JP4293884B2

JP4293884B2 - ステレオマイクロホン装置

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Publication number: JP4293884B2
Application number: JP2003369347A
Authority: JP
Inventors: 修粕谷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-10-29
Also published as: JP2005136628A

Description

本発明は、離隔配置した２個の無指向性のマイクロホンの各出力信号を減算処理し、マイクロホンの配置方向の指向性を得るステレオマイクロホン装置に関する。

従来のステレオマイクロホン装置は、特性の揃った２個の単一指向性ＥＣＭ（Electret Condenser Microphone）をそれぞれ左右方向に線対象に角度を振って取付け、左方向に角度を振った単一指向性ＥＣＭの出力信号をＬチャンネル信号とし、右方向に角度を振った単一指向性ＥＣＭの出力信号をＲチャンネル信号とするのが一般であった。単一指向性ＥＣＭは、その出力自体が自身の向いている方向に指向性を有するため、複数個の単一指向性ＥＣＭをそれぞれ角度を振って取付けるだけでステレオマイクロホン装置を容易に実現できる。

しかし、音響的に指向性を実現させるために、単一指向性ＥＣＭは、前面及び背面の両方に音孔を有し、背面側の音孔には音響抵抗を持たせることにより、各方向から両音孔に入射する音波のレベル差（音圧差）及び位相差を利用して振動膜の振動自体に指向性を持たせる構造となっている。したがって、振動膜の振動自体に指向性を持たせるためには、音波の伝播に影響がないように単一指向性ＥＣＭの周囲に空間を確保する必要があり、単一指向性ＥＣＭを例えば吊りゴムにより空間に保持する取付け構造が要求されるため、マイクロホン装置全体としても相応の体積が要求される。よって、単一指向性ＥＣＭを用いて構成されたステレオマイクロホン装置を、小型化が要求される例えばビデオカメラのような可搬型記録装置へ搭載することが困難になっていた。

そこで、前面のみに音孔を有する構造の無指向性ＥＣＭを２個、左右方向に適当な間隔で配置して、音波の入射方向によって各無指向性ＥＣＭに生じる集音信号の時間差を利用し、無指向性ＥＣＭの出力信号を互いに電気的に演算処理することにより、左右方向の指向性を得る方式のステレオマイクロホン装置が採用されるようになった（例えば、特許文献１参照）。無指向性ＥＣＭによる集音であれば、無指向性ＥＣＭの前面以外に空間を設ける必要がないため、無指向性ＥＣＭを筐体に埋め込んでしまうような取付けが可能となり、ステレオマイクロホン装置の体積を大幅に削減でき、可搬型記録装置の小型化にも対応可能となった。

このような方式のステレオマイクロホン装置の場合、無指向性ＥＣＭの出力信号からステレオ音声信号を生成するための処理が必要であり、この処理はステレオマトリクス処理と呼ばれており、以下に説明する。

図４はステレオマトリクス処理を行う従来のステレオマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。図において、１は無指向性の第１ＥＣＭであり、２は無指向性の第２ＥＣＭであり、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２は間隔Ｄにて左右に配置されている。第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の出力信号はそれぞれ、アンプ３及びアンプ４１にて所定倍率増幅されてステレオマトリクス処理部２０に入力される。

ステレオマトリクス処理部２０では、アンプ３の出力信号は、そのまま信号３ｓとして第１減算器２１に入力される一方、遅延器２２にも入力される。遅延器２２の出力信号は減衰器２３に入力され、減衰器２３の出力信号（信号２３ｓ）は第２減算器２４に入力される。同様に、アンプ４１の出力信号はそのまま信号４１ｓとして第２減算器２４に入力される一方、遅延器２５にも入力される。遅延器２５の出力信号は減衰器２６に入力され、減衰器２６の出力信号（信号２６ｓ）は第１減算器２１に入力される。

第１減算器２１はアンプ３の出力信号（信号３ｓ）から減衰器２６の出力信号（信号２６ｓ）を減算し、減算結果の信号を等価器２７へ出力する。第２減算器２４はアンプ４１の出力信号（信号４１ｓ）から減算器２３の出力信号（信号２３ｓ）を減算し、減算結果の信号を等価器２８へ出力する。等価器２７及び等価器２８は、ステレオマトリクス処理によって生じる周波数特性の変化を補正してフラット化する。そして、等価器２７の出力信号（信号２７ｓ）がＬチャンネル信号として得られ、等価器２８の出力信号（信号２８ｓ）がＲチャンネル信号として得られる。

図４に示す従来のステレオマイクロホン装置において、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の配置間隔がＤである場合、遅延器２２及び遅延器２５の遅延時間は、音波がＤの距離だけ進むのに要する時間とほぼ同等に設定されるのが一般的である。この場合のステレオマトリクス処理によるステレオ特性が得られる原理を以下に説明する。なお、ここでは説明を単純化するために、単一周波数の正弦波を用いて説明するものとする（以下、同様とする）。

