DE3016018A1

DE3016018A1 - Variable richtmikrofoneinrichtung

Info

Publication number: DE3016018A1
Application number: DE19803016018
Authority: DE
Inventors: Naotaka Miyaji; Chikahide Momose; Isami Nomoto; Hiroshi Ogawa; Atushi Yumoto
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1980-12-18
Also published as: US4308425A; GB2050111A; DE3016018C2; GB2050111B; JPS55143896A; FR2455415B1; FR2455415A1; JPS5910119B2

Description

VICTOR Company OF japan, LTD. _} Yokohama,Japan

Variable Richtmikrofoneinrichtung

Die Erfindung betrifft eine variable Richtmikrofoneinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.. Insbesondere betrifft die Erfindung eine variable Richtmikrofoneinrichtung, in der zumindest drei einseitig gerichtete Mikrofoneinheiten in einer spezifischen Anordnung kombiniert sind und die entsprechenden .= . Ausgangssignalen dieser Mikrofoneinheiten mit sich ändernden Mischungsverhältnissen gemischt werden, wodurch die Richtwirkung in weitem Umfang verändert werden kann und ein Schnellschwenken des akustischen oder Tonbildes durch eine Distanzänderung, wie sie von dem Horcher vorgenommen wird, mit ausreichender Wirkung erfolgen kann.

Bei einer bekannten variablen Richtmikrofoneinrichtung liegen sich zwei einseitig gerichtete Mikrofone gegenüber, und ihre Ausgänge werden mit sich änderndem Mischverhältnis gemischt. Bei dieser Einrichtung wird ein Endausgangssignal durch Veränderung des Mischungsverhältnisses erhalten, wodurch es ermöglicht wird, eine Änderung der Richtwirkung der Mikrofoneinrichtung von einem nicht gerichteten Zustand über einen zweifach.gerichteten Zustand bis zu einer einseitigen Richtwirkung als einen resultierenden Effekt zu erhalten.

Bei dieser bekannten Mikrofqneinrichtung ist der Veränderungsbereich für die Richtwirkung eng, wodurch sich der Nachteil eines ungenügenden akustischen Bildschnellschwenkeffekts durch eine ausreichende Orientierung der Distanzänderung ergibt. · . . "

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikrofoneinrichtung mit variablem Richtvermögen unter Vermeidung der Nachtei-

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NACHGEREICHT . - . ;

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Ie zu schaffen, bei der zumindest drei einseitig gerichtete Mikrofone' mit Primär-Schalldruckgradienten in einer bestimmten Kombination einer Stellungskonfigufation angeordnet sind und bei der die entsprechenden Ausgänge der Mikrofone mit veränderlichen Mischverhältnissen mischbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Richtmikrofoneinrichtung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dieser Richtmikrofoneinrichtung kann das Richtvermögen in einem weiten Bereich von einem nicht gerichteten Zustand über eine einseitige Ausrichtung gemäß des Primär-Schalldruckgradienten bis zu einer einseitigen Ausrichtung'· gemäß mehrfacher Ordnung von Sekundär-Schalldruckgradienten verändert werden. Des weiteren ist eine Schnellschwenkung des akustischen Bildes möglich, indem eine genügende Distahzänderung ausgeführt wird.

Die Mikrofoneinrichturig mit. veränderlichem .Richtvermögen nach der Erfindung ist für den Einbau in eine Kamera mit einem Linsensystem für veränderliche Brennweite und Bildgröße, bzw. mit einem Gummilinsensystem geeignet und derart adaptiert, daß ihr Richtvermögen, wie zuvor beschrieben, in Übereinstimmung und in Wechselbeziehung mit der Schnellschwenkung des Gummilinsensystems sich verändert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand, von in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1A und 1B - eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht, teilweise aufgebrochen, einer Ausführungsform einer Fernsehkamera, in der eine Mikrofoneinrichtung mit variablem Richtvermögen nach der Erfindung eingebaut ist, ·

Figur 2 - eine Ansicht der Stellungsanordnung der Mikrofon-

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• einheiten einer Ausführungsform der Mikrofoneinrichtung mit variablem Richtvermögen nach der Erfindung/ . ■ . '

Figur 3 - ein Diagramm mit Kurven, welche die Frequenz-Änsprechcharakteristiken der einzelnen Mikrofoneinheiten nach Figur 2 wiedergeben,.

Figur 4 - ein Schaltdiagramm., einer Ausführungsfox~a nach der Erfindung zum Mischen der Ausgänge der Hikrofoneinheiten nach Figur 2 mit veränderlichem Mischverhältnis ,

Figur 5 - ein graphisches Schaubild zur Erklärung des Prinzips der Richtwirkung der Mikrofoneinrichtung mit variablem Richtvermögen nach der Erfindung,

Figuren 6(A) bis 6(E) - Diagramme/ welche die Veränderungen in den■Widerstandswerten der variablen Kiderstände und der Verstärkungsfaktoren der Verstärker in der Schaltung nach Figur 4 darstellen,

Figur 7 - ein Diagramm zur Beschreibung der sekundären einseitigen Ausrichtung der Mikrofone nach Figur 2,

Figur 8 - ein Diagramm der sekundären einseitigen Ausrichtung, die mit der Mikrofoneinrichtung nach der Erfindung erhalten wird, .

Figur 9 - ein Diagramm einer Frequenzcharakteristik der.sekundären einseitigen Ausrichtung,, die durch die Mikrofoneinrichtung erhalten wird,

Figuren 1OA und 1OB - eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht, teilweise aufgebrochen, einer weiteren Ausführungsform einer Fernsehkamera, in der eine Mikrofoneinrichtung mit variablem Richtvermögen nach der Erfindung angewandt wird, und .

