JP5064788B2 - マイクロホン装置 - Google Patents

Description

本発明は、拡声装置などに適したマイクロホン装置に関するもので、特にハウリングを防止することができるマイクロホン装置に関するものである。

拡声装置などにおいてはハウリングが発生することがある。ハウリングは、拡声されてスピーカから放射された音波がマイクロホンに入り、マイクロホンで音声信号に変換されかつ増幅されてスピーカから拡声されて音波として放射される、というように、音響系と電気系が直列に接続された形の、一種の発振器が構成されることによって発生する。ハウリングが発生すると、不快な大音響がスピーカから放射される。

ハウリングが始まると、マイクロホンにおいては、振動板の振幅が小さな振幅から大きな振幅に増加していく。ハウリングが始まりそうなとき、振動板の振幅が比較的小さいときに、増幅器のゲインを調整するというような処置をとることによってループゲインを減少させると、ハウリングは止まりやすい。しかし、振幅が大きくなってしまうと、増幅器のゲインを大きく下げたとしてもハウリングが収まらないときがある。これは、マイクロホンの振動板が持続振動してしまっていることによる。ハウリング防止のための対策としては、以下のような、音響系、あるいは電気系における各種対策がある。

音響系におけるハウリング対策としては、
（１）マイクロホンの位置や方向を変える。
（２）マイクロホンの指向性を、例えばカージオイドからハイパーカージオイドに変える。
（３）スピーカの位置や方向を変える。
などの方法がある。
電気系におけるハウリング対策としては、
（１）音声信号の位相や振幅を変える。
（２）特定の周波数帯域をフィルタで除去する。
などの方法がある。

しかし、上記音響系におけるハウリング対策は、対症療法的な対策であって根本的な対策ではなく、また、さまざまな条件が重なってハウリング発生している状況において試行錯誤しながらマイクロホンやスピーカの位置、方向を変え、あるいはマイクロホンの指向性を変えることになるので、ハウリングが止まるまでに時間を要することがある。
また、上記電気系におけるハウリング対策は、電気回路の構成が複雑になるとともに、音声信号が細工されるため、マイクロホンで捉えられた音波に忠実な音をスピーカで再生できないという難点がある。

ハウリング防止に関して特許文献に開示された技術として、次のようなものがある。複数のマイクロホンのいずれかに音声が入力されると、その音声信号を、切り換え回路を介して音声メモリに一端記憶させ、上記マイクロホンに対する音声入力が終了した後、音声メモリに記憶した音声信号を読み出し、増幅器を介して各スピーカに供給するようにしたハウリング防止装置はその一つである（特許文献１参照）。すなわち、各マイクロホンに入力された音声は、そのマイクロホンの使用が終了した後に各スピーカから拡声され、ハウリングは発生しない。

音源からの音声を集音して電気信号に変換し出力する変換手段と、この変換手段より出力される電気信号に対応した音声を発生するための音声発生手段と、音声発生手段より音声を発生させるに際して、上記変換手段より発生される電気信号を遅延させて音声発生手段に供給する遅延手段と、を備えることにより、ハウリング現象の発生を防止することができる音声処理装置も提案されている（特許文献２参照）。

擬似目的音源を参照信号とし、Ｍ個の収音手段からのＮ個の入力チャネルの組で形成される死角方向からの成分を加え、Ｎチャネルの擬似目的音源を入力信号とし、Ｎ個の適応フィルタを動作させ、求められたＮ個の適応フィルタ係数をＮ個の可変フィルタにセットし、Ｍ個のうちでＮ個の収音手段からの信号に作用し、そのＮ個の出力を加算するように構成した収音装置も知られている（特許文献３参照）。複数の収音手段を用い、スピーカに対する感度を適応的に小さくすることによってスピーカに対する感度を大きく減衰させ、ハウリングを防止するというものである。

