JPH0799880B2 - ２次トロイダル・マイクロホン - Google Patents
２次トロイダル・マイクロホンInfo
- Publication number
- JPH0799880B2 JPH0799880B2 JP60285896A JP28589685A JPH0799880B2 JP H0799880 B2 JPH0799880 B2 JP H0799880B2 JP 60285896 A JP60285896 A JP 60285896A JP 28589685 A JP28589685 A JP 28589685A JP H0799880 B2 JPH0799880 B2 JP H0799880B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microphone
- cylinder
- microphones
- response
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
- H04R1/04—Structural association of microphone with electric circuitry therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
-
- 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
- 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
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は電気音響変換器、特に、トロイダル感度パタ
ーンをもつ指向性ある電気音響マイクロホンに関する。
ーンをもつ指向性ある電気音響マイクロホンに関する。
発明の背景 多くの用途では、「赤道」面内の方向で一様に高い感度
と、この面に直角な方向、すなわち、「極」軸に沿う方
向で低い感度をもつマイクロロロホンが望まれる。その
一つの例は会議マイクロホンであり、このマイクロホン
は、テーブルのまわりに座る参加者の声を一様に高い感
度で受けると共に天井およびテーブルの上面から反射さ
れる音並びに頭上の拡声器からの音を識別すべきもので
ある。
と、この面に直角な方向、すなわち、「極」軸に沿う方
向で低い感度をもつマイクロロロホンが望まれる。その
一つの例は会議マイクロホンであり、このマイクロホン
は、テーブルのまわりに座る参加者の声を一様に高い感
度で受けると共に天井およびテーブルの上面から反射さ
れる音並びに頭上の拡声器からの音を識別すべきもので
ある。
この「トロイダル」マイクロホンは従来技術では種々の
原理を用いて設計されている。例えば、直角位相で加え
られる出力を有する、直角配置の、２つの１次勾配を有
する変換器が、エイチ．エフ．オルソン（H.F.Olson）
に対し1951年１月30日発行の米国特許第2,539,671号に
開示されている。他の例では、「アイ・イー・イー・イ
ー・トランズアクション・オン・オーディオ・アンド・
エレクトロアクースティクス（IEEE Transactions on A
udio and Electroacoustics）」AU−19巻19頁で1971年
発行された論文にジー．エム．セスラー（G.M.Sessle
r）外により開示されているように、直接加えられる出
力を有する、直角配置の２つの二次勾配を備えた変換器
である。前者の原理は極平面内に余弦形状の指向性パタ
ーンのみを生じるが、広帯域90゜移相器を必要とし、一
方、後者の設計では、更に望ましい余弦平方特性が提供
され、位相回路網は必要ではない。初期実施のもので、
余弦平方システムは音響上平衡させることが難かしく、
信号対雑音性能が比較的低かった。従って、前者の設計
の欠点を回避する二次トロイダル・マイクロホンの新し
い実施が望ましい。
原理を用いて設計されている。例えば、直角位相で加え
られる出力を有する、直角配置の、２つの１次勾配を有
する変換器が、エイチ．エフ．オルソン（H.F.Olson）
に対し1951年１月30日発行の米国特許第2,539,671号に
開示されている。他の例では、「アイ・イー・イー・イ
ー・トランズアクション・オン・オーディオ・アンド・
エレクトロアクースティクス（IEEE Transactions on A
udio and Electroacoustics）」AU−19巻19頁で1971年
発行された論文にジー．エム．セスラー（G.M.Sessle
r）外により開示されているように、直接加えられる出
力を有する、直角配置の２つの二次勾配を備えた変換器
である。前者の原理は極平面内に余弦形状の指向性パタ
ーンのみを生じるが、広帯域90゜移相器を必要とし、一
方、後者の設計では、更に望ましい余弦平方特性が提供
され、位相回路網は必要ではない。初期実施のもので、
余弦平方システムは音響上平衡させることが難かしく、
信号対雑音性能が比較的低かった。従って、前者の設計
の欠点を回避する二次トロイダル・マイクロホンの新し
い実施が望ましい。
発明の要約 複数の一次勾配のマイクロホンが中空円筒状のバッフル
の壁を通る穴の中に対称的に配置されて（そのバッフル
の円筒状部の軸心に直角な）赤道面内で任意の２つのマ
イクロホン間の角度間隔が同一なるようにされている。
各マイクロホンの頂と上記円筒状部の頂との間の距離
は、各マイクロホンの底と上記円筒状部の底との間の距
離に等しい。各マイクロホンからの信号が加算される
と、比較的周波数に無関係なトロイダル指向特性が得ら
れる。
の壁を通る穴の中に対称的に配置されて（そのバッフル
の円筒状部の軸心に直角な）赤道面内で任意の２つのマ
イクロホン間の角度間隔が同一なるようにされている。
各マイクロホンの頂と上記円筒状部の頂との間の距離
は、各マイクロホンの底と上記円筒状部の底との間の距
離に等しい。各マイクロホンからの信号が加算される
と、比較的周波数に無関係なトロイダル指向特性が得ら
れる。
このマイクロホン装置は、上記円筒状部の軸心のまわり
に回軸対称で、かつ、その回転軸を含む平面内で余弦平
方に依存することを特徴とする二次勾配マイクロホンを
提供するものである。軸心方向で中間周波の感度は、一
般的に、赤道面におけるより20デシベル低い。赤道面で
の周波数応答は一様化されて0.3kHzから3kHzまでで±3d
B以内にある。
に回軸対称で、かつ、その回転軸を含む平面内で余弦平
方に依存することを特徴とする二次勾配マイクロホンを
提供するものである。軸心方向で中間周波の感度は、一
般的に、赤道面におけるより20デシベル低い。赤道面で
の周波数応答は一様化されて0.3kHzから3kHzまでで±3d
B以内にある。
このマイクロホン装置は、小型の一次圧力勾配変換器の
使用と、マイクロホンを収容する円筒状のバッフルの使
用とにより従来技術に対し多くの利点を有している。信
号減算が圧力勾配変換器で内部的に行なわれるので、別
個の信号減算回路は不必要である。在庫があり直ぐ入手
できる圧力勾配マイクロホンが低価格なためこのトロイ
