JP2002501623A - ノイズ取消し及びノイズ低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ヘッドホン又はブームマイクロホン装置等に取り付けられたブームヘッドホンに使用するための周囲ノイズを減少する方法及び装置に係る。この装置は、バックグランドノイズ信号、所望の入力音声送信を検出するためのセンサマイクロホンと、ヘッドホンのイヤホンに隣接配置された音響導波管内に反転した反ノイズ信号を形成してノイズ信号を打ち消すための信号処理手段とを備えている。本発明のノイズ減少方法は、オペレータ又は発呼者からの入力音声信号を不所望な周囲ノイズの障害を伴わずにユーザの耳へ送信できるようにする開ループ回路によって達成される。この方法は、検出されたノイズ信号を音響導波管内で打ち消して、送信されるべき所望の音声スピーチに対して静寂ゾーンを形成するために、ノイズ信号の利得及び／又は位相を調整する。又、装置は、ノイズ打消マイクロホン送信システムも備え、その第１及び第２のマイクロホンは、第１マイクロホンが所望のスピーチ入力と、スピーチの周囲に存在するバックグランドノイズとを受け取り、そして第２のマイクロホンが実質的にバックグランドノイズのみを受け取るように構成される。第２マイクロホンからのバックグランドノイズは、対応する電気信号に変換され、第１マイクロホンから得たスピーチ及びバックグランドノイズに対応する信号から差し引かれ、実質的なスピーチを表す信号が形成される。能動的なノイズ打消及びノイズ減少システムは、次の特徴により改善される。即ち、スピーチを感知することにより自動的に音声マイクロホン送信を行い（ＶＯＸ回路）、増加利得のサイドトーンチャンネル（サイドトーン）によりイヤカップスピーカへマイクロホン信号の一部分を送信し、回路設計から音声マイクロホンを除去することにより能動的ノイズ打消マイクロホンを標準的な全方向性マイクロホンに変換し、そしてノイズマイクロホン増幅器の利得を増加する。第１及び第２のマイクロホンは、遠視野応答が所望されるときは本発明により指向性マイクロホンとして使用できる。本発明の方法は、２端子マイクロホン構成の使用にも係る。

Description

【発明の詳細な説明】 ノイズ取消し及びノイズ低減装置関連出願 この出願は、ここに参考文献として採り入れられる、１９９２年１０月２９日 に出願された米国特許出願第968,180号今は１９９５年１月１０日に発行された 米国特許第5,381,473号公報の一部継続出願である、１９９４年１１月１４日に 出願された、係属中の米国特許出願第08/339,126号の一部継続出願である。参考 は、１９９３年１０月５日に発行されかつ参考文献としてここに採り入れられる 米国特許第5,251,263号公報についてもなされる。発明の分野 本発明は、ヘッドセットまたはブーム・ヘッドセット、等で用いられた場合に 、鼓膜に到達することから不要な周囲のノイズを減衰させかつブーム・マイクロ ホンまたは指向性マイクロホンから受信したバックグラウンド音響ノイズを取消 すことによってノイズ取消し及びノイズ低減する方法及び装置に関する。 更に本発明は、特にシステムが不要な、バックグラウンド・ノイズを検出する ためにセンサ・マイクロホンを利用するイヤホーン近傍における、ヘッドセット 用アクティブ・ノイズ低減システムに関する。センサ・マイクロホンによって出 力されたこのノイズ信号は、沈黙領域が出力トランスデューサと鼓膜の間に配置 された音響導波管で生成されるように反転された信号を生成するために電子−音 響手段によって処理される。従って、所望のオリジナル・オーディオ信号は、ユ ーザの耳に送信される場合にノイズによって妨害されない。音響導波管は、耳か らマイクロホンに戻って来るあらゆる音を吸収し（フィードバックを防いでいる ）かつマイクロホンから耳に戻ってくるあらゆる音を消す。 本発明は、また、システムが第１の信号から第２の信号を取り去る手段を有す る、音声及びバックグラウンド・ノイズからなる音を受信するための第１のマイ クロホンと、実質的にバックグラウンド・ノイズからなる音を受信するための第 ２のマイクロホンとの、二つのマイクロホンを利用する、電話ハンドセットまた はブーム・マイクロホンまたは指向性マイクロホン、等に用いる、ノイズ取消し 装置に関する。 本発明のノイズ取消しシステムのマイクロホンは、音声からなる出力オーディ オ信号及びシステムを駆動するために用いるパワー支持入力が一つの端末で送信 されかつ第２の端末が接地されるような、二端末システムを利用する。 本発明のノイズ取消し装置は、また、他の方向よりもある一定の方向における 音響音をよく受け入れる機能を有しているファーフィールド・マイクロホン・デ バイスに用いられる指向性マイクロホンに関する。 本発明のノイズ取消し及びノイズ低減システムは、自動音声マイクロホン送信 機能、信号の一部を話者のイヤーカップに送信するためのサイドトーン機能、回 路から音声マイクロホンを除去することによってアクティブ・ノイズ取消しマイ クロホンを標準全方向性マイクロホンに変換する機能の含有、及びノイズ・マイ クロホン増幅器の利得を増大することによって向上されうる。この向上は、あら ゆる他のマイクロホン素子の追加なしでサイドトーン・チャネル利得を増大する ことによって外部周辺からの全てのオーディオを話者のイヤーカップに送信させ る。発明の背景 理解されるように、多くの情況において、バックグラウンド音響ノイズの存在 は、望ましくない。例として、オペレータが騒音領域に設置された電話機または そのような類似のデバイスから電話による会話を実行することを試みているよう な情況を考える。この情況では、大きな音響バックグラウンド・ノイズは、電話 機のハンドセットのマイクロホンによって受信されかつオペレータと会話してい る人の電話機に供給されかつそこで音響信号に変換される電気信号に変換される 。結果として、オペレータが通信している人は、大きなバックグラウンド・ノイ ズが常に聞こえる。更に、人が話をしている場合、そのような音声は、バックグ ラウンド・ノイズと組み合わされ、かつそのような場合、他の人にとって理解す ることが難しいであろう。結果として、オペレータは、電話機のマイクロホンに 叫ばなければならない。更に、バックグラウンド・ノイズを表している信号は、 また、オペレータのハンドセットのマイクロホンからサイドトーンとしてオペレ ータのハンドセットの話者に供給される。それゆえに、オペレータは、また、オ ペレータのハンドセットの話者からバックグラウンド・ノイズが常に聞こえ、か つ他の人が話をしている場合、それの理解を損ないうる。 別の例として、ヘリコプタ等を操縦しているパイロットが無線周波数（ＲＦ） 通信によって別の人と通信することを望んでいるような情況を考える。この情況 では、パイロットは、一般的に、それにより会話が第２の受信／送信デバイスに 送信されるＲＦ信号に変換されかつ他の人に聞こえるように音声にそこで変換さ れる無線送信／受信デバイスに連結される通称ブーム・マイクロホンまたはブー ム・ヘッドセットに話す。騒音領域に設置された電話機の上記情況では、ヘリコ プタからの大きなバックグラウンド・ノイズが受信されかつブーム・マイクロホ ンまたはヘッドセット・デバイスによって電気信号に変換されその後で受信デバ イスに供給される。結果として、パイロットと通信している人は、大きなバック グラウンド・ノイズが聞こえる。パイロットがヘリコプタを操縦している間に無 線送信／受信デバイスを“ＯＮ”、（ホット・マイクロホン）位置のままにする 場合これは、特に迷惑でありうる。 更に別の例として、オペレータが、例えば物理的なファシリティへのアクセス に対して、またはコンピュータまたは現金自動預払機（自動窓口機）を動作する ために話さなければならないような音声検証及び／又は認識システムを考える。 バックグラウンド・ノイズは、（バックグラウンド・ノイズにより確認または検 証がされない）アクセスを防ぐことができるかまたは誤検証による誤アクセスを 供給することができる。 騒音環境等に設置された電話機またはブーム・マイクロホンまたはヘッドセッ ト等の性能を改良するようにバックグラウンド・ノイズを低減する試みにおいて 、音圧傾度マイクロホンが利用されうる。基本的に、音圧傾度マイクロホンは、 二つの密に離間された地点における音圧の差に応答する。バックグラウンド・ノ イズの音圧傾度が全方向に等しいような（等方性）環境で用いられる場合、その ようなバックグラウンド・ノイズにより音圧−傾度マイクロホンによって生成さ れた電気信号は、効果的にゼロである。しかしながら、ほとんどの実際の情況で は、バックグラウンド・ノイズの音圧傾度は、等方性ではなく、かつその結果、 これらの情況では、音圧傾度マイクロホンの性能は、悪影響を及ぼされる。更に 、音声(voice or speech)は、一方向よりも多くの方向に伝搬するので、それに 対応するマイクロホンによって生成された電気信号は、しばしば劣化される。そ れゆえに、音圧傾度マイクロホンが電話機ハンドセットまたはブーム・マイクロ ホンのいずれかで利用されても、所望の量のバックグラウンド・ノイズ取消しは 、充分ではなくかつ性能は、適切でないであろう。 更に、先に示したように、音圧傾度マイクロホンの二つの対向する側面は、音 響圧力に応答するので、既存の電話機のハンドセットは、マイクロホンのこれら の二つの側面を音響圧力に応答可能になるように実質的に変更されなければなら ない。更に、電話機ハンドセットにおいてそのようなマイクロホンを使用するこ との結果として、それから生成された電気信号は、増幅されるべきである。それ ゆえに、既存の電話機の電話機ハンドセットの従来のマイクロホンを音圧傾度マ イクロホンで置換することは、ハンドセットを新しいハンドセットで置換するこ とを一般的に必要とするであろうし、そのような場合、比較的高価である。 音圧傾度マイクロホンを用いる代わりとして、音響帰還型システムが用いられ うる。そのようなシステムは、出力トランスデューサの転送機能を同等化するた めに用いられる補正フィルタを通常含む。話者の特性は、それらのフィルタによ ってしっかりと制御されるので、フィルタの費用は、比較的高い。結果として、 そのような音響帰還システムは、一般に相対的に高価である。 ノイズ取消し及びノイズ低減装置に用いられる多くのマイクロホンは、静電、 圧電、磁気及び炭素マイクロホンのように、本質的に無指向性または全方向性で ある。全方向性の小さなマイクロホンでは、低周波数でダイアフラムの動きが音 の方向の影響を受けないようにマイクロホンの回りに充分な音の回折が存在する 。高周波数、かつ対応している短波長では、マイクロホンは、音響的に大きくな りかつダイアフラムに垂直に到着する音に対して選択を示す。それゆえに、マイ クロホンの大きさが小さく、周波数が高い程、その動作は、全方向性のままであ る。それゆえに、全方向性マイクロホンは、波長に比べて小さくかつマイクロホ ン・ケースは、異なる角度である一定の音波を受信することからダイアフラムの 後方側を遮蔽する。結果として、これら従来技術のマイクロホンは、音圧がスカ ラーであり、ベクトル量ではないので、音圧マイクロホンと呼ばれる。それゆえ に、種々の方向からファーフィールド領域における音の感度を増大可能な指向性 マイクロホン応答が、アクティブ・ノイズ取消しシステムのマイクロホン・デバ イスに望ましい。即ち、全方向性パターンと双方向性または“８文字”パターン の出力を加え、次いで所望のパターンを生成すべく加算された出力信号の振幅及 び位相を調整することによって指向性マイクロホン応答を達成することである。 ８文字パターンは、また、余弦（コサイン）パターンとしても知られておりかつ 極座標で数学的にｐ＝ｃｏｓθで表される。指向性マイクロホンでは、距離がフ ァクターである。距離ファクターは、全方向性パターンに対して、ソースからど のくらい遠くで指向性マイクロホンを用いうるかを測定し、更に反響ピックアッ プに対する方向の同じ比率を保存する。それゆえに、従来技術は、所定の点に到 着する音圧がベクトル的に加算される全方向性パターン及び心臓型パターンに基 づきアクティブ・ノイズ低減装置に指向性マイクロホンを供給することができな かった。 少なくとも２つのマイクロホンを有するブームマイクロホン又は指向性マイク ロホンと共に使用するアクティブノイズ消去装置の回路の改良において、３端末 マイクロホン構成の使用が知られている。即ち、アンプに接続された２つ又はそ れ以上のマイクロホンを有するノイズ消去装置は、例えば電力供給入力端末と、 音響信号出力端末と、接地端末との３つの端末を有する回路を要する。このマイ クロホン又はノイズ減少装置のヘッドセットと共に追加で使用され得るブームマ イクロホン等に利用されるノイズ消去装置の複雑さとコストを減少するため、２ 端末マイクロホン構成が望ましい。ＡＣ音響信号がマイクロホンから出力される のと同じ端末に、電源から供給されるＤＣ電圧が供給され、ＡＣ信号がＤＣ信号 に重ね合わせられるのが望ましい。このように、従来技術では、アクティブノイ ズ消去装置で使用する２端末マイクロホン構成で電力と信号が第１端子に重ね合 わされ、第２端子が接地されるものを提供することができなかった。 マイクロホンを有するヘッドセットを使用する電気音響通信の明瞭度を改善す るようにバックグラウンドノイズを減少させるため、スピーカーとスピーカーの 音場にある耳の間にバックグラウンドノイズとプログラムされた音響信号を検知 するセンサーマイクロホンを置くアクティブノイズ減少と呼ばれる技術が開発さ れた。このアクティブ型ヘッドホン装置と共に、負のフィードバックループが使 用され、マイクロホンユニットにより外部ノイズから変換された電気信号が、逆 フェーズで供給されヘッドホンユニットの近くのノイズを減少させる。従来技術 に示すような閉ループ装置を使用するフィードバック回路は、スピーカーと耳の 間に「静かなゾーン」を提供し、バックグラウンドノイズを減少させる。この理 由は、うるさい環境では、耳がスピーカーの出力だけでなく、バックグラウンド ノイズも検知するからである。 閉ループアクティブノイズ減少装置を提供する次の文書を参照し、これらの文 書をここに参照組み込みする。 ホーレーらの米国特許第2,972,018号 ワドソートの米国特許第3,098,121号 カーメらの米国特許第4,833,719号 木村らの米国特許第5,138,664号 佐伯の日本特許概要第3-161999号 上に挙げた特許は、色々のノイズ減少装置を例示する。例えば、ホーレーらの 特許は、スピーカーとマイクロホンの間にプラスチックの覆いが配置されたイヤ ホンのノイズ減少装置に関する。ワドソートの特許は、ヘッドバンドの頂部にマ イクロホンが配置されたイヤホンを提供する。カーメらの特許は、スピーカーと マイクロホンの間に中空環状部分があるイヤホンを提供する。木村らの特許は、 スピーカーとマイクロホンの間にカップ部材が配置されたノイズ減少ヘッドホン に関する。佐伯の特許は、対向して面するラウドスピーカーの間にマイクロホン が配置されたノイズ消去ヘッドホンに関する。 しかし、従来のアクティブノイズ消去装置には、色々の欠点がある。例えば、 従来のアクティブノイズ消去装置は、次式に従う閉ループ型回路を使用する。 ここに、Ｐ＝出力 Ｓ＝標準音響信号 Ｈ₁＝ハイパスフィルター Ｈ₂＝ヘッドセットのスピーカー Ｎ＝ノイズ成分 Ｂ＝可変ゲイン／フェーズ制御 従来の、閉ループノイズ減少装置は、出力（Ｐ）でノイズ成分（Ｎ）をゼロま で減らすため、非常に大きい直接伝達ゲイン（１＋ＢＨ１Ｈ２）が要求されるの で、理想的ではない。この装置は、不安定性の問題がある。これが、振動の障害 、即ちスピーカー、フィードバックマイクロホン、これらの要素を入れる音響空 洞及び使用者のヘッドギアの伝達関数変化によって起こる不安定なループ状態に よるきしみを生じる。従来の閉ループノイズ減少装置のノイズ消去の程度は、ど の周波数でもその周波数での直接伝達ゲインに関係する。しかし、ゲインが高け れば高いほど、それだけ装置は不安定性の影響を受けやすい。 従来のアクティブノイズ減少ヘッドホン装置はまた、衝撃、接続コードからの 摩擦、使用者の顎の移動等による振動がノイズフィードバックマイクロホンに伝 達されるとき、これらの振動ノイズはマイクロホンにより電気信号に変換される 。これらの信号は増幅され、不安定さと非線形効果、例えば音響妨害、大きなノ イズ、又は圧力サージを生じる。従来のアクティブノイズ減少ヘッドホン装置の 他の欠点は、電気信号として入力される所望の音響信号の消去を防止するのに、 装置が複雑になることである。従来の装置の所望の音響信号（Ｓ）は、２つの加 算ノードに入力され、使用者の耳に伝達する信号を生じる。第１加算ノードは、 負のフィードバックマイクロホン信号を所望の入力音響信号に加える。