JPS62189898A - 指向性マイクロホン装置 - Google Patents

指向性マイクロホン装置

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JPS62189898A
JPS62189898A JP3069286A JP3069286A JPS62189898A JP S62189898 A JPS62189898 A JP S62189898A JP 3069286 A JP3069286 A JP 3069286A JP 3069286 A JP3069286 A JP 3069286A JP S62189898 A JPS62189898 A JP S62189898A
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中島 平太郎
Akio Mizoguchi
溝口 章夫
Yasuhiro Suzuki
泰汎 鈴木
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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】 (発明の利用分野) 本発明は、遠方のみならず、近傍の音源に対して指向性
を改善する指向性マイクロホン装置に関する。
(従来技術とその問題点について) 従来、周囲騒音の存在する状況下において、口約とする
遠方の音を明瞭に収音するために、超指向性などの各種
指向性マイクロホンが実用化されている。
これら従来の指向性マイクロホンでは、遠方(1輪以遠
)より到来する音波に対しては所定の指向特性が得られ
るが、マイクロホンの近傍より発せられた音波に対して
は近接効果の彩管で遠方音源に対応する指向特性とは異
なる指向特性となる。
その結果、マイクロホンに近接した音源に対しては、そ
の入射方向が遠方音源に対して感度を有する方向は勿論
のこと、遠方音源に対して感度を有しない方向であって
も、近接効果の彩管で近接音源に対して感度を有するこ
ととなり、目的とする遠方の音源によるマイクロホンの
出力レベルに比し、焦視できない大きさの出力レベルで
収音されてしまう欠点を有してνまた。
(発明の目的) 本発明は上記した従来技術の欠点を解決するものであり
、遠方のみならず、近傍の音源に対しても鋭い指向性を
有する指向性マイクロホン装置を提供することにある。
(発明の概要) 本発明では、目的とする遠方の音を収音する主マイクロ
ホンと、これに近接した副マイクロホンとを設け、両マ
イクロホンの近傍で、かつ、副マイクロホンにより近接
した低位置の近接音源により得られる剛マイクロホンの
出力信号について、その各周波数成分の大きさと位相を
主マイクロホンの同音源による出力信号に一致させる補
正を行ない、この補正信号を用−1で、主マイクロホン
の同ff源による出力信号を相殺することにより、同音
源を含み、かつ、その近傍にある近接音源に対する感度
をいちじるしく低減せしめる特性を有し、かつ、同方法
により、近接音tljのみならず、遠方音源に対しても
、主・副両マイクロホンの有する指向特性に比べ、より
鋭い指向特性力゛を得られる。
(実施例) 第1図は本発明の指向性マイクロホン装置を示し、Ml
は主マイクロホン、Mlは副マイクロホンであり、Ml
はMlに対して距離りをおいて設置されている。1は補
正回路であり、近接音源によって副マイクロホンM2で
得られる出力電圧の大きさおよび位相を補正して、近接
音源による主マイクロホンM、で得られる出力電圧と略
一致させる。2は主マイクロホンM、の出力電圧中に含
まれる近接音源成分を除去する手段であり、主マイクロ
ホンM1からの近接音源成分を補正回路1を芥して得ら
れる副マイクロホンM2からの出力電圧で相殺すべく動
作する。
tJS1図ではこの相殺手段として減算回路を用(・て
いるが、主マイクロホンからの出力電圧と補正回路1か
らの出力電圧との位相が逆相の関係にあれば加算回路を
用いる。したがって、出力端子0LITより得られる出
力信号Eは収音すべか目的音源のみによるものとなる。
次に第2図は第1図のマイクロホン装置における各マイ
クロホンM、1M、および各音源の位置関係を極座標で
表わしたもので、以下第2図を用いて本マイクロホン装
置の動作原理につ(1て説明する。
先ず、極座標の原点を主マイクロホンM、の受音点に設
定するとともに(図中、11119112は各マイクロ
ホンM 、+ M 2の受音点を表わす)目的音源およ
び近接音源をそれぞれ点音源A、Bとして表わし、 r:、I!1.音源Aと1との距離、 θ:M、の基準軸と、点音源へとIllを結コζ線との
なす角度(M、の基準軸を零度とする)なお、Mlの基
準軸とはMlの最大感度方向を表わす、 ro:点音源Bと曽、との距離、 θ。二点音源軸と、点音源Bと翰、を結ぶ線とのなす角
