JP6095411B2 - コンデンサステレオマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、プラグインパワー対応のコンデンサステレオマイクロホンに関するものである。

コンデンサマイクロホンは、電気音響変換の大本であるマイクロホンカプセルの出力インピーダンスが極めて高いため、インピーダンス変換器によりインピーダンスを低くして出力する。インピーダンス変換器は一般にＦＥＴを備えていて、ＦＥＴを動作させるための電源が必要になる。

以下、本明細書において、「マイクロホンカプセル」とは、相対向してコンデンサを構成する振動板と固定極を主体としてなり、音波を受けて振動板が振動することにより電気音響変換する素子のことをいう。マイクロホンカプセルのことをマイクロホンモジュールという場合もあるが、本明細書ではマイクロホンカプセルという。マイクロホンカプセルとインピーダンス変換器を含む部分を「コンデンサマイクロホンユニット」または単に「マイクロホンユニット」という。マイクロホンユニットがマイクロホンケースに収納され、フロントメッシュ、回路基板、その他の部材が装備されることによりマイクロホンが構成される。

業務用のコンデンサマイクロホンは、３ピンタイプのＸＬＲコネクタなどを経て外部からファントム電源が供給される。ファントム電源の本来の目的は、コンデンサマイクロホンに成極電圧を供給することであるが、ファントム電源をインピーダンス変換器の動作電源として利用することができる。

しかし、民生用のＩＣレコーダ、ビデオレコーダなど（以下「録音機器」という）にコンデンサマイクロホンを接続して使用する場合、ファントム電源を利用することは想定されていない。そこで近年では、民生用録音機器のマイクロホンジャックにマイクロホンプラグを結合すると、録音機器が備えている電源からマイクロホンに電源が供給される仕組みが採用されている。この仕組みをプラグインパワーと称している。

ところで、立体感のある音声を収録しかつ再生することができるように、左チャンネルと右チャンネルに分離して収録するようにしたステレオマイクロホンがある。ステレオマイクロホンとして、一つの筺体内に左チャンネルと右チャンネルのマイクロホンカプセルを収納した構造のものがある。また、狭指向性のステレオマイクロホンを得るために、指向軸をマイクロホン本体の主軸方向に向けたミッドカプセルと、指向軸を主軸に直交する方向に向けたサイドカプセルを備えたＭＳ方式ステレオマイクロホンが知られている。

従前のＭＳ方式ステレオマイクロホンのサイドカプセルの指向特性は双指向性であった。しかし、双指向性のマイクロホンカプセルはコスト高になる難点がある。そこで本出願人は、ミッドカプセルと、２個の単一指向性のマイクロホンカプセルを備えたステレオ狭指向性マイクロホンに関して先に提案した（特許文献１参照）。２個の単一指向性のマイクロホンカプセルは、主軸を中心として対称形に配置される。

特許文献１記載の発明によれば、狭指向性のステレオマイクロホンを実現するという所期の目的を達成することができるが、いわゆるプラグインパワーは考慮されていない。すなわち、特許文献１記載の発明は、その実施例を示す回路図からもわかるように、左右の信号出力端子とは別に電源専用の端子ＶＤＤを設ける必要があるからである。

特許文献１に記載されている回路例において、プラグインパワーを実現しようとして、例えば右出力端子または左出力端子を電源端子ＶＤＤに接続したとする。かかる接続では、右出力端子と左出力端子のインピーダンスのバランスが崩れ、左右の音量が異なってステレオ出力を得ることができなくなる。また、上記右出力端子と左出力端子をともに電源端子ＶＤＤに接続したとすると、右出力端子と左出力端子からの出力信号は同じなり、モノラル信号になってしまう。

