(57)【要約】【課題】大音響が入ると、インピーダンス変換回路に入力する信号レベルをタイミングの遅れがなく確実に低下させ、インピーダンス変換回路の出力信号の歪みを防止するコンデンサーマイクロホンユニット及びコンデンサーマイクロホンを得る。【解決手段】エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットを主体とする主マイクロホン１、主マイクロホン１の前方に距離Ｄをおいて配置されている副マイクロホン２、副マイクロホン２の出力信号レベルを検出し所定のレベル以上の場合にエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる信号レベル検出回路１０、主マイクロホンユニット１の出力信号が入力されるインピーダンス変換回路、を備えている。信号レベル検出回路１０はエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットのエレクトレット層に電圧を印加する。【選択図】図１
2008205551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットを主体とする主マイクロホンと、
主マイクロホンの前方に所定距離をおいて配置されている副マイクロホンと、
副マイクロホンの出力信号レベルを検出し所定のレベル以上の場合に上記エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる信号レベル検出回路と、
上記エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの出力信号が入力されるインピーダンス変換回路と、を備えてなるコンデンサーマイクロホンユニット。
【請求項２】
エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットは、振動板と、この振動板に対向配置された固定極を備え、固定極は振動板との対向面にエレクトレット層を備え、信号レベル検出回路は上記エレクトレット層に電圧を印加する請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
【請求項３】
信号レベル検出回路は、副マイクロホンの出力信号レベルが所定のレベル以上かどうかを判断し、所定のレベル以上の場合にエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる比較回路を備えている請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
【請求項４】
信号レベル検出回路は、比較回路の前に増幅器を備えている請求項３記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
【請求項５】
信号レベル検出回路は、増幅器と、この増幅器の出力レベルが所定のレベル以上かどうかを判断する比較回路と、比較回路が所定のレベル以上であると判断した場合に上記増幅器の出力信号を整流してエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに印加する電圧を生成する整流器を備えている請求項３記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
【請求項６】
主マイクロホンと副マイクロホンとの距離は、副マイクロホンに大音響が入った時点から、信号レベル検出回路がエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させるまでの動作時間遅れに見合った距離である請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
【請求項７】
マイクロホンケースにマイクロホンユニットが組み込まれてなるマイクロホンであって、一つのマイクロホンケースに、請求項１〜６のいずれかに記載されているコンデンサーマイクロホンユニットが組み込まれている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、コンデンサーマイクロホンユニットおよびこれを用いたコンデンサーマイクロホンに関するもので、感度を自動調整することにより、インピーダンス変換器に過大な信号が入力することを防止することができるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
静電型マイクロホンの一種であるエレクトレットコンデンサーマイクロホンは、振動板と固定極とを所定の間隙をおいて対向させた電気音響変換器であるコンデンサーマイクロホンユニットを備えている。コンデンサーマイクロホンユニットはインピーダンスが非常に高いため、例えば電界効果トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）を主体とするインピーダンス変換器を内蔵させることによって、出力インピーダンスを数百〜数千オームに低下させている。
【０００３】
また、コンデンサーマイクロホンは、過大な音圧が加えられると上記ＦＥＴを主体とするインピーダンス変換器の出力に歪みが発生する。そこで、あらかじめ過大な入力が予測される場合には、入力減衰器（以下「ＰＡＤ」という）を用いてインピーダンス変換器に入力する電気信号を減衰させ、感度を低下させるようにしたものがある。上記ＰＡＤは、通常、コンデンサーマイクロホンユニットの有効容量に並列に減衰用コンデンサーを接続することによって構成されているため、コンデンサーの品質によっては音質が劣化することがある。
