JPS62123899A - 指向性マイクロホン装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は簡易構成にして指向性能を向上したマイクロ
ホン装置に関するものである。

「従来の技術」 同一室内にマイクロホンとスピーカとを配置して遠隔地
間で行う通信会議において、スピーカとマイクロホンと
の間の音響結合礪：よって生ずるハウリングを防止する
ために、一般にマイクロホン：；は指・同性を有したも
のを使用する。

従来技術による単一指向性マイクロホンの周波数特性の
例を第５図に示す。この図において実線ａはマイクロホ
ン軸上正面方向（０度）から音圧が印加されたときの、
一点鎖線すはマイクロホン背面方向（１８０度）から音
圧が印加されたときのマイクロホン出力レベルの各周波
数特性である。

この図から明らかなように、マイクロホンの正面方向か
らの音圧と、背面方向からの音圧とに対して、その出力
レベル比の最大値は曲線ａ、ｂ間のレベル差でもとめら
れ、約２５ｄＢである。しかし低周波数並びに高周波数
領域においては、背面方向からの入射音圧に対する出力
が大となるため。

上記のレベル差は１０ｄＢ以下であり、ハウリングを生
じやすくなるという欠点を有していた。

この発明の目的は、全周波数領域において、正面方向か
らの入力音圧に対しては感度周波数特性を極力乱丁こと
なく、マイクロホンの正面方向からの入力音圧と、背面
方向からの入力音圧との出力レベル差を大きく離床し、
良好な指向性能を実現した指向性マイクロホン装置を提
供することにある。

「問題点を解決するための手段」 この発明は２個の単一指向性マイクロホン素子、もしく
は１個の単一指向性マイクロホン素子と１個の無指向性
マイクロホン素子を組合せ、その２個のマイクロホン素
子のうち一方の単一指向性マイクロホン素子の出力な差
動増幅器の一方の入力端子へ供給すると共（二、池の単
一指向性マイクロホン素子もしくは無指向性マイクロホ
ン素子の出力を周波数特性等化器を通じて差動増幅器の
能力の入力端子へ供給する。前記一方のマイクロホン素
子の指向方向と反対方向の入力音圧に対し、前記差動増
幅器の両入力端子の入力かはゾ等しくなるように前記周
波数特性等化器を調整する。差動増幅器の出力をこのマ
イクロホン装置の出力とする。なお二つのマイクロホン
素子とも単一指向性のものを用いる場合はその指向方向
を互に逆向きにする。

このようにして正面方向からの入力音圧（二対し感度周
波数特性をほとんど乱丁ことなく、背面方向からの音圧
に対する出力を十分小さくし、良好な指向性を得ること
ができる。必要に応じて例えば−通信会議で実際（二側
用するスピーカ、マイクロホンの配置において、スピー
カにピンクもしくはホワイト特性を有する雑音発生器の
出力を供給し。

前記一方のマイクロホン素子の出力の周波数特性を測定
し、能力のマイクロホン素子出力の差動増幅器入力端子
での特性が前記測定した特性と等しくなるように前記周
波数特性等化器を制御することを制御器により自動的に
行わせることもできる。

「実施例」 第１図はこの発明の第１の実施例を説明する図である。

指向性マイクロホン素子１と指向性マイクロホン素子も
しくは無指向性マイクロホン素子２とが接近して設けら
れ、マイクロホン素子２の出力は周波数特性等化器３を
通じて差動増幅器４の一方の入力端子４−２に供給され
、マイクロホン素子１の出力は差動増幅器４の能力の入
力端子４−１に供給される。差動増幅器４の出力側は出
力端子５に接続される。矢印Ａ、Ｂは音圧の印加方向を
示し、マイクロホン素子１，２に対し、互に反対方向で
ある。マイクロホン素子１，２内の矢印は、指向性マイ
クロホンの場合゛の指向方向を示し。

互に逆方向であり、かつマイクロホン素子１の指向方向
は入方向からの音圧に向き合っている。

このマイクロホン装置の動作の概要を次に示す。

ここでは方向Ｂからの音圧印加に対してこのマイクロホ
ン装置の出力レベル、つまり出力端子５の出力レベルが
零となり、方向Ａからの音圧印加に対して正常な出力レ
ベルが出力端子５に得られるように設定する場合につい
て説明する。

最初にマイクロホン素子１．２がともに指向性マイクロ
ホンの場合について述べる。第２図はこの場合のマイク
ロホン素子ｌ及び２の正面特性と背面特性並びに補正後
の背面特性を示したものである。

まず方向Ｂからピンクもしくはホワイト特性を有する雑
音信号音をスピーカから印加する。このときマイクロホ
ン素子１のみを動作させ、出方端子５での出力レベル周
波数特性を分析記録する。

