とで構成することができる。このオペアンプの出力電圧は、例えば、トランジスタＴr2，Ｔr5の接続点の電位に基づいて生成され、端子ＯＵＴ_Ａから出力される。

なお、差動増幅回路としては、図３に示す第１の構成（すなわち、電流源トランジスタＴr4を正電圧Ｖ_ＤＤ側に設けた構成）の他に、当該構成をＶ_ＤＤとＧＮＤとの間で反転させたような第２の構成（すなわち、電流源トランジスタＴr4をＧＮＤ側に設けた構成）も可能であり、一般的にはこの第２の構成の方を目にすることが多い。しかし、第１の構成は、第２の構成よりも入力電圧範囲を低く設定することが容易であり、微弱なコンデンサＣ_Ｓの起電圧に起因してオペアンプ１０への入力信号が低電圧となり得る図２の構成では、第２の構成よりも第１の構成の方がダイナミックレンジを確保しやすい。

図４は、振動検出信号に対する増幅ゲインを調整可能なバッファ回路６の他の構成を示す概略の回路図である。当該回路が図２に示すものと相違する点は、オペアンプ１０の＋端子への入力信号にバイアス電圧が付与される点である。具体的には、ソースフォロワ回路と＋端子との間をコンデンサを用いてＤＣカットした上で、＋端子にバイアス電源からＤＣ電圧Ｖbiasを供給する。この構成では、オペアンプ１０への入力信号の範囲をＶbiasにより調節可能なので、オペアンプ１０は上述の第１の構成、第２の構成のいずれでもダイナミックレンジを好適に確保可能となる。

また、バッファ回路６は、さらにイコライザを有する構成として、振動検出信号の周波数特性の調整を可能としてもよい。この構成では、コンデンサマイクＥＣＭが振動により生じるノイズ成分の周波数特性に、コンデンサＣ_Ｓが振動により生じる振動検出信号の周波数特性を近づけることが可能となり、プリアンプ４にてノイズを好適に相殺することが可能となる。イコライザは様々なものが知られており、本構成においてはそれらを用いることができる。単純なものの例として、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が挙げられる。例えば、それらのカットオフ周波数を調整することで、音声検出信号に含まれる振動ノイズのうち可聴帯域の成分を選択的に除去するように構成することもできる。

コンデンサＣ_Ｓは、当該コンデンサの形状で定まる固有振動数にて共振を起こし得る。そのため、コンデンサＣ_Ｓによる振動検出信号は共振に伴う周波数特性を有し、コンデンサマイクＥＣＭのノイズの周波数特性と相違し得る。イコライザはこの相違を補正することができる。一方、コンデンサＣ_Ｓの固有振動数を、ノイズを検出したい周波数や帯域に応じて設定することで、目的とする周波数での振動検出の感度を上げ、ノイズの除去効率の向上を図ることもできる。例えば、機構部の振動が特定の周波数にて強く現れる場合には、当該周波数にてコンデンサＣ_Ｓの共振が起こるように設定することができる。

本発明の実施形態に係るマイクアンプ回路の概略の回路図である。 振動検出信号に対する増幅ゲインを調整可能なバッファ回路の構成を示す概略の回路図である。 バッファ回路を構成するオペアンプの一例を示す概略の回路図である。 振動検出信号に対する増幅ゲインを調整可能なバッファ回路の他の構成を示す概略の回路図である。

符号の説明

２ マイクアンプ回路、４ プリアンプ、６ バッファ回路、１０ オペアンプ、１２ＣＭＯＳ差動増幅回路、Ｃ_Ｓ 振動ノイズ検出用コンデンサ、ＥＣＭ コンデンサマイク。

Claims (3)

1. マイクロフォンを備えた装置に内蔵され、前記マイクロフォンから入力される音声検出信号を増幅するマイクアンプ回路であって、
   圧電効果により起電圧を生じるコンデンサを用いて、機械的振動に応じた振動検出信号を生成する振動検出部と、
   前記音声検出信号から前記振動検出信号を差し引いて、前記機械的振動によって前記音声検出信号に生じるノイズ成分を相殺する減算部と、
   を有することを特徴とするマイクアンプ回路。
2. 請求項１に記載のマイクアンプ回路において、
   前記振動検出部は、前記機械的振動に対する前記起電圧の周波数特性を補正するイコライザを有すること、を特徴とするマイクアンプ回路。
3. 請求項１又は請求項２に記載のマイクアンプ回路において、
   前記コンデンサは、積層セラミックコンデンサであること、を特徴とするマイクアンプ回路。

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