JP2021064915A

JP2021064915A - マイクロホン

Info

Publication number: JP2021064915A
Application number: JP2019189996A
Authority: JP
Inventors: 竹本　誠; Makoto Takemoto; 竹本　　誠
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-04-22

Abstract

【課題】ワイヤーハーネスの芯線の数を少なくできるマイクロホンを提供する。【解決手段】マイクロホン素子１０１を有し、デジタルマイク信号を出力するマイクロホンモジュール１と、電源電圧を出力するホストモジュール３とが、ワイヤーハーネス２を介して電気的に接続されたマイクロホンであって、マイクロホンモジュールは、電源電圧の入力機能とデジタルマイク信号の出力機能とを兼ね備えた１つの端子１０５を有する。ホストモジュールは、電源電圧の出力機能とデジタルマイク信号の入力機能とを兼ね備えた１つの端子３０５を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、マイクロホンに関する。

従来、ＰＤＭ（Pulse Density Modulation）方式のデジタルマイクロホンでは、マイクロホン素子に対して電源電圧およびクロック信号を与え、クロック信号に応じたデジタルマイク信号を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ＰＤＭ方式のデジタルマイクロホンでは、マイクロホン素子の後段にＰＤＭデコーダ、ＤＡ（Digital Analog）コンバータ等を接続することにより、音声の出力を実現している。また、そのデジタルマイクを車両等に搭載する場合、マイクロホン素子と、マイクロホン素子の後段とをそれぞれ別のモジュールとし、それらのモジュール同士をワイヤーハーネスで接続する。

ここで、図３を用いて、従来のＰＤＭ方式のマイクロホンの構成例について説明する。図３は、従来のマイクロホンの構成例を示す図である。

図３に示すように、従来のＰＤＭ方式のマイクロホンは、マイクロホンモジュール１０００、ワイヤーハーネス２０００、ホストモジュール３０００を有する。

マイクロホンモジュール１０００は、マイクロホン素子１０１、電源端子１１０２、データ出力端子１１０３、クロック入力端子１１０４、ＧＮＤ（グランド）端子１１０５を有する。

電源端子１１０２には、マイクロホン素子１０１に好適な電源電圧が入力される。クロック入力端子１１０４には、マイクロホン素子１０１に好適なクロック信号が入力される。マイクロホン素子１０１は、クロック入力端子１１０４から入力されたクロック信号に応じて、デジタルマイク信号をデータ出力端子１１０３に出力する。このデジタルマイク信号は、データ出力端子１１０３から出力される。

ホストモジュール３０００は、電源供給部３０１、ＰＤＭデコーダ３３０２、ＤＡコンバータ３３０３、電源出力端子３３０４、データ入力端子３３０５、クロック出力端子３３０６、ＧＮＤ端子３３０７、音声出力端子３３０８を有する。

電源供給部３０１は、マイクロホン素子１０１に好適な電源電圧を発生させる。この電源電圧は、電源出力端子３３０４から出力される。ＰＤＭデコーダ３３０２は、マイクロホン素子１０１に好適なクロック信号を生成する。このクロック信号は、クロック出力端子３３０６から出力される。

データ入力端子３３０５に入力されたデジタルマイク信号は、ＰＤＭデコーダ３３０２によりＰＣＭ(Pulse Code Modulation)等にフォーマット変換され、さらにＤＡコンバータ３３０３によってアナログ信号に変換された後、音声出力端子３３０８からホストモジュール３０００外へ出力される。

ワイヤーハーネス２０００は、マイクロホンモジュール１０００とホストモジュール３０００とを電気的に接続する。具体的には、ワイヤーハーネス２０００は、電源端子１１０２と電源出力端子３３０４、データ出力端子１１０３とデータ入力端子３３０５、クロック入力端子１１０４とクロック出力端子３３０６、ＧＮＤ端子１１０５とＧＮＤ端子３３０７をそれぞれ接続する。よって、図３に示すワイヤーハーネス２０００の芯線の数は、４である。

