JPH07322388A - 音響信号変換装置及びその方法 - Google Patents
音響信号変換装置及びその方法Info
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- JPH07322388A JPH07322388A JP7116568A JP11656895A JPH07322388A JP H07322388 A JPH07322388 A JP H07322388A JP 7116568 A JP7116568 A JP 7116568A JP 11656895 A JP11656895 A JP 11656895A JP H07322388 A JPH07322388 A JP H07322388A
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- H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
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- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
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- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 近距離の音源からの距離に影響されない高音
質のマイクロホン。 【構成】 音源９６から放射状に発散する近距離音場入
力から、音圧場の１次空間導関数に比例するマイクロホ
ン応答が生成されるように、２次微分マイクロホン組立
１０が構成される。本発明の一実施例によれば、２次微
分マイクロホン組立１０は２個の１次微分マイクロホン
３０、３２から構成される。
質のマイクロホン。 【構成】 音源９６から放射状に発散する近距離音場入
力から、音圧場の１次空間導関数に比例するマイクロホ
ン応答が生成されるように、２次微分マイクロホン組立
１０が構成される。本発明の一実施例によれば、２次微
分マイクロホン組立１０は２個の１次微分マイクロホン
３０、３２から構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、音源の発した音響信号
を音響雑音の存在下において電気出力信号に変換するた
めの変換器と、この音源からほぼ一定距離にこの変換器
を維持するための変換器搭載台（プラットホーム）とか
らなる音響信号変換装置に関する。
を音響雑音の存在下において電気出力信号に変換するた
めの変換器と、この音源からほぼ一定距離にこの変換器
を維持するための変換器搭載台（プラットホーム）とか
らなる音響信号変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電話ハンドセットは通常、全方向性マイ
クロホンを備えており、このマイクロホンは暗騒音に対
する区別をあまりしない。その結果、騒音が話者の音声
と共に伝送され、遠端の通話者の通話内容理解能力を妨
げる。
クロホンを備えており、このマイクロホンは暗騒音に対
する区別をあまりしない。その結果、騒音が話者の音声
と共に伝送され、遠端の通話者の通話内容理解能力を妨
げる。
【０００３】この問題に対する可能性ある解として防騒
音マイクロホンが提案されている。時に音圧傾度マイク
ロホン、又は１次微分（ＦＯＤ）マイクロホンと称され
るこれら防騒音マイクロホンは振動板を有し、この振動
板は振動板の前側と後側との間の音圧の差で作動する。
したがって、生成される電気信号は、マイクロホンにお
ける音圧場の傾度に比例する。電話機の送話口において
は、周囲騒音による音場は、話者音声による音場よりも
音圧傾度が小さい。その結果、音声は周囲騒音に比して
より良く感知され伝送される。
音マイクロホンが提案されている。時に音圧傾度マイク
ロホン、又は１次微分（ＦＯＤ）マイクロホンと称され
るこれら防騒音マイクロホンは振動板を有し、この振動
板は振動板の前側と後側との間の音圧の差で作動する。
したがって、生成される電気信号は、マイクロホンにお
ける音圧場の傾度に比例する。電話機の送話口において
は、周囲騒音による音場は、話者音声による音場よりも
音圧傾度が小さい。その結果、音声は周囲騒音に比して
より良く感知され伝送される。
【０００４】米国特許第4,584,702号、第4,773,091号、
及び第4,850,016号 に、音圧傾度マイクロホンの電話ハ
ンドセットへの組み込みについての設計が記述されてい
る。これらの設計は、有用ではあるが周囲騒音に対して
話者音声を増強するのに用い得る音響空間情報を何も考
慮に入れていない。その上、音圧傾度マイクロホンの周
波数応答性能は、一般に伝送される音声の周波数内容を
変化させる結果を生じ、この変化は話者の口からの距離
が増加するにつれてなお一層顕著となる。
及び第4,850,016号 に、音圧傾度マイクロホンの電話ハ
ンドセットへの組み込みについての設計が記述されてい
る。これらの設計は、有用ではあるが周囲騒音に対して
話者音声を増強するのに用い得る音響空間情報を何も考
慮に入れていない。その上、音圧傾度マイクロホンの周
波数応答性能は、一般に伝送される音声の周波数内容を
変化させる結果を生じ、この変化は話者の口からの距離
が増加するにつれてなお一層顕著となる。
【０００５】この傾向は電子的な周波数形成手法によっ
て容易に補うことができるが、電子的な周波数形成手法
を用いることによって、マイクロホンの雑音拒絶能力を
部分的に妨げる傾向が生じる。したがって、もし電子的
な周波数形成手法を用いる場合には、性能の限界的損失
を或る程度許容可能にするように雑音拒絶性能を改善し
たマイクロホンを用いることが望ましい。
て容易に補うことができるが、電子的な周波数形成手法
を用いることによって、マイクロホンの雑音拒絶能力を
部分的に妨げる傾向が生じる。したがって、もし電子的
な周波数形成手法を用いる場合には、性能の限界的損失
を或る程度許容可能にするように雑音拒絶性能を改善し
たマイクロホンを用いることが望ましい。
【０００６】より良い雑音拒絶性能を得るために、マイ
クロホン技術における当業者から２次微分（ＳＯＤ）マ
イクロホンを用いることが提案されている。このマイク
ロホンは、音圧場の空間２次導関数を計測するものであ
る。２個のこれら２次導関数、すなわち話者音声（くち
びるの近くで）に対応する分子と周囲騒音に対応する分
母とから比率を求めることができる。
クロホン技術における当業者から２次微分（ＳＯＤ）マ
イクロホンを用いることが提案されている。このマイク
ロホンは、音圧場の空間２次導関数を計測するものであ
る。２個のこれら２次導関数、すなわち話者音声（くち
びるの近くで）に対応する分子と周囲騒音に対応する分
母とから比率を求めることができる。
【０００７】普通、この比率は１次導関数の同様の比率
（１次微分マイクロホンの性能を特徴付けるような）よ
りも著しく大きい。その結果、２次微分マイクロホン
は、周囲騒音に比べて話者音声に対する感度が、１次微
分マイクロホンの場合よりもはるかに大きい値を示すこ
とが予想される。
（１次微分マイクロホンの性能を特徴付けるような）よ
りも著しく大きい。その結果、２次微分マイクロホン
は、周囲騒音に比べて話者音声に対する感度が、１次微
分マイクロホンの場合よりもはるかに大きい値を示すこ
とが予想される。
【０００８】２次微分マイクロホンの設計については、
例えば文献(A.J. Brouns, "Second-Order Gradient Noi
se-Cancelling Microphone"(IEEE International Confe
