JPH09102995A - 超指向性マイクロホン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い周波数帯域にわたって優れた指向性を有
する、超指向性マイクロホンを安価に提供することを目
的とする。 【解決手段】 １１は音響管、１２ａ〜１２ｄは音響管
１１に設けたスリット状の開孔部、１３は開孔部１２ａ
〜１２ｄを覆うように設けた音響抵抗、１４は第１の無
指向性マイクロホンユニットであり、これらによりライ
ンマイクロホン１０が構成されている。１５はラインマ
イクロホン１０の背後に略同一軸上に中心軸を持つよう
に配置された第２の無指向性マイクロホンユニット、１
６は１次の遮断特性を有するローパスフィルタである。
ラインマイクロホン１０の出力から、ローパスフィルタ
にて抽出された第２の無指向性マイクロホンユニット１
５からの低域成分を減算器１７で減算する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラなど
に搭載される収音用マイクとして好適な超指向性マイク
ロホンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラの普及に伴い、遠く
の音をＳ／Ｎよく収音する超指向性マイクロホンの需要
が高まっている。

【０００３】以下に図面を参照しながら、上述した従来
の超指向性マイクロホンの一例について説明する。

【０００４】図４は従来の超指向性マイクロホンを示す
ブロック図である。図４において、１１は音響管、１２
ａ〜１２ｄは音響管１１に設けたスリット状の開孔部、
１３は開孔部１２ａ〜１２ｄを覆うように設けた音響抵
抗、１４は無指向性マイクロホンユニット、１０は、音
響管１１、開孔部１２ａ〜１２ｄ、音響抵抗１３、無指
向性マイクロホンユニット１４で構成されたラインマイ
クロホン、１８は開口部、４１はラインマイクロホン１
０の背後に略同一中心軸上に中心軸を持つように配置さ
れた単一指向性マイクロホンユニット、４２はローパス
フィルタ、４３はハイパスフィルタ、４４は加算器であ
る。

【０００５】以上のように構成された従来の超指向性マ
イクロホンについて、以下その動作について説明する。

【０００６】音響管１１に到達した音波は、先端の開孔
部１８から入射すると同時に音響抵抗１３を通ってスリ
ット状開孔部１２ａ〜１２ｄから音響管１１の内部に入
射する。音響管内部に入射した音波は音響管内部を伝播
し、無指向性マイクロホンユニット１４で収音される。

【０００７】ラインマイクロホン１０では、音波の入射
方向が、図４に記した０゜方向からずれるにしたがい、
音響管１１の内部で音波の相互打ち消し作用が生じ、感
度が急激に低下する。図５に、長さ１０ｃｍの音響管を
用いた場合の、このラインマイクロホン１０の特性を示
す。

【０００８】図５からも、このラインマイクロホン１０
は、波長が長く音響管１１内部で音波の相互打ち消しが
起こらない低域では無指向性を示すが、音波の相互打ち
消しが起こる高域では極めて鋭い指向性を持つことがわ
かる。このように、ラインマイクロホン１０は、高域の
指向性には優れるが低域の指向性が不十分であるため、
図４の従来例では、単一指向性マイクロホンユニット４
１を用いて、この低域の指向特性を改善している。

【０００９】ラインマイクロホン１０の出力、すなわ
ち、無指向性マイクロホンユニット１４の出力はハイパ
スフィルタ４３に入力され、指向性に優れた高域成分だ
けが抽出される。一方、単一指向性マイクロホンユニッ
ト４１の出力はローパスフィルタ４２に入力され、低域
成分が抽出される。加算器４４では、この高域成分と低
域成分とが混合され、マイクロホン出力として外部に出
力される。

【００１０】この加算器４４の出力、すなわち図４に示
した従来例のマイクロホンの特性を図６に示す。この図
６から、低域では単一指向性で、高域ではさらに鋭い指
向性を持つ超指向性マイクロホンが実現できることがわ
かる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の構成では、単一指向性マイクロホンユニッ
トという、特性のばらつきが極めて大きい要素部品を使
用するため、超指向性マイクロホンとして、優れた低域
特性を安定して実現することが極めて困難であるという
問題点を有していた。超指向性マイクロホンは指向性重
視のマイクロホンであるため、指向性の悪化は極めて深
刻な問題となる。

