JP6596689B2 - マイクロホン装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロホン装置に関する。

会議など複数の話者による会話をマイクロホンで収音するために、１つの筐体中に複数の単一指向性マイクロホンユニットを組み込んだものがある。例えば、筐体内に３つの単一指向性マイクロホンユニットを、各々の指向軸が互いに１２０度の間隔で放射状に位置するように設けることで、３６０度全方向の収音を可能にしたマイクロホンが知られている。

しかしながら、このような従来のマイクロホンは、指向性の向きを変えたい場合、例えば会議などで３人の話者がマイクロホンの前方及び左右側に座り、マイクロホンの設置場所を変えられないような場合に、指向性の向きを容易に変えることができなかった。

具体的には、上述した例では、筐体内のマイクロホンユニットの向きを、各々の指向軸が互いに９０度の角度になるように変更することで、より良い収音が実現する。他方、従来のマイクロホンでは、筐体内のマイクロホンユニットの向きを物理的に変更する構成としており（特許文献１参照）、このため複雑な機構となっていた。また、このような従来のマイクロホンでは、ユーザが筐体内のマイクロホンユニットの向きを変える必要が生じる。さらに、かかる従来構成では、マイクロホンが容易に取り出せない場所に設置されている場合、例えば机上に埋め込まれる場合や天井につり下げられる等の場合には、マイクロホンの指向性の向きを変えることが困難になるなどの問題がある。

特許文献２には、１つの無指向性マイクロホンユニットと２つの双指向性マイクロホンユニットを用いたマイクロホンが開示されているが、特許文献２のマイクロホンは、左右のチャンネル信号を得るステレオマイクロホンである。

特開２０１１−２９７６６号公報 特開２０１５−１１１８１２号公報

本発明は、マイクロホンユニットの向きを物理的に変更することなく、指向軸の向きを電気的な処理で容易に変更可能なマイクロホン装置を提供することを目的とする。

本発明に係るマイクロホン装置は、１の点を通り周方向の間隔が１２０度で放射状に延びる二つの直線上に各々の指向軸が配置されている第１及び第２の双指向性マイクロホンユニットと、前記第１及び第２の双指向性マイクロホンユニットの収音領域内に配置されている無指向性マイクロホンユニットと、を備えるマイクロホンと、前記第１及び第２の双指向性マイクロホンユニットそれぞれの非反転信号と反転信号の少なくとも一つと前記無指向性マイクロホンユニットの出力信号とを合成して互いに異なる向きの指向軸を有する複数の出力信号を生成する信号合成部と、を備える。

本発明によれば、マイクロホンユニットの向きを物理的に変更することなく、指向軸の向きを電気的な処理で容易に変更可能なマイクロホン装置を提供できる。

本発明の実施形態によるマイクロホン装置の回路図である。 上記マイクロホン装置のマイクロホンにおける各マイクロホンユニットの配置例を示す平面図である。 各マイクロホンユニットの配置例と各マイクロホンユニットの指向特性を示す平面図である。 マイクロホンユニット毎の指向特性を表したグラフである。 無指向性マイクロホンユニットの出力の測定データを示すグラフであり、（ａ）は指向特性を、（ｂ）は０度，９０度，１８０度方向における周波数特性を、それぞれ示す。 双指向性マイクロホンユニットの出力の測定データを示すグラフであり、（ａ）は指向特性を、（ｂ）は０度，９０度，１８０度方向における周波数特性を、それぞれ示す。 信号増幅部の回路構成の一例を示す回路図である。 本発明に係るマイクロホン装置の別の実施形態を示す回路図である。 合成回路の「Ｏ＋ＬＳ」信号の出力を実測したデータを示すグラフであり、（ａ）は指向特性を、（ｂ）は０度，９０度，１８０度方向における周波数特性を、それぞれ示す。 図１に示すマイクロホン装置の実施形態で得ることができる指向特性を示すグラフである。 合成回路の「Ｏ＋（−ＬＳ−ＲＳ）」信号の出力を実測したデータを示すグラフであり、（ａ）は指向特性を、（ｂ）は０度，９０度，１８０度方向における周波数特性を、それぞれ示す。 マイクロホンユニットの出力レベル調整回路の一例を示す回路図である。 マイクロホンユニットの出力レベル調整回路の別の例を示す回路図である。 マイクロホンユニットの出力のレベル調整回路のさらに別の例を示す回路図である。 図１４の回路構成をさらに詳細に示す回路図である。

