(57)【要約】【課題】アナログ形式とデジタル形式の出力切り替えが可能なマイクロホンを提供する。【解決手段】外部に音声信号を出力するマイクロホン１０は、音声信号をアナログ形式のアナログ信号として出力するアナログ信号出力部３０と、音声信号をデジタル形式のデジタル信号として出力するデジタル信号出力部４０と、アナログ信号及びデジタル信号のいずれか一方を外部に出力する出力切替部５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に音声信号を出力するマイクロホンにおいて、
前記音声信号をアナログ形式のアナログ信号として出力するアナログ信号出力部と、前記音声信号をデジタル形式のデジタル信号として出力するデジタル信号出力部と、前記アナログ信号及び前記デジタル信号のいずれか一方を外部に出力する出力切替部と、を備えるマイクロホン。
【請求項２】
前記出力切替部における切り替えが、外部から入力される制御信号に基づいて行われる請求項１に記載のマイクロホン。
【請求項３】
前記出力切替部における切り替えが、外部から入力されるクロック信号に基づいて行われる請求項１に記載のマイクロホン。
【請求項４】
前記アナログ信号と前記デジタル信号とが前記マイクロホンが備える同一の端子から外部に出力される請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ形式とデジタル形式の出力切り替えが可能なマイクロホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロホンは空気圧の物理的変化から音や声等の集音を行い、アナログ形式の音声波形としてアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を音声信号として増幅している。この音声信号を取得するために、マイクロホンが外部接続される装置（例えば、音声信号処理装置）に音声信号を出力する場合にデジタル信号が必要な場合には、この増幅されたアナログ信号をアナログ・デジタル変換（いわゆる、Ａ／Ｄ変換）することによってデジタル信号に変換している。このようなマイクロホンの中には、小型化を行うためにデジタル信号に変換する際の同期に必要なクロック信号をデジタル信号で変調することにより、信号線の削減を行っているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、マイクロホンには、特許文献１に示されるような音声信号としてデジタル信号を出力するデジタルマイクロホンの他にアナログ信号を出力するアナログマイクロホンも知られている。そのどちらを使用するかにおいては、マイクロホンが接続される音声信号処理装置等の入力仕様に基づいてユーザーが使い分ける必要がある。特許文献１に記載のとおりマイクロホンは小型化が行われ持ち運びが便利になっているが、その使い分けを行うためにユーザーがアナログマイクロホンとデジタルマイクロホンの２種類を用意する必要があり、また、マイクロホンの外部に接続される装置の入力仕様の確認等が必要なことから、ユーザーに手間がかかる場合がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２０３１０号公報（段落番号００２７、００３６〜００３９等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記問題を鑑み、アナログ形式とデジタル形式の出力切り替えが可能なマイクロホンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る、マイクロホンの特徴は、外部に音声信号を出力し、前記音声信号をアナログ形式のアナログ信号として出力するアナログ信号出力部と、前記音声信号をデジタル形式のデジタル信号として出力するデジタル信号出力部と、前記アナログ信号及び前記デジタル信号のいずれか一方を外部に出力する出力切替部と、を備える点にある。
【０００７】
