(57)【要約】【課題】背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの背面感度抑圧用マイクロホンを理論的に最適な位置に配置した、背面感度抑圧型狭指向性マイクロホン及びその製造方法を提供する。【解決手段】音響管とマイクロホンカプセルを組み合わせる方式の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンであって、音響管１０１とのマイクロホンカプセル１０２を有するラインマイクロホン１０３と、背面感度抑圧用マイクロホンカプセル１０４及び１０５を備え、前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセル１０４及び１０５の背面方向の指向性特性と、前記ラインマイクロホン１０３の背面方向の指向性特性とが、低周波数帯域で一致するように、前記ラインマイクロホン１０３と前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセル１０４及び１０５が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響管とマイクロホンカプセルを組み合わせる方式の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンであって、
音響管とマイクロホンカプセルを有するラインマイクロホンと、
複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルとを備え、
前記ラインマイクロホンの背面方向の指向性特性と、前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルの背面方向の指向性特性とが、低周波数帯域で一致するように、前記ラインマイクロホンと前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルとが配置されていることを特徴とする背面感度抑圧型狭指向性マイクロホン。
【請求項２】
前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルは、音響中心の位置が、前記ラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの指向性係数と、前記マイクロホンカプセルの長さと、前記音響管の長さとから規定される距離Ｌに基づいて、前記ラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの前面を基準に、Ｌだけ正面方向にずらした位置となるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホン。
【請求項３】
前記距離Ｌは、前記ラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの指向性係数をα、前記マイクロホンカプセルの長さをｄ、前記音響管の長さをｌとしたとき、
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であることを特徴とする、請求項２に記載の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホン。
【請求項４】
前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルの個数が２個であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホン。
【請求項５】
音響管とマイクロホンカプセルを有するラインマイクロホンに、複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルを組み合わせる方式の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの製造方法であって、
前記音響管を有するラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの指向性係数をα、前記マイクロホンカプセルの長さをｄ、前記音響管の長さをｌとしたとき、距離Ｌを
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に基づいて導出するステップと、
前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルの音響中心の位置を、前記音響管を有するラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの前面を基準に、Ｌだけ正面方向にずらした位置に配置するステップとを含むことを特徴とする背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの製造方法。
【請求項６】
前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルの個数が２個であることを特徴とする、請求項５に記載の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響管を有するラインマイクロホンと、背面感度抑圧用マイクロホンを組み合わせた、背面感度抑圧型狭指向性マイクロホン及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、単一の音響管を有するラインマイクロホンを単独で用いた狭指向性マイクロホンがある。該ラインマイクロホンは、低周波数帯域では、指向性が広くなるという傾向や、背面感度特性が抑圧されにくいという傾向がある。この傾向は、特に音響管の長さが短い場合に顕著である。この背面感度特性が抑圧されにくいという傾向を改善するために、音響管を有するラインマイクロホンと、背面感度抑圧用マイクロホンを組み合わせ、音響管が短くても（例えば４５ｍｍ程度でも）、低周波数帯域から高周波数帯域にわたる広い周波数帯域にわたり、優れた背面感度の抑圧を実現する背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンが既に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２３１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンによって、広い周波数帯域にわたり、優れた背面感度の抑圧を実現するためには、背面感度抑圧用マイクロホンの配置位置を調節する必要がある。しかし、従来の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンでは、背面感度抑圧用マイクロホンの配置関係を、実験により定めなければならならず、必ずしも最適な配置で構成されているとはいえなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの背面感度抑圧用マイクロホンが理論的に最適な位置に配置された背面感度抑圧型狭指向性マイクロホン及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンは、音響管とマイクロホンカプセルを組み合わせる方式の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンであって、音響管とのマイクロホンカプセルを有するラインマイクロホンと、複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルとを備え、前記ラインマイクロホンの背面方向の指向性特性と、前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルの背面方向の指向性特性とが、低周波数帯域で一致するように、前記ラインマイクロホンと前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルとが配置されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンは、前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルは、音響中心の位置が、前記ラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの指向性係数と、前記マイクロホンカプセルの長さと、前記音響管の長さとから規定される距離Ｌに基づいて、前記ラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの前面を基準にＬだけ正面方向にずらした位置となるように配置されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンは、前記距離Ｌは、前記ラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの指向性係数をα、前記マイクロホンカプセルの長さをｄ、前記音響管の長さをｌとしたとき、
2010206526.tif 000003
であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンは、前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルの個数が２個であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの製造方法は、音響管とマイクロホンカプセルを有するラインマイクロホンに、複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルを組み合わせる方式の背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの製造方法であって、前記音響管を有するラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの指向性係数をα、前記マイクロホンカプセルの長さをｄ、前記音響管の長さをｌとしたとき、距離Ｌを
2010206526.tif 000004
に基づいて導出するステップと、前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルの音響中心の位置を、前記音響管を有するラインマイクロホンの前記マイクロホンカプセルの前面を基準に、Ｌだけ正面方向にずらした位置に配置するステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの製造方法は、前記複数の背面感度抑圧用マイクロホンカプセルの個数が２個であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、音響管を有するラインマイクロホンと、背面感度抑圧用マイクロホンカプセルを組み合わせた背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンにおいて、背面感度抑圧用マイクロホンを理論的に最適な位置に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの構成図である。
【図２】本発明による背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンのブロック図である。
【図３】２５０Ｈｚにおける音響管付きラインマイクロホン、２次音圧傾度型マイクロホン、及び本発明による背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの指向性パターンを示す図である。
【図４】音響管付きラインマイクロホンのモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明による背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの一実施形態の構成図である。１０２、１０４及び１０５は、いずれも指向性マイクロホンカプセルである。
【００１６】
音響管１０１は、狭指向性を得るためにマイクロホンカプセル１０２の前面に取り付けられる。音響管１０１とマイクロホンカプセル１０２とで、ラインマイクロホン１０３を構成する。
【００１７】
マイクロホンカプセル１０４及び１０５は、ラインマイクロホン１０３の近辺に、ラインマイクロホン１０３と指向軸が１８０°逆方向に向くように取り付けられる。マイクロホンカプセル１０４と１０５とで、２次音圧傾度型マイクロホン１０６を構成する。
【００１８】
ラインマイクロホン１０３は正面方向に感度を有し、２次音圧傾度型マイクロホン１０６は正面方向には感度を持たないため、本発明による背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンは、ラインマイクロホン１０３の正面方向の特性には影響を与えずに、背面感度を抑圧することができる。
【００１９】
図２は、本発明による背面感度抑圧用狭指向性マイクロホンの一実施形態のブロック図である。図１と同じ部分については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００２０】
マイクロホンカプセル１０４及び１０５の出力は、増幅回路（図示しない）にてそれぞれ適切に増幅される。減算器２０１は、増幅されたマイクロホンカプセル１０４及び１０５の信号を減算し、２次音圧傾度型の信号を出力する。
【００２１】
ローパスフィルタ２０２は、２次音圧傾度型の出力信号が、広い周波数範囲で狭指向性を得るため、あらかじめ設定されているカットオフ周波数以上の高周波成分をカットして、低周波成分を抽出する。
【００２２】
増幅回路（図示しない）とローパスフィルタ２０２により、ラインマイクロホン１０３の背面方向での信号の大きさ及び位相と、マイクロホンカプセル１０４及び１０５による２次音圧傾度型の出力信号の大きさ及び位相とが互いに接近する。加算減算器２０４は、ラインマイクロホン１０３の出力から２次音圧傾度型の出力を減算する。これにより、ラインマイクロホン１０３の背面方向の感度が低下し、加算減算器２０４の出力として狭指向性の合成出力が得られる。また、マイクロホンカプセル１０４及び１０５の出力に対する増幅回路（図示しない）の設定の仕方により、２次音圧傾度型の出力の位相がラインマイクロホン１０３の出力と逆位相となる場合には、加算減算器２０４は互いの出力を加算し、狭指向性の合成出力を得る。
【００２３】
