JPS5858876B2 - 指向性切換自在のコンデンサマイクロホン - Google Patents

指向性切換自在のコンデンサマイクロホン

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JPS5858876B2
JPS5858876B2 JP4105378A JP4105378A JPS5858876B2 JP S5858876 B2 JPS5858876 B2 JP S5858876B2 JP 4105378 A JP4105378 A JP 4105378A JP 4105378 A JP4105378 A JP 4105378A JP S5858876 B2 JPS5858876 B2 JP S5858876B2
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JP
Japan
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microphone
microphone capsule
capsule
unidirectional
characteristic
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JP4105378A
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直孝 宮地
恭裕 山田
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/406Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers microphones

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、コンデンサマイクロホンの指向特性の切換
の改良に関するものである。
一般に、コンデンサマイクロホンの指向特性を切換える
方法は、大別すると2つある。
その1つの方法は、2つのコンデンサマイクロホンカプ
セル(以下、マイクロホンカプセルという)を用い、そ
れぞれのマイクロホンカプセルの指向特性が単一指向特
性となるように音響的に調整し、これらの2つのマイク
ロホンカプセルが音波を受けることによって発生したそ
れぞれの電圧を加減することによって、単一指向特性、
無指向特性、双指向特性などの指向特性を得る方法であ
る。
他の1つの方法は、1つのマイクロホンカプセルによっ
てその指向特性の切換えを行なう方法、すなわち、マイ
クロホンカプセルの後部の音響回路を機械的に調整する
ことによって、指向特性を変化させる方法である。
この発明は、上記の前者に属するもので、コンデンサマ
イクロホンの指向特性を変化させるために、単一の指向
特性の2つのマイクロホンカプセルの出力電圧を電気的
に加減することにより、種種の指向特性を得るコンデン
サマイクロホンにおいて、その感度を損なうことなく、
種々の指向特性の出力を得るようにすることを目的とす
るものである。
先ず、2つのマイクロホンカプセルを用いて、任意の指
向特性を得るための基本的な考え力について説明すると
、第1図は2つのマイクロホンカプセルを組合せたコン
デンサマイクロホンの断面図で、1はその1つのマイク
ロホンカプセルを構成する導電性の振動膜、2はこの振
動膜1に対向する電極板であり、2aはその電極板に多
数穿設した通気孔である。
3は他のマイクロホンカプセルを構成する導電性の振動
膜、4はこの振動膜3に対向する電極板であり、4aは
その電極板に多数穿設した通気孔である。
5は上記電極板2と電極板4の間に介在させた音響抵抗
であり、上記振動膜1と電極板2とで構成された電力の
マイクロホンカプセルC1と、振動膜3と電極板4とで
構成された他力のマイクロホンカプセルC2のそれぞれ
の指向特性が単一指向特性となるような音響回路を形成
する。
6は組立枠体である。第2図は、第1図に示すようなコ
ンデンサマイクロホンのそれぞれのマイクロホンカプセ
ルCI。
C2の単一指向特性A 、 A’を示すものである。
第3図に示すように、これらの単−指向特性人。
人′を有する2つのマイクロホンカプセルC1,C2の
出力を電気的に加算すれば、無指向特性Bとなり、また
、減算すれば前後逆位相の双指向特性りとなる。
第2図において、仮に軸の00力向を正面とし、単一指
向特性Aを有するマイクロホンカプセルC1は正面を向