このときの出力特性は第５図に示した曲線すに相当する
背面特性、Ｔなわち第２図のｅＩＢが得られる。

つぎにマイクロホン素子１の動作をＯＦＦとして、マイ
クロホン素子２の動作をＯＮとする。このとき周波数特
性等化器３の周・波数特性を平坦、利得を１に設定して
おけば、出力端子５での出力レベル周波数特性は第５図
の曲線ａで示されや正面特性、すなわち第２図のｅ２Ｆ
が得られることとなる。そこでこの状態から周波数特性
等化器３の周波数特性利得を調整して、出力端子５での
出力レベル周波数特性がマイクロホン素子１の背面持性
、すなわち上述した第２図のｅｌＢｌ：等しくなるよう
にマイクロホン素子２による出力レベルを設定する。こ
のときの出力レベルな０２番とする。

以上の設定が終了した後に、マイクロホン素子１及び２
を動作させた場合、方向Ｂからの音圧印加（二対してマ
イクロホン素子１及び２からの出力は、差動増幅器４の
入力端子４−１と４−２において、同一特性の周波数ス
ペクトルレベル（すなわちｅｘａ　＝　ｅｚＱ　）が差
動増幅器４で減算されることとなり、この結果出力端子
５には出力が現われず零となる。

一方、方向Ａからの音圧印加（二対しては、マイクロホ
ン素子１の出力レベルは差動増幅器４の入力端子４　１
　においては、第２図のｅＩＦであり。

マイクロホン素子２の出力レベルは、第２図のｅ晶で示
されるレベルで、これはｅｇｎ−（ｅａｙ　　’ＩＢ）
で与えられる。

これらからマイクロホン素子１及び２を同時に動作させ
たときの出力端子５（−おける出力レベルの周波数特性
は　ｅｌｙ　＞＞　ｅＢであればマイクロホン素子１の
正面特性（第２図のｅＩＦ　）の値にはゾ等しくなる。

このレベル変化量を第２図の例でもとめてみると、例え
ばｌＫＨ２においては０．９９６８Ｖ（−０，０３ｄＢ
　’）０、１　ＫＨｚでは ０．７９Ｖ（−２，１ｄＢ） となる。すなわちｅＩＦとｅルのレベル差が小さい程、
正面特性の出力レベルは低下する。

つぎにマイクロホン素子１が単一指向性、マイクロホン
素子２が無指向性の特性を有する場合の組合せについて
述べる。この場合、方向Ｂからの音圧印加に対して出力
端子５での出力レベルを零とするには、マイクロホン素
子２による出力レベルの周波数特性が、差動増幅器４の
入力端子４−２において、単一指向特性を有するマイク
ロホン素子１の背面特性である第５図の曲線すとなるよ
うに周波数特性等化器３を調整すればよい。

この調整の後、方向Ａからの音圧印加に対してはマイク
ロホン素子１の正面特性である第５図の曲線ａと同図曲
線すの出力レベルの差が出力端子５に現われる。これを
先の例（二従って正面特性のレベル変化をもとめると ＩＫＩ（Ｚでは ０．９４３８Ｖ（−０，５０ｄＢ） ０、１　ＫＨ２では ０．５２７Ｖ（−５，６ｄＢ） となり１曲線ａ、ｂ間のレベル差が小さい周波数では正
面特性の出力レベルが先の単一指向性マイクロホン同志
の場合よりも低下する。

これらの特徴を利用して、単一指向性マイクロホン同志
の組合せとするか、単一指向性マイクロホンと無指向性
マイクロホンの組合せとするかは、使用時の条件を考慮
して選定すればよい。例えば低域側及び高域側のレベル
を下げたい場合は無指向性マイクロホンを組合せ、一般
には単一指向性マイクロホンを組合せればよい。

第３図はこの発明において自動制御を可能とした装置措
成例を示す因である。この因において第１　［’、１Ｆ
と同一符号は同一のものであり、差動増幅器４の入力端
子４−１及び４−２とマイクロホン素子１及び周波数等
化器３との各間に切替スイッチ１１．１２が挿入される
。ピンク雑音もしくはホワイト雑音を発生する雑音発生
器１３が設けられ、雑音発生器１３の出力は切替スイッ
チ１６を介してスピーカ１５へ供給される。スピーカ１
５から方向Ｂの音を発生することができるようにスピー
カ１５を配置する。通話者１７は方向Ａの音声を発生す
るように位置される。差動増幅器４の出力端子５へ出力
された信号は周波数特性分析器２１で分析できるように
される。マイクロプロセッサ２２で周波数等化器３．切
替スイッチ１１，１２゜１６、雑音発生器１３、周波数
分析器２１が制御される。

第３図Ｃ二お（するマイクロプロセッサ２２による制御
の流れはつぎの通りである。

（１）　　切替スイッチ１１．１６をＯＮ、スイッチ１
２をＯＦＦとして雑音発生器１３を起動し。

スピーカ１５を鳴動させる。

（２単一指向性マイクロホン素子１の出力を。

出力端子５より周波数特性分析器２１に入力して測定し
、そのデータをマイクロプロセッサ２２に記憶する。

（３）　　つぎにスイッチ１１をＯＦＦ、スイッチ１２
をＯＮとして単一指向性マイクロホン素子もしくは無指
向性マイクロホン素子２の出力特性が、出力端子５：：
おいて先の単一指向性マイクロホン素子１の出力特性と
同一の値となるようＣ：周波数特性等化器３を調整する
。

（４）スイッチ１１．１２をＯＮ、スイッチ１６をＯＦ
Ｆとして通信会議状態を確立する。

以上の制御手順をとることによって、スピーカ１５によ
る方向Ｂからの印加音圧に対しては、マイクロホン素子
１，２の出力は差動増幅器４の出力側で零となり、通話
者１７による方向Ａからの音声音圧に対してはマイクロ
ホン素子１の正面持性にはゾ等しい周波数特性を有した
レベルが出力端子５に出力される。

つぎに周波数特性等化器３を調節して、単一指向性マイ
クロホン素子１の背面特性（第５図の曲線ｂ）と同等の
特性を実現する場合に生ずるレベル偏差と指向性の改善
量の関係について述べる。

第４図は調整すべき目標特性からのレベル偏差を横軸に
、指向性の改善ｉｔを縦軸にとり、マイナスとプラスの
レベル焉差をパラメータとして示したものである。この
図において背面特性からのレベル偏差が例えば＋３ｄＢ
の場合についてみると。

指向性の改善量は、マイナス偏差の場合１０．７ｄＢ。

プラス偏差の場合７．７ｄＢとなることが゛わかる。さ
ら１ニレベル的差が少なくなる程、指向性の改善量は大
となり、±０．５ｄＢのレベル偏差の場合は約４５ｄ９
の改善量が得られる。従ってこのときの値を第５図に適
用すると、正面持性ａに対する背面特性は、ＩＫＨｚで
は一７０ｄＢ（＝−２５−４５）ｔ　ｏ、　Ｉ　ＫＨ２
では−５１，５ｄＢ（＝−１４−（−７，５）−４５）
となる。

逆にレベル偏差が＋６ｄＢになると改善量はＯとなり、
それ以上になると元来の単一指向性マイクロホン素子１
の指向特性よりも劣化して来る。このため＋６ｄＢ以上
のレベル偏差を与えることは避ける必要がある。一方、
レベル偏差をマイナス側とした場合は、偏差値が大とな
っても指向性の改善量の劣化の様子はゆるやかであるた
め１周波数特性等化器３のレベル偏差の設定は、マイナ
ス側にとる方が音別である。なお所望の改善量は第４図
から与えられることとなり１周波数特性等化器３の調整
精度が同上すればする程良好な指向特性を得ることが可
能となる。

「発明の効果」 以上説明したように、単一指向性マイクロホンと単一指
向性マイクロホンもしくは無指向性マイクロホンを組合
せ、更に周波数特性等化器と差動増幅器とを接続してマ
イクロホン装置を構成すること（二より、背面方向から
の音響入力に対して指向性の改善をはかった単一指向性
マイクロホン装置が実現でき、マイクロプロセッサ制御
（＝よって任意の場所で随時、自動的（＝マイクロホン
の指向性を最善の状態１：設定して使用可能な装置を提
供することもできる。

これを通信会議装置に適用することによって、音響結合
量の低減による通話品質の向上をはかった装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の一実施例を示すブロック図、第
２図はマイクロホン素子１．２の正面特性と背面特性並
びに補正後の特性を示した図、第３図はこの発明を自動
制御可能とした装置の構成例を示すブロック図、第４図
は目標特性からのレベル偏差と指向性の改善量との関係
を示した図、第５図は従来技術による単一指向性マイク
ロボンの周波数特性を示す図である。 １：単一指向性マイクロホン素子、２：単一指向性マイ
クロホン素子もしくは無指向性マイクロホン素子、３：
周波数特性等化器、４：差動増幅器、５：出力端子、１
１，１２．１６：切替スイッチ、１３：雑音発生器、１
４：増幅器。 １５：スピーカ、１７：通話者、２１：周波数特性分析
器、２２：マイクロプロセッサ。 特許出願人　　日本′屯信′屯話株式会社代　　理　　
人　　　草　　　野　　　　　卓士　１　図 周沼楼℃手イし者や オ　２　図 周液数　（ｋＨｚ） オ　３　囮 雑音発生坂 第４　図 目標′ｊｆｆ柱かりのレベル偏差（ｄＢ）才　５　図 閏′Ｉｌ数（ｋＨｚ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）単一指向性第１マイクロホン素子と第２マイクロ
   ホン素子とが近接して配され、 上記第１マイクロホン素子の出力は差動増幅器の一方の
   入力端子に、上記第２マイクロホン素子の出力は周波数
   特性等化器を経由して上記差動増幅器の他方の入力端子
   にそれぞれ供給され、 上記第１マイクロホン素子の指向方向と反対方向からの
   音圧入力に対して使用する周波数帯域内の各周波数にお
   いて上記差動増幅器の両入力端子の入力がほゞ等しくな
   るように上記周波数特性等化器が調整されてあり、上記
   差動増幅器の出力をマイクロホン装置出力とする指向性
   マイクロホン装置。