JPH08228395A - マイクロホン装置 - Google Patents
マイクロホン装置Info
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- JPH08228395A JPH08228395A JP7308525A JP30852595A JPH08228395A JP H08228395 A JPH08228395 A JP H08228395A JP 7308525 A JP7308525 A JP 7308525A JP 30852595 A JP30852595 A JP 30852595A JP H08228395 A JPH08228395 A JP H08228395A
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- H04R3/02—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
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- H04R19/04—Microphones
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- H04M1/02—Constructional features of telephone sets
- H04M1/19—Arrangements of transmitters, receivers, or complete sets to prevent eavesdropping, to attenuate local noise or to prevent undesired transmission; Mouthpieces or receivers specially adapted therefor
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- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
- H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
- H04R1/342—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means for microphones
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- Telephone Set Structure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 改良された応答特性を有する単一振動板２次
微分マイクロホン 【解決手段】 ２次微分マイクロホンが、筐体７０内に
設置した１次微分マイクロホン素子１６０を有する。１
対の前部音響導管８０、９０、１００および８０’〜１
００’がそれぞれのポート１０１、１０４からマイクロ
ホン振動板の前面上の前部空洞１４１に延び、１対の後
部音響導管１１０、１２０、１３０および１１０’〜１
３０’がそれぞれのポート１０２、１０４からマイクロ
ホン振動板の後面上の後部空洞１４２に延びる。前部ポ
ート１０１、１０４と後部ポート１０２、１０４とがす
べて従軸に沿ってほぼ同一線上に位置し、後部ポート１
０２、１０３が前部ポート１０１、１０４の中間に位置
する。各ポート１０１〜１０４からマイクロホンの振動
板への音響伝達関数は同等である。マイクロホンの応答
は、サンプリングされた音圧場の、従軸に沿った空間２
次導関数にほぼ比例する。
微分マイクロホン 【解決手段】 ２次微分マイクロホンが、筐体７０内に
設置した１次微分マイクロホン素子１６０を有する。１
対の前部音響導管８０、９０、１００および８０’〜１
００’がそれぞれのポート１０１、１０４からマイクロ
ホン振動板の前面上の前部空洞１４１に延び、１対の後
部音響導管１１０、１２０、１３０および１１０’〜１
３０’がそれぞれのポート１０２、１０４からマイクロ
ホン振動板の後面上の後部空洞１４２に延びる。前部ポ
ート１０１、１０４と後部ポート１０２、１０４とがす
べて従軸に沿ってほぼ同一線上に位置し、後部ポート１
０２、１０３が前部ポート１０１、１０４の中間に位置
する。各ポート１０１〜１０４からマイクロホンの振動
板への音響伝達関数は同等である。マイクロホンの応答
は、サンプリングされた音圧場の、従軸に沿った空間２
次導関数にほぼ比例する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、背騒音を拒否する
ために音圧場の空間２次導関数に応答するように構成さ
れたマイクロホン組立に関し、詳しくは、電話機ハンド
セットのような通信装置に用いられるように適応調整さ
れた、このようなマイクロホン組立に関する。
ために音圧場の空間２次導関数に応答するように構成さ
れたマイクロホン組立に関し、詳しくは、電話機ハンド
セットのような通信装置に用いられるように適応調整さ
れた、このようなマイクロホン組立に関する。
【０００２】
【従来の技術】２次微分（ＳＯＤ）マイクロホンは、１
次微分（ＦＯＤ）又は０次微分（圧力）マイクロホンに
対比してその騒音消去性能が卓越していることが永く認
識されて来ている。初期の段階においては、２個の２次
微分マイクロホンの出力を組み合わせることによって、
若しくは３個又は４個の０次微分マイクロホンの出力を
組み合わせることによって２次微分マイクロホンを形成
することが考えられた。しかし、このような手法は、振
幅および位相応答が非常によく一致したマイクロホンを
使用する必要がある。
次微分（ＦＯＤ）又は０次微分（圧力）マイクロホンに
対比してその騒音消去性能が卓越していることが永く認
識されて来ている。初期の段階においては、２個の２次
微分マイクロホンの出力を組み合わせることによって、
若しくは３個又は４個の０次微分マイクロホンの出力を
組み合わせることによって２次微分マイクロホンを形成
することが考えられた。しかし、このような手法は、振
幅および位相応答が非常によく一致したマイクロホンを
使用する必要がある。
【０００３】エレクトレットマイクロホンが利用できる
ようになる前には、一般の、既製品マイクロホンでは、
必要とされる振幅および位相応答の一致が見られなかっ
た。その結果、実用的な２次微分マイクロホンを当時の
技術で生産するためには、振動板に同等に通じるように
構成された４個の別個のポートを有する単一振動板を用
いることが必要であった。
ようになる前には、一般の、既製品マイクロホンでは、
必要とされる振幅および位相応答の一致が見られなかっ
た。その結果、実用的な２次微分マイクロホンを当時の
技術で生産するためには、振動板に同等に通じるように
構成された４個の別個のポートを有する単一振動板を用
いることが必要であった。
【０００４】単一振動板方式の２次微分マイクロホン
は、空間的に音場をサンプリングするための音響ポート
を有する筐体、の内部に搭載された例えばムービングコ
イル又は圧電変換素子を用いて設計され構築された。
は、空間的に音場をサンプリングするための音響ポート
を有する筐体、の内部に搭載された例えばムービングコ
イル又は圧電変換素子を用いて設計され構築された。
【０００５】（これについては、例えば、文献（A. J.
Brouns, "Second-Order Gradient Noise-Cancelling Mi
crophone," IEEE International Conference on Acoust
ics,Speech, and Signal Processing CH1610-5/81 (May
1981) 786 - 789, およびW. A. Beaverson and A. M.
Wiggins, "A Second-Order Gradient Noise Cancelling
Microphone Using a Single Diaphragm,"J. Acoust. S
oc. Am.22 (1950) 592 - 601.）を参照されたい。）
Brouns, "Second-Order Gradient Noise-Cancelling Mi
crophone," IEEE International Conference on Acoust
ics,Speech, and Signal Processing CH1610-5/81 (May
1981) 786 - 789, およびW. A. Beaverson and A. M.