しかし、 従来の閉ループフィードバック装置では、マイクロホンからフィードバックされ る信号は、所望の音響信号と、消去すべき環境ノイズ信号を含む。このフィード バック信号は、所望の入力音響信号から減算され、所望の音響信号を含まないア ンチノイズ信号を生じる。次に、所望の音響信号を出力トランスデューサに伝達 できるようにループに戻すのに第２加算ノードが使用される。所望の音響信号を 発生するこの方法は、従来のノイズ減少装置の複雑さとコストを増加させる。従 来の装置の追加の加算ノード処理はまた、不安定性の可能性を増加させると共に 所望の音響信号に歪みを生じる機会を増加させる。 さらに、アクティブノイズ減少装置を作成するため、次の３つの文書に示すよ うな入力と出力トランスデューサが耳に関連して配置される色々の他の先行技術 のヘッドホンが開発された。これらの文書はここに参照組み込みする。 モスレーの米国特許第5,134,659号 モスレーの米国特許第5,117,461号 モスレーの米国特許第5,001,763号 モスレーの特許（'659）は、バッフルと、２つのスピーカーと、２つのマイク ロホンとを有するヘッドホン用のノイズ消去装置に関し、ノイズがバッフルの周 りを周りフォーム障壁を通りより長い距離を移動するようにさせることにより、 バッフルがノイズ源からノイズが直接移動するのを妨げる。モスレーの特許（'4 61）は、耳管と同じ方向を向くようにマイクロホンを取り付けたヘッドバンドで 使用するノイズ消去を含む電気音響作用に関する。モスレーの特許（'763）は、 スピーカーとマイクロホンとバッフルとを有するヘッドホン用のノイズ消去装置 に関する。 従って、一般的にモスレーの特許は、出力トランスデューサであるスピーカー と、入力トランスデューサであるマイクロホンの配置に関係する。実際この特許 では、スピーカーとマイクロホンが同一平面又はほぼ同じ面に揃っていることが 必要である。また、この特許は、処理した信号出力が、当初の音響波とほぼ同じ 時間ドメインである、即ち信号の位相が同じであることを教示する。 モスレーの特許と異なり、本発明は本質的にスピーカーとマイクロホンを同一 平面に揃えることには関係しない（このような整合を完全に排除するものではな い）。本発明の開ループアクティブノイズ減少で使用する出力トランスデューサ とマイクロホンは、同一片面を外れて垂直、接線方向、又は他のどんな配置でも よい（同一平面でもよい）。本発明は、入力音響信号を再度加えることなく、当 初の音響信号をスピーカーに伝達する能力を有するノイズ減少装置を提供する。 この理由は、開ループの制御手段であるセンサーマイクロホンが、音響信号がピ ックアップ即ちセンサーマイクロホンで検知されないような位置に音響信号から 配置されているからである。即ち本発明の開ループ装置では、当初の所望の音響 信号は、マイクロホンで検知された環境ノイズに関係なく、スピーカーに伝達さ れる。さらに本発明では、音響材料を出力トランスデューサと使用者の鼓膜の間 に音響材料を配置し、音響信号を使用者の耳と結合することにより、トランスデ ューサの音響導波管を形成することができる。ピックアップマイクロホンと出力 トランスデューサの通路に音響的障害物を置くことにより、出力トランスデュー サとマイクロホンの間に配置された音響材料は、開ループゲインを減少させる音 響フィルターとして作用する。音響材料は、ピックアップマイクロホンで検知さ れ消去されたノイズから所望の当初の入力音響信号を分離する。ピックアップマ イクロホンで検知されたバックグラウンドノイズは、アンチノイズ信号を生じる 電気音響処理手段で逆転され、このアンチノイズ信号は静かなゾーンを生じるた め音響的導波管に伝達される。この静かなゾーンは、出力トランスデューサと使 用者の鼓膜の間に位置する。 このように、従来技術では、バックグラウンドノイズを通信装置に使用するの に受入可能なレベルに減少させる比較的低コストの手段と、現存する音響通信装 置のノイズを受入可能なレベルに減少させる費用効率のよい手段を提供すること ができなかった。 本発明の目的と概要 本発明の目的は、能動ノイズ消去装置と能動ノイズ減少装置とを提供し、ノイ ズ減少システムを確立することにより、従来技術に関連する問題を解決すること である。 より詳細には、バックグラウンドノイズを許容可能なレベルに減少させる能動 ノイズ消去装置および能動ノイズ減少装置を提供することが、本発明の目的であ る。 本発明の別の目的は、ヘッドホン装置とブームマイクロホンに使用するための ノイズ減少装置を提供すること、もしくはノイズ消去マイクロホン装置等を提供 することである。 ノイズ減少および消去装置と、前述したように比較的安価な能動ノイズ減少シ ステムとを提供することが、本発明のさらに別の目的である。 通常入手できるオンラインパワーで作動できる、テレコミュニケーションシス テムに使用するための比較的低コストのノイズ減少および消去装置を提供するこ とが、本発明の別の目的である。 本発明の別の目的は、会話促進機能を加えることにより改善された能動ノイズ 消去およびノイズ減少ヘッドホンを提供し、他のいかなるマイクロホンエレメン トも物理的に加えなくても、ユーザが、周囲環境からの外部音声に加え、マイク ロホン音声信号を聞けるようにすることである。本発明の目的は、側音チャネル のゲインを高めることにより、外部領域からの全ての音声がスピーカーのイヤー キャップに伝達されるような能動ノイズ消去およびノイズ減少ヘッドホンを有す ることである。本発明の能動ノイズ消去マイクロホンは、電子機器からボイスマ イクロホンをなくし、ノイズマイクロホン増幅器のゲインを高めることにより標 準的全方向マイクロホンとしても使用できる。 本発明のさらに他の目的は、現存する通信システムの送受器に簡単に適合させ ることができ、通常利用できるオンラインパワーで作動可能となっている、比較 的低コストのノイズ消去装置を提供することである。 本発明のさらに別の目的は、音声通信システムに使用されるようになっている 比較的低コストのノイズ減少装置を提供することであり、ユーザが受信した信号 を選択的に増幅できる、すなわちヘッドホンを備えたブームマイクロホン内で使 用してもよいし、あるいはノイズ消去マイクロホンとして使用してもよい。 本明細書に記載する多くの応用において、全方向以外の特性を備えたマイクロ ホンが望まれる。このようなマイクロホンは所定の方向からの信号を受け入れな いので、Ｓ／Ｎ比を改善することになる。本発明である加算構成に基づいた方向 性マイクロホンは、専らシステムの電子機器を原因とする位相差と、音圧信号と の代数組み合わせに関係していればよい。こう配式マイクロホンと対比すると、 こう配式マイクロホンの指向性は線形寸法と波長との比に関係している。 ２つか３つのマイクホンが同一の増幅器に与えられると、マイクロホンから所 定距離離れた音源からの信号が、位相が１８０°ずれてマイクロホンに到達し、 相互に消去しあうことが可能となる。従って、全方向および方向性マイクロホン が適切な位相を有するようにすることが、本発明の目的である。 本明細書に開示した減算装置を備え、所定の角度または距離で構成された第１ および第２のマイクロホンが、音響監視または遠隔測定におけるマイクロホン、 あるいはサイドローブを備えた方向性マイクロホンのような方向性マイクロホン に関し周囲ノイズ消去領域内で使用することもできる。 従って、全方向以外の特性を備えたノイズ消去システムに使用するための低コ ストのマイクロホンを提供することが本発明の目的である。 大きさと位相ローブ構造とに基づいたマイクロホンを制御可能な様々な指向性 パターンに与えることが本発明の別の目的である。 所定のポイントにおいて、単純な音源の全てから該ポイントに到達した音圧を ベクトル的に加えることによる方向マイクロホンを提供することが、本発明のさ らに別の目的である。 音声出力信号を同一の端末で電圧入力信号と重ね合わせることができるように なっている、能動ノイズ消去環境において、上述したような方向マイクロホンを 含む２端末マイクロホンシステムを提供することが本発明のさらに別の目的であ る。 エレメントを開ループシステムに配置することによって単純で低コストの回路 構成となることにより、新規なものとなるヘッドホンに使用するための能動ノイ ズ減少装置を提供することが、本発明の別の目的である。 機械的すなわち振動によるマイクロホン信号によって劣化されることなく、通 常の手段で周囲ノイズが減衰されるようになっているノイズ減少装置を提供する ことが本発明の目的である。 ブームマイクロホンまたは方向性マイクロホン等を備えた、ヘッドホン、送受 器等から構成され、開ループ構造のために絶対的に安定であるような能動ノイズ 減少システムを提供することが本発明の別の目的である。 電子音響トランスジューサ効率を与えることにより、ノイズ減少装置が必要と するパワーを減少させることが、本発明の別の目的である。 単一の加算ノードにおいて、出力トランジューサへの所望の音声信号とアンチ ノイズ信号とを組み合わせる方法を採用して、能動ノイズ減少回路の複雑さを少 なくし、費用を削減することが本発明の別の目的である。 ノイズ減少システムにおいて、音響信号に変換され、耳に伝達される所望の電 気入力信号のアンチノイズ処理によるひずみを減少させることが、ノイズ減少シ ステムにおける本発明のさらに別の目的である。 ノイズ減少装置の別の目的は、出力トランスジューサの前後および音領域とス ピーカの平面の外側に配置されたセンサーすなわちピックアップマイクロホンを 含み、マイクロホンが、２つの機能を実行する音響材料を使用することによりバ ックグラウンドノイズのみを検出するようにすることである。 マイクロホン上に配置されるときには音響フィルターとなり、出力トランスジ ューサとユーザの耳との間に配置されるときには音響導波管となる音響材料を提 供することが、本発明の別の目的である。 システムを制御作動するのはマイクロホンであり、このマイクロホンは入力さ れた音声信号、所望の出力とは関係がない。弾力のある音響導波管は、スピーカ ／マイクロホンと耳との間に配置されるのが好ましく、静寂なゾーンを確立する ようになっている。この導波管は、心地よさを目的としたイヤホンに通常設けら れている一般的なゴム性のスポンジを上回るものであるのが好ましい。このよう な材料の１つは、「Ｓｌｏ−Ｆｌｏ」フォームといわれるもので、応答をノイズ なしとし、聞き手の顔または耳からマイクロホンに戻ってくる音の反響をどんな ものでも弱め、音響フィルターとして作用するような密度でかつ構成のものであ り、一方、従来技術ではマイクロホンからの信号の負のフィードバックを使用し ているが、本発明においては、このようなフィードバックは作られていない。代 わりに、開ループ構造が採用されており、別の音声信号を与える必要はないが、 信号が開ループシステムにより妨害されなかったときには、元の入力音声信号が スピーカーに伝達される。 従来の閉ループ減少装置と本発明の新規な開ループ減少装置との相違を理解す ることが重要である。 本発明の開ループシステムは、制御作動が出力とは関係ないもの、すなわち所 望の結果となるものである。閉ループシステムは、制御作動が出力に依存するも のである。これらの定義づけにおけるキーとなる用語は制御作動である。基本的 に、この用語は、システムの作動信号のことを意味し、システムを作動させて所 望の出力を発生させる起因となる量を表す。開ループシステムの場合、入力コマ ンドが制御作動を与えるための唯一の要因であり、閉ループシステムに関しては 制御作動が、入力コマンドとこれに対応する出力との間の差により行われる。 閉ループ作動と開ループ作動との比較を完全にするための、各システムの所定 の機能特性は次のとおりである。開ループシステムは、例えば不安定さの問題が 発生しないために、２つの顕著な機能、すなわち校正により求められる機能を実 行する能力と、構成における単純さを有する。閉ループシステムに関し、注目す べき機能はフィードバックのために入力を確実に再生する能力である。なぜなら ば、作動信号は入力と出力の偏差の関数であるからである。この制御作動は作動 信号をほぼゼロにしてしまう。このフィードバック要因の主な欠点は、閉ループ システムを使用する際の最も大きな困難性の一つ、すなわち振動傾向の原因とな ることである。 能動的なノイズ減少装置、並びに、ノイズ打消装置は、飛行（例えば、ヘリコ プタ、又は、飛行機）に使用されるどんなテレコミュニケーションシステム、電 話、若しくは、例えば、物理的機能、又は、（直接又は間接的なインターフェー スか電話線のいずれかを介して）コンピュータ、又は、自動テラー機械にアクセ スするための音声認識及び／又は検証システムのような他の設定、若しくは、他 の認識及び／又は検証システムでも使用することができる。 ノイズ打消装置は、第１マイクロホン手段及び第２マイクロホン手段を有する ハウジングを備え、第１マイクロホン手段は、装置を操作するオペレータから発 せられるスピーチ及びバックグランドノイズより成る第１音声を受け取って、そ の第１音声を第１信号に変換し、そして第２マイクロホン手段は、第１マイクロ ホン手段に接近して所定の角度φに配置されていて、実質的に上記バックグラン ドノイズより成る第２音声を受け取って、その第２音声を第２信号に変換し、そ して更に、 上記第１信号から上記第２信号を差し引き、実質的に上記スピーチを表す信号 を得るための手段を備える。 バックグランドノイズを減少するためのノイズ打消装置に使用する２端子トラ ンスジューサは、 上記ノイズ打消装置の増幅手段に接続された複数のマイクロホンを備え、 上記増幅手段は、マイクロホンから音声信号を受け取るもので、第１端子及び 第２端子を有し、その第２端子は接地され、 更に、上記第１端子にＤＣ信号を入力する電圧手段と、 マイクロホンからＡＣ信号を受け取るために上記第１端子に接続されたトラン ジスタ手段と、 第１端子のＤＣ信号にＡＣ信号を重畳するための手段と、 ＤＣ信号が増幅手段を付勢するように、ＤＣ信号からＡＣ信号をフィルタする 手段と、 マイクロホンにより発生されたＡＣ信号を第１端子に出力する手段とを備える 。 種々の指向性パターンの音声を受け入れる能動的ノイズ打消装置のブームマイ クロホンに向かって話をするときに遠視野応答を得るのに使用される指向性マイ クロホンは、 音声信号を受け取りそして電気信号を出力するための離間されたマイクロホン 手段のアレーを、マイクロホン間にある間隔の分離を与えるように備えたハウジ ングと、 ある角度を形成するように所定の距離においてマイクロホンに交差する大きさ 及ぶ位相を有する正弦波の音波として上記ハウジングに入力される圧力音源と、 各マイクロホンから音源までの距離を計算する手段と、 マイクロホンのアレーの出力信号加算して和の出力信号を得るための加算チャ ンネル手段と、 上記和の出力信号からスピーチのみを表す音声信号を発生するための信号処理 手段と、 所望の応答パターンを形成するように和の信号の大きさを調整するための手段 とを備える。 中耳付近の周囲ノイズを減少するための開ループ能動的ノイズ減少装置は、 入力音声信号を受け取るハウジングと、 上記ハウジングに配置された出力トランスジューサと、 上記出力トランスジューサと実質的に同じ平面でないところに配置され、周囲 ノイズを検出及び減少する入力トランスジューサと、 上記入力トランスジューサにより検出された周囲ノイズを減少するための開ル ープ信号処理手段と、 周囲ノイズの妨害を受けずに入力音声信号を中耳へ送信する手段と、 実質的なスピーチを表す入力音声信号を出力トランスジューサと中耳との間に チャンネル伝送するために入力トランスジューサから出力トランスジューサを分 離する音声手段とを備え、入力トランスジューサから伝達された音声を分離する ための静寂ゾーンが形成されることを特徴とする。 能動的ノイズ打消装置と共に使用される開ループノイズ減少システムは、 ノイズ信号を検出し、電気信号に変換するピックアップマイクロホンと、 ヘッドホン内に配置され、音響手段を有するスピーカと、 音声伝達信号と、 電気信号の振動を電気的に除去する手段と、 ノイズ信号を反転して反ノイズ信号を発生するための可変利得／制御手段と、 機械的振動で誘起された低周波障害がスピーカへ到達するのをフィルタ除去す るための手段と、 反ノイズ信号とノイズ信号を合成して、音響手段に静寂ゾーンを形成するため の加算ノードと、 音声信号をスピーカへ送信するための手段と、 スピーカのノイズ信号と反ノイズ信号との間に位相の一致を維持するための手 段とを備える。 中耳付近の周囲ノイズを減少するための開ループ能動的ノイズ減少装置におい て、 入力音声信号を受け取るハウジングと、 上記ハウジングに配置された出力トランスジューサと、 上記ハウジングに配置され、周囲ノイズを検出及び減少する入力トランスジュ ーサと、 上記入力トランスジューサにより検出された周囲ノイズを減少するための開ル ープ信号処理手段と、 ノイズの妨害を受けずに入力音声信号を中耳へ送信する手段と、 実質的なスピーチを表す入力音声信号を出力トランスジューサと中耳との間に チャンネル伝送し、そして入力トランスジューサから伝達された音声を分離する 静寂ゾーンを形成するために入力トランスジューサから出力トランスジューサを 分離する音声手段とを備える。 