(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性マイクロフォンをエミュレートする装置であって、以下を含む、
互いに同じである無指向性の第１マイクロフォンと無指向性の第２マイクロフォン、これらは対象とする音の波長範囲における音の最短波長と比較して短い距離ｄだけ互いに離間して配置されている、そして
前記各マイクロフォンの出力を表す入力信号ｒ（ｔ）及びｆ（ｔ）から、信号Ｒ（ｔ）及びＦ（ｔ）を作り出すように構成された入力信号処理用の識別ユニット、前記信号Ｆ（ｔ）は、前記入力信号ｆ（ｔ）と、重み係数によって重み付けされ及び第１遅延時間Ｔ１で遅延された前記信号Ｒ（ｔ）との間の差に依存し、そして前記信号Ｒ（ｔ）は、前記入力信号ｒ（ｔ）と、重み係数によって重み付けされ及び第２遅延時間Ｔ２で遅延された前記信号Ｆ（ｔ）との間の差に依存し、ここで、前記信号Ｆ（ｔ）及び前記Ｒ（ｔ）は、前記両マイクロフォンに対する前記音波の方向と共に変化する応答パターンを有する信号である。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、更に、前記遅延時間の両方を変化させるための手段を有する。
【請求項３】
請求項１又は２記載の装置であって、前記遅延時間Ｔ１及びＴ２は互いに等しい。
【請求項４】
請求項１又は２記載の装置であって、前記遅延時間Ｔ１及びＴ２は互いに等しくない。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の装置であって、Ｔ１＝ｋ＊ｄ／ｃであり、ここで、ｃは音速、そして０＜ｋ＜１である。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の装置であって、
Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）−（１−ｅ）Ｒ（ｔ−Ｔ１）、そして、
Ｒ（ｔ）＝ｒ（ｔ）−（１−ｅ）Ｆ（ｔ−Ｔ２）であり、ここで（１−ｅ）は前記重み係数であり、０＜ｅ＜１である。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の装置であって、更に、前記入力信号処理用の識別ユニットとして、アナログ信号の前記信号Ｒ（ｔ）および／又は前記信号Ｆ（ｔ）を作り出すためのアナログ信号用の識別ユニットを有する。
【請求項８】
請求項７記載の装置であって、前記アナログ信号用の識別ユニットは、前記第１マイクロフォンに接続された第１入力を備える第１減算器と、前記第２マイクロフォンに接続された第１入力を備える第２減算器と、前記第１減算器及び前記第２減算器の出力をそれぞれ、所定の遅延によって遅延させるための第１遅延器及び第２遅延器とを有し、前記第１遅延器の出力は前記第２減算器の第２入力に接続され、前記第２遅延器の出力は前記第１減算器の第２入力に接続されている。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか一項に記載の装置であって、更に、前記入力信号処理用の識別ユニットとして、デジタル信号の前記信号Ｒ（ｔ）および前記信号Ｆ（ｔ）を作り出すためのデジタル信号用の識別ユニットを有する。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の装置であって、前記第１マイクロフォン及び前記第２マイクロフォンの間隔は、１ｃｍ以下である。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置であって、更に、前記信号Ｆ（ｔ）及び前記信号Ｒ（ｔ）を組み合わせて組み合わせ信号ＦＦ（ｔ）を作り出すように作動可能な処理ユニットを有する。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置であって、更に、前記信号Ｆ（ｔ）及び前記信号Ｒ（ｔ）の前記組み合わせを変化させるための手段を有する。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載の装置であって、前記組み合わせ信号は、ＦＦ（ｔ）＝（１−ａ）Ｆ（ｔ）＋ａＲ（ｔ）であり、ここで、０＜ａ＜１である。
