(57)【要約】【課題】外来雑音の影響を受けにくくしたコンデンサマイク装置を提供する。【解決手段】電源端子３０と接地間にバイアス電圧＋Ｖｃｃを印加する。電源端子３０と接地間にバイアス抵抗３２とマイク素子３４とバイアス抵抗３６を直列接続する。バイアス抵抗３２，３６の抵抗値は１００ＧΩ〜１００ＴΩの高抵抗値にそれぞれ設定されている。マイク素子３４のバックプレート３４ａ、ダイヤフラム３４ｂの信号はそれぞれ信号線４５，４６を経由してインピーダンス変換器３８，４０でインピーダンス変換される。インピーダンス変換器３８，４０の出力信号はバランス信号線４２を介して演算回路４４に入力される。演算回路４４は両信号を一方を反転して加算する。演算回路４４からマイク信号が出力される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックプレートとダイヤフラムを対向配置したマイク素子と、
前記バックプレートと直流バイアス電源の一方の極性との間に接続された高抵抗値を有する第１の直流抵抗と、
前記ダイヤフラムと前記直流バイアス電源の他方の極性との間に接続された高抵抗値を有する第２の直流抵抗と、
前記バックプレートと前記第１の直流抵抗との間の信号を取り出す第１の信号線と、
前記ダイヤフラムと前記第２の直流抵抗との間の信号を取り出す第２の信号線と、
前記第１の信号線から取り出された信号をインピーダンス変換する第１のインピーダンス変換器と、
前記第２の信号線から取り出された信号をインピーダンス変換する第２のインピーダンス変換器と
を具備してなるコンデンサマイク装置。
【請求項２】
前記第１のインピーダンス変換器の出力信号と前記第２のインピーダンス変換器の出力信号を伝送するバランス信号線をさらに具備してなる請求項１記載のコンデンサマイク装置。
【請求項３】
前記バランス信号線を経由して出力される２信号どうしを一方の信号を位相反転して加算する演算回路をさらに具備してなる請求項２記載のコンデンサマイク装置。
【請求項４】
前記第１の直流抵抗および前記第２の直流抵抗の抵抗値がそれぞれ１００ＧΩ〜１００ＴΩである請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサマイク装置。
【請求項５】
前記第１の直流抵抗および前記第２の直流抵抗がそれぞれ直流抵抗器で構成される請求項１から４のいずれか１つに記載のコンデンサマイク装置。
【請求項６】
前記第１の直流抵抗が前記ダイヤフラムと前記直流バイアス電源の一方の極性との間に互いに逆向きに並列接続された複数個のダイオードで構成され、前記第２の直流抵抗が前記バックプレートと前記直流バイアス電源の他方の極性との間に互いに逆向きに並列接続された複数個のダイオードで構成される請求項１から４のいずれか１つに記載のコンデンサマイクの駆動および出力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はコンデンサマイク装置に関し、外来雑音の影響を受けにくくしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のコンデンサマイク装置を図２に示す。電源端子１０と接地間には正のバイアス電圧＋Ｖｃｃが印加されている。電源端子１０と接地間にはバイアス抵抗１２とマイク素子１４が直列接続されている。マイク素子１４はバックプレート１４ａとダイヤフラム１４ｂを対向配置したコンデンサマイク素子として構成されている。バイアス抵抗１２とマイク素子１４のバックプレート１４ａとの接続点の信号は直流除去用のコンデンサ１６を介してインピーダンス変換器１８に入力されてインピーダンス変換される。インピーダンス変換器１８の出力信号はアンプ２０に入力される。アンプ２０は位相反転アンプを内蔵し、入力信号を位相が互いに逆相の２信号（バランス信号）に変換する。変換されたバランス信号はバランス信号線２２（マイクケーブル）の各信号線２２ａ（ホットライン）、２２ｂ（コールドライン）にそれぞれ供給される。バランス信号線２２を経由したバランス信号は演算回路２４に入力される。