JPH01895A - directional microphone - Google Patents

directional microphone

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JPH01895A
JPH01895A JP62-155896A JP15589687A JPH01895A JP H01895 A JPH01895 A JP H01895A JP 15589687 A JP15589687 A JP 15589687A JP H01895 A JPH01895 A JP H01895A
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JP
Japan
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microphone
microphone element
phase shifter
directional
phase
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JP62-155896A
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JPS64895A (en
Inventor
松本 美治男
茨木 悟
藤村 勝典
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオカメラ用の指向性マイクロホンに関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a directional microphone for a video camera.

従来の技術 近年、ビデオカメラは小型化・高性能化・低価格化が飛
曜的に進み、普及率も年々高まっている。
Background of the Invention In recent years, video cameras have become increasingly smaller, more sophisticated, and less expensive, and their popularity is increasing year by year.

このような中で、それに搭載されるマイクロホンに対し
て、小型化・超指向性化の強い要望があり、それに向け
ての研究開発が盛んになっている。現在、種々の方式が
提案されているが、その中でも実用段階にある代表的な
方式は、高次音圧傾度型の指向性化技術である。(例え
ば「オーデイオニ学」中島平太部著、実教出版株式会社
、203頁〜205頁を参照)。
Under these circumstances, there is a strong demand for microphones installed in such devices to be more compact and super-directional, and research and development toward this goal is becoming more active. Currently, various methods have been proposed, and among them, the representative method that is in the practical stage is a high-order sound pressure gradient type directivity technology. (For example, see "Audiology" by Heitabe Nakajima, Jikkyo Publishing Co., Ltd., pp. 203-205).

以下図面を参照しながら、前述した従来の指向性マイク
ロホンの一例について説明する。
An example of the conventional directional microphone mentioned above will be described below with reference to the drawings.

第6図は、高次音圧傾度型の指向性化技術を利用した従
来の指向性マイクロホンのブロック図を示すものである
。第6図において、1aおよび1bはそれぞれ指向性の
主軸方向を同じくし、−定間隔dで直線上に配置された
同種の第1のマイクロホン素子および第2のマイクロホ
ン素子である。20は第2のマイクロホン素子1bに接
続された移相器、3は第1のマイクロホン素子1aと移
相器20とに接続された合成器、4は合成器3に接続さ
れたイコライザ、6は出力端子である。
FIG. 6 shows a block diagram of a conventional directional microphone that uses a high-order sound pressure gradient type directional technology. In FIG. 6, 1a and 1b are a first microphone element and a second microphone element of the same type, which have the same direction of the main axis of directivity and are arranged on a straight line at a constant interval d. 20 is a phase shifter connected to the second microphone element 1b, 3 is a combiner connected to the first microphone element 1a and the phase shifter 20, 4 is an equalizer connected to the combiner 3, and 6 is a It is an output terminal.

なお、ここでは説明を簡素化するために、マイクロホン
素子1a、1bの指向性は無指向性、イコライザ4はカ
ットオフ周波数が1608.、の−次のローパスフィル
タトシタ。
In order to simplify the explanation here, the directivity of the microphone elements 1a and 1b is omnidirectional, and the cutoff frequency of the equalizer 4 is 1608. , the − next low-pass filter toshita.

つぎに、構成上の主要部分について第6図および第7図
を用いて詳述する。
Next, the main parts of the configuration will be explained in detail using FIGS. 6 and 7.

第6図は第1のマイクロホン素子12Lおよび第2のマ
イクロホン素子1bと音源との関係を示すものである。
FIG. 6 shows the relationship between the first microphone element 12L, the second microphone element 1b, and the sound source.