以下、本発明の実施形態によるマイクロホン装置を、図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して、マイクロホン装置の一実施形態について概略的に説明する。

図１に示すマイクロホン装置は、筐体内に３つのマイクロホンユニットが固定設置されたマイクロホン本体部（以下、単にマイクロホンという。）１と、各マイクロホンユニットの出力信号を処理する出力信号処理部と、を備える。

マイクロホン１に固定設置される３つのマイクロホンユニットは、１つの無指向性マイクロホンユニット１０と、２つの双指向性マイクロホンユニット２０，３０と、からなる。各マイクロホンユニット１０，２０，３０の物理的配置（位置関係）については図２で後述する。

出力信号処理部は、各マイクロホンユニット１０，２０，３０の出力信号を個別に増幅する信号増幅部４０，５０，６０と、これら各信号増幅部４０，５０，６０の後段に設けられている信号合成部としての合成回路７０と、を備える。

第１の信号処理部としての信号増幅部５０は、双指向性マイクロホンユニット２０の出力信号を非反転増幅及び反転増幅し、正相（＋）の非反転信号及び逆相（−）の反転信号を生成する。信号増幅部５０は、上記正相の出力信号と反転信号を合成回路７０に出力する。同様に、第２の信号処理部としての信号増幅部６０は、双指向性マイクロホンユニット３０の出力信号を非反転増幅及び反転増幅し、正相（＋）の非反転信号及び逆相（−）の反転信号を生成し、かかる２つの信号を合成回路７０に出力する。以下は、信号増幅部５０及び６０を「非反転／反転増幅回路」とも称する。第３の信号処理部としての信号増幅部４０は、無指向性マイクロホンユニット１０の出力信号を増幅して合成回路７０に出力するものであり、以下は「信号増幅回路」とも称する。

合成回路７０は、各信号増幅部４０，５０，６０から供給された５つの増幅信号を合成して、端子Ａ，Ｂ，Ｃの３端子から出力する。かかる出力信号は、ミキサーなどの外部装置に供給され、更なる信号処理や録音などが行われる。合成回路７０については後で詳細に説明する。

次に、図２乃至図４を参照して、マイクロホン１の構成について説明する。

図２に示すマイクロホン１は、扁平円形の筐体を備えたバウンダリー型のマイクロホンであり、筐体の下側ケース１５内に設けられた基板２５の上に各マイクロホンユニット１０，２０，３０が固定設置されている。各マイクロホンユニット１０，２０，３０は、この例ではコンデンサ型のものが用いられている。

なお、図２では筐体の上蓋部を取り外した状態を示しており、上蓋部は、下側ケース１５の側縁側に形成された複数のねじ穴１６にねじ止めされることで、下側ケース１５に取り付けられる。

図３は、図２に示す構成に、各マイクロホンユニット１０，２０，３０の指向性特性を表すパターンや、各マイクロホンユニット１０，２０，３０の位置関係を表す基準線などを加えた図である。図３に示すように、各マイクロホンユニット１０，２０，３０は、下側ケース１５及び基板２５の中心点から１２０度の間隔で放射状に延びる直線上に各々のユニットの中心部が位置するように、配置されている。また、この例では、各マイクロホンユニット１０，２０，３０は、基板２５の中心点（１の点）２５０を中心とする円周上に各ユニットの中心部が位置するように、配置されている。

さらに、双指向性マイクロホンユニット２０及び３０は、基板２５の中心点から無指向性マイクロホンユニット１０の中心部を通る基準線に対して各々１２０度の角度で放射状に延びる直線上に各々の指向軸が位置するように、配置されている。したがって、双指向性マイクロホンユニット２０及び３０は、基板２５の中心点（１の点）２５０を通り周方向の間隔が１２０度で放射状に延びる二つの直線上に各々の指向軸が位置するように、基板２５上に固定設置されている。

図３、図４、及び実測データを示す図５（ａ），（ｂ）から分かるように、無指向性マイクロホンユニット１０は、全方位の音源を均一に捉える性質を有する。他方、図３、図４、及び実測データを示す図６（ａ），（ｂ）から分かるように、双指向性マイクロホンユニット２０及び３０は、正面（０ｄｅｇ）とその反対側（１８０ｄｅｇ）の前後２方向の音源を強く捉え、横方向（９０ｄｅｇ）からの音源は捉えにくい性質を有する。以下は、双指向性マイクロホンユニット２０，３０において、各ユニットの正面側（前方、０ｄｅｇ）からの音源を捉える指向性を正（＋）の位相とし、反対側（後方、１８０ｄｅｇ）からの音源を捉える指向性を負（−）の位相として説明する。また、以下は、無指向性マイクロホンユニット１０が設置された側を前方に向けてマイクロホン１をテーブル等に設置して、会議の収音を行う場合について説明する。