ダル・マイクロホンは低価格となる。
使用と、マイクロホンを収容する円筒状のバッフルの使
用とにより従来技術に対し多くの利点を有している。信
号減算が圧力勾配変換器で内部的に行なわれるので、別
個の信号減算回路は不必要である。在庫があり直ぐ入手
できる圧力勾配マイクロホンが低価格なためこのトロイ
ダル・マイクロホンは低価格となる。
音響信号は、その円筒状部の外壁の端を越えてこの外壁
を上へまたは下へ、そして、その円筒状部の内壁を下へ
または上へ、それぞれ、各マイクロホンの外面から内面
まで移動しなければならないから、上記円筒状部は各マ
イクロホンの内面と外面との間の有効間隔を増大させる
ことになる。従って、このシステムの物理的な大きさは
線状のシステムに比較して小さい。これにより望ましく
ない副次的効果が導入されずにシステムの感度が直接的
に増大される。
を上へまたは下へ、そして、その円筒状部の内壁を下へ
または上へ、それぞれ、各マイクロホンの外面から内面
まで移動しなければならないから、上記円筒状部は各マ
イクロホンの内面と外面との間の有効間隔を増大させる
ことになる。従って、このシステムの物理的な大きさは
線状のシステムに比較して小さい。これにより望ましく
ない副次的効果が導入されずにシステムの感度が直接的
に増大される。
上記円筒部は円周状の波を発生させるから、システムの
赤道応答は更に一様化される。従って、２個だけの勾配
マイクロホンが動作され、または、大きな感度差をもつ
複数の勾配マイクロホンが動作されるときでも、一様な
赤道応答が得られる。
赤道応答は更に一様化される。従って、２個だけの勾配
マイクロホンが動作され、または、大きな感度差をもつ
複数の勾配マイクロホンが動作されるときでも、一様な
赤道応答が得られる。
円筒状部の外面に圧力が形成されるため、円筒状部も、
バッフルの無いシステムに比較して中間・高周波範囲で
の感度を増大させる。これにより勾配マイクロホンは部
分的に圧力ユニットとして動作する。従って、信号対雑
音余裕もこの周波数範囲で増大される。
バッフルの無いシステムに比較して中間・高周波範囲で
の感度を増大させる。これにより勾配マイクロホンは部
分的に圧力ユニットとして動作する。従って、信号対雑
音余裕もこの周波数範囲で増大される。
円筒状部の高さを増大させることにより、指向応答は、
中間・高周波範囲で余弦二乗依存性以上に鋭くされ同時
に更に増大される。
中間・高周波範囲で余弦二乗依存性以上に鋭くされ同時
に更に増大される。
これらの好ましい特性のため、このトロイダル・マイク
ロホンは広範囲の応用に適していると考えられる。
ロホンは広範囲の応用に適していると考えられる。
詳細な説明 第１図と第２図は、この発明の原理の開示に有用なもの
である。双指向性の４個の一次勾配マイクロホン12,14,
16,18が、中空でプラスチック製の円筒状部10の頂と底
との間の中間において、円筒状部10の穴の中に配置され
ている。すなわち、円筒状部10の頂と各マイクロホンの
頂との間の距離h1は、各マイクロホンの底と円筒状部10
の底との間の距離h2と同じである。更に、各マイクロホ
ンは水平の中間面内で90゜離されている。個々のマイク
ロホンは位相応答に関し対称となるよう配列されてい
る。すなわち、円筒状部10の内側から見た位相は各単位
ごとに同一である。各マイクロホンと円筒状部10との間
では漏洩がないよう密封がされている。４個のマイクロ
ホン、すなわち、変換器の出力電圧は公知の技術を用い
て電気的に加算される。
である。双指向性の４個の一次勾配マイクロホン12,14,
16,18が、中空でプラスチック製の円筒状部10の頂と底
との間の中間において、円筒状部10の穴の中に配置され
ている。すなわち、円筒状部10の頂と各マイクロホンの
頂との間の距離h1は、各マイクロホンの底と円筒状部10
の底との間の距離h2と同じである。更に、各マイクロホ
ンは水平の中間面内で90゜離されている。個々のマイク
ロホンは位相応答に関し対称となるよう配列されてい
る。すなわち、円筒状部10の内側から見た位相は各単位
ごとに同一である。各マイクロホンと円筒状部10との間
では漏洩がないよう密封がされている。４個のマイクロ
ホン、すなわち、変換器の出力電圧は公知の技術を用い
て電気的に加算される。
変換器の設計は、第３図に示すように８個のセンサ22〜
28と32を有する二次トロイダル・マイクロホンの簡単な
幾何学に基いている。各双指向性マイクロホンは２個の
別々のセンサとして示してある。従って、マイクロホン
12は２個のセンサ22,32として示してある。マイクロホ
ン12〜18の内面を表わす内側センサ32〜38は、各々、第
１図の円筒状部10の中心から距離ｒだけ離され、そし
て、マイクロホン12〜18の外面を表わす外側センサ22〜
28は円筒状部10の中心から距離Ｒだけ離されている。
28と32を有する二次トロイダル・マイクロホンの簡単な
幾何学に基いている。各双指向性マイクロホンは２個の
別々のセンサとして示してある。従って、マイクロホン
12は２個のセンサ22,32として示してある。マイクロホ
ン12〜18の内面を表わす内側センサ32〜38は、各々、第
１図の円筒状部10の中心から距離ｒだけ離され、そし
て、マイクロホン12〜18の外面を表わす外側センサ22〜
28は円筒状部10の中心から距離Ｒだけ離されている。
平面音波に対するこのようなマイクロホンの感度は、装
置の中心に配置されたと仮定される場合のセンサの感度
M0に関係がある。このことはジャーナル・オブ・ザ・ア
クースティク・ササイャティ・オブ・アメリカ（Journa
l of the Acoustic Society of America）の第46巻28頁
に見られる1969年刊行の論文においてジー．エム．セス
ラー（G.M.Sessler）により開示されている。感度Ｍは
次の式で与えられる： Ｍ＝2M0［cos（kr sinα cosθ ＋cos（kr cosα cosθ）−cos（kR sinα cosθ −cos（kR cosα cosθ）］ ……（１） ここでr,R,およびαは第３図で定義されたもの、ｋは波
の番号、そして、θは音響波のセンサ面への入射角であ
る。
置の中心に配置されたと仮定される場合のセンサの感度
M0に関係がある。このことはジャーナル・オブ・ザ・ア
クースティク・ササイャティ・オブ・アメリカ（Journa
l of the Acoustic Society of America）の第46巻28頁
に見られる1969年刊行の論文においてジー．エム．セス
ラー（G.M.Sessler）により開示されている。感度Ｍは
次の式で与えられる： Ｍ＝2M0［cos（kr sinα cosθ ＋cos（kr cosα cosθ）−cos（kR sinα cosθ −cos（kR cosα cosθ）］ ……（１） ここでr,R,およびαは第３図で定義されたもの、ｋは波
の番号、そして、θは音響波のセンサ面への入射角であ
る。
式（１）は、低周波では感度がk2＝（ω/c）２に比例し
て増大するが、高周波では最大値と零との間で振動する
ということを示す。低周波での動作は、項kR cosθが１
