CN101228809B - 声音接收装置 - Google Patents
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Abstract
在声音接收装置(101)中，通过支撑弹簧(103)，在框体(110)的开口凹部(201、202)内配设麦克风(111、112)，使麦克风(111、112)与内周壁(301、302)处于非紧贴状态，并且麦克风(111、112)位于不同于开口凹部(201、202)的容积中心点的位置，直接到达麦克风(111、112)的声波SWa以规定的相位差被麦克风(111、112)接收。将麦克风(111、112)接收到的声波作为输出信号输出到信号处理部(102)，利用滤波器(104)去除规定的低频带的信号成分后，通过放大器(105)放大，然后通过相位器(121)使其变为相同相位并输出。
Description
技术领域
本发明涉及具有由多个麦克风元件(以下简称“麦克风”)构成的麦克风阵列的声音接收装置。
背景技术
以往，作为输入声音的声音输入装置，例如提出了在特定说话者方向上具有指向性的麦克风装置。这样的麦克风装置如下构成。即，麦克风装置例如具有3个无指向性麦克风单元A～C，用其中的每2个的组合构成右声道(麦克风单元A和C的组合)或者左声道(麦克风单元B和C的组合)，对于右声道，利用高通滤波器(highpass filter)去除麦克风单元A的输出信号的低频成分，利用相位器使麦克风单元C的输出信号的相位延迟，将相位器的输出信号反相相加到高通滤波器的输出信号中，用均衡器修正频率特性后，将其作为输出信号，对于左声道也同样地进行处理，则能够进行高S/N比的采音(例如，参照下述专利文献1)。
此外，麦克风装置具有2个无指向性麦克风单元A、B，利用高通滤波器去除麦克风单元A的输出信号的低频成分，利用移相器使无指向性麦克风单元B的输出信号的相位延迟，将移相器的输出信号反相相加到高通滤波器的输出信号中，用均衡器修正频率特性后输出，则能够进行高S/N比的采音(例如，参照下述专利文献2)。
另外，麦克风装置具有2个单一指向性麦克风，在一个麦克风的最大灵敏度方向上，在该一个麦克风与容器内设置的电气电路部件之间设置至少1cm3的空气层，在另一个麦克风的最大灵敏度方向上，在该另一个麦克风与容器内设置的电气电路部件之间设置至少1cm3的空气层，则能够使整个结构小型化，同时能够降低指向性的劣化(例如，参照下述专利文献3)。
专利文献1：日本专利第2770593号公报
专利文献2：日本专利第2770594号公报
专利文献3：日本专利第2883082号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，例如在行驶中的车辆内等相对振动大的地方配置上述现有的麦克风装置的情况下，在这些麦克风装置中，麦克风自身接收了0Hz～200Hz左右的低频带的行驶振动。由于这样的低频带的振动使麦克风中产生的噪声信号的相对振幅大，因此超过了麦克风用的放大器的放大临界点，例如存在这样的问题：相当于人类发声频带的声音的声音信号不清晰，特别是在声音识别系统中识别该声音的情况下识别率低。
此外，例如在为了实现来自麦克风装置的采音方向的采音效率的提高和相位扩散而将麦克风设置于框体的开口孔等中的麦克风装置的情况下，由于开口孔的内周壁成为振动板而产生的振动也会成为声波到达麦克风中，因此，上述问题的影响进一步扩大。
本发明是鉴于上述问题点而作出的，其目的在于提供一种利用简单结构能够提高声音信号的S/N比的声音接收装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，达到上述目的，本发明涉及的声音接收装置声音接收装置的特征在于，具有：多个麦克风，其接收传来的声波，框体，其具有多个开口凹部，所述多个开口凹部分别收容所述多个麦克风，并使所述声波入射，支撑体，其分别位于所述多个开口凹部的内周壁和所述多个麦克风之间，并分别以非紧贴状态将所述多个麦克风支撑固定在所述内周壁上；所述多个麦克风通过所述支撑体分别配设在与所述开口凹部的容积中心点不同的位置。
此外，在上述发明中，所述多个麦克风也可以是无指向性的麦克风。
此外，在上述发明中，也可以配设所述多个麦克风，使得各麦克风的内部的振动板的主面配置在同一平面上。
此外，在上述发明中，所述支撑体可以分别由以下材质的弹性体构成，该材质是指，所述支撑体与所述麦克风的质量之间的共振频率未包括在规定低频带中的材质。
此外，在上述发明中，所述弹性体可以由海绵材料、弹簧材料、塑料材料和弹性体中的至少一种构成。
此外，在上述发明中，也可以具有：高通滤波器电路，其输入从所述多个麦克风输出的电信号，并从该电信号中去除处于规定低频带范围内的频率成分，然后输出由剩余频率成分构成的电信号；放大器，其放大所述高通滤波器电路所输出的电信号；相位器，其基于所述放大器放大后的电信号，使所述多个麦克风接收的声波变为相同相位。
此外，在上述发明中，所述规定低频带可以包括50～100Hz的频带。
此外，在上述发明中，所述相位器可以使用傅立叶变换的相频谱图进行相位运算处理。
发明效果
本发明涉及的声音接收装置起到了能够利用简单的结构来实现提高声音信号的S/N比的效果。
附图说明
图1是示出具有本发明的实施方式涉及的声音接收装置的声音处理装置的框图。
图2是图1中示出的声音接收装置的滤波器中的频率特性图。
图3是示出图1中示出的声音接收装置的外观的立体图。
图4是第一实施例涉及的声音接收装置的剖面图。
图5是图4中示出的声音接收装置的一部分放大剖面图。
图6是示出第一实施例涉及的声音接收装置的其他例子的剖面图。
图7是第二实施例涉及的声音接收装置的剖面图。
图8是第三实施例涉及的声音接收装置的剖面图。
图9是示出第三实施例涉及的声音接收装置的其他例子的剖面图。
