(57)【要約】【課題】電磁ノイズに対する耐性が向上したマイクロフォン装置を提供する。【解決手段】本発明に係るマイクロフォン装置１は、加えられる音圧に応じて静電容量が変化するコンデンサマイクロフォン４と、前記コンデンサマイクロフォン４に直列接続された抵抗３と、前記コンデンサマイクロフォン４と前記抵抗３の直列回路に交流信号を加える所定周波数の交流信号源２と、前記交流信号を前記コンデンサマイクロフォン４のインピーダンスと前記抵抗３とで分圧した信号であって、前記コンデンサマイクロフォン４の静電容量の変化によって振幅変調された信号を入力とし、該振幅変調された信号を復調して出力する復調回路７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】
加えられる音圧に応じて静電容量が変化するコンデンサマイクロフォンと、
前記コンデンサマイクロフォンに直列接続された抵抗と、
前記コンデンサマイクロフォンと前記抵抗の直列回路に交流信号を加える所定周波数の交流信号源と、
前記交流信号を前記コンデンサマイクロフォンのインピーダンスと前記抵抗とで分圧した信号であって、前記コンデンサマイクロフォンの静電容量の変化によって振幅変調された信号を入力とし、該振幅変調された信号を復調して出力する復調回路と、
を備える、マイクロフォン装置。
【請求項２】
前記交流信号の角周波数ωは、前記音圧の角周波数ω1に対して、ω＞＞ω1の関係を満たすように設定されていることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロフォン装置。
【請求項３】
前記復調回路は、前記振幅変調された信号を包絡線検波する包絡線検波回路を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のマイクロフォン装置。
【請求項４】
前記復調回路は、入力部及び／又は出力部にインピーダンス変換用のバッファを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロフォン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロフォン装置に関し、より詳細には、コンデンサマイクロフォンを用いたマイクロフォン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンデンサマイクロフォンを備えたマイクロフォン装置が利用されている（例えば、特許文献１）。このようなマイクロフォン装置の回路構成例を、図４に模式的に示す。このマイクロフォン装置２０では、直列接続した抵抗２１とコンデンサマイクロフォン２２に直流電圧源２３からの直流電圧が印加される。コンデンサマイクロフォン２２に音圧が作用すると、その静電容量が振動的に変化するので、その電極間電圧Ｖに交流成分が発生する。この交流成分は、増幅回路２４から音声信号として出力される。
【０００３】
ところで、上記のようにコンデンサマイクロフォン２２の電極間電圧Ｖに交流成分を発生させるためには、音圧が加えられた際に、コンデンサマイクロフォン２２に蓄えられている電荷を一定に保持する必要がある。該電荷を一定に保つには、コンデンサマイクロフォン２２の静電容量と抵抗２１によって規定されるＣＲ時定数を、対象とする音の周波数の逆数（すなわち周期）よりも十分に大きくしなければならない。したがって、上記マイクロフォン装置２０では、抵抗値の大きな抵抗２１を用いて、該抵抗２１とコンデンサマイクロフォン２２の静電容量とで上記ＣＲ時定数を大きく設定している。それ故、上記高抵抗値の抵抗２１を含む電圧印加ラインは、高いインピーダンスを有している。
【特許文献１】特開２００４−２３２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように従来のマイクロフォン装置２０は、電圧印加ラインのインピーダンスが高く設定されているので、該ラインに電磁ノイズがのりやすいという問題点を生じる。そこで、本発明の目的は、電磁ノイズに対する耐性が向上したマイクロフォン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、マイクロフォン装置に係るものであり、上記目的を達成するために、加えられる音圧に応じて静電容量が変化するコンデンサマイクロフォンと、前記コンデンサマイクロフォンに直列接続された抵抗と、前記コンデンサマイクロフォンと前記抵抗の直列回路に交流信号を加える所定周波数の交流信号源と、前記交流信号を前記コンデンサマイクロフォンのインピーダンスと前記抵抗とで分圧した信号であって、前記コンデンサマイクロフォンの静電容量の変化によって振幅変調された信号を入力とし、該振幅変調された信号を復調して出力する復調回路とを備える。
【０００６】
前記交流信号の角周波数ωは、前記音圧の角周波数ω1に対して、ω＞＞ω1の関係を満たすように設定されている。
【０００７】
前記復調回路は、前記振幅変調された信号を包絡線検波する包絡線検波回路を備えるように構成することができる。
【０００８】
前記復調回路は、入力部及び／又は出力部にインピーダンス変換用のバッファを備えるように構成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、コンデンサマイクロフォンのインピーダンスと該コンデンサマイクロフォンに直列接続した抵抗とによって、交流信号源からの交流信号を分圧し、この分圧した信号、つまり、上記交流信号を音声信号によって振幅変調した信号を復調することによって上記音声信号を得ている。この構成によれば、コンデンサマイクロフォンに直列接続する抵抗の値を大きくして、両者で規定される時定数を大きくするという、前記従来技術の構成を採用する必要がなくなる。したがって、電圧印加ラインのインピーダンスを低くして、電磁ノイズに対する耐性を従来よりも向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を添付の図により説明する。図１に本実施形態に係るマイクロフォン装置の回路図を模式的に示す。マイクロフォン装置１は、交流信号源２を備えている。この交流信号源２から出力される交流信号は、抵抗３（抵抗値Ｒ）とコンデンサマイクロフォン４（容量値Ｃ）とからなる直列回路に加えられる。
