JPH0129358B2

JPH0129358B2 -

Info

Publication number: JPH0129358B2
Application number: JP17683482A
Authority: JP
Inventors: Makoto Iwahara; Naotaka Myaji; Atsushi Sakamoto
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1982-10-07
Filing date: 1982-10-07
Publication date: 1989-06-09
Also published as: JPS5966296A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、マイクロホンアレイを用いた指向性
マイクロホン装置に関する。

（従来技術）鋭るどい指向特性を有するマイクロホンを構成
するのに、複数個のマイクロホン素子を所要の配
列態様に配列してなるマイクロホンアレイ形式の
マイクロホンや、マイクロホンアレイにおける
個々のマイクロホン素子からの出力信号毎に、そ
れぞれ所定量の時間遅延を与えることにより、主
ローブの方向が自由に変えられるようにしたマイ
クロホン装置などについての研究開発が行なわれ
るようになり、最近になつてそれらの装置の実用
化も試みられるようになつた。

第１図は、マイクロホンアレイにおける個々の
マイクロホン素子からの出力信号毎に、それぞれ
所定量の時間遅延を与えることにより、主ローブ
の方向が自由に変えられるようにしたマイクロホ
ン装置の構成例を示すブロツク図であり、第１図
において、A₁，A₂…Anはそれぞれマイクロホン
素子（マイクロホンユニツト）であつて、前記し
たマイクロホン素子A₁〜Anは、互いに所定の間
隔ｄを隔てて略々一直線上に配列されることによ
りマイクロホンアレイMAを構成している。

各マイクロホン素子A₁，A₂…Anからの出力信
号は、それぞれ個別の切換スイツチSW₁，SW₂…
SWnの可動接点ａと固定接点ｌまたは固定接点
ｒとを介して、各マイクロホン素子A₁，A₂…An
からの出力信号に対してそれぞれ所定量の時間遅
延を与える回路へ与えられる。

前記した各切換スイツチSW₁，SW₂…SWnは
連動する切換スイツチであつて、切換制御信号の
入力端子１へ線l₁を介して与えられる切換制御信
号によつて、すべての切換スイツチSW₁〜SWn
における可動接点ａが、同一の符号の付されてい
る固定接点ｌ、またはｒに一斉に切換えられるよ
うになされている。

入力端子１を介して与えられた切換制御信号に
よつて、各切換スイツチSW₁〜SWnにおける可
動接点ａが、それぞれの切換スイツチSW₁〜
SWnにおける固定接点ｌ側に切換えられている
状態において、マイクロホン素子A₁の出力信号
はそれに何らの遅延も与えられない状態で出力端
子２へ送出され、また、マイクロホン素子A₂の
出力信号は、遅延回路D₁によつて時間τiの遅延が
与えられた状態で出力端子２へ送出され、さらに
マイクロホン素子A₃の出力信号は、遅延回路D₂
と遅延回路D₁とによつて、時間2τiの遅延が与え
られた状態で出力端子２へ送出される。以下同様
にして、マイクロホン素子An−２からの出力信
号には（ｎ−３）個の遅延回路により（ｎ−３）
τiの時間遅延が与えられて出力端子２へ送出さ
れ、また、マイクロホン素子An−１からの出力
信号には（ｎ−２）個の遅延回路により（ｎ−
２）τiの時間遅延が与えられて出力端子２に送出
され、さらに、マイクロホン素子Anからの出力
信号には（ｎ−１）個の遅延回路により（ｎ−
１）τiの時間遅延が与えられて出力端子２に送出
される。

前記のように、略々一直線上に所定の等間隔ｄ
で配置されている各マイクロホン素子からの出力
信号を遅延させるために用いられている各遅延回
路D₁，D₂…Ｄ（ｎ−１）の個々のものの遅延時間
はすべて同一の値τiとなされているが、前記した
遅延時間τiを０から次第に増大するように変化さ
せていくと、マイクロホンアレイMAの主ローブ
の向きは、マイクロホン素子A₁〜Anが配列され
ている直線Ｘ−Ｘに直交し、かつ、マイクロホン
アレイMAの前方正面に向いている状態（0゜の状
態）から、第１図中に参考的に記載してある主ロ
ーブの移動態様を示す図における矢印Ｌに沿つて
左90゜の方向を向く状態まで次第に変化する。

次に、切換制御信号によつて各切換スイツチ
SW₁〜SWnの可動接点ａが固定接点ｒ側に切換
えられると、マイクロホンアレイMAにおける複
数のマイクロホン素子A₁〜Anの各出力信号が出
力端子２に送出されるまでに各マイクロホン素子
A₁〜Anの出力信号に与えられる時間遅延の量
が、切換スイツチSW₁〜SWnの可動接点ａが固
定接点ｌ側に切換えられている状態においてマイ
クロホンアレイMAの複数のマイクロホン素子
A₁〜Anの各出力信号に与えられていた時間遅延
の量とは異なつたものとなる。すなわち、この場
合におけるマイクロホン素子Anからの出力信号
は無遅延の状態で出力端子２に送出され、また、
マイクロホン素子An−１の出力信号は、遅延回
路D₁によつてτiの時間遅延が与えられた状態で出
力端子２に送出され、以下同様にして各マイクロ
ホン素子An−２…，A₃，A₂，A₁の出力信号に対
して与えられる時間遅延量は、2τi…、（ｎ−３）
τi、（ｎ−２）τi、（ｎ−１）τiとなる。

