JP2004526150A - 距離計を備えたマイクロホン - Google Patents

Abstract

マイクロホンは、音源、例えばアーティストの口までの距離を計測する要素（１３）を備える。この距離計測要素（１３）は、マイクロホンの音響電気変換器（７）の一部であり、圧電性超音波反響式距離計（１５、１６）である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホンハウジングと、音源から音を受信するためにこのマイクロホンハウジングの前方部に設けられた音響電気変換器と、この音響電気変換器からの音響表示信号をマイクロホンから外部の音響信号処理機器へ伝達するための機器とを具備するマイクロホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロホン、特に歌唱用マイクロホンには、例えばアーティストの口のような音源とマイクロホンとの距離がマイクロホンによる録音によって生じる音に影響を与えるという問題がある。マイクロホンは、様々な指向性および様々な距離応答性を有し、製造者はマイクロホンの製造時に特定のパラメータに関して最適化を行う。したがって、或る特定のマイクロホンは非常に接近した領域で使用するようになっており、一方、別のマイクロホンは遠くからの音をとらえるように製造される。或る特定の使用に対して最適化されたマイクロホンは、当初意図した使用から幾分逸れた使用を行うと性能低下を招き、Ｓサウンズ（S sounds）の増大、不適当な周波数応答等といった結果を招く。
【発明の開示】
【０００３】
したがって、例えば音源までの距離を変えるに当たりパラメータの最適化について容易に調整可能なマイクロホン等、より柔軟性のあるマイクロホンの必要性が存在する。本発明は、この問題を解決することを目的としており、本発明によれば、上記導入部で説明したマイクロホンであって、音源までの距離を計測する要素を備えることを特徴とするマイクロホンが提供される。
【０００４】
本発明の重要な実施形態では、上記距離を計測する要素は音響電気変換器内に設けられる。音響電気変換器は、周囲を囲うフレーム内に遊動状態で支持され且つ重い中央ボディを有する弾性圧電性フォイルによって構成され、中央ボディは上記距離を計測する要素を有する。
【０００５】
距離を計測する要素は、超音波反響式距離計（ultrasound echo range finder）である。超音波反響式距離計は二つの圧電素子を具備し、一方の圧電素子は音源に向かって細い超音波ビームを発信し、他方の圧電素子は上記音源からの超音波反響を受信する。
【０００６】
あるいは、距離を計測する要素はレーザ式距離計であってもよい。
【０００７】
マイクロホンハウジングの内部区分室は、距離を計測する要素への信号を発生したり、この要素からの信号を分析したりする電気回路を収容する。電気回路のパーツは、圧電性超音波変換要素を励起するために超音波振動を発生するのに適し、電気回路の他のパーツは圧電超音波受信要素からの受信信号を受信し且つ分析するように作動する。
【０００８】
あるいは、電気回路のパーツは距離を計測する要素内のレーザ要素から光を放射するための制御信号を発生するのに適し、電気回路の他のパーツは距離を計測する要素内の光検出器からの受信反射信号を受信し且つ分析するように作動する。
【０００９】
本発明のマイクロホンの一つの実施形態では、マイクロホンは計測した距離を利用するための回路装置を有し、この回路装置は、マイクロホンからの音響表示信号の伝達を遮断することと、計測した距離の関数としてゲイン係数を調整することと、計測した距離の関数としてイコライザのセッティングを調整することとを含む機能グループの中の少なくとも一つの機能を有する。
本発明のマイクロホンの更なる実施形態では、距離を計測する要素およびそれに取付けられた電気回路は、音源および周囲のノイズにより重ね合わせとして音響変調せしめられた高周波信号である音源からの反射信号を復調することによって音を検知するのに適する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して例示的な実施形態を通して本発明をより詳細に説明する。