Figur 11 - eine Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, einer Ausführungsform einer Mikrofoneinheit.

Ein Ausführungsbeispiel einer Fernsehkamera, die mit einer Ausführungsforra der Mikrofoneinrichtung nit variablem Richtvermögen, nach der Erfindung ausgerüstet ist, wird an-'hand der Figuren 1.A und 1B im folgenden beschrieben.

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Die Fernsehkamera 10 besitzt ein Linsensystem für veränderliche Brennweite und Bildgröße bzw. ein Gunmilinsensystem 11, das auf dem vorderen Teil eines Kamerakörpers 12 befestigt ist. Dieses Gummilinsensystem 11 umfaßt einen lagefesten Zylinder 13, der das Linsensystem enthält, einen Distanzanpassungsring 14 und einen Schnellschwenkring 15. Ein Schnellschwenk-Betätigungshebel 16 ist an dem Schnellschwenkring 15 befestigt.

Der Schnellschwenkring 15 bildet·eine integrale Einheit mit einem Drehzylinder, der sich nach hinten in den Kamerakörper erstreckt und trägt.in dem Kamerakörper ein Getriebe 17, das koaxial zu dem Drehzylinder angebracht ist. Innerhalb des Kamerakörpers 12 ist ein Getriebe 19 auf der Antriebswelle eines Antriebsmotors 18 befestigt und kämmt mit dem Getriebe 17. Ein weiteres Getriebe 21 ist auf dem Drehschaft eines variablen Widerstandes befestigt, der innerhalb des Kamerakörpers 12 angeordnet ist und kämmt gleichfalls mit dem Getriebe 17.

Ein Gehäuse 22 nimmt eine Schaltungsanordnung auf, die nachstehend in Verbindung mit Figur 4 beschrieben wird, und ist auf der Spitze des Kamerakörpers 12 befestigt. Dieses Gehäuse 22 trägt einen Stab 23, der sich nach· vorne erstreckt ■ und an seinem vorderen Ende eine Mikrofonexnrichtung trägt, die in einem Zylinder 24 untergebracht ist.

Wenn das Gummilinsensystem im Schnellschwenkbetrieb betätigt wird, hält die·Betriebsperson den "Schnellschwenk-Betätigungshebel 16 und dreht direkt den Schnellschwenkring 15 im Falle einer manuellen Betriebsweise. Im Falle eines automatischen Betriebes wird ein Schalter geschlossen, um elektrische Energie dem Antriebsmotor 18 zuzuführen und diesen in Drehung zu versetzen. Diese Antriebsdrehung wird über die Getriebe 19 und 17 übertragen und dreht den Schnellschwenkring' 15. ·

In dem Zylinder 24 ist eine Mikrofoneinrichtung 30 untergebracht, die drei Mikrofoneinheiten 31, 32 und 33 umfaßt,

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die beispielsweise gegenseitig so angeordnet sind, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Jede dieser Mikrpfoneinheiten 31, 32 und 33 besitzt eine einseitige Ausrichtung gemäS dem Primär-Schal ldruckgradienten, die weiterhin·der Einfachheit halber als primäre einseitige Ausrichtung bezeichnet wird. Bei der · vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sind die Mikrofoneinheiten 31 und· 32' in Tandemanordnung so positioniert, daß sie gegen· die Vorderfläche 24a des Zylinders 24 gerichtet sind, wobei ihre Mittellinien mit einer Linie 1 zusammenfallen. Die Mikrofoneinheit 31 ist so angeordnet, daß ihre Membran beispielsweise 3 bis 4 cm von der Rückseite der Membran der Mikrofoneinheit 32 entfernt ist. Die Mikrofoneinheit 33 ist andererseits nach rückwärts gerichtet, das heißt weg von der Vorderfläche 24a des Zylinders und ist so angeordnet, daß ihre Mittellinie parallel, jedoch seitlich versetzt von der Linie 1 liegt und daß zugleich ihre Membran in der gleichen Ebene wie die Membran der liikrofoneinheit 31 liegt.

Die Frequenz-Änsprechcharakteristiken der einzelnen Mikrofoneinheiten 31, 32 und 33 sind in Figur 3 dargestellt. In diesem Diagrams zeigen die Kurven I, II und III die Frequenz-Ansprechcharakteristiken an, wenn der Winkel zwischen der Mittellinie der Vorderfläche der Mikrofoneinheit. und einer Richtungslinie zu einer Tonquelle 35 in Figur 2 0°,' 90° bzw. 180° beträgt.

Die Schaltungsanordnung nach Figur 4 ist in dem Gehäuse 22 untergebracht. Die Mikrofoneinheiten 31, 32 und 33 sind an. Vorverstärkern 41, 43 und 42 angeschlossen. Der variable Widerstand 20 in Figur 1A umfaßt fünf abgestufte veränderliche Widerstände VR1 bis VR5, die in Figur 4 gezeigt sind. Die Schieber dieser veränderlichen Widerstände werden in entsprechender Übereinstimmung mit der Drehung desGetriebes 21, welches'durch das Getriebe 17 angetrieben wird, gleitend versetzt. Die variablen Widerstände VR1 und VR2 sind zwischen den Vorverstärkern 42 und 43 und Verstärkern 44 und 45 angeordnet. Die Ausgangsseiten des Vorverstärkers 41 und

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der Verstärker 44 und 45 sind mit einem Trennverstärker bzw. einer Trennstufe 45 verbunden. Die variablen Widerstände VR3 und VR4 sind zwischen den Verstärker 46 und den Verstärkern 47 und 48 eingeschaltet:. Der variable Widerstand VR5 liegt in einer Rückkopplung»schaltung eines Verstärkers 49, der mit der Ausgangsseite der Verstärker 47 und 48 verbunden ist.