図５乃至図７はそれぞれ、間隔Ｄにて配置された第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２に対し、感度が共に等しく、左音源、正面音源及び右音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。なお、図５乃至図７においては、上段は音源と、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２との配置関係を示す配置図であり、中段は第１減算器２１及び第２減算器２４の入力信号の波形を示す波形図であり、下段は等価器２７及び等価器２８の出力信号の波形を示す波形図であり、波形図においては、横軸は位相、縦軸は信号レベルをそれぞれ示す（以下、同様とする）。

左音源の場合では、音源から遠いＲチャンネル信号レベルよりも音源に近いＬチャンネル信号レベルの方が高く（図５の下段参照）、正面音源の場合では、Ｌチャンネル信号レベル及びＲチャンネル信号レベルは共に等しく（図６の下段参照）、右音源の場合では、音源から遠いＬチャンネル信号レベルよりも音源に近いＲチャンネル信号レベルの方が高い（図７の下段参照）。したがって、ステレオマトリクス処理によるステレオ特性が得られていることが分る。

続いて、図４に示す従来のステレオマイクロホン装置において、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の配置間隔をＤ／２とした場合のステレオマトリクス処理について説明する。図８乃至図１０はそれぞれ、間隔Ｄ／２にて配置された第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２に対し、感度が共に等しく、左音源、正面音源及び右音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。なお、遅延器２２及び遅延器２５の遅延時間は、音波がＤ／２の距離だけ進むのに要する時間とほぼ同等に設定されているものとし、減衰器２３及び減衰器２６の減衰量は、図５乃至図７の場合と等しいものとする。

図８乃至図１０の下段を参照することにより、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の配置間隔がＤの場合と同様、ステレオマトリクス処理によるステレオ特性が得られているものの、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の配置間隔がＤ／２と半分に狭まったことで、配置間隔がＤの場合と比べて、正面音源に対する両信号レベル及び左右音源に対するステレオ特性が低化していることが分る。
特開平３−１３１１９９号公報

以上のような従来のステレオマイクロホン装置においてステレオマトリクス処理を行って良好なステレオ特性を得るためには、無指向性ＥＣＭの配置間隔を少なくとも１５〜２０ｍｍ確保することが求められていた。しかも、無指向性ＥＣＭの感度は極めて厳しく管理される必要があった。すなわち、ステレオマトリクス処理を行ってステレオ特性を得るためには、図５乃至図１０を用いて説明したように、各無指向性ＥＣＭの感度が等しい（出力特性が等しい）ことが前提条件として必要であった。しかし、実際の無指向性ＥＣＭの感度は極めて量産バラツキが大きいため、実用のためには同一マイクロホンユニットに用いる無指向性ＥＣＭには、特性のペアリングを行う必要がある。ところが、ペアリング精度は、同一マイクロホンユニットにおける無指向性ＥＣＭの感度差を１．５〜２．０ｄＢ以内程度に抑えるのが量産上の限界である。

そこで、図４に示す従来のステレオマイクロホン装置において、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の感度差を２ｄＢとし、配置間隔をＤ及びＤ／２とした場合のステレオマトリクス処理について説明する。図１１乃至図１３はそれぞれ、間隔Ｄにて配置された第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２に対し、第２ＥＣＭ２よりも第１ＥＣＭ１の感度が２ｄＢ高く、左音源、正面音源及び右音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図であり、図１４乃至図１６はそれぞれ、間隔Ｄ／２にて配置された第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２に対し、第２ＥＣＭ２よりも第１ＥＣＭ１の感度が２ｄＢ高く、左音源、正面音源及び右音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。

図１１乃至図１３の下段を参照することにより、左右の第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の感度差が２ｄＢであるにも関わらず、ステレオマイクロホン装置の出力信号においては、正面音源に対する両信号レベル差が６ｄＢ程度に拡大し、左右音源に対するステレオ特性のバランスも大きく崩れることが分る。また、図１４乃至図１６の下段を参照することにより、配置間隔がＤの場合と比べて、正面音源に対する両信号レベル差が更に拡大し、左右音源に対するステレオ特性のバランスの崩れも更に拡大することが分る。