特開平１０−２００９８６号公報 特開平５−１４９９０号公報 特開２００３−８７８９１号公報

特許文献１及び２記載の発明は、マイクロホンで変換され出力される音声信号を遅延させ、スピーカから拡声させて出力するものであるから、マイクロホンに向かって声を発するタイミングとスピーカから放射される音声との間に時間差が生じ、発言者および聴取者が違和感をもつ難点がある。
特許文献３記載の発明によれば、Ｍ個の収音手段すなわちマイクロホン、Ｎチャネルの擬似目的音源、Ｎ個の適応フィルタなどを必要とし、物理的な構成および電気的な構成が大掛かりになってコスト高になる難点がある。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、マイクロホンに向かって声を発するタイミングとスピーカから放射される音声との間に時間差がなく、物理的な構成および電気的な構成が簡単で低コストでありながら、ハウリングを有効に防止することができるマイクロホン装置を提供することを目的とする。

本発明は、音響的条件が同一の場所に配置されている複数のマイクロホンユニットまた
はマイクロホンと、各マイクロホンユニットまたはマイクロホンに対応して配置され各マ
イクロホンユニットまたはマイクロホンで変換された音声信号を順に切り換えて出力信号
とする切り換え手段と、を備え、切り換え手段のそれぞれは、マイクロホンユニットまたはマイクロホンがオンされてからハウリングにより出力が成長して最大出力に達するまでに要する時間よりも短い時間間隔で順にマイクロホンユニットまたはマイクロホンで変換された音声信号を切り換えることを最も主要な特徴とする。

切り換え手段によって選択されているマイクロホンユニットまたはマイクロホンで変換された音声信号が増幅器で増幅され、スピーカから拡声されて放射されることにより、マイクロホンユニットまたはマイクロホンの音声信号出力レベルが高まっていくとしても、ハウリングを生じる音声信号出力レベルに達する前に、切り換え手段が他のマイクロホンユニットまたはマイクロホンに切り換えることにより、ハウリングを有効に防止することができるとともに、音声が途切れることなくスピーカから拡声することができる。
複数のマイクロホンユニットまたはマイクロホンと、これを切り換える切り換え手段があればよいので、構成が簡単であり、ハウリングのないマイクロホン装置を低コストで提供することができる。

以下、本発明にかかるマイクロホン装置の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１において、符号１，２，３はそれぞれマイクロホンユニットを示している。この３個のマイクロホンユニット１，２，３は音響的条件が同一の場所に配置されている。例えば、一つのマイクロホンケースに組み込まれることによって、マイクロホンユニット１，２，３の音響的条件がほぼ同一になっている。

上記３個のマイクロホンユニット１，２，３は、個々にマイクロホンケースに組み込まれて３本のマイクロホンを構成していてもよい。そして、３本のマイクロホンは適宜のホルダ、締結具の類で並列的に一体に体裁よく結合されることにより、音響的条件が同一の場所に配置されている。

上記各マイクロホンユニット１，２，３またはこのマイクロホンユニット１，２，３を備えてなる各マイクロホンに対応して、切り換え手段としての切り換えスイッチ４，５，６が配置されている。切り換え手段としては例えばアナログスイッチを用いることが望ましいが、ここではわかりやすいように機械的な切り換えスイッチとして説明する。上記３個の切り換えスイッチ４，５，６は連動して動作するスイッチで、上記３個のマイクロホンユニット１，２，３またはマイクロホンに対応した３個の切り換え接点を有している。

３個のマイクロホンユニット１，２，３またはマイクロホンに対応する切り換えスイッチ４，５，６の可動接点には、マイクロホンユニット１，２，３またはマイクロホンの片方の出力端子が接続されている。マイクロホンユニット１，２，３またはマイクロホンの他方の出力端子は共通に接続されて、出力ライン１０を構成する片方の端子１２に接続されている。切り換えスイッチ４の第１の切り換え接点４１、切り換えスイッチ５の第２の切り換え接点５２および切り換えスイッチ６の第３の切り換え接点６３は、出力ライン１０を構成する一方の端子１１に接続されている。切り換えスイッチ４の第２の切り換え接点４２と第３の切り換え接点４３、切り換えスイッチ５の第１の切り換え接点５１と第３の切り換え接点５３、および切り換えスイッチ６の第１の切り換え接点６１と第２の切り換え接点６２は、出力ライン１０を構成する上記片方の端子１２に共通に接続されている。出力ライン１０を構成する端子１１，１２の一方、例えば端子１２は、アース端子とすることができる。

切り換えスイッチ４，５，６は、可動接点が同期してそれぞれ第１接点、第２接点、第３接点、第１接点、・・・の順に一定の時間間隔で繰り返し切り換え動作を行なう。この切り換え動作により、第１のマイクロホンユニット１またはマイクロホンによる音声信号、第２のマイクロホンユニット２またはマイクロホンによる音声信号、第３のマイクロホンユニット３またはマイクロホンによる音声信号が切れ目なく順に出力ライン１０から出力される。この出力信号は図示されない増幅器で増幅され、図示されないスピーカから拡声されて放射される。

図２は、スピーカから放射された音波が各マイクロホンユニット１，２，３に入ってハウリングを起こすときの出力レベルの成長の様子を示している。各マイクロホンユニット１，２，３は音響的条件が同一の場所に配置されているため、互いにほぼ同じ経過をたどって出力レベルが成長する。各マイクロホンユニット１，２，３は、それぞれのマイクロホンユニットにスピーカからの音声が入った時点からハウリングを起こして出力レベルが飽和するまでにある程度の時間Ｔ０がかかる。そこで、上記切り換えスイッチ４，５，６による切り換え時間間隔を、上記時間Ｔ０よりも短い間隔Ｔ１にする。こうすることによって、一つのマイクロホンユニットにおいて、出力レベルがハウリングを起こすレベルまで成長する前に、切り換えスイッチ４，５，６が次のマイクロホンユニットに切り換えるため、ハウリングを起こすことなく、かつ、スピーカから音声を途切れさせることなく放射させることができる。

マイクロホンユニット１，２，３およびこれを有してなるマイクロホンは、振動板と一体のコイルを入力する音声に従って磁界内で振動させ発電するダイナミックマイクロホンユニットまたはこのユニットを用いたダイナミックマイクロホンであることが望ましい。ダイナミックタイプは、スピーカからの音声が入った時点からハウリングを起こして出力レベルが飽和するまでに要する時間Ｔ０が比較的長く、切り換えスイッチ４，５，６による切り換え時間間隔を比較的長くすることができるからである。また、ダイナミックタイプの場合、切り換え手段で選択されているマイクロホンユニットまたはマイクロホン以外のマイクロホンユニットまたはマイクロホンは、その出力端子を短絡してコイルおよび振動板に電磁的な制動をかけるようにするとよい。これによって振動板の持続振動の発生を抑制することができ、ハウリングが起こりにくくなるからである。

前述のとおり、切り換え手段としてアナログスイッチを用いることが望ましい。アナログスイッチを用いると、高速でマイクロホンユニット又はマイクロホンを切り換えることができ、切り換えに伴うノイズの発生もないからである。

図示の実施例では、３個のマイクロホンユニット又はマイクロホンを用いているが、マイクロホンユニット又はマイクロホンは２個以上すなわち複数あればよい。しかしながら、より多くのマイクロホンユニット又はマイクロホンを用いれば、振動板の持続振動を十分に抑制した後に信号を出力させることができるため、ハウリング防止効果を高めることができる。また、切り換え手段の切り換え速度をより高速にすることによっても、ハウリング防止効果を高めることができる。
マイクロホンユニット又はマイクロホンを音響的条件が同一の場所に配置することにより、通常の音響性能を損なうことなくハウリングを防止することができる。