演算回路２４はバランス信号どうしを、コールド側を位相反転して加算する。演算回路２４からはアンバランス方式でマイク信号が出力されて後続回路で増幅等の信号処理が行われる。なお衝撃音の影響を受けにくくした従来のマイク装置として下記特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３６６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図２の回路によれば、アンプ２０から演算回路２４まではバランス信号で伝送されるためバランス信号線２２に外来雑音が混入しても演算回路２４で打ち消すことができる。これに対しアンプ２０よりも手前の部分はアンバランス信号で伝送されるため、ここに外来雑音が混入すると打ち消すことができなかった。特にインピーダンス変換器１８よりも手前の部分は高インピーダンスであるため、この部分に外来雑音が混入するとマイク出力に該雑音が大きく現れる問題があった。
【０００５】
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、外来雑音の影響を受けにくくしたコンデンサマイク装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明はバックプレートとダイヤフラムを対向配置したマイク素子と、前記バックプレートと直流バイアス電源の一方の極性との間に接続された高抵抗値を有する第１の直流抵抗と、前記ダイヤフラムと前記直流バイアス電源の他方の極性との間に接続された高抵抗値を有する第２の直流抵抗と、前記バックプレートと前記第１の直流抵抗との間の信号を取り出す第１の信号線と、前記ダイヤフラムと前記第２の直流抵抗との間の信号を取り出す第２の信号線と、前記第１の信号線から取り出された信号をインピーダンス変換する第１のインピーダンス変換器と、前記第２の信号線から取り出された信号をインピーダンス変換する第２のインピーダンス変換器とを具備してなるものである。
【０００７】
この発明によれば、マイク素子の両側に配置された、ともに高抵抗値を有する第１、第２の直流抵抗により、マイク素子のバックプレート側とダイヤフラム側の２点はともに高インピーダンスとなる。これにより音声入力によるダイヤフラムの振動に伴うバックプレートと第１の直流抵抗との間の電位の増減とダイヤフラムと第２の直流抵抗との間の電位の増減の関係が互いに逆になる。したがって第１の信号線と第２の信号線から取り出される出力はバランス信号となる。すなわちインピーダンス変換器よりも手前の高インピーダンス部分を流れる信号がバランス信号であるため、この部分に外来雑音が混入しても後段回路で打ち消すことができる。これにより外来雑音の影響を受けにくいコンデンサマイク装置が実現される。
【０００８】
この発明は前記第１のインピーダンス変換器の出力信号と前記第２のインピーダンス変換器の出力信号を伝送するバランス信号線をさらに具備することができる。またこのバランス信号線を経由して出力される２信号どうしを一方の信号を位相反転して加算する演算回路をさらに具備することができる。この発明において前記第１の直流抵抗および前記第２の直流抵抗の抵抗値は例えばそれぞれ１００ＧΩ〜１００ＴΩ、好ましくは１ＴΩ〜１０ＴΩとすることができる。また前記第１の直流抵抗および前記第２の直流抵抗は例えばそれぞれ直流抵抗器で構成することができる。また該第１の直流抵抗および該第２の直流抵抗は互いに逆向きに並列接続された複数個のダイオードでそれぞれ構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明によるコンデンサマイク装置の実施の形態を示す回路図である。
【図２】従来のコンデンサマイク装置を示す回路図である。
【図３】図１の回路におけるバイアス抵抗３２、マイク素子３４、バイアス抵抗３６の電圧配分を示す図で、音声入力による電圧配分の変動を示す。
【図４】図１の回路の動作波形図である。
