JP5497616B2

JP5497616B2 - マイクロホンおよびマイクロホン装置

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Publication number: JP5497616B2
Application number: JP2010250708A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-11-09
Also published as: US8804983B2; JP2012104991A; US20120114159A1

Description

本発明は、複数台のマイクロホンを接続して動作させるマイクロホン及び同マイクロホンにて構成されるマイクロホン装置に関するものである。

エレクトレットコンデンサマイクロホンのうち、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）のドレイン側から出力を得るドレイン出力（２線式）のエレクトレットコンデンサマイクロホンが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような形態のエレクトレットコンデンサマイクロホンは「プラグインパワー方式」などの名称で知られている。図５にプラグインパワー方式のエレクトレットコンデンサマイクロホンの例を示す。

図５において、マイクロホンユニット１００は、振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有するマイクロホンカプセル１１０と、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ１２０と、を備えている。プラグインパワー方式は、ＦＥＴ１２０のドレインＤに対して直列に負荷抵抗ＲＬと直流電源Ｖｃｃを接続し、負荷抵抗ＲＬの両端の電圧変化を出力端子Ｔ１、Ｔ２から得るように構成されている。

ＦＥＴ１２０は、ゲートＧとソースＳとの間にダイオードと高抵抗を接続するバイアス内蔵型であり、ドレイン電流はゲートＧ−ソースＳ間の電圧が０のときのドレイン電流値（Ｉｄｓｓ）で固定される。このマイクロホン１０を、負荷抵抗ＲＬに対して並列に複数台を接続することで、それぞれのマイクロホンからの音声信号を合成して得ることができる。

しかし、負荷抵抗ＲＬに対して並列に複数のマイクロホンユニット１００を接続すると、台数によって負荷抵抗ＲＬの直流両端電圧が変化する。そのため、接続される台数によっては、負荷抵抗ＲＬの直流両端電圧が直流電源Ｖｃｃの電源電圧に近づくことになる。そうすると、ＦＥＴ１２０のドレインＤとソースＳ間の電圧が減少しすぎてＦＥＴ１２０が動作できなくなる。

このようなマイクロホンユニットを並列接続することで生じるインピーダンス変換器の動作電流減少を解消する方法として、接続するマイクロホンの台数に応じて負荷抵抗ＲＬの抵抗値を適宜切り替える方法がある。しかしながら、負荷抵抗ＲＬの抵抗値を設置時や使用時に切り替える作業が必要になるため、実用において煩雑かつ不便である。

そこで、上記のような煩雑さと不便さを解消する方法として、負荷に出力トランスを用いる方法が知られている。この方法によれば、接続するマイクロホンの台数（消費電流）によってＦＥＴ１２０のドレインＤとソースＳ間の電圧が低下することはない。しかしながら、出力トランスに直流電流が流されることにより直流磁化が発生し、トランス性能が劣化するという別の課題が生ずる。

そこで、上記の課題を解決するマイクロホン装置として、出力回路部に出力トランスとカレントミラー回路とを備えることで、特段の調整を行うことなく、複数のマイクロホンを並列に接続して用いることができるマイクロホン装置が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開平８−３３０９０号公報特開２００６−１９７２８４号公報

特許文献２に係るマイクロホン装置の例を図４に示す。図４に示す、マイクロホン装置は、複数のマイクロホンユニット１００ａ〜１００ｃが、装置本体２００に並列に接続されている。マイクロホンユニット１００ａ〜１００ｃは、図５で示したエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットと同じ構成であって、振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有するマイクロホンカプセル１１０ａ〜１１０ｃと、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ１２０ａ〜１２０ｃと、をそれぞれ備えている。なお、各固定極はＦＥＴ１２０ａ〜１２０ｃのゲートＧに接続され、各振動板はＦＥＴ１２０ａ〜１２０ｃのソースＳとともに接地に接続されている。

装置本体２００には、直流電源Ｖｃｃと、負荷として用いる音声信号出力用の出力トランス２０１と、カレントミラー回路２０４が含まれている。出力トランス２０１の１次側巻線２０２は、センタータップ２０２ｃにより一方の巻線部２０２ａと他方の巻線部２０２ｂとに分けられており、その一方の巻線部２０２ａに対してマイクロホンユニット１００ａ〜１００ｃが備えるＦＥＴ１２０ａ〜１２０ｃのドレインＤが並列的に接続されている。上記１次巻線２０２の他方の巻線部２０２ｂはカレントミラー回路２０４に接続され、上記センタータップ２０２ｃは直流電源Ｖｃｃの正極に接続されている。出力トランス２０１の２次側巻線２０３は図示しない音声出力回路に接続されている。