图10是示出第三实施例涉及的声音接收装置的其他例子的剖面图。
图11是第四实施例涉及的声音接收装置的剖面图。
图12是第五实施例涉及的声音接收装置的剖面图。
图13是第六实施例涉及的声音接收装置的剖面图。
图14是第七实施例涉及的声音接收装置的剖面图。
图15是第八实施例涉及的声音接收装置的剖面图。
图16是表示具有现有的声音接收装置的声音处理装置中的频率振幅和频率特性的时间变化的说明图。
图17是表示具有本发明的实施方式涉及的声音接收装置的声音处理装置中的频率振幅和频率特性的时间变化的说明图。
图18是示出本发明的实施方式涉及的声音接收装置的应用例的说明图。
图19是示出本发明的实施方式涉及的声音接收装置的应用例的说明图。
图20是示出本发明的实施方式涉及的声音接收装置的应用例的说明图。
附图标记的说明
100声音处理装置
101声音接收装置
102信号处理部
103支撑弹簧
104滤波器
105放大器
106支撑海绵
107支撑硅橡胶
110框体
111、112麦克风
113麦克风阵列
121相位器
122加法电路
123声源判定电路
124乘法电路
200前表面
201、202、802、912开口凹部
210背面
301、302、502、601、701、702、812、902内周壁
411、412单元
500、600吸音部件
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明涉及的声音接收装置的最佳实施方式。此外，本发明并不仅限定于该实施方式。
(实施方式)
首先，针对具有本发明的实施方式涉及的声音接收装置的声音处理装置进行说明。图1是示出具有本发明的实施方式涉及的声音接收装置的声音处理装置的框图。在图1中，声音处理装置100具有声音接收装置101和信号处理部102。
声音接收装置101由框体110和麦克风阵列113构成，所述麦克风阵列113由多个(为了简化，在图1中为2个)的麦克风111、112构成。各麦克风111、112由无指向性麦克风构成，麦克风阵列113以规定间隔d配置。该麦克风阵列113以规定的相位差接收来自外部的声波SW。即，具有相当于错开了距离a(a＝d·sinθ)的时间差τ(τ＝a/c、c是音速)。
信号处理部102基于从麦克风阵列113通过配线220输出的输出信号，推断来自目的声源的声音，并屏蔽因机械振动而产生的电信号。具体地说，例如，作为基本结构，信号处理部102具有与多个麦克风111、112相对应的多个滤波器104、这些多个滤波器104的后段所具有的多个放大器105、相位器121、加法电路122、声源判定电路123和乘法电路124。
在此，针对信号处理部102所具有的滤波器104简单地说明。图2是图1中示出的声音接收装置101的滤波器104中的频率特性图。如图2所示，滤波器104是由例如以200Hz为截止频率的四次巴特沃兹(Butterworth)型电路构成的高通滤波器(HPF)。关于高通滤波器，是公知的技术，故在此省略说明。
放大器105在规定的范围内放大来自麦克风阵列113的输出信号，该输出信号已经通过滤波器104去除了200Hz以下的低频成分。在这样地利用放大器105放大来自麦克风阵列113的输出信号的前阶段中，通过滤波器104 去除低频成分，从而能够避免因由振动产生的低音域信号输入到放大器105中而发生的所谓超过量程(scale out)现象。
相位器121使从一个麦克风112输出并用滤波器104和放大器105处理过的电信号与从另一个麦克风111输出并用滤波器104和放大器105处理过的电信号变为相同相位。加法电路122将从麦克风111输出并用滤波器104和放大器105处理过的电信号与来自相位器121的输出信号相加。此外，相位器121优选是例如数字相位器，而且，例如对电信号进行傅立叶变换后，再通过使用傅立叶空间中的相频谱图(Frequency-Phase Spectrum)的处理来进行相位运算，从而在相位器121中实现相位运算处理。
声源判定电路123基于从麦克风阵列113输出并用滤波器104和放大器105处理过的电信号来判定声源，输出1位的判定结果(“1”时是目的声源，“0”时是噪声源)。乘法电路124将来自加法电路122的输出信号和来自声源判定电路123的判定结果相乘。
然后，向例如未图示的声音识别系统输出已由乘法电路124相乘后的来自信号处理部102的输出信号。此外，在信号处理部102的后段配置了扬声器(未图示)的情况下，也可以利用该扬声器输出由信号处理部102推断的声音信号，即输出与来自乘法电路124的输出信号相应的声音。此外，在此，声音接收装置101和信号处理部102是不同体的结构，但例如也可以在声音接收装置101内设置信号处理部102。
接着，针对图1中示出的声音接收装置101进行说明。图3是示出图1中示出的声音接收装置101的外观的立体图。在图3中，声音接收装置101的框体110例如形成为长方体形状。此外，该框体110例如由从丙烯酸类树脂、硅橡胶、聚氨酯、铝等中选择的吸音部件形成。并且，在框体110的前表面200形成有多个(在图3中是2个)开口凹部201、202，这些开口凹部201、202的数量对应于构成麦克风阵列113的麦克风111、112的数量(在图3中是2个)。这些开口凹部201、202例如沿着框体110的前表面200中的长轴方向形成为一列，并且开口端211、212位于前表面200侧。
此外，如图4所示，开口凹部201、202例如分别具有不贯穿框体110的背面210的大致抛物线形状的内周壁301、302，各麦克风111、112分别配设在与各开口凹部201、202的焦点(三维中心点)即容积中心点不同的位置上， 并由作为支撑体的支撑弹簧103(在此，对于一个麦克风有多个)固定支撑。由此，能够避免在容积中心点配设了麦克风111、112时产生的因振动导致的不需要的声波集中效果。此外，支撑弹簧103在此简化图示为棒状。此外，对于一个麦克风111、112，固定支撑麦克风111、112的支撑体(支撑弹簧103)也可以不是多个。
