(57)【要約】【課題】高周波発振器で発振する高周波信号の振幅を低下させる要因を除去し、感度を高めながら、高周波発振器で発生する雑音を相殺することができる位相変調型発振検波方式のコンデンサーマイクロホンを得る。【解決手段】発振回路で生成される高周波でバイアスされマイクロホンユニットの静電容量Ｃ１，Ｃ２と共振コイルＬＡ，ＬＢによって構成された共振回路、共振回路の出力信号からマイクロホンユニットの静電容量変化に対応する音声信号に復調する復調回路５１，５２を備える。振動板３４に対向する固定電極は、第１、第２固定電極３１，３２に二分され、固定電極３１，３２は、振動板３４との対向面積が同一で振動板３４に対して等距離に配置され、共振回路は、振動板３４とこれに対向する固定電極３１，３２で形成される静電容量Ｃ１，Ｃ２にそれぞれ共振コイルＬＡ，ＬＢが接続されて二つの共振回路が構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振コイルおよび水晶振動子を備えた発振回路と、
上記発振回路と結合手段を介して結合され上記発振回路で生成される高周波でバイアスされるとともにコンデンサーマイクロホンユニットの静電容量と共振コイルによって構成された共振回路と、
上記共振回路の出力信号からコンデンサーマイクロホンユニットの静電容量変化に対応する音声信号に復調する復調回路と、を備えているコンデンサーマイクロホンであって、
音波を受けて振動する振動板に対向して配置されている固定電極は、第１固定電極と第２固定電極に二分され、
第１固定電極と第２固定電極は、振動板との対向面積が同一でかつ振動板に対して等距離に配置され、
上記共振回路は、上記振動板とこれに対向する第１固定電極と第２固定電極によって形成される静電容量にそれぞれ共振コイルを接続することによって二つの共振回路が構成されていることを特徴とするコンデンサーマイクロホン。
【請求項２】
第１固定電極と第２固定電極は、１枚の振動板に対してプッシュプル動作するように共振回路に接続されている請求項１記載のコンデンサーマイクロホン。
【請求項３】
各共振回路には復調回路としてレシオ検波回路がそれぞれ接続され、各レシオ検波回路から音声信号が出力される請求項１記載のコンデンサーマイクロホン。
【請求項４】
各レシオ検波回路から出力される音声信号はバランス出力される請求項３記載のコンデンサーマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振検波方式のコンデンサーマイクロホンに関するもので、特に、１枚の振動板でプッシュプル動作するマイクロホンユニットを用い、２つに共振回路を構成することにより、発振器の発生する雑音を相殺することを特徴とするものである。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサーマイクロホンに用いられているマイクロホンユニットは出力インピーダンスが高いため、一般にはインピーダンス変換器が接続され、インピーダンスを低くして出力される。インピーダンス変換器を用いることなく低インピーダンス出力が可能な別の方式として発振検波方式のコンデンサーマイクロホンがある。発振検波方式コンデンサーマイクロホンは、回路構成が複雑で調整が難しいといった問題点があるが、固有雑音が小さいという利点があるため、現在でも商品化されている。
【０００３】
発振検波方式のコンデンサーマイクロホンには、位相変調型と振幅変調型がある。位相変調型は発振器に水晶振動子を用いることができ、回路構成が比較的簡単であることから古くから用いられている。振幅変調型は高周波ブリッジを用いており、発振周波数が若干移動しても動作するが、位相変調型と比較すると回路構成が複雑になる難点がある。
【０００４】
本発明に係るコンデンサーマイクロホンは、位相変調型発振検波方式であるから、以下に、従来の位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンの例についてより詳細に説明する。位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンは、水晶振動子で発振周波数を安定化させる発振器と、この発振器に含まれるタンクコイル（発振コイル）と、発振器で発信される高周波（８ＭＨｚ−１２ＭＨｚ）をコンデンサーマイクロホンユニットによって位相変調する共振コイルを有している。したがって、上記発振器で発振した高周波を、タンクコイル（発振コイル）から共振コイルに供給する必要がある。図３、図４はそれぞれ従来の位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンの例を示している。
【０００５】