第6図において、dは前述したように第1のマイクロホ
ン素子1aと第2のマイクロホン素子1bとの間隔、θ
は第1のマイクロホン素子1aおよび第2のマイクロホ
ン素子1bの指向性の主軸方向と音源方向とのなす角度
、δLは音源からの第1のマイクロホン素子1aと第2
のマイクロホン素子1bとの行路差である。行路差δL
は第(1)式で与えられる。
In FIG. 6, d is the distance between the first microphone element 1a and the second microphone element 1b, θ, as described above.
is the angle between the main axis direction of the directivity of the first microphone element 1a and the second microphone element 1b and the sound source direction, and δL is the angle between the first microphone element 1a and the second microphone element 1b from the sound source.
This is the path difference between the microphone element 1b and the microphone element 1b. Path difference δL
is given by equation (1).

δL:d−CoS(の              ・
・・・・・(1)また、行路差δLによる第1のマイク
ロホン素子1&に対する第2のマイクロホン素子1bの
位相遅れは、伝達関数01で表すと第(2)式のように
指数関数で与えられる。
δL: d-CoS(of ・
...(1) Also, the phase delay of the second microphone element 1b with respect to the first microphone element 1& due to the path difference δL is given by an exponential function as shown in equation (2) when expressed by the transfer function 01. It will be done.

Ga =  exp  (−j  2πf ・ δL/
c )       ・−−−−−(2)ただし、Cは
音速、fは音波の周波数、jは虚数部を表す。
Ga = exp (-j 2πf ・δL/
c) ·------(2) However, C represents the speed of sound, f represents the frequency of the sound wave, and j represents the imaginary part.

第7図は移相器2oの回路図の代表例を示すものである
。第7図において、R,、R2,R3は抵抗、Cはコン
デンサである。この移相器2oの伝達関数を00とする
と、第(3)式で与えられる。
FIG. 7 shows a typical example of a circuit diagram of the phase shifter 2o. In FIG. 7, R, , R2, and R3 are resistors, and C is a capacitor. Assuming that the transfer function of this phase shifter 2o is 00, it is given by equation (3).

G、=(1−j2πfCR3R,/R2)/(1+j2
πfcR,) ・・・・・・(3) ここで、R1:R2のときは、 Go=(1−j2πfcR3)/(1+j2πfCR,
)=(1−j2πfτ)/(1+i2πfτ)・・・・
・・(4) で与えられる。ただし、移相器200時定数τ=Q、i
13  である。
G, = (1-j2πfCR3R, /R2)/(1+j2
πfcR,) ......(3) Here, when R1:R2, Go=(1-j2πfcR3)/(1+j2πfCR,
)=(1-j2πfτ)/(1+i2πfτ)...
...(4) is given by. However, the phase shifter 200 time constant τ=Q, i
It is 13.

以上のように構成された指向性マイクロホンについて、
以下その動作を説明する。
Regarding the directional microphone configured as above,
The operation will be explained below.

マイクロホン素子の指向性の主軸方向に対して角度θか
ら到来した音波は、第(2)式で与えられる位相差をも
って、第1のマイクロホン素子1aと第2のマイクロホ
ン素子1bに入射する。第2のマイクロホン素子1bの
出力は、第(4)式で与えられる移相器20によって位
相を遅らせた後、合成器3によって第1のマイクロホン
素子1aの出力と減算され、その後イコライザ4を介し
て出力される。この合成出力をGtとすると、第(6)
式のようになる。ただし、マイクロホン素子11L、1
bの伝達関数を00、イコライザ4の伝達関数をGo、
とする。
Sound waves arriving at an angle θ with respect to the main axis direction of the directivity of the microphone element enter the first microphone element 1a and the second microphone element 1b with a phase difference given by equation (2). The output of the second microphone element 1b is delayed in phase by the phase shifter 20 given by equation (4), then subtracted from the output of the first microphone element 1a by the synthesizer 3, and then passed through the equalizer 4. is output. If this composite output is Gt, then the (6th)
It becomes like the expression. However, microphone elements 11L, 1
The transfer function of b is 00, the transfer function of equalizer 4 is Go,
shall be.