ところで、例えばビデオカメラのような可搬型記録装置の小型化がより一層進むに従って、前述した無指向性ＥＣＭの配置間隔を確保することが困難となり、無指向性ＥＣＭの配置間隔が１０ｍｍを切るレベルまで狭まってきている。図１１乃至図１６を用いて説明したことからも分るように、用いる無指向性ＥＣＭの感度が異なっている場合、無指向性ＥＣＭの配置間隔が狭まるにつれ、ステレオマトリクス処理後の出力信号に与える影響度が大きくなる。実際、無指向性ＥＣＭの感度差が僅かであっても、１０ｍｍを切るような間隔で無指向性ＥＣＭを配置した場合、正面音源対するステレオマトリクス処理後の出力信号に５〜６ｄＢもの信号レベル差に拡大する。

以上のことから、ステレオマトリクス処理を行って良好なステレオ特性を得るためには、同一ユニットに用いる無指向性ＥＣＭの感度バラツキをゼロに抑えなければならないことが要求されるが、実際には、量産での対応は困難であり、仮に対応できたとしても非常にコスト高になってしまうという問題がある。

そこで、ステレオマイクロホン装置の組込み対象となる機器の生産過程において、無指向性ＥＣＭ個々の感度バラツキを補正・調整する方法も考えられる。しかし、この方法では実際の音を入力して調整を行う必要があり、しかも、調整用の信号音以外の雑音が入らないように遮音され、周囲からの反射音の影響も受けないような調整環境が要求される。その一例として無響室があるが、機器を（１台ずつ）無響室内に設置して各無指向性ＥＣＭの感度を調整することは量産性及びコストに大きな問題があり、特に、量産される民生用機器においては、実質的に対応不可能であるという問題がある。

本発明は斯かる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無指向性の第１マイクロホンの出力信号の低域周波数成分と、可変利得アンプを通じて入力される無指向性の第２マイクロホンの出力信号の低域周波数成分とを比較し、比較結果に基づいて、比較される両低域周波数成分のレベルが同一となるように、可変利得アンプの増幅率を制御し、第１マイクロホンの出力信号と、可変利得アンプを通じて入力される第２マイクロホンの出力信号とを互いに減算処理し、減算処理後の信号に基づいてマイクロホンの配置方向の指向性を得ることが可能な構成とすることにより、両マイクロホンの感度バラツキを装置の通常使用上で自動的に第１マイクロホンの感度と一致するように補正することができ、良好なステレオ特性を得ることができるステレオマイクロホン装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、第１マイクロホンの出力信号の低域周波数成分が所定範囲内のレベルであるか否かを判定し、所定範囲内の信号レベルであると判定した場合に、可変利得アンプの増幅率を制御可能な構成とすることにより、集音レベルが適切な場合にのみ自動的に両マイクロホンの感度バラツキを第１マイクロホンの感度と一致するように補正することができるステレオマイクロホン装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、第１マイクロホンの出力信号から、可変利得アンプを通じて入力される第２マイクロホンの出力信号を減算し、減算結果の信号の低域周波数成分が所定のレベル以下であるか否かを判定し、所定のレベル以下であると判定した場合に、可変利得アンプの増幅率を制御可能な構成とすることにより、風雑音による両マイクロホンの感度バラツキの補正を制限し、風雑音の増幅を防止することができるステレオマイクロホン装置を提供することにある。

本発明に係るステレオマイクロホン装置は、離隔配置した２個の無指向性のマイクロホンと、第１マイクロホンの出力信号から第２マイクロホンの出力信号を減算する第１減算器と、前記第２マイクロホンの出力信号から前記第１マイクロホンの出力信号を減算する第２減算器とを備え、前記第１減算器及び第２減算器の出力信号に基づいて、マイクロホンの配置方向の指向性を得るステレオマイクロホン装置において、前記第１マイクロホンの出力信号が入力される第１ローパスフィルタと、前記第２マイクロホンの出力信号が入力される可変利得アンプと、該可変利得アンプの出力信号が入力される第２ローパスフィルタと、前記第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタの出力信号を比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づいて、該比較手段にて比較される前記第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタの出力信号のレベルが同一となるように、前記可変利得アンプの増幅率を制御する制御手段とを備え、前記第１減算器は、前記第１マイクロホンの出力信号から前記可変利得アンプの出力信号を減算すべくなしてあり、前記第２減算器は、前記可変利得アンプの出力信号から前記第１マイクロホンの出力信号を減算すべくなしてあることを特徴とする。

本発明に係るステレオマイクロホン装置においては、前記第１ローパスフィルタの出力信号が所定範囲内のレベルであるか否かを判定する判定手段を更に備え、該判定手段が所定範囲内のレベルであると判定した場合に、前記制御手段は前記可変利得アンプの増幅率を制御すべくなしてあることを特徴とする。

本発明に係るステレオマイクロホン装置においては、前記第１マイクロホンの出力信号から前記可変利得アンプの出力信号を減算する第３減算器と、該第３減算器の出力信号が入力される第３ローパスフィルタとを更に備え、前記判定手段は、前記第３ローパスフィルタの出力信号が所定のレベル以下であるか否かを判定すべくなしてあり、前記判定手段が所定のレベル以下であると判定した場合に、前記制御手段は前記可変利得アンプの増幅率を制御すべくなしてあることを特徴とする。