【請求項１４】
請求項１１〜１３の何れか一項に記載の装置を含む補聴器。
【請求項１５】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置であって、更に、第３マイクロフォンと、前記第２マイクロフォン及び前記第３マイクロフォンの出力信号を組み合わせて前記入力信号ｒ（ｔ）を作り出す加算器とを有する。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置であって、前記信号ｒ（ｔ）＝ｂｒ２（ｔ）＋（１−ｂ）ｒ３（ｔ）であり、ここで、ｒ２（ｔ）及びｒ３（ｔ）は、前記第２マイクロフォン及び前記第３マイクロフォンから来る信号であり、０＜ｂ＜１である。
【請求項１７】
請求項１〜９の何れか一項に記載の装置であって、更に、第３マイクロフォンと、第１識別ユニット及び第２識別ユニット及び第３識別ユニットとしての前記入力信号処理用の識別ユニットを有し、これら識別ユニットは、それぞれ、各マイクロフォン信号からの第１入力信号及び第２入力信号から、第１出力信号及び第２出力信号を作り出すように作動可能であり、前記第１出力信号は、前記入力信号ｆ（ｔ）と、重み係数によって重み付けされ及び第１遅延時間Ｔ１で遅延された前記信号Ｒ（ｔ）との間の差に依存し、そして前記第２出力信号は、前記入力信号ｒ（ｔ）と、重み係数によって重み付けされ及び第２遅延時間Ｔ２で遅延された前記信号Ｆ（ｔ）との間の差に依存し、ここで、前記第１マイクロフォン及び前記第２マイクロフォンの信号は前記第１識別ユニットに接続され、前記第２マイクロフォン及び前記第３マイクロフォンの信号は前記第２識別ユニットに接続され、前記第１マイクロフォン及び前記第３マイクロフォンの信号は前記第３識別ユニットに接続されている。
【請求項１８】
請求項１５〜１７の何れか一項に記載の装置であって、三つのマイクロフォンが三角形の頂点に配置されている。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置であって、前記三角形は等辺三角形である。
【請求項２０】
請求項１７記載の装置であって、更に、少なくとももう一つのマイクロフォンと、少なくとももう一つの識別ユニットとを有し、前記マイクロフォンは、多角形又は多角体のコーナーに配設されている。
【請求項２１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置であって、前記第１マイクロフォン及び前記第２マイクロフォンと、第３マイクロフォンとを有し、これら三つのマイクロフォンは、直線上に配設され、前記装置は、更に、第１識別ユニット及び第２識別ユニット及び第３識別ユニットとしての前記入力信号処理用の識別ユニットを有し、これら識別ユニットは、それぞれ、各マイクロフォンの出力を表す第１入力信号及び第２入力信号から、第１出力信号及び第２出力信号を作り出すように作動可能であり、前記第１出力信号（Ｆ（ｔ））は、前記第１入力信号（ｆ（ｔ））と、重み係数によって重み付けされ及び第１遅延時間Ｔ１で遅延された前記第２出力信号（Ｒ（ｔ））との間の差に依存し、そして前記第２出力信号（Ｒ（ｔ））は、前記第２入力信号（ｒ（ｔ））と、重み係数によって重み付けされ及び第２遅延時間Ｔ２で遅延された前記第１出力信号（Ｆ（ｔ））との間の差に依存し、ここで、前記第１マイクロフォン及び前記第２マイクロフォンの信号は前記第１識別ユニットに接続され、前記第２マイクロフォン及び前記第３マイクロフォンの信号は前記第２識別ユニットに接続され、そして前記第１識別ユニットの第１出力信号と前記第２識別ユニットの第１出力信号とは、前記第３識別ユニットの各入力に接続されている。
【請求項２２】
請求項２１記載の装置であって、更に、第４識別ユニットを有し、前記第１識別ユニット及び前記第２識別ユニットの前記第２出力は、前記第４識別ユニットの各入力に接続されている。
【請求項２３】
指向性マイクロフォンをエミュレートする信号処理装置であって、以下を含む、
複数のマイクロフォン、
前記マイクロフォンのアナログ信号からそれぞれのデジタル信号を作り出す複数のアナログ−デジタルコンバータ、そして
