(57)【要約】【課題】３系統の端子を持つＭＥＭＳマイクロフォン素子を用いた、２ラインのインタフェースを持つ計測用マイクロフォンを形成する。【解決手段】マイクロフォン２に、信号伝送と電力供給に共用されるＳ／Ｖラインと、グランド電位が外部装置から印加されるＧラインとの２ラインを接続する。マイクロフォン２には、ＧラインをＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１のグランド端子に接続する導電体と、Ｓ／Ｖラインの交流成分を除去し、所定の電源電圧を生成し、ＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１の電源端子に印加するレギュレータ２３１と、ＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１が音信号を出力する信号端子とＳ／ＶラインとをＡＣカップリングするコンデンサ２３２を設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源端子、グランド端子、信号端子の３系統の端子をインタフェースとして持つと共に、音をピックアップしピックアップした音を表す信号を前記信号端子から出力するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)マイクロフォン素子を用いた計測用マイクロフォンであって、
当該計測用マイクロフォンからの音を表す信号の伝送と当該計測用マイクロフォンへの電力供給に共用される第１ラインと、グランド電位が印加される第２ラインとの２ラインが接続される外部インタフェースと、
ＭＥＭＳマイクロフォン素子のグランド端子を前記外部インタフェースに接続された前記第２ラインに接続する導電体と、
前記ＭＥＭＳマイクロフォン素子の信号端子と前記外部インタフェースに接続された前記第１ラインとをＡＣカップリングするＡＣカップリング回路と、
前記外部インタフェースに接続された前記第１ラインに入力が接続された、入力電圧の交流成分を除去して所定の電源電圧を生成し、前記ＭＥＭＳマイクロフォン素子の電源端子に印加する電源電圧生成回路とを有することを特徴とする計測用マイクロフォン。
【請求項２】
請求項１記載の計測用マイクロフォンであって、
前記ＡＣカップリング回路は、前記ＭＥＭＳマイクロフォン素子の信号端子に入力が接続した増幅回路と、前記増幅回路の出力と前記外部インタフェースに接続された前記第１ラインとをＡＣカップリングするコンデンサとを有することを特徴とする計測用マイクロフォン。
【請求項３】
請求項１または２記載の計測用マイクロフォンと信号処理ユニットとを有するマイクロフォンシステムであって、
信号処理ユニットは、
前記計測用マイクロフォンの前記外部インタフェースと連結可能な、当該連結時に前記計測用マイクロフォンの前記外部インタフェースに前記第１ラインと前記第２ラインを接続するマイクロフォンインタフェースと、
前記外部機器にケーブル接続可能な、当該ケーブル接続時に当該信号処理ユニットから前記外部機器への音を表す信号の伝送と前記外部機器からの電力供給に共用される第３ラインと、前記外部機器によってグランド電位が印加される第４ラインとの２ラインが接続される外部機器インタフェースと、
前記第２ラインを、前記外部機器インタフェースに接続された前記第４ラインに接続する導電体と、
前記第１ラインと前記第３ラインに接続し、前記第１ラインで前記マイクロフォンから伝送される音を表す信号に所定の信号処理を施して前記外部機器インタフェースに接続された前記第３ラインに出力すると共に、前記第３ラインに前記外部機器から供給された電力を前記第１ラインに中継する信号処理回路とを有することを特徴とするマイクロフォンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測用マイクロフォンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
計測用マイクロフォンに関する技術としては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)マイクロフォン素子を円筒形状の収容部材中に収容した計測用マイクロフォンモジュールが知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、マイクロフォンに関する技術としては、ピックアップした音声信号を、音声信号の出力用の信号線を用いて供給される電力を用いて増幅する増幅器を備えたマイクロフォンも知られている（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７-２２０８７４号公報
【特許文献２】特開２００５-２８７０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、ＭＥＭＳマイクロフォン素子は、電源端子、グランド端子、信号端子の３系統の端子をインタフェースとして持つ素子として構成される。