そして、各切換スイツチSW₁〜SWnの可動接
点ａが固定接点ｒ側に切換えられている状態にお
いて、前記した各遅延回路D₁〜Ｄ（ｎ−１）の遅
延時間τiを０から次第に増大するように変化させ
て行くと、マイクロホンアレイMAの主ローブの
向きは、マイクロホン素子A₁〜Anが配列されて
いる直線Ｘ−Ｘに直交し、かつ、マイクロホンア
レイMAの前方正面に向いている0゜の状態から、
第１図中に参考的に記載してある主ローブの移動
態様を示す図における矢印Ｒに沿つて右90゜の方
向を向く状態まで次第に変化する。

したがつて、入力端子を介して供給される切換
制御信号によつて、各切換スイツチSW₁〜SWn
の可動接点ａを固定接点ｌ，ｒの何れか一方へ選
択的に切換える手段と、各遅延回路D₁〜Ｄ（ｎ−
１）の遅延時間τiを可変する手段とを適用するこ
とにより、マイクロホンアレイMAの主ローブの
向きは、マイクロホンアレイMAの前方180゜の範
囲で所要のように変化できるのである。

第２図は、遅延時間が可変制御されるように構
成された遅延回路の構成例を示すブロツク図であ
つて、この第２図において、Da〜Ddはそれぞれ
の遅延時間が図中に示されているようにτ、2τ、
4τ、8τであるように構成されている遅延回路素子
であり、前記の各遅延回路素子Da〜Ddの入出力
端間には、それぞれ個別のスイツチS₁，S₂，S₃，
S₄が接続されている。

第２図に示す遅延回路は、各遅延回路素子Da
〜Ddの入出力端間に接続されているスイツチS₁
〜S₄のオン、オフの状態の16通りの組合わせによ
つて、16通りの遅延時間を示す遅延回路となされ
るのである。すなわち、各スイツチS₁〜S₄がすべ
てのオンの状態において、遅延回路は遅延時間が
０となされ、また、スイツチS₁だけがオフの状態
において、遅延回路は遅延時間がτとなされ、さ
らに、スイツチS₂だけがオフの状態において、遅
延回路は遅延時間が2τとなされる、というよう
に、スイツチS₁〜S₄のオン、オフの組合わせによ
つて、遅延回路の遅延時間は、０、τ、2τ、3τ、
4τ…15τのように16段階に変化されうるのである。

そして、前記した４つのスイツチS₁〜S₄のオ
ン、オフの制御は線l₂を介して遅延回路へ与えら
れている４ビツトのデジタル信号による遅延量制
御信号によつて容易に行なわれる。遅延回路が第
２図に示す遅延回路よりも多い個数の遅延回路素
子を用いて構成されれば、遅延回路における切換
え可能な遅延時間の数が多くなされうることは当
然である。

各遅延回路D₁〜Ｄ（ｎ−１）における遅延時間
τiが前述のように16段階に変化されるとすると、
それと線l₁を介して入力端子１に与えられる切換
制御信号による左、右の切換動作との組合わせに
よつて、マイクロホンアレイMAの主ローブの向
きはマイクロホンの前方の180゜の範囲内で31の方
向へ変えられることになる。

すなわち、線l₁を介して切換スイツチSW₁〜
SWnに与えられる１ビツトの切換制御信号と、
線l₂を介して遅延回路D₁〜Ｄ（ｎ−１）に与えら
れる４ビツトの遅延量制御信号とは、マイクロホ
ンMAの主ローブをマイクロホンMAの前方180゜
の範囲内のどのような角度位置に生じさせるのか
を決定しているのである。

前記した切換制御信号と遅延量制御信号とは、
制御信号発生回路CSGにおいて発生されるが、
この制御信号発生回路CSGは、それを例えばマ
イクロコンピユータを含んで構成されているもの
とすると簡単に所要の制御信号を発生させること
ができる。

第１図示の例において、コントローラCRは可
変抵抗器VRとアナログデジタル変換器Ａ／Ｄと
によつて構成されており、操作者は可変抵抗器
VRの摺動子を調節してマイクロホンアレイMA
の主ローブの向きを設定する。

可変抵抗器VRの摺動子には、前記した摺動子
の調節によつて＋Ｂ電圧と接地電圧との間の電圧
が現われるが、その摺動子で得られた電圧はアナ
ログデジタル変換器Ａ／Ｄにより、摺動子におけ
る電圧の全変化範囲を適当な数値、例えば256に
対応させるようにアナログデジタル変換すること
により、アナログデジタル変換器Ａ／Ｄからは可
変抵抗器VRの摺動子の位置に応じた８ビツトの
主ローブ方向指示信号が発生されて、それが前記
した制御信号発生回路CSGに与えられる。