特許文献２に係るマイクロホン装置は、マイクロホンの接続台数の増加に応じて増える動作電流を、カレントミラー回路２０４によって作り出すことができ、また、出力トランス２０１の１次巻線２０２には、センタータップ２０２ｃからみて一方の巻線部２０２ａと他方の巻線部２０２ｂに、互いに反対向きの電流が流れるため、直流電流の飽和を防ぐことができる。しかし、特許文献２に係るマイクロホン装置は、出力トランスとカレントミラー回路が必要であり、かつ、ＦＥＴのドレインの交流インピーダンスが高いことから、外部からの雑音が入り込みやすいという問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、出力トランス回路やカレントミラー回路などを用いることなく、より簡易な構成を用いて、複数台のマイクロホンを電源に対して並列に接続して動作させることができるマイクロホンおよび、同マイクロホンにて構成されるマイクロホン装置を提供することを目的とする。

本発明は、振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有しインピーダンス変換器としてのＦＥＴを含むマイクロホンユニットと、マイクロホンユニットから出力される音声信号を外部に出力する出力端子と、マイクロホンユニットとは異なる他のマクロホンユニットの出力端子が挿入される入力端子と、を有し、入力端子に、他のマイクロホンユニットの出力端子が挿入されているとき、当該マイクロホンユニットの出力信号には、他のマイクロホンの出力信号が加えられて出力されることを主な特徴とする。

また、本発明は、上記のマイクロホンに関するものであって、マイクロホンユニットの入力端子に他のマイクロホンユニットの出力端子が挿入されていないときは、入力端子の信号端子は接地されており、マイクロホンユニットの入力端子に他のマイクロホンユニットの出力端子が挿入されたときは、入力端子の信号端子と出力端子の信号端子が接続されることを特徴とする。

また、本発明は、上記のマイクロホンに関するものであって、出力端子と入力端子は３極の端子であって、信号端子、電源端子、接地端子からなることを特徴とする。

また、本発明は、マイクロホン装置に関するものであって、複数台のマイクロホンを数珠つなぎ状に複数台接続されてなるマイクロホン装置であって、各マイクロホンが上記のマイクロホンからなることを特徴とする。

また、本発明は、マイクロホン装置に関するものであって、振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有しインピーダンス変換器としてのＦＥＴを含むマイクロホンユニットと、マイクロホンユニットから出力される音声信号を外部に出力する出力端子と、マイクロホンユニットとは異なる他のマクロホンユニットの出力端子が挿入される入力端子と、を備え、各マイクロホンは、入力端子に他のマイクロホンの出力端子が挿入されているときは、マイクロホンユニットの振動板側の信号線と他のマイクロホンの出力端子の信号端子が電気的に接続され、マイクロホンの出力信号に、前段に接続された他のマイクロホンの出力信号が加えられて出力されることを特徴とする。

本発明によれば、出力トランス回路やカレントミラー回路などを用いることなく、より簡易な構成を用いて、複数台のマイクロホンを電源に対して並列に接続して動作させることができるマイクロホンおよび、同マイクロホンにて構成されるマイクロホン装置を得ることができる。

本発明に係るマイクロホン装置の構成例を概略的に示す構成図である。本発明に係るマイクロホンの例を示す回路図である。本発明に係るマイクロホン装置の接続状態例を示す回路図である。従来のマイクロホン装置の例を示す回路図である。従来のドレイン出力（２線式）のマイクロホンの構成例を概略的に示す回路図である。

以下、本発明に係るマイクロホンおよびマイクロホン装置の実施例について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るマイクロホンおよびマイクロホン装置の例を示す外観図である。図１において、マイクロホン装置３は、複数のマイクロホン１を直列的に接続して数珠つなぎ状態とし、最後段のマイクロホン１には電源を含む装置２に接続してなる。各マイクロホン１は、出力端子であるプラグ１４と、図１に正対した左側に設けられている図示しない入力端子であるジャック１３がそれぞれに備わっている。最前段のマイクロホン１のプラグ１４が次段のマイクロホン１のジャック１３に挿入され、次段のマイクロホン１のプラグ１４が次々段のマイクロホン１のジャック１３に挿入され、これを連続的に接続することで、各マイクロホン１が数珠つなぎ状の接続、いわゆるデイジーチェーン接続になっている。