Wiggins, "A Second-Order Gradient Noise Cancelling
Microphone Using a Single Diaphragm,"J. Acoust. S
oc. Am.22 (1950) 592 - 601.）を参照されたい。）
【０００６】例えば、いくつかの実現例においては、各
ポートへの振動板の音響応答が同一であることを確実に
するために、ポートが、１次微分マイクロホンのまわり
に対称位置になるように正方形の４隅に配置された。こ
れらの単一振動板２次微分マイクロホンは、音圧場の２
軸２次導関数（ｄ2／ｄｘｄｙ） に比例する出力信号を
産出した。（２軸２次導関数は通常（分子：ｄ2、分
母：ｄｘｄｙ） の分数式で表されるがここでは簡略化
してｄ2／ｄｘｄｙ と表記する。同様に、下に示す１軸
２次導関数については、ｄ2／ｄｘ2と表記する。）
ポートへの振動板の音響応答が同一であることを確実に
するために、ポートが、１次微分マイクロホンのまわり
に対称位置になるように正方形の４隅に配置された。こ
れらの単一振動板２次微分マイクロホンは、音圧場の２
軸２次導関数（ｄ2／ｄｘｄｙ） に比例する出力信号を
産出した。（２軸２次導関数は通常（分子：ｄ2、分
母：ｄｘｄｙ） の分数式で表されるがここでは簡略化
してｄ2／ｄｘｄｙ と表記する。同様に、下に示す１軸
２次導関数については、ｄ2／ｄｘ2と表記する。）
【０００７】上記よりも後の一実現例（文献（G. M. Se
ssler, and J. E. West, "Second order gradient uni-
directional microphones utilizing an electret tran
sducer," J. Acoust. Soc. Amer. 58 (1975) 273-278）
に記述）においては、単一振動板２次微分マイクロホン
にエレクトレットマイクロホン素子が組み込まれた。具
体的には、実験的な単一指向性２次微分マイクロホンが
エレクトレットマイクロホンを用いて組み立てられ、１
つの軸に沿った個別の位置における音圧をサンプリング
するために複数の管体がエレクトレットマイクロホンに
挿入された。
ssler, and J. E. West, "Second order gradient uni-
directional microphones utilizing an electret tran
sducer," J. Acoust. Soc. Amer. 58 (1975) 273-278）
に記述）においては、単一振動板２次微分マイクロホン
にエレクトレットマイクロホン素子が組み込まれた。具
体的には、実験的な単一指向性２次微分マイクロホンが
エレクトレットマイクロホンを用いて組み立てられ、１
つの軸に沿った個別の位置における音圧をサンプリング
するために複数の管体がエレクトレットマイクロホンに
挿入された。
【０００８】（「単一指向性」とは、マイクロホンの遠
距離音場感度パターンが、選択された１つの方向におい
て明確に最高状態（ピーク）を示すことを意味する。）
距離音場感度パターンが、選択された１つの方向におい
て明確に最高状態（ピーク）を示すことを意味する。）
【０００９】上記管体の長さおよびそれらのエレクトレ
ットマイクロホンの前部空洞および後部空洞における位
置は、望む単一指向性の遠距離音場応答が得られるよう
に選択された。
ットマイクロホンの前部空洞および後部空洞における位
置は、望む単一指向性の遠距離音場応答が得られるよう
に選択された。
【００１０】望む２次挙動を得るためには、空洞のヘル
ムホルツ共鳴と感知管体のヘルムホルツ共鳴とを精密に
同調させることが必要だった。この同調にかなりの作業
を要するために、この２次微分マイクロホンの量産の実
用性が損なわれることとなった。
ムホルツ共鳴と感知管体のヘルムホルツ共鳴とを精密に
同調させることが必要だった。この同調にかなりの作業
を要するために、この２次微分マイクロホンの量産の実
用性が損なわれることとなった。
【００１１】本発明者は、音圧場の２軸２次導関数の代
わりに１軸２次導関数（ｄ2／ｄｘ2）に比例する出力信
号を産出するように２次微分マイクロホンを構成した場
合には、話者の音声に対する感度を最大にするために話
者の音声場の球面波の波面をよりよく利用できる、とい
うことを見出した。
わりに１軸２次導関数（ｄ2／ｄｘ2）に比例する出力信
号を産出するように２次微分マイクロホンを構成した場
合には、話者の音声に対する感度を最大にするために話
者の音声場の球面波の波面をよりよく利用できる、とい
うことを見出した。
【００１２】この特性は、例えば米国同時継続特許出願
（出願人：C. Bartlett and M. Zuniga、 出願日：１９
９４年４月２１日、名称：Noise-Canceling Differenti
al Microphone Assembly、 出願番号：０８／２３０,９
５５）および（出願人：C. Bartlett and M. Zuniga、
出願日：１９９４年５月４日、名称：Single Diaphragm
Second Order Differential Microphone Assembly、出
願番号：０８／２３７,７９８） に述べられている。
（出願人：C. Bartlett and M. Zuniga、 出願日：１９
９４年４月２１日、名称：Noise-Canceling Differenti
al Microphone Assembly、 出願番号：０８／２３０,９
５５）および（出願人：C. Bartlett and M. Zuniga、
出願日：１９９４年５月４日、名称：Single Diaphragm
Second Order Differential Microphone Assembly、出
願番号：０８／２３７,７９８） に述べられている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、今までのとこ
ろ、マイクロホン設計分野の当業者は、量産し易くかつ
音圧場の１軸２次導関数（ｄ2／ｄｘ2）に比例する出力
を産出する単一振動板２次微分マイクロホンを提供する
ことに成功しておらず、このようなマイクロホンが求め
られていた。
ろ、マイクロホン設計分野の当業者は、量産し易くかつ
音圧場の１軸２次導関数（ｄ2／ｄｘ2）に比例する出力
を産出する単一振動板２次微分マイクロホンを提供する
ことに成功しておらず、このようなマイクロホンが求め
られていた。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者は課題を解決す
るための手段として、話者の音声に対しては、ほぼ全指
向性マイクロホンのような仕方で応答し、しかも遠距離
音場騒音に対しては、ほぼ２次微分マイクロホンのよう
な仕方で応答する、改良された単一振動板２次微分マイ
クロホンを発明した。その結果、本発明の２次微分マイ
クロホンの応答は、ユーザである話者のくちびるからの
距離に対する敏感さが従来技術の２次微分マイクロホン
の場合よりもはるかに少ない。
るための手段として、話者の音声に対しては、ほぼ全指
向性マイクロホンのような仕方で応答し、しかも遠距離
音場騒音に対しては、ほぼ２次微分マイクロホンのよう
な仕方で応答する、改良された単一振動板２次微分マイ
クロホンを発明した。その結果、本発明の２次微分マイ
クロホンの応答は、ユーザである話者のくちびるからの
距離に対する敏感さが従来技術の２次微分マイクロホン
の場合よりもはるかに少ない。
【００１５】これに加えて、本発明の２次微分マイクロ
ホンは、容易に量産が可能である。詳しくは、本発明の
２次微分マイクロホンは、その筐体に、エレクトレット