いているものとする。
また、単一指向特性λ′を有するマイクロホンカプセル
C2は1800方向すなわち後方を向いているものとす
る。
上記のような単一指向特性を有するマイクロホンカプセ
ルC1,C2の2個を組合せて、無指向特性や双指向特
性を得るための実際の回路とそれらの結線に従えば、な
ぜマイクロホンカプセルの出力電圧が低下するのか、そ
の理由を交流的な等価回路を用いて説明する。
第4図は単一指向特性を有するマイクロホンカプセル2
個を組合せて無指向特性を得る実際の回路であり、C1
は音源の正面に振動膜1を向けている一方のマイクロホ
ンカプセルとし、C2は音源に対して振動膜3が後方を
向いている他力のマイクロホンカプセルである。
CoおよびColは上記マイクロホンカプセルCI、C
2の有する静電容量と比較して十分大きい静電容量を有
するカップリングコンデンサである。
また、R1およびR2は、マイクロホンカプセルC1お
よびC2の可聴周波数帯域の範囲におけるインピーダン
スと比較して十分大きなインピーダンスを有する高抵抗
であり、これらの高抵抗を介して、上記マイクロホンカ
プセルC1およびC2には+■ボルトの成極電圧が印加
されている。
また、上記カップリングコンデンサCo 1はインピー
ダンス変換用の電界効果トランジスタFETのゲートG
に接続されている。
この第4図において、マイクロホンカプセルC2の配線
方法を、Xのところを切離せば、マイクロホンカプセル
C2には成極電圧が印加されなくなって動作しないので
、マイクロホンカプセルC0による単一指向特性を示す
また、Xのところはそのままで、マイクロホンカプセル
C1,C2のy点側を導電性の振動膜とし、2点側を電
極板となるように接続すれば、マイクロホンカプセルC
1,C2の加算指向特性となり、すなわち、無指向特性
を示す。
また、Xのところはそのままで、マイクロホンカプセル
C2のみy点側を電極板とし、2点側を導電性の振動膜
となるように切換接続すれば、マイクロホンカプセルC
1,C2の減算指向特性となり、すなわち、双指向特性
を示す。
これを交流的な等価回路で考えると、第5図に示すよう
になる。
ここに、マイクロホンカプセルC1は音圧を受けること
によって電圧を発生するので、その出力電圧Vclと静
電容量Cc1とに区別して書くことができる。
マイクロホンカプセルC2についても同様に出力電圧V
c2と静電容量Cc2とに区別して書くことができる。
さらに、第4図に示す高抵抗R1およびR2は、交流的
に考えた場合に、他の素子と比較して十分にインピーダ
ンスが高いためにオープン状態と考えてもさしつかえな
いので、省略することができる。
第5図において、単一指向特性のときはVc2=Oであ
り、無指向特性のときはVc1=−V。
2であり、双指向特性のときはVc 1−Vc 2であ
る。
ところで、一般にはマイクロホンカプセルC4゜C2の
静電容量Cc1 、 Cc2は等しくされるから、Cc
1=Cc2として考え、マイクロホンカプセルC1,C
2の感度も、第2図に示される単一指向特性A、A’の
ように方向が逆で大きさが等しいものとすると、第5図
をさらに簡略化した第6図のような等価回路となる。
この第6図のようになることは「テブナンの定理」を用
いれば明らかである。
したがって、第4図における、X点およびマイクロホン
カプセルC2のy、z点の各配線のしかたを切換えるこ
とによる、単一指向特性、無指向特性、双指向特性のそ
れぞれの感度とも、第3図に示すような特性A、B、D
の感度とはならず、各方向ともそれぞれ%の感度となる
これは第6図に示すように、マイクロホンカプセルC1
゜C2の出力電圧がVcl / 2 、 Vc2 /
2によって指向特性が合皮されることを考えれば理解で
きる(ただし、単一指向特性に限って、第4図のX点と
マイクロホンカプセルC2におけるy点または2点も切
離すと、マイクロホンカプセルC1の出力はマイクロホ
ンカプセルC2の静電容量Cc2によって分圧されない
から、マイクロホンカプセルC1の出力電圧Vc1がそ
のまま取出せるが、最大感度方向の感度が、無指向特性
、双指向特性のそれと異なるため、使用上は不便である
ため採用されない)。
以上説明したように、マイクロホンカプセルC1,C2
を用いてコンデンサマイクロホンの指向特性を単一指向
特性、無指向特性、双指向特性などの各指向特性を得る
場合。
等何回路上マイクロホンカプセルC1と02が互に並列
となる接続を行なった場合、前述のような理由から感度