一方、計測用に用いられる計測用マイクロフォンのインタフェースの標準は２ラインによる接続（IEC1094-4、JIS C5515）であるため、ＭＥＭＳマイクロフォン素子のインタフェースをそのまま用いて、標準インタフェースを備えた計測用マイクロフォンを構成することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、３系統の端子を持つＭＥＭＳマイクロフォン素子を用いた、２ラインのインタフェースを持つ計測用マイクロフォンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題達成のために、本発明は、電源端子、グランド端子、信号端子の３系統の端子をインタフェースとして持つと共に、音をピックアップしピックアップした音を表す信号を前記信号端子から出力するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)マイクロフォン素子を用いた計測用マイクロフォンとして、当該計測用マイクロフォンからの音を表す信号の伝送と当該計測用マイクロフォンへの電力供給に共用される第１ラインと、グランド電位が印加される第２ラインとの２ラインが接続される外部インタフェースと、ＭＥＭＳマイクロフォン素子のグランド端子を前記外部インタフェースに接続された前記第２ラインに接続する導電体と、前記ＭＥＭＳマイクロフォン素子の信号端子と前記外部インタフェースに接続された前記第１ラインとをＡＣカップリングするＡＣカップリング回路と、前記外部インタフェースに接続された前記第１ラインに入力が接続された、入力電圧の交流成分を除去して所定の電源電圧を生成し、前記ＭＥＭＳマイクロフォン素子の電源端子に印加する電源電圧生成回路とを備えた計測用マイクロフォンを提供する。
【０００８】
ここで、このような計測用マイクロフォンは、前記ＡＣカップリング回路を、前記ＭＥＭＳマイクロフォン素子の信号端子に入力が接続した増幅回路と、前記増幅回路の出力と前記外部インタフェースに接続された前記第１ラインとをＡＣカップリングするコンデンサとを含めて構成するようにしてもよい。
【０００９】
併せて、本発明は、以上の計測用マイクロフォンと信号処理ユニットとを有するマイクロフォンシステムも提供する。ここで、信号処理ユニットは、前記計測用マイクロフォンの前記外部インタフェースと連結可能な、当該連結時に前記計測用マイクロフォンの前記外部インタフェースに前記第１ラインと前記第２ラインを接続するマイクロフォンインタフェースを備えている。また、信号処理ユニットは、前記外部機器にケーブル接続可能な、当該ケーブル接続時に当該信号処理ユニットから前記外部機器への音を表す信号の伝送と前記外部機器からの電力供給に共用される第３ラインと、前記外部機器によってグランド電位が印加される第４ラインとの２ラインが接続される外部機器インタフェースを備えている。また、信号処理ユニットは、前記第２ラインを、前記外部機器インタフェースに接続された前記第４ラインに接続する導電体を備えている。また、信号処理ユニットは、前記第１ラインと前記第３ラインに接続し、前記第１ラインで前記マイクロフォンから伝送される音を表す信号に所定の信号処理を施して前記外部機器インタフェースに接続された前記第３ラインに出力すると共に、前記第３ラインに前記外部機器から供給された電力を前記第１ラインに中継する信号処理回路とを備えている。
【００１０】
以上のような計測用マイクロフォンによれば、計測用マイクロフォン内において、当該計測用マイクロフォンからの音を表す信号の伝送と当該計測用マイクロフォンへの電力供給に共用される第１ラインとグランド電位が印加される第２ラインとの２つのラインによるインタフェースと、ＭＥＭＳマイクロフォン素子の電源端子と信号端子とグランド端子との３つの端子によるインタフェースとの間の変換を行うので、３系統の端子を持つＭＥＭＳマイクロフォン素子を用いた、２ラインのインタフェースを持つ計測用マイクロフォンが実現される。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、３系統の端子を持つＭＥＭＳマイクロフォン素子を用いた、２ラインのインタフェースを持つ計測用マイクロフォンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロフォンシステムを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るマイクロフォンを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る信号処理ユニットを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るマイクロフォンシステムの断面を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るマイクロフォンシステムの機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１ａに本実施形態に係るマイクロフォンシステムの外観形状を示す。
図１ａ中、ａ１はマイクロフォンシステムの前面を表し、ａ２はマイクロフォンシステムの左側面を、ａ３はマイクロフォンシステムの上面を、ａ４はマイクロフォンシステムの後面を表す。なお、マイクロフォンシステムの右側面は左側面と同様に表れ、マイクロフォンシステムの下面は上面と同様に表れる。
