JPH0744751B2 - 指向性マイクロホン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映画の撮影やテレビジ
ョンの撮影などに利用できる指向性マイクロホン装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開昭５７−１６８５９６
号公報に開示されているような指向性マイクロホン装置
が知られている。図１０は上記公報に開示の指向性マイ
クロホン装置の構成図であり、この指向性マイクロホン
装置は、２次圧力傾度型マイクロホンにおいて、低音
域，高音域での指向特性を改善し、非常に広い帯域にわ
たって鋭い指向特性を有する小型のマイクロホンを得る
ことを意図している。この目的のため、図１０の指向性
マイクロホン装置には、同一の単一指向特性を有しかつ
前後方向においてそれぞれ異なる位置に一直線上に配置
された３つの圧力傾度型マイクロホンユニットＭ₁，
Ｍ₂，Ｍ₃が設けられている。これらのマイクロホンユニ
ットＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃は指向方向が一致するように配され
るとともに、マイクロホンユニットＭ₁とＭ₃とにより第
１の２次圧力傾度素子が構成され、マイクロホンユニッ
トＭ₂とＭ₃とにより第２の２次圧力傾度素子が構成され
ている。マイクロホンユニットＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃からは、
それぞれ単一指向性出力Ａ，Ｂ，Ｃが出力され、第１の
２次圧力傾度素子Ｍ₁，Ｍ₃からの出力Ａ，Ｃが減算回路
７５に加わり、また、第２の２次圧力傾度素子Ｍ₂，Ｍ₃
からの出力Ｂ，Ｃが減算回路７６に加わる。この結果、
減算回路７６の出力ＤはＤ＝Ｃ−Ｂとなり、この出力Ｄ
が高音域での２次圧力傾度出力となる。一方、減算回路
７５の出力ＥはＥ＝Ｃ−Ａとなり、この出力Ｅが低音域
での２次圧力傾度出力となる。

【０００３】減算回路７６，７５の各出力Ｄ，Ｅは、イ
コライザ回路７７，７８にそれぞれ供給される。イコラ
イザ回路７７は例えば図１１に示すような補正特性を有
しており、このイコライザ回路７７によって高音域用の
第２の２次圧力傾度素子の正面特性が高音域において平
坦に近づくように補正される。一方、イコライザ回路７
８は例えば図１２に示すような補正特性を有しており、
このイコライザ回路７８によって低音域用の第１の２次
圧力傾度素子の正面特性が低音域において平坦に近づく
ように補正される。このように補正されたイコライザ回
路７７，７８からの出力Ｆ，Ｇは加算回路８０によって
互いに加算され、この結果、この加算回路８０から低音
域から高音域に至るまで非常に広帯域にわたって平坦な
正面特性を有するマイクロホン出力Ｈを得ることが期待
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の指向性マイクロホン装置では、相互間の距離を相
対的に長くとった単一指向性マイクロホンユニットＭ₁
及びＭ₃からなる低音域用の第１の２次圧力傾度素子
と、相互間の距離を相対的に短かくとった単一指向性マ
イクロホンユニットＭ₂及びＭ₃からなる高音域用の第２
の２次圧力傾度素子とを組み合わせて、これらの素子か
らの出力を合成することにより、指向性の良くとれた周
波数帯域部分を互いに合成し、非常に広帯域にわたって
指向性のとれた平坦な２次圧力傾度特性を得ることを意
図している。

【０００５】しかしながら、この指向性マイクロホン装
置における上記合成処理は、低域と高域との帯域部分を
つなぐための合成であって、合成された出力は、基本的
に２次圧力傾度特性を示すので、特定の入射角度の音波
に対する感度を下げることができないという欠点があっ
た。換言すれば、特定の入射角度の音波に対する感度を
下げると、これに伴なって、本来下がるべきでない他の
入射角度（例えば入射角度“０”）の音波に対する感度
も同時に下がってしまうという欠点があった。

【０００６】本発明は、ある特定の入射角度の音に対す
る感度を下げることができ、より鋭い指向特性を得るこ
との可能な比較的小型の構造の指向性マイクロホン装置
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、同一直線上に配置された複
数個の単一指向特性を有する受音素子と、前記複数個の
受音素子からの出力信号の全部，または一部を用いて、
所定の次数の圧力傾度処理を行なう複数の圧力傾度処理
手段と、前記複数の圧力傾度処理手段からの各出力信号
に対し、合成処理を行なう合成手段とを備えており、前
記複数の圧力傾度処理手段は、その少なくとも１つが他
とは異なる次数の圧力傾度処理を行なうようになってい
ることを特徴としている。