【００１１】
復調回路７は、入力部及び出力部にそれぞれインピーダンス変換用のバッファ８及び９を設けるとともに、これらのバッファ８、９間にダイオード１０、コンデンサ１１及び抵抗１２からなる包絡線検波回路１３を設けた構成を有する。バッファ８は、上記抵抗３とコンデンサマイクロフォン４の共通接続点５（以下、ノード５という）から出力される後述の電圧信号ｖｓを入力し、その出力を上記包絡線検波回路１３に加える。前記バッファ９は、包絡線検波回路１３で包絡線検波された信号をインピーダンス変換して出力する。
【００１２】
本実施形態に係るマイクロフォン装置１の作用について、以下に説明する。前記ノード５からは、交流信号源２の出力信号を抵抗３とコンデンサマイクロフォン４のインピーダンスとで分圧した電圧信号ｖｓが出力される。該電圧信号ｖｓは、被変調信号たる前記交流信号をコンデンサマイクロフォン４の静電容量の変化によって振幅変調した信号となる。
【００１３】
ここで、コンデンサマイクロフォン４の静電容量値をＣ、コンデンサマイクロフォン４の電極間距離をｄ、電極面積をＳ、誘電率をεとすると、Ｃ＝εＳ／ｄが成り立つ。無音時の静電容量をＣ0、無音時の電極間距離をｄ0とすると、同様に、Ｃ0＝εＳ／ｄ0が成り立つ。交流信号源２の出力をＶ0＝Ａｓｉｎ（ωｔ）とすると、上記電圧信号ｖｓは、
【数１】
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と表される。なお、Ｖ0とｖｓ間の位相差は無視している。
【００１４】
ここで、マイクロフォンに角周波数ω1の音圧が作用して、上記電極間距離ｄがｄ＝ｄ0（１＋０．５×ｓｉｎ（ω1ｔ））に変化したとすると、ノード５から出力される電圧信号ｖｓは、
【数２】
2009038568.tif 000004
を（１）式に代入することにより、
【数３】
2009038568.tif 000005
で与えられる。なお、従来の交流解析手法により上記（１）式を得るためには、Ｃが近似的に定数とみなせる必要がある。すなわち、前記音圧の角周波数ω1と、前記交流信号の角周波数ωとが、ω＞＞ω1の関係を満たす必要がある。
【００１５】
例えば、交流信号源２の出力Ｖ0の周波数を１０ＭＨｚ、コンデンサマイクロフォン４の無音時の静電容量Ｃ0を１ｐＦ、抵抗３の抵抗値を１００ｋΩとすると、
【数４】
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になる。そこで、（１）式に示す定数ＡをＡ＝１［Ｖ］とすると、電圧信号ｖｓは、
【数５】
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となる。
【００１６】
コンデンサマイクロフォン４に周波数１ｋＨｚの音圧が加わった場合の角周波数ω1＝２π×１ｋＨｚと、交流信号源２の出力Ｖ0の周波数が１０ＭＨｚのときの角周波数ω＝２π×１０ＭＨｚを上記（５）式に代入すると、ノード５における信号ｖｓの時間波形は図２に示すものとなる。この信号ｖｓは、前記バッファ８を通った後、前記包絡線検波回路１３により包絡線検波される。それによって信号ｖｓ中に含まれる周波数１０ＭＨｚのキャリア信号が除去される。したがって、包絡線検波回路１３からは、前記コンデンサマイクロフォン４に加えられた音圧の変化に対応する信号が出力される。そして、この信号は、バッファ９を介して取り出される。図３には、バッファ９の出力信号が例示されている。
【００１７】
このようにして、上記実施形態に係るマイクロフォン装置１は、コンデンサマイクロフォン４のインピーダンス変化を利用して該コンデンサマイクロフォン４に入力される音を電気信号に変換して取り出すことができる。先に述べたように、従来のマイクロフォン装置は、コンデンサマイクロフォンの電極間に生じる交流電圧信号をそのまま音声信号として取り出すように構成されているので、コンデンサマイクロフォンに高抵抗値の抵抗を直列接続して、それらによって規定されるＣＲ時定数を大きくする必要がある。これに対して、上記実施形態に係るマイクロフォン装置１は、コンデンサマイクロフォン４のインピーダンスの変化を利用する原理上、抵抗３に高抵抗値のものを用いる必要がない。したがって、電圧印加ラインのインピーダンスを低くして、電磁ノイズに対する耐性を従来よりも向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るマイクロフォン装置の構成を示す回路図である。
【図２】コンデンサマイクロフォンのインピーダンス変化に基づく信号によって、振幅変調された信号を示す波形図である。
【図３】復調された信号を示す波形図である。
【図４】従来のマイクロフォン装置の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  マイクロフォン装置
２  交流信号源
３  抵抗
４  コンデンサマイクロフォン
７  復調回路
８  バッファ
９  バッファ
１３  包絡線検波回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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