【００１４】
図示するように、マイクロフォンシステムは、キャップ１、マイクロフォン２、信号処理ユニット３を当該順序で前後に連結して構成されており、全体として円筒形状を有している。
【００１５】
また、信号処理ユニット３の後端にはＢＮＣレセプタクル３１が設けられている。そして、マイクロフォンシステムは、たとえば、一端を音響計測装置に接続したケーブルの他端に設けたＢＮＣプラグをＢＮＣレセプタクル３１に連結した状態で、音響計測用の音の収音に用いられる。
【００１６】
ここで、キャップ１のマイクロフォン２との連結部と、マイクロフォン２のキャップ１との連結部には相互に螺合することのできるネジが形成されており、当該ネジを螺合することにより、キャップ１とマイクロフォン２は連結される。また、マイクロフォン２の信号処理ユニット３との連結部と、信号処理ユニット３のマイクロフォン２との連結部には相互に螺合することのできるネジが形成されており、当該ネジを螺合することにより、マイクロフォン２と信号処理ユニット３は連結される。
そして、キャップ１、マイクロフォン２、信号処理ユニット３は、それぞれ、図１ｂに示すように分離することができる。また、キャップ１は、複数の孔を有する、マイクロフォン２の保護用に設けられた部材である。
【００１７】
次に、図２ａに、マイクロフォン２の構造を示す。
図２ａ中、ａ１はマイクロフォン２の前面を表し、ａ２はマイクロフォン２の左側面を、ａ３はマイクロフォン２の後面を、ａ４は図２ａ１中のＡＡ線によるマイクロフォン２の断面を、ａ５は図２ａ１中のＢＢ線によるマイクロフォン２の断面を表す。
【００１８】
図示するように、マイクロフォン２は中空の円筒形状の導電性のマイクロフォンケース２１を有し、マイクロフォンケース２１の後端部に内周が雌ネジとなっているレセクタプル２２を備えている。そして、レセクタプル２２の中央には電極２２２が設けられている。
【００１９】
また、マイクロフォンケース２１は、インタフェース変換回路を搭載したメイン基板２３、フロント基板２４、メイン基板２３とフロント基板２４を接続するフレキシブル基板２５を備えている。
【００２０】
ここで、図２ｂ１にフロント基板２４の前側のようすを、図２ｂ２にフロント基板２４の後ろ側のようすを示す。
図示するように、フロント基板２４の後ろ側には、電源端子、グランド端子、信号端子の３系統の端子をインタフェースとしてＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１が実装されている。また、フロント基板２４には、孔２４２が設けられており、フロント基板２４の前方より到来した音は、孔２４２を通ってＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１に至り、ＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１によってピックアップされる。
【００２１】
次に、図３に、信号処理ユニット３の構成を示す。
図３中、ａは信号処理ユニット３の前面を表し、ｂは信号処理ユニット３の左側面を、ｃは信号処理ユニット３の後面を、ｄは図３ａ中のＡＡ線による信号処理ユニット３の断面を、ｅは図３ａ中のＢＢ線による信号処理ユニット３の断面を表す。
【００２２】
図示するように、信号処理ユニット３は、中空の円筒形状の導電性の信号処理ユニットケース３２を有し、信号処理ユニットケース３２の後端部にＢＮＣレセプタクル３１が連結されている。また、信号処理ユニットケース３２には、信号処理回路を搭載した信号処理基板３３が収容されている。また、信号処理ユニットケース３２の前端部には、外周が雄ネジとなっているプラグ３４が形成されており、当該プラグ３４は、前後方向に延びたコンタクトピン３４１を中央に備えている。
【００２３】
次に、図４に、連結した状態におけるマイクロフォン２と信号処理ユニット３の断面を示す。ここで、図４ａは、図１ａ１中のＡＡ線による断面を、図４ｂは図１ａ１中のＢＢ線による断面を表す。
【００２４】
図示するように、信号処理ユニット３のプラグ３４の雄ネジとマイクロフォン２のレセクタプル２２の雌ネジと螺合することにより、マイクロフォン２と信号処理ユニット３を連結される。そして、マイクロフォン２と信号処理ユニット３を連結した状態において、信号処理ユニット３のプラグ３４のコンタクトピン３４１はマイクロフォン２のレセクタプル２２の電極２２２と当接し電気的に接続し、信号処理ユニット３のプラグ３４の外周部とマイクロフォン２のレセクタプル２２の外周部が電気的に接続し、相互に絶縁された２ラインによる電気的な接続が形成される。
【００２５】
次に、図５に、マイクロフォンシステムの機能構成を示す。
図示するように、マイクロフォンシステムの使用時、信号処理ユニット３のＢＮＣレセプタクル３１には、音響計測装置等の外部装置との間のラインとして、信号伝送と電力供給に共用されるＳ／Ｖラインと、グランド電位が外部装置から印加されるＧラインとの２ラインが接続される。そして、Ｓ／Ｖラインには、所定の電流が外部装置から供給される。
【００２６】
Ｓ／ＶラインとＧラインは、ＢＮＣレセプタクル３１を介して、信号処理基板３３に接続する。