【０００８】また、請求項２記載の発明では、前記複数
の圧力傾度処理手段からの各信号に対し、これらの出力
信号の位相がほぼ一致した周波数帯で特定の入射角に対
する各出力信号間の感度を合わせる処理を行なう出力信
号処理手段がさらに設けられており、前記合成手段は、
出力信号処理手段により互いに感度合わせのなされた各
出力信号を合成するようになっていることを特徴として
いる。

【０００９】また、請求項３記載の発明では、前記複数
の圧力傾度処理手段が、前記複数個の受音素子の出力信
号の全部，または一部を用いたｉ（ｉ：２以上の整数）
次の圧力傾度方式の処理を行なう第１の圧力傾度処理手
段と、前記複数個の受音素子の出力信号の全部，または
一部を用いたｊ（ｊ：２以上の整数、ｊ≠ｉ）次の圧力
傾度方式の処理を行なう第２の圧力傾度処理手段とであ
って、前記出力信号処理手段は、前記第２の圧力傾度処
理手段の出力信号に対し、位相特性の調整並びに増幅を
行ない、前記合成手段は、前記第１の圧力傾度処理手段
の出力信号と前記出力信号処理手段からの出力信号とを
合成するようになっていることを特徴としている。

【００１０】また、請求項４記載の指向性マイクロホン
装置では、前記合成手段は、これに入力する出力信号の
位相差の絶対値を０度から１８０度で表わす時、強い指
向性を得るべき予め定められた周波数帯域の信号に対し
て、該位相差の絶対値が９０度未満の場合には、各出力
信号を減算することによって合成し、該位相差の絶対値
が９０度を越える場合には、各出力信号を加算すること
によって合成するようになっていることを特徴としてい
る。

【００１１】また、請求項５記載の発明は、同一直線上
に配置された複数個の単一指向性の受音素子と、前記複
数個の受音素子を隣合う２個の受音素子からなる組に分
け、該隣合う受音素子の出力信号の和の各組毎の信号の
全部，または一部を用いたｋ（ｋ：２以上の整数）次の
圧力傾度処理を行なう圧力傾度処理手段とを備えている
ことを特徴としている。

【００１２】また、請求項６記載の発明は、請求項３記
載の第１および第２の圧力傾度処理手段の他に、さらに
請求項５記載の圧力傾度処理手段が第３の圧力傾度処理
手段として設けられており、この場合、請求項２記載の
合成手段は、前記第１の圧力傾度処理手段の出力信号と
前記出力信号処理手段からの出力信号と第３の圧力傾度
処理手段の出力信号とを合成するようになっていること
を特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明では、複数の圧力傾度処理手段は、前記
複数個の受音素子からの出力信号の全部，または一部を
用いて、所定の次数の圧力傾度処理を行なうが、そのう
ちの少なくとも１つは、他の次数（ｉ：２以上の整数）
とは異なった次数（ｊ：２以上の整数，ｉ≠ｊ）の圧力
傾度処理を行なう。このように互いに次数の異なる複数
の圧力傾度処理を行なうことにより、入射角に対するそ
れぞれの出力信号の振幅特性を相違させることができ
る。この結果、各出力信号の合成処理を行なって、ある
特定の入射角度の音に対する感度を下げることができ、
より鋭い指向特性を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係る指向性マイクロホン装置の第
１の実施例の構成図である。図１を参照すると、第１の
実施例の指向性マイクロホン装置には、単一指向特性を
有する４個の受音素子１０，１１，１２，１３と、第１
の圧力傾度処理部２０と、第２の圧力傾度処理部２１
と、フィルタ部３１と、増幅部４１と、合成部５１とが
設けられている。

【００１５】ここで、単一指向特性を有する４個の受音
素子１０，１１，１２，１３は、同一直線上の異なる位
置にそれぞれ配置されており、また、これらの受音素子
１０，１１，１２，１３は、指向方向が一致するように
配されている。

【００１６】また、第１の圧力傾度処理部２０には、２
つの受音素子１１，１２からの出力信号Ｅ₁，Ｅ₂が加わ
り、２次圧力傾度型マイクロホンの演算処理を行なうよ
うになっている。すなわち、第１の圧力傾度処理部２０
は、受音素子１１からの出力信号Ｅ₁を加算し、受音素
子１２からの出力信号Ｅ₂を減算して、その結果を信号
Ｅ_H（＝Ｅ₁−Ｅ₂）として出力するようになっている。

【００１７】また、第２の圧力傾度処理部２１には、４
つの受音素子１０，１１，１２，１３からの出力信号Ｅ
₀，Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃が加わり、３次圧力傾度型マイクロホ
ンの演算処理を行なうようになっている。すなわち、第
２の圧力傾度処理部２１は、両端に配置されている２つ
の受音素子１０，１３からの出力信号Ｅ₀，Ｅ₃を加算
し、中間の２つの受音素子１１，１２からの出力信号Ｅ
₁，Ｅ₂を減算して、その結果を信号Ｅ_M（＝Ｅ₀−Ｅ₁−
Ｅ₂＋Ｅ₃）として出力するようになっている。

