JPH0432399A

JPH0432399A - 静電マイクロホン装置

Info

Publication number: JPH0432399A
Application number: JP13920690A
Authority: JP
Inventors: Noboru Masuda; 昇増田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1992-02-04
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH0779518B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、音圧信号を静電容量の変化として検出するノ
イズコンプレッションマイクロホンやズームマイクロホ
ンとしての使用に適した静電マイクロホン装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

静電マイクロホン装置は、音圧信号を受けて振動する振
動板に対向させて検出電極を設け、前記振動板の振幅変
位によって変化する振動板と検出電極との間の静電容量
の変化を電気信号に変換して取り出すものである。最近
においては、この種の装置をズームマイクロホンやノイ
ズコンプレッションマイクロホンへ展開する動きが見ら
れている。

〔発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来の静電マイクロホン装置は、微小静
電容量の検出感度がさほど高くなく、特性上十分に満足
できるものではなかった。

その上、ズームマイクロホンやノイズコンブレッジ７ン
マイクロホンはその回路が非常に複雑であり、装置の製
造効率が低く、また装置コストも高価になるという問題
があった。

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもの
であり、その目的は、微小音圧信号を超高感度のもとで
検出することができ、ノイズコンブレッジ７ンマイクロ
ホンやズームマイクロホンと１〜で十分満足すべき特性
を備えた回路構成の簡易な静電マイクロホン装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、次のようＱご構成
されている。すなわち、本発明の静電マイクロホン装置
は、主音の音圧信号を受けて振動する主音振動板の振幅
変位を静電容量の変化として検出する主音検出電極と、
側音の音圧信号を受けて振動する側音振動板の振幅変位
を静電容量の変化とし、て検出する側音検出電極と、前
記主音検出電極によって検出される静電容量の変化を受
けて主音検出信号を出力する第１のセラミック共振雌形
静電センサ回路と、この第１のセラミ・ツク共振蓋形静
電センサ回路の信号を増幅する演算増幅器と、前記側音
検出電極によって検出される静電容量の変化を受けて側
音検出信号を出力する第２のセラミンク共振器形静電セ
ンサ回路と、この第２のセラミンク共振器形静電センサ
回路からの信号によって前記演算増幅器の帰還量を制御
する帰還制御回路とを備えていることを特徴としており
、また、前記帰還制御回路には側音消去調整用の可変抵
抗素子が設けられていることも併せて本発明の特徴的な
構成としている。

〔作用〕

本発明では、装置の前方側から入ってくる主音の音圧信
号が入り込むと、主音振動板はその音圧を受けて振動し
、その振幅変位による静電容量の変化が主音検出電極に
よって検出され、その検出された静電容量の変化が第１
のセラミック共振雌形静電センサ回路に加えられる。第
１のセラミック共振蓋形静電センザ回路は静電容量の変
化を電圧信号に変換して検出信号として出力する。そし
て、この検出信号は演算増幅器により増幅されて取り出
される。同様に、装置の横方向から側音の音圧信号が入
ると、その音圧を受けて側音振動板が振動を行い、この
振幅変位が側音検出電極により検出され、第２のセラミ
ック共振雌形静電センサ回路から側音検出信号が電圧信
号で出力される。

この側音検出信号は帰還制御回路に作用し、演算増幅器
の帰還量を変化させる９例えば、側音検出信号の電圧値
が大きいときには帰還量を大きくし、側音検出信号の電
圧が小さいときには帰ＭＭを小さくする。このように、
側音検出信号の大きさに応じて帰還量が変化し、演算増
幅器の感度が自動的に調整される。

また、帰還制御回路に側音消去調整用の可変抵抗素子を
設けた構成にあっては、その可変抵抗素子の抵抗値を最
大限に調整すれば、帰還量が零となり、側音が消去され
、主音のみが取り出される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図には本発明に係る静電マイクロホン装置の一実施例
の回路図が示され、また、第２図および第３図には同実
施例の装置を構成する音圧検出部の一構成例が示されて
いる。本実施例の装置は、第１のセラミック共振雌形静
電センサ回路９ａと、第２のセラミック共振雌形静電セ
ンサ回路９ｂと、音圧検出部３と、演算増幅器１２と、
帰還制御回路１３とを主要回路として構成されている。

