JPS6090499A - 集音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、マイクロホン素子を用いた集音装置に関し、
特に会議、座談会などにおいて複数の発言者の音声を集
音する際に周囲の不要な音を抑圧して発言者の音声を均
一にかつ効率良く集音し得る集音装置に関するものでる
る。

〔従来技術〕

会議、座談会などにおいて複数の発言者の音声を集音す
る場合には、通常、ろらゆる方向からの音を均一に集音
する無指向性マイクロホン素子を１個用いた集音装置が
王に用いられている。しかし、このような無指向性の集
音装置では、発言者の音声だけでなく、この音声が壁、
床、天井などで反射された音（残響音〕や、周囲の不要
な騒音（例えば天井からの空調前）、雑音（例えば机の
上で書類などを捲る時の音、鉛堕などを机に置いたとき
の音）才でもが集１イされて【７まう欠点がめった。ま
た、別の場所と会ｍ２行うためにスピーカを用いると、
集音装置とスピーカとの間の音響結合によってハウリン
グが生じたシして、通話性能が極めて悪くなる欠点がめ
った。

また、従来の別の集音装置としては、数十個の無指向性
マイクロホン素子を直線状に配列して、水平面内では無
指向性、垂直面内では８字形（α）状）の指向性を持つ
集音装置も米国特許第４３１１８７４号で知ら力でいる
。この集音装置では、前述のような欠点ハ解消されるが
、数十個のマイクロホン素子を配列する必装かを）るた
め、大形（例えば７０σ程度）に乃・ること、数十個の
マイクロホン素子の出力を揃えるために使用するマイク
ロホン素子の選定・マイクアンプの増幅度の調整などに
手間を要することなどの欠点含有し、ていた。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鑑み、かかる欠点を解消するために
なされたもので、その目的は、簡単な構成によって不要
な音を抑圧して複数の発言者の背戸を均一にかつ効率良
く集音することができる集音装置全提供することにるる
。

〔発明の構成〕

このような目的全達成するために、本発明の集音装置は
、中心に１個のマイクロホン素子全配設しかつその同心
円周上に等間隔で４個のマイクロホン素子を配設して集
音系全構成し、前記円周上の４個のマイクロホン素子の
出力にそれぞれ＝１の重みをかけるとともに、中心の１
個のマイクロホン素子の出力に４の重みをかけてこれら
出力信号を加算すること（ｌこよｐｌその出力信号を取
シ出すようにしたものである。以下、本発明を図面に基
いて詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明による集音装置の一実施例を示す概略構
成図でるる。同図において、１〜４は同一円周上に９０
°の間隔で配置されたマイクロホン素子、５はこｔらマ
イクロホン素子１〜４の中心部に配置されたマイクロホ
ン素子であり、これら５個のマイクロホン素子１〜５は
同種同感度のマイクロホン素子からなり、集音系全構成
している。寸た、６〜１０は前記各マイクロホン素子１
〜５の出力信号を処理する減衰器−！た妹増幅器、１１
Ｆｉ加ｙｔ、器で８９、仁ｔＬらは信号処理系を構成し
ている。すなわち、前記各マイクロホン素子１〜５の出
力信号ｅ」１、それぞれ減衰器（または増幅器）６〜１
０でｊｙｒ定の重みな・付与したうえ、加算器１１で加
算してその加η出力を出力信号として取り出すものとな
っている。このとき、減衰器（または増幅器）６，７，
９お、しび１０では−１゜減衰器（またｔＪ増’ｌ’ｆ
ＡＫｒ　、）　８で？、ｌ、４の重みとなるように減衰
度（またｋ」、増幅度）全調節すると、円周、上の中心
部のマイクロホン素子５とその円周上の４個のマイクロ
ホン素子１〜４との距＃ｄ（半径）が到来する音波の波
長に比べて小さいとき、この集音装置の指向特性は、上
記各マイクロホン素子１〜５として無指向性マイクロホ
ンを用いた場合次のようになる。３ すなわち、無指向性のマイクロホン素子１〜５の各出力
をそれぞれＱｓ　、Ｑ２　＋Ｑｓ　、ＱＳ　とし、到来
する音波の方向ψを第１図に示すように設定すると、各
出力Ｑ１〜Ｑ４ｒｌ出力Ｑ５に対して（１）式のように
なる。

ただし、ｋは音波の波長定級である。したがって、この
集音装置の出力Ｑ。は各出力Ｑ１〜Ｑ５全加算して、 刊ｋｄｇｉ”″　−ｊｋｄ−ψ）） ＋ｅ十〇 ・・・・　（２） となる。ここで、 ｅｊｘ、　ｅ−ｊｘ−２ｃｍｘ　・・ｍｓ　（３）てろ
るので、前記出力Ｑｏは、 Ｑｏ　＝　Ｑｓ　Ｌ　’、１　７１ｃｏｓ（Ｉｃｃ１ｍ
’／’　）十αｙ＋（ｋ（Ｉｓ石ψ　））〕　・　・・
　（４）となる。いま、ｄが音波の波長に比べて小さい
、すなわちｋｄ＜＜１　の場合には、 ｙ Ｃｏ−＞ｙ＝：　１−２　ＳＩｎ　（））物１−　（ｙ
＜＜１　）　・・・　（５）でろるりで、上記（４）式
に（５）弐ｉ代入すると、−’　Ｑａ　ｋ”　ｄ２（ｃ
ｏｓ　２ψ＋ｍ１０ψ〕・−−〜Ｑ５・＋＋、ｄ　・・
・・　（６）となる。