このような構成とすれば、マイクロホンが音声信号を外部に出力する際にマイクロホン内でアナログ信号を出力するか、若しくはデジタル信号を出力するかを自動的に切り替えることができるため、ユーザーによるマイクロホンの付け替えが不要となる。したがって、ユーザーはマイクロホンが接続される音声信号処理装置のような外部機器の入力仕様を確認することなく使用することが可能となり、利便性が向上する。
【０００８】
また、前記マイクロホンは、前記出力切替部における切り替えが、外部から入力される制御信号に基づいて行われる構成とすると好適である。また、前記出力切替部における切り替えが、外部から入力されるクロック信号に基づいて行われる構成とすることも好適である。
【０００９】
このような構成にすると、マイクロホンの出力をアナログ信号とするか、或いはデジタル信号とするかは、マイクロホンが接続される音声信号処理装置等から入力される制御信号、若しくはクロック信号により決定することができるため、音声信号処理装置やその他外部機器に特殊な回路を備える必要がない。したがって、マイクロホン、及び音声信号処理装置等の外部機器の構成を簡素化することが可能となる。
【００１０】
更には、前記マイクロホンは、前記アナログ信号と前記デジタル信号とが前記マイクロホンが備える同一の端子から外部に出力される構成とすると好適である。このような構成とすれば、アナログ信号とデジタル信号とがマイクロホンが備える１つの端子からマイクロホンに接続される音声信号処理装置等に出力することができる。したがって、出力用の端子を共通化することができるため、マイクロホンの端子数を減らすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第一実施形態
以下、本発明に係るマイクロホンの実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る、マイクロホンの構成を模式的に示すブロック図である。マイクロホン１０は、集音部２０により音や声等の集音を行う。集音技術に関しては、公知技術であるため説明は省略する。この集音された音や声等は集音部２０で電気的なアナログ信号に変換された後、マイクロホン１０が備える増幅器（図示しない）により増幅される。この増幅されたアナログ信号は、マイクロホン１０が備えるアナログ信号出力部３０とデジタル信号出力部４０とに伝達される。
【００１２】
マイクロホン１０の外部には、外部機器として音声信号処理装置６０が接続される。アナログ信号出力部３０は、増幅されたアナログ信号をアナログ形式の音声信号として出力切替部５０に出力する。一方、デジタル信号出力部４０は、増幅されたアナログ信号をアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）によりアナログ形式のアナログ信号からデジタル形式のデジタル信号に変換し、デジタル形式の音声信号として出力切替部５０に出力する。詳細は後述するが、本発明に係るマイクロホン１０は、音声信号処理装置６０が備える制御信号生成部６１から出力されるＣＴＲＬ信号に基づいて、上述のアナログ形式の音声信号、或いはデジタル形式の音声信号のいずれか一方をマイクロホン１０が備える出力切替部５０により切り替えて音声信号処理装置６０に出力することが可能な構成となっている。
【００１３】
制御信号生成部６１から出力されるＣＴＲＬ信号は、マイクロホン１０が備えるＣＴＲＬ端子３から出力切替部５０に制御信号として入力される。このＣＴＲＬ信号に基づいて出力される音声信号が、アナログ形式、若しくはデジタル形式のいずれかに決定され、マイクロホン１０が備えるＤＡＴＡ端子２を介して音声信号処理装置６０が備えるデータ入力部６２に出力される。また、音声信号処理装置６０は、電源部６３からマイクロホン１０が備えるデジタル信号出力部４０に対してＶｄｄ端子１を介して電圧を供給する。この電圧は、主にデジタル信号出力部４０が備えるＡ／Ｄ変換器の電源電圧として使用される。更に、クロック信号発生部６４からは、ＣＬＫ端子５を介してデジタル信号出力部４０にクロック信号が入力される。このクロック信号は、デジタル信号出力部４０内における同期クロックとして使用される。
