JP3899983B2

JP3899983B2 - Microphone device

Info

Publication number: JP3899983B2
Application number: JP2002106866A
Authority: JP
Inventors: 一彦小沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: JP2003304586A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の無指向性マイクユニットを、それぞれの振動板が互いに向かい合うように対向させて同軸上に配置し、その一対の無指向性マイクユニットそれぞれからのマイク出力信号の和信号を出力するようにしたマイクロホン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、図１を参照して、第１及び第２の無指向性マイクユニットを、それぞれの振動板が互いに向かい合うように対向させて同軸上に配置し、その第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号の和信号を出力するようにしたマイクロホンの構造及びその動作を説明する。
【０００３】
図１Ａを参照して、このマイクロホンの構造（特開平１−７３８９８号公報参照）を説明する。２個の無指向性マイクユニット、即ち、第１及び第２の無指向性マイクユニット（マイクロホンユニット）１、２が、それぞれの振動板９、１０、即ち、それぞれの受音面が所定の空間を介して互いに向かい合うように対向させて同軸上に配置され、これらマイクユニット１、２がそれぞれの周囲に共通に設けられた円筒状の結合子３によって結合されている。結合子３には、１個または複数個の孔もしくは隙間４が設けられ、この１個または複数個の孔もしくは隙間４を通じて、外部からの音が、その結合子３内に入り、第１及び第２の無指向性マイクユニット１、２それぞれの振動板９、１０を振動させる。この振動板９、１０の振動は、それぞれ電気信号に変換されて、それぞれの各一対の出力端子５、６及び７、８より出力される。
【０００４】
次に、図１Ｂを参照して、このマイクロホンに音声が入る場合の動作を説明する。音声は疎密波として結合子３に設けられた孔または隙間４を通じて、マイクユニット１、２のそれぞれの受音面の間に設けられた空間内に入り、その音声レベルに応じて、マイクユニット１、２それぞれの振動板９、１０を振動させる。このときのマイクユニット１、２のそれぞれの受音面の空間の各部の長さは、可聴帯域の音波の波長より十分小さく設定されている。そのため、音波によって、振動板９、１０は同位相で互いに逆方向に振動せしめられる。したがって、マイクユニット１、２それぞれの＋、−の出力端子５、６及び７、８間には、図示したように、たとえば振動板９、１０が実線のように振動した場合には、実線で示した波形の電気信号が出力され、振動板９、１０が破線のように振動した場合には、破線で示した波形の電気信号が出力され、マイクユニット１、２よりの電気信号は互いに同相になることが分かる。
【０００５】
次に、図１Ｃを参照して、このマイクロホンにノイズによる振動が伝わる場合の動作を説明する。たとえば振動が矢印で示した方向、即ち、マイクユニット１、２の軸と平行な方向に発生した場合、マイクユニット１、２のそれぞれの振動板９、１０は、その振動についていけず、加えられた振動レベルに比例した大きさで振動するために、マイクユニット１、２それぞれの＋、−の出力端子５、６及び７、８間には、ノイズ信号が出力される。しかし、結合子３はマイクロホンユニット１、２を強固に結合しているために、振動板９及び１０は同位相で同方向に振動し、したがって＋、−の出力端子５、６及び７、８間には、図示したように、振動板が実線のように振動した場合には、実線で示した波形の電気信号が出力され、振動板が破線のように振動した場合には、破線で示した波形の電気信号が出力され、マイクユニット１、２よりの電気信号は互いに逆相になることが分かる。
【０００６】
ここで、図２を参照して、近接配置される２つのマイクユニットの動作について説明する。まず、距離間隔ｄをもって配置されるマイクユニットＭＩＣ１、ＭＩＣ２に音源Ａ方向から振幅ａの余弦波の音波が到来した場合に、その音波は、間隔ｄに対して十分長い距離だけ離れた音源Ａから２つのマイクユニットＭＩＣ１、ＭＩＣ２に到来するため、振幅ａの余弦波の音波はマイクユニットＭＩＣ１、ＭＩＣ２にはそれぞれ平行に到来するものと考えられる。さらに、間隔ｄが音源Ａの波長よりも十分に短いとすれば、マイクユニットＭＩＣ１、ＭＩＣ２からそれぞれ出力される電気信号（１）、（２）は、次の数１、２に示す式で表わされる。
【０００７】
【数１】
信号（１）＝ａ・ｃｏｓ（ωｔ）
【０００８】
【数２】
信号（２）＝ａ・ｃｏｓ（ωｔ−φ）
【０００９】
ここでφは、マイクユニットＭＩＣ２及び音源Ａの方向を結ぶ直線及びこの直線に対し、マイクユニットＭＩＣ１から下ろした垂線が交わる点ｃと、マイクユニットＭＩＣ２との間の距離に相当する位相差である。したがって、信号（２）は信号（１）に対して位相φだけ遅れた同じ振幅ａの信号となる。当然、位相φは間隔ｄの関数になり、間隔ｄが小さいほど位相φは小さくなる。信号（１）と信号（２）は同位相となるため、図１Ａに示したマイクロホンの構造図におけるマイクユニット１、２間の間隔ｄは数ｍｍ程度である。
【００１０】
次に、図３を参照して、図１Ａのマイクロホンを用いたマイクロホン装置としての、振動ノイズ低減回路の従来例を説明する。２１、２２は、図１Ａに示したマイクユニット１、２にそれぞれ対応するマイクユニットである。尚、図３では、結合素子３の図示は省略されている。マイクユニット２１、２２それぞれの−側の出力端子は共に接地され、それぞれの＋側の出力端子はそれぞれ増幅器（ＡＭＰ）２３、２４のそれぞれの入力側に接続されている。増幅器２３、２４の出力側が、加算器２５の２つの＋側入力端子に接続され、その出力端子よりの出力信号が、出力端子２６に出力される。
【００１１】
図１Ｂで説明したように、マイクロホンに音声が到来するときは、互いに同相の電気信号がマイクロホンから得られるので、図３の場合には、これらの電気信号が加算器２５によって加算される。また、図１Ｃで説明したように、マイクロホンにノイズによる振動が伝わる場合は、互いに逆相の電気信号がマイクロホンから得られるので、図３の場合には、これらの電気信号が加算器２５によって減算される。したがってマイクユニット２１、２２の特性と、増幅器２３、２４のゲインとをそれぞれ揃えることによって、出力端子２６からは、ノイズ信号がキャンセルされ、音声信号だけが＋６ｄＢだけ増幅されて出力されるので、振動ノイズが低減される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ここで図３のマイクロホン装置において、マイクユニット２１、２２と、増幅器２３、２４とはそれぞれ互いに特性が揃っていることを前提にして説明して来た。しかし、実際にはマイクユニットに製造上のバラツキがあり、また、オペアンプ等のアナログ回路で構成される増幅器に、内部素子や外付け抵抗等の定数バラツキに起因する特性やゲインのバラツキがあるため、マイクユニット２１、２２と、増幅器２３、２４とはそれぞれ互いに特性の不揃いが生じることになる。たとえば、マイクユニットでは通常±２〜±４ｄＢ程度、増幅器では±０．５ｄＢ程度のバラツキがある（特に、振動雑音の帯域となる低周波数領域でのバラツキが顕著である）ため、＋側の上限品と、−側の下限品ではレベル差が拡大するため、ノイズ低減効果を低下させる要因になり、特に微少レベルの振動ノイズはキャンセルされ難いという不具合が生じる。
【００１３】
従来はこのバラツキを取り除くために、２個のマイクユニットの選別を行い、ペアリングすることにより特性を合わせていたが、これはマイクロホン装置の価格の上昇につながるという欠点があった。
【００１４】