Gt=G0(1−GaGe)Geq      −e・
(5)第2図は、段数側に示した移相器の位相特性図で
ある。第2図において、曲線aは従来の、すなわち−段
からなる移相器20の伝達関数00の位相特性である。
Gt=G0(1-GaGe)Geq-e・
(5) FIG. 2 is a phase characteristic diagram of the phase shifter shown on the stage number side. In FIG. 2, curve a is the phase characteristic of the transfer function 00 of the conventional phase shifter 20, that is, the negative stage.

なお、点線で示した曲線eはθ=0度のときの伝達関数
G&の位相特性である。ここで第1のマイクロホン素子
1aと第2のマイクロホン素子1bとの間隔はd=23
、移相器2oの時定数τは指向性が最も鋭くなる条件(
τ=d/C/2)に設定した。
Note that the curve e shown by the dotted line is the phase characteristic of the transfer function G& when θ=0 degrees. Here, the distance between the first microphone element 1a and the second microphone element 1b is d=23
, the time constant τ of the phase shifter 2o satisfies the condition (
τ=d/C/2).

第8図は、第(6)式によって与えられる指向性マイク
ロホンの指向特性、すなわち従来の移相器が一段のとき
の指向性マイクロホンの指向特性で、2個の第0次音圧
傾度型である無指向性マイクロホン素子によって第1次
音圧傾度型である単一指向性が得られる。以下同様に、
高次音圧傾度型の指向性化技術を利用することによって
、2個の第1次音圧傾度型によって第2次音圧傾度型が
、2個の第2次音圧傾度型によって第3次音圧傾度型が
というふうに預次、小型でさらに高次の指向性化がはか
れる。
Figure 8 shows the directional characteristic of the directional microphone given by equation (6), that is, the directional characteristic of the directional microphone when the conventional phase shifter is one stage, and is the directional characteristic of the directional microphone with two 0th-order sound pressure gradient types. A certain omnidirectional microphone element provides unidirectionality of the first-order sound pressure gradient type. Similarly below,
By using the directivity technology of the high-order sound pressure gradient type, the second-order sound pressure gradient type is generated by the two first-order sound pressure gradient types, and the third-order sound pressure gradient type is generated by the two second-order sound pressure gradient types. The second sound pressure gradient type is smaller and has even higher order directivity.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のよう力構成では、第2図に示した
ように曲線aと曲線eとは高域周波数において位相が一
致しない。そのために、第8図に示したようにその指向
特性、特にその180度特性は高域周波数において悪く
なるという問題点があった。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above-described force configuration, the curves a and e do not match in phase at high frequencies, as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 8, there is a problem in that its directional characteristics, especially its 180 degree characteristics, deteriorate at high frequencies.

本発明は上記問題点に鑑み、移相器を多段に分割構成す
ることにより、その高域周波数における位相特性を改善
し、高域周波数においても良好な指向性マイクルホンを
提供するものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention improves the phase characteristics at high frequencies by dividing the phase shifter into multiple stages, and provides a directional microphone that is excellent even at high frequencies.

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の指向性マイクロホ
ンは、指向性の主軸方向を同じくし一定間隔で直線上に
配置された同種の第1のマイクロホン素子および第2の
マイクロホン素子と、第2のマイクロホン素子に接続さ
れた多段の移相器と、第1のマイクロホン素子と多段の
移相器とに接続された合成器と、合成器に接続され九イ
コライザとにより構成されている。
Means for Solving the Problems In order to achieve this object, the directional microphone of the present invention includes a first microphone element and a first microphone element of the same type, which are arranged in a straight line at regular intervals and have the same direction of the main axis of directivity. a second microphone element, a multistage phase shifter connected to the second microphone element, a combiner connected to the first microphone element and the multistage phase shifter, and a nine equalizer connected to the combiner. It is made up of.

作用 この構成によシ、小型で指向性が鋭く、かつ高域周波数
においても良好な指向特性が得られるようになった。
Effect: With this configuration, it is compact, has sharp directivity, and can provide good directivity characteristics even at high frequencies.