マイクロホンのような商業的に入手可能な１次微分マイ
クロホン素子を、商業供給業者から供給されるマイクロ
ホン素子のケーシングを貫通する必要なしに容易に挿入
できるように構成されている。
ホンは、容易に量産が可能である。詳しくは、本発明の
２次微分マイクロホンは、その筐体に、エレクトレット
マイクロホンのような商業的に入手可能な１次微分マイ
クロホン素子を、商業供給業者から供給されるマイクロ
ホン素子のケーシングを貫通する必要なしに容易に挿入
できるように構成されている。
【００１６】１次微分マイクロホン素子を内包する上記
筐体内には、１次微分マイクロホン振動板の前面に隣接
して前部空洞が定義され、同様にこの振動板の後面に隣
接して後部空洞が定義される。「前部音響導管」と称す
る１対の導管がそれぞれ第１および第２の前部ポートか
ら前部空洞へ音響エネルギーを伝導し、同様に１対の後
部音響導管がそれぞれ第１および第２の後部ポートから
後部空洞へ音響エネルギーを伝導する。
筐体内には、１次微分マイクロホン振動板の前面に隣接
して前部空洞が定義され、同様にこの振動板の後面に隣
接して後部空洞が定義される。「前部音響導管」と称す
る１対の導管がそれぞれ第１および第２の前部ポートか
ら前部空洞へ音響エネルギーを伝導し、同様に１対の後
部音響導管がそれぞれ第１および第２の後部ポートから
後部空洞へ音響エネルギーを伝導する。
【００１７】これらの音響導管（又は単に、導管）およ
びポートは、「音響緩衝板」（又は単に、緩衝板）（バ
フル）と称する平厚板状の部材内に定義される。緩衝板
は、それぞれ「前面」および「後面」と称する対向する
ほぼ平面状の主表面を有する。前部ポートは緩衝板前面
上に定義され、後部ポートは緩衝板後面上に定義され
る。したがって、前部ポートは主として、緩衝板前面に
入射する音響エネルギーをそれぞれの導管に受け入れ、
後部ポートは主として、緩衝板後面に入射する音響エネ
ルギーをそれぞれの導管に受け入れる。
びポートは、「音響緩衝板」（又は単に、緩衝板）（バ
フル）と称する平厚板状の部材内に定義される。緩衝板
は、それぞれ「前面」および「後面」と称する対向する
ほぼ平面状の主表面を有する。前部ポートは緩衝板前面
上に定義され、後部ポートは緩衝板後面上に定義され
る。したがって、前部ポートは主として、緩衝板前面に
入射する音響エネルギーをそれぞれの導管に受け入れ、
後部ポートは主として、緩衝板後面に入射する音響エネ
ルギーをそれぞれの導管に受け入れる。
【００１８】４個のポート（すなわち２個の前部ポート
および２個の後部ポート）は、ほぼ同等の音響特性を有
し、一般に、ほぼ等しい寸法を有する。上記のように２
個の別個の表面に定義されてはいるが、これら４個のポ
ートはすべて、緩衝板前面および後面に直角な共通の平
面内に位置している。この平面内にあって緩衝板前面お
よび後面に平行する直線を本明細書において「従軸に平
行である」と称する。
および２個の後部ポート）は、ほぼ同等の音響特性を有
し、一般に、ほぼ等しい寸法を有する。上記のように２
個の別個の表面に定義されてはいるが、これら４個のポ
ートはすべて、緩衝板前面および後面に直角な共通の平
面内に位置している。この平面内にあって緩衝板前面お
よび後面に平行する直線を本明細書において「従軸に平
行である」と称する。
【００１９】共通の平面上に投射されたとき、前部ポー
トは後部ポートの中間に位置し、又は前部ポートが後部
ポートの中間に位置する。第１の前部ポートとこれに最
も近い後部ポートとの間の距離は、第２の前部ポートと
これに最も近い後部ポートとの間の距離にほぼ同じであ
る。
トは後部ポートの中間に位置し、又は前部ポートが後部
ポートの中間に位置する。第１の前部ポートとこれに最
も近い後部ポートとの間の距離は、第２の前部ポートと
これに最も近い後部ポートとの間の距離にほぼ同じであ
る。
【００２０】４個の導管は等しい長さおよび断面積を有
し、それぞれの空洞に、音響的に同等の仕方で接続され
る。空洞、導管、およびポートの寸法は、マイクロホン
と空洞と導管とポートとからなる音響システムが、音響
共鳴周波数について３５００Ｈｚよりも低い周波数で１
個しか音響共鳴周波数を有しないようにかつ３５００Ｈ
ｚよりも低い周波数でヘルムホルツ共鳴周波数を有しな
いように定められる。
し、それぞれの空洞に、音響的に同等の仕方で接続され
る。空洞、導管、およびポートの寸法は、マイクロホン
と空洞と導管とポートとからなる音響システムが、音響
共鳴周波数について３５００Ｈｚよりも低い周波数で１
個しか音響共鳴周波数を有しないようにかつ３５００Ｈ
ｚよりも低い周波数でヘルムホルツ共鳴周波数を有しな
いように定められる。
【００２１】使用時には、本発明の２時微分マイクロホ
ンを、ユーザである話者のくちびるに緩衝板前面が面す
るように位置させる。したがって、話者の音声に対応す
る音場が前部ポートに直接に入射すると共に、後部ポー
トが緩衝板によって話者の音声から遮蔽される。その結
果、話者の音声に応答してのマイクロホンの出力は２個
の前部ポートにおける音圧場の合計値にほぼ比例する。
このことから、応答特性は全指向性マイクロホンの応答
特性に似たものとなる。
ンを、ユーザである話者のくちびるに緩衝板前面が面す
るように位置させる。したがって、話者の音声に対応す
る音場が前部ポートに直接に入射すると共に、後部ポー
トが緩衝板によって話者の音声から遮蔽される。その結
果、話者の音声に応答してのマイクロホンの出力は２個
の前部ポートにおける音圧場の合計値にほぼ比例する。
このことから、応答特性は全指向性マイクロホンの応答
特性に似たものとなる。
【００２２】他方、環境騒音は四方に拡散して存在する
傾向にあり、全方向からマイクロホンポートに到達する
ことになりがちである。したがって、たいていの方向か
ら入射する環境騒音に対応する音場に対して、一面又は
他面でのポートの緩衝板による遮蔽は比較的に無効であ
る。その結果、環境騒音に応答してのマイクロホンの出
力は、従軸に沿った音場の２次１軸導関数にほぼ比例す
る。
傾向にあり、全方向からマイクロホンポートに到達する
ことになりがちである。したがって、たいていの方向か
ら入射する環境騒音に対応する音場に対して、一面又は
他面でのポートの緩衝板による遮蔽は比較的に無効であ
る。その結果、環境騒音に応答してのマイクロホンの出
力は、従軸に沿った音場の２次１軸導関数にほぼ比例す
る。
【００２３】本発明のマイクロホンは、約３００Ｈｚか
ら３５００Ｈｚの電話帯域のような、有用な音響周波数
範囲にわたって音声応答と騒音応答との間の区別をつけ
ることが容易である。
ら３５００Ｈｚの電話帯域のような、有用な音響周波数
範囲にわたって音声応答と騒音応答との間の区別をつけ
ることが容易である。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の、改良された２次微分マ
イクロホンの基本原理の理解を得るために、図１の理論
モデルを用いて説明する。本図の意図するところは本発
明の原理教示であって、本発明の現実的な表現ではな
い。図１に示すように、同一平面上の全指向性マイクロ
ホン１〜４のアレイが、音響的に剛性の、平厚板状の緩
衝板（バフル）５に隣接するように配置される。
イクロホンの基本原理の理解を得るために、図１の理論
モデルを用いて説明する。本図の意図するところは本発
明の原理教示であって、本発明の現実的な表現ではな
い。図１に示すように、同一平面上の全指向性マイクロ
ホン１〜４のアレイが、音響的に剛性の、平厚板状の緩
衝板（バフル）５に隣接するように配置される。
【００２５】図から判るように、マイクロホン１および
４が緩衝板５の前面に隣接し、マイクロホン２および３
が緩衝板５の後面に隣接する。これらのマイクロホンの