したがって、スタジオ録音などに使用する高級なコンデンサーマイクロホンでは、減衰用コンデンサーとして、音質の劣化のない高品質のコンデンサーを選定して使用する必要がある。また、ＰＡＤを用いたコンデンサーマイクロホンによれば、スイッチ操作によって減衰用コンデンサーの容量を選択して減衰量を設定するため、予測できない過大な音圧が発生した場合にはインピーダンス変換器の出力信号の歪みを防ぐことができない。
【０００４】
本出願人は、コンデンサーマイクロホンユニットに接続する減衰器用コンデンサユニットを、例えば圧電素子を用いた静電容量可変ユニットとしたコンデンサーマイクロホンユニットに関して先に特許出願した。特願２００６−３０４０５１がそれで、まだ公開されていない。上記特許出願には、実施例として、マイクロホンユニットの出力信号を直流変換した電圧を、上記静電容量可変ユニットの圧電素子の駆動電圧としたものも記載されている。
しかし、上記出願に係る発明においても、コンデンサーによる音質の劣化あるいは静電容量切り換えによる音質の変化が生じる。
【０００５】
本出願人はまた、減衰用コンデンサーや増幅器によることなく感度を調整できるようにしたエレクトレットコンデンサーマイクロホンに関して特許出願した。対向配置された振動板と固定極のいずれか一方にエレクトレット誘電体膜を有するマイクロホンユニットと、ゲートが固定極に接続されソースフォロワで動作するＦＥＴよりなるインピーダンス変換器を備え、ＦＥＴのゲートを、コンデンサーを介して固定極に接続するとともに、ファントム電源より供給される所定の電圧を固定極または振動板に印加して感度を調整するようにしたものである（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２９５３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の発明によれば、振動板と固定極で構成されるコンデンサーの容量を自動的に可変することによって感度を調整するため、個別部品としてのコンデンサーが不要で、コンデンサーによる音質の劣化、音質の変化を回避することができる。しかし、大音響が発生する環境で使用する場合、大音響発生から感度を減衰させるまでに動作時間遅れを生じ、この動作時間遅れによって、大音響が瞬間的にインピーダンス変換器に入力し、その出力信号の歪みを完全に回避することはできない。
【０００７】
本発明は、以上説明した従来のコンデンサーマイクロホンの問題点を解決すること、すなわち、大音響発生から感度を減衰させるまでに動作時間遅れが生じることは不可避であるとしても、大音響がマイクロホンユニットに入ると、インピーダンス変換回路に入力する信号レベルをタイミングの遅れがなく確実に低下させて、インピーダンス変換回路の出力信号の歪みを防止することができるコンデンサーマイクロホンユニットおよび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】
【０００８】
本発明は、エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットを主体とする主マイクロホンと、主マイクロホンの前方に所定距離をおいて配置されている副マイクロホンと、副マイクロホンの出力信号レベルを検出し所定のレベル以上の場合に上記エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる信号レベル検出回路と、上記エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの出力信号が入力されるインピーダンス変換回路と、を備えていることを最も主要な特徴とする。
エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットは、振動板と、この振動板に対向配置された固定極を備え、固定極は振動板との対向面にエレクトレット層を備え、信号レベル検出回路は上記エレクトレット層に電圧を印加するように構成するとよい。
【発明の効果】
【０００９】
音声は副マイクロホンに入った後、遅れて主マイクロホンに入る。大音響が副マイクロホンに入ると、これを信号レベル検出回路が検出し、エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットを主体とする主マイクロホンの上記エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる。これによってエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの感度が低下し、インピーダンス変換回路に入力される信号のレベルが低下する。上記大音響が主マイクロホンに入るまでの間に、上記のようなエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの感度調整動作が行われ、大音響の入力を要因とするインピーダンス変換回路の出力信号の歪みが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンの実施例を、図面を参照しながら説明する。
図１において、符号１は主マイクロホンを、２は副マイクロホンを示している。主マイクロホン１はエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットを主体としてなり、振動板１１と、この振動板１１に対向配置された導電体からなる固定極１３を備え、固定極１３は振動板１１との対向面にエレクトレット誘電体膜からなるエレクトレット層１４を備えている。振動板１１はその外周縁部がリング状の振動板保持体１２の一面側に適度の張力をもって固着されている。振動板１１と固定極１３との間には、例えばスペーサを介在させるなどの手段によって適宜の隙間が形成され、振動板１１と固定極１３のエレクトレット層１４とでコンデンサーを構成している。振動板１１が固定された振動板保持体１２、エレクトレット層１４を有する固定極１３を含むコンデンサーマイクロホンユニット構成部品は図示されないユニットケースに組み込まれている。ユニットケースはアースを兼ねていて振動板１１と電気的につながれている。固定極１３はマイクロホンユニットの出力端子となっていて、次に説明するインピーダンス変換回路に接続されている。
