JP6433307B2 - コンデンサマイクロホン - Google Patents

Description

この発明はコンデンサマイクロホンに関し、例えば携帯電話機などから発生する高レベルの電磁波による影響を軽減できるようにした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は、マイクロホンユニットの出力インピーダンスがきわめて高いために、ＦＥＴ（電界効果トランジタ）などを用いたインピーダンス変換器を内蔵している。そしてコンデンサマイクロホンは一般に音声信号を平衡シールドケーブルを介してミキサーなどに出力する。また、コンデンサマイクロホンには、ミキサーから動作電源を供給するファントム電源の構成が採用されている。

また、この種のコンデンサマイクロホンは、３ピンタイプの出力コネクタを備えて、マイクロホンとマイクケーブルとが着脱可能となっている。前記出力コネクタはＥＩＡＪ ＲＣ−５２３６「音響機器用ラッチロック式丸型コネクタ」で規定されるコネクタが知られている。このコネクタには、電気絶縁体からなる円柱状の基台に接地用の１番ピン、信号のホット側として用いられる２番ピン、信号のコールド側として用いられる３番ピンの３本のピンがそれぞれ配置されている。

一方、コンデンサマイクロホンのマイクロホンケースは、例えば真鍮等の金属素材からなり、シールドケースとしての機能を果たしている。そして、マイクロホンケースの内部にはコンデンサマイクロホンユニットのインピーダンス変換器を含む音声信号回路や、インピーダンス変換器などに加えるファントム電源からの動作電源を得る電子回路を搭載した回路基板が内蔵されている。
このようなコンデンサマイクロホンにおいては、マイクケーブルとして前記した平衡シールドケーブルを用いたとしても、高レベルの電磁波がマイクロホンやマイクケーブルに入り込むという問題がある。高レベルの電磁波がマイクロホンやマイクケーブルに加えられた場合、その電磁波が例えば出力コネクタ部分からマイクロホンの内部に入り込み、ＦＥＴなどのインピーダンス変換器で復調されて雑音として出力される。

前記した問題に対処するために、特許文献１には、出力コネクタの接地用の１番ピンからマイクロホンケース内の回路基板に電磁波による高周波電流が流れ込むのを阻止する高周波チョークコイルを備えた構成が開示されている。
また、特許文献２にはマイクロホンケース内の回路基板内に、高周波除去用のフィルタ素子を搭載し、ホット側２番ピンとコールド側３番ピンとの間にそれぞれ接続される第１と第２フィルタ回路を、回路基板内に対照的に配置した構成が開示されている。
さらに、特許文献３には特許文献２に開示の構成に加えて、接地用の１番ピンと回路基板のアースラインとの間に接続される高周波コイルも、回路基板内に対照的に配置した構成が開示されている。

前記特許文献１〜３に示すコンデンサマイクロホンによると、外来の電磁波による高周波信号が回路基板内に流入するのを低減することができる。特に前記特許文献２および３に示すコンデンサマイクロホンによると、回路基板に搭載されたフィルタ回路や高周波コイルのインピーダンスが平衡状態になるように配置されている。そのため、マイクロホンの出力の平衡状態を保つことができるので、結果としてコンデンサマイクロホンからの音声信号が外来の電磁波による高周波信号の影響を受けるのを軽減させることが可能となる。

特許第４２７３０１９号公報 特許第４８１０３１５号公報 特許第５４０４３３６号公報

前記した特許文献に記載のコンデンサマイクロホンによると、外来の電磁波に起因する高周波信号に対して、第１と第２フィルタ回路のインピーダンスが平衡に保たれる。そのためホット側とコールド側との間で高周波信号を効果的にキャンセルさせることができる。しかしながら、前記した回路基板と出力コネクタとの間を接続する接続コード（平衡シールドケーブル）に着目した場合、特に回路基板と平衡シールドケーブルとの接続部分においては、ホット側とコールド側の各信号線が非対称に接続される場合が多くなる。これにより高周波信号に対するインピーダンスはアンバランスとなり、高周波信号のキャンセル効果は十分に発揮されない。

図４および図５は、従来のコンデンサマイクロホンの例を断面図で示したものである。図４はマイクロホンケース内の回路基板が正面を向く状態の断面図であり、図５は図４に示す状態に対して９０度軸回転させた状態の断面図である。
図に示すコンデンサマイクロホンは、例えば会議場などにおいて用いられるグースネック型マイクロホンにおけるマイクロホンの本体側を示している。円筒状に形成されたマイクロホンケース１の前端部には、前面にスリット状の音導通孔が施されたキャップ部材２が取り付けられている。このキャップ部材２の直後のマイクロホンケース１内にはコンデンサマイクロホンユニット３が収容されている。