最後段のマイクロホンは装置２に接続され、装置２が備える電源から動作電流が接続コードを介して供給される。この動作電流は、最後段のマイクロホン１から最前段のマイクロホン１に向けて、各マイクロホン１のジャック１３とプラグ１４の接続を介して供給される。すなわち、各マイクロホン１は電源に対して並列に接続されている。

以上のように、本発明に係るマクロホンおよびマイクロホン装置は、電源に対して数珠つなぎ状に接続し、多数のマイクロホンを用いるときに必要となる配線の敷設などの設置作業を軽減することができる。

次に、本発明に係るマイクロホンについて、より詳細に説明する。図２は、本発明に係るマイクロホンの実施例を示す回路図である。図２において、マイクロホン１は、エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットであるマイクロホンユニット１０と、入力端子を構成するジャック１３と、出力端子を構成するプラグ１４と、を有してなる。

マイクロホンユニット１０は、振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有するマイクロホンカプセル１１と、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ１２とを、備えている。マイクロホンカプセル１１の固定極はＦＥＴ１２のゲートＧに接続され、マイクロホンカプセル１１の振動板はジャック１３の信号端子Ｔに接続されるとともに抵抗Ｒ１
を介してプラグ１４およびジャック１３の接地端子Ｓに接続されている。ＦＥＴ１２のドレインＤはプラグ１４の電源端子Ｒに接続され、ソースＳは出力端子の信号端子Ｔに結合コンデンサを介して接続されるとともに、抵抗Ｒ２を介してプラグ１４およびジャック１３の接地端子Ｓに接続されている。

出力端子であるプラグ１４は、結合コンデンサに接続される信号端子Ｔと、電源端子Ｒと、接地端子Ｓと、を有する３極の端子である。

ジャック１３は、プラグ１４に対応する３つの端子を有してなる。プラグ１４を構成する３つの端子は信号端子Ｔ、電源端子Ｒ、接地端子Ｓであって、プラグ１４が有する３つの端子（信号端子Ｔ、電源端子Ｒ、接地端子Ｓ）と、それぞれ対応する。図２は、ジャック１３に他のマイクロホン１のプラグ１４が挿入されてない状態を示している。図２において明らかなように、ジャック１３にプラグ１４が挿入されていないとき、ジャック１３の信号端子Ｔは、接地されている。すなわち、振動板側は接地されているので、マイクロホン１は単体のマイクロホンとしても動作する。

図示しない他のマイクロホン１のプラグ１４がジャック１３に挿入されると、ジャック１３の信号端子Ｔは接地から離れて、ジャック１３の信号端子Ｔと他のマイクロホン１のプラグ１４の信号端子Ｔに接続される。言い換えると、他のマイクロホン１のプラグ１４の信号端子Ｔが、当該マイクロホン１の振動板に接続され出力信号に加えられる。加えられた出力信号は、当該マイクロホン１におけるプラグ１４の信号端子Ｔから出力される。また、他のマイクロホン１のプラグ１４が挿入されたマイクロホン１においては、マイクロホンカプセル１１の振動板が抵抗Ｒ１を介して接地されていることによって音声信号出力が確保されている。

また、マイクロホン１の動作電流は、後段のマイクロホン１に接続したプラグ１４の電源端子Ｒを介して供給される。電源端子ＲはＦＥＴのドレインＤにつながっているので、動作電流はＦＥＴ１２のドレインＤに供給されて、さらに前段に接続される他のマイクロホン１のジャック１３が備える電源端子Ｒを介して前段のマイクロホン１へと供給される。このように、プラグ１４を他のマイクロホン１が備えるジャック１３に挿入して数珠つなぎ状に接続しデイジーチェーン接続になったとき、図示しない電源から供給される動作電流は、プラグ１４とジャック１３の接続を介して順次供給される。すなわち、本発明に係るマイクロホンは、ジャック１３にプラグ１４を繋がなければ、単体のマイクロホンとして動作し、プラグ１４にジャック１３をつないだときは、振動板側の端子と前段の出力端子が電気的に接続して、各マイクロホン１の出力信号が加算されて出力される。