【００１１】
まず、以下に示す実施形態は本発明のマイクロホンを如何にして実現するかの例を意味するのみのものであり、本発明の限定は特許請求の範囲の独立項にのみ現れている。したがって、本発明のマイクロホンは、とらえられた音をマイクロホンで処理する方法、マイクロホンから伝達された信号を処理する機器によって音を処理する方法、例えばケーブルまたはワイヤレス送信システムによって電気的な音響表示信号をマイクロホンから転送する方法に関しては特定されるものではない。したがって、図１および図２は、本発明のマイクロホン１の二つの実施形態、すなわち信号ケーブル２（図３）で伝達が行われる実施形態と、無線送信機３およびアンテナ４（図４）で伝達が行われる実施形態とを示している。その他の点については、外形の詳細のみが図１および図２に示されているが、本発明にとって本質的な部分の詳細はそれに続く図３、４および５に示されている。
【００１２】
図３は、図１に示したものに対応するマイクロホンを示すが、外側マイクロホンハウジング５（図１および図２参照）がない。図１および図２に示したようなマイクロホントップ６と同一のものが図３および図４に示されているが、これら図は、図５に詳細に示されている音響電気変換器７を示している。変換器７の第一の機能は、音源、例えばアーティストの口から空気を介して、さらにグリル状のマイクロホントップ６を介して伝達される音響振動をとらえることである。図示した変換器７は、外側フレーム８と、外側フレーム８内に梁状部材９によって堅固に支持された内側フレーム１０とを有する。内側フレーム１０の内部には、扇形状の複数の圧電性膜状フォイルが設けられ、これら扇形状の圧電性膜状フォイル間には径方向に延びる小さいスリット１２が設けられる。中央において、フォイル部材１１は中央ボディ１３に取付けられる。音波が扇形状の膜状フォイルに当たると、これら膜状フォイルは振動状態となり、この運動が圧電性フォイルに電圧を発生させる。これら電圧はワイヤ１４によって出力され、各フォイル部材１１は別個の信号ワイヤを備える。本発明のマイクロホンの好適な実施形態において用いられるこのような変換器は、同一出願人から２００１年２月２１日に出願された先行する米国特許出願第０９／７８８６０７号に説明されている。この米国特許出願は、後述する変更例を示しており、本発明においては優先権が主張されている。
【００１３】
中央ボディ１３内には圧電素子１５、１６、すなわち振動を発信するための一つの圧電素子１５と、反射された振動を受信するための一つの圧電素子１６とが配置される。中央ボディ１３の圧電素子１５、１６へのまたは圧電素子１５、１６からの信号ワイヤは図５に示されていないが、これら信号ワイヤは中央ボディから図示した信号ワイヤ１７まで扇形状のフォイル上の通路に沿って延びている。圧電素子１５および１６は、本実施形態においては、埋め込まれた（cast-in）「半月」状の圧電材料である。動作時においては、例えば、音源の移動モードのより詳細な調査を行う音響計測（echo sounder measurement）、あるいはエコー・ドップラー検査を行うために、中央ボディの圧電要素１０が、好ましくは５〜１０ＭＨｚ（しかし、この帯域に限定されるものではない）の高周波振動を発信する。
【００１４】
反射された振動は圧電素子１６によって検知される。中央ボディから発信される超音波ビームは、非常に細く且つ指向性をもっており、マイクロホントップ６の中央、すなわち特別な中央孔を通る。「三日月状」の二つの圧電素子１５および１６は、細いビームの発信を行い且つそれに対応する指向性のある受信を行うために、パラボラ状またはほぼパラボラ状に湾曲していてもよい。
【００１５】
圧電フォイル１１を備えた音響受信用要素の個々の扇状部分は発信と受信の両方に用いられてもよいが、これではマイクロホンの効力が小さくなってしまう。主に、別個の扇状部分は、ノイズを除去するための電子信号の組み合わせを可能とする。
【００１６】