かかる点に鑑み、本発明は、一対の無指向性マイクユニットを、それぞれの振動板が互いに向かい合うように対向させて同軸上に配置し、その一対の無指向性マイクユニットそれぞれからのマイク出力信号の和信号を出力するようにしたマイクロホン装置において、マイクユニットに特性のバラツキがあっても、振動ノイズ除去効果を低減させることのないマイクロホン装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、第１及び第２の無指向性マイクユニットを、それぞれの振動板が互いに向かい合うように対向させて同軸上に配置し、その第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号の和信号を出力するようにしたマイクロホン装置において、第１または第２の無指向性マイクユニットからのマイク出力信号のいずれか一方のレベルを制御する第１のレベルコントロール手段と、第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号それぞれの低周波数成分のレベル差を検出するレベル差検出手段とを有し、そのレベル差検出手段からのレベル差検出信号によって、第１のレベルコントロール手段を制御するものであって、第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号それぞれの低周波数成分のいずれか一方のレベルを制御する第２のレベルコントロール手段を、レベル差検出手段に設けてなり、レベル差検出手段からのレベル差検出信号によって、第１及び第２のレベルコントロール手段を制御するようにしたマイクロホン装置である。
【００１６】
第１の発明によれば、第１のレベルコントロール手段によって、第１または第２の無指向性マイクユニットからのマイク出力信号のいずれか一方のレベルを制御し、レベル差検出手段によって、第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号それぞれの低周波数成分のレベル差を検出し、そのレベル差検出手段からのレベル差検出信号によって、第１のレベルコントロール手段を制御する。
【００１８】
第３及び第４の発明は、第１及び第２の発明のマイクロホン装置において、第１または第２の無指向性マイクユニットからのマイク出力信号のいずれか一方の低周波数成分のレベルが所定レベル以下であるか否かを判定するレベル判定手段と、そのレベル判定手段によって、第１または第２の無指向性マイクユニットからのマイク出力信号のいずれか一方の低周波数成分のレベルが所定レベル以下であると判定されたときは、第１及び第２の無指向性マイクユニットからのいずれか一方のマイク出力信号同士の低周波数成分のレベル差を検出するように、信号切換えを行う信号切換え手段とを、レベル差検出手段に設けたマイクロホン装置である。
【００１９】
第５の発明は、第１の発明のマイクロホン装置において、レベル差検出手段は、第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号それぞれの低周波数成分のレベル差を算出する減算手段と、その減算手段よりの減算出力に応じて制御信号を生成する制御信号生成手段と、減算手段の減算出力が所定範囲外か否かを判定する減算出力判定手段と、その減算出力判定手段によって、減算手段の減算出力が所定範囲外であると判定されたときは、制御信号生成手段よりの制御信号を保持する保持手段とを備え、制御信号生成手段よりの制御信号によって、第１のレベルコントロール手段を制御するようにしたマイクロホン装置である。
【００２０】
第６の発明は、第２の発明のマイクロホン装置において、レベル差検出手段は、第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号それぞれの低周波数成分のレベル差を算出する減算手段と、その減算手段よりの減算出力に応じて制御信号を生成する制御信号生成手段と、減算手段の減算出力が所定範囲外か否かを判定する減算出力判定手段と、その減算出力判定手段によって、減算手段の減算出力が所定範囲外であると判定されたときは、制御信号生成手段よりの制御信号を保持する保持手段とを備え、制御信号生成手段よりの制御信号によって、第１及び第２のレベルコントロール手段を制御するようにしたマイクロホン装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図４を参照して、本発明の実施の形態のマイクロホン装置の一例を説明する。まず、３１、３２は、図１Ａで説明したマイクロホンを構成する第１及び第２のマイクユニットである。なお、図４では、図１Ａにおける結合子３の図示を省略している。マイクユニット３１、３２のそれぞれの−側出力端子は接地され、それぞれの＋側端子は、増幅器（ＡＭＰ）３３、３４それぞれの入力側に接続されている。
【００２２】
増幅器３３、３４それぞれよりの出力信号が、Ａ／Ｄ変換器３５、３６に供給されて、それぞれデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器３５、３６のいずれか一方、たとえば、Ａ／Ｄ変換器３６よりの出力信号が、レベルコントロール手段（可変ゲイン増幅器）４０に供給される。４１はレベル差検出回路（レベル差検出手段）で、このレベル差検出回路４１によって、Ａ／Ｄ変換器３５及びレベルコントロール手段４０の両デジタル出力信号の低周波成分のレベル差が検出され、そのレベル差検出出力４２がレベルコントロール手段４０に供給されて、Ａ／Ｄ変換器３６の出力信号のレベルが制御される。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器３５の出力信号及びＡ／Ｄ変換器３６の出力信号のレベルコントロール手段４０によってレベルが制御された出力信号が、加算器３７の２つの＋側入力端子に供給されて加算され、その出力端子からノイズの低減された加算出力が得られる。
【００２４】
ここで、図４のマイクロホン装置の動作を説明する。まず、マイクユニット３１、３２の特性と、増幅器３３、３４のゲインとがそれぞれ等しく設定された場合には、増幅器３３、３４それぞれの出力信号を加算することにより振動によるノイズ信号がキャンセルされ、音声信号が＋６ｄＢだけ増幅された出力信号が得られる。しかし、前述したように、実際のマイクユニット３１、３２及び増幅器３３、３４の特性には、アナログ回路であるがゆえに、必ずバラツキが発生するため、各素子の無選別、無調整のままでは、比較的大レベルのノイズ信号入力に対してはある程度のノイズキャンセル効果が見込めるが、振動が比較的微少レベルの信号に対しては、ほとんどノイズキャンセル効果は見込めない。
【００２５】
したがって、図４のマイクロホン装置においては、常に増幅器３３の出力信号のレベルと、増幅器３４の出力信号のレベルとが同じになるように自動調整しながら両者の出力信号を加算することで、各素子の選別や調整によるコストアップを避けながら、振動が微少レベルの入力信号に対しても、ノイズキャンセル効果を最大限発揮することができる。
【００２６】
そこで、図４のマイクロホン装置においては、まず、増幅器３３の出力信号をレベル差検出回路４１の一方の入力端に入力し、他方の入力端にはレベルコントロール手段４０の出力信号を入力し、さらにレベル差検出回路４１のレベル差検出出力４２がレベルコントロール手段４０に供給されて、Ａ／Ｄ変換器３６よりの出力信号のレベルが制御されるように、帰還ループが掛けられる。これによって、常に、レベルコントロール手段４０の出力信号のレベルをレベル差検出回路４１に入力する増幅器３３の出力レベルに等しくすることができる。
【００２７】
以下に、図５を参照して、本発明の実施の形態のマイクロホン装置の他の例を説明する。図４のマイクロホン装置は、レベルコントロール手段４０の出力信号をレベル差検出４１に入力するフィードバック方式であり、これはチャンネル間のレベル差を常に監視し、最小になるように帰還動作するため、レベル差の誤差が少なくできる利点がある反面、一旦誤差を検出して帰還をかけるために、収束する前にレベル差が後段に出力される欠点がある。
【００２８】
そこで、図５のマイクロホン装置では、レベルコントロール方式として、レベルコントロール手段４０への入力信号をレベル差検出回路４１に入力するようにしたフィードフォワード方式を採用している。この方式はチャンネル間のレベル差を、事前に監視して吸収できるために、収束時のレベル差を後段に出力しない利点がある反面、レベル差検出回路４１やレベルコントロール手段４０の合わせ込みが必要であり、レベル差の誤差が出やすい欠点がある。
【００２９】
次に、図６を参照して、図４及び図５のマイクロホン装置におけるレベル差検出回路４１の具体回路の例を説明する。まず入力端子１１１、１１２に、たとえば、図４におけるＡ／Ｄ変換器３５及びゲインコントロール手段４０の出力信号が入力され、それぞれの信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０１、１０２によって帯域制限される。これらローパスフィルタ１０１、１０２は、上述した図２に示したマイク間隔ｄに対して、入力する音波の波長が十分に長い、つまり周波数が低い帯域を抽出するために設けられており、これにより入力端子１１１、１１２から入力した信号の振幅を等しくすることができる。ローパスフィルタ１０１、１０２からの出力信号は、それぞれ絶対値化回路１０３、１０４に供給されて、正値に絶対値化される。絶対値化回路１０３、１０４の出力は、ピーク検波回路１０５、１０６に供給されてピークレベルが検出される。ピーク検波回路１０５、１０６それぞれによって検出されたピークレベルは、加算器（減算器）１０７の＋側の入力端子及び−側の入力端子に入力されて、前者から後者が減算される。