マイクロホンから音声信号を送信すると共に周囲環境から外部音声を受け取る ためのヘッドホンに使用される能動的ノイズ打消及びノイズ減少システムは、 ノイズ打消モード及びトークスルーモードを有する第１スイッチ手段を備えた 第１マイクロホン手段、及び第２マイクロホン手段と、 ノイズ打消モード及びトークスルーモードを有する第２スイッチ手段によりマ イクロホンに接続されたマイクロホン増幅手段と、 上記第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段がノイズ打消モードで動作すると きに上記増幅手段を接続するための音声マイクロホン送信手段であって、上記第 １スイッチ手段及び第２スイッチ手段がトークスルーモードにあるときはバイパ スされる音声マイクロホン送信手段と、 上記第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段がノイズ打消モードにあるときに 両マイクロホン手段からバッファ増幅器へ音声信号を送信する送信ゲートであっ て、上記第２スイッチ手段がトークスルーモードにあるときはディスエイブルさ れる送信ゲートとを備え、 上記バッファ増幅手段は、上記第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段がノイ ズ打消モードで動作するときに送信ゲートから受け取った音声信号を音声システ ム及びスケーリング増幅器へ送信し、 上記バッファ増幅手段は、上記第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段がトー クスルーモードで動作するときはマイクロホンの増幅手段により受け取られた音 声信号を直接出力し、 上記スケーリング増幅器は、ノイズ打消モード及びトークスルーモードを有す る第３スイッチ手段を有していて、全てのスイッチ手段がノイズ打消モードで動 作するときに両マイクロホン手段及び外部音声から送信されるサイドトーンをス ピーカのイヤカップに与え、 上記スケーリング増幅器は利得制御を有し、この利得制御は、全てのスイッチ 手段がトークスルーモードで動作するときに増加されて、スピーカへのサイドト ーン信号を増加させ、そして 能動的なノイズ減少システムは、上記サイドトーン信号を受け取って、ヘッド ホンのスピーカへ出力する。 対応するコンポーネントが同じ参照番号によって識別されている添付図面と共 に読めば、本発明による他の目的、特徴及び利点は、以下に示す図示された実施 形態の詳細な説明から明らかになるであろう。 〔図面の簡単な説明〕 図１は、本発明の実施形態によるノイズ打消装置を有する電話である。 図２は、図１の電話において使用されるノイズ打消装置のブロック図である。 図３Ａは、図１の電話の受信機部分の平面図である。 図３Ｂは、丁部を取り除いた図１の電話の受信機部分の側面図である。 図４は、図２のブロック図の概略図である。 図５は、図２のノイズ打消装置の別の該略図である。 図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは、本発明の実施形態によるノイズ減少装置を利用した 、ブームマイクロフォン装置を図示する。 図７Ａ及び７Ｂは、リファレンスが本発明の作動を説明することができうる概 略図である。 図８は、本発明によるノイズ減少装置を図示する。 図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ及び９Ｆは、本発明のブームマイクロフォン 及びヘッドフォンの実施形態を図示し（図９Ａ及び９Ｂはマイクロフォンの特定 の配置を備えた実施形態を各々示し、図９Ｃは能動的なノイズ減少装置を有する ヘッドフォンの外観を示し、図９Ｄ、９Ｅ及び９Ｆはブームマイクロフォンの側 面図を示す）、図９Ｆは、ヘッドフォンにおいて利用される能動的なノイズ減少 装置の好ましい実施形態を示す。 図１０Ａ及び１０Ｂは、図８のノイズ減少装置の概略図を示す。 図１１は、相反転回路を図示し、図１２は、反対にチャージされたマイクロフ ォン回路を図示する。 図１３Ａ及び１３Ｂは、本発明の実施形態からの能動的なキャンセル曲線を図 示する。 図１４は、指向性マイクロフォンの概略図である。 図１５は、リファレンスが本発明の実施形態の作動を説明し得る、マイクロフ ォンの線形配列の概略図である。 図１６Ａ及び１６Ｂは、シリンダのマイクロフォンの配列の概略図、及び、電 気回路アレイの概略図の変形実施形態を図示する。 図１７Ａ及び１７Ｂは、従来技術の３端子マイクロフォン構成のブロック図と 、本発明の２端子マイクロフォン構成とを図示する。 図１８は、簡単な２端子マイクロフォン回路の概略図である。 図１９は、能動的なノイズ打消システムで使用される２端子マイクロフォン回 路の好ましい実施形態を図示する。 図２０は、能動的なノイズ打消システムで使用される２端子マイクロフォン回 路の別の実施形態である。 図２１は、従来技術の閉ループノイズ減少システムの概略図である。 図２２は、本発明の開ループ能動的なノイズ減少システムの概略図である。 図２３Ａ及び２３Ｂは、本発明の音響導波管の側面図及び斜視図を図示する。 図２４は、能動的なノイズ減少システムを利用することによって達成される静 粛ゾーンの図である。 図２５は、本発明の能動的なノイズ減少システムの好ましい実施形態を図示す る。 図２６は、本発明の能動的なノイズ減少システムの別の好ましい実施形態を図 示する。 図２７は、ハイパスフィルタを含む本発明の能動的なノイズ減少システムの変 形実施形態を図示する。 図２８は、トークスルー、側音、及び、自動オーディオマイクロフォン伝送特 徴を有するヘッドフォンにおいて利用される能動的なノイズ減少システム及びノ イズ打消システムのブロック図である。 図１は、本発明の実施例に従う雑音低減装置を使用する電話機８を示す。ここ で示されるように、電話機８は、一般に、スピーカー部分４１と受信機部分４２ を有するハンドセット１０と、電話機コードによりハンドセットと接続されてい る電話機ユニット１８とを含む。これとは別に、電話機は、コードレスタイプの 電話機であってもよく、その場合には、ハンドセット１０は、ＲＷ波により電話 機ユニット１８に接続される。受信機部分４２は、第１及び第２のマイクロホン １２及び１４と（それぞれ図２に示す）、スピーカー部分４１に供給される信号 の量を調節するスイッチ４０と、凹部４４とメッシュ部分４６と有するキャップ ４８とを含む。 図２は、電話機８をブロック図の形態で示したものである。ここに図示される ように、ハンドセット１０は、一般に、第１及び第２のマイクロホン１２及び１ ４と、好ましい実施例では演算増幅器（“オペアンプ”）である減算装置１６と 、好ましくはオペアンプである増幅器２０と、スピーカー２２とを含む。第１及 び第２のマイクロホン１２及び１４と、オペアンプ１６と、増幅器２０とは、好 ましくは、受信機部分４２内に含まれているのがよい（図１参照）。 会話と背景雑音等で構成される音響信号が、第１のマイクロホン１２に供給さ れ、そこで対応する電気信号に変換され、その後、オペアンプ１６のプラス端子 に供給される。背景雑音が第２のマイクロホン１４に供給され、そこで対応する 電気信号に変換され、その後、オペアンプ１６のマイナス端子に供給される。オ ペアンプ１６は、第１のマイクロホン１２からの音声と雑音の信号から、第２の マイクロホンからの雑音信号を引算し、そこから、実質的に音声を表す電気信号 を電話機ユニット１８に供給し、電話機ユニット１８から音声信号が電話線を介 して所望の電話機に送信される。オペアンプ１６からの出力信号は、また、電話 機ユニット１８において、電話線からの受信信号と結合され、増幅器２０に供給 される。オペアンプ１６、１７は、好ましくは、相補形金属酸化物半導体（ＣＭ ＯＳ）のような比較的低電力の集積回路（ＩＣ’ｓ）であって、１つ又はそれ以 上のいずれかのＣＭＯＳのＩＣチップから構成されてもよい。図２には示されて いないが、増幅器２０は、受信信号の増幅度を調節して所望のレベルにするよう に、オペレータがスイッチ４０を用いることにより選択的に設定してもよい。増 幅器２０からの増幅された信号がスピーカー２２に供給され、そこで、増幅され た信号が、オペレータにより聞こえるように音響信号に変換される。 図３Ａ及び図３Ｂは、受信機部分４２の２つの図を示しており、図３Ａにおい てキャップ４８が除かれている。ここで示されるように、受信機部分４２は、一 般に、ハウジング７４、回路基板組立体７８、第１及び第２のマイクロホン１２ 及び１４、並びにキャップ４８を含んでいる。第１及び第２のマイクロホン１２ 及び１４は、好ましくは電気マイクロホン又はそのようなマイクロホンと同等の ものであるのがよく、後述するように配置又は位置決めされている。これらのマ イクロホンは、保持部材７６により保持又は固定されており、この保持部材７６ は、発泡性材料で構成されてもよく、ハウジング７４に固定されている。第１及 び第２のマイクロホン１２及び１４からのそれぞれの出力がそれぞれのワイヤ（ 図示せず）を介してオペアンプ１６に供給され、オペアンプ１６は、回路基板組 立体７８上に含まれ、回路基板組立体７８は、ハウジング７４に取付けられてい る。後に詳述するように、回路基板７８は第１及び第２のマイクロホンから受信 した信号を処理して、スピーカー２２（図２）に供給するために信号を増幅する 付加的な回路素子を含んでもよい。接着剤等使用することによりハウジング７４ に取り付けられたカバー７２が使用されてもよく、また、カバーが、超音波溶接 されてもよい。カバー７２と、回路基板組立体７８、保持部材７６並びに第１及 び第２のマイクロホン１２及び１４とが組立体７１を構成する。 キャップ４８は、ポリカーボネートのようなプラスチック性材料から構成され てもよく、管状側面部材４３と代表的な厚さＴを有する部分４５とを含み、この 部分４５は、側面部材４３に結合されて、０．０２０インチのような最小の所定 量だけ側面部材の上部よりも薄くなるように構成されており、それにより、凹部 ４４を形成している。部分４５は、厚さＴ’の部分４６を有し、この部分４６は 、厚さＴよりも薄く、複数の貫通孔を有し、メッシュ状部分に類似していてもよ い。好ましい実施例では、部分４６の厚さＴ’は、０．０３０インチよりも薄い 厚さを有する。部分４６は、部分４５の相対的に小さな量を表すので、その厚さ の減少は、キャップ４８の全体構造の剛性に悪影響を及ぼさない。これとは別に 、部分４６はもっと丈夫な材料、例えば、ステンレス鋼又はそれと同等の材料か ら構成されて、部分４５と結合されてもよい。理解されるように、部分４５及び ４６を側面部分４３の上部から凹むように構成することにより、受信機部分４２ が或る面上に配置されたときでも、側面部分４３がその面と接触して、部分４５ 又は４６は接触しない。結果として、負荷は部分４５又は部分４６に直接加わら ず、側面部材４３に加わる。 第１及び第２のマイクロホン１２及び１４が部分４６の下に配置され、第１の マイクロホンが比較的部分４６の下側付近に配置されるように、キャップ４８が 組立体７１上に配置されている。そこで、音声は、好ましくは１インチよりも短 い距離はなれて受信機部分４２に話しかけているオペレータから、部分４６を介 して第１のマイクロホンへ比較的短い距離で伝わる。結果として、音響歪みは最 小になる。 受信機部分４２内の第１及び第２のマイクロホン１２及び１４の配置は、図３ Ａ及び図３Ｂに示されている。詳述すると、図３Ｂにされるように、第１及び第 ２のマイクロホンは、その間が角度Φを成すように配置され、この角度Φは、好 ましくは３０°ないし６０°の範囲の値を有する。第１及び第２のマイクロホン は、さらに、図３Ｂに示されるように、第１のマイクロホン１２の受信又は“感 知”面に平行な平面とオペレータからの音声の方向との間、及び、第２のマイク ロホン１４の感知面に垂直な軸と音声の方向との間で、それぞれ、角度Θ及び〔 （９０−Θ）＋Φ〕を有するとともに、図３Ａに示されるように、音声の方向と 第２のマイクロホンとの間で角度Ψを有するように構成されている。好ましい実 施例では、角度Θは約３５°よりも小さな値を有し、角度Ψは約１８０°の値を 有する。第１と第２のマイクロホンをこのように配置した結果、第１のマイクロ ホン１２は、オペレータからの音声とその近辺の背景の音響雑音の双方を受け取 り、第２のマイクロホン１４は、実質的に、第１のマイクロホンより受け取られ たのと同じ背景の音響雑音だけを受け取る。 上述したように、角度Φは、好ましくは３０°ないし６０°の値を有するが、 第１及び第２のマイクロホン１２及び１４は、この範囲外の角度Φを有するよう に構成されたとしても良好に動作する。しかしながら、角度Φが実質的に３０° よりも小さく又は６０°よりも大きくなるにつれて、性能は逆に低下する。すな わち、角度Φが実質的に３０°よりも小さくなると、第２のマイクロホン１４は 音声及び背景雑音の双方を受け取る。結果として、第１のマイクロホン１２の出 力信号から第２のマイクロホン１４の出力信号を引算すると、音声の一部又は全 部が消去される。他方、角度Φが実質的に６０°よりも大きくなると、第２のマ イクロホン１４により受け取られた背景雑音は、第１のマイクロホンにより受け 取られたものと同じにならない。結果として、第１のマイクロホン１２の出力信 号から第２のマイクロホン１４の出力信号を引算すると、第１のマイクロホンに より受け取られた背景雑音が逆に消去されない。 同様にして、角度Θ及びΨは、上述したように、それぞれ３５°よりも小さな 値及び約１８０°の好ましい値を有するが、第１及び第２のマイクロホンは、こ れらの角度と異なる値を有するように構成されたとしても、良好に動作する。し かしながら、角度ΘとΨの値が実質的にそれぞれの好ましい値と異なるにつれて 、性能は逆に低下する。すなわち、角度Θが実質的に３５°よりも大きくなると 、第２のマイクロホン１４は音声及び背景雑音の双方を受け取る。同様に、角度 Ψが１８０°と実質的に同じかそれよりも大きいとき、第２のマイクロホン１４ は音声及び背景雑音の双方を受け取る。結果として、これらの状況のいずれでも 、第１のマイクロホン１２の出力信号から第２のマイクロホン１４の出力信号を 引算すると、音声の一部又は全部が消去される。 理解されるように、受信機部分４２の構成要素に上記装置及び材料を使用する ことにより、そのような受信機部分を構成するためのコストが比較的低減される 。さらに、上述したように、ＣＭＯＳチップを使用することにより、受信機部分 の電力消費が比較的低く維持される。結果として、受信機部分はハンドセットに 使用される標準的な電力によって給電され、それにより、付加的な電力又は変圧 器等を必要としない。さらに、受信機部分４２は、新しい電話機である電話機８ のハンドセット１０と組み合わせるように説明したが、そのような受信機部分、 又はその僅かな変形体が、既存の電話機のハンドセットに使用されてもよい。す なわち、この後者の状況では、既存の電話機のハンドセット内に含まれたキャッ プ及びマイクロホンが受信機部分４２と置き換えられるに過ぎない。そこで、こ のような受信機部分４２の使用は、既存の電話機のハンドセットを本発明の雑音 低減装置を含むように変形する比較的容易で低コストの手段を提供している。 図４は、図１及び図２に示す電話８の１つの回路装置の概略図を示している。 図４に図示のように、第１マイクロホン１２が、第１マイクロホンからの出力バ イアスを補正するように電流制限抵抗として機能する抵抗２０２を介して、入力 側電力端子２００に接続されている。第１マイクロホン１２は更に、抵抗２１０ を介してＯＰアンプ１６のプラス端子に接続され、抵抗２１２を介して可変抵抗 ２１４に接続されている。第２マイクロホン１４は、該マイクロホンの出力のバ イアスを補正するように電流制限抵抗として機能する可変抵抗２０８を介して、 入力側電力端子２０１に接続され、また、第２マイクロホン１４は、ＯＰアンプ １６のマイナス端子に接続されている。電流制限抵抗２０８は、好ましくは、第 ２マイクロホンからの出力信号のレベルが第１マイクロホンの出力信号のレベル に対して所定の範囲内でマッチさせられるのを可能にする可変の電流制限抵抗で ある。更に詳細には、制限抵抗２０８は、第２マイクロホン１４の出力信号が、 第１マイクロホンから類似のレベルの信号が出力されるとき両信号間の差の大き さが最少になるように重み付けされるのを可能にする。電流制限抵抗２０８の値 は最少化基準値に従って選択され得る。入力側電力端子１９８が、抵抗２０４及 び抵抗２０６に接続されて、該抵抗２０４及び２０６は、電力端子１９８で受け た電圧を分圧するように構成されて、ＯＰアンプ１６のマイナス端子に接続され ている。ＯＰアンプ１６の出力はコンデンサ２２０、２２２及び２２４に接続さ れており、これらは、電話ユニット１８のマイクロホン入力端子に接続されてい る。ＯＰアンプ１６からの出力は、可変抵抗２１４、抵抗２１６及びコンデンサ ２１８を介して、アースへ接続されている。可変抵抗２１４、抵抗２１６及びコ ンデンサ２１８は、例えば、２０〜１の増幅度の可変のゲインをＯＰアンプ１６ の出力に与える。コンデンサ２１８、２２０、２２２は、ＯＰアンプ１６の出力 に存在する残留直流電圧レベルを除去するものである。抵抗２２４及び２２８と コンデンサ２２６は、例えば３．７ｋＨｚ等の所定の値のブレーク（遮断）点を 持つローパスフィルタとして機能するようになっている。 電話ユニット１８は、更に、電話線に接続されており、マイクロホン入力を通 して信号を受け取り、電話線を通して他の所望の電話にそれらの信号を送る。電 話ユニット１８は、更に、電話線によって、別の電話から信号を受け取るように なっていて、それらの信号をマイクロホン入力端子を通して受け取った信号と組 み合わせて、それの信号をスピーカ入力端子２３１に供給する。入力端子２３１ は、直流信号を阻止するコンデンサ２３０及び抵抗２３２を通して、ＯＰアンプ １７のマイナス入力端子に接続され、また、抵抗２３４を通して可変抵抗２４０ に接続されている。電力端子１９９がＯＰアンプ１７のプラス端子に接続されて いる。ＯＰアンプ１７の出力は、可変抵抗２４０、抵抗２３８及びコンデンサ２ ３６を通してアースに接続されている。 図４の電話８の動作は以下の通りである。 送受器１０をスイッチフック（図示せず）等から持ち上げることによって送受 器１０を動作状態にすると、標準の電話線電圧が、入力端子１９８、１９９、２ ００、２０１に与えられる。電流制限抵抗２０２によってバイアス補正された第 １マイクロホン１２からの信号が、抵抗２０２を通してＯＰアンプ１６のプラス 端子に供給される。電流制限抵抗２０８によってバイアス補正された第２マイク ロホン１４からの出力信号が、抵抗２０２を通してＯＰアンプ１６のマイナス端 子に供給される。ＯＰアンプ１６は、第１マイクロホン１２から受けた信号から 第２マイクロホン１４から受けた信号の分を減算し、その減算結果の信号を出力 する。出力信号においては直流成分は除去されて交流信号が増幅される。次に、 ３．７ｋＨｚ以上の高い周波数の信号が、増幅出力信号から除去されて、その結 果の信号が電話ユニット１８に供給される。従って、第１マイクロホン１２によ って生成された電圧と第２マイクロホン１４によって生成された電圧との差に比 例する電圧信号が電話ユニット１８に供給される。 マイクロホン入力端子及び電話線を通して受け取った信号の組み合わせである 電話ユニット１８からの出力信号が、ＯＰアンプ１７の入力端子２３１に供給さ れる。入力端子２３１からの信号がコンデンサ２３０に供給されて、存在し得る 直流成分は除去される。コンデンサ２３０からの出力は、抵抗２３２を通してＯ Ｐアンプ１７のマイナス端子に供給される。この信号は、抵抗２３２、２３４、 ２３８及び可変抵抗２４おの使用を通して、スイッチ４０（図１）の使用により オペレータによって、選択的に増幅される。増幅された信号に存在し得る直流成 分はその後にコンデンサ２４２、２４４、２３６によって、除去される。コンデ ンサ２４４からの出力信号が、抵抗２４６によって電流制限されて、その後スピ ーカ２２に供給され、そこで音響信号に変換される。 図５は、第１及び第２マイクロホンから得た信号を処理する別の実施例を示し ており、第１及び第２マイクロホンによって生成した電圧の差に比例する、電話 ユニット１８に供給する電流出力を提供する。 更に詳細には、図５の回路装置は、それぞれ標準のオンライン電力を受け取る ように構成された複数の入力端子３００、３０１、３７０及び３９０を有する送 受器１０’を有する。第１マイクロホン１２は、電流制限抵抗３０２を通して入 力電力端子３００に接続されており、更に、好ましくはＣＭＯＳ型ＯＰアンプで ある減算装置３１６のプラス端子に接続されている。第２マイクロホン１４の出 力は、可変の電流制限抵抗３０８を通して入力端子３０１に接続されており、更 に、ＯＰアンプ３１６のマイナス端子に接続されている。ＯＰアンプ３１６から 出力された信号は、フィルタステージ３５０を通して、好ましくはＣＭＯＳ型の ＯＰアンプである減算装置３１６のマイナス端子に接続されている。フィルタス テージ３５０は、所定の周波数でロールオフする信号のように所定の周波数応答 特性を提供するようになっている。よく知られているように、図５には２つのフ ィルタステージが示されているが、任意の数のフィルタステージが用いられる。 入力電力端子３９０は、供給される信号を減少するように構成された抵抗３９２ 及び３９４に接続されて、減少した信号が、ＯＰアンプ５１のプラス端子に入力 されている。ＯＰアンプ３５１からの出力信号は、トランジスタのベースに供給 されている。入力電力端子３９１は、ツェナーダイオード３６０及びコンデンサ ３６２に接続され、抵抗３６４を通してトランジスタ３６６のコレクタに接続さ れており、電話ユニット１８のマイクロホン入力端子に接続されている。トラン ジスタ３６６のエミッタには、抵抗３６７及び３６８を通してＯＰアンプ３５１ のマイナス端子に接続されており、フィードバックループを提供している。ＯＰ アンプ３５１とその関連の部品は、フィルタステージ３５０とトランジスタ３６ ６との間の電気的な絶縁をしている。トランジスタ３６６は電話ユニット１８に 供給される信号を増幅するようになっている。 電話ユニット１８からの出力は、入力端子２３１（図４）に接続されており、 図４の送受器を参照して先に記述したやり方で、電話ユニット１８からの出力が 処理されて、スピーカ２２から音響信号を提供する。 電話８’の動作は以下の通りである。 送受器１０’をスイッチフック（図示せず）等から持ち上げることによって送 受器１０を動作状態にすると、電話線電圧の一部が、入力端子３００、３０１、 ３７０、３９０及び３９１に与えられる。電流制限抵抗３０２によってバイアス 補正された第１マイクロホン１２からの信号が、ＯＰアンプ３１６のプラス端子 に供給される。電流制限抵抗３０８によってバイアス補正された第２マイクロホ ン１４からの信号が、ＯＰアンプ３１６のマイナス端子に供給される。電流制限 抵抗３０８は、好ましくは、可変の電流制限抵抗であり、第２マイクロホン１４ からの信号が、抵抗２０８について説明したのと同じようなやり方で、第１マイ クロホン１２の出力信号のレベルに対して所定の間の範囲内でマッチされるのを 可能にする。ＯＰアンプ３１６からの出力の差信号は、１つもしくはそれ以上の ＲＣ回路又は均等な回路から成るフィルタステージ３５０を通して、出力信号の 上側の周波数を所定の間（例えば、３．７ｋＨｚ）に制限するように提供される 。フィルタステージ３５０からの出力信号は、ＯＰアンプ３５１のマイナス端子 に供給されており、また、入力電力端子３９０からの電圧信号が、例えば半分等 の所定の値に分圧されてＯＰアンプ３１６のプラス端子に供給されて、ＯＰアン プ３１６は増幅して、対応する出力信号をトランジスタ３６６のベースに送る。 入力電力端子３９１からの電圧が、抵抗３６４を通して、トランジスタ３６６の コレクタに供給される。その結果、増幅信号が送受器１０’から電話ユニット１ ８に供給されて、図４を参照して先に説明したのと同じようなやり方で、電話線 を通して所望の電話に供給したり、電話から受け取った信号と組み合わせて入力 端子２３１に供給したりする。 図４及び図５に示されているが符号のない個々の部品は、図示のように接続さ れ、それらの部品の接続や値は当業者には明らかでありまた本発明の理解には必 要がないため、これ以上の説明は省略する。 図６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、本発明の実施例に従って、ノイズの消去装置を用いる ブームマイクロホン１００を示している。詳細には、ブームマイクロホン１００ は、全体的には、ハウジング１７４と、回路基板装置１７８と、第１マイクロホ ン１１２と、第２マイクロホン１１４と、部分１４７とを包含する。ハウジング １７４は、プラスチック材料で形成されても金属材料で形成されてもよく、円形 部分１０８を包含し、この部分にはシャフト１０６が挿入され得るように貫通穴 が設けられている。その結果、ブームマイクロホン１００は、図６Ａに図示のよ うに、シャフト１０６の回りを回転する。 第１マイクロホン１１２及び第２マイクロホン１１４は、それぞれ、ワイヤ１ ０２及びワイヤ１０４によって回路基板装置１７８に接続されている。回路基板 装置１７８は、第１及び第２マイクロホン１２及び１４からの信号を電話ユニッ ト１２に供給するように処理する既述の回路基板装置７８と同様の回路部品を含 んでおり、記述の簡便のため．これ以上の説明を省略する。回路基板装置１７８ は、第１マイクロホン１１２から音声とバックグラウンドノイズを受け取るよう になっており、この音声とノイズから第２マイクロホンからのバックグラウンド ノイズの分を減算して、実質的に音声を示す信号を発生するようになっている。 この信号は、ＲＦ（radio周波数）信号に変換されて、遠隔の受信装置（図示せ ず）に送信されるように、送信装置（図示せず）に供給される。第１マイクロホ ン１１２及び第２マイクロホン１１４は．それぞれ、保持部材１７６によって適 正に保持されており、この保持部材は、例えば、発泡樹脂材料で構成することが できる。例えばプラスチック材料又は金属材料又は他の材料で形成されるメッシ ュ状スクリーン１４６が、第１及び第２マイクロホンを保護するように、切り欠 き部１４７に取付けられている。メッシュスクリーン１４６は、所定の厚さ、例 えば、約０．０３０インチ以下の厚さを有する。 第１マイクロホン１１２及び第２マイクロホン１１４は、エレクトレットマイ クロホンであってよく、前述した電話器１０の第１マイクロホン１２及び第２マ イクロホン１４と同様に配列される。すなわち、図６Ａに示されるように、第１ マイクロホン１１２が、第１マイクロホンの受信面すなわち知覚面に並行な平面 とオペレータからの発話方向との間に角度θ’を有し、第２マイクロホン１１４ が、第２マイクロホンの知覚面に垂直な軸と発話方向との間に角度[(90−θ')＋ φ']を有するように配置される。さらに、第１マイクロホン１１２及び第２マイ クロホン１１４は、およそ30°から60°の範囲の好適な値である角度φ’をそれ らの間に有するように配列される。第１マイクロホン１１２及び第２マイクロホ ン１１４は、受け入れられない程度にひずんだ音を受け取らないように、それぞ れメッシュ１４６及びハウジング１７４の切欠き部１４７に比較的近接した位置 に置かれる。 上述の実施例は、ただ１つの第１マイクロホン１２（１１２）とただ１つの第 ２マイクロホン１４（１１４）を有するものとして記載されているが、本発明は そのように１つに制限されるものではなく、第１マイクロホン及び／又は第２マ イクロホンとして、いくつのマイクロホンを利用するものであってよい。例えば 、受信部４２’（図示せず）は、第１マイクロホン１２’（図示せず）として機 能する２つ以上のマイクロホンと、第２マイクロホン１４’（図示せず）として 機能する２つ以上のマイクロホンを含んで構成されてもよい。この構成では、第 １及び／又は第２マイクロホンとして複数のマイクロホンを用いるときに、それ ぞれの可変電流制限抵抗器が、第１マイクロホン１２’の１つのマイクロホン以 外の全てのマイクロホンに、及び第２マイクロホン１４’の全てのマイクロホン に供給されるのが好ましい。従って、第１マイクロホン１２’及び第２マイクロ ホン１４’からの出力は、このような複数のマイクロホン出力電圧の重み付け和 からなる。電流制限抵抗器は、第１マイクロホン１２’と第２マイクロホン１４ ’の差分のある汎関数をそれぞれ最小にするように、それぞれの値に設定される のが好ましい。電流制限抵抗器の値と、等価的に各マイクロホンの重み関数を選 択する規準は、よく知られている勾配探索アルゴリズムに従って選択されること が可能である。 図９Ａは、第１マイクロホン３００と第２マイクロホン３０２をその中に備え たマイクロホンブーム３２０を示す。第１マイクロホン３００は圧力知覚面３０ １を備え、第２マイクロホン３０２は第２圧力知覚面３０３を備える。図９Ａに 示されるように、第１マイクロホン３００と第２マイクロホン３０２は、それぞ れの圧力知覚面３０１及び３０３が実質的に互いに180°離れるように配置され る。マイクロホン３００及び３０２は、さらにその間に構造的なバフル３２２を 有するように配置される。このような構造的バフル３２２は、マイクロホン間を 音響的に分離するような構造的部材から構成される。 別の構成として、音響バフル装置が構造的部材の代わりに用いられてもよい。 さらに、図９Ａに示されるように、第１マイクロホン３００及び第２マイクロホ ン３０２、特にそれぞれの圧力知覚面３０１及び３０３は、距離すなわち寸法ｂ の範囲内に位置される。 第１マイクロホン３００は、ユーザからの発話などの音を受け取り、このよう に受け取られた発話の音を、対応する信号に変換するようにする。このような第 １マイクロホン３００は、存在しているバックグランドノイズも受信する可能性 がある。よく理解されているように、このようなバックグランドノイズは、オペ レータからの発話に結合して、そのようなものとして、第１マイクロホンにより もたらされる信号は、ユーザからの発話とバックグランドノイズの両方に対応す るものとなる。他方で、第２マイクロホン３０２が、主にバックグランドノイズ のみを受信するようにマイクロホンブーム３２０内に配置される。特に、第２マ イクロホン３０２の圧力知覚面３０３が、第１マイクロホン３００の圧力知覚面 ３０１からほぼ180°の角度をもって配置されるのが好ましい。さらに、前述し たように、第１マイクロホン３００及び第２マイクロホン３０２が、それらの間 にバフル３２２を有する。このようなバフルは、ユーザからの発話が第２マイク ロホン３０２によって受信されないように、又は第２マイクロホン３０２による 受信を最低限にするようにする。また、第１マイクロホン３００及び第２マイク ロホン３０２は、互いに比較的近接して、すなわち距離ｂの範囲内に配置される のが好ましい。例えば、この距離ｂは、0.10インチから0.50インチの範囲、好ま しくはおよそ0.25インチ以下であるのが好ましい。距離ｂは、過度に実験するこ となく、この開示から当業者が適切に定めることができ、本発明は、ｂを特定の 値に制限する必要はない。 図９Ｂは、図９Ａのマイクロホンブームとはいくらか異なって配置された第１ マイクロホン３００及び第２マイクロホン３０２を備えたマイクロホンブーム３ ３０を示す。すなわち、図９Ｂに示されるように、第１マイクロホン３００及び 第２マイクロホン３０２は、互いに並んだ関係で互い違いに位置されている。さ らに、バフル３３２が、図９Ａのバフル３２２による方法と同様に、発話の音響 の分離を行わせるために、第１マイクロホン３００と第２マイクロホン３０２の 間に供給される。 図９Ｃは、アクティブノイズ低減装置を組み込んだブームヘッドホン組立体４ ００である。示されるように、このようなヘッドホン組立体４００は、全体とし てヘッドバンド４０１と、左カバー４０３と左クッション４０９を備える左側ケ ース４０２と、右カバー４０５と右クッション４１０を備える右側ケース４０４ と、マイクロホンブーム組立体４１３と、マイクロホンブーム４４０とを備える 。このようなマイクロホンブーム４４０は、図９Ａ及び９Ｂに関連して前述した ように配置される第１マイクロホン３００及び第２マイクロホン３０２とを備え る。さらに、このようなマイクロホンブーム組立体４４０は、上側マイクロホン ケース４０６、下側マイクロホン４０７、第１マイクロホン３００及び第２マイ クロホン３０２と、ウィンドソック４０８とを備える。図９Ｃは、出力トランス デューサ４６０に関して配置されるセンサマイクロホン４５０と、フォームやパ ッドなどであってよい音響フィルタ４７０とを備えるアクティブノイズ低減装置 の構成を示す。好適な音響フィルタ４７０は、図２３Ａ及び２３Ｂについて以下 に詳細に説明されるように、送話口とユーザの耳との間に音響導波管を形成する ために用いられるスローフロー(Slo-flow)フォームである。部分的にセンサマイ クロホン４５０を覆う音響フィルタ４７０の機能は、ピックアップマイクロホン と出力トランスデューサとを分離することである。このピックアップマイクロホ ン４５０は、出力トランスデューサ４６０と同一平面に存在する必要はないが、 出力トランスデューサ４６０の平面の上方、下方、接面又は隣接して位置するこ とはできる。センサマイクロホン４５０に隣接していない音響フィルタ４７０の 一部は、出力トランスデューサ４６０とユーザの耳との間に位置する音響導波管 ４７５として機能する。音響導波管４７５は、図２４に示されるように、静かな 領域が形成されるところにある。音響導波管４７５は、送話口の効率を上げるた めに、ユーザの耳を出力トランスデューサに結合する。センサマイクロホン４５ ０を送話口の平面外の平面に配置することは、ノイズとノイズでない信号の間で 正確に位相を一致させるために、静かな領域に対する距離を近くする。さらに、 センサマイクロホン４５０の位置及び方向が、送話口の音フィールドの方向にお けるマイクロホン感度ローブパターンを最小にする。アクティブノイズ低減装置 で用いられるセンサマイクロホン４５０は、全方向性のマイクロホンであって、 全ての角度からのノイズを受ける。センサマイクロホンのこの特性は、ヘッドホ ンの耳部を有するマイクロホンの位置決めを柔軟にする。 図９Ｄは、ブームヘッドホン組立体４００の側面図を示す。ここで示されるよ うに、左ケース４０２は、以下にさらに詳細に説明される、音響信号を処理する 際に利用される回路を包含した回路カード組立体４１２と、外側又はホスト装置 （図示せず）に又はそこから信号を供給するケーブル組立体４１１を有する。図 ９Ｅは、右ケース４０４の側面図を示す。 図９Ｆは、ノイズ低減装置におけるセンサマイクロホン４５０の位置を異なら せた別の実施例を示す。図９Ｆにおいて、センサマイクロホンは、出力トランス デューサ４６０に隣接して配置されるが、トランスデューサと同一平面に存在す る必要はない。音響導波管４７５は、送話口のほとんどの部分を覆い、マイクロ ホン４５０は、導波管４７５内に形成される静かな領域の外側にされる。 前述したように、第１マイクロホン３００及び第２マイクロホン３０２は、距 離ｂの範囲内に配置され、さらに第２マイクロホンが主としてバックグランドノ イズのみを受信している間に第１マイクロホン３００が発話とバックグランドノ イズの両方を受信するように配置されるのが好ましい。このようなバックグラン ドノイズは、図７Ａ及び７Ｂに例示されるように、位置３０４から圧力音源とし て生じる。すなわち、そこに示されるように、そのような位置３０４は、第１マ イクロホン３００と第２マイクロホン３０２の間の中心位置から距離ｒだけ離れ て、間に角度θを形成するような位置である。結果として、第１マイクロホン３ ００と位置３０４の間の距離は、値[r-(b/2)(sinθ)]にほぼ等しく、第２マイク ロホンは、値[r+(b/2)(sinθ)]にほぼ等しい。 図８は、マイクロホン３００、３０２によって生成された信号を処理するよう にされている差動増幅器５００を示している。ここに示されるように、この差動 増幅器５００は、増幅器３１０、増幅器３１２、及び加算回路３１４を有する。 第１のマイクロホン３００によって生成された信号は、増幅器３１０に付与され るのであるが、この増幅器３１０は、本質的には、この信号に対する単位利得を 与え、これを出力信号として与えるようにされている。この出力信号は、加算回 路３１４の１つの入力に付与される。第２のマイクロホン３０２によって生成さ れた信号は、増幅器３１２へ付与されるのであるが、この増幅器３１２は、本質 的には、この受信信号を反転させて、これを加算回路３１４の第２の入力に付与 するようにされている。加算回路３１４は、受信信号を互いに足し合わせて、加 算出力信号ｅ_(out)を生成するようにされている。理解されるように、この加算 出力信号ｅ_(out)は、実質的にユーザからのスピーチにのみ対応するような信号 を表す。 図１０Ａ、１０Ｂは、図８の差動増幅器５００をより詳細に示している。即ち 、図１０Ａは、この差動増幅器５００の第１の構成を示し、図１０Ｂは、この差 動増幅器の第２の構成を示している。これらの各図をより詳しく説明していくこ とにする。 図１０Ａに示されているように、第１のマイクロホン３００によって生成され た信号は、入力端子６００に付与され、そこからキャパシタＣ１と抵抗Ｒとを介 して、演算増幅器（ｐｏ−ａｍｐ）Ｖ１Ａの反転入力に付与される。第２のマイ クロホンによって生成された信号は、入力端子６０２に付与される。この入力端 子６０２は電位差計ＲＡに結合され、この電位差計ＲＡは、グランドに接続され る。入力端子６０２は更に、キャパシタＣ２と抵抗Ｒ１、Ｒ２とを介して、ｏｐ −ａｍｐＶ１Ａの非反転入力に結合される。このｏｐ−ａｍｐは、差分モードで 動作するようにされており、そこから端子６０６へ出力信号を与え、この端子６ ０６は、ｏｐ−ａｍｐＶ１Ａの反転入力に結合される。ｏｐ−ａｍｐＶ１Ａから の出力は更に電位差計６０８に付与されるのであるが、この電位差計６０８はグ ランドに接続された１つの端部を有する。この電位差計６０８は、結合キャパシ タＣ３を介して、ｏｐ−ａｍｐＶ１Ｂの非反転入力に結合される。このｏｐ−ａ ｍｐＶ１Ｂの出力は、トランジスタ６１０のベースに付与される。このトランジ スタ６１０のエミッタは、端子６１２に結合され、この端子は、キャパシタＣ４ を介して端子６１４の出力に結合される。加算信号ｅ_(out)は、端子６１４から 付与される。トランジスタ６１０のコレクタは、端子６１６に結合され、この端 子６１６は、電圧Ｖ＋を回路に付与する電源（図示されていない）に接続される 。端子６１６は、直流バイアスを付与するようにされた抵抗Ｒ３、Ｒ４に接続さ れる。特に記述されていない素子は、図１０Ａに示されるように接続される。 図１０Ａに示された上述の回路を利用することにより、第１及び第２のマイク ロホン３００、３０２へ示されたインピーダンスは、対称的に平均化されて、周 波数間の差分位相シフトを最小とする。更に、この回路の出力信号は、比較的低 いインピーダンスを有する。 図１０Ｂは、前述したように、図８の第２の、即ち、代替の差動増幅器５００ の回路を示す。図１０Ｂの回路は、電源（図示されていない）から電源抵抗を介 して電力を受け取るようにされている。即ち、図１０Ｂの回路を駆動するための 電力は、（図１０Ａに示されているもののように）電源から付与されるゼロ出力 抵抗を有するものとは異なり、有限出力抵抗Ｒを有する電源から付与される。さ もなければ、理解されるように、図１０Ｂに示された回路は、図１０Ａのそれと 実質的には同一であり、そのようなものであるため、ここではこれ以上記述しな い。 図１１は、図１０Ａや図１０Ｂに示された回路の代わりに利用され得る位相反 転回路を示している。ここに示されているように、この回路７００は、一般に、 図１１に示されるように結合されている、第１及び第２のマイクロホン３００、 ３０２、振幅調整電位差計ＲＡ、抵抗Ｒ１、Ｒ３、及びキャパシタＣを有する。 第１及び第２のマイクロホン３００、３０２は各々、電界効果トランジスタ（Ｆ ＥＴ）を有していてもよく、このＦＥＴのドレインは、正（＋）とみなされ、ま た、このＦＥＴのソースは負（−）とみなされる。これらドレインとソースとの 間の位相は、ほぼ１８０°である。例えば、このドレインは１８０°の位相を有 するのに反して、ソースは０°の位相を有する。この結果、第１及び第２のマイ クロホン３００、３０２は各々、２つの端子、即ち、正（＋）端子と負（−）端 子を有する。図１１の回路において、第１及び第２のマイクロホンの正（＋）端 子は、その上部端子であり、このマイクロホンの負（−）端子は、その下部端子 であってもよい。更に、振幅調整電位差計ＲＡは、その初期の組み立て中に、調 整、若しくは、設定されてもよいし、又は、その代わりに、図９Ｃのブームヘッ ドセットアセンブリ４００のオペータによって調整されるようにしてもよい。出 力信号ｅ_(out)は、第１及び第２のマイクロホン３００、３０２の双方が同じ圧 力を有する音響サウンドを受け取ったときには、ゼロ（０）値を有する。 図１２は、図１１の位相反転回路７００の代わりに利用され得る回路８００を 示している。この回路８００では、マイクロホン３００、３０２は反対向きに荷 電される。この結果、それらの出力が互いに足し合わされたとき、第１及び第２ のマイクロホンが同じ圧力を有する音響サウンドを受け取ったときと同様に、こ の出力信号ｅ_(out)はゼロ（０）値を有する。回路８００の残りの部分は、図１ １の回路７００のそれらと実質的には同じであり、そのようなものであるため、 ここではこれ以上記述しない。 かくして、本発明では、図１０Ａ、１０Ｂ、１１、若しくは、１２に示された いずれの回路をも利用することができる。これらの回路によって、エレクトレッ トタイプのマイクロホンであってもよい第１及び第２のマイクロホン３００、３ ０２上で、校正処理を実行することができる。更に、これらの回路は、例えば図 ９Ｄに示されたｐｃボード上のもののように、ヘッドセットアセンブリ４００の 内部にインストールされ得る印刷回路（ｐｃ）ボード上に含まれていてもよい。 また、このｐｃボードは、ヘッドセットアセンブリ４００の他の場所に含まれて いてもよいし、或いはまた、ヘッドセットアセンブリ４００から取り除かれるホ スト装置上に位置付けられていてもよい。 かくして、本発明は、アセンブリ、特に、バックグラウンドノイズを減少させ 若しくは除去するようにされているブートヘッドセットアセンブリを提供する。 本発明の装置は、製造業者によって、若しくは、製造後の試験によって整合され 得る、ダイポールとして機能する第１及び第２のマイクロホンを利用することが でき、また、これら第１及び第２のマイクロホンは、予想される動作レンジ上で 本質的にフラットである周波数応答を有する。更に、これら第１及び第２のマイ クロホンは、それらの各感圧面が互いに１８０機械度で校正され、また、前述し たようにそこにきわめて接近して位置付けられるように、構成されるのが好まし い。第１及び第２のマイクロホンをこのように構成することによって、これらマ イクロホン間の距離よりも実質的に大きな距離に位置付けられた音源から生じる サウンド（特に、バックグラウンドノイズ）は、この音源からのサウンドを、両 方のマイクロホンによって同時に受信することを可能ならしめる。この結果、そ れらの間に実質的な位相差は生じない。更に、本発明は、ノイズ消去量を、本発 明のブートヘッドセットアセンブリの製造中、或いはまた、このようなアセンブ リを利用するオペレータのいずれかが調整し得るようにする。例えば、図７Ａ〜 １３Ｂのブートマイクロホンは、接近及び遠隔領域にある全指向性マイクロホン の指向性パターンと、マイクロホンの感圧面の正確な位置付けと、を制御する原 理に基づき得る。図９Ａ及び９Ｂに示されるようなマイクロホンの物理設計が、 Ｓ／Ｎ増加における決定要因である。これらの図の検査は、マイクロホン感圧面 が、互いに１８０機械度で位置付けられていることが好ましいことを示しており 、また、接近領域にあるボイスマイクロホンやノイズマイクロホンへ流入する信 号の最適な分離を提供する。この分離が、Ｓ／Ｎ比についての信号決定における 主な成分である。基本的に、遠隔領域の信号を達成するには、所望のポイントに おいて、全ての単一源からこのポイントに到着する音圧をベクトル的に付加する ことである。この分析の基本的な要素は、本明細書でダウブレットサウンドレシ ーバ（Doublet Sound Receiver）と呼ばれるものである。 幾何学的状態が図７Ａ、７Ｂに示されている。２つの受信マイクロホン（３０ ０、３０２）から圧力Ｐが発生するポイントＡまでの距離ｒは、２つのマイクロ ホン（３００、３０２）間の分離に比べて大きい。受信ダウブレットに到着する ポイントＡからの球面音波は、マイクロホン３００については距離（ｒ−ｂ／２ ｓｉｎθ）で移動し、また、マイクロホン３０２については値（ｒ＋ｂ／２ｓｉ ｎθ）に等しい距離で移動するだろう。図７Ａ、７Ｂに示されるようにｒ＞＞ｂ の場合には、球面波によって移動する距離はｒであり、各受信マイクロホン（３ ００、３０２）の出力は等しい。２つのマイクロホン（３００、３０２）の合計 の出力が図８のように０の場合、関連スケールファクタは等しい。これらの関連 スケールファクタが等しくない場合、圧力のいずれかの位相及び振幅は、図８に 示されるようにｅ_(out)となり得る。振幅調整は電気的に得ることができ、実行 することができるが、位相調整は全ての周波数において可能であることを必要と しない。マイクロホンの製造においては再生可能性は本来備わっているものであ り、また、それらは、トラッキング位相の出力に周波数を与えるため、位相調整 の必要性は必要とされない。この方法は、本発明の方向性マイクロホンの基本で ある振幅及び位相マイクロホンローブ構成として記述されている。これらのマイ クロホンは、ある方向では他の方向よりもより良くサウンドを受け入れることが できる。 図８は、マイクロホン３００、３０２によって生成された信号を処理するよう にされている差動増幅器５００を示している。ここに示されるように、この差動 増幅器５００は、増幅器３１０、増幅器３１２、及び加算回路３１４を有する。 第１のマイクロホン３００によって生成された信号は、増幅器３１０に付与され るのであるが、この増幅器３１０は、本質的には、この信号に対する単位利得を 与え、これを出力信号として与えるようにされている。この出力信号は、加算回 路３１４の１つの入力に付与される。第２のマイクロホン３０２によって生成さ れた信号は、増幅器３１２へ付与されるのであるが、この増幅器３１２は、本質 的には、この受信信号を反転させて、これを加算回路３１４の第２の入力に付与 するようにされている。加算回路３１４は、受信信号を互いに足し合わせて、加 算出力信号ｅ_(out)を生成するようにされている。理解されるように、この加算 出力信号ｅ_(out)は、実質的にユーザからのスピーチにのみ対応するような信号 を表す。 図１０Ａ、１０Ｂは、図８の差動増幅器５００をより詳細に示している。即ち 、図１０Ａは、この差動増幅器５００の第１の構成を示し、図１０Ｂは、この差 動増幅器の第２の構成を示している。これらの各図をより詳しく説明していくこ とにする。 図１０Ａに示されているように、第１のマイクロホン３００によって生成され た信号は、入力端子６００に付与され、そこからキャパシタＣ１と抵抗Ｒとを介 して、演算増幅器（ｐｏ−ａｍｐ）Ｖ１Ａの反転入力に付与される。第２のマイ クロホンによって生成された信号は、入力端子６０２に付与される。この入力端 子６０２は電位差計ＲＡに結合され、この電位差計ＲＡは、グランドに接続され る。入力端子６０２は更に、キャパシタＣ２と抵抗Ｒ１、Ｒ２とを介して、ｏｐ −ａｍｐＶ１Ａの非反転入力に結合される。このｏｐ−ａｍｐは、差分モードで 動作するようにされており、そこから端子６０６へ出力信号を与え、この端子６ ０６は、ｏｐ−ａｍｐＶ１Ａの反転入力に結合される。ｏｐ−ａｍｐＶ１Ａから の出力は更に電位差計６０８に付与されるのであるが、この電位差計６０８はグ ランドに接続された１つの端部を有する。この電位差計６０８は、結合キャパシ タＣ３を介して、ｏｐ−ａｍｐＶ１Ｂの非反転入力に結合される。このｏｐ−ａ ｍｐＶ１Ｂの出力は、トランジスタ６１０のベースに付与される。このトランジ スタ６１０のエミッタは、端子６１２に結合され、この端子は、キャパシタＣ４ を介して端子６１４の出力に結合される。加算信号ｅ_(out)は、端子６１４から 付与される。トランジスタ６１０のコレクタは、端子６１６に結合され、この端 子６１６は、電圧Ｖ＋を回路に付与する電源（図示されていない）に接続される 。端子６１６は、直流バイアスを付与するようにされた抵抗Ｒ３、Ｒ４に接続さ れる。特に記述されていない素子は、図１０Ａに示されるように接続される。 図１０Ａに示された上述の回路を利用することにより、第１及び第２のマイク ロホン３００、３０２へ示されたインピーダンスは、対称的に平均化されて、周 波数間の差分位相シフトを最小とする。更に、この回路の出力信号は、比較的低 いインピーダンスを有する。 図１０Ｂは、前述したように、図８の第２の、即ち、代替の差動増幅器５００ の回路を示す。図１０Ｂの回路は、電源（図示されていない）から電源抵抗を介 して電力を受け取るようにされている。即ち、図１０Ｂの回路を駆動するための 電力は、（図１０Ａに示されているもののように）電源から付与されるゼロ出力 抵抗を有するものとは異なり、有限出力抵抗Ｒを有する電源から付与される。さ もなければ、理解されるように、図１０Ｂに示された回路は、図１０Ａのそれと 実質的には同一であり、そのようなものであるため、ここではこれ以上記述しな い。 図１１は、図１０Ａや図１０Ｂに示された回路の代わりに利用され得る位相反 転回路を示している。ここに示されているように、この回路７００は、一般に、 図１１に示されるように結合されている、第１及び第２のマイクロホン３００、 ３０２、振幅調整電位差計ＲＡ、抵抗Ｒ１、Ｒ３、及びキャパシタＣを有する。 第１及び第２のマイクロホン３００、３０２は各々、電界効果トランジスタ（Ｆ ＥＴ）を有していてもよく、このＦＥＴのドレインは、正（＋）とみなされ、ま た、このＦＥＴのソースは負（−）とみなされる。これらドレインとソースとの 間の位相は、ほぼ１８０°である。例えば、このドレインは１８０°の位相を有 するのに反して、ソースは０°の位相を有する。この結果、第１及び第２のマイ クロホン３００、３０２は各々、２つの端子、即ち、正（＋）端子と負（−）端 子を有する。図１１の回路において、第１及び第２のマイクロホンの正（＋）端 子は、その上部端子であり、このマイクロホンの負（−）端子は、その下部端子 であってもよい。更に、振幅調整電位差計ＲＡは、その初期の組み立て中に、調 整、若しくは、設定されてもよいし、又は、その代わりに、図９Ｃのブームヘッ ドセットアセンブリ４００のオペータによって調整されるようにしてもよい。出 力信号ｅ_(out)は、第１及び第２のマイクロホン３００、３０２の双方が同じ圧 力を有する音響サウンドを受け取ったときには、ゼロ（０）値を有する。 図１２は、図１１の位相反転回路７００の代わりに利用され得る回路８００を 示している。この回路８００では、マイクロホン３００、３０２は反対向きに荷 電される。この結果、それらの出力が互いに足し合わされたとき、第１及び第２ のマイクロホンが同じ圧力を有する音響サウンドを受け取ったときと同様に、こ の出力信号ｅ_(out)はゼロ（０）値を有する。回路８００の残りの部分は、図１ １の回路７００のそれらと実質的には同じであり、そのようなものであるため、 ここではこれ以上記述しない。 かくして、本発明では、図１０Ａ、１０Ｂ、１１、若しくは、１２に示された いずれの回路をも利用することができる。これらの回路によって、エレクトレッ トタイプのマイクロホンであってもよい第１及び第２のマイクロホン３００、３ ０２上で、校正処理を実行することができる。更に、これらの回路は、例えば図 ９Ｄに示されたｐｃボード上のもののように、ヘッドセットアセンブリ４００の 内部にインストールされ得る印刷回路（ｐｃ）ボード上に含まれていてもよい。 また、このｐｃボードは、ヘッドセットアセンブリ４００の他の場所に含まれて いてもよいし、或いはまた、ヘッドセットアセンブリ４００から取り除かれるホ スト装置上に位置付けられていてもよい。 かくして、本発明は、アセンブリ、特に、バックグラウンドノイズを減少させ 若しくは除去するようにされているブートヘッドセットアセンブリを提供する。 本発明の装置は、製造業者によって、若しくは、製造後の試験によって整合され 得る、ダイポールとして機能する第１及び第２のマイクロホンを利用することが でき、また、これら第１及び第２のマイクロホンは、予想される動作レンジ上で 本質的にフラットである周波数応答を有する。更に、これら第１及び第２のマイ クロホンは、それらの各感圧面が互いに１８０機械度で校正され、また、前述し たようにそこにきわめて接近して位置付けられるように、構成されるのが好まし い。第１及び第２のマイクロホンをこのように構成することによって、これらマ イクロホン間の距離よりも実質的に大きな距離に位置付けられた音源から生じる サウンド（特に、バックグラウンドノイズ）は、この音源からのサウンドを、両 方のマイクロホンによって同時に受信することを可能ならしめる。この結果、そ れらの間に実質的な位相差は生じない。更に、本発明は、ノイズ消去量を、本発 明のブートヘッドセットアセンブリの製造中、或いはまた、このようなアセンブ リを利用するオペレータのいずれかが調整し得るようにする。例えば、図７Ａ〜 １３Ｂのブートマイクロホンは、接近及び遠隔領域にある全指向性マイクロホン の指向性パターンと、マイクロホンの感圧面の正確な位置付けと、を制御する原 理に基づき得る。図９Ａ及び９Ｂに示されるようなマイクロホンの物理設計が、 Ｓ／Ｎ増加における決定要因である。これらの図の検査は、マイクロホン感圧面 が、互いに１８０機械度で位置付けられていることが好ましいことを示しており 、また、接近領域にあるボイスマイクロホンやノイズマイクロホンへ流入する信 号の最適な分離を提供する。この分離が、Ｓ／Ｎ比についての信号決定における 主な成分である。基本的に、遠隔領域の信号を達成するには、所望のポイントに おいて、全ての単一源からこのポイントに到着する音圧をベクトル的に付加する ことである。この分析の基本的な要素は、本明細書でダウブレットサウンドレシ ーバ（Doublet Sound Receiver）と呼ばれるものである。 幾何学的状態が図７Ａ、７Ｂに示されている。２つの受信マイクロホン（３０ ０、３０２）から圧力Ｐが発生するポイントＡまでの距離ｒは、２つのマイクロ ホン（３００、３０２）間の分離に比べて大きい。受信ダウブレットに到着する ポイントＡからの球面音波は、マイクロホン３００については距離（ｒ−ｂ／２ ｓｉｎθ）で移動し、また、マイクロホン３０２については値（ｒ＋ｂ／２ｓｉ ｎθ）に等しい距離で移動するだろう。図７Ａ、７Ｂに示されるようにｒ＞＞ｂ の場合には、球面波によって移動する距離はｒであり、各受信マイクロホン（３ ００、３０２）の出力は等しい。２つのマイクロホン（３００、３０２）の合計 の出力が図８のように０の場合、関連スケールファクタは等しい。これらの関連 スケールファクタが等しくない場合、圧力のいずれかの位相及び振幅は、図８に 示されるようにｅ_(out)となり得る。振幅調整は電気的に得ることができ、実行 することができるが、位相調整は全ての周波数において可能であることを必要と しない。マイクロホンの製造においては再生可能性は本来備わっているものであ り、また、それらは、トラッキング位相の出力に周波数を与えるため、位相調整 の必要性は必要とされない。この方法は、本発明の方向性マイクロホンの基本で ある振幅及び位相マイクロホンローブ構成として記述されている。これらのマイ クロホンは、ある方向では他の方向よりもより良くサウンドを受け入れることが できる。 図１３Ａと１３Ｂはヘッド・セット実施例におけるブーム・マイクロフォンの アクテイヴ・ノイズ相殺曲線であり、図１３Ａの上の線は近いフイールド応答を 表し、図１３Ａの下の線は遠いフイールド応答を表している。図１３Ｂでは上の 線は近くでの対話応答を表し、下の線はバックグラウンドのノイズ応答を表して いる。本発明のブーム・マイクロフォンのヘッド・セットの実施例の典型的な規 格は以下の通りである。 周波数応答： ２０Ｈｚ−１０ＫＨｚ 出力インピーダンス： 低インピーダンス （５６０オーム駆動可能） 感度： −４７ｄＢ±２ｄＢ（０ｄＢ＝１ｖ／ｐａ １ＫＨｚ，５ｖ） 作動電圧： ２ｖ−１０ｖ 電流： ＜１ｍＡ （電源５ｖ） 電気的Ｓ／Ｎ： ６０ｄＢ（最小） ノイズ相殺： 図１３Ｂ参照 ケーブル形式： 取り外し不能、遮蔽式 ケーブルの長さ： ３０００±５０ｍｍ プラグ形式： ３．５ｍｍ ステレオ ミニアチュア 雄型 重量： ５６グラム（ケーブルなし） スピーチの明瞭性ＡＩとＡＮＳＩ Ｓ３．５−１９６９の解釈を使って、本発 明のブーム・マイクロフォンのヘッド・セットと標準（先行技術）のダイナミッ ク・ノイズ相殺マイクロフォンとを試験した。その結果を以下に示す。 アーテキュレーション・インデックス（明瞭度指数）：本発明のブーム・マイクロフォン アーテキュレーション・インデックス（明瞭度指数）：標準( 先行技術) ダイナミックノイズ相殺マイクロフォン ＡＩとＡＮＳＩ Ｓ３．５−１９６９を使ってのスピーチの明瞭性の解釈では 、本発明についての精度レベル９３％に対して標準ダイナミックノイズ相殺マイ クロフォンについての精度レベル４５％であることを示されている。このデータ を比較すると、本発明により約８：１のエラー比の減少が示される。（すなわち 、標準ダイナミックマイク、ノイズ相殺ＡＩではＡＩ４５％、本発明では９３％ ）更に、定数を修正して５０サイクル以下でアクチブとすると、別のＡＩが期待 される。ＡＩ相殺状態の厳密な評価では１００ワード話される毎に本発明は７個 のエラーを生じ、そして標準ダイナミックマイクロフォンは５５個のエラーを生 じる。総てのデータがアンドレア エレクトロニックス コーポレーションに集 められ、そして計算が行われた。両マイクロフォンシステムが同じ条件でアンド レア エレクトロニックス コーポレーションで試験された。 図１７Ａは先行技術の増幅器プラスマイクロフォン１００４のブロック図であ り、このマイクロフォン１００４はどのような形式のマイクロフォンデバイス（ 電話ヘッドセット等に接続された増幅器１００４を含む）にも使用される標準オ ン・ラインパワーからの電力入力もしくは信号を出力する３端子回路形態を有す る。この３端子回路形態は電力入力端子１００１、電圧出力端子１００５そして 接地端子１００３を有する。信号処理回路を簡単にしようとした図１７Ｂのブロ ック図はマイクロフォンプラス２端子マイクロフォンを有する本発明の増幅器を 示す。端子１００５は電力入力１００１（これは電源から受けた直流信号である ）を抵抗１００６を介して受け、そしてオーディオ出力（交流信号）を同じ端子 、すなわち１００５で送出し、端子１００３は接地されている。こうして、端子 １００５では直流電力が本文に説明されたアクティブなノイズ相殺システムのた め供給され、そしてマイクロフォン１００４が発生するオーディオ信号が共存し ている。この点１０１５が図１８に示されているトランジスタ１０５０のコレク タである。 第１のマイクロフォン１２と第２のマイクロフォン１４から得られる信号を処 理し、演算増幅器１０７０から出力されたマイクロフォン信号１０６０が発生す るオーディオ信号出力１０１５と抵抗１００５を介して端子１０２０に入力した 直流電力とを与える基本回路が図１８に示されており、前記のオーディオ信号出 力と直流電力とは同じ端子に共存している。すなわち、オーディオ信号出力と直 流電力とは同じ端子１０１５に加えられている。キャパシタ１０４０と結合して いる抵抗１０３０であるのが好ましい、点１０３５で直流と交流とを分離するの が望ましい。点１０３５で得られた直流を使って演算増幅器１０７０とマイクロ フォン１０６０とに給電し、そして点１０１５における端子を使ってオーディオ 信号を出力する。点１０１５においてオーディオ信号はトランジスタ１０５０の コレクタから送られてき、そしてキャパシタ（Ｃ）１０４０と結合した抵抗（Ｒ ）１０３０により交流信号は直流信号から分けられる。このキャパシタと結合し た抵抗１０３０は交流（オーディオ）と直流（電力）とを分離し、直流から交流 を取り出す。点１０１５における交流信号と直流信号とが点１０３５で分離され 、そこでは抵抗１０３０プラスキャパシタ１０４０の構成による濾波作用によっ て直流だけが存在するのを許される。点１０１５においてオーディオ出力がマイ クロフォン１０６０の交流信号により発生される。この分離は、必要とされるマ イクロフォンの引き算による本発明の動作にとって好ましい手段である。１０１ ５において、入力からの交流信号と直流電力とが抵抗１０３０へ送られる。その とき交流信号はキャパシタ１０４０と結合した抵抗１０３０により取り出され、 そして直流は回路１０７０に供給される。交流信号であるオーディオ信号が１０ １５で出力信号として送られる。 図１９に示されてた２マイクロフォンの別の実施例では電源２０２０は抵抗２ ００５を介して送られ、そして発生された直流信号は同じ導線２０１５で送られ る。それ故、トランジスタ２０５０のコレクタが出力するオーディオ交流信号が 点２０１５において同じ端子の直流信号に重畳されて、その組み合わせ信号が抵 抗２０３０に供給される。その交流成分はキャパシタ回路２０４０と結合した抵 抗２０３０により除かれ、残った直流信号は演算増幅器２０７０を含む回路２０ ５５を給電する。２０１５において送出されるオーディオ出力信号は２つのマイ クロフォン２０６０により出力した交流信号により発生され、そしてこの信号は 回路２０５５と演算増幅器２０７０（これは当業者には当然理解されるもの）と を介して処理され、そして点２０１５において同じ端子に出力される。この２線 マイクロフォン回路は従来の３線マイクロフォン回路よりも簡単であって、図１ ７Ａに示すように入力端子、電圧出力端子そして接地端子を含んでいる。この２ 線マイクロフォン回路を図４−５、１０−１２に示すどの回路にも使え、少なく とも２つのマイクロフォンにより信号が発生される。加えて、２線マイクロフォ ン回路を図１４−１６に示す遠隔フイールド方向マイクロフォンにも使用できる 。 図２０は図１９の代わりの実施例の１つであり、同一のリード端子３０１５で 伝送されるオーディオ信号出力及び電力入力を有する２−ワイヤマイクロホン回 路を使用する。トランジスタ３０５０のコレクターによってつくられるＡＣ信号 をＤＣ電力信号と同一のリード端子３０１５で出力する。そのＤＣ電力信号は、 抵抗器３０１５を通して送られる電源３０２０によってつくられる。従って、Ａ Ｃ信号は３０１５で入力ＤＣ信号上に重ねられ、その合成信号（ＡＣ＋ＤＣ）は 抵抗器３０３０に伝送される。ここで、合成されたＡＣ＋ＤＣ信号のＡＣ成分を 抵抗器３０３０に接続されたキャパシタ回路３０４０で、フィルタする。ＤＣ信 号は残りの回路３０５５及び演算増幅器３０７０を駆動するのに使用され続ける 。この回路３０５５についての知識は当業者にとって明らかである。ポイント３ ０１５のここで説明するアクティブノイズ除去システムに供給されるＤＣ信号と 同一の端子で、マイクロホン回路３０５５及び３０７０によって出力されたＡＣ オーディオ信号を伝送する。 図１９及び２０の参照番号がない各々の回路素子を例示のように接続する。そ の接続及び値は当業者にとって明らかであり、本発明の理解に不要なので、これ 以上は説明しない。 図２１は従来技術のアクティブノイズ除去に組み込まれる閉ループシステムを 図示する。その制御式は以下の通りである。 ここでＰはオーディット音圧を表し、Ｓはオーディオ信号、Ｈ₁は高域フィルタ 、Ｈ₂はヘッドホンのスピーカ、Ｂは可変利得／位相制御、Ｎはピックアップマ イクロホンのノイズである。非常に大きな伝送利得（１＋ＢＨ₁Ｈ₂）のために、 Ｎノイズ成分１２１０は圧力出力１２００であるＰでゼロとなる。電気信号とし て入力された所望のＳオーディオ信号１２２０を除去しないために、２つの加算 ノード（１２３０、１２４０）を加える。オーディオ信号１２２０を２つの加算 ノード（１２３０、１２４０）に入力し、ユーザの耳に伝送される信号をつくる 。１番目の加算ノード１２３０は負帰還信号を所望の入力オーディオ信号に加え る。しかしながら、マイクロホンからの信号帰還は、周囲のノイズと同様に所望 のオーディオ信号も含み、ノイズ信号は除去されるべき所望の信号である。帰還 信号を所望の入力オーディオ信号１２２０から除去して、オーディオ信号を含ま ないアンチ−ノイズ信号１２５０を作る。２番目の加算ノード１２４０はオーデ ィオ信号１２２０をスピーカに伝送するためのループに加える。 図２２は本発明のアクティブノイズ除去システムに関しており、そのシステム は式、Ｐ＝ＡＨ₂−（Ｎ＋Ｄ）ＢＨ₁Ｈ₂＋Ｎ₁によって制御される。この式で、Ｐ は音圧１３３０を表し、Ａは標準オーディオ伝送１３４０、Ｈ₂はヘッドホ ン１３７０のスピーカ、Ｎはピックアップマイクロホン１３１５のノイズ、Ｄは 超低周波の擾乱１３２０、Ｂは可変利得／位相コントローラもしくはキャリブレ ーション１３５０、Ｈ₁は高域フィルタ１３８０、Ｎ₁はユーザの耳の静寂区域の ノイズ１３９０である。アクティブノイズ除去システムは次の構成要素を有する オープンループ回路から成る。次の素子とは、オーディオ信号１３４０、ノイズ １３１５を検知して除去可能なセンサーマイクロホン１３１０、ユーザの耳の近 くに配置された出力トランスジューサ１３７０、アンチ−ノイズ１３１５の振幅 を調整するための可変利得／位相コントローラ１３５０、アンチ−ノイズ信号と オーディオ信号１３４０を加算するための加算ノード１３６０、機械的振動によ り誘起された周波数擾乱成分１３２０が出力トランスジューサに到達するのを防 止するための高域フィルタ１３８０である。システムはセンサーもしくはピック アップマイクロホンによって周囲のノイズ１３１５を検知し、周囲のノイズを除 去するために電気音響的処理を音響的な信号に加える。このシステムを全てのノ イズ除去に使用して、音声を表す信号を得るようにしても良い。その音声はユー ザの耳を通して聞かれる所望の信号である。 図２２のアクティブノイズ除去システムは、センサーマイクロホン１３１０で ノイズ１３１５を感知し、入力ノイズＮ₁信号１３１５と同一の音量であるが位 相が１８０°異なるアンチ−ノイズ信号をつくって、空間の特定のポイントでノ イズを除去する。可変利得／位相コントローラ１３５０を調整して、ノイズ信号 １３１５と同一の音量であるが位相が１８０°異なるアンチ−ノイズ信号をつく り、そして入力されたオーディオ信号１３００とアンチ−ノイズ信号を１つの加 算ノード１３６０で加算して、アンチ−ノイズ＋オーディオ信号をつくることに よって、入力オーディオ１３００が機械的もしくは振動により誘起されたマイク ロフォン信号で劣化されることなく、周囲のノイズが減少される。 間接的に、可変利得／位相コントローラもしくは本発明のキャリブレーション ポット１３５０は、ヘッドホンの出力スピーカもしくは明瞭な音声を伝送するた めのマイクロホン手段を使用したイヤホンを有する他の何らかの通信装置に対し て、センサーマイクロホンを調整し、もしくはバランスさせる。コントローラも しくはキャリブレーションポットは、ピックアップマイクロフォン１３１０から 検知されたノイズ信号の周波数応答の利得及び位相をバランスさせ、空間の所定 のポイントでノイズ成分信号の利得及び位相とマッチさせる。空間のこのポイン トは、ヘッドフォンのイヤホンに配置された出力トランスジューサの近くである 。出力トランスジューサにマイクロホンが近いので、しばしばノイズ信号の位相 成分は比較的一様であり、周波数応答は出力トランスジューサに対して線形であ る。個々にアクティブノイズ除去装置のヘッドホンの出力トランスジューサのマ イクロホンと信号の利得と位相を調整して、イヤホンの利得及び位相とマッチさ せることによって、空間のポイント、すなわち静寂区域で理論上の０をつくる。 利得及び位相を調整することによって、周囲のノイズ信号をアンチ−ノイズ信号 に反転させ、空間の所定のポイント、すなわち静寂区域に配置されたノイズ成分 で除去する。本発明の利得位相コントローラもしくはキャリブレーションポット は、全ての通信システム、すなわち、フライトコントロールシステム、コンピュ ータインターフェース、電話網、もしくはそのようなものに関してのヘッドホン の使用に柔軟性を与える。すぐに本ヘッドホンは全ての通信システムでの使用に 適応できるからである。 従って、バックグラウンドノイズの擾乱なしで、所望のオーディオ入力信号１ ３４０をイヤホンの出力トランスジューサに伝送する。ユーザの耳に到達する出 力オーディオ信号は式Ｐ＝ＡＨ₂であり、その式は、元来ヘッドホンもしくはそ のようなものに入力された所望のオーディオ伝送である。オープンループ設計の 複雑さが減少されることによって、全てのタイプのノイズ、すなわちパターン化 していたり、反復的であったり、過渡的であるようなノイズが除去される。 閉ループ電気的帰還補償なしのオープンループシステムとして、図２２で記述 されるノイズ除去システム１３００を特徴づけることができる。可変利得／位相 コントローラ１３５０及び／もしくはセンシングマイクロホンの補正音響フィル タリングでオープンループシステムのパラメータを調整する方法を使用すること によって、図２２のシステムはスピーカーを駆動できる。好ましい音響フィルタ リングは特別に選択された発泡体を使用する。最も好ましくは図２３Ｂに示され るようなＳｌｏ−Ｆｌｏ発泡体である。スピーカ及び発泡体に関連するピックア ップマイクロホン１３１０の配置により、ヘッドホンスピーカ１３７０もしくは 他の何らかの適切なスピーカとユーザの耳との間に図２３Ａに示されるような音 響導波管１４００をつくる。このマイクロホンの配置は、所望のオーディオ信号 をユーザの耳管に伝送し、ピックアップマイクロホン１３１０によって検知され たノイズからつくられた全てのオーディオ信号を絶縁する。スピーカのプレーン の外側及び音響導波管の外測であるが、図２４に記述されるように静寂区域がつ くられるユーザの耳管の近くであるところに、ピックアップマイクロホン１３１ ０を配置するのが好ましい。図２４の静寂区域は、マイクロホンによって拾われ たノイズ信号と音響導波管に配置され、そしてスピーカのすぐ後ろに配置された アンチ−ノイズ信号との間の位相呼応を保つ。本発明は、マイクロホン及びスピ ーカが実質的に同一のプレーンにあることは問題でない。それらは同一のプレー ンにあっても良いが、同一のプレーンにある必要はない。むしろ、本発明のノイ ズ減少装置は、伝送するピックアップマイクロホン１３１０によって検知された 全てのノイズからの擾乱を除去して、その擾乱なしで、オーディオ入力信号をユ ーザの耳管に伝送するために、装置であるスピーカとユーザの耳との間に音響フ ィルタを使用することによって音響導波管をつくることが重要である。位相差が ９０°、すなわち１／４の波長であり、増幅は１８０°、すなわち１／２の波長 で発生する時、ノイズ除去は発生しない。この距離を制御する式は以下の通りで ある。 ここで、Φ＝特定周波数での位相 ｌ＝距離 ｆ＝周波数 ｖ＝音速（ｉｎ／ＳＥＣ） 図２２に示されるようなオープンループ式のＨ１伝達関数１３８０は高域フィル タである。周波数域を超えて、高域フィルタはＨ１＝１でアクティブであり、Ｈ 数の機械的に誘起された過渡現象を除去し、アクティブノイズ除去実施を、通常 の方法で継続するが、標準閉帰還システムにおいてと同様にリードスタビリティ ネットワークとして使用しないようにすることである。図２２の本発明を制御す るオープンループ式には、ブレークポイントが置かれ、そのブレークポイントに より、装置の最適な動作が与えられる。ブレークポイントでは、振幅がゼロ（０ ０及びその結果（Ｄ×Ｈ１）＝０である。調整手順は以下の通りである。 Ｐ＝ＡＨ２−（Ｎ＋Ｄ）ＢＨ１Ｈ２＋Ｎ１は Ｐ＝ＡＨ２−ＮＢＨ１Ｈ２＋Ｎ１となり、もし Ｂを調整してＮＢＨ１Ｈ２＝Ｎ１ならば、 Ｐ＝ＡＨ２となり、所望のオーディオ信号となる。 ブレークポイント上で、Ｈ１＝１及びＤ＝０である。その結果、Ｈ１Ｄ＝０と なり、同様の理由で、Ｐ＝Ａ×Ｈ２は所望のオーディオ信号となる。ブレークポ イント遷移の正しい配置及び勾配によって、最も好ましいアクティブノイズ除去 及び最適な擾乱の動作が与えられる。回路を非常に複雑にせずに、そして閉ルー プの安定性の要求に対処する必要もなく、オープンループシステムの固有の安定 性によって、機械的及び振動低周波数信号を電気的にフィルタすることができる 。 図２２の伝達関数の測定により、オープンループの概念が本発明の実施態様に 含まれることが示された。ＮからＰへの伝達関数は１未満の強度を示した。シス テムがＧ＝１、Ｈ＝１のシステムを有したクローズドループの場合、最大相殺は ５０％である。 ＧＨ＜１ Ｇ＜１の場合、 ＧＬＴＦ＝ｅ_out／ｅ_in＝Ｇ／１＋ＧＨ ｅ₀／ｅ_m＝１／１＋１＝１／２、又はｅ₀＝１／２ｅ_in オープンループシステムは実際にこれらの条件下では１００％に近づくことが できる。 図２２に示される様な本発明においては、第２加算ノードを加える必要はない 。しかしながら、図２１に詳細に示される従来のクローズループノイズ相殺シス テムは、可聴音を二重に加えており、ピックアップマイクロフォン減算の効果を 減少している。本発明のシステムは、単一のみの可聴音加算ノード１３６０を図 ２２内に有しており、可聴音の減少を示さない。本発明は、マイクロフォン１３ １０によって検出されたノイズのみを相殺することに関しており、所望の可聴音 信号１３４０を得るために、マイクロフォンは、スピーカに伝達されている可聴 音からは独立している。 本発明の能動型ノイズ相殺装置の機構設計は図２３Ａ及び図２３Ｂに示されて いる。図２３Ｂに示されている音響導波管は、１）スピーカ１４１０とユーザの 耳１４３０との間で可聴音を通じる、２）ユーザの耳１４３０の位置のスピーカ ／静粛領域１４４０からスピーカの端のノイズピックアップマイクロフォン１４ ２０に放出する可聴音を絶縁する機能の内の何れもを達成することが出来る。本 発明の装置の機構設計の要素を、１）ノイズピックアップマイクロフォンと静粛 領域との間の距離を、ノイズとアンチ（逆）ノイズとの間で位相が正確に一致す る用に接近する、２）マイクロフォンの設置位置、方向、及び分離を、スピーカ 音場の方向におけるマイクロフォン感度ローブパターンを最小にするようにする 、３）好適な発泡材Ｓｌｏ−Ｆｌｏの如き或いは音響導波管を作ることが出来る 他の材料による音響フィルタ又はバッフル１４４０を使用する、の何れともする ことが出来る。音響導波管は、図２３Ａに示される様に、ユーザの耳の前に、ス ピーカの効率を増大するための静粛領域１４４０を発生する。音響導波管は、マ イクロフォンからの電気信号の信号処理手段から発生されたアンチノイズ信号に 対するレシーバとして機能する。このアンチノイズ信号は、音響導波管の静粛領 域を発生する。音響導波管を有する装置は、背面開放、即ち、受動的耳カップを 有さないもの、又は、背面閉鎖型のヘッドセット、或いは、レシーバ及びトラン スジューサを利用するあらゆる他の好適なヘッドセットを含む全ての形態のヘッ ドフォンに適用することが出来る。 図２４は空間中の静粛領域の評価である。第１のベクトル１５００はノイズベ クトルであり、第２のベクトルは、本発明の能動型ノイズ減少システムによって 発生されたアンチノイズベクトル１５０１である。２つのベクトルは角度θを発 生し、それらの位相及び強度は可変増幅度／位相コントローラによって減衰され 、これによって、所望の電気入力信号のアンチノイズ処理誘起歪を制御し且つ減 少する。入力信号は、音響信号に変換されて、ユーザの耳に送達される。 図２５は図２２に記載された能動型ノイズ減少システムを具体化したものの概 略図を示している。この概略図は、ピックアップマイクロフォン１６００、スピ ーカ１６５０、可変増幅度／位相コントローラ１６１０、信号変換器１６２０、 加算増幅器１６３０、電力増幅器１６４０、アンチノイズ出力信号１６６０から 成る。標準可聴音信号１６０５はヘッドセットのユーザに入力される。センサー ピックアップマイクロフォン１６００は周囲ノイズを検出し、電気信号を発生す る。この信号は、電気音響処理ユニットに入力される。このユニットは、可変増 幅度／位相コントローラ１６１０、信号変換器１６２０、及び１６００に出力さ れ、アンチノイズ信号と呼ばれ、周囲ノイズを相殺するための音響信号を発生す るための加算増幅器１６１０から成る。このアンチノイズ信号はスピーカの前の 空間中の或る点に設置され、図２４に示される様に静粛領域を作り出す。所望の 入力可聴音信号１６０５は、マイクロフォンから絶縁されるか、又は処分され、 従って、入力可聴音信号は、マイクロフォン１６００によって検出された周囲ノ イズを伴っていない。元来の入力可聴音信号１６０５を、ノイズ妨害無しにスピ ーカを通して、静粛領域に送ることが出来る。従って、本発明のオープンループ システムにおいては、能動型ノイズ減少システムで発生された可聴音入力信号は 周囲ノイズによっては妨害されない。周囲ノイズは、センサーピックアップマイ クロフォン回路によって検出され、且つ減少される。この回路は、可変増幅度調 節器１６１０、通信可聴音１６２０、加算増幅器１６３０、電力増幅器１６４０ から成る。従って、可聴音入力信号１６０５は、クローズドループで必要とされ た様に重複される必要はない。 図２６は、図２５の異なる実施形態であり、センサーピックアップマクロフォ ン１７００、可変増幅度／位相コントローラ又は校正ポット１７１０、通信可聴 音信号１７２０、加算増幅器１７３０、電力増幅器１７４０、及びスピーカ１７ ５０を使用することによって、能動型ノイズ減少のためのオープンループシステ ムを含んでいる。この回路の動作は図２２及び図２５に記載されている。 図２７は図２５の好適な実施形態であり、ハイパスフィルタが能動型ノイズ相 殺システムに加えられており、正規の基準に基づいて機械的に誘起された低い過 度現象を除去し、能動型ノイズ減少機能と干渉しない様にする。ハイパスフィル タ回路１８４０は、標準のフィードバックシステムにおける様な進み安定回路網 として使用されるべきではない。図２７はクリッピングダイオードのための飽和 減少１８６０を含んでいる。図２７のクリッピングダイオードの機能は、出力ト ランスジューサがその物理的限界に到達することを防ぐことである。即ち、それ は、トランスジューサに入力される信号の振幅を制限して、スピーカ又はトラン スジューサがその物理的変位を越えることを防ぐ。 図２５−２７において参照符合の無い個々の回路部品は図示の通り接続されて おり、更には議論されない。それは、その接続及び値は当業者にとって明らかで あり、本発明を理解するために必要ではないからである。 図２８は「トークスルー」機能を有するヘッドセットで利用される能動型ノイ ズ相殺及びノイズ減少システムの増強型である。 図２８の増強は、以下の特徴を含むことによって達成される。能動型ノイズ相 殺システムにおいて話しを検出するための自動的可聴音マイクロフォン送信「（ ＶＯＸ回路」）１９５０、受け取られたマイクロフォン信号の一部をスピーカの 耳カップに送信する能力（「側音回路」）１９６０、１９０７、１９７０及び１ ９３０、回路から音声マイクロフォンを除き、ノイズマイクロフォン増幅器の増 幅度を増大することによって、能動型ノイズ相殺マイクロフォンを標準の全方向 性マイクロフォンに変換する能力（「トークスルー」）１９３０。「トークスル ー」の特徴を有すると、外部領域からの全ての可聴音（１９９０）は、増大され た増幅度側音チャンネル１９０７によって耳カップスピーカ１９８０に送信され る。図２８の増強された能動型ノイズ相殺及びノイズ減少ヘッドセットは、可聴 音信号のみを検出する能動型ノイズ相殺マイクロフォン１９００と可聴音信号及 びバックグラウンドノイズを検出する能動型ノイズ相殺マイクロフォン１９０１ 、ノイズ相殺モード及びトークスルーモード又は位置を有する第１Ｓ１Ａスイッ チ１９１０、ノイズ相殺モード及びトークスルーモードを有する第２Ｓ１Ｂスイ ッチ１９２５、ノイズ相殺モード及び第３Ｓ１Ｃスイッチ、ホットマイク位置及 び模擬話し信号モードを有するプッシュトウートーク（ＰＴＴ）スイッチ１９２ ０、能動型ノイズ相殺マイクロフォン増幅器１９４０、ＶＯＸ回路１９５０、話 し信号１９５５、伝達ゲート１９４５、バッファ増幅器１９３５、オーディオシ ステム１９１５、増幅度制御機能１９０７を有するスケーリング増幅器１９７０ 、１９０６で入力される側音信号１９６０、耳キャップスピーカ１９８０、外部 オーディオシステム１９９０、及び図２１−２４に関連して好ましいものとして 記述された且つ図示された様な能動型ノイズ減少システムから成る。図２８のこ のヘッドセットは、ノイズ相殺モード又はトークスルーモードの何れかで作動す る。 ノイズ相殺モードにおいて、スイッチＳ１１９１０は、「Ｎ」位置にある。能 動型ノイズ相殺マイクロフォン１９００及び１９０１は、本明細書で上述された 様に動作する。ＰＴＴスイッチ（プッシュトゥートーク）１９２０はノイズ相殺 モードでは作動しない。Ａ１９０５でマイクロフォン増幅器１９４０のマイクロ フォン出力に接続されるＶＯＸ回路１９５０は、増幅器１９４０のマイクロフォ ン出力信号をモニターする。ＶＯＸは、アタック時間（可聴音の回路を平均化す る「投入時間」）及びリリース信号（可聴音の回路を平均化する「切断時間」） を有し、スプリアス信号に対する応答を最小にし、マイクロフォンの「投入時間 」をノイズ相殺モードにおいて最小に保つ様に調節される。実際これはシステム の音声対ノイズ比「Ｓ／Ｎ」を増大する。ＶＯＸ１９５０が、マイクロフォンの 出力における信号が使用可能な可聴音であることを決定する場合、それは点Ｃ１ ９５５で「話し信号」を発生し、それは伝達ゲート１９４５を許可状態にし、マ イクロフォン可聴音が能動型ノイズ相殺マイクロフォン可聴音増幅器手段１９４ ０から出力し、バッファー増幅器１９３５に入り、そしてＥ１９１５でオーディ オシステムに至ることを可能とする。更に、この可聴音１９１５はＷ１９０６に おいてスケーリング増幅器１９７０に送られ、第３のスイッチＳ１Ｃ１９６０が ノイズ相殺モードＮにある時、側音信号を耳カップスピーカ１９８０に与える。 スケーリンク増幅器１９７０は、外部可聴音システム１９９０、即ち、サイレン 、野次馬の声、又はマイクロフォン１９００及び１９９１によって送信されてい ない他の外部音からの入力を同時に受け入れることも出来る。耳カップスピーカ １９８０位置でのこの複合信号は側音１９６０及び外部可聴音１９９０の線形加 算である。 トークススルーモードにおいて、スイッチＳ１は、第１、第２、及び第３のス イッチ（１９１０、１９２５、１９３０）に対して１９３０で示されるトークス ルーモード又は位置に設置される。音声又はノイズマイクロフォン１９０１が利 用可能となる。Ａ１９０５でのマイクロフォン増幅器１９０４の出力は、ノイズ 全方向性マイクロフォン１９０１出力である。トークスルーモードにおいて、Ｖ ＯＸ回路１９５０は、トークスルー位置に設置される第２Ｓ１Ｂスイッチ１９２ ５によってバイパスされ、バッファ増幅器１９３５へのノイズ全方向性マイクロ フォン信号１９０１のＤ１９０３での直接出力そしてＥでの可聴音システム１９ １５への出力を可能とする。