特許文献１に記載されている回路例において、右出力端子と電源端子ＶＤＤとの間、左出力端子と電源端子ＶＤＤとの間を、それぞれ同じ値の抵抗で接続することが考えられる。こうすれば、右出力端子と左出力端子から電源端子ＶＤＤにそれぞれ抵抗を介して録音機器から電源が供給され、プラグインパワーを実現することができる。しかしながら、電源端子ＶＤＤに供給される電流が上記抵抗で制限され、インピーダンス変換回路を構成するＦＥＴなどの能動素子に十分な電流を供給することができない。結果として左右の出力レベルが小さくなる難点がある。

プラグインパワーのもとで使用可能であり、かつ、ステレオマイクロホンとして使用可能なズームマイクロホンも提案されている（特許文献２参照）。特許文献２記載の発明は、センタマイクと、左右チャンネルマイクと、左右チャンネルマイクの配線間に直列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２と、切り替えスイッチを備えている。上記切り替えスイッチは、センタマイクを抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続するズームモードと、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点をアースに接続しセンタマイクを無効とするステレオモードに切り替えるものである。

特許文献２記載の発明は、プラグインパワーのもとで使用することができる。しかし、ズームモードではセンタマイクと、左右チャンネルマイクの３個のマイクロホン出力が合成されたものであり、左右に分離したステレオ信号を出力することはできない。また、ステレオモードでは広角域で収音するものである。このように、特許文献２記載の発明は、プラグインパワーのもとで狭指向性をもつステレオマイクロホンとして使用することはできない。

特開２０１２−１７８６２８号公報 特開２００１−２８７９５号公報

本発明は、プラグインパワーに対応した狭指向性のコンデンサステレオマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明に係るコンデンサステレオマイクロホンは、
指向軸がマイクロホン本体の主軸に沿って配置されたミッド用コンデンサマイクロホンユニットと、
指向軸が上記主軸に直交する方向に向きかつ上記主軸を挟んで対称形に配置された左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニットと、を有し、
上記ミッド用コンデンサマイクロホンユニットの出力が左サイド用コンデンサマイクロホンユニットおよび右サイド用コンデンサマイクロホンユニットに付加されるように接続され、
上記左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニットがそれぞれ左チャンネルのコネクタ端子および右チャンネルのコネクタ端子に接続され、
上記左チャンネルのコネクタ端子および右チャンネルのコネクタ端子はそれぞれ電源供給抵抗を介して上記ミッド用コンデンサマイクロホンユニットに接続されている
ことを最も主要な特徴とする。

本発明に係るコンデンサステレオマイクロホンを、コネクタを介して録音機器に接続すると、左右チャンネルの各コネクタ端子を介してコンデンサステレオマイクロホンに録音機器側から電源が供給される。この電源は、左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニットに供給されるとともに、左右チャンネルのコネクタ端子からそれぞれ電源供給抵抗を介してミッド用コンデンサマイクロホンユニットに供給される。このようにしてプラグインパワーに対応した狭指向性のコンデンサステレオマイクロホンを得ることができる。

本発明に係るコンデンサステレオマイクロホンの第１実施例を示す回路図である。 本発明に係るコンデンサステレオマイクロホンの第２実施例を示す回路図である。 上記第２実施例において指向性可変抵抗よる指向性調整の一例を示すグラフである。 上記指向性可変抵抗よる指向性調整の別の例を示すグラフである。 上記指向性可変抵抗よる指向性調整のさらに別の例を示すグラフである。

以下、本発明に係るコンデンサステレオ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１，２，３はそれぞれコンデンサマイクロホンカプセルを示している。コンデンサマイクロホンカプセル１，２，３はそれぞれ音波を受けて振動する振動板と、この振動板に微小な空間をおいて対向する固定極と、上記振動板と固定極を収納した筺体などを有してなる。コンデンサマイクロホンカプセル１，２，３は周知の電気音響変換機能を備えていて、振動板が音波を受けて振動すると固定極との間の静電容量が変化し、音波を電気信号に変換して出力する。コンデンサマイクロホンカプセル１は例えば狭指向性のものを用いる。コンデンサマイクロホンカプセル２，３はいずれも単一指向性をもったカプセルでよい。