図４以下では、無指向性マイクロホンユニット１０の指向性パターンを「Ｏ」で、左側の双指向性マイクロホンユニット２０の指向性パターンを「ＬＳ」で、右側の双指向性マイクロホンユニット３０の指向性パターンを「ＲＳ」で、各々表す。また、双指向性マイクロホンユニット２０及び３０につき、正の指向性パターンを「ＬＳ＋」及び「ＲＳ＋」で、負の指向性パターンを「ＬＳ−」及び「ＲＳ−」で、各々表す。この例では、図４に示すように、双指向性マイクロホンユニット２０及び３０は、その感度すなわち一定の音圧を受けたときの出力信号レベルが相互に同一であり、さらに、無指向性マイクロホンユニット１０の感度とも等しくなっている。

次に、図７以下を参照して、マイクロホン１に接続される信号増幅部及び信号増幅部の後段の合成回路７０について説明する。以下の例では、信号増幅部をマイクロホン１とは別体とした形態であるが、信号増幅部または合成回路７０をマイクロホン１の筐体内に組み込むことも可能である。

図７は信号増幅部４０，５０，６０の回路構成の一例を示している。図７に示すように、マイクロホンユニット１０，２０，３０が接続される信号増幅部は、非反転／反転増幅回路である。図７に示すように、非反転／反転増幅回路は、トランジスタ５１にバイアス抵抗Ｒ１，Ｒ２、エミッタ抵抗Ｒｅ、及びコレクタ抵抗Ｒｃが接続されたバランス出力回路である。非反転／反転増幅回路では、マイクロホンユニットがトランジスタ５１のベースに接続され、ベースにはバイアス抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続されている。ベース抵抗Ｒ１及びエミッタ抵抗Ｒｅは接地され、抵抗Ｒ２及びコレクタ抵抗Ｒｃには電圧Ｖｃｃが印加される。

非反転／反転増幅回路は、マイクロホンユニットの出力信号をトランジスタ５１で増幅し、エミッタからの正相（＋）の信号と、コレクタからの逆相（−）の信号を各々出力する。

図１に示す信号増幅部４０，５０，６０は、図７に示す回路構成とすることができる。ただし、無指向性マイクロホンユニット１０に接続される信号増幅回路４０は、図７に示すＶout＋端子から出力される非反転増幅信号のみを合成回路７０に出力すればよい。

この例では、各信号増幅部４０，５０，及び６０は、対応するマイクロホンユニットからの入力信号の電圧レベルが相互に等しい場合に、各々同一レベルの増幅信号を合成回路７０に出力するように設定されている。

図１に示す実施形態における合成回路７０は、各信号増幅部４０，５０，６０から供給される５つの増幅信号を合成して３つの合成信号を生成し、生成した合成信号を出力端子Ａ，Ｂ，Ｃから出力する。

（出力端子Ａの出力）
より具体的には、合成回路７０は、信号増幅部４０から入力した増幅信号（以下「Ｏ信号」と称する。）を、信号増幅部５０から入力した正相（＋）の増幅信号（以下「ＬＳ信号」と称する。）と合成し、かかる合成信号を出力端子Ａから出力する。この合成処理により、無指向性マイクロホンユニット１０の出力信号に基づくＯ信号と双指向性マイクロホンユニット２０の出力信号に基づくＬＳ信号が合成されて「Ｏ＋ＬＳ」の出力信号が生成される。「Ｏ＋ＬＳ」の出力信号を実測した測定データを図９（ａ），（ｂ）に示す。なお、図９（ａ）に関し、使用した測定機器の仕様上、感度が最も高い方向を０°として、これを基準にして出力されるが、マイクロホン１の設置方向を基準とすると、実際の方向（角度）は、図９（ａ）内に括弧書きで加えた数値のものとなる。

このＯ＋ＬＳの出力信号は、図１及び図９（ａ），（ｂ）に示すように、設置されたマイクロホン１の正面側（前方）から左に１２０度回転した方向からの音源の音が強められ、この反対側すなわち正面から右に６０度回転した方向からの音源の音が弱められていることが分かる。言い換えると、Ｏ＋ＬＳの出力信号は、指向軸が左１２０度方向を向いたカージオイド曲線による単一指向性の信号である。したがって、出力端子Ａからは、図１０に示すように、指向軸が左に１２０度回転したカージオイド形の特性による単一指向性の出力信号が得られる。