よりかなり小さいと仮定し、そして、式（１）を簡略化
して次式を得ることによりわかる： Ｍ−M0（k cosθ）２（R2−r2） ……（２） 従って、応答は方位角αとは無関係で（cosθ）２に比
例している。
て増大するが、高周波では最大値と零との間で振動する
ということを示す。低周波での動作は、項kR cosθが１
よりかなり小さいと仮定し、そして、式（１）を簡略化
して次式を得ることによりわかる： Ｍ−M0（k cosθ）２（R2−r2） ……（２） 従って、応答は方位角αとは無関係で（cosθ）２に比
例している。
Ｍの周波数応答の極端な場合は次の解析を用いて得られ
る。方向α＝0,θ＝０から音響波があたるとすると、感
度は式（１）から次のようになる： Ｍ＝2M0（cos kr−cos kR） ……（３） この関数の極端な場合は、次の式で与えられる： r sin kr＝R sin kR ……（４） 第１図および第２図に示した変換器は、円筒状部10での
回折により個々のマイクロホンの面の穴の複合音圧が変
えられるという意味で第３図に示した構成とは異なる。
特に、無限に長い（すなわち、円筒状部10の高さが無限
に長い）硬いまたは軟かい円筒状部での回折によりこの
円筒状部をかこむ周辺波、または這い進む波が生じ、減
衰される。これらの波の位相速度は次の式により与えら
れる： ｃ−C0［１＋1/2 6−（1/3）（ka）１−（2/3）qn］-1
……（５） ここでC0は自由空間の音速、ｋは波番号、ａは円筒状部
の半径、そしてqnは次により定義される： qn＝３［π/2（ｎ−1/4）］2/3 ……（６） ここでｎ＝1,2,3‥‥周辺波は従って分散的なものであ
る。
る。方向α＝0,θ＝０から音響波があたるとすると、感
度は式（１）から次のようになる： Ｍ＝2M0（cos kr−cos kR） ……（３） この関数の極端な場合は、次の式で与えられる： r sin kr＝R sin kR ……（４） 第１図および第２図に示した変換器は、円筒状部10での
回折により個々のマイクロホンの面の穴の複合音圧が変
えられるという意味で第３図に示した構成とは異なる。
特に、無限に長い（すなわち、円筒状部10の高さが無限
に長い）硬いまたは軟かい円筒状部での回折によりこの
円筒状部をかこむ周辺波、または這い進む波が生じ、減
衰される。これらの波の位相速度は次の式により与えら
れる： ｃ−C0［１＋1/2 6−（1/3）（ka）１−（2/3）qn］-1
……（５） ここでC0は自由空間の音速、ｋは波番号、ａは円筒状部
の半径、そしてqnは次により定義される： qn＝３［π/2（ｎ−1/4）］2/3 ……（６） ここでｎ＝1,2,3‥‥周辺波は従って分散的なものであ
る。
本発明のマイクロホン装置で使用される有限の高さで中
空の円筒状部の更に複雑な幾何学は、本出願人の知る限
り上記文献には記載されていない。しかしながら、以下
に述べる測定によれば、回折、この場合は、各個の一次
勾配マイクロホンの指向応答の対応変化となる回折によ
り音界がひどく変えられていることが示される。しか
し、特定の条件下では、４個の勾配を組み合わせた場合
の応答は、第２図に示されると共に数学的に式（１）と
（２）に記載された応答にぴったり一致することがわか
った。
空の円筒状部の更に複雑な幾何学は、本出願人の知る限
り上記文献には記載されていない。しかしながら、以下
に述べる測定によれば、回折、この場合は、各個の一次
勾配マイクロホンの指向応答の対応変化となる回折によ
り音界がひどく変えられていることが示される。しか
し、特定の条件下では、４個の勾配を組み合わせた場合
の応答は、第２図に示されると共に数学的に式（１）と
（２）に記載された応答にぴったり一致することがわか
った。
本発明の一実施例では、トロイダル応答パターンをもつ
第１図のマイクロホン装置は、大きさが８×４×2mm
3の、ノーレス（Knowles）のモデルBW−1789のような、
４個の一次勾配マイクロホン、またはエイ・ティー・テ
ィー−テクノロジーズ（ATT−Technologies）のEL−３
エレクトレット・コンデンサ・マイクロホンの勾配改変
型から作られている。これらのマイクロホンは、2RS＝5
cmの外径と5mmの壁厚を有する中空でプレキシグラス（P
LEXIGLASS）の円筒状部の壁の穴に配置されている。マ
イクロホンとプレキシグラスとの間の間隙はエポキシで
密封されている。このトロイダル型のマイクロホン２個
がＨ＝5cmとＨ＝15cmの円筒状部の高さをもって作られ
た。
第１図のマイクロホン装置は、大きさが８×４×2mm
3の、ノーレス（Knowles）のモデルBW−1789のような、
４個の一次勾配マイクロホン、またはエイ・ティー・テ
ィー−テクノロジーズ（ATT−Technologies）のEL−３
エレクトレット・コンデンサ・マイクロホンの勾配改変
型から作られている。これらのマイクロホンは、2RS＝5
cmの外径と5mmの壁厚を有する中空でプレキシグラス（P
LEXIGLASS）の円筒状部の壁の穴に配置されている。マ
イクロホンとプレキシグラスとの間の間隙はエポキシで
密封されている。このトロイダル型のマイクロホン２個
がＨ＝5cmとＨ＝15cmの円筒状部の高さをもって作られ
た。
円筒状部の半径は、周波数応答の最大値が問題の周波数
範囲の上端を超えたところにあるように選ばれた。本場
合の近似として式（４）を用いるとき、半径Ｒとｒの実
際値が知られなければならない。回折が主に円筒状部10
の上下縁のまわりで起るとすると、5cm高さの円筒状部
でα＝θ＝０での音波入射の場合、有効間隔は次のよう
に評価される： 2R＝2RS＋H/2＝7.5cm および 2r＝［▲4R2 S▼＋（H/2）２］1/2−H/2＝3.1cm ここでRSは円筒状部の外径、Ｈは円筒状部の高さであ
る。また、この代りに、回折波が（５）式により与えら
れる速度をもつ周辺波であるとすると、4kHzでの有効間
隔は2R＝8.8cmとなる。
範囲の上端を超えたところにあるように選ばれた。本場
合の近似として式（４）を用いるとき、半径Ｒとｒの実
際値が知られなければならない。回折が主に円筒状部10
の上下縁のまわりで起るとすると、5cm高さの円筒状部
でα＝θ＝０での音波入射の場合、有効間隔は次のよう
に評価される： 2R＝2RS＋H/2＝7.5cm および 2r＝［▲4R2 S▼＋（H/2）２］1/2−H/2＝3.1cm ここでRSは円筒状部の外径、Ｈは円筒状部の高さであ
る。また、この代りに、回折波が（５）式により与えら
れる速度をもつ周辺波であるとすると、4kHzでの有効間
隔は2R＝8.8cmとなる。
式（１）により課されるω２への依存性以外の周波数応
答の付加分の形成は円筒状部の高さにより決定される。
このことは、高さが増加し周波数が増加すると、内側セ
ンサ32〜38、すなわち、円筒状部の内側壁上のマイクロ
ホンの穴が更に次第に変化されるという事実に原因す
る。圧力勾配マイクロホンは、従って、円筒状部の高さ
と周波数のそれぞれと共に増大する圧力感応要素を有す
る。従って、圧力勾配マイクロホンに比較し、その感度
