JP5698592B2

JP5698592B2 - ２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホン

Info

Publication number: JP5698592B2
Application number: JP2011094160A
Authority: JP
Inventors: 秋野　裕; 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2031-04-20
Also published as: JP2012227771A

Description

本発明は、単一指向性である２つのエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットを備える２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホンに関するものである。

狭指向性マイクロホンには、音響管を用いる例えばガンマイクロホンと呼ばれるものの他に２次音圧傾度型がある。

２次音圧傾度型マイクロホンは、２つのカージオイドユニットを指向軸（収音軸）の前後に所定の間隔をおいて配置し、その出力を減算することにより実現できる（例えば、非特許文献１参照）。

また、特許文献１には、膜エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットから出力される正相出力信号と、バックエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットから出力される逆相出力信号とを交流的に接続してなる２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホンが提案されている。

特開２００５−２７７４８９号公報

ＪｏｈｎＥａｒｇｌｅ著ＴＨＥＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥＢＯＯＫＳｅｃｏｎｄＥｄｉｔｉｏｎ「ＳＥＣＯＮＤ−ＡＮＤＨＩＧＨＥＲ−ＯＲＤＥＲＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥＳ」参照，ＦｏｃａｌＰｒｅｓｓ出版，２００４年１１月２４日発行

しかしながら、非特許文献１の減算方式の場合には、その減算回路が複雑であるという問題がある。また、特許文献１に記載のマイクロホンによれば、非特許文献１に比べて回路構成は簡素化されるものの、膜エレクトレット型とバックエレクトレット型の２機種を必要とする点で好ましくない。

したがって、本発明の課題は、感度および指向周波数特性が同一である２つの単一指向性コンデンサマイクロホンユニットを用い、簡単な回路構成で２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホンを実現することにある。

上記した課題を解決するため、本発明は、対向的に配置された第１振動板および第１固定極と、ゲートが上記第１固定極に接続されている第１ＦＥＴとを含む単一指向性の第１エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットと、対向的に配置された第２振動板および第２固定極と、ゲートが上記第２固定極に接続されている第２ＦＥＴとを含む単一指向性の第２エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットとを備え、上記第１，第２の各エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットは感度および指向周波数応答が同一であり、上記第１エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットが音源側、上記第２エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットが所定の間隔をもってその後方の位置に収音軸を一致させて配置されており、上記第１，第２ＦＥＴの各ドレインがともに給電線に接続され、上記第１，第２ＦＥＴの各ソースおよび上記第１，第２振動板がともに接地線に接続されているとともに、上記第２ＦＥＴのドレインと上記給電線との間および上記第２ＦＥＴのソースと上記接地線との間に、抵抗値が同一である抵抗素子がそれぞれ接続され、上記第２ＦＥＴのドレインに現れる出力信号にて上記第１振動板が駆動されることを特徴としている。

本発明において、回路的には、上記第２ＦＥＴのドレインが交流結合のカップリングコンデンサを介して上記第１振動板に接続される。

本発明によれば、後方に配置される第２エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの第２ＦＥＴのドレインと給電線との間および第２ＦＥＴのソースと接地線との間に抵抗値が同一である抵抗素子が接続されているため、そのソース側から位相が正相の出力が得られ、ドレイン側からは逆相出力が得られ、これらの出力はレベルが等しく位相のみが１８０゜異なる。一方、音源側の第１エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの第１ＦＥＴのソースからの出力は正相である。第２ＦＥＴのドレイン出力の逆相と第１ＦＥＴのソース出力の正相のレベルは等しい。よって、第２ＦＥＴのドレイン側の逆相出力で第１振動板を駆動することにより、第１ＦＥＴのソースからの出力は、第１エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの出力から第２エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの出力が減算されたものとなり、簡単な回路構成で２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホンが実現できる。

本発明の実施形態に係る２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホンを示す回路構成図。

次に、図１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を参照して、この実施形態に係る２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホンは、感度および指向周波数応答が実質的に同一である第１および第２の２つの単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットＵ１，Ｕ２を備えている。以下、エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットを「マイクロホンユニット」ということがある。

マイクロホンユニットＵ１には、図示しないスペーサを介して対向的に配置された振動板１ａおよび固定極１ｂと、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）Ｑ１とが含まれており、固定極１ｂは、ＦＥＴＱ１のゲートＧに接続されている。

同様に、マイクロホンユニットＵ２には、図示しないスペーサを介して対向的に配置された振動板２ａおよび固定極２ｂと、インピーダンス変換器としてのＦＥＴＱ２とが含まれており、固定極２ｂは、ＦＥＴＱ２のゲートＧに接続されている。

マイクロホンユニットＵ１，Ｕ２は、ともにバックエレクトレット型で、詳しくは図示しないが、固定極１ｂ，２ｂには、エレクトレット誘電体膜が設けられている。また、ＦＥＴＱ１，Ｑ２のゲートＧとソースＳとの間には、２つのダイオードＤ１，Ｄ２を互いに逆方向として並列に接続したバイアス回路が接続されている。