rence on Acoustic, Speech, and Signal Processing,
CH1610-5/81(May 1981)786-789)) 及び文献(W.A. Beave
rson and A.M. Wiggins, "A Second-Order GradientNoi
se Canceling Microphone Using a Single Diaphragm"
(J. Acoust. Soc. Am.22 (1950) 592-601) に記載され
ている。
例えば文献(A.J. Brouns, "Second-Order Gradient Noi
se-Cancelling Microphone"(IEEE International Confe
rence on Acoustic, Speech, and Signal Processing,
CH1610-5/81(May 1981)786-789)) 及び文献(W.A. Beave
rson and A.M. Wiggins, "A Second-Order GradientNoi
se Canceling Microphone Using a Single Diaphragm"
(J. Acoust. Soc. Am.22 (1950) 592-601) に記載され
ている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】概して、これらの設計
は、話者のくちびるの近くの音場の２次導関数を計測す
るように構成されているが、話者音声に対する感度を最
大にするために話者の音場の球形波的性質を最適に利用
することはしていない。その結果、従来技術の２次微分
マイクロホンの音声応答は、話者のくちびるからの距離
Ｒに非常に敏感である。
は、話者のくちびるの近くの音場の２次導関数を計測す
るように構成されているが、話者音声に対する感度を最
大にするために話者の音場の球形波的性質を最適に利用
することはしていない。その結果、従来技術の２次微分
マイクロホンの音声応答は、話者のくちびるからの距離
Ｒに非常に敏感である。
【００１０】詳しくは、音声応答は３個の項の和として
表現できる。これらの項は、Ｒ3 に反比例し周波数に従
属しない項と、角周波数ωに比例しＲ2 に反比例する項
と、ω2 に比例しＲに反比例する項である。すなわち、
くちびるからの距離が増加するにつれて、従来技術の１
次微分マイクロホンにおいては、望ましくない部分であ
る、近距離音場音声応答のω2 成分をすぐに示すように
なる。この影響を受けて、正味伝送音声パワーが減少し
音声音が低周波数において欠陥を生じる傾向となる。
表現できる。これらの項は、Ｒ3 に反比例し周波数に従
属しない項と、角周波数ωに比例しＲ2 に反比例する項
と、ω2 に比例しＲに反比例する項である。すなわち、
くちびるからの距離が増加するにつれて、従来技術の１
次微分マイクロホンにおいては、望ましくない部分であ
る、近距離音場音声応答のω2 成分をすぐに示すように
なる。この影響を受けて、正味伝送音声パワーが減少し
音声音が低周波数において欠陥を生じる傾向となる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、話者音声には
１次微分マイクロホンのように応答し（すなわち、音声
応答の、話者のくちびるからの距離への依存度に関し
て）、しかも遠距離音場騒音には２次微分マイクロホン
のように応答することによって従来技術の欠点を克服し
た改良２次微分マイクロホンを提供するものである。
１次微分マイクロホンのように応答し（すなわち、音声
応答の、話者のくちびるからの距離への依存度に関し
て）、しかも遠距離音場騒音には２次微分マイクロホン
のように応答することによって従来技術の欠点を克服し
た改良２次微分マイクロホンを提供するものである。
【００１２】その結果、本発明によるマイクロホンは、
話者のくちびるに対するマイクロホンの位置についての
感度を従来技術の２次微分マイクロホンよりも著しく低
くできるので、従来技術の２次微分マイクロホンよりも
良い音質が得られ且つ遠距離音場騒音に対して感度に差
をつける弁別性は従来通り維持できるという特長が得ら
れる。
話者のくちびるに対するマイクロホンの位置についての
感度を従来技術の２次微分マイクロホンよりも著しく低
くできるので、従来技術の２次微分マイクロホンよりも
良い音質が得られ且つ遠距離音場騒音に対して感度に差
をつける弁別性は従来通り維持できるという特長が得ら
れる。
【００１３】本発明のマイクロホンは又、コンパクトな
設計で提供できるので電話ハンドセットの送話口に、現
存の構造をあまり変えずに容易に組み込めるという特長
を有する。この組み込みは、送話口の外部の音場だけを
著しい高感度で感知し、回折及び風騒音効果については
従来のマイクロホンよりも大きくならないようにするこ
とによって達成できる。
設計で提供できるので電話ハンドセットの送話口に、現
存の構造をあまり変えずに容易に組み込めるという特長
を有する。この組み込みは、送話口の外部の音場だけを
著しい高感度で感知し、回折及び風騒音効果については
従来のマイクロホンよりも大きくならないようにするこ
とによって達成できる。
【００１４】広い意味で本発明は、音源の発した音響信
号を音響雑音の存在下において電気出力信号に変換する
ための変換器と、更に前記音源からほぼ一定距離に前記
変換器を維持するための変換器搭載台（プラットホー
ム）とからなる音響信号変換装置に関する。本変換器
は、音圧場の２次空間導関数に応動するように適応させ
たマイクロホンからなる。以下、２次微分（ＳＯＤ）マ
イクロホンと称する。
号を音響雑音の存在下において電気出力信号に変換する
ための変換器と、更に前記音源からほぼ一定距離に前記
変換器を維持するための変換器搭載台（プラットホー
ム）とからなる音響信号変換装置に関する。本変換器
は、音圧場の２次空間導関数に応動するように適応させ
たマイクロホンからなる。以下、２次微分（ＳＯＤ）マ
イクロホンと称する。
【００１５】本発明の動作を、説明に便利なように主軸
に直角な副軸を参照して述べる。本変換器は、少なくと
も副軸に沿って或る距離隔てられた第１及び第２のそれ
ぞれの位置において音圧場を感知するための手段からな
る。これらのうち第１の位置についての感知するための
手段は、第１の位置における、副軸に沿った音圧場の１
次空間導関数に比例する第１の出力信号を生成する。同
様に、第２の位置についての感知するための手段は、第
２の位置における、前記副軸に沿った音圧場の１次空間
導関数に比例する第２の出力信号を生成する。
に直角な副軸を参照して述べる。本変換器は、少なくと
も副軸に沿って或る距離隔てられた第１及び第２のそれ
ぞれの位置において音圧場を感知するための手段からな
る。これらのうち第１の位置についての感知するための
手段は、第１の位置における、副軸に沿った音圧場の１
次空間導関数に比例する第１の出力信号を生成する。同
様に、第２の位置についての感知するための手段は、第
２の位置における、前記副軸に沿った音圧場の１次空間
導関数に比例する第２の出力信号を生成する。
【００１６】本変換器は更に、第１及び第２の出力信号
を組み合わせて、第１及び第２の出力信号の差を表す正
味出力信号を得るための手段からなる。第１及び第２の
位置は、音源の発した放射状に発散する音響信号から得
られる第１及び第２の出力信号が、正味出力信号を得る
際に互いに強化し合い且つ副軸に沿った音圧場の１次空
間導関数に比例するように選択される。
を組み合わせて、第１及び第２の出力信号の差を表す正
味出力信号を得るための手段からなる。第１及び第２の