度、 さらに副マイクロホンM2に関して、 「2:点音源Aと−、との距離、 θ2:M、の基準軸と、点音源Aとl112を結ぶ線と
のなす角度、 ro、二点音源Bと論、との距離、 θ。2:Mlの基準軸と、点音源Bと鎗、を結ぶ線との
なす角度、 D :”II鵡2間距離、 θ、二M1の基準軸とM、の基準軸とのなす角度、とす
る。
そこで、r21021rl+21θ。2をr、θ、θ、
ケ。、θ。
で表わすと、 で表わされる。
ここで、Mlお上りM2は一次音圧傾度形指向性マイク
ロホンを用い、かつ一般的には両者で異なった指向性を
もつものとすれば、M、については平面波音場での指向
係数D1は またM、については、 で表わされる。ただし% ’lt’2はマイクロホンの
全指向性成分と両折向性成分の基準軸方向での大きさの
比であり、全指向性ではω、単一指向性では1、両折向
性では0である。
さて、MllM、の平面波音場での正面感度が全帯域で
平たんなFlal特数をもつものとすると、上記点前r
AAによる球面波音場での各マイクロホンM + 1M
 2の出力電圧、E、(r、θ)およびE *(r2+
02)は、音響−電気変換係数をKとして、纏、での音
圧pで基準化して表わすと、k=ω/ c   c :
音速 となる。
次に補正回路1について説明すると、その作用は点音源
Bによる各マイクロホンM、、M、より得られる出力電
圧を一致させるものであるから、その伝達関数をYoと
すれば、 E+(rowθo)−Yo ・Ex(rat+θat)
= 0−−−− (9)となり、この(9)より伝達関
数Y、は、で与えられる。
(10)によれば、点音源Bからの各マイクロホンM、
、M、本での「離差に基づ<ro2/reなる減衰類と
、(re−row)/cなる遅延時間補正項および各マ
イクロホンM + = M zの指向性と近接効果に依
存する、 なる振幅位相特性補正項の3つの項の積で構成されてお
り、したがって、このYoなる伝達関数を満足する補正
回路1の構成は第3図の如くなる。
すなわち、補正回路1は上記伝達関数Y0中の滅裂型を
具現化する振@sa貨回路3と、遅延時間補正項を具現
化する時間N延回路4と、振幅位相特性補正項を具現化
する振幅位相特性補正回路5とで構成される。
ここで、振幅位相特性補正回路5を設定する場合、各マ
イクロホンM、、M、の指向特性および点前giBと各
マイクロホンとの位ivJ係が重要な要素となる。
すなわち、この回路の伝達関数Y。5はで表わされ、こ
れを通常の電子回路で火攻させるためには、 (1)ff++cosθ。とcosθo/ jkroと
が同符号かいずれか一方が零 (II)ffz+eosθo2とeO8θo2/jkr
ozとが同符号かいずれか一方が零 の2つの条件を満足する必要がある。
したがって、上記条件から相殺可能な音源(点前IB)
の位置を示すθ0およびθ。2は各マイクロホンM +
 e M 2の各指向性により制約を受ける。
下表は各マイクロホンM51M2の平面波音場における
指向性に対応して相殺可能なθ。およびθ。、の範囲を
示し、ttSA図には相殺可能なθQおよびθ。、の範
囲を指向性パターンで示す。
以上説明した各部の解析結果に基づいて本発明のマイク
ロホンシステムの出力電圧E (reθ)を求めると以
下のようになる。
E(r、θ)= E、 (rtθ)−YoE2(r2−
02)・ ・ ・ ・ ・(12) (ただし、各マイクロホンM + 1M 2の正面感度
は等しいものとする) 155図は上記(12)式を用いて得られた本発明のマ
イクロホンシステムにおける遠方音源(r=5+a)お
よび近接音源(r= 30 am)に対する指向特性(
Ll、L2)の−例を示すもので(図中左半分がr=3
0cmの場合、右半分がr=5+eの場合を示す)、双
方の指向特性とも軸対称であるため0°〜180°の角
度範囲について表わされている。
なお、各マイクロホンM、、M2の指向特性はいずれも
ハイパーカージオイド指向特性(al。
ff2=0.5)のものを用い、 さらに、θ、=iso°(M、、M2との向きを反Nl
こする)D = 4 cm、ro= 23 cm、θ;
150゜と定める。
第5図において、点#1l(N 、、N 2)および一
点鎖#i(P l、P 2)で示す指向特性はそれぞれ
ハイパーカージオイド指向性および単一指向性を衰わす
もので、本発明のマイクロホンシステムの指向特性(実
線)と比較すると明らかな如(、近接音源に対して相殺
の効果により、ハイパーカージオイド指向特性N、に特
有の背面方向に生ずる指向性(副極N2−B)がほとん
ど消失(本マイクロホンシステムの副極り、−B)L、
前面方向に最大感度を持つ指向性(主極L2−F)のみ
となる。
しかもこの主極(L 2− F )はハイパーカージオ
イド指向性のそれよりも若干鋭い指向特性となり、さら
に単一指向特性の指向性に比べて明確に鋭いものとなる
この相殺の効果は遠方音源に対する指向性についても明
らかに発揮される。すなわち、第5図において、r”5
mの指向特性L1にみられるように単一指向特性に比し
て明らかに鋭い指向性を有しており、かつハイパーカー
ジオイド指向特性N1に見られる副極NI8がほとんど
消失している(L、−8)。
又、m 61にニハfls 5 図ニt−;It 71
 i方1!(r=5+e)場合の出力電圧指向周波数特
性を示し、中高域周波数帯域での鋭い指向特性を明瞭に
表わしている。
次に第7図は、主マイクロホンM、をハイパーカージオ
イド指向特性(e、=0.5)とし、副マイクロホンM
2は両指向特性<a = O>のマイクロホンを用いる
とともにθ、=180°、D” 4 elra= 23
 cm、θo=150° と設定し、遠方音源(r=5
m+)、近接音源(r= 30 cm>の各場合におけ
る指向特性を示す。この場合も第5図と同様に0°〜1
80°の角度範囲における指向性を表わす(図中、左半
分がr”30c+nの場合、右半分がr−5mの場合を
示す)。
この場合においても第5図の場合と同様、遠方音源およ
び近接音源に対しても、ハイパーカージオイド指向特性
および単一指向特性に比べて前方方向の指向性はより鋭
く、背面方向の指向性はほとんど消失している。
なお、上記各側では、主、副マイクロホンそれぞれに一
次音圧傾度形指向性マイクロホンを用いた場合について
説明したが、こうした考え方および方法は、各マイクロ
ホンM11M2を複数個の一次音圧傾度形指向性マイク
ロホンの組み合せで得られる高次の音圧傾度形指向性マ
イクロホンあるいはその他の超指向性マイクロホンにも
適用される。
(本発明の効果) 本発明のマイクロホンシステムによれば、主マイクロホ
ンの近傍に副マイクロホンを設け、これらに近接する近
接音源によって得られる副マイクロホンの出力信号を、
同音源により得られる主マイクロホンの出力信号と信号
レベルおよび位相を一致させて主マイクロホンの出力信
号に加えることにより、主マイクロホンの出力信号中に
含まれる近接音源による出力信号成分を相殺するように
したので、近接音源に対する指向性を主マイクロホンお
よび副マイクロホンの指向性に比してより鋭くすること
ができ、かつ遠方音源に対しても個々のマイクロホンの
指向特性に比して鋭(することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す指向性マイクロホンシ
ステムのブロック図、第2図は本発明の実施例の動作を
説明するための音源および各マイクロホンの位置関係を
示す配fft図、第3図は本発明のマイクロホンシステ
ムに用いられる補正回路のブロック図、第4図は本発明
のマイクロホンシステムに用いられている各マイクロホ
ンの指向特性および相殺可能な音源の位置に対してマイ
クロホンシステムの指向特性が変化することを説明する
ための指向特性図、第5図は本発明のマイクロホンシス
テムにおける指向特性の一例を示す指向特性図、第6図
は第5図と同等の条件における本発明のマイクロホンシ
ステムの出力電圧指向周波数特性を示す特性図、第7図
は本発明のマイクロホンシステムにおける指向特性の他
の例を示す指向特性図である。 符号の説明 1・・・・・・補正回路  2・・・減算回路M、・・
・主マイクロホン  M、・・・副マイクロホン^、B
・・・点音源  −3・・・主マイクロホンM1の受音
点112・・・副マイクロホンM2の受音点特許出願人
の名称  アイワ株式会社 第3図 苓4回 @5 図 一→ 本vJ明のマイクロ、τ、シシステ40芋す向γ
j(を−〜−−→ バイバーカージノイド −一一→単−狛翻竹・雁 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  一次音圧傾度形指向性マイクロホンで構成された主マ
    イクロホンと、一次音圧傾度形指向性マイクロホンで構
    成され前記主マイクロホンに近接して設けられた副マイ
    クロホンと、前記副マイクロホンの出力信号の信号レベ
    ルおよび位相を補正する補正回路と、前記主マイクロホ
    ンの出力信号と前記補正回路を介して得られた前記副マ
    イクロホンの出力信号とを加算もしくは減算する演算回
    路とを具備し、前記補正回路は前記演算回路にて、前記
    主、副両マイクロホンに近接する音源により得られる前
    記主マイクロホンの出力信号を前記近接音源により得ら
    れる前記副マイクロホンの出力信号で相殺する如く該副
    マイクロホンの出力信号の信号レベルおよび位相を補正
    し、前記近接音源に対する感度を若しく低減せしめたこ
    とを特徴とする指向性マイクロホン装置。
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