JP5060980B2

JP5060980B2 - コンデンサマイクロホンユニットおよびその固定極

Info

Publication number: JP5060980B2
Application number: JP2008020235A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009182755A

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンユニットおよびその固定極に関し、さらに詳しく言えば、特にインピーダンス変換器を必要としないコンデンサマイクロホンユニットに関するものである。

コンデンサマイクロホンユニットでは、音圧を受けて振動する振動板と、成極電圧が印加される固定極とをスペーサを介して対向的に配置し、振動板の振動による静電容量の変化を電圧変化に変換して電気信号（音声信号）としている。

この構成により、コンデンサマイクロホンユニットはインピーダンスが高いことから、ユニットの直後にＦＥＴ（電界効果トランジスタ）や真空管などのインピーダンス変換器を接続し、ユニットからの信号を高いインピーダンスで受けて、低いインピーダンスで出力するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３１７９９６号公報

しかしながら、インピーダンスが高い部分が存在すると、外部からの電磁波などとの静電結合による雑音が発生することがあるため、ユニット自体を厳重に静電シールドする必要がある。

また、インピーダンス変換器からは固有雑音を発生され、特に大きな音波が到来した場合には、その出力に歪みが生じやすい。これは、振動板の変位を電圧に変換していることによる。

したがって、本発明の課題は、特にインピーダンス変換器を必要としないコンデンサマイクロホンユニットを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、音圧を受けて振動する振動板と固定極とが所定の空隙を介して対向的に配置されているコンデンサマイクロホンユニットにおいて、上記固定極には電気的に分割された複数の電極ピースが含まれ、上記複数の電極ピースがインダクタ素子を介して直列に接続され、上記各電極ピースと上記振動板との間の静電容量と上記インダクタ素子とにより遅延回路が形成され、上記直列接続の両端に位置する第１，第２の２つの電極ピースのうちの第１電極ピースが上記遅延回路の信号入力側で、第２電極ピースが上記遅延回路の信号出力側であることを特徴としている。

本発明の好ましい態様によれば、上記複数の電極ピースが扇状をなすように放射状に電気的に分割されており、所定の隣接する２つの電極ピースが上記第１，第２電極ピースに割り当てられる。また、本発明において、上記各電極ピースがほぼ同形，同大であることが好ましい。

本発明の第１形態によると、上記信号入力側の第１電極ピースと上記振動板との間に交流信号源が接続される。

本発明の第２形態によると、上記信号入力側の第１電極ピースと上記信号出力側の第２電極ピースとが増幅器を介して接続される。

また、本発明には、音圧を受けて振動する振動板と所定の空隙を介して対向的に配置されるコンデンサマイクロホンユニット用の固定極で、電気的に分割された複数の電極ピースが含まれ、上記複数の電極ピースがインダクタ素子を介して直列に接続されている固定極も含まれる。

本発明によれば、コンデンサマイクロホンユニットの固定極には、電気的に分割された複数の電極ピースが含まれ、複数の各電極ピースがインダクタ素子を介して直列に接続され、各電極ピースと振動板との間の静電容量とインダクタ素子とにより遅延回路が形成され、この遅延回路により振動板の変位に比例した時間差を有する信号が出力され、ユニット全体としてインピーダンスの高い部分が存在しないため、特にインピーダンス変換器を必要としないで音声信号を得ることができる。したがって、ユニット自体を厳重に静電シールドしなくてもよく、また、インピーダンス変換器による固有の雑音がなくなる。

また、複数の電極ピースを扇状をなすように放射状に電気的に分割し、かつ、好ましくは各電極ピースをほぼ同形，同大とすることにより、良好な周波数応答特性を得ることができる。

また、信号入力側の第１電極ピースと振動板との間に交流信号源（パルス発生器を含む）を接続することにより、遅延回路から静電容量の変化を反映した時間軸信号が得られる。

また、信号入力側の第１電極ピースと信号出力側の第２電極ピースとを増幅器を介して接続することにより発振器が構成され、振動板の変位はＦＭ変調として周波数の変位に変換されるため、遅延回路の出力をＦＭ検波することにより、音声を得ることができる。

次に、図１ないし図４により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明の実施形態に係るコンデンサマイクロホンユニットに含まれる構成要素を分離して示す断面図，図２は固定極を示す平面図，図３，図４は上記コンデンサマイクロホンユニットの使用形態を示す等価回路図である。

図１に示すように、このコンデンサマイクロホンユニットは、基本的な構成として、音圧（音波）を受けて振動する振動板１０と、振動板１０と対向的に配置される円盤状の固定極２０と、振動板１０と固定極２０との間に配置され、それらの間に所定の空隙（空気層）を形成するスペーサ３０とを備える。

振動板１０には、厚さがμオーダーであるきわめて薄い合成樹脂フィルムで、固定極２０との対向面側に金属蒸着膜を有するフィルムが用いられるが、エレクトレット誘電体膜が用いられてもよい。振動板１０は、所定の張力をもって支持リング１１に張設された状態で図示しないユニットケース内に配置される。

固定極について、従来の一般的なコンデンサマイクロホンユニットでは、その固定極には、１枚構成の例えば多孔のアルミニウム板が用いられているが、本発明における固定極２０には、電気的に分割された複数の電極ピース２１が含まれる。

この実施形態に係る固定極２０には、図２に示すように、複数の電極ピース２１として、固定極２０の中心軸を中心に放射状に等分割された扇状をなす６つの電極ピース２１ａ〜２１ｆが含まれている。なお、電極ピース２１ａ〜２１ｆを区別する必要がない場合には、単に電極ピース２１とする。