国際公開第２０１０／０７９５９６号

上述した構成のマイクロホンを例えば車両に搭載する場合、ワイヤーハーネスの芯線の数はより少ない方が望ましい。芯線の数が多いとその分、ワイヤーハーネスは、太くなったり、硬くなったりして曲げ難くなる。よって、ワイヤーハーネスを車両に設置する際の作業（例えば、ワイヤーハーネスをピラーに通す作業）を行い難いという問題が生じる。また、ワイヤーハーネスが太くなると、その分、他の装置や部品等を設置するためのスペースが減少してしまうという問題が生じる。

本開示の一態様の目的は、ワイヤーハーネスの芯線の数を少なくすることができるマイクロホンを提供することである。

本開示の一態様に係るマイクロホンは、デジタルマイク信号を出力するマイクロホンモジュールと、電源電圧を出力するホストモジュールとが、ワイヤーハーネスを介して電気的に接続されたマイクロホンであって、前記マイクロホンモジュールは、前記電源電圧の入力機能と前記デジタルマイク信号の出力機能とを兼ね備えた１つの端子を有し、前記ホストモジュールは、前記電源電圧の出力機能と前記デジタルマイク信号の入力機能とを兼ね備えた１つの端子を有する。

本開示によれば、ワイヤーハーネスの芯線の数を少なくすることができる。

本開示の実施の形態１に係るマイクロホンの構成例を示す図本開示の実施の形態２に係るマイクロホンの構成例を示す図従来のマイクロホンの構成例を示す図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本開示の実施の形態１に係るマイクロホンの構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るマイクロホンの構成例を示す図である。

図１に示す本実施の形態のマイクロホンは、ＰＤＭ方式のマイクロホンである。

図１に示すように、本実施の形態のマイクロホンは、マイクロホンモジュール１、ワイヤーハーネス２、ホストモジュール３を有する。

マイクロホンモジュール１は、マイクロホン素子１０１、レギュレータ１０２、マイクロコントローラ１０３、コンデンサ１０４、デジタルマイク信号出力端子兼電源電圧入力端子（以下、入出力兼用端子という）１０５、ＧＮＤ端子１０６を有する。入出力兼用端子１０５は、電源電圧の入力機能とデジタルマイク信号の出力機能とを兼ね備えた１つの端子である。

ホストモジュール３は、電源供給部３０１、抵抗３０２、コンデンサ３０３、ローパスフィルタ３０４、電源電圧出力端子兼デジタルマイク信号入力端子（以下、入出力兼用端子という）３０５、ＧＮＤ端子３０６、音声出力端子３０７である。入出力兼用端子３０５は、電源電圧の出力機能とデジタルマイク信号の入力機能とを兼ね備えた１つの端子である。

ワイヤーハーネス２は、マイクロホンモジュール１とホストモジュール３とを電気的に接続する。具体的には、ワイヤーハーネス２は、入出力兼用端子１０５と入出力兼用端子３０５を接続するとともに、ＧＮＤ端子１０６とＧＮＤ端子３０６を接続する。ワイヤーハーネス２の芯線の数は、２である。

なお、図１に示すマイクロホン素子１０１および電源供給部３０１は、図３に示したマイクロホン素子１０１および電源供給部３０１と同じであるので、ここでの詳細な説明は省略する。

マイクロホンモジュール１では、マイクロホン素子１０１は、デジタルマイク信号（図中のPDM data）を出力する。このデジタルマイク信号は、コンデンサ１０４を介して入出力兼用端子１０５に入力される。

入出力兼用端子１０５には、上述したデジタルマイク信号のほか、ホストモジュール３の電源供給部３０１から出力された電源電圧が入力される。入出力兼用端子１０５では、デジタルマイク信号と電源電圧とが重畳される。以下、重畳されたデジタルマイク信号および電源電圧を「重畳信号」という。

重畳信号は、入出力兼用端子１０５から、レギュレータ１０２へ出力される。また、入出力兼用端子１０５からホストモジュール３へ、デジタルマイク信号が出力される。

レギュレータ１０２（抽出部の一例）は、重畳信号のうち、デジタルマイク信号を除去し、直流成分（ＤＣ成分ともいう。以下、同様）を抽出する。そして、レギュレータ１０２は、直流成分を、マイクロホン素子１０１およびマイクロコントローラ１０３それぞれの電源部（図示略）に供給する。