結果として、ゲート１９４５が利用不可能であるの で、話し信号は、伝達ゲート１９４５に入力されず、Ｂ１９０４にも出力されな い。スケーリング増幅器１９７０の増幅度制御機能１９０７は、スイッチＳ１Ｃ １９６０をトークスルー位置１９３０に作動することにより、Ｗ１９０６で増大 される。従って、（図２１−２７で記載された）能動型ノイズ減少システムから 出力される側音信号はスピーカ１９８０で増大される。 図２８に記載される構成の結果、何らかの他のマイクロフォン要素を物理的に 加えること無しに、トークスルーの特徴が図９−２７に関連して記述され且つ図 示されたヘッドセットに加えられた。このことは、ヘッドセットを除去すること 無しに、イヤーフォンヘッドスピーカ１９８０内で可聴音伝達信号を聞くことを 可能にする。この増強は、ヘッドセットを連続的に装着して、マイクロフォン信 号から伝達される可聴音と同様に、周囲環境のあらゆる他の異なる外部ノイズを 聴取する付加機能をヘッドセットユーザに与える。この外部ノイズは、爆発、緊 急サイレン、又はヘッドセットユーザに話し掛ける野次馬の様な如何なる音であ ってもよい。この増強は、ヘッドセット内で内部的に通信されるスルー信号では ない外部ノイズを聞くために、一日中連続してヘッドセットを除去することによ って被る厄介さ及び不便さを除去する。ユーザは、図２８に関連して記述され且 つ図示された能動的ノイズ減少及びノイズ相殺装置を装着しながら、内部の可聴 音信号及び周囲環境からの外部可聴音を聞くことが出来る。 更に、本発明の上述された実施形態は電話ヘッドセット及びブームマイクロフ ォン等を伴って使用するために記述されたが、本発明はその様には限定されず、 相互通信システム、遠隔測定、音響探査マイクロフォン、指向性マイクロフォン 等の様な種々の他の装置と共に使用することが出来る。更に、本発明は、実体的 な設備、コンピュータプログラム、コンピュータ又は自動的金銭機械等にアクセ スするためのシステムの様な音声認識及び／又は認証シテスムに利用することが 出来る。更に、本発明は、米国特許第５，２５１，２６３に記述される様な、所 定の処理アルゴリズムに従った処理装置オペレーティングと共に使用することが 出来る。この米国特許は、権利譲渡人が、本願と同じであり、ここで、参考文献 として組み入れられるが、本発明にとって必須であるとは考えない。 更に、本発明の好適な実施形態及びその修正形態が、ここで詳細に記述された が、本発明はこれら詳細な実施形態及び変形形態に限定されず、他の実施形態及 び変形形態が、添付された請求の範囲によって規定される本発明の精神及び範囲 から離れること無しに当業者によって用いることが出来ることは理解されるべき である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 1/04 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｈ 3/02 (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 Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 トプフ マーティン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11236 ブルックリン パーエアデガート 13 ストリート（番地なし) 【要約の続き】 取るように構成される。第２マイクロホンからのバック グランドノイズは、対応する電気信号に変換され、第１ マイクロホンから得たスピーチ及びバックグランドノイ ズに対応する信号から差し引かれ、実質的なスピーチを 表す信号が形成される。能動的なノイズ打消及びノイズ 減少システムは、次の特徴により改善される。即ち、ス ピーチを感知することにより自動的に音声マイクロホン 送信を行い（ＶＯＸ回路）、増加利得のサイドトーンチ ャンネル（サイドトーン）によりイヤカップスピーカへ マイクロホン信号の一部分を送信し、回路設計から音声 マイクロホンを除去することにより能動的ノイズ打消マ イクロホンを標準的な全方向性マイクロホンに変換し、 そしてノイズマイクロホン増幅器の利得を増加する。第 １及び第２のマイクロホンは、遠視野応答が所望される ときは本発明により指向性マイクロホンとして使用でき る。本発明の方法は、２端子マイクロホン構成の使用に も係る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１マイクロホン手段及び第２マイクロホン手段を有するハウジングを備 え、第１マイクロホン手段は、装置を操作するオペレータから発せられるスピー チ及びバックグランドノイズより成る第１音声を受け取って、その第１音声を第 １信号に変換し、そして第２マイクロホン手段は、第１マイクロホン手段に接近 して所定の角度φに配置されていて、実質的に上記バックグランドノイズより成 る第２音声を受け取って、その第２音声を第２信号に変換し、そして更に、 上記第１信号から上記第２信号を差し引き、実質的に上記スピーチを表す信号 を得るための手段を備えたことを特徴とするノイズ打消装置。 ２．上記第１及び第２マイクロホン手段の少なくとも一方は、複数のマイクロ ホンを含む請求項１に記載のノイズ減少装置。 ３．バックグランドノイズを減少するために請求項１に記載のノイズ打消装置 に使用する２端子トランスジューサにおいて、 上記ノイズ打消装置の増幅手段に接続された複数のマイクロホンを備え、 上記増幅手段は、マイクロホンから音声信号を受け取るもので、第１端子及び 第２端子を有し、その第２端子は接地され、 更に、上記第１端子にＤＣ信号を入力する電圧手段と、 マイクロホンからＡＣ信号を受け取るために上記第１端子に接続されたトラン ジスタ手段と、 第１端子のＤＣ信号にＡＣ信号を重畳するための手段と、 ＤＣ信号が増幅手段を付勢するように、ＤＣ信号からＡＣ信号をフィルタする 手段と、 マイクロホンにより発生されたＡＣ信号を第１端子に出力する手段とを備えた ことを特徴とする２端子トランスジューサ。 ４．上記増幅手段は、演算増幅器である請求項３に記載の２端子トランスジュ ーサ。 ５．ＤＣ信号からＡＣ信号をフィルタする上記手段は、キャパシタ回路に組み 合わされた抵抗器である請求項３に記載の２端子トランスジューサ。 ６．種々の指向性パターンの音声を受け入れる能動的ノイズ打消装置のブーム マイクロホンに向かって話をするときに遠視野応答を得るのに使用される指向性 マイクロホンにおいて、 ａ）音声信号を受け取りそして電気信号を出力するための離間されたマイクロ ホン手段のアレーを、マイクロホン間にある間隔の分離を与えるように備えたハ ウジングと、 ｂ）ある角度を形成するように所定の距離においてマイクロホンに交差する大 きさ及ぶ位相を有する正弦波の音波として上記ハウジングに入力される圧力音源 と、 ｃ）各マイクロホンから音源までの距離を計算する手段と、 ｄ）マイクロホンのアレーの出力信号加算して和の出力信号を得るための加算 チャンネル手段と、 ｅ）上記和の出力信号からスピーチのみを表す音声信号を発生するための信号 処理手段と、 ｆ）所望の応答パターンを形成するように和の信号の大きさを調整するための 手段とを備えたことを特徴とする指向性マイクロホン。 ７．上記マイクロホン手段は、第１マイクロホン及び第２マイクロホンを含む 請求項６に記載の指向性マイクロホン。 ８．各マイクロホンから音源までの距離は、マイクロホン間の上記間隔の分離 より大きい請求項６に記載の指向性マイクロホン。 ９．上記第１マイクロホン及び音源からの上記間隔の分離を計算する上記手段 は、〔ｒ−（ｂ／２）（ｓｉｎθ）〕に等しい請求項６に記載の指向性マイクロ ホン。 １０．上記第２マイクロホン及び音源からの上記距離を計算する上記手段は、 〔ｒ＋（ｂ／２）（ｓｉｎθ）〕に等しい請求項６及び７に記載の指向性マイク ロホン。 １１．上記信号処理手段は、上記マイクロホンアレーの各マイクロホンごとに 演算増幅器を有する差動増幅器である請求項６に記載の指向性マイクロホン。 １２．上記演算増幅器は、第１マイクロホンにより発生された信号に１の利得 を与え、そしてその同じ信号を出力信号として与える請求項１１に記載の指向性 マイクロホン。 １３．上記演算増幅器は、第２マイクロホンにより発生された信号を本質的に 反転し、そしてその同じ信号を出力信号として与える請求項１１に記載の指向性 マイクロホン。 １４．上記加算チャンネル手段は、上記間隔をおいたマイクロホン手段の演算 増幅器から出力信号受け取る加算回路である請求項６に記載の指向性マイクロホ ン。 １５．球面音波の大きさを調整する手段は、和の出力信号がゼロでないときに 電気回路を含む請求項６に記載の指向性マイクロホン。 １６．位相角度がゼロ度であるときにはマイクロホン間の間隔分離が球面音波 の波長に比して減少される請求項６に記載の指向性マイクロホン。 １７．上記間隔分離は、音声フィルタにより減少される請求項１６に記載の指 向性マイクロホン。 １８．上記音声フィルタは、バッフルである請求項１７に記載の指向性マイク ロホン。 １９．中耳付近の周囲ノイズを減少するための開ループ能動的ノイズ減少装置 において、 入力音声信号を受け取るハウジングと、 上記ハウジングに配置された出力トランスジューサと、 上記出力トランスジューサと実質的に同じ平面でないところに配置され、周囲 ノイズを検出及び減少する入力トランスジューサと、 上記入力トランスジューサにより検出された周囲ノイズを減少するための開ル ープ信号処理手段と、 周囲ノイズの妨害を受けずに入力音声信号を中耳へ送信する手段と、 実質的なスピーチを表す入力音声信号を出力トランスジューサと中耳との間に チャンネル伝送するために入力トランスジューサから出力トランスジューサを分 離する音声手段とを備え、入力トランスジューサから伝達された音声を分離する ための静寂ゾーンが形成されることを特徴とするノイズ減少装置。 ２０．上記音声手段は、入力トランスジューサ付近に配置されるときは音声フ ィルタであり、そして出力トランスジューサと中耳との間に配置されるときは音 声導波管である請求項１９に記載の能動的ノイズ減少装置。 ２１．イヤホーンを有するハウジングと、 不所望な周囲ノイズを検出するためにイヤホーンに取り付けられたマイクロホ ン手段と、 ノイズを電気信号に変換するための手段と、 反転された反ノイズ信号を与えるためにマイクロホンに接続された移相・減衰 手段と、 音声信号をユーザの耳に伝達するためにマイクロホン手段の平面から実質的に ずれた出力トランスジューサと、 機械的な振動で誘起された低周波障害が出力トランスジューサへ伝達されるの を防止する手段と、 出力トランスジューサの付近に静寂ゾーンを形成する手段と、 不所望な周囲ノイズがユーザの耳に到達するのを実質的に除外する手段とを備 えたことを特徴とする開ループ能動的ノイズ減少装置。 ２２．ヘッドホン内に配置されたイヤホンを含む傾聴している耳へ出力される 所望の音声信号を妨げることなく周囲ノイズがユーザの耳へ到達するのを減少す るためにブームマイクロホンと共にヘッドホンに使用される開ループ能動的ノイ ズ減少装置において、 イヤホン内のノイズ信号を検出するためのピックアップマイクロホンと、 ノイズ信号を電気信号に変換する開ループ手段と、 周囲ノイズと１８０°位相ずれした音声信号を発生するために電気信号をイヤ ホンへ付与する電気−音響手段と、 イヤホンに取り付けられ、スピーチをユーザの耳へ接続すると共に、振動で誘 起した低周波障害がユーザの耳へ到達するのを分離するための音響フィルタを有 している出力トランスジューサ手段とを備えたことを特徴とする開ループ能動的 ノイズ減少装置。 ２３．能動的ノイズ打消装置と共に使用される開ループノイズ減少システムに おいて、 ノイズ信号を検出し、電気信号に変換するピックアップマイクロホンと、 ヘッドホン内に配置され、音響手段を有するスピーカと、 音声伝達信号と、 電気信号の振動を電気的に除去する手段と、 ノイズ信号を反転して反ノイズ信号を発生するための可変利得／制御手段と、 機械的振動で誘起された低周波障害がスピーカへ到達するのをフィルタ除去す るための手段と、 反ノイズ信号とノイズ信号を合成して、音響手段に静寂ゾーンを形成するため の加算ノードと、 音声信号をスピーカへ送信するための手段と、 スピーカのノイズ信号と反ノイズ信号との間に位相の一致を維持するための手 段とを備えたことを特徴とする開ループノイズ減少システム。 ２４．低周波応答を除去する上記手段は、ハイパスフィルタである請求項２３ に記載の開ループノイズ減少システム。 ２５．上記静寂ゾーン手段は、音響フィルタである請求項２４に記載の開ルー プノイズ減少システム。 ２６．上記能動的ノイズ打消装置は、 第１マイクロホン手段及び第２マイクロホン手段を有するハウジングを備え、 第１マイクロホン手段は、この装置を操作するオペレータから発せられるスピー チ及びバックグランドノイズより成る第１音声を受け取って、その第１音声を第 １信号に変換し、そして第２マイクロホン手段は、第１マイクロホン手段に接近 して所定の角度φに配置されていて、実質的に上記バックグランドノイズより成 る第２音声を受け取って、その第２音声を第２信号に変換し、そして更に、 上記第１信号から上記第２信号を差し引き、実質的に上記スピーチを表す信号 を得るための手段を備えた請求項２３に記載のノイズ減少システム。 ２７．中耳付近の周囲ノイズを減少するための開ループ能動的ノイズ減少装置 において、 入力音声信号を受け取るハウジングと、 上記ハウジングに配置された出力トランスジューサと、 上記ハウジングに配置され、周囲ノイズを検出及び減少する入力トランスジュ ーサと、 上記入力トランスジューサにより検出された周囲ノイズを減少するための開ル ープ信号処理手段と、 ノイズの妨害を受けずに入力音声信号を中耳へ送信する手段と、 実質的なスピーチを表す入力音声信号を出力トランスジューサと中耳との間に チャンネル伝送し、そして入力トランスジューサから伝達された音声を分離する 静寂ゾーンを形成するために入力トランスジューサから出力トランスジューサを 分離する音声手段とを備えたことを特徴とする開ループ能動的ノイズ減少装置。 ２８．上記可変利得／制御手段は、通信システムとインターフェイスするため に自動的に調整を行う請求項２３に記載のノイズ減少システム。 ２９．図２８に示された能動的ノイズ打消及び能動的ノイズ減少システム。 ３０．マイクロホンから音声信号を送信すると共に周囲環境から外部音声を受 け取るためのヘッドホンに使用される能動的ノイズ打消及びノイズ減少システム において、 ノイズ打消モード及びトークスルーモードを有する第１スイッチ手段を備えた 第１マイクロホン手段、及び第２マイクロホン手段と、 ノイズ打消モード及びトークスルーモードを有する第２スイッチ手段によりマ イクロホンに接続されたマイクロホン増幅手段と、 上記第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段がノイズ打消モードで動作すると きに上記増幅手段を接続するための音声マイクロホン送信手段であって、上記第 １スイッチ手段及び第２スイッチ手段がトークスルーモードにあるときはバイパ スされる音声マイクロホン送信手段と、 上記第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段がノイズ打消モードにあるときに 両マイクロホン手段からバッファ増幅器へ音声信号を送信する送信ゲートであっ て、上記第２スイッチ手段がトークスルーモードにあるときはディスエイブルさ れる送信ゲートとを備え、 上記バッファ増幅手段は、上記第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段がノイ ズ打消モードで動作するときに送信ゲートから受け取った音声信号を音声システ ム及びスケーリング増幅器へ送信し、 上記バッファ増幅手段は、上記第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段がトー クスルーモードで動作するときはマイクロホンの増幅手段により受け取られた音 声信号を直接出力し、 上記スケーリング増幅器は、ノイズ打消モード及びトークスルーモードを有す る第３スイッチ手段を有していて、全てのスイッチ手段がノイズ打消モードで動 作するときに両マイクロホン手段及び外部音声から送信されるサイドトーンをス ピーカのイヤカップに与え、 上記スケーリング増幅器は利得制御を有し、この利得制御は、全てのスイッチ 手段がトークスルーモードで動作するときに増加されて、スピーカへのサイドト ーン信号を増加させ、そして 能動的なノイズ減少システムは、上記サイドトーン信号を受け取って、ヘッド ホンのスピーカへ出力することを特徴とする能動的ノイズ打消及びノイズ減少シ ステム。