配置は、上に述べたポートの配置に類似する。マイクロ
ホンはすべて、緩衝板５の縁部６から距離ｈだけ離れて
位置する。距離ｈは一般に１.５〜１３ｍｍ の範囲内に
ある。発明者の試作品においては、距離ｈが３から６ｍ
ｍの範囲内にあるときに優秀な性能が得られた。
４が緩衝板５の前面に隣接し、マイクロホン２および３
が緩衝板５の後面に隣接する。これらのマイクロホンの
配置は、上に述べたポートの配置に類似する。マイクロ
ホンはすべて、緩衝板５の縁部６から距離ｈだけ離れて
位置する。距離ｈは一般に１.５〜１３ｍｍ の範囲内に
ある。発明者の試作品においては、距離ｈが３から６ｍ
ｍの範囲内にあるときに優秀な性能が得られた。
【００２６】マイクロホン１および２の間隔は、マイク
ロホン３および４の間隔に等しい。この間隔は、本発明
の対象となる最高周波数における波長よりもはるかに小
さい。電話に適用する場合、この周波数は一般に約３５
００Ｈｚで、これに対応する波長は約１０ｃｍ、又マイ
クロホンの望ましい間隔は波長の約１／１０より小さく
約１ｃｍである。
ロホン３および４の間隔に等しい。この間隔は、本発明
の対象となる最高周波数における波長よりもはるかに小
さい。電話に適用する場合、この周波数は一般に約３５
００Ｈｚで、これに対応する波長は約１０ｃｍ、又マイ
クロホンの望ましい間隔は波長の約１／１０より小さく
約１ｃｍである。
【００２７】発明者の試作品（プロトタイプ）において
は、マイクロホン１および４の位置に対応するポートを
それぞれ縁部７および８からｈ又はこれより僅か大きい
値の距離だけ離して設置した。しかし、発明者は、これ
より大きい距離でも差し支えないと考える。
は、マイクロホン１および４の位置に対応するポートを
それぞれ縁部７および８からｈ又はこれより僅か大きい
値の距離だけ離して設置した。しかし、発明者は、これ
より大きい距離でも差し支えないと考える。
【００２８】緩衝板の厚さＴは、本発明の対象となる最
高周波数における波長よりもはるかに小さくする必要が
ある。（概して、波長の１／１０より小さい厚さが効果
的である。）
高周波数における波長よりもはるかに小さくする必要が
ある。（概して、波長の１／１０より小さい厚さが効果
的である。）
【００２９】このモデルにおいては、マイクロホンのユ
ーザである話者（人間）の音声が、緩衝板５の表面（前
面）から上方へ距離ａ（図１）に位置する点音源９から
の音場として表される。本発明の実際の実施例において
は、距離ａは一般に ２.５〜７.５ ｃｍである。
ーザである話者（人間）の音声が、緩衝板５の表面（前
面）から上方へ距離ａ（図１）に位置する点音源９から
の音場として表される。本発明の実際の実施例において
は、距離ａは一般に ２.５〜７.５ ｃｍである。
【００３０】緩衝板上の正味音圧分布は、話者の音声か
らの寄与分（図中に球面波の波面１０として象徴的に表
す）と拡散騒音からの寄与分との合計値となる。遠い音
源からの拡散騒音は理論的には、多方向から入射する、
ランダムな振幅および位相を有する平面波の合計として
表される。１つの特定な方向から入射する騒音は、図中
では平面波の波面１１として象徴的に表される。
らの寄与分（図中に球面波の波面１０として象徴的に表
す）と拡散騒音からの寄与分との合計値となる。遠い音
源からの拡散騒音は理論的には、多方向から入射する、
ランダムな振幅および位相を有する平面波の合計として
表される。１つの特定な方向から入射する騒音は、図中
では平面波の波面１１として象徴的に表される。
【００３１】Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４をそれぞ
れ、マイクロホン１、２、３、および４における音圧値
とすると、後部マイクロホン出力を前部マイクロホン出
力から差し引くことによって次式の量ＤＥＬＴＡ２に比
例する差が得られる。 ＤＥＬＴＡ２ ＝ ［（Ｐ１ ＋ Ｐ４）−（Ｐ２ ＋ Ｐ３）］ ＝ ［（Ｐ１ − Ｐ２）−（Ｐ３ − Ｐ４）］
れ、マイクロホン１、２、３、および４における音圧値
とすると、後部マイクロホン出力を前部マイクロホン出
力から差し引くことによって次式の量ＤＥＬＴＡ２に比
例する差が得られる。 ＤＥＬＴＡ２ ＝ ［（Ｐ１ ＋ Ｐ４）−（Ｐ２ ＋ Ｐ３）］ ＝ ［（Ｐ１ − Ｐ２）−（Ｐ３ − Ｐ４）］
【００３２】ｋによって音の波数２π／λを表すことと
する。ここにλを空気中での波長とする。すると、ｋｈ
＜＜１である入射平面波の場合、前部および後部マイク
ロホンには、もし緩衝板が存在しなかったと仮定した場
合に得られるであろう音圧と同じ音圧が、極めてよい近
似で得られることになる。
する。ここにλを空気中での波長とする。すると、ｋｈ
＜＜１である入射平面波の場合、前部および後部マイク
ロホンには、もし緩衝板が存在しなかったと仮定した場
合に得られるであろう音圧と同じ音圧が、極めてよい近
似で得られることになる。
【００３３】その結果として、出力関数ＤＥＬＴＡ２
は、音圧場の１軸２次導関数の２階差近似に比例して、
十分な大きさの波長において拡散騒音に応答する。
は、音圧場の１軸２次導関数の２階差近似に比例して、
十分な大きさの波長において拡散騒音に応答する。
【００３４】しかし、拡散騒音と異なり、ユーザである
話者の音声の音場は、対象となる各周波数における入射
平面波よりも、入射球面波としてより適切にモデル化さ
れる。上記の特性はユーザの音声には当てはまらない。
その代わり、緩衝板が後部マイクロホンをユーザの音声
から遮蔽する傾向となり、その結果として後部マイクロ
ホンにおいて得られる音圧は、前部マイクロホンにおけ
る音圧よりもはるかに小さくなる。
話者の音声の音場は、対象となる各周波数における入射
平面波よりも、入射球面波としてより適切にモデル化さ
れる。上記の特性はユーザの音声には当てはまらない。
その代わり、緩衝板が後部マイクロホンをユーザの音声
から遮蔽する傾向となり、その結果として後部マイクロ
ホンにおいて得られる音圧は、前部マイクロホンにおけ
る音圧よりもはるかに小さくなる。
【００３５】したがって、出力関数ＤＥＬＴＡ２は、前
部マイクロホンの音圧値Ｐ１およびＰ４の合計値にほぼ
比例してユーザの音声の音場に応答することになる。
部マイクロホンの音圧値Ｐ１およびＰ４の合計値にほぼ
比例してユーザの音声の音場に応答することになる。
【００３６】下で更に詳しく述べるように、本発明の２
次微分マイクロホンが、上に述べた原理を実際に適用す
るように設計される。したがって、本発明の２次微分マ
イクロホンは、ユーザの音声に関しては、ほぼ全指向性
マイクロホンのように応答するが、遠距離音場騒音に関
しては、対象となる周波数帯域にわたって、２次微分マ
イクロホンのように応答する。
次微分マイクロホンが、上に述べた原理を実際に適用す
るように設計される。したがって、本発明の２次微分マ
イクロホンは、ユーザの音声に関しては、ほぼ全指向性
マイクロホンのように応答するが、遠距離音場騒音に関
しては、対象となる周波数帯域にわたって、２次微分マ
イクロホンのように応答する。
【００３７】本発明のマイクロホンの実際の実現例は、
単一マイクロホン振動板を用いて容易に形成できる。例
として、図２に示すような、現在好ましい実施例につい
て説明する。
単一マイクロホン振動板を用いて容易に形成できる。例
として、図２に示すような、現在好ましい実施例につい
て説明する。
【００３８】図に示すように、緩衝板は、ＰＭＭＡ、フ
ェノール樹脂又は硬質ゴムのような音響的に剛性の材質
から形成される平厚板状の基体部材５０および６０から
なる。２個の前部音響導管のうちの第１の前部導管が、
基体部材内に形成された、横方向導管部分８０と上昇導
管部分９０と長手導管部分１００とからなり、第２の前