【００１８】また、フィルタ部３１は、例えばローパス
フィルタで構成されており、３次圧力傾度型マイクロホ
ンの演算処理結果である第２の圧力傾度処理部２１から
の出力信号Ｅ_Mに対し、その振幅特性と位相特性の調整
を行なうために設けられている。また、増幅部４１は、
第２の圧力傾度処理部２１からの出力信号Ｅ_Mを増幅す
るために設けられている。なお、図１の例では、増幅部
４１は、フィルタ部３１からの出力信号を増幅するよう
構成されている。

【００１９】また、合成部５１は、第１の圧力傾度処理
部２０の出力信号Ｅ_Hと、フィルタ部３１，増幅部４１
を経た第２の圧力傾度処理部２１の出力信号とを合成す
るために設けられている。この実施例では、合成部５１
は、減算器として構成され、第１の圧力傾度処理部２０
の出力信号Ｅ_Hと増幅部４１からの出力信号との差をと
り、マイクロホン装置の出力信号Ｅ_outとするようにな
っている。

【００２０】次にこのような構成の第１の実施例の指向
性マイクロホン装置の動作について説明する。なお、受
音素子１０，１１，１２，１３は、図２に示すように、
一直線上に等間隔ｄで配置され、また、全て、同一の単
一指向特性（カージオイド特性）で、指向方向がその直
線の一方向を向いているとする。

【００２１】いま、音波の音速をｃ，隣接する受音素子
間の間隔ｄの音響遅延時間をＴ（＝ｄ／ｃ），周波数
（角周波数）をωとし、受音素子の中心ＣＴを位相の基
準とすると、入射角θ（図２参照）からの平面波に対す
る受音素子１０，１１，１２，１３の出力信号Ｅ₀，
Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃は、それぞれ次式のように表わされる。

【００２２】

【数１】

【００２３】この場合、第１の圧力傾度処理部２０から
は、次式のように、受音素子１１，１２の出力信号
Ｅ₁，Ｅ₂の差をとった出力信号Ｅ_Hが２次圧力傾度型マ
イクロホンの演算処理結果として出力される。

【００２４】

【数２】 Ｅ_H＝Ｅ₁−Ｅ₂ ＝ｊ（１＋cos θ）・sin(ωＴcos θ／２)・exp(ｊωｔ)

【００２５】また、第２の圧力傾度処理部２１からは、
次式のように、受音素子１０，１３の出力信号Ｅ₀，Ｅ₃
を加算し、受音素子１１，１２の出力信号Ｅ₁，Ｅ₂を減
算した出力信号Ｅ_Mが３次圧力傾度型マイクロホンの演
算処理結果として出力される。

【００２６】

【数３】 Ｅ_M＝Ｅ₀−Ｅ₁−Ｅ₂＋Ｅ₃ ＝−２（１＋cos θ）・sin（ωＴcos θ／２）・ sin（ωＴcos θ）・exp(ｊωｔ)

【００２７】図３（ａ），（ｂ）は音波の入射角θが
“０”ラジアン，“π／３”ラジアンである場合の上記
出力信号Ｅ_H，Ｅ_Mの振幅特性，位相特性をそれぞれ示し
ている。なお、出力信号Ｅ_H，Ｅ_Mの位相については、図
３（ｂ）からわかるように、入射角θ，周波数ωにかか
わらず一定である。すなわち、２次圧力傾度方式の処理
結果である出力信号Ｅ_Hの位相は、入射角θ，周波数ω
に依存せずπ／２と一定であり、また、３次圧力傾度方
式の処理結果である出力信号Ｅ_Mの位相も、入射角θ，
周波数ωに依存せずπと一定である。

【００２８】第２の圧力傾度処理部２１から出力信号Ｅ
_Mが出力されると、フィルタ部３１では、この出力信号
Ｅ_Mの振幅特性と位相特性の調整を行なう。フィルタ部
３１には、例えば時定数τが８Ｔ／πで、２次（−１２
ｄＢ／ｏｃｔ）のローパスフィルタが用いられており、
この場合、フィルタ部３１の伝達関数Ｈ_LPFは、次式の
ように表わされる。

【００２９】

【数４】

【００３０】従って、フィルタ部３１からの出力信号
は、次式のように、第２の圧力傾度処理部２１からの出
力信号Ｅ_Mに上記伝達関数Ｈ_LPFを乗算したものとなる。

【００３１】

【数５】

【００３２】図４（ａ）は、音波の入射角θが“０”ラ
ジアンの場合と“π／３”ラジアンとのそれぞれに対す
るフィルタ部３１からの出力信号Ｅ_M・Ｈ_LPFの振幅特性
と第１の圧力傾度処理部２０からの出力信号Ｅ_Hの振幅
特性との比較結果を示し、また、図４（ｂ）は、出力信
号Ｅ_M・Ｈ_LPFの位相特性と出力信号Ｅ_Hの位相特性との
比較結果を示している。

【００３３】いま、特定の入射角θ（例えば“π／３”
ラジアン）からの音を極力抑えることを考える。そのた
めには、第１の圧力傾度処理部２０からの出力信号Ｅ_H
と第２の圧力傾度処理部２１からの出力信号Ｅ_Mとの２
つの信号について、位相のほぼ一致した周波数帯域の感
度を合わせ、互いの差をとれば良い。図４（ｂ）を参照
すると、第１の圧力傾度処理部２０からの出力信号Ｅ_H
とフィルタ部３１からの出力信号Ｅ_M・Ｈ_LPFとは、周波
数ω＝π／（８Ｔ）の付近で両者の位相が一致している
ことがわかる。また、このとき（すなわち周波数ω＝π
／（８Ｔ）の付近で）、入射角“π／３”ラジアンの音
に対する出力信号Ｅ_HとＥ_M・Ｈ_LPFとの感度の比は、数
２，数５からあるいは図４（ａ）から“５．１”（１
４．２ｄＢ）となっている。従って、位相のほぼ一致し
た周波数帯域（上記例ではω＝π／（８Ｔ）の付近）に
おいて入射角“π／３”ラジアンの音に対する両者の感
度を合わせるために増幅部４１のゲインをここでは
“６”に設定する（正確に“５．１”にする必要はな
い）。これにより、フィルタ部３１からの出力信号Ｅ_M
・Ｈ_LPFは、増幅部４１において、感度が約６倍に増幅
されて合成部５１に加わる。合成部５１では、次式のよ
うに、第１の圧力傾度処理部２０からの出力信号Ｅ_Hと
増幅部４１からの出力信号との差をとり、これをマイク
ロホン装置の出力信号Ｅ_outとして出力する。

【００３４】

【数６】Ｅ_out＝Ｅ_H−６・Ｅ_M・Ｈ_LPF

【００３５】図５（ａ），（ｂ）は音波の入射角θが
“０”ラジアン，“π／３”ラジアンである場合の合成
部５１からの出力信号Ｅ_outの振幅特性，位相特性をそ
れぞれ示している。

【００３６】 図５（ａ）の振幅特性か
らわかるように、増幅部４１において入射角θが“π／
３”ラジアンに対する２次圧力傾度処理信号（すなわち
出力信号Ｅ_H）と３次圧力傾度処理信号（すなわち出力
信号Ｅ_M・Ｈ_LPF）との感度合わせを行ない、合成部５１
でこれらの差をとった結果、合成部５１からの出力信号
Ｅ_outは、周波数ω＝π／（８Ｔ）の付近で入射角“π
／３”ラジアンに対する感度が極端に小さくなる。一
方、入射角“０”ラジアンに対する感度は、入射角“π
／３”ラジアンに対する感度が小さくなっても、これに
伴なって低下しないことがわかる。

【００３６】これにより、第１の実施例では、特定の入
射角θ（上記例では、“π／３”ラジアン）の音に対す
る感度だけを極力抑え、それ以外の入射角θ（例えば、
“０”ラジアン）の音に対する感度については、これを
抑えずに済むことが可能となる。

【００３７】換言すれば、２つの圧力傾度方式を用いる
場合、従来の指向性マイクロホン装置のように、２つの
圧力傾度処理を互いに同じ次数（例えば２次）のものに
すると、入射角“０”ラジアンと他の入射角との感度の
比はほぼ一定となり、この結果、いずれかの入射角に対
する感度，例えば上述の例のように、入射角“π／３”
ラジアンに対する感度を抑えようとすると、これに伴な
って、本来抑えられるべきでない入射角“０”ラジアン
に対する感度も同時に抑えられてしまう。

【００３８】これに対し、上記第１の実施例では、２次
と３次という互いに異なった次数の圧力傾度処理を行な
っているので、２次の圧力傾度処理と３次の圧力傾度処
理とで入射角に対する出力信号の振幅特性を互いに相違
させることができ、特定の入射角について両者の出力信
号の大きさを同じにし、これらを相殺するようにする場
合にも、他の入射角については両者の出力信号の大きさ
に差異をもたせることができる。具体的に、入射角
“０”ラジアンの場合と入射角“π／３”ラジアンの場
合とで感度を比較すると、３次の場合は約１４．５ｄ
Ｂ、２次の場合は約８．５ｄＢで、約６ｄＢの違いがあ
る。従って、入射角“π／３”ラジアンで感度を合わせ
て差をとり、入射角“π／３”ラジアンに対する感度を
抑えても、入射角“０”ラジアンに対する感度は残るこ
とになる。

【００３９】これにより、入射角が０度，すなわち正面
の感度に対して、感度を抑えたいある特定の入射角（例
えば“π／３”ラジアン）の音に対する感度のみを相対
的に下げることができ、より鋭い指向性を得ることがで
きる。

【００４０】なお、上述の例では、感度を抑えたい入射
角を“π／３”ラジアンとしたが、感度を抑えたい角度
が“π／３”ラジアン以外の角度であっても、上述した
原理に基づき、同様にしてこの入射角についての感度の
みを抑えることができる。また、この実施例では、２次
と３次の圧力傾度処理だけで済むので、高次音圧傾度型
マイクロホンの次数を差程上げることなく、上記効果を
得ることができる。

【００４１】また、上述の実施例では、受音素子を４個
設けたが、受音素子の個数は、４個に限らない。また、
その配置は、２次，あるいはそれ以上の圧力傾度方式が
実現できれば良いので、全てが等間隔に配置される必要
はない。また、圧力傾度処理部２０，２１の圧力傾度の
次数の組み合せは、互いに異なっていれば良く、２次と
３次とに限らずとも良い。また、どの受音素子を用いて
圧力傾度方式を構成するかも選ぶことができる。さら
に、これらの圧力傾度処理部２０，２１を、それぞれ１
つの圧力傾度処理による出力に限らず、他の処理の出力
と合成したものをその出力とするように構成することも
できる。

【００４２】また、フィルタ部３１はローパスフィルタ
に限るものではなく、その次数と時定数の値も圧力傾度
処理部の選び方と感度を制限したい帯域によって異なる
ものである。すなわち、感度を制限したい帯域における
フィルタ部３１の出力信号と圧力傾度処理部２０の出力
信号の位相差が０（あるいは０に近い値）またはπ（あ
るいはπに近い値）となれば良い。同様の考え方から、
圧力傾度処理部２０の後段に位相特性を調整するための
新たなフィルタを追加しても良い。この場合は、このフ
ィルタの出力信号とフィルタ部３１の出力信号の位相差
が０またはπとなるように両フィルタを設計すれば良
い。また、増幅部４１は、これをフィルタ部３１の後段
に置くかわりに、合成部５１よりも手前であれば、任意
の位置に置いても良い。例えばこれをフィルタ部３１に
含めても良い。

【００４３】また合成部５１は、位相差が０の場合は上
述の例のように減算を行なうが、位相差がπの場合は加
算器に置き換わる。すなわち、合成部５１は、第１の圧
力傾度処理部２０の出力信号Ｅ_Hの位相とフィルタ部３
１，増幅部４１を経た第２の圧力傾度処理部２１の出力
信号の位相との位相差の絶対値を０度から１８０度で表
わす時、強い指向特性を得るべき予め定められた周波数
帯域の信号に対して、該位相差の絶対値が９０度未満の
場合には、第１の圧力傾度処理部２０の出力信号Ｅ_Hと
フィルタ部３１，増幅部４１を経た第２の圧力傾度処理
部２１の出力信号とを減算することによって合成し、該
位相差の絶対値が９０度を越える場合には、第１の圧力
傾度処理部２０の出力信号Ｅ_Hとフィルタ部３１，増幅
部４１を経た第２の圧力傾度処理部２１の出力信号とを
加算することによって合成する。

【００４４】また、図５（ａ），（ｂ）で入射角“０”
ラジアンに対する振幅特性は、約６ｄＢ／ｏｃｔの傾き
を持っているが、目的とする音源が近い場合は、近接効
果による低域強調が期待できるし、ローパスフィルタに
よるイコライザで平坦にすることもできる。また、後述
のように、低域を担当する他の手段と合成することもで
きる。

【００４５】図６は本発明に係る指向性マイクロホン装
置の第２の実施例の構成図である。この第２の実施例の
指向性マイクロホン装置には、第１の実施例と同様の単
一指向特性を有する４個の受音素子１０，１１，１２，
１３と、圧力傾度処理部２２とが設けられている。ここ
で、圧力傾度処理部２２には、４つの受音素子１０，１
１，１２，１３からの出力信号Ｅ₀，Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃が加
わり、２次圧力傾度型マイクロホンに類似した演算処理
を行なうようになっている。すなわち、圧力傾度処理部
２２は、隣合う２つの受音素子１０，１１からの出力信
号Ｅ₀，Ｅ₁を加算し、また、隣合う２つの受音素子１
２，１３からの出力信号Ｅ₂，Ｅ₃を減算して、その結果
を信号Ｅ_L（＝Ｅ₀＋Ｅ₁−Ｅ₂−Ｅ₃）として出力し、こ
れにより２次圧力傾度方式として構成されている。