したがって、上記実施例の集音装置より得られる出力Ｑ
ｏは、上記（６）武力・ら明らかなように、音波の到来
する角度ψに依存しないこととなる。すなわち、出力Ｑ
ｏは第１図のように、各マイクロホン素子１〜５を含む
面（水平面と呼ぶ）内では無指向性となる。

また、この面に垂直な面（垂直面と呼ぶ）内では、水平
面からの角度上θとすると、マイクロホン素子１〜４の
各出力Ｑｌ−Ｑ４は、マイクロホン素子５の出力ＱｓＫ
対して、 であるので、出力Ｑｏは１ 、。−ｊｋｄ−θ）） となり、垂直面内では囲θの指向特性を示すことになる
。これらの指向特性を第２図に示し、同図（ａ）は水平
面内での無指向性會、同図（ｂ）は垂直面内での帽　θ
の指向特性をそれぞれ示している。

したがって、この実施例の集音装置全複数の発言者の中
央にかつ口の高さ付近に設置′すれば、発言者の音声は
均一に集音できるとともに、他の方向からの５准音は抑
圧できる。さらに、スピーカをこの集音装置の上刃ある
いは下方の感度の死角方向に設置すれば、ハウリングが
生じることもなく、良好なハンズフリー通話が可能とな
る。また、使用するマイクロホン素子１″Ｊ：５個であ
るため、構成が簡易化され、しかもその調整を簡単に行
うことができる。

マタ、７１クロホン累子１〜５として指向性マイクロホ
ンを用い、その指向主軸ｚ’＆、第３図に示すように同
一円周上の４個の指向性マイクロホン１２〜１５と中心
部の１個の指向性マイクロホン１６からなる平面と垂直
にかつ方向を揃えて配設すれば、最大感度方間が水平よ
り上向になるとともに、下方向への感度が一層低下する
ため、本集音装置を口もとの高さから低くできるととも
に、スピーカとの距離も短かくできるため、集音装置と
スピーカとの全体を小形にまとめることかできる。以下
、その実施例について述べる。

まず、指向性マイクロホンとして音圧ｉ　次ａｉマイク
ロホンを用いた場合について説明する。例えば、第４図
に示す、（：１＋ｃｏｓγ）／２（ただし、ｒは指向王
軸力・らの角度）の指向特性を持つ単一指向性マイクロ
ホン全周いると、この実施例による指向特性は、マイク
ロホン素子の特性と系の特性とを掛けることによって得
られ、第５図に示すように、水平面内では無指向性（同
図（ａ））、垂直面内では億θ（１＋ｓ石θ）に比例す
る指向特性（同図（ｂ））となフ、水平面から約２０°
の方向（Ｓｍａｘ　）で最大感度と／よジ、ビームの幅
も鋭くなる。

次に、指向性マイクロホンとして音圧２次傾度マイクロ
ホンを用いた場合について説明する。例えば、第６図に
７ｉｅ　ｉ　、−’　”　”ｃＤｓ”　）／２　・ｃｍ
ｒ　ノ指向特性ケ持つ音圧２次傾度マイクロホンを用い
ると、この実施例での指向１１を性は、第７図に示すよ
うに、水平面内ては無指向性（同図（ａ））、垂面面内
ではμｓ２θ（１＋５ｌｎＯ）　ｌ１ｓｌｎθ　に比例
１′ゐ指向特性（同図（ｂ））となり、水平面から約４
０°の方向（Ｓｍａｘ）　で最大感度となる。このとき
、水平面より下向きにも多少感度ヲ持つザイドロープが
生じるが、全体とじ−じドカ向に対する感度は低下し、
また、ビームの幅に一層狭くなる。

したがって、か力・る実施例によれば、口もとから離れ
かつ口もとより下方向ｙｃ本集音装置を置いても、発言
者の声音効率良く集音でき、また、この集音装置の１に
スピーカを置いても音響結合量は小さくなるため、全体
を小形にしたうえで良好なハンズフリー通話か可能とな
る利点を奏する。

