JP5032960B2 - 音響入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、予め決められた目的領域に存在する音源からの音を強調して出力する音響入力装置に関するものである。

音源からの音を集音する音響入力装置としては、例えばインターホンシステムのドアホン子器などに設けられ、このドアホン子器の前に存在する特定の話者（音源）の音声（音）を集音するものがある。このようなドアホン子器などに設けられた音響入力装置では、話者の音声のみを集音し、話者の音声以外の音（例えば壁面からの反射音や周囲の騒音など）を集音しないために、話者が存在する方向（目的方向）を予め予想し、予想した目的方向に指向性を向けておく必要がある。

目的方向に存在する音源からの音を集音する従来の音響入力装置としては、指向性の鋭い単一の超指向性マイクロホンを用いて集音するものがある。指向性マイクロホンは、ある程度小さい指向角度の集音領域に存在する音源からの音を集音することができる。

また、音源からの音を集音する従来の音響入力装置の他の例として、特許文献１には、圧力型マイクロホンである無指向性マイクロホンと、速度型マイクロホンである双指向性マイクロホンと、無指向性マイクロホンの波形信号に対して双指向性マイクロホンの波形信号の位相が進んでいるのか又は遅れているのかを判定する位相比較器とを備える音源方向判定装置が開示されている。

特許文献１の音源方向判定装置では、双指向性マイクロホン（速度型マイクロホン）の波形信号は、２つのマイクロホン（無指向性マイクロホン及び双指向性マイクロホン）の正面側に音源が存在する場合、無指向性マイクロホン（圧力型マイクロホン）の波形信号より９０度位相が進み、２つのマイクロホンの背面側に音源が存在する場合、無指向性マイクロホンの波形信号より９０度位相が遅れる。位相比較器は、双指向性マイクロホンの波形信号の位相が無指向性マイクロホンの波形信号より進んでいると判断した場合、音源が正面側に存在すると判断する一方、無指向性マイクロホンの波形信号より遅いと判断した場合、音源が背面側に存在すると判断する。

上記より、特許文献１の音源方向判定装置によれば、音源が２つのマイクロホンの正面側に存在するのか背面側に存在するのかを判定することができる。
特開２００３−３３３６８０号公報（段落００２８〜００４８及び図１〜３）

しかしながら、従来の音響入力装置には、目的方向に存在する音源からの音を強調して集音することができるものの、音源と他の騒音源がともに同じ目的方向に存在する場合、音源からの音と騒音源による騒音とを分離することができないという問題があった。

上記問題を解決する従来の手段として、ノイズ除去などの信号処理を行うことが考えられるが、このような信号処理では、演算量が過多となってしまうという新たな問題が発生してしまう。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる音響入力装置を提供することにある。

請求項１の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した２つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の２つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか１つとの位相差を、前記音源が前記目的領域に存在する場合の基準観測信号と当該観測信号との位相差分だけ補正し、前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、前記音源位置判定部は、一方のマイクロホンモジュールにおいて前記基準観測パワー値に対する一方の観測パワー値の相対比が予め設定された第１の範囲に含まれる第１条件、前記基準観測パワー値に対する他方の観測パワー値の相対比が予め設定された第２の範囲に含まれる第２条件、他方のマイクロホンモジュールにおいて前記基準観測パワー値に対する一方の観測パワー値の相対比が予め設定された第３の範囲に含まれる第３条件、前記基準観測パワー値に対する他方の観測パワー値の相対比が予め設定された第４の範囲に含まれる第４条件の全ての条件を満たす場合、前記音源が前記目的領域に存在すると判定する一方、前記第１〜４条件の何れか１つの条件でも満たさない場合、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定することを特徴とする。

請求項２の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した２つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の２つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記受信した各観測信号の離散値を所定時間間隔で抽出するとともに、前記基準観測信号をさらに受信し、当該基準観測信号の離散値を前記所定時間間隔で抽出し、前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールごとに観測信号の離散値ｘ１〜ｘ４及び前記基準観測信号の離散値ｘ０を用いて数４で表わされる相関関数Ｒ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝０，１，２，３，４）を求め、一方のマイクロホンモジュールにおいて自己相関関数Ｒ_００に対する相互相関関数Ｒ_０１の相対比が予め設定された第１の範囲に含まれる第１条件、前記自己相関関数Ｒ_００に対する相互相関関数Ｒ_０２の相対比が予め設定された第２の範囲に含まれる第２条件、他方のマイクロホンモジュールにおいて自己相関関数Ｒ_００に対する相互相関関数Ｒ_０３の相対比が予め設定された第３の範囲に含まれる第３条件、前記自己相関関数Ｒ_００に対する相互相関関数Ｒ_０４の相対比が予め設定される第４の範囲に含まれる第４条件の全ての条件を満たす場合、前記音源が前記目的領域に存在すると判定する一方、前記第１〜４条件の何れか１つの条件でも満たさない場合、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記音源位置判定部は、前記第１〜４条件のうち何れか３つの条件を満たすとき、４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち３つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定し、前記第１〜４条件のうち何れか２つの条件を満たすとき、４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち２つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定し、前記第１〜４条件のうち何れか１つの条件を満たすとき、４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち１つの集音領域のみの領域に前記音源が存在すると判定し、前記第１〜４条件の何れの条件も満たさないとき、４つの指向性マイクロホンの何れの集音領域ではない領域に前記音源が存在すると判定することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記出力演算部は、前記音源位置判定部によって４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち３つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい第３の増幅率で増幅して出力し、前記音源位置判定部によって４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち２つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第３の増幅率より小さい第４の増幅率で増幅して出力し、前記音源位置判定部によって４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち１つの集音領域のみの領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第４の増幅率より小さい第５の増幅率で増幅して出力し、前記音源位置判定部によって４つの指向性マイクロホンの何れの集音領域ではない領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第５の増幅率より小さい第６の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。

請求項５の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく受波信号を生成する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部と、前記一対のマイクロホンモジュールのそれぞれで生成された受波信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、２つの前記受波信号の位相差が、前記音源が前記目的領域に存在する場合の２つの受波信号の位相差分だけ補正された後の２つの当該受波信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記音源位置判定部は、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定したときに当該音源が当該目的領域の近傍に存在するか否かを判定し、前記出力演算部は、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域の近傍に存在すると判定された場合、前記目的位置から離れていくにつれて前記第１の増幅率から単調減少する連続変化特性の増幅率で前記合成信号を増幅して出力することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、前記各マイクロホンモジュールの集音領域が変動可能であることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、前記集音部を同一直線上に複数個並べて備えることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、前記集音部を複数個ずつ平行に並べて備えることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、前記集音部を複数個、二次元的に配列して備えることを特徴とする。

請求項１０の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した２つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の２つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか１つとの位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と当該観測信号との位相差分だけ補正し、前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を第１〜４の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、前記音源位置判定部は、前記第１〜４の観測パワー値の何れもが所定の閾値より大きく、各マイクロホンモジュールにおいて２つの観測パワー値の相対比が所定の第１の設定値以上である場合において、各マイクロホンモジュールにおける前記２つの観測信号の相互相関関数が、前記各観測信号の自己相関関数より求められる所定の第２の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的領域及び当該目的領域以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定し、各マイクロホンモジュールごとに前記音源が前記目的領域及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する２つの観測パワー値のうち少なくとも一方の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれるとき、前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のうち少なくとも一方に前記音源が存在すると判定することを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記出力演算部は、前記音源位置判定部によって前記他の領域のうち各指向性マイクロホンの集音領域の少なくとも何れかと前記目的領域とに前記音源が存在すると判定された場合、前記他の領域において前記集音領域に前記音源が存在しない指向性マイクロホンの観測信号を前記第１の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、前記第１〜４の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールにおいて、前記音源が、前記目的領域と、前記他の領域のうち前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のどちらか一方とに存在すると判定した場合、前記一対の観測パワー値の相対比が前記第１の設定値未満である条件を満たすまで前記駆動手段を制御し、前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源位置判定部によって前記一対の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記一対の観測信号の合成信号を前記第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。

請求項１３の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した２つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の２つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか１つとの位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と当該観測信号の位相差分だけ補正し、前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を第１〜４の観測パワーとし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、前記音源位置判定部は、前記第１〜４の観測パワー値の何れもが所定の閾値より大きい場合において、各マイクロホンモジュールにおける前記２つの観測信号の相互相関関数が、前記各観測信号の自己相関関数より求められる所定の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的領域及び当該目的領域以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定し、各マイクロホンモジュールごとに前記音源が前記目的領域及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する２つの観測パワー値のうち少なくとも一方の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれるとき、前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のそれぞれに前記音源が存在すると判定することを特徴とする。

請求項１４の発明は、請求項１３の発明において、前記第１〜４の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールにおいて、前記音源が、前記目的領域と、前記他の領域のうち前記一対の指向性マイクロホンの集音領域の何れにも存在すると判定した場合、前記他の領域の２つの音源が前記目的領域から各マイクロホンモジュールの前記２つの指向性マイクロホンの指向角の最大値の２分の１以上離れているときにおいて、前記２つの観測パワー値の相対比が所定の設定値未満である条件を満たすまで前記前記駆動手段を制御し、前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源位置判定部によって前記一対の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記一対の観測信号の合成信号を前記第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項１の発明によれば、４本の指向性マイクロホンを用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュールにおいて、２つの指向性マイクロホンの間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。
さらに、請求項１の発明によれば、無指向性マイクロホンを一対のマイクロホンモジュールの中央位置に設置し、無指向性マイクロホンからの基準観測パワー値に対する各観測パワー値を用いることによって、音源が目的領域に存在するか否かを精度よく判定することができる。

