JP4947708B2 - Condenser microphone unit and condenser microphone - Google Patents
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Description
本発明は、コンデンサーマイクロホンユニットおよびこれを用いたコンデンサーマイクロホンに関するもので、感度を自動調整することにより、インピーダンス変換器に過大な信号が入力することを防止することができるようにしたものである。 The present invention relates to a condenser microphone unit and a condenser microphone using the same. It is possible to prevent an excessive signal from being input to an impedance converter by automatically adjusting sensitivity.
静電型マイクロホンの一種であるエレクトレットコンデンサーマイクロホンは、振動板と固定極とを所定の間隙をおいて対向させた電気音響変換器であるコンデンサーマイクロホンユニットを備えている。コンデンサーマイクロホンユニットはインピーダンスが非常に高いため、例えば電界効果トランジスタ(以下「FET」という)を主体とするインピーダンス変換器を内蔵させることによって、出力インピーダンスを数百〜数千オームに低下させている。 An electret condenser microphone, which is a kind of electrostatic microphone, includes a condenser microphone unit that is an electroacoustic transducer in which a diaphragm and a fixed pole are opposed to each other with a predetermined gap. Since the condenser microphone unit has a very high impedance, the output impedance is reduced to several hundred to several thousand ohms by, for example, incorporating an impedance converter mainly composed of a field effect transistor (hereinafter referred to as “FET”).
また、コンデンサーマイクロホンは、過大な音圧が加えられると上記FETを主体とするインピーダンス変換器の出力に歪みが発生する。そこで、あらかじめ過大な入力が予測される場合には、入力減衰器(以下「PAD」という)を用いてインピーダンス変換器に入力する電気信号を減衰させ、感度を低下させるようにしたものがある。上記PADは、通常、コンデンサーマイクロホンユニットの有効容量に並列に減衰用コンデンサーを接続することによって構成されているため、コンデンサーの品質によっては音質が劣化することがある。
したがって、スタジオ録音などに使用する高級なコンデンサーマイクロホンでは、減衰用コンデンサーとして、音質の劣化のない高品質のコンデンサーを選定して使用する必要がある。また、PADを用いたコンデンサーマイクロホンによれば、スイッチ操作によって減衰用コンデンサーの容量を選択して減衰量を設定するため、予測できない過大な音圧が発生した場合にはインピーダンス変換器の出力信号の歪みを防ぐことができない。
Further, when an excessive sound pressure is applied to the condenser microphone, distortion occurs in the output of the impedance converter mainly composed of the FET. Therefore, when an excessive input is predicted in advance, there is one in which the sensitivity is lowered by attenuating an electric signal input to the impedance converter using an input attenuator (hereinafter referred to as “PAD”). Since the PAD is usually configured by connecting an attenuating capacitor in parallel with the effective capacity of the condenser microphone unit, the sound quality may be deteriorated depending on the quality of the capacitor.
Therefore, in a high-quality condenser microphone used for studio recording or the like, it is necessary to select and use a high-quality condenser that does not deteriorate sound quality as an attenuating condenser. In addition, according to the condenser microphone using PAD, the attenuation amount is set by selecting the capacitance of the attenuation condenser by operating the switch, so that when an unpredictable excessive sound pressure occurs, the output signal of the impedance converter Distortion cannot be prevented.
本出願人は、コンデンサーマイクロホンユニットに接続する減衰器用コンデンサユニットを、例えば圧電素子を用いた静電容量可変ユニットとしたコンデンサーマイクロホンユニットに関して先に特許出願した。特願2006−304051がそれで、まだ公開されていない。上記特許出願には、実施例として、マイクロホンユニットの出力信号を直流変換した電圧を、上記静電容量可変ユニットの圧電素子の駆動電圧としたものも記載されている。
しかし、上記出願に係る発明においても、コンデンサーによる音質の劣化あるいは静電容量切り換えによる音質の変化が生じる。
The present applicant has previously filed a patent application regarding a condenser microphone unit in which an attenuator condenser unit connected to the condenser microphone unit is a variable capacitance unit using, for example, a piezoelectric element. Japanese Patent Application No. 2006-304051 has not yet been published. In the above patent application, as an example, a voltage obtained by converting the output signal of the microphone unit into a direct current is used as the driving voltage for the piezoelectric element of the variable capacitance unit.