部導管が、対応する導管部分８０’と９０’と１００’
とからなる。
ェノール樹脂又は硬質ゴムのような音響的に剛性の材質
から形成される平厚板状の基体部材５０および６０から
なる。２個の前部音響導管のうちの第１の前部導管が、
基体部材内に形成された、横方向導管部分８０と上昇導
管部分９０と長手導管部分１００とからなり、第２の前
部導管が、対応する導管部分８０’と９０’と１００’
とからなる。
【００３９】同様に、第１の後部導管が、横方向導管部
分１１０と上昇導管部分１２０と長手導管部分１３０と
からなり、第２の後部導管が、対応する導管部分１１
０’と１２０’と１３０’とからなる。
分１１０と上昇導管部分１２０と長手導管部分１３０と
からなり、第２の後部導管が、対応する導管部分１１
０’と１２０’と１３０’とからなる。
【００４０】例示のマイクロホンは更に、適切な、音響
的に剛性の材質で作られた筐体７０からなる。この筐体
７０の内部に円筒形の空洞１４０が定義される。１次微
分マイクロホン素子１６０をこの空洞１４０に挿入する
ことによって、空洞内の残りの空間が前部空洞１４１と
後部空洞１４２とに小分割される。マイクロホン素子１
６０は、筐体７０の内壁に対して音響的に隙間のない密
封状態を形成することが望ましい。このような密封状態
を形成するためには、ゴムリングのような搭載用素子
（図示しない）を用いると便利なことが多い。
的に剛性の材質で作られた筐体７０からなる。この筐体
７０の内部に円筒形の空洞１４０が定義される。１次微
分マイクロホン素子１６０をこの空洞１４０に挿入する
ことによって、空洞内の残りの空間が前部空洞１４１と
後部空洞１４２とに小分割される。マイクロホン素子１
６０は、筐体７０の内壁に対して音響的に隙間のない密
封状態を形成することが望ましい。このような密封状態
を形成するためには、ゴムリングのような搭載用素子
（図示しない）を用いると便利なことが多い。
【００４１】各導管はそれぞれ、前部空洞又は後部空洞
のうちの該当する空洞において終端となる。各導管の反
対側端部は、サンプリングされた音響エネルギーを受け
入れるためのポート１０１〜１０４のそれぞれにおいて
終端となる。ポート１０１および１０４は、例えば基体
部材５０の前面上に位置し、ポート１０２および１０３
は、例えば基体部材５０の後面上に位置する。
のうちの該当する空洞において終端となる。各導管の反
対側端部は、サンプリングされた音響エネルギーを受け
入れるためのポート１０１〜１０４のそれぞれにおいて
終端となる。ポート１０１および１０４は、例えば基体
部材５０の前面上に位置し、ポート１０２および１０３
は、例えば基体部材５０の後面上に位置する。
【００４２】ポート１０１〜１０４の中心は、望ましく
は緩衝板の前面および後面に直角でありかつ従軸（上に
定義）に平行に延びる共通平面内に位置させる。したが
って、ポートは２次元アレイを形成する。
は緩衝板の前面および後面に直角でありかつ従軸（上に
定義）に平行に延びる共通平面内に位置させる。したが
って、ポートは２次元アレイを形成する。
【００４３】図示のように、前部ポートはアレイの外側
部分を占め（従軸に沿って見て）、後部ポートはアレイ
の中間（内側）部分を占める。代わりに、後部ポートを
外側に、又前部ポートを内側に位置させてもよい。マイ
クロホンが遠距離音場騒音に関して２次微分マイクロホ
ンとして機能するために、ポート１０１および１０２の
間の距離は、実際的な許容範囲内でポート１０３および
１０４の間の距離と等しくする。
部分を占め（従軸に沿って見て）、後部ポートはアレイ
の中間（内側）部分を占める。代わりに、後部ポートを
外側に、又前部ポートを内側に位置させてもよい。マイ
クロホンが遠距離音場騒音に関して２次微分マイクロホ
ンとして機能するために、ポート１０１および１０２の
間の距離は、実際的な許容範囲内でポート１０３および
１０４の間の距離と等しくする。
【００４４】これに加えて、上に述べたように、ポート
はすべて、縁部１８０から多くとも距離ｈだけ離し、ポ
ート１０１および１０４は望ましくは縁部２００および
１９０からそれぞれ少なくとも距離ｈだけ離す。
はすべて、縁部１８０から多くとも距離ｈだけ離し、ポ
ート１０１および１０４は望ましくは縁部２００および
１９０からそれぞれ少なくとも距離ｈだけ離す。
【００４５】実際的な許容範囲内で、音響導管の長さお
よび断面積を等しくし、ポートは同一面積とし、前部空
洞１４１および後部空洞１４２を等しい容積とする。導
管の横方向寸法およびポート直径を、対象の最高周波数
における音の波長よりもはるかに小さく（例えば波長の
１／１０よりも小さく）する。
よび断面積を等しくし、ポートは同一面積とし、前部空
洞１４１および後部空洞１４２を等しい容積とする。導
管の横方向寸法およびポート直径を、対象の最高周波数
における音の波長よりもはるかに小さく（例えば波長の
１／１０よりも小さく）する。
【００４６】導管の長さ並びに空洞１４１および１４２
の容積は、音響共鳴が３５００Ｈｚより低い周波数で多
くて１個しか生じないように容易に選択できる。実際、
電話帯域以内ですべての音響共鳴を除去することが可能
な場合がしばしばある。
の容積は、音響共鳴が３５００Ｈｚより低い周波数で多
くて１個しか生じないように容易に選択できる。実際、
電話帯域以内ですべての音響共鳴を除去することが可能
な場合がしばしばある。
【００４７】これらの仕様に合わせて作られたマイクロ
ホンにおいて、各ポートから振動板への音響伝達関数
は、少なくとも実用的意味において同じである。その結
果として、１次微分マイクロホン１６０は、電気導線１
７０において、振動板の前面および後面にかけての正味
音圧差に比例する信号出力を産出する。
ホンにおいて、各ポートから振動板への音響伝達関数
は、少なくとも実用的意味において同じである。その結
果として、１次微分マイクロホン１６０は、電気導線１
７０において、振動板の前面および後面にかけての正味
音圧差に比例する信号出力を産出する。
【００４８】これは概して次式で表される。 ＤＩＦＦ２ ＝ Ｋ（ω）［（Ｐ１ ＋ Ｐ４）−（Ｐ２ ＋ Ｐ３）］ ここに、Ｋ（ω）は周波数に依存する、ポートから振動
板への音響伝達関数である。
板への音響伝達関数である。
【００４９】したがって、上記の理論的説明に基づき、
ユーザの音声の音場への応答としてのマイクロホン出力
は、次式により前部ポートにおける音圧の合計にほぼ比
例する。 Ｋ（ω）（Ｐ１ ＋ Ｐ４） ここに、遠距離音場騒音に応答しての出力は、従軸に沿
った音圧場の１軸２次導関数にほぼ比例する。
ユーザの音声の音場への応答としてのマイクロホン出力
は、次式により前部ポートにおける音圧の合計にほぼ比
例する。 Ｋ（ω）（Ｐ１ ＋ Ｐ４） ここに、遠距離音場騒音に応答しての出力は、従軸に沿
った音圧場の１軸２次導関数にほぼ比例する。
【００５０】なお、電子式周波数形成フィルタを通して
マイクロホン素子の出力を送ることによって、伝達関数
Ｋ（ω）に連関する周波数依存度を修正して例えば電話
帯域にわたって実効的に平坦な正味伝達関数を生成する
ことが可能である。
マイクロホン素子の出力を送ることによって、伝達関数
Ｋ（ω）に連関する周波数依存度を修正して例えば電話
帯域にわたって実効的に平坦な正味伝達関数を生成する
ことが可能である。
【００５１】
【実施例】発明者は、図３に示すような、本発明の２次
微分マイクロホンの実験室プロトタイプを製作した。本
実施例においては、基体部材５０は３つの部分からな
る。すなわち、内部に横方向導管部分８０、８０’、１
１０、および１１０’を定義した厚さ０.８８９ｍｍ
（０.０３５インチ）のポリメタクリル酸メチル（ＰＭ
ＭＡ）のシート３０５.２ に、厚さ０.１２７ｍｍ（０.