（出力端子Ｂの出力）
合成回路７０は、信号増幅部４０から入力したＯ信号を、信号増幅部６０から入力した正相（＋）の増幅信号（以下「ＲＳ信号」と称する。）と合成して、かかる合成信号を出力端子Ｂから出力する。この合成処理により、無指向性マイクロホンユニット１０の出力信号に基づくＯ信号と双指向性マイクロホンユニット３０の出力信号に基づくＲＳ信号が合成されて「Ｏ＋ＲＳ」の出力信号が生成される。

このＯ＋ＲＳの出力信号は、図１に示すように、設置されたマイクロホン１の正面側（前方）から右に１２０度回転した方向からの音源の音が強められ、この反対側すなわち正面から左に６０度回転した方向からの音源の音が弱められていることが分かる。言い換えると、Ｏ＋ＲＳの出力信号は、指向軸が右１２０度方向を向いたカージオイド曲線による単一指向性の信号である。したがって、出力端子Ｂからは、図１に示すように、指向軸が右に１２０度回転したカージオイド形の特性による単一指向性の出力信号が得られる。

（出力端子Ｃの出力）
合成回路７０は、信号増幅部４０から入力したＯ信号と、信号増幅部５０から入力した逆相（−）の増幅信号（以下「−ＬＳ信号」と称する。）と、信号増幅部６０から入力した逆相（−）の増幅信号（以下「−ＲＳ信号」と称する。）と、を合成する。合成回路７０は、かかる合成信号、すなわちＯ＋（−ＬＳ−ＲＳ）の信号を出力端子Ｃから出力する。

このＯ＋（−ＬＳ−ＲＳ）の出力信号は、図１に示すように、設置されたマイクロホン１の正面（前方）方向からの音源の音が強められ、この反対側すなわち後方からの音源の音が弱められている。Ｏ＋（−ＬＳ−ＲＳ）の出力信号を実測した測定データ図を図１１（ａ），（ｂ）に示す。

理解を容易化するため、図１では中間信号として（−ＬＳ−ＲＳ）の信号の特性図を付記しており、（−ＬＳ−ＲＳ）信号では指向軸が正面を向いた双指向性の信号となることが分かる。

かかる（−ＬＳ−ＲＳ）信号にＯ信号を合成することで、Ｏ＋（−ＬＳ−ＲＳ）信号として、指向軸が正面（前方）方向を向いたカージオイド曲線による単一指向性の信号となる。したがって、出力端子Ｃからは、図１及び図１１（ａ），（ｂ）に示すように、指向軸が正面（前方）を向くカージオイド形の特性による単一指向性の出力信号が得られる。

かくして、出力端子Ａからは、指向軸が左に１２０度回転したカージオイド形の特性による出力信号が得られ、端子Ｂからは、指向軸が右に１２０度回転したカージオイド形の特性による出力信号が得られる。また、端子Ｃからは、指向軸が正面（前方）を向くカージオイド形の特性による出力信号が得られる。したがって、図１に示すマイクロホン装置では、指向軸の方向が相互に１２０度ずれた３つの単一指向性を有する出力信号を相互に異なる出力端子から出力する。ここで、出力端子Ａ，Ｂ，Ｃのうちの一つを選択することにより、単一指向性のマイクロホンの指向軸を、電気的な切り換え操作で容易に切り換えることができる。

次に、合成回路の構成が異なるマイクロホン装置の別の実施形態について、図８を参照しながら説明する。

（出力端子Ａの出力）
図８において、合成回路７０は、信号増幅部４０から入力したＯ信号と、信号増幅部５０から入力したＬＳ信号と、信号増幅部６０から入力した−ＲＳ信号と、を合成して、Ｏ＋（ＬＳ−ＲＳ）の出力信号を生成し、かかる信号を出力端子Ａから出力する。

このＯ＋（ＬＳ−ＲＳ）の出力信号は、図８に示すように、設置されたマイクロホン１の左９０度方向からの音源の音が強められ、この反対側すなわち右９０度方向からの音源の音が弱められていることが分かる。

理解を容易化するため、図８では中間信号として（ＬＳ−ＲＳ）の信号の特性図を付記しており、この（ＬＳ−ＲＳ）信号では指向軸が左９０度方向を向いた双指向性の信号となることが分かる。かかる（ＬＳ−ＲＳ）信号にＯ信号を合成することで、Ｏ＋（ＬＳ−ＲＳ）信号として、指向軸が左９０度方向を向いたカージオイド曲線による単一指向性の信号となる。したがって、出力端子Ａからは、図８に示すように、指向軸が左９０度方向を向くカージオイド形の特性による単一指向性の出力信号が得られる。