【００３０】
加算器（減算器）１０７の出力が符号検出回路１０８に供給されて、加算器（減算器）１０７の出力の符号、即ち、＋、−、０の別が検出される。その検出された符号を制御信号生成回路１０９に入力する。制御信号生成回路１０９は、たとえばアップダウンカウンタで構成され、入力した符号に応じてアップカウントもしくはダウンカウントを繰り返すことにより制御信号を生成する。この制御信号は、時定数付加回路１１０を介して出力端子１１３からレベル制御信号として出力される。このレベル制御信号は図４及び図５における制御信号４２に相当する。なお時定数付加回路１１０は、たとえばローパスフィルタ（ＬＰＦ）で構成され、前段の制御信号生成回路１０９を構成するアップダウンカウンタで生成された制御信号を、通常デジタル処理におけるクロック周期に同期して階段的に変化する信号を補間することで変化を滑らかにしている。
【００３１】
次に、図７を参照して、図６のレベル差検出回路におけるピーク検波回路１０５、１０６によるピーク検波について説明する。まず、図６における入力端子１１１には、例えば、図４のＡ／Ｄ変換器３５からの入力信号が入力し、図６における入力端子１１２には、図４のＡ／Ｄ変換器３６からの入力信号が入力し、それぞれローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０１、１０２によって帯域制限されることによって、図７Ａ、Ｂそれぞれの左側の波形の信号が得られる。このとき、図７Ｂの左側の波形の信号が、図７Ａの左側の波形の信号に対し、マイク間隔ｄ（図２参照）に対応する遅延時間Ｔｄ（＝Ｔ０−Ｔ１）だけ遅れている。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０１、１０２の各出力は、絶対値化回路１０３、１０４により、図７Ａ、Ｂの右側の実線で示した波形に絶対値化され、その後、ピーク検波回路１０５、１０６によって、図７Ａ、Ｂの右側に破線で示したようにピークレベルが検出される。ここで時点Ｔ２において、図７Ａ、Ｂの右側の波形の信号を比較すると、実線の絶対値化後ではレベル差が存在するが、破線のピーク検波後ではほとんどレベル差が生じないことが分かる。そして、ピーク検波後に存在するレベル差は、図４に示したマイクユニット３１、３２と、増幅器（ＡＭＰ）３３、３４によるものが殆ど全てである。
【００３２】
次に、図８のフローチャートを参照して、図６のレベル差検出回路におけるレベル差検出の動作を説明する。入力端子１１１から入力した信号は、図６及び図７について詳述したように、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０１、絶対値化回路１０３、ピーク検波回路１０５を介して、図７Ａの右側の波形の信号において、囲み破線枠で囲まれた加算器（減算器）１０７及び符号検出回路１０８に入力される。同様に、入力端子１１２から入力した信号も、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０２、絶対値化回路１０４、ピーク検波回路１０６を介して、図７Ｂの右側の波形の信号において、囲み破線枠で囲まれた加算器１０７（減算器）及び符号検出回路１０８に入力される。
【００３３】
加算器１０７及び符号検出回路１０８においては、まず判断ステップ１２０のように信号Ａ−信号Ｂ＞０か否かが判断され、ｙｅｓであれば符号は正値と判断されるため、次の制御信号生成回路１０９における処理ステップ１２２に移行し、ｎｏであれば判断ステップ１２１に移行して、信号Ａ−信号Ｂ＜０か否かが判断される。判断ステップ１２１の判断がｙｅｓであれば符号は負値と判断されるため、次の制御信号生成回路１０９の処理ステップ１２３に移行し、ｎｏであれば信号Ａ−信号Ｂ＝０であるから、信号ゼロと判断されて制御信号生成回路１０９の処理ステップ１２４に移行する。
【００３４】
そして、制御信号生成回路１０９では、処理ステップ１２２でアップダウンカウンタをアップカウントし、処理ステップ１２３でダウンカウントし、処理ステップ１２４で前カウント値をホールドし、それぞれの処理ステップの後、時定数付加回路１１０を介して出力端子１１３から信号が出力される。
【００３５】
したがって、この出力端子１１３よりの出力を、たとえば、図４におけるレベル制御信号４２としてレベルコントロール手段４０に入力し、レベルコントロール手段４０の出力レベルが、レベル制御信号４２の値がアップカウントされて増加する方向で増加するとすれば、Ａ／Ｄ変換器３５の出力レベルに対してレベルコントロール手段４０の出力が小さい時には、レベル制御信号４２の値がアップカウントされてレベルコントロール手段４０の出力レベルを大きくし、逆にＡ／Ｄ変換器３５の出力レベルに対してレベルコントロール手段４０の出力が大きい時には、レベル制御信号４２の値がダウンカウントされてレベルコントロール手段４０の出力レベルを小さくし、Ａ／Ｄ変換器３５の出力レベルとレベルコントロール手段４０の出力が同じになって、前カウント値をホールドしたところで制御が停止される。そしてこの制御は信号が入力した時点で行われ、以後ホールドされるため、常に信号レベルが等しくなる。
【００３６】
次に、図９を参照して、図４及び図５におけるレベル検出回路４１の他の具体例を説明する。尚、図９において、図６と対応する部分には、同一符号を付して説明する。まず、入力端子１１１、１１２にそれぞれ供給される、たとえば図４のＡ／Ｄ変換器３５及びレベルコントロール手段４０よりの各出力信号は夫々ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０１、１０２に供給されて、それぞれ所定の周波数以下に帯域制限され、その後絶対値化回路１０３、１０４に供給されてそれぞれ絶対値化処理される。
【００３７】
絶対値化回路１０３の出力は、ピーク検波回路１０５に供給されて所定のピーク検波が成され後、加算器（減算器）１０７の＋側の入力端子に入力される。また、絶対値化回路１０４の出力は、レベルコントロール手段１２０に入力されてレベル制御され、その後ピーク検波回路１０６に入力されてピーク検波された後、加算器（減算器）１０７の−側の入力端子に入力される。
【００３８】
加算器（減算器）１０７では、ピーク検波回路１０５の検波出力から、ピーク検波回路１０６の検波出力が減算され、その減算出力が符号検出回路１０８に供給されて、その減算出力の符号が検出される。符号検出回路１０８の出力は、制御信号生成１０９、時定数付加１１０を経てレベル制御信号１１３として出力される。ここでレベル制御信号１１３が、レベルコントロール手段１２０にレベル制御信号として供給されるために、たとえば入力端子１１１側の入力信号が、入力端子１１２側の入力信号よりもレベルが大きい場合には、符号検出回路１０８によって、＋符号が検出され、これによりレベル制御信号１１３をレベルコントロール手段１２０に供給して、ピーク検波回路１０６側のピーク検波出力のレベルが大きくなるように、レベルコントロール手段１２０を制御することにより、ピーク検波回路１０５、１０６の各ピーク検波出力のレベルが等しくなるようなレベル制御信号１１３を得ることが出来る。
【００３９】
したがって、例えば、図５のマイクロホン装置において、図９のレベル差検出回路で生成したレベル制御信号１１３を、レベル制御信号４２としてレベルコントロール手段４０に供給することで、レベルコントロール手段４０はフィードフォワード方式で制御され、レベルコントロール手段１２０はフィードバック方式で制御されていることになり、フィードフォワード方式の応答性の良さとフィードバック方式のレベル誤差の少なさの両者の利点を併せ持つ。また、このときレベルコントロール手段４０、１２０は同様に構成され、両者の回路バラツキを最小にすることが必要条件であるが、すべてデジタル回路で構成すればこの回路バラツキを皆無にすることができる。
【００４０】