請求項２の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項２の発明によれば、４本の指向性マイクロホンを用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュールにおいて、２つの指向性マイクロホンの間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。
さらに、請求項２の発明によれば、基準観測信号の自己相関関数や基準観測信号と各観測信号との相互相関関数を用いることによって、無相関ノイズの影響を低減して高Ｓ／Ｎ比にすることができ、音源が目的領域に存在するか否かの判定精度を高めることができる。

請求項３の発明によれば、音源が目的領域には存在しない場合であっても、目的領域からどの程度離れた位置に存在するのかを判定することができる。

請求項４の発明によれば、音源が目的領域には存在しない場合において、複数の指向性マイクロホンの集音領域が重なる数が多いほど、大きな増幅率を与えることができ、出力信号の大きさを変化させることができる。

請求項５の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項５の発明によれば、合成信号を増幅するための増幅率が音源の存在位置によって不連続になることを防止することができ、その結果、出力信号（出力信号のパワー値）を常に連続値とすることができる。

請求項６の発明によれば、マイクロホンモジュールの集音領域を変えながら、例えば隣接する領域から時間的に連続して集音することによって、目的領域の縦横比を大きくして目的領域の拡大を図ることができる。

請求項７の発明によれば、集音部を同一直線上に複数個並べることによって、目的領域の縦横比を大きくして目的領域を拡大することができる。

請求項８の発明によれば、複数の集音部を平行に並べることによって、目的領域の縦横比を大きくするだけでなく、集音部に垂直な方向に対しても目的領域を拡大することができる。

請求項９の発明によれば、例えば集音部の各マイクロホンモジュール間を直径とした円上にマイクロホンモジュールが並ぶように備えることによって、集音部の正面領域だけでなく、側面領域からも集音を行うことができる。

請求項１０の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項１０の発明によれば、４本の指向性マイクロホンを用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュールにおいて、２つの指向性マイクロホンの間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。
さらに、請求項１０の発明によれば、第１〜４の指向性マイクロホンの集音領域が重なる領域に１つの音源が存在し、第１〜４の指向性マイクロホンの何れかの集音領域内に他の音源が存在することを判定することができる。

請求項１１の発明によれば、目的領域の音源からの信号を増幅して出力することができる。

請求項１２の発明によれば、目的領域の音源からの信号を増幅して出力することができる。

請求項１３の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項１３の発明によれば、４本の指向性マイクロホンを用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュールにおいて、２つの指向性マイクロホンの間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。
さらに、請求項１３の発明によれば、第１〜４の指向性マイクロホンの集音領域が重なる領域に１つの音源が存在し、第１〜４の指向性マイクロホンの何れかの集音領域内に他の音源が存在することを判定することができる。

請求項１４の発明によれば、目的領域の音源からの信号を強調して出力することができる。

（実施形態１）
まず、実施形態１の音響入力装置の構成について図１，２を用いて説明する。この音響入力装置は、図１に示すように、音源（図示せず）からの音を集音する集音部１と、集音部１で集音した音に基づく後述の観測信号（受波信号）ｘａ（ｔ），ｘｂ（ｔ）を用いて出力信号ｙ（ｋ，ｍ）を算出する信号処理部２とを備えている。

集音部１は、それぞれが所定の指向角度α１，α２（図２参照）の集音領域を有する一対（以下「１対」と表記する）のマイクロホンモジュール（第１のマイクロホンモジュール１０及び第２のマイクロホンモジュール１１）を備えている。第１のマイクロホンモジュール１０と第２のマイクロホンモジュール１１は、例えば超指向性マイクロホンやマイクロホンアレー、ビームフォーマなど指向性が非常に鋭いものであり、図２に示すように、各集音領域が交差するように設置され、各集音領域の中心軸Ａ１，Ａ２の交差点を目的位置Ｂとし、各集音領域が重なる領域を目的領域Ｃとする。

上記のように設置された各マイクロホンモジュール１０，１１は、図１に示すように、それぞれが集音領域に存在する音源（図示せず）からの音波を受波し、受波した音波に基づく電気信号である観測信号ｘａ（ｔ），ｘｂ（ｔ）を生成する。第１の観測信号ｘａ（ｔ）は第１のマイクロホンモジュール１０から信号処理部２に、第２の観測信号ｘｂ（ｔ）は第２のマイクロホンモジュール１１から信号処理部２に出力される。

なお、本実施形態の第１のマイクロホンモジュール１０と第２のマイクロホンモジュール１１は感度が等しいものを用いているが、感度が異なるものであっても、受波した音波に基づく観測信号を感度係数で補正したものを新たな観測信号ｘａ（ｔ），ｘｂ（ｔ）とすればよい。具体的には、第１のマイクロホンモジュール１０の感度係数をｍａ、第２のマイクロホンモジュール１１の感度係数をｍｂ（ｍａ≠ｍｂ）とし、（第１のマイクロホンモジュール１０が受波した音波に基づく観測信号×ｍａ）を、信号処理部２に送信される第１の観測信号ｘａ（ｔ）とし、（第２のマイクロホンモジュール１１が受波した音波に基づく観測信号×ｍｂ）を、信号処理部２に送信される第２の観測信号ｘｂ（ｔ）とすればよい。このとき、感度係数ｍａ，ｍｂは、後述のＰｘａ，Ｐｘｂを用いて、ｍａ：ｍｂ＝√（Ｐｘｂ）：√（Ｐｘａ）を満たすように設定される。以下の説明においても同様である。

図１に示す信号処理部２は、第１，２の観測信号ｘａ（ｔ），ｘｂ（ｔ）を受信して第１の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘｂ（ｋ，ｍ）の位相差を補正する位相差補正部２０と、第１，２の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ），ｘｂ（ｋ，ｍ）に基づく第１，２の観測パワー値Ｐｘａ（ｋ），Ｐｘｂ（ｋ）を用いて音源が目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部２１と、音源位置判定部２１の判定結果に応じて出力信号ｙ（ｋ，ｍ）を出力する出力演算部２２とを備えている。

位相差補正部２０は、第１のマイクロホンモジュール１０から第１の観測信号ｘａ（ｔ）を受信し、受信した第１の観測信号ｘａ（ｔ）をフレーム長Ｌのフレームに分割し、各フレームごとに第１の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ）を所定時間間隔Δｔで抽出する。同様に、第２のマイクロホンモジュール１１から第２の観測信号ｘｂ（ｔ）を受信し、この第２の観測信号ｘｂ（ｔ）をフレーム長Ｌのフレームに分割し、各フレームごとに第２の観測信号の離散値ｘｂ（ｋ，ｍ）を所定時間間隔Δｔで抽出する。なお、第１，２の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ），ｘｂ（ｋ，ｍ）とは、ｋ番目のフレームにおけるｍ番目の離散値をいう。

第１，２の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ），ｘｂ（ｋ，ｍ）を抽出した位相差補正部２０は、抽出した第１の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘｂ（ｋ，ｍ）の位相差を、目的領域に音源が存在する場合の第１の観測信号ｘａ（ｔ）と第２の観測信号ｘｂ（ｔ）の位相差分だけ補正する。

例えば、目的領域の中で各集音領域の中心軸の交差点である目的位置が第１のマイクロホンモジュール１０及び第２のマイクロホンモジュール１１の中心軸から角度φだけ傾いた方向である場合、目的位置に音源が存在する場合の第１の観測信号ｘａ（ｔ）と第２の観測信号ｘｂ（ｔ）には位相差２ｄｓｉｎφ（２ｄ：第１のマイクロホンモジュール１０と第２のマイクロホンモジュール１１の距離）が発生する。音速ｃとすると、時間τ＝２ｄｓｉｎφ／ｃだけ時間ずれが発生する。したがって、第２の観測信号の離散値ｘｂ（ｋ，ｍ）を時間τだけ遅延させて、新たな第２の観測信号の離散値ｘｂ’（ｋ，ｍ）＝ｘｂ（ｋ，ｍ−τ／Δｔ）とすることにより、第１の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘｂ（ｋ，ｍ）の位相差を補正することができる。

なお、本実施形態では、図２に示すように、目的位置が第１のマイクロホンモジュール１０及び第２のマイクロホンモジュール１１の中心軸Ｄの方向であることから、目的位置に音源が存在する場合の第１の観測信号ｘａ（ｔ）と第２の観測信号ｘｂ（ｔ）には位相差が発生しないため、ｘｂ’（ｋ，ｍ）＝ｘａ（ｋ，ｍ）である。

位相差補正部２０で補正された第１，２の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ），ｘｂ’（ｋ，ｍ）は音源位置判定部２１に出力される。

図１に示す音源位置判定部２１は、数５のように第１の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間（フレーム長）における平均値を各フレームごとに算出して第１の観測パワー値Ｐｘａ（ｋ）とするとともに、第２の観測信号の離散値ｘｂ’（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間における平均値を各フレームごとに算出して第２の観測パワー値Ｐｘｂ（ｋ）とする。なお、数５において、ｉ＝ａ，ｂである。

第１，２の観測パワー値Ｐｘａ（ｋ），Ｐｘｂ（ｋ）を算出した音源位置判定部２１は、第１，２の観測パワー値Ｐｘａ（ｋ），Ｐｘｂ（ｋ）を用いて、音源が目的領域に存在するか否かを判定する。具体的には、音源位置判定部２１は、第１，２の観測パワー値Ｐｘａ（ｋ），Ｐｘｂ（ｋ）の何れもが所定の閾値Ｐｔｈより大きいという条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する。一方、上記条件を満たさない場合、音源位置判定部２１は、音源が目的領域には存在しないと判定する。