図３に示す例は、発振器で生じる雑音が互いに打ち消しあって出力側に現れないように工夫したブリッジ回路を備えた位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンの回路例である。この回路例は、高周波発振器１０と結合した二つの共振回路１１，１２が互いに直列に接続されている。一方の共振回路１１は固定のコンデンサーＣを有し、他方の共振回路１２は、コンデンサーマイクロホンユニットＭ自体の静電容量をコンデンサーとして有している。したがって、共振回路１２が有しているコンデンサーの静電容量はマイクロホンユニットＭの振動板が受ける音波に対応して変動し、共振回路１２における共振周波数がマイクロホンユニットＭの静電容量変化に応じて変動する。共振回路１１における一定の共振周波数に対する共振回路１２における共振周波数の変動分がレシオ検波回路１３において取り出され、音声信号として出力される。レシオ検波回路１３では二つのダイオードＤ１，Ｄ２が高周波バイアスの整流電圧を打ち消す向きに接続されている。
【０００６】
直列に接続されている共振回路１１と共振回路１２のバランスが崩れない限り、出力側に電圧は現れない。音波が到来してマイクロホンユニットＭの静電容量が変化すると、その分共振回路１１に対し共振回路１２が偏って変調され、搬送波のない側波帯からなる電圧が出力側に現れる。このように、同じ高周波電流がブリッジ回路の両辺を流れるから、発振器１０の雑音は全て消去される。
【０００７】
図３に示す従来の位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンの例によれば、一方の共振回路１１の固定コンデンサーＣが高周波発振器１０の負荷となっていて、高周波発振器１０で発振する高周波信号の振幅を低下させる要因となっている。高周波発振器１０で発振する高周波信号の振幅が低下することにより、位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンとしての感度が低下する難点がある。
【０００８】
次に、図４に示す従来の位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンの別の例について説明する。この従来例も、高周波発振器２０と結合した二つの共振回路２１，２２で構成されるブリッジ回路に、上記発振器２０の出力が同時に供給されるようになっている。一方の共振回路２１はバリキャップダイオード２４を含み、他方の共振回路２２はコンデンサーマイクロホンユニットＭの静電容量を含む。レシオ検波回路２３で検波されて出力される音声信号を増幅する低周波増幅トランジスタ２５を備えていて、このトランジスタ２５のコレクタから出力される信号の一部が、フィルタを通った後バリキャップダイオード２４にフィードバックされるように構成されている。この回路は、フィードバック回路を設けることによりＳＮ比を損なうことなくダイナミックレンジを広げることを狙ったものである。
【０００９】
図４に示す従来例も、基本的には図３に示す従来例と同じで、バリキャップダイオード２４が高周波発振器２０の負荷となっていて、高周波発振器２０で発振する高周波信号の振幅を低下させる要因となる。その結果として、位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンとしての感度が低下する難点がある。
【００１０】
なお、本発明に関連のある従来技術として本出願人の出願にかかる特許文献１記載の発明がある。特許文献１記載の発明は、コンデンサーマイクロホンにおいて、振動板に対する対向面積が同一で、かつ、振動板に対して等距離に配置された第１固定電極および第２固定電極を用い、各固定電極にインピーダンス変換器を接続するとともに、第１固定電極と第２固定電極に逆極性の成極電圧を加えるものである。
この特許文献１記載の発明は、高域での指向周波数応答を損なうことなく、過大信号入力時におけるインピーダンス変換器の出力歪を低減することを狙ったものである。
【００１１】
本発明に関連のある別の従来技術として特許文献２記載の発明がある。特許文献２記載の発明はデジタルマイクロホンに関するもので、音波を受けて振動する振動板の振動を発振周波数の変化すなわちＦＭ波に変換する発振器と、この発振器の出力であるＦＭ信号をデジタル音声信号の標本化周波数のクロック周期でゲートするゲート回路と、ゲートされたＦＭ信号の数をカウントするパルスカウント部と、ＦＭの無変調時と同じ周波数の基準値と上記カウントされた値の差分を算出する演算部とを備え、標本化周波数の周期にしたがってデジタルデータを出力することを特徴とする。
【００１２】
特許文献２記載の発明は、振動板の振動をＦＭ波に変換する発振器を備えている点に限れば、後述の本願発明の構成部分と似ている点があるが、ＦＭ波に変換した後の回路構成ないしは信号処理がまったく異なっているとともに、本願発明はデジタル信号として出力するための回路構成を備えるものでもない。
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−１０１３０２号公報
【特許文献２】特開平７−２３４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、図３、図４について説明したような従来の位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンにみられる問題点を解消すること、すなわち、高周波発振器で発振する高周波信号の振幅を低下させる要因を除去し、感度を高めながら、高周波発振器で発生する雑音を相殺することができる位相変調型発振検波方式のコンデンサーマイクロホンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、発振コイルおよび水晶振動子を備えた発振回路と、この発振回路と結合手段を介して結合され上記発振回路で生成される高周波でバイアスされるとともにコンデンサーマイクロホンユニットの静電容量と共振コイルによって構成された共振回路と、この共振回路の出力信号からコンデンサーマイクロホンユニットの静電容量変化に対応する音声信号に復調する復調回路と、を備えているコンデンサーマイクロホンであって、音波を受けて振動する振動板に対向して配置されている固定電極は、第１固定電極と第２固定電極に二分され、第１固定電極と第２固定電極は、振動板との対向面積が同一でかつ振動板に対して等距離に配置され、上記共振回路は、上記振動板とこれに対向する第１固定電極と第２固定電極によって形成される静電容量にそれぞれ共振コイルを接続することによって二つの共振回路が構成されていることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
共振回路は、コンデンサーマイクロホンユニット自体の静電容量と共振コイルによって構成されているため、従来の位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンのように発振回路の負荷となるコンデンサーを接続する必要がなく、発振器で発振する高周波信号の振幅低下要因がなくなって、感度の高い位相変調型発振検波方式のコンデンサーマイクロホンを得ることができる。
また、コンデンサーマイクロホンユニットと二つの共振回路をプッシュプル動作させ、音声信号をバランス出力させることが可能であることから、発振器で発生する雑音の極性を互いに逆にして相殺することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明にかかるコンデンサーマイクロホンの実施例について図１、図２を参照しながら説明する。
図１において、符号３１は第１固定電極を、３２は第２固定電極を、３４は振動板をそれぞれ示している。第１固定電極３１、第２固定電極３２、振動板３４はコンデンサーマイクロホンユニットの主要部を構成している。振動板３４に対向して配置されている固定電極は通常１個であるが、本発明においては第１固定電極３１、第２固定電極３２に二分されていて、１枚の振動板３４と対向している。振動板３４として、例えば金属蒸着膜を有する合成樹脂フィルムが用いられ、外周縁部が支持リング３５に所定の張力をもって張設されている。第１固定電極３１と第２固定電極３２は、振動板３４との対向面積が同一であり、かつ、振動板３４との間に図示されない共通のリング状スペーサを介在させて重ねられることにより、振動板３４に対して等距離に配置されている。振動板３４は、支持リング３５およびユニットケースを介してアースに接続されている。
【００１８】
図２は第１固定電極３１と第２固定電極３２を備えた固定電極板３０の例を示す。絶縁材からなる固定電極板３０の一面側に、上記第１固定電極３１と第２固定電極３２が固定電極板３０の中心を通る直径線に沿い二分された形で形成されている。固定電極板３０の外周の一部が半径方向外方に突出し、この突出部に、第１固定電極３１に導通する半田付けランド３７と第２固定電極３２に導通する半田付けランド３８が形成されている。
【００１９】
図１において、符号４０は、例えば８ＭＨｚ−１２ＭＨｚ程度の高周波信号を発信する発振回路を示す。発振回路４０は、水晶振動子４３、二つの電界効果型トランジスタ４１，４２、発振コイルＬＯを有している。水晶振動子４３の端子はトランジスタ４１，４２のベースに接続され、トランジスタ４１，４２のソースは発振コイルＬＯの二つのコイルＬＯ１，ＬＯ２を直列に介して接続されている。トランジスタ４１のドレインは抵抗Ｒ１を介して、トランジスタ４１のベースは抵抗Ｒ２を介して、トランジスタ４２のベースは抵抗Ｒ３を介して、トランジスタ４２のドレインは抵抗Ｒ４を介してそれぞれアースに接続されている。
【００２０】
発振コイル４０は、上記コイルＬＯ１，ＬＯ２と磁気結合した別のコイルＬＯ３，ＬＯ４を有している。これらのコイルＬＯ３，ＬＯ４は、発振回路４０で生成される高周波で共振回路をバイアスするために、発振回路４０を共振回路に結合する結合手段として機能する。上記コイルＬＯ３，ＬＯ４はセンタータップを有し、これらのセンタータップはアースに接続されている。コイルＬＯ３の一端は共振コイルＬＡを構成するコイルＬＡ１を経て前記第１固定電極３１に、より具体的には図２に示す第１固定電極３１の半田付けランド３７に接続されている。コイルＬＯ３の他端は共振コイルＬＢを構成するコイルＬＢ１を経て前記第２固定電極３２に、より具体的には図２に示す第２固定電極３２の半田付けランド３８に接続されている。上記コイルＬＯ４の一端は上記コイルＬＡ１と磁気結合しているコイルＬＡ２のセンタータップに、上記コイルＬＯ４の他端は上記コイルＬＢ１と磁気結合しているコイルＬＢ２のセンタータップに接続されている。
【００２１】
