KR100431232B1 - 마이크로폰장치 - Google Patents

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KR100431232B1
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

마이크로폰 장치는, 각 마이크로폰 소자가 지향성 주축과 직교하는 방향으로 소정 거리를 두고 배치되어지는 적어도 3개의 마이크로폰 소자 및, 각 마이크로폰 소자로부터의 출력 신호를 가산하는 가산기를 구비하여 구성된다. 여기서, 마이크로폰 소자는, 각각 단일 지향성 마이크로폰 소자로 구성됨과 동시에, 음원에 대해서 집음면(集音面)이 동일 방향을 향하는 한편, 거의 같은 간격으로 배치된다. 이 마이크로폰 장치는, 음성 인식 장치의 입력 수단에 요구되는 중음역에서 예리한 지향성을 실현하고, 정면으로부터의 음성 입력에 대해서 고감도로, 측면으로부터 입력되는 노이즈 성분이 매우 작은 집음을 실현한다.

Description

마이크로폰 장치{Microphone Device}
일반적으로, 음원으로부터 방사되는 음성의 집음을 행하기 위해 이용되는 마이크로폰 장치는, 사용 목적에 따라 각종 지향성이 요구되고 있다.
그래서, 종래의 마이크로폰 장치에는, 어느 방향에 위치하는 음원에 대해서도 일정한 감도를 갖는 무지향성의 것이나, 일정한 방향에 위치하는 음원에 대해서 일정한 감도를 갖는 지향성을 갖는 것이 있다. 지향성을 갖는 마이크로폰 장치에는, 마이크로폰 유니트의 지향성 주축 방향의 감도를 1로 하고, 주축에 대해 직교하는 방향의 감도를 0.5로 하는 단일 지향성 마이크로폰 장치나, 마이크로폰 유니트의 주축에 대해 직교하는 방향의 감도를 0.5 이하로 하는 초지향성 마이크로폰 장치가 제공되어 있다.
그리고, 초지향성을 갖는 마이크로폰 장치로서, 주위면에 집음용 투공(透孔)이나 슬릿(slit)을 뚫은 원통 모양을 하는 음향관의 일단에, 음향관의 축방향으로지향 방향의 주축을 향해 마이크로폰 유니트를 설치한 단일 지향형 마이크로폰 장치인 소위 슛건(shot gun)형의 마이크로폰 장치나, 2개의 단일 지향성 마이크로폰 유니트를 주축 방향으로 직교 배열한 2차 음압 경사형 마이크로폰 장치가 알려져있다.
상술한 소위 슛건형 마이크로폰 장치는 주로 고음역에서 초지향성을 나타내는데 반해, 2차 음압 경사형 마이크로폰 장치는 주로 저음역에서 초지향성을 나타낸다.
그런데, 음성을 이용하여 각종 지령 신호의 입력이 행해지는 자동차 항법 시스템이나 컴퓨터 등에 이용되는 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 이용되는 마이크로폰 장치는, 오로지 음성 인식의 대상이 되는 사람의 음성만을 집음하는 것을 목적으로 이용되는 것이기 때문에, 중음역에서 예리한 지향성이 요구된다.
그런데, 종래 이용되고 있는 단일 지향성 마이크로폰 장치는, 마이크로폰 유니트의 지향 방향의 주축이 향하는 방향 이외의 측면 방향으로부터의 노이즈가 들어 오기 쉬워 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 이용하기에는 적당하지 않다. 즉, 본래 집음되어야하는 소리 이외의 소리가 집음되기 때문에, 정확한 지령 신호를 얻을 수 없게 되어 버린다.
또한, 슛건형 마이크로폰 장치나 2차원 음압 경사형 마이크로폰 장치는, 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 요구되는 중음역에서의 예리한 지향성을 만족시킬 수 없을 뿐만 아니라 가격이 높다는 문제점을 갖는다.
발명의 개시
본 발명의 목적은, 종래의 마이크로폰 장치가 갖는 문제점을 해결하고, 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 이용하기 유용한 마이크로폰 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 음성 인식 장치의 입력 수단에 요구되는 중음역에서 예리한 지향성을 실현하고, 정면으로부터의 음성 입력에 대해서 고감도로, 측면으로부터 입력되는 노이즈 성분이 매우 작은 집음을 실현하는 마이크로폰 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 제안되는 본 발명에 따른 마이크로폰 장치는, 거의 단일 수평면내에 배치되고, 음원으로부터 서로 거의 같은 거리이며, 음원을 향해 거의 같은 간격으로 배치된 적어도 3개의 지향성 마이크로폰 소자 및, 각 마이크로폰 소자로부터의 출력 신호를 가산하는 가산기를 구비하여 구성된다.
