KR100935058B1 - 수음 장치 - Google Patents

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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

수음 장치(101)에서, 지지 스프링(103)을 통하여 케이스(110)의 개구 오목부(201, 202) 내에 내주벽(301, 302)과 비밀착 상태이고, 또한 개구 오목부(201, 202)의 용적 중심점과는 서로 다른 위치에 배설된 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 마이크로폰(111, 112)에 의해 수음된 음파는, 출력 신호로서 신호 처리부(102)에 입력되고 필터(104)에 의해 소정의 저주파수 대역의 신호 성분을 제거한 후 증폭기(105)에 의해 증폭되고, 위상기(121)에 의해 동상화되어 출력된다.
수음 장치, 지지 스프링, 개구 오목부, 케이스, 마이크로폰, 신호 처리부

Description

수음 장치{SOUND RECEIVER}
본 발명은, 복수의 마이크로폰 소자(이하, 간단히 「마이크로폰」이라고 칭함)로 이루어지는 마이크로폰 어레이를 갖는 수음 장치에 관한 것이다.
종래부터, 음성을 입력하는 음성 입력 장치로서는, 예를 들면 특정 화자 방향으로 지향성을 갖게 한 마이크로폰 장치가 제안되어 있다. 이와 같은 마이크로폰 장치는, 예를 들면 다음과 같이 구성되어 있다. 즉, 마이크로폰 장치는, 예를 들면 3개의 무지향성 마이크로폰 유닛 A∼C를 구비하고, 이들 중 2개씩의 조합으로 우채널(마이크로폰 유닛 A 및 C의 조합) 혹은 좌채널(마이크로폰 유닛 B 및 C의 조합)을 구성하고, 우채널에 대해서는 마이크로폰 유닛 A의 출력 신호의 저주파수 성분을 하이패스 필터에 의해 제거하고, 마이크로폰 유닛 C의 출력 신호의 위상을 위상기에 의해 지연시키고, 하이패스 필터의 출력 신호에 위상기의 출력 신호를 역상 가산하고, 이퀄라이저로 주파수 특성을 보정하여 출력 신호로 하고, 좌채널에 대해서도 마찬가지로 처리를 행하여, S/N비가 높은 집음을 할 수 있는 구성으로 되어 있다(예를 들면, 하기 특허 문헌 1을 참조).
또한, 마이크로폰 장치는, 2개의 무지향성 마이크로폰 유닛 A, B를 구비하고, 마이크로폰 유닛 A의 출력 신호의 저주파수 성분을 하이패스 필터에 의해 제거 하고, 무지향성 마이크로폰 유닛 B의 출력 신호의 위상을 이상기(移相器)에 의해 지연시키고, 하이패스 필터의 출력 신호에 이상기의 출력 신호를 역상 가산하여, 이퀄라이저로 주파수 특성을 보정하여 출력하고, S/N비가 높은 집음을 할 수 있는 구성으로 되어 있다(예를 들면, 하기 특허 문헌 2를 참조).
또한, 마이크로폰 장치는, 2개의 단일 지향성 마이크로폰을 구비하고, 한쪽의 마이크로폰의 최대 감도 방향으로, 이 한쪽의 마이크로폰과 용기 내에 설치된 전기 회로 부품 사이에 적어도 1㎤의 공기층을 형성하고, 다른 쪽의 마이크로폰의 최대 감도 방향으로, 이 다른 쪽의 마이크로폰과 용기 내에 설치된 전기 회로 부품 사이에 적어도 1㎤의 공기층을 형성하고, 전체의 구조를 소형화할 수 있음과 함께 지향성의 열화를 저감할 수 있는 구성으로 되어 있다(예를 들면, 하기 특허 문헌 3을 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특허 제2770593호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 제2770594호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특허 제2883082호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 상술한 종래의 마이크로폰 장치를, 예를 들면 주행 중의 차량 실내 등 비교적 진동이 큰 장소에 배치하는 경우, 이들 마이크로폰 장치에서는，0㎐∼200㎐ 정도의 저주파수 대역의 주행 진동을 마이크로폰 자체가 수신하게 된다. 이와 같은 저주파수 대역의 진동에 의해 마이크로폰에서 발생한 잡음 신호는, 비교적 진폭이 크기 때문에, 마이크로폰용의 증폭기의 증폭 한계점을 초과하게 되어, 예를 들면 인물의 발화 주파수 대역의 음성에 상당하는 음성 신호가 불명료하게 되는 것이 알려져 있고, 특히 음성 인식 시스템에서 그 음성을 인식시킨 경우, 인식률이 저하하게 된다고 하는 문제가 있었다.
또한，이 문제는, 예를 들면 마이크로폰 장치의 집음 방향으로부터의 집음 효율 향상과 위상 확산을 행하기 위해, 케이스의 개구 구멍 등에 마이크로폰을 설치하는 타입의 마이크로폰 장치를 이용한 경우에서는, 개구 구멍의 내주벽이 진동판으로 되어 발생한 진동이 마이크로폰에 음파로서 도달하게 되므로, 그 영향이 더 확대되게 된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 간단한 구성에 의해 음성 신호의 S/N비 향상을 도모할 수 있는 수음 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 수음 장치는, 도래해 오는 음파를 수음하는 복수의 마이크로폰과, 상기 복수의 마이크로폰이 각각 수용됨과 함께 상기 음파를 입사하는 복수의 개구 오목부가 형성된 케이스와, 상기 복수의 개구 오목부의 내주벽과 상기 복수의 마이크로폰 사이에 각각 개재하고, 해당 복수의 마이크로폰을 상기 내주벽에 대해 각각 비밀착 상태로 지지 고정하는 지지체를 구비하고, 상기 복수의 마이크로폰은, 상기 지지체에 의해 상기 개구 오목부의 용적 중심점과는 서로 다른 위치에 각각 배설(配設)되어 있는 것을 특 징으로 한다.
또한, 상기 발명에서, 상기 복수의 마이크로폰은, 무지향성의 마이크로폰인 것으로 하여도 된다.
또한, 상기 발명에서, 상기 복수의 마이크로폰은, 내부에 설치된 진동판의 주면이 동일 평면 상에 배치되도록 각각 배설되어 있는 것으로 하여도 된다.
또한, 상기 발명에서, 상기 지지체는, 해당 지지체와 상기 마이크로폰의 질량과의 공진 주파수가 소정의 저주파수 대역에 포함되지 않은 재질의 탄성체에 의해 각각 구성되어 있는 것으로 하여도 된다.
또한, 상기 발명에서, 상기 탄성체는, 스폰지재, 스프링재, 플라스틱재 및 엘라스토머 중, 적어도 어느 하나로 이루어지는 것으로 하여도 된다.
또한, 상기 발명에서, 상기 복수의 마이크로폰으로부터 출력된 전기 신호를 입력받고, 해당 전기 신호에서의 소정의 저주파수 대역에 존재하는 주파수 성분을 제거함과 함께, 나머지의 주파수 성분으로 이루어지는 전기 신호를 출력하는 하이패스 필터 회로와, 상기 하이패스 필터 회로로부터 출력된 전기 신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기에 의해 증폭된 전기 신호에 기초하여, 상기 복수의 마이크로폰에 수음된 음파를 동상화하는 위상기를 구비하는 것으로 하여도 된다.
또한, 상기 발명에서, 상기 소정의 저주파수 대역은, 50∼100㎐의 주파수대를 포함하는 것으로 하여도 된다.
또한, 상기 발명에서, 상기 위상기는, 푸리에 변환에 의한 주파수-위상 스펙트럼을 이용한 위상 연산 처리를 행하는 것으로 하여도 된다.
<발명의 효과>
본 발명에 따른 수음 장치는, 간단한 구성에 의해 음성 신호의 S/N비 향상을 도모할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치를 도시하는 블록도.
도 2는 도 1에 도시한 수음 장치의 필터에서의 주파수 특성도.
도 3은 도 1에 도시한 수음 장치의 외관을 도시하는 사시도.