共振コイルＬＡを構成する上記コイルＬＡ２の両端は、レシオ検波回路５１を構成するダイオードＤ１１，Ｄ１２をそれぞれ介して出力端子２につながり、また、コンデンサーＣ３を介してアースに接続されている。他方の共振コイルＬＢを構成する上記コイルＬＢ２の両端は、レシオ検波回路５２を構成するダイオードＤ２１，Ｄ２２をそれぞれ介して出力端子３につながり、また、コンデンサーＣ４を介してアースに接続されている。出力端子２，３は、前記発振コイルＬＯ１，ＬＯ２の接続点につながる出力端子１とともに、３端子の平衡出力端子を構成し、端子１はアース端子、端子２はホット側の信号端子、端子３はコールド側の信号端子となっている。端子２，３は、図１に示す例では出力トランス４５の１次巻線の両端に接続され、トランス４５の２次巻線から音声信号が出力されるように構成されている。
【００２２】
マイクロホンユニットは、１枚の振動板３４に対向する２つの固定電極３１，３２を有し、振動板３４と第１固定電極３１で構成されるコンデンサーＣ１、振動板３４と第２固定電極３２で構成されるコンデンサーＣ２にそれぞれコイルＬＡ１，ＬＢ１からなるインダクタンスが接続されることにより、プッシュプル動作する共振回路が構成されている。コンデンサーＣ１、コイルＬＡ１を有する共振回路、コンデンサーＣ２、コイルＬＢ１を有する共振回路は、それぞれ発振回路４０に含まれるコイルＬＯ３から出力される高周波の発振信号によってバイアスされる。上記コイルＬＯ３から上記二つの共振回路に供給される高周波信号は、センタータップを有するコイルＬＯ３の一端と他端からそれぞれ供給されるため、互いに逆位相の高周波信号となる。
【００２３】
上記二つの共振回路には、共振コイルＬＡ１，ＬＢ１にそれぞれ磁気結合しているコイルＬＡ２，ＬＢ２を介してレシオ検波回路５１，５２が接続されている。レシオ検波回路５１では、発振回路４０による一定周波数の発振信号と、振動板３４の振動に対応してコンデンサーＣ１の静電容量が変化し周波数が変動する第１の共振回路の共振信号との差が検波され、これが音声信号として端子２から出力される。他方のレシオ検波回路５２では、発振回路４０による一定周波数の発振信号と、振動板３４の振動に対応してコンデンサーＣ２の静電容量が変化し周波数が変動する第２の共振回路の共振信号との差が検波され、これが音声信号として端子３から出力される。これらの音声信号は端子２、端子３からバランス出力される。このバランス出力は、外周をシールドされた２芯のマイクロホンケーブルによって外部に引き出すことができる。あるいは、図１に示すように、端子２，３を出力トランス４５の１次巻線の両端に接続し、２次巻線の両端から外部に出力するように構成してもよい。
【００２４】
以上説明した実施例によれば、高周波発振器４０で発生する雑音は、バランス信号で２つの共振回路にそれぞれ入力し、各共振回路に対応するレシオ検波回路５１，５２で検波される。図１において、上記端子２，３の傍に記した波形は、音声信号のモデルとして正弦波状の信号と、雑音信号ｎ１，ｎ２の波形である。端子２，３から出力される音声信号の位相は互いに逆位相である。端子２，３に現れる雑音信号ｎ１，ｎ２は、その位相が互いに逆であるから、雑音信号ｎ１，ｎ２が相殺される。
【００２５】
また、コンデンサーマイクロホンユニットを、１枚の振動板３４とこれに対向する２つの固定電極３１，３２で構成することによりプッシュプル動作可能なユニットとし、２つの固定電極３１，３２と１枚の振動板３４で構成される２つのコンデンサーＣ１，Ｃ２を含む２つの共振回路を構成している。したがって、２つの共振回路は、コンデンサーマイクロホンユニット自体の静電容量と共振コイルによって構成されることになり、従来の位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンのように発振回路の負荷となるコンデンサーを接続する必要がなく、発振器で発振する高周波信号の振幅低下要因がなくなって、感度の高い位相変調型発振検波方式のコンデンサーマイクロホンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るコンデンサーマイクロホンの実施例を示す回路図である。
【図２】上記実施例に用いられるコンデンサーマイクロホンユニットの固定電極の例を示す正面図である。
【図３】従来の位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンの例を示す回路図である。
【図４】従来の位相変調型発振検波方式コンデンサーマイクロホンの別の例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２７】
３１    第１固定電極
３２    第２固定電極
３４    振動板
４０    発振回路
４３    水晶振動子
５１    レシオ検波回路
５２    レシオ検波回路
ＬＯ    発振コイル
ＬＡ    共振コイル
ＬＢ    共振コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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