００５インチ）の黄銅のシート３０５.１ および３０
５.３ を接着して構成される。
微分マイクロホンの実験室プロトタイプを製作した。本
実施例においては、基体部材５０は３つの部分からな
る。すなわち、内部に横方向導管部分８０、８０’、１
１０、および１１０’を定義した厚さ０.８８９ｍｍ
（０.０３５インチ）のポリメタクリル酸メチル（ＰＭ
ＭＡ）のシート３０５.２ に、厚さ０.１２７ｍｍ（０.
００５インチ）の黄銅のシート３０５.１ および３０
５.３ を接着して構成される。
【００５２】シート３０５.１ 内にはポート１０１およ
び１０４が定義され、 シート３０５.３ 内にはポート
１０２および１０３が定義される。 シート３０５.３
内には上昇導管部分９０、９０’、１００、および１０
０’も定義される。
び１０４が定義され、 シート３０５.３ 内にはポート
１０２および１０３が定義される。 シート３０５.３
内には上昇導管部分９０、９０’、１００、および１０
０’も定義される。
【００５３】本実施例においては、基体部材６０は２つ
の部分からなる。すなわち、厚さ０.８８９ｍｍ（０.０
３５インチ）のポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）の
シート３０６.１ に、厚さ０.１２７ｍｍ（０.００５イ
ンチ）の黄銅のシート３０６.２ を接着して構成され
る。長手導管部分１００および１００’が、シート３０
６.１ 内に形成された単一の連続溝部のそれぞれの端部
として定義され、長手導管部分１３０および１３０’
が、同じシート３０６.１ 内に形成された第２の連続溝
部のそれぞれの端部として定義される。
の部分からなる。すなわち、厚さ０.８８９ｍｍ（０.０
３５インチ）のポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）の
シート３０６.１ に、厚さ０.１２７ｍｍ（０.００５イ
ンチ）の黄銅のシート３０６.２ を接着して構成され
る。長手導管部分１００および１００’が、シート３０
６.１ 内に形成された単一の連続溝部のそれぞれの端部
として定義され、長手導管部分１３０および１３０’
が、同じシート３０６.１ 内に形成された第２の連続溝
部のそれぞれの端部として定義される。
【００５４】シート３０６.２ 内の長孔（スロット）３
１０が導管部分１００および１００’からマイクロホン
振動板の一方の面への音響エネルギーを受け入れ、同じ
シート３０６.２ 内の長孔３１５が導管部分１３０およ
び１３０’からマイクロホン振動板の他方の面への音響
エネルギーを受け入れる。
１０が導管部分１００および１００’からマイクロホン
振動板の一方の面への音響エネルギーを受け入れ、同じ
シート３０６.２ 内の長孔３１５が導管部分１３０およ
び１３０’からマイクロホン振動板の他方の面への音響
エネルギーを受け入れる。
【００５５】本実施例においては、１次微分マイクロホ
ンの筐体７０は３つの部分からなる。すなわち、上部矩
形壁構成要素３０７.１ と下部矩形壁構成要素３０７.
２ と覆いシート３０７.３ とである。２個の矩形壁構
成要素はＰＭＭＡから作られ、覆いシートは厚さ０.１
２７ｍｍ（０.００５インチ）の黄銅から作られる。覆
いシートは下部矩形壁構成要素３０７.２ に接着され
て、１次微分マイクロホンの筐体７０を音響的に密封す
る。１次微分マイクロホン素子３１６用の搭載用素子
（図示しない）がシリコーンゴムから作られた。
ンの筐体７０は３つの部分からなる。すなわち、上部矩
形壁構成要素３０７.１ と下部矩形壁構成要素３０７.
２ と覆いシート３０７.３ とである。２個の矩形壁構
成要素はＰＭＭＡから作られ、覆いシートは厚さ０.１
２７ｍｍ（０.００５インチ）の黄銅から作られる。覆
いシートは下部矩形壁構成要素３０７.２ に接着され
て、１次微分マイクロホンの筐体７０を音響的に密封す
る。１次微分マイクロホン素子３１６用の搭載用素子
（図示しない）がシリコーンゴムから作られた。
【００５６】上記の実施例は、次の寸法に作られた。す
なわち、全長５０ｍｍ、部分３０５.２ の幅２０ｍｍ、
部分３０６.１ の幅１２ｍｍ、ポートの直径３ｍｍ、隣
接する前部ポートと後部ポートとの横方向の中心間のず
れ（オフセット）５ｍｍ、外側ポート間の中心間分離２
０ｍｍ、導管幅３ｍｍ、長手導管部分の長さ１６ｍｍお
よび２６ｍｍ、横方向導管部分の長さ１０ｍｍおよび１
５ｍｍ、上昇導管部分３ｍｍ×３ｍｍ、長手導管部分間
の中心間分離５ｍｍである。
なわち、全長５０ｍｍ、部分３０５.２ の幅２０ｍｍ、
部分３０６.１ の幅１２ｍｍ、ポートの直径３ｍｍ、隣
接する前部ポートと後部ポートとの横方向の中心間のず
れ（オフセット）５ｍｍ、外側ポート間の中心間分離２
０ｍｍ、導管幅３ｍｍ、長手導管部分の長さ１６ｍｍお
よび２６ｍｍ、横方向導管部分の長さ１０ｍｍおよび１
５ｍｍ、上昇導管部分３ｍｍ×３ｍｍ、長手導管部分間
の中心間分離５ｍｍである。
【００５７】又、ポート中心から最も近い縁部までの距
離４.５ ｍｍ、各外側ポートの中心から最も近い横方向
縁部までの距離１３.５ ｍｍ、部分３０６.２ 内の長孔
２.５ｍｍ×６ｍｍ、マイクロホン筐体内部横方向寸法
６ｍｍ×８ｍｍ、マイクロホン直径（搭載用素子を含
む）６ｍｍ、各マイクロホン筐体壁構成要素の高さ３ｍ
ｍである。
離４.５ ｍｍ、各外側ポートの中心から最も近い横方向
縁部までの距離１３.５ ｍｍ、部分３０６.２ 内の長孔
２.５ｍｍ×６ｍｍ、マイクロホン筐体内部横方向寸法
６ｍｍ×８ｍｍ、マイクロホン直径（搭載用素子を含
む）６ｍｍ、各マイクロホン筐体壁構成要素の高さ３ｍ
ｍである。
【００５８】図４に、本発明の２次微分マイクロホンお
よび一般的な全指向性マイクロホンの遠距離音場環境騒
音への応答の比較を示す。試験条件は、各マイクロホン
を携帯用のセルラー電話機ハンドセットに搭載した場合
を模擬した。セルラーハンドセットが通常の話す位置
（ここでは、「０度回転位置」と定義）に保持された場
合に本発明の２次微分マイクロホンの音声スペクトル応
答を全指向性マイクロホンに合わせるために、２次微分
マイクロホンには電子フィルタを併用した。
よび一般的な全指向性マイクロホンの遠距離音場環境騒
音への応答の比較を示す。試験条件は、各マイクロホン
を携帯用のセルラー電話機ハンドセットに搭載した場合
を模擬した。セルラーハンドセットが通常の話す位置
（ここでは、「０度回転位置」と定義）に保持された場
合に本発明の２次微分マイクロホンの音声スペクトル応
答を全指向性マイクロホンに合わせるために、２次微分
マイクロホンには電子フィルタを併用した。
【００５９】図から見て、全指向性マイクロホンに対比
して、本発明の２次微分マイクロホンが電話帯域の大部
分にわたって１０ｄＢ以上の騒音減少を達成しているこ
とが明かである。
して、本発明の２次微分マイクロホンが電話帯域の大部
分にわたって１０ｄＢ以上の騒音減少を達成しているこ
とが明かである。
【００６０】図５には、約２０度下方に回転したセルラ
ー電話機ハンドセットに図４の場合と同じマイクロホン
をそれぞれ搭載した場合のこれらのマイクロホンの応答
の比較を示す。（ここで「下方回転」とは、もし通常の
電話機ハンドセットが、使用中にマイクロホンの位置が
ユーザのくちびるからあごの方へ移動するようにユーザ
の耳のまわりに回転する場合を意味する。）
ー電話機ハンドセットに図４の場合と同じマイクロホン