本発明に係るマイクロホン装置の実施例を示す回路図である。 上記実施例におけるそれぞれのマイクロホンユニット又はマイクロホンの出力レベル成長によるハウリング発生の様子を示す波形図である。

符号の説明

１ マイクロホンユニット
２ マイクロホンユニット
３ マイクロホンユニット
４ 切り換え手段としての切り換えスイッチ
５ 切り換え手段としての切り換えスイッチ
６ 切り換え手段としての切り換えスイッチ
１０ 出力ライン
１１ 端子
１２ 端子

Claims (13)

1. 音響的条件が同一の場所に配置されている複数のマイクロホンユニットと、
   各マイクロホンユニットに対応して配置され各マイクロホンユニットで変換された音声信号を順に切り換えて出力信号とする切り換え手段と、を備え、
   上記切り換え手段のそれぞれは、マイクロホンユニットがオンされてからハウリングにより出力が成長して最大出力に達するまでに要する時間よりも短い時間間隔で順にマイクロホンユニットで変換された音声信号を切り換えるマイクロホン装置。
2. 音響的条件が同一の場所に配置されている複数のマイクロホンと、
   各マイクロホンに対応して配置され各マイクロホンで変換された音声信号を順に切り換えて出力信号とする切り換え手段と、を備え、
   上記切り換え手段のそれぞれは、マイクロホンがオンされてからハウリングにより出力が成長して最大出力に達するまでに要する時間よりも短い時間間隔で順にマイクロホンで変換された音声信号を切り換えるマイクロホン装置。
3. 複数のマイクロホンユニットは、一つのマイクロホンケースに組み込まれている請求項１記載のマイクロホン装置。
4. 複数のマイクロホンは一体に結合されている請求項２記載のマイクロホン装置。
5. 上記切り換え手段のそれぞれは、一定時間間隔で切り換え動作をし、
   上記切り換え手段のそれぞれの切り換え動作が同期することで、上記複数のマイクロホンユニットのいずれか１つのマイクロホンユニットからの音声信号のみを出力する、請求項１記載のマイクロホン装置。
6. 上記切り換え手段のそれぞれは、一定時間間隔で切り換え動作をし、
   上記切り換え手段のそれぞれの切り換え動作が同期することで、上記複数のマイクロホンのいずれか１つのマイクロホンからの音声信号のみを出力する、請求項２記載のマイクロホン装置。
7. マイクロホンユニットはダイナミックタイプのマイクロホンユニットである請求項１記載のマイクロホン装置。
8. マイクロホンはダイナミックタイプのマイクロホンである請求項２記載のマイクロホン装置。
9. 切り換え手段で選択されているマイクロホンユニット以外のマイクロホンユニットは、出力端子が短絡されて制動がかけられる請求項７記載のマイクロホン装置。
10. 切り換え手段で選択されているマイクロホン以外のマイクロホンは、出力端子が短絡されて制動がかけられる請求項８記載のマイクロホン装置。
11. 切り換え手段はアナログスイッチからなる請求項１又は２記載のマイクロホン装置。
12. 上記音声信号が出力される出力端子を備え、
    上記切り換え手段のそれぞれは、上記複数のマイクロホンユニットの数と同数である複数の接点を備え、
    上記切り換え手段のそれぞれが備える複数の接点のうち、１つの接点は上記出力端子に接続され残りの接点は接地し、上記複数のマイクロホンユニットのうち１つの出力信号を出力する、請求項１記載のマイクロホン装置。
13. 上記音声信号が出力される出力端子を備え、
    上記切り換え手段のそれぞれは、上記複数のマイクロホンの数と同数である複数の接点を備え、
    上記切り換え手段のそれぞれが備える複数の接点のうち、１つの接点は上記出力端子に接続され残りの接点は接地し、上記複数のマイクロホンのうち１つの出力信号を出力する、請求項２に記載のマイクロホン装置。

Images