JP3099961B2 - 音響取得方法及びシステム、並びに音響取得及び再現装置 - Google Patents

音響取得方法及びシステム、並びに音響取得及び再現装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音響取得方法及びシステムに関する。また、
本発明はこの方法を使用する音響取得及び再現装置に関
する。
本発明にはオーディオコンファランスを行う分野にお
ける主な適用があり、この分野では音響取得及び再現装
置は相対的に小さな寸法で単独のアセンブリに構成され
る。このアセンブリはテーブル上に簡単に立たせ得るこ
とができなければならなく、さらに任意のルームでこれ
らの前提の音響処理の必要性なしに動作することができ
なければならない。これは、装置の周囲に少なくとも4m
の半径内で移動の大きな自由がある人により、二人の通
信員に対する通常の快適な聴取条件でその人の通信員と
会話を続ける間、使用可能であることが望ましい。
好ましくは、同一の前提内で集められた任意の数の人
により使用され、装置が立てられる備品の品目の周囲に
分配されてもよい。これらの結果を得るために、４つの
条件が捜される： 1.装置は、装置のマイクロフォンによって集収される音
響パワーがどうであれ、このマイクロフォンまたはこれ
らのマイクロフォンに関するスピーカの位置に依存して
信号の適正なレベルが線路に伝送されること、および、
線路に加えられる減衰がどうであれ、信号の適正なレベ
ルがラウドスピーカに伝送されることを確実にする２つ
の自動レベル調節器と関係付けられなければならない。
2.（複数の）ラウドスピーカにより再現される音響は十
分な聴覚快適性で前提内の（複数の）リスナーにより占
められる位置と独立に感知されねばならない。
3.（複数の）マイクロフォンにより集められる音響は十
分に安定し透明で清潔な質を維持しなければならず、さ
らに装置に関し（複数の）スピーカの位置がどうであっ
ても、前提の構成がどうであっても聞くのが楽しくなけ
ねばならない。
4.装置は（複数の）ラウドスピーカ及び（複数の）マイ
クロフォン間の良い音響デカップリングを示して、LARS
EN効果を生じさせずに十分な高音響聴覚レベルを確保で
きなければならず、さらに遠い通信員に音響エコーをで
きるだけ最小にして送らなければならない。
条件１を満足する演算装置は現在知られている。
例えば、単独のマイクロフォン及び４つのラウドスピ
ーカを使用することにより条件４を容易にする装置が存
在し、これらのラウドスピーカは互いに90゜の角度によ
って隔てられた４つの方向に向けられ，さらに対で位相
が反対に駆動される。この方法は低カップリングを有効
に得ることを可能にする。なぜなら、マイクロフォンは
ラウドスピーカに関し対称の中心である点に配設され
る。対で位相が反対に駆動されるように、さらにラウド
スピーカが同一の特徴を有すると仮定して、マイクロフ
ォンにより集められるラウドスピーカから発する音響は
非常に弱くさらにデカップリングは非常によいであろ
う。
しかしながら、この装置のタイプは条件２の実現が悪
く（ラウドスピーカ間の180゜の位相シフトのためセッ
トのラウドスピーカの放射図は水平面で円ではなく、さ
らに放出される周波数に強く依存するであろう）条件３
の実現が悪い（なぜならマイクロフォンは直接的な音響
及び間接的に反射された音響を無関係にピックアップす
るからであり、これはマイクロフォンによりピックアッ
プされる音響の質は前提のスピーカの位置及びこれらの
前提の構成に余りにも大きく依存することを意味するか
らである）。
本発明の一つの主目的は音響取得方法及び装置であっ
て、所定方向に沿って到着する音響に対しての低感度を
増加させるものを提供することである。
本発明の別の目的は所定方向に垂直な平面で、音響が
到着する方向の関数としてさらにこれらの音響の周波数
成分の関数として相対的に殆ど変化せずに感度が得られ
ることである。
音響取得及び再現に関するオーディオコンファランス
装置の本発明について、好ましい、制限をしないけれ
ど、使用に関して、上記目的の達成により、前記所定方
向に沿って一つ又はそれ以上のラウドスピーカを向ける
ことにより、従来技術の装置と同様に少なくとも条件
１、２及び４を満たす一方、上記条件３を満たすことが
可能になるであろう。
したがって、本発明はいくつかの音響受信装置を用い
る音響取得方法を提供し、音響受信装置は実質的に同一
平面で配置され、この平面に垂直な対称方向に関し対称
に分配され、位相シフトは多種の音響受信装置によりそ
れぞれ出力される信号間に加えられ、信号は位相シフト
され加算されこのようにして実質的に所定位相でかつ音
響受信装置のそれぞれに同一強度で到着する任意の音響
波に関する信号をキャンセルすることを特徴とする。
音響受信装置の対称配置によって、対称方向に沿って
入射する音響は所定位相でかつ同一の強度で到着する。
結果として、加えられる位相シフトにさらに位相シフト
された信号の加算に起因して対称方向に沿って入射した
これらの音響は処理後実質的に除去される。対照的に、
対称方向に垂直に入射する音響はこれらの装置間の位相
及び／又は振幅差で多種な受信装置に到着する。これら
の音響は保持されさらに正しく考慮される。
本発明の方法の好ましい説明によれば、偶数の音響受
信装置が使用され、対に関係付けられ、各対の音響受信
装置は対称方向に関し対称に配置され、各対の音響受信
装置によりそれぞれ出力される信号の一方は他方から引
き算されてこれらを加算すると位相シフトがこれらの間
で180゜になる。
そのため、対称方向に沿って入射する音響は、雑多な
