JP3961692B2 - マイクロホン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロホンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
公知のマイクロホンは、アナログ音声波形（即ち、空気圧の物理的変化）をアナログ電気音声信号に変換している。デジタル音声信号が必要な場合には、該アナログ信号をデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）によってデジタル音声信号に変換しなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このアナログ・デジタル変換という余分な段階は、余分な部品を必要とするが、もっと重要なのは、無損失の過程ではないことである。即ち、最初のアナログ音声信号の中に含まれる情報の幾分かが、その変換過程において変換エラーや雑音のために失われることである。
本発明の課題は、実際の音声を表す空気圧の変化から直接デジタル音声信号を発生するマイクロホンを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるマイクロホンは、
入射する音波に応じて動く振動板と、
該振動板の位置を示す電気的位置信号を発生する位置センサと、
上記位置信号が閾値信号レベルより上か下かを示す１ビットのデジタル信号を発生する閾回路と、
上記デジタル信号を遅延させる遅延回路と、
上記デジタル信号に応答し、該デジタル信号によって表される上記振動板の動きと反対の方向に該振動板を動かす振動板駆動手段とを具えている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。なお、図面中対応する部分には同一の符号を付してある。
図１は、公知のデルタ・シグマ変調器の概略を示す。入力アナログ信号は比較器１０に供給され、そこから閾回路２０、遅延回路３０及びフィルタ４０より成る帰還ループに供給される。アナログ信号を表す１ビット信号が、遅延回路３０から出力される。
【０００６】
本発明の実施形態によるマイクロホンは、類似の原理を使用して物理的音声振動から直接１ビット信号を発生する。
図２は、本発明の第１実施形態によるマイクロホンの概略を示す。図２において、振動板１００は入射音波に応じて振動する。振動板の運動は、光ビームをビーム分割器１２０を介して振動板に当てる光源１１０より成る干渉計によって検知される。また、基準ビームがビーム分割器から方向転換して光ダイオード１３０に当たる。
【０００７】
振動板からの反射光は、ビーム分割器１２０によって光ダイオード１３０の方向に転じ、そこで基準ビームと結合され、振動板の位置の変化を示す電気信号に変換される。この電気信号は、閾回路１４０及び遅延回路１５０によって処理された後、増幅器１６０によって増幅される。
【０００８】
他の実施形態では、直角位相関係にある２つの光ビームを使用して、位置検知能力を改良することができるであろう。
【０００９】
振動板１００は、２つの帯電板１７０の間に配置する。振動板は導電性があり、したがって、増幅器１６０（振動板を充電する）の出力信号と帯電板１７０との間の相互作用により、静電力が振動板に加わる。本装置のこの部分は、公知の静電スピーカと同様な動作をする。
【００１０】
そこで、図１と図２を比較すると、本マイクロホンが図１のデルタ・シグマ変調器と同様な動作をすることが分かるであろう。ただし、次の点が異なる。
（ａ）フィルタ４０の動作が、振動板１００の機械的応答によって行われるこ と。
（ｂ）比較器１０の動作が、入来する音波（アナログ信号）と、帯電板１７０ との相互作用によって加えられる静電力とに対する振動板の反対の応答によって行われること。
【００１１】
したがって、入来音声信号を表す１ビット信号が遅延回路１５０から出力される。
図３は、本発明の第２実施形態によるマイクロホンの概略を示す。
図３において、幾つかの部品１００，１４０，１５０，１６０及び１７０は、図２に示したものと同じである。ただし、振動板の位置を検知するのに、光位置センサを使用しないで静電的位置センサを使用する点が異なる。
【００１２】
静電的検知技法は、振動板１００と各帯電板１７０との間の静電容量を利用するものである。名目上同一の静電容量の２個のコンデンサ２００，２１０を更に帯電板１７０間に接続することにより、ブリッジ回路が形成される。
【００１３】
無線周波数（ｒｆ）源２２０を、駆動増幅器１６０の出力とコンデンサ２００，２１０の接続点との間に接続する。ｒｆ源２２０の周波数は、音声帯域の十分外側、例えば５ＭＨｚに選ぶ。差動増幅器２３０を２つの帯電板１７０の間に接続する。その出力は、前述と同様に閾回路１４０への入力としての位置信号となる。
【００１４】
図４は、図３の一部の概略等価回路を示す。この図では、振動板１００と帯電板１７０間の静電容量を模式的にコンデンサ１７１，１７２で示す。
【００１５】
振動板が一方の側に動くと、静電容量１７１，１７２の一方が増加し、他方が減少する。この標準的なブリッジ回路では、振動板の位置の変化を示す電圧が、差動増幅器２３０への入力の両端に現れる。これは、図２を参照して前述したように処理される位置信号となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デルタ・シグマ変調器の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるマイクロホンの概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるマイクロホンの概略図である。
【図４】図３の一部の概略等価回路図である。
【符号の説明】
１００‥‥振動板、１１０，１２０，１３０‥‥光位置センサ、１４０‥‥閾回路、１５０‥‥遅延回路、１６０，１７０‥‥振動板駆動手段、１６０‥‥駆動回路、１７０‥‥帯電板、１７１，１７２，２００，２１０，２２０，２３０‥‥静電的位置センサ、１７１，１７２‥‥各帯電板及び振動板間の静電容量

Claims (6)

1. 入射する音波に応じて動く振動板と、
   該振動板の位置を示す電気的位置信号を発生する位置センサと、
   上記位置信号が閾値信号レベルより上か下かを示す１ビットのデジタル信号を発生する閾回路と、
   上記デジタル信号を遅延させる遅延回路と、
   上記デジタル信号に応答し、該デジタル信号によって表される上記振動板の動きと反対の方向に該振動板を動かす振動板駆動手段と
   を具えたマイクロホン。
2. 上記位置センサが光位置センサである請求項１のマイクロホン。
3. 上記位置センサが静電的位置センサである請求項１のマイクロホン。
4. 上記振動板駆動手段は、上記振動板と隣り合う１個以上の帯電板と、上記遅延されたデジタル信号に応じて上記振動板に電気信号を供給する駆動回路とを有する請求項１〜３のいずれか１項のマイクロホン。
5. 上記位置センサは、上記１個以上の帯電板及び振動板間の静電容量の変化を検出する手段を含む請求項３に従属する請求項４のマイクロホン。
6. 上記振動板の両側に配置された２個の帯電板を有し、各帯電板及び上記振動板間の静電容量がブリッジ測定回路の各アームを構成する請求項５のマイクロホン。

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