入力信号処理用の識別ユニット、これは、前記マイクロフォンの複数対のそれぞれから、第１出力信号（Ｆ（ｔ））と第２出力信号（Ｒ（ｔ））とを作り出すように構成され、前記第１出力信号（Ｆ（ｔ））は、対をなす前記マイクロフォンのうちの一方のマイクロフォンからの入力信号（ｆ（ｔ））と、重み係数によって重み付けされ及び第１遅延時間Ｔ１で遅延された前記第２出力信号（Ｒ（ｔ））との間の差に依存し、そして前記第２出力信号（Ｒ（ｔ））は、前記対をなすマイクロフォンのうちの他方のマイクロフォンからの入力信号（ｒ（ｔ））と、重み係数によって重み付けされ及び第２遅延時間Ｔ２で遅延された前記第１出力信号（Ｆ（ｔ））との間の差に依存する。
【請求項２４】
請求項２３記載の信号処理装置であって、前記入力信号処理用の識別ユニットはｎ個のマイクロフォンからｎ＊（ｎ−１）個の出力信号を作りだすように構成されている。
【請求項２５】
請求項２３又は２４記載の信号処理装置であって、更に、前記入力信号処理用の識別ユニットの出力信号をミキシングするためのミキシングユニットを有する。
【請求項２６】
請求項２５記載の信号処理装置であって、更に、前記入力信号処理用の識別ユニットの出力信号に応答して当該入力信号処理用の識別ユニットを制御するアナライザユニットを有する。
【請求項２７】
請求項２６記載の信号処理装置であって、前記アナライザユニットは前記ミキシングユニットを制御するべく作動可能である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、音をピックアップする方法と装置に関する。
【０００２】
補聴器に於いては、音がピックアップされ、増幅され、最後に再び音に変換される。大半の場合、音をピックアップするために全指向性のマイクロフォンが使用される。しかしながら、全指向性のマイクロフォンでは、周囲の雑音も同様にピックアップされるという問題が生じる。補聴器によってピックアップされた信号を処理することによって信号伝送の質を高めることが知られている。例えば、その信号を或る数の周波数帯域に分割し、有用な情報（例えばスピーチ）が含まれている周波数範囲を増幅し、かつ、通常、周囲の雑音が含まれている周波数範囲は抑圧することが知られている。そのような信号処理は、周囲の雑音の周波数がスピーチの典型的な周波数と異なる場合には非常に効果的である。有用な信号が一人の人間のスピーチであり、雑音がその他多数の人間のスピーチから成る、所謂「パーティー状況」においてはほとんど役立たない。この問題を解決するために、カーディオイド（ｃａｒｄｉｏｉｄ）又はハイパーカーディオイド特性を有する指向性マイクロフォンを使用することが提案されている。それらの場合、その補聴器を着用している人の前方の音源からの音は増幅され、その他の方向からの音は抑圧される。これらの状況では指向性マイクロフォンがよく使用されるが、それらにはいくつかの大きな問題がある。例えば、指向性マイクロフォンは嵩高く、通常、等価入力雑音が高く、風に対して極めて敏感である。その状況は、ステレオ又はサラウンド記録が必要な場合には更に問題となる。その場合、より多数のマイクロフォンを使用することが必要である。米国特許第５，２１４，７０９号では、指向性記録パターンを得るために或る距離を有する二つのポイントで音をピックアップするために通常、圧力勾配（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）マイクロフォンを使用することが教示されている。単純で小型の指向性マイクロフォンの最も大きな欠点は、それらが音圧ではなく、気流速度を測定するものであり、従って、それらの音圧に対する周波数レスポンスは＋６ｄＢ／オクターブの傾きを有する。これは、それらの低周波数範囲に於ける圧力感度が高周波数範囲に於いてよりも遥かに低い、ということを意味している。もしも逆フィルタリングをかけると、低周波数に於いてそのマイクロフォン自身のノイズも増幅され、信号対雑音比はフィルタリングをかける前と同じぐらい悪いままとなる。第２の問題は、指向性マイクロフォンを二つの全指向性圧力マイクロフォンで実現すると、それらのマッチングが非常に重要となり、それらの周波数特性は、入ってくる音の方向に非常に大きく依存するものとなることである。したがって、逆フィルタリングは望ましくなく、逆効果となる可能性がある。上述した理由に依り、平穏で静かな環境用としては、多くの場合、全周波数範囲において、リニアな周波数レスポンスと良好な信号対マイクロフォン雑音比を有する全指向性圧力マイクロフォンが使用される。雑音レベルが高い時には、指向性が導入され、そしてその信号レベルが高いことから、信号対マイクロフォン雑音比は重要ではない。