（出力端子Ｂの出力）
合成回路７０は、信号増幅部４０から入力したＯ信号と、信号増幅部５０から入力した−ＬＳ信号と、信号増幅部６０から入力したＲＳ信号と、を合成して、Ｏ＋（−ＬＳ＋ＲＳ）の出力信号を生成し、かかる信号を出力端子Ｂから出力する。

このＯ＋（−ＬＳ＋ＲＳ）の出力信号は、図８に示すように、設置されたマイクロホン１の右９０度方向からの音源の音が強められ、この反対側すなわち左９０度方向からの音源の音が弱められていることが分かる。

理解を容易化するため、図８では中間信号として（−ＬＳ＋ＲＳ）の信号の特性図を付記しており、この（−ＬＳ＋ＲＳ）信号では指向軸が右９０度方向を向いた双指向性の信号となることが分かる。かかる（−ＬＳ＋ＲＳ）信号にＯ信号を合成することで、Ｏ＋（−ＬＳ＋ＲＳ）信号として、指向軸が右９０度方向を向いたカージオイド曲線による単一指向性の信号となる。したがって、出力端子Ｂからは、図８に示すように、指向軸が右９０度方向を向くカージオイド形の特性による単一指向性の出力信号が得られる。

（出力端子Ｃの出力）
信号増幅部６０から入力した逆相（−）の増幅信号（−ＲＳ信号）に対しては、図１と同様に、信号増幅部５０からの−ＬＳ信号と信号増幅部４０からのＯ信号が合成される。したがって、図１と同一のＯ＋（−ＬＳ−ＲＳ）信号が出力端子Ｃから出力される。

かくして、図８に示す実施形態では、端子Ａからは、指向軸が左に９０度回転した略カージオイド形の特性による出力信号が得られ、端子Ｂからは、指向軸が右に９０度回転した略カージオイド形の特性による出力信号が得られる。また、端子Ｃからは、指向軸が前方を向くカージオイド形の特性による出力信号が得られる。

図８に示す実施形態においても、電気的な切り換え操作で出力端子Ａ，Ｂ，Ｃのうちの一つを選択することにより、単一指向性のマイクロホンの指向軸を容易に切り換えることができる。

このように、本実施形態では、左右一対の双指向性マイクロホンユニット２０，３０の各々の指向軸が、１の点を通り周方向の間隔が１２０度で放射状に延びる二つの直線上に配置されている。これに加えて、無指向性マイクロホンユニットが、双指向性マイクロホンユニット２０，３０の収音領域内に配置されているので、指向軸の向きを電気的な処理で容易に変更することができる。

すなわち、本実施形態では、３つの単一指向性マイクロホンユニットを使用した従来構成のように、指向軸の向きを変更するために、筐体内のマイクロホンユニットの物理的な位置を変更する必要がなく、マイクロホン１に触れる必要もない。したがって、本実施形態によれば、従来のようにマイクロホンユニットの位置変更のための複雑な機構を設ける必要がなく、さらにはマイクロホンの設置場所の制限もなくなる。

図１と図８に示す回路は互いに別の実施形態として説明した。しかし、図１に示す合成回路７０の構成と図８に示す合成回路７０の構成を切り換えスイッチで切り換えるようにしてもよい。

切り換えスイッチを用いる場合、指向性の向きを変更するための図１と図８の結線の切り換えすなわちオン／オフの状態を、物理的な連動スイッチにより一度に切り替える構成とすることができる。

他の例として、図１と図８の結線の切り換えすなわちオン／オフの状態を、２つの別個のスイッチにより別々に切り替える構成としてもよい。この場合は、指向軸につき、一方が横向き９０度に回転し他方が１２０度に回転した形態での略カージオイド形の特性による出力信号を得ることができる。

さらに他の例として、パソコン（ＰＣ）などを用いて上述のスイッチの切り換えをソフトウエア的に制御する構成とすることもできる。

（レベル調整部）
さらに、各出力端子Ａ，Ｂ，Ｃから出力される信号の指向性の特性を連続的に変化させるために、信号増幅部（４０〜６０）に、マイクロホンユニット（１０〜３０）の出力信号のレベルを調整するレベル調整部を設けることができる。