Im folgenden wird der Betrieb beschrieben, während dem die Richtwirkung der Hikrofoneinrichtung zu dem Zeitpunkt verändert wird, wenn ein senkrechtes Hochschwenken des aufzunehmenden Objektes erfolgt. Durch Betätigung des Hebels 16 oder durch Betreiben z.ss Kotors .18 wird der Schnellschwenkring 15 gedreht und ein senkrechtes Hochschwenken ausgeführt. Zusammen mit der Drehung des Schnellschwenkrings 15 dreht sich der Drehschaft des veränderlichen' Widerstandes 20 und die Schieber der variabler. Widerstände VR1 bis VR5 erfahren eine gleitende Versetzung von den Positionen (T) zu den Positionen (2) , wie dies beispielsweise in Figur 4 gezeigt ist.

Während die Schieber der variablen Widerstände VR1 bis VR5 eine gleitende Versetzung von ihren Positionen (Y) zu ihren Positionen (T) erfahren,, ändern sich die Widerstandswerte und die Verstärkungen der Verstärker 44, 45, 47, 48 und 49, die mit den Eir.gar.gsseiten dieser variablen Widerstände verbunden sind, in der Weise wie dies durch die Linien I bis V in den Figuren 6(A) bis 6(E) angezeigt ist. In jeder dieser Abbildungen gibt die Abszisse die Gleitversetzung des Schiebers an, und die Positionskennzeichnurigen QT) , \2) und (T) entsprechen den- Positionen (T), \2) und (T). in Figur 4. Die Ordinaten jeder dieser Abbildungen stellen den Widerstandswert des entsprechenden variablen Widerstandes dar und die Verstärkung des korrespondierenden Verstärkers.

Vor Beginn des Sehnellschwenk-Steuerbetriebs befinden sich die Schieber aller variablen Widerstända in ihren entsprechenden Positionen (T) . Der Ausgang der 2-[ikrofoneinheit 31, die relativ auf dia Tonquelle 35 nach vorwärts gerichtet

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ist, und der Ausgang der .Mikrofoneinheit 33, die gegenüber der Toncuelle nach hinten gerichtet ist, werden in den Vorverstärkern 41, 42 und dem Verstärker 44 verstärkt, danach gemischt und dem Trenrtverstärker 46 zugeleitet. Zu diesem Zeitpunkt, vie aus Figur 6(A) ersichtlich ist, weist der Widerstandswert des variablen Widerstandes VR1 ein Maximum auf, beispielsweise .von 40 Kilo-Ohm, das sich aus einem Festwiderstand von 2Q Xilo-Ohia und einem variablen Widerstand* von 20 Kilo-Ohr: zusammensetzt, und die Verstärkung des Verstärkers 44 beträgt 1. Im 'Gegensatz dazu nimmt der Widerstandswert des variablen Widerstandes. VR2 ein Minimum von beispielsweise 20 Kilo-Ohm ein, wie dies Figur 6 (B) zeigt, und die Verstärkung des Verstärkers 45 ist minimal, nämlich nahezu Null. Der Ausgang des MiZ-crofons 33 _r der von dem Verstärker 45 erhalten wird, kann als im wesentlichen gleich Null bezeichnet werden. Der Widerstejidswert des variablen Widerstandes VR3 zeigt einen l^axinalwert/ und die Verstärkung des Verstärkers 47 ist gleich 1.In Gegensatz dazu ist der Widerstand des variablen Widerstandes VR4 ein Minimum und die Verstärkung des Verstärkers 4 3 im wesentlichen gleich Null. Dementsprechend wird der Ausgangswert des Txennverstärkers 46 an einen Ausgangsanschluß 50 durch die Verstärker 47 und 49 geliefert.

Das Richtwirkungsmuster der Mikrofoneinheit 3T der Anordnung genäß Figur 2 ist in Figur 5 durch die.Kurve I dargestellt, während das Richtwirkungsmuster der Mikrofoneinheit 33 durch die Kurve II in "Figur 5 wiedergegeben wird. Für den Fall, da3 die Ausgänge der Mikrofoneinheiten 31 und 33 mit dem gleichen Pegel gemischt werden, ergibt sich das kombinierte Richtwirkungsmuster gemäß Kurve III in Figur 5, resultierend aus de~- Zusammenwirken der Mikrofoneinheiten 31 und 33*

3er Winkel zwischen der Mittellinie der Mikrofoneinheiten 3ΐ und 33 und der Tonquelle 35 wird durch θ gekennzeichnet, und α ist das Verhältnis B/A der Verstärkung"B des Verstärkers, der den Ausgang der Mikrofoneinheit 32 verstärkt und der verstärkung A des Verstärkers, der den Ausgang der .

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Mikrofoneinheit 31 verstärkt. Das Richtwirkungsmuster P, das' als ein Ergebnis der Kombination der Ausgänge der Hikrofonsinhsiten 31 und 33 erhalten wird, ergibt sich geraä3 der folgenden Gleichung: · .

1 + cos9 1 + cos(0 - Tt) ·

P = + _α

In dem Fäll, in welchem der Schieber des variablen Widerstandes VR1 sich in der Position Q} befindet, beträgt die Verstärkung des Verstärkers 44 gleich 1, wie dies in Figur 6(A) dargestellt ist, und α ist dann gleichfalls 1. Das Richtwirkungsmuster P (<λ wird zu diesem Zeitpunkt durch die folgende Gleichung wiedergegeben:

1 + cc=3 1 - cos©

Dementsprechend ist im Anfangs zustand vor. ,dem Schnellschwenk-Steuerbetrieb das Richtvermögen der Mikrofoneinrichtung nicht gerichtet, das heißt in keine bestimmte Sichtung orientiert.