【００１４】
マイクロホン１０には、上述の４つの端子とＧＮＤ端子４の合計５つの端子が備えられている。図２はマイクロホン１０の斜視図を示したものである。マイクロホン１０には、同心円状となるように５つの端子が配設される。図３にはデジタル形式の出力とアナログ形式の出力の際の夫々の端子形態について示している。図３のとおり、デジタル形式の出力時には、端子１は電源電圧を供給するためのＶｄｄ端子、端子２は音声信号処理装置６０が備えるデータ入力部６２に音声信号を出力するためのＤＡＴＡ端子、端子３は音声信号の出力形式をデジタル形式とアナログ形式のいずれかに切り替えるＣＴＲＬ信号が入力されるＣＴＲＬ端子、端子４はマイクロホンのＧＮＤを決定するためのＧＮＤ端子、端子５はデジタル信号出力部４０の同期クロックとなるクロック信号が入力されるＣＬＫ端子となっている。
【００１５】
一方、アナログ形式の出力時には、電源電圧とクロック信号が必要でないため端子１、及び端子５は端子４と同様にＧＮＤとなる。ここで、上述の端子形態に関しては、これに限定されるものではなく、変更することは当然に可能である。また、アナログ形式の出力時において、電源電圧やクロック信号をＧＮＤとせずにデジタル形式と同様に電源電圧とクロック信号を入力するような構成とすることも当然に可能である。
【００１６】
本実施形態では、出力切替部５０は入力されるＣＴＲＬ信号がＧＮＤ電位であればアナログ形式の音声信号を出力し、Ｖｄｄ電位であればデジタル形式の音声信号を出力する。図４は、このような切替論理に対して出力形式を切り替えるための電気回路図である。ＣＴＲＬ信号としては、ターンオン時間やターンオフ時間の早い（例えば、数マイクロ秒オーダー）Ｈｉ信号（Ｖｄｄ電位）、若しくはＬｏｗ信号（ＧＮＤ電位）が入力される。入力段にはこのＣＴＲＬ信号の検出を行うトランジスタＴｒ１が配設される。デジタル信号出力部４０の出力段にはデジタル信号の出力を遮断するスイッチとなるトランジスタＴｒ２が配設され、またアナログ信号出力部３０の出力段にはアナログ信号の出力を遮断するスイッチとなるトランジスタＴｒ３が配設される。トランジスタＴｒ２のコレクタ端子とトランジスタＴｒ３のコレクタ端子との間にダイオードＤ１が配設されるが、これはＣＴＲＬ信号がＬｏｗ信号の場合にアナログ信号出力部３０から出力されるアナログ信号がトランジスタＴｒ２から抵抗Ｒ４を介してデジタル信号出力部４０へ逆バイアスとして印加されることを防止するためのものである。
【００１７】
次に、図４の電気回路図における各部の波形を使用して説明する。図５は図４の電気回路図における各部の波形を示した図である。ただし、図５は単にＣＴＲＬ信号に応じたタイミングを示したものであり、波形の振幅（すなわち、電圧レベル）は考慮していない。また、ここでは、特に断りがない限り、各トランジスタのコレクタ−エミッタ間の飽和電圧、並びにダイオードの順方向電圧（いわゆる、Ｖｆ）は無視することとする。まず、マイクロホンの集音部２０により集音された音や声等はアナログ信号に変換後、増幅器により増幅される。この増幅されたアナログ信号はデジタル信号出力部４０が備えるＡ／Ｄ変換器（図示せず）によりデジタル信号に変換され出力される（Ａ点の波形参照）。一方、アナログ信号出力部３０の出力としては、Ｂ点の波形のようなＡ／Ｄ変換前の信号であるアナログ信号が出力される。
【００１８】
音声信号処理装置６０が備える制御信号生成部６１からマイクロホンが備える端子３のＣＴＲＬ端子にＨｉ信号が入力されると（Ｃ点の波形参照）トランジスタＴｒ１が動作し、トランジスタＴｒ１のコレクタ端子、すなわちＤ点がＧＮＤ電位となる（Ｄ点の波形参照）。したがって、トランジスタＴｒ２が動作し、コレクタ端子（Ｅ点）にデジタル信号が現れる（Ｅ点の波形参照）。一方、ＣＴＲＬ信号がＨｉ信号であるため、トランジスタＴｒ３は動作することができずアナログ信号は遮断されるため、端子２のＤＡＴＡ端子にはＥ点の波形が出力される。したがって、ＣＴＲＬ信号がＨｉ信号の場合には、デジタル信号出力部４０から出力されるデジタル信号のみを出力することが可能となる。