However, even in the invention according to the above application, the sound quality deteriorates due to the capacitor or the sound quality changes due to the capacitance switching.
本出願人はまた、減衰用コンデンサーや増幅器によることなく感度を調整できるようにしたエレクトレットコンデンサーマイクロホンに関して特許出願した。対向配置された振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット誘電体膜を有するマイクロホンユニットと、ゲートが固定極に接続されソースフォロワで動作するFETよりなるインピーダンス変換器を備え、FETのゲートを、コンデンサーを介して固定極に接続するとともに、ファントム電源より供給される所定の電圧を固定極または振動板に印加して感度を調整するようにしたものである(特許文献1参照)。
特許文献1記載の発明によれば、振動板と固定極で構成されるコンデンサーの容量を自動的に可変することによって感度を調整するため、個別部品としてのコンデンサーが不要で、コンデンサーによる音質の劣化、音質の変化を回避することができる。しかし、大音響が発生する環境で使用する場合、大音響発生から感度を減衰させるまでに動作時間遅れを生じ、この動作時間遅れによって、大音響が瞬間的にインピーダンス変換器に入力し、その出力信号の歪みを完全に回避することはできない。 According to the invention described in Patent Document 1, since the sensitivity is adjusted by automatically changing the capacitance of the condenser composed of the diaphragm and the fixed pole, a condenser as an individual part is unnecessary, and the sound quality is deteriorated by the condenser. , Can avoid the change of sound quality. However, when used in an environment where loud sound is generated, there is a delay in operating time from the generation of loud sound until the sensitivity is attenuated, and due to this delay in operating time, the loud sound is instantaneously input to the impedance converter and its output Signal distortion cannot be completely avoided.
本発明は、以上説明した従来のコンデンサーマイクロホンの問題点を解決すること、すなわち、大音響発生から感度を減衰させるまでに動作時間遅れが生じることは不可避であるとしても、大音響がマイクロホンユニットに入ると、インピーダンス変換回路に入力する信号レベルをタイミングの遅れがなく確実に低下させて、インピーダンス変換回路の出力信号の歪みを防止することができるコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンを提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the conventional condenser microphone described above, that is, it is unavoidable that a delay in operation time occurs from the generation of a large sound until the sensitivity is attenuated. The purpose of the present invention is to provide a condenser microphone unit and a condenser microphone that can reliably reduce the signal level input to the impedance conversion circuit without timing delay and prevent distortion of the output signal of the impedance conversion circuit. To do.
本発明は、エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットを主体とする主マイクロホンと、主マイクロホンの前方に所定距離をおいて配置されている副マイクロホンと、副マイクロホンの出力信号レベルを検出し所定のレベル以上の場合にエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる信号レベル検出回路と、エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの出力信号が入力されるインピーダンス変換回路と、を備えてなるコンデンサーマイクロホンユニットであって、主マイクロホンと副マイクロホンとの距離は、副マイクロホンに大音響が入った時点から、信号レベル検出回路がエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させるまでの動作時間遅れに見合った距離であることを最も主要な特徴とする。 The present invention provides a main microphone mainly composed of an electret condenser microphone unit, a sub-microphone disposed at a predetermined distance in front of the main microphone, and an output signal level of the sub-microphone when the level is equal to or higher than a predetermined level. a signal level detecting circuit for reducing the polarization voltage by applying a voltage to the electret condenser microphone unit, a condenser microphone unit comprising comprising an impedance converting circuit to which an output signal of the electret condenser microphone unit is input, the main The distance between the microphone and the sub microphone is the time from when the loud sound enters the sub microphone until the signal level detection circuit applies a voltage to the electret condenser microphone unit to lower the polarization voltage. The most important being a distance commensurate with the delay.