が低下する欠点があった。
この発明は、2つのマイクロホンカプセルを組合せて指
向特性を変化させるようにしたコンデンサマイクロホン
において、これらのマイクロホンカプセルが交流回路的
に考えて直列に接続されるように回路を構成したことを
特徴とするものである。
以下、この発明による、単一指向特性、無指向特性、双
指向特性の3種類の指向特性が、感度を減じることなく
得られる構成および作用を、第7図について説明する。
この第7図において、C1は音源の正面に振動膜を向け
ているマイクロホンカプセル、C2は音源に対して背面
に向いているマイクロホンカプセル、R1,R2はマイ
クロホンカプセルC1およびC2の可聴周波数帯域の範
囲におけるインピーダンスと比較して十分大きなインピ
ーダンスを有する高抵抗、Co、Co1はマイクロホン
カプセルC1,C2の静電容量と比較して十分大きな静
電容量を有するカップリングコンデンサ、FETはイン
ピーダンス変換用の電界効果トランジスタであり、さら
に、マイクロホンカプセルC1およびC2には+■ボル
トの成極電圧が印加されている点は、前述した第4図と
同様であるが、相違する点は、上記マイクロホンカプセ
ルC2と直列に、このマイクロホンカプセルC2の可聴
周波数帯域の範囲におけるインピーダンスと比較して十
分大きなインピーダンスを有する高抵抗R3が接続され
ている点である。
この第7図において、U点またはU′点を切離すか、ま
たはu 、 u’点を同電圧に接続すれば、マイクロホ
ンカプセルC2には成極電圧が印加されなくなり、それ
が動作しないので、マイクロホンカプセルC1による単
一指向特性を示す。
また、U点のところはそのままで、マイクロホンカプセ
ルC2のV点側を導電性の振動膜とし、W点側を電極板
となるように接続すれば、マイクロホンカプセルC1,
C2の加算指向特性となり、すなわち、無指向特性を示
す。
また、U点のところはそのままで、■点側を電極板とし
、W点側を導電性の振動膜となるように切換接続すれば
、マイクロホンカプセルC1,C2の減算指向特性とな
り、すなわち、双指向特性を示す。
これは、v、w点を互いに切換えてもよいし、u 、
u’点を互いに切換えてもよい。
この第7図を交流的な等価回路で考えると、抵抗R1,
R2,R3はマイクロホンカプセルC1tC2の静電容
量Ccl 、 Ca2のインピーダンスに対して充分大
きくし、カップリングコンデンサCo。
Co1は上記静電容量Cc1 、Ca2に対して充分大
きな容量値とするから、第8図に示すような等価回路と
なり、さらに、第9図に示すような等価回路に簡略化さ
れる。
なお、それぞれのマイクロホンカプセルC1゜C2の静
電容量Cc1.Cc2は40〜50PF程度であるので
、これを50 pFとしたときの静電容量Ccl 、C
a2の合成容量CTのインピーダンスZcTを計算する
と、まず、合成容量cTはCcl・Ca2 CT= −25PFとなり、このcTのCc
1 + Cc 2 20Hzの周波数のときのインピーダンスZcTは、Z
OT−−”F 3.18 X 108Ωとなる。
−2πfCT 力、電界効果トランジスタFETの入力インピーダンス
をRZとすると、通常のFETにおいては、RZ〉5×
109Ωであるので、Z OT <Rzである。
この第9図に示す等価回路と前記第6図に示す等価回路
とを比べると、明らかなように、マイクロホンカプセル
C1,C2の出力電圧Vc 1 、 Vc 2は第9図
では、第6図のようにV c 1 / 2 s■c2/
2となっていない。
また、前述のようにZcT(RZであるので、合成容量
CTによるロスはほとんどない。
したがって、前述のように、第7図のU点の切離、ある
いはv、w点の切換、またはu、u’点の切換接続によ
る単一指向特性、無指向特性、双指向特性のそれぞれの
感度とも第3図で示した特性A、B、Dのような感度と
なり、第4図に示した回路に比べて2倍の感度、すなわ
ち、約6dBの感度の向上が得られる。
この発明は、以上説明したように、導電性の振動膜とこ
れと対向配置させた電極板とよりなる単一指向特性を有
する第1のコンデンサマイクロホンカプセルと、上記同
様になる第2のコンデンサマイクロホンカプセルとを、
音響抵抗を介してそれぞれの導電性の振動膜が互いに反
対力向を向くように組合せ、上記第1のマイクロホンカ
プセルに第1の高抵抗を直列に接続した両端を成極電圧
電源の両電極に接続し、上記第2のマイクロホンカプセ
ルの両端にそれぞれ第2および第3の高抵抗を直列に接