前記第１のセラミック共振雌形静電センサ回路９ａは、
セラミック共振器を有する発振回路１と、この発振回路
ｌのセラミック共振器とは別個独立のセラミック共振器
からなる主音共振器２と、検波回路４とを有して構成さ
れており、発振回路１と主音共振器２の出力電極は抵抗
器５とカップリングコンデンサ６を介して接続されてお
り、また、主音共振器２の出力電極と検波回路４はカッ
プリングコンデンサ７とインダクタンス素子８とからな
る高インピーダンス化回路を介して接続されている。

第２のセラミック共振器形静電センサ回路９ｂは、発振
回路１と、この発振回路１のセラミック共振器とは別個
独立のセラミック共振器からなる側音共振器１０と、検
波回路４′とを有して、前記第１のセラミック共振蓋形
静電センサ回路９ａと同様な回路構成となっており、こ
の第１のセラミック共振蓋形静電センサ回路９ａと対応
する回路部分には番号にダッシュを付けて区別しである
。

前記演算増幅器１２のプラス側入力端子（非反転入力端
子）には抵抗器１１を介して前記第１のセラミック共振
蓋形静電センサ回路９ａの検波回路４の出力側に接続さ
れている。そして、演算増幅器１２の出力側とマイナス
側入力端子（反転入力端子）間には第１の帰還抵抗器１
４が接続されている。

そして、演算増幅器１２のマイナス側入力端子には帰還
制御回路１３が接続されている。この帰還制御回路１３
は、ＭＯＳ　　ＦＥＴ１５と、フィードバック抵抗器１
６と、可変抵抗素子としての可変抵抗器１７と、第２の
帰還抵抗器１８とからなる。

前記演算増幅器１２のマイナス側入力端子とＭＯＳ　　
ＦＥＴ１５のソース間には可変抵抗器１７と第２の帰還
抵抗器１８とが直列に接続されている。ＭＯＳ　　ＦＥ
Ｔ１５のソースとベース間には前記フィードバック抵抗
器１６が介設されており、また、ＭＯＳ　　ＦＥＴ１５
のドレインはアースに接続されている。ＭＯＳ　　ＦＥ
Ｔ１５のベースは抵抗器２０を介して前記第２のセラミ
ック共振蓋形静電センサ回路９ｂにおける検波回路４′
の出力側に接続されている。

第２図および第３図には音圧検出部３の構成が示されて
いる。これらの図において、シリコン材料により構成さ
れている枠体２１は第２図に示すように、外側の振動板
の形成枠部２２とこれに組み合わされた背極枠部２３と
を有しており、振動板の形成枠部２２の平面側には主音
の音圧信号を取り入れる主音窓２４が形成され、この主
音窓２４にはシリコンにちっ素を拡散する等により形成
される主音振動板２５が一体に形成されている。また、
振動板の形成枠部２２の側面には側音を取り入れる複数
の側音窓２６が形成され、この各側音窓２６にはその窓
を塞ぐ格好で側音振動板２７が同様に一体に形成されて
いる。

前記背極枠部２３は前記主音振動板２５と側音振動板２
７にそれぞれ一定の間隙を介して対向する対向面を有し
ており、主音振動板２５との対向面には主音検出電極２
８が同様にちっ化膜等により形成されている。また、側
音振動板２７に対向する背極枠部２３０円周側面には、
同様に、ちっ化膜等により側音検出電極３０が形成され
ている。そして、これら主音検出電極２８と側音検出電
極３０とがそれぞれ当接する背極枠部２３の当接壁面に
は音響係数を調整する音響調整孔３１が開けられている
。これら音響調整孔３１および窓孔等の加工はシリコン
の異方性エツチングや選択性エツチングを用いたマイク
ロマシニング技術を利用して行うことが可能であり、加
工をより容易化するために、枠体２１を分離線２１ａか
ら複数のブロックに分割して形成し、これを最終的に一
体的に組み込み結合することによって得ることができる
。

