JPH03101399A - 指向性マイクロフォン - Google Patents
指向性マイクロフォンInfo
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
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- H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
- H04R1/406—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers microphones
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- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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- H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles
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- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、指向性マイクロフォンと音響センサに関する
。
。
（従来技術）
指向性特性を有する音響トランデューサは、多くの分野
で使用されている。特に、その大きさの割りに非常に大
きな指向性係数を有する単一指向性マイクロフォンが使
用されている。これらの多くのマイクロフォンは、１次
勾配型で、その詳細構成に依存しつつ、（ａ十ｃｏｓθ
）で表される指向性特性を有している。ここで、ａは定
数（０≦ａ≦１）で、θは対称の回転軸に対する角度で
、ある。４までの指向性係数は、このシステムで得られ
る。
で使用されている。特に、その大きさの割りに非常に大
きな指向性係数を有する単一指向性マイクロフォンが使
用されている。これらの多くのマイクロフォンは、１次
勾配型で、その詳細構成に依存しつつ、（ａ十ｃｏｓθ
）で表される指向性特性を有している。ここで、ａは定
数（０≦ａ≦１）で、θは対称の回転軸に対する角度で
、ある。４までの指向性係数は、このシステムで得られ
る。
この指向性は、２次勾配型マイクロフォンを使用するこ
とにより、改善される。このマイクロフォンは、（ａ＋
ｃ ｏ ｓθ）（ｂ＋ｃＯ３θ）（ここで、ｌａｌ≦、
、ｌ ｂ ｌ ≦１） テ、表すレル指向性パターンを
有し、９という最大指向性係数を得られる。このような
２次勾配型マイクの利用は、より複雑な設計によって妨
げられ、１次勾配型の設計に比較して、ＳＮ比が悪くな
る。
とにより、改善される。このマイクロフォンは、（ａ＋
ｃ ｏ ｓθ）（ｂ＋ｃＯ３θ）（ここで、ｌａｌ≦、
、ｌ ｂ ｌ ≦１） テ、表すレル指向性パターンを
有し、９という最大指向性係数を得られる。このような
２次勾配型マイクの利用は、より複雑な設計によって妨
げられ、１次勾配型の設計に比較して、ＳＮ比が悪くな
る。
２次勾配型マイクロフォンの最近のものは、米国特許第
４７４２５４８号に開示されている。この開示されたも
のは、従来のもの比較して、進んではいるが、これに採
用されている１次指向性要素の配置と感度は、全体的に
、要求が厳しく、特に、その様なマイクロフォンの配列
の中で、複数の２次勾配マイクロフォンがマツチングさ
れて、−緒に使用されても、要求は厳しい。
４７４２５４８号に開示されている。この開示されたも
のは、従来のもの比較して、進んではいるが、これに採
用されている１次指向性要素の配置と感度は、全体的に
、要求が厳しく、特に、その様なマイクロフォンの配列
の中で、複数の２次勾配マイクロフォンがマツチングさ
れて、−緒に使用されても、要求は厳しい。
それ故、２次勾配マイクロフォンを構成する簡単な装置
が望まれている。
が望まれている。
（発明の概要）
本発明によれば、より良い単一指向性マイクロフォンと
センサの問題に対する解決法は、第２の（対の）指向性
センサ要素の存在を模擬するため、指向性マイクロフォ
ンや他のセンサ要素の近傍に平面反射要素を使用するこ
とである。本発明の装置は、種々のパターン（例えば、
単一指向性特性、トロイダル指向性特性）を有する２次
勾配型マイクロフォンを形成するものである。
センサの問題に対する解決法は、第２の（対の）指向性
センサ要素の存在を模擬するため、指向性マイクロフォ
ンや他のセンサ要素の近傍に平面反射要素を使用するこ
とである。本発明の装置は、種々のパターン（例えば、
単一指向性特性、トロイダル指向性特性）を有する２次
勾配型マイクロフォンを形成するものである。
本発明の第１の特徴によれば、反射要素の幅とその表面
に対するセンサの位置は、他の反射面からの破壊的干渉
を除外するにようなものである。
に対するセンサの位置は、他の反射面からの破壊的干渉
を除外するにようなものである。
本発明の第２の特徴によれば、１次双指向性マイクロフ
ォンと他のセンサー要素は、音響反射壁から離れて配置
され、この装置の指向性応答を改善し、部屋内の反響と
ノイズの影響を押さえるものである。
ォンと他のセンサー要素は、音響反射壁から離れて配置
され、この装置の指向性応答を改善し、部屋内の反響と