作为包括该支撑弹簧103的支撑体的材质，可以使用铝等金属材料、丙烯酸类和硅橡胶类等的海绵材料、PET和PEN等塑料材料、或者弹性聚合体等，在采用了支撑弹簧103作为支撑体的情况下，优选利用金属材料构成。选择这样的支撑体的材质，能够避免由于车辆的行驶等产生的振动导致的麦克风111、112共振。
此外，只要将各麦克风111、112在各开口凹部201、202中配设为以下状态即可：位于各开口凹部201、202的内部，并能够从各开口端211、212看得到，并且没有紧贴于各内周壁301、302上。通过这样地在各开口凹部201、202的内部中不同于容积中心点的位置通过支撑弹簧103配设各麦克风111、112，能够机械性地兼顾实现避免因振动所产生的声波集中和防止发生因共振所产生的低频信号。
此外，在信号处理部102中，利用滤波器104去除来自麦克风阵列113的输出信号的低频成分之后，利用放大器105放大进行相位处理，从而能够屏蔽机械振动所产生的电信号，并且能进行灵活的相位处理。从而，该声音处理装置100结构简单，并且能提高声音信号的识别率和S/N比。以下，使用图4～图14，针对本发明的实施方式涉及的声音接收装置的第一实施例～7进行说明。
第一实施例
首先，针对第一实施例涉及的声音接收装置进行说明。图4是第一实施例涉及的声音接收装置的剖面图。此外，图5是图4中示出的声音接收装置的一部分放大剖面图。该图4和图5中示出的剖面图是图3中示出的声音接收装置的剖面图的一例，对于图3中示出的结构相同的结构，标记相同附图标记，省略其说明。
在图4中，将各开口凹部201、202形成为不贯穿背面210的大致球形， 成为从形成在框体110的前表面200的开口端211、212入射声波的结构。此外，这些开口凹部201、202的形状并不仅限于球形，例如也可以是由随机曲面构成的立体形状和多面体形状。来自外部的声波仅从开口端211、212入射开口凹部201、202中，来自其他方向的声波被由吸音部件形成的框体110屏蔽，因此不会入射到开口凹部201、202中。利用该结构，能够提高麦克风阵列113(参照图1)的指向性。
此外，分别利用多个支撑弹簧103，将配设在各开口凹部201、202内部的各麦克风111、112固定支撑在框体110上不同于各开口凹部201、202的容积中心点的位置，所述多个支撑弹簧103分别从内周壁301、302向正交于各麦克风111、112的方向延伸。此外，在各开口凹部201、202的内部这样配设各麦克风111、112：使得各麦克风111、112的内部所具有的振动板111a、112a的主面配置在同一平面(图4中用虚线F示出)上。
这样，以振动板111a、112a的主面配置在同一平面上的方式在开口凹部201、202内配设麦克风111、112，从而在各麦克风111、112中，后段的信号处理部102的相位器121中的相位调整处理同等。此外，若配设各麦克风111、112使得振动板111a、112a的主面配置在同一平面上，则不需要对各个麦克风111、112分别在开口凹部201、202内进行细致的配设位置调整，因此，能够简化声音接收装置101的组装操作。在此，以开口凹部201为例，针对麦克风111的配设状态进行说明。
在图5中，利用多个支撑弹簧103，在与开口凹部201的内周壁301非紧贴状态下，并且在不同于开口凹部201的容积中心点的位置，对配设在开口凹部201内部的麦克风111进行固定支撑。将麦克风111配设成为其内部的振动板111a的主面接受到达的声波(未图示)的状态。在这样的状态时，例如在“框体110的质量＞＞麦克风111的质量”的关系成立的情况下，这样决定支撑弹簧103的材质：使得支撑弹簧103和麦克风111的质量的共振频率不在包括例如50Hz～100Hz频带的低频带内。此外，在此，对于一个麦克风111、112，利用多个支撑弹簧103进行固定支撑，但也可以如上所述地用一个支撑弹簧103固定支撑。
根据该结构，如图4所示，直接到达各麦克风111、112中的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。另一方面，到达开口凹部201、 202的内周壁301、302的声波SWb透过开口凹部201、202的内周壁301、302，被这些内周壁301、302吸收，或者被内周壁301、302反射后从开口凹部201、202射出。这样就能够抑制接收声波SWb。
根据该结构，各麦克风111、112在各开口凹部201、202内的配设位置，与框体110振动导致的各开口凹部201、202内的声波集中的集中点不同，并且，利用选择为在低频带没有共振频率的材质的支撑弹簧103，在与内周壁301、302非紧贴的状态下固定支撑各麦克风111、112。因此，能屏蔽由于框体110振动而产生的各麦克风111、112的机械振动和由该振动所产生的电信号这两者，因此能高精度的接收声波。
这样，根据本第一实施例涉及的声音接收装置101，通过在接收仅从规定方向传来的声波的同时，有效地防止接收从规定方向以外的方向传来的声波和由机械振动所产生的声波，从而起到以下效果：能够高精度且高效地检测并识别目的声波，能够实现指向性高且能提高S/N比的声音接收装置。
接着，针对图4中示出的声音接收装置101的其他例子进行说明。图6是示出第一实施例涉及的声音接收装置101的其他例子的剖面图。在图6中，将麦克风111、112配设在不贯穿背面210的大致球形的各开口凹部201、202内，配置麦克风111、112的振动板111a、112a的主面的平面不是同一平面，各平面间平行地配置为具有例如规定的间隔D。