位置は、音源の発した放射状に発散する音響信号から得
られる第１及び第２の出力信号が、正味出力信号を得る
際に互いに強化し合い且つ副軸に沿った音圧場の１次空
間導関数に比例するように選択される。
【００１７】本発明の一実施例においては、変換器は、
副軸に沿って距離ｄによって隔てられた２個の１次微分
マイクロホンの配列からなる。これらの１次微分マイク
ロホンは、使用時に音源から同一側に且つ音源からほぼ
同一距離にあるようにプラットホーム上に位置する。各
１次微分マイクロホンの振動膜（振動板）は、副軸に対
してほぼ鉛直の向きを有し、したがって各マイクロホン
は副軸に沿った音圧場の１次空間導関数について個々に
感度を有する。
副軸に沿って距離ｄによって隔てられた２個の１次微分
マイクロホンの配列からなる。これらの１次微分マイク
ロホンは、使用時に音源から同一側に且つ音源からほぼ
同一距離にあるようにプラットホーム上に位置する。各
１次微分マイクロホンの振動膜（振動板）は、副軸に対
してほぼ鉛直の向きを有し、したがって各マイクロホン
は副軸に沿った音圧場の１次空間導関数について個々に
感度を有する。
【００１８】
【実施例】図１に示す本発明の一実施例は、マイクロホ
ン組立１０と電子部ユニット２０とからなる。電子部ユ
ニットにおいて、１次微分（ＦＯＤ）マイクロホン３
０、３２の出力は、差計算増幅器５０によって相互間に
減算計算が行われる。この減算の前に、例えば１次微分
マイクロホン３２の出力が、２個の１次微分マイクロホ
ンの出力を平衡させるために素子４０を通して送られる
ので有利である。この素子は例えば、可変利得増幅器又
はフィルタである。
ン組立１０と電子部ユニット２０とからなる。電子部ユ
ニットにおいて、１次微分（ＦＯＤ）マイクロホン３
０、３２の出力は、差計算増幅器５０によって相互間に
減算計算が行われる。この減算の前に、例えば１次微分
マイクロホン３２の出力が、２個の１次微分マイクロホ
ンの出力を平衡させるために素子４０を通して送られる
ので有利である。この素子は例えば、可変利得増幅器又
はフィルタである。
【００１９】素子４０の目的は、実用的な限度内で、マ
イクロホンが同一の音響入力に同一の感度及び同一の位
相応答度で応答することを確実にすることである。普
通、もしそれぞれのマイクロホンの応答に生じる差異
が、対象範囲の周波数に依存しない利得偏差によるもの
である場合は、素子４０は可変利得増幅器で十分であ
る。もし利得又は位相応答度における不均衡が周波数に
依存するものである場合には、素子４０は能動フィルタ
が望ましい。
イクロホンが同一の音響入力に同一の感度及び同一の位
相応答度で応答することを確実にすることである。普
通、もしそれぞれのマイクロホンの応答に生じる差異
が、対象範囲の周波数に依存しない利得偏差によるもの
である場合は、素子４０は可変利得増幅器で十分であ
る。もし利得又は位相応答度における不均衡が周波数に
依存するものである場合には、素子４０は能動フィルタ
が望ましい。
【００２０】場合によっては、温度や湿度のような変動
する周囲条件がそれぞれのマイクロホンの応答に個々不
同に影響することがある。このような場合、更に詳しく
下に述べるように、素子４０に適応フィルタ処理によっ
て平衡化機能を行わせると有利である。
する周囲条件がそれぞれのマイクロホンの応答に個々不
同に影響することがある。このような場合、更に詳しく
下に述べるように、素子４０に適応フィルタ処理によっ
て平衡化機能を行わせると有利である。
【００２１】なお、この点で、マイクロホン３０及び３
２については、量産され商業的に入手可能なエレクトレ
ットマイクロホンを用いるのが現在のところ好ましいこ
とを注記したい。エレクトレットマイクロホンは容易に
大量に入手でき、位相応答によくマッチし、対象範囲内
で周波数に依存しない固定利得偏差（一般に±４ｄＢ以
内）を有する。
２については、量産され商業的に入手可能なエレクトレ
ットマイクロホンを用いるのが現在のところ好ましいこ
とを注記したい。エレクトレットマイクロホンは容易に
大量に入手でき、位相応答によくマッチし、対象範囲内
で周波数に依存しない固定利得偏差（一般に±４ｄＢ以
内）を有する。
【００２２】差計算増幅器５０の出力は、オプションと
して、マイクロホン組立の周波数応答を全方向性マイク
ロホンの周波数応答のような望む特性にマッチさせるた
めに音声形成電子フィルタ６０を通して送られる。
して、マイクロホン組立の周波数応答を全方向性マイク
ロホンの周波数応答のような望む特性にマッチさせるた
めに音声形成電子フィルタ６０を通して送られる。
【００２３】次に図２に移って、図中例示の１次微分エ
レクトレットマイクロホン３４は、前部カバー３７と後
部カバー３８との間に収納された振動板３５を有する。
振動板はその両側で音圧場を感知する。これは、前部カ
バー３７及び後部カバー３８に設けた空気孔３６によっ
て実現される。一般に、フエルトカバー層３９が前部カ
バー３７の上に重ねられている。
レクトレットマイクロホン３４は、前部カバー３７と後
部カバー３８との間に収納された振動板３５を有する。
振動板はその両側で音圧場を感知する。これは、前部カ
バー３７及び後部カバー３８に設けた空気孔３６によっ
て実現される。一般に、フエルトカバー層３９が前部カ
バー３７の上に重ねられている。
【００２４】技術的に周知のように、この両側感知方式
の結果として、出力が振動板の面に直角の音速場に比例
する。
の結果として、出力が振動板の面に直角の音速場に比例
する。
【００２５】図３に移って説明すると、マイクロホン組
立１０のマイクロホン３０および３２は各々、カートリ
ッジ（収納容器）８０、８２のうちの１個にそれぞれ搭
載される。カートリッジ８０、８２の各々によって、マ
イクロホン振動板の両側で音圧場を感知できるように音
圧場を受け入れるためのポ−ト７０を有する部分的な囲
い部が定義される。
立１０のマイクロホン３０および３２は各々、カートリ
ッジ（収納容器）８０、８２のうちの１個にそれぞれ搭
載される。カートリッジ８０、８２の各々によって、マ
イクロホン振動板の両側で音圧場を感知できるように音
圧場を受け入れるためのポ−ト７０を有する部分的な囲
い部が定義される。
【００２６】各カートリッジは、剛性を有する材料から
なり、その剛性は、マイクロホンによって感知される収
納容積部分を、ハンドセット（又は他のプラットホー
ム）の周囲の送話口空洞部から、又プラットホームを通
して伝送される振動から、ほぼ隔離できるような十分な
剛性である。発明者は実験例として、ポ−トを密封した
カートリッジを用いて、音の検出レベルを約２０ｄＢ以
上減少させるのに成功した。
なり、その剛性は、マイクロホンによって感知される収
納容積部分を、ハンドセット（又は他のプラットホー
ム）の周囲の送話口空洞部から、又プラットホームを通
して伝送される振動から、ほぼ隔離できるような十分な
剛性である。発明者は実験例として、ポ−トを密封した
カートリッジを用いて、音の検出レベルを約２０ｄＢ以
上減少させるのに成功した。
【００２７】発明者は、実用試作品を、厚さ０．００８
インチ（０．２０ｍｍ）の黄銅から作ったカートリッジ
を用いて製造した。しかし、本発明の量産用実施例の場
合には、経済的理由から硬質合成樹脂又は硬質ゴムのよ
うなポリマー系の材料を用いる方が好ましいと考える。
インチ（０．２０ｍｍ）の黄銅から作ったカートリッジ
を用いて製造した。しかし、本発明の量産用実施例の場
合には、経済的理由から硬質合成樹脂又は硬質ゴムのよ
うなポリマー系の材料を用いる方が好ましいと考える。
【００２８】カートリッジの内部は、１対の互いに音響
的に隔離された小室に分割して１個をマイクロホンの前
部に、又１個をマイクロホンの後部に配置するのが望ま