出力演算部２２は、第１のマイクロホンモジュール１０から第１の観測信号ｘａ（ｔ）を、第２のマイクロホンモジュール１１から第２の観測信号ｘｂ（ｔ）を受信し、ディジタルシグナルプロセッサ（以下「ＤＳＰ」という。）を用いて、第１，２の観測信号ｘａ（ｔ），ｘｂ（ｔ）から第１，２の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ），ｘｂ（ｋ，ｍ）を求め、第２の観測信号の離散値ｘｂ（ｋ，ｍ）を時間τだけ遅延させて、新たな第２の観測信号の離散値ｘｂ’（ｋ，ｍ）＝ｘｂ（ｋ，ｍ−τ／Δｔ）とし、第１，２の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ），ｘｂ’（ｋ，ｍ）の和（ｘａ（ｋ，ｍ）＋ｘｂ’（ｋ，ｍ））を求める。なお、本実施形態では、遅延が生じないので、ｘｂ’（ｋ，ｍ）＝ｘｂ（ｋ，ｍ）となる。

上記出力演算部２２は、音源位置判定部２１によって音源が目的領域に存在すると判定された場合、第１の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘｂ’（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘａ（ｋ，ｍ）＋ｘｂ’（ｋ，ｍ））を第１の増幅率Ｇ１で増幅し、デジタル出力信号の出力信号ｙ（ｋ，ｍ）として出力する。一方、音源位置判定部２１によって音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力演算部２２は、合成信号（ｘａ（ｋ，ｍ）＋ｘｂ’（ｋ，ｍ））を第１の増幅率Ｇ１より小さい第２の増幅率Ｇ２で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）として出力する。

次に、本実施形態の音響入力装置の動作について説明する。まず、集音部１の第１，２のマイクロホンモジュール１０，１１が音源からの音波を受波すると、第１，２の観測信号ｘａ（ｔ），ｘｂ（ｔ）が集音部１から信号処理部２に送信される。信号処理部２では、位相差補正部２０が、第１，２の観測信号の離散値ｘａ（ｋ，ｍ），ｘｂ（ｋ，ｍ）を抽出する。その後、位相差補正部２０は、第２の観測信号の離散値ｘｂ（ｋ，ｍ）に対して、目的領域（例えば各集音領域の中心軸の交差点である目的位置）に音源が存在する場合の位相差だけシフトし、それを第２の観測信号の離散値ｘｂ’（ｋ，ｍ）とする。

音源位置判定部２１は、第１，２の観測パワー値Ｐｘａ（ｋ），Ｐｘｂ（ｋ）を各フレームごとに算出する。その後、音源位置判定部２１は、第１，２の観測パワー値Ｐｘａ（ｋ），Ｐｘｂ（ｋ）の何れもが閾値Ｐｔｈより大きいという条件を満たすか否かを検討する。上記条件を満たさない場合、音源が目的領域には存在しないと判定される。一方、上記条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する。

出力演算部２２は、音源が目的領域に存在すると判定された場合、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）としてＧ１（ｘａ（ｋ，ｍ）＋ｘｂ’（ｋ，ｍ））を出力し、音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）としてＧ２（ｘａ（ｋ，ｍ）＋ｘｂ’（ｋ，ｍ））（Ｇ２＜Ｇ１）を出力する。

上記より、従来の超指向性マイクロホンによる集音や音源分離手法では特定の目的方向からの音を強調することしかできなかったが、本実施形態の音響入力装置では、特定の方向及び特定の距離にある目的領域を限定することによって、この目的領域に存在する音源からの音を強調することができる。これにより、目的領域以外の領域からの騒音などを抑圧することができ、音源からの音を高Ｓ／Ｎ比で集音することができる。

以上、本実施形態によれば、１対のマイクロホンモジュール（第１のマイクロホンモジュール１０及び第２のマイクロホンモジュール１１）をそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。

なお、実施形態１の変形例として、図１に示す出力演算部２２は、デジタル信号の出力信号ｙ（ｋ，ｍ）を出力するのではなく、第１の観測信号ｘａ（ｔ）と、第２の観測信号ｘｂ（ｔ）を時間τだけ遅延させた新たな第２の観測信号ｘｂ’（ｔ）＝ｘｂ（ｔ−τ）との和（ｘａ（ｔ）＋ｘｂ’（ｔ））を増幅して出力してもよい。つまり、出力演算部２２は、音源が目的領域に存在すると判定された場合、出力信号ｙ（ｔ）＝Ｇ１（ｘａ（ｔ）＋ｘｂ’（ｔ））を出力し、音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力信号ｙ（ｔ）＝Ｇ２（ｘａ（ｔ）＋ｘｂ’（ｔ））（Ｇ２＜Ｇ１）を出力する。

（実施形態２）
実施形態１の音響入力装置では、各マイクロホンモジュール１０，１１がそれぞれ超指向性マイクロホンなどであるが、このような場合、集音部１から離れた位置に目的領域Ｃを設定するためには、各マイクロホンモジュール１０，１１の指向角度を極端に絞るか、マイクロホンモジュール１０，１１の間隔を広げる必要があった。

そこで、集音部１から離れた位置に目的領域Ｃを容易に設定可能なものとして、実施形態２の音響入力装置について説明する。本実施形態の音響入力装置は、図３に示すように、各マイクロホンモジュール１０ａ，１１ａとして、それぞれが所定の指向角度α１〜α４の集音領域を有する１対の指向性マイクロホン３０〜３３を備える点で、実施形態１の音響入力装置（図１参照）と相違している。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図４（ｂ）に示すように、第１の指向性マイクロホン３０及び第２の指向性マイクロホン３１が第１のマイクロホンモジュール１０ａとして互いに近接して設置され、第３の指向性マイクロホン３２及び第４の指向性マイクロホン３３が第２のマイクロホンモジュール１１ａとして互いに近接して設置されている。

上記のように設置された第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３は、図３に示すように、それぞれが音源からの音波を受波し、受波した音波に基づく観測信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）を生成する。第１の観測信号ｘ１（ｔ）は第１の指向性マイクロホン３０から信号処理部２ａに、第２の観測信号ｘ２（ｔ）は第２の指向性マイクロホン３１から信号処理部２ａに、第３の観測信号ｘ３（ｔ）は第３の指向性マイクロホン３２から信号処理部２ａに、第４の観測信号ｘ４（ｔ）は第４の指向性マイクロホン３３から信号処理部２ａに出力される。

ところで、上記第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の特性は、図５に示すように、指向性の中心軸Ａ１から角度φの位置における後述の第１〜４の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）は、０°≦｜φ｜＜φ１では高くほぼ一定であり、φ１≦｜φ｜＜φ２では角度φが大きくなるにつれて急速に低下し、φ２＜｜φ｜では低くほぼ一定である。各集音領域が重なる領域の角度θは、０°＜θ＜ｍｉｎ（α３，α４）となる。

なお、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３は全て感度が等しいものを用いているが、感度が異なるものであっても、受波した音波に基づく観測信号を感度係数で補正したものを新たな観測信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）とすればよい。具体的には、第１の指向性マイクロホン３０の感度係数をｍ１、第２の指向性マイクロホン３１の感度係数をｍ２（ｍ１≠ｍ２）とする場合、（第１の指向性マイクロホン３０が受波した音波に基づく観測信号×ｍ１）を、信号処理部２ａに送信される第１の観測信号ｘ１（ｔ）とし、（第２の指向性マイクロホン３１が受波した音波に基づく観測信号×ｍ２）を、信号処理部２ａに送信される第２の観測信号ｘ２（ｔ）とすればよい。第３の指向性マイクロホン３２及び第３の指向性マイクロホン３３も同様である。このとき、感度係数ｍ１，ｍ２は、後述のＰｘ１，Ｐｘ２を用いて、ｍ１：ｍ２＝√（Ｐｘ２）：√（Ｐｘ１）を満たすように設定され、感度係数ｍ３，ｍ４は、後述のＰｘ３，Ｐｘ４を用いて、ｍ３：ｍ４＝√（Ｐｘ４）：√（Ｐｘ３）を満たすように設定される。以下の説明においても同様である。

本実施形態の位相差補正部２０ａは、第１のマイクロホンモジュール１０ａにおいて第１，２の指向性マイクロホン３０，３１から第１，２の観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を受信し、各観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）をフレーム長Ｌのフレームに分割し、各フレームごとに第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）を所定時間間隔Δｔで抽出する。同様に、第２のマイクロホンモジュール１１ａにおいて第３，４の指向性マイクロホン３２，３３から第３，４の観測信号ｘ３（ｔ），ｘ４（ｔ）を受信し、各観測信号ｘ３（ｔ），ｘ４（ｔ）をフレーム長Ｌのフレームに分割し、各フレームごとに第３，４の観測信号の離散値ｘ３（ｋ，ｍ），ｘ４（ｋ，ｍ）を所定時間間隔Δｔで抽出する。なお、各観測信号の離散値ｘｉ（ｋ，ｍ）（ｉ＝１，２，３，４）とは、ｋ番目のフレームにおけるｍ番目の離散値をいう。