今、コントローラCRおける可変抵抗器VRの
摺動子の全調節範囲を、マイクロホンアレイMA
の前面180゜の範囲にわたるマイクロホンアレイ
MAの主ローブの向きの変化範囲に対応させてい
るものとし、また、前記した可変抵抗器VRの摺
動子の全調節範囲にわたる摺動子の変位に応じて
摺動子に現われる電圧値がアナログデジタル変換
器Ａ／Ｄによつて８ビツトの主ローブ方向指示信
号として制御信号発生回路CSGに与えられるも
のとし、さらに、マイクロホンアレイMAにおけ
る複数個のマイクロホン素子A₁〜Anの各出力信
号に時間遅延を与える遅延回路D₁〜Ｄ（ｎ−１）
が、４ビツトの切換制御信号によつてそれらの遅
延時間τiが16段階に切換制御されるものとされて
いる場合を例にとつて、前記した制御信号発生回
路CSGの一例構成を説明する。

コントローラCRの可変抵抗器VRの摺動子の
調節によつて、操作者がマイクロホンアレイMA
の主ローブの向きをマイクロホンアレイMAの前
方中央（マイクロホン素子A₁〜Anが配列されて
いる直線Ｘ−Ｘと直交し、かつ、マイクロホンア
レイMAの正面に主ローブが向く状態…これを主
ローブの向きが0゜であるとする）に向けようとし
た場合には、コントローラCRにおける可変抵抗
器VRの摺動子の位置は、可変抵抗器VRの摺動
子の変化範囲の中央にあり、このときのアナログ
デジタル変換器Ａ／Ｄからの出力デジタル信号の
示す数値は128である。

ところで、マイクロホンアレイMAの主ローブ
の向きを0゜とするのには、各遅延回路D₁〜Ｄ（ｎ
−１）における遅延信号τiを０とする必要がある
から、コントローラCRでマイクロホンアレイ
MAの主ローブの向きを0゜に設定された場合にお
けるアナログデジタル変換器Ａ／Ｄからの出力デ
ジタル信号の示す数値128と対応して、制御信号
発生回路CSGでは、各遅延回路D₁〜Ｄ（ｎ−１）
の遅延時間τiを０の状態にさせうるような４ビツ
トの遅延量制御信号、すなわち、第２図に示す４
つのスイツチS₁〜S₄をすべてオンの状態にさせる
ような遅延量制御信号を発生させる。マイクロホ
ンアレイMAの主ローブの向きが0゜の場合には、
切換スイツチSW₁〜SWnの可動接点ａは、固定
接点ｌ，ｒの何れに接続されていてもよいので、
この場合における切換制御信号は、可動接点ａが
固定接点ｌ，ｒの内の予め定められた何れか一方
に切換えられる状態のものに定めておけばよい。

コントローラCRの可変抵抗器VRの摺動子の
調節によつてマイクロホンアレイMAの主ローブ
の向きは、0゜の向きから右へ90゜、及び0゜の向きか
ら左へ90゜の各範囲内で設定される。それで、コ
ントローラCRの可変抵抗器VRの摺動子の調節
位置と対応してアナログデジタル変換器Ａ／Ｄで
発生される８ビツトの主ローブ方向指示信号の示
す数値が、１〜128の場合にはそれを例えば左90゜
の向きから0゜の向きまでの範囲と対応させ、ま
た、前記した８ビツトの主ローブ方向指示信号の
示す数値が、128〜256の場合には、それを例えば
0゜の向きから右90゜の向きまでの範囲と対応させ
ておいて、前記のアナログデジタル変換器Ａ／Ｄ
からの８ビツトの出力デジタル信号の数値が表わ
している主ローブの向きが、例えば左θ゜であれ
ば、制御信号発生回路CSGでは、切換スイツチ
SW₁〜SWnの可動接点ａが固定接点ｌ側に切換
えられるような切換制御信号を作つて、それを線
l₁を介して切換スイツチSW₁〜SWnへ与え、ま
た、主ローブの向きがθ゜となされるような遅延量
制御信号を作つて、それを線l₂を介して遅延回路
D₁〜Ｄ（ｎ−１）へ与え、前記したアナログデジ
タル変換器Ａ／Ｄからの８ビツトの出力デジタル
信号の数値が表わしている主ローブの向きが、例
えば右α゜であれば、制御信号発生回路CSGでは、
切換スイツチSW₁〜SWnの可動接点ａが固定接
点ｒ側に切換えられるような切換制御信号を作つ
て、それを線l₁を介して切換スイツチSW₁〜SWn
へ与え、また、主ローブの向きがα゜となされるよ
うな遅延量制御信号を作つて、それを線l₂を介し
て遅延回路D₁〜Ｄ（ｎ−１）へ与えることができ
るように、制御信号発生回路CSGにおいて、コ
ントローラCRから送出された主ローブ方向指示
信号に基づいて、所要の切換制御信号と所要の遅
延量制御信号とを作つて、それらを線l₁，l₂を介
して送出すれば、マイクロホンアレイMAの主ロ
ーブの向きは、操作者がコントローラCRの可変
抵抗器VRの摺動子の調節によつて設定されたと
おりになされることは明らかである。