【００１１】
インピーダンス変換回路はＦＥＴ６を主体としてなる。ＦＥＴ６のソースには電源７の正極が接続され、電源７の負極はアースに落とされている。主マイクロホン１の固定極１３はコンデンサー１７を介してＦＥＴ６のベースに接続され、主マイクロホン１の出力信号が入力されるように構成されている。ＦＥＴ６のドレインには二つの負荷抵抗１９，２０が直列に接続されていて、上記ドレインが出力端子８に接続されている。負荷抵抗１９，２０の接続点と上記ベースとの間にバイアス抵抗１８が接続されている。
【００１２】
副マイクロホン２の電気音響変換方式は任意で、コンデンサー型のマイクロホンに限られない。副マイクロホン２は主マイクロホン１の前方に配置されていて、副マイクロホン２の振動板と主マイクロホン１の振動板１２との間に所定の距離Ｄがおかれている。
【００１３】
副マイクロホン２の出力信号は、信号レベル検出回路１０に入力されるように構成されている。信号レベル検出回路１０は、副マイクロホン２の出力信号レベルを検出し、所定のレベル以上の場合に上記主マイクロホン１を構成するエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させるもので、回路構成は以下のとおりである。信号レベル検出回路１０は、副マイクロホン２の出力信号レベルが所定のレベル以上かどうかを判断し、所定のレベル以上の場合にエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに電圧を印加して成極電圧を低下させる比較回路４を備えている。より具体的には、信号レベル検出回路１０は、比較回路４の前に増幅器３を備えていて、この増幅器３の出力レベルが所定のレベル以上かどうかを比較回路４が判断し、比較回路４が所定のレベル以上であると判断した場合に、増幅器３の出力信号を整流してエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットに印加する電圧を生成する整流器５を備えている。
【００１４】
整流器５で整流された信号はコンデンサー１６で平滑化され、抵抗１５を介してエレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの固定極１３に加えられるように回路構成されている。したがって、副マイクロホン２に所定の音圧以上の大音響が入ると、比較回路４を含む信号レベル検出回路１０が検出し、増幅器３で増幅されかつ整流器５で整流された上記大音響の音圧に応じた直流電圧が抵抗１５を介して上記固定極１３に印加される。
【００１５】
エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの固定極１３に形成されているエレクトレット層１４は、もともと所定の成極電圧を有していて、信号レベル検出回路１０から電圧が印加されることによって、上記成極電圧が等価的に減少し、主マイクロホン１の感度が低下する。したがって、主マイクロホン１に大音響が入ることに先立って、上記のようにして主マイクロホン１の感度を低下させておけば、主マイクロホン１に大音響が入った時点ではその感度が低下しているため、ＦＥＴ６を主体とするインピーダンス変換回路に過大な信号が入力されることを回避することができ、インピーダンス変換回路の出力信号が歪むことを防止することができる。
【００１６】
上記のように、主マイクロホン１に大音響が入ることに先立って、主マイクロホン１の感度を低下させるためには、主マイクロホン１と副マイクロホン２との距離Ｄを、目的達成に必要な所定の距離、あるいはそれ以上に設定する必要がある。空気中の音波の伝播速度は平均して３４０ｍ／ｓｅｃであり、この音波の伝播速度と信号レベル検出回路１０の信号処理速度とから割り出した距離が上記距離Ｄとなる。
【００１７】
また、副マイクロホン２に大音響が入った時点から、信号レベル検出回路１０が大音響による過大入力があったことを検出し、エレクトレットコンデンサーマイクロホンユニットの固定極１３に電圧を印加するまでの所要時間（動作遅れ時間）は、平滑回路を構成するコンデンサー１６の容量と、抵抗１５の値で決まる時定数によって決まる。したがって、コンデンサー１６の容量と、抵抗１５の値は、信号レベル検出回路１０に求められる動作時間（動作遅れ時間）に基づいて設計する必要がある。
【００１８】
図１に示す構成部分のうち、少なくとも主マイクロホン１と副マイクロホン２は、これを一つのマイクロホンケースに組み込むことによってコンデンサーマイクロホンを構成することができる。図１に示すようなインピーダンス変換回路及び信号レベル検出回路１０を含めた構成部分すべてをマイクロホンケースに組み込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットおよび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。
【符号の説明】
【００２０】
１    主マイクロホン
２    副マイクロホン
３    増幅器
４    比較器
５    整流器
６    ＦＥＴ
１１    振動板
１３    固定極
１４    エレクトレット層
【図１】
2008205551.tif 000003