第１〜４の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）を抽出した位相差補正部２０ａは、上記抽出した第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）の位相差を、音源が予め決められた目的方向に存在する場合の第１の観測信号ｘ１（ｔ）と第２の観測信号ｘ２（ｔ）の位相差分だけ補正する。同様に、位相差補正部２０ａは、上記抽出した第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第３の観測信号の離散値ｘ３（ｋ，ｍ）の位相差を、予め決められた目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号ｘ１（ｔ）と第３の観測信号ｘ３（ｔ）の位相差分だけ補正し、上記抽出した第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第４の観測信号の離散値ｘ４（ｋ，ｍ）の位相差を、予め決められた目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号ｘ１（ｔ）と第４の観測信号ｘ４（ｔ）の位相差分だけ補正する。

例えば、目的方向が第１の指向性マイクロホン３０及び第２の指向性マイクロホン３１の中心軸Ａ１から角度φだけ傾いた方向である場合、目的方向に音源が存在するとき、第１のマイクロホン１０と第２のマイクロホン１１は近接して設置されているので、音源からの音波はほぼ平行に入射する。したがって、第１の観測信号ｘ１（ｔ）と第２の観測信号ｘ２（ｔ）には位相差２ｄｓｉｎφ（２ｄ：第１の指向性マイクロホン３０と第２の指向性マイクロホン３１の距離）が発生する。音速ｃとすると、時間τ＝２ｄｓｉｎφ／ｃだけ時間ずれが発生する。上記より、第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）を時間τだけ遅延させて、新たな第２の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）＝ｘ２（ｋ，ｍ−τ／Δｔ）とすることにより、第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）の位相差を補正することができる。第３の指向性マイクロホン３２及び第４の指向性マイクロホン３３の場合も、上記第１の指向性マイクロホン３０及び第２の指向性マイクロホン３１の場合と同様である。

なお、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、目的方向が第１の指向性マイクロホン３０及び第２の指向性マイクロホン３１の中心軸Ｅの方向にある場合、目的方向に音源Ｓ１が存在する場合の第１の観測信号ｘ１（ｔ）と第２の観測信号ｘ２（ｔ）には位相差が発生しないため、ｘ２’（ｋ，ｍ）＝ｘ２（ｋ，ｍ）である。第３の指向性マイクロホン３２及び第４の指向性マイクロホン３３の場合も同様である。

位相差補正部２０ａで補正された第１〜４の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２’（ｋ，ｍ），ｘ３（ｋ，ｍ），ｘ４’（ｋ，ｍ）は音源位置判定部２１ａに出力される。

図３に示す音源位置判定部２１ａは、数６のように第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間（フレーム長Ｌ）における平均値を各フレームごとに算出して第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）とし、第２の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間における平均値を各フレームごとに算出して第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）とするとともに、第３の観測信号の離散値ｘ３（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間における平均値を各フレームごとに算出して第３の観測パワー値Ｐｘ３（ｋ）とし、第４の観測信号の離散値ｘ４’（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間における平均値を各フレームごとに算出して第４の観測パワー値Ｐｘ４（ｋ）とする。なお、数６において、ｉ＝１，２，３，４である。

第１〜４の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）を算出した音源位置判定部２１ａは、第１〜４の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）を用いて、音源が目的領域に存在するか否かを判定する。

ここで、図４に示すように、第１の指向性マイクロホン３０の集音領域と第２の指向性マイクロホン３１の集音領域が重なる領域では、第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）と第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）の相対比が小さく、上記以外の領域では、第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）と第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）の相対比が大きくなる。第３の指向性マイクロホン３２及び第４の指向性マイクロホン３３の場合も同様である。

したがって、図３に示す音源位置判定部２１ａは、第１〜４の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）の全てが所定の閾値Ｐｔｈより大きく、第１のマイクロホンモジュール１０ａにおいて第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）に対する第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）の相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜（ｄＢ）が０以上所定の設定値ε（ｄＢ）未満（０≦｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜＜ε）である条件（第１条件）を満たす場合、第１の指向性マイクロホン３０の集音領域と第２の指向性マイクロホン３１の集音領域が重なる領域に音源が存在すると判定し、第２のマイクロホンモジュール１１ａにおいて第４の観測パワー値Ｐｘ４（ｋ）に対する第３の観測パワー値Ｐｘ３（ｋ）の相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ））｜（ｄＢ）が０以上所定の設定値ε（ｄＢ）未満（０≦｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ））｜＜ε）である条件（第２条件）を満たす場合、第３の指向性マイクロホン３２の集音領域と第４の指向性マイクロホン３３の集音領域が重なる領域に音源が存在すると判定する。そして、音源位置判定部２１ａは、第１，２条件の両方を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する一方、第１，２条件の何れか１つでも満たさない場合、音源が目的領域には存在しないと判定する。

出力演算部２２ａは、第１，２のマイクロホンモジュール１０ａ，１１ａの第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３から第１〜４の観測信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）を受信し、ＤＳＰを用いて、第１〜４の観測信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）から第１〜４の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）を求め、第２，４の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ），ｘ４（ｋ，ｍ）を時間τだけ遅延させて、新たな第２，４の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）＝ｘ２（ｋ，ｍ−τ／Δｔ），ｘ４’（ｋ，ｍ）＝ｘ４（ｋ，ｍ−τ／Δｔ）とし、第１〜４の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２’（ｋ，ｍ），ｘ３（ｋ，ｍ），ｘ４’（ｋ，ｍ）の和（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４’（ｋ，ｍ））を求める。なお、本実施形態では、遅延が生じないので、ｘ２’（ｋ，ｍ）＝ｘ２（ｋ，ｍ），ｘ４’（ｋ，ｍ）＝ｘ４（ｋ，ｍ）となる。

上記出力演算部２２ａは、音源位置判定部２１ａによって音源が目的領域に存在すると判定された場合、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４’（ｋ，ｍ））を第１の増幅率Ｇ１で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）として出力する。一方、音源位置判定部２１ａによって音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力演算部２２ａは、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４’（ｋ，ｍ））を第１の増幅率Ｇ１より小さい第２の増幅率Ｇ２で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）として出力する。

以上、本実施形態によれば、４本の指向性マイクロホン３０〜３３を用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュール１０ａ，１１ａにおいて、第１の指向性マイクロホン３０と第２の指向性マイクロホン３１の間隔、第３の指向性マイクロホン３２と第４の指向性マイクロホン３３の間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。

さらに、各観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）を用いて音源が目的領域に存在するか否かを精度よく判定することができる。

なお、実施形態２の第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の指向角度αは、さまざまな指向角度を有するものであってもよい。具体的には、図４に示すものに限定されるものではなく、図６に示すようなもの（指向角度が９０°のもの）や図７に示すようなもの（指向角度１８０°のもの）でもよい。以下の実施形態においても同様である。

また、実施形態２の変形例として、図３に示す出力演算部２２ａは、デジタル信号の出力信号ｙ（ｋ，ｍ）を出力するのではなく、第１，３の観測信号ｘ１（ｔ），ｘ３（ｔ）と、第２，４の観測信号ｘ２（ｔ），ｘ４（ｔ）を時間τだけ遅延させた新たな第２，４の観測信号ｘ２’（ｔ）＝ｘ２（ｔ−τ），ｘ４’（ｔ）＝ｘ４（ｔ−τ）との和（ｘ１（ｔ）＋ｘ２’（ｔ）＋ｘ３（ｔ）＋ｘ４’（ｔ））を増幅して出力してもよい。つまり、出力演算部２２ａは、音源が目的領域に存在すると判定された場合、出力信号ｙ（ｔ）＝Ｇ１（ｘ１（ｔ）＋ｘ２’（ｔ）＋ｘ３（ｔ）＋ｘ４’（ｔ））を出力し、音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力信号ｙ（ｔ）＝Ｇ２（ｘ１（ｔ）＋ｘ２’（ｔ）＋ｘ３（ｔ）＋ｘ４’（ｔ））（Ｇ２＜Ｇ１）を出力する。

（実施形態３）
実施形態３の音響入力装置は、図３に示す音源位置判定部２１ａが、第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２’（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ_１２（数７）及び第３，４の観測信号の離散値ｘ３（ｋ，ｍ），ｘ４’（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ_３４（数７）を各フレームごとに算出する点で、実施形態２の音響入力装置と相違している。数７の相関関数Ｒ_ｉｊは、ｉ＝ｊの場合に自己相関関数となり、ｉ≠ｊの場合に相互相関関数となる。なお、実施形態２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

相互相関関数Ｒ_１２，Ｒ_３４は、図８に示すように、第１の指向性マイクロホン３０と第２の指向性マイクロホン３１の集音領域が重なるエリア（−θ／２＜φ＜θ／２）、及び第３の指向性マイクロホン３２と第４の指向性マイクロホン３３の集音領域が重なるエリア（−θ／２＜φ＜θ／２）では大きな値をとり、上記以外の領域では小さな値となる。したがって、音源位置判定部２１ａは、相互相関関数Ｒ_１２＞閾値Ｒｔｈである条件（第１条件）を満たす場合、第１の指向性マイクロホン３０と第２の指向性マイクロホン３１の集音領域が重なるエリアに音源が存在すると判定し、相互相関関数Ｒ_３４＞閾値Ｒｔｈである条件（第２条件）を満たす場合、第３の指向性マイクロホン３２と第４の指向性マイクロホン３３の集音領域が重なるエリアに音源が存在すると判定する。そして、音源位置判定部２１ａは、第１，２条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する一方、第１，２条件の何れか１つでも満たさない場合、音源が目的領域には存在しないと判定する。

上記閾値Ｒｔｈの決定には、第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ_１１、第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ_２２、第３の観測信号の離散値ｘ３（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ_３３、第４の観測信号の離散値ｘ４（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ_４４を用いる。自己相関関数Ｒ_１１，Ｒ_２２、Ｒ_３３，Ｒ_４４は音源の存在する方向に関係なく大きな値となるので、Ｒｔｈ＝ζＲ_ｉｉ（ｉ＝１，２）、０＜ζ＜１として決定する。