【００１９】
一方、ＣＴＲＬ信号がＬｏｗ信号となると（Ｃ点の波形参照）、トランジスタＴｒ１は動作することができなくなる。したがって、Ｄ点の波形としては抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ４を介してデジタル信号が現れるがトランジスタＴｒ２が動作しないため、デジタル出力部４０と端子２のＤＡＴＡ端子が遮断されることとなる。また、ＣＴＲＬ端子がＬｏｗ信号、すなわちＧＮＤ電位であるためトランジスタＴｒ３が動作し、Ｆ点にはアナログ信号が出力される。ここで、トランジスタＴｒ２のコレクタ端子（Ｅ点）とトランジスタＴｒ３のコレクタ端子（Ｆ点）との間には、ダイオードＤ１が配設されているため、アナログ信号がトランジスタＴｒ２のコレクタ端子（Ｅ点）に流入することはない（Ｅ点の波形参照）。したがって、ＣＴＲＬ信号がＬｏｗ信号の場合には、アナログ信号出力部３０のアナログ信号のみを出力することができる。上述のとおり、ＣＴＲＬ信号を使用することにより、アナログ信号とデジタル信号とが同一の出力端子（ＤＡＴＡ端子）から出力することが可能となる。
【００２０】
本発明の第二実施形態
上述のとおり第一実施形態では、ＣＴＲＬ信号によりＤＡＴＡ端子に出力される音声信号をアナログ信号、若しくはデジタル信号に切り替えて出力されるとして説明した。第二実施形態では、音声信号処理装置６０が備えるクロック信号発生部６４により出力されるクロック信号の有無によりＤＡＴＡ端子に出力される音声信号の形式を切り替えるため、この点において第一実施形態と異なっている。図６に本実施形態に関するデジタル形式の出力とアナログ形式の出力の際の夫々の端子形態について示す。図６のとおり、デジタル形式の出力時には、端子１は電源電圧を供給するためのＶｄｄ端子、端子２は音声信号処理装置６０が備えるデータ入力部６２に音声信号を出力するためのＤＡＴＡ端子、端子４はマイクロホンのＧＮＤを決定するためのＧＮＤ端子、端子５はデジタル信号出力部４０の同期クロックとなるクロック信号が入力されるＣＬＫ端子となっている。ここで、第二実施形態では、端子３は使用しておらず、端子３そのものを無くして第一実施形態より更に端子数を少なくすることも可能である。また、端子３をＧＮＤとして使用することや、他の端子と接続して使用することも当然に可能である。
【００２１】
一方、アナログ形式の出力時には、電源電圧が必要でないため端子１は端子４と同様にＧＮＤとなる。ここで、上述の端子形態に関しては、これに限定されるものではなく、変更することは当然に可能である。また、アナログ形式の出力時において、電源電圧を印加するような構成とすることも当然に可能である。
【００２２】
図７は、第二実施形態に係る、クロック信号の有無により出力形式を切り替えるための電気回路図である。クロック信号は、デジタル信号出力部４０が演算処理に際し同期して動作するために使用され所定の周期をもって振幅している。この振幅している信号の有無を検知するために端子５のＣＬＫ端子の後段には、コンデンサＣ１０、コンデンサＣ１１、ダイオードＤ１０、及びダイオードＤ１１からなるチャージポンプ回路が配設されている。このチャージポンプ回路により、所定の周期で振幅しているクロック信号を直流電圧に変換し、変換された直流電圧の有無によりデジタル信号、若しくはアナログ信号に出力を切り替える構成としている。
【００２３】
また、トランジスタＴｒ３の動作閾値電圧を確定しやすくするために端子１のＶｄｄ端子からの電源電圧をトランジスタＴｒ１０、トランジスタＴｒ１１、抵抗Ｒ１０、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、及び抵抗１３で構成される回路が追加されている。これら２つのブロック以外の回路構成は、上述の第一実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００２４】
