JP2002118484A - 受動音声起動式マイクロホンおよびトランシーバシステム - Google Patents
受動音声起動式マイクロホンおよびトランシーバシステムInfo
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- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
インタフェースを用いて、コンピュータシステムの音声
起動制御を提供する総合マイクロホン兼トランシーバシ
ステムを提供する。 【解決手段】 本システムは、信号を送信し32、被変
調信号を受信し36、かつ送信信号と被変調信号の間の
差が一意の音波信号に対応するように、被変調信号を復
調するインテロゲータユニット26を備える。前記信号
をインテロゲータユニットから受信し、電子装置を制御
するための命令を含む音波信号を用いて信号を変調し、
信号プロセッサ48による分析のため、被変調信号をイ
ンテロゲータユニットに返送する音響駆動式マイクロホ
ンユニットもまた備えられる。
Description
ンタフェースを用いてコンピュータ駆動装置の音声起動
制御が可能な総合マイクロホン兼トランシーバシステム
に関する。
増大するにつれ、このようなシステムを制御するための
より洗練されたアプローチに対する必要性も増大する。
特に、コンピュータシステムの音声起動制御が必要とさ
れている。例えば、自動車制御システムにおいて、運転
手の音声を用いて、ラジオ、ヘッドライト、キャビンラ
イト、フロントガラスワイパ、およびセルラ電話を含む
がこれらの限定されない付属品を作動化または非作動化
することができる。また、音声起動を用いてこのような
付属品を制御することで、運転手の両手がステアリング
ホィールの操作に自由になり、よって運転手がより容易
に道路の状態に集中できるようになる。さらに、家庭や
同様の環境において、ドアの施錠解除、ライトのオン/
オフ、電化製品のオン/オフ等に音声起動を用いること
ができる。コンピュータシステムを制御するための従来
の技術は、システムユーザの側での手動の介入を必要と
するため、一般にあまり有用ではない。また、制御が音
声起動によって実行される場合、周囲雑音がある中での
音声認識に関する問題、およびマイクロホンユニットへ
の電力提供に関する問題が依然として存在する。周囲雑
音がある中での音声認識に関する問題は通常、操作者の
音声源がコンピュータから離れているか、または操作者
が雑音の中にいる場合に見られる。例えば、雑音のある
車内では、マイクロホンが運転手の口の近くになけれ
ば、運転手の音声の認識は困難である。また、有線のマ
イクロホンおよび無線のマイクロホンの双方が現在入手
可能であるが、それぞれがマイクロホンへの電源供給に
関する問題を呈している。例えば、有線のマイクロホン
は、通常自動車の本体を通ってシートベルトまで通る高
価なワイヤを必要とし、シートベルトの頻繁な引き込み
は結果としてワイヤを切断させることになる。一方、無
線マイクロホンはバッテリを必要とし、消費者は、車内
の機器には一般に自動車の寿命を通してこのような同様
のメンテナンスが必要ではないため、定期的にバッテリ
を交換するのを嫌がる。
の電力を必要としない受動かつ無線のインタフェースを
用いて、コンピュータシステムの音声起動制御を提供す
る総合マイクロホン兼トランシーバシステムが非常に望
まれている。
起動制御を提供するための音声起動マイクロホンおよび
トランシーバシステムを提供する本発明により、従来技
術の上記および他の欠点に対処し、克服する。本システ
ムは、信号パルスを送信し、被変調信号パルスを受信
し、送信された信号パルスと被変調信号パルスの間の遅
延が、電子装置の制御に用いられる一意の音波信号に対
応するように、上記被変調信号パルスを復調するインテ
ロゲータユニットを備える。インテロゲータユニットか
ら信号パルスを受信し、電子装置を制御するための命令
を含む音波信号を用いて上記信号パルスを変調し、信号
プロセッサによる分析のために上記被変調信号パルスを
インテロゲータユニットに返送する音響駆動式マイクロ
ホンユニットもまた備えられる。
が光学インテロゲータユニットから送信され、光学マイ
クロホンユニットによって受信され反射される。光信号
は、マイクロホンユニットを取り巻くエリアにおける音
声音波信号の空気圧に応答して振幅変調され、インテロ
ゲータソースに反射して戻され、ここで音声信号プロセ
ッサユニットが最終的に上記信号を処理する。
を参照する。電子装置の音声起動制御を提供するための
システムについて説明する。一般に、無線周波数(R
F)信号パルス等の信号パルスが、インテロゲータユニ
ットからマイクロホンユニットに送信される。マイクロ
ホンユニットは信号パルスを受信し、上記送信された信
号パルスを音声音波信号に対応する音波を用いて変調す
る。被変調信号は、マイクロホンユニットを取り巻く空
気中の音声からの音圧がRFエコーの遅延またはリンギ
ング周波数を変調するRFエコーとして生成される。そ
の後、マイクロホンユニットは信号を変調したものをイ
ンテロゲータユニットに送信し、ここで音声信号が検出
され、後に音声信号プロセッサユニットによって処理さ
れる。
ニットから送信され、光学マイクロホンユニットによっ
て受信され反射される。光信号は、マイクロホンユニッ
トを取り巻くエリアにおける音声音波信号の空気圧に応
答して振幅変調され、インテロゲータソースに反射して
戻され、ここで音声信号プロセッサユニットが最終的に
上記信号を処理する。
のため、自動車システムの制御に音声起動を用いて本発
明を説明する。しかし、本発明は特定のコンピュータシ
ステムまたは電子装置への制御の提供に制限されないこ
とに留意することが重要である。実際、本発明は、自動
車システムおよび家庭システム(例えば、ドアの施錠解
除、ライト、電化製品のオン/オフ等)を含むがこれら
に制限されない任意のコンピュータベースシステムの音
声起動制御の提供に利用することができる。本発明はま
た、保護されたシステム、例えば一意に識別可能な音声
信号コマンドを認識した上でのみユーザにアクセスを認
可するシステムへのアクセス提供に利用することも可能
である。
おいて、本明細書ではさらに表面弾性波(SAW)マイ
クロホンユニットとも呼称するマイクロホンユニット1
0が、ハウジング12、上記ハウジング12内に搭載さ
れた薄い可撓性SAW素子14、ハウジング12を通し
てSAW素子14に取り付けられる1本のアンテナ(あ
るいは複数本のアンテナ)16、およびハウジング12
の開口部を密閉するダイアフラムカバー18を備えて図
示される。SAWマイクロホンユニット10は、好まし
くは運転手のシートベルトに装着されるが、あるいはマ
イクロホンユニットの受信感度を増大するために、複数
のマイクロホンユニットを運転手のシートベルトに装着
してもよい。ハウジング12は、貫通型であり、かつプ
リントされたRFトレース(図示せず)を備える、約
0.1インチ厚のセラミックパッケージであることが好
ましい。SAW素子14は、約4ミル(0.004イン
チ)厚のニオブ酸リチウム(LiNbO3)圧電性結晶
から形成される単一変換器SAW遅延線デバイスである
ことが好ましいが、代替としてSAW共振器デバイスで
あってもよい。アンテナ16は、図1においてワイヤダ
イポールアンテナとして図示されているが、代替とし
て、パッチアンテナ、ループアンテナ、またはRF周波
数の使用に適した小型アンテナを含むことができる。
W素子14は、加えられたRF信号バーストの遅延エコ
ーを提供する。特に、SAW遅延線は、ギャップエリア
(図示せず)により離隔された2グループのインターデ
ジタル電極フィンガからなるインターデジタル金属膜変
換器(図示せず)を含む。SAW変換器の中心周波数付
近のRF放射のバーストにより作動されると、各グルー
プの変換器フィンガが表面弾性波を遅延線クリスタル1
4の表面に沿って左右双方に送信する。このような作動
は、ダイポールアンテナ16がSAW変換器と同じ中心
周波数においてインテロゲータユニット発振器(後述)
により生成された送信RF信号を受信した結果発生す
る。吸収器(図示せず)が遅延線クリスタル14の端部
に移動する波を抑制し、初期RFトーンバーストの数マ
イクロ秒後に、クリスタル14の中心に移動する波が、
反対グループの電極に達する。ここで、波がRFトーン
バーストに再変換され、これが、インテロゲータユニッ
トから受信したRFバースト信号の遅延エコーとして、
マイクロホンユニットアンテナ16から再送信される。
の表面歪みに比例して変更するため、音波信号、本明細
書では運転手の音声により、送信されたSAW遅延線1
4のパルス遅延を変調することができる。特に、表面歪
みは、マイクロホン10を取り巻く空気中の周囲音の空
気圧により強制的に上下させられるダイアフラム18か
ら、プッシュロッド20を通して加えられる力によって
生じる。ダイアフラム18は、運転手の音声の音波によ
り生成される圧力を力に変換する。次に、この力がプッ
シュロッド20を介して、ハウジング12の基部に片持
ち梁として搭載される、SAW遅延線14の自由端22
に伝えられる。梁はSAW遅延線14を撓ませ、これに
よりクリスタル表面上に機械的歪みが生じる。その結
果、SAW遅延線14の遅延は、運転手の音声によって
生成されるマイクロホンユニット10における空気圧に
伴い変化する。
つのインターデジタル電極において遅延エコーを生成す
るよう設計されるため、SAW遅延線14はRF信号バ
ーストの遅延したものをアンテナ16から再送信するこ
とができる。ここでは運転手の音声を用いて変調され
た、遅延信号は、インテロゲータユニット内にある受信
アンテナによって受信され、ここで、後述するように、
インテロゲータユニットにより運転手の音声を表すもの
として復調される。
テロゲータユニットともさらに呼称するインテロゲータ
ユニット26は、表面弾性波(SAW)発振器28、R
F送信スイッチ30、送信アンテナ32、受信アンテナ
36、RF受信スイッチ38、および音声信号プロセッ
サ(音声ボコーダ)48を備える。図2における実線の
パスラインは、電気経路を表す。好ましい実施形態を説
明する目的のため、SAWインテロゲータユニット26
は、自動車のダッシュボードや遮光板に搭載されること
が好ましく、ここで、マイクロホンユニットにRF信号
パルスバーストを送信し、バーストの遅延エコーを受信
することで、SAWマイクロホンユニットにおける空気
圧を測定する。一連の送信信号パルスバーストおよび受
信信号エコーバーストは、SAWマイクロホンユニット
での運転手の音声により生成される空気圧が、測定が運
転手の音声のサウンドの正確な表現を提供するのに十分
な頻度で、例えば1秒当たり約500,000回など、
SAWインテロゲータユニット26により1秒当たり多
数回繰り返される。
ホンユニット10内にあるSAW遅延線デバイス14と
同じ中心周波数、ここでは915MHzを有するSAW
発振器28が設けられる。SAW発振器28は連続RF
信号27を生成し、これがRF送信スイッチ30に加え
られる。同時に、デジタルカウントダウンデバイダ34
が、パルスの数が915に達するまで、SAW発振器の
RF信号27の正のパルスを計数する。パルスの数が9
15に達すると、デジタルカウントダウンデバイダ34
が符号35においてRFスイッチ30を作動して、SA
W発振器のRF信号27の時間ゲートされたバースト3
3を送信アンテナ32に渡し、カウントダウンデバイダ
34がリセットされて再び計数を開始する。1マイクロ
秒後、受信RFスイッチ38が、デジタルカウントダウ
ンデバイダ34からの遅延信号41によって作動され
て、受信アンテナ36から時間ゲートされた信号エコー
バースト43を受信する。受信RFスイッチ38が、S
AWマイクロホンユニット10から送信される遅延され
たサウンド変調された信号エコーバースト43を受信
し、SAWマイクロホンユニット10に送信されたより
初期のより強力な時間ゲートされた信号バースト33を
受信しないように、デジタルカウントダウンデバイダ遅
延31は、1マイクロ秒にセットされる。SAWマイク
ロホンユニット10は、運転手の音声のサウンドによっ
て生成される、マイクロホンユニットを取り巻く空気の
瞬間圧に比例する遅延を有する被変調信号として信号エ
コーバースト43を戻す。
スト43をゲートし、被ゲート信号45を低雑音増幅器
40に加え、これが被ゲート信号エコーバースト45を
増幅する。次に、増幅された信号47がSAWバンドパ
スフィルタ42を通過し、そうでなければSAWマイク
ロホンユニット10から受信し、後に音声ボコーダ48
によって処理される音声信号に望ましくない雑音を導入
することになる帯域外雑音および干渉を除去する。SA
Wバンドパスフィルタ42の中心周波数は、SAW発振
器28と同じ周波数にセットされることが好ましい。S
AWバンドパスフィルタ42の帯域幅は、マイクロホン
ユニットからの被変調無線エコー43のスペクトルを通
過させなければならないため、上記帯域幅は実際に可能
な限り狭く、しかし20kHz以上でなければならな
い。また、SAWバンドパスフィルタ42の帯域幅が狭
いため、帯域外雑音および干渉が広く除去され、それに
よってRF信号27と戻される信号エコーバースト43
の間の位相差を正確に測定することができる。
介して、連続RF信号27の位相に対して増幅された信
号エコーバースト47の位相を測定する。乗算器44に
おいて測定される位相変化は、元の信号バースト33を
変調した音声の結果、SAWマイクロホンユニットのR
Fエコーの遅延の変化の結果である。乗算器44の出力
における位相信号49がロウパスフィルタ46、好まし
くは10KHzフィルタに与えられ、これが不要な高周
波成分を位相信号49から取り除き、運転手の音声のサ
ウンドに応答して滑らかに変化する電圧信号51に位相
信号49を変換する。電圧信号51は信号プロセッサユ
ニット48に送信され、ここで、従来の音声認識技術を
用い、信号プロセッサ48が音声信号51を運転手の音
声コマンドとして解釈し、上記コマンドを用いて、特定
の装置、例えば自動車のフロントガラスワイパを電気的
に制御する。
おいて、レバー要素52を利用してSAWマイクロホン
ユニット50の音響感度を機械的に増大するマイクロホ
ンユニット50を示す。上述したように、マイクロホン
ユニット50を取り巻くエリアにある音声音波からの空
気圧により、ダイアフラム54に対して最初の力が生成
される。しかし、ここでは、ダイアフラム54が第1の
プッシュロッド56を介してこの力をレバー52の自由
端58に加える一方、支点62または同様のデバイスに
よってレバー52の反対端60の移動が制限される。レ
バー52の下側に、第1のプッシュロッド56が支点6
2から離隔した距離の1/5分支点62から離れたポイ
ントに、SAW素子66の自由端に5倍の力を伝達する
第2のプッシュロッド64がある。この追加の力により
SAW素子66の可撓性が増大し、これが次にRFエコ
ーの遅延を比例して変化させ、それによって運転手の音
声に対するマイクロホンユニット50の感度を増大す
る。また、図1に示したように、運転手の音声を表す音
波はRFトーンバーストに再度変換され、これが、イン
テロゲータユニットから受信したRFバースト信号の遅
延エコーとして、マイクロホンユニットアンテナ67か
ら再度送信される。図3に示すような単一レバーの使用
を、いくつかのレバーの使用に拡張してもよいことに留
意することが重要である。例えば、2つのレバーを用い
ることで、第1のレバーが5に等しい力増倍率を提供
し、これをまた5に等しい力増倍率を提供する第2のレ
バーに与えることが可能である。このようにすると、S
AW素子66の表面を押下する力の総計が25の倍率ま
で増大する。
によるコンデンサ・マイクロホンユニット68が示され
る。コンデンサ・マイクロホンユニット68は、コンデ
ンサ・マイクロホン70、誘導子72、およびアンテナ
74(ワイヤダイポールアンテナとして図示)を備え
る。
プレート76が、周囲の空気中での音の存在に応答し
て、第2のプレート78に向かって移動したり、それか
ら離れて移動したりするコンデンサである。最も基本的
な形態において、第1のプレート76は、マイクロホン
ユニット・ハウジング(図示せず)の開口部を密閉す
る、受動的に取り付けられたダイアフラムであり、第2
のプレート78は、マイクロホン・ハウジングの背面に
相対する位置に堅固に固定される。第1のプレート76
は音波に伴って移動するため、マクロフォン70の容量
も同様に音波の容量に伴って変化する。したがって、コ
ンデンサ・マイクロホン70は、容量の対応する変化に
より、空気の瞬間圧の変化を表す。
ン70は、並列共振回路80で組み合わせられる。マイ
クロホン70の容量は、上述したように音波に伴って変
化するため、回路80の共振周波数もまた音波に伴って
変化する。共振回路80はアンテナ74に接続されるた
め、共振回路80の共振周波数に近い共振周波数を有す
るアンテナ74が短い広帯域のRFバーストを受信する
と、上記RFバーストが共振回路80に加えられ、ここ
で受信周波数における交流電流が回路80に蓄積され、
そうすることでエネルギーを蓄える。受信バーストの送
信が停止すると、交流電流は、蓄えられたエネルギーが
枯渇するまで、アンテナ74から再放出(「リング」)
し続ける。再放出される信号の周波数は、共振回路80
の共振周波数にセットされるため、上記周波数は、音声
波信号の結果として、コンデンサ・マイクロホン68の
ダイアフラムに瞬間音圧の指示を提供する。その結果、
図6に関して後述するようなコンデンサ/クリスタルイ
ンテロゲータユニットは、「リンギング」周波数を測定
し、マイクロホン70のダイアフラム上に力を生成する
音声によって生じる瞬間圧に関連するものに上記測定を
変換する。
るクリスタルマイクロホンユニット82を示す。クリス
タルマイクロホンユニット82は、可変コンデンサ8
4、誘導子86、アンテナ88、圧電性(「クリスタ
ル」)マイクロホン90、ブロッキング・コンデンサ9
2、およびRFチョーク94を備える。図4に示すコン
デンサ・マイクロホンユニット68と同様に、クリスタ
ルマイクロホンユニット82は、固定誘導子86と、並
列共振回路96の共振周波数を変調する、ここではバラ
クタである可変コンデンサ84とを備える並列共振回路
96を含む。また、図4に示すコンデンサ・マイクロホ
ンユニット68と同様に、並列共振回路96はアンテナ
88に接続される。
に、クリスタル回路96の共振周波数は、運転手の音声
のサウンドによる周囲の空気圧変化に伴い変化する。し
かし、コンデンサ・マイクロホンユニットの共振回路8
0(図4参照)のコンデンサとは異なり、クリスタル共
振回路96のコンデンサは、バラクタ84として提供さ
れる。バラクタ84は、直流(DC)または低周波数バ
イアスを加えることで調整される容量を有する既知の半
導体デバイスである。ここで、好ましくは従来のクリス
タルマイクロホンであるマイクロホン90はバイアス電
圧を生成する。高インピーダンスバラクタ84と併せて
用いる場合に優れた感度を提供する、高出力電圧および
高インピーダンスにより、クリスタルマイクロホン90
が好ましい。
ホン90の容量の、共振回路96のリンギング共振周波
数への干渉を防止するために設けられ、ブロッキング・
コンデンサ92は、マイクロホンユニット82の出力電
圧の誘導子86による短絡を防止するために設けられ
る。
よれば、デジタルカウントダウン・デバイダ99内に2
つのマイクロ秒遅延100と、好ましくは0.1ミリ秒
(ms)の定数を有するフェーズドロックループ(PL
L)110とを含むことを除き、図2に示すインテロゲ
ータユニット26と同様のコンポーネントおよび動作を
有するコンデンサ/クリスタルインテロゲータユニット
98を示す。また、図1および図3に示すもののよう
に、SAWマイクロホンユニットに存在する音声の音圧
を測定する代わりに、無線コンデンサ/クリスタルイン
テロゲータユニット98は、図4および図5に関して上
述したもののように、コンデンサ・マイクロホンまたは
クリスタルマイクロホンユニットにおける音圧を測定す
る。
と同様に、コンデンサ/クリスタルインテロゲータユニ
ット98は、発振器112の連続信号出力111をゲー
トすることで生成される短いRFバースト113(例え
ば、1マイクロ秒バースト)を送信する。短いRFバー
スト113は、送信アンテナ114を介してコンデンサ
またはクリスタルのマイクロホンユニットに送信され、
そこで音声音波信号を用いて変調することができる。被
変調RFバーストは、マイクロホンユニットにある受信
アンテナで受信され、これにより無線周波数で交流電流
でエネルギーを蓄えるマクロフォンユニット共振回路を
励起する。インテロゲータの送信バースト113が停止
すると、マイクロホンユニットの共振回路に蓄えられた
エネルギーが、マイクロホンユニット自身の共振周波数
における交流電流として継続し、エネルギーの損失とし
て、そのアンテナから「リンギング」無線信号を再度送
信する。
トのアンテナから送信されたリンギング無線信号は、複
数のRFエコーバースト信号117として、インテロゲ
ータユニット受信アンテナ116で受信される。信号1
17はそれぞれ、RF受信スイッチ115および低雑音
増幅器119によりそれぞれ時間ゲートされ増幅され
る。また、図2に示すインテロゲータユニットとは異な
り、信号117は、コンデンサ・マイクロホンまたはバ
ラクタマイクロフォンの周波数被変調エコーから復調さ
れる。これを達成するため、フェーズドロックループ1
10が、マイクロホンからの一連の周波数被変調エコー
117の平均周波数および位相を表す狭帯域連続信号1
21を生成する。この平均信号121の位相は、エコー
117の周波数と共に変化する。これは、エコー117
が最初は送信信号113と同位相であるが、周波数の違
いにより時間の経過に伴い位相がずれるためである。し
たがって、フェーズドロックループ110の出力におけ
る信号121の位相は、SAW発振器112の連続信号
111と比較する場合、マイクロホンにおける圧力の測
定値であり、乗算器(位相検出器)129がこの位相に
対応する電圧信号123を生成する。フィルタ111に
おけるロウパスフィルタ後の電圧信号123は、マイク
ロホンで聞こえたサウンドを表すオーディオ信号125
になり、これが音声ボコーダ127で分析される。
は、短いRFバースト113を送信する代わりに、連続
信号を送信してもよく、また、受信コンデンサまたはク
リスタルマイクロホンユニットは、一方の極性でのイン
テロゲータユニットから信号を受信し、他方の極性で変
調された信号を再度送信してもよい。したがって、マイ
クロホンユニットは、インテロゲータユニットから受信
した信号とそれ自身が送信した信号とを差別化すること
ができる。先の実施形態において説明したように、受信
信号の振幅は、マイクロフォン(コンデンサまたはバラ
クタ)の共振の周波数がインテロゲータユニットの送信
周波数とどの程度近いか、またはどの程度離れていたか
に応じて、マイクロホンユニットを取り巻く空気におけ
る音波圧に伴い変化する。
る光学マイクロホンユニット120を示す。光学マイク
ロホンユニット120は、密閉されたハウジング12
2、上記ハウジング122の開口部に取り付けられた透
明なダイアフラム124、下部光学格子128、上部光
学格子126、および小型コーナー・キューブのアレイ
130を備える。
のサウンドからの空気圧が、垂直方向にダイアフラム1
24を上下(push and pull)させる。この圧力からの
力が次に、切り欠き付きブラケット134に対して旋回
するベントレバー132により垂直から水平の圧力に変
換される。レバー132は、ダイアフラム124の底部
から突出するタブ136により定位置に保持される。ば
ねクリップ138におけるばね張力が力を光学格子12
6に加え、上記光学格子126を左側に押す傾向があ
る。このようにして格子126を押すことで、ダイアフ
ラム124が上下に動くときに、ベントレバー132が
ダイアフラム124、切り欠き付きブラケット134に
おける支点に位置する切り欠き131、および上部光学
格子126と接触したままであることが保証される。ベ
ントレバー132の上部が下方に押下されると、レバー
132の下部が左側に移動し、上部光学格子126とベ
ントレバー132との間の接触を維持しながら、ばねク
リップ138が上部光学格子126を左側に押すことが
できる。
れているため、上部格子126が空気圧および運転手の
音声音波のリンクにより変位すると、それにしたがっ
て、2つの格子(126、128)の組み合わせにより
遮蔽される光の程度が変化する。特に、図8の(a)を
参照して、透明ラインと不透明ラインとが交互になった
パターンをそれぞれ含む格子対(126、128)が、
組み合わせパターンの不透明な部分を変更することで、
透過される光の振幅を変調する。上部光学格子の位置に
応じて、透過範囲は約0%〜50%である。図8の
(b)に示すように、格子(126、128)を、例え
ば上部光学格子126を右側にずらすことで調整し、サ
ウンドがない状態では、透過率が約25%で互いにw/
2だけ変位するようにする。但し、wは、格子における
不透明ラインまたは透明ラインの幅に等しい(例えば、
w=0.001インチ)。図8の(c)に示すように、
運転手の音波の圧力が上部光学格子126を1ラインの
幅(w)分下部光学格子128よりもさらに右側に変位
させた場合、透過率は徐々に0%に低減する。また、図
8の(d)に示すように、格子126の不透明ラインが
格子128の不透明ラインの直上になるように、運転手
の音声の圧力が上部光学格子126をずらすと、透過率
は最大である50%まで増大する。したがって、サウン
ドがない状態での上部格子126の有利な静止位置は、
透過率が25%であるように、下部格子128から左ま
たは右にw/2変位したところである。この静止位置で
は、音波が、双方向に最大50%および最小0%まで上
下に、圧力の変化に伴い光の透過率を連続して変化させ
ることが可能である。
ンテロゲータユニットからの光は、図9に関して後述す
るように、ダイアフラム124を透過し、格子対(12
6、128)上で光る。ダイアフラム124は透明であ
ることが好ましいが、代替として透明窓領域以外は殆ど
不透明であってもよい。上部格子126の瞬間位置が、
どの程度の光が格子対(126、128)を透過するか
を決定する。格子対(126、128)を透過した光
は、マイクロホンユニット・ハウジング122の基部に
あるコーナーキューブのアレイ130によって反射され
る。コーナーキューブのアレイ130は、光が格子(1
26、128)を通ってインテロゲータユニットに戻る
ような様式で、光を反射する。光検出器を用いて反射光
の振幅を電圧に変換することにより、光学マイクロホン
インテロゲータユニットが、詳細に後述するように、マ
イクロホンユニット120において検出したサウンドに
対応する電気オーディオ信号を回復することができる。
ルス発生器と、赤外線(IR)範囲付近のレーザまたは
変調された発光ダイオード(LED)(modulated LE
D)154と、光検出器および増幅器素子156と、乗
算器158と、ロウパスフィルタ(LPF)160と、
信号プロセッサ162とを備える光学マイクロホンイン
テロゲータユニット150を示す。インテロゲータユニ
ット150は、運転手のシートベルトの光学マイクロホ
ンユニットが見える、自動車のダッシュボードに取り付
けることが好ましい。
光ダイオード(LED)154に電力供給する20kH
z信号153を生成し、それによって、本明細書ではさ
らに相互相関器とも呼称するLED154が光155を
1秒当たり20,000パルス送信する。20kHz信
号153は、受信光検出のための参照として、乗算器1
58にも供給される。光信号パルスを変調したもの15
5は後に、光163が光検出器および増幅器ユニット1
56によって受信され増幅される光学マイクロホンユニ
ットから戻される。増幅された信号157は乗算器15
8に与えられ同期が検出され、信号対雑音比を改善す
る、よって、発振器152の中心周波数に対応する周波
数で変調されていない不要な光信号をすべてなくす。好
ましくは10kHzフィルタであるロウパスフィルタ1
60が、振幅増幅された信号159を、運転手の音声の
サウンドに対応する電気オーディオ信号である滑らかな
電圧信号162に変換する。先の実施形態でのように、
信号161は信号プロセッサユニット162に送信さ
れ、ここで、従来の音声認識技術を用い、信号プロセッ
サ162が、運転手の音声コマンドに対応するものとし
て電気オーディオ信号を解釈する。
くの変更および変形が可能である。したがって、添付の
特許請求の範囲内で、本発明を具体的に上述した以外で
実施しうることを理解されたい。
W)マイクロホンユニットの機械製図である。
タユニットの一実施形態のブロック図である。
SAWマイクロホンユニットの機械製図である。
イクロホンユニットの概略図である。
クロホンユニットの概略図である。
はクリスタルのインテロゲータユニットのブロック図で
ある。
ンユニットの機械製図である。
る、幅Wの透明領域および不透明領域が交互になったパ
ターンを有する光学マイクロホン格子機構の図であり、
図8の(b)は、静止した第2の光学マイクロホン格子
の上にW/2だけずれた位置にある第1の光学マイクロ
ホン格子の図であり、図8の(c)は、ゼロの光透過を
もたらす、静止した第2の光学マイクロホン格子の上に
W/2だけずれた位置にある第1の光学マイクロホン格
子の図であり、図8の(d)は、最大の光透過をもたら
す、静止した第2の光学マイクロホン格子の上にW/2
だけずれた位置にある第1の光学マイクロホン格子の図
である。
ータユニットのブロック図である。
ト 12 ハウジング 14 SAW素子 16 アンテナ 20 プッシュロッド 26 インテロゲータユニット 32 送信アンテナ 36 受信アンテナ 38 受信RFスイッチ 44 位相検出乗算器 48 音声信号プロセッサ(音声ボゴータ) 50 マイクロホンユニット 56 第1のプッシュロッド 66 SAW素子 68 コンデンサマイクロホンユニット 70 マイクロホン
0)
Claims (22)
- 【請求項1】 電子装置の音波起動式制御を提供するた
めのシステムであって、 信号を生成し、該信号のパルスを送信し、被変調信号を
受信し、前記電子装置を制御するための命令を含む音波
信号に対応する前記信号と前記被変調信号の間の差を決
定し、前記音波信号の命令を用いて、前記電子装置を制
御するためのインテロゲータユニットと、 該インテロゲータユニットと離間され、前記信号パルス
を前記インテロゲータユニットから受信し、該信号パル
スを前記音波信号を用いて変調して前記被変調信号を形
成し、該被変調信号を前記インテロゲータユニットに送
信するための音響駆動式マイクロホンユニットと、を備
える、システム。 - 【請求項2】 前記信号は連続した無線周波数(RF)
信号である、請求項1記載のシステム。 - 【請求項3】 前記インテロゲータユニットは、前記信
号を生成するための表面弾性波(SAW)発振器を備え
る、請求項1記載のシステム。 - 【請求項4】 前記インテロゲータユニットは、前記信
号をゲートして前記信号パルスを生成するための送信無
線周波数スイッチ(RF)を備える、請求項1記載のシ
ステム。 - 【請求項5】 前記インテロゲータユニットは、前記信
号パルスを前記マイクロホンユニットに送信するための
送信アンテナを備える、請求項1記載のシステム。 - 【請求項6】 前記インテロゲータユニットは、前記マ
イクロホンユニットから前記被変調信号を受信するため
の受信アンテナを備える、請求項1記載のシステム。 - 【請求項7】 前記インテロゲータユニットは、前記被
変調信号をゲートするための受信無線周波数(RF)ス
イッチを備える、請求項1記載のシステム。 - 【請求項8】 前記インテロゲータユニットは、前記パ
ルスの数が所定の値に達するまで、前記信号の正のパル
スを計数し、前記所定の値に達すると、前記信号パルス
の前記マイクロホンユニットへの送信を起動し、所定の
遅延が満了すると、前記マイクロホンユニットからの前
記被変調信号の受信を起動する、デジタルカウントダウ
ンデバイダを備える、請求項1記載のシステム。 - 【請求項9】 前記インテロゲータユニットは、前記被
変調信号を増幅する低雑音増幅器を備える、請求項1記
載のシステム。 - 【請求項10】 前記インテロゲータユニットは、前記
被変調信号から帯域外雑音および干渉を除去する表面弾
性波(SAW)バンドパスフィルタを備える、請求項1
記載のシステム。 - 【請求項11】 前記インテロゲータユニットは、前記
連続信号と前記被変調信号の間の差を測定し、その差に
対応する前記音波信号を生成する乗算器を備える、請求
項1記載のシステム。 - 【請求項12】 前記インテロゲータユニットは、前記
音波信号から高周波成分を除去し、除去された音波信号
に対応する電圧信号を生成するロウパスフィルタを備え
る、請求項11記載のシステム。 - 【請求項13】 前記電圧信号は、滑らかに変化する電
圧信号である、請求項12記載のシステム。 - 【請求項14】 前記インテロゲータユニットは、前記
電圧信号を受信し、該電圧信号を前記電子装置を制御す
るための命令として解釈する信号プロセッサユニットを
備える、請求項12記載のシステム。 - 【請求項15】 前記信号プロセッサユニットは音声ボ
コーダである、請求項14記載のシステム。 - 【請求項16】 前記音響駆動式マイクロホンユニット
は、前記被変調信号を前記信号パルスの遅延エコーバー
ストとして生成する表面弾性波(SAW)素子を備え、
前記遅延エコーバーストは、前記表面弾性波素子の表面
に加えられた力によって生成され、該力は前記マイクロ
ホンユニットを取り巻く空気中の音波の圧力から生じ
る、請求項1記載のシステム。 - 【請求項17】 前記表面弾性波(SAW)素子は遅延
線である、請求項16記載のシステム。 - 【請求項18】 前記音響駆動式マイクロホンユニット
は、該マイクロホンユニットを取り巻く空気中の音波の
圧力を吸収するダイアフラムを備える、請求項16記載
のシステム。 - 【請求項19】 前記音響駆動式マイクロホンユニット
は、前記ダイアフラムと前記表面弾性波素子の間に配置
され、前記ダイアフラムによって吸収された前記圧力
を、前記表面弾性波素子の表面に加えられる力へと伝達
する第1のプッシュロッドを備える、請求項18記載の
システム。 - 【請求項20】 前記音響駆動式マイクロホンユニット
は、前記ダイアフラムと前記表面弾性波素子の間に配置
され、前記第1のプッシュロッドにおける前記ダイアフ
ラム上の音波圧力を吸収するレバーと、 該レバーと前記表面弾性波素子の間に配置され、前記レ
バーによって吸収された圧力を前記表面弾性波素子の表
面に伝達する第2のプッシュロッドであって、該伝達さ
れる圧力は、この圧力に応答してMのファクタで前記表
面弾性波素子の表面に加えられる力を増大する、該第2
のプッシュロッドと、をさらに備える、請求項19記載
のシステム。 - 【請求項21】 前記音響駆動式マイクロホンユニット
は、前記信号パルスを前記インテロゲータユニットから
受信すると共に、前記被変調信号を前記インテロゲータ
ユニットに送信するためのアンテナを備える、請求項1
記載のシステム。 - 【請求項22】 前記アンテナは、ダイポールアンテ
ナ、パッチアンテナ、およびループアンテナからなる群
から選択されるアンテナである、請求項21記載のシス
テム。
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