（発明の解決しようとする問題点）さて、前記のように構成されたマイクロホン装
置では、その主ローブがコントローラCRの可変
抵抗器VRの摺動子の調節によつて、マイクロホ
ンアレイMAの前方180゜の範囲内における所要の
角度方向を向くように設定されうるのであるが、
複数個のマイクロホン素子を用いて構成されてい
るマイクロホンアレイMAの指向特性において、
主ローブが0゜の方向、すなわち、マイクロホンア
レイMAの正面を向くようになされている場合の
マイクロホンアレイMAの指向特性は、マイクロ
ホンアレイMAの構成のために用いられているマ
イクロホン素子の指向特性が、例えば第３図のａ
に示すような、いわゆるカーデイオイドの場合
と、例えば第４図のａに示すような、いわゆるハ
イパーカーデイオイドの場合とに応じて、それぞ
れ第３図のｂや第４図のｂに示されるようなもの
となる。

第３図のａとｂ及び第４図のａとｂとに示され
ているところから明らかなように、マイクロホン
アレイにおける主ローブ（前方ローブ）は、マイ
クロホン素子における主ローブ（前方ローブ）よ
りも鋭るどくなつているのであるが、マイクロホ
ンアレイの前方ローブは、マイクロホンアレイを
構成するのに用いられるマイクロホン素子の個数
の増加に従つて鋭るどさが増して行く。

しかしながら、マイクロホンアレイ全体として
の感度の前後比についてみると、それはマイクロ
ホンアレイを構成するのに用いられているマイク
ロホン素子における感度の前後比と同じであるこ
とが判かる。

また、前記ローブの向きが第３図のｂ及び第４
図のｂに示す0゜の方向、すなわち、マイクロホン
アレイMAの正面から右（または左）90゜までの
範囲内｛0゜の方向から時計まわり（または反時計
まわり）に90゜までの範囲内｝で変えられるのに
従つて、マイクロホンアレイMAの指向特性は第
３図のｃ，ｄ，ｅ及び第４図のｃ，ｄ，ｅのよう
な状態へと変化して行く。

すなわち、マイクロホンアレイMAの主ローブ
の向きが、0゜の方向、すなわち、マイクロホンア
レイMAの正面から時計まわり（または反時計ま
わり）に角度βだけ傾けられたときは、線90゜−
270゜について鏡面対称の位置に後方ローブが生じ
るのである。

そして、前記した主ローブ（前方ローブ）と後
方ローブとは、マイクロホンアレイMAを構成し
ているマイクロホン素子における指向特性曲線
（第３図のｂ〜ｅ及び第４図のｂ〜ｅにおいては
点線で示してある）によつて定まる大きさのもの
となつている。

前記のように、マイクロホンアレイにおける主
ローブ（前方ローブ）の向きを、0゜の方向から時
計まわり（あるいは反時計まわり）に90度の範囲
内で変えたときには、マイクロホンアレイにおけ
るマイクロホン素子の配列の方向について鏡面対
称の位置に後方ローブが生じるが、この後方ロー
ブによつて吸音された音と対応して発生される信
号もマイクロホンの出力信号中に含まれることに
なるので、指向性マイクロホン装置において、後
方ローブが生じることは望ましいことではなく、
後方ローブを発生しない指向性マイクロホン装置
の実現が要望された。

（問題点を解決するための手段）本発明は、マイクロホンアレイの主ローブ（前
方ローブ）の向きを、マイクロホンアレイの前方
の所要の範囲内で変化させうるように構成した指
向性マイクロホン装置において、マイクロホンア
レイの主ローブ（前方ローブ）と鏡面対称の位置
に生じるマイクロホンアレイの後方ローブが、マ
イクロホンアレイを構成するのに用いられている
マイクロホン素子の指向特性における無感度部分
に生じるように、１個の第１の単一指向性マイク
ロホンと１個の第２の単一指向性マイクロホンと
を、それらの主ローブの向きが互いに正反対とな
るように組合わせて構成されたマイクロホン素子
における指向特性を、マイクロホンアレイの主ロ
ーブ（前方ローブ）の向きの変化に応じて変化さ
せるようにして、マイクロホンアレイにおける後
方ローブが消去されるようにしたものである。

（実施例）第５図は、本発明の指向性マイクロホン装置の
一実施態様のブロツク図であつて、この第５図に
おいて既述した第１図示のマイクロホン装置にお
ける構成部分と対応する構成部分には、第１図中
で使用した図面符号と同一の図面符号を使用して
いる。