【００１２】仮に単一指向性マイクロホンユニット４１
を選別したとしても、選別のコストが高く、また、図４
から明らかなように、フィルタ２個、加算器１個からな
る合成回路を必要とするため、かなり高価なマイクロホ
ンになるという問題点を有していた。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑み、単一マイクロ
ホンユニットを無指向性マイクロホンユニットに換え、
この無指向性マイクロホンユニットの出力を１次の遮断
特性を有するローパスフィルタで処理したものを、ライ
ンマイクロホン出力から減算するという新たな構造を採
用することにより、指向特性に極めて優れ、かつ、安価
な超指向性マイクロホンを提供することを目的とするも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の超指向性マイクロホンは、漏洩のある音響
管と、前記音響管の一方の端に設けられた、前記音響管
内部を伝播してくる音波を収音する第１の無指向性マイ
クロホンユニットとから構成されたラインマイクロホン
と、前記第１の無指向性マイクロホンユニットの背後に
設けられた第２の無指向性マイクロホンユニットと、前
記第２の無指向性マイクロホンユニットの出力をフィル
タリング処理する１次の遮断特性を有するローパスフィ
ルタと、前記ラインマイクロホンに内蔵された前記第１
の無指向性マイクロホンユニットの出力から、前記ロー
パスフィルタの出力を減算し、減算結果を外部に出力す
る減算器とを有することを特徴とする。

【００１５】さらに本発明の超指向性マイクロホンは、
上記構成に加えて、１次の遮断特性を有するローパスフ
ィルタに、カットオフ周波数の調整機能をもたせる構造
とした。

【００１６】さらに本発明の超指向性マイクロホンは、
上記構成に加えて、第２の無指向性マイクロホンユニッ
トを音響管の軸方向に沿って移動可能な構造とした。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は上記した、ラインマイク
ロホンと、第２の無指向性マイクロホンユニットと、１
次の遮断特性を有するローパスフィルタと、減算器とを
用いた構成とすることにより、広い周波数帯域にわたっ
て優れた指向性を有する超指向性マイクロホンを、安価
に、特性のばらつき少なく供給できるものである。

【００１８】さらに、ローパスフィルタにカットオフ周
波数の調整機能を持たせることにより、ラインマイクロ
ホンの特性のばらつきをも補償することが可能となり、
さらに、特性ばらつきの少ない超指向性マイクロホンを
実現している。

【００１９】さらに、第２の無指向性マイクロホンユニ
ットに位置調節機能を設けることにより、ラインマイク
ロホンの特性のばらつきを、さらに安価に補償すること
を可能としている。

【００２０】以下、本発明の実施例に係る超指向性マイ
クロホンについて、図面を参照しながら説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施例における超指向性
マイクロホンのブロック図を示すものである。図１にお
いて、１１は音響管、１２ａ〜１２ｄは音響管１１に設
けたスリット状の開孔部、１３は開孔部１２ａ〜１２ｄ
を覆うように設けた音響抵抗、１４は第１の無指向性マ
イクロホンユニット、１０は、音響管１１、開孔部１２
ａ〜１２ｄ、音響抵抗１３、無指向性マイクロホンユニ
ット１４で構成されたラインマイクロホン、１５はライ
ンマイクロホン１０の背後に略同一中心軸上に中心軸を
持つように配置された第２の無指向性マイクロホンユニ
ット、１６は１次の遮断特性を有するローパスフィル
タ、１７は減算器である。

【００２２】以上のように構成された図１の超指向性マ
イクロホンについて、以下その動作を説明する。

【００２３】音響管１１、開孔部１２ａ〜１２ｄ、音響
抵抗１３、第１の無指向性マイクロホンユニット１４で
構成されたラインマイクロホン１０は、図４に示した従
来例と全く同じ構成であり、従来例と全く同じ図５の特
性を示す。