前記コンデンサマイクロホンユニット２の直後におけるマイクロホンケース１内には、回路基板４が収容されている。この回路基板４には、コンデンサマイクロホンユニット２の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器（図示せず）や、ファントム電源からの駆動電源を受ける電源回路（図示せず）などが搭載されている。
また回路基板４には接続コード２１として平衡シールドケーブルが接続されている。すなわち、回路基板４の後端部側には、銅箔パターン６，７，８が形成され、銅箔パターン６には、接続コード２１のシールド導体（シールド網組）ｇが、銅箔パターン７，８には、２本の信号線（ホット側信号線ｈ、コールド側信号線ｃ）がそれぞれ半田付けされる。

また、前記回路基板４には、高周波フィルタ回路を形成するフィルタ素子９が、回路基板４の長手方向の中央部を基準として対象的に配置されている。この高周波フィルタ回路には、例えば、前記した特許文献２および３に開示された第１と第２のフィルタ回路と同様の回路が用いられる。

前記マイクロホンケース１の後端部には、前記接続コード２１を通すテールピース１１が取り付けられ、このテールピース１１を介して図示せぬフレキシブルパイプが接続されている。そしてフレキシブルパイプ内を通る前記接続コード２１の他端部は、フレキシブルパイプの基端部に取り付けられた出力コネクタに接続される。これによりグースネック型マイクロホンが構成されている。

ところで、前記した従来のコンデンサマイクロホンによると、図４および図５に示すようにマイクロホンケース１内に配置された回路基板４には、接続コード２１としての平衡シールドケーブルの各線を半田付けする銅箔パターン６，７，８が形成されている。
この例によると、回路基板４の後端中央部にシールド導体ｇが半田付けされる銅箔パターン６が形成され、その銅箔パターン６の両側にホット側信号線ｈとコールド側信号線ｃがそれぞれ半田付けされる銅箔パターン７，８が形成されている。

この構成によると回路基板４に対して、１本のシールド導体ｇを中央にして、その外側にそれぞれホット側信号線ｈとコールド側信号線ｃが接続されるので、回路基板４に対してシールド導体ｇを中央にしたねじれや曲がりが発生し易い。信号線ｈ，ｃにねじれや曲がりが生じた場合には、図５に模式的に示されているように、ホット側信号線ｈとコールド側信号線ｃの形態が、物理的に非対称になる場合が多い。なお、図５においてはシールド導体ｇの記載は省略している。
このようにホット側とコールド側の各信号線ｈ，ｃの形態が非対称となる場合には、各信号線に生ずる高周波信号に対するインピーダンスがアンバランスとなり、平衡シールドケーブルを用いた高周波信号のキャンセル効果を十分に発揮することは不可能となる。

この発明は、前記した回路基板に対する平衡シールドケーブルの接続部分において生ずる前記した技術的な問題に着目してなされたものであり、回路基板に対するホット側とコールド側信号線の接続部分において、信号線の配置パターンが互いにバランスのとれた状態で接続することができる接続形態を提案するものである。これにより、外来電磁波に起因する高周波信号に対するキャンセル効果を十分に発揮することができるコンデンサマイクロホンを提供することを目的とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかるコンデンサマイクロホンは、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からの信号をインピーダンス変換するインピーダンス変換器を搭載した回路基板と、前記回路基板に接続され、前記インピーダンス変換器による出力信号を平衡出力信号として引き出す接続コードとが具備され、前記回路基板には、平衡出力信号のホット側出力端子とコールド側出力端子が左右に並んだ状態で形成されると共に、左右の前記ホット側出力端子とコールド側出力端子の両外側に、アース端子がそれぞれ形成され、前記接続コードは、ホット側信号線とコールド側信号線および両信号線を覆うシールド導体とを備えた平衡シールドケーブルであり、ホット側出力端子とホット側信号線およびコールド側出力端子とコールド側信号線との間には、それぞれホット側信号線とコールド側信号線に生ずる高周波信号に対するインピーダンスが存在し、前記シールド導体は、前記回路基板への接続端部において二股形状に分割され、前記二股に分割されたそれぞれのシールド導体が前記回路基板の両外側のアース端子にそれぞれ個別に接続されると共に、前記ホット側信号線とコールド側信号線が前記回路基板の両外側のアース端子の内側にそれぞれ形成された左右のホット側出力端子とコールド側出力端子にそれぞれ個別に接続されていることを特徴とする。

この場合、一つの好ましい形態においては、前記回路基板に形成されるホット側出力端子とコールド側出力端子およびその両外側のアース端子は、半田付け可能な銅箔パターンにより回路基板の基板面に直線状に配列されて形成される。そして、前記接続コードにおけるホット側信号線とコールド側信号線および二股形状に別けて成形されたシールド導体の各端部が、回路基板に形成された銅箔パターンによる前記各端子にそれぞれ半田付けにより接続される。

また、前記回路基板が導電性を有するマイクロホンケース内に収容され、前記マイクロホンケースが前記回路基板の前記アース端子に接続されていることが望ましい。

加えて、前記回路基板には、さらに出力トランスが搭載され、前記出力トランスは、前記インピーダンス変換器からの出力信号を一次側巻線で受けて二次側巻線より前記信号を平衡出力すると共に、前記二次側巻線がファントム電源に接続される構成を好適に採用することができる。

この発明に係る前記したコンデンサマイクロホンによると、インピーダンス変換器を搭載した回路基板に対して、二股形状に分けられた接続コードのシールド導体が、前記回路基板のホット側出力端子とコールド側出力端子の両外側に形成されたアース端子にそれぞれ個別に接続される。そして、ホット側信号線とコールド側信号線は、アース端子の内側に左右並んで形成されたホット側出力端子とコールド側出力端子にそれぞれ接続される。

このように、二股形状に分けられたシールド導体が両外側において回路基板に接続されるので、その内側に存在するホット側信号線とコールド側信号線に対しては、過度にねじれや曲がりなどの変形を与えるのを効果的に阻止することができる。
これにより、ホット側とコールド側信号線は、物理的に互いにバランスのとれた状態で回路基板に対して接続することができるので、接続部分おける各信号線のインピーダンスに極端な差異が生ずることはない。また、外来電磁波に起因する高周波信号のキャンセル効果を十分に発揮することが可能となる。

この発明に係るコンデンサマイクロホンにおいて回路基板が正面を向く状態の断面図である。 図１に示す状態に対して９０度軸回転させた状態の断面図である。 この発明に係るコンデンサマイクロホンの回路結線図である。 従来のコンデンサマイクロホンにおいて回路基板が正面を向く状態の断面図である。 図４に示す状態に対して９０度軸回転させた状態の断面図である。

この発明に係るコンデンサマイクロホンについて、図１〜図３に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明するコンデンサマイクロホンにおいて、すでに図４および図５に基づいて説明した構成と、その主要部は同一である。したがって同一の機能を果たす部分を同一符号で示し、その詳細な説明は省略する。

図１および図２に示すコンデンサマイクロホンは、グースネック型マイクロホンにおけるマイクロホンの本体側を示している。したがって図４および図５に基づいて説明した例と同様に、図１および図２に示すコンデンサマイクロホンにおいても、テールピース１１を介して図示せぬフレキシブルパイプが接続される。また、フレキシブルパイプの基端部に取り付けられた出力コネクタに対して、接続コード２１の他端部が接続される。

そして、この実施の形態においては、図１に示すようにマイクロホンケース１内に配置された回路基板４の後端部には、平衡出力される信号のホット側出力端子７とコールド側出力端子８が左右に並んだ状態で形成されている。また、前記ホット側出力端子７とコールド側出力端子８の両外側に、アース端子６ａ，６ｂがそれぞれ形成されている。
そして、これらの端子６ａ，６ｂ，７，８は、半田付けが可能な銅箔パターンにより構成され、回路基板４の基板面に直線状に配列されている。

一方、前記回路基板４に接続される接続コード２１は、ホット側信号線ｈとコールド側信号線ｃおよび両信号線を覆うシールド導体（シールド網組）とを備えた平衡シールドケーブルである。加えて、接続コード２１の前記シールド導体は、前記回路基板４への接続端部において、符号ｇ１，ｇ２で示すように、二股形状に別けて成形されている。

二股形状に分けられたそれぞれのシールド導体ｇ１，ｇ２は、前記回路基板４に形成された両外側のアース端子６ａ，６ｂにそれぞれ個別に半田付けにより接続される。また、ホット側信号線ｈとコールド側信号線ｃは、前記回路基板４に形成された左右のホット側出力端子７とコールド側出力端子８にそれぞれ半田付けにより接続される。

したがって、二股形状に分けられて両外側のアース端子６ａ，６ｂに接続されたシールド導体ｇ１，ｇ２の内側において、信号線ｈ，ｃが回路基板４にそれぞれ接続される構成が採られる。したがってこの構成によると、信号線ｈ，ｃに極端なねじれや曲がりが与えられることはない。また、信号線ｈ，ｃは無理無く、最短距離で回路基板４に接続でき、電気的にも配列的にも効率よく配置できる。
図２はホット側信号線ｈとコールド側信号線ｃとが、左右に並んで対照的に回路基板４に接続された状態を模式的に示している。なお、図２にはシールド導体ｇ１，ｇ２の記載は省略している。

前記した回路基板４およびコンデンサマイクロホンユニット３等を収容するマイクロホンケース１は、従来例と同様に例えば真鍮等の導電性を有する素材により形成されている。そして、このマイクロホンケース１は、図示せぬ適宜の手段を利用して前記回路基板４のアース端子に接続されている。これにより、マイクロホンケース１は、回路基板４等に対するシールドケースとしての機能を果たしている。

図３は、以上説明したコンデンサマイクロホン（グースネック型マイクロホン）Ｍ１が、マイクケーブルＣａを介してミキサーＭ２が接続された状態を示している。そして、コンデンサマイクロホンＭ１は、ミキサーＭ２側に備えられたファントム電源より駆動電流を受けるように構成されている。

図３に符号２で示すコンデンサマイクロホンユニット２には、固定極１３と、この固定極１３に所定の間隔をおいて配置された振動板１４が具備されている。なおこの実施の形態は、固定極１３における振動板１４に対向する面に、エレクトレット誘電体膜が備えられたバックエレクトレット方式によるエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの例を示している。

そして、前記振動板１４はアース接続されると共に、前記固定極１３は、回路基板４に搭載されたインピーダンス変換器を構成するＦＥＴＱ１のゲートに接続されている。
ＦＥＴＱ１のドレインは出力トランスＴ１の二次側巻線のセンタータップに接続されている。この接続により、ファントム電源から、駆動電流が供給される。また、ＦＥＴＱ１のソースとアース間にはソース抵抗Ｒ１が接続されている。このように接続することで、ＦＥＴＱ１はソースフォロア回路によるインピーダンス変換回路を構成している。

ＦＥＴＱ１によるソースフォロア出力は、バッファ回路としての図示せぬエミッタフォロア回路等を介して前記出力トランスＴ１の一次側巻線に供給される。この構成により、出力トランスＴ１の二次側巻線の両側には、マイクロホンユニット２による信号が互いに逆相関係の平衡出力信号としてもたらされる。

出力トランスＴ１の二次側巻線の一方の端子と、回路基板４に施されたホット側出力端子７との間には、すでに説明した特許文献２または３に示す高周波フィルタ（Ｔ型フィルタ）が挿入されている。このインピーダンスをＺ１で示している。また二次側巻線の他方の端子と、回路基板４に施されたコールド側出力端子８との間にも、同様の高周波フィルタ（Ｔ型フィルタ）が対照的に挿入されている。このインピーダンスをＺ２で示している。

すなわち、出力トランスＴ１の二次側巻線にもたらされる平衡出力信号は、インピーダンスＺ１，Ｚ２で示す高周波フィルタをそれぞれ介して出力端子７，８に供給される。そして回路基板４のアース端子６ａ，６ｂと出力端子７，８は、前記した中継コード２１を介して、端子ピンＰ１〜Ｐ３で示す出力コネクタに接続されている。なお端子ピンＰ１は接地用の１番ピン、端子ピンＰ２はホット側２番ピン、端子ピンＰ３はコールド側３番ピンをそれぞれ示している。
また、Ｚ３，Ｚ４は、中継コード２１のホット側信号線ｈおよびコールド側信号線ｃに生ずる高周波信号に対するインピーダンスを示している。

前記した回路基板４におけるインピーダンスＺ１，Ｚ２は、外来の電磁波による高周波信号に対して平衡状態を保つことができるようにフィルタ回路が基板４内に対称的に配置されている。したがって、ホット側とコールド側との間で高周波信号を効果的にキャンセルさせることができる。
また、中継コード２１の信号線ｈ，ｃにおけるインピーダンスＺ３，Ｚ４も、バランスがとれたものとなり、高周波信号を効果的にキャンセルさせることに寄与できる。これは図１および図２に基づいて説明したとおり、中継コード２１の信号線ｈ，ｃには、極端なねじれや曲がりが与えられることはないという独自の作用効果に基づくものである。