在这样的结构中，也如图1所示，直接到达各麦克风111、112的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。但是，由于各开口凹部201、202内的麦克风111、112的配设位置并不均等而存在微妙的差别，因此，信号处理部102(参照图1)内的相位器121中的处理因来自各麦克风111和麦克风112的输出信号而不同，但与图4中示出的声音接收装置101同样地能够高精度且高效地检测并识别目的声波，指向性高并且能提高S/N比。
第二实施例
接着，针对第二实施例涉及的声音接收装置进行说明。第二实施例涉及的声音接收装置是各开口凹部的内周壁的材质不同的例子。图7是第二实施例涉及的声音接收装置的剖面图。该图7中示出的剖面图是图3中示出的声音接收装置101的剖面图的一例。此外，在与图3～图6中示出的结构相同的 结构上标记相同附图标记，省略其说明。
在图7中，利用多个(图7中是2个)单元411、412构成框体110，所述单元411、412由硬度因各麦克风111、112而不同的吸音部件构成。在各单元411、412形成有不贯穿背面210的大致球形的各开口凹部201、202，在各个开口凹部201、202中收容麦克风111、112。各单元411、412的材质例如从上述的丙烯酸类树脂、硅橡胶、聚氨酯、铝等中选择。具体地说，可以使其中一个单元411的材质为丙烯酸类树脂，使另一个单元412的材质为硅橡胶。
根据该结构，如图1所示，直接到达各麦克风111、112的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。与此相对，到达单元411、412的开口凹部201、202的内周壁301、302的声波SWc(SWc1、SWc2)，被开口凹部201、202的内周壁301、302反射。此时，一个单元411的开口凹部201的内周壁301所反射的声波SWc1，其相位根据单元411的材质而变化。
此外，另一个单元412的开口凹部202的内周壁302所反射的声波SWc2，其相位根据另一个单元412的材质而变化。由于一个单元411与另一个单元412的材质硬度不同，因此，声波SWc1、SWc2的相位变化也不同。从而，声波SWc以与声波SWa的相位差不同的相位差被麦克风111、112接收，并被图1中示出的声源判定电路123判定为噪声。
另外，与第一实施例的声音接收装置101的情况同样地，麦克风111、112的配设位置是与框体110的振动所产生的声波的集中点不同的位置，同时，利用在低频带中没有共振频率的支撑弹簧103，以与内周壁301、302非紧贴的状态来固定支撑麦克风111、112，因此，能够屏蔽机械振动和由该振动所产生的电信号这两者，从而能够高精度的接收声波。
这样，根据本第二实施例涉及的声音接收装置101，起到了与第一实施例同样的作用效果。此外，利用简单的结构，起到了这样的效果：能够扰乱来自不需要的方向的声波SWc的相位差，高精度地检测目的声源的声音即声波SWa的声音，同时能够屏蔽由机械性振动所产生的不需要的低频带的声波，能够实现指向性良好、高灵敏度且能提高S/N比的声音接收装置。
第三实施例
接着，针对第三实施例涉及的声音接收装置101进行说明。第三实施例涉及的声音接收装置是构成各开口凹部的内周壁的框体和吸音部件的材质不同的例子。图8是第三实施例涉及的声音接收装置的剖面图。该图8中示出的剖面图是图3中示出的声音接收装置101的剖面图的一例。此外，在与图3～图7中示出的结构相同的结构上标记相同附图标记，省略其说明。
在图8中，不贯穿背面210的大致球形的开口凹部202的内周壁502，由与框体110硬度不同的多孔状的吸音部件500形成。构成框体110和内周壁502的吸音部件500的材质例如从上述的丙烯酸类树脂、硅橡胶、聚氨酯、铝等中选择。具体地说，例如在使框体110的材质为丙烯酸类树脂的情况下，使构成内周壁502的吸音部件500的材质为丙烯酸类树脂以外的材质，例如硅橡胶。
根据该结构，如图1所示，直接到达各麦克风111、112的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。与此相对，到达一个开口凹部201的内周壁301的声波SWc1，被一个开口凹部201的内周壁301反射。此时，一个开口凹部201的内周壁301所反射的声波SWc1，其相位根据框体110的材质而变化。
此外，另一个开口凹部202的内周壁502所反射的声波SWc2，其相位根据构成另一个内周壁502的吸音部件500的材质而变化。由于构成一个开口凹部201的内周壁301的框体110的材质与构成另一个开口凹部202的内周壁502的吸音部件500的材质硬度不同，因此，声波SWc1、SWc2的相位变化也不同。从而，声波SWc以与声波SWa的相位差不同的相位差被麦克风111、112接收，并被图1中示出的声源判定电路123判定为噪声。
另外，与第一实施例和第二实施例的声音接收装置101的情况同样地，麦克风111、112的配设位置是与框体110的振动所产生的声波的集中点不同的位置，同时，利用在低频带中没有共振频率的支撑弹簧103，以与内周壁301、502非紧贴的状态来固定支撑麦克风111、112，因此，能屏蔽机械振动和由该振动所产生的电信号这两者，能够高精度的接收声波。
接着，针对图8中示出的声音接收装置101的其他例子进行说明。图9是示出第三实施例涉及的声音接收装置101的其他例子的剖面图。在图9中，不贯穿背面210的大致球形的开口凹部202、202的内周壁601、502，由相互 不同的吸音部件600、500形成。吸音部件600的材质也与吸音部件500同样地，例如从上述的丙烯酸类树脂、硅橡胶、聚氨酯、铝等中选择。具体地说，例如在使构成内周壁601的吸音部件600的材质为丙烯酸类树脂的情况下，使构成内周壁502的吸音部件500的材质为丙烯酸类树脂以外的材质，例如硅橡胶。