は、より高い周波数で増大される。
答の付加分の形成は円筒状部の高さにより決定される。
このことは、高さが増加し周波数が増加すると、内側セ
ンサ32〜38、すなわち、円筒状部の内側壁上のマイクロ
ホンの穴が更に次第に変化されるという事実に原因す
る。圧力勾配マイクロホンは、従って、円筒状部の高さ
と周波数のそれぞれと共に増大する圧力感応要素を有す
る。従って、圧力勾配マイクロホンに比較し、その感度
は、より高い周波数で増大される。
トロイダル・マイクロホンに関する測定が無響室で行な
われた。マイクロホンはＢ・Ｋ回転台に取付けられ音界
に露出された。マイクロホン出力を増幅するためにPAR
モデル113前置増幅器が使用された。その結果はＢ・Ｋ
レベル・レコーダでプロットされた。
われた。マイクロホンはＢ・Ｋ回転台に取付けられ音界
に露出された。マイクロホン出力を増幅するためにPAR
モデル113前置増幅器が使用された。その結果はＢ・Ｋ
レベル・レコーダでプロットされた。
マイクロホンの応答に対する円筒状部のまわりの回折の
影響を調査するために、１個、２個および全部で４個の
圧力ユニットを動作させた場合の測定が、すなわち、円
筒状部の赤道面でのα応答、及びα＝０とα＝90゜によ
り定義される２つの極面でのそれぞれθ，θ′応答につ
いて行なわれた。システムに関する角度α，θ，θ′は
第１図に示してある。
影響を調査するために、１個、２個および全部で４個の
圧力ユニットを動作させた場合の測定が、すなわち、円
筒状部の赤道面でのα応答、及びα＝０とα＝90゜によ
り定義される２つの極面でのそれぞれθ，θ′応答につ
いて行なわれた。システムに関する角度α，θ，θ′は
第１図に示してある。
高さＨ＝5cmの円筒状部を用い、勾配マイクロホン18（1
2,14または16）のみを動作させた場合のシステムのαと
θ′の応答は第４図と第５図にそれぞれ示してある。第
４図のα応答は低周波でのみバッフルの無い場合の勾配
について期待される余弦パターンを示す。2kHzで応答は
かなり一様である。ここで、マイクロホンの「内側」の
穴は円筒状部によりすでに一部しゃへいされ、一方、
「外側」の穴は、定在波パターンが発達しない場合、周
辺波の存在のため全ての角度方向の音響を受ける。従っ
て、システムは、比較的小感度の勾配変換器と、より大
きな感度の全方向変換器の結合体として動作する。これ
ら変換器は共に歪んだ球面状応答を生じるものである。
特定の周波数では、周辺波により円筒状部のまわりに定
在波パターンが生じる。（５）式により示される分散の
ため、これらの周波数は高調波ではない。これらの周波
数については非一様α応答が期待される。
2,14または16）のみを動作させた場合のシステムのαと
θ′の応答は第４図と第５図にそれぞれ示してある。第
４図のα応答は低周波でのみバッフルの無い場合の勾配
について期待される余弦パターンを示す。2kHzで応答は
かなり一様である。ここで、マイクロホンの「内側」の
穴は円筒状部によりすでに一部しゃへいされ、一方、
「外側」の穴は、定在波パターンが発達しない場合、周
辺波の存在のため全ての角度方向の音響を受ける。従っ
て、システムは、比較的小感度の勾配変換器と、より大
きな感度の全方向変換器の結合体として動作する。これ
ら変換器は共に歪んだ球面状応答を生じるものである。
特定の周波数では、周辺波により円筒状部のまわりに定
在波パターンが生じる。（５）式により示される分散の
ため、これらの周波数は高調波ではない。これらの周波
数については非一様α応答が期待される。
回転軸に平行な（活動状態の）勾配マイクロホンの軸の
まわりの、第５図のθ′応答は、円筒状部10によりマイ
クロホンの内側の穴が次第に変化するためにθ′＝０゜
とθ′＝180゜の場合、高感度を示す。θ′＝90゜と
θ′＝270゜ではより低い高度が得られる。指向性は周
波数の増加と共に増加し、約1kHzで余弦二乗（cos2）の
指向性に優る。
まわりの、第５図のθ′応答は、円筒状部10によりマイ
クロホンの内側の穴が次第に変化するためにθ′＝０゜
とθ′＝180゜の場合、高感度を示す。θ′＝90゜と
θ′＝270゜ではより低い高度が得られる。指向性は周
波数の増加と共に増加し、約1kHzで余弦二乗（cos2）の
指向性に優る。
相対向する勾配ユニット14と18（または12と16）が動作
されると、第６図、第７図および第８図に示した応答が
得られる。第６図のα応答は１個のユニットのみが動作
されている場合よりも幾分更に一様性が増す。周辺波の
等化の効果は明らかである。
されると、第６図、第７図および第８図に示した応答が
得られる。第６図のα応答は１個のユニットのみが動作
されている場合よりも幾分更に一様性が増す。周辺波の
等化の効果は明らかである。
第７図で1kHzと2kHzでのθ応答は、バッフル無しの線型
二次勾配について期待されるcos2パターンを示す。特
に、応答は、最大感度の方向から±60゜のところで約12
dB減少で、その±90゜の方向では15dBないし25dB減少で
ある。円筒状部が種々の方向で種々のセンサに入射する
音響波を改変するということを考えるとcos2法則に忠実
に従うことは驚くべきことである。500Hzでは、応答
は、この動きから幾分ずれる。
二次勾配について期待されるcos2パターンを示す。特
に、応答は、最大感度の方向から±60゜のところで約12
dB減少で、その±90゜の方向では15dBないし25dB減少で
ある。円筒状部が種々の方向で種々のセンサに入射する
音響波を改変するということを考えるとcos2法則に忠実
に従うことは驚くべきことである。500Hzでは、応答
は、この動きから幾分ずれる。
第８図のθ′の応答は第５図に示した単一のユニットの
それに類似している。また、その指向性は周波数の増大
と共に増大する。
それに類似している。また、その指向性は周波数の増大
と共に増大する。
全ての勾配マイクロホンが動作されると、第９図〜第11
図に示した応答が見られる。第９図のα（赤道）応答は
かなり一様である。その平均値からのずれは±1.5dBよ
り小さい。この一様性はそれぞれ第４図と第６図の１個
と２個の動作マイクロホンについてすでに見られたよう
に、円筒状部のまわりの周辺波が赤道応答を等化する傾
向があるという事実に原因している。４個の（動作）勾
配マイクロホンの場合、生じる応答は更に一様となる。
図に示した応答が見られる。第９図のα（赤道）応答は
かなり一様である。その平均値からのずれは±1.5dBよ
り小さい。この一様性はそれぞれ第４図と第６図の１個
と２個の動作マイクロホンについてすでに見られたよう
に、円筒状部のまわりの周辺波が赤道応答を等化する傾
向があるという事実に原因している。４個の（動作）勾
配マイクロホンの場合、生じる応答は更に一様となる。
第10図と第11図にそれぞれ示した低・高周波でのθ応答
は、実線で示したように、1kHzおよびこれ以上の周波数
では忠実にcos2法則に従う。500Hzおよびこれ以下で
は、これらのパターンは指向性が低下する。1kHzで3dB
幅は約±30゜で、cos2特性について得られる±33゜の値
とぴったり一致する。これらの応答は、第７図と第８図