本発明に係るステレオマイクロホン装置にあっては、第１ローパスフィルタに無指向性の第１マイクロホンの出力信号が入力され、可変利得アンプに無指向性の第２マイクロホンの出力信号が入力され、第２ローパスフィルタに可変利得アンプの出力信号が入力され、比較手段は第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタの出力信号を比較する。

比較手段にて比較する第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタの出力信号はそれぞれ、第１マイクロホン及び第２マイクロホンの出力信号の内、中域・高域周波数成分が遮断された低域周波数成分である。このように、比較手段にて比較する信号を、ローパスフィルタを介して無指向性マイクロホンの出力信号から低域周波数成分のみ抽出した信号としているのは次の理由による。すなわち、離隔配置した２個の無指向性のマイクロホンの出力信号は、両マイクロホンの感度が等しい場合、中域・高域周波数成分では、左方向及び右方向からの入射音に対してレベル差及び位相差を生じるが、低域周波数成分になればなるほど、左方向及び右方向からの入射音に対するレベル差及び位相差の発生が少なく、実質的に無視できるレベルとなり、したがっていずれの方向からの入射音に対しても同一の信号であると見なせるからである。言い換えれば、両マイクロホンからの出力信号の内、低域周波数成分に着目することにより、両低域周波数成分が等しい場合は、両マイクロホンの感度が等しく、両低域周波数成分にレベル差が生じている場合は、両マイクロホンの感度が異なるということが分る。つまり、比較手段にて比較する信号は、両マイクロホンの出力信号の低域周波数成分であるため、比較手段では、音波の入射方向に依存せずに両マイクロホン固有の感度差が比較されることになる。

以上のような比較手段の比較結果に基づいて、制御手段は、比較手段にて比較される第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタの出力信号（両マイクロホンの出力信号の低域周波数成分）のレベルが同一となるように、可変利得アンプの増幅率を制御する。第１減算器は、第１マイクロホンの出力信号から、増幅率が制御された可変利得アンプの出力信号（可変利得アンプを通じて入力される第２マイクロホンの出力信号）を減算し、第２減算器は、増幅率が制御された可変利得アンプの出力信号（可変利得アンプを通じて入力される第２マイクロホンの出力信号）から、第１マイクロホンの出力信号を減算する。そして、第１減算器及び第２減算器の出力信号に基づいて、マイクロホンの配置方向の指向性を得る。

これにより、両マイクロホンの感度バラツキが、特別な調整環境（例えば無響室）も調整手段も必要とすることなく、装置の通常使用上で自動的に第１マイクロホンの感度と一致するように補正され、良好なステレオ特性が得られる。また、両マイクロホンの感度バラツキが装置の通常使用上で自動的に第１マイクロホンの感度と一致するように補正されるため、用いるマイクロホンに対する事前のペアリングが不要となり、装置の生産効率が向上し、ペアリングに係るコストが削減される。

本発明に係るステレオマイクロホン装置にあっては、判定手段は第１ローパスフィルタの出力信号（第１マイクロホンの出力信号の低域周波数成分）が所定範囲内のレベルであるか否かを判定し、判定手段が所定範囲内のレベルであると判定した場合に、制御手段は可変利得アンプの増幅率を制御する。

これにより、両マイクロホンの感度差が分かり難いほど小さな音、又はひずみが発生する程大きな音を集音している場合を排除して、集音レベルが適切な場合にのみ自動的に両マイクロホンの感度バラツキが第１マイクロホンの感度と一致するように補正される。

本発明に係るステレオマイクロホン装置にあっては、第３減算器は、第１マイクロホンの出力信号から、可変利得アンプの出力信号（可変利得アンプを通じて入力される第２マイクロホンの出力信号）を減算し、第３ローパスフィルタに第３減算器の出力信号が入力される。判定手段は第３ローパスフィルタの出力信号（第３減算器による減算結果の信号の低域周波数成分）が所定のレベル以下であるか否かを判定し、判定手段が所定のレベル以下であると判定した場合に、制御手段は可変利得アンプの増幅率を制御する。

以上において、判定手段にて判定する信号を、第１マイクロホンの出力信号から、可変利得アンプを通じて入力される第２マイクロホンの出力信号を減算し、更に減算結果の信号からローパスフィルタを介して低域周波数成分のみ抽出した信号としているのは次の理由による。すなわち、離隔配置した２個の無指向性のマイクロホンは、音信号を出力するだけでなく、風が当ることによって振動膜が揺すられて発生する風雑音も信号として出力する。風雑音は、マイクロホンの配置間隔に依存せず、相関性のない信号として出力されるため、音信号とは異なり、両マイクロホンの出力信号に大きなレベル差が生じるためであり、しかも、風雑音の周波数成分は低域に集中しているためである。