以上、本実施形態によれば、第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ_１２、第３の観測信号の離散値ｘ３（ｋ，ｍ）と第４の観測信号の離散値ｘ４’（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ_３４を評価することにより、音源が目的領域に存在するか否かを精度よく判定することができる。

（実施形態４）
実施形態４の音響入力装置は、図９に示すように、集音部１ｂに、第１のマイクロホンモジュール１０ａ（第１，２の指向性マイクロホン３０，３１）と第２のマイクロホンモジュール１１ａ（第３，４の指向性マイクロホン３２，３３）の中間位置に設置され音源からの音波を受波し上記受波した音波に基づく電気信号である基準観測信号を生成する無指向性マイクロホン１２を備える点で、実施形態２の音響入力装置（図３参照）と相違している。なお、実施形態２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

なお、本実施形態の無指向性マイクロホン１２は、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３と感度が等しいものを用いているが、感度が異なるものであっても、受波した音波に基づく観測信号を感度係数で補正したものを新たな観測信号ｘ０（ｔ）とすればよい。具体的には、無指向性マイクロホン１２の感度係数をｍ０とする場合、（無指向性マイクロホン１２が受波した音波に基づく観測信号×ｍ０）を、信号処理部２ｂに送信される基準観測信号ｘ０（ｔ）とすればよい。このとき、感度係数ｍ０は、後述のＰｘ０を用いて、ｍ０：ｍ１＝√（Ｐｘ１）：√（Ｐｘ０）を満たすように設定される。以下の説明においても同様である。

第１の指向性マイクロホン３０と第２の指向性マイクロホン３１は、図９に示すように、各集音領域の一部同士が目的領域を含んで重なるように近接して設置される。同様に、第３の指向性マイクロホン３２と第４の指向性マイクロホン３３も、各集音領域の一部同士が目的領域を含んで重なるように近接して設置される。

本実施形態の信号処理部２ｂでは、図１０に示すように、位相差補正部２０ｂが、無指向性マイクロホン１２から基準観測信号ｘ０（ｔ）を受信し、受信した基準観測信号ｘ０（ｔ）の離散値ｘ０（ｋ，ｍ）を所定時間間隔Δｔで抽出し、抽出した基準観測信号の離散値ｘ０（ｋ，ｍ）を、目的領域の中で各集音領域の中心軸の交差点である目的位置に音源が存在する場合の基準観測信号ｘ０（ｔ）と第１の観測信号ｘ１（ｔ）の位相差分だけシフトする。

また、音源位置判定部２１ｂは、位相差補正部２０ｂでシフトされた基準観測信号の離散値ｘ０（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間（フレーム長Ｌ）における平均値を算出して基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）とする。この基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）は、無指向性マイクロホン１２から音源までの距離が一定であれば、音源がどの方向に存在する場合でも一定となる。

基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）を算出した音源位置判定部２１ｂは、第１のマイクロホンモジュール１０ａにおいて基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）に対する第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）の相対比（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））が予め設定された第１の範囲に含まれる第１条件、基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）に対する第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）の相対比（Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））が予め設定された第２の範囲に含まれる第２条件、第２のマイクロホンモジュール１１ａにおいて基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）に対する第３の観測パワー値Ｐｘ３（ｋ）の相対比（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））が予め設定された第３の範囲に含まれる第３条件、基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）に対する第４の観測パワー値Ｐｘ４（ｋ）の相対比（Ｐｘ４（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））が予め設定された第４の範囲に含まれる第４条件の全ての条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する。一方、第１〜４条件の何れか１つでも満たさない場合、音源位置判定部２１ｂは、音源が目的領域には存在しないと判定する。

ここで、本実施形態の第１の範囲は、初期設定される閾値δより大きく１以下の範囲（δ＜Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１）である。本実施形態の第２の範囲も、初期設定される閾値δより大きく１以下の範囲（δ＜Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１）である。本実施形態の第３の範囲も、初期設定される閾値δより大きく１以下の範囲（δ＜Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１）である。本実施形態の第４の範囲も、初期設定される閾値δより大きく１以下の範囲（δ＜Ｐｘ４（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１）である。

以上、本実施形態によれば、無指向性マイクロホン１２を１対のマイクロホンモジュール１０ａ，１１ａの中央位置に設置し、無指向性マイクロホン１２の基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）に対する各観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）を用いることによって、音源が目的領域に存在するか否かを精度よく判定することができる。

（実施形態５）
実施形態５の音響入力装置は、図１０に示す音源位置判定部２１ｂが、第１〜４の観測信号ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）及び基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）を用いて、数８で表わされる相関関数Ｒ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝０，１，２，３，４）を求め、この相関関数Ｒ_ｉｊを用いて、音源が目的領域に存在するか否かを判定する点で、実施形態４の音響入力装置と相違している。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

数８の相関関数Ｒ_ｉｊは、ｉ＝ｊの場合に自己相関関数となり、ｉ≠ｊの場合に相互相関関数となる。

本実施形態の音源位置判定部２１ｂは、実施形態４とは異なり、基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ_００に対する基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）と第１の観測信号ｘ１（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ_０１の相対比（Ｒ_０１／Ｒ_００）が予め設定された第１の範囲に含まれる第１条件、上記自己相関関数Ｒ_００に対する基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）と第２の観測信号ｘ２（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ_０２の相対比（Ｒ_０２／Ｒ_００）が予め設定された第２の範囲に含まれる第２条件、上記自己相関関数Ｒ_００に対する基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）と第３の観測信号ｘ３（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ_０３の相対比（Ｒ_０３／Ｒ_００）が予め設定された第３の範囲に含まれる第３条件、上記自己相関関数Ｒ_００に対する基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）と第４の観測パワー値Ｐｘ４（ｋ）の相互相関関数Ｒ_０４の相対比（Ｒ_０４／Ｒ_００）が予め設定された第４の範囲に含まれる第４条件の全ての条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する。一方、第１〜４条件の何れか１つでも満たさない場合、音源位置判定部２１ｂは、音源が目的領域には存在しないと判定する。

ここで、本実施形態の第１の範囲は、初期設定される閾値ξより大きく１以下の範囲（ξ＜Ｒ_０１／Ｒ_００≦１）である。本実施形態の第２の範囲も、初期設定される閾値ξより大きく１以下の範囲（ξ＜Ｒ_０２／Ｒ_００≦１）である。本実施形態の第３の範囲も、初期設定される閾値ξより大きく１以下の範囲（ξ＜Ｒ_０３／Ｒ_００≦１）である。本実施形態の第４の範囲も、初期設定される閾値ξより大きく１以下の範囲（ξ＜Ｒ_０４／Ｒ_００≦１）である。

以上、本実施形態によれば、基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ_００や基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）と第１〜４の観測信号ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ_０１〜Ｒ_０４を用いることによって、無相関ノイズの影響を低減して高Ｓ／Ｎ比にすることができ、音源が目的領域に存在するか否かの判定精度を高めることができる。

（実施形態６）
実施形態６の音響入力装置は、図１０に示す音源位置判定部２１ｂが、第１〜４条件のうち何れか３つの条件を満たすとき、４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域のうち３つの集音領域が重なる部分に音源が存在すると判定し、第１〜４条件のうち何れか２つの条件を満たすとき、４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域のうち２つの集音領域が重なる部分に音源が存在すると判定し、第１〜４条件のうち何れか１つの条件を満たすとき、４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域のうち１つの集音領域のみの領域に音源が存在すると判定し、第１〜４条件の何れの条件も満たさないとき、４つの指向性マイクロホン３０〜３３の何れの集音領域でない領域に音源が存在すると判定する点で、実施形態４の音響入力装置と相違している。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の出力演算部２２ｂは、音源位置判定部２１ｂによって４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域のうち３つの集音領域が重なる部分に音源が存在すると判定された場合、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４’（ｋ，ｍ））を第１の増幅率Ｇ１より小さい第３の増幅率Ｇ３で増幅して出力し、音源位置判定部２１ｂによって４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域のうち２つの集音領域が重なる部分に音源が存在すると判定された場合、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４’（ｋ，ｍ））を第３の増幅率Ｇ３より小さい第４の増幅率Ｇ４で増幅して出力し、音源位置判定部２１ｂによって４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域のうち１つの集音領域のみの領域に音源が存在すると判定された場合、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４’（ｋ，ｍ））を第４の増幅率Ｇ４より小さい第５の増幅率Ｇ５で増幅して出力し、音源位置判定部２１ｂによって４つの指向性マイクロホン３０〜３３の何れの集音領域でない領域に音源が存在すると判定された場合、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４’（ｋ，ｍ））を第５の増幅率Ｇ５より小さい第６の増幅率Ｇ６で増幅して出力する。

以上、本実施形態によれば、音源が目的領域には存在しない場合であっても、目的領域からどの程度離れた位置に存在するのかを判定することができる。

また、音源が目的領域には存在しない場合において、複数の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる数が多いほど、大きな増幅率を与えることができ、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）の大きさを段階的に変化させることができる。

なお、実施形態５の音響入力装置に対しても、実施形態６と同様に、第１〜４条件のうち条件を満たす数に応じて判定を行い、増幅率を変更させることができる。

（実施形態７）
実施形態２の音響入力装置では、音源の存在する位置に対して、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）（出力信号のパワー値Ｐｙ（ｋ））が不連続となってしまう。

そこで、実施形態７の音響入力装置は、図３に示す音源位置判定部２１ａが、音源が目的領域には存在しないと判定したときに、音源が目的領域の近傍に存在するか否かを判定する点、出力演算部２２ａが、音源位置判定部２１ａによって音源が目的領域の近傍に存在すると判定された場合、第１の増幅率Ｇ１と第２の増幅率Ｇ２の間を単調減少する連続変化特性の増幅率で合成信号を増幅して出力する点で、実施形態２の音響入力装置と相違している。なお、実施形態２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１１に示すように、増幅率Ｇは、第１〜４の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）の全てが所定の閾値Ｐｔｈより大きく、相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜が０以上閾値ε未満（０≦｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜＜ε）且つ相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ））｜が０以上閾値ε未満（０≦｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ））｜＜ε）である場合、実施形態２と同様、第１の増幅率Ｇ１となる。

一方、相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜又は相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ））｜が閾値ε以上の場合において、まず、相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜又は相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ））｜が閾値ε以上閾値ε１（ε１＞ε）未満（ε≦｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜＜ε１又はε≦｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ））｜＜ε１）のとき、音源が目的領域の近傍に存在すると判定され、増幅率Ｇは単調減少関数ｆにしたがって変動する。続いて、相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜又は相対比｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ））｜が閾値ε１以上（ε１≦｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜又はε１≦｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ））｜）のとき、音源が目的領域とは離れた位置に存在すると判定され、増幅率Ｇは第２の増幅率Ｇ２となる。

以上、本実施形態によれば、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４’（ｋ，ｍ））を増幅するための増幅率Ｇが音源の存在位置によって不連続になることを防止することができ、その結果、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）（出力信号のパワー値Ｐｙ（ｋ））を常に連続値とすることができる。

なお、図１２に示すように、実施形態４，５の音響入力装置において、第１〜４条件の全てを満たさないが、第１〜４条件のうち３つの条件を満たす場合に、音源が目的領域に近づく位置に存在するほど、増幅率Ｇを大きくしていくこともできる。

また、実施形態４，５の音響入力装置では、音源の存在する位置に対して、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）（出力信号のパワー値Ｐｙ（ｋ））が不連続となってしまう。

そこで、図３に示す音源位置判定部２１ａが、音源が目的領域の近傍に存在するか否かを判定し、音源が目的領域の近傍に存在すると判定した場合、出力演算部２２ａが、第１の増幅率Ｇ１と第２の増幅率Ｇ２の間を単調増加する連続変化特性の増幅率で合成信号を増幅して出力する。

ここで、基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）と観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）の比が、δ１＜Ｐｘｉ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）＜δ、δ＜Ｐｘｊ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１、δ＜Ｐｘｋ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１、δ＜Ｐｘｌ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１（ｉ，ｊ，ｋ，ｌは１，２，３，４のいずれか）である場合、３つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる部分と４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる部分の近傍に音源が存在すると判定し、図１３に示すように、増幅率ＧはＰｘｉ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）を変数とする単調増加関数ｇにしたがって変動する。

続いて、基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）と観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）の比が、δ１＜Ｐｘｉ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）＜δ、δ１＜Ｐｘｊ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）＜δ、δ＜Ｐｘｋ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１、δ＜Ｐｘｌ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１（ｉ，ｊ，ｋ，ｌは１，２，３，４のいずれか）である場合、２つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる部分と４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる部分の近傍に音源が存在すると判定し、図１３に示すように、増幅率ＧはＰｘｉ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）又はＰｘｊ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）の小さいほうを変数とする単調増加関数ｇにしたがって変動する。

さらに、図１４に示すように、実施形態６の音響入力装置において、指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる数が変化する場合に、増幅率Ｇを連続的に変化させるようにしてもよい。

なお、実施形態３の音響入力装置については、増幅率Ｇは、図１５に示すように、相互相関関数Ｒ_１２及び相互相関関数Ｒ_３４が閾値Ｒｔｈより大きい場合、実施形態３と同様、第１の増幅率Ｇ１となる。

一方、相互相関関数Ｒ_１２又は相互相関関数Ｒ_３４が閾値Ｒｔｈ以下である場合に、相互相関関数Ｒ_１２が閾値Ｒｔｈ１より大きく閾値Ｒｔｈ以下（Ｒｔｈ１＜Ｒ_１２≦Ｒｔｈ）のとき、又は相互相関関数Ｒ_３４が閾値Ｒｔｈ１より大きく閾値Ｒｔｈ以下（Ｒｔｈ１＜Ｒ_３４≦Ｒｔｈ）のとき、音源が目的領域の近傍に存在すると判定され、増幅率Ｇは単調増加関数ｅにしたがって変動する。

また、実施形態５の音響入力装置については、基準観測信号ｘ０の自己相関関数Ｒ_００に対する相互相関関数Ｒ_０１〜Ｒ_０４の相対比が、ξ１＜Ｒ_０ｉ／Ｒ_００≦ξ、ξ＜Ｒ_０ｊ／Ｒ_００≦１、ξ＜Ｒ_０ｋ／Ｒ_００≦１、ξ＜Ｒ_０ｌ／Ｒ_００≦１（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ：１，２，３，４のいずれか）である場合、３つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる部分と４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる部分の近傍に音源が存在すると判定し、図１６に示すように、増幅率ＧはＲ_０ｉ／Ｒ_００を変数とする単調増加関数ｈにしたがって変動する。

続いて、基準観測信号ｘ０の自己相関関数Ｒ_００に対する相互相関関数Ｒ_０１〜Ｒ_０４の相対比が、ξ１＜Ｒ_０ｉ／Ｒ_００≦ξ、ξ１＜Ｒ_０ｊ／Ｒ_００≦ξ、ξ＜Ｒ_０ｋ／Ｒ_００≦１、ξ＜Ｒ_０ｌ／Ｒ_００≦１（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ：１，２，３，４のいずれか）である場合、２つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる部分と４つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なる部分の近傍に音源が存在すると判定し、図１６に示すように、増幅率ＧはＲ_０ｉ／Ｒ_００又はＲ_０ｊ／Ｒ_００の小さいほうを変数とする単調増加関数ｈにしたがって変動する。

（実施形態８）
実施形態４の音響入力装置では、図９に示す２つのマイクロホンモジュール１０（第１，２の指向性マイクロホン３０，３１），１１（第３，４の指向性マイクロホン３２，３３）の間隔を狭めるほど、また目的領域Ｃまでの距離が遠くなるほど、目的領域Ｃの縦の長さａに比べて横の長さｂが短くなり、つまり目的領域Ｃの縦横比ｂ／ａが小さくなる。

そこで、実施形態８の音響入力装置では、各マイクロホンモジュールの集音領域を変動可能としている。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

各指向性マイクロホン３０ａ〜３３ａは、図１８に示すように、ｎ個の無指向性マイクロホン４ｉ１〜４ｉｎ（ｉ＝０，１，２，３）を並べた構成とする。このような構成では、任意の方向から到来する音の観測信号の位相を合わせるフィルタ５１〜５ｎを用いて、指向性マイクロホン３０ａ〜３３ａの指向性の向きを変えることができる。なお、機械的に各指向性マイクロホン３０ａ〜３３ａの向きを変えることもできる。

以上、本実施形態によれば、図１７に示すように、第１〜４の指向性マイクロホン３０ａ〜３３ａの指向性の向きを変更することによって、集音部１ｂの真正面だけでなく任意の方向にも目的領域を設定することができる。その結果、マイクロホンモジュールの集音領域を変えながら、例えば隣接する領域から時間的に連続して集音することによって、目的領域Ｃの縦横比ｂ／ａを大きくして目的領域Ｃの拡大を図ることができる。

（実施形態９）
実施形態９の音響入力装置は、図１９に示すように、集音部１ｂを同一直線上に複数個並べて備える点で、実施形態４の音響入力装置と相違している。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の音響入力装置では、目的領域Ｃが隣接するように並べ、隣接する複数の目的領域Ｃから同時に集音することによって、複数個の目的領域Ｃを合わせた領域からの集音と同等の効果を奏する。

以上、本実施形態によれば、集音部１ｂを同一直線上に複数個並べることによって、目的領域Ｃの縦横比ｂ／ａを大きくして目的領域Ｃを拡大することができる。

（実施形態１０）
実施形態１０の音響入力装置は、図１９に示す複数個の集音部１ｂ・・・を、図２０に示すように複数個ずつ平行に並べて備える点で、実施形態４の音響入力装置と相違している。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の音響入力装置は、目的領域Ｃの縦横比ｂ／ａを大きくするだけでなく、集音部１ｂに垂直な方向に対しても、目的領域Ｃを拡大するために、図１９に示す構成を持つ複数個の集音部１ｂ・・・を、図２０に示すように平行に並べる。この際、目的領域Ｃが隣接するように並べ、隣り合ういくつかの目的領域Ｃから同時に集音することによって、複数個の目的領域Ｃを合わせた領域からの集音と同等の効果を奏する。

以上、本実施形態によれば、複数個の集音部１ｂ・・・を平行に並べることによって、目的領域Ｃの縦横比ｂ／ａを大きくするだけでなく、集音部１ｂに垂直な方向に対しても目的領域Ｃを拡大することができる。

（実施形態１１）
実施形態１１の音響入力装置は、集音部１ｂを、二次元的に配列して備える点で、実施形態４の音響入力装置と相違している。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

集音部１ｂの正面領域からだけでなく、側面領域からも集音を行うことを考える。このとき、図２１に示すように、集音部１ｂの幅を直径とした同心円上にマイクロホンモジュールが並ぶように、複数の集音部１ｂを設置すると、側面領域からも集音を行うことができる。

以上、本実施形態によれば、例えば集音部１ｂの各マイクロホンモジュール間を直径とした円上にマイクロホンモジュールが並ぶように備えることによって、集音部１ｂの正面領域だけでなく、側面領域からも集音を行うことができる。

なお、指向性マイクロホン３０ａ〜３３ａの向きを変えて隣接した目的領域Ｃを設定し、時間的に連続して集音することによる目的領域Ｃの拡大、及び隣接する目的領域Ｃから同時に集音することによる目的領域Ｃの拡大を行うことができる。

また、実施形態８〜１１の変形例として、集音部１ｂに代えて実施形態２の集音部１ａを用いたものであってもよい。このような構成にしても、実施形態８〜１１と同様の効果を奏する。

（実施形態１２）
実施形態１〜１１では、音源が１つの場合について説明してきたが、実施形態１２では、音源が２つの場合について説明する。ここで、複数の音源が存在する組み合わせとしては、（１）目的音源のみ存在する場合、（２）目的音源と１つの騒音源が存在する場合、（３）目的音源と２つの騒音源が存在する場合、（４）目的音源も騒音源も存在しない場合、（５）目的音源は存在せず、１つの騒音源のみ存在する場合、（６）目的音源が存在せず、２つの騒音源が存在する場合がある。その中で、２つの音源の組み合わせは、（２）と（６）の場合である。具体的には、図２２（ａ）に示すように第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在し、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの指向性マイクロホンの集音領域が重なる領域に騒音源Ｎ１が存在する場合について説明する。

図２２（ａ）に示すような場合、実施形態１の音源位置判定条件のうち、Ｐｘｉ（ｋ）＞Ｐｔｈ（ｉ＝１，２，３，４）（第１条件）は満たすが、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの集音領域にのみ騒音源Ｎ１が存在するため、｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ）｜＜ε（第２条件）及び｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ）｜＜ε（第３条件）を満たさない。

上記のように第１条件を満たすが第２，３条件を満たさない場合、さらに実施形態３の音源位置判定条件Ｒ_１２＞Ｒｔｈ（第４条件）及びＲ_３４＞Ｒｔｈ（第５条件）を用いる。目的音源Ｓに基づく信号は、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の第１〜４の観測信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）の全てに含まれるため、第４，５条件を満たす。したがって、音源位置判定部２１ａは、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在すると判定することができる。

続いて、音源位置判定部２１ａは、騒音源Ｎ１が第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れの指向性マイクロホンの集音領域が重なるエリアに存在するかを判定する必要がある。そこで、図２２（ａ）に示すように、２つのマイクロホンモジュールの間に無指向性マイクロホン１２を配置する。無指向性マイクロホン１２は無指向であるので、目的音源Ｓと騒音源Ｎ１の両方に基づく信号を基準観測信号ｘ０（ｔ）に含む。したがって、音源位置判定部２１ａは、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）のうち、δ＜Ｐｘｉ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１（ｉ＝１，２，３，４）（第６条件）を満たす第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域に騒音源Ｎ１が存在すると判定する。

目的音源Ｓが第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源Ｎ１が第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域のうち何れか１つ又は２つの集音領域が重なるエリアに存在すると判定された場合、出力演算部２２ｂ、目的音源Ｓに基づく信号のみを含む第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れかの観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）を増幅率Ｇ１で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ１×ｘｉ（ｋ，ｍ）（ｉ＝１，２，３，４）を出力する。

一方、目的音源Ｓが第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに存在しないと判定された場合、出力演算部２２ｂは、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ２（Ｇ１＞Ｇ２）で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ２（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４（ｋ，ｍ））を出力する。

以上、本実施形態によれば、目的音源Ｓが第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源Ｎ１が第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの集音領域が重なるエリアに存在する場合も、目的音源Ｓに基づく信号のみを増幅して出力することができる。

なお、実施形態１２の変形例として、以下のようにして出力信号ｙ（ｋ，ｍ）を出力することもできる。音源位置判定部２１ａは、目的音源Ｓが第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源Ｎ１が第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの集音領域が重なるエリアにのみ存在すると判定した場合、図２２（ｂ）に示すように第２，３条件を満たすまで、騒音源Ｎ１が集音領域に含まれている１つ又は２つの指向性マイクロホン３０〜３３の指向軸を傾けた後に、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ１で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ１（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４（ｋ，ｍ））を出力する。なお、目的音源Ｓが第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアには存在しない場合については、実施形態１２と同様である。

（実施形態１３）
実施形態１２では、音源が２つの場合について説明したが、実施形態１３では、音源が３つの場合について説明する。３つの音源の組み合わせは、（３）目的音源と２つの騒音源が存在する場合のみであるが、音源が２つの場合（（２），（６））と切り分ける必要がある。具体的には、図２３（ａ）に示すように第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在し、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの集音領域が重なるエリアに騒音源Ｎ１が存在し、騒音源Ｎ１が集音領域に含まれる指向性マイクロホン３０〜３３とは別の１つ又は２つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに騒音源Ｎ２が存在する場合について説明する。

図２３（ａ）に示すような場合、実施形態１の音源位置判定条件のうち、Ｐｘｉ（ｋ）＞Ｐｔｈ（ｉ＝１，２，３，４）（第１条件）は満たすが、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの集音領域にのみ騒音源Ｎ１が存在し、騒音源Ｎ１が存在しない第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの集音領域にのみ騒音源Ｎ２が存在するため、｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ）｜＜ε（第２条件）及び｜１０ｌｏｇ_１０（Ｐｘ３（ｋ）／Ｐｘ４（ｋ）｜＜ε（第３条件）を必ず満たすとは限らない。

上記のように第１の条件を満たすが第２，３の条件を満たさない場合、さらに実施形態３の音源位置判定条件Ｒ_１２＞Ｒｔｈ（第４条件）及びＲ_３４＞Ｒｔｈ（第５条件）を用いる。目的音源Ｓに基づく信号は、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の第１〜４の観測信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）の全てに含まれるため、第４，５条件を満たす。したがって、音源位置判定部２１ａは、目的音源Ｓが第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに存在すると判定することができる。

続いて、音源位置判定部２１ａは、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れの指向性マイクロホンの集音領域が重なるエリアに騒音源Ｎ１，Ｎ２が存在するかを判定する必要がある。そこで、図２３（ａ）に示すように、２つのマイクロホンモジュールの間に無指向性マイクロホン１２を配置する。無指向性マイクロホン１２は無指向であるので、目的音源Ｓと騒音源Ｎ１，Ｎ２に基づく信号を基準観測信号ｘ０（ｔ）に含む。したがって、音源位置判定部２１ａは、騒音源Ｎ１，Ｎ２が第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域外に存在する場合の無指向性マイクロホン１２と第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の観測パワー値の比δ２を閾値として、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）〜Ｐｘ４（ｋ）のうち、δ２＜Ｐｘｉ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦δ（ｉ＝１，２，３，４）（第６条件）を満たす１つ又は２つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに騒音源Ｎ１，Ｎ２が存在すると判定する。

目的音源Ｓが第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源Ｎ１が第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源Ｎ１が集音領域に含まれる指向性マイクロホンとは別の１つ又は２つの指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに騒音源Ｎ２が存在すると判定された場合、図２３（ａ）に示すように、騒音源Ｎ１が第１，２の指向性マイクロホン３０，３１の集音領域が重なるエリアの中心軸からＭａｘ（α１／２，α２／２）以上離れており、かつ騒音源Ｎ２が第３，４の指向性マイクロホン３２，３３の集音領域が重なるエリアの中心軸からＭａｘ（α３／２，α４／２）以上離れている場合、図２３（ｂ）に示すように第１，２の指向性マイクロホン３０，３１の指向軸を第２条件を満たすまで傾け、第３，４の指向性マイクロホン３２，３３の指向軸を第３条件を満たすまで傾けることにより、目的音源Ｓに基づく信号のみを第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３において集音することができる。このとき、出力演算部２２ｂは、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ１で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ１（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４（ｋ，ｍ））を出力する。

一方、目的音源Ｓが第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアには存在しない場合、出力演算部２２ｂは、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の第１〜４の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ２（Ｇ１＞Ｇ２）で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ２（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を出力する。

以上、本実施形態によれば、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在し、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの集音領域が重なるエリアに異なる騒音源Ｎ１，Ｎ２が存在する場合も、目的音源Ｓに基づく信号を強調して出力することができる。

なお、図２４（ａ）に示すように、騒音源Ｎ１と騒音源Ｎ２の少なくとも一方が、第１，２の指向性マイクロホン３０，３１の集合領域が重なるエリアの中心軸からＭａｘ（α１／２，α２／２）以上離れていない、又は第３，４の指向性マイクロホン３２，３３の集合領域が重なるエリアの中心軸からＭａｘ（α３／２，α４／２）以上離れていない場合、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の指向軸を傾けても目的音源Ｓに基づく信号のみを集音することができない。しかしながら、目的音源Ｓに基づく信号は第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の第１〜４の観測信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）の全てに含まれ、騒音源Ｎ１に基づく信号は第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３のうち何れか１つ又は２つの指向性マイクロホンの観測信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）のみに、騒音源Ｎ２に基づく信号は騒音源Ｎ１に基づく信号が含まれる指向性マイクロホンとは別の１つ又は２つの指向性マイクロホン３０〜３３の観測信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）のみに含まれるため、第１〜４の指向性マイクロホン３０〜３３の第１〜４の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）〜ｘ４（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ）＋ｘ３（ｋ，ｍ）＋ｘ４（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ１で増幅して出力することにより、無指向性マイクロホン１２のみで集音する場合よりも目的音源Ｓに基づく信号を強調することができる。