また、第１図の構成において、この集音装置の周波数帯
域の上限は４個のマイクロホン素子１〜４とマイクロホ
ン素子５との距１＋ｔｌｄで決定されるため、広帯域と
する場せにはその距離ｄ（ｚ小さくする必要がろるが、
単にｔｌ小さくしただけでは低周波数での誘対比が劣化
する。このような場付Ｖこは、第８図に示すように、周
辺の４個のマイクロホン素子１８〜２１および２２〜２
５全半径ｄｌ＋ｄ２の２つの円周上にそれぞれ配置し、
低周波数帯域では中心のマイクロホン素子１Ｔと半径ｄ
ｉの円周上のマイクロホン素子１８，１９゜２０．２１
とを、高周波数帯域では中心のマイクロホン素子１γと
半径ｄ２の円周上のマイクロホン素子２２，２３，２４
．２５とを用いることによって改善できる。このとき、
マイクロホン素子１８〜２１と２２〜２５との位置関係
は任意で良く、また、必要な場合には、さらにマイクロ
ホン素子ｋｄ＋、ｄｘ　とは異なる半径の円周上に配置
して、周波数帯域をそれに応じて分割して使用できる。

なお、マイクロホン素子として平坦な周波数特性を持つ
素子を・用いた場合には本集音装置の出力周波数特性は
１２　ｄ　Ｂ／　ｏａｔの特性を持つことになる。これ
に対しては電気回路による補正ろるいはマイクロホン素
子自体の周波数特性の選択によって容易に解決できる。

また、マイクロホン素子として指向性マイクロホン素子
いる場合、その指向性マイクロホンを、公知の技術によ
って別のマイクロホン素子を組み合せて実現できる。例
えば、第４図の特性を持つ単一指向性マイクロホンは、
２個の無指向性マイクロホンと遅延回路によって、第６
図の特性を持つ音圧２次傾度マイクロホンは第４図の特
性を持つ２個の単一指向性マイクロホンによって実現で
きる。この場合、２個のマイクロホンの出力あるいは遅
延回路の遅延時間など調節することによって指向特性を
変更でき、その結果、集音装置としては水平面内では無
指向性を確保したままで、最大感度方向の角度など＠直
面の指向特性を変更すること杢できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の集音装置は、中心に１個
のマイクロホン素子を、その同心円周上に４個のマイク
ロホン素子をそれぞれ配設して集音系全構成し、この円
周上の４個のマイクロホン素子の各出力には−１の重み
を、中心の１個のマイクロホン素子の出力には４０重み
をかけて加算することによシ、水平面内では無指向性が
、垂直面内ではビーム幅の狭い８字形の指向性が得られ
るため、発言者の音声を均一に集音することができると
ともに、天井および机の方向には低感度となって、残響
音、雑音などの不要な音を低減することができる。また
、マイクロホン素子を選択することによって、最大感度
方向、ビーム幅を適宜調節することもできる。

また、本発明の集音装置は、直径５〜１５ｃｒｎ程度で
実現できるので、小形化がはかれるだけでなく、マイク
ロホン素子の数が５個でるるため、調整も簡単になる。

さらに、各マイクロホン素子力・ら同一の出力が出た場
合、合成出力は原理的に零となるため、撮動に対する出
力を著しく小さくすることができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による集音装置の一実施例を示す概略構
成図、第２図（ａ）および（ｂ）は第１図の実施例によ
り得られた指向特性図、第３図妹本発明の別の実施例を
示す集音系の概略斜視図、第４図は第３図の実施例に用
いる単一指向性マイクロホン素子の指向特性図、第５図
（ａ）および（ｂ）は第３図の実施例において第４図に
示す特性を持つ素子音用いたときに得られ／こ指向特性
図、第６図は第３図の実施例に用いる音圧２次傾度マイ
クロホン素子の指向特性図、第７図（ａ）および（ｂ）
は第３図の実施例において第６図に示す特性を持つ素子
を用いたときに得られた指向特性図、第８図は本発明の
さらに別の実施例を承す集音系の概略構成図である。 １〜５・・・・マイクロホン素子、６〜１０・・・・減
衰器（才たは増幅器）、１１・・・・加算器、１２〜１
６・・・・指向性マイクロホン、１７〜２５・・・吻マ
イクロホン素子。 第３図 第　４　図 第５図 第８図 ｑ 第７　ｔ“？１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心に１個のマイクロホン素子を配設しかつその
   同心円周上に等間隔で４個のマイクロホン素子を配設し
   て集音系を構成し、前記円周上の４個のマイクロホン素
   子の出力にそれぞれ−ｌの重みをかけるとともに、中心
   の１個のマイクロホン素子の出力には４の重みをかりて
   これら出力信号を加算することによシ、その出力信号を
   取シ出すようにしたことｆｆｉ％徴とする集音装置。
2. （２）各々のマイクロホン素子として無指向性マイクロ
   ホンを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の集音装置。
3. （３）各々のマイクロホン素子と１−て指向性マイクロ
   ホンを用い、そのＪ１１向玉軸を５個のマイクロホン素
   子からなる平面と垂直にかつ方向を揃えて配設したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の集音装置。
4. （４）指向性マイクロホンとして音圧−次傾度マイクロ
   ホンを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の集音装置。
5. （５）指向性マイクロホンとして音圧２次傾度マイクロ
   ホンを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の集音装置。