次に、本発明に係るマイクロホンをデイジーチェーン接続し、マイクロホン装置として動作させる形態の実施例について図３を用いて説明する。図３に示すように、マイクロホン装置３は、複数のマイクロホン１ａから１ｄと、電源Ｖｃｃを備える装置２を有してなる。なお、説明の都合上、４台マイクロホン（１ａから１ｄ）を例に用いているが、本発明に係るマイクロホン装置は、この台数に限ることはなく、電源から供給される動作電流が許容する範囲内でさらに多数のマイクロホンを接続して用いることができる。

図３において、プラグ１４とジャック１３の図示は省略している。図３に示すように、各マイクロホン１ａから１ｄの電源端子Ｒは、各マイクロホン１ａから１ｄのインピーダンス変換器であるＦＥＴ１２のドレインＤに接続されて、電源であるＶｃｃに接続されている。また、接地端子Ｓは、各マイクロホン１ａから１ｄの振動板側に各抵抗Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃ、Ｒ１ｄを介して接続されている。各マイクロホン１ａから１ｄの信号出力端子である信号端子Ｔは、後段のマイクロホン１の振動板側に接続されている。このように、各マイクロホン１ａから１ｄは、電源に対しては並列となり、出力信号は直列接続となる。各マクロホン１ａから１ｄにおいて、ＦＥＴのソースと接地との間に接続されている抵抗を図３では、符号Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃ、Ｒ２ｄで表している。

ＦＥＴ１２はドレイン接地回路になっているので、その増幅度は略１倍である。したがって、複数のマイクロホン１の出力信号が直列接続になっても、過剰に増幅されることはなく、各マイクロホン１のマイクロホンユニット１１の入力に応じた出力が得られる。このように、本発明に係るマイクロホン装置は、複数のマイクロホンから入力された信号を加算して1つの信号として出力することができ、かつ、信号の加算によってレベルが変動することがない。

このように、本発明に係るマイクロホン装置は、出力回路においてカレントミラー回路や出力トランスが不要となり、出力信号はソースフォロワーであるので、交流インピーダンスが低く、外部からの雑音の影響を受けにくい。

本発明に係るマイクロホンを並列接続してなるマイクロホン装置は、例えば会議場のマイクロホン装置や防犯カメラと併用される防犯システムなどに適用できるものである。

１マイクロホン
２本体装置
３マイクロホン装置
１１マイクロホンカプセル
１２ＦＥＴ
１３ジャック
１４プラグ

Claims

振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有しインピーダンス変換器としてのＦＥＴを含むマイクロホンユニットと、
上記マイクロホンユニットから出力される音声信号を外部に出力する出力端子と、
上記マイクロホンユニットとは異なる他のマクロホンユニットの出力端子が挿入される入力端子と、を有し、
上記入力端子に、上記他のマイクロホンユニットの出力端子が挿入されているとき、当該マイクロホンユニットの出力信号には、上記他のマイクロホンの出力信号が加えられて出力されることを特徴とするマイクロホン。
上記マイクロホンユニットの入力端子に上記他のマイクロホンユニットの出力端子が挿入されていないときは、上記入力端子の信号端子は接地されており、
上記マイクロホンユニットの入力端子に上記他のマイクロホンユニットの出力端子が挿入されたときは、上記入力端子の信号端子と上記出力端子の信号端子が接続されることを特徴とする請求項１記載のマイクロホン。
上記出力端子と上記入力端子は３極の端子であって、信号端子、電源端子、接地端子からなることを特徴とする請求項２記載のマイクロホン。
複数台のマイクロホンを数珠つなぎ状に複数台接続されてなるマイクロホン装置であって、各マイクロホンが上記請求項１または２に記載のマイクロホンからなることを特徴とするマイクロホン装置。
振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット材を有しインピーダンス変換器としてのＦＥＴを含むマイクロホンユニットと、上記マイクロホンユニットから出力される音声信号を外部に出力する出力端子と、上記マイクロホンユニットとは異なる他のマクロホンユニットの出力端子が挿入される入力端子と、を備えたマイクロホン装置であって、
上記各マイクロホンは、
上記入力端子に他のマイクロホンの出力端子が挿入されているときは、上記マイクロホンユニットの振動板側の信号線と上記他のマイクロホンの出力端子の信号端子が電気的に接続され、上記マイクロホンの出力信号に、前段に接続された他のマイクロホンの出力信号が加えられて出力されることを特徴とするマイクロホン装置。