【０００３】
更に、前記米国特許第５，２１４，９０７号には、全指向特性と単指向特性との間で連続的に調節可能な補聴器が記載されている。この解決方法の特別な利点は、少なくとも全指向性モードに於いては、リニアな周波数レスポンスを得ることが出来ることにある。
【０００４】
更に、Ｍ．Ｈａｃｋｌ，Ｈ．Ａ．Ｍｕｌｌｅｒ、Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ  ｄｅｒ  ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ  Ａｋｕｓｔｉｋ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  １９５９から、指向性記録パターンを得るために二重膜システムを使用することが知られている。これらのシステムは、スタジオやプロフェッショナル用途に使用されている。しかしながら、薄膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）の質量及び摩擦によって生じる損失により、その実際の能力は部分的に限定される。そのようなシステムを補聴器用に使用することは知られていない。
【０００５】
いくつかの文献、例えば、ＥＰ  ６９０  ６５７Ａ，ＥＰ  ８６９  ６９７Ａ又はＵＳ３，１０９，０６６Ａは、マイクロフォンの信号が遅延され、これらの遅延された信号がマイクロフォンの元の信号とミキシングされるマイクロフォンシステムを開示している。これにより、例えば、カーディオイドパターンを得ることができる。しかしながら、そのようなフィード・フォワード解決法は、＋６ｄＢ／オクターブの傾きを有する音圧に対する周波数レスポンスを示す。一般に、この問題は、信号の選択的増幅によって部分的に解決可能であるが、そうすれば、雑音も増幅され信号／雑音比が悪化する。
【０００６】
本発明の課題は、上述した問題点を回避し、周波数から実質的に独立した指向性感度で音をピックアップすることを可能にする方法とシステムを開発することにある。更に、単指向特性と全指向特性との間で連続的に指向性を制御し、および／又は、レスポンスの指向又はタイプを変えることも可能であろう。
【０００７】
実験によって、高品質で、かつ、その働きに於いて入力信号の周波数から実質的に独立した指向性信号を得ることが可能であることが示された。選択される種々のパラメータに応じて、カーディオイド、ハイパーカーディオイド、又はその他の指向特性を得ることができる。
【０００８】
尚、第１マイクロフォンと第２マイクロフォンとの間の通常の距離は１ｃｍ以下の範囲であることを明記しておかなければならない。これは、数センチメートル〜１５メートルの範囲である音の通常の波長と比較すると小さい。
【０００９】
従来技術に対する本発明の主要な相違点は、それが一種のフィードバック解法である、つまり、マイクロフォンの信号が遅延されるのではなく、既に遅延された情報を含んでいる合成信号が遅延されることにある。このように構成することによって、周波数に対する依存が見られないことが判った。
【００１０】
本発明の一好適実施例に於いて、二つの減算器が提供され、これらのそれぞれが一つのマイクロフォンに接続されて、その減算器に正の入力を供給し、各減算器の出力が所定時間遅延され、他方の減算器に負の入力として送られる。前記第１減算器の出力は第１指向性信号を表わし、前記第２減算器の出力は第２指向性信号を表わす。音源がこれら二つのマイクロフォンの間の接続線の延長線上に位置する時に、前記第１信号の最大ゲインが得られる。音源が同じ線上で反対方向に位置する時に、他方の信号の最大ゲインが得られる。