に示したように、活動する勾配マイクロホンが２個のみ
の場合はシステムのθとθ′の記録を重ねたものと見る
ことができる。従って、ユニット全体は、そのθ応答の
一部を、バッフルがない構成の場合にθ応答が消滅する
勾配マイクロホン12と16から得ている。従って、2kHzで
マイクロホン14と16のこの組合せのθ応答の非常に明白
な指向性は、この周波数で完全システムのcos2指向性よ
りよいものが得られる。
は、実線で示したように、1kHzおよびこれ以上の周波数
では忠実にcos2法則に従う。500Hzおよびこれ以下で
は、これらのパターンは指向性が低下する。1kHzで3dB
幅は約±30゜で、cos2特性について得られる±33゜の値
とぴったり一致する。これらの応答は、第７図と第８図
に示したように、活動する勾配マイクロホンが２個のみ
の場合はシステムのθとθ′の記録を重ねたものと見る
ことができる。従って、ユニット全体は、そのθ応答の
一部を、バッフルがない構成の場合にθ応答が消滅する
勾配マイクロホン12と16から得ている。従って、2kHzで
マイクロホン14と16のこの組合せのθ応答の非常に明白
な指向性は、この周波数で完全システムのcos2指向性よ
りよいものが得られる。
α＝θ＝０の場合の完全システムの周波数応答をプロッ
トすると第12図に示しようになる。補正しなければ、シ
ステムは上述のようにω２に比例する以上に上昇する応
答特性を有している（破線曲線で示す）。また、システ
ム（回路は図示されていない）の出力点に、二次RC低域
フィルタを用いることにより得られる応答も第12図に示
してある。この応答は、300Hzから2000Hzまで約6dBだけ
上昇するので、電話機の受話器に関し明示された限界内
にある。中間周波での前置増幅は実際には多くの用途で
望ましい。必要なら、この前置増幅は完全にまたは部分
的に電子的に除去することができる。
トすると第12図に示しようになる。補正しなければ、シ
ステムは上述のようにω２に比例する以上に上昇する応
答特性を有している（破線曲線で示す）。また、システ
ム（回路は図示されていない）の出力点に、二次RC低域
フィルタを用いることにより得られる応答も第12図に示
してある。この応答は、300Hzから2000Hzまで約6dBだけ
上昇するので、電話機の受話器に関し明示された限界内
にある。中間周波での前置増幅は実際には多くの用途で
望ましい。必要なら、この前置増幅は完全にまたは部分
的に電子的に除去することができる。
1kHzで補償したマイクロホンの感度は−60dBV/Paであ
り、一方、0.3kHzから10kHzまでの周波数帯で測定され
た等価な雑音レベルは1Vについて−120dBである。これ
は34dBの等価音圧レベルに相当する。雑音は勾配マイク
ロホンの各々の一部であるエミッタ・フォロワに大いに
原因がある。
り、一方、0.3kHzから10kHzまでの周波数帯で測定され
た等価な雑音レベルは1Vについて−120dBである。これ
は34dBの等価音圧レベルに相当する。雑音は勾配マイク
ロホンの各々の一部であるエミッタ・フォロワに大いに
原因がある。
上に指摘したように、円筒状部を長くすることにより更
に明白な指向パターンが得られる。これは第13図に示し
てある。この第13図は15cmの高さの円筒状部をもつシス
テムのθ応答を示す。2kHzで3dB幅は、cos2特性の場合
の±33゜に比較して、今度は約±20゜である。もちろ
ん、このシステムでは、感度が周波数に依存することは
より明白である。
に明白な指向パターンが得られる。これは第13図に示し
てある。この第13図は15cmの高さの円筒状部をもつシス
テムのθ応答を示す。2kHzで3dB幅は、cos2特性の場合
の±33゜に比較して、今度は約±20゜である。もちろ
ん、このシステムでは、感度が周波数に依存することは
より明白である。
第１図と第２図は本発明を実施するトロイダル・マイク
ロホンを示す図、 第３図は第１図のマイクロホンの概念構成図、 第４図と第５図は１個のマイクロホンのみが使用されて
いる場合の第１図の構成に関する応答パターンを示す
図、 第６図、第７図および第８図は２個のマイクロホンのみ
が使用されている場合の応答パターンを示す図、 第９図、第10図および第11図は全てのマイクロホンが使
用されている場合の応答パターンを示す図、 第12図は、補償済システムと未補償のシステムとの間の
第１図構成の場合の応答パターンを比較する図、および 第13図は、円筒状部の高さを増加することによりトロイ
ダル・システムの応答パターンが更に強い指向性のもの
になし得るということを示す図である。 ［主要部分の符号の説明］ 円筒状部……10 一次勾配マイクロホン……12,14,16,18 外側センサ……22〜28 内側センサ……32〜38
ロホンを示す図、 第３図は第１図のマイクロホンの概念構成図、 第４図と第５図は１個のマイクロホンのみが使用されて
いる場合の第１図の構成に関する応答パターンを示す
図、 第６図、第７図および第８図は２個のマイクロホンのみ
が使用されている場合の応答パターンを示す図、 第９図、第10図および第11図は全てのマイクロホンが使
用されている場合の応答パターンを示す図、 第12図は、補償済システムと未補償のシステムとの間の
第１図構成の場合の応答パターンを比較する図、および 第13図は、円筒状部の高さを増加することによりトロイ
ダル・システムの応答パターンが更に強い指向性のもの
になし得るということを示す図である。 ［主要部分の符号の説明］ 円筒状部……10 一次勾配マイクロホン……12,14,16,18 外側センサ……22〜28 内側センサ……32〜38
Claims (5)
- 【請求項１】複数のマイクロホン（12、14、16、18）を
有するマイクロホン構成であって、 該マイクロホンを収容する、中空で且つ末端開放の円筒
（10）と、 該マイクロホンからの信号を加算する手段（Σ）からな
り、 該円筒（10）の中心軸に対して垂直な平面において該マ
イクロホン間の角度が等しくなるように、そして該マイ
クロホンの頂と該円筒の頂との距離が該マイクロホンの
底と該円筒の底との距離に等しくなるように、該マイク
ロホンが該円筒の壁にある開口に収容されており、これ
により、該円筒軸の周りに実質的に均一のトロイダル応
答パターンが生成されることを特徴とするマイクロホン
構成。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のマイクロホ
ン構成において、 該マイクロホンが、第１及び第２の面を有する圧力勾配
双方向性マイクロホンであることを特徴とするマイクロ
ホン構成。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載のマイクロホ
ン構成において、 該マイクロホンの感度と該マイクロホン構成の応答パタ
ーンの指向性とを制御するように該マイクロホンの該第
１と第２の面との間隔を制御すべく該距離が使用される
ことを特徴とするマイクロホン構成。 - 【請求項４】特許請求の範囲第２項に記載のマイクロホ