このように、無指向性のマイクロホンの風雑音に対する特有の出力特性を、可変利得アンプの増幅率を制御するか否かのしきい値として設定しているため、風雑音による両マイクロホンの感度バラツキの補正が制限され、風雑音の増幅が防止される。

本発明によれば、無指向性の第１マイクロホンの出力信号の低域周波数成分と、可変利得アンプを通じて入力される無指向性の第２マイクロホンの出力信号の低域周波数成分とを比較し、比較結果に基づいて、比較される両低域周波数成分のレベルが同一となるように、可変利得アンプの増幅率を制御し、第１マイクロホンの出力信号と、可変利得アンプを通じて入力される第２マイクロホンの出力信号とを互いに減算処理し、減算処理後の信号に基づいてマイクロホンの配置方向の指向性を得る。

これにより、両マイクロホンの感度バラツキを、特別な調整環境（例えば無響室）も調整手段も必要とすることなく、装置の通常使用上で自動的に第１マイクロホンの感度と一致するように補正することができ、良好なステレオ特性を得ることができる。また、両マイクロホンの感度バラツキを装置の通常使用上で自動的に第１マイクロホンの感度と一致するように補正することができるため、用いるマイクロホンに対する事前のペアリングを不要とすることができ、装置の生産効率を向上することができ、ペアリングに係るコストを削減することができる。

しかも、両マイクロホンの感度バラツキを装置の通常使用上で自動的に第１マイクロホンの感度と一致するように補正することができるため、本発明のステレオマイクロホン装置を別の機器に組込む場合においても、機器の生産過程における前述したような無響室での両マイクロホンの感度調整を不要とすることができ、機器の量産性及びコストに問題を与えることがない。よって、特に量産される民生用機器、それも小型化が要求される可搬型の民生用機器（例えばビデオカメラ）への本発明のステレオマイクロホン装置の搭載を可能とすることができ、本発明のステレオマイクロホン装置の汎用性を高めることができる。

また、本発明によれば、第１マイクロホンの出力信号の低域周波数成分が所定範囲内のレベルであると判定した場合に、可変利得アンプの増幅率を制御する。これにより、両マイクロホンの感度差が分かり難いほど小さな音、又はひずみが発生する程大きな音を集音している場合を排除して、集音レベルが適切な場合にのみ自動的に両マイクロホンの感度バラツキを第１マイクロホンの感度と一致するように補正することができる。

更に、本発明によれば、第１マイクロホンの出力信号から、可変利得アンプを通じて入力される第２マイクロホンの出力信号を減算し、減算結果の信号の低域周波数成分が所定のレベル以下であると判定した場合に、可変利得アンプの増幅率を制御する。これにより、風雑音による両マイクロホンの感度バラツキの補正を制限することができ、風雑音の増幅を防止することができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。図１はステレオマトリクス処理を行う本発明のステレオマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。図において、１は無指向性の第１ＥＣＭであり、２は無指向性の第２ＥＣＭであり、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２は間隔Ｄにて左右に配置されている。

第１ＥＣＭ１が音波を検出して得られる第１ＥＣＭ１の出力信号は、アンプ３に入力される。アンプ３は、増幅率が一定であり、第１ＥＣＭ１の出力信号を所定倍率増幅する。アンプ３の出力信号は第１ローパスフィルタ５（以下、第１ＬＰＦ５という）に入力される。

第１ＬＰＦ５は、カットオフ周波数が５００Ｈｚであり、アンプ３により所定倍率増幅された第１ＥＣＭ１の出力信号から５００Ｈｚ以下の低域周波数成分を抽出する。第１ＬＰＦ５の出力信号、すなわち第１ＬＰＦ５が抽出した第１ＥＣＭ１の出力信号の低域周波数成分は、検波器６に入力される。検波器６は、第１ＬＰＦ５から入力された低域周波数成分のレベルに応じて、低域周波数成分を直流電圧成分に変換する。検波器６が変換した直流電圧成分は比較器７及びレベル判定部８に入力される。なお、検波器６に所望の時定数を設けることにより、後述する可変利得アンプ４の増幅率の制御が例えば突発的な単発音に敏感に応答しないようにする効果が得られる。

第２ＥＣＭ２が音波を検出して得られる第２ＥＣＭ２の出力信号は、可変利得アンプ４に入力される。可変利得アンプ４は、例えば電圧制御型可変利得アンプからなり、増幅率が可変であり、後述する比較器出力保持部１２の制御に基づいて、第２ＥＣＭ２の出力信号を任意倍率増幅する。可変利得アンプ４の出力信号は第２ローパスフィルタ９（以下、第２ＬＰＦ９という）に入力される。