音声は副マイクロホンに入った後、遅れて主マイクロホンに入る。大音響が副マイクロホンに入ると、これを信号レベル検出回路が検出し、エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットを主体とする主マイクロホンの上記エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる。これによってエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの感度が低下し、インピーダンス変換回路に入力される信号のレベルが低下する。上記大音響が主マイクロホンに入るまでの間に、上記のようなエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの感度調整動作が行われ、大音響の入力を要因とするインピーダンス変換回路の出力信号の歪みが防止される。 The sound enters the main microphone with a delay after entering the secondary microphone. When the large sound enters the sub microphone, the signal level detection circuit detects this, and the voltage is applied to the electret condenser microphone unit of the main microphone mainly composed of the electret condenser microphone unit to lower the polarization voltage. As a result, the sensitivity of the electret condenser microphone unit is lowered, and the level of the signal input to the impedance conversion circuit is lowered. Until the large sound enters the main microphone, the sensitivity adjustment operation of the electret condenser microphone unit as described above is performed, and the distortion of the output signal of the impedance conversion circuit caused by the large sound input is prevented.
以下、本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンの実施例を、図面を参照しながら説明する。
図1において、符号1は主マイクロホンを、2は副マイクロホンを示している。主マイクロホン1はエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットを主体としてなり、振動板11と、この振動板11に対向配置された導電体からなる固定極13を備え、固定極13は振動板11との対向面にエレクトレット誘電体膜からなるエレクトレット層14を備えている。振動板11はその外周縁部がリング状の振動板保持体12の一面側に適度の張力をもって固着されている。振動板11と固定極13との間には、例えばスペーサを介在させるなどの手段によって適宜の隙間が形成され、振動板11と固定極13のエレクトレット層14とでコンデンサーを構成している。振動板11が固定された振動板保持体12、エレクトレット層14を有する固定極13を含むコンデンサーマイクロホンユニット構成部品は図示されないユニットケースに組み込まれている。ユニットケースはアースを兼ねていて振動板11と電気的につながれている。固定極13はマイクロホンユニットの出力端子となっていて、次に説明するインピーダンス変換回路に接続されている。
Hereinafter, embodiments of a condenser microphone unit and a condenser microphone according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a main microphone, and 2 denotes a sub microphone. The main microphone 1 is mainly composed of an electret condenser microphone unit, and includes a
インピーダンス変換回路はFET6を主体としてなる。FET6のソースには電源7の正極が接続され、電源7の負極はアースに落とされている。主マイクロホン1の固定極13はコンデンサー17を介してFET6のベースに接続され、主マイクロホン1の出力信号が入力されるように構成されている。FET6のドレインには二つの負荷抵抗19,20が直列に接続されていて、上記ドレインが出力端子8に接続されている。負荷抵抗19,20の接続点と上記ベースとの間にバイアス抵抗18が接続されている。
The impedance conversion circuit is mainly composed of the FET 6. The positive electrode of the
副マイクロホン2の電気音響変換方式は任意で、コンデンサー型のマイクロホンに限られない。副マイクロホン2は主マイクロホン1の前方に配置されていて、副マイクロホン2の振動板と主マイクロホン1の振動板12との間に所定の距離Dがおかれている。 The electroacoustic conversion method of the sub microphone 2 is arbitrary, and is not limited to the condenser type microphone. The sub microphone 2 is disposed in front of the main microphone 1, and a predetermined distance D is placed between the diaphragm of the sub microphone 2 and the diaphragm 12 of the main microphone 1.