도 4는 실시예 1에 따른 수음 장치의 단면도.
도 5는 도 4에 도시한 수음 장치의 일부 확대 단면도.
도 6은 실시예 1에 따른 수음 장치의 다른 예를 도시하는 단면도.
도 7은 실시예 2에 따른 수음 장치의 단면도.
도 8은 실시예 3에 따른 수음 장치의 단면도.
도 9는 실시예 3에 따른 수음 장치의 다른 예를 도시하는 단면도.
도 10은 실시예 3에 따른 수음 장치의 다른 예를 도시하는 단면도.
도 11은 실시예 4에 따른 수음 장치의 단면도.
도 12는 실시예 5에 따른 수음 장치의 단면도.
도 13은 실시예 6에 따른 수음 장치의 단면도.
도 14는 실시예 7에 따른 수음 장치의 단면도.
도 15는 실시예 8에 따른 수음 장치의 단면도.
도 16은 종래의 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치에 의한 주파수 진폭 및 주파수 특성의 시간 변화를 나타내는 설명도.
도 17은 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치에 의한 주파수 진폭 및 주파수 특성의 시간 변화를 나타내는 설명도.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치의 적용예를 도시하는 설명도.
도 19는 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치의 적용예를 도시하는 설명도.
도 20은 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치의 적용예를 도시하는 설명도.
<부호의 설명>
100 : 음성 처리 장치
101 : 수음 장치
102 : 신호 처리부
103 : 지지 스프링
104 : 필터
105 : 증폭기
106 : 지지 스폰지
107 : 지지 실리콘 고무
110 : 케이스
111, 112 : 마이크로폰
113 : 마이크로폰 어레이
121 : 위상기
122 : 가산 회로
123 : 음원 판정 회로
124 : 승산 회로
200 : 전면
201, 202, 802, 912 : 개구 오목부
210 : 배면
220 : 전기 배선
301, 302, 502, 601, 701, 702, 812, 902 : 내주벽
411, 412 : 셀
500, 600 : 흡음 부재
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 수음 장치의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한，본 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시 형태>
우선, 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치를 도시하는 블록도이다. 도 1에서, 음성 처리 장치(100)는 수음 장치(101)와, 신호 처리부(102)를 구비하고 있다.
수음 장치(101)는 케이스(110)와, 복수(도 1에서는 간략화를 위해 2개)의 마이크로폰(111, 112)으로 이루어지는 마이크로폰 어레이(113)로 구성되어 있다. 각 마이크로폰(111, 112)은 무지향성 마이크로폰으로 구성되고, 마이크로폰 어레이(113)는 소정 간격 d로 배치되어 있다. 이 마이크로폰 어레이(113)는, 외부로부터 도래해 오는 음파 SW를 소정의 위상차로 수음한다. 즉, 거리 a(a=dㆍsinθ)분 어긋난 시간차 τ(τ=a/c, c는 음속)를 갖게 된다.
신호 처리부(102)는, 마이크로폰 어레이(113)로부터 전기 배선(220)을 통해 출력되는 출력 신호에 기초하여, 목적 음원으로부터의 음성을 추정함과 함께, 기계적인 진동에 의해 발생한 전기 신호를 차폐한다. 구체적으로는, 예를 들면 신호 처리부(102)는 기본 구성으로서, 복수의 마이크로폰(111, 112)에 대응한 복수의 필터(104)와, 이들 복수의 필터(104)의 후단에 구비된 복수의 증폭기(105)와, 위상기(121)와, 가산 회로(122)와, 음원 판정 회로(123)와, 승산 회로(124)를 구비하고 있다.
여기서, 신호 처리부(102)에 구비된 필터(104)에 대해 간단히 설명한다. 도 2는, 도 1에 도시한 수음 장치(101)의 필터(104)에서의 주파수 특성도이다. 필터(104)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들면 200㎐를 컷오프 주파수로 하는 4차 버터워스형 회로로 구성된 하이패스 필터(HPF)이다. 하이패스 필터에 대해서는 공지의 기술이므로, 여기서는 설명을 생략한다.
증폭기(105)는, 필터(104)를 통하여 200㎐ 이하의 저주파수 성분이 제거된 마이크로폰 어레이(113)로부터의 출력 신호를 소정의 범위로 증폭한다. 이와 같이 마이크로폰 어레이(113)로부터의 출력 신호를 증폭기(105)에 의해 증폭하는 전단계에서, 필터(104)에 의해 저주파수 성분을 제거함으로써, 진동에 의한 저음역 신호가 증폭기(105)에 입력됨으로써 발생하는, 소위 벗어남 현상을 회피하는 것이 가능하게 된다.
위상기(121)는, 한쪽의 마이크로폰(112)으로부터 출력되어 필터(104) 및 증폭기(105)에 의해 처리된 전기 신호를, 다른 쪽의 마이크로폰(111)으로부터 출력되어 필터(104) 및 증폭기(105)에 의해 처리된 전기 신호와 동상화한다. 가산 회로(122)는, 마이크로폰(111)으로부터 출력되어 필터(104) 및 증폭기(105)에 의해 처리된 전기 신호와 위상기(121)로부터의 출력 신호를 가산한다. 또한, 위상기(121)는, 예를 들면 디지털 위상기이어도 되고, 위상기(121)에서의 위상 연산 처리는, 예를 들면 전기 신호를 푸리에 변환하여, 푸리에 공간에서의 주파수-위상 스펙트럼을 이용한 처리로 위상 연산을 행함으로써 실현된다.
음원 판정 회로(123)는, 마이크로폰 어레이(113)로부터 출력되어 필터(104) 및 증폭기(105)에 의해 처리된 전기 신호에 기초하여 음원을 판정하고, 1 비트의 판정 결과를 출력(「1」의 경우에는 목적 음원, 「0」의 경우에는 잡음원)한다. 승산 회로(124)는, 가산 회로(122)로부터의 출력 신호와 음원 판정 회로(123)로부터의 판정 결과를 승산한다.
그리고, 승산 회로(124)에 의해 승산된 신호 처리부(102)로부터의 출력 신호 는, 예를 들면 도시하지 않은 음성 인식 시스템에 출력된다. 또한, 신호 처리부(102)의 후단에 스피커(도시하지 않음)를 배치한 경우, 이 스피커에 의해, 신호 처리부(102)에 의해 추정된 음성 신호, 즉 승산 회로(124)로부터의 출력 신호에 따른 음성을 출력하도록 하여도 된다. 또한, 여기서는 수음 장치(101)와 신호 처리부(102)가 별체의 구성인 것으로 하였지만, 예를 들면 신호 처리부(102)를 수음 장치(101) 내에 설치하도록 하여도 된다.
다음으로, 도 1에 도시한 수음 장치(101)에 대해 설명한다. 도 3은, 도 1에 도시한 수음 장치(101)의 외관을 도시하는 사시도이다. 도 3에서，수음 장치(101)의 케이스(110)는, 예를 들면 직방체 형상으로 형성되어 있다. 또한，이 케이스(110)는, 예를 들면 아크릴계 수지, 실리콘 고무, 우레탄, 알루미늄 등으로부터 선택된 흡음 부재로 형성되어 있다. 그리고, 케이스(110)의 전면(200)에는, 마이크로폰 어레이(113)를 구성하는 마이크로폰(111, 112)의 수(도 3에서는 2개)에 따른 복수(도 3에서는 2개)의 개구 오목부(201, 202)가 형성되어 있다. 이들 개구 오목부(201, 202)는, 예를 들면 케이스(110)의 전면(200)에서의 길이 방향을 따라, 그 개구단(211, 212)이 전면(200)측에 위치하는 상태에서 일렬로 되도록 형성되어 있다.