Wird nun der Fall einer senkrechten Schnellschwenkung betrachtet, so werden die Schieber der variablen Widerstände VR1 bis VR5 von ihren entsprechenden Positionen (T) in ihre entsprechenden Positionen (V) gleitend versetzt. Wie in Figur 6(A) gezeigt," sinkt der Widerstandswert des variablen Widerstandes VRI ab, wenn sein Schieber von der Position (^) gegen die Position \2^ gleitend versetzt wird und sobald der Schieber die Position Qg) erreicht, wird die Verstärkung des Verstärkers 44 im wesentlichen gleich Null. Dementsprechend kann auch das Verhältnis α als Null angesehen werden, und das Richtwirkungsmuster P ₂ ist zu diesem Zeitpunkt durch die folgende Gleichung gegeben:

1 + cos9

P;

.2

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Dementsprechend gilt für den Zustand, in welchem eine SchnellSchwenkung bis zu einem Grad ausgeführt wird, der der Ankunft der Schieber der variablen Widerstände VR1 bis VR5 in ihren entsprechenden Positionen (2) entspricht, daß das Richtverraögen der Mikrofoneinrichtung'primär einseitig ausgerichtet ist. .- ■

Während des Zeitabschnittes, in welchem die Schieber der variablen Widerstände VR1 bis VR5 eine gleitende Ver-. Setzung von ihren entsprechenden Positionen MM zu ihren Po-^v sitionen· (V) erfahren,'verbleibt der Widerstandswert des variablen Widerstandes VR3 auf seinem Maximalwert und ändert sich nicht, ebenso bleibt die .Verstärkung des Verstärkers 47 unverändert auf ihrem Maximalwert 1, wie dies in Figur 6(C) dargestellt ist. Zur gleichen Zeit, wie dies aus den Figuren 6(B) und 6(D) ersichtlich ist, bleiben die Widerstandswerte der variablen Widerstände VR2 und VR4 unverändert auf ihren .Minimalwerten, und die Verstärkungen der Verstärker 45 und 48 bleiben unverändert' auf ihren Minimalwerten, die im wesentlichen gleich Null sind. Dementsprechend sind die Ausgänge der Verstärker 45 und 48 im wesentlichen gleich Null.

Der Ausgang der Mikrofoneinheit 31, der den Vorverstärker 41 durchlaufen hat und der Ausgang der Mikrofoneinheit 32, der den Vorverstärker 42 und den Verstärker 44' durchlaufen hat, werden miteinander kombiniert und dem Trennverstärker 46 zugeführt. Der resultierende Ausgang des Trennverstärkers 46, nachdem er- durch den Verstärker 47 verstärkt wurde, wird durch den Tonvolumenverstärker 49 verstärkt, dessen Verstärkung sich kontinuierlich in entsprechender Übereinstimmung mit der Versetzung des Schiebers verändert, wie dies in Figur 6(E) angezeigt ist, und der resultierende Ausgang wird dem Ausgangsanschluß 50 zugeführt. .

Ein Richtwirkungsmuster, das durch die voranstehend beschriebene Mikrofoneinrichtung erhalten.wird, ist in Figur 7 gezeigt, in der die Winkeiwerte die Winkel in Uhrzeigerrich-

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tung zwischen der Mittellinie der Mikrofoneinrichtung und der Tonquelle wiedergeben. Figur 7 zeigt das Richtwirkungsmuster in bezug auf eine Tonfrequenz von 1 KHz von der Tonquelle 35. In dem Fall vor der SchnellSchwenkung befinden sich die Schieber der variablen Widerstände VR1 bis VR5 in ihren entsprechenden Positionen ζ?)' ^{und es} wird ein durch die Kurve I in Figur 7 dargestelltes Richtwirkungsmuster erhalten, das nicht in eine bestimmte Richtung orientiert ist. In dem Fall, in wel- . ehern die Schieber dieser variablen Widerstände VR1 bis· VR5 ihre, entsprechenden Positionen \2) einnehmen, ergibt sich ein Richtwirkungsmuster, wie es durch die Kurve II dargestellt ist. Ansprechend auf den Schnellschwenk-Steuerbetrieb werden die Schieber der variablen Widerstände VR1 bis VR5 aus ihren entsprechenden Positionen (?) in ihre Positionen (?) gleitend verschoben und dementsprechend verändert sich das Richtwirkungsmuster der Mikrofoneinrichtung fortschreitend von demjenigen nach der Kurve I zu demjenigen nach der Kurve II, was bedeutet, daß die Richtwirkung scharf ausgeprägt wird.

Wird als nächstes der Fall betrachtet, während dem die Schnellschwenkung weiterhin ausgeführt wird, so erfahren die Schieber der variablen Widerstände VR1 bis VR5 eine gleitende Versetzung von ihren entsprechenden Positionen ζ2) in ihre Positionen (3) . Wenn der Schieber des variablen Widerstandes VR1 sich von seiner Position (g) in die Position QT) bewegt, ist die Verstärkung des Verstärkers 44 im wesentlichen Null, wie dies in Figur 6(A) angezeigt, ist, und der Ausgang des Verstärkers ist gleichfalls im wesentlichen Null. Andererseits gilt, wenn sich der Schieber des variablen Widerstandes VR2 von der Position (J) zu der Position (T) bewegt, daß die Verstärkung des Verstärkers 45 fortschreitend ansteigt, wie ■ dies .in Figur- 6 (B) dargestellt ist. Dementsprechend wird zu diesem Zeitpunkt der Ausgang der Mikrofoneinheit 31, der den Vorverstärker 41 durchlaufen hat und der Ausgang der Mikrofoneinheit 32, der den Vorverstärker 43 und den Verstärker 45 durchlaufen hat, miteinander kombiniert und dem Trennverstärker 46 zugeführt.