次に、図１０を参照して、図４及び図５におけるレベル検出回路４１の他の具体例を説明する。尚、図１０において、図６及び図９と対応する部分には、同一符号を付して説明する。図１０のレベル差検出回路では、図９のレベル差検出回路との相違点のみを述べる。まず、レベル判定手段１２１は、入力端子１１１、１１２にそれぞれ入力される信号のいずれかが微少レベルになった時の誤動作の防止を目的としており、絶対値化回路１０３、１０４の出力信号のレベルを常時判定し、どちらかの信号レベルが所定のレベルよりも小さい場合には出力する信号を、それまでの絶対値化回路１０４の出力側から絶対値化回路１０３の出力側に切替える処理を行い、入力信号を同一化（モノラル化）することにより、レベルコントロール手段１２０の入出力ゲインを０ｄＢに初期化することができる。したがって、使用するシステムの電源投入時等における入力信号の不安定時にも大きな誤動作を防ぐことが出来る。
【００４１】
次にホールド判定手段１２５について述べる。加算器（減算器）１０７の減算出力には、入力端子１１１、１１２に入力される信号のチャンネル間レベル差が常時出力されるが、レベルコントロール手段１２０でレベル制御処理が進み、ピーク検波回路１０５、１０６の両ピーク検波出力の信号レベルが等しくなると、加算器（減算器）１０７はわずかなノイズに対してもレベル差を出力し、そのレベル差の符号は、＋、−を交互に頻繁に繰り返してしまい、不安定動作の一因になってしまう。また、逆に、一対のマイクユニットに風雑音が入力した場合には、チャンネル間に大きなレベル差が発生する場合があり、これにより本来のチャンネル間レベル差を越えて誤動作する場合もある。したがって、ホールド判定手段１２５は、加算器（減算器）１０７の出力が所定のレベル範囲の外、すなわち、所定のレベル範囲より小さい場合や大きい場合を判定し、その場合には制御信号生成手段１０９で生成するレベル制御信号を前値ホールドするようにして、上述した大きな誤動作を防ぐようにしている。
【００４２】
尚、図１０のレベル差検出回路におけるレベル判定手段１２１及びホールド判定手段１２５は、互いに独立な信号処理手段であるが、図１０に図示した如く両者を併用することも、又、いずれか一方を省略することも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
第1の発明によれば、第１及び第２の無指向性マイクユニットを、それぞれの振動板が互いに向かい合うように対向させて同軸上に配置し、その第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号の和信号を出力するようにしたマイクロホン装置において、第１または第２の無指向性マイクユニットからのマイク出力信号のいずれか一方のレベルを制御する第１のレベルコントロール手段と、第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号それぞれの低周波数成分のレベル差を検出するレベル差検出手段とを有し、そのレベル差検出手段からのレベル差検出信号によって、第１のレベルコントロール手段を制御するものであって、第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号それぞれの低周波数成分のいずれか一方のレベルを制御する第２のレベルコントロール手段を、レベル差検出手段に設けてなり、レベル差検出手段からのレベル差検出信号によって、第１及び第２のレベルコントロール手段を制御するようにしたので、使用する第1及び第2の無指向性マイクユニットに特性ばらつきがあっても、振動ノイズ除去効果を低減させることがなく、しかも、ペアリングのためのマイクユニットの選別によるコストアップの生じないマイクロホン装置を得ることができ、さらに、フィードフォワード方式のレベルコントロールにおける応答性の良さと、フィードバック方式のレベルコントロールにおけるレベル誤差の少なさを兼ね備えたマイクロホン装置を得ることができる。
【００４５】
第３及び第４の発明によれば、第１及び第２の発明のマイクロホン装置において、第１または第２の無指向性マイクユニットからのマイク出力信号のいずれか一方の低周波数成分のレベルが所定レベル以下であるか否かを判定するレベル判定手段と、そのレベル判定手段によって、第１または第２の無指向性マイクユニットからのマイク出力信号のいずれか一方の低周波数成分のレベルが所定レベル以下であると判定されたときは、第１及び第２の無指向性マイクユニットからのいずれか一方のマイク出力信号同士の低周波数成分のレベル差を検出するように、信号切換えを行う信号切換え手段とを、レベル差検出手段に設けたので、第１及び第２の発明の効果に加えて、第１及び第２のマイクユニットに入力する音声レベルが微少レベルである場合や、電源投入時等の不安定時に、レベルコントロール手段が誤動作するおそれのないマイクロホン装置を得ることができる。
【００４６】
第５の発明によれば、第１の発明のマイクロホン装置において、レベル差検出手段は、第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号それぞれの低周波数成分のレベル差を算出する減算手段と、その減算手段よりの減算出力に応じて制御信号を生成する制御信号生成手段と、減算手段の減算出力が所定範囲外か否かを判定する減算出力判定手段と、その減算出力判定手段によって、減算手段の減算出力が所定範囲外であると判定されたときは、制御信号生成手段よりの制御信号を保持する保持手段とを備え、制御信号生成手段よりの制御信号によって、第１のレベルコントロール手段を制御するようにしたので、第１の発明の効果に加えて、レベル補正が収束した後に、第１のレベルコントロール手段がレベル変動を起こしたり、風雑音が第１及び第２のマイクユニットに入力したときに、第１のレベルコントロール手段が誤動作するおそれのないマイクロホン装置を得ることができる。
【００４７】
第６の発明によれば、第２の発明のマイクロホン装置において、レベル差検出手段は、第１及び第２の無指向性マイクユニットからの第１及び第２のマイク出力信号それぞれの低周波数成分のレベル差を算出する減算手段と、その減算手段よりの減算出力に応じて制御信号を生成する制御信号生成手段と、減算手段の減算出力が所定範囲外か否かを判定する減算出力判定手段と、その減算出力判定手段によって、減算手段の減算出力が所定範囲外であると判定されたときは、制御信号生成手段よりの制御信号を保持する保持手段とを備え、制御信号生成手段よりの制御信号によって、第１及び第２のレベルコントロール手段を制御するようにしたので、第２の発明の効果に加えて、レベル補正が収束した後に、第１及び第２のレベルコントロール手段がレベル変動を起こしたり、風雑音が第１及び第２のマイクユニットに入力したときに、第１及び第２のレベルコントロール手段が誤動作するおそれのないマイクロホン装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａマイクロホンの構造を示す断面図である。
Ｂマイクロホンにおける音声が入力したときの振動板の動きと出力波形を示す図である。
Ｃマイクロホンにおける振動が入力したときの振動板の動きと出力波形を示す図である。
【図２】近接配置されたマイクユニットの動作説明を示す説明図である。
【図３】従来のマイクロホン装置を示すブロック線図である。
【図４】本発明の実施の形態のマイクロホン装置の例を示すブロック線図である。
【図５】本発明の実施の形態のマイクロホン装置の他の例を示すブロック線図である。
【図６】レベル差検出回路の例を示すブロック線図である。
【図７】ピーク検波の説明のための波形図である。
【図８】図６のレベル差検出回路の動作説明のためのフローチャートである。
【図９】レベル差検出回路の他の例を示すブロック線図である。
【図１０】レベル差検出回路の他の例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
３１、３２第１及び第２の無指向性マイクユニット、３３、３４増幅器、３５、３６Ａ／Ｄ変換器、３７加算器、４０レベルコントロール手段、４１レベル差検出回路、４２レベル差検出出力、１０１、１０２ローパスフィルタ、１０３、１０４絶対値化回路、１０５、１０６ピーク検波回路、１０７加算器（減算器）、１０８符号検出回路、１０９制御信号生成回路、１１０時定数付加回路、１１１、１１２入力端子、１１３出力端子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a pair of omnidirectional microphone units are arranged coaxially so that their diaphragms face each other, and a sum signal of the microphone output signals from each of the pair of omnidirectional microphone units is output. The present invention relates to a microphone device.