여기서, 각 마이크로폰 소자는, 각 마이크로폰 소자의 진동판과 평행한 단일 평면내에 배치된다. 또한, 각 마이크로폰 소자에는, 단일 지향성 마이크로폰 소자가 이용된다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로폰 장치는, 각 마이크로폰 소자가 지향성 주축과 직교하는 방향으로 소정 거리를 두고 배치되어 이루어지는 적어도 3개의 마이크로폰 소자 및, 각 마이크로폰 소자로부터의 출력 신호를 가산하는 가산기를 구비하여 구성된다. 여기서, 각 마이크로폰 소자는, 각각 단일 지향성 마이크로폰 소자로 구성됨과 동시에, 음원에 대해서 집음면이 동일 방향을 향하는 한편 거의 같은 간격으로 배치된다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로폰 장치는, 단일한 마이크로폰 소자 및, 모두 길이가 같게 외부에서 도래한 소리를 상기 마이크로폰 소자로 인도하는 적어도 3개의 음도로(音導路)를 구비한다. 그리고, 3개의 음도로 각각의 일단의 개구부는, 음원으로부터의 거리를 모두 같게 되는 한편 단일 수평면을 형성하도록 배열되어 있음과 동시에, 각각 다른 단측의 개구부는 마이크로폰 소자와 대치되어 진다. 여기서, 3개의 음도로 각각의 일단의 개구부는, 상기 단일한 수평면에 대해 거의 수직한 평면을 형성하도록 배치되어 있다.
이 마이크로폰 장치에 있어서는, 마이크로폰 소자로서 무지향성 마이크로폰 소자가 이용된다.
또한, 마이크로폰 소자는, 단일 지향성 마이크로폰 소자를 이용해도 된다.
또, 마이크로폰 소자의 집음면 방향 전면에, 3개의 음도로가 설치된 도음부(導音部)를 설치하도록 해도 된다.
본 발명의 또 다른 목적 및 본 발명에 의해 얻어지는 이익은, 이하에 있어서 도면과 함께 설명되는 실시예의 설명으로부터 한층 명확하게 된다.
본 발명은, 음원에 대한 지향성 향상을 도모한 마이크로폰 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 음성을 이용하여 각종 지령 신호의 입력이 행해지는 자동차 항법 시스템이나 컴퓨터 등에 이용되는 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 이용되기 유용한 마이크로폰 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로폰 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 상기 마이크로폰 장치에서 각 마이크로폰 유니트의 위치 관계와 각 지향성을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로폰 장치를 자동차 항법 시스템에 이용되는 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 적용한 예를 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 마이크로폰 장치의 지향성 지수 주파수 특성을 총형 마이크 및 2차 음압 경사형 마이크로폰 장치의 각 지향성 지수 주파수 특성으로 동시에 도시하는 특성도이다.
도 5는 상기 마이크로폰 장치에서의 각 마이크로폰 유니트의 간격을 3cm로 했을 경우의 지향성 주파수 특성을 도시하는 특성도이다.
도 6은 상기 마이크로폰 장치에서의 각 마이크로폰 유니트의 간격을 6cm로 했을 경우의 지향성 주파수 특성을 도시하는 특성도이다.
도 7은 상기 마이크로폰 장치에서의 각 마이크로폰 유니트의 간격을 12cm로 했을 경우의 지향성 주파수 특성을 도시하는 특성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 마이크로폰 장치의 다른 구성을 도시하는 블록도이다.
도 9는 도8에 도시한 마이크로폰 장치에서의 각 마이크로폰 유니트의 간격을 6cm로 했을 경우의 지향성 주파수 특성을 도시하는 특성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 마이크로폰 장치의 또 다른 구성을 도시하는 블록도이다.
도 11은 본 발명에 따른 마이크로폰 장치의 또 다른 구성을 도시하는 블록도이다.
도 12는 본 발명에 따른 마이크로폰 장치의 또 다른 구성을 도시하는 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 마이크로폰 장치의 또 다른 구성을 도시하는 요부횡단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최상의 형태
이하, 본 발명에 따른 마이크로폰 장치의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 마이크로폰 장치는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 3개의 마이크로폰 유니트(1, 2, 3) 및, 이들 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)로부터의 출력을 가산 합성하는 합성기(4)를 구비한다.
각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)에는, 도2에 도시하는 바와 같이, 단일 지향성을 나타내는 것이 이용된다. 여기서, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)는, 지향 방향의 주축에 직교하는 방향으로 같은 간격(D)으로 배치된다. 그리고, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)의 간격(D)은, 예를 들어 3cm∼12cm 정도의 범위로 설정된다. 이 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)간의 간격(D)은, 이용하는 마이크로폰 유니트의 크기나 집음하는 음원에 맞춰 적당하게 선택되는 것으로, 상술의 범위에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)는, 주축이 단일의 수평면내에 위치하도록 병렬해 배치된다. 또, 각 마이크로폰 유니트를 구성하는 각 마이크로폰 소자의 진동판이 이들 진동판의 평면과 평행한 단일의 평면내에 위치하도록 하여 배치된다.