第５図において、MAはマイクロホンアレイで
あつて、このマイクロホンアレイMAは、単位の
マイクロホン素子A₁，A₂…Anが所要の配列態様
で配列されることによつて構成されている。マイ
クロホンアレイMAの構成に用いられている各単
位のマイクロホンA₁〜Anは、それぞれ１個の第
１の単一指向性マイクロホン（第５図中で添字ｆ
が付されているA₁f，A₂f…Anfの各１個のものが
個々の単位のマイクロホン素子A₁〜Anで用いら
れている１個の第１の単一指向性マイクロホンで
あるが、以下の記載において、各単位のマイクロ
ホン素子に共通な事項を説明する際には、第１の
単一指向性マイクロホンAfのように記載される）
と、それぞれ１個の第２の単一指向性マイクロホ
ン（第５図中で、添字ｒが付されているA₁r，
A₂r…Anrの各１個のものが、個々の単位のマイ
クロホン素子A₁〜Anで用いられている１個の第
２の単一指向性マイクロホンであるが、以下の記
載において、各単位のマイクロホン素子に共通な
事項を説明する際には、第２の単一指向性マイク
ロホンArのように記載される）と、第１の単一
指向性マイクロホンからの出力信号の信号レベル
を可変調節する信号レベルの可変調節手段
（VL₁f，VL₂f…VLnfの各１個のものが、個々の
単位のマイクロホン素子A₁〜Anにおける第１の
単一指向性マイクロホンからの出力信号の信号レ
ベルの可変調節手段であるが、以下の記載におい
て、各単位のマイクロホン素子に共通な事項を説
明する際には、信号レベルの可変調節手段VLfの
ように記載される）と、第２の単一指向性マイク
ロホンからの出力信号の信号レベルを可変調節す
る信号レベルの調節手段（VL₁r，VL₂r…VLnr
の各１個のものが、個々の単位のマイクロホン素
子Ａ〜Anにおける第２の単一指向性マイクロホ
ンからの出力信号の信号レベルの可変調節手段で
あるが、以下の記載において、各単位のマイクロ
ホン素子に共通な事項を説明する際には、信号レ
ベルの可変調節手段VLrのように記載される）
と、信号の合成手段（SC₁，SC₂，SCnの各１個
のものが、個々の単位のマイクロホン素子A₁〜
Anにおける信号の合成手段であるが、以下の記
載において、各単位のマイクロホン素子に共通な
事項を説明する際には、信号の合成手段SCのよ
うに記載される）などによつて構成されている。
なお、以下の説明において、各単位のマイクロホ
ン素子A₁〜Anに共通な事項の記述に当つては、
単位のマイクロホン素子Ａのような記載の仕方が
採用されている。

第５図中において、マイクロホンアレイMAの
部分に示されているＸ−Ｘ線は、マイクロホンア
レイMAを構成している単位のマイクロホン素子
A₁〜Anの配列の方向を示している線であり、ま
た、マイクロホンアレイMAの前方の部分に記載
されている0゜の表示は、マイクロホンアレイMA
の前方正面の方向を示しており、さらに、右90゜
及び左90゜の表示は、前記したマイクロホンアレ
イMAの前方正面を示す0゜の方向から、時計まわ
りに90゜及び反時計まわりに90゜の方向を示してい
る。

第５図において、単位のマイクロホン素子Ａに
おける第１の単一指向性マイクロホンAfと、第
２の単一指向性マイクロホンArとは、図中のＸ
−Ｘ線方向に並べられているようなものとして図
示されているが、マイクロホンアレイMAにおけ
る前方ローブの向きを、マイクロホンアレイMA
の前方の所要の角度範囲で変化させうるようにし
ている指向性マイクロホン装置において、第１、
第２の単一指向性マイクロホンAf，Arとが、第
５図示のようにＸ−Ｘ線方向に並ぶような配置の
態様となされてもよいのは、指向性マイクロホン
装置で取扱いの対象としている周波数範囲におけ
る最周波数の音の波長に比べて、第１、第２の
単一指向性マイクロホンAf，ArとにおけるＸ−
Ｘ線方向の寸法が無視できる位に小さい場合だけ
であり、前記の場合以外の場合には、各単位のマ
イクロホン素子Ａにおける第１の単一指向性マイ
クロホンAfと第２の単一指向性マイクロホンAr
とは、図中のＸ−Ｘ線方向の特定な位置におい
て、紙面に垂直な方向で積重ねられているような
配置の態様とされることが必要とされる。

そして、マイクロホンアレイMAを構成する各
単位のマイクロホン素子A₁〜Anは、同一平面上
の一直線上に、各単位のマイクロホン素子が所定
の間隔を隔てて配置されるようになされたり、あ
るいは同一平面上の円弧上に各単位のマイクロホ
ン素子が所定の間隔を隔てて配置されるようにな
されたり、もしくは同一平面上の折線上に各単位
のマイクロホン素子が所定の間隔を隔てて配置さ
れるようになされたりするのであるが、各単位の
マイクロホン素子が円弧上、あるいは折線上に配
置されるようになされた場合には、マイクロホン
アレイMAの主ローブの向きが、マイクロホンア
レイMAの前方正面の方向から大きな角度をもつ
ようになされたときでも、い周波数における指
向特性が鋭るどくなりすぎないようにするために
有効である。

各単位のマイクロホン素子の相互の間隔ｄは、
マイクロホンアレイMAにおける収音の対象とし
ている周波数範囲における上限の周波数の音波の
半波長λ／２に対して、ｄ＜λ／２の関係を満足
するように定められる。

マイクロホンアレイMAを構成しているｎ個の
単位のマイクロホン素子A₁〜Anはそれらのすべ
てのものが同一の構成のものとされているから、
個々の単位のマイクロホン素子A₁〜Anについ
て、それらの個々のものを区別することなく、既
述した表現法、すなわち、単位のマイクロホン素
子Ａ、信号レベルの可変調節手段VLf，VLr、信
号の合成手段SC、というような表現法を用いて、
単位のマイクロホン素子の構成や動作などについ
て説明すると次のとおりである。

単位のマイクロホン素子Ａに用いられている第
１の単一指向性マイクロホンAfと第２の単一指
向性マイクロホンArとは、ともに単一指向性を
有するものであるが、以下の実施例においては、
第１、第２の単一指向性マイクロホンは、第６図
のａ及びｂに示されているような、いわゆるカー
デイオイド型の単一指向性を有するものとして説
明されている。