[0002]
[Prior art]
First, referring to FIG. 1, first and second omnidirectional microphone units are arranged on the same axis so that their diaphragms face each other, and the first and second omnidirectional units are arranged. The structure and operation of a microphone that outputs the sum signal of the first and second microphone output signals from the microphone unit will be described.
[0003]
With reference to FIG. 1A, the structure of this microphone (see Japanese Patent Laid-Open No. 1-73898) will be described. Two omnidirectional microphone units, i.e., first and second omnidirectional microphone units (microphone units) 1 and 2, have their diaphragms 9 and 10, i.e. their sound receiving surfaces are in a predetermined space. The microphone units 1 and 2 are coaxially arranged so as to face each other via the, and are connected by a cylindrical connector 3 provided in common around each of them. The connector 3 is provided with one or a plurality of holes or gaps 4, and sound from the outside enters the connector 3 through the one or a plurality of holes or gaps 4, and The diaphragms 9 and 10 of the second omnidirectional microphone units 1 and 2 are vibrated. The vibrations of the diaphragms 9 and 10 are converted into electric signals and output from the respective pair of output terminals 5, 6 and 7, 8.
[0004]
Next, with reference to FIG. 1B, the operation when sound enters the microphone will be described. The sound enters the space provided between the sound receiving surfaces of the microphone units 1 and 2 through the holes or gaps 4 provided in the connector 3 as dense waves, and the microphone unit 1 according to the sound level. 2, the respective diaphragms 9 and 10 are vibrated. At this time, the length of each part of the space of the sound receiving surfaces of the microphone units 1 and 2 is set to be sufficiently smaller than the wavelength of the sound wave in the audible band. Therefore, the diaphragms 9 and 10 are vibrated in opposite directions with the same phase by the sound wave. Accordingly, between the + and-output terminals 5, 6 and 7, 8 of each of the microphone units 1 and 2, as shown in the figure, for example, when the diaphragms 9 and 10 vibrate as shown by a solid line, they are indicated by a solid line. When the electrical signals having the waveforms shown are output and the diaphragms 9 and 10 vibrate as indicated by broken lines, the electrical signals having the waveforms indicated by the broken lines are output, and the electrical signals from the microphone units 1 and 2 are in phase with each other. I understand that
[0005]
Next, with reference to FIG. 1C, an operation when vibration due to noise is transmitted to the microphone will be described. For example, when the vibration is generated in the direction indicated by the arrow, that is, in the direction parallel to the axis of the microphone units 1 and 2, the diaphragms 9 and 10 of the microphone units 1 and 2 cannot follow the vibration and are added. In order to vibrate at a magnitude proportional to the vibration level, a noise signal is output between the + and-output terminals 5, 6 and 7, 8 of the microphone units 1 and 2, respectively. However, since the connector 3 firmly couples the microphone units 1 and 2, the diaphragms 9 and 10 vibrate in the same direction in the same phase, and therefore, the output terminals 5, 6 and 7, 8 of + and −. In the meantime, as shown in the figure, when the diaphragm vibrates as indicated by a solid line, an electric signal having a waveform indicated by a solid line is output, and when the diaphragm vibrates as indicated by a broken line, it is indicated by a broken line. It can be seen that the electrical signals having the same waveform are output, and the electrical signals from the microphone units 1 and 2 are out of phase with each other.
[0006]
Here, with reference to FIG. 2, the operation of the two microphone units arranged close to each other will be described. First, when a cosine wave having an amplitude a from the direction of the sound source A arrives at the microphone units MIC1 and MIC2 arranged with a distance interval d, the sound waves are emitted from the sound source A separated by a sufficiently long distance with respect to the interval d. Since it arrives at the two microphone units MIC1 and MIC2, it is considered that the sound wave of the cosine wave having the amplitude a arrives in parallel at the microphone units MIC1 and MIC2. Further, if the interval d is sufficiently shorter than the wavelength of the sound source A, the electrical signals (1) and (2) respectively output from the microphone units MIC1 and MIC2 are expressed by the following equations (1) and (2). It is.
[0007]
[Expression 1]
Signal (1) = a · cos (ωt)
[0008]
[Expression 2]
Signal (2) = a · cos (ωt−φ)
[0009]
Here, φ is a phase difference corresponding to the distance between the microphone unit MIC2 and the straight line connecting the direction of the microphone unit MIC2 and the sound source A and the point c where the perpendicular line dropped from the microphone unit MIC1 intersects the straight line. . Therefore, the signal (2) is a signal having the same amplitude a delayed by the phase φ with respect to the signal (1). Of course, the phase φ is a function of the interval d, and the smaller the interval d, the smaller the phase φ. Since the signal (1) and the signal (2) have the same phase, the distance d between the microphone units 1 and 2 in the structure diagram of the microphone shown in FIG. 1A is about several millimeters.
[0010]
Next, a conventional example of a vibration noise reduction circuit as a microphone device using the microphone of FIG. 1A will be described with reference to FIG. Reference numerals 21 and 22 denote microphone units respectively corresponding to the microphone units 1 and 2 shown in FIG. 1A. In FIG. 3, the coupling element 3 is not shown. The negative output terminals of the microphone units 21 and 22 are both grounded, and the positive output terminals are connected to the input sides of the amplifiers (AMP) 23 and 24, respectively. The output sides of the amplifiers 23 and 24 are connected to the two + side input terminals of the adder 25, and an output signal from the output terminal is output to the output terminal 26.
[0011]
As described with reference to FIG. 1B, when sound arrives at the microphone, electrical signals having the same phase are obtained from the microphone, and in the case of FIG. 3, these electrical signals are added by the adder 25. Further, as described in FIG. 1C, when vibration due to noise is transmitted to the microphone, electrical signals having opposite phases to each other are obtained from the microphone. Therefore, in the case of FIG. 3, these electrical signals are subtracted by the adder 25. Is done. Accordingly, by aligning the characteristics of the microphone units 21 and 22 and the gains of the amplifiers 23 and 24, the noise signal is canceled and only the audio signal is amplified by +6 dB and output from the output terminal 26. Noise is reduced.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in the microphone device of FIG. 3, the description has been made on the assumption that the microphone units 21 and 22 and the amplifiers 23 and 24 have the same characteristics. However, there are actually manufacturing variations in microphone units, and amplifiers composed of analog circuits such as operational amplifiers have characteristics and gain variations due to constant variations in internal elements and external resistors. Therefore, the microphone units 21 and 22 and the amplifiers 23 and 24 have uneven characteristics. For example, the microphone unit usually has a variation of about ± 2 to ± 4 dB, and the amplifier has a variation of about ± 0.5 dB (particularly, the variation in the low frequency region, which is a vibration noise band, is remarkable). The difference in level between the product and the lower limit product on the-side increases, which causes a reduction in the noise reduction effect. In particular, there is a problem that minute level vibration noise is difficult to cancel.