【００２４】このラインマイクロホン１０の出力、すな
わち、第１の無指向性マイクロホンユニット１４の出力
は減算器１７に入力される。一方、第１の無指向性マイ
クロホンユニット１４と同様の特性を有した第２の無指
向性マイクロホンユニット１５の出力は、１次の遮断特
性を有するローパスフィルタ１６で低域成分の抽出と遅
延処理とが施された後、減算器１７に入力される。減算
器１７は、ラインマイクロホン１０の出力からローパス
フィルタ１６の出力を減算し、外部に出力している。

【００２５】１次の遮断特性を有するローパスフィルタ
１６で抽出された第２の無指向性マイクロホンユニット
１５の低域成分は、ローパスフィルタ１６により、単一
指向性を形成するに最適な遅延処理が施され、この信号
を減算器１７でラインマイクロホン１０の出力から減算
することにより、ラインマイクロホン１０の高域の指向
性（図５）を悪化することなく、低域に単一指向性が導
入される。このような本実施例の構成による超指向性マ
イクロホンの指向特性は、先に説明した従来例と同様、
図６に示すような指向特性が得られる。ローパスフィル
タとしては１次の遮断特性を有するものだけが適切な遅
延量を与えることができる。この理由は以下に説明す
る。

【００２６】図７に、図１に示した１８０゜方向からの
入射音波に対するラインマイクロホン１０の感度特性を
示す。同図（ａ）が振幅特性、（ｂ）が第２の無指向性
マイクロホン１５との位相差である位相特性を示してい
る。この図７（ｂ）の位相特性は、第２の無指向性マイ
クロホン１５より遅れてラインマイクロホン１０に音波
が到来することによる空間伝播の遅延を、位相差という
数値で表したことに相当する。また、図８に、一次の遮
断特性を有するローパスフィルタ１６の伝達特性を示
す。同図（ａ）は振幅特性、（ｂ）は位相特性を示して
いる。この図７と図８を対比すると、１ｋＨｚ以下の低
域において、この両者の特性が非常によく近似している
ことがわかる。

【００２７】図７の位相特性と図８の位相特性が近似し
ているということは、一次の遮断特性を有するローパス
フィルタ１６が、空間伝播による遅延を補償するための
遅延器として十分な性能を持っていることを示してい
る。さらに、図７の振幅特性と図８の振幅特性が近似し
ているということは、従来例のような複雑なフィルタリ
ング処理をせずとも、ただ単に、この両者の出力を減算
することにより、ラインマイクロホン１０の高域特性を
乱すことなく、低域にのみに単一指向性を導入できるこ
とを示している。

【００２８】よって、ラインマイクロホン１０の出力か
ら、一次の遮断特性を有するローパスフィルタ１６で処
理した第２の無指向性マイクロホンユニット１５の出力
を減ずることにより、１８０゜方向の出力を零とする単
一指向性の指向特性を低域にのみ導入できることがわか
る。

【００２９】本発明の構成によれば、第２の無指向性マ
イクロホン１５の出力を１次のローパスフィルタ１６で
処理し、ラインマイクロホン１０の出力から減算するだ
けで、低域に単一指向性が導入され、従来例の図４とは
異なる構成でありながら、従来例と同様、図６の指向特
性が得られる。これは１次のローパスフィルタ１６が、
低域周波数成分の抽出だけでなく、単一指向性を導入す
るための遅延器としても、ちょうどうまく動作している
ためである。１次のローパスフィルタを用い、そのカッ
トオフ周波数をラインマイクロホン１０の指向性が出現
し始める周波数付近（長さ１０ｃｍの音響管を用いた本
実施例では４００〜８００Ｈｚ）に合わせるだけで、図
１の実施例のような簡単な構成で、図４の従来例の構成
と全く同じ効果が得られる。