干渉と同様に、効果的に各対の受信装置によりそれぞれ
出力される信号の簡単な引き算により除去される。この
引き算は各対の受信装置の出力に連結される微分前置増
幅器の手段により前置増幅と結合して有利に行われ得
る。
上記方法における好ましい方法において、2nの音響受
信装置が使用され、対に関係つけられ、対称方向にその
中心が置かれる周辺部に沿って規則的な間隔で配置さ
れ、ｎは２に少なくとも等しい整数を指示し、360゜/2n
の位相シフトは任意の２つの隣接する音響受信装置によ
りそれぞれ出力される信号間に加えられる。これらの特
徴により、対称方向に垂直な平面に規則的な放射図を得
ることができるようになる。原則として、音響受信装置
の対の数ｎがより高ければ、対称方向に垂直な平面の放
射図はより均質になる。実際には、受信装置の２つの対
で、この均質及び使用される部材の費用との間に優れた
妥協を得ることができる。
第２の目的によれば、本発明は音響取得システムを提
供し、このシステムはいくつかの音響受信装置及び音響
受信装置により出力される信号を処理する処理手段とを
具備し、音響受信装置は同一面に実質的に配設され対称
方向に関し対称に分配されることを特徴とし、さらに処
理手段は、多種の音響受信装置により出力される信号間
に位相シフトを加え、また信号を加算し位相がシフトさ
れ、このようにして所定位相でかつ音響受信装置のそれ
ぞれに同一の強度で到着する任意の音響波に関する信号
を実質的にキャンセルするように構成されることを特徴
とする。
この装置は上記に説明された方法を実現するために設
計される。
第３の目的によれば、本発明は音響取得及び再現装置
を提案しこの装置は対称方向に沿って向けられた少なく
とも１つのラウドスピーカと音響取得手段を具備し、音
響取得手段は、システムの対称方向がラウドスピーカの
向きの方向が同一である本発明の第２の目的に係るシス
テムを提供する。
この装置は、オーディオコンファランスに使用可能で
あり、始めに列挙される基準１〜４を非常に満足に実行
する。
本発明の他の特徴及び利益は、実施例の以下の詳細な
記載に現れ、添付図と共に結合して書いてあり、ここ
に： −図１は本発明に係る装置の軸方向断面図を表し； −図２は図１に表された装置の部分断面図であって、図
１に示される平面II−IIに沿って取られたものを表し； −図３は図１及び２の装置のマイクロフォンによりピッ
クアップされた音響を処理する手段の全体図を表し； −図４は、より詳細に、図３に表される処理手段に使用
される微分前置増幅器を表し； −図５及び６は図３の処理手段に使用される全−通過セ
ルを表し； −図７は図３の処理手段に使用される位相シフタチャン
ネルを概略的に表し； −図８〜11は図２に類似する図であって、本発明に係る
装置の変形を表すものであり； −図12は本発明の別の変形の全概略図を表す。
次に記載されるであろう実施例において、「フリーハ
ンド」型の音響取得及び再現用装置に言及がなされ、こ
の装置はオーディオコンファランスを行う分野に使用さ
れることができ、本発明の方法の好ましい適用を構成す
る。しかしながら、この装置の音響取得部分はそれ自体
で音響取得システムの他の型に直接的に適用可能にする
発明の特徴を示することは当業者にとって明確に明らか
である。
図１及び２を説明する。本発明に係る装置はボックス
１、ボディ２を具備し、ボックス１、ボディ２には幾つ
かの音響受信装置M1、M2、M3、M4及び要素３が収容さ
れ、要素３にはラウドスピーカ４が取り付けられる。ボ
ディ２及び要素３は対称方向Ｄの周りに一般的な回転形
状を有する。要素３はボディ２に取り付けられ、ボディ
２はそれ自身ボックス１に取り付けられる。参照符号５
のような音響隔離及び／又は機械的減衰物質は、要素３
とボディ２の間に、又はボディ２とボックス１の上部の
間にさえ、挿入されてもよい。一般的に、装置は方向Ｄ
の周りに対称構造を有することにより、機械的振動の効
果を最小にする。この機械的振動はマイクロフォンM1、
M2、M3、M4により形成される信号に影響を与える。
ボックス１には、その下部に、足部６が設けられ、こ
れはゴム製等であり、テーブルのような水平な表面に装
置を立たせるためにある。次に対称方向Ｄは垂直であ
る。電気回路７、８はボックス１内に取り付けられる。
これらの回路は、概略的に示されるように図１の参照符
号９、10で、外部のオーディオコンファランスシステム
に、図示されないが、接続され、これと共に本発明に係
る装置は機能を果たす。これらの回路は、オーディオコ
ンファランスシステムにより出力される信号を受信さら
に増幅された形でこの信号をラウドスピーカ４に送るこ
とにより対応音響を放出させる増幅回路７と、音響受信
装置M1、M2、M3、M4により出力される信号を処理した
り、処理後にこの信号をオーディオコンファランスシス
テムへ送るための処理手段８とを具備する。知られてい
るように、増幅回路７は、聴取快適さを高めるために、
ラウドスピーカ４の応答カーブを補正する電子セルを具
備して、特に低周波を持ち上げさらに可能な共鳴又は反
共鳴を抑圧してもよい。その上、従来のエコーキャンセ
レション手段は一般的に回路７及び８間に取り付けられ
る。
表される例において、４つの音響受信装置があり、そ
れぞれは単一のマイクロフォンM1、M2、M3、M4からな
る。これらの４つのマイクロフォンM1、M2、M3、M4は同
一の水平の面Ｐであって対称方向Ｄに垂直なものに全て
配設される。
図２に見られるように、４つのマイクロフォンM1、M
2、M3、M4は、対称方向Ｄに関して対称に分配され、こ