ノイズの影響を押さえるものである。
本発明の第３の特徴によれば、虚像誘導型（ｉｉａｇｅ
−ｄｅｒｉｖｅｄ） 指向性マイクロフォンは、ハンド
フリーの電話機の問題（例えば、複数のパスひずみ（部
屋の反響からの）、ゲイン切替え音声多重路など）を解
決するよう、配列される。この配列の指向性特性は、勾
配特性と線形配列特性との積である。
−ｄｅｒｉｖｅｄ） 指向性マイクロフォンは、ハンド
フリーの電話機の問題（例えば、複数のパスひずみ（部
屋の反響からの）、ゲイン切替え音声多重路など）を解
決するよう、配列される。この配列の指向性特性は、勾
配特性と線形配列特性との積である。
本発明の第４の特徴は、独特の指向性パターン（例えば
、トロイダルパターン）を形成するために、虚像誘導型
指向性音響センサの形成に関し、また、指向性パターン
を修正するために、全指向性音響センサとの組合わせに
関する。
、トロイダルパターン）を形成するために、虚像誘導型
指向性音響センサの形成に関し、また、指向性パターン
を修正するために、全指向性音響センサとの組合わせに
関する。
（実施例の説明）
一般的記述
従来の技術では、１次勾配層双指向性センサー（ＦＯＧ
ｓ）は、互いに小距離能れて配置され、固有の位相と遅
延が付加され、２次勾配（ＳＯＧ）単一指向性マイクロ
フォンが形成され（前記の特許参照）、これにより、周
波数独立型の指向性応答と、小型で比較的簡単な設計か
えられる。これらのシステムは、自由な吊り下げタイプ
かテーブル上に配置されるタイプである。また、それら
は、トロイダル極特性か単一指向外極特性を有する。
ｓ）は、互いに小距離能れて配置され、固有の位相と遅
延が付加され、２次勾配（ＳＯＧ）単一指向性マイクロ
フォンが形成され（前記の特許参照）、これにより、周
波数独立型の指向性応答と、小型で比較的簡単な設計か
えられる。これらのシステムは、自由な吊り下げタイプ
かテーブル上に配置されるタイプである。また、それら
は、トロイダル極特性か単一指向外極特性を有する。
このマイクロフォンの極特性は、問題となる周波数範囲
にわたりセンサ間の振幅と位相の両方の緊密なマツチン
グに依存する。
にわたりセンサ間の振幅と位相の両方の緊密なマツチン
グに依存する。
また対照的に、本発明の装置は、音響反射壁または、壁
にまたはその近傍に配置される大きな音響反射面に直接
配置されるマイクロフォンまたはセンサーユニットにト
ロイダル特性または他の特性の５ＯＧｓを形成すること
が簡単にできる。従来の２次システムの全ての特徴は、
新たなシステムに組み込まれ、さらに、ＳＮ比の改善（
これらの新たのセンサーに対して３ｄＢ以上）が見られ
る。本発明の装置は、２次勾配と他の指向性特性を達成
するのに、１つのセンサーだけを必要とする。そして、
そのイメージは、周波数と位相の両方で真のセンサーに
完全にマツチする。反射面近傍に配置された全指向性ま
たは単一指向性センサーの効果の限界は、文献に述べら
れているが（ＵＳＰ４６５８４２５） 、反射体に関連
して１次勾配センサーに関する本発明の構成と効果は、
記載されていない。
にまたはその近傍に配置される大きな音響反射面に直接
配置されるマイクロフォンまたはセンサーユニットにト
ロイダル特性または他の特性の５ＯＧｓを形成すること
が簡単にできる。従来の２次システムの全ての特徴は、
新たなシステムに組み込まれ、さらに、ＳＮ比の改善（
これらの新たのセンサーに対して３ｄＢ以上）が見られ
る。本発明の装置は、２次勾配と他の指向性特性を達成
するのに、１つのセンサーだけを必要とする。そして、
そのイメージは、周波数と位相の両方で真のセンサーに
完全にマツチする。反射面近傍に配置された全指向性ま
たは単一指向性センサーの効果の限界は、文献に述べら
れているが（ＵＳＰ４６５８４２５） 、反射体に関連
して１次勾配センサーに関する本発明の構成と効果は、
記載されていない。
［実施例］
第１図に、指向性マイクロフォン装置１１が示され、こ
れは、単一の市販の１次勾配（ＦＯＧ）センサー１３（
バナソニック ＷＭ−５５Ｄ１０３型）を有し、これは
、バッフル１２（３ｃｍ直径Ｘ２，５ｍｍ厚さ）の中央
の開口１４に固着されている。センサー１３とバッフル
１２間はシールされる必要がある。このセンサー１３と
バッフル１２は音響反射面１５から所定の距離離れてい
る。センサー１３とバッフル１２とで規定される面は、
この反射面１５に平行である。センサー１３の双指向性
軸は、反射面１５に直行する。反射面１５からの所定距
離２゜は、最高周波数の関数であり、ｚｏ−２，５ｃｍ
ならば、周波数の上限は３．５ｋＨｚである。バッフル
１２を含む振動板の両面間の有効距離ｄ２は、バッフル
１２の大きさにより決定され、実験的に２ｃｍにセット
された。幾何学的考察から、センサーの出力は、そのも
のの出力とその虚像からの出力の和である。
れは、単一の市販の１次勾配（ＦＯＧ）センサー１３（
バナソニック ＷＭ−５５Ｄ１０３型）を有し、これは
、バッフル１２（３ｃｍ直径Ｘ２，５ｍｍ厚さ）の中央
の開口１４に固着されている。センサー１３とバッフル
１２間はシールされる必要がある。このセンサー１３と
バッフル１２は音響反射面１５から所定の距離離れてい
る。センサー１３とバッフル１２とで規定される面は、
この反射面１５に平行である。センサー１３の双指向性
軸は、反射面１５に直行する。反射面１５からの所定距
