JP2013120965A - コンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】複数のマイクロホンユニットを一組にして構成したコンデンサマイクロホンにおいて、一組のマイクロホンユニットの収音軸のずれを無くし、マイクロホンユニットの出力を平衡伝送する場合でも、正相出力と逆相出力のレベル差を少なくする。
【解決手段】各コンデンサマイクロホンユニットに成極電圧源から成極電圧が供給される。成極電圧源は、高周波信号を生成する発振回路１８と、高周波信号を整流する倍電圧整流回路１６，２６を有し、倍電圧整流回路１６，２６により倍電圧整流されて生成される直流電圧が各コンデンサマイクロホンユニット１０，２０に成極電圧として供給されるように構成され、各コンデンサマイクロホンユニット１０，２０に供給される成極電圧を調整する電圧調整部材１７，２７が各コンデンサマイクロホンユニット１０，２０に対応して設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のコンデンサマイクロホンユニットを用いるコンデンサマイクロホンに関するもので、特に、コンデンサマイクロホンユニットの感度調整に関するものである。

一つのコンデンサマイクロホンは一つのコンデンサマイクロホンユニットを備えていれば機能を全うすることができるため、ステレオマイクロホンを除けば、複数のコンデンサマイクロホンユニットを備えたコンデンサマイクロホンはほとんど実用化されていない。しかし、一つのコンデンサマイクロホンに同一仕様の複数のコンデンサマイクロホンユニットを組み込むと、複数ユニットの出力端子を直列接続することによって個々のユニットの出力信号が加算されるため、高感度のコンデンサマイクロホンを得ることができる。あるいは、一方のユニットの出力を平衡出力のホット側、他方のユニットの出力を平衡出力のコールド側とすれば、平衡出力するための回路を構成することができる。

そこで、本発明者は、振動板との対向面積が同一で振動板に対し等距離に配置されている第１、第２の固定極にそれぞれインピーダンス変換器が接続され、第１、第２の固定極にはそれぞれ同一の電圧値で互いに逆極性の成極電圧が印加され、一方の固定極からは正相の、他方の固定極からは逆相の信号が出力されるコンデンサマイクロホンについて特許出願した（特許文献１参照）。特許文献１記載の発明によれば、正相の信号出力を平衡出力のホット側、逆相の信号出力を平衡出力のコールド側とすることにより、マイクロホンユニットで変換される音声信号を平衡出力することができる。

本発明者らはまた、複数のコンデンサマイクロホンユニットの各振動板を同一平面上に配置し、一つのマイクロホンユニットに接続されるインピーダンス変換器の出力が別のマイクロホンユニットの設置側を駆動するように、各コンデンサマイクロホンユニットを直列に接続したコンデンサマイクロホンについて特許出願した（特許文献２参照）。特許文献２記載の発明によれば、複数のマイクロホンユニットを直列接続することによって個々のユニットの出力信号が加算され、高感度のコンデンサマイクロホンを得ることができる。特許文献２にはまた、上記のように直列接続されたマイクロホンユニットの組を２組設け、一つの組のマイクロホンユニットを平衡出力のホット側とし、別の一つの組のマイクロホンユニットを平衡出力のコールド側として、平衡出力することができる回路構成が記載されている。

特許第４５８５８２５号公報 特開２０１１-１００４６号公報

特許文献１および特許文献２に記載されているコンデンサマイクロホンは、直流バイアスコンデンサマイクロホンであって、マイクロホンユニットの成極電圧を外部の直流電源から供給している。直流バイアスコンデンサマイクロホンは、外部の直流電源から成極電圧を供給する必要のないエレクトレットコンデンサマイクロホンと比較すると、固定極の設計の自由度が高く、音響性能を高くすることができる。また、直流バイアスコンデンサマイクロホンは、固定極の表面を平面研磨することができるため、複数のユニット相互間の音響性能あるいは音響特性のばらつきを少なくすることができる利点もある。

上記のように、直流バイアスコンデンサマイクロホンは、エレクトレットコンデンサマイクロホンと比較すると、ユニット相互間の音響性能あるいは音響特性のばらつきが少ないという利点があるが、上記ばらつきが皆無であるというわけではない。例えば、コンデンサマイクロホンユニット相互間には、０〜２ｄＢ程度の感度のばらつきがある。したがって、特許文献１、特許文献２記載の発明のように、複数のマイクロホンユニットを一組にして用いる場合、個々のマイクロホンユニットの振動板の面が音源に対して同一の物理的条件を満たすように配置されているとしても、ユニット相互間に感度のばらつきがあることによって、上記一組のマイクロホンユニットからなるマイクロホンの収音軸がずれる不具合が生じる。