しい。これは例えば、マイクロホン本体部にきつく嵌合
し又カートリッジの内壁に対しても隙間のない密閉状態
を保つ取付用リング９０でマイクロホンを囲むことによ
って達成できる。このような搭載用リングは例としては
ゴムから作ることができる。
的に隔離された小室に分割して１個をマイクロホンの前
部に、又１個をマイクロホンの後部に配置するのが望ま
しい。これは例えば、マイクロホン本体部にきつく嵌合
し又カートリッジの内壁に対しても隙間のない密閉状態
を保つ取付用リング９０でマイクロホンを囲むことによ
って達成できる。このような搭載用リングは例としては
ゴムから作ることができる。
【００２９】これに加えて、人がマイクロホン組立に対
して話すときに音響的乱流が拾い上げられるのを減少さ
せるために、連続気ほう、６５細孔のポリウレタンフォ
ームのような適切なフォーム材の層１１０を音響信号源
と各マイクロホンとの間に挿入すると有用である。又こ
のようなフォーム層は、各ポ−ト７０の上に置くと有利
である。代わりに、フォーム材を例えばポート内部又は
カートリッジ内部に直接配置することもできる。
して話すときに音響的乱流が拾い上げられるのを減少さ
せるために、連続気ほう、６５細孔のポリウレタンフォ
ームのような適切なフォーム材の層１１０を音響信号源
と各マイクロホンとの間に挿入すると有用である。又こ
のようなフォーム層は、各ポ−ト７０の上に置くと有利
である。代わりに、フォーム材を例えばポート内部又は
カートリッジ内部に直接配置することもできる。
【００３０】本発明の実施例において、各カートリッジ
８０、８２は、上面に沿って（すなわち話者又は他の音
響信号源に面する側に沿って）長手方向の細長孔（スロ
ット）を有する真直の円筒形状に構成される。このスロ
ットは、カートリッジのほぼ全長にわたって延びる。
８０、８２は、上面に沿って（すなわち話者又は他の音
響信号源に面する側に沿って）長手方向の細長孔（スロ
ット）を有する真直の円筒形状に構成される。このスロ
ットは、カートリッジのほぼ全長にわたって延びる。
【００３１】マイクロホン及びその搭載用取付部は、カ
ートリッジの内部をほぼ同等の部分１１２、１１４に分
割する仕切りを形成するような仕方でカートリッジ内に
配置される。マイクロホンは、その搭載用取付部と共
に、長手方向のスロットをも分割し、このようにして各
ポ−ト７０をスロットの分割部分として定義する。
ートリッジの内部をほぼ同等の部分１１２、１１４に分
割する仕切りを形成するような仕方でカートリッジ内に
配置される。マイクロホンは、その搭載用取付部と共
に、長手方向のスロットをも分割し、このようにして各
ポ−ト７０をスロットの分割部分として定義する。
【００３２】各マイクロホンからの導線１１６は、例え
ばカートリッジのポ−トと反対の側に設けた小孔１１８
を通して各カートリッジから容易に引き出される。音響
漏洩を減少させるために、これらの小孔の各々の内部で
は、各導線を囲む隙間に気密の封止材を充填するのが望
ましい。
ばカートリッジのポ−トと反対の側に設けた小孔１１８
を通して各カートリッジから容易に引き出される。音響
漏洩を減少させるために、これらの小孔の各々の内部で
は、各導線を囲む隙間に気密の封止材を充填するのが望
ましい。
【００３３】発明者は、実験例として、厚さ０．００８
インチ（０．２０ｍｍ）の黄銅から作ったカートリッジ
を長さ０．５５インチ（１３．９７ｍｍ）、内径０．３
８インチ（９．６５ｍｍ）の円筒形状に形成することに
成功した。対応するマイクロホンは、エレクトレットマ
イクロホンで、直径０．３８インチ（９．６５ｍｍ）、
全長０．２インチ（５．０８ｍｍ）であった。
インチ（０．２０ｍｍ）の黄銅から作ったカートリッジ
を長さ０．５５インチ（１３．９７ｍｍ）、内径０．３
８インチ（９．６５ｍｍ）の円筒形状に形成することに
成功した。対応するマイクロホンは、エレクトレットマ
イクロホンで、直径０．３８インチ（９．６５ｍｍ）、
全長０．２インチ（５．０８ｍｍ）であった。
【００３４】少なくともある実施例においては、２個の
カートリッジを端部どうしを接触させた形で、又は少な
くとも近接並置して配置するのが有利である。この配置
は、各カートリッジにおけるポ−トの対称的寸法及び配
置と共に、各カートリッジ内部で対応する振動版の両面
が音場を同等にサンプリングすることを確実にするのに
役立つ。
カートリッジを端部どうしを接触させた形で、又は少な
くとも近接並置して配置するのが有利である。この配置
は、各カートリッジにおけるポ−トの対称的寸法及び配
置と共に、各カートリッジ内部で対応する振動版の両面
が音場を同等にサンプリングすることを確実にするのに
役立つ。
【００３５】その結果、マイクロホン組立１０は、もし
１次微分マイクロホン３０、３２が自由音場環境におい
て作動したとした場合に得られるであろう結果に類似の
２次微分マイクロホン挙動を示すことができる。
１次微分マイクロホン３０、３２が自由音場環境におい
て作動したとした場合に得られるであろう結果に類似の
２次微分マイクロホン挙動を示すことができる。
【００３６】なお、マイクロホン組立１０は、その搭載
されているプラットホームから音響的に隔離することが
できるので、種々の適用環境に容易に適応させることが
できることを注記したい。
されているプラットホームから音響的に隔離することが
できるので、種々の適用環境に容易に適応させることが
できることを注記したい。
【００３７】多くの一般的なマイクロホン関連用途に対
して、話者の音声が、顕著な程度にまで、あたかも１個
の理論的点音源から発せられたかのように挙動すること
がよく知られている。したがって、図４の幾何学的配置
は、マイクロホン組立１０が、人間の話者により操作さ
せるために通信プラットホーム上に搭載される場合に現
在好ましい配置である。
して、話者の音声が、顕著な程度にまで、あたかも１個
の理論的点音源から発せられたかのように挙動すること
がよく知られている。したがって、図４の幾何学的配置
は、マイクロホン組立１０が、人間の話者により操作さ
せるために通信プラットホーム上に搭載される場合に現
在好ましい配置である。
【００３８】図４に示すように、１次微分マイクロホン
３０、３２が、線片９２（以下、副軸と称する）に沿っ
た距離ｄによって隔てられている。副軸の中央点９４は
軸９８（以下、主軸と称する）に沿って理論的点音源９
６から距離ａの位置にある。１次微分マイクロホンは、
点音源９６から等しい長さの半径ｒ+、ｒ-の位置にある
のが好ましい。
３０、３２が、線片９２（以下、副軸と称する）に沿っ
た距離ｄによって隔てられている。副軸の中央点９４は
軸９８（以下、主軸と称する）に沿って理論的点音源９
６から距離ａの位置にある。１次微分マイクロホンは、
点音源９６から等しい長さの半径ｒ+、ｒ-の位置にある
のが好ましい。
【００３９】もしマイクロホンが点音源から等距離にあ
る場合、主軸と副軸とは互いに直角垂直であること、又
半径ｒ+、ｒ-の各々は主軸に対し角度θをなすことは明
かである。重要なのは、角度θが９０度よりも小さいこ
と、すなわち両マイクロホンが点音源の同じ側にあるこ
とである。
る場合、主軸と副軸とは互いに直角垂直であること、又
半径ｒ+、ｒ-の各々は主軸に対し角度θをなすことは明
かである。重要なのは、角度θが９０度よりも小さいこ
と、すなわち両マイクロホンが点音源の同じ側にあるこ
とである。
【００４０】各マイクロホンの振動膜（振動版）は、副
軸に対してほぼ垂直の向きである（すなわち図４の表示
のＹ軸に垂直である）。その結果、各振動板は、副軸に
沿った方向の速度場成分にのみ感度を有する（実際的限
度内で）。
軸に対してほぼ垂直の向きである（すなわち図４の表示
のＹ軸に垂直である）。その結果、各振動板は、副軸に
沿った方向の速度場成分にのみ感度を有する（実際的限
度内で）。
【００４１】音響信号は放射状に発散するので、この速
度場成分はｒ+ において１つの符号を取り、ｒ- におい
て反対の符号を取る。その結果、それぞれの１次微分マ
イクロホンの電気出力の間の差は、これら速度場成分へ
のそれぞれのマイクロホン応答が互いに強化し合う形で
の組み合せになる。すなわち、副軸に沿った方向の速度
場成分が、この組み合わされたマイクロホン出力におい
て「建設的に」加わえ合わされることになる。
度場成分はｒ+ において１つの符号を取り、ｒ- におい
て反対の符号を取る。その結果、それぞれの１次微分マ
イクロホンの電気出力の間の差は、これら速度場成分へ
のそれぞれのマイクロホン応答が互いに強化し合う形で
の組み合せになる。すなわち、副軸に沿った方向の速度
場成分が、この組み合わされたマイクロホン出力におい
て「建設的に」加わえ合わされることになる。
【００４２】本発明の２次微分マイクロホン組立から得
られる出力の大きさは、中央点９４に位置して振動板を
主軸に直角に向けた単一の１次微分マイクロホンから得
られる出力の大きさと比較できる。理論的には、この２
次微分マイクロホン組立と１次微分マイクロホンとの大
きさの比率（主軸と副軸とが互いに直角の場合）は次の
式で与えられる。ここに、ｚ＝ｄ／（２ａ）、ｋ＝ω／
ｃ、ωは角周波数、ｃは空気中での音の速さである。
られる出力の大きさは、中央点９４に位置して振動板を
主軸に直角に向けた単一の１次微分マイクロホンから得
られる出力の大きさと比較できる。理論的には、この２
次微分マイクロホン組立と１次微分マイクロホンとの大
きさの比率（主軸と副軸とが互いに直角の場合）は次の
式で与えられる。ここに、ｚ＝ｄ／（２ａ）、ｋ＝ω／
ｃ、ωは角周波数、ｃは空気中での音の速さである。
【００４３】
【数１】
【００４４】この関数を、周波数が５００Ｈｚ、１００
０Ｈｚ、及び１５００Ｈｚの場合についての、正規化距
離ｄ／（２ａ）に対する値として図５に示す。同図か
ら、非常に良い近似で（与えられた周波数における１波
長を単位とした距離ｄが１／（２π）よりもはるかに小
さい場合）、２次微分マイクロホン組立の出力が周波数
に関係なくｄ＝１．４ａにおいて最大となることが判
る。
０Ｈｚ、及び１５００Ｈｚの場合についての、正規化距
離ｄ／（２ａ）に対する値として図５に示す。同図か
ら、非常に良い近似で（与えられた周波数における１波
長を単位とした距離ｄが１／（２π）よりもはるかに小
さい場合）、２次微分マイクロホン組立の出力が周波数
に関係なくｄ＝１．４ａにおいて最大となることが判
る。
【００４５】この設計式が、２次微分マイクロホン組立
とユ−ザ（話者）のくちびるとの間の予想距離に基づき
特定の通信装置についてのマイクロホン組立の幾何学的
形状を最適化するのに用いられる。
とユ−ザ（話者）のくちびるとの間の予想距離に基づき
特定の通信装置についてのマイクロホン組立の幾何学的
形状を最適化するのに用いられる。
【００４６】２次微分マイクロホン組立が上記のように
最適形状に構成された場合には、近距離音場における感
度が、副軸の中央点９４に配置された１個の１次微分マ
イクロホンの出力にほぼ近い高さになることが、図５か
ら明かである。しかし、音圧場の２次空間導関数が、一
般的な拡散音環境におけるその１次空間導関数よりも小
さいので、２次微分マイクロホン組立の遠距離騒音拒絶
能力は、この１個の１次微分マイクロホンに比してかな
り増強されることになる。
最適形状に構成された場合には、近距離音場における感
度が、副軸の中央点９４に配置された１個の１次微分マ
イクロホンの出力にほぼ近い高さになることが、図５か
ら明かである。しかし、音圧場の２次空間導関数が、一
般的な拡散音環境におけるその１次空間導関数よりも小
さいので、２次微分マイクロホン組立の遠距離騒音拒絶
能力は、この１個の１次微分マイクロホンに比してかな
り増強されることになる。
【００４７】したがって、マイクロホン組立ををこのよ
うな仕方で形成することにより、２次微分出力の対応成
分が１次空間導関数に比例するというマイクロホン性能
における有意義な改良が得られる。
うな仕方で形成することにより、２次微分出力の対応成
分が１次空間導関数に比例するというマイクロホン性能
における有意義な改良が得られる。
【００４８】図４の形状構成は現に好ましい形状構成で
ある。しかし、発明者の認識としては本発明は、マイク
ロホン性能改善へのこの概念を実現する別の形状構成を
もその範中に含むものである。例えば、図４における２
個の振動板を用いた実現例の代わりに、単一の振動板を
用いた形状構造を用いて品質的に同様なマイクロホン性
能の改善を行うことが可能である。単一の振動板を用い
て１次及び２次微分動作を行う手法が、上に引用したBe
averson及びWigginsによるジャーナル文献に概略的に述
べられている。
ある。しかし、発明者の認識としては本発明は、マイク
ロホン性能改善へのこの概念を実現する別の形状構成を
もその範中に含むものである。例えば、図４における２
個の振動板を用いた実現例の代わりに、単一の振動板を
用いた形状構造を用いて品質的に同様なマイクロホン性
能の改善を行うことが可能である。単一の振動板を用い
て１次及び２次微分動作を行う手法が、上に引用したBe
averson及びWigginsによるジャーナル文献に概略的に述
べられている。
【００４９】上記のように、２次微分マイクロホン３
０、３２の出力を平衡させるために可変利得増幅器のよ
うな平衡素子を設けるのが有利である。例えば可変利得
についての適切な設定は、生産工程の間に定められる。
代わりに、マイクロホン使用の都度、適応アルゴリズム
を用いてマイクロホンを適応的に平衡させることも可能
である。
０、３２の出力を平衡させるために可変利得増幅器のよ
うな平衡素子を設けるのが有利である。例えば可変利得
についての適切な設定は、生産工程の間に定められる。
代わりに、マイクロホン使用の都度、適応アルゴリズム
を用いてマイクロホンを適応的に平衡させることも可能
である。
【００５０】この目的の対する適切なアルゴリズムは例
えば、文献(B. Widrow et al., "Adaptive Noise Cance
lling: Principles and Applications," Proc. IEEE 63
(Dec. 1975)1692-1716)に述べられている。
えば、文献(B. Widrow et al., "Adaptive Noise Cance
lling: Principles and Applications," Proc. IEEE 63
(Dec. 1975)1692-1716)に述べられている。
【００５１】次に図６において、適応アルゴリズム１２
０が、例えばディジタル信号処理装置によって実現され
る。すなわち、２次微分マイクロホン３０、３２の出力
を減算的に組み合わせて得られる出力を最小にするため
に、ディジタル信号処理装置の出力を用いて、実際に、
可変利得フィルタすなわち適応フィルタ１２５が調整さ
れる。
０が、例えばディジタル信号処理装置によって実現され
る。すなわち、２次微分マイクロホン３０、３２の出力
を減算的に組み合わせて得られる出力を最小にするため
に、ディジタル信号処理装置の出力を用いて、実際に、
可変利得フィルタすなわち適応フィルタ１２５が調整さ
れる。
【００５２】適応は、音声が存在しないとき、すなわち
人間である話者（又は他の音響信号源）が音響信号を発
していない（静かな）ときだけ行うのが望ましい。した
がって、音響信号源が靜かであるかどうかを検出するた
めに構成要素１３０（無音検出器）を設けるのが有利で