第１の単一指向性マイクロホンAfの指向特性
を示す第６図のａに示されている指向特性曲線
と、第２の単一指向性マイクロホンArの指向特
性を示す第６図のｂに示されている指向特性曲線
とは、主ローブの向きを正反対、すなわち、主ロ
ーブの向きを互いに180度異ならせて描いたもの
に相当しているが、これは、同一の単一指向特性
を有する第１、第２の単一指向性マイクロホン
Af，Arが、それらの主軸の向きを互いに正反対
のものとして組合わされて、各単位のマイクロホ
ン素子Ａに用いられていることを示しているもの
であり、この点は第５図中における各単位のマイ
クロホン素子A₁〜Anにおける第１、第２の単一
指向性マイクロホンA₁f，A₁r，A₂f…Anrについ
ての図示の仕方においても明瞭に表現されてい
る。

ところで、単位のマイクロホン素子Ａの構成に
用いられている第１、第２の単一指向性マイクロ
ホンAf，Arの内で、第１の単一指向性マイクロ
ホンAfの出力信号は、信号レベルの可変調節手
段VLfにより信号レベルが調節されてから信号の
合成手段SCへ与えられ、また、第２の単一指向
性マイクロホンArの出力信号は、信号レベルの
可変調節手段VLrによつて信号レベルが調節され
てから信号の合成手段SCへ与えられているから、
単位のマイクロホン素子Ａの指向特性は、信号レ
ベルの可変調節手段VLf，VLrによる信号のレベ
ルの調節がどのように行なわれるのかに応じて変
化する。

すなわち、信号の合成手段SCとして減算器を
用い、第１の単一指向性マイクロホンAfの出力
信号の信号レベルを可変調節する信号レベルの可
変調節手段VLfからの出力信号を被減数信号とし
て減算器SCに供給し、また、第２の単一指向性
マイクロホンArの出力信号の信号レベルを可変
調節する信号レベルの可変調節手段VLrからの出
力信号を減数信号として減算器SCに供給した場
合、例えば、第１、第２の単一指向性マイクロホ
ンAf，Arからの出力信号が１対１の割合いで減
算器SCに与えられると、単位のマイクロホン素
子Ａの指向特性は、第６図のｃに示されるような
８の字型の双指向性となり、また、例えば、第１
の単一指向性マイクロホンAfの出力信号の信号
レベルに比べて、第２の単一指向性マイクロホン
Arの出力信号の信号レベルを次第に低下させて
行くと、単位のマイクロホン素子Ａの指向特性
は、第６図のｄ，ｅに示すようなものに変化して
行き、第２の単一指向性マイクロホンArの出力
信号を０にした場合には、単位のマイクロホン素
子Ａの指向特性は、第６図のａに示すものとな
る。

第６図のａ，ｃ〜ｅに示されている単位のマイ
クロホン素子Ａの指向特性曲線をみると、マイク
ロホン素子Ａの指向特性における無感度の部分の
角度位置は、第６図のｃにおける90゜−270゜の方
向から、第６図のａにおける180゜の方向まで、単
位のマイクロホン素子Ａの指向特性の変化につれ
て変化している。

そこで、本発明の指向性マイクロホン装置で
は、マイクロホンアレイを構成している単位のマ
イクロホン素子A₁〜Anからの出力信号毎にそれ
ぞれ所定量の時間遅延を与えることにより、マイ
クロホンアレイMAの空間位置が一定のままで、
マイクロホンアレイMAにおける前方ローブの向
きを、マイクロホンアレイMAの前方の所定範囲
内で自由に変化させた際に、前方ローブと鏡面対
称の位置に生じる後方ローブが、指向特性曲線に
おける無感度の部分と対応している状態となされ
るように、単位のマイクロホン素子A₁〜Anの指
向特性を変化させて、後方ローブが消去されるよ
うにしているのであり、単位のマイクロホン素子
Ａにおける信号レベルの可変調節手段VLf，VLr
による第１の単一指向性マイクロホンAfの出力
信号の信号レベルと第２の単一指向性マイクロホ
ンArの出力信号の信号レベルとの可変調節が、
マイクロホンアレイMAの前方ローブの向きと対
応して行なわれるようになされている。

第５図に示す本発明の一実施態様の指向性マイ
クロホン装置において、コントローラCR、制御
信号発生回路CSG、遅延回路D₁〜Ｄ（ｎ−１）、
切換スイツチSW₁〜SWn、線l₁，l₂などの構成部
分は、既述した第１図示のマイクロホン装置にお
ける構成部分と同じであり、操作者がコントロー
ラCRの可変抵抗器VRの摺動子を調節してマイ
クロホンアレイMAの主ローブの向きを設定する
と、アナログデジタル変換器Ａ／Ｄからは可変抵
抗器VRの摺動子の位置に応じた主ローブ方向指
示信号が制御信号発生回路CSGに与えられる。