[0013]
Conventionally, in order to remove this variation, the two microphone units are selected and paired to match the characteristics, but this has the disadvantage of increasing the price of the microphone device.
[0014]
In view of the above, the present invention provides a microphone output signal from each of the pair of omnidirectional microphone units in which a pair of omnidirectional microphone units are arranged coaxially with each diaphragm facing each other. In the microphone device that outputs the sum signal of the above, it is an object of the present invention to provide a microphone device that does not reduce the effect of removing vibration noise even if the characteristics of the microphone unit vary.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the first invention, the first and second omnidirectional microphone units are arranged coaxially so that the respective diaphragms face each other, and the first and second omnidirectional microphone units are separated from each other. In the microphone device configured to output a sum signal of the first and second microphone output signals, a first level for controlling the level of one of the microphone output signals from the first or second omnidirectional microphone unit is controlled. Level control means, and level difference detection means for detecting the level difference of the low frequency components of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units. The first level control means is controlled by the level difference detection signal from the difference detection means. A second level control means for controlling a level of one of the low frequency components of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units, The first level control means is controlled by the level difference detection signal from the level difference detection means. This is a microphone device.
[0016]
According to the first aspect of the invention, the first level control means controls the level of one of the microphone output signals from the first or second omnidirectional microphone unit, and the level difference detection means makes the first difference. And a first level control based on a level difference detection signal from the level difference detecting means for detecting a level difference between low frequency components of the first and second microphone output signals from the second omnidirectional microphone unit. Control means.
[0018]
3rd and 4th invention is a microphone apparatus of 1st and 2nd invention, The level of the low frequency component of either one of the microphone output signals from the 1st or 2nd omnidirectional microphone unit is predetermined level Level determining means for determining whether or not the level is low, and the level determining means determines that the level of one of the low frequency components of the microphone output signal from the first or second omnidirectional microphone unit is equal to or lower than a predetermined level. Signal switching means for performing signal switching so as to detect a level difference of low frequency components between any one of the microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units. Is a microphone device provided in the level difference detecting means.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, in the microphone device of the first aspect, the level difference detecting means is the level of the low frequency component of each of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units. Subtracting means for calculating a difference, control signal generating means for generating a control signal in accordance with the subtracted output from the subtracting means, subtracting output determining means for determining whether or not the subtracted output of the subtracting means is outside a predetermined range, When the subtraction output determination means determines that the subtraction output of the subtraction means is out of the predetermined range, the subtraction output determination means includes a holding means for holding a control signal from the control signal generation means, and a control signal from the control signal generation means Thus, the microphone device is adapted to control the first level control means.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, in the microphone device of the second aspect, the level difference detecting means is a level of the low frequency component of each of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units. Subtracting means for calculating a difference, control signal generating means for generating a control signal in accordance with the subtracted output from the subtracting means, subtracting output determining means for determining whether or not the subtracted output of the subtracting means is outside a predetermined range, When the subtraction output determination means determines that the subtraction output of the subtraction means is out of the predetermined range, the subtraction output determination means includes a holding means for holding a control signal from the control signal generation means, and a control signal from the control signal generation means Thus, the microphone device is adapted to control the first and second level control means.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of the microphone device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, 31 and 32 are the 1st and 2nd microphone units which comprise the microphone demonstrated in FIG. 1A. In FIG. 4, illustration of the connector 3 in FIG. 1A is omitted. The minus side output terminals of the microphone units 31 and 32 are grounded, and the plus side terminals are connected to the input sides of the amplifiers (AMP) 33 and 34, respectively.
[0022]
Output signals from the amplifiers 33 and 34 are respectively supplied to A / D converters 35 and 36 and converted into digital signals, respectively. An output signal from one of the A / D converters 35, 36, for example, the A / D converter 36 is supplied to a level control means (variable gain amplifier) 40. Reference numeral 41 denotes a level difference detection circuit (level difference detection means). The level difference detection circuit 41 detects the level difference between the low frequency components of both digital output signals of the A / D converter 35 and the level control means 40. The level difference detection output 42 is supplied to the level control means 40, and the level of the output signal of the A / D converter 36 is controlled.
[0023]
The output signals whose levels are controlled by the level control means 40 of the output signal of the A / D converter 35 and the output signal of the A / D converter 36 are supplied to the two + side input terminals of the adder 37 and added. From the output terminal, an added output with reduced noise can be obtained.
[0024]
Here, the operation of the microphone device of FIG. 4 will be described. First, when the characteristics of the microphone units 31 and 32 and the gains of the amplifiers 33 and 34 are set to be equal to each other, the noise signal due to vibration is canceled by adding the output signals of the amplifiers 33 and 34, and the audio An output signal obtained by amplifying the signal by +6 dB is obtained. However, as described above, since the characteristics of the actual microphone units 31 and 32 and the amplifiers 33 and 34 are analog circuits, there is always a variation. A certain level of noise canceling effect can be expected for a relatively large level noise signal input, but almost no noise canceling effect can be expected for a signal having a relatively small level of vibration.
[0025]
Therefore, in the microphone device of FIG. 4, the output signals of the amplifier 33 and the output signal of the amplifier 34 are always automatically adjusted so that the level of the output signal of the amplifier 34 is the same. The noise canceling effect can be maximized even for an input signal with a very small level of vibration, while avoiding the cost increase due to the selection and adjustment.
[0026]
Therefore, in the microphone device of FIG. 4, first, the output signal of the amplifier 33 is input to one input terminal of the level difference detection circuit 41, and the output signal of the level control means 40 is input to the other input terminal. A feedback loop is applied so that the level difference detection output 42 of the level difference detection circuit 41 is supplied to the level control means 40 and the level of the output signal from the A / D converter 36 is controlled. Thereby, the level of the output signal of the level control means 40 can always be made equal to the output level of the amplifier 33 input to the level difference detection circuit 41.
[0027]
Hereinafter, another example of the microphone device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The microphone device of FIG. 4 is a feedback system in which the output signal of the level control means 40 is input to the level difference detection 41, which constantly monitors the level difference between channels and performs a feedback operation to minimize the level difference. While there is an advantage that the difference error can be reduced, there is a drawback that the level difference is output to the subsequent stage before convergence because the error is once detected and fed back.
[0028]
Therefore, the microphone device of FIG. 5 employs a feedforward system in which an input signal to the level control means 40 is input to the level difference detection circuit 41 as a level control system. Since this method can absorb and monitor the level difference between channels in advance, there is an advantage that the level difference at the time of convergence is not output to the subsequent stage, but the level difference detection circuit 41 and the level control means 40 need to be combined. However, there is a drawback that level difference errors are likely to occur.
[0029]
Next, an example of a specific circuit of the level difference detection circuit 41 in the microphone device of FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. First, for example, the output signals of the A / D converter 35 and the gain control means 40 in FIG. 4 are input to the input terminals 111 and 112, and the respective signals are band-limited by the low-pass filters (LPF) 101 and 102. These low-pass filters 101 and 102 are provided to extract a band in which the wavelength of the input sound wave is sufficiently long, that is, the frequency is low, with respect to the microphone interval d shown in FIG. 2 described above. The amplitudes of the signals input from the terminals 111 and 112 can be made equal. Output signals from the low-pass filters 101 and 102 are supplied to absolute value circuits 103 and 104, respectively, and are converted into absolute values into positive values. The outputs of the absolute value conversion circuits 103 and 104 are supplied to the peak detection circuits 105 and 106 to detect the peak level. The peak level detected by each of the peak detection circuits 105 and 106 is input to the + side input terminal and the − side input terminal of the adder (subtracter) 107, and the latter is subtracted from the former.
[0030]
The output of the adder (subtracter) 107 is supplied to the sign detection circuit 108, and the sign of the output of the adder (subtractor) 107, that is, whether +,-, or 0 is detected. The detected code is input to the control signal generation circuit 109. The control signal generation circuit 109 is composed of, for example, an up / down counter, and generates a control signal by repeating up-counting or down-counting according to the input code. This control signal is output as a level control signal from the output terminal 113 via the time constant adding circuit 110. This level control signal corresponds to the control signal 42 in FIGS. The time constant adding circuit 110 is constituted by, for example, a low-pass filter (LPF), and the control signal generated by the up / down counter constituting the control signal generation circuit 109 in the preceding stage is stepped in synchronization with the clock cycle in normal digital processing. The change is smoothed by interpolating the signal that changes continuously.
[0031]
Next, peak detection by the peak detection circuits 105 and 106 in the level difference detection circuit of FIG. 6 will be described with reference to FIG. First, for example, an input signal from the A / D converter 35 in FIG. 4 is input to the input terminal 111 in FIG. 6, and an input signal from the A / D converter 36 in FIG. Input signals are input and band-limited by the low-pass filters (LPF) 101 and 102, respectively, whereby signals on the left side of FIGS. 7A and 7B are obtained. At this time, the signal having the left waveform in FIG. 7B is delayed from the signal having the left waveform in FIG. 7A by a delay time Td (= T0−T1) corresponding to the microphone interval d (see FIG. 2). The outputs of the low-pass filters (LPF) 101 and 102 are converted into absolute values by the absolute value conversion circuits 103 and 104 into the waveforms shown by the solid lines on the right side of FIGS. 7A and 7B, and then the peak detection circuits 105 and 106 A peak level is detected as indicated by a broken line on the right side of FIGS. Here, when the signals having the waveforms on the right side of FIGS. 7A and 7B are compared at time T2, it can be seen that there is a level difference after the absolute value of the solid line, but almost no level difference after the peak detection of the broken line. The level difference existing after peak detection is almost all due to the microphone units 31 and 32 and the amplifiers (AMP) 33 and 34 shown in FIG.
[0032]
Next, the level difference detection operation in the level difference detection circuit of FIG. 6 will be described with reference to the flowchart of FIG. As described in detail with reference to FIGS. 6 and 7, the signal input from the input terminal 111 is a signal having a waveform on the right side of FIG. 7A via the low-pass filter (LPF) 101, the absolute value conversion circuit 103, and the peak detection circuit 105. 2, the signal is input to the adder (subtracter) 107 and the sign detection circuit 108 surrounded by the enclosed broken line frame. Similarly, the signal input from the input terminal 112 is also surrounded by an enclosed broken line frame in the signal of the waveform on the right side of FIG. 7B via the low-pass filter (LPF) 102, the absolute value conversion circuit 104, and the peak detection circuit 106. The data is input to the adder 107 (subtracter) and the sign detection circuit 108.
[0033]
In adder 107 and sign detection circuit 108, it is first determined whether or not signal A−signal B> 0 as in decision step 120. If yes, the sign is determined to be a positive value. The process proceeds to processing step 122 in the generation circuit 109, and if no, the process proceeds to determination step 121 to determine whether or not signal A−signal B <0. If the determination in the determination step 121 is yes, the sign is determined to be a negative value, so the process proceeds to the processing step 123 of the next control signal generation circuit 109, and if no, the signal A−signal B = 0. When it is determined that the signal is zero, the process proceeds to processing step 124 of the control signal generation circuit 109.
[0034]
In the control signal generation circuit 109, the up / down counter is up-counted in the processing step 122, the down-counting is performed in the processing step 123, the pre-count value is held in the processing step 124, and a time constant is added after each processing step. A signal is output from the output terminal 113 via the circuit 110.
[0035]
Therefore, the output from the output terminal 113 is input to the level control means 40, for example, as the level control signal 42 in FIG. 4, and the output level of the level control means 40 increases as the value of the level control signal 42 is counted up. If the output of the level control means 40 is smaller than the output level of the A / D converter 35, the value of the level control signal 42 is counted up to increase the output level of the level control means 40. On the contrary, when the output of the level control means 40 is larger than the output level of the A / D converter 35, the value of the level control signal 42 is down-counted to reduce the output level of the level control means 40, and the A / D Output level of D converter 35 and output of level control means 40 Is the same, the control is stopped at which holds the previous count value. This control is performed at the time when a signal is input, and is held thereafter, so that the signal levels are always equal.
[0036]
Next, another specific example of the level detection circuit 41 in FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. In FIG. 9, parts corresponding to those in FIG. First, for example, output signals from the A / D converter 35 and the level control means 40 shown in FIG. 4 supplied to the input terminals 111 and 112 are supplied to low-pass filters (LPF) 101 and 102, respectively. The frequency is limited to a frequency equal to or lower than the first frequency, and then supplied to the absolute value circuits 103 and 104 to be subjected to absolute value processing.
[0037]
The output of the absolute value conversion circuit 103 is supplied to the peak detection circuit 105 and subjected to predetermined peak detection, and then input to the + side input terminal of the adder (subtractor) 107. The output of the absolute value converting circuit 104 is input to the level control means 120 and subjected to level control, and then input to the peak detection circuit 106 and subjected to peak detection, and then input to the minus side of the adder (subtractor) 107. Input to the terminal.
[0038]
In the adder (subtracter) 107, the detection output of the peak detection circuit 106 is subtracted from the detection output of the peak detection circuit 105, and the subtraction output is supplied to the sign detection circuit 108 to detect the sign of the subtraction output. The The output of the code detection circuit 108 is output as a level control signal 113 through a control signal generation 109 and a time constant addition 110. Here, since the level control signal 113 is supplied to the level control means 120 as a level control signal, for example, when the input signal on the input terminal 111 side has a higher level than the input signal on the input terminal 112 side, The + sign is detected by the detection circuit 108, whereby the level control signal 113 is supplied to the level control means 120, and the level control means 120 is controlled so that the level of the peak detection output on the peak detection circuit 106 side is increased. By doing so, it is possible to obtain a level control signal 113 in which the levels of the peak detection outputs of the peak detection circuits 105 and 106 are equal.
[0039]
Therefore, for example, in the microphone device of FIG. 5, the level control signal 113 generated by the level difference detection circuit of FIG. 9 is supplied to the level control unit 40 as the level control signal 42, whereby the level control unit 40 is fed forward. Thus, the level control means 120 is controlled by the feedback method, and has both the advantages of the responsiveness of the feedforward method and the small level error of the feedback method. Further, at this time, the level control means 40 and 120 are configured in the same manner, and it is a necessary condition to minimize the circuit variation between the two. However, if all are configured with digital circuits, this circuit variation can be eliminated.
[0040]
Next, another specific example of the level detection circuit 41 in FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. In FIG. 10, parts corresponding to those in FIG. 6 and FIG. In the level difference detection circuit of FIG. 10, only differences from the level difference detection circuit of FIG. 9 will be described. First, the level determination means 121 is for the purpose of preventing malfunction when any of the signals input to the input terminals 111 and 112 respectively becomes a minute level, and the level of the output signal of the absolute value conversion circuits 103 and 104 The signal to be output is switched from the output side of the absolute value conversion circuit 104 to the output side of the absolute value conversion circuit 103 so far when either signal level is lower than the predetermined level. By making the input signals identical (monaural), the input / output gain of the level control means 120 can be initialized to 0 dB. Therefore, a large malfunction can be prevented even when the input signal is unstable when the system used is turned on.