ン構成であって、 該マイクロホンがエレクトレット・マイクロホンである
ことを特徴とするマイクロホン構成。 - 【請求項５】中空円筒の壁の開口に、複数の一次圧力勾
配のエレクトレット・マイクロホンを、該円筒の中心軸
に対して垂直な平面においてマイクロホン間の角度が等
しくなるように配置する段階であって、該マイクロホン
の頂と該円筒の頂との距離が該マイクロホンの底と該円
筒の底との間の距離に等しくなるように、該開口が位置
付けられており、そして 該トロイダル感度パターンを発生するために、該マイク
ロホンからの信号の総和をとることを特徴とするマイク
ロホン構成からトロイダル感度パターンを発生させる方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/684,574 US4675906A (en) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | Second order toroidal microphone |
| US684574 | 1984-12-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61150598A JPS61150598A (ja) | 1986-07-09 |
| JPH0799880B2 true JPH0799880B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=24748613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60285896A Expired - Fee Related JPH0799880B2 (ja) | 1984-12-20 | 1985-12-20 | ２次トロイダル・マイクロホン |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4675906A (ja) |
| EP (1) | EP0186388B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0799880B2 (ja) |
| KR (1) | KR940003856B1 (ja) |
| CA (1) | CA1268537A (ja) |
| DE (1) | DE3585513D1 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4888807A (en) * | 1989-01-18 | 1989-12-19 | Audio-Technica U.S., Inc. | Variable pattern microphone system |
| US4965775A (en) * | 1989-05-19 | 1990-10-23 | At&T Bell Laboratories | Image derived directional microphones |
| US5121426A (en) * | 1989-12-22 | 1992-06-09 | At&T Bell Laboratories | Loudspeaking telephone station including directional microphone |
| US5226076A (en) * | 1993-02-28 | 1993-07-06 | At&T Bell Laboratories | Directional microphone assembly |
| 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 |
| US7085387B1 (en) | 1996-11-20 | 2006-08-01 | Metcalf Randall B | Sound system and method for capturing and reproducing sounds originating from a plurality of sound sources |
| US6239348B1 (en) * | 1999-09-10 | 2001-05-29 | Randall B. Metcalf | Sound system and method for creating a sound event based on a modeled sound field |
| US7120261B1 (en) * | 1999-11-19 | 2006-10-10 | Gentex Corporation | Vehicle accessory microphone |
| US8682005B2 (en) * | 1999-11-19 | 2014-03-25 | Gentex Corporation | Vehicle accessory microphone |
| CA2374299A1 (en) * | 2002-03-01 | 2003-09-01 | Charles Whitman Fox | Modular microphone array for surround sound recording |
| AU2003275290B2 (en) | 2002-09-30 | 2008-09-11 | Verax Technologies Inc. | System and method for integral transference of acoustical events |
| WO2006050353A2 (en) * | 2004-10-28 | 2006-05-11 | Verax Technologies Inc. | A system and method for generating sound events |
| EP1851656A4 (en) * | 2005-02-22 | 2009-09-23 | Verax Technologies Inc | SYSTEM AND METHOD FOR FORMATTING MULTIMODE CONTENT OF SOUNDS AND METADATA |
| JP4919955B2 (ja) * | 2005-11-01 | 2012-04-18 | パナソニック株式会社 | 収音装置 |
| US8170254B2 (en) * | 2007-07-02 | 2012-05-01 | Tracy Dennis A | Low profile loudspeaker |
| WO2010022453A1 (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | Dev-Audio Pty Ltd | A microphone array system and method for sound acquisition |
| US8259959B2 (en) * | 2008-12-23 | 2012-09-04 | Cisco Technology, Inc. | Toroid microphone apparatus |
| NO333056B1 (no) * | 2009-01-21 | 2013-02-25 | Cisco Systems Int Sarl | Direktiv mikrofon |
| US20100223552A1 (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-02 | Metcalf Randall B | Playback Device For Generating Sound Events |
| JP5741866B2 (ja) * | 2013-03-05 | 2015-07-01 | 日本電信電話株式会社 | 音場収音再生装置、方法及びプログラム |
| US9554207B2 (en) | 2015-04-30 | 2017-01-24 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Offset cartridge microphones |
| US9565493B2 (en) | 2015-04-30 | 2017-02-07 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Array microphone system and method of assembling the same |
| JP2017098707A (ja) * | 2015-11-20 | 2017-06-01 | 株式会社オーディオテクニカ | 扁平指向性マイクロホン |
| US10367948B2 (en) | 2017-01-13 | 2019-07-30 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Post-mixing acoustic echo cancellation systems and methods |
| CN112335261B (zh) | 2018-06-01 | 2023-07-18 | 舒尔获得控股公司 | 图案形成麦克风阵列 |
| US11297423B2 (en) | 2018-06-15 | 2022-04-05 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Endfire linear array microphone |
| WO2020061353A1 (en) | 2018-09-20 | 2020-03-26 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Adjustable lobe shape for array microphones |
| WO2020191380A1 (en) | 2019-03-21 | 2020-09-24 | Shure Acquisition Holdings,Inc. | Auto focus, auto focus within regions, and auto placement of beamformed microphone lobes with inhibition functionality |
| CN113841419A (zh) | 2019-03-21 | 2021-12-24 | 舒尔获得控股公司 | 天花板阵列麦克风的外壳及相关联设计特征 |
| US11558693B2 (en) | 2019-03-21 | 2023-01-17 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Auto focus, auto focus within regions, and auto placement of beamformed microphone lobes with inhibition and voice activity detection functionality |
| CN114051738B (zh) | 2019-05-23 | 2024-10-01 | 舒尔获得控股公司 | 可操纵扬声器阵列、系统及其方法 |
| US11302347B2 (en) | 2019-05-31 | 2022-04-12 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Low latency automixer integrated with voice and noise activity detection |
| WO2021041275A1 (en) | 2019-08-23 | 2021-03-04 | Shore Acquisition Holdings, Inc. | Two-dimensional microphone array with improved directivity |
| US12028678B2 (en) | 2019-11-01 | 2024-07-02 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Proximity microphone |
| US11552611B2 (en) | 2020-02-07 | 2023-01-10 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | System and method for automatic adjustment of reference gain |
| WO2021243368A2 (en) | 2020-05-29 | 2021-12-02 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Transducer steering and configuration systems and methods using a local positioning system |
| EP4285605A1 (en) | 2021-01-28 | 2023-12-06 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Hybrid audio beamforming system |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2457527A (en) * | 1942-10-02 | 1948-12-28 | Bell Telephone Labor Inc | Acoustic device |
| NL69032C (ja) * | 1943-05-17 | |||
| US2539671A (en) * | 1946-02-28 | 1951-01-30 | Rca Corp | Directional microphone |
| NL249090A (ja) * | 1959-03-04 | |||
| NL282923A (nl) * | 1962-09-05 | 1965-01-11 | Philips Nv | Microfooncombinatie met akustisch obstakel |
| US3573399A (en) * | 1968-08-14 | 1971-04-06 | Bell Telephone Labor Inc | Directional microphone |
| US3573400A (en) * | 1968-08-14 | 1971-04-06 | Bell Telephone Labor Inc | Directional microphone |
| JPS53143625U (ja) * | 1977-04-18 | 1978-11-13 | ||
| JPS5442910U (ja) * | 1977-08-26 | 1979-03-23 | ||
| JPS5715597A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Nippon Gakki Seizo Kk | Microphone device |
| US4436966A (en) * | 1982-03-15 | 1984-03-13 | Darome, Inc. | Conference microphone unit |
| JPS5952996A (ja) * | 1982-09-20 | 1984-03-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変指向性音響装置 |
| 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 |
-
1984
- 1984-12-20 US US06/684,574 patent/US4675906A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-12-12 DE DE8585309032T patent/DE3585513D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1985-12-12 EP EP85309032A patent/EP0186388B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-12 CA CA000497486A patent/CA1268537A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-12-19 KR KR1019850009580A patent/KR940003856B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1985-12-20 JP JP60285896A patent/JPH0799880B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0186388B1 (en) | 1992-03-04 |
| US4675906A (en) | 1987-06-23 |
| KR940003856B1 (ko) | 1994-05-03 |
| DE3585513D1 (de) | 1992-04-09 |
| KR860005549A (ko) | 1986-07-23 |
| EP0186388A3 (en) | 1987-12-02 |
| JPS61150598A (ja) | 1986-07-09 |
| EP0186388A2 (en) | 1986-07-02 |
| CA1268537A (en) | 1990-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0799880B2 (ja) | ２次トロイダル・マイクロホン | |
| Flanagan et al. | Autodirective microphone systems | |
| US4653606A (en) | Electroacoustic device with broad frequency range directional response | |
| Olson | Gradient microphones | |
| CA1200208A (en) | Directable microphone system | |
| US8433075B2 (en) | Audio system based on at least second-order eigenbeams | |
| JP2537785B2 (ja) | 単指向性セコンド オ―ダ― グラデイエント マイクロホン | |
| JP5123843B2 (ja) | マイクロフォンアレイおよびデジタル信号処理システム | |
| US3573400A (en) | Directional microphone | |
| US4328569A (en) | Array shading for a broadband constant directivity transducer | |
| Ballou | Electroacoustic devices: microphones and loudspeakers | |
| US6158902A (en) | Boundary layer microphone | |
| JPS5920239B2 (ja) | 電気音響変換器の形式のダイナミックマイクロホン | |
| CN101442695A (zh) | 麦克风系统、声音输入设备和制造所述系统和设备的方法 | |
| US5335282A (en) | Signal summing non-microphonic differential microphone | |
| Mabande et al. | Towards superdirective beamforming with loudspeaker arrays | |
| Glover | A review of cardioid type unidirectional microphones | |
| CN101884224A (zh) | 麦克风装置 | |
| Sessler et al. | Toroidal microphones | |
| JPS6050119B2 (ja) | スピ−カ装置 | |
| Carlson et al. | Subminiature directional microphones | |
| Woszczyk | Diffraction effects in high quality studio microphones | |
| Bartlett | Choosing the right microphone by understanding design tradeoffs | |
| Bartlett | Microphones: Small is beautiful | |
| Fraden et al. | Microphones |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |