まず、本実施形態の収音装置の外観を説明する。図1〜図4は、本実施形態の収音装置の構成を示す外観図である。図1は正面図、図2は背面図、図3は左側面図、図4は平面図である。図1〜図4において、収音装置の右側面方向を+X、左側面方向を−X、上面方向を+Y、下面方向を−Y、正面方向を+Z、背面方向を−Zとする。
図1〜図3に示すように、収音装置1は、土台となる平板状の筐体11、複数のマイクを一体固定する枠体4、枠体4を筐体11と連結する弾性ゴム15A、弾性ゴム15B、および弾性ゴム15Cから構成される。筐体11の上面には、同じ長さからなる3本の支柱13A、支柱13B、および支柱13Cが、筐体11上面に対して垂直に設けられている。筐体11と支柱13A〜支柱13Cとは、例えば樹脂材質により一体成型されている。筐体11と支柱13A〜支柱13Cとは、別パーツで構成されると筐体11と支柱13A〜支柱13Cとの間で振動が伝搬する際に当該パーツ間でさらなる別の振動が生じてしまうが、一体成型されることで、このような振動を生じさせることがない。
図4の平面図に示すように、支柱13A、支柱13B、および支柱13Cは、筐体11の中心位置から等距離に、それぞれ120度間隔で均等に配置される。支柱13Aが筐体11の中心から装置正面方向(+Z方向)の位置に取り付けられているとすると、支柱13Bは、筐体11の中心から装置右背面方向(+X,−Z方向)の位置に取り付けられ、支柱13Cは、筐体11の中心から装置左背面方向(−X,−Z方向)の位置に取り付けられている。
図1〜図4に示すように、筐体11の上面に配置されている枠体4は、マイク枠体14A、マイク枠体14B、およびマイク枠体14Cと、マイク枠体14A、マイク枠体14B、およびマイク枠体14Cの下部にそれぞれ設けられたジョイント部141A、ジョイント部141B、およびジョイント部141Cと、からなる。これらのパーツは、一体成型により形成されている。枠体4も、上記各マイク枠体、およびジョイント部等のパーツが個別成型された後に組みつけられた構造であると、パーツ間でさらなる別の振動が生じてしまうが、一体成型されているため、このような振動を生じさせることがない。
図4の平面図に示すように、枠体4は、収音装置1を平面視した状態において、マイク枠体14A、マイク枠体14B、およびマイク枠体14Cが同一円周上に等角度間隔に(120度間隔で均等に)設けられた構造である。
これらのマイク枠体14A、マイク枠体14B、およびマイク枠体14Cは、円筒形状からなり、その中空内部に円柱形状のマイク(単一指向性マイク)が嵌め込まれる。枠体4は、これらのマイク枠体に嵌め込まれる3つのマイクを1つのユニットとして一体固定している。
また、マイク枠体14A、マイク枠体14B、およびマイク枠体14Cは、枠体4の中心と反対側端部に、それぞれ放射方向に突出する形状のジョイント部141A、ジョイント部141B、およびジョイント部141Cが形成されている。ジョイント部141A、ジョイント部141B、およびジョイント部141Cは、それぞれ平板状の弾性ゴム15A、弾性ゴム15B、弾性ゴム15Cにより、筐体11の支柱13A、支柱13B、および支柱13Cに連結される。
これらの弾性ゴム15A、弾性ゴム15B、および弾性ゴム15Cは、それぞれ弾性率が等しく、無負荷の状態で、支柱とジョイント部との距離より短い長さからなる。そして、弾性ゴム15Aは、筐体11の中心を通り放射方向に引張応力が生じる状態で、支柱13Aとジョイント部141Aとを連結する。同様に、弾性ゴム15Bは、筐体11の中心を通り放射方向に引張応力が生じる状態で、支柱13Bとジョイント部141Bとを連結する。また、弾性ゴム15Cは、筐体11の中心を通り放射方向に引張応力が生じる状態で、支柱13Cとジョイント部141Cとを連結する。
次に、筐体11、枠体4、弾性ゴム15A〜弾性ゴム15Cのより具体的な構造について図5〜図7を参照して説明する。
まず、筐体11に設けられた支柱13A〜支柱13Cの形状について、図5を参照して説明する。図5は、筐体の外観図である。図5(A)は、筐体の斜視図であり、図5(B)は、筐体の一部拡大図である。以下、筐体11に設けられた支柱13A〜支柱13Cは、同じ形状であるため、支柱13Bを例に挙げて説明する。
図5(B)に示すように、支柱13Bは、本体部131B、取付部132B、および先端部133Bからなる。本体部131Bは、筐体11の上面から垂直に突出する直方体形状からなり、先端に取付部132Bを設ける。取付部132Bは、本体部131Bより幅が狭い形状からなり、先端に先端部133Bを設ける。先端部133Bは、取付部132Bと同じ幅で、筐体11の中心方向と反対方向に垂直に突出している形状からなる。
すなわち、図5(A)に示すように、支柱13Aの先端部133Aは、筐体11の中心から装置正面方向(+Z方向)に突出している。また、支柱13Bの先端部133Bは、筐体11の中心から装置右背面方向(+X,−Z方向)に突出し、支柱13Cの先端部133Cは、筐体11の中心から装置左背面方向(−X,−Z方向)に突出している。
次に、枠体4の形状について、図6を参照して説明する。図6は、枠体の外観を示す外観図である。図6(A)は、枠体の斜視図であり、図6(B)は、枠体の一部拡大図である。
図6(A)に示すように、枠体4は、上面方向から見て、枠体4の中心にマイク枠体14A〜マイク枠体14Cの円筒の開放部分(マイク枠体の円周面と異なる面)を向けてマイク枠体14A、マイク枠体14B、およびマイク枠体14Cを設ける。具体的には、マイク枠体14Aの円筒の開放部分は、装置正面方向(+Z方向)および背面方向(−Z方向)に向いている。マイク枠体14Bの円筒の開放部分は、装置右背面方向(+X,−Z方向)および左正面方向(−X,+Z方向)に向き、マイク枠体14Cの円筒の開放部分は、装置左背面方向(−X,−Z方向)および右正面方向(+X,+Z方向)に向いている。以上より、枠体4は、マイク枠体14A、マイク枠体14B、およびマイク枠体14Cにそれぞれ嵌め込む単一指向性マイクの指向軸が枠体4の中心点でクロスするように形成されている。
次に、マイク枠体14A、マイク枠体14B、およびマイク枠体14Cの形状について説明する。以下、マイク枠体14A〜マイク枠体14Cは、同一の形状からなるため、マイク枠体14Bを例に挙げて説明する。マイク枠体14Bは、枠体4の上面方向から見て、枠体4の中心と反対側(すなわち、枠体4に対する最外端となる位置)に、ジョイント部141Bを設ける。この際、ジョイント部141Bは、枠体4の側面方向から見ると、下面方向側の一端(すなわち、枠体4に対する最下端となる位置)に配置される。なお、ジョイント部141Bは、マイク枠体14Bの外周面に設けたが、マイク枠体14Bの底面に設けてもよい。
ジョイント部141Bは、図6(B)に示すように、T字状からなり、円柱形状の軸部142Bと、軸部142Bより長さが長い円柱形状の取付部143Bと、を有する。軸部142Bは、マイク枠体14Bの円筒の開放面に対して略垂直に延びるように形成され、先端に取付部143Bが設けられる。この際、取付部143Bは、長手方向の中心位置に軸部142Bの先端を接続するように形成されている。また、取付部143Bは、軸部142Bと垂直で、且つマイク枠体14A〜マイク枠体14Cが配置された平面(XZ平面)に平行となるように形成されている。
次に、弾性ゴム15A、弾性ゴム15B、および弾性ゴム15Cの形状について、図7を参照して説明する。図7は、弾性ゴムの外観を示す外観図である。図7(A)は、平面図であり、図7(B)は、斜視図である。以下、弾性ゴム15A、弾性ゴム15B、および弾性ゴム15Cは、同一の形状からなるため、弾性ゴム15Aを例に挙げて説明する。
図7に示すように、弾性ゴム15Aは、平板状からなり、平面視した状態で、長手方向に沿って、円形状の頭部151A、長方形状の首部152A、角丸長方形状の本体部153Aの順に形成される。頭部151Aの直径は、首部152Aの短手方向の長さより長く、本体部153Aの短手方向の長さと等しい。さらに、本体部153Aの長手方向と首部152Aの長手方向とは一致する。
また、頭部151Aには、頭部151Aの中心と一致するように、平板を貫通する円形の開口部154Aが形成され、同様に本体部153Aには、長手方向の一端で且つ首部152A側に円形状の開口部155Aが形成される。開口部154Aと開口部155Aとは、直径が等しく、直線L上にそれぞれの中心が通るように形成される。
次に、筐体11への枠体4の取り付け方法について、図4,図8を参照して説明する。図8は、枠体の筐体11への取り付け方法を説明するための外観斜視図である。
まず、マイク枠体14A、マイク枠体14B、およびマイク枠体14Cに、それぞれマイク12A、マイク12B、およびマイク12Cを取り付ける。本実施形態では、図4の平面図に示すように、マイク枠体14Aには、単一指向性マイク12Aの感度極大の方向(最大感度方向)を装置背面方向(−Z方向)に向けて嵌め込む。この単一指向性マイク12Aの最大感度方向を0度とする。また、マイク枠体14Bには、単一指向性マイク12Bの最大感度方向を装置左正面方向(−X,+Z方向)に向けて嵌め込む。すなわち、枠体4を上面方向から見て、上記0度から左回転120度の角度(+120度の方向)に向けて嵌め込む。また、マイク枠体14Cには、単一指向性マイク12Cの最大感度方向を装置右正面方向(+X,+Z方向)に向けて嵌め込む。すなわち、枠体4を上面方向から見て、上記0度から右回転120度の角度(−120度または+240度の方向)に向けて嵌め込む。
そして、図8に示すように、枠体4のジョイント部141A、ジョイント部141B、およびジョイント部141Cにそれぞれ弾性ゴム15A、弾性ゴム15B、および弾性ゴム15Cを取り付ける。例えば、弾性ゴム15Bの頭部151Bの開口部154Bを、ジョイント部141Bの取付部143Bの一方の端から通した後に、開口部154Bを広げて、取付部143Bの他方の端から通すことで、軸部142Bに弾性ゴム15Bの頭部151Bを取り付ける。この際、枠体4を上面方向から見て、弾性ゴム15Bがジョイント部141Bの取付部143Bの上面側になるように、弾性ゴム15Bを取り付けている。このように、各弾性ゴムが各ジョイント部の上側を通るように取り付けることで、各弾性ゴムが各ジョイント部の下側を通るように取り付けるよりも枠体4を筐体11へ安定して設置することができる。
そして、弾性ゴム15A、弾性ゴム15B、および弾性ゴム15Cをそれぞれ筐体11の支柱13A、支柱13B、および支柱13Cに取り付ける。具体的には、上面方向から見て、枠体4の中心と筐体11の中心とが一致するように、枠体4を筐体11の上面に配置する。そして、例えば、弾性ゴム15Bの本体部153Bを引っ張ることで、当該本体部153Bの開口部155Bを、支柱13Bの先端部133Bから通して、取付部132Bに取り付ける。
以上より、枠体4は、収音装置1を平面視した状態において、筐体11に設けた支柱13A〜支柱13Cに囲われた領域内で、且つ枠体4自身の中心と筐体11の中心とが一致するように配置される。また、枠体4は、ジョイント部141A〜ジョイント部141Cが、筐体11の中心から支柱13A〜支柱13Cへそれぞれ延ばした線上で、且つ筐体11の中心と各支柱との間に配置されるように、筐体11上に配置される。そして、枠体4は、弾性ゴム15A〜弾性ゴム15Cに引張応力が生じている状態で、筐体11に取り付けられる。
この構造により、枠体4は、上述のように、支柱13A〜支柱13Cと弾性ゴム15A〜弾性ゴム15Cとにより、枠体4の中心を基準点として等角度間隔となる3方向(筐体11の中心から支柱13A〜支柱13Cのそれぞれに向かう方向)に同一の力で引っ張られるため、筐体11の上面の特定位置に搖動可能に設置される。この際、支柱13A〜支柱13Cと弾性ゴム15A〜弾性ゴム15Cとをかける高さが同じであるため、ジョイント部141A〜ジョイント部141Cが同じ水平面となる。これにより、枠体4の底面は、筐体11の上面に平行になるように設置される。
このため、マイク枠体に嵌め込まれる4つのマイクは、筐体11の上面で、それぞれ並進や回転しないように設置されるため、収音指向性軸方向がぶれない。ここで、4つのマイクが並進しないとは、枠体4が筐体11の上面に対して平行に移動しないことから、枠体4で固定された4つのマイクについても、筐体11の上面に対して平行に移動しないことを言う。この結果、収音装置1は、収音性能を劣化させずに、簡単な構造、且つ少ない部品点数(枠体、3本の支柱、及び3つの弾性ゴム)で4つのマイクを固定することができる。
また、上記構造では、引張応力が生じる状態で弾性ゴムを用いて支柱に枠体4を取り付けるため、枠体4に一体固定された4つのマイクは、筐体11に固定設置されることなく揺動自在に(フローティングして)設置される。これにより、4つのマイクは、筐体11の振動を弾性ゴム15A〜弾性ゴム15Cにより減衰されるため、筐体11の振動によるマイクの収音ノイズ等を抑制することができる。
なお、上記構造では、1つの平面(筐体上面と平行する面)上に単一指向性マイク12A、単一指向性マイク12B、および単一指向性マイク12Cが配置される。各単一指向性マイクの最大感度方向が配列の内側方向に向けられる。すなわち、上記指向軸がクロスする点を中心とした円周上に各単一指向性マイクが内向きに配列される。このように、各マイクの最大感度方向を配列の内側方向に向けることで、外側に向けるよりも振動面を近接させて配置することができる。その結果、各単一指向性マイクの振動面の位置を上記指向軸がクロスする点で近似することができる。よって、上記平面上における指向性制御を1kHz以上のような高い周波数帯域においても小さな誤差で実現することができる。
ところで、上述の構造の収音装置は、次に示す方法により、収音指向性制御を行う。収音装置1の指向性制御について、図9,10を用いて説明する。図9(A)は、収音装置の音声信号処理系統の構成を示すブロック図である。
図9(A)に示すように、収音装置1は、信号処理系統の構成として、ゲイン調整部31A、ゲイン調整部31B、ゲイン調整部31C、および加算部32からなる信号処理部3を備えている。各単一指向性マイクが出力する音声信号は、信号処理部3の各ゲイン調整部でゲイン調整され、その後、加算部32で加算される。収音装置1は、各ゲイン調整部のゲインを制御することで、装置周囲に任意の指向性を形成することができる。
なお、各単一指向性マイクの上記の配列態様は、上記の例に限るものではない。例えば、図9(B)に示すような配列態様でもよい。図9(B)は、単一指向性マイク12Bおよび単一指向性マイク12Cを対向させる配列の例を示している。この場合、単一指向性マイク12Bの最大感度方向は、装置左面方向(θ=90度の方向)であり、単一指向性マイク12Cの最大感度方向は、装置右面方向(θ=−90度の方向)である。このように、単一指向性マイク12Bおよび単一指向性マイク12Cを対向させる場合であっても、任意の方向に指向性を形成することができる。
以上のように、1つの平面に3つ以上の複数の単一指向性マイクを配列する態様であれば、どのような配列態様であっても本発明の収音装置を実現することが可能である。
なお、上記の例では、同一平面上に3つのマイクを配列する例について説明したが、無論、同一平面上にさらに多数のマイクを配列するようにしてもよい。また、同一平面に対して垂直方向の単一指向性マイクを備えていてもよい。
また、上記の例では、3本の支柱を備えたが、支柱の本数は3本以上であればよい。また、各支柱は、それぞれマイク枠体のジョイント部と連結されればよいため、マイクの数に応じて設ければよい。マイク枠体のジョイント部毎に支柱を設けることで、マイクへの振動を最も少なくすることができる。
さらに、上記の例では、平板状の筐体11の上面にマイクを備えた収音装置について説明したが、筐体11がエンクロージャとなり、筐体11の内部にスピーカを備え、当該エンクロージャとなる放収音装置であってもよい。この場合、放音によるスピーカの振動による影響をマイクが受けないため、単に外部から筐体11に与えられる振動のみではなく、スピーカの放音に起因する振動のマイクへの伝搬の抑制でき、エコーの発生を防ぐことができる。
加えて、上記の例では、枠体4を上面方向から見て、各弾性ゴムがそれぞれジョイント部の上になるように取り付けたが、各弾性ゴムがそれぞれジョイント部の下になるように取り付けてもよい。
また、支柱とジョイント部との連結は、弾性ゴムに限らず、板バネ等の弾性体であってもよい。