[0041]
Next, the hold determination means 125 will be described. The subtracted output of the adder (subtracter) 107 always outputs the level difference between channels of the signals input to the input terminals 111 and 112. However, the level control process proceeds in the level control means 120, and the peak detection circuit 105 , 106 when the signal levels of both peak detection outputs become equal, the adder (subtractor) 107 outputs a level difference even for a slight noise, and the sign of the level difference frequently changes between + and-. It repeats and contributes to unstable operation. Conversely, when wind noise is input to the pair of microphone units, a large level difference may occur between the channels, which may cause a malfunction beyond the original channel level difference. Therefore, the hold determination unit 125 determines whether the output of the adder (subtracter) 107 is outside the predetermined level range, that is, when the output is smaller or larger than the predetermined level range. In that case, the control signal generation unit 109 is determined. The level control signal generated in step 1 is held at the previous value so as to prevent the above-described large malfunction.
[0042]
The level determination means 121 and the hold determination means 125 in the level difference detection circuit of FIG. 10 are signal processing means independent of each other, but both can be used together as shown in FIG. It can be omitted.
[0043]
【The invention's effect】
According to the first invention, the first and second omnidirectional microphone units are arranged coaxially so that the respective diaphragms face each other so as to face each other, and the first and second omnidirectional microphones are arranged. In the microphone device configured to output the sum signal of the first and second microphone output signals from the unit, the level of one of the microphone output signals from the first or second omnidirectional microphone unit is controlled. First level control means, and level difference detection means for detecting a level difference between low frequency components of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units, The first level control means is controlled by the level difference detection signal from the level difference detection means. A second level control means for controlling a level of one of the low frequency components of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units, The first level control means is controlled by the level difference detection signal from the level difference detection means. As a result, even if there are variations in the characteristics of the first and second omnidirectional microphone units to be used, the effect of eliminating vibration noise is not reduced, and the cost of selecting microphone units for pairing is reduced. Can get a microphone device Furthermore, it is possible to obtain a microphone device that has good responsiveness in feed-forward level control and low level error in feedback-type level control. The
[0045]
According to the third and fourth inventions, in the microphone devices of the first and second inventions, the level of the low frequency component of one of the microphone output signals from the first or second omnidirectional microphone unit is A level determination unit that determines whether or not the level is equal to or lower than a predetermined level and a level determination unit that determines a level of a low frequency component of one of the microphone output signals from the first or second omnidirectional microphone unit. When it is determined that the level is equal to or lower than the level, the signal for switching the signal so as to detect the level difference of the low frequency component between the microphone output signals of either one of the first and second omnidirectional microphone units. Since the switching means is provided in the level difference detecting means, in addition to the effects of the first and second inventions, the sound level input to the first and second microphone units is a very small level. Or if that, unstable when the power-on or the like, it is possible to obtain a microphone unit without risk of the level control means is malfunctioning.
[0046]
According to the fifth invention, in the microphone device of the first invention, the level difference detecting means is a low frequency component of each of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units. Subtracting means for calculating the level difference between the subtracting means, control signal generating means for generating a control signal in accordance with the subtracting output from the subtracting means, and subtracting output determining means for determining whether or not the subtracting output of the subtracting means is outside a predetermined range. And a holding means for holding a control signal from the control signal generation means when the subtraction output determination means determines that the subtraction output of the subtraction means is out of the predetermined range. Since the first level control means is controlled by the control signal, in addition to the effect of the first invention, after the level correction has converged, the first level control means Or causing movement can wind noise when the input to the first and second microphone unit, obtain a microphone device unlikely to cause the first level control means is malfunctioning.
[0047]
According to the sixth invention, in the microphone device of the second invention, the level difference detecting means is a low frequency component of each of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units. Subtracting means for calculating the level difference between the subtracting means, control signal generating means for generating a control signal in accordance with the subtracting output from the subtracting means, and subtracting output determining means for determining whether or not the subtracting output of the subtracting means is outside a predetermined range. And a holding means for holding a control signal from the control signal generation means when the subtraction output determination means determines that the subtraction output of the subtraction means is out of the predetermined range. Since the first and second level control means are controlled by the control signal, in addition to the effect of the second invention, after the level correction converges, the first and second level controllers are controlled. Or causing Le means level variation can wind noise when the input to the first and second microphone unit, obtain a microphone device unlikely to cause the first and second level control means is malfunctioning.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an A microphone.
It is a figure which shows the motion of a diaphragm when the audio | voice in B microphone is input, and an output waveform.
It is a figure which shows the motion and output waveform of a diaphragm when the vibration in C microphone is input.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation of a microphone unit that is disposed in proximity.
FIG. 3 is a block diagram showing a conventional microphone device.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a microphone device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing another example of the microphone device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a level difference detection circuit.
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining peak detection.
8 is a flowchart for explaining the operation of the level difference detection circuit of FIG. 6;
FIG. 9 is a block diagram showing another example of the level difference detection circuit.
FIG. 10 is a block diagram showing another example of the level difference detection circuit.
[Explanation of symbols]
31, 32 First and second omnidirectional microphone units, 33, 34 amplifier, 35, 36 A / D converter, 37 adder, 40 level control means, 41 level difference detection circuit, 42 level difference detection output, 101, 102 Low-pass filter, 103, 104 Absolute value circuit, 105, 106 Peak detection circuit, 107 Adder (subtractor), 108 Sign detection circuit, 109 Control signal generation circuit, 110 Time constant addition circuit, 111, 112 input Terminal, 113 Output terminal.

Claims

The first and second omnidirectional microphone units are arranged on the same axis so as to face each other so that the respective diaphragms face each other, and the first and second omnidirectional microphone units from the first and second omnidirectional microphone units are arranged. In a microphone device that outputs a sum signal of microphone output signals of
First level control means for controlling the level of one of the microphone output signals from the first or second omnidirectional microphone unit;
Level difference detecting means for detecting a level difference of low frequency components of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units,
The first level control means is controlled by a level difference detection signal from the level difference detection means ,
Second level control means for controlling the level of one of the low frequency components of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units, and the level difference detection means It is provided in
A microphone apparatus characterized in that the first and second level control means are controlled by a level difference detection signal from the level difference detection means .

The microphone device according to claim 1,
Level determination means for determining whether the low frequency component level of one of the microphone output signals from the first or second omnidirectional microphone unit is equal to or lower than a predetermined level;
When the level determination means determines that the level of the low frequency component of one of the microphone output signals from the first or second omnidirectional microphone unit is equal to or lower than the predetermined level, the first And a signal switching means for performing signal switching so as to detect a level difference of low frequency components between any one of the microphone output signals from the second omnidirectional microphone unit,
A microphone device provided in the level difference detecting means.

The microphone device according to claim 1,
The level difference detecting means includes a subtracting means for calculating a level difference between low frequency components of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units,
Control signal generating means for generating a control signal according to the subtraction output from the subtracting means;
Subtraction output determination means for determining whether or not the subtraction output of the subtraction means is outside a predetermined range;
By the reduced calculation power determining means, when the subtraction output of the subtraction means is judged to be outside the predetermined range, and a holding means for holding a previous value control signal from said control signal generating means,
A microphone device characterized in that the first level control means is controlled by a preceding value control signal from the control signal generating means.

The microphone device according to claim 1,
The level difference detecting means includes
Subtracting means for calculating a level difference between low frequency components of the first and second microphone output signals from the first and second omnidirectional microphone units;
Control signal generating means for generating a control signal according to the subtraction output from the subtracting means;
Subtraction output determination means for determining whether or not the subtraction output of the subtraction means is outside a predetermined range;
By the reduced calculation power determining means, when the subtraction output of the subtraction means is judged to be outside the predetermined range, and a holding means for holding a previous value control signal from said control signal generating means,
A microphone device characterized in that the first and second level control means are controlled by a preceding value control signal from the control signal generating means.