또한 도 4에 도시한 바와 같이, 개구 오목부(201, 202)는, 예를 들면 케이스(110)의 배면(210)을 관통하지 않은 대략 파라볼라 형상의 내주벽(301, 302)을 각각 구비하여 형성되어 있고, 각 마이크로폰(111, 112)은, 각각 각 개구 오목부(201, 202)의 초점(3차원 중심점), 즉 용적 중심점과는 서로 다른 위치에 배설되 고, 지지체로서의 지지 스프링(103)(여기서는 하나의 마이크로폰에 대해 복수)에 의해 고정 지지되어 있다. 이에 의해, 용적 중심점에 마이크로폰(111, 112)을 배설한 경우에 발생하는, 진동에 의해 발생하는 불요한 음파의 집중 효과를 피할 수 있다. 또한, 지지 스프링(103)은, 여기서는 간략화하여 막대 형상으로 도시하고 있다. 또한, 마이크로폰(111, 112)을 고정 지지하는 지지체(지지 스프링(103))는, 하나의 마이크로폰(111, 112)에 대해 복수가 아니어도 된다.
이 지지 스프링(103)을 포함하는 지지체의 재질로서는, 알루미늄 등의 금속재, 아크릴계나 실리콘 고무계 등의 스폰지재, PET나 PEN 등의 플라스틱재, 혹은 엘라스토머 등을 이용할 수 있고, 지지체로서 지지 스프링(103)을 채용한 경우에는, 금속재에 의해 구성되어 있으면 된다. 이와 같은 지지체의 재질은, 케이스(110)가 차량의 주행 등에 의해 진동함으로써 발생하는 마이크로폰(111, 112)의 공진을 피하는 것이 가능하도록 선정되어 있다.
또한, 각 마이크로폰(111, 112)의 각 개구 오목부(201, 202)에서의 배설 상태는, 각 개구 오목부(201, 202)의 내부에서, 각 개구단(211, 212)으로부터 향함과 함께 각 내주벽(301, 302)과 밀착하지 않는 상태로 배설되어 있으면 된다. 이와 같이, 각 마이크로폰(111, 112)을 각 개구 오목부(201, 202)의 내부에서의 용적 중심점과는 서로 다른 위치에 지지 스프링(103)을 통하여 배설함으로써, 진동에 의한 음파의 집중의 회피와, 공진에 의한 저주파수 대역 신호의 발생의 방지를 기계적으로 양립하여 실현할 수 있다.
또한, 신호 처리부(102)에서, 마이크로폰 어레이(113)로부터의 출력 신호의 저주파수 성분을 필터(104)에 의해 제거한 후에 증폭기(105)에 의해 증폭하여 위상 처리함으로써, 기계적인 진동에 의해 발생한 전기 신호를 차폐하면서 유연한 위상 처리를 행할 수 있다. 따라서，이 음성 처리 장치(100)는, 간단한 구성이면서도 음성 신호의 인식률 및 S/N비의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다. 이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치의 실시예 1∼7에 대해 도 4∼도 14를 이용하여 설명한다.
<실시예 1>
우선, 실시예 1에 따른 수음 장치에 대해 설명한다. 도 4는, 실시예 1에 따른 수음 장치의 단면도이다. 또한, 도 5는, 도 4에 도시한 수음 장치의 일부 확대 단면도이다. 이 도 4 및 도 5에 도시한 단면도는, 도 3에 도시한 수음 장치의 단면도의 일례이며, 도 3에 도시한 구성과 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 4에서, 각 개구 오목부(201, 202)는 배면(210)에 관통하지 않은 대략 구 형상으로 형성되어 있고, 케이스(110)의 전면(200)에 형성되어 있는 개구단(211, 212)으로부터 음파를 입사하는 구조로 되어 있다. 또한, 이들 개구 오목부(201, 202)의 형상은, 구 형상에 한하지 않고, 예를 들면 랜덤한 곡면으로 이루어지는 입체 형상이나 다면체 형상이어도 된다. 외부로부터의 음파는, 개구단(211, 212)으로부터만 개구 오목부(201, 202)에 입사되고, 그 이외의 방향으로부터의 음파는, 흡음 부재로 형성되어 있는 케이스(110)에 의해 차폐되어 있기 때문에 개구 오목부(201, 202)에 입사되지 않는다. 이 구조에 의해, 마이크로폰 어레이(113)(도 1 참조)의 지향성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 각 개구 오목부(201, 202)의 내부에 배설된 각 마이크로폰(111, 112)은, 각각 내주벽(301, 302)으로부터 각 마이크로폰(111, 112)에 대해 직교하는 방향으로 연장하는 복수의 지지 스프링(103)에 의해, 각 개구 오목부(201, 202)의 용적 중심점과는 서로 다른 위치에서 케이스(110)에 고정 지지되어 있다. 또한, 각 마이크로폰(111, 112)은, 이들 내부에 구비된 진동판(111a, 112a)의 주면이 동일 평면(도 4에서는 점선 F로 나타냄) 상에 배치되는 상태로 각 개구 오목부(201, 202)의 내부에 배설되어 있다.
이와 같이, 진동판(111a, 112a)의 주면이 동일 평면 상에 배치되도록 마이크로폰(111, 112)이 개구 오목부(201, 202) 내에 배설됨으로써, 후단의 신호 처리부(102)의 위상기(121)에서의 위상 조정 처리가 각 마이크로폰(111, 112)으로 동등하게 된다. 또한, 진동판(111a, 112a)의 주면이 동일 평면 상에 배치되도록 각 마이크로폰(111, 112)을 배설하면, 각 마이크로폰(111, 112)마다 개구 오목부(201, 202) 내에서의 세세한 배설 위치 조정을 행할 필요가 없어지기 때문에, 수음 장치(101)의 조립 작업을 간소화할 수 있다. 여기서, 개구 오목부(201)를 예로 들어 마이크로폰(111)의 배설 상태에 대해 설명한다.
도 5에서, 개구 오목부(201)의 내부에 배설된 마이크로폰(111)은, 복수의 지지 스프링(103)에 의해, 개구 오목부(201)의 내주벽(301)과 비밀착 상태로, 또한 개구 오목부(201)의 용적 중심점과는 서로 다른 위치에서 고정 지지된다. 마이크로폰(111)은, 그 내부의 진동판(111a)의 주면이 도달하는 음파(도시하지 않음)를 받는 상태로 되도록 배설되어 있다. 이와 같은 상태일 때, 예를 들면 「케이스(110)의 질량≫마이크로폰(111)의 질량」의 관계가 성립하는 경우, 지지 스프링(103)과 마이크로폰(111)의 질량의 공진 주파수가, 예를 들면 50㎐∼100㎐의 주파수대를 포함하는 저주파수 대역에 없도록 지지 스프링(103)의 재질이 결정된다. 또한, 여기서는，1개의 마이크로폰(111, 112)에 대해 복수의 지지 스프링(103)에 의해 고정 지지를 행하였지만, 상술한 바와 같이 1개의 지지 스프링(103)으로 고정 지지하도록 구성하여도 된다.
이 구성에 따르면, 도 4에 도시한 바와 같이, 각 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 한편, 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)에 도달하는 음파 SWb는, 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)을 투과하고, 이들 내주벽(301, 302)에 의해 흡수되거나, 혹은 내주벽(301, 302)에 의해 반사되어, 개구 오목부(201, 202)로부터 출사된다. 이에 의해, 음파 SWb의 수음을 억제할 수 있다.
또한，이 구성에 따르면, 각 마이크로폰(111, 112)의 각 개구 오목부(201, 202) 내에서의 배설 위치가, 케이스(110)의 진동에 의한 각 개구 오목부(201, 202) 내에서의 음파의 집중점과는 서로 다른 위치이며, 또한 각 마이크로폰(111, 112)이 저주파수 대역에 공진 주파수가 없도록 선정된 재질의 지지 스프링(103)에 의해 내주벽(301, 302)과 비밀착 상태로 고정 지지된다. 이 때문에, 케이스(110)가 진동함으로써 발생하는 각 마이크로폰(111, 112)에의 기계적인 진동 및 이 진동에 의해 발생하는 전기 신호의 양자를 차폐하여, 고정밀도의 음파의 수음을 행하는 것이 가 능하게 된다.