図１２は、信号増幅部４０，５０，６０の各出力ラインにレベル調整部を設けた回路構成例を示す。このレベル調整部８０は、演算増幅器８１の−側入力端子に入力抵抗Ｒｉが接続されるとともに、演算増幅器８１の出力側と−側入力端子との間に帰還抵抗が接続された回路であり、帰還抵抗に可変抵抗器ＶＲｆが用いられている。レベル調整部８０では、可変抵抗器ＶＲｆで設定された抵抗値と入力抵抗Ｒｉの抵抗値との比率によって演算増幅器の増幅率が決定される。したがって、信号増幅部４０，５０，６０の各出力ラインにレベル調整部８０を設けることにより、レベル調整部８０の可変抵抗器ＶＲｆを調整することによって各マイクロホンユニットの出力信号レベルを調整できる。

図１３は、マイクロホンユニット１０，２０，３０に接続される信号増幅部（非反転／反転増幅回路）４０，５０，６０にレベル調整部を設けた回路構成例を示す。この非反転／反転増幅回路は、図７に示す非反転／反転増幅回路におけるトランジスタ５１に接続されるコレクタ抵抗を可変抵抗器ＶＲｃとしたものである。図１３に示す非反転／反転増幅回路によれば、可変抵抗器ＶＲｃの抵抗値を調整することによって、マイクロホンユニットの逆相（−）の信号の出力信号レベル、さらには正相（＋）の出力信号レベルの比率を調整できる。

さらに、合成回路７０の出力端子Ａ乃至Ｃの各後段に、図１２に示すレベル調整部と等価の回路を設けることもできる。かかる構成とすることにより、外部装置に供給される３相の信号の出力レベルを個別に調整することができる。

（マイク感度調整部）
さらに、各出力端子Ａ，Ｂ，Ｃから出力される信号の指向性の特性を連続的に変化させるために、マイクロホンユニット（１０〜３０）と信号増幅部（４０〜６０）との間にマイクロホンユニットの感度調整部を設けることができる。図１４は、マイクロホンユニット１００としてコンデンサマイクロホンを用いた感度調整部の回路構成の一例を示す。

図１４に示す感度調整部は、ＦＥＴ９１、抵抗Ｒ３，Ｒ４、及びコンデンサ９２を用いたインピーダンス変換部９０を有するとともに、コンデンサマイクロホンに成極電圧を供給するファントム電源９３の出力電圧を可変にした構成となっている。

ファントム電源９３は、ミキサー側から供給されるものであるが、図１４ではマイクロホンユニット１００の近傍にあるかのように簡略化して描かれている。ファントム電源９３の電圧調整は、ミキサー側で行うことができる。

また、図１４ではファントム電源自体が可変電圧電源のように描かれているが、実際にはファントム電源の電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータやレギュレータを介して変換される。ファントム電源の電圧を可変にするための具体的な回路構成を図１５に示す。図１５に示す回路では、ファントム電源９３と可変抵抗Ｒ５とを並列に接続し、マイクロホンユニット１００の一方の端子を可変抵抗Ｒ５の可変端子に接続することで、マイクロホンユニット１００に加えられる電圧値が調整される。このようにファントム電源９３の出力電圧値を調整することにより、マイクロホンユニットの感度が調整され、マイクロホンユニットから信号増幅部に出力される信号レベルが調整される。

図１、図８に示す各マイクロホンユニット１０，２０，３０に図１４及び図１５に示す感度調整部を設けることにより、合成回路７０で合成される信号における各マイクロホンユニット１０，２０，３０の影響力が変化する。その結果、各端子Ａ，Ｂ，Ｃから出力される単一指向性の指向軸の向きが連続的に変化する。同時に、指向性のパターンも変化する。

例えば、無指向性マイクロホンユニット１０において、ファントム電源９３の出力電圧値を大きく設定することにより、各出力端子Ａ〜Ｃから出力される信号のパターン特性が、より無指向的なものになる。逆に、ファントム電源９３の出力電圧値を小さく設定することにより、各出力端子Ａ〜Ｃから出力される信号における無指向性のパターン特性の反映度が小さなものとなる。

このように、感度調整部やレベル調整部を任意的に付加することにより、外部装置に供給される出力信号の指向特性を、個別かつ連続的に調整することが可能となる。

具体的には、双指向性マイクロホンユニット２０及び３０間における出力の合成比を調節することで、指向軸を任意の方向に連続的に変更することができる。例えば、双指向性マイクロホンユニット２０に対する双指向性マイクロホンユニット３０の合成比を連続的に大きくすることにより、合成される信号の指向軸の向きを、双指向性マイクロホンユニット３０の指向軸の方に連続的に傾けることができる。

また、無指向性マイクロホンユニット１０と双指向性マイクロホンユニット２０または３０との間の出力の合成比を調節することで、指向特性のパターン形状を、カージオイド形からハイパーカージオイド形などへ自由に変更することができる。

本発明に係るマイクロホン装置は、会議の収音用に好適なテーブル置き型のマイクロホンや、音楽演奏などの収音用としてコンサートホールなどに設置するマイクロホン、その他多くの用途が見込まれる。

図１及び図８で図示及び説明した合成回路７０における結線態様すなわち各信号の合成態様は一例である。合成回路７０は、各双指向性マイクロホンユニット２０，３０から出力される非反転信号と反転信号の少なくとも一つと前記無指向性マイクロホンユニットの出力信号とを合成し、互いに異なる指向性を有する２以上の出力信号を生成するものであればよい。

合成回路７０における出力端子（Ａ，Ｂ，Ｃ）の数も一例である。合成回路７０において、双指向性マイクロホンユニット２０または３０の出力信号を合成せずにそのまま出力する出力端子、あるいは上述した指向軸の向きや指向特性のパターン形状を連続的に変化させて出力する出力端子を追加的に設けてもよい。このように、合成回路７０から出力される信号の数を増やすことにより、例えば５ｃｈ以上のサラウンド収音を行うことも可能になる。

出力信号処理部における出力特性すなわち入力信号の合成態様による指向軸の方向の切り替えや、マイクロホン感度などの調整は、手動によりスイッチの切り換え操作や調整操作を行う構成でもよいし、他の構成でもよい。例えばサウンドフィールド収音用として、音源の方向を検出し、検出した音源方向に対応した指向軸の方向となるように、自動で切り替えや調整を行うようにしてもよい。この場合は、各マイクロホンユニット１０，２０，３０の出力配線を分岐させてＰＣなどの制御装置に接続し、かかる制御装置で検出した各マイクロホンユニット１０，２０，３０の出力に基づいた制御を行えばよい。この制御には、合成回路７０の上述したスイッチの切り替え、合成回路７０における各信号の合成態様、上述した各種可変抵抗器の抵抗値の調整が含まれる。

本実施形態では各マイクロホンユニット１０，２０，３０がコンデンサ型のものとした例について説明したが、これに限られない。例えば、２つの双指向性マイクロホンユニット２０，３０の一方または両方をリボン型マイクロホンユニットとすることもできる。

本実施形態では各マイクロホンユニット１０，２０，３０が一点（基板２５の中心点）を通り周方向の間隔が相互に１２０度で放射状に延びる三つの直線上に各々位置しているが、無指向性のマイクロホンユニット１０の位置はこれに限られない。無指向性のマイクロホンユニット１０の位置は、双指向性マイクロホンユニット２０，３０の収音領域内に配置されていればよい。したがって、無指向性のマイクロホンユニット１０は、例えば、基板２５の中央、中央に近い位置、双指向性マイクロホン２０，３０のいずれかに近い位置など、任意の位置に設けることができる。無指向性マイクロホンユニットの向きは任意である。

他方、各マイクロホンユニット１０，２０，３０相互間での出力信号の位相を可及的に整合させる観点からは、少なくとも双指向性マイクロホンユニット２０，３０の振動板は、同一面上に配置することが好ましい。

本発明に係るマイクロホン装置は、特許請求の範囲に記載した技術思想を逸脱しない範囲で設計変更可能である。

１ マイクロホン
１０ 無指向性マイクロホンユニット
２０，３０ 双指向性マイクロホンユニット
４０ 信号増幅回路（第３の信号処理部）
５０ 非反転／反転増幅回路（第１の信号処理部）
６０ 非反転／反転増幅回路（第２の信号処理部）
７０ 合成回路（信号合成部）
Ａ，Ｂ，Ｃ 出力端子
８０ レベル調整部

Claims (14)

1. １の点を通り周方向の間隔が１２０度で放射状に延びる二つの直線上に各々の指向軸が配置されている第１及び第２の双指向性マイクロホンユニットと、前記第１及び第２の双指向性マイクロホンユニットの収音領域内に配置されている無指向性マイクロホンユニットと、を備えるマイクロホンと、
   前記第１及び第２の双指向性マイクロホンユニットそれぞれの非反転信号と反転信号の少なくとも一つと前記無指向性マイクロホンユニットの出力信号とを合成して互いに異なる向きの指向軸を有する複数の出力信号を生成する信号合成部と、
   前記第１の双指向性マイクロホンユニットからの正相の出力信号の位相を反転させて前記反転信号を生成し、前記正相の出力信号と前記反転信号とを前記信号合成部に出力する第１の信号処理部と、
   前記第２の双指向性マイクロホンユニットからの正相の出力信号の位相を反転させて前記反転信号を生成し、前記正相の出力信号と前記反転信号とを前記信号合成部に出力する第２の信号処理部と、
   を備える
   マイクロホン装置。
2. 前記無指向性マイクロホンユニットの出力信号を増幅して前記信号合成部に供給する第３の信号処理部を有し、
   前記第１及び第２の信号処理部は、各々、対応する双指向性マイクロホンユニットの出力信号を非反転増幅または反転増幅して、非反転増幅または反転増幅された信号を前記信号合成部に供給する
   請求項１記載のマイクロホン装置。
3. 前記信号合成部は、第１乃至第３の出力端子を備え、生成した複数の出力信号を、前記第１乃至第３の出力端子における異なる端子から各々出力する
   請求項１又は２記載のマイクロホン装置。
4. 前記信号合成部は、指向軸の方向が相互に異なる３つの単一指向性を有する出力信号を相互に異なる出力端子から出力する
   請求項３記載のマイクロホン装置。
5. 前記信号合成部は、
   前記第１の双指向性マイクロホンユニットからの前記非反転信号を前記無指向性マイクロホンユニットからの出力信号に加えて前記第１の出力端子から出力し、
   前記第２の双指向性マイクロホンユニットからの前記非反転信号を前記無指向性マイクロホンユニットからの出力信号に加えて前記第２の出力端子から出力し、
   前記第２の双指向性マイクロホンユニットからの前記反転信号に前記第１の双指向性マイクロホンユニットからの前記反転信号と前記無指向性マイクロホンユニットからの出力信号とを加えて前記第３の出力端子から出力する
   請求項３記載のマイクロホン装置。
6. 前記信号合成部は、指向軸の方向が相互に１２０度ずれた３つの単一指向性を有する出力信号を相互に異なる出力端子から出力する
   請求項３記載のマイクロホン装置。
7. 前記信号合成部は、
   前記無指向性マイクロホンユニットからの出力信号と前記第１の双指向性マイクロホンユニットからの前記非反転信号と前記第２の双指向性マイクロホンユニットからの前記反転信号とを合成して前記第１の出力端子から出力し、
   前記無指向性マイクロホンユニットからの出力信号と前記第２の双指向性マイクロホンユニットからの前記非反転信号と前記第１の双指向性マイクロホンユニットからの前記反転信号とを合成して前記第２の出力端子から出力し、
   前記第２の双指向性マイクロホンユニットからの前記反転信号に前記第１の双指向性マイクロホンユニットからの前記反転信号と前記無指向性マイクロホンユニットからの出力信号とを加えて前記第３の出力端子から出力する
   請求項３記載のマイクロホン装置。
8. 前記信号合成部は、指向軸の方向が相互に９０度ずれた３つの単一指向性を有する出力信号を相互に異なる出力端子から出力する
   請求項７記載のマイクロホン装置。
9. 前記マイクロホンユニットの少なくとも一つには、マイクロホンの感度を調整する感度調整部が備えられている
   請求項１乃至８のいずれかに記載のマイクロホン装置。
10. 前記第１及び第２の信号処理部の少なくとも一つには、対応するマイクロホンユニットの出力信号のレベルを調整するレベル調整部を備えている
    請求項１乃至９のいずれかに記載のマイクロホン装置。
11. 前記第３の信号処理部には、対応するマイクロホンユニットの出力信号のレベルを調整するレベル調整部を備えている
    請求項２記載のマイクロホン装置。
12. 前記第１及び第２の双指向性マイクロホンユニットは、前記１の点を中心点とする円周上に配置されている
    請求項１乃至１１のいずれかに記載のマイクロホン装置。
13. 前記無指向性マイクロホンユニットは、前記１の点を通り周方向の間隔が前記第１及び第２双指向性マイクロホンユニットからそれぞれ１２０度の間隔で放射状に延びる直線上に配置されている
    請求項１乃至１２のいずれかに記載のマイクロホン装置。
14. 前記無指向性マイクロホンユニットは、前記１の点に配置されている請求項１乃至１３のいずれかに記載のマイクロホン装置。
    

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