前記したコンデンサマイクロホンＭ１は、端子ピンＰ１〜Ｐ３を介してマイクケーブルＣａとしての平衡シールドケーブルによって、ミキサーＭ２側に接続されている。
このミキサーＭ２には、オペレーショナルアンプによる減算回路ＯＰ１が搭載されている。端子ピンＰ２からの信号はコンデンサＣ１を介して減算回路ＯＰ１の非反転入力端子に供給され、端子ピンＰ３からの信号はコンデンサＣ２を介して減算回路ＯＰ１の反転入力端子に供給される。この構成により減算回路ＯＰ１による減算出力が、前記マイクロホンＭ１による音声信号として、出力端子Ｏｕｔにもたらされる。

なお、ミキサーＭ２側には、ファントム電源として機能する例えば４８Ｖの直流電源Ｅｏが備えられている。この直流電源Ｅｏは、それぞれ６．８ＫΩの抵抗Ｒ２，Ｒ３を介して前記した端子ピンＰ２，Ｐ３に送られる。
この構成により、コンデンサマイクロホンＭ１側は、前記したとおりファントム電源により動作することができる。

１ マイクロホンケース
２ キャップ部材
３ コンデンサマイクロホンユニット
４ 回路基板
６ａ，６ｂ 銅箔パターン（アース端子）
７ 銅箔パターン（ホット側出力端子）
８ 銅箔パターン（コールド側出力端子）
９ フィルタ素子
１１ テールピース
１３ 固定極
１４ 振動板
２１ 接続コード（平衡シールドケーブル）
ｈ ホット側信号線
ｃ コールド側信号線
ｇ１，ｇ２ シールド導体（シールド網組）
Ｚ１，Ｚ２ 高周波フィルタによるインピーダンス
Ｚ３，Ｚ４ 接続コードの信号線によるインピーダンス
Ｐ１ 接地用１番ピン
Ｐ２ ホット側２番ピン
Ｐ３ コールド側３番ピン
Ｑ１ ＦＥＴ（インピーダンス変換器）
Ｔ１ 出力トランス
Ｍ１ コンデンサマイクロホン（グースネック型マイクロホン）
Ｍ２ ミキサー回路
Ｃａ マイクケーブル（平衡シールドケーブル）
ＯＰ１ 減算回路
Ｅｏ 直流電源
Ｏｕｔ 信号出力端子

Claims (4)

1. 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からの信号をインピーダンス変換するインピーダンス変換器を搭載した回路基板と、前記回路基板に接続され前記インピーダンス変換器による出力信号を平衡出力信号として引き出す接続コードと、が具備され、
   前記回路基板には、平衡出力信号のホット側出力端子とコールド側出力端子が左右に並んだ状態で形成されると共に、左右の前記ホット側出力端子とコールド側出力端子の両外側にアース端子がそれぞれ形成され、
   前記接続コードは、ホット側信号線とコールド側信号線および両信号線を覆うシールド導体とを備えた平衡シールドケーブルであり、
   ホット側出力端子とホット側信号線およびコールド側出力端子とコールド側信号線との間には、それぞれホット側信号線とコールド側信号線に生ずる高周波信号に対するインピーダンスが存在し、
   前記シールド導体は、前記回路基板への接続端部において二股形状に分割され、
   前記二股に分割されたそれぞれのシールド導体が前記回路基板の両外側のアース端子にそれぞれ個別に接続されると共に、前記ホット側信号線とコールド側信号線が前記回路基板の両外側のアース端子の内側にそれぞれ形成された左右のホット側出力端子とコールド側出力端子にそれぞれ個別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。
2. 前記回路基板に形成されるホット側出力端子とコールド側出力端子およびその両外側のアース端子は、銅箔パターンにより回路基板の基板面に直線状に配列され、前記接続コードにおけるホット側信号線とコールド側信号線および二股形状に分割されたシールド導体の各端部が銅箔パターンによる前記各端子にそれぞれ半田付けにより接続されていることを特徴とする請求項１に記載されたコンデンサマイクロホン。
3. 前記回路基板が導電性を有するマイクロホンケース内に収容され、前記マイクロホンケースが前記回路基板の前記アース端子にさらに接続され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。
4. 前記回路基板には、さらに出力トランスが搭載され、
   前記出力トランスは、前記インピーダンス変換器からの出力信号を一次側巻線で受けて二次側巻線より前記信号を平衡出力すると共に、前記二次側巻線がファントム電源に接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載されたコンデンサマイクロホン。

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