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Die Vorverstärker 41 und 43 haben entsprechende Schaltungsanordnungen zur Erzeugung der verstärkten Signale, deren Phasen zueinander umgekehrt sind. Dementsprechend gilt, daß das Ausgangssignal der Mikrofoneinheit 31, welches den Vorverstärker 41 durchläuft und das Ausgangssignal der Mikrofoneinheit 32,"welches den Vorverstärker 43 und den Verstärker 45 durchläuft, während des Mischens voneinander subtrahiert werden.

Der Winkel zwischen der Mittellinie 1 der Mikrofoneinheiten 31 und 32 und der Tonquelle-35 wird durch θ gekennzeichnet, die Verstärkung des Verstärkers in bezug auf den Ausgang der Mikrofoneinheit 31 durch A, die Verstärkung des Verstärkers in bezug auf den Ausgang der Mikrofoneinheit 32 durch C, das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit Co und der Geschwindigkeit V des Tons K durch O)/V (Wellenlängenkonstante) und der Abstand zwischen den Membranen der Mikrofoneinheiten 31 und 32 durch D. Das Richtwirkungsmuster der Mikrofoneinrichtung, das durch Subtraktion des Ausgangs der Mikrofoneinheit 32 und des.Ausgangs der Mikrofoneinheit 31 erhalten wird, infolge der. Kombination.der Ausgänge der'Mikrofoneinheiten 31 und 32, die zueinander entgegengesetzte Phase aufweisen, ergibt sich durch die folgende Gleichung:

j°>t 1 ⁺ cosQ j (ot+kDcose) 1 + cos©

Jr* — J\ Q · ■ ""■ \~· " θ ,

Wird in der voranstehenden Gleichung die Frequenz zu einem Parameter gemacht und der Winkel ©""als Variable betrachtet, so wird das Richtwirkungsmuster zu dem Zeitpunkt, zu dem die Schieber aller variablen Widerstände in ihren entsprechenden Positionen @ sind, durch die folgende Gleichung ausgedrückt: ·

" P/^v = M (1 + cos©) j 1 - cos© (kD cos©)V

In der voranstehenden Gleichung ist M eine Konstante, die sich aus der Modifikation der Gleichung ergibt.

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Aus der Gleichung folgt, daß die Richtungscharakteristiken in einem Bereich der Größenordnung'von kD ^ 3 einen Verlauf zeigen, wie er in Figur 8 dargestellt ist, in der die Kurven I, II und III das jeweilige Richtwirkungsmuster für 1 KHz, 2 KHz bzw. 4 KHz wiedergeben. Ihre Frequenz-Ansprechcharakteristiken sind in Figur 9 dargestellt,, in welcher die Kurven I, II und III die Charakteristiken für die Fälle zeigen, in denen der Winkel in bezug auf die. Tonquelle 0°, 90° ■ und 180° beträgt. Eine Richtwirkung dieser Art wird als eine sogenannte einseitige Richtwirkung mit Sekundär-Schalldruckgradienten, weiterhin als sekundäre einseitige Richtwirkung bezeichnet. In dem Fall, in welchem der Distanzkoeffizient für eine ungerichtete Richtwirkung gleich 1 gemacht wird, im Gegensatz zu seinem Wert von 1,73 im Falle der primären einseitigen Richtwirkung, wird der Abstandskoeffizienzt im Fall der sekundären einseitigen Richtwirkung 2,81, woraus ersichtlich ist, daß die Ausrichtung der sekundären einseitigen Richtwirkung noch erheblich schärfer ist als der primären einseitigen Richtwirkung.

Während der Periode der gleitenden Versetzung der Schieber der variablen Widerstände VR1 bis VR5 von ihren entsprechenden Positionen (2) zu ihren Positionen (3) , sinkt die Verstärkung des Verstärkers 47 ab, wie dies in Figur 6'(C) gezeigt ist, während die Verstärkung des Verstärkers 48 ansteigt, wie aus Figur 6(D) ersichtlich ist.

Die kombinierten Ausgangssignale der Mikrofoneinheiten 31 und 32, die dem Trennverstärker 46 zugeführt werden, werden verstärkt und den Verstärkern 47 und 48 zugeleitet. Der resultierende Ausgang des Verstärkers 48 wird durch eine Aus-' gleichsschaltung 51 frequenzkompensiert, die Widerstände und einen Kondensator umfaßt und danach mit dem Ausgang des Verstärkers 47 kombiniert. Die kombinierten Ausgänge werden dem Verstärker 4 9 zugeführt. Der resultierende verstärkte Ausgang des Verstärkers 49 liegt an dem Ausgangsanschluß.50 an. Während der Mischzeit, der Ausgänge der Mikrofoneinheiten 31 und.

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32 ist die Niederfrequenzcharakteristik mit einem Verhältnis von 6 dB/oct verschlechtert, wenn das Verhältnis der beiden Ausgangspegel 1 : 1 ist. Aus diesem Grund wird die zuvor erwähnte Frequenzkompensation in der Ausgleichsschaltung 51 ausgeführt, um die Frequenzcharakteristiken abzuflachen.

In dem Fall, in welchem die Richtwirkung von der nicht ausgerichteten Richtwirkung zu der primären einseitig ausgerichteten Richtwirkung verändert wird, besteht keine Notwendigkeit zur Kompensation der Frequenzcharakteristik. Aus diesem Grund ist die Verstärkung des Verstärkers 48 im wesentlichen Null während der gleitenden Versetzung des Schiebers des variablen Widerstandes VR4 von seiner Position (j\) in seine Position (2) . Des. weiteren gilt für den Fall, in welchem die Richtwirkung von der primären einseitigen Richtwirkung zu der· sekundären einseitigen Richtwirkung geändert wird, daß die Verstärkung des Verstärkers 47 graduell absinkt, während die Verstärkung des Verstärkers 48 graduell ansteigt.