【００３０】以上のように、本実施例によれば、ライン
マイクロホン１０と、ラインマイクロホン１０の背後に
設けた第２の無指向性マイクロホンユニット１５と、第
２の無指向性マイクロホンユニット１５の出力をフィル
タリング処理する、１次の遮断特性を有するローパスフ
ィルタ１６と、ラインマイクロホン１０の出力からロー
パスフィルタ１６の出力を減算して外部に出力する減算
器１７とを有して超指向性マイクロホンを構成すること
により、単一指向性マイクロホンユニット、ハイパスフ
ィルタを用いずに、広い周波数帯域にわたって優れた指
向性を有する超指向性マイクロホンを、特性のばらつき
少なく、安価に実現することができる。

【００３１】次に第２の実施例を説明する。図２は本発
明の第２の実施例における超指向性マイクロホンを示す
ブロック図である。図２において、２１はカットオフ周
波数の調節機能を備えた１次の遮断特性を有するローパ
スフィルタであり、図１のローパスフィルタ１６がこの
ローパスフィルタ２１に置き換えられた以外は、図１に
示した第１の実施例と同様の構成であり、動作について
も同様である。

【００３２】この実施例では、音響抵抗１３のバラツキ
によるラインマイクロホン１０の特性の変化を、ローパ
スフィルタ２１のカットオフ周波数の調整で吸収しよう
とするものである。具体的には、ローパスフィルタ２１
に設けられた可変抵抗器２２の抵抗値を可変することに
より、容易に上記した調整が可能である。音響抵抗１３
の抵抗値が大きく、比較的低域までラインマイクロホン
１０の指向性が得られている場合にはカットオフ周波数
を低く、また、音響抵抗１３の抵抗値が小さく、低域の
指向性が得られていない場合にはカットオフ周波数を高
く設定することで、ラインマイクロホン１０の特性のバ
ラツキによる特性悪化を補償できることが実験により明
らかになっており、本実施例の構成により、上記補償を
適宜施しながら、図６に示したような指向特性が得られ
る。

【００３３】特性の揃ったラインマイクロホン１０を製
造するには、音響抵抗１３を厳密に選別する必要があ
り、極めてコストの高いものになる。そこで、本実施例
のような、ラインマイクロホン１０の特性に合わせてロ
ーパスフィルタ２１のカットオフ周波数を調整するとい
う構成を採ることにより、ラフな工程で製造された安価
なラインマイクロホンが使用できるようになり、さらに
安価に超指向性マイクロイホンが実現できる。

【００３４】以下に第３の実施例を説明する。図３は本
発明の第３の実施例における超指向性マイクロホンを示
すブロック図である。図３において、３１は音響管１１
に取り付けられたロッド、３２は第２の無指向性マイク
ロホンツニット１５に設置された固定具であり、ロッド
３１と固定具３２が新たに設けられた以外は、図１に示
した第１の実施例と同様である。

【００３５】この実施例では、ラインマイクロホン１０
の特性のバラツキを、第２の無指向性マイクロホンユニ
ット１５の移動で吸収しようとするものである。音響抵
抗１３の抵抗値が大きく、比較的低域までラインマイク
ロホン１０の指向性が得られている場合には、固定具３
２をロッド３１に対してスライドさせて、第２の無指向
性マイクロホンユニット１５をラインマイクロホン１０
から遠ざけ、また、音響抵抗１３の抵抗値が小さく、低
域の指向性が得られていない場合には、固定具３２をロ
ッド３１に対してスライドさせて、第２の無指向性マイ
クロホンユニット１５をラインマイクロホン１０に近づ
けて設置することで、ラインマイクロホン１０の特性の
バラツキによる特性悪化を補償できることが実験により
明らかになっている。このように、本実施例の構成を採
ることにより、上記補償を適宜施しながら、図６に示し
たような指向特性が得られる。

【００３６】以上のように、この図３に示した実施例で
は、図２の実施例のようにローパスフィルタ２１に設け
た可変抵抗器２２を使う必要がないため、図２の実施例
よりも、さらに安価に超指向性マイクロイホンが実現で
きる。

【００３７】なお、本発明は上記した各実施例の構成の
みに限定されず、例えば第２と第３の実施例の構成を組
み合わせて構成することも可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ライン
マイクロホンと、第２の無指向性マイクロホンユニット
と、１次の遮断特性を有するローパスフィルタと、減算
器とを用いた構成とすることにより、広い周波数帯域に
わたって優れた指向性を有する超指向性マイクロホン
を、安価に特性のばらつき少なく供給できるものであ
る。