前記主音振動板２５は主音共振器２の出力電極に接続さ
れており、また、側音検出電極３０は側音共振器１０の
出力電極に接続されている。これら主音共振器２と側音
共振器１０の共振周波数ｆ０はそれぞれ第４図に示すよ
うに、共通の発振回路ｌがら発振される搬送信号の固定
周波数ｆ、よりもわずかにずれた位置に設定されており
、静電容量の変化が出力電極に加えられることにより、
共振周波数をΔｆだけ偏倚させて同調点をＡ、からＡ２
に変化さゼ、ΔＶの電圧変化成分が取り出される。この
電圧変化成分ΔＶは搬送信号に乗せられることにより各
共振器２，１０で振幅変調信号が作られ、これが対応す
る検波回路４．４′に加えられるようになっている。

本実施例は上記のように構成されており、以下、その動
作を説明する。

装置駆動により、発振回路１から例えば、ＩＧＨｚ〜３
Ｇ）ｌｚのうちの固定した超高周波数の搬送信号が選定
された搬送波として用いられる。この搬送信号は主音共
振器２と側音共振器１ｏとにそれぞれ分配供給される。

この状態で、主゛音が主音振動板２５に入り込むと、主
音振動板２５は音圧を受けて振動を行い、その振幅変位
が静電容量の変化として主音検出電極２８により検出さ
れ、その検出された静電容量の変化が主音共振器２に加
えられる。

主音共振器２はこの静電容■の変化を受けて共振周波数
を例えば第４図のΔｆだけ偏倚させ、発振回路１の発振
周波数ｆ、との同調点をＡ、からＡ２に変化させ、静電
容量の変化を電圧ΔＶの変化として取り出す。具体的に
は、主音共振器２は、搬送信号の周波数と静電容量の変
化に伴う共振周波数の変化Δｆとのかけ算を行い、搬送
信号に同調点の変化成分の電圧Δ■を乗せ、振幅変調（
ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変
調）信号を作り出してこれを検波回路４に加える。検波
回路４は、このＡＭ変調信号を包路線検波して主音の音
圧信号に対応する信号に変換し、これを演算増幅器１２
に加える。演算増幅器１２はこの検波出力信号を増幅し
て拡声器あるいは録音機等の所望の信号処理回路へ送る
のである。

一方、側音の音圧信号が側音振動板２７に入り込むと、
側音振動板２７はその音圧を受けて振動を行い、この側
音振動板２７の振幅変位が側音検出電極３０により静電
容量の変化として検出され、その検出信号は側音共振器
ｌＯに加えられる。側音共振器１０は前記主音共振器２
と同様に、側音検出電極３０により検出された静電容量
の変化を受けて共振周波数を偏倚させ、発振周波数ｆ、
との同調点を変化させ、この同調点の変化に対応する電
圧変化を搬送波を利用したＡＭ変調信号として作り出し
、これを検波回路４′に加える。

検波回路４′は前記検波回路４と同様に包絡線検波を行
い、この検波出力をＭＯＳ　　ＦＥＴ１５ｉ７）ベース
に加える。ＭＯＳ　　ＦＥＴ１５は検波回路４′から加
えられる信号が大きくなるにつれてベース電流を大きく
してソース・ドレイン間の抵抗を小さくし、演算増幅器
１２の帰還量を減少させる。

これに対し、検波回路４′からの検波出力信号が小さく
なると、ＭＯＳ　　ＦＥＴ１５のソース・ドレーン間の
抵抗が大きくなり、演算増幅器１２の帰還量が大きくな
る。このように、検波回路４′から加えられる側音検出
信号の大きさに応じて演算増幅器１２の帰還量を制御し
、演算増幅器１２の感度調整が自動的に行われる。

この回路動作時に可変抵抗器１７を手動操作して抵抗値
を最大限（はぼ無限大）に大きくすると、ＭＯＳ　　Ｆ
ＥＴ１５と演算増幅器１２とが回路的に遮断され、側音
の検出信号は消去される。

この側音検出信号の消去は、本実施例の装置をズームマ
イクロホンとして使用するとき、マイクロホンをズーム
させて遠方の主音の音圧信号を得るときに行われるが、
この側音消去は可変抵抗器１７を手動操作して行うほか
に、例えば、ビデオ装置の使用に際し、ビデオカメラを
ズームさせて遠方の物体を撮影するような場合に、カメ
ラのズーム移動に連動させて摺動抵抗器の摺動端子を動
かし、可変抵抗器１７の抵抗値を変化させるようにして
もよく、あるいは、カメラレンズのズーム移動ヲ検出ス
るセンサを設け、このセンサの信号に連動させて可変抵
抗器１７の抵抗値を変化させるようにしてもよく、可変
抵抗器１７の抵抗値の調整は様々な手段により行うこと
が可能である。