Das sekundäre einseitig gerichtete Richtwirkungsmuster, beispielsweise für eine Frequenz von 1 KHz.wird erhalten, wenn die Schieber aller variablen'Widerstände sich in ihren entsprechenden Positionen ^) befinden, und ist durch die Kurve III in Figur 7. dargestellt. Wenn die Schieber aller variablen Widerstände aus ihren entsprechenden Stellungen (T) in ihre entsprechenden Stellungen (T) aufgrund eines Schnellschwenk-Steuervorgangs bewegt werden, ändert sich das Richtwirkungsmuster von der Kurve II zu der Kurve III, und die Richtwirkung wird ausgeprägt scharf.

Wie schon zuvor beschrieben wurde, wird zu dem Zeitpunkt der Schnellschwenkung die Richtwirkung der Mikrofoneinrichtung scharf ausgeprägt. Aus diesem Grund werden reflektierte Töne und von dem aufgenommenen Objektbild'winkelmäßig getrennte Töne, die aus Richtungen kommen, welche in bezug auf das Objektbild nicht ausgerichtet sind, nicht aufgenommen und nur direkte Schallwellen von dem Objektbild empfangen. Dementsprechend erfolgt der Tonempfang in einem Zustand, der

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in hohem Grade von dem Bild bestimmt wird, das durch die schnelle Schwenkung erfaßt wird.

Auf diese Art kann zusammen mit dem schnellen Einfangen eines Bildes durch das Gummilinsensystem auch das akustische Tonbild erfaßt werden, wodurch die natürliche Einheit zwischen dem optischen und dem akustischen Bild zum Ausdruck gebracht wird. Da die Richtwirkung sehr stark während dieser Betriebsweise sich ändert, kann die schnelle akustische Bilderfassung durch eine genügende Berücksichtigung der Distanz erfolgen.

Des weiteren ist es möglich, durch die Wahl einer geeigneten Anzahl von Mikrofoneinheiten, die über die zuvor beschriebenen Mikrofoneinheiten 31, 32 und 33 hinausgeht und durch die entsprechende Ergänzung der Komponenten, wie der variablen Widerstände und Verstärker in der Schaltungsanordnung nach Figur 4, eine tertiäre oder noch höhere Ordnung einer einseitigen Richtwirkung zu erhalten. In der üblichen Praxis ist jedoch eine einseitige Richtwirkung bis zu der ■ Größenordnung der sekundären einseitigen Richtwirkung voll ausreichend.

Eine andere Ausführungsform einer' Fernsehkamera, die mit einer Mikrofoneinrichtung mit einer variablen Richtwirkung gemäß der Erfindung kombiniert ist, wird anhand der Figuren 1OA und 10B beschrieben. In diesen Figuren sind diejenigen Teile, die mit den entsprechenden Teilen in den Figuren 1A und 1B übereinstimmen, durch die gleichen Bezugszeichen belegt. Eine Beschreibung derartiger Teile erfolgt nicht · mehr. Ein Schnellschwenkring 15a in dieser Fernsehkamera weist längs seines ümfangs Getriebezähne auf. Ein veränderlicher Widerstand 20a ist in einem Gehäuse 60 untergebracht. Ein lagefest auf dem Drehschaft dieses veränderlichen Widerstandes 20a befestigtes Getriebe 2Ta ist im Eingriff mit einem Zwischenzahnrad 61,. .das sich drehbar auf dem Gehäuse 60 abstützt. Das Gehäuse 60 ist über einen Befestigungsschuh 62

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lösbar auf dem oberen Teil des Kamerakörpers 12 befestigt. Wenn das Gehäuse 60 auf dem Kamerakörper 12 befestigt ist, befindet sich das Zwischenzahnrad 61 in Eingriff mit dem zuvor erwähnten· Getriebe/ das längs der Peripherie des Schnellschwenkrings 15a angeordnet ist. Die in Figur 4 gezeigte Schaltanordnung, welche den variablen Widerstand 20a ein-.schließt, bestehend aus den variablen Widerständen VR1 bis VR5, ist in dem Gehäuse 60 untergebracht.

Da das Gehäuse 60 trennbar auf dem Kamerakörper befestigt ist, kann es jederzeit von diesem gelöst werden, wenn nur die Fernsehkamera verwendet werden soll, falls keine Notwendigkeit besteht, mittels der Mikrofone Geräusche aufzunehmen. Der untere Teil des ZwischenZahnrads 61 erstreckt sich nach unten durch die untere Fläche des Gehäuses .60 hindurch. Es ist daher in dem Falle, in welchem die Mikrofoneinrichtung getrennt von der Fernsehkamera betrieben werden soll, möglich, das Gehäuse 60 von dem Kamerakörper 12 zu lösen und anschließend durch manuelles Drehen des Zwischenzahnrads 61, das sich aus der unteren Fläche des Gehäuses nach außen erstreckt, die -Richtwirkürig der Mikrofoneinrichtung getrennt von und unabhängig von der Fernsehkamera zu verändern. ·' .

Es ist selbstverständlich, daß verschiedene /Abwandlungen im Aufbau und .in der Anordnung der Mikrofoneinrichtung mit variabler Richtwirkung vorgenommen werden können, ohne daß vom Erfindurigsgedanken abgewichen wird.