なお、実施形態１２，１３の音響入力装置は、図２５に示すような判定動作を行うことによって、（１）目的音源のみ存在する場合、（２）目的音源と１つの騒音源が存在する場合、（３）目的音源と２つの騒音源が存在する場合、（４）目的音源も騒音源も存在しない場合、（５）目的音源は存在せず、１つの騒音源のみ存在する場合、（６）目的音源が存在せず、２つの騒音源が存在する場合を切り分けて判定することができる。

実施形態１の音響入力装置の構成を示すブロック図である。 同上の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態２の音響入力装置の構成を示すブロック図である。 同上の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態２〜５の音響入力装置において第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンの特性を説明するための図である。 実施形態２の音響入力装置において第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンの変形例の特性を説明するための図である。 実施形態２の音響入力装置において第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンの他の変形例の特性を説明するための図である。 実施形態３の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態４の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態４〜６の音響入力装置の構成を示すブロック図である。 実施形態７の音響入力装置における増幅率を示す図である。 同上の変形例の音響入力装置における増幅率を示す図である。 同上の他の変形例の音響入力装置における増幅率を示す図である。 同上の他の変形例の音響入力装置における増幅率を示す図である。 同上の他の変形例の音響入力装置における増幅率を示す図である。 同上の他の変形例の音響入力装置における増幅率を示す図である。 実施形態８の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態９の音響入力装置の構成を示すブロック図である。 同上の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態１０の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態１１の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態１２の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態１３の音響入力装置の動作を説明するための図である。 同上の音響入力装置の動作を説明するための図である。 実施形態１２，１３の音響入力装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 集音部
１０ 第１のマイクロホンモジュール
１１ 第２のマイクロホンモジュール
２ 信号処理部
２０ 位相差補正部
２１ 音源位置判定部
２２ 出力演算部

Claims (14)

1. それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、
   前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
   前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した２つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の２つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、
   前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
   前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
   前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と前記受信した観測信号の何れか１つとの位相差を、前記音源が前記目的領域に存在する場合の基準観測信号と当該観測信号との位相差分だけ補正し、
   前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、
   前記音源位置判定部は、
   一方のマイクロホンモジュールにおいて前記基準観測パワー値に対する一方の観測パワー値の相対比が予め設定された第１の範囲に含まれる第１条件、前記基準観測パワー値に対する他方の観測パワー値の相対比が予め設定された第２の範囲に含まれる第２条件、他方のマイクロホンモジュールにおいて前記基準観測パワー値に対する一方の観測パワー値の相対比が予め設定された第３の範囲に含まれる第３条件、前記基準観測パワー値に対する他方の観測パワー値の相対比が予め設定された第４の範囲に含まれる第４条件の全ての条件を満たす場合、前記音源が前記目的領域に存在すると判定する一方、
   前記第１〜４条件の何れか１つの条件でも満たさない場合、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定する
   ことを特徴とする音響入力装置。
2. それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、
   前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
   前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した２つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の２つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、
   前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
   前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
   前記位相差補正部は、前記受信した各観測信号の離散値を所定時間間隔で抽出するとともに、前記基準観測信号をさらに受信し、当該基準観測信号の離散値を前記所定時間間隔で抽出し、
   前記音源位置判定部は、
   各マイクロホンモジュールごとに観測信号の離散値ｘ１〜ｘ４及び前記基準観測信号の離散値ｘ０を用いて数２で表わされる相関関数Ｒ _ｉｊ （ｉ，ｊ＝０，１，２，３，４）を求め、
   一方のマイクロホンモジュールにおいて自己相関関数Ｒ _００ に対する相互相関関数Ｒ _０１ の相対比が予め設定された第１の範囲に含まれる第１条件、前記自己相関関数Ｒ _００ に対する相互相関関数Ｒ _０２ の相対比が予め設定された第２の範囲に含まれる第２条件、他方のマイクロホンモジュールにおいて自己相関関数Ｒ _００ に対する相互相関関数Ｒ _０３ の相対比が予め設定された第３の範囲に含まれる第３条件、前記自己相関関数Ｒ _００ に対する相互相関関数Ｒ _０４ の相対比が予め設定される第４の範囲に含まれる第４条件の全ての条件を満たす場合、前記音源が前記目的領域に存在すると判定する一方、
   前記第１〜４条件の何れか１つの条件でも満たさない場合、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定する
   ことを特徴とする音響入力装置。
   

   
3. 前記音源位置判定部は、
   前記第１〜４条件のうち何れか３つの条件を満たすとき、４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち３つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定し、
   前記第１〜４条件のうち何れか２つの条件を満たすとき、４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち２つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定し、
   前記第１〜４条件のうち何れか１つの条件を満たすとき、４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち１つの集音領域のみの領域に前記音源が存在すると判定し、
   前記第１〜４条件の何れの条件も満たさないとき、４つの指向性マイクロホンの何れの集音領域ではない領域に前記音源が存在すると判定する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の音響入力装置。
4. 前記出力演算部は、
   前記音源位置判定部によって４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち３つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい第３の増幅率で増幅して出力し、
   前記音源位置判定部によって４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち２つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第３の増幅率より小さい第４の増幅率で増幅して出力し、
   前記音源位置判定部によって４つの指向性マイクロホンの集音領域のうち１つの集音領域のみの領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第４の増幅率より小さい第５の増幅率で増幅して出力し、
   前記音源位置判定部によって４つの指向性マイクロホンの何れの集音領域ではない領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第５の増幅率より小さい第６の増幅率で増幅して出力する
   ことを特徴とする請求項３記載の音響入力装置。
5. それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく受波信号を生成する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部と、
   前記一対のマイクロホンモジュールのそれぞれで生成された受波信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
   前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、２つの前記受波信号の位相差が、前記音源が前記目的領域に存在する場合の２つの受波信号の位相差分だけ補正された後の２つの当該受波信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
   前記音源位置判定部は、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定したときに当該音源が当該目的領域の近傍に存在するか否かを判定し、
   前記出力演算部は、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域の近傍に存在すると判定された場合、前記目的位置から離れていくにつれて前記第１の増幅率から単調減少する連続変化特性の増幅率で前記合成信号を増幅して出力する
   ことを特徴とする音響入力装置。
6. 前記各マイクロホンモジュールの集音領域が変動可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の音響入力装置。
7. 前記集音部を同一直線上に複数個並べて備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の音響入力装置。
8. 前記集音部を複数個ずつ平行に並べて備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の音響入力装置。
9. 前記集音部を複数個、二次元的に配列して備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の音響入力装置。
10. それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、
    前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
    前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した２つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の２つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、
    前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
    前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
    前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか１つとの位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と当該観測信号との位相差分だけ補正し、
    前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を第１〜４の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、
    前記音源位置判定部は、
    前記第１〜４の観測パワー値の何れもが所定の閾値より大きく、各マイクロホンモジュールにおいて２つの観測パワー値の相対比が所定の第１の設定値以上である場合において、各マイクロホンモジュールにおける前記２つの観測信号の相互相関関数が、前記各観測信号の自己相関関数より求められる所定の第２の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的領域及び当該目的領域以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定し、
    各マイクロホンモジュールごとに前記音源が前記目的領域及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する２つの観測パワー値のうち少なくとも一方の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれるとき、前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のうち少なくとも一方に前記音源が存在すると判定する
    ことを特徴とする音響入力装置。
11. 前記出力演算部は、前記音源位置判定部によって前記他の領域のうち各指向性マイクロホンの集音領域の少なくとも何れかと前記目的領域とに前記音源が存在すると判定された場合、前記他の領域において前記集音領域に前記音源が存在しない指向性マイクロホンの観測信号を前記第１の増幅率で増幅して出力することを特徴とする請求項１０記載の音響入力装置。
12. 前記第１〜４の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、
    前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールにおいて、前記音源が、前記目的領域と、前記他の領域のうち前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のどちらか一方とに存在すると判定した場合、前記一対の観測パワー値の相対比が前記第１の設定値未満である条件を満たすまで前記駆動手段を制御し、
    前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源位置判定部によって前記一対の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記一対の観測信号の合成信号を前記第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅して出力する
    ことを特徴とする請求項１１記載の音響入力装置。
13. それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、
    前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
    前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した２つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の２つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、
    前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
    前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
    前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか１つとの位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と当該観測信号の位相差分だけ補正し、
    前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を第１〜４の観測パワーとし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、
    前記音源位置判定部は、
    前記第１〜４の観測パワー値の何れもが所定の閾値より大きい場合において、各マイクロホンモジュールにおける前記２つの観測信号の相互相関関数が、前記各観測信号の自己相関関数より求められる所定の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的領域及び当該目的領域以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定し、
    各マイクロホンモジュールごとに前記音源が前記目的領域及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する２つの観測パワー値のうち少なくとも一方の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれるとき、前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のそれぞれに前記音源が存在すると判定する
    ことを特徴とする音響入力装置。
14. 前記第１〜４の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、
    前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールにおいて、前記音源が、前記目的領域と、前記他の領域のうち前記一対の指向性マイクロホンの集音領域の何れにも存在すると判定した場合、前記他の領域の２つの音源が前記目的領域から各マイクロホンモジュールの前記２つの指向性マイクロホンの指向角の最大値の２分の１以上離れているときにおいて、前記２つの観測パワー値の相対比が所定の設定値未満である条件を満たすまで前記前記駆動手段を制御し、
    前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源位置判定部によって前記一対の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記一対の観測信号の合成信号を前記第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅して出力する
    ことを特徴とする請求項１３記載の音響入力装置。

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