이와 같이, 본 실시예 1에 따른 수음 장치(101)에 따르면, 소정 방향으로부터만 도래하는 음파를 수음함과 함께, 소정 방향 이외의 방향으로부터 도래하는 음파와 기계적인 진동에 의해 발생하는 음파의 수음을 효과적으로 방지함으로써, 목적 음파를 정밀도 좋게 효율적으로 검출하여 인식할 수 있어, 지향성이 높은 S/N비를 향상시키는 것이 가능한 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
다음으로, 도 4에 도시한 수음 장치(101)의 다른 예에 대해 설명한다. 도 6은, 실시예 1에 따른 수음 장치(101)의 다른 예를 도시하는 단면도이다. 도 6에서, 배면(210)에 관통하지 않은 대략 구 형상의 각 개구 오목부(201, 202) 내에 배설된 마이크로폰(111, 112)은, 그 진동판(111a, 112a)의 주면이 배치되는 평면이 동일 평면으로는 되지 않고, 각 평면 사이가 예를 들면 소정의 간격 D를 두고 평행하게 배치되도록 하는 상태로 배설되어 있다.
이와 같은 구성에서도, 각 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 단, 각 개구 오목부(201, 202) 내에서의 마이크로폰(111, 112)의 배설 위치가 균등하지 않고 미묘한 상위가 있으므로, 신호 처리부(102)(도 1 참조) 내의 위상기(121)에서의 처리가 마이크로폰(111) 및 마이크로폰(112)으로부터의 출력 신호마다 서로 다르게 되지만, 도 4에 도시한 수음 장치(101)와 마찬가지로, 목적 음파를 정밀도 좋게 효율적으로 검출하여 인식할 수 있어, 지향성이 높은 S/N비를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
<실시예 2>
다음으로, 실시예 2에 따른 수음 장치에 대해 설명한다. 실시예 2에 따른 수음 장치는, 각 개구 오목부의 내주벽의 재질이 서로 다른 예이다. 도 7은, 실시예 2에 따른 수음 장치의 단면도이다. 이 도 7에 도시한 단면도는, 도 3에 도시한 수음 장치(101)의 단면도의 일례이다. 또한, 도 3∼도 6에 도시한 구성과 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 7에서, 케이스(110)는, 각 마이크로폰(111, 112)마다 경도가 서로 다른 흡음 부재로 이루어지는 복수(도 7에서는 2개)의 셀(411, 412)에 의해 구성되어 있다. 배면(210)에 관통하지 않은 대략 구 형상의 각 개구 오목부(201, 202)는 셀(411, 412)마다 형성되어 있고, 개구 오목부(201, 202)마다 마이크로폰(111, 112)이 수용되어 있다. 각 셀(411, 412)의 재질은, 예를 들면 상술한 아크릴계 수지, 실리콘 고무, 우레탄, 알루미늄 등으로부터 선택된다. 구체적으로는, 예를 들면 한쪽의 셀(411)의 재질을 아크릴계 수지, 다른 쪽의 셀(412)의 재질을 실리콘 고무로 할 수 있다.
이 구성에 따르면, 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 이에 대해, 셀(411, 412)의 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)에 도달한 음파 SWc(SWc1, SWc2)는, 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)에서 반사된다. 이 때, 한쪽의 셀(411)의 개구 오목부(201)의 내주벽(301)에서 반사된 음파 SWc1은, 한쪽의 셀(411)의 재질에 따라서 위상이 변화한다.
또한, 다른 쪽의 셀(412)의 개구 오목부(202)의 내주벽(302)에서 반사된 음파 SWc2는, 다른 쪽의 셀(412)의 재질에 따라서 위상이 변화한다. 한쪽의 셀(411)과 다른 쪽의 셀(412)은 재질의 경도가 서로 다르기 때문에, 음파 SWc1, SWc2의 위상 변화도 서로 다르게 된다. 따라서, 음파 SWc는, 음파 SWa의 위상차와는 서로 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되고, 도 1에 도시한 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음으로 판정된다.
또한, 실시예 1의 수음 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 마이크로폰(111, 112)의 배설 위치가, 케이스(110)의 진동에 의한 음파의 집중점과는 서로 다른 위치임과 함께, 마이크로폰(111, 112)이 저주파수 대역에 공진 주파수가 없도록 하는 지지 스프링(103)에 의해 내주벽(301, 302)과 비밀착 상태로 고정 지지되어 있으므로, 기계적인 진동 및 이 진동에 의해 발생하는 전기 신호의 양자를 차폐하여, 고정밀도의 음파의 수음이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시예 2에 따른 수음 장치(101)에 따르면, 실시예 1과 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다. 또한, 간단한 구성에 의해, 불요한 방향으로부터의 음파 SWc의 위상차를 흐트러뜨려, 목적 음원의 음성, 즉 음파 SWa의 음성을 고정밀도로 검출함과 함께, 기계적인 진동에 의해 발생하는 불요한 저주파수 대역의 음파를 차폐할 수 있어, 지향성이 좋고 고감도로 S/N비 향상이 가능한 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
<실시예 3>
다음으로, 실시예 3에 따른 수음 장치(101)에 대해 설명한다. 실시예 3에 따른 수음 장치는, 각 개구 오목부의 내주벽을 구성하는 케이스나 흡음 부재의 재질이 서로 다른 예이다. 도 8은, 실시예 3에 따른 수음 장치의 단면도이다. 이 도 8에 도시한 단면도는, 도 3에 도시한 수음 장치(101)의 단면도의 일례이다. 또한, 도 3∼도 7에 도시한 구성과 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 8에서, 배면(210)에 관통하지 않은 대략 구 형상의 개구 오목부(202)의 내주벽(502)은, 케이스(110)와는 경도가 서로 다른 폴러스 형상의 흡음 부재(500)로 형성되어 있다. 케이스(110) 및 내주벽(502)을 구성하는 흡음 부재(500)의 재질은, 예를 들면 상술한 아크릴계 수지, 실리콘 고무, 우레탄, 알루미늄 등으로부터 선택된다. 구체적으로는, 예를 들면 케이스(110)의 재질을 아크릴계 수지로 한 경우, 내주벽(502)을 구성하는 흡음 부재(500)의 재질은 아크릴계 수지 이외의 재질, 예를 들면 실리콘 고무로 한다.
이 구성에 따르면, 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 이에 대해, 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(301)에 도달한 음파 SWc1은, 개구 오목부(201)의 내주벽(301)에서 반사된다. 이 때, 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(301)에서 반사된 음파 SWc1은, 케이스(110)의 재질에 따라서 위상이 변화한다.
또한, 다른 쪽의 개구 오목부(202)의 내주벽(502)에서 반사된 음파 SWc2는, 다른 쪽의 내주벽(502)을 구성하는 흡음 부재(500)의 재질에 따라서 위상이 변화한 다. 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(301)을 구성하는 케이스(110)의 재질과, 다른 쪽의 개구 오목부(202)의 내주벽(502)을 구성하는 흡음 부재(500)의 재질은 경도가 서로 다르기 때문에, 음파 SWc1, SWc2의 위상 변화도 서로 다르게 된다. 따라서, 음파 SWc는, 음파 SWa의 위상차와는 서로 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되고, 도 1에 도시한 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음으로 판정된다.
또한, 실시예 1 및 실시예 2의 수음 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 마이크로폰(111, 112)의 배설 위치가, 케이스(110)의 진동에 의한 음파의 집중점과는 서로 다른 위치임과 함께, 마이크로폰(111, 112)이 저주파수 대역에 공진 주파수가 없도록 하는 지지 스프링(103)에 의해 내주벽(301, 502)과 비밀착 상태로 고정 지지되어 있으므로, 기계적인 진동 및 이 진동에 의해 발생하는 전기 신호의 양자를 차폐하여, 고정밀도의 음파의 수음이 가능해진다.