離２゜は、最高周波数の関数であり、ｚｏ−２，５ｃｍ
ならば、周波数の上限は３．５ｋＨｚである。バッフル
１２を含む振動板の両面間の有効距離ｄ２は、バッフル
１２の大きさにより決定され、実験的に２ｃｍにセット
された。幾何学的考察から、センサーの出力は、そのも
のの出力とその虚像からの出力の和である。
この得られたセンサーが２次勾配特性を有することを示
す。
す。
第２図は、２極センサーＰ、、Ｐ２のモデル、例えば、
反射面２１上に一般角αで配置されたエレクトレットＦ
ＯＧセンサーの２極要素２２，２３を示す。以下の解析
では、αがＯに等しいことが最適であることを示す。周
波数ωの平面波に対して、場を入射基と反射場とに分解
する。
反射面２１上に一般角αで配置されたエレクトレットＦ
ＯＧセンサーの２極要素２２，２３を示す。以下の解析
では、αがＯに等しいことが最適であることを示す。周
波数ωの平面波に対して、場を入射基と反射場とに分解
する。
ｐｉ（’） ＝ ＰＯＪ（−””’ｙｙ−４ｚ）（１）
ｐｒ（ｔ） ＝ Ｐｏ♂′代ｘ＋に、ｙ＋に一すここで
、ｋ 、ｋ 、ｋ は、波長ベクトル場のＸ
ｙ Ｚ 成分で、いかなる場所の全圧力も、以下の式で表せる。
、ｋ 、ｋ 、ｋ は、波長ベクトル場のＸ
ｙ Ｚ 成分で、いかなる場所の全圧力も、以下の式で表せる。
ｐｒ（ｔ）＝ｐ＋（＋）＋ｐｒ（＋）＝２ＰＯｃｏｓ（
ｋ、ｚ）ｅＪ（−”＝＋ｋｙ” （２）第２式は、
得られた場は、２方向には定常波を、Ｘ方向、Ｘ方向に
は、伝搬平面波場を有する。球面座標では、ｋ 、ｋ
、ｋ は、以下の様に書ｘ ｙ ｚ き表せる。
ｋ、ｚ）ｅＪ（−”＝＋ｋｙ” （２）第２式は、
得られた場は、２方向には定常波を、Ｘ方向、Ｘ方向に
は、伝搬平面波場を有する。球面座標では、ｋ 、ｋ
、ｋ は、以下の様に書ｘ ｙ ｚ き表せる。
ここで、ｋは音響波数である。勾配センサー出力は、双
極軸の方向の音圧の空間微分係数に比例するので、双極
センサーの出力は、以下のように書き表せる。
極軸の方向の音圧の空間微分係数に比例するので、双極
センサーの出力は、以下のように書き表せる。
ｋ ｚ＜＜πと仮定すると、
２
ｐｄ（α＋ Ｘ＋ ３’＋ ４ｔ） ” ２ＰＯｋｅＪ
’−””ｋｙＹ）ａ［ｊｃｏｓφｓｉｎ ｅ ｓｉｎα
＋ｋｚｃｏｓ２（θ）ｃｏｓα］、（５）α−０である
と、 第６式は、勾配軸は、反射面に直行して配置されている
と、指向性応答はＣＯ５２（θ）であることを示し、こ
れは、線形４極即ち２次勾配トランデューサーの指向性
である。
’−””ｋｙＹ）ａ［ｊｃｏｓφｓｉｎ ｅ ｓｉｎα
＋ｋｚｃｏｓ２（θ）ｃｏｓα］、（５）α−０である
と、 第６式は、勾配軸は、反射面に直行して配置されている
と、指向性応答はＣＯ５２（θ）であることを示し、こ
れは、線形４極即ち２次勾配トランデューサーの指向性
である。
α−π／２であると、
これは、１次勾配の指向性応答である。
一般的にｋ ｚ＜＜πと仮定すると、以下である。
Ｉ ｐ、 （（１，Ｚ） Ｉ ＝ ２Ｐｏｋ［ｃｏｓ２
φ−θ５ｉｎ２ａ＋ （ｋｚ）２ｃｏｓ’ （θ）ｃｏ
ｓ２α］Ｔ（８）それ故、第１図の双極センサー１３は
、バッフル１２と反射面１５に直行して配置される。
φ−θ５ｉｎ２ａ＋ （ｋｚ）２ｃｏｓ’ （θ）ｃｏ
ｓ２α］Ｔ（８）それ故、第１図の双極センサー１３は
、バッフル１２と反射面１５に直行して配置される。
壁に載置された指向性マイクロフォンの特定の応用は、
たとえば、会議室での利用であり、自動車電話内のハン
ドフリー電話である（第１０図）。
たとえば、会議室での利用であり、自動車電話内のハン
ドフリー電話である（第１０図）。
自動車１０１内で、第１．２図のマイクロフォン装置１
０２が、フロントガラス１０７の内部表面に載置される
。この装置１０２は、バッフル内に載置された１次勾配
センザー要素（ＦＯＧ）１０３を有し、このバッフル１
０４は、フロントガラス１０７に平行な面をもって載置
され、しかし、センサーの２方向性軸では、その指向性
パターンは、フロントガラス１０７に直行し、そこから
のセンサーの間隔は、ＺＯである（第１図）。間隔と方
向は、振動を伝えない取付は体１０５と接着物１０６に
より維持され、この２つを介して、マイクロフォンリー
ドワイヤは、自動車無線装置（図示せず）に接続される
。
０２が、フロントガラス１０７の内部表面に載置される
。この装置１０２は、バッフル内に載置された１次勾配
センザー要素（ＦＯＧ）１０３を有し、このバッフル１
０４は、フロントガラス１０７に平行な面をもって載置
され、しかし、センサーの２方向性軸では、その指向性
パターンは、フロントガラス１０７に直行し、そこから
のセンサーの間隔は、ＺＯである（第１図）。間隔と方
向は、振動を伝えない取付は体１０５と接着物１０６に
より維持され、この２つを介して、マイクロフォンリー
ドワイヤは、自動車無線装置（図示せず）に接続される
。
壁取付はトロイダルシステム
壁取付は用トロイダルマイクロフォンは、バッフル内に
２個のＦＯＧｓを有するよう設計される。
２個のＦＯＧｓを有するよう設計される。
第３図は、トランデューサーを表す概略図である。
上記の解析から、センサー３１．３２の出力は、以下の
様に書くことができる。
様に書くことができる。
ｐｍｏｉｄ ”４Ｐｏｋ２ｅ”ａ”’ ｆｒｃｏｓ２φ
５ｉｎ２ｅｓｉｎａ＋ｃｏｓ’ｅ２０ＣＯ５Ｑｌ（１１