ある。このような構成要素は例えばディジタル信号処理
装置によっても実現できる。
人間である話者（又は他の音響信号源）が音響信号を発
していない（静かな）ときだけ行うのが望ましい。した
がって、音響信号源が靜かであるかどうかを検出するた
めに構成要素１３０（無音検出器）を設けるのが有利で
ある。このような構成要素は例えばディジタル信号処理
装置によっても実現できる。
【００５３】マイクロホン、例えば２次微分マイクロホ
ン３２、の出力が予め定められたしきい値よりも小さい
場合に（このことは、マイクロホン３２が遠距離騒音だ
けを受信していることの表示として取られる）、構成要
素１３０の出力が、適応パラメータを非ゼロ値に設定す
る（すなわち、適応が発生することを許す）。
ン３２、の出力が予め定められたしきい値よりも小さい
場合に（このことは、マイクロホン３２が遠距離騒音だ
けを受信していることの表示として取られる）、構成要
素１３０の出力が、適応パラメータを非ゼロ値に設定す
る（すなわち、適応が発生することを許す）。
【００５４】例として発明者は、マイクロホンにおける
話者の音響レベルが一般に周囲騒音レベルよりも１０〜
１５ｄＢ高いことを発見した。したがって、しきい値を
（少なくとも最初には）この量を参考にして設定でき
る。
話者の音響レベルが一般に周囲騒音レベルよりも１０〜
１５ｄＢ高いことを発見した。したがって、しきい値を
（少なくとも最初には）この量を参考にして設定でき
る。
【００５５】２次微分マイクロホン組立１０の近距離音
場周波数応答は、音声形成フィルタを用いなくても１個
の１次微分マイクロホンの応答とほぼ同一である。しか
し、全方向性マイクロホンに対しては、２次微分マイク
ロホン組立１０の近距離音場周波数応答は周波数と共に
増大する。この周波数依存は、音声形成フィルタ６０を
用いて容易に補償できる。このようなフィルタについて
の周波数応答の一般的な曲線を図７に示す。
場周波数応答は、音声形成フィルタを用いなくても１個
の１次微分マイクロホンの応答とほぼ同一である。しか
し、全方向性マイクロホンに対しては、２次微分マイク
ロホン組立１０の近距離音場周波数応答は周波数と共に
増大する。この周波数依存は、音声形成フィルタ６０を
用いて容易に補償できる。このようなフィルタについて
の周波数応答の一般的な曲線を図７に示す。
【００５６】図８及び図９の感度曲線は、「ブルエル・
カエル(Bruel and Kjaer) ヘッド・アンド・トルソ（頭
胴）シミュレータ」のくちびるから１ｃｍの位置に置か
れた較正済の「ブルエル・カエル(Bruel and Kjaer) マ
イクロホン」に対する近距離音場応答（図８）及び遠距
離音場応答（図９）を表す。このシミュレータが各々の
場合の音源であった。
カエル(Bruel and Kjaer) ヘッド・アンド・トルソ（頭
胴）シミュレータ」のくちびるから１ｃｍの位置に置か
れた較正済の「ブルエル・カエル(Bruel and Kjaer) マ
イクロホン」に対する近距離音場応答（図８）及び遠距
離音場応答（図９）を表す。このシミュレータが各々の
場合の音源であった。
【００５７】図８は、２５０〜３５００Ｈｚの範囲の各
周波数に対して、例示の２次微分マイクロホン組立の近
距離音場の応答が、比較のために含めた１次微分マイク
ロホンの応答値から５ｄＢ以内の範囲に生じたこと、及
びこの範囲の大部分にわたって２ｄＢ以内であったこと
を示している。これらの結果は、近距離音場においては
この２次微分マイクロホン組立が、ほぼ１個の１次微分
マイクロホンのように挙動したことを表している。
周波数に対して、例示の２次微分マイクロホン組立の近
距離音場の応答が、比較のために含めた１次微分マイク
ロホンの応答値から５ｄＢ以内の範囲に生じたこと、及
びこの範囲の大部分にわたって２ｄＢ以内であったこと
を示している。これらの結果は、近距離音場においては
この２次微分マイクロホン組立が、ほぼ１個の１次微分
マイクロホンのように挙動したことを表している。
【００５８】図９は、１００〜１０００Ｈｚの周波数範
囲にわたって、この２次微分マイクロホン組立の感度
が、遠距離音場のシミュレーションに対してこの１次微
分マイクロホンよりも低く、この範囲の大部分にわたっ
て１０ｄＢ以上の差でも低かったことを示す。
囲にわたって、この２次微分マイクロホン組立の感度
が、遠距離音場のシミュレーションに対してこの１次微
分マイクロホンよりも低く、この範囲の大部分にわたっ
て１０ｄＢ以上の差でも低かったことを示す。
【００５９】図９は又、平均で、この２次微分マイクロ
ホン組立の低周波数騒音に対する感度が、周波数が減少
するにつれてこの１次微分マイクロホンの感度よりも更
に急激に低下したことを示している。この比較的に急傾
斜の、 ω2、遠距離音場周波数依存は、一般に望ましい
ことである。その理由は、このことが群衆及び車両交通
のような騒音を低周波数の音源から拒絶するのに役立つ
からである。
ホン組立の低周波数騒音に対する感度が、周波数が減少
するにつれてこの１次微分マイクロホンの感度よりも更
に急激に低下したことを示している。この比較的に急傾
斜の、 ω2、遠距離音場周波数依存は、一般に望ましい
ことである。その理由は、このことが群衆及び車両交通
のような騒音を低周波数の音源から拒絶するのに役立つ
からである。
【００６０】図１０は、音源からマイクロホンまでの距
離を１ｃｍから２．５ｃｍに変えたことが近距離音場感
度に及ぼす影響を示す。図から見て、この２次微分マイ
クロホン組立に対する比較的な変化がこの１次微分マイ
クロホンに対する比較的変化に非常に類似していたこと
が明かである。このことは、近距離音場においてこの２
次微分マイクロホン組立の音響特性が１個の１次微分マ
イクロホンの音響特性に類似しているという発明者の考
察を裏付けるものである。
離を１ｃｍから２．５ｃｍに変えたことが近距離音場感
度に及ぼす影響を示す。図から見て、この２次微分マイ
クロホン組立に対する比較的な変化がこの１次微分マイ
クロホンに対する比較的変化に非常に類似していたこと
が明かである。このことは、近距離音場においてこの２
次微分マイクロホン組立の音響特性が１個の１次微分マ
イクロホンの音響特性に類似しているという発明者の考
察を裏付けるものである。
【００６１】本発明のマイクロホン組立は、種々の形式
の通信プラットホームに容易に組み込める。例として図
１１に、このマイクロホン組立のセルラー電話ハンドセ
ット１４０への組み込みを示す。
の通信プラットホームに容易に組み込める。例として図
１１に、このマイクロホン組立のセルラー電話ハンドセ
ット１４０への組み込みを示す。
【００６２】マイクロホン組立は、ハンドセットのベー
ス（基体）部分１４５又は、もし調番付けの跳ね上げ
（フリップ）部分１５０がある場合には代わりにこの部
分に容易に組み込める。一般に、カートリッジ１５５は
ハンドセットの本体内の凹部を占め、ポ−ト１６０が話
者の音声に対して露出される。上に述べたように、乱流
が拾い上げられるのを避けるために一般に、フォーム層
又はフォーム体（図示しない）が設けられる。
ス（基体）部分１４５又は、もし調番付けの跳ね上げ
（フリップ）部分１５０がある場合には代わりにこの部
分に容易に組み込める。一般に、カートリッジ１５５は
ハンドセットの本体内の凹部を占め、ポ−ト１６０が話
者の音声に対して露出される。上に述べたように、乱流
が拾い上げられるのを避けるために一般に、フォーム層
又はフォーム体（図示しない）が設けられる。
【００６３】プラットホームの別の例は、図１２に示す
ような電話機のハンドセットである。破線１６５は通常
の（Ｋ型）ハンドセットの外形輪郭を表す。実線で示し
た外形輪郭は、マイクロホン組立を話者のくちびるのよ
り近くに配置できるように形状を修正した状態を示す。
