JP4328707B2

JP4328707B2 - コンデンサマイクロホン

Info

Publication number: JP4328707B2
Application number: JP2004305511A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: US20060083392A1; US7697702B2; JP2006121284A

Description

本発明はコンデンサマイクロホンに関し、さらに詳しく言えば、赤外線発光ダイオードと赤外線受光器とからなる近接センサを備えているコンデンサマイクロホンに関するものである。

コンデンサマイクロホンには種々の用途があるが、例えば会議場や教会などの演説台に設置されて使用されるコンデンサマイクロホンには、話者が演説台の前にいるときだけマイクロホン出力をオンとし、話者がいないときにはマイクロホン出力をオフとする人検知手段としての近接センサを備えているものがある。

近接センサには超音波式，静電式，赤外線式などがあるが、マイクロホンの場合、雑音源とならない赤外線発光ダイオードと赤外線受光器とからなる赤外線式の近接センサが一般的に用いられる。

しかしながら、赤外線式の近接センサにあっても、話者静止，外乱光，温度変化などにより誤動作することがある。そこで、信頼性を高めるうえで発振回路により所定の周波数で赤外線発光ダイオードを交流点灯し、その周波数に同調する赤外線受光器を組み合わせて用いることが行われている。

この場合、赤外線を放射し話者にて反射した赤外線を受光することから、赤外線発光ダイオードの放射強度が大きいこと、また、赤外線受光器に高感度のものが求められる。このうち、赤外線発光ダイオードの放射強度を大きくするためには、それに流す順方向電流を大きくする必要がある。例えば、東芝社製赤外線発光ダイオードＴＬＮ１１９の場合、１０ｍＡ程度の電流が必要とされる。

この電流はコンデンサマイクロホンの電源としてに一般的に使用されているファントム電源では大きすぎるため、ダウンコンバータを用いて電圧を低くし、電流を増加させる必要がある。ダウンコンバータには多くの方法があるが、通常ではパルス幅変調型のものが多用されている。

しかしながら、パルス幅変調型ダウンコンバータでは入力電圧を断続することから、そのスイッチングに伴ってレベルがきわめて大きな雑音を発生し、この雑音が電源電圧に入り込むことによりマイクロホンの雑音が増加することがある。

また、上記ダウンコンバータにはインダクタが設けられているため、そのインダクタに流れる雑音を伴う電流により外部磁界が発生し、これがマイクロホンの出力トランスに磁気結合して雑音が出力されることがある。

一方、話者から反射する赤外線はきわめて少ないため、高感度の赤外線受光器が用いられるが、感度が高いことにより赤外線受光器に供給する電源に赤外線発光ダイオードを点灯させる交流成分が重畳されると、赤外線受光器はあたかも赤外線を受光したように誤動作する。

したがって、本発明の課題は、赤外線発光ダイオードと赤外線受光器とからなる近接センサを有するコンデンサマイクロホンにおいて、赤外線発光ダイオードを交流点灯する際の雑音発生および赤外線受光器の誤動作を防止することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、赤外線発光ダイオードと赤外線受光器とからなる近接センサを備え、発振回路により上記赤外線発光ダイオードを所定の周波数で交流点灯させ、その周波数に同調する上記赤外線受光器の出力信号にてマイクロホン出力をオンオフする、所定の直流電源で動作するコンデンサマイクロホンにおいて、上記直流電源に対して並列に接続される２つのＤＣ−ＤＣコンバータを備え、上記一方のＤＣ−ＤＣコンバータにより上記赤外線発光ダイオードおよび上記発振回路に電源を供給するとともに、上記他方のＤＣ−ＤＣコンバータにより上記赤外線受光器に電源を供給することを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記赤外線発光ダイオードの点灯周波数と、上記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数とを異なる周波数とすることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記ＤＣ−ＤＣコンバータにスイッチト・キャパシタ型電圧コンバータを用いることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、赤外線発光ダイオード側の電源ラインと赤外線受光器側の電源ラインとを交流的に分離したことにより、赤外線発光ダイオードを交流点灯させる交流成分による赤外線受光器の誤動作を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、赤外線発光ダイオードの点灯周波数とＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数とを異なる周波数としたことにより、それら周波数の干渉による可聴周波数の雑音が発生することがない。