在该结构中，也如图1所示，直接到达各麦克风111、112中的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。与此相对，到达一个开口凹部201的内周壁601的声波SWc1，被一个开口凹部201的内周壁601反射。此时，一个开口凹部201的内周壁601所反射的声波SWc1，其相位根据框体110的材质而变化。
此外，另一个开口凹部202的内周壁502所反射的声波SWc2，其相位根据构成内周壁502的吸音部件500的材质而变化。由于构成一个开口凹部201的内周壁601的吸音部件600的材质与构成另一个开口凹部202的内周壁502的吸音部件500的材质硬度不同，因此，声波SWc1、SWc2的相位变化也不同。从而，声波SWc以与声波SWa的相位差不同的相位差被麦克风111、112接收，并被图1中示出的声源判定电路123判定为噪声。
另外，与第一实施例和第二实施例的声音接收装置101的情况同样地，麦克风111、112的配设位置是与框体110的振动所产生的声波的集中点不同的位置，同时，利用在低频带中没有共振频率的支撑弹簧103，以与内周壁601、502非紧贴的状态来固定支撑麦克风111、112，因此，能屏蔽机械振动和由该振动所产生的电信号这两者，能够高精度的接收声波。
接着，针对图8中示出的声音接收装置101的另外的例子进行说明。图10是示出第三实施例涉及的声音接收装置101的其他例子的剖面图。在图10中，不贯穿背面210的大致球形的一个开口凹部201的内周壁701，由多个(在图10中是2种)吸音部件500、600构成。此外，不贯穿背面210的大致球形的另一个开口凹部202的内周壁702，也由多个(在图10中是2种)吸音部件500、600构成。
在两开口凹部201、202中，吸音部件500、600的配置不同，在各开口凹部201、202中同一声波到达的情况下，被相互不同的吸音部件500(600)的表面反射。由此，能够使在两内周壁701、702中反射的声波SWc1、SWc2 的相位更随机地变化。从而，声波SWc以与声波SWa的相位差不同的相位差被麦克风111、112接收，并被图1中示出的声源判定电路123判定为噪声。
这样，根据本第三实施例涉及的声音接收装置101，起到了与第一实施例和第二实施例同样的作用效果。此外，利用简单的结构，起到这样的效果：能够扰乱来自不需要的方向的声波SWc的相位差，高精度地检测目的声源的声音即声波SWa的声音，同时能够屏蔽由机械性振动所产生的不需要的低频带的声波，能够实现指向性良好、高灵敏度且能提高S/N比的声音接收装置。
第四实施例
接着，针对第四实施例涉及的声音接收装置101进行说明。第四实施例涉及的声音接收装置是各开口凹部的形状不同的例子。图11是第四实施例涉及的声音接收装置的剖面图。该图11中示出的剖面图是图3中示出的声音接收装置101的剖面图的一例。此外，在与图3中示出的结构相同的结构上标记相同附图标记，省略其说明。
在图11中，两开口凹部201、802由相互不同的形状构成。在图11中，作为一例，使不贯穿背面210的一个开口凹部201为剖面大致圆形形状即大致球形，此外，使不贯穿背面210的另一个开口凹部802为剖面大致多角形状、即大致多面体形状。
根据该结构，如图1所示，直接到达各麦克风111、112的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。与此相对，到达一个开口凹部201的内周壁301的声波SWc1，被一个开口凹部201的内周壁301反射后被麦克风111接收。
此外，到达另一个开口凹部802的内周壁812的声波SWc2，被另一个开口凹部802的内周壁812反射后被麦克风112接收。在此，由于框体110中的开口凹部201、802是相互不同的形状，因此，声波SWc1的反射路线长度与声波SWc2的反射路线长度不同。从而，声波SWc以与声波SWa的相位差不同的相位差被麦克风111、112接收，并被图1中示出的声源判定电路123判定为噪声。
另外，与第一实施例的声音接收装置101的情况同样地，麦克风111、112的配设位置是与框体110的振动所产生的声波的集中点不同的位置，同时， 利用在低频带中没有共振频率的支撑弹簧103，以与内周壁301、502非紧贴的状态来固定支撑麦克风111、112，因此，能够屏蔽机械振动和由该振动所产生的电信号这两者，能够高精度的接收声波。
这样，根据本第四实施例涉及的声音接收装置101，起到了与第一实施例同样的作用效果。此外，利用简单的结构，特别是仅使开口凹部的形状不同，起到了这样的效果：能够扰乱来自不需要的方向的声波SWc的相位差，高精度地检测目的声源的声音即声波SWa的声音，同时能够屏蔽由机械性振动所产生的不需要的低频带的声波，能够实现指向性良好、高灵敏度且能提高S/N比的声音接收装置。
第五实施例
接着，针对第五实施例涉及的声音接收装置进行说明。第五实施例涉及的声音接收装置是各开口凹部的形状不同的例子。图12是第五实施例涉及的声音接收装置的剖面图。该图12中示出的剖面图是图3中示出的声音接收装置101的剖面图的一例。此外，在与图3中示出的结构相同的结构上标记相同附图标记，省略其说明。
在图12中，不贯穿背面210的开口凹部201、912为同一形状。在图12中，作为一例，使两开口凹部201、912为相同的剖面大致圆形形状即大致球形。成为开口凹部201的表面的内周壁301为平滑面，另一方面，成为开口凹部912的表面的内周壁902形成为随机凹凸(突起)。该凹凸的高低差可以自由设定，只要使其成为不会因为声波的振动而折断的程度的突起即可。实际上，例如高低差为2mm～4mm，更具体地说，优选设定为具有3mm的高低差。