） ｒｓ ｉｎα舅Ｚ Ｏ％ ＣＯ５α−にとすると、 ｐｄ、（α、ｒ、ｚ６）＝２Ｐｏ［ｊｋｘｃｏｓ（ｋ、
ｚＯ）ｓｉｎα＋ ｋ、 ｓｉｎ （ｋｚ７４Ｊ） ｃ
ｏｓ Ｑｌ傘［ｅＪ（＋に、ｒ＋に、ｙ）〕。
５ｉｎ２ｅｓｉｎａ＋ｃｏｓ’ｅ２０ＣＯ５Ｑｌ（１１
） ｒｓ ｉｎα舅Ｚ Ｏ％ ＣＯ５α−にとすると、 ｐｄ、（α、ｒ、ｚ６）＝２Ｐｏ［ｊｋｘｃｏｓ（ｋ、
ｚＯ）ｓｉｎα＋ ｋ、 ｓｉｎ （ｋｚ７４Ｊ） ｃ
ｏｓ Ｑｌ傘［ｅＪ（＋に、ｒ＋に、ｙ）〕。
ここで、α、ｒ、Ｚｏは、第３図に示す通りである。ト
ロイダルは、これらの２つのセンサーの出力を単純に加
えることにより、得られる。
ロイダルは、これらの２つのセンサーの出力を単純に加
えることにより、得られる。
（簡潔さのために、関数付属物を除いた。）２つのセン
サーと壁のとの間隔が波長に比較して小さいと仮定する
すると、 Ｌ。、ｄＩ ＝ ４ｐｏｋ２に φ−π／２なので、 ’ Ｐｌｏｒｏｉｄ ｌ ＝ ４ Ｐｏｋ２Ｋｃｏｓ２
θ。
サーと壁のとの間隔が波長に比較して小さいと仮定する
すると、 Ｌ。、ｄＩ ＝ ４ｐｏｋ２に φ−π／２なので、 ’ Ｐｌｏｒｏｉｄ ｌ ＝ ４ Ｐｏｋ２Ｋｃｏｓ２
θ。
ｒ−ｚｏであると、
Ｃ０５（（１） ＝ ｓｉｎ ａ ＞ａ ＝ ４５゜ま
たは、一般的に、 （１３） （１４） （１５） 句 ｔａｎ （α）＝− （１６） 実験的に行った本発明の構成では、トランデューサー間
の間隔は、反射面からのトランデューサーの高さの２倍
に等しい。それ故、双極は、表面の基準に対して、±４
５度回転している。このシステムでは、２個のセンサー
と一緒に加算されるべき２個の虚像を生成する。この得
られたトランデューサーを見るうまい直観的な方法は、
トロイダルを、１つのセンサーと対抗センサーの虚像と
からなる２つの直行配列の和と見なすことである。
たは、一般的に、 （１３） （１４） （１５） 句 ｔａｎ （α）＝− （１６） 実験的に行った本発明の構成では、トランデューサー間
の間隔は、反射面からのトランデューサーの高さの２倍
に等しい。それ故、双極は、表面の基準に対して、±４
５度回転している。このシステムでは、２個のセンサー
と一緒に加算されるべき２個の虚像を生成する。この得
られたトランデューサーを見るうまい直観的な方法は、
トロイダルを、１つのセンサーと対抗センサーの虚像と
からなる２つの直行配列の和と見なすことである。
この分解は、互いに直行する２つの線形４極配列となる
。対象性により、２つの線形４極配列間の交差点は、位
相状態で加算し、それにより、トロイダルを形成する。
。対象性により、２つの線形４極配列間の交差点は、位
相状態で加算し、それにより、トロイダルを形成する。
この線形４極配列は、その１次軸に沿って、ｃｏｓ２θ
である指向性を有する。
である指向性を有する。
線形４極配列は、互いに直行するので、線形４極配列の
１次軸上に座標系をとる。こうすることにより、２個の
マイクロフォンの線形の組合わせは、５ｉｎ２θ＋ｃｏ
ｓ２θ−１である。線形４極配列に直行する軸にそって
は、応答は、ｃｏｓ２θのままである。それ故、得られ
たトランデューサーの応答は、２次トロイダルである。
１次軸上に座標系をとる。こうすることにより、２個の
マイクロフォンの線形の組合わせは、５ｉｎ２θ＋ｃｏ
ｓ２θ−１である。線形４極配列に直行する軸にそって
は、応答は、ｃｏｓ２θのままである。それ故、得られ
たトランデューサーの応答は、２次トロイダルである。
４個のセンサー（２個の実センサーと２個の虚像セン
サー）の和の周波数応答は、波入力角の関数である。第
４図は、Ｚ軸方向にｒ ＝ ｚ ｏ−２、５Ｃｍの波入
力の理論的周波数応答のプロット４１を示す。
サー）の和の周波数応答は、波入力角の関数である。第
４図は、Ｚ軸方向にｒ ＝ ｚ ｏ−２、５Ｃｍの波入
力の理論的周波数応答のプロット４１を示す。
ω２の依存性が読み取れる。
従来のトロイダルマイクロフォンと異なり、本発明のマ
イクロフォン配列は、２つの勾配トランデューサーのみ
精細なマツチングを必要とする。
イクロフォン配列は、２つの勾配トランデューサーのみ
精細なマツチングを必要とする。
２次単一指向性特性とトロイダル指向性特性を形成する
ために、１個または２個のＦＯＧセンサーからなる単一
マイクロフォンについて、説明をした。当業者であれば
、各センサーとその虚像の２次勾配応答故に、線形配列
、平面配列も、Ｆ。
ために、１個または２個のＦＯＧセンサーからなる単一
マイクロフォンについて、説明をした。当業者であれば
、各センサーとその虚像の２次勾配応答故に、線形配列
、平面配列も、Ｆ。
Ｇセンサーを用いて形成でき、また、その配列も音響反
射面近傍に配置でき、配列の指向性係数を増加できるこ
とは明らかである。同様な説明が、非平面反射面である
トロイダル配列またはカーブした面についても当てはま
る。
射面近傍に配置でき、配列の指向性係数を増加できるこ
とは明らかである。同様な説明が、非平面反射面である
トロイダル配列またはカーブした面についても当てはま
る。
特定の周波数バンドにおいての音響吸収材料または共鳴
体は、反射面に含まれ、それにより、単一マイクロフォ
ンの指向性係数を修正できる。たとえば、低周波数で、
ＣＯ５２θ応答を、高周波数で、ＣＯＳθ応答を必要と
する。このことにより、低周波数で反射し、高周波数で
吸収する音響吸収材料が必要とされる。
体は、反射面に含まれ、それにより、単一マイクロフォ