をそれぞれ搭載した場合のこれらのマイクロホンの応答
の比較を示す。（ここで「下方回転」とは、もし通常の
電話機ハンドセットが、使用中にマイクロホンの位置が
ユーザのくちびるからあごの方へ移動するようにユーザ
の耳のまわりに回転する場合を意味する。）
【００６１】この下方回転した位置において、ユーザの
くちびるから本発明の２次微分マイクロホンの中心（す
なわち、ユーザのくちびるに面するポート間の中点）ま
での距離は約７６ｍｍ（約３インチ）である。図から明
らかなように、電話帯域にわたってこれらのマイクロホ
ンの音声応答の間には大きな差は見られない。すなわ
ち、全指向性マイクロホンと同様に、ユーザのくちびる
からマイクロホンまでの距離の変化が応答にあまり影響
を与えない。
くちびるから本発明の２次微分マイクロホンの中心（す
なわち、ユーザのくちびるに面するポート間の中点）ま
での距離は約７６ｍｍ（約３インチ）である。図から明
らかなように、電話帯域にわたってこれらのマイクロホ
ンの音声応答の間には大きな差は見られない。すなわ
ち、全指向性マイクロホンと同様に、ユーザのくちびる
からマイクロホンまでの距離の変化が応答にあまり影響
を与えない。
【００６２】図６は、本発明のマイクロホン６１０を組
み込んだセルラー電話機ハンドセットの例を示す。図中
に前部ポート６２０および後部ポート６３０を示す。
み込んだセルラー電話機ハンドセットの例を示す。図中
に前部ポート６２０および後部ポート６３０を示す。
【００６３】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【００６４】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、話
者の音声に対しては、ほぼ全指向性マイクロホンのよう
な仕方で応答し、しかも遠距離音場騒音に対しては、ほ
ぼ２次微分マイクロホンのような仕方で応答する、改良
された単一振動板２次微分マイクロホンが得られる。
者の音声に対しては、ほぼ全指向性マイクロホンのよう
な仕方で応答し、しかも遠距離音場騒音に対しては、ほ
ぼ２次微分マイクロホンのような仕方で応答する、改良
された単一振動板２次微分マイクロホンが得られる。
【００６５】すなわち、本発明の２次微分マイクロホン
においては、ユーザである話者のくちびるからの距離に
対する敏感さが従来技術の２次微分マイクロホンの場合
よりもはるかに少ないので、全指向性マイクロホンに類
似した、マイクロホンまでの距離の変化の影響の少ない
好ましい応答特性が得られる。又、遠距離音場騒音に対
しては、全指向性マイクロホンに対比して、本発明の２
次微分マイクロホンでは電話帯域の大部分にわたって顕
著に騒音が減少する。これに加えて、本発明の２次微分
マイクロホンは、その構造的特長から量産が容易であ
る。
においては、ユーザである話者のくちびるからの距離に
対する敏感さが従来技術の２次微分マイクロホンの場合
よりもはるかに少ないので、全指向性マイクロホンに類
似した、マイクロホンまでの距離の変化の影響の少ない
好ましい応答特性が得られる。又、遠距離音場騒音に対
しては、全指向性マイクロホンに対比して、本発明の２
次微分マイクロホンでは電話帯域の大部分にわたって顕
著に騒音が減少する。これに加えて、本発明の２次微分
マイクロホンは、その構造的特長から量産が容易であ
る。
【図１】音響緩衝板に隣接するように位置するマイクロ
ホン列（アレイ）を入射平面波および入射球面波と共に
表す略図である。
ホン列（アレイ）を入射平面波および入射球面波と共に
表す略図である。
【図２】本発明の一実施例を示す簡略化した斜視図であ
る。分かりやすくするため、図２のマイクロホンの向き
を図１および図３の場合と逆にしてある。
る。分かりやすくするため、図２のマイクロホンの向き
を図１および図３の場合と逆にしてある。
【図３】本発明の、製造が容易な実施例を示す分解図で
ある。
ある。
【図４】マイクロホンの応答と周波数との線図である。
本発明のマイクロホンおよび全指向性マイクロホンのそ
れぞれの、遠距離音場における環境騒音への応答の対比
を示す。
本発明のマイクロホンおよび全指向性マイクロホンのそ
れぞれの、遠距離音場における環境騒音への応答の対比
を示す。
【図５】図４のマイクロホンの音声に対する応答の線図
で、各マイクロホンが、下方へ約２０度回転させたセル
ラー電話機ハンドセットに搭載された場合を示す。
で、各マイクロホンが、下方へ約２０度回転させたセル
ラー電話機ハンドセットに搭載された場合を示す。
【図６】本発明のマイクロホンを組み込んだセルラー電
話機ハンドセットを部分的に概略化して示す斜視図であ
る。
話機ハンドセットを部分的に概略化して示す斜視図であ
る。
１、２、３、４ 全指向性マイクロホン ５ 緩衝板（バフル） ６、７、８ （緩衝板の）縁部 ９ 点音源 １０ 球面波の波面 １１ 平面波の波面 ５０、６０ 平厚板状の基体部材 ７０ 筐体 ８０、８０’、１１０、１１０’ 横方向導管部分 ９０、９０’、１２０、１２０’ 上昇導管部分 １００、１００’、１３０、１３０’ 長手導管部分 １０１、１０２、１０３、１０４ ポート １４０ 円筒形の空洞 １４１ 前部空洞部分 １４２ 後部空洞部分 １６０、３１６ １次微分マイクロホン素子 １８０、１９０、２００ 縁部 ３０５.１、３０５.３ 黄銅のシート ３０５.２ ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）のシ
ート ３０６.１ ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）のシ
ート ３０６.２ 黄銅のシート ３０７.１ 上部矩形壁構成要素 ３０７.２ 下部矩形壁構成要素 ３０７.３ 覆いシート
ート ３０６.１ ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）のシ
ート ３０６.２ 黄銅のシート ３０７.１ 上部矩形壁構成要素 ３０７.２ 下部矩形壁構成要素 ３０７.３ 覆いシート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル アンソニー ズニガ アメリカ合衆国，22032，ヴァージニア, フェアファックス，キャリッジパーク ロ ード 4805
Claims (10)
- 【請求項１】 ａ）筐体と、 ｂ）前記筐体に搭載され、前面および後面を備えた振動
板を有する、１次微分マイクロホンと、 ｃ）それぞれ前記筐体内に定義される、前記振動板の前
記前面に隣接する前部空洞および前記振動板の前記後面
に隣接する後部空洞と、 ｄ）第１および第２の前部ポートから前記前部空洞に音
響エネルギーをそれぞれ伝導するための第１および第２
の前部音響導管と、 ｅ）第１および第２の後部ポートから前記後部空洞に音
響エネルギーをそれぞれ伝導するための第１および第２
の後部音響導管と、からなり、 ｆ）前記ポートのそれぞれが同等の断面積を有し、前記
空洞のそれぞれが同等の容積を有し、前記導管のそれぞ
れが同等の長さおよび断面積を有しかつ音響的に同等の
仕方でそれぞれの空洞に接続され、これにより前記導管
のそれぞれがそれぞれのポートから前記振動板への同等
の音響伝達関数を有する、ようにしたマイクロホン装置
において、 ｇ）前記マイクロホンと前記空洞と前記導管と前記ポー
トとからなる音響システムが３５００Ｈｚよりも低い周