【００１１】
上記方法は、主として、音の方向の識別に関連している。この方法に基づき、得られた前記両信号を分析して、例えば、補聴器を着用する人に対する音質を更に向上させることが可能である。一つの可能な信号処理は、前記第１信号と前記第２信号とをミキシングすることである。もしも、例えば、両方の信号が反対方向に於いて最大のカーディオイド形状を持っているならば、これらの二つの信号を所定関係でミキシングすることによってハイパーカーディオイドパターンを有する信号を得ることができる。特に雑音の多い状況に於ける補聴器の分野では、カーディオイドパターンと比較して、ハイパーカーディオイドパターンが有利であることを示すことができる。更に、前記第１信号と前記第２信号とを異なる周波数範囲の信号セットに分割することができる。そして、各周波数範囲に於けるその音の分析に基づいて、適切な指向特性と適切な増幅又は抑圧とを選択するために異なる対策を選択することができる。例えば、スピーチの有用な情報が含まれている周波数帯域では強い指向性パターンとし、その他の周波数帯域では、多かれ少なかれ全指向性パターンが支配的となるようにすることができる。これは、警告信号等はすべての方向から気付かれるべきであるので、有利である。
【００１２】
本発明は、更に、音をピックアップする装置であって、それぞれが減算器の入力ポートに接続された少なくとも二つの実質的に全指向性のマイクロフォンと、第１減算器の出力ポートに接続された入力ポートを有し、その出力信号を所定時間遅延させる遅延ユニットとを備える装置にも関する。本発明に依れば、前記遅延ユニットの出力ポートは、第２減算器の負の入力ポートに接続される。
【００１３】
本発明の好適実施例に依れば、三つのマイクロフォンが設けられ、第２マイクロフォンと第３マイクロフォンとの信号は加算器でミキシングされ、この加算器の出力ポートは前記第２減算器に接続されている。これによって、最大ゲインの方向を所定の角度内に於いてシフトさせることが可能となる。
【００１４】
本発明の別の実施例に於いて、三つのマイクロフォンと三つの識別ユニットが設けられ、第１マイクロフォンは第２及び第３識別ユニットの入力ポートに接続され、第２マイクロフォンは第１及び第３識別ユニットの入力ポートに接続され、そして第３マイクロフォンは第１及び第２識別ユニットの入力ポートに接続される。これにより、その最大ゲインの方向が互いに異なる６つの信号となる三組の出力信号が得られる。これらの出力信号をミキシングすることによって、これらの方向をいずれの所定方向にもシフトすることができる。
【００１５】
好ましくは、多角形又は多面体（ｐｏｌｙｅｄｅｒ）の角に配置される三つ以上のマイクロフォンが提供され、複数の識別ユニットから成るユニット組が設けられ、これら識別ユニットのそれぞれが一対のマイクロフォンに接続されている。多角形形状の配置の場合、その多角形が位置する平面内のすべての方向を識別することが可能である。もしもそれらのマイクロフォンが多面体の角に配置される場合には、三次元空間に於ける方向を識別できる。四面体の角には少なくとも４つのマイクロフォンを配置しなければならない。
【００１６】
一本の直線上に配置された少なくとも三つのマイクロフォンが設けられ、第１と第２のマイクロフォンを第１識別ユニットの入力ポートに接続し、第２と第３のマイクロフォンを第２識別ユニットの入力ポートに接続し、そして、第３の識別ユニットを設けて、その入力ポートを第１及び第２識別ユニットの出力ポートに接続し、更に、第４の識別ユニットを設け、その入力ポートを第１及び第２識別ユニットの他方の出力ポートに接続するならば、写真に於ける超望遠レンズのような特性を持った長さが５０ｃｍ以上のショットガンマイクロフォンのような非常に強力な指向特性を得ることができる。
【００１７】
以下、本発明を、図面に図示されたいくつかの例によって更に説明する。
【００１８】