図１における固定極２０は、図２のＡ−Ａ線断面として示されており、各電極ピース２１は電気絶縁性の基板２０ａの表面に例えばアルミニウム材などにより形成されている。この実施形態では、両面電極基板として、基板２０ａの両面に各電極ピース２１が形成されているが、片面電極基板であってもよい。

固定極２０には、各電極ピース２１および基板２０ａを貫通する多数の音孔２０ｂが穿設されている。固定極２０は、図示しない合成樹脂製の台座に支持された状態でスペーサ３０を介して振動板１０と対向するようにユニットケース内に配置される。

図２に示すように、電極ピース２１ａ〜２１ｆは、インダクタ素子（コイル）２２を介して直列に接続されている。この例では、インダクタ素子２２には、表面実装可能なチップ部品が用いられている。

直列に接続された電極ピース２１ａ〜２１ｆのうち、その一端側の電極ピース２１ａには、信号入力端子２３が形成され、他端側の電極ピース２１ｆには、信号出力端子２４が形成されている。

振動板１０と固定極２０とを対向させると、図３に示すように、各電極ピース２１と振動板１０との間の静電容量（Ｃ）と、インダクタ素子２２のインダクタ（Ｌ）とが多段に接続された遅延回路が構成される。

コンデンサマイクロホンユニットを動作させるには、その第１使用形態として、図３に示すように、振動板１０と固定極２０の信号入力端子２３との間に、交流信号源として例えばパルス発生器４１を接続する。

そして、パルス発生器４１の信号入力端子２３に接続される側の電極端子から出力端子ＯＵＴ１を引き出す。パルス発生器４１と信号入力端子２３との間には所定の抵抗素子Ｒ１を入れる。パルス発生器４１に代えて、正弦波発生器を用いてもよい。

また、固定極２０の信号出力端子２４から、遅延回路側の出力端子ＯＵＴ２を引き出すとともにもに、信号出力端子２４を所定の抵抗素子Ｒ２を介して接地に接続する。振動板１０も接地に接続する。

一方の出力端子ＯＵＴ１には、パルス発生器４１から出力されるパルス波形がそのまま現れるが、他方の出力端子ＯＵＴ２には、遅延回路を介して所定時間遅延されたパルス波形が現れる。Ｌ，Ｃの段数が多いほど遅延時間が大きくなる。

振動板１０の振動（変位）に伴って、各電極ピース２１との間の静電容量（Ｃ）が変化するため、出力端子ＯＵＴ２には、静電容量（Ｃ）の変化に応じたパルス間隔でパルス波形（時間軸信号）が出力される。

このように、出力端子ＯＵＴ２に現れる遅延パルス波形は、振動板１０の振動を反映しているため、出力端子ＯＵＴ２に現れる遅延パルス波形と、出力端子ＯＵＴ１に現れる原パルス波形との時間差により、音声信号を得ることができる。

第２使用形態では、図４に示すように、固定極２０の信号入力端子２３と信号出力端子２４とを反転増幅器４２を介して接続する。これにより発振器が構成され、振動板１０の変位は周波数の変位になる（ＦＭ変調）。

音声を再生するには、上記ＦＭ変調波を次段のＦＭ検波器４３にて検波して所定に増幅してスピーカ４４を駆動すればよい。なお、シングアラウンド法を用いると、振動板１０の変位はパルスの間隔に変換されるため、デジタル処理を行うこともできる。

以上説明したように、本発明によれば、インピーダンスの高い部分がないため、静電結合による不具合を防止することができる。また、インピーダンス変換器が不要となることから、インピーダンス変換器の固有雑音が発生することもない。

なお、上記実施形態では、電気絶縁性基板２０ａの表面に分割された各電極ピース２１を形成するようにしているが、従来で固定極として用いられている金属の円盤体を複数の分割して電極ピースとし、それら各電極ピースをインダクタ素子にて直列に接続してもよい。

本発明の実施形態に係るコンデンサマイクロホンユニットに含まれる構成要素を分離して示す断面図。上記コンデンサマイクロホンユニットの固定極を示す平面図。上記コンデンサマイクロホンユニットの第１使用形態を示す等価回路図。上記コンデンサマイクロホンユニットの第２使用形態を示す等価回路図。

符号の説明

１０振動板
１１支持リング
２０固定極
２０ａ基板
２１（２１ａ〜２１ｆ）電極ピース
２２インダクタ素子
２３信号入力端子
２４信号出力端子
４１パルス発生器（交流信号源）
４２反転増幅器
４３ＦＭ検波器
４４スピーカ

Claims

音圧を受けて振動する振動板と固定極とが所定の空隙を介して対向的に配置されているコンデンサマイクロホンユニットにおいて、
上記固定極には電気的に分割された複数の電極ピースが含まれ、上記複数の電極ピースがインダクタ素子を介して直列に接続され、上記各電極ピースと上記振動板との間の静電容量と上記インダクタ素子とにより遅延回路が形成され、上記直列接続の両端に位置する第１，第２の２つの電極ピースのうちの第１電極ピースが上記遅延回路の信号入力側で、第２電極ピースが上記遅延回路の信号出力側であることを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
上記複数の電極ピースが扇状をなすように放射状に電気的に分割されており、所定の隣接する２つの電極ピースが上記第１，第２電極ピースに割り当てられていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
上記各電極ピースがほぼ同形，同大であることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
上記信号入力側の第１電極ピースと上記振動板との間に交流信号源が接続されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
上記信号入力側の第１電極ピースと上記信号出力側の第２電極ピースとが増幅器を介して接続されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
音圧を受けて振動する振動板と所定の空隙を介して対向的に配置されるコンデンサマイクロホンユニット用の固定極において、
上記固定極には電気的に分割された複数の電極ピースが含まれ、上記複数の電極ピースがインダクタ素子を介して直列に接続されていることを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット用の固定極。