請求項３に記載の発明によれば、スイッチト・キャパシタ型電圧コンバータは、半導体スイッチおよびそのスイッチング用発振器と、電荷を蓄える外付けのコンデンサとで構成され、そのコンデンサの充放電のみによって入力電圧を例えば２倍もしくは１／２倍にするため、コンデンサマイクロホンの電源電圧に雑音を入り込ませることがなく、また、コンデンサマイクロホンの直流電源（多くの場合、ファントム電源）から赤外線発光ダイオードに対して十分な駆動電流を供給することができる。

次に、図１により本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、図１はコンデンサマイクロホンの詳細な回路設計図であるが、ここではもっぱら本発明に関わりのある赤外線式近接センサの電源部分について説明する。

図１には、コンデンサマイクロホンユニット１０を有するマイクロホンの音声信号出力回路Ａと、赤外線発光ダイオード２０および赤外線受光器２１を有する近接センサ回路Ｂとが含まれている。近接センサ回路Ｂには赤外線発光ダイオード２０を交流点灯させるための発振回路２２が設けられ、また、赤外線受光器２１にはその点灯周波数と同調して検知信号を出力する赤外線受光器が用いられる。

コンデンサマイクロホンユニット１０は、例えばグースネック型マイクロホンやスダンド型マイクロホンなどとして所定の場所に設置されてよい。また、近接センサは話者を検知できる位置であることを条件として、マイクロホンの筐体やマイクスタンドなどに設けられてよい。

マイクロホンの音声信号出力回路Ａにおいて、コンデンサマイクロホンユニット１０はＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を含むインピーダンス変換器１１に接続される。インピーダンス変換器１１は増幅回路などを介して出力トランス１２の一次巻線側に接続され、それらの間に近接センサの赤外線受光器２１の出力によってオンオフ制御されるマイク出力スイッチ１３が設けられている。この例において、マイク出力スイッチ１３はＦＥＴスイッチよりなる。

出力トランス１２の二次巻線側には出力コネクタ１４が接続されている。出力コネクタ１４は例えばＥＩＡＪＲＣ５２３６に規定されている３ピンタイプの出力コネクタで、図示しないファントム電源と接続されるホット端子１４ａ，コールド端子１４ｂおよびグランド端子１４ｃを備えている。

すなわち、ホット端子１４ａとコールド端子１４ｂは出力トランス１２の二次巻線の両端に接続され、その二次巻線の中点から音声信号出力回路Ａと近接センサ回路Ｂとに対する給電線ＰＬが引き出されている。また、グランド端子１４ｃは音声信号出力回路Ａおよび近接センサ回路Ｂのグランドラインと接続される。なお、この例での出力コネクタ１４にはチョークコイル，コンデンサおよびツェナーダイオードの組み合わせからなる対高周波保護回路が設けられている。

本発明において、近接センサ回路Ｂには、赤外線発光ダイオード２０およびその発振回路２２に電源を供給する第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２３と、赤外線受光器２１に電源を供給する第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２４とが設けられている。

この第１および第２の２つのＤＣ−ＤＣコンバータ２３，２４は、上記出力トランス１２の二次巻線の中点から引き出されているファントム電源からの給電線ＰＬに対してそれぞれ定電流ダイオードＤ０１，Ｄ０２を介して並列に接続されている。これにより、赤外線発光ダイオード２０側の電源ラインと赤外線受光器２１側の電源ラインとが交流的に分離される。

本発明において、各ＤＣ−ＤＣコンバータ（以下、単に「コンバータ」ということがある）２３，２４は、スイッチングノイズの問題がないスイッチト・キャパシタ型電圧コンバータであることが好ましく、この例では米国ＮＡＴＩＯＮＡＬＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ社製のＬＭ２６６５を使用している。

このＬＭ２６６５なるコンバータは６つのピンを有し、その３番ピンと６番ピンとの間にチャージポンプコンデンサＣ０１が外付けで接続される。そして、１番ピンから正電圧を入力する場合には５番ピンから２倍の電圧が出力される２倍昇圧型として動作し、これとは逆に５番ピンから正電圧を入力する場合には１番ピンから１／２倍の電圧が出力される１／２倍降圧型として動作する。