図１は、音が二つの全指向性のマイクロフォン１ａ，１ｂによってピックアップされることを図示している。第１マイクロフォン１ａは電気信号ｆ（ｔ）を生成し、第２マイクロフォン１ｂは電気信号ｒ（ｔ）を生成する。これらのマイクロフォン１ａ，１ｂが同じものである場合、信号ｆ（ｔ）とｒ（ｔ）とは、前記両マイクロフォン１ａ，１ｂに近づく音の時間差から生じる位相差を除いて同じである。これらのマイクロフォン１ａ，１ｂの前記信号は下記の数式を満たす。
【００１９】
【数１】
ｒ（ｔ）＝ｆ（ｔ−ｄ／ｃ・ｃｏｓφ）    （１）
【００２０】
ここで、ｄは両マイクロフォン１ａ及び１ｂ間の距離、ｃは音速、そしてφは近づく音の方向３と両マイクロフォン１ａ，１ｂ間の接続線２との間の角度、をそれぞれ表わす。
【００２１】
ブロック４は、識別ユニット４を示し、ここに信号ｆ（ｔ）及びｒ（ｔ）が送られる。この識別ユニット４の出力を、それぞれＦ（ｔ）及びＲ（ｔ）とする。これらＦ（ｔ）及びＲ（ｔ）の大きさは角度φに依存し、ここで例えばカーディオイドパターンが得られる。これは、信号ＦとＲの振幅Ａが数式（２）に対応するということを意味する。
【００２２】
【数２】
Ａ＝Ａ0／２・（１＋ｃｏｓφ）              （２）
【００２３】
Ａ0は、音源が両マイクロフォン１ａ及び１ｂ間の接続線２上に位置する場合に得られる最大振幅を表わし、φ＝０の場合にＦ（ｔ）が最大振幅となり、φ＝πの場合にＲ（ｔ）が最大振幅となることを意味する。
【００２４】
信号Ｆ（ｔ）及びＲ（ｔ）は、処理ユニット５に於いて更に処理され、このユニットの出力をＦＦ（ｔ）及びＲＲ（ｔ）とする。
【００２５】
図２に於いて、前記識別ユニット４を更に説明する。前記第１信号ｆ（ｔ）は、第１減算器６ａに送り込まれ、その出力は遅延ユニット７ａにおいて所定時間Ｔ0だけ遅延される。信号ｒ（ｔ）は第２減算器６ｂに送られ、その出力は第２遅延ユニット７ｂに送られ、これも同様に、前記信号を所定時間Ｔ0だけ遅延させる。更に、前記第１遅延ユニット７ａの出力は負の入力として前記第２減算器６ｂに送られ、前記第２遅延ユニット７ｂの出力は負の入力として前記第１減算器６ａに送られる。図２の回路の前記出力信号Ｆ（ｔ）及びＲ（ｔ）は、それぞれ、前記第１及び第２減算器６ａ，６ｂの出力として得られる。下記の数式（３），（４）は、数学的に図２の回路を表わしている。
【００２６】
【数３】
Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）−Ｒ（ｔ−Ｔ0）        （３）
【００２７】
【数４】
Ｒ（ｔ）＝ｒ（ｔ）−Ｆ（ｔ−Ｔ0）        （４）
【００２８】
図２のシステムは、図３に図示されている理想的な二重膜マイクロフォンをシミュレートする。円筒状ハウジング８が、第１膜９ａと第２膜９ｂとによって閉じられている。これらの膜９ａ、９ｂ間の距離は、数式（５）に依って選択される。
【００２９】
【数５】
ｄ＝ｃＴ0                                （５）
【００３０】
この場合、信号Ｆ（ｔ）は第１膜９ａから得ることができ、信号Ｒ（ｔ）は膜９ｂから得ることができる。二重膜マイクロフォンと図２の回路との類似性は、理想的なケースにのみ適用されることを明記しなければならない。現実には、摩擦、膜質量、その他の影響によって、結果は大幅に異なる。
【００３１】
上記システムは、安定性の限界で作動する。安定したシステムを得るためには、前記フィードバック信号のために僅かなダンピング作用が必要である。従って、上記数式（３）及び（４）は、次のように改変される。ここでε＜＜１は、安定性を保証する定数である。
【００３２】
【数６】
Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）−（１−ε）Ｒ（ｔ−Ｔ0）    （３ａ）
【００３３】
【数７】
Ｒ（ｔ）＝ｒ（ｔ）−（１−ε）Ｆ（ｔ−Ｔ0）    （４ａ）
【００３４】
図２の回路は、遅延Ｔ0が両遅延ユニット７ａ、７ｂに於いて等しい場合にのみ二重膜マイクロフォンに対応するものであることが明らかである。図２の回路の利点は、異なる出力関数Ｆ（ｔ）及びＲ（ｔ）を得るために、遅延ユニット７ａ、７ｂに於いてそれぞれ異なる遅延時間Ｔ0aおよびＴ0bとすることが可能であることである。
【００３５】