信号処理基板３３は、直流成分を透過するフィルタ３３１を、前記信号処理回路の構成要素として備えており、信号処理基板３３に接続したＳ／Ｖラインは、フィルタ３３１を通り、信号処理ユニット３のプラグ３４のコンタクトピン３４１とマイクロフォン２のレセクタプル２２の電極２２２を介してマイクロフォン２のメイン基板２３に接続する。
【００２７】
一方、ＢＮＣレセプタクル３１に接続されたＧラインは、信号処理ユニットケース３２を通って信号処理ユニット３のプラグ３４の外周部に接続され、プラグ３４の外周部とマイクロフォン２のレセクタプル２２の外周部を介してマイクロフォン２のメイン基板２３と、マイクロフォンケース２１に接続する。
【００２８】
マイクロフォン２のメイン基板２３は、前記インタフェースフェース変換回路として、レギュレータ２３１、ＤＣカット用のコンデンサ２３２、アンプ２３３を備えている。
そして、メイン基板２３に接続したＳ／Ｖラインはレギュレータ２３１に接続すると共に、コンデンサ２３２を介してアンプ２３３の出力に接続する。
レギュレータ２３１は、メイン基板２３に接続されたＧラインをグラントとして用いて動作し、Ｓ／Ｖラインの交流成分を除去し、所定の電源電圧を生成しＶラインに印加する。Ｖラインはアンプ２３３の電源端子に接続しており、アンプ２３３は、Ｖラインを電源として、メイン基板２３に接続されたＧラインをグラントとして用いて動作する。また、Ｖラインはフレキシブル基板２５を介してフロント基板２４に接続し、フロント基板２４のパターンによってＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１の電源端子に接続する。
【００２９】
また、メイン基板２３に接続されたＧラインは、フレキシブル基板２５を介してフロント基板２４に接続し、フロント基板２４のパターンによってＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１のグランド端子に接続する。なお、フロント基板２４のＧラインは、マイクロフォンケース２１にも接続されている。
【００３０】
フロント基板２４のＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１は、電源端子に接続したＶラインを電源として、グランド端子に接続したＧラインをグラントとして動作し、ＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１でピックアップした音を表す音信号をＳラインに出力する。
【００３１】
Ｓラインはフレキシブル基板２５を介してメイン基板２３に接続し、メイン基板２３のパターンによって、アンプ２３３の入力に接続する。
アンプ２３３は、たとえば、オペアンプを用いて構成した、周波数特性を所望の特性に設定した差動増幅回路であり、入力に接続したＳラインから入力する音信号の増幅や周波数特性の調整などの処理を行った上で、音信号をコンデンサ２３２を介してＳ／Ｖラインに出力する。
【００３２】
ここで、このようにアンプ２３３をマイクロフォン２の内に設けることにより、ＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１が単体では所要のマイクロフォン２の性能、特性を満たすことができない場合でも、所要のマイクロフォン２の性能、特性を実現することができるようになる。
【００３３】
アンプ２３３からコンデンサ２３２を介してＳ／Ｖラインに出力された音信号は、マイクロフォン２のレセクタプル２２と信号処理ユニット３のプラグ３４を介して信号処理基板３３のフィルタ３３１に入力し、フィルタ３３１で所定の濾波が行われた後に、ＢＮＣレセプタクル３１を介して、音響計測装置等の外部装置との間のＳ／Ｖラインに出力される。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、マイクロフォン２内において、当該マイクロフォン２からの音を表す信号の伝送とマイクロフォン２への電力供給に共用されるＳ／Ｖラインとグランド電位が印加されるＧラインとの２ラインによるマイクロフォン２の外部インタフェースと、電源端子と信号端子とグランド端子との３系統の端子によるＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１のインタフェースとの間の変換を行うことができ、３系統の端子を持つＭＥＭＳマイクロフォン素子２４１を用いた２ラインのインタフェースを持つマイクロフォン２が実現される。
【符号の説明】
【００３５】
１…キャップ、２…マイクロフォン、３…信号処理ユニット、２１…マイクロフォンケース、２２…レセクタプル、２３…メイン基板、２４…フロント基板、２５…フレキシブル基板、３１…ＢＮＣレセプタクル、３２…信号処理ユニットケース、３３…信号処理基板、３４…プラグ、２２２…電極、２３１…レギュレータ、２３２…コンデンサ、２３３…アンプ、２４１…ＭＥＭＳマイクロフォン素子、２４２…孔、３３１…フィルタ、３４１…コンタクトピン。
【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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