の方向は図２の平面に垂直である。これらの４つのマイ
クロフォンは平面Ｐに平行な周囲部13に位置しさらに対
称方向Ｄに集中される。これらの４つのマイクロフォン
は、二つ一組で、それぞれM1、M3及びM2、M4に関係づけ
られ、各対のマイクロフォンは対称方向Ｄに関して対称
に配置され、さらにマイクロフォンの二つの対は放射状
ライン14、15に沿って配置されて、それらの間に直角を
形成する。
各マイクロフォンM1、M2、M3、M4はボディ２に機械で
造られた各空洞12に収容される。このボディ２は金属で
あり、例えば真ちゅうからなる。このボディ２は対称方
向Ｄに沿う軸方向穴16により横切られ、さらに４つの放
射状穴17を具備し、それぞれは軸方向穴16と４つの空洞
部12との間に伸張する。軸方向穴16は、ラウドスピーカ
４から増幅器回路７への接続ワイヤを通過させるため
に、要素３の基体に設けられる対応穴18と共に、有用で
ある。軸方向穴16及び４つの放射状の穴17は、マイクロ
フォンM1、M2、M3、M4の、ボックス１に位置する処理手
段８への接続ワイヤ（表されない）を通過させるために
有用である。
４つのマイクロフォンM1、M2、M3、M4はキャパシタタ
イプからなり、さらに小さな寸法（例えば円筒形状で6m
m直径及び4.5mm高さ）からなる。一定の製造シリーズに
ついて、このようなマイクロフォンは、同一応答曲線を
実質的に示し、それらの間で３〜４デシベルを越えない
偏差を有することが知られている。装置の製造に対し
て、同一の応答曲線を有する４つのマイクロフォンを、
所定許容限度内（例えば0.5デシベル）に選びだすこと
は容易である。
ボディ12は平面金属プレート20に取り付けられ、この
プレートはマイクロフォンの平面に平行でありさらにボ
ックス１の上面を構成する。円筒ボディ２は円筒の伸長
部21を具備し、この伸長部は、直径がより小さく、この
平面プレート20を圧し、平面プレート20及び平面Ｐに平
行であるボディ２の表面部23との間の間隔部22を形成
し、この伸長部の上に機械製造される空洞部12が外に開
く。ボディ２の伸長部21は、対称方向Ｄに垂直な平面に
到着する音響に関しマイクロフォンM1、M2、M3、M4の間
にある音響隔離を供給する。図１に見られる得るよう
に、空洞部12はマイクロフォンM1、M2、M3、M4の円筒高
さよりも大きな軸方向高さを有し、さらに後者はそれら
の各空洞部12に設定されるので、このようにしてプレー
ト20に面する各マイクロフォンの側面と空洞部12の縁を
形成する表面部23との間のギャップ24を残す。
マイクロフォンM1、M2、M3、M4の後部に対して、各空
洞部12は直径が小さな部分25に伸張され、この部分はマ
イクロフォンの後部面を圧する方を形成し、この部分に
放射状の穴17は外に開き、かくして、表されない、接続
ワイヤ用の空間を与える。
ボディ２の上に取り付けられた要素３はラウドスピー
カ４用の音響ボックスを形成する。ラウドスピーカ４
は、要素３内に対称方向Ｄに取り付けられ、さらにこの
対称方向Ｄに沿って、マイクロフォンM1、M2、M3、M4が
位置する平面Ｐの反対に、向けられる。これは、ラウド
スピーカ４の膜29が、軸方向について回転形状を有し、
要素３内に配置され、このようにして、この軸は装置の
対称方向Ｄと一致することを意味し、この膜29の外側縁
30は対称方向Ｄに垂直な平面に位置する。オーディオコ
ンファランスを行うことへの適用に対して、膜29のこの
外側縁30は代表的な例として装置が立つ水平表面上100
及び150mmの間にある。保護格子部32は要素３の上部に
取り付けられてラウドスピーカ４の膜29を保護する。
要素３の外側周辺表面33は凹面の湾曲部を有し、ボデ
ィ２の外側周辺表面に接線方向に接続され、ボディ２の
この外側周辺表面は対称方向Ｄに実質的に平行なジェネ
レータにより形成される円筒形である。
マイクロフォンM1、M2、M3、M4により出力される信号
を処理する手段８は概略的には図３に表されている。こ
れらの処理手段は、一方、二つの微分前置増幅器A13、A
24と、種々のマイクロフォンからそれぞれ出力される信
号間に位相シフトを与える二つの位相−シフタチャンネ
ルD13、D24と、他方、位相−シフタチャンネルD13、D14
によって出力される位相−シフト信号の和を生じさせる
ために設けられた加算回路40とを具備する。加算回路40
の出力には、回路41が取り付けられ、この回路は、信号
を外部オーディオコンファランスシステムに送信するこ
とを目的としてこの信号を形成する。本発明によれば、
適用される位相シフト及び実行される加算は、マイクロ
フォンM1、M2、M3、M4のそれぞれについて所定位相でか
つ同一強度で到着する任意の音響波に関する信号が加算
回路40の出力にて実質的にキャンセルされる。特に、装
置がテーブル上に水平に立っているときに、ラウドスピ
ーカ４により放出され、装置の上に位置する水平天井に
より反射される音響は、対称方向Ｄに沿って４つのマイ
クロフォンに到着し、マイクロフォンの対称配置に関係
を持ち、各マイクロフォンについて同一位相及び強度を
示す。結果として、これらの反射信号は処理回路８の出
力信号から有利に削除される。その上、音響取得システ
ムの対称構造は、装置の機械的振動が同一方法で各マイ
クロフォンに到着することを確実にする。結果として、
マイクロフォンのこれらの振動の効果は処理回路８の出
力信号から削除される。
図３に表される例において、微分前置増幅器A13（又
はA24）は二つの入力E1、E3（又はE2、E4）を具備し、
それぞれは一対のマイクロフォンのM1、M3（又はM2、M