この例では、１／２倍降圧型として用いるため、各コンバータ２３，２４ともに５番ピンから正電圧を入力し、１番ピンから１／２倍の出力電圧を得るようにしている。なお、２番ピンはグランドピン，４番ピンはシャットダウン制御ピンで、出力側の１番ピンには平滑兼交流接地用のコンデンサＣ０２が接続される。

例えば、ファントム電源から定電流ダイオードＤ０１，Ｄ０２を介して３０Ｖ，２．７ｍＡがそれぞれ供給されるとすると電流は合計で５．４ｍＡで、入力側のツェナーダイオードＺ０１で各コンバータ２３，２４に対する入力電圧を１０Ｖに制限する。これにより、１番ピンから５Ｖ，１０ｍＡ程度が得られ、これを電源として赤外線発光ダイオード２０，発振回路２２および赤外線受光器２１が駆動される。

このように、ツェナーダイオードＺ０１にて各コンバータ２３，２４に対する入力電圧を制御することにより、例えばファントム電源から赤外線発光ダイオード２０を大放射強度で発光させるに十分な電流を得ることができる。

また、上記ＬＭ２６６５なるコンバータの場合、そのスイッチング周波数が８０ｋＨｚあるため、この例では発振回路２２の発振周波数を３８ｋＨｚとして、干渉による可聴周波数の雑音が発生しないようにしている。

マイクロホンの前に話者がいるとして、上記のように例えば赤外線発光ダイオード２０が周波数３８ｋＨｚで交流点灯され、話者による反射光が赤外線受光器２１にて受光されると、赤外線受光器２１から検知信号が出力される。

この検知信号はホールド回路２５を介してマイク出力スイッチ１３に与えられ、これによりマイク出力がオン状態となる。マイクロホンの前に話者がいない場合には、赤外線受光器２１から検知信号が出力されないためマイク出力がオフ状態となる。なお、この例においてホールド回路２５は汎用のロジックＩＣより構成されているが、赤外線受光器２１から出力される検知信号を所定時間保持し得るものであれば他の構成によってもよい。

また、この例ではマイク出力がオン状態にあるときに点灯する動作表示用発光ダイオード２６を備えている。この動作表示用発光ダイオード２６は、赤外線受光器２１の駆動系内の電源ラインとグランドラインとの間に、ＦＥＴスイッチ２７を含むバイパス回路を並列に備えて接続されている。

ＦＥＴスイッチ２７のゲートは上記ホールド回路２５に接続されており、検知信号がある場合にはオフで動作表示用発光ダイオード２６が点灯し、検知信号がない場合にはオンとなり動作表示用発光ダイオード２６は消灯する。これにより、話者はマイク出力がオン状態であるかオフ状態であるかを知ることができる。

本発明によるコンデンサマイクロホンの構成例を示す回路図。

符号の説明

Ａ音声信号出力回路
Ｂ近接センサ回路
１０コンデンサマイクロホンユニット
１１インピーダンス変換器
１２出力トランス
１３マイク出力スイッチ
１４出力コネクタ
２０赤外線発光ダイオード
２１赤外線受光器
２２発振回路
２３，２４ＤＣ−ＤＣコンバータ（スイッチト・キャパシタ型電圧コンバータ）
２５ホールド回路
２６動作表示用発光ダイオード

Claims

赤外線発光ダイオードと赤外線受光器とからなる近接センサを備え、発振回路により上記赤外線発光ダイオードを所定の周波数で交流点灯させ、その周波数に同調する上記赤外線受光器の出力信号にてマイクロホン出力をオンオフする、所定の直流電源で動作するコンデンサマイクロホンにおいて、
上記直流電源に対して並列に接続される２つのＤＣ−ＤＣコンバータを備え、上記一方のＤＣ−ＤＣコンバータにより上記赤外線発光ダイオードおよび上記発振回路に電源を供給するとともに、上記他方のＤＣ−ＤＣコンバータにより上記赤外線受光器に電源を供給することを特徴とするコンデンサマイクロホン。
上記赤外線発光ダイオードの点灯周波数と、上記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数とを異なる周波数とすることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
上記ＤＣ−ＤＣコンバータにスイッチト・キャパシタ型電圧コンバータを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサマイクロホン。