JP2001518240A - 高感度イヤー・マイクロホン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 耳内に支持されるように構成された耳に装着されるマイクロホン装置（１０）。該マイクロホン装置（１０）は、一方の端でユーザの耳管に装着されるように構成されたハウジング（２５）内に収容されるマイクロホン素子（１７）を含んでいる。ハウジング（２５）が装着されると、前記マイクロホン素子（１７）がユーザの頭部にぴったり隣接するように位置決めされて、前記ハウジング（２５）及びユーザの頭部が協働して前記マイクロホンの感度を変更して、ユーザの口に対するマイクロホン素子の指向性配向及び感度を、前記ハウジング及びマイクロホン素子が耳管に装着されない時より高くするようにして、ユーザの音声のピックアップを高めるようにされる。スピーカー素子（１３）は、イヤー装置（１０）内に含めることが可能であり、且つ、前記ハウジング及びマイクロホンとの間のガスケット（５０）ブリッジにより機械的に切り離すことができ、フィードバックが排除されるようにされている。この装置は、完全な双方向方式で作動することができ、ハンドフリー通信を可能にし、且つ、コンピュータ・モデム、電話ネットワーク及びその他の通信システムを介して、ユーザにより音声指令を発することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 高感度イヤー・マイクロホン 発明の背景 １．発明の技術分野 本発明は、ユーザの声に対して高い指向性及び感度で音声振動をピックアップ するとともに、音声処理用の分離信号を発生する、耳に装着されるマイクロホン 及びハウジング結合体に関する。本発明は、より詳細には、周囲の騒音から実質 的に分離され且つフィードバックを発生することなく双方向使用可能な、ユーザ からの音声に応答する耳に装着されるマイクロホン／スピーカー結合体に関する 。 ２．従来の技術 ユーザ以外の他の音声の騒音レベルを低減して、該ユーザの音声を受理するマ イクロホン及びそのハウジングの使用を教示する大抵の従来の技術は、ユーザの 口に近接して配置される装置を含んでいる。ハンドセットの場合は、マイクロホ ンは、ユーザの口の真ん前に設置される。伝統的なヘッドセットでは、マイクロ ホンがユーザの口角の近傍に置かれるか、または、チューブがユーザの口角の近 傍に置かれて他の場所に設置されたマイクロホンに音を指向するのに使用される 。耳内にマイクロホンが設置される補聴器は、全ての騒音を受け取るように構成 されており、ユーザの音声のみをピックアップして他の全ての音を低減するよう 構成されているない。 日常生活のほぼあらゆる面を管理できるコンピュータをベースにしたコントロ ール装置の出現により、音声指令に直接応答する能力を備えた廉価な装置の必要 性が強く再認識されている。現在、大多数のコンピュータ装置がデータを供給し たり処理指令を発するためにキーボード入力に依存している。これは、両手をキ ーパッドに載せたままで座っていなければならないといった物理的要件を鑑みる と、単に多くの時間を必要とし且つ時間制限があるというだけではなく、データ 入力の効率をユーザのタイプ速度に限定をしてしまうものである。実際、現在の コンピュータ装置の最新技術レベルと比較すると、１度に１文字または１数字を 打鍵して指令を入力するこの主データ入力方法は、ほとんど原始的であると考え られる。 音声起動の入力装置の開発がこれまで無視されてきたわけではない。コンピュ ータ入力装置として、キーボードを廃止する可能性のある音声指令方法を実現さ せる必要があることは、長い間考えられてきた。しかしながら、数多くの問題が 未解決のまま残されており、斯かる問題の解決に斯かる費用を鑑みると、音声起 動装置はまだまだ一般市場の手の届くものではない。例えば、市販のソフトウェ アの音声認識度の典型的なレベルは４５〜６０パーセントである。この程度の割 合では、該装置が正しく認識できるのは、平均すると２語中たったの１語だけと なる。一般的に応用しようとした時には、この認識率では不十分である。この信 頼レベルは、背景ノイズ、ユーザの移動の程度、及びコンピュータの受信中の音 声信号を変更するその他の予想できない変化要因等の環境要因を考えると、更に 低くなる。 音声起動装置の典型的な応用例として、口述中に電話の呼出音が発生される場 合が考えられ、異なる音声パターンを有した別の音声、警笛の響き、時計のアラ ーム、または何千と言った外部からの背景ノイズにより中断されてしまうことが 考えられる。話者が位置を変えることによっても、音声信号は変化してしまい、 コンピュータによる音声認識が混乱を来してしまう。話者は単に自身の首を異な る方向に向けるだけであるが、該変化によって、音声認識が不可能となってしま う。 音声指令装置が一般に使用されるようになるまでに、これらの異常事項の解決 がなされなければならない。現在は、音声信号の迷路を篩にかけて、背景ノイズ を分類して排除する複雑なアルゴリズムの生成に努力が集中されている。最終的 に検出される可能性のあるあらゆる潜在的な余剰信号を完全に予測してプログラ ムすることは、明らかに不可能である。ユーザによる音声振動は、風邪、洞の問 題から、さらには、マイクロホンに対する音声指向の変化の発生が分類したり定 量化するのが非常に困難なことから、難しい問題である。従って、音声指令装置 は、全体の性能からすれば最低限のものでありながら、非常に高価なものとなっ ている。 音声認識の問題の一部は、音声信号を処理する媒体として従来のマイクロホン を使用することから発生することは疑いのないことである。音声認識においては 、 音声入力をデジタルまたはアナログ信号に変換する必要があることは、明らかな ことである。一般に、データベース情報との比較ができるようにする前に、デジ タル変換が必要になる。通常のマイクロホンは無差別に音声をピックアップして おり、これにより、混乱の主要源である背景ノイズが追加されてしまう。 ある種の音声の識別は、周波数フィルタ、近接減衰器、及び、周波数または音 量の一般的な特徴に関する音声特性をグループに分ける関連装置により達成する ことができるが、話者が隔離された環境に居ない場合には、所望の音声の完全分 離の達成は、実現されていない。一方向性のマイクロホンの応用例では分離の改 善がなされてはいるが、完全に選択的なマイクロホン装置の開発は長年必要とさ れてきたし、無数の応用において多大な利点を生むことになると考えられている 。マイクロホンが主たる話者の音声と一緒に背景ノイズ信号をピックアップして しまう任意形態のハンドフリー電話装置でも、同様のことが言える。セルラ自動 車電話用のバイザ・マイクロホンは、多数の例の中の１つである。ＴＶや舞台カ メラマン、及び、ビデオ及び音声作品の録音または製作中に小声で連絡をし合わ なければならないその他の音声技術者は、分離モードで最高に機能をするコミュ ニケーションを絶えずする必要がある。高ノイズ環境で働く電話交換台のオペレ ータ、パイロット、自動２輪車のライダー、オン−ライン・コミュニケーション ・システムを使用して働く人々は全て、全ての外部音声から音声信号を分離する コミュニケーション・システムを必要としている。 コノミ（Ｋｏｎｏｍｉ）の米国特許第４，５８８，８６７号には上記の問題点 の幾つかが述べられているとともに、話者の音声を骨伝導するのに有利なように 空中の音声を排除する、耳に装着されるマイクロホンの利用可能性が開示されて いる。この装置が十分に機能することができないある種の原因となる技術的問題 点は別として、実用面を考えると、斯かる耳に装着されるマイクロホン装置がな かなか一般に受けいれら難いことも、問題点である。例えば、コノミの装置では 、マイクロホン素子が、振動が骨から受理されるように耳管深くに配置される。 このように、マイクロホン素子を耳管深く配置する必要があることによって、耳 管挿入部を補聴器の場合と同様に、ユーザの独自の耳管の形状に合うようなサイ ズにしなければならず、これにより、コストが非常に高くなる。また、耳内に挿 入 体を収めることの不快感が加わり、不自然で受容し難い感覚が生まれ、これによ り、装置が普遍的に使用されにくくされていることは疑いのないことである。 別の問題としては、コノミの参照例は、双方向（デュアル）モードが選択され た場合、マイクロホン素子とスピーカーが極めて近接していることから生じる音 声フィードバックの影響を受ける場合があることが上げられる。コノミは、装置 のマイクロホンとスピーカーとの間に音声吸収バリアを挿入して、このようなフ ィードバックを低減しようと試みている。完全なバリアの開発が実質的に不可能 であることから、常にある音声が侵入してしまいフィードバック信号を発生する 。コノミのものでは、受容可能なレベルの耳装着型のマイクロホンの提供と言っ た問題が解決されていないことは、言うまでもないことである。 ノリス（Ｎｏｒｒｉｓ）の米国特許第４，９３０，１５６号では、音声フィー ドバックの問題が言及されているとともに、耳に装着されるマイクロホン／スピ ーカー結合体が開示されているが、マイクロホンは耳の外側に配置され、周囲の ノイズを感知してしまう。従来技術を改善してはいるものの、スピーカーの音声 を分離することができないことで斯かる装置の受け入れが制限されてしまってい る。 ポラドウスキー（Ｐｏｒａｄｏｗｓｋｉ）の米国特許第４，００９，３５５号 、及び、ガブレ（Ｇａｂｒ）の米国特許第３，９９５，１２４号及び３，９２２ ，４８８号には、いわゆる一方向性システムとしての一連の方向性マイクロフォ ンについて開示している。これらのマイクロホンでは、マイクロホン・ケースの 対向端に対向する開口部が設けられるのが典型的である。これにより、音波が密 閉されたスピーカー素子に対して異なる方向からマイクロホンケースに進入する のが可能となる。音波源がマイクロホンからかなり離れている場合には、対向す る開口部の各々に各音波がほぼ同時に到着する。これにより、スピーカー・ケー ス内に２つの対向した音波が生じることから、音波が相殺され、音声は基本的に は検出されないか、または、スピーカー素子に到達されない。 この技術は、周囲騒音を低減して、電話オペレータ、カメラ・スタッフ、及び 前記に指摘したその他の分離コミュニケーション・システムに、ある程度の音声 分離をもたらすことができる。この一方向性マイクロホンは、該マイクロホンを 話者の口の直ぐ前に配置するためのブーム、すなわち前方へ伸長した支持アーム 内に位置決めされるのが通常である。口に密に近接していることから、音波が各 開口部へ到着する時間差に基づき、対向する開口部において音波の異なる応答が 生じる。従って、十分に離れた距離で発生されることにより音波がスピーカーケ ース内のそれぞれの開口部に同時に到着することとは相違して、非常に近い音波 は相殺されず、近い音声の選択がある程度実現されることになる。 それにも拘わらず、話者の顔の前にブームを吊るしていることは不便であり、 該不便さに対する不満が依然として残っている。ブームが食べ物や飲み物をユー ザの顔の方へ移動させる際の障害物になるばかりでなく、ブームに当たった場合 にはマイクロホンを通常の位置から移動させてしまう恐れがあるので、動きを制 限する要因になってしまう。見映えの面では不人気なのは明らかである。しかし ながら、従来の技術ではマイクロホンを顔から離して耳の近くに配置しようとの 試みがなされてきたが、スピーカーをユーザの耳に位置決めすることからフィー ドバックの問題が生じることとなり、ブームがマイクロホン装置内で音声を分離 する主たる手段として残存している。 一方向性マイクロホン装置は、マイクロホンとスピーカー素子との組み合わせ によりフィードバックが通常生じてしまうために、分離型マイクロホンの応用に 限定されてきた。マイク／スピーカー結合体を双方向モードで使用する際のフィ ードバックの低減は、長年継続されてきた研究課題であった。耳が双方向のマイ ク／スピーカー装置を支持する理想の位置であることは広く認識されてきたこと ではあるが、フィードバックや音声分離と言った技術的問題を解決することは、 達成が非常に困難な課題であった。 従って、環境から話者の音声をより効果的に分離しつつ、フィードバックを生 じることなく、スピーカーを同一のハウジング内に収容可能なマイクロホンを提 供することが求められている。斯かる装置は、取り付けコストや不快感はあるも のの、物理的構造体を耳管内に挿入することなく、耳において使用することが可 能でなければならない。 発明の目的及び概要 本発明の目的は、ユーザの口に対するマイクロホン素子の指向性及び感度がマ イクロホンを耳に装着されない場合よりは遥かに高められた、耳に装着されるマ イクロホンを提供することである。 本発明の別の目的は、マイクロホンの直近にスピーカーを配置して、話す／聞 くモードの双方向通信を可能にする、耳に装着されるマイクロホンを提供するこ とである。 本発明の更に別の目的は、耳に装着され且つフィードバックなしにフリーハン ドの双方向通信を可能にするマイクロホン／スピーカー装置を提供することであ る。 本発明の別の目的は、コンピュータまたはモデムに音声入力を行い、音声認識 を容易にしてコンピュータのコントロール装置に直接音声指令を行うことのでき る、耳に装着されるマイクロホンを提供することである。 本発明の別の目的は、電話装置と相互連結されて、手を使用することなく話す ／聞くの行為を双方向モードで行うことのできるマイクロホン／スピーカー結合 体を提供することである。 本発明の更に別の目的は、遠隔測定装置に連結されてモデム、コンピュータ、 または、無線周波信号を受理できるその他の受信装置を用いて無線通信を行うこ とができる、耳に装着されるマイクロホンを介して音声のピックアップを可能に することである。 上記の目的及び特に参照されていないその他の目的は、耳内で支持されるよう に構成された耳に装着されるマイクロホンを具体的に例示する実施例によって達 成される。斯かるマイクロホン装置は、ユーザの耳管に一方の端において装着さ れるように構成されたハウジング内に収容されるマイクロホン素子を含む。ハウ ジングが前記の如く装着されると、マイクロホン素子はユーザの頭部にぴったり と隣接して位置決めされて、ハウジングとユーザの頭部とが協働してマイクロホ ンの感度を変更して、ハウジング及びマイクロホン素子が耳管内に装着されない 場合より遥かに高められたユーザの口に対するマイクロホン素子の指向性及び感 度が提供されて、ユーザの音声のピックアップが増大される。スピーカー素子は 、耳装置内に含めることが可能であり、また、ハウジングとマイクロホンとの間 の ガスケット・ブリッジにより機械的に切り離すことが可能に構成されている。こ の装置は、完全に双方向方式で動作可能であって、コンピュータモデム、電話ネ ットワーク、及びその他の通信システムを介して、ユーザによるハンドフリーの 通信及び音声指令が可能となる。 本発明の原理による別の実施例は、スピーカー・エンド（側）及びマイクロホ ン・エンドを有したハウジングを含む通信システムに使用されるイヤー・ピース 装置を含んでおり、前記スピーカー・エンドは、操作中に耳管内に進入する構造 体を含まないでユーザの耳管に滑り嵌めされるように構成されている。スピーカ ー・エンド及びマイクロホン・エンドは、マイクロホン・エンドを密閉する遮音 壁により分離されて、マイクロホン室を形成する。音声分離手段は、スピーカー 素子とハウジングとの間に連結されて、ハウジングのマイクロホン・エンドにお ける音声ピックアップの感度に障害をきたす可能性のある好ましくない周波数を 選択的に分離する。マイクロホン素子は、ハウジングのマイクロホン・エンドの 該マイクロホン素子が実質的にマイクロホン室内に密閉されて、ハウジングによ り頭蓋と接触しないように分離される位置に装着される。このマイクロホン室は 、ユーザの頭蓋の近位位置と比較してかなりの距離からマイクロホン室に進入し てくる音波をマイクロホン素子において相殺する手段を含む。マイクロホン素子 からの信号出力を音声回路に連結して処理する手段が設けられる。多数の開口部 をハウジングに設けて背景ノイズ及び遠方からの信号が相殺される実施方法も開 示される。 本発明の更なる目的及び効果は下記の説明において述べられるとともに、一部 は斯かる説明から明白となり、或いは、本発明の実施例により理解されるもので ある。本発明の目的及び効果は、添付の請求の範囲において特に指摘される装置 及びそれらの組合せにより実現され得られるものである。 図面の簡単な説明 図１は、スピーカー素子及びマイクロホン素子を含んだイヤー装置の一実施例 の斜視図である。 図２は、図１に示した装置のハウジングの線２−２に沿った断面図である。 図３は、第２の実施例の装置のマイクロホン素子の水平方向の構成を例示した 部分分解図である。 図４は、マイクロホン室の内部構成の拡大図である。 図５は、マイクロホン室ハウジングの内部構成を図示したものである。 図６は、図３の組み立てた装置の平面図である。 図７は、図３の組み立てた装置の底面図である。 図８は、マイクロホン室を備えた音声吸収ガスケットを図示したものである。 図９は、図８のガスケットの平面図である。 図１０は、図８のカスケットの線１０−１０に沿った断面図である。 図１１は、図３の装置の斜視図である。 図１２は、ユーザの耳に配置される、電話装置の一部として本発明とともに使 用される回路図である。 図１３は、電話回路と組み合わされたイヤー・ピース装置の概略図である。 図１４は、遠隔装置とともに使用されて音声分離通信を可能にする本発明のイ ヤー・ピース装置を図示したものである。 図１５は、コンピュータ及びモデムと組み合わせて使用されて、音声認識及び 音声指令を可能にする本発明のイヤー・ピース装置を図示したものである。 図１６は、マイクロホンのみを備えた本発明の好適な実施例を図示したもので ある。 図１７は、マイクロホンがハウジングの軸線に対して直角に配置された本発明 の別の実施例を図示したものである。 図１８Ａは、本発明の原理に従って製造及び使用されるイヤー・マイクロホン 装置（モデル２４９０−１）の指向性を例示したポール（極）・パターンの図表 であり、前記イヤー・マイクロホン装置は、マネキン・シミュレータの右側の耳 に配置され、外部スピーカー音声源は、装置から１２０センチメートル離れてお り、測定位置でのＳＰＬは６２ｄＢであり、測定はマネキン本体の中心軸線を中 心に回転する矢状平面においてなされた。 図１８Ｂは、図１８Ａにおいて使用されたイヤー・マイクロホン装置（モデル ２４９０−１）の指向性を例示したポール・パターンの図表であり、外部音声源 及び距離は図１８Ａにおけるものと同一であるが、イヤー・マイクロホン装置は マネキンシミュレータの耳には装着されていない。 図１９Ａは、本発明の原理に従って製造及び使用される別の実施例のイヤー・ マイクロホン装置（モデル２４９０−１１）の指向性を例示したぽーる・パター ンの図表であり、前記イヤー・マイクロホン装置は、マネキン・シミュレータの 右側の耳に配置され、外部スピーカー音声源は装置から１２０センチメートル離 れており、測定位置でのＳＰＬは６２ｄＢであり、測定はマネキン本体の中心軸 線を中心に回転する矢状平面においてなされた。 図１９Ｂは、図１９Ａにおいて使用されたイヤー・マイクロホン装置（モデル ２４９０−１１）の指向性を例示したポール・パターンの図表であり、外部音声 源及び距離は図１９Ａにおいてと同一であるが、イヤー・マイクロホン装置はマ ネキン・シミュレータの耳には装着されていない。 図２０Ａは、本発明の原理に従って製造及び使用される別の実施例のイヤー・ マイクロホン装置（モデル２４９０−１９）の指向性を例示したポール・パター ンの図表であり、前記イヤー・マイクロホン装置は、マネキン・シミュレータの 右側の耳に配置され、外部スピーカー音声源は装置から１２０センチメートル離 れており、測定位置でのＳＰＬは６２ｄＢであり、測定はマネキン本体の中心軸 線を中心に回転する矢状平面においてなされた。 図２０Ｂは、図２０Ａにおいて使用されたイヤー・マイクロホン装置（モデル ２４９０−１９）の指向性を例示したポール・パターン図表であり、外部音声源 及び距離は図２０Ａのものと同一であるが、イヤー・マイクロホン装置はマネキ ン・シミュレータの耳には装着されていない。 好適な実施例の詳細な説明 本発明の原理の理解を促進するために、添付の図面に例示された実施例を参照 するとともに、該実施例を説明するために特定の用語を使用する。しかしながら 、それによって本発明の範囲を限定するものでないことは明らかである。例示し た装置を任意に変更し且つ更に修正するとともに、本書に例示した本発明の原理 を任意に更に別に応用することは、当業者並びに本開示及び優先権を有するそれ 以 前の開示を把握した者が通常なし得ることであり、それらは本発明の請求の範囲 内にあるものと考えられるべきものである。 添付図面には耳に位置決めされ且つ耳管において軟骨により支持されるマイク ロホン及びスピーカー装置の２つの実施例が例示されている。各実施例いおいて 、マイクロホン素子は、背景ノイズと関連する遠方の音声は無視する一方で、感 度を局部的に限定して装着者の音声をピックアップするように設計されている。 双方の実施例とも、ケース内で伝達される振動からマイクロホン素子を音声分離 するとともに、装着者の音声信号の検出及び伝達の障害となる背景ノイズを相殺 することにより、フィードバックを実質的に中和する構成を提供している。 双方の装置に共通した重要な特徴は、スピーカー及びマイクロホンのケースす なわちハウジング内で伝達される振動を、マイクロホンがピックアップするのを 防止する技術である。マイクロホン素子で受信される斯かる振動は、通常フィー ドバックを発生させてしまい、該フィードバックは耳で支持される双方向装置を 開発する上での主たる障害となってきた。本発明は、特別に設計されたガスケッ トを使用し、該ガスケットは、マイクロホンをガスケット内に独自の構成により 装着して、能動素子またはマイクロホンのダイヤフラムに残存する信号を相殺す ることと組み合わせて、大抵のエネルギーをマイクロホンに到達する前に吸収し てしまう。斯かる特徴は、図１の垂直方向の構成及び図３の水平方向の構成に例 示されている。 図１の実施例を参照すると、本発明のイヤー・ピース１０は、周囲のハウジン グ１１を含み、該ハウジングはスピーカー用の開口部または空洞１２を形成し、 該開口部内にはスピーカー素子１３が収容され、該スピーカー素子は、ユーザの 耳１６に位置決めされた時に耳管１５（図１４）の方を向くような指向性を有す るように位置決めされる。ハウジング１１内に収容されたマイクロホン素子１７ は、主としてユーザが発生させる音声振動を検出する。従って、ハウジング１１ は、図示の如く、スピーカー・エンドと、対向するマイクロホン・エンドとを含 む。 ハウジング１１は、一方の端１９において周りの耳組織２０及び２１と摩擦接 触することにより耳管１５に滑り嵌めるように構成される。ハウジング及びそれ に取り付けられる構造体が耳管１５内へ伸長しないことにより不快感を与えず、 また、斯かる装置を使用するための特別な取付要素を必要としないことが、重要 である。ハウジングはＡＢＳプラスチック等の任意の適切な材料で形成されるこ とが可能であり、スピーカー１３とマイクロホン１７との間での振動の伝達を最 小限にする材料で形成されるのが好適である。 マイクロホン１７は、カーボン、エレクトレット、圧電結晶等の従来のタイプ のマイクロホンであっても良い。図２に例示した実施例は、アルミニウム蒸着さ れたマイラダイヤフラム及びマイクロホン・ケーシング２５に位置決めされたプ レート１８を有したエレクトレット・マイクロホンである。このケーシング２５ は、ハウジングからの振動を機械的且つ音響的に分離する音響取付リング２８に より表される独自のガスケット構成を備えたマイクロホン・エンド・ハウジング ３４に挿入される。ガスケットにより吸収されず、従って、取付リングを通過し てしまう振動は、マイクロホン素子１８からほぼ同一の進入距離にあるマイクロ ホン・ケーシング２５内へ伝達される。各取付リング２８から中央に配置された マイクロホン素子１８までの距離がほぼ等しいことから、ハウジングからの振動 はほぼ同時にマイクロホン素子に到着するが、移相関係は反対となる。従って、 反対の信号は相殺され、一切の音波エネルギーまたは振動が記録されない。従っ て、マイクロホン素子は、マイクロホン・ケーシング２５における相互連結構造 によりもたらされる遮音及び音声相殺の理由により、機械的にも音響的にも分離 されることになる。正確な分離距離は、最大相殺効果が達成されるまでケーシン グに沿って取付リングを調整することにより、物理的に同調が可能である。 背景ノイズは、ハウジング及びケーシングを介して周りの環境に通じた少なく とも２つの対向する開口部２２ａ及び２２ｂを利用することで相殺される。ユー ザの口からイヤー・ピースまでの距離に比較してかなり遠方から移動してくる音 波に関しては、斯かる音波はそれぞれの開口部２２ａ及び２２ｂに同時に到着す る。音波は各開口部において同時に形成されて相殺されるまでは、マイクロホン 素子に向かって伝搬する。従って、遠方の音声伝達はそれぞれの開口部２２ａ及 び２２ｂを介して進入してくる反対の音波を重畳することにより効果的に相殺さ れる。図３に例示した如くマイクロホン素子の各側に１つの開口部を設ける変わ りに多数の開口部を使用して同様の音声相殺をすることが可能なことは、明白な ことである。 第２ハウジング部４２を設けて、ワイア４３、４４及び４５を引き出す導管と して機能させる。ワイア４３はマイクロホン素子から伸長する外側部分を表して いる。ワイア４４及び４５は、スピーカー素子１３に連結する接続体である。 同一のハウジング内でスピーカー及びマイクロホンの双方により双方向通信を するには、ケーシングからスピーカー素子１３を音響的に分離することが必要と なる。本発明においては、無線周波数回路内の帯域フィルタの操作と同様に、遮 音手段５０をチューニングすることにより、斯かる音響分離を達成している。具 体的には、スピーカー素子１３が、スピーカー素子の周りに伸長して、スピーカ ー素子の遮音手段としてのハウジングを分離するように機能する非振動リング５ ０を介して、エンド・ハウジング３６に取り付けられる。これにより、ハウジン グを介してマイクロホン素子内への音響振動伝達が更に防止されるが、斯かる防 止がなされない場合には、フィードバックが発生されることになる。所望のガス ケット形状に射出成形可能な軟質ポリマーであるクレトン（Ｋｒｅｔｏｎ）（商 標）が驚くべき音響吸収能力を有していることが判明した。クレトンは、本発明 の実施例で使用される音響吸収材料として現在好適な複合材料である。 この問題は、スピーカー素子１３とマイクロホン素子１７を極めて近接させる ことから、双方向通信を行う上で重要となってくる。斯かる密に近接させる場合 には、スピーカー素子に関係した振動は通常ハウジング内へ伝達され、直ぐにマ イクロホン素子１７に供給されてしまう。サイド・トーンが存在する双方向電話 装置においては、マイクロホン素子１７からの信号はスピーカー１３内へ戻され 、ユーザが再生される自身の音声を聞き易くしている。スピーカーの音響分離を し損ねると、振動エネルギーがハウジング内へ伝達されて、話者の音声がループ 状に循環されることになる。これがフィードバックとして知られる一般に起こる ことである。 この遮音リング５０は、スピーカーへ通過される周波数より下の特定の周波数 範囲に特に選択すなわち同調されるクレトン等の材料から形成され、これにより 、スピーカが御強敵に分離される。他の適切な材料は、分離リング５０をある周 波 数範囲に同調するために適したものであり、シリコンを含んでいる。特定の材料 の選択は、検出中の周波数範囲、即ち、振動エネルギーを吸収するとともにその 通路を遮断してハウジング１１からの進入を阻止する特定の周波数に同調される 周波数により決定される。斯かる材料は、また、それぞれ細いスピーカ・ワイヤ ４４及び４５がハウジングを通って導管４２へと出て行く、ハウジング１１の後 部２４に使用することも可能である。スピーカー及びそれに取り付けた配線の双 方の振動を防止すれば、スピーカー振動が分離されて双方向通信がフィードバッ クなしに容易となる。 図３は、本発明の第２の実施例を例示したものであり、該実施例では、マイク ロホンはマイクロホン室４７ａ及び４７ｂを含んだハウジング４６内に位置決め される。能動マイクロホン素子４８は、支持ガスケット５１内に位置決めされた 硬質のケース４９内に懸垂される。この支持ガスケットは、図２に関して述べた リング２８と同様の機能を果たす。しかしながら、この場合には、ガスケットは 単一の射出成形された部品であり、リング２８が行うノイズ相殺と同様な所望の ノイズ相殺を行う。これについては、下記に詳細に説明する。 マイクロホン室は、少なくとも２つの開口部５２及び５３をハウジング内に含 んでおり、該開口部は音響伝達口を形成して周囲の音波をマイクロホン素子へ通 過させる機能を果たす。この「一方向性」技術は、すでに上記にて述べたことで ある。本実施例は少なくとも３つの開口部５２ａ、５２ｂ及び５３を含み、該開 口部は、周囲の音波をマイクロホン素子４８へ通過させる機能を果たす音響伝達 口を形成する。これらの開口部の少なくとも２つの開口部５２ａ及び５２ｂは、 能動素子４８により画定される中間平面５４上方のハウジングの頂面内に位置決 めされる。残りの開口部５３は、中間平面の反対側のハウジング内に位置決めさ れて、前記に説明した如く、遠方からの背景ノイズを表す音波の相殺を可能にす る。 例示の実施例では、前記３つの開口部５２ａ、５２ｂ及び５３が共通の平面５ ５内に設けられている。これは、能動素子の両側からの共通の波面を伝搬させて 、好ましくない背景ノイズの相殺を向上させるのに有益となる。この共通の平面 はマイクロホン素子の中心軸線を含み、中間平面の両側から伝搬された波面の最 も 強い面が能動マイクロホン素子４８の中央部に到達するように構成するのが、理 想的である。 同様に、ハウジングの頂面にある前記開口部中の２つの開口部５２ａ及び５２ ｂが対向する側で、マイクロホン素子に対して共通の垂直方向高さに位置決めさ れるのが好適である。この分割した開口部構成により背景音の音波を完全に相殺 するのを可能する波面の形成を、更に高められる可能性がある。この分割した開 口部構成は、また、マイクロホン・ケース上方の頭上スペースを削減することが 可能であり、また、円滑で連続した頂面５６（図６）を提供することにより、ハ ウジングの外観を美的に向上させることもできる。 それぞれの開口部５２ａ、５２ｂ及び５３を介して伝搬される背景ノイズの振 幅を共通に維持するためには、中間平面の一方の側の全ての開口部の総開口部サ イズを、該中間平面の反対の側の全ての開口部の総開口部サイズと等しくするの が好適である。従って、円形開口部５３の表面積は、２つの矩形開口部５２ａ及 び５２ｂの表面積とほぼ等しくなる。 ハウジングの幾何学的形状を変更することにより、開口部の形状及び数の選択 に影響を与える。ほぼ矩形の箱状に構成された本実施例のハウジング及びマイク ロホン室に関しては、例示した開口部の配列により、図２に説明した対向する一 方の側に１つの開口部を設ける場合よりは、驚く程の改善がもたらされる。図３ の実施例では、箱の頂面は対向する長縁を有し、該長縁が頂面５６を対向する垂 直側壁５７及び５８へ連結する弯曲した、または角度を付けられた側壁として形 成される。２つの開口部５２ａ及び５２ｂを、対向した角度を付けられた側壁の 各々に位置決めし、背景信号をより効果的に相殺することにより、所望の信号の 明瞭度を高めることが可能であることが判明した。 多数の開口部５２ａ、５２ｂ及び５３により実現される一方向性マイクロホン 技術の使用による背景信号の濾過に加えて、本発明におけるフィードバックの効 果的排除のために、ハウジング内で生成される機械的振動からマイクロホン素子 を分離することが必要になる。これは、図１の実施例において支持リング２８に より解決された。図３の実施例は、改善された構成を有しており、ハウジングと 、マイクロホン・ケース及びそれに収容された能動素子４８の周りに位置決めさ れ、 且つ該ハウジングとマイクロホン・ケース及びそれに収容された能動素子４８と の間にブリッジを形成する支持ガスケットを使用している。 支持ガスケット５１は、ハウジングから受理する音響振動を吸収または分散さ せ、次いで、マイクロホン素子４８へ伝達される残存振動を相殺する機能を果た す独自の構成及び組成を提供する。この構成は、ハウジング内部表面８１と密接 に接触するように構成された外周部８０を含む。このハウジング内部表面と外周 部との接触は、ハウジング振動をガスケット内へ均一に伝達して能動素子４８に おいて音波が相殺されるように、十分なものでなければならない。 例示した実施例では、ガスケットの外周部８０及びハウジングの内部表面８１ は、非円筒状に構成され、互いに着座し合って、接着材料を必要とすることなく マイクロホン室内にガスケット用の固定位置を確保するようにされている。ガス ケットとハウジングとの間で接着剤を使用しないことは、接着剤は硬くなりまた は脆くなって振動エネルギーの低減または吸収には効果的でなくなる可能性があ ることから、重要なことである。ハウジング内でガスケットを固定するための非 円筒状の構成は、タグ・イン・グルーブ手法にてなわれ、ガスケットがハウジン グの対向する側面間で確実に圧縮される。 例示したハウジング間の接触面の形状は概ね凹面と見ることができ、ガスケッ トの外周部は概ね凸面であり、これにより、ガスケットがハウジングの凹面状の 形状内へ入れ子式に挿入されるのが可能になる。特定の非円筒状接触構成は、円 筒状の、上部８３及び下部８４に接合された中央部８２を備えている。外周部の これらの部分は、逆さ円錐の形状を形成し、該逆さ円錐形状は、それぞれ、一方 の縁部に円筒状中央部の頂部縁８５及び底部縁８６の接合箇所を形成する大径部 と、円筒状中央部の平面から伸長して離間する残存縁８７及び８８における小径 部とを有する。同様に、ハウジングの内部表面は、円筒状表面１０５と、円錐状 表面１０６及び１０７と鏡像関係となる同一の形状を有して、それぞれ凹面及び 凸面接触表面８１及び８０を形成する。 これらの接触面は、着座した状態で図３及び図４に示されている。小さな環状 空洞または間隙８９が中央にガスケットの外周部の周りで且つガスケットとハウ ジングとの間に配置されて、ガスケットとハウジングとの接触を上部部分８３及 び下部部分８４に分割する遮音空洞リングを形成する。音波を中央部８２を介し て伝搬するより、ガスケットの上部表面８３及び下部表面８４を介して伝搬させ た方が効果があるように思える。ハウジングとガスケットとの接触表面に関して は、前記以外の形状でも、本書に述べた発明力のある教示に従って満足の行くよ うな機能が達成される可能性はある。 上記の発明力のある教示の主たる特徴には、マイクロホン・ケースの２つの分 離した円周上の接点１０１及び１０２を画定するガスケットの内周部１００を設 けることが含まれる。リング２８の場合と同様に、これらの接触表面１０１及び １０２はそれぞれ、能動要素４８を含む平面から等距離にあり且つ該平面の対向 する側にある。これらの表面は、残存する振動をマイクロホン・ケース内へ伝達 する接触を画定し、次いで、残存振動は該マイクロホン・ケース内において能動 素子４８へ伝達される。これらの表面が能動要素から等距離に離間している結果 、波面は同時に到着するとともに、互いに反対の位相であるから、相殺される。 これは、ガスケットの内周部が該ガスケット内周部の周り及びガスケットとマ イクロホン・ケースとの間で中央に配置された環状空洞１０３を含むことにより 生じる。これにより、ガスケットとケースとの接触を、能動マイクロホン素子を 含む平面からそれぞれ等距離にある上部部分及び下部部分に分割する、遮音性の 空洞リングが形成される。ガスケットの内周部の上部部分及び下部部分はそれぞ れ、マイクロホン・ケースの周りで円周上に連続する接点に図示されているが、 周囲に不連続の接点を設けて能動素子においてある程度の相殺を達成するように することが可能である。従って、それぞれの接触面が完全に接触している構成も 含めて、他の構成のマイクロホン／ガスケット・インターフェースの実現が可能 である。 図１及び図３に示した装置は、ハウジングから到着する不要な音声振動を分散 且つ相殺することが可能であるから、装置の一部として挿入されたスピーカーと ともに動作が可能となる。従って、スピーカー空洞１１０が装置のスピーカー・ エンドに設けられる。スピーカー・エンドは、マイクロホン室４７に対向するハ ウジング端部１１２に装着されるように構成される。スピーカー・リード１１３ が設けられて、装置へ送られる信号及び装置から送られる信号を処理する回路に 、 スピーカーを接続する。これらのリードは、カラー１１５及びケーブルシールド を通ってハウジングの外へ出る。同様に、マイクロホンは、リード１１７により 前記の処理回路へ接続される。バリア壁１２０がそれぞれマイクロホン室４７と スピーカー室とを分離する。 図３及び図４に示す如く、マイクロホン素子４８は電子的に少なくとも１本の マイクロホン・リード１１７により処理回路に結合されて、マイクロホン素子４ ８からの信号出力を音響回路へ伝達して処理する。スピーカーは、少なくとも１ 本のスピーカーリード１１３により電子的に処理回路に結合されるが、マイクロ ホン素子とスピーカー素子は、リードによって電子的に一体に結合されない。複 双方向通信おいては、信号出力は、マイクロホン素子が直接電子的に収容された スピーカー素子に結合されている従来の補聴器や電話器とは相違して、（仮にあ ったにせよ）マイクロホン素子４８からスピーカーへは直接送信されることはな い。 ハウジングは、図３に示す如く、２つの部分に射出成形することが可能である 。ガスケット５１、マイクロホン及び接続線は、所定位置に配置され、ガスケッ トを収容チャネル８１内へ着座させ、次いで、２つの半片をスピーカー・エンド と一体に固定する。マイクロホン素子は、収容チャネル８１の形状により、マイ クロホン室内で自動的に所定の位置へ位置決めされる。マイクロホン室は、ほぼ 同容量の２つの部分４７ａ及び４７ｂへ分割される。これにより、マイクロホン 室で起こる相殺効果のバランスを取るのに役立つ。 図１２には、双方向通信を可能にする電話イヤー・ピースの一部であるマイク ロホン信号及びスピーカー信号を処理するのに効果的なサンプル回路が開示され ている。その他の回路をマイクロホンのみ、または、複合スピーカー及びマイク ロホン結合体に応用可能なことは、当業者には明白なことである。 図１３には電話の標準ジャックに結合されて通信ネットワークに接続される基 準電話装置及びケーシング６０が図示されている。符号８０で図示された本実施 例のイヤー・ピース装置はマイクロホン及びスピーカー信号を供給し、該マイク ロホン及びスピーカー信号は電話装置６０に結合された従来のワイア６１を介し て処理伝送される。本実施例の装置を標準の４リード電話線に適合させる汎用結 合構成が米国特許第４，９３０，１５６号に開示されており、また、図１３に表 されている。この米国特許を参照すれば、本装置に関する付随説明を得ることは 可能である。 本発明は、モード切換え装置６３を使用することにより、前記の標準電話装置 に結合することが可能である。１つの位置で、あたかも本発明の制御回路及びイ ヤー・ピースが取り付けられていないかの如く、信号を直接ハンドセット６４に 伝送するトグルスイッチにより、斯かる結合が可能となる。第２位置へ切換えら れると、信号が上記参照した米国特許において説明されているように作動する相 互接続ジャック６２へ伝送される。１本の出力ライン６７がスピーカー信号を搬 送して、スピーカー増幅器、マイク前置増幅器、及び位相コントローラを含む主 制御回路６８へ入力する。第２出力ライン６９は、マイクロホン信号をダイオー ドブリッジ７０を介して主制御回路６８へ入力する。マイクロホン信号及びスピ ーカー信号の双方が四線式接続７８に沿って、本発明に開示され且つ図１及び図 ３に図示された、耳に装着されるスピーカー／マイクロホン結合体８０へ伝送さ れる。相互接続リード７８は、この双方向電話装置に無線モードを提供すること の可能な無線周波送受信機のサービスを受けることが可能なこともまた、明白な ことである。同様に、本実施例の装置は、図１４に図示するように、ベルト型送 信機８２へ配線することができる。この装置においては、マイクロホンあるいは マイクロホン／スピーカー結合体を備えたイヤー装置が耳からベルト型送信機８ ２へ配線されて、ハウジング１１内へ位置決めされる送信機の余分な重量が不要 になり、利便性のある操作が容易に行えるようになる。 図１４に表した実施例は、音声認識が可能なコンピュータ装置へ音声指令を伝 送する場合には特に有益である。これは、音声再生の内容が分離されていること から生じる。マイクロホン・モードにおいては、本装置はユーザの音声から音波 を受信する。一方、遠方の音波はマイクロホンに受信されるが、前記に説明した ように相殺される。同様に、ユーザが頭を回転させたとしても、耳と口との間の 相対的距離が同一のままであることから、音声伝送の品質は影響を受けることは ない。 話者の音声を環境から分離するこの方法を鑑みると、本発明の耳に装着するマ クロホンは、音声認識を実施するためのアルゴリズムを著しく単純化することが できる。実際、話者の音声は概ね同一であり、アルゴリズム及びコンピュータを 訓練してハウジング１１に送信された音声振動に関係した対応する指令を再生さ せるのに使用することができる。 ４５〜６０パーセントの信頼レベルを既に達成している従来の音声認識装置に 本発明を置換して使用したところ、音声認識は平均して８０〜９０パーセントに 改善された。本出願に開示され且つ特許請求される本発明のマイクロホン素子の 使用に基づいたこのような著しい改善により、コンピュータ装置一般の音声認識 の新時代への扉が開かれたことになる。 例えば、図１５には、音声認識のできるソフトウェアを含んだコンピュータ９ ０に音声指令を使用する例が図示されている。音声指令は本発明のイヤー・マイ クロホン９１を介して供給され、該イヤー・マイクロホンはコンピュータの背後 にあるコンピュータ・モデム（図示なし）内へ増幅供給する制御回路９３へ接続 される。音声指令がイネーブルされて、ユーザが直接所望の動作を言葉を使用し て述べ、コンピュータが即座に斯かる言葉の指令に応答する。次の音声通信が結 合された電話ライン９４を介して話者によりイネーブルされ、該接続された電話 ライン９４が第３者との音声通信を同時にイネーブルする。 この装置に基づいて、ユーザは、電話会議において書類の準備またはコンピュ ータ装置の演算により容易にされたその他の件に関して発生する様々な問題を討 議し、また、即座にコンピュータに音声指令を発して所望の操作をインプリメン ト且つ実行させる。これは、オペレータのステーションに関係した環境騒音を心 配することなく「ハンドフリー」で達成される。オペレータがマイクロセルで構 成されたオフィスビルの回りを動き回りながら、斯かる装置を移動自在にして相 互通信を可能にできる。この場合、図１４に示す如く、オペレータが遠隔装置を 使用して、セクションからセクションへと移動して様々なマイクロセルを１つの ネットワーク通信に連絡する共通の周波数で直接的に通信を行う。この場合、オ ペレータは、コンピュータに言葉による指令を与えて所定の操作を処理すること ができ、マイクロセル内の他のオペレータと直接に通信を行うことも可能であり 、且つ、単なる音声指令により多数の仕事を概ね実行することができる。更に、 ユ ーザは、コンピュータにマイクロセル外の第３者に電話をかけるよう指令を出し て、イヤー・ピース１０内の双方向モードを介して、この第３者との直接の電話 回線を確立することが可能となる。斯かる装置は、オペレータに完全な柔軟性を 与え、オペレータは、移動自在にハンドフリーに操作ができて多数の仕事を達成 することができるとともに、多数の人と通信が可能となる。 図１６は別の実施例を開示しており、該実施例では、ハウジング１８５が前方 端においてスピーカー素子１８６を支持するとともに、後方のマイクロホン・エ ンドにおいてマイクロホン・ケーシング１８７と合体している。スピーカーは従 来の圧電結晶タイプのものである。この実施例では、マイクロホン素子１８８は 垂直方向に向けられて、開口部１８９ａ及び１８９ｂが前記の説明に従って遠方 からの音波を音声相殺する。この実施例は、音波の移動距離がマイクロホン素子 に一層等しくなり、依って、ノイズ相殺をもたらすと言う点で、効果を発揮する 。 図１７は、一実施例を例示したものであり、該実施例では、マイクロホン１９ ５がハウジング１９６内に設けられるが、スピーカー素子は設けられていない。 このハウジングは、周りの環境と連結された筒状孔１９８を備えたマイクロホン 室１９７を含んでいる。マイクロホン素子１９５は、前記孔の基端で開口部１９ ９の近傍に位置決めされ、該開口部は対向する音波の進入を可能にして孔開口部 １９８を通って進入してくる同様の音波と干渉する。この構成は、筒状孔を検出 する音声源に向けることにより、指向性感度を向上させるようにしている。音声 ピックアップの指向性感度を増大するために、筒状孔はユーザの口に向けて下方 へ向けられる。電気接点１３０及び１３２が信号通路を画定して、以降の処理を 実行できる。 筒状孔１９８は、マイクロホン素子１９５から伸長して、開放した遠位端１９ ４で終端する筒状部材を備えているのが好適である。筒状部材１９８は、ハウジ ング１９６及びマイクロホン素子１９５がユーザの耳管に装着された時に、ユー ザの口に向かって配向され、マイクロホン素子の指向性感度をもたらしてユーザ の音声ピックアップを増大するように構成されている。 その他の従来の技術の装置では、マイクロホン素子が耳に配置されるが、本発 明のものは、ハウジングが、好適には、指向性を持たせてユーザの口に向けて配 向されたマイクロホン素子とともに配置されるワンピースの一体部材であると言 う点で、改良されている。従来の装置は、（ｉ）耳の近傍に配置されるが、口に 向かって配向されないマイクロホン素子、または（ii）ユーザの口の直ぐ前に配 置された片持梁状のアーム上に取り付けられているマイクロホン素子を具現化し たものである。 マイクロホン素子は、感度をポール（極）・パターンとして図示される感度プ ロフィールを有することは、当業者の理解することである。本発明の原理は、収 容したマイクロホン素子を備えたワンピースの一体ハウジング耳管に装着して、 ユーザの口に対してのマイクロホン素子の指向性配向及び感度を、ハウジング及 びマイクロホン素子を耳管に装着しなかった時より高めるようにして、ユーザの 音声のピックアップを高めることを含んでいる。 上記の様々な利点及び改良点が、小さなマイクロホンにより検出される所望の 空中の振動を前記小さなマイクロホンを収容するハウジング内の背景振動から分 離する方法によって提供される。本発明の原理によれば、マイクロホンの指向性 感度を増大して、ユーザの音声のピックアップを高める好適な方法は、 （ａ） 支持構造を有するハウジングを選択して、該ハウジングをユーザの耳 管に装着するステップと、 （ｂ） マイクロホン素子を前記ハウジング内に装着するステップと、 （ｃ） 前記ハウジング及びマイクロホン素子をユーザの耳管に装着して、前 記マイクロホン素子がユーザの頭部にぴったりと隣接するように位置決めされて 、前記ハウジング及び前記ユーザの頭部が協働してマイクロホン素子の感度プロ フィールを変更させて、ユーザの口に対する前記マイクロホン素子の指向性感度 を、前記ハウジング及びマイクロホン素子をユーザの音声のピックアップを高め るように耳管に装着しなかったときより高めるステップと、 （ｄ） 前記マイクロホン素子からの信号出力を音声回路へ結合させて処理す るステップと を備えている。 マイクロホン素子１７は、一方向性配向及び感度を含んでいるのが好適である 。ハウジング１１は、マイクロホン素子１７の一方向性配向が軸線２に対して横 断 方向に伸長するように伸長する、図１の矢印２に沿った長軸線を含んでいる。ス ピーカー素子１３は指向性配向１４を含んでおり、マイクロホン素子１７ハウジ ング１１内に装着されて、マイクロホン素子の一方向性配向がスピーカー素子１ ３の指向性配向に対して横断方向に伸長して、ユーザの口に対する指向性配向を マイクロホン素子１７にもたらすのが好適である。 図１８〜図２０を参照すると、本発明の主たる態様は、マイクロホンの指向性 感度を増大させて、ユーザの音声またはユーザの前で発生されるその他の音源か らの音声等の、マイクロホンのユーザの前で発生される音声のピックアップを高 める方法である。詳細には、本発明の一態様は、イヤー・マイクロホン及び異な る方向から進入してくるその他のノイズを排除する一方で、唯一の特定の方向か ら進入してくるユーザの音声を効果的にピックアップする使用方法を提供するこ とである。その他のノイズ・レベルを十分に低減する一方で、ユーザの音声は斯 かる方法によりマイクロホンにより正確に伝送される。本発明の主たる目的は、 当技術分野の通常の技術を有する者には公知であるポール・パターンの形態で測 定されるマイクロホン装置の円形感度プロフィールを変更する、マイクロホンの 使用方法を提供することである。 図１８Ａ、図１９Ａ及び図２０Ａは、本発明の原理に従って製造及び使用され るイヤー・マイクロホンのポール・パターン図表を示したものであり、各ケース において、イヤー・マイクロホンは、マネキン・シミュレータの右側の耳に装着 されて、装置から１２０センチメートル離れた外部スピーカーの音響源に露出さ れるとともに、測定位置のＳＰＬは６２ｄＢであり、測定はマネキン・シミュレ ータ本体の中心軸線を中心に回転する矢状平面内で行われた。同一の装置が、ま た、図１８Ｂ、図１９Ｂ及び図２０Ｂに示す如く、マネキン・シミュレータの耳 に装着されずに同一の距離にある同一の音響源に露出されてテストされた。 本発明は、近年本発明の発明者により追求されてきた新たな目的、即ち、耳に 装着されるマイクロホンの感度プロフィールを変更して、該マイクロホンの指向 性及び感度を高める目的を達成し、斯かる目的を達成する方法は、極く最近にテ ストされて、最終的に本書において特許請求される斯かる方法が、感度ポール・ パターンプロフィールを変更するとの初期の目的に対して十分に機能することが 、 発明者等が満足する程に十分に示された。図１８Ａ、図１９Ａ及び図２０Ａをそ れぞれ図１８Ｂ、図１９Ｂ及び図２０Ｂと比較すれば分かるように、本書に説明 されるイヤー・マイクロホン装置は、ユーザの耳に装着されて、マイクロホン素 子がユーザの頭部にぴったりと隣接するように位置決めされ、ハウジング及びユ ーザの頭部が協働してマイクロホン素子の感度プロフィールを変更して、感度の ポール・パターンがユーザの前で発生される音声に対して増大される。 発明者により完成され且つ本書の図１８〜図２０に図示した比較テストにより 、ユーザの自身の音声またはその他の音響源からの音声等の、ユーザの前で発生 されるいずれの音声も、その他の騒音レベルが低減される一方で、マイクロホン が下記の好適な方法に従って使用されれば、マイクロホンにより正確にピックア ップされ且つ伝送されることを示している。前記の好適な方法は、 （ａ） 支持構造を有するハウジングを選択して、該ハウジングをユーザの耳 に装着するステップと、 （ｂ） マイクロホン素子を前記ハウジング内へ装着するステップと、 （ｃ） 前記ハウジング及びマイクロホン素子をユーザの耳へ装着して、該マ イクロホン素子がユーザの頭部にぴったりと隣接して位置決めされて、前記ハウ ジング及び前記ユーザの頭部が協働して前記マイクロホン素子の感度プロフィー ルを変更して、ユーザの前で発生される音声に対する前記マイクロホン素子の指 向性配向及び感度を、前記ハウジングが耳に装着されなかった時より高くするス テップと、 （ｄ） 前記マイクロホン素子からの信号出力を音響回路へ結合して処理する ステップと を備えている。 前記ハウジング及びマイクロホン素子を本書に述べたように、「ユーザの耳に 」装着すると言った態様は、広義には、例えば図１４及び図１５に示す如く、前 記ハウジング及びマイクロホン素子の双方をユーザの口より耳に近く配置すると 解釈されるべきものである。従って、筒状孔構造１９７、１９８をユーザの口に 向けて位置決めした図１７に示すイヤー・マイクロホン装置の場合であっても、 マイクロホン素子１９５は、該マイクロホン素子１９５が前記筒状孔１９７、１ ９ ８内の任意の位置に配置されていたとしても、依然としてユーザの口よりは耳に 近いから、「ユーザの耳に」装着されていると理解されるべきものである。 このように、イヤー・マイクロホン装置が耳に、好適には耳管に装着された場 合には、ユーザの頭部がマイクロホン感度のポール・パターン・プロフィールに 非常に大きく影響することが判明した。イヤー・マイクロホンの指向性感度を増 大させて、図１８Ａ、図１９Ａ及び図２０Ａに示した感度のぽーる・パターンを 生成する方法には多くの利点がある。例えば、イヤー・マイクロホンがスピーカ ー装置に電子的に結合されて遠端ユーザ（イヤホンを装着していないユーザ）と 通信をする場合、該遠端ユーザへ伝送される音声通信は、近端のユーザ（マイク ロホンを装着しているユーザ）と個人的な会話をしている場合のように感じるこ ととなる。近端ユーザと遠端ユーザ間の会話には、障害となる要素はほとんど存 在しない。更に、背景ノイズの除去は、耳に装着されたマイクロホンにより伝送 されたように近端ユーザの音声品質を改善するものである。 図１８〜図２０のポール・パターン図表は、上記に説明した使用方法がオフ・ アクシス音声、即ち、６０度〜３３０度の音声を除去する際に非常に効果的であ ることを示している。テストに使用されたマイクロホン素子は、従来の技術にお いて公知の一方向性マイクロホン素子であったが、図１８Ｂ、図１９Ｂ及び図２ ０Ｂからマイクロホン装置の指向性は、該マイクロホン装置がマネキン・シミュ レータの耳に装着されなかった場合には、実質的に全方向性の特徴を有していた ことが分かる。従って、このような使用方法は、感度プロフィールを変更して、 図１８Ａ、図１９Ａ及び図２０Ａのポール・パターンに図示した如く、指向性配 向を増大すると言った本発明の目的を達成するものであり、前記図に示した指向 性配向は、全方向性は非常に低く当業者が理解するハート形の図により近く類似 している。 図１８〜図２０には、本発明の目的が５００Ｈｚ〜３，０００Ｈｚの広範な音 声周波数において達成されていることが示されている。上記によれば、特定のマ イクロホン素子が一方向性の構成であろうと、または、全方向性の構成であろう と、使用方法自体が、音響周波数に関係なく、また、音響源とマイクロホン装置 との間の距離に関係なく、本書に図示し且つ説明した増大した指向性のポール・ パターンを実現しているのであるから、本発明が達成されたことは当業者であれ ば理解できることである。 好適な実施例及び特定の例を説明して来たが、例示した例から数多くの変更を 発展させ得ることは理解できることである。例えば、図１１に図示した如き実施 例において、３つまたは４つの穴１２０を頂部１２１に設けてマイクロホンの指 向性感度を高めることが可能である。図３の２つの開口部はそれぞれの開口部を 接続するラインに沿って主たる指向性感度を有していることは明らかである。ハ ウジング及びマイクロホン室の頂部または底部の周りの開口部を増やして指向性 感度を大幅に発展させられる。 従って、本発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ決定されるべきもので あって、本書に参照した特定の例により決定されるべきものでないことは当業者 には明白なことである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 マククレンドン，チャールズ・エル アメリカ合衆国カリフォルニア州92129, サン・ディエゴ，パーク・ラン・ロード 8534 【要約の続き】 ク及びその他の通信システムを介して、ユーザにより音 声指令を発することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． マイクロホンの指向性感度を高めて、該マイクロホンのユーザの前で生成 される音声のピックアップを高める方法において、 （ａ）支持構造を有するハウジングを選択して、該ハウジングをユーザの耳に 装着するステップと、 （ｂ）マイクロホン素子を前記ハウジング内へ装着するステップと、 （ｃ）前記ハウジング及びマイクロホン素子をユーザの耳へ装着して、該マイ クロホン素子がユーザの頭部にぴったりと隣接して位置決めされて、前記ハウジ ング及び前記ユーザの頭部が協働して前記マイクロホン素子の感度プロフィール を変更して、ユーザの前で発生される音声に対する前記マイクロホン素子の指向 性配向及び感度を、前記ハウジングが耳に装着されなかった時より高くするステ ップと、 （ｄ）前記マイクロホン素子からの信号出力を音響回路へ結合して処理するス テップと を備えていることを特徴とする方法。 ２． 請求項１記載の方法において、前記ステップ（ｂ）が更に、一方向性マイ クロホン素子を前記ハウジング内に装着するステップを備え、該マイクロホン素 子が一方向性の配向及び感度を有し、及び、前記ステップ（ｃ）が更に、前記ハ ウジング及びマイクロホン素子を、該マイクロホン素子の一方向性配向が実質的 にユーザの口に向けて指向されて、前記マイクロホン素子のユーザの口に対する 指向性配向及び感度を、前記ハウジングが耳に装着されない時より高めるように 装着するステップを備えていることを特徴とする方法。 ３． 請求項２記載の方法において、前記ステップ（ａ）及び（ｂ）が更に、長 軸線を有したハウジングを選択するステップと、前記マイクロホン素子を、前記 マイクロホン素子の一方向性配向が前記ハウジング軸線に対して横断方向に伸長 して、ユーザの口に対する前記マイクロホン素子の指向性配向をもたらすように 、該ハウジング内に装着するステップとを備えていることを特徴とする方法。 ４． 請求項３記載の方法において、前記ステップ（ｂ）が更に、前記マイクロ ホン素子の一方向性配向が前記ハウジング軸線に対して実質的に垂直に伸長する ように、前記マイクロホン素子を前記ハウジング内に装着するステップを備えて いることを特徴とする方法。 ５． 請求項１記載の方法において、前記ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）が 、更に、前記マイクロホン素子から外側方向に伸長し且つ開放した遠位端で終端 する開放した筒状部材を含んだハウジングを選択するステップを備えていること を特徴とする方法。 ６． 請求項５記載の方法において、前記ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）が 、更に、前記ハウジング及び前記筒状部材を、該筒状部材が前記ハウジング及び 前記マイクロホン素子をユーザの耳管に装着し、それにより、指向性感度をもた らしてユーザの音声のピックアップを高めようとする時に、前記筒状部材がユー ザの口に向けて配向されるべく構成されるように選択するステップを備えている ことを特徴とする方法。 ７． 請求項１記載の方法において、前記ステップ（ａ）が、更に、スピーカー ・エンド及び対向するマイクロホン・エンドを含んだハウジングを選択するステ ップを備え、該スピーカー端が該スピーカー端内に形成されたスピーカー開口部 を含み、及び前記ステップ（ｂ）が更に、前記マイクロホン素子を前記ハウジン グの前記マイクロホン端内に装着するステップを備え、前記方法が更に、 （ｅ）スピーカー素子を前記ハウジングの前記スピーカー・エンド内の前記ス ピーカー開口部に前記マイクロホン素子と直接近接させて装着するステップ を備え、 前記ステップ（ｃ）が更に、前記ハウジングを、前記スピーカー及びマイクロ ホン素子が、前記スピーカー素子の指向性配向を前記耳管に向けて位置決めさせ つつ、ユーザの耳管に載置するように耳管に装着するステップを備えている ことを特徴とする方法。 ８． 請求項７記載の方法において、該方法は更に、 （ｆ）前記マイクロホン素子を少なくとも１本のマイクロホン・リードで処理 回路に電子的に結合して、前記マイクロホン素子からの信号出力を音響回路へ搬 送して処理するステップと、前記スピーカー素子を少なくとも１本のスピーカ ー・リードで処理回路に電子的に結合し、かつ前記マイクロホン素子と前記スピ ーカー素子とを前記リードで電子的に結合しないようにするステップと を備えていることを特徴とする方法。 ９． 請求項１記載の方法において、前記ステップ（ａ）が更に、マイクロホン 室を有するハウジングを、該ハウジング及び該マイクロホン室が、該マイクロホ ン室に架かる中間平面の対向する側に位置決めされた対向する頂部壁及び底部壁 及び少なくとも２つの対向する側壁を含むように選択するステップを備え、前記 頂部壁が該頂部壁の対向する縁において前記対向する壁の上部縁に接合されて、 前記ハウジングの対向する隅構造を形成し、前記ハウジング及び前記マイクロホ ン室が更に、周囲の音波を前記マイクロホン素子へ通過させるように作動する音 波伝送口を形成する少なくとも３つの開口部を含み、該開口部の中の少なくとも ２つが、前記ハウジングの前記隅構造に位置決めされて前記中間平面の一方の側 に対面し、且つ、前記開口部の中の別の１つが、前記ハウジングの底部壁内に形 成されて前記中間平面の対向する側に対面するようにされ、ユーザの口の近い位 置に比較して、かなり遠方から空中伝送を介して前記マイクロホン室へ進入して くる遠方の背景音を表す音波を相殺可能にするとともに、前記ステップ（ｂ）が 更に、前記マイクロホン素子を、該マイクロホン素子が前記中間平面内に配置さ れるように、前記マイクロホン室内へ装着するステップを備えていることを特徴 とする方法。 １０． 請求項９記載の方法において、前記ステップ（ａ）が更に、ハウジング を選択するステップを備え、該ハウジング及びマイクロホン室が実質的に矩形の 箱として構成され、前記対向する側壁の上部縁が、前記頂部壁に対して対向する 角度を付けられた側壁として形成された第１及び第２の対向する長い縁を含み、 該角度を付けられた側壁が前記ハウジングの前記頂部壁により、前記角度を付け られた側壁が前記対向する隅構造を構成するとともに、それぞれ、前記底部壁に 対して非直角の角度を形成するように相互連結され、前記少なくとも２つの開口 部が前記対向する角度を付けられた側壁の各々に位置決めされることを特徴とす る方法。 １１． 耳装着型のマイクロホン装置において、 ユーザの耳管に装着する支持構造を有するハウジングと、 マイクロホン素子であって、前記ハウジング及び該マイクロホン素子が、前記 ハウジングが装着された時に前記ユーザの耳管に載置されるように、前記ハウジ ング内に装着されるマイクロホン素子と、 前記マイクロホン素子からの信号出力を音響回路に結合して処理を行う手段と を備え、 前記ハウジングが前記マイクロホン素子から外側方向へ伸長するとともに、開 放遠位端で終端する開放した筒状部材を含み、該筒状部材が、前記ハウジング及 びマイクロホン素子がユーザの耳管に装着されて、これにより、該マイクロホン 素子の指向性感度をもたらして、ユーザの音声のピックアップを高めるようにユ ーザの口に向けて配向されるべく構成されていることを特徴とするマイクロホン 装置。 １２． 請求項１１記載のマイクロフホン装置において、前記マイクロホン素子 が一方向性配向及び感度を有した一方向性マイクロホン素子を備え、前記ハウジ ングが、前記マイクロホン素子の前記一方向性配向がユーザの口へ向けて指向さ れるように装着されるべく構成されていることを特徴とするマイクロホン装置。 １３． 請求項１２記載のマイクロホン装置において、前記ハウジングが長軸線 を含み、前記マイクロホン素子が、前記マイクロホン素子の前記一方向性配向が 前記ハウジング軸線に対して横断方向に伸長して、ユーザの口に向いた前記マイ クロホン素子の指向性配向をもたらすよう、前記ハウジング内に装着されること を特徴とするマイクロホン装置。 １４． 請求項１３記載のマイクロホン装置において、前記マイクロホン素子が 、前記マイクロホン素子の前記一方向性配向が前記ハウジング軸線に対して実質 的に垂直に伸長するように、前記ハウジング内に装着されることを特徴とするマ イクロホン装置。 １５． 請求項１１記載のマイクロホン装置において、前記ハウジングがスピー カー・エンド及びそれに対向するマイクロホン・エンドを含み、該スピーカー・ エンドが、該スピーカー・エンド内に形成されたスピーカー開口部を含み、前記 マイクロホン素子が前記ハウジングの前記マイクロホン・エンド内に装着され、 前記マイクロホン装置が更に、前記ハウジングの前記スピーカー・エンド内の 前記スピーカー開口部に前記マイクロホン素子と直に近接して装着されるスピー カー素子を備え、 前記ハウジングが、前記スピーカー及びマイクロホン素子が、前記スピーカー 素子の指向性配向を前記耳管に向けて位置決めしつつ、前記ユーザの耳管に載置 されるように装着されるよう構成されている ことを特徴とする請求項１１に記載のマイクロホン装置。 １６． 耳装着型マイクロホン・スピーカ装置において、 ユーザの耳管に装着する支持構造を有するハウジングであって、該ハウジング がスピーカー・エンド及び対向するマイクロホン・エンドを含み、該スピーカー・ エンドが該スピーカー・エンド内に形成されたスピーカー開口部を含んでいるハ ウジングと、 前記ハウジングの前記スピーカー・エンド内の前記スピーカー開口部に装着さ れるスピーカー素子と、 マイクロホン素子であって、前記ハウジングの前記マイクロホン・エンド内に 、前記ハウジングが装着された時に、前記スピーカー及びマイクロホン素子が、 前記スピーカー素子の前記指向性配向を前記耳管に向けて位置決めしつつ、前記 ユーザの耳管に載置するように、前記スピーカー素子と直に近接して配置される マイクロホン素子と、 前記マイクロホン素子を処理回路へ相互結合して、前記マイクロホン素子から の出力信号を音響回路へ搬送して処理を行う少なくとも１本のマイクロホン・リ ード、及び前記スピーカー素子を処理回路へ相互結合する少なくとも１本のスピ ーカー・リードと を備え、前記マイクロホン素子及び前記スピーカー素子が、前記リードで相互結 合されないことを特徴とするるマイクロホン及びスピーカー装置。 １７． 請求項 記載のマイクロホン・スピーカ装置において、 １９． 請求項１８記載のマイクロホン装置において、前記マイクロホン素子が 、 前記マイクロホン素子の指向性配向が前記ハウジング軸線に対して実質的に垂直 方向に伸長するように、前記ハウジング内に装着されることを特徴とするマイク ロホン装置。