4）の一つに連結され、これらのマイクロフォンは対称
方向Ｄに関し概略的に反対位置に配置される。微分前置
増幅器A13、A14はマイクロフォンからの出力信号の前置
増幅を行い、これらの出力信号に存在するある干渉を削
除し、さらにマイクロフォンから受信る入力信号間の差
に比例する出力信号S13及びS24を生成する。換言すれ
ば、各微分前置増幅器A13（又はA24）は、マイクロフォ
ンM1、M3（又はM2、M4それぞれ）により出力される信号
間に180゜の位相シフトを加え、信号を加算して位相が
シフトされ、この位相は、対を構成するマイクロフォン
M1、M3（又はM2、M4）のそれぞれついて所定位相でかつ
同一の強度で到着する任意の音響に関する信号を実質的
にキャンセルする。微分前置増幅器A13、A24の出力は二
つの位相−シフタチャンネルD13、D24の入力にそれぞれ
連結される。位相−シフタチャンネルD13は出力信号S13
を微分前置増幅器A13から受信、そして周波数に依存し
て位相シフトを加えて、出力信号SD13を送る。同様に、
位相−シフタチャンネルD24は出力信号S24を微分前置増
幅器A24から受信、そして位相−シフタを周波数に依存
して加え出力信号SD24を送る。もし出力信号SD13及びSD
24が周波数に依存する位相シフトを個々に受信されたな
らば、位相−シフトチャンネルD13、D24はこのようにし
て構成されてこれらのそれぞれの出力信号SD13、SD24は
これらの間に位相シフトを示し、この位相シフトは周波
数から相対的に独立である。ここに４つのマイクロフォ
ンが記載されている例において、この周波数−独立位相
シフトは90゜に等しい。
位相−シフトされた出力信号SD13、SD14は加算回路40
の二つの入力に送られる。後者は二つの信号SD13、SD24
の和に等しい出力信号STを送出する。この和STは４つの
マイクロフォンM1、M2、M3、M4により出力される信号の
組み合わせであり、これらのマイクロフォンには90゜の
位相シフトが任意の二つの隣接するマイクロによりそれ
ぞれ出力される信号間に存在する。この組み合わせにお
いて対称方向Ｄに沿ってマイクロフォンに到着する音響
の寄与、及び対称的な機械振動の効果が除去される。対
照的に、対称方向Ｄに垂直な平面において、この組み合
わせSTは、この平面の音響信号入射方向がどうであれ、
音響信号を均質的に考慮する。装置のオーディオコンフ
ァランスへの好ましい適用において、スピーカにより放
出される音響は、装置に関しこれらのスピーカの位置が
どうであれ、満足に考慮されるが、ラウドスピーカから
のエコーは実質的に除去される。その上、ボディ２内の
マイクロフォンM1、M2、M3、M4の配置並びにこのボディ
２及び大きな程度まで音響を反射する金属プレート20の
間の圧力領域の存在はマイクロフォンに到着する間接的
エコーを除去する。
寸法を代表する一つの例において、円筒ボディ２は54
mmの外径を有し、４つのマイクロフォンは46mm直径の周
辺部13に置かれ、ボディ２の伸張部21は36mmの直径と間
隔22を形成する約2mmの軸方向高さとを有し、さらに空
洞部12はマイクロフォンの直径と一致する6mmの直径
と、約3mmのギャップを残すことを可能にする軸方向の
高さとを有する。マイクロフォンの全てに対して全組み
合わせ信号の変動は、対称方向Ｄについて垂直な平面に
おける入射方向の関数として、電話周波数に対応する全
周波数帯にわたり±0.5デシベルにすぎない。もしこの
可能な周波数帯が７、000ヘルツまで伸張されるなら
ば、±2.5デシベルだけの変動が観測され、この変動は
アセンブリに取り付けるマイクロフォンの寸法を減少さ
せることによりさらに減少されることが可能である。
微分前置増幅器A13の詳細構造は図４に表され、それ
は微分増幅器A24が同一構造を有すると理解される。微
分前置増幅器A13の入力E1、E3は、演算増幅器45、46の
正入力端子のそれぞれに連結され、さらに直列に取り付
けられ同一のオーム値を持つ二つの抵抗47、48により共
にさらに連結される。これらの二つの同一の抵抗47及び
48の接続点はアースに連結される。演算増幅器45、46の
負入力端子は抵抗ｒにより一体に連結される。二つの演
算増幅器45、46のそれぞれにはその出力端子がフィード
バック抵抗Ｒによりその負入力端子に連結される。微分
前置増幅器A13は第３の演算増幅器49を具備し、その出
力は微分前置増幅器A13の出力信号S13を送出する。この
第３の演算増幅器49の正入力端子は、抵抗50の使用によ
り、演算増幅器45の出力端子に連結され、その正入力端
子はマイクロフォンM1に連結されている。第３の演算増
幅器49の負入力端子は、上記抵抗50と同一のオーム値を
有する抵抗51の使用により、演算増幅器46の出力端子に
連結され、その正入力端子はマイクロフォンM3に連結さ
れる。第３の演算増幅器49の正入力端子は、その上、上
記抵抗50、51と同一のオーム値を有する抵抗52の使用に
より、アースに連結される。その上、第３の演算増幅器
49の出力端子は、上記抵抗50、51、52と同一のオーム値
を有するフィードバック抵抗53により、その負入力端子
に連結される。図４は、マイクロフォンM1、M3からの及
び演算増幅器45、46、49の接続線を示さない。
図４に表される微分前置増幅器A13のこの取り付け
は、マイクロフォンM1、M3の出力信号間に所望差を形成
するため、さらにこれらの信号に結合して存在する干渉
を除去する。出力信号S13下記関係により与えられる： S13＝（E1−E3）×（１＋2R/r）、 ここにE1及びE3は同一の参照符号をもつ微分前置増幅