図中に見えるのは、カートリッジ１７０、ポ−ト１７
５、及びマイクロホンの電子部ユニット用の回路板１８
０である。
ような電話機のハンドセットである。破線１６５は通常
の（Ｋ型）ハンドセットの外形輪郭を表す。実線で示し
た外形輪郭は、マイクロホン組立を話者のくちびるのよ
り近くに配置できるように形状を修正した状態を示す。
図中に見えるのは、カートリッジ１７０、ポ−ト１７
５、及びマイクロホンの電子部ユニット用の回路板１８
０である。
【００６４】図１３は、更に別のプラットホーム例とし
て、一般に電話取扱者のヘルメット又はヘッドセットと
一体になったブーム１８５を示す。
て、一般に電話取扱者のヘルメット又はヘッドセットと
一体になったブーム１８５を示す。
【００６５】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【００６６】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、２
次微分マイクロホン組立体において、音源である話者の
くちびるに対するマイクロホンの位置についての感度を
従来技術の２次微分マイクロホンよりも著しく低くでき
るので、従来技術の２次微分マイクロホンよりも良い音
質が得られ且つ遠距離音場騒音に対して感度に差をつけ
る弁別性は従来通り維持できるという特長が得られる。
次微分マイクロホン組立体において、音源である話者の
くちびるに対するマイクロホンの位置についての感度を
従来技術の２次微分マイクロホンよりも著しく低くでき
るので、従来技術の２次微分マイクロホンよりも良い音
質が得られ且つ遠距離音場騒音に対して感度に差をつけ
る弁別性は従来通り維持できるという特長が得られる。
【００６７】又、本発明のマイクロホンは、コンパクト
な設計で提供できるので電話ハンドセットの送話口に、
現存の構造をあまり変えずに容易に組み込めるという特
長を有する。
な設計で提供できるので電話ハンドセットの送話口に、
現存の構造をあまり変えずに容易に組み込めるという特
長を有する。
【図１】本発明の一実施例に基づくマイクロホン組立及
び連関する電子回路のブロック図である。
び連関する電子回路のブロック図である。
【図２】本発明の一実施例における、本発明のマイクロ
ホンの構成要素として有用な従来の１次微分マイクロホ
ンの部分切断図である。
ホンの構成要素として有用な従来の１次微分マイクロホ
ンの部分切断図である。
【図３】本発明の一実施例に基づく２次微分マイクロホ
ンの斜視図である。
ンの斜視図である。
【図４】ユ−ザの口のような、近距離音場源に関する２
次微分マイクロホン組立の好ましい幾何学的配置を示す
略図である。
次微分マイクロホン組立の好ましい幾何学的配置を示す
略図である。
【図５】２個の２次微分マイクロホンの間の隔離に２次
微分マイクロホン組立の出力がどのように依存するかを
示す理論的線図である。垂直軸は、従来方式の１次微分
マイクロホンの出力に対する本２次微分マイクロホンの
出力の大きさを表す。
微分マイクロホン組立の出力がどのように依存するかを
示す理論的線図である。垂直軸は、従来方式の１次微分
マイクロホンの出力に対する本２次微分マイクロホンの
出力の大きさを表す。
【図６】本発明の一実施例において２個の１次微分マイ
クロホンを適応平衡させるための構成要素を含む場合の
ブロック図である。
クロホンを適応平衡させるための構成要素を含む場合の
ブロック図である。
【図７】本発明の２次微分マイクロホンの近距離音場出
力を全方向性マイクロホンの近距離音場出力にマッチさ
せるために有用な一般的な音声形成フィルタの周波数応
答を示すグラフである。
力を全方向性マイクロホンの近距離音場出力にマッチさ
せるために有用な一般的な音声形成フィルタの周波数応
答を示すグラフである。
【図８】２次微分マイクロホン、１次微分マイクロホ
ン、及び全方向性マイクロホンの近距離音場感度を比較
するグラフで、各形式のマイクロホンの周波数応答を示
したものである。
ン、及び全方向性マイクロホンの近距離音場感度を比較
するグラフで、各形式のマイクロホンの周波数応答を示
したものである。
【図９】図８のマイクロホンの遠距離音場感度を比較す
るグラフである。
るグラフである。
【図１０】近距離音場感度に対する音源とマイクロホン
との隔離の影響に関して、１次微分マイクロホンと２次
微分マイクロホンとを比較するグラフで、各形式のマイ
クロホンの、２種類の異なる音源マイクロホン隔離距離
における周波数応答を示したものである。
との隔離の影響に関して、１次微分マイクロホンと２次
微分マイクロホンとを比較するグラフで、各形式のマイ
クロホンの、２種類の異なる音源マイクロホン隔離距離
における周波数応答を示したものである。
【図１１】本発明の一実施例に基づく２次微分マイクロ
ホン組立を組み込んだセルラー電話ハンドセットの斜視
図である。
ホン組立を組み込んだセルラー電話ハンドセットの斜視
図である。
【図１２】本発明の一実施例に基づく２次微分マイクロ
ホン組立を組み込んだ電話ハンドセットの斜視図であ
る。
ホン組立を組み込んだ電話ハンドセットの斜視図であ
る。
【図１３】本発明の一実施例に基づく２次微分マイクロ
ホン組立を組み込んだブームを有するヘッドセットの斜
視図である。
ホン組立を組み込んだブームを有するヘッドセットの斜
視図である。
１０ マイクロホン組立 ２０ 電子部ユニット ３０、３２ １次微分（ＦＯＤ）マイクロホン ３４ １次微分エレクトレットマイクロホン ３５ 振動板 ３６ 空気孔 ３７ 前部カバー ３８ 後部カバー ３９ フエルトカバー層 ４０ 素子 ５０ 差計算増幅器 ６０ 音声形成電子フィルタ ７０、１６０、１７５ ポ−ト ８０、８２、１５５、１７０ カートリッジ（収納容
器） ９０ 取付用リング ９２ 線片（副軸） ９４ 中央点 ９６ 理論的点音源 ９８ 軸（主軸） １１０ フエルト層 １１２、１１４ カートリッジ内部のマイクロホンで両
側に分けられた２個のほぼ等しい容積部分 １１６ 導線 １１８ 小孔 １２０ 適応アルゴリズム １２５ 適応フィルタ １３０ 構成要素（無音検出器） １４０ セルラー電話ハンドセット １４５ ベース（基体）部分 １５０ 跳ね上げ（フリップ）部分 １６５ 通常のハンドセットの外形輪郭 １８０ 回路板 １８５ ブーム
器） ９０ 取付用リング ９２ 線片（副軸） ９４ 中央点 ９６ 理論的点音源 ９８ 軸（主軸） １１０ フエルト層 １１２、１１４ カートリッジ内部のマイクロホンで両
側に分けられた２個のほぼ等しい容積部分 １１６ 導線 １１８ 小孔 １２０ 適応アルゴリズム １２５ 適応フィルタ １３０ 構成要素（無音検出器） １４０ セルラー電話ハンドセット １４５ ベース（基体）部分 １５０ 跳ね上げ（フリップ）部分 １６５ 通常のハンドセットの外形輪郭 １８０ 回路板 １８５ ブーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル アンソニー ズニガ アメリカ合衆国、22032 バージニア、フ ェアーファックス、キャリッジパーク ロ ード 4805
Claims (20)
- 【請求項１】 音源の発した音響信号を音響雑音の存在
下において電気出力信号に変換するための変換器と、更
に前記音源からほぼ一定距離に前記変換器を維持するた
めのプラットホームとからなる音響信号変換装置であっ
て、この変換器が少なくともいくつかの音場に連関する
音圧場の２次空間導関数に応動するように適応させた変
換器であるような音響信号変換装置において、 前記変換器が、 ａ）互いに距離ｄを隔てて、使用時に前記音源から同一
側に且つ前記音源からほぼ同一距離にあるように前記プ