第２ＬＰＦ９は、第１ＬＰＦ５と同様、カットオフ周波数が５００Ｈｚであり、可変利得アンプ４により任意倍率増幅された第２ＥＣＭ２の出力信号から５００Ｈｚ以下の低域周波数成分を抽出する。第２ＬＰＦ９の出力信号、すなわち第２ＬＰＦ９が抽出した第２ＥＣＭ２の出力信号の低域周波数成分は、検波器１０に入力される。検波器１０は、第２ＬＰＦ９から入力された低域周波数成分のレベルに応じて、低域周波数成分を直流電圧成分に変換する。検波器１０が変換した直流電圧成分は比較器７に入力される。なお、検波器１０に所望の時定数を設けることにより、後述する可変利得アンプ４の増幅率の制御が例えば突発的な単発音に敏感に応答しないようにする効果が得られる。

比較器７は、オペアンプを用いた比較器であり、検波器１０の出力信号が、基準信号としての検波器６の出力信号以上であるか否かを比較し、比較した結果、検波器６の出力信号以上であった場合は正の電圧値の信号を出力し、検波器６の出力信号未満であった場合は負の電圧値の信号を出力する。比較器７が出力した正又は負の電圧値の信号は、遅延器１１に入力される。遅延器１１は、比較器７から入力された信号を、予め設定された時間だけ遅延して比較器出力保持部１２に出力する。

アンプ３及び可変利得アンプ４の出力信号はまた、第３減算器１３にも入力される。第３減算器１３は、アンプ３の出力信号から可変利得アンプ４の出力信号を減算し、減算結果の信号を出力する。第３減算器１３の出力信号は、第３ローパスフィルタ１４（以下、第３ＬＰＦ１４という）に入力される。第３ＬＰＦ１４は、カットオフ周波数が１００Ｈｚであり、第３減算器１３の出力信号から１００Ｈｚ以下の低域周波数成分を抽出する。第３ＬＰＦ１４の出力信号、すなわち第３ＬＰＦ１４が抽出した第３減算器１３の出力信号の低域周波数成分は、検波器１５に入力される。検波器１５は、第３ＬＰＦ１４から入力された低域周波数成分のレベルに応じて、低域周波数成分を直流電圧成分に変換する。検波器１５が変換した直流電圧成分はレベル判定部８に入力される。

レベル判定部８は、検波器６の出力信号が予め設定された所定範囲内のレベルであるか否かを判定し、所定範囲内のレベルでないと判定した場合に、検波器６の出力信号が所定範囲外のレベルであることを通知するための信号を比較器出力保持部１２に出力する（割り込み）。レベル判定部８はまた、検波器１５の出力信号が予め設定された所定のレベル以下であるか否かを判定し、所定のレベル以下でないと判定した場合に、検波器１５の出力信号が所定のレベルを上回ることを通知するための信号を比較器出力保持部１２に出力する（割り込み）。

比較器出力保持部１２は、遅延器１１を通じて入力される比較器７の正又は負の電圧値の信号をそのまま可変利得アンプ４に出力する。ただし、比較器出力保持部１２は、レベル判定部８から信号が入力された場合（割り込みがあった場合）は、比較器７の正又は負の電圧値の信号を可変利得アンプ４に出力することなく、レベル判定部８から信号が入力された時点の比較器７の正又は負の電圧値の信号を保持し、レベル判定部８から信号が入力されなくなった場合は、保持していた比較器７の正又は負の電圧値を可変利得アンプ４に出力する。

可変利得アンプ４は、比較器出力保持部１２から、比較器７の正の電圧値の信号が入力された場合は、第２ＥＣＭ２の出力信号を減少すべく増幅率を減少し、比較器７の負の電圧値の信号が入力された場合は、第２ＥＣＭ２の出力信号を増加すべく増幅率を増加する。よって、比較器出力保持部１２は可変利得アンプ４の増幅率を制御するための制御手段として動作する。これにより、第２ＥＣＭ２の出力信号が第１ＥＣＭ１の出力信号と同一レベルになるように制御される。

アンプ３及び可変利得アンプ４の出力信号はまた、ステレオマトリクス処理部２０にも入力される。ステレオマトリクス処理部２０では、アンプ３の出力信号は、そのまま信号３ｓとして第１減算器２１に入力される一方、遅延器２２にも入力される。遅延器２２はアンプ３の出力信号を時間ｔだけ遅延して減衰器２３に出力する。なお、時間ｔは音波がＤの距離（Ｄは第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の配置間隔）だけ進むのに要する時間とほぼ同等に設定されている。減衰器２３の出力信号（信号２３ｓ）は第２減算器２４に入力される。