変換要素の別の特徴は、中央フレーム１０の下側にある緊張システムである。ステー１８からなるシステムは緊張用ネジ１９を支持する。緊張用ネジ１９は、作動時には、中央フレーム１０の内側の扇形状フォイル１１が中央ボディ１３に向かって下方に傾いている位置をとるように、中央ボディ１３を所定距離だけ下方へ引っ張ることができ、これにより変換器の作動部分全体がある程度「パラボラ」形状になり、したがってより指向性をもたせることとなる。中央ネジ１９が、回転だけができるように中央ボディ１３の下方に堅固に連結されている場合、中央ボディ１３は鉛直方向の振動に対してロックされ、扇形状フォイル１１は固定された中央ボディ１３と固定された内側フレーム１０との間で振動することができるのみである。しかしながら、緊張用ネジ１９と中央ボディ１３との間のリンクに弾性部材が設けられている場合、扇形状フォイルと中央ボディとのシステム全体は鉛直方向における振動モードを有するが、弾性的なリンクの影響によって修正される。
【００１７】
変換器の作動要素１１、１５、１６へのまたは作動要素１１、１５、１６からの信号は、上述したように、信号ワイヤ１４、１７（図５）に沿って送られ、さらに図３に示したベースユニット２０へまたはベースユニット２０から送られる。このベースユニット２０は、例えばＡ／Ｄ変換器、制御可能なまたはプログラム可能なイコライザ、アンプおよび他の機器のような信号処理機器を有する。他方、ケーブルが取付けられているタイプのマイクロホンの場合にはワイヤ２を介して直接作動要素へまたは作動要素から信号を送ることができる。しかしながら、マイクロホンが備える距離計システムに関しては、特に、圧電素子１５用の超音波信号を発生するためにベース部分２０内に含まれる内部型電気回路と、圧電素子１６からの受信した反射信号を受信し且つ分析するための電気回路とが有利である。ベース部分２０は、バッテリの形態の電源を有するのが好ましく、この電源は上述したような他の回路を作動させるのにも必要であり、また外部機器とワイヤレスで伝達を行う場合（図２）には、ユニット３内の無線送信器／受信器（図２）を作動させるのにも必要である。さらに、測距信号を分析するための電気回路は、計測結果を利用して作動し、例えば、音源からの距離が予め定められた閾値を超えている場合、マイクロホンからの音響表示信号の電圧を遮断する。また、距離が短いときにはゲインを小さくし、距離が長いときにはゲインを大きくするように内蔵アンプのゲイン係数、または外部機器内のアンプ用のゲイン係数を調整するために測距結果を用いることができる。加えて、例えば、音源までの距離と、結果として生じる音における所望でない周波数の上昇または低下の存在との公知の関係に基づいて、計測された距離の関数として周波数曲線、すなわちイコライザの設定に影響を与えることもできる。
【００１８】
ノイズの除去に関して、距離計システムでの中央ボディには二つの機能がある。素子１５から発信されて音源から反射されるべき高周波超音波信号は、反射後に重ね合わせとして遅い振動（すなわち音源からの音、周囲からのノイズ）を取り込む。これら遅い音波振動（すなわち、実際の測距計測で用いられる高い周波数に対して低い）は、信号処理により高周波振動から分離可能であって、この分離された遅い超音波振動は扇形状フォイル１１によってとらえられる音響振動用の信号処理の基礎として、特にノイズおよび音響信号からの所望でない音の除去に関して使用可能である。ベース要素２０の電気回路はこのような機能にも適している。
【００１９】
これまで、音響変換器の中央に配設された超音波要素のみを、計測器要素として説明した。同様な機能を有し且つ信号処理回路への同一タイプの接続が行われていれば、同様な超音波距離計をマイクロホンの別の位置に配設することも可能である。
【００２０】
別のタイプの距離計は、それ自体は公知であるレーザビームを利用した装置である。この装置は、図５に示したユニットと同じ位置、すなわち実際の中央ボディ１３内に、微細光学機器（マイクロオプティクス）を備えた小さいレーザダイオードが組み込まれる。好ましくは赤外光が用いられるレーザビームは、マイクロホントップ６内の対応の開口を介して放射され、音源で反射されてレーザと共に配設された光検知器に戻る。このようなレーザ式距離計はマイクロホンの別の場所に配設されてもよく、例えば周囲に配置されてもよい。（このような距離計は後付の機器であってもよい。）しかしながら、明白な理由から中央位置が好ましい。