マイクロコントローラ１０３（クロック生成部の一例）は、マイクロホン素子１０１に好適なクロック信号を生成し、マイクロホン素子１０１へ出力する。このクロック信号（図中のPDM clock）は、マイクロホン素子１０１のクロック入力部（図示略）に入力される。マイクロホン素子１０１は、マイクロコントローラ１０３から入力されたクロック信号に応じて、上記デジタルマイク信号を出力する。

ホストモジュール３では、電源供給部３０１は、マイクロホン素子１０１に好適な電源電圧を発生させ、抵抗３０２を介して、入出力兼用端子３０５に出力する。その電源電圧は、入出力兼用端子３０５からマイクロホンモジュール１へ出力される。

入出力兼用端子３０５には、マイクロホンモジュール１から出力されたデジタルマイク信号と、電源供給部３０１から出力された電源電圧とが入力され、デジタルマイク信号と電源電圧とが重畳される。そして、この重畳信号は、コンデンサ３０３へ出力される。

コンデンサ３０３（抽出部の一例）は、重畳信号のうち、直流成分を除去し、デジタルマイク信号を抽出する。そして、コンデンサ３０３は、デジタルマイク信号を、ローパスフィルタ３０４に出力する。

一般的に、ＰＤＭ方式のデジタルマイクロホンは、デルタシグマ変調と呼ばれる変調方式が採用され、音声帯域に比べて十分に高いサンプリング周波数によって変調処理が行われる。変調信号には原信号も含まれており、ローパスフィルタを掛けることで原信号を取り出すことができる。

ローパスフィルタ３０４は、コンデンサ３０３から受け取ったデジタルマイク信号の帯域外の信号を取り除き、アナログの音声信号を音声出力端子３０７に出力する。この音声信号は、音声出力端子３０７からホストモジュール３外へ出力される。

（実施の形態２）
本開示の実施の形態２に係るマイクロホンの構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係るマイクロホンの構成例を示す図である。なお、図２において図１と共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

図２に示す本実施の形態のマイクロホンは、ＰＤＭ方式のマイクロホンである。

図２に示すように、本実施の形態のマイクロホンは、マイクロホンモジュール４、ワイヤーハーネス２、ホストモジュール３を有する。すなわち、本実施の形態のマイクロホンは、図１に示したマイクロホンモジュール１の代わりに、マイクロホンモジュール４を有する。

マイクロホンモジュール４は、実施の形態１で説明したマイクロホン素子１０１、レギュレータ１０２、コンデンサ１０４、入出力兼用端子１０５、およびＧＮＤ端子１０６を有する。さらに、マイクロホンモジュール４は、アンプ１０７、コンデンサ１０８、１０９、および水晶振動子１１０からなる水晶発振回路を有する。

マイクロホンモジュール４では、マイクロホン素子１０１は、デジタルマイク信号（図中のPDM data）を出力する。このデジタルマイク信号は、コンデンサ１０４を介して入出力兼用端子１０５に入力される。

重畳信号は、入出力兼用端子１０５から、レギュレータ１０２およびホストモジュール３へ出力される。

レギュレータ１０２は、重畳信号のうち、デジタルマイク信号を除去し、直流成分のみを抽出する。そして、レギュレータ１０２は、直流成分を、マイクロホン素子１０１およびアンプ１０７それぞれの電源部（図示略）に供給する。

水晶発振回路（クロック生成部の一例）は、マイクロホン素子１０１に好適なクロック信号を生成し、マイクロホン素子１０１へ出力する。このクロック信号（図中のPDM clock）は、マイクロホン素子１０１のクロック入力部（図示略）に入力される。

マイクロホン素子１０１は、水晶発振回路から入力されたクロック信号に応じて、上記デジタルマイク信号を出力する。

なお、ホストモジュール３については、実施の形態１と同様であるので、ここでの説明は省略する。

以上説明した実施の形態１または実施の形態２のマイクロホンは、デジタルマイク信号を出力するマイクロホンモジュールと、電源電圧を出力するホストモジュールとが、ワイヤーハーネスを介して電気的に接続されたマイクロホンであって、マイクロホンモジュールは、電源電圧の入力機能とデジタルマイク信号の出力機能とを兼ね備えた１つの端子を有し、ホストモジュールは、電源電圧の出力機能とデジタルマイク信号の入力機能とを兼ね備えた１つの端子を有することを特徴とする。これにより、ワイヤーハーネスの芯線の数が少ないマイクロホン、マイクロホンモジュール、およびホストモジュールを提供することができる。