根据该结构，如图1所示，直接到达各麦克风111、112中的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。与此相对，到达一个开口凹部201的内周壁301的声波SWc1，被一个开口凹部201的内周壁301反射后被麦克风111接收。
此外，到达另一个开口凹部912的内周壁902的声波SWc2，被另一个开口凹部912的内周壁902反射后被麦克风112接收。在此，由于框体110中的开口凹部201、912是相互不同的形状，因此，声波SWc1的反射路线长度 与声波SWc2的反射路线长度不同。
这样，声波SWc产生了与声波SWc1的反射路线长度和声波SWc2的反射路线长度的路线差相应的相位差。从而，声波SWc以与声波SWa的相位差的不同相位差被麦克风111、112接收，并被图1中示出的声源判定电路123判定为噪声。
另外，与第一实施例的声音接收装置101的情况同样地，麦克风111、112的配设位置是与框体110的振动所产生的声波的集中点不同的位置，同时，利用在低频带中没有共振频率的支撑弹簧103，以与内周壁301、902非紧贴的状态来固定支撑麦克风111、112，因此，能屏蔽机械振动和由该振动所产生的电信号这两者，能够高精度的接收声波。
这样，根据本第五实施例涉及的声音接收装置101，起到了与第一实施例同样的作用效果。此外，在本第五实施例中，通过使用同一金属模等，将两开口凹部201、912成型为同一形状，仅使开口凹部912的表面成为凹凸，能够形成与内周壁301不同的内周壁902，因此，起到了能够更简单地制作声音接收装置101的效果。此外，针对内周壁301，也与内周壁902同样，即使形成与内周壁902不同形状的随机凹凸(突起)，也能够起到同样的作用效果。
另外，利用这样的简单结构，特别是仅使开口凹部的表面形状不同，就起到这样的效果：能够扰乱来自不需要的方向的声波SWc的相位差，高精度地检测目的声源的声音即声波SWa的声音，同时能够屏蔽由机械性振动所产生的不需要的低频带的声波，能够实现指向性良好、高灵敏度且能提高S/N比的声音接收装置。
第六实施例
接着，针对第六实施例涉及的声音接收装置进行说明。第六实施例涉及的声音接收装置是在各开口凹部内固定支撑麦克风111、112的支撑体的结构不同的例子。图13是第六实施例涉及的声音接收装置的剖面图。该图13中示出的剖面图是变更了图3中示出的声音接收装置101的开口凹部201、202内的结构的剖面图的一例。此外，在与图3中示出的结构相同的结构上标记相同的附图标记，省略其说明。
在图13中，以大致球形形成不贯穿背面210的各开口凹部201、202，从 而成为从形成在框体110的前表面200的开口端211、212入射声波的结构。分别取代上述支撑弹簧103，而例如利用支撑海绵106来将配设在这些开口凹部201、202内部的各麦克风111、112固定支撑在框体110上，其中，所述支撑海绵106紧贴于内周壁301、302且覆盖麦克风111、112上的除了声波到达侧的面以外的部分，所述固定支撑的位置是指，既是不同于各开口凹部201、202的容积中心点的位置，又是未图示的各麦克风111、112的振动板的主面配置在同一平面上的位置。
支撑海绵106如上所述由丙烯酸类或者硅橡胶类的海绵材料构成，以分别与开口凹部201、202的内周壁301、302非紧贴的状态来固定支撑麦克风111、112。并且，例如在“框体110的质量＞＞麦克风111(112)的质量”的关系成立的情况下，这样决定支撑海绵106的材质：使得支撑海绵106和麦克风111的质量的共振频率不在包括例如50Hz～100Hz频带的低频带内。
此外，虽然图示省略，但也可以这样配置支撑海绵106：在分别内置麦克风111、112的状态下关闭开口凹部201、202的内部空间。此外，也可以利用例如树脂粘结剂等粘结支撑海绵106和内周壁301、302。
此外，作为麦克风111、112的支撑体，也可以组合使用上述的支撑弹簧103和支撑海绵106，或者使用有弹性的棒状的支撑体(未图示)。在组合使用支撑弹簧103和支撑海绵106的情况下，例如也可以配置支撑海绵106使其固定支撑与麦克风111、112的声波到达侧相反的面，将支撑弹簧103配置在与麦克风111、112的声波到达方向正交的方向的面，从而固定支撑麦克风111、112。
根据该结构，如图13所示，直接到达各麦克风111、112的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。另一方面，到达开口凹部201、202的内周壁301、302的声波SWb透过开口凹部201、202的内周壁301、302，被这些内周壁301、302吸收，或者被内周壁301、302反射后从开口凹部201、202射出。
此外，根据该结构，与第一实施例的情况同样地，各麦克风111、112在各开口凹部201、202内的配设位置与框体110振动导致的各开口凹部201、202内声波集中的集中点不同，并且，利用以选择为在低频带中没有共振频率的材质的支撑海绵106，以与内周壁301、302非紧贴的状态来固定支撑各麦 克风111、112。因此，能够屏蔽由于框体110振动而产生的各麦克风111、112的机械振动和由该振动所产生的电信号这两者，从而能够高精度的接收声波。
另外，根据该结构，在支撑海绵106上配设了麦克风111、112后，能够通过将支撑海绵106安装在开口凹部201、202内这样简单的操作，将麦克风111、112安装在框体110内，因此能简化组装操作。
这样，根据本第六实施例涉及的声音接收装置101，通过在接收仅从规定方向传来的声波的同时，有效地防止接收从规定方向以外的方向传来的声波和由机械振动所产生的声波，从而起到这样的效果：能够高精度且高效地检测并识别目的声波，能够实现指向性高且能提高S/N比的声音接收装置。