Beispielsweise ist es möglich, anstelle von Zahnradgetrieben 17, 19, 21, 21a und 61 und dem Zahnrad des Schnellschwenkringes 15a Drehelemente mit ümfangsmaterialien_r wie beispielsweise Gummi,, vorzusehen, die einen großen Reibungskoeffizienten besitzen, um die Drehung durch Reibungskraft zu übertragen. · ' ' . .

Eine andere Ausführungsform der Anordnung der Mikrofoneinheiten nach .der Erfindung ist in Figur 11 darge-

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stellt. In der Anordnung nach Figur 2 ist die Mittellinie der Mikrofoneinheit 33 nicht koinzident mit den Mittellinien der beiden anderen Mikrofoneinheiten 31 und 32, jedoch ist eine ■ derartige Ausführung nicht in allen Fällen notwendig. In der Anordnung nach Figur 11 sind die drei Mikrofoneinheiten 31/ 32 und 33 in dem Gehäuse 60 in einer Anordnung untergebracht, bei der die Mittellinien der nach, vorwärts gerichteten Mikrofoneinheiten 31 und 32 und die Mittellinie der nach rückwärts gerichteten Mikrofoneinheit 33 auf einer gemeinsamen Linie liegen. Das Gehäuse 60 ist beispielsweise an einem Griff 61 befestigt, der sich am obere:,·. Teil des Kamerakörpers befindet. Das Gehäuse 60 umfaßt einen Rahmenaufbau 62 mit einer Vielzahl von Öffnungen und gestanzten Metallteilen 63 an den Umfangsflachen und der Vorderfläche des Gehäuses-

Als weiteres Ausführungsbeispiel ist es möglich, daß der veränderliche Widerstand 20, der die variablen Widerstände VR1 bis VR5 umfaßt, Drehgleitstücke besitzt, wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung, oder daß es sich um Schieber handelt, die ihren Widerstand während einer translatorischen Bewegung verändern.

Es ist selbstverständlich, daß die Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung, nach der Erfindung nicht nur zusammen mit einer Fernsehkamera eingesetzt werden kann, sondern auch mit anderen Einrichtungen mit veränderlichem Linsensystem, wie beispielsweise dem Gummilinsensystern einer 8 mm, 16 mm oder 35 mm Filmkamera. Die Mikrofoneinrichtung nach der Erfindung kann so adaptiert sein, daß sie unabhängig' als Mikrofoneinrichtung ohne Kombination mit einer Kamera oder einer ähnlichen Einrichtung zum Einsatz gelangeη kann. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, vielmehr sind verschiedene Veränderungen und Modifikationen denkbar, ohne daß von dem Erfindungsgedanken abgewichen wird.

BAD ORIGINAL· 030051/06

Claims

Patentanwälte .::":.....""· Reichel u. Reichel· · '■ ""■"- Parkslraße 13 3016018 Re-zr/9655 6000 Frankfurt a.M. 1 23.O4.198O victor Company of japan, ltd. ,Yokohama, Japan Patentansprüche

1. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung, die Mikrofoneinheiten enthält, ·

dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikrofoneinheitsanordnung zumindest drei Mikrofoneinhexten (31, 32, 33) umfaßt, von denen eine erste und eine zweite Mikrofoneinheit (31, 32) voneinander um einen bestimmten Abstand (d) getrennt sind und mit ihren Vorderflächen der Vorderfläche der Mikrofoneinheitsanordnung stirnseitig zugewandt sind und eine dritte Mikrofoneinheit.(33) mit der Vorderflache so angeordnet ist, daß sie in die entgegengesetzte Richtung in bezug auf die Richtung der Vofderflachen der ersten und zweiten Mikrofoneinheiten ausgerichtet ist, daß Steuereinrichtungen (15-21, 15a, 20a, 21a, 61) zur Veränderung der Richtwirkung vorhanden sind-, die zwischen zumindest drei Positionen verschiebbar sind, daß erste einstellbare Mischeinrichtungen (VR1, 44) betätigbar sind, während sich die. Steuereinrichtung zwischen einer ersten und einer zweiten Position befindet, um in Übereinstimmung mit der jeweiligen Position das Ausgangssignal-der dritten Mikrofoneinheit (33) mit dem Ausgangssignal der ersten Mikrofoneinheit (31) mit veränderbarem Mischverhältnis zu mischen, daß das Mischverhältnis des Ausgangssignals der dritten Mikrofoneinheit.gleich Null ist, wenn die Steuereinrichtung zwischen der zweiten und einer dritten Position sich befindet, daß zweite einstellbare Mischeinrichtungen (VR2, 45) betätigbar sind, während die Steuereinrichtung sich zwischen der zweiten und der dritten Position befindet, um in Übereinstimmung mit der jeweiligen Position das Ausgangssignal· der zweiten Mikrofoneinheit (32) mit dem "■]

Ausgangssignal der ersten Mikrofoneinheit (31) mit veränderlichem Mischverhälinis zu mischen und das Mischverhältnis des Ausgangssignals der zweiten Mikrofoneinheit gleich Null zu

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setzen, wenn die Steuereinrichtung sich zwischen der ersten und zweiten Position befindet, wobei die Richtwirkung der Mikrofoneinrichtung, die durch die Ausgangssignale der ersten und dritten Mikrofoneinheit erhalten-wird, welche durch diö ersten einstellbaren Mischeinrichtungen in Übereinstimmung mit der Versetzung der Steuereinrichtung zwischen der ersten und zweiten Position erhalten wird, zwischen einem Zustand der fehlenden Ausrichtung (Kurve I in Figur 7) und einer primären einseitigen Richtwirkung mit Schalldruckgradienten (Kurve II in Figur 7) verändert wird, und daß die Richtwirkung der Mikrofoneinrichtung, die von den Ausgangssignalen der ersten und zweiten Mikrofoneinheit erhalten, wird, die durch die zweiten einstellbaren Mischeinrichtungen in Übereinstimmung mit der Verschiebung der Steuereinrichtung zwischen der zweiten und dritten Position gemischt werden, sich zwischen der primären einseitigen Richtwirkung mit Schalldruckgradienten (Kurve II in Figur 7) und einer einseitigen Richtwirkung mit Schalldruckgradienten höherer Ordnung (Kurve III in Figur 7) veränderte

2. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 1, " . . ·

dadurch gekennzeichnet, daß .die ersten und zweiten einstellbaren Mischeinrichtungen erste und zweite variable Widerstände (VR1, VR2) aufweisen, die in Beziehung zueinander durch die Steuereinrichtung einstellbar sind und daß erste und zweite Verstärker (44, 45) mit den ersten und zweiten variablen Widerständen verbunden sind, daß die Verstärkungen der ersten und zweiten Verstärker entsprechend den Widerstandswerten der ersten und zweiten variablen Widerstände veränderbar sind, und daß die Richtwirkung der I'Ükrofoneinrichtung zwischen einer primären einseitigen Richtwirkung mit Schalldruckgradienten (Kurve II in Figur 7) und einer sekundären einseitigen Richtwirkung mit Schalldruckgradienten (Kurve III in Figur 7) sich verändert, wenn die.Steuereinrichtung zwischen der zweiten und"dritten Position sich befindet.

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3. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte der ersten und zweiten variablen Widerstände (VR1, VR2) so veränderbar sind, daß die Verstärkung des ersten Verstärkers (44) von dem Wert 1 auf den Wert Null reduziert wird, während die Verstärkung des zweiten Verstärkers (45) auf dem Wert Null gehalten wird, entsprechend der Verschiebung der Steuereinrichtung, von der ersten Position in die zweite Position, und daß die Verstärkung des ersten Verstärkers (44) auf dem Wert Null gehalten wird, wenn die Verstärkung des zweiten Verstärkers (45). von dem Wert Null auf den Wert 1 ansteigt, entsprechend der Versetzung der Steuereinrichtung aus der zweiten Position in die dritte Position.

4. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Signalpfade zueinander parallelgeschaltet sind, über welche die gemischten Ausgangssignale der ersten und dritten sowie der ersten und zweiten Mikrofoneinheit geleitet werden, die mittels der ersten und zweiten einstellbaren Mischeinrichtungen gemischt werden und daß Einrichtungen zum Mischen der über die ersten und zweiten Signalpfade laufenden Signale und zum Erhalt der gemischten Signale vorgesehen sind.

5. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten· Signalpfade dritte und vierte variable Widerstände (VR3, VR4) umfassen, deren Widerstandswerte im Zusammenwirken mit den ersten und zweiten variablen Widerständen (VR1, VR2) mittels der Steuereinrichtung geändert werden, und daß dritte und vierte Verstärker (47, 48) mit den dritten und vierten variablen Widerständen verbunden sind,

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wobei die Verstärkungen der dritten und vierten Verstärker entsprechend den Widerstandswerten der dritten und vierten variablen Widerstände veränderbar sind, daß der zweite Signal-.pfad des weiteren eine Ausgleichsschaltung' ('51) zur Kompensation der Abschwächungen der Frequenzcharakteristik im Niederfrequenzbereich aufweist, daß die Widerstandswerte der dritten und vierten variablen Widerstände derart geändert werden, daß. die Verstärkung des dritten Verstärkers auf dem Wert 1 gehalten wird, während die Verstärkung des vierten Verstärkers auf den Wert Null eingestellt bleibt, entsprechend der Versetzung der Steuereinrichtung von der ersten in die zweite' Position und daß die Verstärkung des dritten Verstärkers erniedrigt wird,· wenn die Verstärkung des vierten Verstärkers entsprechend der Versetzung der Steuereinrichtung von der zweiten in. die dritte Position erhöht wird.

6. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß ein fünfter variabler Widerstand (VR5j vorhanden ist, dessen Widerstand im Zusammenwirken mit dem ersten bis vierten variablen Widerstand (VR1-VR4) veränderbar ist und daß ein fünfter Verstärker (49) mit dem fünften variablen Widerstand verbunden ist, wobei die Verstärkung des fünften Verstärkers entsprechend dem Widerstandswert des fünften variablen·Widerstands veränderbar ist, und daß der Widerstandswert des fünften variablen Widerstands derart geändert wird, daß die Verstärkung des fünften Verstärkers entsprechend der Versetzung der Steuereinrichtung von der ersten- in die dritte Position ansteigt. ' '

7. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 1, ... dadurch gekennzeichnet,' daß die Mikrofoneinrichtung an einer Kamera (12) befestigt •ist, die ein Linsensystem (11) mit veränderlicher Brennweite und Bildgröße mit einem ' Schnellschwenkring (15, 15a). für die Schnellerfassung entsprechend dessen Rotation umfaßt

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und daß die Steuereinrichtungen aus dem Schnellschwenkring (15, 15a) und den Einrichtungen (17, 20, 21, 20a, 21a, 61) zur Regelung der ersten und zweiten einstellbaren Mischeinrichtungen entsprechend der Drehung des Schnellschwenkringes bestehen.

8. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Ar.spruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, d=3 ein zylindrisches Gehäuse (24, 62, 63) an der Vorderflache und den Umfangsflachen Teile" (63) aufweist, welche Gerausche hindurchtreten lassen und daß die erste, zweite und dritte Mikrofoneinheit (31, 32, 33) in dem zylindrischen Gehäuse derart untergebracht und gehalten sind, daß die Mittellinien dieser Mikrofoneinheiten auf einer gemeinsamen Linie liegen.

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