同様に、ステレオマトリクス処理部２０では、可変利得アンプ４の出力信号は、そのまま信号４ｓとして第２減算器２４に入力される一方、遅延器２５にも入力される。遅延器２５は可変利得アンプ４の出力信号を時間ｔだけ遅延して減衰器２６に出力する。減衰器２６の出力信号（信号２６ｓ）は第１減算器２１に入力される。

第１減算器２１はアンプ３の出力信号（信号３ｓ）から減衰器２６の出力信号（信号２６ｓ）を減算し、減算結果の信号を等価器２７へ出力する。第２減算器２４は可変利得アンプ４の出力信号（信号４ｓ）から減算器２３の出力信号（信号２３ｓ）を減算し、減算結果の信号を等価器２８へ出力する。等価器２７及び等価器２８は、ステレオマトリクス処理によって生じる周波数特性の変化を補正してフラット化する。そして、等価器２７の出力信号（信号２７ｓ）がＬチャンネル信号として得られ、等価器２８の出力信号（信号２８ｓ）がＲチャンネル信号として得られる。

以上の如き構成のステレオマイクロホン装置における可変利得アンプ４の増幅率の制御に係る動作を図２及び図３のフローチャートを参照しながら以下に説明する。

まず、比較器７は検波器６及び検波器１０の出力信号を比較し（Ｓ１）、比較結果の信号を遅延器１１を通じて比較器出力保持部１２へ出力する。比較結果の信号は具体的には、検波器１０の出力信号が、検波器６の出力信号以上であった場合は正の電圧値の信号であり、検波器６の出力信号未満であった場合は負の電圧値の信号である。次に、比較器出力保持部１２は、比較器７の比較結果の信号を可変利得アンプ４へ出力する（Ｓ２）。

可変利得アンプ４は、比較器出力保持部１２から入力された比較器７の比較結果の信号に基づいて、増幅率を変更し（Ｓ３）、リターンする。具体的には、可変利得アンプ４は、正の電圧値の信号の信号が入力された場合は、入力される第２ＥＣＭ２の出力信号を減少すべく増幅率を減少し、負の電圧値の信号が入力された場合は、入力される第２ＥＣＭ２の出力信号を増加すべく増幅率を増加する。

以上の可変利得アンプ４の増幅率制御の動作に並行して、レベル判定部８は、検波器６の出力信号が所定範囲内のレベルであるか否か、かつ検波器１５の出力信号が所定のレベル以下であるか否かを判定し、検波器６の出力信号が所定範囲内のレベルでない、かつ／又は検波器１５の出力信号が所定のレベル以下でないと判定した場合には、信号を出力して比較器出力保持部１２に割り込みをかける。

比較器出力保持部１２は、レベル判定部８から割り込みがかかった場合、割り込みがかかった時点において入力された比較器７の比較結果の信号を、可変利得アンプ４へ出力することなく保持する（Ｓ４）。そうすると、可変利得アンプ４は、比較器出力保持部１２から比較器７の比較結果の信号が入力されないため、該信号が入力されなくなった時点の増幅率に固定し（Ｓ５）、リターンする。

以上のような可変利得アンプ４の増幅率制御の動作により、本発明のステレオマイクロホン装置は、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２に感度差があろうとも、第２ＥＣＭ２の感度が装置の通常使用上で自動的に第１ＥＣＭ１の感度と一致するように補正され、信号４１ｓを信号４ｓに置換することにより、図５乃至図７を用いて説明したような良好なステレオ特性を得ることができ、更に、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の配置間隔をＤからＤ／２へ変更した場合でも、同様に信号４１ｓを信号４ｓに置換することにより、図８乃至図１０を用いて説明したような良好なステレオ特性を得ることができる。

また、本発明のステレオマイクロホン装置は、レベル判定部８にて検波器６の出力信号が所定範囲内のレベルであるか否かを判定し、所定範囲内のレベルでないと判定した場合には、信号を出力して比較器出力保持部１２に割り込みをかけ、可変利得アンプ４の増幅率を固定しているため、第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２のマイクロホンの感度差が分かり難いほど小さな音、又はひずみが発生する程大きな音を集音している場合、すなわち第１ＬＰＦ５の出力信号が検波器６のカバーレンジ外である場合を排除して、集音レベルが適切な場合にのみ第２ＥＣＭ２の感度を装置の通常使用上で自動的に第１ＥＣＭ１の感度と一致するように補正することができる。