【図５】この発明によるコンデンサマイク装置の他の実施の形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下この発明の実施の形態を説明する。図１はこの発明によるコンデンサマイク装置の実施の形態を示す。電源端子３０と接地間には正のバイアス電圧＋Ｖｃｃが印加されている。電源端子３０と接地間にはバイアス抵抗３２、マイク素子３４、バイアス抵抗３６が直列接続されている。マイク素子３４はバックプレート３４ａとダイヤフラム３４ｂを対向配置したコンデンサマイク素子として構成されている。マイク素子３４は非エレクトレット型、エレクトレット型、シリコンマイク（ＭＥＭＳマイク）等各種形式のコンデンサマイク素子として構成することができる。バイアス抵抗３２，３６はこの実施の形態では直流抵抗器で構成されている。バイアス抵抗３２，３６の抵抗値は互いに等しく、例えば１００ＧΩ〜１００ＴΩ（好ましくは１ＴΩ〜１０ＴΩ）の高抵抗値にそれぞれ設定されている。これによりマイク素子３４のバックプレート３４ａ側とダイヤフラム３４ｂ側の２点はともに高インピーダンスとなる。
【００１１】
バイアス抵抗３２とマイク素子３４のバックプレート３４ａとの接続点Ａの信号は信号線４５に導かれ、直流除去用のコンデンサ３５を介してインピーダンス変換器３８に入力されてインピーダンス変換される。マイク素子３４のダイヤフラム３４ｂとバイアス抵抗３６との接続点Ｂの信号は信号線４６に導かれ、インピーダンス変換器４０に入力されてインピーダンス変換される。インピーダンス変換器３８，４０の出力信号はバランス信号線４２（マイクケーブル）の各信号線４２ａ（ホットライン）、４２ｂ（コールドライン）にそれぞれ導かれる。バランス信号線４２を経由したバランス信号は演算回路４４に入力される。演算回路４４はバランス信号どうしを、コールド側を位相反転して加算する。演算回路４４からはアンバランス方式でマイク信号が出力されて後続回路で増幅等の信号処理が行われる。
【００１２】
以上の構成のコンデンサマイク装置によればマイク素子３４に音声が入力されるとダイヤフラム３４ｂが振動する。このダイヤフラム３４ｂの振動に伴いバイアス抵抗３２とバックプレート３４ａの接続点Ａの電位（＝バックプレート３４ａの電位）と、ダイヤフラム３４ｂとバイアス抵抗３６との接続点Ｂの電位（＝ダイヤフラム３４ｂの電位）に変動が生じる。この接続点Ａ、接続点Ｂの電位の変動について図３を参照して説明する。いまバイアス抵抗３２，３６のインピーダンスをそれぞれＲとし、マイク素子３４のインピーダンスを１／ｊωＣとする。図３において（ａ）は音声が入力されていないときのバイアス抵抗３２、マイク素子３４、バイアス抵抗３６の電圧配分を示す。この電圧配分はバイアス抵抗３２、マイク素子３４、バイアス抵抗３６の直流抵抗比によって決まる。Ｖａがバイアス抵抗３２とバックプレート３４ａとの接続点Ａの電位であり、Ｖｂがダイヤフラム３４ｂとバイアス抵抗３６との接続点Ｂの電位である。
【００１３】
マイク素子３４に音声が入力されると、ダイヤフラム３４ｂの振動に伴いマイク素子３４の両電極（バックプレート３４ａとダイヤフラム３４ｂ）間の距離が変動するので、マイク素子３４のインピーダンスが変動する。すなわち音声が入力されていないときに比べて両電極３４ａ，３４ｂ間の距離が狭くなったタイミングでは、マイク素子３４の容量が大きくなるので、そのインピーダンス１／ｊωＣは小さくなる。このときのバイアス抵抗３２、マイク素子３４、バイアス抵抗３６の電圧配分は図３（ｂ）に示すようになる。すなわちマイク素子３４の電圧配分が小さくなる。これにより、音声が入力されていないときに比べて、バイアス抵抗３２とバックプレート３４ａとの接続点Ａの電位Ｖａは低下し、ダイヤフラム３４ｂとバイアス抵抗３６との接続点Ｂの電位Ｖｂは、電位Ｖａの低下分と等しい量、上昇する。
【００１４】
逆に音声が入力されていないときに比べて両電極３４ａ，３４ｂ間の距離が広がったタイミングでは、マイク素子３４の容量が小さくなるので、そのインピーダンス１／ｊωＣは大きくなる。このときのバイアス抵抗３２、マイク素子３４、バイアス抵抗３６の電圧配分は図３（ｃ）に示すように変動する。すなわちマイク素子３４の電圧配分が大きくなる。これにより、音声が入力されていないときに比べて、バイアス抵抗３２とバックプレート３４ａとの接続点Ａの電位Ｖａは上昇し、ダイヤフラム３４ｂとバイアス抵抗３６との接続点Ｂの電位Ｖｂは、電位Ｖａの上昇分と等しい量、低下する。