図３は、一例として２５０Ｈｚにおける各マイクロホンの指向性パターンを示す図である。ａはラインマイクロホン１０３の指向性パターン、ｂは２次音圧傾度型マイクロホン１０６の指向性パターン、ｃはラインマイクロホン１０３の出力信号と２次音圧傾度型マイクロホン１０６の出力信号を合成した後の、背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの指向性パターンを示す。
【００２４】
図３から明らかなように、ラインマイクロホン１０３の指向性パターンａから２次音圧傾度型マイクロホン１０６の指向性パターンｂを引くことにより、背面の指向性パターンが抑圧された背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの指向性パターンｃが得られる。
【００２５】
図４は、音響管を有するラインマイクロホン１０３のモデル図である。背面感度の抑圧条件を求めるために重要となる、ラインマイクロホン１０３の振る舞いについて、図４を用いて以下に説明する。マイクロホンカプセル１０２の前面には、指向特性Ａ（θ）を有する長さｌの音響管１０１が接続されている。このとき、マイクロホンカプセル１０２の長さをｄ、波数をｋ、マイクロホンカプセル単体の全指向性成分と両指向性成分の比を表す指向性係数（全指向／単一指向／両指向：∞／１／０）をαとすると、ラインマイクロホン１０３の指向特性Ｄ（θ）は次式（１）で表され、音響管１０１の指向特性Ａ（θ）は次式（２）で表される。
【００２６】
【数１】
2010206526.tif 000005
【００２７】
なお、式（１）については、例えば『小野他、“音響管を用いた狭指向性マイクロホンにおける背面感度の抑圧条件”、日本音響学会春季研究発表会講演論文集、２−Ｐ−２４（２００９年３月）』に記載されている。式（２）については、例えば『Mason and Marshall,“A Tubular Directional Microphone”, Journal of the Acoustical Society of America, vol.１０, Ｎｏ．３, ２０６−２１５(１９３９)』に記載されている。
【００２８】
本発明では、背面感度が重要であるため、以下θ＝１８０°の場合を考える。θ＝１８０°の場合、Ｄ（１８０°）は次式（１）´、Ａ（１８０°）は次式（２）´で表される。
【００２９】
【数２】
2010206526.tif 000006
【００３０】
ここで、音響管１０１単体の特性であるＡ（１８０°）に着目すると、次式（３）で示すように、音響中心に相当する位相項と振幅項の積に変形することができる。
【００３１】
【数３】
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【００３２】
式（３）を式（１）´に代入すると、次式（４）が導かれる。
【００３３】
【数４】
2010206526.tif 000008
【００３４】
式（４）は、ラインマイクロホン１０３の位相周波数特性を表す。これを打ち消すためには、打ち消す２次音圧傾度型マイクロホン１０６の音響中心が、式（４）の特性を持つラインマイクロホン１０３の音響中心と同じ位置にあればよいことが分かる。ここで、マイクロホンの音響中心とは、マイクロホンが一点で音を集音したとみなした場合の、集音する位置をいう。
【００３５】
ただし、式（４）の特性を持つラインマイクロホン１０３の音響中心は、周波数によって変化するため、固定した音響中心を持つ２次音圧傾度型マイクロホン１０６では、打ち消すことが困難な場合がある。その場合には、式（４）で表される感度が高く打ち消す必要度の高い低周波数帯域において、式（４）と２次音圧傾度型マイクロホン１０６の音響中心を合わせればよい。ここで、低周波数帯域とは、２０Ｈｚから音響管の長さｌが音波の半波長と一致する周波数までのことをいう。
【００３６】
さらに、式（４）は、次式（５）で近似される。
【００３７】
【数５】
2010206526.tif 000009
式（５）は、特に低周波数帯域で式（４）と近似する。
【００３８】
一方、背面感度を打ち消すマイクロホンは、マイクロホンの前面から距離Ｌの位置にある固定の音響中心を持つとすると、マイクロホンカプセルの指向特性Ｅ（θ）は、低周波数帯域でθ＝１８０°の場合、次式（７）で示される係数Ｂを用いて、次式（６）で表される。
【００３９】
【数６】
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【００４０】
背面感度の抑圧には、式（５）と式（６）がすべての周波数帯域で一致することが望ましいが、これは一般にあり得ない。そこで、背面感度の抑圧に重要な低周波数帯域で一致するように、それぞれの波数ｋに関する級数展開の１次までの項が一致する条件を考えると、Ｌは次式（８）で表される。
【００４１】
【数７】
2010206526.tif 000011
【００４２】
これにより、マイクロホンカプセル１０４及び１０５で構成される２次音圧傾度型マイクロホン１０６の音響中心は、ラインマイクロホン１０３を構成するマイクロホンカプセル１０２の前面位置から、Ｌだけ正面方向に（Ｌの値が負の場合には絶対値｜Ｌ｜だけ背面方向に）ずらした位置に配置することで、理論的に最適な配置位置となる。
【００４３】
２次音圧傾度型マイクロホンの音響中心の位置が定まれば、マイクロホンカプセル１０４及び１０５は、２次音圧傾度型マイクロホン１０６の音響中心の位置を基準に、正面方向と背面方向に、マイクロホンカプセル１０４及び１０５の前面までの距離が等間隔になるように配置すればよい。
【００４４】
なお、本実施例では２次音圧傾度型マイクロホン１０６の音響中心の位置を、ラインマイクロホン１０３の音響中心の位置に物理的に合わせたが、いずれかのマイクロホンの出力に時間遅延を加えて等価的に音響中心を合わせても同等の効果が得られる。
【００４５】
また、背面感度の抑圧条件を求めるために最も重要なのは、音響中心の位置を定めることであるため、本発明では、理論的な音響中心の位置について規定し、マイクロホンカプセル１０４と１０５の間隔については特に規定していないが、該間隔は極端に長過ぎたり短過ぎたりすると２次音圧傾度型マイクロホンとして機能しなくなるため、一般的に、マイクロホンカプセルの長さｄ以上であって、音響管の長さｌ以下であることが好ましい。
【００４６】
上述の実施例は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、各マイクロホンカプセルの形状は丸型であっても角型であってもよい。また、背面感度抑圧用マイクロホンカプセルを３個以上有していても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
このように、本発明によれば、背面感度抑圧型狭指向性マイクロホンの背面感度抑圧用マイクロホンを理論的に最適な位置に配置することができるので、正面方向からの音を集音する任意の用途に有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１  音響管
１０２  マイクロホンカプセル
１０３  ラインマイクロホン
１０４  マイクロホンカプセル
１０５  マイクロホンカプセル
１０６  ２次音圧傾度型マイクロホン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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