ンの指向性係数を修正できる。たとえば、低周波数で、
ＣＯ５２θ応答を、高周波数で、ＣＯＳθ応答を必要と
する。このことにより、低周波数で反射し、高周波数で
吸収する音響吸収材料が必要とされる。
会議室の電話の線配列が第１１図（右図は側面図、左図
は正面図）に示されている。各１次勾配ユニット１１１
がバッフル１１２に配置されて、線配列１１３を形成す
る。この線配列は、音響反射壁１１４から隔離して配置
される。線配列１１３の垂直方向の配列は、垂直方向に
非常に狭いピックアップパターンを提供する。
は正面図）に示されている。各１次勾配ユニット１１１
がバッフル１１２に配置されて、線配列１１３を形成す
る。この線配列は、音響反射壁１１４から隔離して配置
される。線配列１１３の垂直方向の配列は、垂直方向に
非常に狭いピックアップパターンを提供する。
れ、全指向性センサー５２（第５図）の出力と第２図の
有効２次勾配センサー５１（その軸は、テーブル面と直
行する）と適切に組合わされることにより、形成される
。この構成は、第５図に示されている。前記の展開に続
いて、組合わされたセンサー出力は、以下のように書き
表すことができる。
有効２次勾配センサー５１（その軸は、テーブル面と直
行する）と適切に組合わされることにより、形成される
。この構成は、第５図に示されている。前記の展開に続
いて、組合わされたセンサー出力は、以下のように書き
表すことができる。
２組合せ−Ｐ全＋Ｐ勾配＊Ｈ（ω） （１７）２次
勾配センサーと全指向性センサーとの周波数応答におけ
る差異を補償するために、フィルター関数Ｈ（ω）を挿
入する。Ｈ（ω）を以下のように設定すると、 テープ上のトロイダルシステム このシステムでは、指向性（音）を受取る位置は、テー
ブルの周囲の話し手の頭の位置に配置さ以下のようにな
る。
勾配センサーと全指向性センサーとの周波数応答におけ
る差異を補償するために、フィルター関数Ｈ（ω）を挿
入する。Ｈ（ω）を以下のように設定すると、 テープ上のトロイダルシステム このシステムでは、指向性（音）を受取る位置は、テー
ブルの周囲の話し手の頭の位置に配置さ以下のようにな
る。
ｐｃ＝２Ｐｏ ｅＪ（ｗ＋に、ｘ＋に、ｙｌ ｇｉｎ２
（θ）。
（θ）。
（１９）
第１９式から、フィルタリングされた勾配と全指向性勾
配との組合わせは、テーブル面に平行な面に感度を有す
るトロイダルとなることが分る。
配との組合わせは、テーブル面に平行な面に感度を有す
るトロイダルとなることが分る。
動作
以下の測定は、反射勾配マイクロフォン上で、トロイダ
ルと単一指向性センサーとして測定された、指向性特性
、周波数応答、等価ノイズレベルである。
ルと単一指向性センサーとして測定された、指向性特性
、周波数応答、等価ノイズレベルである。
ここで、球面座標を使用する。φは、ｘ−ｙ面における
もので、θは、Ｚ軸からの角度である。
もので、θは、Ｚ軸からの角度である。
ＦＯＧの装置と音響反射面との指向性特性は、第６式で
与えられる。
与えられる。
解析結果から判るように、ＦＯＧとその虚像とを組合わ
せることは、２次単一指向性マイクロフォンを形成する
。種々の２゜に対する実験結果は、予想した理論結果に
良く対応するシステムを示す。
せることは、２次単一指向性マイクロフォンを形成する
。種々の２゜に対する実験結果は、予想した理論結果に
良く対応するシステムを示す。
第６，７図は、θとφ面の両方に対する２゜−２゜５ｃ
ｍの結果を示す。ビーム幅は、約±３５度である。この
システムの正確さは、ＦＯＧとその虚像間の完全な一致
に依存する。このシステムの周波数応答は、予測された
ω２に依存する。修正された周波数応答は、第８図に示
す。修正されたトロイダルセンサーに対するＡｌｆｆ１
み付けされたノイズフロワーは、第９図に示す。このセ
ンサーノイズのＡ重み付けされた等価音圧は、２００Ｈ
ｚ以上で３６ｄＢである。
ｍの結果を示す。ビーム幅は、約±３５度である。この
システムの正確さは、ＦＯＧとその虚像間の完全な一致
に依存する。このシステムの周波数応答は、予測された
ω２に依存する。修正された周波数応答は、第８図に示
す。修正されたトロイダルセンサーに対するＡｌｆｆ１
み付けされたノイズフロワーは、第９図に示す。このセ
ンサーノイズのＡ重み付けされた等価音圧は、２００Ｈ
ｚ以上で３６ｄＢである。
上記の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この
技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例が考
え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含
される。
技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例が考
え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含
される。
例えば、第１１図の線配列は、水平面のピックアップパ
ターンを狭めるために、正方形配列で置換できる。
ターンを狭めるために、正方形配列で置換できる。
尚、特許請求の範囲の構成要素の参照番号は、発明の容
易なる理解のためで、その範囲を制限するものと解釈さ
れるべきではない。
易なる理解のためで、その範囲を制限するものと解釈さ
れるべきではない。
第１図は、反射面上に配置されたバッフル（干渉防止）
−次勾配マイクロフォンを有する二次勾配マイクロフォ
ンの図、 第２図は、反射面上に配置された一次勾配センサーのダ
イアグラム図、 第３図は、壁に配置されたトロイダルセンサーのダイア
グラム図、 第４図は、反射面上に離間して配置された干渉防止勾配
壁配置のトロイダルの理論的周波数応答を示す図、 第５図は、テープ上のトロイダルセンサー配列のダイア
グラム図、 第６図は、Ｘ軸に整合され、壁装置のトロイダル配列で
φ−９０度の測定されたθ指向性を示す図、第７図は、
Ｘ軸に整合され、壁装置のトロイダル配列でφ−９０度
の測定されたφ指向性を示す図、第８図は、壁装置のト
ロイダルの測定された（ω２で）修正された周波数応答
を示す図、第９図は、壁装置の配列の測定された修正さ
れたノイズ床を示す図、 第１０図は、移動セル電話の本発明のマイクロフォンの
図、 第１１図は、本発明の線形配列の図、 出 願 人：アメリカン テレフォン アンドＦＩＧ。 １ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ。 ＦＩＧ、 ６ ０ ＦＩＧ。 ＦＩＧ。 ＦＩＧ。 ＦＩｏ、８ ＦＩＧ、 ９ 図面の浄嘗（内容に変更なし） ＦＩＧ、１０
−次勾配マイクロフォンを有する二次勾配マイクロフォ
ンの図、 第２図は、反射面上に配置された一次勾配センサーのダ
イアグラム図、 第３図は、壁に配置されたトロイダルセンサーのダイア
グラム図、 第４図は、反射面上に離間して配置された干渉防止勾配
壁配置のトロイダルの理論的周波数応答を示す図、 第５図は、テープ上のトロイダルセンサー配列のダイア
グラム図、 第６図は、Ｘ軸に整合され、壁装置のトロイダル配列で
φ−９０度の測定されたθ指向性を示す図、第７図は、
Ｘ軸に整合され、壁装置のトロイダル配列でφ−９０度
の測定されたφ指向性を示す図、第８図は、壁装置のト
ロイダルの測定された（ω２で）修正された周波数応答
を示す図、第９図は、壁装置の配列の測定された修正さ
れたノイズ床を示す図、 第１０図は、移動セル電話の本発明のマイクロフォンの
図、 第１１図は、本発明の線形配列の図、 出 願 人：アメリカン テレフォン アンドＦＩＧ。 １ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ。 ＦＩＧ、 ６ ０ ＦＩＧ。 ＦＩＧ。 ＦＩＧ。 ＦＩｏ、８ ＦＩＧ、 ９ 図面の浄嘗（内容に変更なし） ＦＩＧ、１０
Claims (10)
- （１）１次勾配特性を有する指向性音響センサユニット
（１１）を有し、 前記センサユニットは、音響反射面（１５）に対して、
前記センサユニットと音響反射面との間の音響的相互作
用が、前記センサユニットの出力に２次勾配応答パター
ンを有させるよう、配置されることを特徴とする指向性
マイクロフォン。 - （２）前記センサユニット（１１）は、高感度の一次軸
と低感度の二次軸とを有する指向性パターンを有し、 前記音響反射面（１５）は、前記軸に対して、前記二次
軸に並行に伝搬する音響波に対する感度に比較して、前
記一次軸に並行に伝搬する音響波に対する前記センサユ
ニットの感度を増加させる為に、前記指向性パターンの
指向性を強調するよう、配置されることを特徴とする請
求項１記載のマイクロフォン。 - （３）前記音響反射面（１５）は、センサユニット（１
１）の指向性パターンの一次軸に対して、ほぼ直行して
配置されることを特徴とする請求項２記載のマイクロフ
ォン。 - （４）配列を形成するよう、複数の音響センサユニット
（３１，３２，１１１）を含むことを特徴とする請求項
２記載のマイクロフォン。 - （５）複数の音響センサユニット（１１１）の各々は、
その一次軸が、音響反射面（１１４）に平行になるよう
配置され、、音響センサユニットは、ほぼ単一指向性の
指向性パターンを有することを特徴とする請求項４記載
のマイクロフォン。 - （６）複数の音響センサユニット（３１，３２）の各々
は、その主軸が、音響反射面（３３）に傾斜して配置さ
れ、、音響センサユニットは、ほぼトロイダル指向性パ
ターンを有することを特徴とする請求項４記載のマイク
ロフォン。 - （７）音響反射面（１５，３３，１１４）は、部屋の壁
であることを特徴とする請求項３，４，５，６のいずれ
かに記載のマイクロフォン。 - （８）音響反射面は、自動車（１０１）のフロントガラ
ス（１０７）であることを特徴とする請求項３に記載の
マイクロフォン。 - （９）前記指向性音響センサユニット（１５）は、その
一次軸が音響反射面（５３）にほぼ直行し、そのセンサ
ユニットは、指向性音響センサユニットの二次軸と音響
反射面との交差点に配置される全指向性音響センサユニ
ット（５２）をさらに含み、このセンサユニットは、音
響反射面にほぼ平行な面にほぼトロイダル指向性パター
ンを有することを特徴とする請求項２に記載のマイクロ
フォン。 - （１０）音響反射面（５３）の少なくとも一部は、音響
反射テーブル面であることを特徴とする請求項９に記載
のマイクロフォン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/354,535 US4965775A (en) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Image derived directional microphones |
| US354535 | 1989-05-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03101399A true JPH03101399A (ja) | 1991-04-26 |
| JPH0736635B2 JPH0736635B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=23393767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2125637A Expired - Lifetime JPH0736635B2 (ja) | 1989-05-19 | 1990-05-17 | 指向性マイクロフォン |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4965775A (ja) |
| EP (1) | EP0398595B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0736635B2 (ja) |
| KR (1) | KR0152663B1 (ja) |
| CA (1) | CA2016301C (ja) |
| DE (1) | DE69021770T2 (ja) |
| DK (1) | DK0398595T3 (ja) |
| HK (1) | HK33896A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5289544A (en) * | 1991-12-31 | 1994-02-22 | Audiological Engineering Corporation | Method and apparatus for reducing background noise in communication systems and for enhancing binaural hearing systems for the hearing impaired |
| DE4315000A1 (de) * | 1993-05-06 | 1994-11-10 | Opel Adam Ag | Geräuschkompensierte Freisprechanlage in Kraftfahrzeugen |
| US5561737A (en) * | 1994-05-09 | 1996-10-01 | Lucent Technologies Inc. | Voice actuated switching system |
| US6204796B1 (en) | 1994-07-01 | 2001-03-20 | Gemstar Development Corporation | Apparatus and methods for generating codes for controlling appliances from a remote controller |
| JPH08107683A (ja) * | 1994-10-03 | 1996-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の運転制御装置及び絶縁型双方向直流電圧変換回路 |
| US5625697A (en) * | 1995-05-08 | 1997-04-29 | Lucent Technologies Inc. | Microphone selection process for use in a multiple microphone voice actuated switching system |
| US5748757A (en) * | 1995-12-27 | 1998-05-05 | Lucent Technologies Inc. | Collapsible image derived differential microphone |
| US5742693A (en) * | 1995-12-29 | 1998-04-21 | Lucent Technologies Inc. | Image-derived second-order directional microphones with finite baffle |
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| US6122389A (en) * | 1998-01-20 | 2000-09-19 | Shure Incorporated | Flush mounted directional microphone |
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| NO332961B1 (no) * | 2008-12-23 | 2013-02-11 | Cisco Systems Int Sarl | Forhoyet toroidmikrofonapparat |
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| NO20093511A1 (no) * | 2009-12-14 | 2011-06-15 | Tandberg Telecom As | Toroidemikrofon |