【００４６】このような構成の第２の実施例の指向性マ
イクロホン装置では、２次圧力傾度処理が行なわれ、圧
力傾度処理部２２における演算結果Ｅ_Lは次式によって
表わされる。

【００４７】

【数７】 Ｅ_L＝Ｅ₀＋Ｅ₁−Ｅ₂−Ｅ₃ ＝２ｊ（１＋cosθ）・cos（ωＴcos θ／２）・ sin（ωＴcos θ）・exp(ｊωｔ)

【００４８】ここで、上記本発明による２次圧力傾度方
式の性能を、これと同じ外形寸法（最大受音素子間隔３
ｄ）をもつ一般の２次圧力傾度方式の性能と比較する。
一般の２次圧力傾度方式として、低域の感度が最大のも
のであって、受音素子１０の出力信号を加算し、受音素
子１３の出力信号を減算するものを考えると、その出力
Ｅ_L2は、次式によって表わされる。

【００４９】

【数８】 Ｅ_L2＝Ｅ₀−Ｅ₃ ＝ｊ（１＋cos θ）・sin（３ωＴcos θ／２）・exp(ｊωｔ)

【００５０】図７（ａ），（ｂ）は音波の入射角が
“０”ラジアン，“π／３”ラジアンである場合の上記
演算結果Ｅ_L，Ｅ_L2の振幅特性，位相特性をそれぞれ示
している。図７（ａ）の振幅特性において、本発明の２
次圧力傾度方式による演算結果Ｅ_Lと一般の２次圧力傾
度方式による演算結果Ｅ_L2とを比較すると、外形寸法が
同じである場合に、入射角θが“０”ラジアン，“π／
３”ラジアンのいずれの場合にも本発明の２次圧力傾度
方式によるものの方が低域の感度に関して、同じ次数
（２次）の（すなわち同様の指向特性の）一般の圧力傾
度方式よりも優れていることがわかる。すなわち、この
第２の実施例から、本発明の２次圧力傾度方式によれ
ば、使用できる受音素子の数が多いので、外形寸法が限
られた場合、圧力傾度方式の問題点である低域の感度に
関して、同じ次数の一般の圧力傾度方式より優れた特性
を有するマイクロホン装置を実現できることがわかる。

【００５１】なお、図６の例では、受音素子の個数を４
個とし、圧力傾度処理部２２において２次圧力傾度方式
の処理を行なうようになっているが、受音素子の個数は
４個に限らない。また圧力傾度処理部２２における圧力
傾度処理を２次以上のものにすることもできる。換言す
れば、同一直線上に配置された複数個の単一指向特性の
受音素子と、上記複数個の受音素子を隣合う２個の受音
素子からなる組に分け、隣合う受音素子の出力信号の和
の各組毎の信号の全部，または一部を用いたｋ（ｋ：２
以上の整数）次の圧力傾度方式の処理を行なう圧力傾度
処理部とを備えることにより、外形寸法が限られた場
合、一般の圧力傾度方式に対し、低域の感度をより向上
させることが可能となる。

【００５２】図８は本発明に係る指向性マイクロホン装
置の第３の実施例の構成図である。なお、図８において
図１，図６と同様の箇所には同じ符号を付している。図
８を参照すると、この第３の実施例の指向性マイクロホ
ン装置は、図１の指向性マイクロホン装置に図６の指向
性マイクロホン装置をさらに組み入れた構成となってお
り、受音素子１１，１２の出力信号Ｅ₁，Ｅ₂は圧力傾度
処理部２０と圧力傾度処理部２１と圧力傾度処理部２２
とに加わり、受音素子１０，１３の出力信号Ｅ₀，Ｅ₃は
圧力傾度処理部２１と圧力傾度処理部２２とに加わるよ
うになっている。また、圧力傾度処理部２１からの出力
信号はフィルタ部３１に加わり、圧力傾度処理部２２か
らの出力信号はフィルタ部３２に加わるようになってい
る。さらに、フィルタ部３１の出力信号は、増幅部４１
に加わり、フィルタ部３２の出力信号は、増幅部４２に
加わり、圧力傾度処理部２０の出力信号と増幅部４１の
出力信号と増幅部４２の出力信号とが、合成部５２に入
力するようになっている。

【００５３】ここで、フィルタ部３２には、例えば時定
数τが２０Ｔ／πで２次（−１２ｄＢ／ｏｃｔ）のロー
パスフィルタが用いられ、フィルタ部３２は、圧力傾度
処理部２２の出力信号の振幅特性と位相特性の調整を行
なうようになっている。

【００５４】また、増幅部４２は、フィルタ部３２から
の出力信号を所定のゲインで増幅するようになってお
り、そのゲインの値はフィルタ部３２の出力信号と増幅
部４０の出力信号の感度から定めることができる。

【００５５】また、合成部５２は、圧力傾度処理部２１
の出力信号と増幅部４２の出力信号とを加算し、増幅部
４１の出力信号を減算して、その結果をマイクロホン装
置の出力信号Ｅ_outとするようになっている。

【００５６】このような構成の第３の実施例の指向性マ
イクロホン装置において、フィルタ部３２に時定数τが
２０Ｔ／πで２次（−１２ｄＢ／ｏｃｔ）のローパスフ
ィルタを用い、また、増幅部４２のゲインの値を“２”
としたときの合成部５２からの出力信号Ｅ_outの振幅特
性，位相特性を図９（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。な
お、図９（ａ），（ｂ）には、音波の入射角θが“０”
ラジアン，“π／３”ラジアンである場合の出力信号Ｅ
_outの振幅特性，位相特性が示されている。

【００５７】図９（ａ）からわかるように、この第３の
実施例の指向性マイクロホン装置においても、第１の実
施例の指向性マイクロホン装置と同様に、入射角が
“０”ラジアン，すなわち正面の感度に対して、ある特
定の感度を抑えたい入射角（“π／３”ラジアン）の音
に対する感度を相対的に下げ、従来に比べより鋭い指向
特性を得ることが可能となる。さらに、この第３の実施
例では、図６に示す圧力傾度処理部２２が組み込まれて
いるので、図１に示した構成に比べ低域での感度を向上
させることができる。この結果、図９（ａ）を図５
（ａ）と比較すれば明らかなように、振幅特性をより平
坦なものにすることが可能となる。

【００５８】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至４
記載の発明によれば、少なくとも１つが他と異なる次数
の複数の圧力傾度処理手段を用いているので、これらの
複数の圧力傾度処理手段からは、少なくとも１つが他に
比べ入射角に対する周波数特性（すなわち指向特性）の
異なる出力信号を出力させることができ、これらの出力
信号を合成することによって、高次音圧傾度型マイクロ
ホンの次数を上げることなく、ある特定の感度を抑えた
い入射角度の音に対する感度を相対的に下げ、より鋭い
指向性を得ることができる。

【００５９】特に、請求項２記載のように上記複数の圧
力傾度処理手段からの各信号に対し、これらの出力信号
がほぼ一致した周波数帯で特定の入射角に対する各出力
信号間の感度を合わせる処理を行なう出力信号処理手段
がさらに設けられ、また、請求項４のように各出力信号
の音を互いに相殺するよう合成するようになっている場
合には、入射角が０度，すなわち正面の感度に対してあ
る特定の入射角の音に対する感度を相対的に確実に下げ
ることができ、より鋭い指向性を確実に得ることができ
る。

【００６０】また、請求項５記載の発明によれば、同一
直線上に配置された複数個の受音素子を隣合う２個の受
音素子からなる組に分け、該隣合う受音素子の出力信号
の和の各組毎の信号の全部，または一部を用いたｋ
（ｋ：２以上の整数）次の圧力傾度処理を行なうように
なっているので、低域における感度を向上させることが
できる。

【００６１】また、請求項６記載の発明によれば、請求
項３記載の第１および第２の圧力傾度処理手段の他に、
さらに請求項５記載の圧力傾度処理手段が第３の圧力傾
度処理手段として設けられており、この場合、請求項２
記載の合成手段は、前記第１の圧力傾度処理手段の出力
信号と前記出力信号処理手段からの出力信号と第３の圧
力傾度処理手段の出力信号とを合成するようになってい
るので、高次音圧傾度型マイクロホンの次数を上げるこ
となく、正面の感度に対してある特定の感度を抑えたい
入射角度の音に対する感度を相対的に下げ、より鋭い指
向性を得ることができると同時に、外形寸法が限られた
場合、圧力傾度方式の問題点であった低域の感度を向上
させ、平坦な振幅特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る指向性マイクロホン装置の第１の
実施例の構成図である。

【図２】図１の指向性マイクロホン装置の複数の受音素
子の配置を説明するための図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は図１の指向性マイクロホン装
置の信号Ｅ_H，Ｅ_Mの振幅特性，位相特性をそれぞれ示す
図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は図１の指向性マイクロホン装
置の出力信号Ｅ_H，Ｅ_M・Ｈ_LPFの振幅特性，位相特性を
それぞれ示す図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は図１の指向性マイクロホン装
置の出力信号Ｅ_outの振幅特性，位相特性をそれぞれ示
す図である。

【図６】本発明に係る指向性マイクロホン装置の第２の
実施例の構成図である。

【図７】（ａ），（ｂ）は図６の指向性マイクロホン装
置の振幅特性，位相特性をそれぞれ示す図である。

【図８】本発明に係る指向性マイクロホン装置の第３の
実施例の構成図である。

【図９】（ａ），（ｂ）は図８の指向性マイクロホン装
置の振幅特性，位相特性をそれぞれ示す図である。

【図１０】従来の指向性マイクロホン装置の構成図であ
る。

【図１１】図１０に示すイコライザ回路７７の補正特性
を示す図である。

【図１２】図１０に示すイコライザ回路７８の補正特性
を示す図である。

【符号の説明】

１０，１１，１２，１３ 受音素子 ２０ 第１の圧力傾度処理部 ２１ 第２の圧力傾度処理部 ２２ 第３の圧力傾度処理部 ３１，３２ フィルタ部 ４１，４２ 増幅部 ５１，５２ 合成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 正尚 東京都三鷹市上連雀１丁目12番17号 日本 圧電気株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−149494（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一直線上に配置された複数個の単一指
   向特性を有する受音素子と、前記複数個の受音素子から
   の出力信号の全部，または一部を用いて、所定の次数の
   圧力傾度処理を行なう複数の圧力傾度処理手段と、前記
   複数の圧力傾度処理手段からの各出力信号に対し、合成
   処理を行なう合成手段とを備えており、前記複数の圧力
   傾度処理手段は、少なくとも１つが他とは異なる次数の
   圧力傾度処理を行なうようになっていることを特徴とす
   る指向性マイクロホン装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の指向性マイクロホン装置
   において、前記複数の圧力傾度処理手段からの各信号に
   対し、これらの出力信号の位相がほぼ一致した周波数帯
   で特定の入射角に対する各出力信号間の感度合わせを行
   なう出力信号処理手段がさらに設けられており、前記合
   成手段は、出力信号処理手段により互いに感度合わせの
   なされた各出力信号を合成するようになっていることを
   特徴とする指向性マイクロホン装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の指向性マイクロホン装置
   において、前記複数の圧力傾度処理手段は、前記複数個
   の受音素子の出力信号の全部，または一部を用いたｉ
   （ｉ：２以上の整数）次の圧力傾度方式の処理を行なう
   第１の圧力傾度処理手段と、前記複数個の受音素子の出
   力信号の全部，または一部を用いたｊ（ｊ：２以上の整
   数、ｊ≠ｉ）次の圧力傾度方式の処理を行なう第２の圧
   力傾度処理手段とであって、前記出力信号処理手段は、
   前記第２の圧力傾度処理手段の出力信号に対し、位相特
   性の調整並びに増幅を行ない、前記合成手段は、前記第
   １の圧力傾度処理手段の出力信号と前記出力信号処理手
   段からの出力信号とを合成するようになっていることを
   特徴とする指向性マイクロホン装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の指向性マイクロホン装置
   において、前記合成手段は、これに入力する各出力信号
   の位相差の絶対値を０度から１８０度で表わす時、強い
   指向特性を得るべき予め定められた周波数帯域の信号に
   対して、該位相差の絶対値が９０度未満の場合には、各
   出力信号を減算することによって合成し、該位相差の絶
   対値が９０度を越える場合には、各出力信号を加算する
   ことによって合成するようになっていることを特徴とす
   る指向性マイクロホン装置。
5. 【請求項５】 同一直線上に配置された複数個の単一指
   向特性を有する受音素子と、前記複数個の受音素子を隣
   合う２個の受音素子からなる組に分け、該隣合う受音素
   子の出力信号の和の各組毎の信号の全部，または一部を
   用いたｋ（ｋ：２以上の整数）次の圧力傾度処理を行な
   う圧力傾度処理手段とを備えていることを特徴とする指
   向性マイクロホン装置。
6. 【請求項６】 請求項３記載の第１および第２の圧力傾
   度処理手段の他に、さらに請求項５記載の圧力傾度処理
   手段が第３の圧力傾度処理手段として設けられており、
   この場合、請求項２記載の合成手段は、前記第１の圧力
   傾度処理手段の出力信号と前記出力信号処理手段からの
   出力信号と第３の圧力傾度処理手段の出力信号とを合成
   するようになっていることを特徴とする指向性マイクロ
   ホン装置。