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。

［変形例１］
実施の形態１では、マイクロホン素子１０１に入力されるクロック信号をマイクロホンモジュール１内に設けられたマイクロコンピュータ１０３で生成する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、クロック信号は、マイクロホンモジュール１の外部で生成されてもよい。その場合、マイクロホンモジュール１にそのクロック信号を入力する端子を設け、その端子を介してクロック信号をマイクロホン素子１０１に供給してもよい。

実施の形態２では、マイクロホン素子１０１に入力されるクロック信号をマイクロホンモジュール４内に設けられた水晶発振回路で生成する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、クロック信号は、マイクロホンモジュール４の外部で生成されてもよい。その場合、マイクロホンモジュール４にそのクロック信号を入力する端子を設け、その端子を介してクロック信号をマイクロホン素子１０１に供給してもよい。

［変形例２］
実施の形態１および実施の形態２では、ホストモジュール３内において、コンデンサ３０３から出力されたデジタルマイク信号をローパスフィルタ４に入力し、アナログの音声信号を得る場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、コンデンサ３０３から出力されたデジタルマイク信号に対してＤＣオフセットを調整し、ＰＤＭデコーダに入力する構成としてもよい。

［変形例３］
実施の形態１および実施の形態２において、ホストモジュール３に設けられた抵抗３０２は、例えば、インダクタまたはチップフェライトビーズ等であってもよい。

以上、変形例について説明した。上記変形例は、適宜組み合わせてもよい。

本開示のマイクロホンは、複数のモジュールをワイヤーハーネスで接続するマイクロホンに有用である。

１、４、１０００マイクロホンモジュール
２、２０００ワイヤーハーネス
３、３０００ホストモジュール
１０１マイクロホン素子
１０２レギュレータ
１０３マイクロコントローラ
１０４、１０８、１０９、３０３コンデンサ
１０５デジタルマイク信号出力端子兼電源電圧入力端子
１０６、３０６、１１０５、３３０７ＧＮＤ端子
１０７アンプ
１１０水晶振動子
３０１電源供給部
３０２抵抗
３０４ローパスフィルタ
３０５電源電圧出力端子兼デジタルマイク信号入力端子
３０７、３３０８音声出力端子
１１０２電源端子
１１０３データ出力端子
１１０４クロック入力端子
３３０２ＰＤＭデコーダ
３３０３ＤＡコンバータ
３３０４電源出力端子
３３０５データ入力端子
３３０６クロック出力端子

Claims

デジタルマイク信号を出力するマイクロホンモジュールと、電源電圧を出力するホストモジュールとが、ワイヤーハーネスを介して電気的に接続されたマイクロホンであって、
前記マイクロホンモジュールは、
前記電源電圧の入力機能と前記デジタルマイク信号の出力機能とを兼ね備えた１つの端子を有し、
前記ホストモジュールは、
前記電源電圧の出力機能と前記デジタルマイク信号の入力機能とを兼ね備えた１つの端子を有する、
マイクロホン。
前記マイクロホンモジュールが有する前記端子では、
前記電源電圧と前記デジタルマイク信号とが重畳される、
請求項１に記載のマイクロホン。
前記マイクロホンモジュールは、
クロック信号に基づいて前記デジタルマイク信号を出力するマイクロホン素子を有する、
請求項１または２に記載のマイクロホン。
前記マイクロホンモジュールは、
前記クロック信号を生成するクロック生成部をさらに有する、
請求項３に記載のマイクロホン。
前記マイクロホンモジュールは、
前記デジタルマイク信号と前記電源電圧とが重畳された信号から直流成分を抽出する抽出部をさらに有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロホン。
前記ホストモジュールは、
前記電源電圧を発生させる電源供給部を有する、
請求項１から５のいずれか１項に記載のマイクロホン。
前記ホストモジュールは、
前記デジタルマイク信号と前記電源電圧とが重畳された信号から直流成分を除去し、デジタルマイク信号を抽出する抽出部を有する、
請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロホン。