JP2007300513A

JP2007300513A - マイクロフォン装置

Info

Publication number: JP2007300513A
Application number: JP2006128014A
Authority: JP
Inventors: Kimiaki Ono; 公了小野; Katsumasa Sato; 克昌佐藤
Original assignee: ARI KK
Current assignee: ARI KK
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2007-11-15

Abstract

【課題】近接音源に対して平坦な周波数応答特性を有するマイクロフォン装置を提供する。
【解決手段】組をなす第１のマイクロフォン７と第２のマイクロフォン８を、近接音源９により生成される球面波音場に配置し、前記第１のマイクロフォン７を近接音源９に接近する位置にセットし、前記第２のマイクロフォン８を、前記マイクロフォン７と前記近接音源９との間の距離に比して遠方にセットした構成に構築されている。以上の構成により、近接音源に対して平坦な周波数応答特性を得ることができ、しかも低周波域での騒音抑圧効果を十分に確保することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、近接音源に対する周波数応答性を改善するマイクロフォン装置に関する。

ヘッドセットは話者に手軽にハンズフリー通話を可能にするものであり、コールセンターのオペレータ用のみならず、携帯電話のオプション、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を介した音声通信用端末として広く用いられている。

コールセンターで用いられるヘッドセットは図１３に示すように、話者２０がヘッドバンド２１を利用してレシーバ２２を話者２０の耳に宛がい、レシーバ２２から伸びるアーム２３の先端に取り付けられたマイクロフォン２４を口元付近に位置させ、話者２０の音声情報をマイクロフォン２４で拾い、話者が相手方と会話をする際に用いられる。図１３に示す前記ヘッドセットが使用される環境は、周囲騒音の影響が大きい環境であることが多い。特に、コールセンターでは、多くのオペレータがパーテションのない室内に比較的隣接して配置される場合が多く、特定話者のヘッドセットのマイクロフォンが、その前後左右のオペレータの声を拾ってしまうという問題が生じる。この問題を解決するために、ヘッドセット用マイクロフォンには接話型のマイクロフォンカプセルを用いて、マイクロフォンの指向性及び近接効果によって周囲騒音の影響を低減している場合が多い。

前記接話型のマイクロフォンカプセルの一例を模式化して図１４に示す。図１４に示すように接話型マイクロフォンカプセルは、ケース２５内を振動膜２６で前後２室に分離し、前記振動膜２６の前方に前面音孔２７を開口し、前記振動膜２６の後方に背面音孔２８を開口した構造に構成されている。

ケース２５の前面側から入来する波長λの音波をケース２５の前面音孔２７からケース２５内に引き込み、その音波の音圧Ｐ１を前記振動膜２６の前面に作用させている。またケース２５の前面側から入来する波長λの音波をケース２５の外側に迂回させて、ケース２５の背面音孔２８からケース２５内に引き込み、その音波の音圧Ｐ２を前記振動膜２６の背面に作用させている。前記振動膜２６は、前面と背面に作用する音圧Ｐ１，Ｐ２の差に比例する出力信号を出力している。

図１４に示す接話型のマイクロフォンカプセルにおいて、Ｌ＝１ｍの距離に位置する遠距離音場の周波数応答は図１５に実線で示す応答特性を示しており、近距離音場内での近接音源に対してＬ＝２．５ｃｍの距離に位置する前記マイクロフォンカプセルの周波数応答は図１５に点線で示す応答特性を示しており、低周波帯域での騒音抑圧効果を発揮している。

しかし、コールセンターの音環境は千差万別であり、接話型マイクロフォンカプセルの使用が必ずしも十分に効果的とは言えないのが現状である。また前記接話型マイクロフォンカプセル単独での使用では図１５に示すように、低周波域の音圧の出力レベルが高周波数域と比較して不足し、周波数応答も高域が持ち上がった形を示すため、音質の点でも問題がある。

また従来、開発されている複数のマイクロフォンを使用して收音するマイクロフォン装置について検討すると、図１６に示すタイプと、図１７に示すタイプとに分類される。それぞれのタイプに属する先行技術の代表例を掲げると、図１６に示すタイプには、特開８−２１３９３６号、特開平９−３２７０８４号、特開平５−２５６７７６号などに開示されたマイクロフォン装置が含まれる。図１７に示すタイプには、特許第２８９７２３０号に開示されたマイクロフォン装置が含まれる。ただし、これらの公報に開示されたマイクロフォン装置は一部であって、これ以外にも多数の公報に開示されたマイクロフォン装置が開発されている。

図１６に示すタイプのマイクロフォン装置は、遠方に位置する音源からの音情報を收音するために開発されたものであり、第１のマイクロフォン３０と第２のマイクロフォン３１を組み合わせている。

図１６に示すタイプのマイクロフォン装置はビデオテープレコーダなどに使用されるものであり、マイクロフォン装置を取り囲む環境としては、近距離に前記ビデオテープレコーダから発せられる騒音源が存在し、遠方距離に收音すべき撮影すべき人物が発する收音対象の音源が存在する。

図１６に示すタイプのマイクロフォン装置は、ビデオテープレコーダなどの付属品として取り付けられるものであり、しかも前記ビデオテープレコーダは撮影者の手のひらサイズまで小型化されている。したがって、前記マイクロフォン装置のサイズとしては、ビデオテープレコーダのサイズに対応させた小型化サイズが要求されており、前記第１のマイクロフォン３０と前記第２のマイクロフォン３１の間隔ｄを極力狭く設定している。因みに、前記間隔ｄは約１０ｍｍ程度に設定されている。

さらに図１６に示すタイプのマイクロフォン装置には、遠方距離音場での人物などの発する音情報を收音することが要求され、しかも、近距離音場でのビデオテープレコーダから生じる騒音を抑圧することが要求されている。そのため、図１６に示すように、第１のマイクロフォン３０が收音した音情報から、第２のマイクロフォン３１が收音した音情報を減算処理して、遠方距離音場における音源からの音情報のみを收音することは不可能である。

そこで、図１６に示すように、前記第１のマイクロフォン３０と前記第２のマイクロフォン３１の出力側に指向性形成・周波数特性補正回路３２を設けている。そして、前記指向性形成・周波数特性補正回路３２により、遠方距離音場の音源からの音情報を收音し、近距離音場の騒音を收音しないように指向性を形成している。さらに、前記指向性形成・周波数特性補正回路３２により收音した音情報の音声品質を向上させるために、周波数特性の補正を行っている。

以上のように図１６に示すタイプのマイクロフォン装置は、前記指向性形成・周波数特性補正回路３２が存在するため、小型化に限界がある。またマイクロフォン装置を小型化するためには、前記第１のマイクロフォン３０と前記第２のマイクロフォン３１の間隔ｄを極力狭く設定する必要がある。

しかし、前記第１のマイクロフォン３０と前記第２のマイクロフォン３１の間隔ｄは、收音可能な周波数域の上限値で決定されるものであるため、前記間隔ｄを狭く設定するということは、音声のエネルギーが集中する主要な周波数帯域での感度が低くなり、ひいては、收音すべき音情報の音品質の劣化を招くこととなる。

図１７に示すタイプのマイクロフォン装置は、第１のマイクロフォン４０と第２のマイクロフォン４１とを組み合わせ、前記第１のマイクロフォン４０をヘッドセットで話者４２の口元にセットし、前記第２のマイクロフォン４１を、雑音を收音すべき位置にセットしている。

図１７に示すタイプのマイクロフォン装置は、前記第１のマイクロフォン４０を收音すべき音源に接近させて設置し、前記第２のマイクロフォン４１を前記收音対象の音源から引き離して雑音源に接近させて設置するため、雑音が前記第１のマイクロフォン４０に伝達される過程を考慮して、前記雑音が前記第１のマイクロフォンに伝達される際に通過する経路の伝達関数を伝達関数模擬回路４３で推定し、前記伝達関数模擬回路４３で推定した伝達関数に相当する時間分だけ前記第２のマイクロフォン４１で收音した雑音の音情報を遅延させて、前記雑音の音情報を減算器４４に入力し、前記第１のマイクロフォン４０が收音した音情報と前記第２のマイクロフォン４１が收音した雑音の音情報の間で減算処理を行い、雑音による抑圧効果を確保する必要がある。

以上のように図１７に示すタイプのマイクロフォン装置は、前記伝達関数模擬回路４３及び前記減算器４４が存在するため、サイズの小型化を図るには限界がある。さらに、前記第１のマイクロフォン４０と前記第２のマイクロフォン４１は、特性の異なる收音対象の音源と雑音の音源とに接近させてそれぞれ設置する必要があるため、前記第１のマイクロフォン４０と前記第２のマイクロフォン４１の間隔ｄを極端に広く取らなければならず、この点からもサイズの小型化には限界がある。

以上のように、従来開発されている各種のマイクロフォン装置の特性を検討すると、近接音源に対しても平坦な周波数応答特性を得ることはできない、すなわち音情報の音質に難があり、しかも低周波域での騒音抑圧効果が不十分であるという問題がある。
特開平８−２１３９３６号公報特開平９−３２７０８４号特開平５−２５６７７６号公報特許第２８９７２３０号公報

本発明の目的は、近接音源に対して平坦な周波数応答特性を得ることができ、しかも低周波域での騒音抑圧効果を十分に確保することができるマイクロフォン装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係るマイクロフォン装置は、組をなす第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンとを、近接音源により生成される球面波音場に配置し、前記近接音源に対するマイクロフォン装置の周波数応答性を大幅に改善したことを特徴とするものである。

具体的には、本発明に係るマイクロフォン装置は、組をなす第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンを、近接音源により生成される球面波音場に配置し、
前記第１のマイクロフォンを近接音源に接近する位置にセットし、
前記第２のマイクロフォンを、前記マイクロフォンと前記近接音源との間の距離に比して遠方にセットしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、組をなす第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンは、近接音源により生成される球面波音場に配置されているため、図１６に示すマイクロフォン装置の場合に考慮する必要があった、雑音が通過する経路の伝達係数を推定する必要がなく、伝達関数模擬回路が不要となり、マイクロフォン装置の構造を簡素化することが可能となる。さらに、前記第１のマクロフォンと前記第２のマイクロフォンから出力される音情報を減算処理するだけで騒音抑圧効果が得られることとなる。

さらに、前記第１のマイクロフォンを近接音源に接近する位置にセットし、前記第２のマイクロフォンを、前記マイクロフォンと前記近接音源との間の距離に比して遠方にセットすることにより、前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンの間隔である音響端子間距離を比較的広く確保することが可能となり、近接音源に対するマイクロフォン装置の周波数応答性が向上することとなる。

一般的にマイクロフォンの收音可能な周波数域は、平面波に対する応答で定義するため、本発明においては、前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンの間の音響端子間距離は、平面波の音圧で收音可能な周波数域の上限値に基づいて決定すればよいものである。

前記音響端子間距離を設定するにあたっては、上述のように平面波の音圧で收音可能な周波数域の上限値に基づいて決定することに加えて、騒音抑圧量を加味して決定する。１００Ｈｚにおける騒音抑圧量を３０ｄＢ以上に設定したとき、前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンとの間の音響端子間距離ｄを、３０ｍｍ付近＜ｄ＜５０ｍｍ付近の範囲に設定することが望ましいものである。

またマイクロフォンの配置については、前記第１のマイクロフォンは、前記近接音源の前方に配置し、前記第２のマイクロフォンは、前記第１のマイクロフォンの位置に対して横方向にずれた位置に配置してもよいものである。また前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンは、前記近接音源に対して一直線上に配列してもよいものである。

前記マイクロフォンとしては、無指向性或いは指向性のいずれであってもよいが、マイクロフォン装置の構成を簡素化するという面からすると、前記第１のマイクロフォン及び前記第２のマイクロフォンは、無指向性の收音特性を有するものであることが望ましいものである。

以上説明したように本発明によれば、組をなす第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンを、近接音源により生成される球面波音場に配置するため、従来のように雑音が通過する経路の伝達係数を推定する必要がなく、伝達関数模擬回路が不要となり、マイクロフォン装置の構造を簡素化することができる。さらに、前記第１のマクロフォンと前記第２のマイクロフォンから出力される音情報を減算処理するだけで騒音抑圧効果を得ることができる。

さらに、前記第１のマイクロフォンを近接音源に接近する位置にセットし、前記第２のマイクロフォンを、前記マイクロフォンと前記近接音源との間の距離に比して遠方にセットすることにより、前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンの間隔である音響端子間距離を比較的広く確保して、近接音源に対するマイクロフォン装置の周波数応答性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。

次に、本発明に係るマイクロフォン装置をヘッドセットのマイクロフォン装置に適用した例を実施形態として説明する。

コールセンター等で用いられるヘッドセットについて考察すると、前記ヘッドセットは図１に示すように、話者１がヘッドハンド２を利用してレシーバ３を話者１の耳に宛がい、レシーバ３から伸びるアーム４の先端に取り付けられたマイクロフォン装置５を口元１ａ付近に位置させ、話者１の音声情報をマイクロフォン装置５で拾い、話者と相手方が会話を際などに用いられる。

図１に示す前記ヘッドセットが使用される環境においては、話者１のマイクロフォン装置５にとっては騒音となる雑音源６が複数存在し、騒音の影響が大きい環境であることが多い。特に、コールセンターでは、多くのオペレータがパーテションのない室内に比較的隣接して配置される場合が多く、特定話者のヘッドセットのマイクロフォン装置５に対して、その前後左右に配置されたオペレータの音声は雑音源６となり、特定話者のヘッドセットのマイクロフォン装置５が他のオペレータの声を拾ってしまうという問題が生じる。

本発明は、近接音源により生成される球面波音場に特化し、近接音源に対して平坦な周波数応答性を得るとともに、低周波域での騒音抑圧効果を十分に確保することを特徴とするものである。

本発明における周囲騒音低減の基本的考え方について説明する。携帯電話などに一般的に用いられる無指向性マイクロフォンは、前面に設けた音孔で受けた音圧に比例する電圧を出力するものであり、変換器のタイプとしては圧力型に分類される。無指向性マイクロフォンの音圧感度は、音波の到来方向及びマイクロフォンの音源からの距離に依存しないため、周囲騒音低減という観点からは何ら効果を示さない。

これに対して、接話型マイクロフォンは、マイクロフォンカプセルの前後に２つの音孔を有しており、これらの音孔が受けた音圧の差に比例するため、変換器としては圧力傾度型に分類される。

前記接話型マイクロフォンでは、前面の音孔で受けた音圧と背面の音孔で受けた音圧の差を取るという動作を機械的に実現している。マイクロフォンが受ける音波が平面波として扱うことができる場合（以下、遠距離音場という。）は、圧力傾度型マイクロフォンの出力は、前後の音孔位置での音波の位相差に比例することとなる。これに対して、マイクロフォンが音源に近くマイクロフォンが受ける音波が球面波である場合（以下、近距離音場（球面波音場）という。）では、前記位相差に加えて前後の音孔位置での音波の振幅差も併せて圧力傾度となる。

したがって、前記振幅差がマイクロフォンの出力に寄与する分、接話型マイクロフォンの音圧感度は遠距離音場よりも近距離音場の方が大きくなり、これを近接効果と呼んでいる。すなわち、接話型マイクロフォンを話者の口元において置いて使用すれば、話者から離れた音源の発する音波は拾い難く、マイクロフォンの近接効果によって周囲騒音を低減することができる。接話型マイクロフォンにおける前後の音孔の距離を簡易的な音響端子間距離とすると、近接効果による周囲騒音の低減効果は、音響端子間距離に依存する。

しかしながら、従来の技術の欄において説明したとおり、従来の接話型マイクロフォンは、遠距離音場を生成する音源に対する周波数応答を改善するものであり、しかも小型化を目的とするため、前記音響端子間距離は長くても１０ｍｍ程度であり、マイクロフォンカプセル単体で前記音響端子間距離に見合う以上の周囲騒音低減効果を期待することはできないのが実情である。

本発明は、無指向性マイクロフォンを２個組み合わせて、接話型マイクロフォンが保有する周波数応答性を実現し、かつ音響端子間距離を比較的長く確保できる構成を実現したものである。

本発明の実施形態では図２及び図３に示すように、マイクロフォン装置５を構成する無指向性の第１のマイクロフォン７及び第２のマイクロフォン８を、近接音源９により生成される球面波音場内に設置している。ここで、図２及び図３に示すヘッドセットのマイクロフォン装置として適用した場合、前記近接音源９は、話者１が発する音声（音源）であり、前記球面波音場は、前記話者１の音声が伝搬することにより生成される音場である。

前記第１のマイクロフォン７及び前記第２のマイクロフォン８は、無指向性であるため、前記球面波音場に配置されたとき、前記マイクロフォン７及び８の音圧感度は、前記近接音源９からの音波の到来方向及びマイクロフォンの音源９からの距離に依存しない。そのため、前記マイクロフォン７及び８は、近接音源９からの音レベルが高い場合に大きな電圧信号を出力し、音レベルが低い場合に小さな電圧信号を出力することとなる。

さらに前記マイクロフォン７及び８を中心として考察する。ヘッドセットのマイクロフォン装置５には、近接音源９に対して近距離位置に生成される球面波音場（近距離音場）と、近接音源９に対して遠距離位置に近接音源９とは異なる図１に示す雑音源６により生成される遠距離音場とに同時に置かれることになる。近距離音場においては、前記マイクロフォン７と８が拾う音圧レベルには大きな差がある。

これに対し、遠距離音場においては、前記マイクロフォン７と８に到達する音情報のレベル差は極めて小さい。

本発明の実施形態では、以上説明した特性を利用して騒音抑圧効果を向上させるため、前記球面波音場に配置される第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクオフォン８の位置関係を規制している。具体的に説明すると、前記第１のマイクロフォン７は図２及び図３に示すように、前記球面波音場内で前記近接音源９に接近する位置Ａにセットしている。これに対して前記第２のマイクロフォン８は、前記球面波音場内で前記マイクロフォン７と前記近接音源９との間の距離に比して遠方の位置Ｂにセットしている。

前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８は、図２及び図３に示す位置関係にセットされるため、その位置関係によって出力信号に相違が生じる。すなわち、前記第１のマイクロフォン７では、前記近接音源９に接近する位置にセットされるため、前記近接音源９からの音情報の音圧レベルが、前記第２のマイクロフォン８が前記近接音源９から拾う音情報の音圧レベルより大きいため、前記近接音源９からの音情報に対応して大きい電圧信号を出力する。

前記第１のマイクロフォン７及び８は、無指向性であるため、前記球面波音場からの音情報ばかりでなく、前記遠距離音場からの音情報をも拾うこととなる。しかし、前記遠距離音場は、前記球面波音場に対して離れた遠方距離の位置に生成されるため、前記マイクロフォン７及び８が前記遠距離音場から到来する音情報を拾った場合、前記マイクロフォン７と８が拾う音情報のレベルに殆ど差が無い。

したがって、前記第１のマイクロフォン７は図６（ｂ）に示すように、前記近接音源９からの音情報に対応した大きい出力値Ｐ１の電圧信号Ｓ１と、前記遠距離の雑音源６からの音情報に対応した出力値Ｐ２の電圧信号Ｎ１とを出力する。また前記第２のマイクロフォン８は図６（ｃ）に示すように、前記近接音源９からの音情報に対応した比較的小さい出力値Ｐ３（Ｐ１＞＞Ｐ３）の電圧信号Ｓ２と、前記距離の雑音源６からの音情報に対応した出力値Ｐ４（Ｐ２≒Ｐ４）の電圧信号Ｎ２を出力する。

したがって、図６（ａ）に示すように、前記第１のマイクロフォン７が出力する電圧信号Ｓ１，Ｎ１から前記第２のマイクロフォン８が出力する電圧信号Ｓ２，Ｎ２を減算器１０で減算処理した場合、図７（ｂ）に示すようにＳ／Ｎ比が大幅に改善され、さらに近接音源８に対して平坦な応答特性を得るとともに、低周波域での騒音抑圧効果を十分に確保することができる。参考までに掲げると、従来の接話型マイクロフォンの場合、近接音源に対する出力レベルは、−１０ｄＢ付近である。本発明の実施形態における出力レベルが大幅に向上されていることが分かる。

次に、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８との間の音響端子間距離ｄについて説明する。

一般的にマイクロフォンの收音可能な周波数域は、平面波に対する応答で定義するため、本発明においては、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８の間の音響端子間距離は、平面波の音圧で收音可能な周波数域の上限値に基づいて決定する。さらに、前記音響端子間距離を設定するにあたっては、上述のように平面波の音圧で收音可能な周波数域の上限値に基づいて決定することに加えて、騒音抑圧量を加味して決定する。１００Ｈｚにおける騒音抑圧量を３０ｄＢ以上に設定したとき、前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンとの間の音響端子間距離ｄを、３０ｍｍ付近＜ｄ＜５０ｍｍ付近の範囲に設定することが望ましいものである。この根拠について説明する。

マイクロフォンの特性測定では、マイクロフォン、本発明の実施形態に係るマイクロフォン装置では、第１のマイクロフォン７と第２のマイクロフォン８を結ぶ線分の中点をマイクロフォン位置として定義する。図１２は、第１のマイクロフォン７と第２のマイクロフォン８の間隔である音響端子間距離ｄと騒音抑圧量との関係を示す特性図である。図１２では、騒音抑圧量を、近接音源からマイクロフォンまでの距離が２５ｃｍと１ｍのときの１００Ｈｚにおけるマイクロフォン装置の感度差で示している。望ましい騒音抑圧量を３０ｄＢ以上とすると、音響端子間距離の少なくとも約３０ｍｍ以上に設定することが分かる。また、前記マイクロフォン装置の定義より、音響端子間距離ｄが５０ｍｍ以上になると、第１のマイクロフォン７と近接音源が同一位置になるため、音響端子間距離ｄの上限を５０ｍｍ未満とする。

前記音響端子間距離ｄの一例を示す。マイクロフォン７及び８が拾う周波数帯域を電話音声帯域、すなわち３００Ｈｚ〜３．４ＫＨｚとし、前記平面波の音圧で收音可能な周波数の上限値を４ＫＨｚ近傍とすると、求めた音響端子間距離ｄは４２．５ｍｍとなる。前記音響端子間距離ｄはシミュレーションにより算出する。なお、前記数値は一例であって、平面波の音圧で收音可能な周波数の上限値が変化すれば、それに伴って変化するものであり、マイクロフォン装置が收音するための周波数の上限値に基づいて適宜設定する。本発明の実施形態において一例として掲げた音響端子間距離ｄは４２．５ｍｍであり、従来の接話型マイクロフォンの簡易的な音響端子間距離が１０ｍｍであるのに対して、大幅に拡大されていることが分かる。

次に、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８との配置関係について説明する。

図２に示すように、前記第１のマイクロフォン７は、前記近接音源９の前方位置に配置し、前記第２のマイクロフォン８は、前記近接音源９と前記第１のマイクロフォン７とを結ぶ一直線上に配置する。この場合、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８は、前記音響端子間距離ｄだけ離して設置する。

また図３に示すように、前記第１のマイクロフォン７を前記近接音源９の前方位置に配置し、前記第２のマイクロフォン８を、前記第１のマイクロフォン７の位置に対して横方向にずらした位置に配置してもよいものである。図３の場合も同様に、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８は、前記音響端子間距離ｄだけ離して設置する。図３の例では、前記第２のマイクロフォン８は、横方向にずらして設置されるため、ヘッドセットに装着した場合に話者１にとって邪魔にならず、使用感が良好になるという利点を有している。

図２及び図３に示すマイクロフォン７及び８の配置関係の場合、図５（ａ）、（ｂ）に示す近接音源９との関係で周波数応答性を調べたところ、図５（ｃ）に示すように、それらの周波数応答性に差異が生じないことを確かめている。

具体的に説明する。図２に示すマイクロフォン７，８を備えたマイクロフォン装置５を近接音源９の前方位置にセットし、近接音源９と第１のマイクロフォン７との間の距離をＬに設定する。この場合、第２のマイクロフォン８は、前記近接音源９に対して前記第１のマイクロフォン７より遠方に配置している。この状態において、前記近接音源９から信号を２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの範囲で周波数を変化させて出力し、その信号に対するマイクロフォン７及び８の周波数応答性を評価した。その評価結果を図５（ｃ）に一点鎖線でケース１として示す。

また図３に示すマイクロフォン７，８を備えたマイクロフォン装置５を近接音源９の前方位置にセットする。この場合、第２のマイクロフォン８は、第１のマイクロフォン７に対して横方向に配置されており、近接音源９と第１のマイクロフォン７及び８との間の距離をＬにそれぞれ設定する。この状態において、前記近接音源９から擬似音声を２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの範囲で周波数を変化させて出力し、その擬似音声をマイクロフォン７及び８で再生した場合の周波数応答性を評価した。その評価結果を図５（ｃ）に実線でケース２として示す。

図５（ｃ）に示す評価結果から明らかなように、図２に示すように第１のマイクロフォン７と第２のマイクロフォン８を一直線上に配列した構成と、図３に示すように第２のマイクロフォン８を第１のマイクロフォン７に対して横方向にずらせて配置した構成との場合、それぞれの周波数応答性は近似している。したがって、マイクロフォン装置５が適用される対象物によって、第１のマイクロフォン７と第２のマイクロフォン８の配置関係を、図２或いは図３に示すいずれかの配置関係に選択しても良いことが分かる。さらに、その場合にも、周波数応答性が変化することはないのである。

次に、本発明の実施形態に係るマイクロフォン装置５をヘッドセットに取り付ける場合の構造について説明する。図４に示すマイクロフォンの取り付け構造は図３に対応するものである。

図４に示すように、ヘッドセットのアーム４の先端には、略Ｓ字状ピース１１が取り付けられている。前記ピース１には、前記アーム４の軸線に対して角度θをもつ平坦面１１ａ，１１ｂが背中合わせに形成されている。前記ピース１の平坦面１１ａ，１１ｂのうち、先端側の平坦面１１ａは、図２及び図３に示すように話者１がヘッドセットを装着した場合に矢印で示すように話者１の口元１ａ側を向くように形成されている。また手前側の平坦面１１ｂは、話者１の口元１ａとは反対側の外側に向けて形成されている。

第１のマイクロフォン７は前記ピース１１内に組み込まれ、前記第１のマイクロフォン７の受圧部が前記平坦面１１ａ内に開放されている。したがって、前記第１のマイクロフォン７は、主に話者１からの音声による音圧を前記受圧部で受けて、音情報としての電圧信号を出力する。

第２のマイクロフォン８は前記ピース１１内に組み込まれ、前記第２のマイクロフォン８の受圧部が前記平坦面１１ｂ内に開放されている。したがって、前記第２のマイクロフォン８は、話者１の口元１ａに対して外側に向けてセットされるため、前記第２のマイクロフォン８は、話者１からの音声に加えて、遠距離音場の雑音源６から発生される雑音などによる音圧を前記受圧部で受けて、音情報としての電圧信号を出力する。

図４に示すマイクロフォンの取り付け構造によれば、話者１がヘッドセットを装着した場合、話者１の口元１ａには第１のマイクロフォン７のみがセットされ、第２のマイクロフォン８は、第１のマイクロフォン７から離れてアーム４側にセットされることとなり、違和感を話者に与えることはない。

次に、本発明の実施形態に係るマイクロフォン装置５の特性評価を行った結果について説明する。この評価は、図１１に示す従来の接話型マイクロフォンの周波数応答性との差異を評価するために行った。

前記評価は、次のようにして行った。すなわち、図７（ａ）に示すように、擬似の近接音源９を用意した。またマイクロフォン装置５として、図２に示すマイクロフォン装置５を用いた。前記マイクロフォン装置５は、前記近接音源９の前方位置にセットし、近接音源９と第１のマイクロフォン７との間の距離をＬに設定した。この場合、第２のマイクロフォン８は、前記近接音源９に対して前記第１のマイクロフォン７より遠方に配置されている。この状態において、前記近接音源９から信号を２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの範囲で周波数を変化させて出力し、マイクロフォン７及び８の周波数応答性を評価した。

さらに、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８の間の中心位置と前記近接音源９との間の距離をＬ１，Ｌ２に変化させた。前記距離がＬ１の場合、本発明の実施形態に係るマイクロフォン装置５の第１のマイクロフォン７及び第２のマイクロフォン８は、前記近接音源９により生成される球面波音場内にセットされることを意味する。また前記距離がＬ２の場合、本発明の実施形態に係るマイクロフォン装置５の第１のマイクロフォン７及び第２のマイクロフォン８は、前記近接音源９に対して遠方に位置する雑音源６により生成される遠距離音場内にセットされることを意味する。また距離Ｌ１は２．５ｃｍ、距離Ｌ２は１ｍにそれぞれ設定した。

図７（ｂ）において、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８の間の中心位置と前記近接音源９との距離をＬ２に設定した場合、実線で示すように、低周波域の応答が極めて劣化しており、高周波数域に移行するにつれて徐々に改善される特性を示している。さらに、８ＫＨＺを超える領域では大きなピークとディップが発生している。このような周波数応答性では、近接音源に対して平坦な周波数応答性が要求されるマイクロフォン装置としては不的確なものであることが分かる。

図７（ｂ）において、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８の間の中心位置と前記近接音源９との距離をＬ１に設定した場合、すなわち、第１のマイクロフォン７及び第２のマイクロフォン８を近接音源９により生成される球面波音場内にセットした場合、一点鎖線で示すように、低周波域から高周波数域に渡って周波数応答性が平坦になっていることが分かる。また、高周波域でのダンピング現象も極めて小さく抑圧されていることが分かる。

さらに、本発明の実施形態に係るマイクロフォン装置５では、次のことに注目すべきである。すなわち、低周波域での騒音抑圧効果が極めて大きく、周波数応答性における出力レベルが１８ｄＢ付近まで大幅に改善されている。しかも、前記約１８ｄＢの出力レベルは、図７（ｂ）から明らかなように、低周波域から高周波域に渡って維持されている。さらには、高周波域の上限は約２０ＫＨｚまで延長されており、その付近でも周波数応答性が平坦であって、かつ出力レベルも大幅に改善されている。

図７（ｂ）に示す評価結果は、本発明の実施形態において、組をなす第１のマイクロフォン７と第２のマイクロフォン８を、近接音源９により生成される球面波音場に配置し、前記第１のマイクロフォン７を近接音源９に接近する位置にセットし、前記第２のマイクロフォン８を、前記マイクロフォン７と前記近接音源９との間の距離に比して遠方にセットした構成に基づくものであると考えられる。また前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８の間の音響端子間距離ｄは、平面波の音圧で收音可能な周波数域の上限値に基づいて決定され、その評価結果が図７（ｂ）に示す結果であるため、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８の間の音響端子間距離ｄが比較的広く確保されていることが立証されている。

以上のように音発明の実施形態によれば、近接音源に対して平坦な応答特性を得ることができ、しかも低周波域での騒音抑圧効果を十分に確保することができるものである。さらに、第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンからの出力信号を減算処理するだけで騒音抑圧効果を得ることができるため、マイクロフォン以外に余分な回路を必要とせず、小型化を計ることができる。

なお、本発明の実施形態では、コールセンターで使用されるヘッドセットのマイクロフォン装置に本発明を適用した場合を説明したが、これに限られるものではない。コールセンターばかりでなく、騒音環境下での音声通信、例えば店舗・遊技場、オフィス、工場・屋外作業場などで使用するマイクロフォン装置にも同様に本発明を適用することができるものである。

また、本発明の実施形態では、第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンに無指向性のものを用いたが、これらのマイクロフォンとして指向性を持つものを用い、回路構成にて周波数応答等を補正するようにしてもよいものである。

以上の説明では、周囲騒音抑圧をオン（ＯＮ）した場合について説明しているが、これに限られるものではない。相手に周囲の雰囲気を伝えたい場合、或いは風が非常に強くて風雑音レベルが高くマイクロフォン装置を使用した会話が困難な場合などには、図８に示すように、音源近くの第１のマイクロフォン７で拾った音のみを出力し、第２のマイクロフォン８の出力が減算器１０に供給されないように、スイッチ１２でマイクロフォン８の動作をＯＦＦに切り替えるようにしてもよいものである。

次に、本発明に係るマイクロフォン装置を携帯端末に組み込んだ実施形態を説明する。この実施形態では、携帯端末の１つである携帯電話に本発明に係るマイクロフォン装置を組み込んでいる。なお、携帯端末は、携帯電話に限られるものではなく、本発明に係るマイクロフォン装置は、携帯電話以外の携帯端末に組み込んでも良いものである。

図９に示す携帯電話１３は、ユーザが携帯して必要なときに使用されるものであり、人混みの中などで使用する場合、携帯電話１３のマイクロフォンは、周囲の話し声などを拾ってしまい、相手方の声が聞きづらいものである。

そこで、本発明の実施形態では、携帯電話１３のマイクロフォンを第１のマイクロフォン７として用い、第２のマイクロフォン８をアーム１４に取り付け、前記アーム１４を携帯電話１３に繰り出し可能に取り付けている。

図９に示す携帯電話１３を使用する場合には、ユーザの発する声が近接音源となる。図９に示す携帯電話１３からアーム１４を繰り出す構成としては、図１０（ａ）に示すように携帯電話１３に形成した図示しないスライド溝に沿ってアーム１４を直線状に引き出す構成、或いは図１０（ｂ）に示すようにアーム１４の一端をピボット支持して回転可能に取り付け、アーム１４を回転させて第２のマイクロフォン８を携帯電話１３の外部に繰り出すように構築する。

図１０（ａ）或いは図１０（ｂ）に示すように、携帯電話１３の使用時に第２のマイクロフォン８を携帯電話１３の外部に引き出してセットした場合、第２のマイクロフォン８は、第１のマイクロフォン７と近接音源との間の距離に比して遠方にセットされ、第１のマイクロフォン７と第２のマイクロフォン８との間の距離は、上述した音響端子間距離ｄに設定される。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す本発明の実施形態によれば、上述したように、組をなす第１のマイクロフォン７と第２のマイクロフォン８は、近接音源（ユーザの声）により生成される球面波音場に配置されているため、図１３に示すマイクロフォン装置の場合に考慮する必要があった、雑音が通過する経路の伝達係数を推定する必要がなく、伝達関数模擬回路が不要となり、マイクロフォン装置の構造を簡素化することが可能となる。さらに、前記第１のマクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８から出力される音情報を減算処理するだけで騒音抑圧効果が得られることとなる。

さらに、前記第１のマイクロフォン７を近接音源に接近する位置にセットし、前記第２のマイクロフォン８を、前記マイクロフォン７と前記近接音源との間の距離に比して遠方にセットすることにより、前記第１のマイクロフォン７と前記第２のマイクロフォン８の間隔である音響端子間距離ｄを比較的広く確保することが可能となり、近接音源に対するマイクロフォン装置の周波数応答性が向上することとなる。

なお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す実施形態では、第２のマイクロフォン８を取り付けたアーム１４を携帯電話１３内に折り畳んだ状態で、第２のマイクロフォン８が図８に示すようにスイッチ１２で回路から切り離され、逆に、アーム１４を引き出して第２のマイクロフォン８を定位置にセットした場合、第２のマイクロフォン８がスイッチ１２で回路に接続される構成としてもよいものである。

図９及び図１０に示す実施形態では、第２のマイクロフォン８を取り付けたアーム１４を携帯電話１３に外側に引き出し可能に取り付けたが、これに限られないものである。前記第２のマイクロフォン８を取り付けたアーム２４を携帯電話１３に着脱自在に取り付け、第２のマイクロフォン８を用いる場合に、前記アーム２４を携帯電話１３に取り付け、第２のマイクロフォン８を、前記第１のマイクロフォン７と近接音源との間の距離に比して遠方にセットするようにしてもよいものである。

また図１１に示すように、第１のマイクロフォン７を、近接音源であるユーザの声を拾う位置で携帯電話１３に固定し、第２のマイクロフォン８を、前記第１のマイクロフォン７と近接音源との間の距離に比して遠方にセットして携帯電話１３に固定してもよいものである。この場合にも、第２のマイクロフォン８を使用しない場合には、第２のマイクロフォン８を図８に示すようにスイッチ１２で回路から切り離し、逆に、第２のマイクロフォン８を使用する場合、第２のマイクロフォン８をスイッチ１２で回路に接続する構成としてもよいものである。この場合においても、第１のマイクロフォン７と第２のマイクロフォン８との間の距離は、上述した音響端子間距離ｄに設定される。

図１１に示す実施形態の場合、ユーザが携帯電話１３を握ったときに、第１のマイクロフォン７及び第２のマイクロフォン８の開口部がユーザの手で覆われてしまう可能性がある。そこで、図１１に示すように、第１のマイクロフォン７に近接音源からの音声を導く第１の音導１５の一端を接続し、その音導１５の他端をユーザの手で塞がれない位置に開口している。同様に、第２のマイクロフォン８に第２の音導１６の一端を接続し、その音導１５の他端をユーザの手で塞がれない位置に開口している。

図１１に示す実施形態によれば、第１のマイクロフォン７及び第２のマイクロフォン８が携帯電話１３に組み込まれ、これらのマイクロフォン７，８が携帯電話１３の外部に突出しないため、汎用の携帯電話として違和感なく使用することができる。また、第１のマイクロフォン７及び第２のマイクロフォン８は、音導１５，１６の存在によって音情報を確実に拾うことができ、第１のマイクロフォン７及び第２のマイクロフォン８による騒音抑圧効果を十分に発揮させることができる。

以上説明したように本発明によれば、コールセンターばかりでなく、騒音環境下での音声通信、例えば店舗・遊技場、オフィス、工場・屋外作業場などで使用するマイクロフォン装置として最適である。

本発明の実施形態に係るマイクロフォン装置が使用される一例の環境を示す図である。本発明の実施形態におけるマイクロフォンの配置関係を示す図である。本発明の実施形態におけるマイクロフォンの配置関係を示す図である。本発明の実施形態におけるマイクロフォンの取り付け状態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面側から見た図、（ｃ）は話者側から見た図である。（ａ）及び（ｂ）は、図２及び図３に示したマイクロフォン装置の特性の相違を評価するための配置関係を示す図、（ｃ）は、評価結果を示す特性図である。（ａ）は、第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンが出力する信号に対して減算処理を行う場合を示す回路図、（ｂ）及び（ｃ）は、第１及び第２のマイクロフォンが出力する信号の一例を示す波形図である。（ａ）は、本発明の実施形態に係るマイクロフォン装置の評価を行う状態を示す図、（ｂ）は評価結果を示す特性図である。本発明の別の実施形態に係るマイクロフォン装置を示す回路図である。本発明に係るマイクロフォン装置を携帯電話に組み込んだ実施形態であって、マイクロフォン装置を折り畳んだ状態を示す正面図である。（ａ）は本発明に係るマイクロフォン装置を携帯電話に組み込んだ実施形態であって、アームを直線状に繰り出して第２のマイクロフォンを携帯電話の外部に引き出す構成を示す正面図、（ｂ）は、アームを回転させて第２のマイクロフォンを携帯電話の外部に引き出す構成を示す正面図である。（ａ）は、本発明に係るマイクロフォン装置を携帯電話に組み込んだ別の実施形態を折り畳んだ状態を示す正面図、（ｂ）は同側面図である。第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンの間隔である音響端子間距離と騒音抑圧量との関係を示す特性図である。従来のヘッドセットに組み込まれたマイクロフォン装置を示す図である。従来の接話型マイクロフォンを示す断面図である。図１０に示す接話型マイクロフォンによる周波数応答性を示す特性図である。従来のマイクロフォン装置を示す図である。従来のマイクロフォン装置を示す図である。

符号の説明

５マイクロフォン装置
６雑音源（遠距離音源）
７第１のマイクロフォン
８第２のマイクロフォン
９近接音源
１２スイッチ

Claims

組をなす第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンを、近接音源により生成される球面波音場に配置し、
前記第１のマイクロフォンを近接音源に接近する位置にセットし、
前記第２のマイクロフォンを、前記第１のマイクロフォンと前記近接音源との間の距離に比して遠方にセットしたことを特徴とするマイクロフォン装置。
前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンの間の音響端子間距離は、平面波の音圧で收音可能な周波数域の上限値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン装置。
前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンとの間の音響端子間距離ｄを、
３０ｍｍ付近＜ｄ＜５０ｍｍ付近の範囲に設定したことを特徴とする請求項２に記載のマイクロフォン装置。
前記第１のマイクロフォンは、前記近接音源の前方に配置し、
前記第２のマイクロフォンは、前記第１のマイクロフォンの位置に対して横方向にずれた位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン装置。
前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンは、前記近接音源に対して一直線上に配列したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン装置。
前記第１のマイクロフォン及び前記第２のマイクロフォンは、無指向性の收音特性を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン装置。
前記第２のマイクロフォンの動作をＯＮ／ＯＦＦ切替可能としたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン装置。
前記第１のマイクロフォン及び前記第２のマイクロフォンは、携帯端末に装備されたマイクロフォンであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン装置。
前記第２のマイクロフォンは、前記携帯端末から繰り出されて、前記第１のマイクロフォンと前記近接音源との間の距離に比して遠方にセットされることを特徴とする請求項８に記載のマイクロフォン装置。
前記第２のマイクロフォンは、前記携帯端末に着脱可能に取り付けられ、前記第１のマイクロフォンと前記近接音源との間の距離に比して遠方にセットされることを特徴とする請求項８に記載のマイクロフォン装置。
前記第１のマイクロフォン及び前記第２のマイクロフォンは、前記携帯端末に固定して取り付けられたことを特徴とする請求項８に記載のマイクロフォン装置。
前記第２のマイクロフォンの動作をＯＮ／ＯＦＦ切替可能としたことを特徴とする請求項８に記載のマイクロフォン装置。