第七实施例
接着，针对第七实施例涉及的声音接收装置进行说明。第七实施例涉及的声音接收装置是各开口凹部的内周壁的材质不同的例子。图14是第七实施例涉及的声音接收装置的剖面图。该图14中示出的剖面图是变更了图3中示出的声音接收装置101的开口凹部201、202内的结构的剖面图的一例。此外，在与图3和图13中示出的结构相同的结构上标记相同附图标记，省略其说明。
在图14中，利用多个(图14中是2个)单元411、41 2构成框体110，所述单元411、412由硬度因各麦克风111、112而不相同的吸音部件构成。各个单元411、412形成不贯穿背面210的大致球形的各开口凹部201、202，在各个开口凹部201、202中通过支撑海绵106收容麦克风111、112。各单元411、412的材质例如从上述的丙烯酸类树脂、硅橡胶、聚氨酯、铝等中选择。具体地说，可以使其中一个单元411的材质为丙烯酸类树脂，使另一个单元412的材质为硅橡胶。
根据该结构，如图1所示，直接到达麦克风111、112中的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。与此相对，到达单元411、412的开口凹部201、202的内周壁301、302的声波SWc(SWc1、SWc2)，被开口凹部201、202的内周壁301、302反射。此时，一个单元411的开口凹部201的内周壁301所反射的声波SWc1，其相位根据单元411的材质而变化。
此外，另一个单元412的开口凹部202的内周壁302所反射的声波SWc2， 其相位根据另一个单元412的材质而变化。由于一个单元411与另一个单元412的材质硬度不同，因此，声波SWc1、SWc2的相位变化也不同。从而，声波SWc以与声波SWa的相位差不同的相位差被麦克风111、112接收，并被图1中示出的声源判定电路123判定为噪声。
根据该结构，与第六实施例的声音接收装置101的情况同样地，麦克风111、112在各开口凹部201、202内的配设位置与框体110的振动所产生的在各开口凹部201、202内声波的集中点不同，并且利用选择为在低频带没有共振频率的材质的支撑海绵106，以与内周壁301、302非紧贴的状态来固定支撑麦克风111、112，因此，能够屏蔽由于框体110振动而产生的各麦克风111、112的机械振动和由该振动所产生的电信号这两者，能够高精度的接收声波。
此外，根据该结构，在支撑海绵106上配设了麦克风111、112后，能够通过将支撑海绵106安装在开口凹部201、202内这样的简单操作，将麦克风111、112安装在框体110内，因此能简化组装操作。
这样，根据本第七实施例涉及的声音接收装置101，起到了与第六实施例同样的作用效果。此外，利用简单的结构，起到了这样的效果：能够扰乱来自不需要的方向的声波SWc的相位差，高精度地检测目的声源的声音即声波SWa的声音，同时能够屏蔽由机械性振动所产生的不需要的低频带的声波，能够实现指向性良好、高灵敏度且能提高S/N比的声音接收装置。
第八实施例
接着，针对第八实施例涉及的声音接收装置进行说明。第八实施例涉及的声音接收装置是这样的例子：在不贯穿框体110的背面210的抛物线形状的各开口凹部中，固定支撑麦克风111、112的支撑体自身贯通。图15是第八实施例涉及的声音接收装置的剖面图。该图15中示出的剖面图是变更了图3中示出的声音接收装置101的开口凹部201、202内的结构的剖面图的一例。此外，在与图3中示出的结构相同的结构上标记相同附图标记，省略其说明。
在图15中，以大致球形形成了不贯穿背面210的各开口凹部201、202，从而成为从形成在由各单元411、412构成的框体1 10的前表面200上的开口端211、212入射声波的结构。分别取代上述的支撑弹簧103，而例如利用支撑硅橡胶107来将配设在这些开口凹部201、202的内部的各麦克风111、112 固定支撑在框体110上，其中，所述支撑硅橡胶107紧贴于内周壁301、302，并覆盖麦克风111、112上的除了声波到达侧的面以外的部分，并且贯穿了背面210，所述固定支撑的位置是指，既是不同于各开口凹部201、202的容积中心点的位置，又是未图示的各麦克风111、112的振动板的主面配置在同一平面上的位置。
支撑硅橡胶107分别与开口凹部201、202的内周壁301、302非紧贴地固定支撑麦克风111、112。并且，例如在“框体110的质量＞＞麦克风111(112)的质量”的关系成立的情况下，这样决定支撑硅橡胶107的材质：使得支撑硅橡胶107和麦克风111的质量的共振频率不在包括例如50Hz～100Hz频带的低频带内。
根据该结构，如图15所示，直接到达各麦克风111、112的声波SWa以规定的相位差被麦克风111、112直接接收。另一方面，到达开口凹部201、202的内周壁301、302的声波SWb透过开口凹部201、202的内周壁301、302，被这些内周壁301、302吸收，或者被内周壁301、302反射后从开口凹部201、202射出。
此外，根据该结构，与第一实施例的情况同样地，各麦克风111、112在各开口凹部201、202内的配设位置与框体110振动导致的各开口凹部201、202内的声波的集中点不同，并且，利用选择为在低频带中没有共振频率的材质的支撑硅橡胶107，以与内周壁301、302非紧贴的状态来固定支撑各麦克风111、112。因此，能够屏蔽由于框体110振动而产生的各麦克风111、112的机械振动和由该振动所产生的电信号这两者，能够高精度的接收声波。
另外，根据该结构，在支撑硅橡胶107上配设了麦克风111、112后，能够通过将支撑硅橡胶107安装在开口凹部201、202内这样的简单操作，将麦克风111、112安装在框体110内，因此能简化组装操作。