次に、図７の電気回路図における各部の波形を使用して説明する。図８は図７の電気回路図における各部の波形を示した図である。ただし、図８は単にクロック信号に応じたタイミングを示したものであり、波形の振幅（すなわち、電圧レベル）は考慮していない。また、第一実施形態と同様に特に断りがない限り、各トランジスタのコレクタ−エミッタ間の飽和電圧、並びにダイオードの順方向電圧（いわゆる、Ｖｆ）は無視することとする。集音部２０により集音された音は、第一実施形態と同様の処理が行われ、デジタル信号出力部４０にはデジタル信号が出力され（Ａ点の波形参照）、アナログ信号出力部３０にはアナログ信号が出力される（Ｂ点の波形参照）。端子５のＣＬＫ端子からクロック信号が入力されると（ａ点の波形）、チャージポンプ回路の後段（Ｃ点）では直流電圧化された電圧が生じる（Ｃ点での波形参照）。
【００２５】
Ｃ点に抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ２で決定されるトランジスタＴｒ１の動作閾値以上の電圧が現れると、トランジスタＴｒ１が動作しコレクタ端子、すなわちＤ点がＧＮＤ電位となる。Ｄ点がＧＮＤ電位となればトランジスタＴｒ２が動作するため、トランジスタＴｒ２のエミッタ端子に印加されるデジタル信号がコレクタ端子、すなわちＥ点に現れる。また、Ｃ点に所定の電圧が生じていることからトランジスタＴｒ１０が動作し、トランジスタＴｒ１０のコレクタ端子がＧＮＤ電位となる。トランジスタＴｒ１０のコレクタ端子がＧＮＤ電位となれば、トランジスタＴｒ１１が動作するため、トランジスタＴｒ１１のコレクタ端子には端子１のＶｄｄ端子に印加される電圧が現れる。この電圧はトランジスタＴｒ３の動作閾値電圧以上であるため、トランジスタＴｒ３は動作せず端子２のＤＡＴＡ端子に対してアナログ信号出力部３０が出力するアナログ信号が遮断されることとなる。したがって、端子２のＤＡＴＡ端子（Ｆ点での波形参照）にはデジタル信号出力のみが出力されることとなる。
【００２６】
一方、クロック信号が入力されない場合（ａ点での波形参照）、Ｃ点は抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ２を介してＧＮＤ電位となり、トランジスタＴｒ１が動作しないためトランジスタＴｒ２も動作しない。したがって、デジタル信号がＥ点に現れることはない。また、Ｃ点がＧＮＤ電位であるため、トランジスタＴｒ１０の動作閾値電圧以下となりトランジスタＴｒ１０も動作しない。この際、端子１のＶｄｄ端子に印加される電源電圧もＧＮＤ電位となるが、トランジスタＴｒ１１も動作することはない。
【００２７】
したがって、トランジスタＴｒ３のエミッタ端子に印加されるアナログ信号に応じてトランジスタＴｒ３が動作し、Ｆ点にはアナログ信号が出力される。ここで、Ｅ点にはダイオードＤ１が配設されているため、アナログ信号がデジタル信号出力部４０に印加されることはなくＧＮＤ電位となる（Ｅ点の波形参照）。したがって、クロック信号が出力されていない場合には、アナログ信号出力部３０のアナログ信号のみを出力することができる。上述のとおり、クロック信号を使用することにより、アナログ信号とデジタル信号とが同一の出力端子（ＤＡＴＡ端子）から出力することが可能となる。したがって、マイクロホンが備える端子を共通化することができるため、マイクロホンの端子数を減らすことが可能となる。
【００２８】
その他の実施例
上記の各実施形態として、マイクロホン１０の５つの端子が同心円状に配設されるとしたが、これに限らない。例えば、一列に配設することも当然に可能であるし、それ以外の配設も当然に可能である。また、リード品として図２に図示したが面実装タイプのマイクロホンに実施することは当然に可能である。
【００２９】
上記の各実施形態において、マイクロホンが音声信号を出力する機器を音声信号処理装置６０として説明したが、これに限らない。音声信号を入力するための機器であれば、本発明に係るマイクロホンを接続することは当然に可能である。
【００３０】