波数で１個しか音響共鳴周波数を有しないようにかつ３
５００Ｈｚよりも低い周波数でヘルムホルツ共鳴周波数
を有しないように、前記空洞容積と前記導管長さおよび
断面積と前記ポート断面積とが適応調整され、 ｈ）前記第１および第２の前部ポートと、前記第１およ
び第２の後部ポートとのすべてが、従軸に沿ってほぼ同
一線上にあり、 ｉ）前記後部ポートが前記前部ポートの中間にあり又は
前記前部ポートが前記後部ポートの中間にあり前記前部
ポートのそれぞれがその隣接する後部ポートから等しい
距離だけ離れるように、前記ポートが配置され、これに
より前記マイクロホンの応答が、サンプリングされた音
圧場の、前記従軸に沿っての空間２次導関数にほぼ比例
するようにしたことを特徴とするマイクロホン装置。 - 【請求項２】 前記マイクロホンがエレクトレットマイ
クロホンであることを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項３】 前記音響システムが周波数に依存する応
答機能を有し、 前記装置が、予め定められた仕方で前記応答機能を修正
するための電子フィルタをさらに有することを特徴とす
る請求項１の装置。 - 【請求項４】 短径ｄが、前記前部ポート間の距離と前
記後部ポート間の距離との平均として定義され、 長半径が、話者のくちびると、前記前部ポートと前記後
部ポートとの中点との間に予め定められた最適距離ａだ
け延びるラインセグメントとして定義され、 前記装置が、前記装置の使用時に前記中点を話者のくち
びるからほぼａの距離に維持し、かつ、前記従軸を前記
主軸に対してほぼ垂直に維持するための支援手段をさら
に有し、 比率ｄ／ａの値が、自由空間に懸垂されかつ最大感度が
得られるように方向付けされた仮想の同等マイクロホン
に対して相対的に、前記導管および前記ポートとの組合
せにおいて前記マイクロホンの、前記話者の声に対する
論理的感度を最適化する値、に近くなるように、前記距
離ｄが適応調整されることを特徴とする請求項１の装
置。 - 【請求項５】 前記比率ｄ／ａが、約１．４であること
を特徴とする請求項４の装置。 - 【請求項６】 前記筐体が、音響的に剛性の材質の本体
からなり、前記導管のそれぞれが、該本体の内部表面に
よって定義される細長中空領域であることを特徴とする
請求項１の装置。 - 【請求項７】 前記本体が、ほぼ平面の下部表面を有す
る頂部層と、ほぼ平面の上部表面を有する底部層とから
なり、 前記導管のうちの少なくとも１個の導管が、該底部層内
に形成される溝部からなり、該溝部が該上部表面にほぼ
平行な１個又は２個の長手方向に延びかつ該長手方向に
全長を有し、 該溝部が、該上部表面から該上部表面に直角な方向に該
全長より小さい深さまで延び、 該上部表面と該下部表面とが接触するようにかつ該頂部
層が該溝部に対してこれを音響的に密封する覆い部を形
成するように、該頂部層が該底部層の上に重なって位置
することを特徴とする請求項６の装置。 - 【請求項８】 前記導管のそれぞれが、前記底部層内に
形成された溝部からなることを特徴とする請求項７の装
置。 - 【請求項９】 前記導管のそれぞれが、前記底部層内に
形成された溝部に相互接続される前記頂部層内に形成さ
れた溝部からなり、前記頂部層が、前記底部層内に形成
された溝部に対してこれを音響的に密封する覆い部を形
成し、前記底部層が、前記頂部層内に形成された溝部に
対してこれを音響的に密封する覆い部を形成することを
ことを特徴とする請求項７の装置。 - 【請求項１０】 前面および後面を有する１次微分マイ
クロホンからなるマイクロホン装置であって、 該前面が前部空洞を通して第１および第２の前部音響導
管と音響的に通じ、 該後面が後部空洞を通して第１および第２の後部音響導
管と音響的に通じ、 該導管のそれぞれが、音響エネルギーを受け入れるため
のポートによってそれぞれ終結し、 サンプリングされた音圧場の空間２次導関数に該マイク
ロホンの応答がほぼ比例するように該ポートが配置され
るようにしたマイクロホン装置において、 ａ）前記装置が、音響的に剛性の材質からなりかつほぼ
平面の基体頂部表面を有する平厚板状の基体からなり、 ｂ）溝部からなるパターンが前記基体内に形成され、該
パターンが前記基体の内部表面によって定義され、該溝
部が前記基体頂部表面において開放状態にあり、該溝部
が前記基体頂部表面にほぼ平行な少なくとも１個の長手
方向に延び、 ｃ）前記パターンが、等しい長さおよび断面積を有する
４個の溝部からなり、該４個の溝部のそれぞれが、前記
音響導管のうちの１個の音響導管について特定され、こ
れにより、前記溝部がそれぞれ第１および第２の前溝部
および第１および第２の後溝部と称され、 ｄ）前記パターンが更に、前端が前記前溝部に結合され
後端が前記後溝部に結合された中央空洞からなり、 ｅ）前記マイクロホンが前記中央空洞に搭載され、前記
中央空洞の、前記マイクロホンによって占有されない部
分が、同等容積を有する互いに音響的に隔離された前部
部分と後部部分とに小分割され、該前部部分が、前記前
溝部と前記マイクロホン前面とに隣接しかつ前記前部空
洞について特定され、該後部部分が、前記後溝部と前記
マイクロホン後面とに隣接しかつ前記後部空洞について
特定され、 ｆ）前記ポートのそれぞれが、前記基体の表面における
開口部であり、 ｇ）前記ポートが、直線にほぼ沿って配置され、前記後
部ポートが前記前部ポートの中間に位置し又は前記前部
ポートが前記後部ポートの中間に位置し、前記前部ポー
トのそれぞれがその隣接する後部ポートから同じ距離だ
け離れた位置にあり、これにより、前記マイクロホンの
応答によって表されるべき前記空間２次導関数が１軸導
関数であり、 ｈ）前記装置が更に、ほぼ平面の、覆い部底表面を有す
る覆い部からなり、 ｉ）前記覆い部が前記溝部パターンに対してこれを音響
的に密封する閉鎖物を形成するように、前記覆い部底表
面が前記基体頂部表面に接触して取り付けられるように
したことを特徴とするマイクロホン装置。
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|---|---|---|---|
| US08/333,671 US5539834A (en) | 1994-11-03 | 1994-11-03 | Baffled microphone assembly |
| US333671 | 1994-11-03 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08228395A true JPH08228395A (ja) | 1996-09-03 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| US (1) | US5539834A (ja) |
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| JP (1) | JPH08228395A (ja) |
| KR (1) | KR100225315B1 (ja) |
| CN (1) | CN1075305C (ja) |
| CA (1) | CA2157263C (ja) |
| FI (1) | FI955251A (ja) |
| TW (1) | TW288250B (ja) |
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