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例における指向性マイクロホン
のブロック図を示すものである。第1図において、1a
および1bはそれぞれ指向性の主軸方向を同じくし、一
定間隔dで直線上に配置された同種の無指向性の第1の
マイクロホン素子および第2のマイクロホン素子、2は
第2のマイクロホン素子1bに多段に直列接続された移
相器の集合体、2a 、2bおよび2Cは移相器の集合
体2を構成している個々の移相器、3は第1のマイクロ
ホン素子1&と移相器の集合体2とに接続された合成器
、4は合成器3に接続されたイコライザ、6は出力端子
である。nは移相器の集合体20段数である。ここで、
従来例と同様に第1のマイクロホン素子11Lと第2の
マイクロホン素子1bとの間隔は(i=2α、イコライ
ザ4はカットオフ周波数が1sot−1zの一次のロー
パスフィルタトシた。
FIG. 1 shows a block diagram of a directional microphone in an embodiment of the present invention. In Figure 1, 1a
and 1b are omnidirectional first and second microphone elements of the same type that have the same main axis direction of directivity and are arranged in a straight line at a constant interval d, and 2 is the second microphone element 1b. A collection of phase shifters connected in series in multiple stages, 2a, 2b and 2C are individual phase shifters constituting the phase shifter collection 2, 3 is a combination of the first microphone element 1& and the phase shifter. A combiner is connected to the aggregate 2, 4 is an equalizer connected to the combiner 3, and 6 is an output terminal. n is the number of 20 stages of phase shifters. here,
As in the conventional example, the distance between the first microphone element 11L and the second microphone element 1b is (i=2α), and the equalizer 4 is a first-order low-pass filter with a cutoff frequency of 1 sot-1z.

ただし、各移相器の時定数τ4.τ2、・・・・・・、
τ。ば、τ1=τ2=・・・・・・=τ。=d/c/2
/n  ・・・・・・(6)である。この移相器をn段
に直列接続した移相器の集合体2の伝達関数をG。と次
式で与えられる。
However, the time constant τ4 of each phase shifter. τ2,...
τ. For example, τ1=τ2=...=τ. =d/c/2
/n...(6). The transfer function of the phase shifter assembly 2 in which this phase shifter is connected in series in n stages is G. is given by the following equation.

G、=((1−j2πfτ、)/(1+j2πfτ1)
)0・・・・・・(7) 以上のように構成された指向性マイクロホンについて、
以下その動作を説明する。
G, = ((1-j2πfτ,)/(1+j2πfτ1)
)0...(7) Regarding the directional microphone configured as above,
The operation will be explained below.

マイクロホン素子の指向性の主軸方向に対して角度θか
ら到来した音波は、第(匂弐で与えられる位相差をもっ
て、第1のマイクロホン素子1aと第2のマイクロホン
素子1bに入射する。第2のマイクロホン素子の出力は
、第(7′)式で与えられる多段の移相器の集合体2に
よって位相を遅らせられた後、合成器3によって第1の
マイクロホン素子1&の出力と減算され、その後イコラ
イザ4を介して出力される。この合成出力をGtとする
と、従来例と同様に次式のようになる。
A sound wave arriving at an angle θ with respect to the direction of the main axis of directivity of the microphone element is incident on the first microphone element 1a and the second microphone element 1b with a phase difference given by the angle θ. The output of the microphone element is delayed in phase by the multistage phase shifter assembly 2 given by equation (7'), and then subtracted by the synthesizer 3 from the output of the first microphone element 1&, and then the equalizer 4. If this combined output is Gt, the following equation is obtained as in the conventional example.

Gt二00(1−ζG、 ) G、、     ・・・
・・・(8)第2図において、曲線す、c、dはそれぞ
れ2段。
Gt200(1-ζG, ) G,,...
(8) In Figure 2, curves c and d each have two stages.