マイクロホンカプセル１，２，３の出力インピーダンスは極めて高いことから、それぞれインピーダンス変換器としてのＦＥＴ５，６，７でインピーダンスを変換し、音声信号を出力するようになっている。マイクロホンカプセル１とＦＥＴ５を含む部分はコンデンサマイクロホンユニット１０を構成している。マイクロホンカプセル２とＦＥＴ６を含む部分はコンデンサマイクロホンユニット２０を構成している。マイクロホンカプセル３とＦＥＴ７を含む部分はコンデンサマイクロホンユニット３０を構成している。

コンデンサマイクロホンユニット１０はミッド用コンデンサマイクロホンユニットであって、指向軸がマイクロホン本体の主軸に沿って、より正確には指向軸とマイクロホン本体の主軸を一致させて配置されている。コンデンサマイクロホンユニット２０は左サイド用コンデンサマイクロホンユニット、コンデンサマイクロホンユニット３０は右サイド用コンデンサマイクロホンユニットである。左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０は指向軸が上記主軸に直交する方向に向きかつ上記主軸を挟んで対称形に配置されている。

マイクロホンカプセル１の振動板と固定極はマイクロホンカプセル１の出力端となっていて、その一方、例えば固定極はＦＥＴ５のゲートに接続され、マイクロホンカプセル１の他方の出力端である振動板はアースに接続されている。ＦＥＴ５のドレインは電源供給抵抗１１を経て左チャンネルのコネクタ端子２１に、また、電源供給抵抗１２を経て右チャンネルのコネクタ端子２２に接続されている。ＦＥＴ５のソースは、ソース抵抗５１を経てアースに接続されるとともに、コンデンサ５２を経てマイクロホンカプセル２，３の出力端に接続されている。マイクロホンカプセル２，３もそれぞれのマイクロホンカプセル２，３の振動板と固定極が出力端となっていて、マイクロホンカプセル２，３の出力端の一方、例えば振動板とＦＥＴ５のソースが接続されている。この接続関係は、ミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の出力が左サイド用コンデンサマイクロホンユニット２０および右サイド用コンデンサマイクロホンユニット３０に付加される接続関係になっている。電源供給抵抗１１の値と電源供給抵抗１２の値は等しい。

マイクロホンカプセル２の出力端例えば固定極はＦＥＴ６のゲートに、マイクロホンカプセル３の出力端例えば固定極はＦＥＴ７のゲートに接続されている。ＦＥＴ６のドレインは左チャンネルのコネクタ端子２１に、ＦＥＴ７のドレインは右チャンネルのコネクタ端子２２に接続されている。ＦＥＴ６，７のソースはアースに接続されている。アースにはアース端子２３が接続されている。

左チャンネルのコネクタ端子２１、右チャンネルのコネクタ端子２２、アース端子２３は、例えば、ステレオミニプラグといわれるような、３極のコネクタを構成している。この３極のコネクタをＩＣレコーダ、ビデオレコーダなどの録音機器のコネクタに接続すると、左右チャンネルの音声信号がコネクタ端子２１、２２から録音機器に入力される。録音機器側のアースとマイクロホン側のアース端子２３とが接続される。

また、上記コネクタ端子２１、２２に対応する録音機器側のコネクタ端子には、録音機器の電源がつながっている。したがって、録音機器の電源が、コネクタ端子２１を経てＦＥＴ６のドレインに、コネクタ端子２２を経てＦＥＴ７のドレインに供給される。さらに、録音機器の電源が、コネクタ端子２１と電源供給抵抗１１を経てＦＥＴ５のドレインに、また、コネクタ端子２２と電源供給抵抗１２を経てＦＥＴ５のドレインに供給される。

ミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０、左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０、これらに付随する抵抗、コンデンサは、マイクロホンケースに組み込まれてコンデンサステレオマイクロホンが構成されている。コネクタ端子２１，２２，２３はマイクロホンケースに固定的に設けてもよいし、マイクロホンケースから引き出したケーブルの先端に設けてもよい。

マイクロホン側のコネクタを録音機器に接続すると、上記のようにコネクタ端子２１，２２を経て、録音機器の電源がＦＥＴ６，７のドレインに供給され、ＦＥＴ６，７が所期のインピーダンス変換動作をする。コネクタ端子２１，２２にかかる電源は、それぞれ電源供給抵抗１１と電源供給抵抗１２を経て、電源供給抵抗１１，１２の接続位置からＦＥＴ５のドレインに供給され、ＦＥＴ５が所期のインピーダンス変換動作をする。

ミッド用コンデンサマイクロホンカプセル１に対応するＦＥＴ５のソース側は、ミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の出力信号の、左右サイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０への付加系統を構成している。上記電源供給抵抗１１，１２の値を適切に設定することにより、ＦＥＴ５のドレインへの電源供給系統は、ＦＥＴ５のソース側である上記マイクロホンユニット１０の出力信号の、左右サイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０への信号付加系統と分離される。よって、ＦＥＴ５のドレインへの電源供給系統が左右チャンネルの信号に及ぼす影響は軽微で、左右チャンネルの信号の分離は実用上問題ない。

上記実施例の動作を説明する。マイクロホンユニット１０からは、マイクロホンカプセル１の出力信号がＦＥＴ５でインピーダンス変換されて出力される。この出力信号はコンデンサ５２、マイクロホンカプセル２を経てＦＥＴ６のゲートに入力される。上記マイクロホンユニット１０の出力信号はまた、コンデンサ５２、マイクロホンカプセル３を経てＦＥＴ７のゲートに入力される。ＦＥＴ６およびＦＥＴ７はソース接地回路になっている。ＦＥＴ６は、マイクロホンユニット１０の出力信号とマイクロホンカプセル２の出力信号の合算値をインピーダンス変換し、コネクタ端子２１に出力する。ＦＥＴ７は、マイクロホンユニット１０の出力信号とマイクロホンカプセル３の出力信号の合算値をインピーダンス変換し、コネクタ端子２２に出力する。

マイクロホンカプセル１は、指向軸がマイクロホンの主軸に沿っていて狭指向性であり、マイクロホンカプセル２は主軸方向に対し左に９０度向いた単一指向性である。コネクタ端子２１に出力される信号すなわちＦＥＴ６の出力信号は、従来のＭＳ方式ステレオ狭指向性マイクロホンの左チャンネル出力と同様に、左側に傾いた狭指向性信号となる。コネクタ端子２２に出力される信号すなわちＦＥＴ７の出力信号は、従来のＭＳ方式ステレオ狭指向性マイクロホンの右チャンネル出力と同様に、右側に傾いた狭指向性信号となる。こうして、コネクタ端子２１，２２から狭指向性ステレオ信号が出力される。

次に、各マイクロホンユニット１０，２０，３０から出力される信号の位相について説明する。ミッド用のマイクロホンカプセル１の出力信号を正相とする。ＦＥＴ５はソース側から信号を出力するため、ＦＥＴ５の出力信号は正相である。サイド用のマイクロホンカプセル２，３は、マイクロホンカプセル１に十分に近い位置に配置されていて、その出力は正相であるとみなすことができる。そのため、ＦＥＴ６の入力すなわちＦＥＴ５の出力とマイクロホンカプセル２の出力はともに正相で合算される。

ＦＥＴ６はソース接地でドレイン出力であるから、その出力信号は反転され、コネクタ端子２１には逆相が出力される。また、ＦＥＴ５のドレインより電源供給抵抗１１を通じてコネクタ端子２１に出力される信号は逆相である。このように、コネクタ端子２１には、ともに逆相のＦＥＴ６の出力信号とＦＥＴ５の出力信号が現れ、互いに合算される。同様に、コネクタ端子２２に表われるＦＥＴ７の出力信号とＦＥＴ５の出力信号もともに逆相であり、ＦＥＴ７、ＦＥＴ５の出力信号が互いに合算された信号になる。

こうして、図１に示す実施例によれば、ミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０とサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０の出力信号の位相の違いによる相殺が発生せず、高い出力レベルを確保できる利点がある。

以上説明したように、図１に示す実施例は、ミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０と、左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０を備えることにより、ＭＳ方式コンデンサステレオマイクロホンを構成している。また、ＭＳ方式コンデンサステレオマイクロホンを構成することによって狭指向性のコンデンサステレオマイクロホンを得ることができる。この実施例によれば、コネクタを介して録音機器に接続することにより、録音機器側から動作電源の供給を受けることができ、いわゆるプラグインパワーを実現することができる。

次に、本発明にかかるコンデンサステレオマイクロホンの第２実施例について図２以下を参照しながら説明する。第２実施例が第１実施例と異なるのは、指向性可変抵抗１４を有していることである。指向性可変抵抗１４は、ミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の出力を左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０に付加する位置とアースとの間に接続されている。より具体的には、マイクロホンカプセル２，３の振動板とコンデンサ５２との接続点と、アースとの間に指向性可変抵抗１４が接続されている。

指向性可変抵抗１４の値を変えることにより、左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０に付加されるミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の出力レベルが調整される。したがって、左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０に及ぼすミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の影響度合いが変化し、左右チャンネルのコネクタ端子２２，２３に表われる信号の指向性が変化する。

図３乃至図５は、指向性可変抵抗１４の値を可変することによって左または右チャンネルのコネクタ端子に表われる信号の指向性の変化を順に示している。ただし、左または右チャンネルの一方のみの指向性を示しており、他方チャンネルの指向性は、０度と１８０度を結ぶ直線に対して対称に現れる。

図３は、指向性可変抵抗１４の値を適正な値に設定して、左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０に及ぼすミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の影響度合いを大きくした場合を示している。図３に示すように、指向軸が約３０度傾いたカージオイド形の指向特性になる。また、指向角度は狭角となる。

図４は、指向性可変抵抗１４の値を調整してミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の出力レベルを低下させた場合を示している。ミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の出力がアースに分流し、左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０に及ぼすミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の影響度合いが低下する。図４に示すように、指向軸は約６０度傾き、カージオイド形が崩れて指向範囲が広がった形の指向特性になる。

図５は、指向性可変抵抗１４の値をゼロにしてミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の出力レベルをゼロにした場合を示している。ミッド用コンデンサマイクロホンユニット１０の影響がなくなるから、左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニット２０，３０からは、それぞれのユニット独自の指向特性をもって音声信号が出力される。図５に示すように、指向軸は約９０度傾き、カージオイド形がさらに崩れて指向角度は広角になる。

第２実施例にかかるコンデンサステレオマイクロホンによれば、左右チャンネルの出力信号の指向性を、指向性可変抵抗１４の値を調整するだけで容易に変化させることができる。

本発明に係るコンデンサステレオマイクロホンによれば、ミッド用コンデンサマイクロホンユニットとサイド用コンデンサマイクロホンユニットを備えたステレオマイクロホンにおいて、いわゆるプラグインパワーを実現することができる。したがって、例えば、民生用の各種録音機器に装着するだけで、録音機器の電源をマイクロホンの電源として利用することができ、コンデンサステレオマイクロホンの使い勝手が向上する。

１ マイクロホンカプセル（ミッド用）
２ マイクロホンカプセル（左サイド用）
３ マイクロホンカプセル（右サイド用）
５ ＦＥＴ（ミッド用）
６ ＦＥＴ（左サイド用）
７ ＦＥＴ（右サイド用）
１０ マイクロホンユニット（ミッド用）
１１ 電源供給抵抗
１２ 電源供給抵抗
１４ 指向性可変抵抗
２０ マイクロホンユニット（左サイド用）
２１ 左チャンネルのコネクタ端子
２２ 右チャンネルのコネクタ端子
２３ アース端子
３０ マイクロホンユニット（右サイド用）

Claims (10)

1. 指向軸がマイクロホン本体の主軸に沿って配置されたミッド用コンデンサマイクロホンユニットと、
   指向軸が上記主軸に直交する方向に向きかつ上記主軸を挟んで対称形に配置された左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニットと、を有し、
   上記ミッド用コンデンサマイクロホンユニットの出力が左サイド用コンデンサマイクロホンユニットおよび右サイド用コンデンサマイクロホンユニットに付加されるように接続され、
   上記左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニットがそれぞれ左チャンネルのコネクタ端子および右チャンネルのコネクタ端子に接続され、
   上記左チャンネルのコネクタ端子および右チャンネルのコネクタ端子はそれぞれ電源供給抵抗を介して上記ミッド用コンデンサマイクロホンユニットに接続されているコンデンサステレオマイクロホン。
2. ミッド用コンデンサマイクロホンユニットおよび左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニットはそれぞれマイクロホンカプセルと出力インピーダンス変換用のＦＥＴを有している請求項１記載のコンデンサステレオマイクロホン。
3. ミッド用コンデンサマイクロホンカプセルの出力端は、上記ミッド用コンデンサマイクロホンカプセルに対応するＦＥＴのゲートに接続され、上記ＦＥＴのドレインには、左チャンネルのコネクタ端子および右チャンネルのコネクタ端子がそれぞれ電源供給抵抗を介して接続されている請求項２記載のコンデンサステレオマイクロホン。
4. 左右のサイド用コンデンサマイクロホンカプセルの出力端は、対応する各ＦＥＴのゲートに接続され、上記各ＦＥＴのドレインはそれぞれ左右チャンネルのコネクタ端子に接続されている請求項２または３記載のコンデンサステレオマイクロホン。
5. ミッド用コンデンサマイクロホンカプセルに対応するＦＥＴのソース側が、ミッド用コンデンサマイクロホンユニットの出力信号の左右サイド用コンデンサマイクロホンユニットへの信号付加系統を構成している請求項２、３または４記載のコンデンサステレオマイクロホン。
6. 左右チャンネルの各コネクタ端子からそれぞれ左右サイド用コンデンサマイクロホンユニットのＦＥＴのドレインに至る電源供給系統および上記各コネクタ端子から電源供給抵抗を介してミッド用コンデンサマイクロホンユニットのＦＥＴのドレインに至る電源供給系統は、ミッド用コンデンサマイクロホンユニットの出力信号の左右サイド用コンデンサマイクロホンユニットへの信号付加系統と分離されている請求項５記載のコンデンサステレオマイクロホン。
7. 左右チャンネルのコネクタ端子は、アース端子とともに３端子のコネクタを構成している請求項１乃至６のいずれかに記載のコンデンサステレオマイクロホン。
8. 左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニットに付加されるミッド用コンデンサマイクロホンユニットの出力レベルを調整することにより左右チャンネル出力の指向性を調整することができる指向性可変抵抗を備えている請求項１乃至７のいずれかに記載のコンデンサステレオマイクロホン。
9. 指向性可変抵抗は、ミッド用コンデンサマイクロホンユニットの出力を左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニットに付加する位置とアースとの間に接続されている請求項８記載のコンデンサステレオマイクロホン。
10. 左右チャンネルの各コネクタ端子は、録音機器のコネクタに結合することによって上記録音機器の電源がミッド用コンデンサマイクロホンユニットおよび左右のサイド用コンデンサマイクロホンユニットに供給されるプラグインパワー対応のコネクタ端子を構成している請求項１乃至９のいずれかに記載のコンデンサステレオマイクロホン。