器A13の入力で受信る信号の振幅を指示し、さらにＲ及
びｒはこれらの同一の参照符号をもつ抵抗のオーム値を
指示する。前置増幅ゲインは、比2R/rを選択することに
より、所望されるものと同じ大きさになるように選択さ
れることが可能になる。
位相−シフタチャンネルD13、D24は図７に概略的に表
される。これらの位相−シフタチャンネルD13、D24のそ
れぞれは、第１タイプのPT1（図５）及び第２タイプPT2
（図６）の全通過セルの、交互直列での、関係からな
り、各全通過セルは１に等しいゲインを有し、加えられ
る電圧信号の周波数から無関係である。
図５を説明する。全通過セルPT1にはその入力が、一
方、オーム値r1を有する抵抗の使用により演算増幅器OA
1の負入力端子に接続されており、さらにオーム値R1を
有する抵抗の使用によりこの演算増幅器OA1の正入力端
子に接続されている。全通過セルPT1の出力は演算増幅
器OA1の出力端子からなり、この端子はオーム値r1のフ
ィードバック抵抗によりその負抵抗入力端子に連結され
ている。演算増幅器OA1の正入力端子はその上キャパシ
タンスC1のキャパシタの使用によりアースに連結され
る。この全通過セルPT1は、その出力及び入力信号間に
あり、入力信号の周波数に依存しかつゼロに向かう周波
数に対して０゜と無限に向かう周波数に対して180゜の
間にある位相シフトを導入する。周波数の関数としてこ
の位相シフトの依存性は抵抗R1及びキャパシタC1の値に
より形成され、90゜の位相シフトは入力信号の基準周波
数f1＝1/（２πR1C1）に対して得られる。
図６を説明する。PT2の全通過セルにはその入力が、
一方、オーム値r2を有する抵抗の使用により演算増幅器
OA2の負入力端子に連結されており、さらに、他方、キ
ャパシタンスC2を有するキャパシタの使用によりこの演
算増幅器の正入力端子に連結されている。全通過セルPT
2の出力は演算増幅器OA2の出力端子からなり、この演算
増幅器はオーム値r2を有するフィードバック抵抗の使用
によりその負の入力端子に連結されている。この演算増
幅器OA2の正入力端子はその上オーム値R2を有する抵抗
の使用によりアースに連結される。PT2セルは、その出
力及び入力信号間にあり、入力信号の周波数に依存し、
さらにゼロに向かう周波数に対して180゜と無限に向か
う周波数に対して360゜間にある位相シフトを導入す
る。周波数の関数として位相シフトの依存性は抵抗R1及
びキャパシタンスC2の値により形成され、270゜の位相
シフトは入力信号の基準周波数f2＝1/（２πR2C2）に対
して得られる。
図７に見られ得るように、位相−シフタD13は、連続
して、PT1タイプの全通過セルPT1Aと、PT2タイプの全通
過セルPT2Bと、PT1タイプの全通過セルPT1Cとを具備す
る。位相−シフタチャンネルD24は、連続して、PT2タイ
プの全通過セルPT2Aと、PT1タイプの全通過セルPT1B
と、PT2タイプの全通過セルPT1Cとを具備する。位相−
シフタチャンネルD13,D24のそれぞれに対して、連続全
通過セルの基準周波数は同一比率Ｋの等比数列にあり、
位相−シフタチャンネルD13の第１の全通過セルPT1Aは
基準周波数Ｆを有し、位相−シフタチャンネルD24の第
１の全通過セルPT2Aは基準周波数＝Ｇ＝Ｋ1/2×Ｆを有
し、このようにして全通過セルPT2から始まる位相−シ
フタチャンネルD24の連続全通過セルの基準周波数は、
位相−シフタチャンネルD13の連続全通過セルの基準周
波数に等しくなり、このチャンネルD13はPT1タイプから
始まり、Ｋ1/2を掛けられる。
これらの値に関し、出力SD13と位相−シフタチャンネ
ルD13の入力S13信号間に、位相シフトD1が、これらの信
号の周波数に依存し、観測され、さらに、出力SD24と位
相−シフタチャンネルD24の入力S24信号間に、これらの
信号の周波数の位相シフトD2が観測される。しかしなが
ら、入力信号S13及びS24に共通な周波数ｆの成分に対し
て、差D2−D1は周波数ｆから相対的に独立である。
特に、Ｋ＝exp（π）で、周波数ｆについてのD2−D1
の変動は最小にされるであろう。
出願人により試験される一つの実施例において、値Ｆ
＝8Hzが、Ｋ＝23（exp（π）≒23.14に接近して）で、
選択された。このように構成されるチャンネルD13、D24
は、これらの各出力信号SD13、SD14間に、導入し、周波
数帯に対して90゜±７゜の位相シフトD2−D1の差は50Hz
及び７、000Hzの間にある。実際には、本発明に係る音
響取得システムにおいて、この±７゜の変動は完全に受
信入れられる。
チャンネル（３）についてこのような少数のセルで実
際にはこのように広い周波数帯にわたり一定である位相
シフトD2−D1の差を得ることができることが顕著であ
る。
位相シフトの差が実際に一定であるこの周波数帯を広
くするために、チャンネル当たりの全通過セルの数を増
加することができ、各チャンネルのセルの基準周波数は
比率Ｋの等比数列のままである。同一のチャンネルに直
列に取り付けられる全通過セルの順序は本発明の範囲か
ら離れることなく修正され得る。実際に、全通過セルPT
1A、PT2B、PT1C又は、PT2A、PT1B、PT2Cにより導入され
る個々の位相シフトは、これらの出現の順序がどうであ
れ、お互いを加算する。少なくとも１セットの全通過セ
ルを具備することは各位相−シフタチャンネルD13、D24
内で直列に関係される全通過セルPT1A、PT2B、PT1C又
は、PT2A、PT1B、PT2Cを満たし、この全通過セルは、第
１のPT1及び第２のPT2のタイプの一方からなり、双方の
位相−シフタチャンネルD13、24に対して同一である比
率Ｋによる等比数列の基準周波数を有する。
二つのチャンネルD13、D24間で相対的に一定である位
相シフトの差ｄ＝D2−D1を得ることが望まれるとき、異
なるタイプの、PT1A、PT2Aの全通過セルの抵抗R1,R2及
びキャパシタンスC1、C2から値が選択され、チャンネル
D13、D24のそれぞれにおいて最低の基準周波数を有し、
このようにして、これらのセルPT1A、PT2Aの基準周波数
Ｆ＝1/（２πR1C1）及びＧ＝1/（２πR2C2）は比率G/F
＝Ｋ１−（d/180）にあり、ここにｄは度で表される。
例として、位相−シフタチャンネルD13、D24の出力信号
間に位相シフト360゜/2nを得るために、G/F＝Ｋ１−1/N
が選択されるであろう。
多種のマイクロフォンの構成が本発明に関連して使用
され得ることが理解されるであろう。可能な変形は、図
２に類似する断面図である図８から11に制限しない方法
で与えられる。
図８に表される例において、６つのマイクロフォン10
0は正六角形の頂点に幾何学的に配置され使用され、こ
の六角形の中心が対称方向Ｄに置かれる。これらの６つ
のマイクロフォン100は対に関係付けされ、それぞれは
方向Ｄに関し概略的に反対にあり、各対の２つのマイク
ロフォンの出力信号は以前に記載されたように相互に引
き算される。位相−シフタチャンネルは各対のマイクロ
フォン100に関する引き算により得られた信号間に位相
シフト60゜を加えるように構成され、この各対により、
４つのマイクロフォンが図１から７を参照して記載され
る例と同様な利益を実質的に得ることが可能になる。一
般には、ｎ対の音響受信装置が設けら、対称方向Ｄのそ
の中心が置かれる周辺部13に沿って規則的間隔に位置さ
れることが可能であり、ｎは少なくとも２に等しい整数
を支持し、処理手段８は任意の２つの隣接する音響受信
装置のそれぞれからの信号出力間に360゜/2nの位相シフ
トを加えるように構成される。
図８に表される例において、金属のボディ102は、そ
の中で多種のマイクロフォン100を収容する空洞部112が
機械的に製造されるが、一般的な形状を有することがで
き、この形状は以前に記載された円筒形状から異なる。
この例において、ボディ102の下部伸張部121の直径はボ
ディ120の全高さにわたり維持され、その部分の後者
は、伸張部121上に位置されるが、６つの放射状の突起
を具備し、この突起内にはマイクロフォン100を収容す
る６との空洞部112がそれぞれ機械的に製造されてい
る。そのため、圧力領域は、ボックス１の上部金属プレ
ート20とボディ102の部部との間に形成されるが、より
明確に空間的に形成される。ボディ202の幾何学的形状
の別の可能な変形は、４つのマイクロフォンM1、M2、M
3、Ｍが図９に表される例からなる。この例において、
ボディ202の部分は、この下部の伸張部221上に位置され
るが、正多角形状を有し、この多角形の中心には対称方
向Ｄが置かれ、伸張部221の円形輪郭はこの正多角形内
にあり（この多角形は４つのマイクロフォンをもつ例で
正方形である）。次に、空洞部はマイクロフォンM1、M
2、M3、M4を収容し、正方形の部分に機械で製造され、
この部分は円形形状の外に伸張し、この形状は伸張部22
1により形成される。
図１から７を参照して例に記載されているように、変
形は、図10に表されるが、４つの音響取得装置300を持
つシステムに関する。この変形において、各音響取得装
置300は幾つかのマイクロフォン301からなり（表されて
いる例では２つ）、相互に接近して位置されている。ボ
ディ302は８つの空洞を具備し、この空洞は対称方向Ｄ
に関し対称に配置されて８つのマイクロフォン301を収
容する。処理手段８は２つの信号を所定位相で加算する
４つの捕捉的な加算回路（表されない）を具備し、この
２つの信号は各音響受信装置300を構成する二つのマイ
クロフォン301によりそれぞれ出力される。処理手段８
の残部は、図３を参照して記載されるものに同一であ
り、４つの捕捉加算回路からの出力信号は４つの信号を
構成し、この４つの信号は微分前置増幅器A13、A24の入
力に送出される。
図11に表される例において、本発明に係る方法はマイ
クロフォン400を奇数（３つ）用いることもできる。３
つのマイクロフォンは３つの放射状ラインに沿ってボデ
ィ402に位置され、このラインは対称方向Ｄとの交差で
一致し、これらの間で120゜の角度を形成する。この場
合に、処理手段８は微分前置増幅器を具備せず、この増
幅器はマイクロフォン400の出力に直接に取り付けられ
る。位相−シフタチャンネルは任意の２つのマイクロフ
ォン400により出力される信号間に位相シフト120゜を加
える使用されなければならず、その後に信号を加算し位
相がシフトされる。120゜だけ位相シフトされたこれら
の３つの信号を加算することにより得られる出力信号に
おいて、低又はゼロ感度が対称方向Ｄに沿って入射する
音響に対して観測され、さらに相対的に規則的な感度が
この方向Ｄに垂直な平面に入射する音響に対して観測さ
れる。
図12において、高さの概略的図は本発明に係る音響取
得及び再生装置の変形実施例について表される。装置の
基体はボックス501からなりこのボックスは装置の変形
電気回路を含む。装置は対称方向Ｄの沿って向けられた
主ラウドスピーカ４と、より小さな寸法（ツィータ）の
軸方向のトレブルラウドスピーカ505とを具備する。２
つのラウドスピーカ504、505は背後が向き合って配置さ
れて方向Ｄに沿って反対向きに放出する。平面は、この