本実施例の装置は低周波数領域から高周波数領域にかけ
て、高特性のもとて微小音圧が検出できるので、聴診器
や機械の異常音検出用のマイクロホン装置としての用途
にも適したものとなる。

なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様
々な実施の態様を採り得るものである。

〔発明の効果〕

本発明は、音圧信号によって振動する振動板の振幅変位
に対応する静電容量の変化をセラミック共振蓋形静電セ
ンサを用いて検出するものであるから、１０−’ＰＦと
いう超高感度のもとでの微小静電容量の検出が可能とな
り、これにより、微弱音圧信号を高感度のもとて正確に
検出することができ、１０七〜１００ＫＨｚという声音
帯域での広範囲な周波数特性を備えた高性能のマイクロ
ホン装置を提供することが可能となる。

また、本発明のマイクロホン装置は、セラミック共振蓋
形静電センサを用いているので、装置が小型かつ軽量と
なり、取り扱いも非常に便利である。

さらに、側音の検出信号によって帰還制御回路を動作さ
せ、音圧検出信号を増幅する演算増幅器の感度を自動的
に調整することが可能となり、装置の高機能化を達成す
ることができるやさらに、帰還制御回路に設けられてい
る可変抵抗素子の抵抗値を変化調整することにより、側
音検出信号の消去を適宜行うことができるから、ズーム
マイクロホンやノイズコンプレッションマイクロホンと
しての使用に際し、非常に便利であり、この側音消去作
用と、超高感度の検出能力と、前記演算増幅器の自動感
度調整能力とを備えることにより、静電マイクロホン装
置の様々なシステム展開が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る静電マイクロホン装置の一実施例
の回路図、第２図は同実施例を構成する音圧検出部の緬
断面図、第３図は同音圧検出部の斜視図、第４図は同実
施例における同澗回路として機能する共振器の動作説明
図である。１・・・発振回路、２・・・主音共振器、３・・・音圧
検出部、４，４′・・・検波回路、５．５′−・・抵抗
器、６゜６′カツプリングコンデンサ、７．７′・・・
カップリングコンデンサ、８．８′・・・インダクタン
ス素子、９ａ・・・第１のセラミック共振蓋形静電セン
サ回路、９ｂ・・・第２のセラミック共振層形静電セン
ザ回路、１０・・・側音共振器、１１−・・抵抗器、１
２・・・演算増幅器、１３・・・帰還制御回路、１４・
・・第１の帰還抵抗器、１５・・・ＭＯＳ　　ＦＥＴ、
１６・・・フィードバック抵抗器、１７・・−可変抵抗
器、１８・・・第２の帰還抵抗器、２０・・・抵抗器、
２１・・・枠体、２２・・・振動板の形成枠部、２３・
・・背極枠部、２４・・・主音窓、２５・・・主音振動
板、２６・・・側音窓、２７・・・側音振動板、２８・
・・主音検出電極、３０・・・側音検出電極、３１・・
・音響調整孔。出願人　　株式会社　村田製作所代理人　　弁理士　　五十嵐　清第１ＴＩＡ第　３　　図第　４　回第　２　面チｔ　　ｆ、７　　用ノ女数

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主音の音圧信号を受けて振動する主音振動板の振
幅変位を静電容量の変化として検出する主音検出電極と
、側音の音圧信号を受けて振動する主音振動板の振幅変
位を静電容量の変化として検出する側音検出電極と、前
記主音検出電極によって検出される静電容量の変化を受
けて主音検出信号を出力する第１のセラミック共振器形
静電センサ回路と、この第１のセラミック共振器形静電
センサ回路の信号を増幅する演算増幅器と、前記側音検
出電極によって検出される静電容量の変化を受けて側音
検出信号を出力する第２のセラミック共振器形静電セン
サ回路と、この第２のセラミック共振器形静電センサ回
路からの信号によって前記演算増幅器の帰還量を制御す
る帰還制御回路とを備えている静電マイクロホン装置。
（２）帰還制御回路には側音消去調整用の可変抵抗素子
が設けられている特許請求の範囲第１項の静電マイクロ
ホン装置。