4段、8段からなる移相器の集合体2の伝達関数06の
位相特性である。
This is the phase characteristic of the transfer function 06 of the phase shifter assembly 2 consisting of four stages and eight stages.

第3図は、移相器が2段のときの指向性マイクロホンの
指向特性である。また、第4図は、移相器が4段のとき
の指向性マイクロホンの指向特性である。
FIG. 3 shows the directional characteristics of the directional microphone when the phase shifter has two stages. Moreover, FIG. 4 shows the directional characteristics of the directional microphone when the phase shifter has four stages.

以上示したように、本実施例によれば、移相器を多段に
することによって、小型で指向性が鋭く、かつ高域周波
数においても良好な指向特性が得られる。
As shown above, according to the present embodiment, by providing a multi-stage phase shifter, it is possible to obtain a small size, sharp directivity, and good directivity characteristics even at high frequencies.

発明の効果 本発明の指向性マイクロホンは、小型で指向性が鋭く、
かつ高域周波数においても良好な指向特性を実現できる
ものである。
Effects of the Invention The directional microphone of the present invention is small and has sharp directivity.
Moreover, good directional characteristics can be achieved even at high frequencies.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例における指向性マイクロホン
のブロック図、第2図は移相器の位相特性図、第3図は
本発明の移相器が2段のときの指向性マイクロホンの指
向特性図、第4図は移相器が4段のときの指向性マイク
ロホンの指向特性図、第5図は従来の指向性マイクロホ
ンのブロック図、第6図はマイクロホン素子と音源との
関係を示す概略図、第7図は移相器の回路図、第8図は
従来の移相器が1段のときの指向性マイクロホンの指向
特性図である。 1a、1b・・・・・・マイクロホン素子、2・・・・
・・移相器の集合体、2&、2b、2Q・・・・・・移
相器、3・・・・・・合成器、4・・・・・・イコライ
ザ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名fス
、fb−−−イイクロホ+ 2、2LXlb)c−−−i%A泰 J−、合・7ヘイ叡 偽  l  図               4−一
一イっライプS−−〜出力4JjF 第 2 図 周汲取rl−IZJ 第3図 第 4 図 第6図 第7図 、’?/ 第8図
Fig. 1 is a block diagram of a directional microphone according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a phase characteristic diagram of a phase shifter, and Fig. 3 is a diagram of a directional microphone when the phase shifter of the present invention has two stages. Directional characteristic diagram. Figure 4 is a directional characteristic diagram of a directional microphone with four stages of phase shifters. Figure 5 is a block diagram of a conventional directional microphone. Figure 6 shows the relationship between the microphone element and the sound source. 7 is a circuit diagram of a phase shifter, and FIG. 8 is a directional characteristic diagram of a directional microphone when the conventional phase shifter has one stage. 1a, 1b...Microphone element, 2...
...Aggregation of phase shifters, 2&, 2b, 2Q...Phase shifter, 3...Synthesizer, 4...Equalizer. Name of agent Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person fsu, fb --- Iikuroho + 2, 2L Ripe S - - ~ Output 4JjF Fig. 2 Circumference rl-IZJ Fig. 3 Fig. 4 Fig. 6 Fig. 7, '? / Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 指向性の主軸方向を同じくし一定間隔で直線上に配置さ
れた同種の第1のマイクロホン素子および第2のマイク
ロホン素子と、前記第2のマイクロホン素子に接続され
た多段の移相器と、前記第1のマイクロホン素子と前記
多段の移相器とに接続された合成器と、前記合成器に接
続されたイコライザとを具備したことを特徴とする指向
性マイクロホン。
a first microphone element and a second microphone element of the same type arranged in a straight line at regular intervals with the same main axis direction of directivity; a multistage phase shifter connected to the second microphone element; A directional microphone comprising: a combiner connected to a first microphone element and the multistage phase shifter; and an equalizer connected to the combiner.
JP62155896A 1987-06-23 1987-06-23 Directional microphone Pending JPS64895A (en)

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