上述した実施例に於いて、最大ゲインが得られる方向は、両マイクロフォン１ａ、１ｂ間の接続線によって形成される。図４ａと図４ｂの実施例は、マイクロフォンを移動させることなく、最大ゲインが得られる方向をシフトすることを可能にする。図４ａと、同様に図４ｂに於いて、三つのマイクロフォン１ａ，１ｂ，１ｃが三角形の角に配置されている。図４ａの実施例では、マイクロフォン１ｂと１ｃとの信号が加算器１０でミキシングされる。この加算器１０の出力は、下記の数式（６）によって得られる。
【００３６】
【数８】
ｒ（ｔ）＝（１−α）ｒ1（ｔ）＋αｒ2（ｔ）    （６）
ここで０≦α≦１。
【００３７】
信号Ｆ（ｔ）、Ｒ（ｔ）の処理は図２によって行われる。α＝０の場合、Ｆ（ｔ）の最大ゲインは、マイクロフォン１ａ、１ｂ間の前記接続線に沿う方向３ｂで近づく音に関して得られる。他方、α＝１であれば、Ｆ（ｔ）の最大ゲインは、マイクロフォン１ａ、１ｃ間の接続線に沿う方向３ｃで近づく信号に関して得られる。αがその他の値の場合には、最大値は矢印３ｂと３ｃの間の方向に沿って近づく音に関して得られる。
【００３８】
図４ｂの実施例において、三つの識別ユニット４ａ，４ｂ，４ｃが設けられ、これらはそれぞれが、三つのマイクロフォン１ａ，１ｂ，１ｃの内の一対のマイクロフォンに接続されている。これらのマイクロフォン１ａ，１ｂ，１ｃは、等辺三角形の角に配置されているので、識別ユニット４ｃの出力関数の最大値は、クロック１１によって示す方向１と７とにおいて得られる。識別ユニット４ａの最大ゲインは、方向９と３とで得られ、識別ユニット４ａの最大ゲインは方向１１と５とで得られる。この図４ｂの構成によって、音の方向の識別力が高い音記録用に非常に優れた６つの出力信号のセットが作り出される。例えば、コンサートホールに於いて、６つのチャンネルで記録する能力によって極めて優れたサラウンドインプレッションを与える一つの従来式マイクロフォンのハウジング内に収納された三つのマイクロフォンからなる一つの小さな構造によって、音をピックアップすることが可能である。上述した方向は、図４ａに図示した実施例と類似の方法によって、例えば、識別ユニット４ｃからの出力関数Ｆを識別ユニット４ａからの出力関数Ｆとミキシングする、等によって、連続的に変化させることができる。これによって、最大ゲインを、クロック１１の１と３との間のどの方向にも向けることができる。
【００３９】
もしも４つのマイクロフォン（図示せず）を四面体の角に配置すれば、最大ゲインの方向は、平面内のみならず、三次元空間に於いても変更可能となる。
【００４０】
上述した実施例は、一次（ｆｉｒｓｔ  ｏｒｄｅｒ）の指向特性を有している。図５の実施例では、より高次の指向特性を得ることが可能である。この場合、三つのマイクロフォン１ａ，１ｂ，１ｃが直線上に配置されている。第１識別ユニット４ａが第１及び第２マイクロフォン１ａ，１ｂの信号をそれぞれ処理する。第２識別ユニット４ｂが、第２及び第３マイクロフォン１ｂ，１ｃの信号をそれぞれ処理する。第１識別ユニット４ａのフロント信号Ｆ1と、第２識別ユニット４ｂのフロント信号Ｆ2とが第３識別ユニット４ｃに送られる。第１識別ユニット４ａのリア信号Ｒ1と、第２識別ユニット４ｂのリア信号Ｒ2とが第４識別ユニット４ｄに送られる。図５の全ての識別ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、実質的に同じである。第３識別ユニット４ｃから、二次のフロント信号を表わす信号ＦＦが得られる。同様に、第４識別ユニット４ｄから、二次のリア信号を表わす信号ＲＲが得られる。これらの信号は、図２の回路の信号Ｆ及びＲよりもより明確な指向特性を示している。
【００４１】
図５の回路によって、或る種の音源の音が周囲雑音に邪魔されずにピックアップされる必要がある場合に必要な、非常に高い指向性を有する信号を得ることができる。
【００４２】
図６に於いて、本発明の方法が実質的にアナログ回路として実現されている本発明の詳細な回路が図示されている。マイクロフォン１ａ，１ｂは、補聴器に使用されるような小型のエレクトレット圧力（ｅｌｅｃｔｒｅｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）マイクロフォンである。増幅後、信号は、インバータと加算器とから成る減算器６に導かれる。遅延ユニット７ａ，７ｂは、クロック発生器１２から得られる信号Ｑ及びＱ’によって駆動されるフォロワとスイッチとによって実現されている。前記信号Ｆ及びＲのためのローパスフィルタとミキシングユニットがブロック１３に含まれている。