中でマイクロフォンM1〜４が位置されるが、二つのラウ
ドスピーカ504、505間に伸張し、このようにしマイクロ
フォンはラウドスピーカ504、505からの直接のいかなる
音響も実際には受信ない。要素503は、主ラウドスピー
カ504用音響ボックスを形成するが、一般的には円筒形
状を有し、この形状はそのの中心を対称方向Ｄに置き、
さらに４つの垂直部519によりボックスに取り付けら
れ、このつい直部を介してラウドスピーカ504、505及び
マイクロフォンを接続するワイヤが通る。円錐形状要素
511がボックス501の上部に固定されて、円錐は対称方向
Ｄの周りに軸対称であり、主ラウドスピーカ504に向
く。主ラウドスピーカ504は下方で円錐511の方に向けら
れさらにこの主ラウドスピーカ504が放出する音響は、
水平面に規則的に分布して、横方向に円錐511により反
射される。ボディ502は、その中にマイクロフォンが収
容されているが、主ラウドスピーカ504に関し円錐形状
要素511に反対の側に配置される。ボディ502内のマイク
ロフォンの構成は図１及び２を参照して記載されている
ものに類似し、音響波を反射する平面金属プレート510
が主ラウドスピーカ504用音響ボックスを形成する要素5
03と、マイクロフォンを収容するブロック502とを分離
する。マイクロフォン信号の処理は前述したものと同一
である。軸方向ラウドスピーカ505は音響ボックスを形
成する要素506に取り付けられる。この要素506は対称方
向Ｄの周りに軸対称な円錐台形状からなる。そのより小
さな断面側はマイクロフォンを収容するボディ502の上
部に固定され、その大きな断面側は、ツィータ505のよ
うに、上方に向けられる。
この構成は、図12に説明されるが、主ラウドスピーカ
504に優れた効果を与える。これは、円錐511はリスナー
の方向に音響を均質に向けるためである。その上、マイ
クロフォンの効果は装置の上部の方に位置されるほど高
められ、このようにして、装置がテーブル上に立ってい
るとき、マイクロフォンはテーブルのレベルよりも高い
レベル（例えば30cmだけ）に、すなわちスピーカがテー
ブルの周囲に据えつけられるときこのスピーカの口に有
利には近いレベルに配置される。最後に、軸方向のトレ
ブルラウドスピーカの存在は音響再現の質を高める。
言うまでもなく、種々の他の本発明の変形は本明細書
を精読すると当業者に明らかであろう。本発明は例によ
り上記実施例に制限されない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 3/00 310 H04R 1/40 320 H04R 27/00

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】対称軸（Ｄ）に中心が置かれた周辺部（1
    3）に等間隔に配置された２より大きい数ｎの受音要素
    （M1〜M4、100、300、400）、及び前記受音要素から出
    力される信号を処理するための処理手段（８）を含む集
    音装置であって、 前記処理手段（８）は、すべての隣り合う受音要素から
    それぞれ出力される信号の間に360゜/nの位相差を与
    え、さらに音波の方向に係わらず平面（Ｐ）に平行な成
    分に関して略均一な減衰されない受信能力を、且つ捕捉
    された音声波の対称軸（Ｄ）方向と平行な成分に関して
    略零である受信能力得るために位相差の与えられた信号
    を加算し、 前記受音要素は、対称軸（Ｄ）方向に垂直な前記平面
    （Ｐ）内に配置されたマイクロフォン（M1〜M4、100、3
    00、400）を含み、 各マイクロフォンは、音声波を反射する平板（20、51
    0）に対向する一方の面（23）に開口する凹部（12、11
    2）に該平板（20、510）に垂直下向きに格納され、平面
    （Ｐ）に平行な同一平面上に配置される集音装置。
  2. 【請求項２】複数のマイクロフォン（M1〜M4、100、30
    0、400）は本体（２、102、202、302、402、502）内に
    収納され、 前記本体は対称軸（Ｄ）に関して対称であり、音声波を
    反射する前記平板（20、510）上に前記凹部（12、112）
    と前記平板（20、510）の間に延長部（21、121、221）
    を具備する請求項１に記載の集音装置。
  3. 【請求項３】各マイクロフォン（M1〜M4、100、300、40
    0）は音声波を反射する前記平板（20、510）に対向する
    前記マイクロフォンの一方の端面と前記平板（20、51
    0）に対向する凹部（12、112）の間に隙間が残るように
    対応する凹部（12、112）中に挿入される請求項１又は
    ２に記載の集音装置。
  4. 【請求項４】各受音要素は単一のマイクロフォン（M1〜
    M4、100、300、400）を含む請求項１から３のいずれか
    １項に記載の集音装置。
  5. 【請求項５】各受音要素（300）は複数のマイクロフォ
    ン（301）で構成され、前記処理手段（８）は前記受音
    要素（300）の出力信号を確立するために前記各受音要
    素（300）を構成するマイクロフォン（301）からそれぞ
    れ発生する信号を同相で加算するように配置される請求
    項１から３のいずれか１項に記載の集音装置。
  6. 【請求項６】約46mmの直径を有する円上に配置された2N
    個のマイクロフォン及び全マイクロフォンの合成を有
    し、前記合成は電話周波数に対応する全周波数範囲にお
    いて対称軸（Ｄ）に垂直な平面内での入射方向に応じて
    僅かに変化し、前記変化はこの周波数帯域が7000Hzに延
    長されたときに増加し、この周波数帯域の上部において
    この信号の変動を低減すること、従ってマイクロフォン
    の搭載部品の直径を低減することがさらに可能である請
    求項１から５のいずれか１項に記載の集音装置。
  7. 【請求項７】前記受音要素（M1〜M4、100、300、400）
    は３より大きい偶数ｍ＝2nであり、各受音要素は２個づ
    つの対に関連付けられ、各対の各受音要素は対称軸
    （Ｄ）に関して対称に配置され、 前記処理手段（８）は、各対の前記受音要素からそれぞ
    れ発生する信号がそれらの間で180゜の位相差で加算し
    て相互から減算されるように配置され、 位相シフタが、２つの相隣り合う前記受音要素からそれ
    ぞれ出力される信号の間に360゜/mの位相差を付与する
    ために１つの対から発生する信号に適用され、 位相差に与えられた信号が加算される請求項１から６の
    いずれか１項に記載の集音装置。
  8. 【請求項８】前記処理手段（８）は、前記受音要素（M1
    〜M4、100、300、400）の対に対して、対を成す２個の
    前記受音要素（M1〜M4、100、300、400）から発生する
    それぞれの信号を受信する２つの入力端子（E1、E3及び
    E2、E4）、及び入力端子（E1〜E4）で受信された２つの
    信号の間の増幅された差（S13及びS24）を供給する１つ
    の出力端子を具備する差動増幅器（A13及びA24）を含む
    請求項７に記載の集音装置。
  9. 【請求項９】前記処理手段（８）は、２個の相隣り合う
    前記受音要素で発生する信号の間に360゜/mのの位相差
    を付与するために、対の一方から発生する信号（S13、S
    24）を受信する１つの入力端子と１つの出力端子（SD1
    3、SD24）を具備するｎ個の位相差チャンネル（D13、D2
    4）を含み、 前記位相差チャンネルの出力が、この集音装置から発生
    する信号を構成するために加算される請求項７又は８に
    記載の集音装置。
  10. 【請求項１０】各位相差チャンネル（D13、D24）は、２
    種類の全通過セル（PT1、PT2）に属する複数の全通過セ
    ルの直列接続である集合体（PT1A、PT2B、PT1C、PT2A、
    PT1B、PT2C）を含み、 第１の全通過セル（PT1）は、出力信号と入力信号の間
    に入力信号音声周波数に応じて全通過セル（PT1）によ
    って付与される、０゜から180゜の間であり全通過セル
    （PT1）の基準周波数f1＝1/（２πR1C1）に対して約90
    ゜となる基本的な位相差をその値が決定する抵抗（R1）
    とキャパシタ（C1）を含み、 第２の全通過セル（PT2）は、出力信号と入力信号の間
    に入力信号音声周波数に応じて全通過セル（PT2）によ
    って付与される、180゜から360゜の間であり全通過セル
    （PT2）の基準周波数f2＝1/（２πR2C2）に対して約270
    ゜となる基本的な位相差をその値が決定する抵抗（R2）
    とキャパシタ（C2）を含み、 各位相差チャンネル（D13、D24）中に直列に組み込まれ
    た全通過セルは、基準周波数の増加順序を考慮して第１
    （PT1）又は第２（PT2）のいづれかであり、２つの位相
    差チャンネル（D13、D24）に対して同一である率（Ｋ）
    の略等比級数的な基準周波数（Ｆ、KF、K2F、Ｇ、KG、K
    2G）を有する少なくとも１つの全通過セル（PT1A、PT2
    B、PT1C、PT2A、PT1B、PT2C）を含む請求項９に記載の
    集音装置。
  11. 【請求項１１】等比級数の前記率（Ｋ）が、略exp
    （π）である請求項10に記載の集音装置。
  12. 【請求項１２】２つの独立した位相差チャンネル（D1
    3、D14）に属する相違する形式の２つの全通過セル（PT
    1、PT2）が、その比（G/F）が略Ｋ１−（d/180）に等し
    い基準周波数（Ｆ、Ｇ）を有する請求項10又は11に記載
    の集音装置。 ここでＫは等比級数の率であり、ｄは度で表され２つの
    位相差チャンネル（D13、D14）にそれぞれ適用される位
    相差（D1、D2）の間の所定の差に等しい予め定められた
    値を表す。
  13. 【請求項１３】位相差チャンネル（D13、D24）当たりの
    全通過セルの数が３である請求項10から12のいずれか１
    項に記載の集音装置。
  14. 【請求項１４】対称軸（Ｄ）の回りに対称構造を有する
    請求項１から13のいずれか１項に記載の集音装置。
  15. 【請求項１５】音声収集手段及び少なくとも１つのラウ
    ドスピーカ（４、504、505）を含む音声再生手段を含む
    音声収集・再生装置であって、 前記音声収集手段が対称軸に関して請求項１から14のい
    ずれか１項に係る装置を含む音声収集・再生装置。
  16. 【請求項１６】音声再生装置が対称軸（Ｄ）の回りに対
    称構造を有するように、音声収集・再生手段が対称軸
    （Ｄ）上に配置された請求項15に記載の音声収集・再生
    装置。
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