这样，根据本第八实施例涉及的声音接收装置101，通过在接收仅从规定方向传来的声波的同时，有效地防止接收从规定方向以外的方向传来的声波和由机械振动所产生的声波，起到了这样的效果：能够高精度且高效地检测并识别目的声波，能够实现指向性高且能提高S/N比的声音接收装置。
(频率振幅和频率特性的时间变化的比较)
接着，针对具有现有的声音接收装置的声音处理装置中的频率振幅和频率特性的时间变化和具有本发明的实施方式涉及的声音接收装置的声音处理装置中的频率振幅和频率特性的时间变化进行说明。图16是表示具有现有的声音接收装置的声音处理装置中的频率振幅和频率特性的时间变化的说明图，图17是表示具有本发明的实施方式涉及的声音接收装置的声音处理装置中的频率振幅和频率特性的时间变化的说明图。
在图16和图17中示出的图表1601、1701中，纵轴是从声音处理装置100(参照图1)输出的电信号的振幅，例如20Hz～200Hz低频带中的由车辆行驶等产生的振幅大的电信号的振幅，横轴是经过时间(T)，三维描绘了这些电信号的振幅和经过时间而成为立体图表1602、1702。
若分别比较图16和图17中示出的图表1601、1701和立体图表1602、1702，则图16的图表1601和立体图表1602中示出的电信号的波形，在超过经过时间2T处直到经过时间4T处之前为止、以及超过经过时间5T处附近超过量程(超过范围)。因此，例如在包含有人类声音的频带范围内的电信号的一部分也会消失。另一方面，通过上述第一实施例～8中说明的结构和按照滤波器104、放大器105及相位器121的顺序处理来自麦克风阵列113的输出信号的结构，图17的图表1701和立体图表1702中示出的电信号的波形示出了稳定的状态。从而，在具有本发明的实施方式涉及的声音接收装置101的声音处理装置100中，能够高精度地接收来自目的声源的声波，能够高效地去除来自噪声源的声波，能够提高声音识别率和S/N比。
(声音接收装置的应用例)
接着，针对本发明的实施方式涉及的声音接收装置的应用例进行说明。图18～图20是示出本发明的实施方式涉及的声音接收装置的应用例的说明图。图18是应用于摄像机的例子。声音接收装置101内置于摄像机1800内，前表面200和缝板部1801对接。此外，图19是应用于手表的例子。
声音接收装置101内置于手表1900的表盘的左右两端，各自的前表面200与缝板部1901对接。另外，图20是应用于移动电话设备的例子。声音接收装置101内置于移动电话设备2000的话筒部中，前表面200与缝板部2001对接。由此能够高精度地接收来自目的声源的声波。
如上所述，在本发明的实施方式中，通过仅接收从规定方向传来的声波，同时有效地防止接收从规定方向以外的方向传来的声波和由机械振动所产生的声波，起到这样的效果：能够高精度且高效地检测并识别来自目的声源的声波，能够实现麦克风阵列的指向性高且能提高声音识别率的声音接收装置。此外，利用简单的结构，起到这样的效果：能够扰乱来自不需要的方向的声波的相位差，高精度地检测来自目的声源的声音，同时能够屏蔽由机械性振动所产生的不需要的低频带的声波，能够实现指向性良好、高灵敏度且能提高S/N比的声音接收装置。
此外，在上述实施方式中，将麦克风111、112配置成一例，但也可以根据应用声音接收装置101的环境和装置二维地配置麦克风111、112。此外，在上述的实施方式中应用的麦克风111、112优选是无指向性的麦克风。这样就能够提供一种廉价的声音接收装置。另外，在上述实施方式中，兼顾说明了通过支撑体在不同于开口凹部的容积中心点的位置上以与内周壁非紧贴的状态配设麦克风111、112的结构，以及按照滤波器104、放大器105及相位器121的顺序去除规定的低频带的信号成分进行相位调整的结构，但即使仅采用其中某一种，也能够实现指向性良好、高灵敏度并且能提高S/N比的声音接收装置。
工业上的可利用性
如上所述，本发明涉及的声音接收装置可用于室内和车内等规定的封闭空间中使用的麦克风阵列，特别应用于电视会议、工厂内的作业机器人、摄像机、手表、移动电话设备等。
Claims (7)
1.一种声音接收装置，其特征在于，具有：
多个麦克风，其接收传来的声波，
框体，其具有多个开口凹部，所述多个开口凹部分别收容所述多个麦克风，并使所述声波入射，
弹性体，其分别位于所述多个开口凹部的内周壁和所述多个麦克风之间，并分别以非紧贴状态将所述多个麦克风支撑固定在所述内周壁上；
所述多个麦克风通过所述弹性体分别配设在与所述开口凹部的容积中心点不同的位置。
2.如权利要求1所述的声音接收装置，其特征在于，所述多个麦克风是无指向性的麦克风。
3.如权利要求1或2所述的声音接收装置，其特征在于，配设所述多个麦克风，使得各麦克风的内部的振动板的主面配置在同一平面上。
4.如权利要求1所述的声音接收装置，其特征在于，所述弹性体分别由以下材质的弹性体构成，该材质是指，所述弹性体与所述麦克风的质量之间的共振频率未包括在规定低频带中的材质，所述规定低频带包括50～100Hz的频带。
5.如权利要求4所述的声音接收装置，其特征在于，所述弹性体由海绵材料、弹簧材料、塑料材料和弹性聚合体中的至少一种构成。
6.如权利要求1所述的声音接收装置，其特征在于，具有：
高通滤波器电路，其输入从所述多个麦克风输出的电信号，并从该电信号中去除处于规定低频带范围内的频率成分，然后输出由剩余频率成分构成的电信号，所述规定低频带包括50～100Hz的频带；
放大器，其放大所述高通滤波器电路所输出的电信号；
相位器，其基于所述放大器放大后的电信号，使所述多个麦克风接收的声波变为相同相位。
7.如权利要求6所述的声音接收装置，其特征在于，所述相位器使用傅立叶变换的相频谱图进行相位运算处理。
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