ラットホーム上に位置し、相互間に引いた直線に対して
ほぼ鉛直の向きを有する振動膜を各々が備えた、２個の
１次微分マイクロホンと、 ｂ）前記２個の１次微分マイクロホンの各々から電気出
力信号を受信するための、且つこの受信に応動して、こ
れらの１次微分マイクロホン出力信号の差に比例する電
気差信号を生成するための差計算手段と、からなること
を特徴とする音響信号変換装置。 - 【請求項２】 前記装置が更に、前記２個の１次微分マ
イクロホンの感度を平衡させるための手段からなること
を特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項３】 前記装置において、前記平衡させるため
の手段が、可変利得増幅器からなることを特徴とする請
求項２の装置。 - 【請求項４】 前記装置において、前記平衡させるため
の手段が、フィルタからなることを特徴とする請求項２
の装置。 - 【請求項５】 前記装置において、前記平衡させるため
の手段が、 適応性フィルタと、 周囲騒音によって励起される前記電気差信号を最小にす
るようにフィルタ係数を調整するための手段と、からな
ることを特徴とする請求項２の装置。 - 【請求項６】 前記装置において、 前記平衡させるための手段が更に、 前記音源が音響信号を発している状態と前記音源が音響
信号を発していない状態とを区別するための自動装置
と、 前記音源が音響信号を発していないときにのみ前記適応
性フィルタの適応動作を許すための手段と、からなるこ
とを特徴とする請求項５の装置。 - 【請求項７】 前記装置において、 ａ）前記プラットホームが、前記変換器と前記音源との
間に概略予想距離ａを設定するように構成され、 ｂ）前記１次微分マイクロホン相互間の前記距離ｄが、
比率ｄ／ａが前記変換器と同一位置に且つ装置の感度が
最大になる向きに配置された仮想の、単一、１次微分マ
イクロホンに対する前記変換器の理論的感度を最適にす
る値に近くなるように適応される、ことを特徴とする請
求項１の装置。 - 【請求項８】 前記装置において、前記比率ｄ／ａが約
１．４であることを特徴とする請求項７の装置。 - 【請求項９】 前記装置において、前記１次微分マイク
ロホンがエレクトレットマイクロホンであることを特徴
とする請求項１の装置。 - 【請求項１０】 前記装置において、 前記変換器が更に、 前記２個の１次微分マイクロホンの各々を収納するため
のそれぞれのカートリッジからなり、この各カートリッ
ジは前記プラットホーム内に搭載され、 このカートリッジにおいて、 ａ）前記各カートリッジは、内部に囲い部を定義する壁
部からなり、 ｂ）各壁部は、前記囲い部とと前記プラットホームとの
間に少なくとも部分的な音響的隔離を生じさせるに十分
な剛性を有する材料からなり、 ｃ）前記２個の１次微分マイクロホンの各々は、それぞ
れのカートリッジの囲い部内に固定して搭載され、 ｄ）前記各カートリッジの前記壁部は、その対応するマ
イクロホン振動膜の両側が音圧場を同等にサンプリング
できるように穿孔される、ることを特徴とする請求項１
の装置。 - 【請求項１１】 前記装置において、 前記各カートリッジが、長手軸を有する真直の円筒形状
を有し、 それぞれのカートリッジが各々、前記円筒のほぼ全長に
ついて前記長手軸に平行に延びるスロットを穿孔され、
このスロットは前記変換器使用時に前記音源に対向する
ような向きに位置し、 前記各１次微分マイクロホンがそれぞれの囲い部及びス
ロットを２等分するように搭載される、ことを特徴とす
る請求項１０の装置。 - 【請求項１２】 前記装置において、前記各カートリッ
ジ壁部が、硬質合成樹脂、硬質ゴム、及び黄銅から構成
される材料グループから選択された材料からなることを
特徴とする請求項１０の装置。 - 【請求項１３】 前記装置が更に、前記１次微分マイク
ロホン間の前記距離ｄを調整するための手段からなるこ
とを特徴とする請求項１０の装置。 - 【請求項１４】 前記装置が更に、前記電気差信号の周
波数内容を変更するための音声形成フィルタからなるこ
とを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項１５】 前記装置において、前記プラットホー
ムが、電話ハンドセットからなることを特徴とする請求
項１の装置。 - 【請求項１６】 前記装置において、前記プラットホー
ムが、通信ヘッドセットのブームからなることを特徴と
する請求項１の装置。 - 【請求項１７】 前記装置において、 前記プラットホームが、ベース部分と調番付けの跳ね上
げ部分とを有する形式の折り畳み式電話ハンドセットか
らなり、 前記変換器がこのベース部分に搭載される、ことを特徴
とする請求項１の装置。 - 【請求項１８】 前記装置において、 前記プラットホームが、ベース部分と調番付けの跳ね上
げ部分とを有する形式の折り畳み式電話ハンドセットか
らなり、 前記変換器がこの跳ね上げ部分に搭載される、ことを特
徴とする請求項１の装置。 - 【請求項１９】 音源の発した音響信号を音響雑音の存
在下において電気出力信号に変換するための変換器から
なり、更に前記音源から主軸に沿ってほぼ一定距離に前
記変換器を維持するためのプラットホームからなる音響
信号変換装置であって、前記変換器が少なくともいくつ
かの音場に連関する音圧場の２次空間導関数に応動する
ように適応させた変換器であるような音響信号変換装置
において、 ａ）前記変換器が、少なくとも前記主軸に直角の副軸に
沿って隔てられた第１及び第２のそれぞれの位置におい
て音圧場を感知するための手段からなり、 ｂ）前記感知するための手段が、前記第１及び第２の位
置における、前記副軸に沿って、音圧場の１次空間導関
数に比例する第１及び第２の出力信号をそれぞれ生成す
るように構成され、 ｃ）前記変換器が更に、 前記第１及び第２の出力信号を組み合わせて、前記第１
及び第２の出力信号の差を表す正味出力信号を得るため
の手段からなり、 ｄ）前記第１及び第２の位置は、前記音源の発した放射
状に発散する音響信号から得られる第１及び第２の出力
信号が、前記正味出力信号を得る際に互いに強化し合い
且つ前記副軸に沿った音圧場の前記１次空間導関数に比
例するように選択される、ことを特徴とする音響信号変
換装置。 - 【請求項２０】 音源の発した音響信号を遠距離音場音
響雑音の存在下において電気出力信号に変換するため
の、音響信号変換方法であって、 ａ）第１及び第２のそれぞれの位置において音圧場を感
知するステップと、 ｂ）前記第１及び第２の位置における音圧場の１次空間
導関数に比例する第１及び第２の出力信号をそれぞれ生
成するステップと、 ｃ）前記第１及び第２の出力信号を組み合わせて、前記
第１及び第２の出力信号の差を表す正味出力信号を得る
ステップであって、この正味出力信号が、前記第１及び
第２の位置の中間に位置し且つ主軸に沿って前記音源か
ら隔てられた点における音圧場の２次空間導関数にほぼ
比例するようなステップと、からなる音響信号変換方法
において、 ｄ）前記第１及び第２の位置が、少なくとも前記主軸に
直角の副軸に沿って隔てられており、 ｅ）結果として得られる第１及び第２の出力信号の各々
が、前記副軸に沿った音圧場の１次空間導関数に比例
し、且つ前記正味出力信号が、前記副軸に沿った音圧場
の２次空間導関数に比例するように前記感知するステッ
プが行われ、 ｆ）前記第１及び第２の位置は、前記音源の発した放射
状に発散する音響信号から得られる第１及び第２の出力
信号が、前記正味出力信号を得る際に互いに強化し合い
且つ前記副軸に沿った音圧場の前記１次空間導関数に比
例するように選択される、ことを特徴とする音響信号変
換方法。
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