また、本発明のステレオマイクロホン装置は、レベル判定部８にて検波器１５の出力信号が所定のレベル以下であるか否かを判定し、所定のレベル以下でないと判定した場合には、信号を出力して比較器出力保持部１２に割り込みをかけ、可変利得アンプ４の増幅率を固定しているため、風雑音による第１ＥＣＭ１及び第２ＥＣＭ２の感度バラツキの補正を制限し、風雑音の増幅を防止することができる。

なお、前述した実施の形態においては、本発明のステレオマイクロホン装置を２個の無指向性のマイクロホンを用いてステレオマトリクス処理する構成としたが、３個以上の無指向性のマイクロホンを用いてステレオマトリクス処理する場合にも適用することができる。

ステレオマトリクス処理を行う本発明のステレオマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。本発明のステレオマイクロホン装置における可変利得アンプの増幅率の制御に係る動作を示すフローチャートである。本発明のステレオマイクロホン装置における可変利得アンプの増幅率の制御に係る動作を示すフローチャートである。ステレオマトリクス処理を行う従来のステレオマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。間隔Ｄにて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、感度が共に等しく、左音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄにて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、感度が共に等しく、正面音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄにて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、感度が共に等しく、右音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄ／２にて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、感度が共に等しく、左音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄ／２にて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、感度が共に等しく、正面音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄ／２にて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、感度が共に等しく、右音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄにて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、第２ＥＣＭよりも第１ＥＣＭの感度が２ｄＢ高く、左音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄにて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、第２ＥＣＭよりも第１ＥＣＭの感度が２ｄＢ高く、正面音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄにて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、第２ＥＣＭよりも第１ＥＣＭの感度が２ｄＢ高く、右音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄ／２にて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、第２ＥＣＭよりも第１ＥＣＭの感度が２ｄＢ高く、左音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄ／２にて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、第２ＥＣＭよりも第１ＥＣＭの感度が２ｄＢ高く、正面音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。間隔Ｄ／２にて配置された第１ＥＣＭ及び第２ＥＣＭに対し、第２ＥＣＭよりも第１ＥＣＭの感度が２ｄＢ高く、右音源である場合の従来のステレオマイクロホン装置におけるステレオマトリクス処理を説明する説明図である。

符号の説明

１第１ＥＣＭ（無指向性）
２第２ＥＣＭ（無指向性）
３アンプ
４可変利得アンプ
５第１ＬＰＦ（第１ローパスフィルタ）
６，１０，１５検波器
７比較器
８レベル判定部
９第２ＬＰＦ（第２ローパスフィルタ）
１１，２２，２５遅延器
１２比較器出力保持部（制御手段）
１３第３減算器
１４第３ＬＰＦ（第３ローパスフィルタ）
２０ステレオマトリクス処理部
２１第１減算器
２３，２６減衰器
２４第２減算器
２７，２８等価器

Claims

離隔配置した２個の無指向性のマイクロホンと、第１マイクロホンの出力信号から第２マイクロホンの出力信号を減算する第１減算器と、前記第２マイクロホンの出力信号から前記第１マイクロホンの出力信号を減算する第２減算器とを備え、前記第１減算器及び第２減算器の出力信号に基づいて、マイクロホンの配置方向の指向性を得るステレオマイクロホン装置において、
前記第１マイクロホンの出力信号が入力される第１ローパスフィルタと、
前記第２マイクロホンの出力信号が入力される可変利得アンプと、
該可変利得アンプの出力信号が入力される第２ローパスフィルタと、
前記第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタの出力信号を比較する比較手段と、
該比較手段の比較結果に基づいて、該比較手段にて比較される前記第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタの出力信号のレベルが同一となるように、前記可変利得アンプの増幅率を制御する制御手段と
を備え、
前記第１減算器は、前記第１マイクロホンの出力信号から前記可変利得アンプの出力信号を減算すべくなしてあり、
前記第２減算器は、前記可変利得アンプの出力信号から前記第１マイクロホンの出力信号を減算すべくなしてある
ことを特徴とするステレオマイクロホン装置。
前記第１ローパスフィルタの出力信号が所定範囲内のレベルであるか否かを判定する判定手段を更に備え、
該判定手段が所定範囲内のレベルであると判定した場合に、前記制御手段は前記可変利得アンプの増幅率を制御すべくなしてある
ことを特徴とする請求項１に記載のステレオマイクロホン装置。
前記第１マイクロホンの出力信号から前記可変利得アンプの出力信号を減算する第３減算器と、
該第３減算器の出力信号が入力される第３ローパスフィルタと
を更に備え、
前記判定手段は、前記第３ローパスフィルタの出力信号が所定のレベル以下であるか否かを判定すべくなしてあり、
前記判定手段が所定のレベル以下であると判定した場合に、前記制御手段は前記可変利得アンプの増幅率を制御すべくなしてある
ことを特徴とする請求項２に記載のステレオマイクロホン装置。