制御信号発生回路CSGでは、第１図示のマイ
クロホン装置の場合と同様にして、切換制御信号
と遅延量制御信号とを発生し、切換制御信号は線
l₁を介して切換スイツチSW₁〜SWnへ与えられ、
また、遅延量制御信号は線l₂を介して遅延回路D₁
〜Ｄ（ｎ−１）に与えられる。

既述したところから明らかなように、制御信号
発生回路CSGから発生された遅延量制御信号は、
マイクロホンアレイMAの前方ローブの向きが、
マイクロホンアレイMAの前方正面（0゜の方向）
から時計まわり、または、反時計まわりに何度の
角度であるのかの情報を含んでいるので、第５図
示の指向性マイクロホン装置では、前記の遅延量
制御信号がもつているマイクロホンアレイMAの
前方ローブの角度情報を利用して、単位のマイク
ロホン素子Ａが所要の指向特性を示すもの、すな
わち、前方ローブと鏡面対称の位置に生じる後方
ローブが無感度の部分に位置するような状態の指
向特性を示す単位のマイクロホン素子Ａが構成さ
れるようにするための信号を得るようにしてい
る。

すなわち、マイクロホンアレイMAの後方ロー
ブは、マイクロホンアレイMAの前方ローブと鏡
面対称の位置に現われることは既述のとおりであ
るから、遅延量制御信号がもつているマイクロホ
ンアレイMAの前方ローブの角度情報に基づい
て、マイクロホンアレイMAの後方ローブが生じ
る位置を予測することは容易であり、また、前記
の後方ローブが生じる予測位置に無感度の部分が
ある指向特性を示す単位のマイクロホン素子Ａを
構成させるのには、第１の単一指向性マイクロホ
ンAfの出力信号と第２の単一指向性マイクロホ
ンArの出力信号とが、それぞれどのような信号
レベルのものとされているべきかも予め知られて
いることであるから、前記の制御信号発生回路
CSGから線l₂を介して送出されている遅延量制御
信号に基づいて、単位のマイクロホン素子Ａにお
ける可変調節手段VLf，VLrへ与える信号レベル
の調節制御信号を作ることは容易であり、第５図
示の実施例では信号レベルの調節制御信号の発生
回路CUにおいて、前記した信号レベルの調節制
御信号を発生し、それを線l₄，l₅を介して各単位
のマイクロホン素子A₁〜Anにおける可変調節手
段VL₁f〜VLnf，VL₁r〜VLnrに与えるようにし
ている。

前記した可変調節手段VL₁f〜VLnf，VL₁r〜
VLnrとしては、所要のビツト数のデジタル信号
形態の信号レベルの調節制御信号が入力されるこ
とにより、信号レベルが可変調節されるように半
導体素子によつて構成されたいわゆる電子ボリユ
ームを使用することができ、また、信号の合成手
段SCとしては減算器を使用する。

本発明の指向性マイクロホン装置は、コントロ
ーラCRの操作によつてマイクロホンアレイMA
の前方ローブの向きを、マイクロホンアレイの前
方正面（0゜の方向）から時計まわり及び反時計ま
わりにそれぞれ90゜の範囲内で変化させるときに、
前方ローブと鏡面対称の位置に生じる後方ローブ
の位置に、マイクロホンアレイMAを構成するた
めに用いられている単位のマイクロホン素子Ａの
指向特性における無感度の部分が対応している状
態となるように、単位のマイクロホン素子の指向
特性を変化させることにより、マイクロホンアレ
イMAにおける後方ローブが良好に消去されるの
で、既述した問題点が解消されることは明らかで
あるが、マイクロホンアレイMAの前方ローブの
向きを、マイクロホンアレイMAの前方正面（0゜
の方向）から時計まわりにまたは反時計まわりに
90゜近くまで変えたときには、マイクロホンアレ
イMAの前方ローブと後方ローブとは重なり合う
位置に生じるから、この状態においても、後方ロ
ーブが消去されるように、単位のマイクロホン素
子の指向特性の無感度の部分とマイクロホンアレ
イの後方ローブの発生位置とを一致させるように
すると、マイクロホンアレイMAの後方ローブと
それに重なつている前方ロープまでが消去されて
しまうことになる。

そして、前記のように、マイクロホンアレイ
MAにおける前方ローブと後方ローブとが重なり
合つて生じている状態における後方ローブは前方
ローブと同じものであるから、このような場合に
おける後方ローブは消去しなくてもよいのであ
る。

それで、マイクロホンアレイMAにおける前方
ローブの向きが、マイクロホンアレイの前方正面
（0゜の方向）から時計まわり及び反時計まわりに
それぞれ略々90度に近い範囲に向けられたときに
は、マイクロホンアレイの後方に生じる後方ロー
ブが消去されることがないような信号レベルの調
節制御信号が調節制御信号の発生回路CUから発
生されるようにするのであり、これにより、マイ
クロホンアレイの前方の180度の範囲にわたつて
マイクロホンアレイの前方ローブの向きを変化さ
せることができることになる。

（効果）以上、詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の指向性マイクロホン装置は、マイク
ロホンアレイの構成に用いられる単位のマイクロ
ホン素子として、第１の単一指向性マイクロホン
と第２の単一指向性マイクロホンとの出力信号の
混合割合いが可変されることにより、指向特性が
可変されるような構成のものを用い、マイクロホ
ンアレイの前方ローブの向きがマイクロホンアレ
イの前方の所要範囲にわたつて変えられるのに伴
なつて、前方ローブと鏡面対称の位置に生じる後
方ローブを、その後方ローブの生じる位置が単位
のマイクロホン素子における無感度の部分となる
ように、単位のマイクロホン素子の指向特性を変
化させることによつて消去させているので、本発
明装置によれば既述した従来の問題点は良好に解
消でき、また、マイクロホンアレイの前方ローブ
の向きがマイクロホンアレイの前方正面（0゜の方
向）から時計まわり、あるいは反時計まわりに
略々90度近くとされたときには、後方ローブが消
去されないようにして、マイクロホンアレイMA
における前方ローブの向きを、マイクロホンアレ
イの前方180度の範囲にわたつて変化させること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はマイクロホン装置のブロツク図、第２
図は遅延回路の一例構成のもののブロツク図、第
３図及び第４図ならびに第６図は指向特性曲線
図、第５図は本発明の指向性マイクロホン装置の
一実施態様のブロツク図である。 A₁〜An……単位のマイクロホン素子、A₁f〜
Anf……第１の単一指向性マイクロホン、A₁r〜
Anr……第２の単一指向性マイクロホン、VL₁f
〜VLnf，VL₁r，VLnr……信号レベルの可変調
節手段、SC₁〜SCn……信号の合成手段、CU…
…信号レベルの調節制御信号の発生回路、CSG
……制御信号発生回路、SW₁〜SWn……切換ス
イツチ、D₁〜Ｄ（ｎ−１）……遅延回路、CR…
…コントローラ、l₁〜l₅……線。

Claims

【特許請求の範囲】１１個の第１の単一指向性マイクロホンと、１
個の第２の単一指向性マイクロホンとを、前記第
１、第２の単一指向性マイクロホンにおける主ロ
ーブの向きが互いに正反対となるように組合わせ
て構成した単位のマイクロホン素子を複数個配列
してなるマイクロホンアレイにおける各単位のマ
イクロホン素子毎に、単位のマイクロホン素子に
おける第１の単一指向性マイクロホンからの出力
信号と、単位のマイクロホン素子における第２の
単一指向性マイクロホンからの出力信号とを、前
記それぞれの出力信号の信号レベルが、それぞれ
個別に所定のように変化できるようになされてい
る信号レベルの可変調節手段を介してから合成し
て、単位のマイクロホン素子の出力信号を得るよ
うにする手段と、前記した各単位のマイクロホン
素子からの出力信号毎に、それぞれ所定量の時間
遅延を与えることにより、マイクロホンアレイの
空間位置が一定のままで、マイクロホンアレイに
おける前方ローブの向きを、マイクロホンアレイ
の前方の所定範囲内で自由に変化できるようにす
る手段と、前記したマイクロホンアレイの前方ロ
ーブの向きの変化と対応して、マイクロホンアレ
イの後方に生じる後方ローブの発生位置が、前記
した単位のマイクロホン素子における無感度の領
域となされるように、前記した信号レベルの可変
調節手段によつて、第１の単一指向性マイクロホ
ンの出力信号の信号レベルと、第２の単一指向性
マイクロホンの出力信号の信号レベルとが可変調
節されるようにする手段とを備えてなる指向性マ
イクロホン装置。２１個の第１の単一指向性マイクロホンと、１
個の第２の単一指向性マイクロホンとを、前記第
１、第２の単一指向性マイクロホンにおける主ロ
ーブの向きが互いに正反対となるように組合わせ
て構成した単位のマイクロホン素子を複数個配列
してなるマイクロホンアレイにおける各単位のマ
イクロホン素子毎に、単位のマイクロホン素子に
おける第１の単一指向性マイクロホンからの出力
信号と、単位のマイクロホン素子における第２の
単一指向性マイクロホンからの出力信号とを、前
記それぞれの出力信号の信号レベルが、それぞれ
個別に所定のように変化できるようになされてい
る信号レベルの可変調節手段を介してから合成し
て、単位のマイクロホン素子の出力信号を得るよ
うにする手段と、前記した各単位のマイクロホン
素子からの出力信号毎に、それぞれ所定量の時間
遅延を与えることにより、マイクロホンアレイの
空間位置が一定のままで、マイクロホンアレイに
おける前方ローブの向きを、マイクロホンアレイ
の正面の方向から時計まわり及び反時計まわりに
それぞれ略々90度の範囲内において自由に変化で
きるようにする手段と、前記したマイクロホンア
レイの前方ローブの向きの変化と対応して、マイ
クロホンアレイの後方に生じる後方ローブの内
で、マイクロホンアレイの前方ローブが、マイク
ロホンアレイの正面の方向から時計まわり及び反
時計まわりにそれぞれ略々90度に近い範囲に向け
られたときに、マイクロホンアレイの後方に生じ
る後方ローブを除く後方ローブの発生位置が、前
記した単位のマイクロホン素子における無感度の
領域となされるように、前記した信号レベルの可
変調節手段によつて、第１の単一指向性マイクロ
ホンの出力信号の信号レベルと、第２の単一指向
性マイクロホンの出力信号の信号レベルとが可変
調節されるようにする手段とを備えてなる指向性
マイクロホン装置。