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| US10028051B2 (en) * | 2015-08-31 | 2018-07-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Sound source localization apparatus |
| USD895566S1 (en) | 2019-02-04 | 2020-09-08 | Biamp Systems, LLC | Speaker with amplifier |
| KR20200133632A (ko) * | 2019-05-20 | 2020-11-30 | 삼성전자주식회사 | 지향성 음향 센서 및 이를 이용한 음원 거리 측정방법 |
| US10904657B1 (en) | 2019-10-11 | 2021-01-26 | Plantronics, Inc. | Second-order gradient microphone system with baffles for teleconferencing |
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| US2457527A (en) * | 1942-10-02 | 1948-12-28 | Bell Telephone Labor Inc | Acoustic device |
| US3068328A (en) * | 1956-05-10 | 1962-12-11 | Murray M Rosenfeld | Pressure gradient transducers |
| US4742548A (en) * | 1984-12-20 | 1988-05-03 | American Telephone And Telegraph Company | Unidirectional second order gradient microphone |
| US4675906A (en) * | 1984-12-20 | 1987-06-23 | At&T Company, At&T Bell Laboratories | Second order toroidal microphone |
| US4589137A (en) * | 1985-01-03 | 1986-05-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Electronic noise-reducing system |
| US4658425A (en) * | 1985-04-19 | 1987-04-14 | Shure Brothers, Inc. | Microphone actuation control system suitable for teleconference systems |
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-
1989
- 1989-05-19 US US07/354,535 patent/US4965775A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-05-08 CA CA002016301A patent/CA2016301C/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-11 DK DK90305082.1T patent/DK0398595T3/da active
- 1990-05-11 EP EP90305082A patent/EP0398595B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-11 DE DE69021770T patent/DE69021770T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-16 KR KR1019900006974A patent/KR0152663B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-05-17 JP JP2125637A patent/JPH0736635B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-02-29 HK HK33896A patent/HK33896A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR0152663B1 (ko) | 1998-11-02 |
| HK33896A (en) | 1996-03-08 |
| JPH0736635B2 (ja) | 1995-04-19 |
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| CA2016301A1 (en) | 1990-11-19 |
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