【００３９】さらに、ローパスフィルタにカットオフ周
波数の調整機能を持たせることにより、ラインマイクロ
ホンの特性のばらつきをも補償することが可能となり、
さらに、特性ばらつきの少ない超指向性マイクロホンを
実現している。

【００４０】さらに、第２の無指向性マイクロホンユニ
ットに位置調節機能を設けることにより、ラインマイク
ロホンの特性のばらつきを、さらに安価に補償すること
を可能としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る超指向性マイクロ
ホンのブロック図

【図２】本発明の第２の実施例に係る超指向性マイクロ
ホンのブロック図

【図３】本発明の第３の実施例に係る超指向性マイクロ
ホンのブロック図

【図４】従来の超指向性マイクロホンのブロック図

【図５】従来例および本発明に係るラインマイクロホン
の指向特性図

【図６】従来例および本発明に係る超指向性マイクロホ
ンの指向特性図

【図７】従来例および本発明に係るラインマイクロホン
の、１８０゜方向から入射する音波に対する感度特性図

【図８】本発明の実施例に係る１次の遮断特性を有する
ローパスフィルタの伝達特性図

【符号の説明】

１１ 音響管 １２ａ〜１２ｄ スリット状の開孔部 １３ 音響抵抗 １４ 第１の無指向性マイクロホンユニット １５ 第２の無指向性マイクロホンユニット １６ ローパスフィルタ １７ 減算器 ２１ ローパスフィルタ ２２ 可変抵抗器 ３１ ロッド ３２ 固定具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】漏洩のある音響管と、前記音響管の一端に
   設けられた、前記音響管内部を伝播してくる音波を収音
   する第１の無指向性マイクロホンユニットとから構成さ
   れたラインマイクロホンと、前記第１の無指向性マイク
   ロホンユニットの背後に設けられた第２の無指向性マイ
   クロホンユニットと、前記第２の無指向性マイクロホン
   ユニットの出力をフィルタリング処理する１次の遮断特
   性を有するローパスフィルタと、前記ラインマイクロホ
   ンに内蔵された前記第１の無指向性マイクロホンユニッ
   トの出力から、前記ローパスフィルタの出力を減算し、
   減算結果を外部に出力する減算器とを有することを特徴
   とする超指向性マイクロホン。
2. 【請求項２】漏洩のある音響管と、前記音響管の一方の
   端に設けられた、前記音響管内部を伝播してくる音波を
   収音する第１の無指向性マイクロホンユニットとから構
   成されたラインマイクロホンと、前記第１の無指向性マ
   イクロホンユニットの背後に設けられた第２の無指向性
   マイクロホンユニットと、前記第２の無指向性マイクロ
   ホンユニットの出力をフィルタリング処理し、かつ、カ
   ットオフ周波数の調整機能を持たせた１次の遮断特性を
   有するローパスフィルタと、前記ラインマイクロホンに
   内蔵された前記第１の無指向性マイクロホンユニットの
   出力から、前記ローパスフィルタの出力を減算し、減算
   結果を外部に出力する減算器とを有することを特徴とす
   る超指向性マイクロホン。
3. 【請求項３】漏洩のある音響管と、前記音響管の一方の
   端に設けられた、前記音響管内部を伝播してくる音波を
   収音する第１の無指向性マイクロホンユニットとから構
   成されたラインマイクロホンと、前記第１の無指向性マ
   イクロホンユニットの背後に設けられ、かつ音響管の軸
   方向に沿って移動可能に配設された第２の無指向性マイ
   クロホンユニットと、前記第２の無指向性マイクロホン
   ユニットの出力をフィルタリング処理する１次の遮断特
   性を有するローパスフィルタと、前記ラインマイクロホ
   ンに内蔵された前記第１の無指向性マイクロホンユニッ
   トの出力から、前記ローパスフィルタの出力を減算し、
   減算結果を外部に出力する減算器とを有して構成された
   ことを特徴とする超指向性マイクロホン。