JP6210597B2 - コンデンサマイクロホン - Google Patents
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Description
この発明は、風雑音や振動雑音を低減させるコンデンサマイクロホンに関する。
コンデンサマイクロホンの出力に含まれる風雑音や振動雑音を低減させるために、マイクロホンの出力回路の前段にはフィルタ回路が配置される。前記風雑音や振動雑音は、低い周波数成分（低域成分）が主であることから、前記フィルタ回路としては低域減衰用のハイパスフィルタ（ローカットフィルタ）が用いられる。
コンデンサマイクロホンは、所定の間隔をもって対向して配置された振動板と固定電極とを含む静電型のマイクロホンユニットを備えており、その出力インピーダンスが高いために、通常はマイクロホンユニットの直後にインピーダンス変換器が接続される。
多くの場合、前記インピーダンス変換器には、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が用いられ、低域減衰用のハイパスフィルタは、前記したインピーダンス変換器の後段に配置される（例えば、特許文献１参照）。
多くの場合、前記インピーダンス変換器には、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が用いられ、低域減衰用のハイパスフィルタは、前記したインピーダンス変換器の後段に配置される（例えば、特許文献１参照）。
図４は、低域減衰用のフィルタを備えた従来のコンデンサマイクロホンの例を示したものであり、符号１は振動板を示し、符号２は振動板１に対向する固定電極を示している。なお、この図４に示す例は固定電極２における振動板１に対向する面に、エレクトレット材が配置されてバックエレクトレット型コンデンサマイクロホンを構成している。
前記固定電極２は、例えば前記したＦＥＴを搭載したインピーダンス変換器２１に接続され、インピーダンス変換器２１の出力端子は、コンデンサＣ３０および抵抗Ｒ３０を備えたハイパスフィルタ３０に接続されている。
この場合、前記ハイパスフィルタ３０の出力側は、インピーダンスが高くなるために、例えばエミッタフォロア回路による緩衝増幅器３１に供給されるように構成されている。
この場合、前記ハイパスフィルタ３０の出力側は、インピーダンスが高くなるために、例えばエミッタフォロア回路による緩衝増幅器３１に供給されるように構成されている。
なお、前記振動板１は、回路の基準電位点に接続されており、また前記緩衝増幅器３１の出力端子と、回路の基準電位点との間で、マイクロホンの音声出力端子Ｏｕｔを構成している。すなわち図４に示す例は、不平衡出力のマイクロホンを構成している。
前記インピーダンス変換器２１と緩衝増幅器３１との間に配置されるハイパスフィルタ３０は、インピーダンス変換器２１と緩衝増幅器３１との両者間において直列に接続されたコンデンサＣ３０と、前記両者間と基準電位点との間において並列に接続された抵抗Ｒ３０により構成される。そして、前記コンデンサＣ３０は、マイクロホンユニット側から出力される音声信号の周波数に応じてインピーダンスが変動する。
したがって、マイクロホンユニット側から出力される信号周波数が低い場合においては、コンデンサＣ３０によるインピーダンスは上昇し、緩衝増幅器３１から見たマイクロホンユニット側の出力インピーダンスは、ほぼ前記抵抗Ｒ３０によるものとなる。
それ故、抵抗Ｒ３０によるインピーダンスが高ければ高いほど、緩衝増幅器３１に加わる雑音（熱雑音）が上昇し、また外来ノイズも受けやすくなり緩衝増幅器３１からの雑音レベルが高くなる。
それ故、抵抗Ｒ３０によるインピーダンスが高ければ高いほど、緩衝増幅器３１に加わる雑音（熱雑音）が上昇し、また外来ノイズも受けやすくなり緩衝増幅器３１からの雑音レベルが高くなる。
そこで、前記した熱雑音や外来ノイズを減少させるために、抵抗Ｒ３０の抵抗値を低いものに設定することも考えられる。この場合、通常の音声信号領域においては、コンデンサＣ３０によるインピーダンスは低くなるため、今度は低い値の前記抵抗Ｒ３０を加えた合成インピーダンスが、前記インピーダンス変換器２１に大きな負荷として加わることになる。これにより、前記インピーダンス変換器２１から生成される信号出力を歪ませる結果を招く。
以上のように、低域減衰用のフィルタを備えた従来のコンデンサマイクロホンによると、マイクロホンユニット側から出力される音声信号の周波数に応じて、前記したインピーダンス変換器２１による歪みの発生、もしくは緩衝増幅器３１による熱雑音および外来ノイズの発生などの問題を招くことになる。
そこでこの発明は、風雑音や振動雑音の対策として低域成分を減衰させる機能を備えると共に、マイクロホンユニット側から出力される信号周波数に対応して生ずる信号の歪や熱雑音および外来ノイズを効果的に抑制することができる特に不平衡出力のコンデンサマイクロホンを提供することを課題とするものである。
前記した課題を解決するためになされたこの発明に係るコンデンサマイクロホンの好ましい一つの形態においては、所定の間隔をもって対向して配置された振動板と固定電極とを含むコンデンサマイクロホンユニットと、前記コンデンサマイクロホンユニットの振動板と固定電極間の静電容量の変化を音声信号に変換するインピーダンス変換器を備えたコンデンサマイクロホンであって、前記インピーダンス変換器の出力端子が、ローパスフィルタおよび位相反転回路を含む低域反転信号生成回路に接続されると共に、前記コンデンサマイクロホンの音声信号出力端子を構成し、かつ前記低域反転信号生成回路の出力端子が前記振動板に接続されると共に、前記インピーダンス変換器の入力端子が前記固定電極に接続されていることを特徴とする。
前記した課題を解決するためになされたこの発明に係るコンデンサマイクロホンの好ましい他の一つの形態においては、所定の間隔をもって対向して配置された振動板と固定電極とを含むコンデンサマイクロホンユニットと、前記コンデンサマイクロホンユニットの振動板と固定電極間の静電容量の変化を音声信号に変換するインピーダンス変換器を備えたコンデンサマイクロホンであって、前記インピーダンス変換器の出力端子が、ローパスフィルタおよび位相反転回路を含む低域反転信号生成回路に接続されると共に、前記コンデンサマイクロホンの音声信号出力端子を構成し、かつ前記低域反転信号生成回路の出力端子が前記固定電極に接続されると共に、前記インピーダンス変換器の入力端子が前記振動板に接続されていることを特徴とする。
また、前記コンデンサマイクロホンの音声信号出力は、不平衡出力である。
加えて、前記した低域反転信号生成回路は、好ましくはインピーダンス変換器の出力端子に接続されたローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力端子に接続された位相反転回路より構成され、位相反転回路の出力端子が前記低域反転信号生成回路の出力端子として構成される。
この発明に係るコンデンサマイクロホンによると、低域反転信号生成回路よりマイクロホンからの低域反転信号が抽出され、この低域反転信号が例えば振動板に供給されることで、結果としてマイクロホンユニットより生成される音声信号に加算される。
したがって、インピーダンス変換器からもたらされる音声信号は、低域信号が減算されたものとなり、これにより風雑音や振動雑音の発生を大幅に低減させることができる。
したがって、インピーダンス変換器からもたらされる音声信号は、低域信号が減算されたものとなり、これにより風雑音や振動雑音の発生を大幅に低減させることができる。
そして、風雑音や振動雑音を低減させた音声信号は、インピーダンス変換器より取り出すことができるので、従来の例に示したハイパスフィルタのインピーダンスの変動により引き起こされるインピーダンス変換器による歪みの発生、緩衝増幅器による熱雑音および外来ノイズの発生を効果的に防止することができる。
この発明に係るコンデンサマイクロホンについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。まず図１は、第１の実施の形態について、その信号生成回路をブロック図で示したものである。
符号１および２は、コンデンサマイクロホンユニットに含まれる所定の間隔をもって対向して配置された振動板および固定電極を示している。この図１に示す構成においては、固定電極２がインピーダンス変換器２１の入力端子に接続され、インピーダンス変換器２１には周知のとおりＦＥＴが、例えばソースフォロア接続されて搭載されている。
符号１および２は、コンデンサマイクロホンユニットに含まれる所定の間隔をもって対向して配置された振動板および固定電極を示している。この図１に示す構成においては、固定電極２がインピーダンス変換器２１の入力端子に接続され、インピーダンス変換器２１には周知のとおりＦＥＴが、例えばソースフォロア接続されて搭載されている。
この構成により、前記インピーダンス変換器２１は、振動板１と固定電極２との間の静電容量の変化を、電圧信号に変換して出力する機能を果たし、これによりマイクロホンユニットによる音声信号が取り出される。
前記インピーダンス変換器２１の出力端子には、ローパスフィルタ２２が接続されており、このローパスフィルタ２２には、インピーダンス変換器２１の出力端子に一端が直列接続された抵抗Ｒ２２と、前記抵抗Ｒ２２の他端と回路の基準電位点との間に接続されたコンデンサＣ２２が具備されている。
前記インピーダンス変換器２１の出力端子には、ローパスフィルタ２２が接続されており、このローパスフィルタ２２には、インピーダンス変換器２１の出力端子に一端が直列接続された抵抗Ｒ２２と、前記抵抗Ｒ２２の他端と回路の基準電位点との間に接続されたコンデンサＣ２２が具備されている。
このローパスフィルタ２２は、マイクロホンユニットに作用する風雑音や振動雑音を対象とした低域の信号を抽出するものであり、このローパスフィルタ２２により抽出された低域信号は、位相反転回路２３に供給される。したがって前記ローパスフィルタ２２および位相反転回路２３により低域反転信号生成回路２４が形成されている。
なお、前記低域反転信号生成回路２４におけるローパスフィルタ２２と位相反転回路２３は、接続を前後に入れ替えても同様の機能を果たすことができる。
なお、前記低域反転信号生成回路２４におけるローパスフィルタ２２と位相反転回路２３は、接続を前後に入れ替えても同様の機能を果たすことができる。
前記低域反転信号生成回路２４からの出力信号は、マイクロホンユニットを構成する振動板１に供給されており、したがって風雑音や振動雑音を対象とした低域反転信号は、マイクロホンユニットより生成される音声信号に加算されることになる。
それ故、インピーダンス変換器２１からもたらされる音声信号は、風雑音や振動雑音を対象とした低域信号が減算されたものとなる。
それ故、インピーダンス変換器２１からもたらされる音声信号は、風雑音や振動雑音を対象とした低域信号が減算されたものとなる。
そして図１に示す構成においては前記インピーダンス変換器２１の出力端子と、回路の基準電位点との間で、マイクロホンの音声信号出力端子Ｏｕｔを構成している。すなわち図１に示す例は、不平衡出力マイクロホンを構成している。
前記した構成によると、風雑音や振動雑音を低減させた音声信号は、インピーダンス変換器２１より取り出すことができるので、従来の例に示したハイパスフィルタが音声信号の伝送路に入ることはない。
そして、ハイパスフィルタの存在により引き起こされるインピーダンス変換器による歪みの発生や、緩衝増幅器による熱雑音および外来ノイズの受けることのない高いダイナミックレンジを得ることができるマイクロホンを提供することができる。
そして、ハイパスフィルタの存在により引き起こされるインピーダンス変換器による歪みの発生や、緩衝増幅器による熱雑音および外来ノイズの受けることのない高いダイナミックレンジを得ることができるマイクロホンを提供することができる。
図２は、図１に示した振動板１および固定電極２を含むコンデンサマイクロホンの基本構成を示すものであり、コンデンサマイクロホンユニットを主要部に別けて分解した状態を断面図で示している。
このコンデンサマイクロホンユニットには、音波を受けて振動する振動板１と固定電極２とが所定間隔の空気層を介して対向させて配置されたコンデンサ要素を有し、このコンデンサ要素はユニットケース１内において組み立てられている。
このコンデンサマイクロホンユニットには、音波を受けて振動する振動板１と固定電極２とが所定間隔の空気層を介して対向させて配置されたコンデンサ要素を有し、このコンデンサ要素はユニットケース１内において組み立てられている。
すなわち、前記ユニットケース３は、前面側に多数の音導入孔４を有し、後面側が開放された円筒形状になされており、このユニットケース３は、例えば真鍮などの金属素材により成形されている。このユニットケース３内には、その後面側からフロントメッシュ５、リング状の振動板ホルダ６に取り付けられた振動板１、リング状のスペーサ７、金属素材による固定電極２および合成樹脂等により成形された絶縁座８が挿入されている。
なお、前記固定電極２の振動板１に対向する面には、エレクトレット層が配置されている。
なお、前記固定電極２の振動板１に対向する面には、エレクトレット層が配置されている。
前記固定電極２は、ユニットケース３および振動板１に対して電気的に絶縁されるように絶縁座８によって支持されている。また、絶縁座８の中央部には前記固定電極２から信号を取り出すための引出電極ロッド９が取り付けられている。
なお、前記絶縁座８の適宜の位置には、ユニット背面への連通孔８ａが複数個穿設されており、連通孔８ａは、絶縁座８の背面に取り付けられた音響抵抗体１０によって閉塞され、これにより単一指向性マイクロホンユニットを構成している。
なお、前記絶縁座８の適宜の位置には、ユニット背面への連通孔８ａが複数個穿設されており、連通孔８ａは、絶縁座８の背面に取り付けられた音響抵抗体１０によって閉塞され、これにより単一指向性マイクロホンユニットを構成している。
前記ユニットケース３の後部の内周面には、図示せぬロックリングが取り付けられ、絶縁座８を介して固定電極２には振動板ホルダ６側に所定の押圧力が付与され、振動板ホルダ６や固定電極２を含むユニット部品の全体が、ユニットケース３内に固定されている。
そして、前記ユニットケース３の後部には、図示せぬ円筒状の本体ケース（マイクロホンケース）が取り付けられ、この本体ケース内に、図１に示す回路構成が搭載された基板および音声信号出力端子Ｏｕｔとして機能する出力コネクタ等が収容されて、エレクトレットコンデンサマイクロホンが構成されている。
そして、前記ユニットケース３の後部には、図示せぬ円筒状の本体ケース（マイクロホンケース）が取り付けられ、この本体ケース内に、図１に示す回路構成が搭載された基板および音声信号出力端子Ｏｕｔとして機能する出力コネクタ等が収容されて、エレクトレットコンデンサマイクロホンが構成されている。
図３は、この発明に係るコンデンサマイクロホンに搭載される信号生成回路の第２の例を示したものである。
この図３に示した例は、振動板１がインピーダンス変換器２１の入力端子に接続され、低域反転信号生成回路２４の出力端子が固定電極２に接続されており、他の回路構成は図１に示した例と同様である。
この図３に示した例は、振動板１がインピーダンス変換器２１の入力端子に接続され、低域反転信号生成回路２４の出力端子が固定電極２に接続されており、他の回路構成は図１に示した例と同様である。
この図３に示した例によれば、インピーダンス変換器２１は、マイクロホンユニットにおける振動板１と固定電極２との間の静電容量の変化を、振動板１側より音声信号として取り出すように作用する。
そして、風雑音や振動雑音を対象とした低域反転信号生成回路２４からの低域反転信号は固定電極２に加えられ、マイクロホンユニットより生成される音声信号に加算される。
この図３に示した例においても、図１に示した構成と同様の作用効果を得ることができる。
そして、風雑音や振動雑音を対象とした低域反転信号生成回路２４からの低域反転信号は固定電極２に加えられ、マイクロホンユニットより生成される音声信号に加算される。
この図３に示した例においても、図１に示した構成と同様の作用効果を得ることができる。
１ 振動板
２ 固定電極
３ ユニットケース
４ 音導入孔
５ フロントメッシュ
６ 振動板ホルダ
７ スペーサ
８ 絶縁座
８ａ 連通孔
９ 引出電極ロッド
１０ 音響抵抗体
２１ インピーダンス変換器
２２ ローパスフィルタ
２３ 位相反転回路
２４ 低域反転信号生成回路
２ 固定電極
３ ユニットケース
４ 音導入孔
５ フロントメッシュ
６ 振動板ホルダ
７ スペーサ
８ 絶縁座
８ａ 連通孔
９ 引出電極ロッド
１０ 音響抵抗体
２１ インピーダンス変換器
２２ ローパスフィルタ
２３ 位相反転回路
２４ 低域反転信号生成回路
Claims (4)
- 所定の間隔をもって対向して配置された振動板と固定電極とを含むコンデンサマイクロホンユニットと、前記コンデンサマイクロホンユニットの振動板と固定電極間の静電容量の変化を音声信号に変換するインピーダンス変換器を備えたコンデンサマイクロホンであって、
前記インピーダンス変換器の出力端子が、ローパスフィルタおよび位相反転回路を含む低域反転信号生成回路に接続されると共に、前記コンデンサマイクロホンの音声信号出力端子を構成し、かつ前記低域反転信号生成回路の出力端子が前記振動板に接続されると共に、前記インピーダンス変換器の入力端子が前記固定電極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。 - 所定の間隔をもって対向して配置された振動板と固定電極とを含むコンデンサマイクロホンユニットと、前記コンデンサマイクロホンユニットの振動板と固定電極間の静電容量の変化を音声信号に変換するインピーダンス変換器を備えたコンデンサマイクロホンであって、
前記インピーダンス変換器の出力端子が、ローパスフィルタおよび位相反転回路を含む低域反転信号生成回路に接続されると共に、前記コンデンサマイクロホンの音声信号出力端子を構成し、 かつ前記低域反転信号生成回路の出力端子が前記固定電極に接続されると共に、前記インピーダンス変換器の入力端子が前記振動板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。 - 前記コンデンサマイクロホンの音声信号出力は、不平衡出力であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたコンデンサマイクロホン。
- 前記低域反転信号生成回路は、前記インピーダンス変換器の出力端子に接続されたローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力端子に接続された位相反転回路より構成され、位相反転回路の出力端子が前記低域反転信号生成回路の出力端子を構成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたコンデンサマイクロホン。
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