続した両端を成極電圧電源の両電極に接続し、上記第1
のマイクロホンカプセルと第1の高抵抗との接続点と、
上記第2のマイクロホンカプセルと第3の高抵抗との接
続点との間に、カップリングコンデンサを接続し、上記
第2のマイクロホンカプセルと第2の高抵抗との接続点
から電界効果トランジスタを介して出力電圧を取り出す
ような構成とし、上記第2、第3の高抵抗に接続される
成極電圧の極性を逆に切換えることによって無指向特性
または双指向特性が得られるようにし、また、第2のマ
イクロホンカプセルに成極電圧が印加されないように切
換えることによって単一指向特性が得られるようにした
ことを特徴とする指向性切換自在のコンデンサマイクロ
ホンを提供したので、すなわち、単一指向特性を有する
2個のコンデンサマイクロホンカプセルを用いて、これ
らのコンデンサマイクロホンカプセルが交流的に考えて
直列に接続されるように回路を構成したので、これらを
切換接続することによって、単一指向特性、無指向特性
、双指向特性などの各指向特性を得る場合、従来例のよ
うに感度が低下することなく、各指向特性が得られるコ
ンデンサマイクロホンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は2つのコンデンサマイクロホンカプセルを組合
せたコンデンサマイクロホンの断面図、第2図はそれぞ
れのコンデンサマイクロホンカプセルの単一指向特性を
示した図、第3図はこれらの単一指向特性の出力を加算
、減算して得られる無指向特性、双指向特性を示した図
、第4図は従来例における単一指向特性、無指向特性、
および双指向特性が得られる回路の説明図、第5図およ
び第6図はその交流的な等他回路図、第7図はこの発明
における単一指向特性、無指向特性、および双指向特性
が得られる回路の説明図、第8図および第9図はその交
流的な等価回路である。 1.3・・・・・・導電性の振動膜、2,4・・・・・
・電極板、2a 、 4a・・・・・・通気孔、5・・
・・・・音響抵抗、6・・・・・・組立枠体、C1,C
2・・・・・・コンデンサマイクロホンカプセル、Cc
Cc・・・・・・コンデンサマイクロ1 り
2 ホンカプセルの静電容量、Co 、 Co1・・・・・
・カップリングコンデンサ、R1,R2・・・・・・高
抵抗、R3・・・・・・コンデンサマイクロホンカプセ
ルC2に直列接続された高抵抗、FET・・・・・・電
界効果トランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 導電性の振動膜とこれと対向配置させた電極板とよ
    りなる単一指向特性を有する第1のコンデンサマイクロ
    ホンカプセルと、上記同様になる第2のコンデンサマイ
    クロホンカプセルとを、音響抵抗を介してそれぞれの導
    電性の振動膜が互いに反対力向を向くように組合せ、上
    記第1のマイクロホンカプセルに第1の高抵抗を直列に
    接続した両端を成極電圧電源の両電極に接続し、上記第
    2のマイクロホンカプセルの両端にそれぞれ第2および
    第3の高抵抗を直列に接続した両端を成極電圧電源の両
    電極に接続し、上記第1のマイクロホンカプセルと第1
    の高抵抗との接続点と、上記第2のマイクロホンカプセ
    ルと第3の高抵抗との接続点との間に、カップリンク゛
    コンデンサを接続し、上記第2のマイクロホンカプセル
    と第2の高抵抗との接続点から電界効果トランジスタを
    介して出力電圧を取り出すような構成とし、上記第2、
    第3の高抵抗に接続される成極電圧の極性を逆に切換え
    ることによって無指向特性または双指向特性が得られる
    ようにし、また、第2のマイクロホンカプセルに成極電
    圧が印加されないように切換えることによって単一指向
    特性が得られるようにしたことを特徴とする指向性切換
    自在のコンデンサマイクロホン。
JP4105378A 1978-04-07 1978-04-07 指向性切換自在のコンデンサマイクロホン Expired JPS5858876B2 (ja)

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JPS54133320A JPS54133320A (en) 1979-10-17
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