【００４３】
これに代えて、マイクロフォンの信号をデジタル処理によって処理することももちろん可能である。
【００４４】
図７は、いくつかのマイクロフォン１ａ，１ｂ，１ｃ，．．．１ｚが、例えば、多角形又は三次元の四面体の角に配置されているブロック図を示している。Ａ／Ｄコンバータ１９でのデジタル化の後、ｎ−次元識別ユニット１４は、一組の信号を生成する。もしもこの識別ユニット１４が、各信号対に対して図２のタイプの一つの識別ユニットから構成されるならば、ｎ個のマイクロフォン１ａ，１ｂ，１ｃ，．．．．１ｚに対してｎ（ｎ−１）の指向性信号の組が得られる。アナライザユニット１５に於いて、信号が分析され、最終的に、フィードバック情報１６が、信号処理を制御するために識別ユニット１４に送り戻される。更に、識別ユニット１４の信号は、それもアナライザユニット１５によって制御されるミキシングユニット１８へと送られる。出力信号１７の数は、信号記録用に必要なチャンネルに応じて選択することができる。
【００４５】
図８に於いて、数値シミュレーションの結果が、種々の値のＴ0に関して図示されている。Ｔ0は、数式（７）によって選択される。
【００４６】
【数９】
Ｔ0＝ｋ・ｄ／ｃ                            （７）
【００４７】
ここでｋは比例定数、ｄは二つのマイクロフォン間の距離、そしてｃは音速である。ｋ＝１の場合、図３の二重膜マイクロフォンがシミュレートされ、カーディオイドパターン（線２０）が得られる。より小さな値のｋの場合には、ｋ＝０．８；ｋ＝０．６；ｋ＝０．４及びｋ＝０．２の場合の線２１，２２，２３及び２４で示すようなハイパーカーディオイドパターンが得られる。
【００４８】
図９は、下記の数式（８）による信号処理のための指向特性を図示している。
【００４９】
【数１０】
ＦＦ（ｔ）＝（１−α）Ｆ（ｔ）＋αＲ（ｔ）    （８）
【００５０】
【数１１】
ＲＲ（ｔ）＝（１−α）Ｒ（ｔ）＋αＦ（ｔ）    （９）
【００５１】
α＝０の場合、線３１で示すカーディオイドパターンが得られる。より大きな値のαの場合には、線３２，３３，３４，３５，３６及び３７がそれぞれ得られる。線３７は、α＝１／２の場合の理想的な全指向特性である。図９に於いてｋは１に設定されている。
【００５２】
図１０は、数式（８），（９）による図９と同じ信号処理で、但しｋ＝０．５に設定した場合の結果を図示している。ハイパーカーディオイド４１から始めて、αの値を増加させることによって線４２，４３，４４，４５及び４６が得られ、ここでα＝１／２の場合に、線４６による全指向特性が得られる。
【００５３】
本発明に依れば、周波数レスポンス又は指向特性が音の周波数に依存することなく、指向性感度をもって音をピックアップすることが可能である。更に、パーツを機械的に移動させることなく、カーディオイドからハイパーカーディオイド、双指向性、更には、全指向特性へと、指向特性を変更することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のブロック図
【図２】本発明の主要部分の回路図
【図３】二重膜マイクロフォンの概略図
【図４ａ】本発明の別実施例の変形例の回路図
【図４ｂ】本発明の別実施例の変形例の回路図
【図５】本発明の更に別の実施例の回路図
【図６】別の実施例の詳細な回路図
【図７】本発明の更に別の実施例のブロック図
【図８】本発明に依る方法によって得られる典型的な指向特性
【図９】本発明に依る方法によって得られる典型的な指向特性
【図１０】本発明に依る方法によって得られる典型的な指向特性
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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