第１マイクロホンユニットＵ１と第２マイクロホンユニットＵ２は、指向軸（収音軸）を実質的に一致させた状態で所定の間隔Ｄをもって離間配置されている。この実施形態において、第１マイクロホンユニットＵ１が音源側で、第２マイクロホンユニットＵ２はその後方に配置されている。音源は図示されていないが、図１において第１マイクロホンユニットＵ１の左側に存在すると仮定している。

この２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホンは、給電線ＶＤＤと接地線ＧＮＤの２線式で駆動される。信号出力ＳＩＧ−ＯＵＴは、第１マイクロホンユニットＵ１が備えるＦＥＴＱ１のソースＳ側から得る。

第１マイクロホンユニットＵ１において、振動板１ａは抵抗素子Ｒ１を介して接地線ＧＮＤに接続される。また、ＦＥＴＱ１のドレインＤは、給電線ＶＤＤに接続され、ＦＥＴＱ１のソースＳは、抵抗素子Ｒ２を介して接地線ＧＮＤに接続される。

第２マイクロホンユニットＵ２において、振動板２ａは接地線ＧＮＤに接続される。また、ＦＥＴＱ２のドレインＤは、給電線ＶＤＤに接続され、ＦＥＴＱ２のソースＳは、接地線ＧＮＤに接続されるが、ＦＥＴＱ２のドレインＤと給電線ＶＤＤとの間には抵抗素子Ｒ３が接続され、ＦＥＴＱ２のソースＳと接地線ＧＮＤとの間に抵抗素子Ｒ４が接続される。

抵抗素子Ｒ３とＲ４の抵抗値は実質的に同一とする。これにより、ＦＥＴＱ２のソースＳには音源から到来する音波に対して位相が正相である出力が現れ、これに対して、ＦＥＴＱ２のドレインＤには逆相の出力が現れる。これらの正相出力と逆相出力は、レベルが等しく位相のみが１８０゜異なる。

一方、第１マイクロホンユニットＵ１が備えるＦＥＴＱ１のソースＳからの出力は正相である。ＦＥＴＱ２のドレインＤに現れる逆相出力のレベルと、ＦＥＴＱ１のソースＳからの正相出力のレベルはほぼ等しい。

このことから、第２マイクロホンユニットＵ２が備えるＦＥＴＱ２のドレインＤ側の逆相出力で第１マイクロホンユニットＵ１の振動板１ａを駆動することにより、第１マイクロホンユニットＵ１が備えるＦＥＴＱ１のソースＳからの信号出力ＳＩＧ−ＯＵＴは、（Ｕ１−Ｕ２）の減算出力となる。

そのため、この実施形態では、ＦＥＴＱ２のドレインＤと抵抗素子Ｒ３との接続点を交流結合のカップリングコンデンサＣ１を介して第１マイクロホンユニットＵ１の振動板１ａに接続するようにしている。なお、振動板１ａに対する接続個所は、実際には振動板１ａが張設されている金属製の支持リング（ダイアフラムリング）である。

このように、本発明によれば、感度および指向周波数応答が実質的に同一である第１および第２の２つの単一指向性マイクロホンユニットＵ１，Ｕ２を用い、音源に対して遠い方に配置される第２マイクロホンユニットＵ２のＦＥＴＱ２のドレインＤとソースＳに抵抗値が等しい抵抗素子Ｒ３，Ｒ４を接続するとともに、ＦＥＴＱ２のドレインＤをカップリングコンデンサＣ１を介して音源に近い側の第１マイクロホンユニットＵ１の振動板１ａに接続する、という簡単な回路構成で２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホンを実現することができる。

Ｕ１第１マイクロホンユニット
Ｕ２第２マイクロホンユニット
１ａ，２ａ振動板
１ｂ，２ｂ固定極
Ｑ１，Ｑ２ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
Ｇゲート
Ｄドレイン
Ｓソース
Ｒ１〜Ｒ４抵抗素子
Ｃ１カップリングコンデンサ
ＶＤＤ給電線
ＧＮＤ接地線

Claims

対向的に配置された第１振動板および第１固定極と、ゲートが上記第１固定極に接続されている第１ＦＥＴとを含む単一指向性の第１エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットと、
対向的に配置された第２振動板および第２固定極と、ゲートが上記第２固定極に接続されている第２ＦＥＴとを含む単一指向性の第２エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットとを備え、上記第１，第２の各エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットは感度および指向周波数応答が同一であり、
上記第１エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットが音源側、上記第２エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットが所定の間隔をもってその後方の位置に収音軸を一致させて配置されており、
上記第１，第２ＦＥＴの各ドレインがともに給電線に接続され、上記第１，第２ＦＥＴの各ソースおよび上記第１，第２振動板がともに接地線に接続されているとともに、
上記第２ＦＥＴのドレインと上記給電線との間および上記第２ＦＥＴのソースと上記接地線との間に、抵抗値が同一である抵抗素子がそれぞれ接続され、
上記第２ＦＥＴのドレインに現れる出力信号にて上記第１振動板が駆動されることを特徴とする２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホン。
上記第２ＦＥＴのドレインが交流結合のカップリングコンデンサを介して上記第１振動板に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の２次音圧傾度型エレクトレットコンデンサマイクロホン。