다음으로, 도 8에 도시한 수음 장치(101)의 다른 예에 대해 설명한다. 도 9는, 실시예 3에 따른 수음 장치(101)의 다른 예를 도시하는 단면도이다. 도 9에서, 배면(210)에 관통하지 않은 대략 구 형상의 각 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(601, 502)은, 서로 다른 흡음 부재(600, 500)로 구성되어 있다. 흡음 부재(600)의 재질도, 흡음 부재(500)와 마찬가지로, 예를 들면 상술한 아크릴계 수지, 실리콘 고무, 우레탄, 알루미늄 등으로부터 선택된다. 구체적으로는, 예를 들면 내주벽(601)을 구성하는 흡음 부재(600)의 재질을 아크릴계 수지로 한 경우, 내주벽(502)을 구성하는 흡음 부재(500)의 재질은 아크릴계 수지 이외의 재질, 예를 들면 실리콘 고무로 한다.
이 구성에서도, 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 이에 대해, 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(601)에 도달한 음파 SWc1은, 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(601)에서 반사된다. 이 때, 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(601)에서 반사된 음파 SWc1은, 케이스(110)의 재질에 따라서 위상이 변화한다.
또한, 다른 쪽의 개구 오목부(202)의 내주벽(502)에서 반사된 음파 SWc2는, 내주벽(502)을 구성하는 흡음 부재(500)의 재질에 따라서 위상이 변화한다. 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(601)을 구성하는 흡음 부재(600)의 재질과, 다른 쪽의 개구 오목부(202)의 내주벽(502)을 구성하는 흡음 부재(500)의 재질은 경도가 서로 다르기 때문에, 음파 SWc1, SWc2의 위상 변화도 서로 다르게 된다. 따라서, 음파 SWc는, 음파 SWa의 위상차와는 서로 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되고, 도 1에 도시한 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음으로 판정된다.
또한, 실시예 1 및 실시예 2의 수음 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 마이크로폰(111, 112)의 배설 위치가, 케이스(110)의 진동에 의한 음파의 집중점과는 서로 다른 위치임과 함께, 마이크로폰(111, 112)이 저주파수 대역에 공진 주파수가 없도록 하는 지지 스프링(103)에 의해 내주벽(601, 502)과 비밀착 상태로 고정 지지되어 있으므로, 기계적인 진동 및 이 진동에 의해 발생하는 전기 신호의 양자를 차폐하여, 고정밀도의 음파의 수음이 가능해진다.
다음으로, 도 8에 도시한 수음 장치(101)의 별도의 예에 대해 설명한다. 도 10은, 실시예 3에 따른 수음 장치(101)의 다른 예를 도시하는 단면도이다. 도 10에서, 배면(210)에 관통하지 않은 대략 구 형상의 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(701)은, 복수(도 10에서는 2 종류)의 흡음 부재(500, 600)로 구성되어 있다. 또한, 배면(210)에 관통하지 않은 대략 구 형상의 다른 쪽의 개구 오목부(202)의 내주벽(702)도 복수(도 10에서는 2 종류)의 흡음 부재(500, 600)로 구성되어 있다.
흡음 부재(500, 600)의 배치는, 양쪽 개구 오목부(201, 202)에서 서로 다르고, 각 개구 오목부(201, 202)에서 동일한 음파가 도달한 경우에는, 서로 다른 흡음 부재(500, 600)의 표면에서 반사되게 된다. 이에 의해, 양쪽 내주벽(701, 702)에서 반사되는 음파 SWc1, SWc2의 위상을 보다 랜덤하게 변화시킬 수 있다. 따라서, 음파 SWc는, 음파 SWa의 위상차와는 서로 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되고, 도 1에 도시한 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음으로 판정된다.
이와 같이, 본 실시예 3에 따른 수음 장치(101)에 따르면, 실시예 1 및 실시예 2와 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다. 또한, 간단한 구성에 의해, 불요한 방향으로부터의 음파 SWc의 위상차를 흐트러뜨려, 목적 음원의 음성, 즉 음파 SWa의 음성을 고정밀도로 검출함과 함께, 기계적인 진동에 의해 발생하는 불요한 저주파수 대역의 음파를 차폐할 수 있어, 지향성이 좋고 고감도로 S/N비 향상이 가능한 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
<실시예 4>
다음으로, 실시예 4에 따른 수음 장치에 대해 설명한다. 실시예 4에 따른 수음 장치는, 각 개구 오목부의 형상이 서로 다른 예이다. 도 11은, 실시예 4에 따른 수음 장치의 단면도이다. 이 도 11에 도시한 단면도는, 도 3에 도시한 수음 장치(101)의 단면도의 일례이다. 또한, 도 3에 도시한 구성과 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 11에서, 양쪽 개구 오목부(201, 802)는, 서로 다른 형상으로 구성되어 있다. 도 11에서는 일례로서, 배면(210)에 관통하지 않은 한쪽의 개구 오목부(201)를 단면 대략 원 형상, 즉 대략 구 형상으로 하고 있고, 또한 배면(210)에 관통하지 않은 다른 쪽의 개구 오목부(802)를 단면 대략 다각 형상, 즉 대략 다면체 형상으로 하고 있다.
이 구성에 따르면, 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 이에 대해, 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(301)에 도달한 음파 SWc1은, 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(301)에서 반사되어, 마이크로폰(111)에 수음된다.
또한, 다른 쪽의 개구 오목부(802)의 내주벽(812)에 도달한 음파 SWc2는, 다른 쪽의 개구 오목부(802)의 내주벽(812)에서 반사되어, 마이크로폰(112)에 수음된다. 여기서, 케이스(110)에서의 개구 오목부(201, 802)는 서로 다른 형상이기 때문에, 음파 SWc1의 반사 행로 길이와 음파 SWc2의 반사 행로 길이가 서로 다른 행로 길이로 된다. 따라서, 음파 SWc는 음파 SWa의 위상차와는 서로 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되고, 도 1에 도시한 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음으로 판정된다.
또한, 실시예 1의 수음 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 마이크로폰(111, 112)의 배설 위치가, 케이스(110)의 진동에 의한 음파의 집중점과는 서로 다른 위치임과 함께, 마이크로폰(111, 112)이 저주파수 대역에 공진 주파수가 없도록 하는 지지 스프링(103)에 의해 내주벽(301, 812)과 비밀착 상태로 고정 지지되어 있으므로, 기계적인 진동 및 이 진동에 의해 발생하는 전기 신호의 양자를 차폐하여, 고정밀도의 음파의 수음이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시예 4에 따른 수음 장치(101)에 따르면, 실시예 1과 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다. 또한, 간단한 구성에 의해, 특히 개구 오목부의 형상을 서로 다르게 하는 것만으로, 불요한 방향으로부터의 음파 SWc의 위상차를 흐트러뜨려, 목적 음원의 음성, 즉 음파 SWa의 음성을 고정밀도로 검출함과 함께, 기계적인 진동에 의해 발생하는 불요한 저주파수 대역의 음파를 차폐할 수 있어, 지향성이 좋고 고감도로 S/N비 향상이 가능한 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
<실시예 5>
다음으로, 실시예 5에 따른 수음 장치에 대해 설명한다. 실시예 5에 따른 수음 장치는, 각 개구 오목부의 형상이 서로 다른 예이다. 도 12는, 실시예 5에 따른 수음 장치의 단면도이다. 이 도 12에 도시한 단면도는, 도 3에 도시한 수음 장치(101)의 단면도의 일례이다. 또한, 도 3에 도시한 구성과 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 12에서, 배면(210)에 관통하지 않은 개구 오목부(201, 912)는, 동일 형상으로 되어 있다. 도 12에서는, 일례로서, 양쪽 개구 오목부(201, 912)는, 동일한 단면 대략 원 형상, 즉 대략 구 형상으로 되어 있다. 개구 오목부(201)의 표면으로 되는 내주벽(301)이 평활면으로 되어 있는 한편, 개구 오목부(912)의 표면으로 되는 내주벽(902)은, 랜덤한 요철(돌기)이 형성되어 있다. 이 요철의 고저차는 자유롭게 설정할 수 있지만, 음파의 진동에 의해 꺾이지 않는 정도의 돌기로 하면 된다. 실제로는, 예를 들면 고저차는 2㎜∼4㎜이고, 보다 구체적으로는 3㎜의 고저차를 두고 설정되는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 이에 대해, 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(301)에 도달한 음파 SWc1은, 한쪽의 개구 오목부(201)의 내주벽(301)에서 반사되어, 마이크로폰(111)에 수음된다.
또한, 다른 쪽의 개구 오목부(912)의 내주벽(902)에 도달한 음파 SWc2는, 다른 쪽의 개구 오목부(912)의 내주벽(902)에서 반사되어, 마이크로폰(112)에 수음된다. 여기서, 케이스(110)에서의 개구 오목부(201, 912)는 서로 다른 형상이기 때문에, 음파 SWc1의 반사 행로 길이와 음파 SWc2의 반사 행로 길이가 서로 다른 행로 길이로 된다.
이에 의해, 음파 SWc는, 음파 SWc1의 반사 행로 길이와 음파 SWc2의 반사 행로 길이의 행로차에 따른 위상차가 생기게 된다. 따라서, 음파 SWc는, 음파 SWa의 위상차와는 서로 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되고, 도 1에 도시한 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음으로 판정된다.
또한, 실시예 1의 수음 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 마이크로폰(111, 112)의 배설 위치가, 케이스(110)의 진동에 의한 음파의 집중점과는 서로 다른 위치임과 함께, 마이크로폰(111, 112)이 저주파수 대역에 공진 주파수가 없도록 하는 지지 스프링(103)에 의해 내주벽(301, 902)과 비밀착 상태로 고정 지지되어 있으므로, 기계적인 진동 및 이 진동에 의해 발생하는 전기 신호의 양자를 차폐하여, 고정밀도의 음파의 수음이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시예 5에 따른 수음 장치(101)에 따르면, 실시예 1과 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다. 또한，본 실시예 5에서는, 양쪽 개구 오목부(201, 912)를 동일한 금형 등을 이용하여 동일 형상으로 성형하고, 개구 오목부(912)의 표면에만 요철을 실시함으로써 내주벽(301)과는 서로 다른 내주벽(902)을 형성할 수 있으므로，수음 장치(101)를 의해 간단히 제작할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 또한，내주벽(301)에 대해서도 내주벽(902)과 마찬가지이며, 또한 내주벽(902)과는 서로 다른 형상의 랜덤한 요철(돌기)을 형성하여도 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 이와 같은 간단한 구성에 의해, 특히 개구 오목부의 표면 형상을 서로 다르게 하는 것만으로, 불요한 방향으로부터의 음파 SWc의 위상차를 흐트러뜨려, 목적 음원의 음성, 즉 음파 SWa의 음성을 고정밀도로 검출함과 함께, 기계적인 진동에 의해 발생하는 불요한 저주파수 대역의 음파를 차폐할 수 있어, 지향성이 좋고 고감도로 S/N비 향상이 가능한 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
<실시예 6>
다음으로, 실시예 6에 따른 수음 장치에 대해 설명한다. 실시예 6에 따른 수음 장치는, 각 개구 오목부 내에서 마이크로폰(111, 112)을 고정 지지하는 지지체의 구성이 서로 다른 예이다. 도 13은, 실시예 6에 따른 수음 장치의 단면도이다. 이 도 13에 도시한 단면도는, 도 3에 도시한 수음 장치(101)의 개구 오목부(201, 202) 내의 구조를 변경한 단면도의 일례이다. 또한, 도 3에 도시한 구성과 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 13에서, 배면(210)에 관통하지 않은 각 개구 오목부(201, 202)는 대략 구 형상으로 형성되어 있고, 케이스(110)의 전면(200)에 형성되어 있는 개구단(211, 212)으로부터 음파를 입사하는 구조로 되어 있다. 이들 개구 오목부(201, 202)의 내부에 배설된 각 마이크로폰(111, 112)은, 각각 상술한 지지 스프링(103) 대신에, 예를 들면 내주벽(301, 302)에 대해 밀착함과 함께 마이크로폰(111, 112)의 음파 도달측의 면 이외를 덮는 지지 스폰지(106)에 의해, 각 개구 오목부(201, 202)의 용적 중심점과는 서로 다른 위치이며, 또한 도시하지 않은 각각의 진동판의 주면이 동일 평면 상에 배치되는 위치에서 케이스(110)에 고정 지지되어 있다.
지지 스폰지(106)은, 상술한 바와 같이 아크릴계 혹은 실리콘 고무계의 스폰지재로 이루어지고, 마이크로폰(111, 112)을 각각 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)과는 비밀착 상태로 되도록 고정 지지한다. 그리고, 예를 들면 「케이스(110)의 질량≫마이크로폰(111, 112)의 질량」의 관계가 성립하는 경우, 지지 스폰지(106)와 마이크로폰(111)의 질량의 공진 주파수가, 예를 들면 50㎐∼100㎐의 주파수대를 포함하는 저주파수 대역에 없도록 지지 스폰지(106)의 재질이 결정된 다.
또한, 도시는 생략하지만, 지지 스폰지(106)는, 마이크로폰(111, 112)을 각각 내포하는 상태로 개구 오목부(201, 202)의 내부 공간을 폐색하도록 배설되어 있어도 된다. 또한, 지지 스폰지(106)와 내주벽(301, 302)은, 예를 들면 수지 접착제 등에 의해 접착되어 있어도 된다.
또한, 마이크로폰(111, 112)의 지지체로서는, 상술한 지지 스프링(103)이나 지지 스폰지(106)를 조합하여 이용하거나, 탄성을 구비한 막대 형상의 지지체(도시하지 않음)를 이용하거나 하여도 된다. 지지 스프링(103) 및 지지 스폰지(106)를 조합하여 이용하는 경우에는, 예를 들면 지지 스폰지(106)를 마이크로폰(111, 112)의 음파 도달측의 면과 반대측의 면을 고정 지지하도록 배치하고, 지지 스프링(103)을 마이크로폰(111, 112)의 음파 도달 방향과 직교하는 방향의 면에 배치하여 마이크로폰(111, 112)을 고정 지지하도록 하여도 된다.
이 구성에 따르면, 도 13에 도시한 바와 같이, 각 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 한편, 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)에 도달하는 음파 SWb는, 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)을 투과하고, 이들 내주벽(301, 302)에 의해 흡수되거나, 혹은 내주벽(301, 302)에 의해 반사되어, 개구 오목부(201, 202)로부터 출사된다.
또한，이 구성에 따르면, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 마이크로폰(111, 112)의 각 개구 오목부(201, 202) 내에서의 배설 위치가, 케이스(110)의 진동에 의 한 각 개구 오목부(201, 202) 내에서의 음파의 집중점과는 서로 다른 위치이며, 또한 각 마이크로폰(111, 112)이 저주파수 대역에 공진 주파수가 없도록 선정된 재질의 지지 스폰지(106)에 의해 내주벽(301, 302)과 비밀착 상태로 고정 지지된다. 이 때문에, 케이스(110)가 진동함으로써 발생하는 각 마이크로폰(111, 112)에의 기계적인 진동 및 이 진동에 의해 발생하는 전기 신호의 양자를 차폐하여, 고정밀도의 음파의 수음을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한，이 구성에 따르면, 마이크로폰(111, 112)을 지지 스폰지(106)에 배설한 후, 지지 스폰지(106)를 개구 오목부(201, 202) 내에 부착한다고 하는 간단한 작업으로 마이크로폰(111, 112)을 케이스(110)에 부착할 수 있으므로, 조립 작업을 간소화하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 본 실시예 6에 따른 수음 장치(101)에 따르면, 소정 방향으로부터만 도래하는 음파를 수음함과 함께, 소정 방향 이외의 방향으로부터 도래하는 음파와 기계적인 진동에 의해 발생하는 음파의 수음을 효과적으로 방지함으로써, 목적 음파를 정밀도 좋게 효율적으로 검출할 수 있어, 지향성이 높은 S/N비를 향상시키는 것이 가능한 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
<실시예 7>
다음으로, 실시예 7에 따른 수음 장치에 대해 설명한다. 실시예 7에 따른 수음 장치는, 각 개구 오목부의 내주벽의 재질이 서로 다른 예이다. 도 14는, 실시예 7에 따른 수음 장치의 단면도이다. 이 도 14에 도시한 단면도는, 도 3에 도시한 수음 장치(101)의 개구 오목부(201, 202) 내의 구조를 변경한 단면도의 일례 이다. 또한, 도 3 및 도 13에 도시한 구성과 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 14에서, 케이스(110)는, 각 마이크로폰(111, 112)마다 경도가 서로 다른 흡음 부재로 이루어지는 복수(도 14에서는 2개)의 셀(411, 412)에 의해 구성되어 있다. 배면(210)에 관통하지 않은 대략 구 형상의 각 개구 오목부(201, 202)는 셀(411, 412)마다 형성되어 있고, 개구 오목부(201, 202)마다 마이크로폰(111, 112)이 지지 스폰지(106)를 통하여 수용되어 있다. 각 셀(411, 412)의 재질은, 예를 들면 상술한 아크릴계 수지, 실리콘 고무, 우레탄, 알루미늄 등으로부터 선택된다. 구체적으로는, 예를 들면 한쪽의 셀(411)의 재질을 아크릴계 수지, 다른 쪽의 셀(412)의 재질을 실리콘 고무로 할 수 있다.
이 구성에 따르면, 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 이에 대해, 셀(411, 412)의 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)에 도달한 음파 SWc(SWc1, SWc2)는, 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)에서 반사된다. 이 때, 한쪽의 셀(411)의 개구 오목부(201)의 내주벽(301)에서 반사된 음파 SWc1은, 한쪽의 셀(411)의 재질에 따라서 위상이 변화한다.
또한, 다른 쪽의 셀(412)의 개구 오목부(202)의 내주벽(302)에서 반사된 음파 SWc2는, 다른 쪽의 셀(412)의 재질에 따라서 위상이 변화한다. 한쪽의 셀(411)과 다른 쪽의 셀(412)은 재질의 경도가 서로 다르기 때문에, 음파 SWc1, SWc2의 위상 변화도 서로 다르게 된다. 따라서, 음파 SWc는, 음파 SWa의 위상차와는 서로 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되고, 도 1에 도시한 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음으로 판정된다.
이 구성에 따르면, 실시예 6의 수음 장치(101)의 경우와 마찬가지로, 마이크로폰(111, 112)의 각 개구 오목부(201, 202) 내에서의 배설 위치가, 케이스(110)의 진동에 의한 각 개구 오목부(201, 202) 내에서의 음파의 집중점과는 서로 다른 위치이며, 또한 각 마이크로폰(111, 112)이 저주파수 대역에 공진 주파수가 없도록 선정된 재질의 지지 스폰지(106)에 의해 내주벽(301, 302)과 비밀착 상태로 고정 지지된다. 이 때문에, 케이스(110)가 진동함으로써 발생하는 각 마이크로폰(111, 112)에의 기계적인 진동 및 이 진동에 의해 발생하는 전기 신호의 양자를 차폐하여, 고정밀도의 음파의 수음을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한，이 구성에 따르면, 마이크로폰(111, 112)을 지지 스폰지(106)에 배설한 후, 지지 스폰지(106)를 개구 오목부(201, 202) 내에 부착한다고 하는 간단한 작업으로 마이크로폰(111, 112)을 케이스(110)에 부착할 수 있으므로, 조립 작업을 간소화하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 본 실시예 7에 따른 수음 장치(101)에 따르면, 실시예 6과 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다. 또한, 간단한 구성에 의해, 불요한 방향으로부터의 음파 SWc의 위상차를 흐트러뜨려, 목적 음원의 음성, 즉 음파 SWa의 음성을 고정밀도로 검출함과 함께, 기계적인 진동에 의해 발생하는 불요한 저주파수 대역의 음파를 차폐할 수 있어, 지향성이 좋고 고감도로 S/N비 향상이 가능한 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
<실시예 8>
다음으로, 실시예 8에 따른 수음 장치에 대해 설명한다. 실시예 8에 따른 수음 장치는, 케이스(110)의 배면(210)에 관통하지 않은 파라볼라 형상의 각 개구 오목부 내에서, 마이크로폰(111, 112)을 고정 지지하는 지지체 자신은 관통하고 있는 구성의 예이다. 도 15는, 실시예 8에 따른 수음 장치의 단면도이다. 이 도 15에 도시한 단면도는, 도 3에 도시한 수음 장치(101)의 개구 오목부(201, 202) 내의 구조를 변경한 단면도의 일례이다. 또한, 도 3에 도시한 구성과 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 15에서, 배면(210)에 관통하지 않은 각 개구 오목부(201, 202)는 대략 구 형상으로 형성되어 있고, 각 셀(411, 412)에 의해 구성되는 케이스(110)의 전면(200)에 형성되어 있는 개구단(211, 212)으로부터 음파를 입사하는 구조로 되어 있다. 이들 개구 오목부(201, 202)의 내부에 배설된 각 마이크로폰(111, 112)은, 각각 상술한 지지 스프링(103) 대신에, 예를 들면 내주벽(301, 302)에 대해 밀착함과 함께 마이크로폰(111, 112)의 음파 도달측의 면 이외를 덮고, 배면(210)에 관통하고 있는 지지 실리콘 고무(107)에 의해 지지되어 있고, 각 개구 오목부(201, 202)의 용적 중심점과는 서로 다른 위치이며, 또한 도시하지 않은 각각의 진동판의 주면이 동일 평면 상에 배치되는 위치에서 케이스(110)에 고정 지지되어 있다.
지지 실리콘 고무(107)는, 마이크로폰(111, 112)을 각각 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)과는 비밀착 상태로 되도록 고정 지지한다. 그리고, 예를 들면 「케이스(110)의 질량≫마이크로폰(111, 112)의 질량」의 관계가 성립하는 경 우, 지지 실리콘 고무(107)와 마이크로폰(111)의 질량의 공진 주파수가, 예를 들면 50㎐∼100㎐의 주파수대를 포함하는 저주파수 대역에 없도록 지지 실리콘 고무(107)의 재질이 결정된다.
이 구성에 따르면, 도 15에 도시한 바와 같이, 각 마이크로폰(111, 112)에 직접 도달한 음파 SWa는, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 직접 수음된다. 한편, 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)에 도달하는 음파 SWb는, 개구 오목부(201, 202)의 내주벽(301, 302)을 투과하고, 이들 내주벽(301, 302)에 의해 흡수되거나, 혹은 내주벽(301, 302)에 의해 반사되어, 개구 오목부(201, 202)으로부터 출사된다.
또한，이 구성에 따르면, 실시예 1의 경우와 마찬가지로，마이크로폰(111, 112)의 각 개구 오목부(201, 202) 내에서의 배설 위치가, 케이스(110)의 진동에 의한 각 개구 오목부(201, 202) 내에서의 음파의 집중점과는 서로 다른 위치이며, 또한 각 마이크로폰(111, 112)이 저주파수 대역에 공진 주파수가 없도록 선정된 재질의 지지 실리콘 고무(107)에 의해 내주벽(301, 302)과 비밀착 상태로 고정 지지된다. 이 때문에, 케이스(110)가 진동함으로써 발생하는 각 마이크로폰(111, 112)에의 기계적인 진동 및 이 진동에 의해 발생하는 전기 신호의 양자를 차폐하여, 고정 밀도의 음파의 수음을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한，이 구성에 따르면, 마이크로폰(111, 112)을 지지 실리콘 고무(107)에 배설한 후, 지지 실리콘 고무(107)를 개구 오목부(201, 202) 내에 부착한다고 하는 간단한 작업으로 마이크로폰(111, 112)을 케이스(110)에 부착할 수 있으므로, 조립 작업을 간소화하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 본 실시예 8에 따른 수음 장치(101)에 따르면, 소정 방향으로부터만 도래하는 음파를 수음함과 함께, 소정 방향 이외의 방향으로부터 도래하는 음파와 기계적인 진동에 의해 발생하는 음파의 수음을 효과적으로 방지함으로써, 목적 음파를 정밀도 좋게 효율적으로 검출할 수 있어, 지향성이 높은 S/N비를 향상시키는 것이 가능한 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
<주파수 진폭 및 주파수 특성의 시간 변화의 비교>
다음으로, 종래의 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치에 의한 주파수 진폭 및 주파수 특성의 시간 변화와, 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치에 의한 주파수 진폭 및 주파수 특성의 시간 변화에 대해 설명한다. 도 16은, 종래의 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치에 의한 주파수 진폭 및 주파수 특성의 시간 변화를 나타내는 설명도이며, 도 17은, 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치에 의한 주파수 진폭 및 주파수 특성의 시간 변화를 나타내는 설명도이다.
도 16 및 도 17에 나타낸 그래프(1601, 1701)에서, 종축은 음성 처리 장치(100)(도 1 참조)로부터 출력되는, 예를 들면 20㎐∼200㎐의 저주파수 대역에 포함되는 차량의 주행 등에 의해 발생한 진폭이 큰 전기 신호의 진폭, 횡축은 경과 시간(T)이며, 이들 전기 신호의 진폭 및 경과 시간을 3차원적으로 묘화한 것이 입체 그래프(1602, 1702)이다.
도 16과 도 17에 나타낸 그래프(1601, 1701) 및 입체 그래프(1602, 1702)를 각각 비교하면, 도 16의 그래프(1601) 및 입체 그래프(1602)에 나타낸 전기 신호의 파형은, 경과 시간 2T를 넘어 경과 시간 4T의 앞까지, 및 경과 시간 5T를 넘은 부근에서 벗어나(범위 오버하여) 있다. 이 때문에, 예를 들면 인간의 음성이 포함되는 주파수 대역의 전기 신호도 일부가 소멸하게 된다. 한편, 도 17의 그래프(1701) 및 입체 그래프(1702)에 나타낸 전기 신호의 파형은, 상기 실시예 1∼8에서 설명한 구조와, 마이크로폰 어레이(113)로부터의 출력 신호를 필터(104), 증폭기(105) 및 위상기(121)의 순번으로 처리하는 구조에 의해, 안정된 상태를 나타내고 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치(101)를 포함하는 음성 처리 장치(100)에서는, 목적 음원으로부터의 음파를 정밀도 좋게 수음하고, 잡음원으로부터의 음파를 효율적으로 제거하여, 음성 인식률 및 S/N비를 향상시킬 수 있다.
<수음 장치의 적용예>
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치의 적용예에 대해 설명한다. 도 18∼도 20은, 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치의 적용예를 도시하는 설명도이다. 도 18은, 비디오 카메라에 적용한 예이다. 수음 장치(101)는, 비디오　카메라(1800)에 내장되어 있고, 전면(200)과 슬릿판부(1801)가 접촉한다. 또한, 도 19는 손목 시계에 적용한 예이다.
수음 장치(101)는, 손목 시계(1900)의 시계반의 좌우 양단에 내장되고, 각각 전면(200)과 슬릿판부(1901)가 접촉한다. 또한, 도 20은, 휴대 전화기에 적용한 예이다. 수음 장치(101)는, 휴대 전화기(2000)의 송화부에 내장되고, 전면(200)과 슬릿판부(2001)가 접촉한다. 이에 의해, 목적 음원으로부터의 음파를 정밀도 좋게 수음할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에서는 소정 방향으로부터만 도래하는 음파를 수음함과 함께, 소정 방향 이외의 방향으로부터 도래하는 음파와 기계적인 진동에 의해 발생하는 음파의 수음을 효과적으로 방지함으로써, 목적 음원으로부터의 음파를 정밀도 좋게 효율적으로 검출하여 인식할 수 있어, 마이크로폰 어레이의 지향성이 높은 음성 인식률의 향상을 도모할 수 있는 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 또한, 간단한 구성에 의해, 불요한 방향으로부터의 음파의 위상차를 흐트러뜨려, 목적 음원으로부터의 음파를 고정밀도로 검출함과 함께, 기계적인 진동에 의해 발생하는 불요한 저주파수 대역의 음파를 차폐 할 수 있어, 지향성이 좋고 고감도로 S/N비 향상이 가능한 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 마이크로폰(111, 112)을 일렬로 배치하였지만, 수음 장치(101)를 적용하는 환경이나 장치에 따라서 2차원적으로 배치하는 것으로 하여도 된다. 또한, 상술한 실시 형태에 적용한 마이크로폰(111, 112)은, 무지향성의 마이크로폰인 것이 바람직하다. 이에 의해, 저렴한 수음 장치를 제공할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 마이크로폰(111, 112)을 지지체를 통하여 개구 오목부의 용적 중심점과는 서로 다른 위치이며 내주벽과 비밀착 상태로 되는 위치에 배설하는 구조와, 필터(104), 증폭기(105) 및 위상기(121)의 순번으로 소정의 저주파수 대역의 신호 성분을 제거하여 위상 조정을 행하는 구조를 양립시 켜 설명하였지만, 어느 한쪽만을 채용하여도, 지향성이 좋고 고감도로 S/N비 향상이 가능한 수음 장치를 실현하는 것이 가능하다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 수음 장치는, 실내나 차내 등 소정의 폐 공간에서 이용하는 마이크로폰 어레이에 유용하고, 특히 텔레비전 회의, 공장 내의 작업 로봇, 비디오　카메라, 손목 시계, 휴대 전화기 등에 적합하다.

Claims (9)

  1. 도래해 오는 음파를 수음하는 복수의 마이크로폰과,
    상기 복수의 마이크로폰이 각각 수용됨과 함께 상기 음파를 입사하는 복수의 개구 오목부가 형성된 케이스와,
    상기 복수의 개구 오목부의 내주벽과 상기 복수의 마이크로폰 사이에 각각 개재하고, 해당 복수의 마이크로폰을 상기 내주벽에 대해 각각 비밀착 상태로 지지 고정하는 지지체
    를 구비하고,
    상기 복수의 마이크로폰은,
    상기 지지체에 의해 상기 개구 오목부의 용적 중심점과는 서로 다른 위치에 각각 배설(配設)되어 있는 것을 특징으로 하는 수음 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로폰은,
    무지향성의 마이크로폰인 것을 특징으로 하는 수음 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로폰은,
    내부에 설치된 진동판의 주면이 동일 평면 상에 배치되도록 각각 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 수음 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지체는,
    상기 지지체와 상기 마이크로폰의 질량과의 공진 주파수가 50㎐∼100㎐의 주파수 대역에 포함되지 않는 재질의 탄성체에 의해 각각 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수음 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 탄성체는,
    스폰지재, 스프링재, 플라스틱재 및 엘라스토머 중, 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수음 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로폰으로부터 출력된 전기 신호를 입력받아, 해당 전기 신호에서의 50㎐∼100㎐의 주파수 대역에 존재하는 주파수 성분을 제거함과 함께, 나머지의 주파수 성분으로 이루어지는 전기 신호를 출력하는 하이패스 필터 회로와,
    상기 하이패스 필터 회로로부터 출력된 전기 신호를 증폭하는 증폭기와,
    상기 증폭기에 의해 증폭된 전기 신호에 기초하여, 상기 복수의 마이크로폰에 수음된 음파를 동상화하는 위상기
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 수음 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 위상기는,
    푸리에 변환에 의한 주파수-위상 스펙트럼을 이용한 위상 연산 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 수음 장치.
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