【００１５】
したがって図３によれば、音声入力に対し接続点Ａ，Ｂの電位は相互に逆方向に変動することがわかる。すなわち図１の接続点Ａ，Ｂの両出力信号線４５，４６の信号はバランス信号になっていることがわかる。
【００１６】
図４は図１のマイク素子３４に音声が入力されたときの各部の交流成分の変動を示す。（ａ）は接続点Ａの交流成分、（ｂ）は接続点Ｂの交流成分である。両交流成分の音声信号は互いに逆相で同一振幅の信号となっている。両交流成分はインピーダンス変換器３８，４０を介して演算回路４４で一方が反転されて相互に加算されて出力されるので、演算回路４４からは各交流成分の２倍の振幅の音声信号が出力される。また接続点Ａ，Ｂからインピーダンス変換器３８，４０に至る信号線４５，４６に外来雑音が混入したときは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、両信号線４５，４６の交流成分に互いに同一位相、同一振幅の雑音成分が生じる。これら両信号線４５，４６に生じた雑音成分は後段の演算回路４４における反転加算処理で打ち消されるので、図４（ｃ）に示すように演算回路４４から出力されるマイク出力には雑音は現れない。同様にインピーダンス変換器３８，４０の出力信号線４２ａ，４２ｂに外来雑音が混入したときも演算回路４４における反転加算処理で打ち消される。このようにして外来雑音に強い回路が実現されている。
【００１７】
この発明の他の実施の形態を図５に示す。これはバイアス抵抗をダイオードを用いて構成したものである。すなわち図１のバイアス抵抗を構成する直流抵抗器３２を、互いに逆向きに並列接続した２個のダイオードＤ１，Ｄ２で置き換え、同じく直流抵抗器３６を、互いに逆向きに接続した２個のダイオードＤ３，Ｄ４で置き換えたものである。図１と共通する部分には同一の符号を用いる。電源投入当初はダイオードＤ２，Ｄ４がオンしてマイク素子３４が充電される。充電が完了すると全ダイオードＤ１〜Ｄ４はオフ状態となり順方向小電流領域の電流または逆方向の漏れ電流に相当する微少電流のみ流れる。このときダイオードＤ１，Ｄ２並列接続回路、マイク素子３４、ダイオードＤ３，Ｄ４並列接続回路の電圧配分は、ダイオードＤ１，Ｄ２並列接続回路、マイク素子３４、ダイオードＤ３，Ｄ４並列接続回路の直流抵抗比によって決まる。この状態で音声が入力されるとマイク素子３４の両端間の電圧が変動し、これに伴いダイオードＤ１〜Ｄ４に印加される電圧が変動するが、その変動幅は小さくダイオードＤ１〜Ｄ４をオンさせるには至らない。すなわちダイオードＤ１〜Ｄ４には依然として順方向小電流領域の電流または逆方向の漏れ電流微少電流が流れるだけである。したがってダイオードＤ１〜Ｄ４は図１の直流抵抗器３２，３６を使用した場合と同様の高抵抗状態を維持するのでマイク素子３４のバイアス抵抗として機能することができる。マイク素子３４に過大音圧が加わってマイク素子３４の両端間の電圧が大きく変化しダイオードＤ１またはＤ２およびダイオードＤ３またはＤ４に順方向オン電圧以上の電圧が印加された場合は、該当するダイオードがオンし、マイク素子３４の両端間の電圧の変動を抑制する。したがって過大音圧の印加が終了すれば、Ａ点、Ｂ点の直流電位は早急に定常の電位に復帰することができる。
【符号の説明】
【００１８】
３２，３６…直流抵抗としての直流抵抗器、３４…マイク素子、３４ａ…バックプレート、３４ｂ…ダイヤフラム、３８，４０…インピーダンス変換器、４２（４２ａ，４２ｂ）…バランス信号線、４４…演算回路、４５，４６…信号線、＋Ｖｃｃ…直流バイアス電源の電圧、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…直流抵抗としてのダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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