副マイクロホン2の出力信号は、信号レベル検出回路10に入力されるように構成されている。信号レベル検出回路10は、副マイクロホン2の出力信号レベルを検出し、所定のレベル以上の場合に上記主マイクロホン1を構成するエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させるもので、回路構成は以下のとおりである。信号レベル検出回路10は、副マイクロホン2の出力信号レベルが所定のレベル以上かどうかを判断し、所定のレベル以上の場合にエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる比較回路4を備えている。より具体的には、信号レベル検出回路10は、比較回路4の前に増幅器3を備えていて、この増幅器3の出力レベルが所定のレベル以上かどうかを比較回路4が判断し、比較回路4が所定のレベル以上であると判断した場合に、増幅器3の出力信号を整流してエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに印加する電圧を生成する整流器5を備えている。
The output signal of the sub microphone 2 is configured to be input to the signal
整流器5で整流された信号はコンデンサー16で平滑化され、抵抗15を介してエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの固定極13に加えられるように回路構成されている。したがって、副マイクロホン2に所定の音圧以上の大音響が入ると、比較回路4を含む信号レベル検出回路10が検出し、増幅器3で増幅されかつ整流器5で整流された上記大音響の音圧に応じた直流電圧が抵抗15を介して上記固定極13に印加される。
The signal rectified by the
エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの固定極13に形成されているエレクトレット層14は、もともと所定の成極電圧を有していて、信号レベル検出回路10から電圧が印加されることによって、上記成極電圧が等価的に減少し、主マイクロホン1の感度が低下する。したがって、主マイクロホン1に大音響が入ることに先立って、上記のようにして主マイクロホン1の感度を低下させておけば、主マイクロホン1に大音響が入った時点ではその感度が低下しているため、FET6を主体とするインピーダンス変換回路に過大な信号が入力されることを回避することができ、インピーダンス変換回路の出力信号が歪むことを防止することができる。
The
上記のように、主マイクロホン1に大音響が入ることに先立って、主マイクロホン1の感度を低下させるためには、主マイクロホン1と副マイクロホン2との距離Dを、目的達成に必要な所定の距離、あるいはそれ以上に設定する必要がある。空気中の音波の伝播速度は平均して340m/secであり、この音波の伝播速度と信号レベル検出回路10の信号処理速度とから割り出した距離が上記距離Dとなる。
As described above, in order to reduce the sensitivity of the main microphone 1 before the large sound enters the main microphone 1, the distance D between the main microphone 1 and the sub microphone 2 is set to a predetermined value necessary for achieving the purpose. Must be set to a distance or more. The propagation speed of sound waves in the air is 340 m / sec on average, and the distance D calculated from the propagation speed of the sound waves and the signal processing speed of the signal
また、副マイクロホン2に大音響が入った時点から、信号レベル検出回路10が大音響による過大入力があったことを検出し、エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの固定極13に電圧を印加するまでの所要時間(動作遅れ時間)は、平滑回路を構成するコンデンサー16の容量と、抵抗15の値で決まる時定数によって決まる。したがって、コンデンサー16の容量と、抵抗15の値は、信号レベル検出回路10に求められる動作時間(動作遅れ時間)に基づいて設計する必要がある。
Also, the time required from when the large sound is input to the sub microphone 2 until the signal
図1に示す構成部分のうち、少なくとも主マイクロホン1と副マイクロホン2は、これを一つのマイクロホンケースに組み込むことによってコンデンサーマイクロホンを構成することができる。図1に示すようなインピーダンス変換回路及び信号レベル検出回路10を含めた構成部分すべてをマイクロホンケースに組み込んでもよい。
Among the components shown in FIG. 1, at least the main microphone 1 and the sub microphone 2 can be combined into a single microphone case to form a condenser microphone. All the components including the impedance conversion circuit and the signal
1 主マイクロホン
2 副マイクロホン
3 増幅器
4 比較器
5 整流器
6 FET
11 振動板
13 固定極
14 エレクトレット層
1 Main microphone 2
11
Claims (6)
前記主マイクロホンの前方に所定距離をおいて配置されている副マイクロホンと、
前記副マイクロホンの出力信号レベルを検出し所定のレベル以上の場合に前記エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる信号レベル検出回路と、
前記エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの出力信号が入力されるインピーダンス変換回路と、
を備えてなるコンデンサーマイクロホンユニットであって、
前記主マイクロホンと前記副マイクロホンとの距離は、前記副マイクロホンに大音響が入った時点から、前記信号レベル検出回路が前記エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させるまでの動作時間遅れに見合った距離であるコンデンサーマイクロホンユニット。 A main microphone mainly composed of an electret condenser microphone unit;
A secondary microphone are arranged at a predetermined distance in front of the main microphones,
A signal level detecting circuit for reducing the polarization voltage by applying a voltage to said electret condenser microphone unit detects the output signal level of the sub microphones in the case of more than a predetermined level,
An impedance conversion circuit to which an output signal of the electret condenser microphone unit is input,
A condenser microphone unit comprising :
The distance between the main microphone and the sub-microphone is the operation from when the loud sound enters the sub-microphone until the signal level detection circuit applies a voltage to the electret condenser microphone unit to reduce the polarization voltage. Condenser microphone unit that is a distance commensurate with the time delay.
A condenser microphone in which the microphone unit is incorporated in a microphone case, wherein the condenser microphone unit according to any one of claims 1 to 5 is incorporated in one microphone case.
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