上記不具合は、複数のマイクロホンユニットを一組にしてマイクロホンを構成したことによって初めて技術的課題として浮かび上がってきたもので、複数のマイクロホンユニットを一組にしてマイクロホンを構成するという発想がなかった従来のマイクロホンの技術分野では、技術的課題となりえなかった。

また、マイクロホンの出力は通常平衡伝送されることから、前述のように、正相出力と逆相出力を持っている。この正相出力と逆相出力のレベルは同一であることが望ましく、正相と逆相のレベルに差があると、外乱ノイズが混入しやすく、平衡伝送の本来の利点を活かすことができない。したがって、複数のマイクロホンユニットを組み込んでマイクロホンとして組み立てた後に、正相と逆相の出力レベルを調整することができれば好都合である。

本発明は、複数のマイクロホンユニットを一組にして構成したコンデンサマイクロホンにおいて、一組のマイクロホンユニットの収音軸のずれを無くし、マイクロホンユニットの出力を平衡伝送する場合でも、正相出力と逆相出力のレベル差を少なくすることを目的とする。

本発明は、
複数のコンデンサマイクロホンユニットを有し、上記各コンデンサマイクロホンユニットに成極電圧源から直流の成極電圧が供給されるコンデンサマイクロホンであって、
上記成極電圧源は、高周波信号を生成する発振回路と、上記高周波信号を整流する倍電圧整流回路を有してなり、
上記倍電圧整流回路により倍電圧整流されて生成される直流電圧が上記各コンデンサマイクロホンユニットに成極電圧として供給されるように構成され、
上記各コンデンサマイクロホンユニットに供給される成極電圧を調整する電圧調整部材が上記各コンデンサマイクロホンユニットに対応して設けられている
ことを最も主要な特徴とする。

各コンデンサマイクロホンユニットに対応して設けられている電圧調整部材によって各コンデンサマイクロホンユニットに供給される成極電圧を調整することにより、コンデンサマイクロホンユニット相互間の感度の差をなくし、収音軸のずれを無くすことができる。マイクロホンユニットの出力を平衡伝送する場合、正相出力と逆相出力のレベル差を少なくすることができ、平衡伝送の本来の利点を活かすことができる。

本発明に係るコンデンサマイクロホンの実施例を示す回路図である。 本発明に係るコンデンサマイクロホンの概要を示す回路図である。

以下、本発明に係るコンデンサマイクロホンの実施例について、図面を参照しながら説明する。

まず、図２に示す本発明に係るコンデンサマイクロホンの概要について説明する。図２に示す例では、コンデンサマイクロホンが２個のコンデンサマイクロホンユニット１１０，１２０を有してなる。コンデンサマイクロホンユニット１１０，１２０はそれぞれ音波を受けて振動する振動板１１１，１２１と、この各振動板に所定の間隔をおいて対向する固定電極１１２，１２２を有してなる。コンデンサマイクロホンユニット１１０，１２０の物理的な構成は周知であるため、上記振動板、固定電極以外の部品の描写は省略されている。振動板１１１，１２１と固定電極１１２，１２２の面積、振動板と固定電極の離間距離、その他の設計仕様は、コンデンサマイクロホンユニット１１０，１２０で共通である。

上記ユニット１１０の固定電極１１２には成極電圧源１１６から直流の成極電圧が抵抗１１４を介して供給され、振動板１１１はアース１１８に接続されている。上記成極電圧をＥ１とする。他方のユニット１２０の振動板１２１には成極電圧源１２６から直流の成極電圧が抵抗１２４を介して供給され、固定電極１２２はアース１１８に接続されている。上記成極電圧をＥ２とする。

コンデンサマイクロホンユニット１１０で電気音響変換された音声信号は固定電極１１２から結合コンデンサ１１３を経てインピーダンス変換器１１５に入力される。他方のコンデンサマイクロホンユニット１２０で電気音響変換された音声信号は振動板１２１から結合コンデンサ１２３を経てインピーダンス変換器１２５に入力される。インピーダンス変換器１１５、１２５には直流電源から電圧Ｖｃｃの電源が供給され、インピーダンス変換器１１５、１２５の設置端子はアース１１８に接続されている。インピーダンス変換器１１５、１２５で低インピーダンスに変換された音声信号は、それぞれ出力端子１１７，１２７から出力される。

上記２個のコンデンサマイクロホンユニット１１０、１２０は、振動板１１１，１２１と固定電極１１２，１２２の接続が互いに逆になっているため、出力端子１１７，１２７から出力される音声信号は互いに逆位相である。したがって、出力端子１１７から出力される信号を平衡出力のホット側、出力端子１２７から出力される信号を平衡出力のコールド側、アース１１８を帰還路とする３線の伝送路で出力することができる。あるいは、出力端子１１７，１２７から出力される音声信号が加算されるように接続すれば、マイクロホンの出力信号レベルを高めることができ、もって、マイクロホンの感度を高めることができる。

以上説明したように、一つのコンデンサマイクロホンが複数のマイクロホンユニットを備え、複数のマイクロホンユニットの出力信号を合わせて一つのコンデンサマイクロホンの出力とする場合、個々のマイクロホンユニット相互間に感度の差があると、前述のように収音軸がずれる不具合が生じる。そこで、マイクロホンユニット相互間の感度差を無くすための調整部材を設けることが望まれる。図２に示す例の場合、成極電圧源１１６、１２６から各ユニット１１０、１２０に供給する成極電圧を、ユニットごとに調整できるようにしておけば、マイクロホンユニット相互間の感度差を無くすことができる。

図１は、マイクロホンユニット相互間の感度差を無くすことができるように、電圧調整部材が設けられた具体例を示す。図１に示す実施例は、成極電圧源として、高周波信号を生成する発振回路１８と、上記高周波信号を整流するとともに電圧を数倍に高める倍電圧整流回路１６，２６を有している。発振回路１８は、電圧Ｖｃｃの直流電源４０が抵抗３３を経て供給されることによって駆動され、例えば１ＭＨｚ程度の高周波信号を生成する。

発振回路１８で生成される高周波信号は、結合コンデンサ３１を経て倍電圧整流回路１６に、また、結合コンデンサ３２を経て倍電圧整流回路２６に入力される。倍電圧整流回路１６、２６はそれぞれ直列接続された複数のダイオードと複数のコンデンサによって構成され、上記高周波信号を整流して直流を生成し、かつ、直流電圧を２倍、３倍、・・・というように積み上げて出力する周知の回路である。各倍電圧整流回路１６、２６は、基準電圧を印加し、かつ、基準電圧を調整可能な電圧調整部材としての可変抵抗器１７，２７を備えている。可変抵抗器１７，２７は直流電源４０とアース４３との間に接続され、可動接点の位置に応じて直流電源４０の電圧Ｖｃｃが分圧され、この分圧電圧が、上記各倍電圧整流回路１６、２６に基準電圧として印加されるようになっている。

倍電圧整流回路１６で生成される直流電圧が、抵抗１４を介して一つのコンデンサマイクロホンユニット１０を構成する固定極１２に成極電圧として印加されるように接続されている。上記成極電圧は、倍電圧整流回路１６で生成される直流電圧に、可変抵抗器１７から基準電圧として印加される電圧が付加された電圧である。他方の倍電圧整流回路２６で生成される直流電圧は、抵抗２４を介して他方のコンデンサマイクロホンユニット２０を構成する振動板２１に成極電圧として印加されるように接続されている。上記成極電圧は、倍電圧整流回路２６で生成される直流電圧に、可変抵抗器２７から基準電圧として印加される電圧が付加された電圧である。

一方のコンデンサマイクロホンユニット１０を構成する振動板１１と、他方のコンデンサマイクロホンユニット２０を構成する固定電極２２はアース４３に接続されている。コンデンサマイクロホンユニット１０で電気音響変換されて固定電極１２から出力される音声信号は結合コンデンサ１３を経てインピーダンス変換器１５に入力される。他方のコンデンサマイクロホンユニット２０で電気音響変換されて振動板２１から出力される音声信号は結合コンデンサ２３を経てインピーダンス変換器２５に入力される。

上記２個のコンデンサマイクロホンユニット１０、２０は、振動板１１，２１と固定電極１２，２２の接続が互いに逆になっているため、インピーダンス変換器１５、２５の出力端子１７，２７から出力される音声信号は互いに逆位相である。したがって、図２の例について説明したように、出力端子１７、２７、アース４３によって３線の伝送路で平衡出力することができる。あるいは、出力端子１７，２７から出力される音声信号が加算されるように上記２個のコンデンサマイクロホンユニット１０、２０を直列的に接続すれば、マイクロホンの感度を高めることができる。

上記各コンデンサマイクロホンユニット１０、２０の感度は、各コンデンサマイクロホンユニット１０、２０に対応して設けられている電圧調整部材としての可変抵抗器１７，２７を調整することによって調整することができる。一方の可変抵抗器１７を調整すると、マイクロホンユニット１０側の倍電圧整流回路１６に加算される基準電圧が変化し、マイクロホンユニット１０に印加する成極電圧が変化してマイクロホンユニット１０の感度が調整される。他方の可変抵抗器２７を調整すると、マイクロホンユニット２０側の倍電圧整流回路２６に加算される基準電圧が変化し、マイクロホンユニット２０に印加する成極電圧が変化してマイクロホンユニット２０の感度が調整される。

以上のように、コンデンサマイクロホンユニット１０、２０に対応して個別に設けた成極電圧源の成極電圧を個別に調整することによって各コンデンサマイクロホンユニット１０、２０の感度を調整することができるように構成されている。したがって、複数のコンデンサマイクロホンユニットの感度差が生じないように調整することが可能であり、複数のコンデンサマイクロホンユニットで構成されているマイクロホンの収音軸のずれ、ないしはばらつきをなくすことができる。

図１に示す実施例では、発振回路１８と倍電圧整流回路１６，２６で成極電圧源を構成している。発振回路１８は各マイクロホンユニット１０、２０に共通であり、倍電圧整流回路１６，２６は各マイクロホンユニット１０、２０に対応して設けられている。直流バイアス型コンデンサマイクロホンユニットの成極電圧は５０〜２００Ｖというように比較的高い電圧である。これに対して直流電源４０の電圧Ｖｃｃは、内蔵電池やファントム電源を想定すると３〜３０Ｖ程度というように比較的低い電圧である。そこで、図１に示す実施例では、直流電源４０の電圧Ｖｃｃで発振器１８を駆動して高周波信号を生成し、これを倍電圧整流回路１６，２６によって倍電圧整流することにより、電圧Ｖｃｃの数倍である５０〜２００Ｖを生成するように工夫している。

さらに、各倍電圧整流回路１６，２６に個別に基準電圧を付加するようにし、これらの基準電圧を個別に調整可能にして各マイクロホンユニット１０、２０の感度を個別に調整可能にしている。各倍電圧整流回路１６，２６に基準電圧を付加するに当たり、片方の倍電圧整流回路の基準電圧は、例えば固定抵抗によって一定値に固定し、他方の倍電圧整流回路の基準電圧を可変抵抗で調整可能とすることも考えられる。しかし、個々のマイクロホンユニットの個体差によって感度のばらつきがあるため、片方の倍電圧整流回路の基準電圧を一定値に固定しても、基準にしたはずのマイクロホンユニットの感度がばらつく。この感度がばらついているマイクロホンユニットの感度に他方のマイクロホンユニットの感度を合わせることになるため、個々のマイクロホンごとに感度がまちまちに調整されることになる。よって、図１に示す実施例のように、基準電圧の調整部材としての可変抵抗器は、各倍電圧整流回路１６，２６に対応させて、したがって各マイクロホンユニットに対応させて設ける必要がある。

本発明の上記実施例によれば、複数のマイクロホンユニットを組み込んでマイクロホンとして組み立てた後に、平衡伝送するための正相と逆相の出力レベルを調整することも容易である。

１０ コンデンサマイクロホンユニット
１１ 振動板
１２ 固定電極
１５ インピーダンス変換器
１６ 倍電圧整流回路
１７ 電圧調整部材（可変抵抗器）
１８ 発振回路
２０ コンデンサマイクロホンユニット
２１ 振動板
２２ 固定電極
２５ インピーダンス変換器
２６ 倍電圧整流回路

Claims (7)

1. 複数のコンデンサマイクロホンユニットを有し、上記各コンデンサマイクロホンユニットに成極電圧源から直流の成極電圧が供給されるコンデンサマイクロホンであって、
   上記成極電圧源は、高周波信号を生成する発振回路と、上記高周波信号を整流する倍電圧整流回路を有してなり、
   上記倍電圧整流回路により倍電圧整流されて生成される直流電圧が上記各コンデンサマイクロホンユニットに成極電圧として供給されるように構成され、
   上記各コンデンサマイクロホンユニットに供給される成極電圧を調整する電圧調整部材が上記各コンデンサマイクロホンユニットに対応して設けられているコンデンサマイクロホン。
2. 発振回路は、複数のコンデンサマイクロホンユニットに共通であり、倍電圧整流回路は各コンデンサマイクロホンユニットに対応して設けられている請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
3. 各コンデンサマイクロホンユニットに対応して設けられている倍電圧整流回路には基準電圧が印加され、電圧調整部材は上記各倍電圧整流回路の基準電圧を調整する請求項２記載のコンデンサマイクロホン。
4. 基準電圧は、直流電源電圧を分圧しかつこの分圧値を調整可能な可変抵抗器によって設定される請求項３記載のコンデンサマイクロホン。
5. ２個のコンデンサマイクロホンユニットを有し、一方のコンデンサマイクロホンユニットと他方のコンデンサマイクロホンユニットからは互いに逆位相の音声信号が出力されるように、各コンデンサマイクロホンユニットの振動板と固定電極が接続されている請求項１乃至４のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
6. ２個のコンデンサマイクロホンユニットを有し、上記２個のコンデンサマイクロホンユニットは、各コンデンサマイクロホンユニットから出力される音声信号が加算されるように接続されている請求項１乃至４のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
7. 各コンデンサマイクロホンユニットは、それぞれのユニットを構成する振動板と固定電極の面積、離間距離を含む仕様が同じである請求項１乃至６のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
   

Images