【００２１】
最後に、本発明はマイクロホン全体に関する幾つかの発明のうちの一つであり、これら発明の全ては同時に特許出願の対象となっており、対象となっている特許出願はノルウェー特許出願第２００１５９８３号「信号処理機器を備えた歌唱用マイクロホン」、ノルウェー特許出願第２００１５９８２「可変換気装置を備えたマイクロホン」、ノルウェー特許出願第２００１５９８４号「詳細変更可能なマイクロホン」である。これら同時に出願された特許出願は本発明の特徴を説明または完成するのに適する特徴を示しており、これら特許出願は参照することで本願の一部を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ケーブルを備えた実施形態における本発明のマイクロホンを示す。
【図２】ワイヤレス伝送システムを備える本発明のマイクロホンを示す。
【図３】マイクロホンハウジングのエンクロージャのない状態における図１と同じマイクロホンである。
【図４】図３に示した頂方部分を詳細に示す。
【図５】マイクロホンの音響変換器を示す。

Claims (11)

1. マイクロホンハウジングと、音源から音を受信するために前記ハウジングの前方部に設けられた音響電気変換器と、該音響電気変換器からの音響表示信号をマイクロホンから外部の音響信号処理機器へ伝達する機器とを具備するマイクロホンにおいて、
   当該マイクロホンは上記音源までの距離を計測する要素を備えることを特徴とするマイクロホン。
2. 上記距離を計測する要素は上記音響電気変換器内に設けられることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホン。
3. 上記音響電気変換器は、周囲を囲うフレーム内に遊動状態で支持され且つ重い中央ボディを備える弾性圧電性フォイルで構成され、上記中央ボディは上記距離を計測する要素を有することを特徴とする請求項２に記載のマイクロホン。
4. 上記距離を計測する要素は超音波反響式距離計であ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ホン。
5. 上記超音波反響式距離計は二つの圧電素子を具備し、一つの圧電素子は上記音源へ向かう方向へ細い超音波ビームを発信し、一つの圧電素子は上記音源からの超音波反響を受信する請求項４に記載のマイクロホン。
6. 上記距離を計測する要素はレーザ式距離計であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホン。
7. 上記ハウジングの内部区分室は、上記距離を計測する要素への信号を発生したり上記距離を計測する要素からの信号を分析したりする電気回路を収容することを特徴とする請求項１に記載のマイクロホン。
8. 上記電気回路の部分は圧電性超音波発信要素を励起するための超音波振動を発生するように作動し、上記電気回路の他の部分は圧電性超音波受信要素からの受信信号を受信し且つ分析するように作動する請求項７に記載のマイクロホン。
9. 上記電気回路の部分は上記距離計内のレーザ要素から光を放射するための制御信号を発生するように作動し、上記電気回路の他の部分は上記距離計内の光検知器から受信反射信号を受信し且つ分析するように作動する請求項７に記載のマイクロホン。
10. 当該マイクロホンは計測した距離を利用するための回路装置を有し、この回路装置は、当該マイクロホンからの音響表示信号の伝達を遮断することと、計測した距離の関数としてゲイン係数を調整することと、計測した距離の関数としてイコライザのセッティングを調整することとを含む機能グループの中の少なくとも一つの機能を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロホン。
11. 上記距離を計測する要素と該要素に取付けられた電気回路とは、音源および周囲のノイズにより重ね合わせとして音響変調せしめられた高周波信号である音源からの反射信号を復調することによって音を検知するように作動する請求項１に記載のマイクロホン。