上記の各実施形態において、マイクロホンの種類に関して説明しなかったが、マイクロホンの種類については特に限定するものではない。例えば、エレクトレットコンデンサマイクロホンやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）マイクロホンや圧電素子マイクロホン等で構成することは当然に可能である。
【００３１】
上記の各実施形態において説明した図１におけるマイクロホンの構成は、アナログ信号出力部３０、デジタル信号出力部４０、及び出力切替部５０の各回路が、同一のＩＣ上に構成されることも可能であるし、別々のＩＣ上に構成されることも当然に可能である。
【００３２】
第一実施形態として、図４の回路図を使用して説明したが、これに限らない。例えば、アナログ信号出力部３０から出力される信号の最低電圧が０Ｖ付近、すなわちトランジスタＴｒ３の動作閾値以下まで低下する場合には、所定の電圧（例えば、Ｖｄｄ電圧）にクランプする回路を追加することは当然に可能である。その際でも、マイクロホンの端子構成に差異はないため、デジタル形式とアナログ形式の信号を切り替えて出力することは当然に可能である。
【００３３】
第一実施形態として、アナログ信号出力部３０から出力される信号は正電圧として説明したが、これに限らない。例えば、負電圧まで振幅する信号である場合には、アナログ信号出力部３０とトランジスタＴｒ３のコレクタ端子との間に正電圧にクランプする回路を追加することにより本回路で実現することは当然に可能である。
【００３４】
第一実施形態として、ＣＴＲＬ信号がＨｉレベルの時にＤＡＴＡ端子からデジタル電気信号を出力し、Ｌｏｗレベルの時にアナログ電気信号を出力するとして説明したが、これに限らない。例えば、ＣＴＲＬ信号がＬｏｗレベルの時にアナログ信号を出力し、Ｈｉレベルのときにデジタル信号を出力することは回路構成を変更することにより対応することは当然に可能である。
【００３５】
第二実施形態として、クロック信号を直流化するためにチャージポンプ回路を使用するとして説明したが、クロック信号の振幅以上の電位差を作るために複数段設けることは当然に可能である。更には、チャージポンプ回路以外の回路構成により、クロック信号の有無を検出することも当然に可能である。
【００３６】
第二実施形態として、アナログ信号出力部３０の出力を遮断するトランジスタＴｒ３の動作閾値電圧を確定しやすくするための回路を追加して説明したが、第一実施形態で説明した電気回路に対しても追加することは当然に可能である。第一実施形態の電気回路に追加することにより、第一実施形態のアナログ信号出力部３０の出力を遮断するトランジスタＴｒ３の動作閾値電圧を確定しやすくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る、マイクロホンの構成を模式的に示すブロック図
【図２】本発明に係る、マイクロホンの斜視図
【図３】第一実施形態に係る、マイクロホンの出力信号形式の違いによる端子形態を示す図
【図４】第一実施形態に係る、出力形態を切り替えるための電気回路図
【図５】第一実施形態に係る、各部の波形を示す図
【図６】第二実施形態に係る、マイクロホンの出力信号形式の違いによる端子形態を示す図
【図７】第二実施形態に係る、出力形態を切り替えるための電気回路図
【図８】第二実施形態に係る、各部の波形を示す図
【符号の説明】
【００３８】
１：端子１（Ｖｄｄ端子）
２：端子２（ＤＡＴＡ端子）
３：端子３（ＣＴＲＬ端子）
４：端子４（ＧＮＤ端子）
５：端子５（ＣＬＫ端子）
１０：マイクロホン
２０：集音部
３０：アナログ信号出力部
４０：デジタル信号出力部
５０：出力切替部
６０：音声信号処理装置
６１：制御信号生成部
６２：データ入力部
６３：電源部
６４：クロック信号発生部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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