신호 합성기(4)는, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)의 출력이 공급되는 각 신호선을 직접 접속하여 이루어지는 소위 와이어드(wired) 가산 합성기가 사용되고 있다. 이 신호 합성기(4)는, 증폭기를 통해 신호 합성을 행하도록 한 것이어도 된다. 그리고, 신호 합성기(4)로부터는, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)의 출력이 합성되어 출력된다.
그런데, 본 실시예의 마이크로폰 장치는, 위성으로부터의 기준 신호를 수신하여, 표시 화면상에 표시되는 지도상에 현재 위치를 지시함과 동시에, 주행 방향을 안내하도록 한 자동차에 탑재되어 이용되는 자동차 항법 시스템에 이용되는 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 적용되는 것이다. 이 마이크로폰 장치는, 구체적으로, 도3에 도시하는 바와 같이, 단면 형상을 거의 구형상으로 하는 긴 하우징(51)을 구비하고, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)는 이 하우징(51)의 전면측에 각 마이크로폰 소자를 구성하는 각 진동판이 위치하는 집음면측을 향하게 하며, 각 마이크로 유니트(1, 2, 3)의 지향성 주축이 평행하게 되도록 설치되어 있다. 이 때, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)의 간격(D1, D2)은 55mm로 설정되어 있다. 또한, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)는, 지향성 주축이 단일 수평면내에 위치하도록 병렬해 배치된다.
또, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)는, 하우징(51)내에 설치된 프린트 배선 기판을 통해 설치되어 있다. 이 프린트 배선 기판에는 합성기(4)가 설치되고, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)는 프린트 배선 기판의 배선 패턴을 통해 합성기(4)에 선으로 연결되어 각 출력이 합성기(4)에 의해 가산 합성된다.
또한, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)는, 각 마이크로폰 소자의 진동판이 이들 진동판의 평면과 평행한 단일의 평면내에 위치하도록 하여 하우징(51)에 배치된다. 즉, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)는, 주축 방향의 전후 방향의 위치를 일치시켜 하우징(51)내에 배치되어 있다.
그리고, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)의 집음면측이 향하는 하우징(51)의 전면측에는, 다수의 작은 구멍을 뚫은 얇은 금속판 혹은 포제(布製)의 전면판(52)이 설치되어 있다. 이 전면판(52)은, 하우징(51)의 전면측에 입사되는 음향이 반사하여 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)에 입사하지 않도록 소리를 흡수하는 것이다. 이와 같은 전면판(52)을 설치함으로써, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)는, 이들 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)에만 입사되는 음향을 확실하게 집음할 수 있다.
또한, 하우징(51)의 한 측면에는, 합성기(4)로부터의 출력을 외부로 추출하는 인출선(53)이 인출되어 있다.
이 마이크로폰 장치는, 자동차에 내장되어 이용되는 자동차 항법 시스템에 이용되는 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 적용하도록 구성된 것인 바, 자동차 내에 배치했을 때, 운전수의 발생음을 확실하게 집음하는 한편 운전에 장해가 되지 않을 위치에 설치할 수 있는 위치에 구성된다. 도3에 도시하는 실시예에서는, 도시하지는 않았지만, 자동차내의 운전석 윗쪽에 배치되는 차광용 썬바이저 표면이나 계기판 등에 설치할 수 있도록, 하우징(51)의 배면측에 썬바이저를 꼭 쥐는 크림프나 면 파스너 등의 부착 수단이 설치되어 있다.
그리고, 본 실시예의 마이크로폰 장치는, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)가 주축 방향의 전후 방향의 위치를 일치시켜 하우징(51)내에 설치되어 있기 때문에, 일부를 돌출시키는 일 없이 썬바이저 등의 설치 부재의 면을 따라 배치할 수 있다.따라서, 이 마이크로폰 장치는, 자동차내에 배치한 경우에 있어서도, 운전자의 운전에 장해를 주는 일 없이 충분히 위험을 회피해 설치할 수 있다.
여기서, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)를, 뒷면측을 폐색한 하우징(51)에 수납하여 마이크로폰 장치를 구성할 경우에는, 뒷면측으로부터의 소리의 입사가 규제되어지기 때문에, 단지향성 마이크로폰 유니트 뿐만 아니라 쌍지향성 마이크로폰 유니트를 이용해도 된다.
그런데, 상술한 도1 및 도2에 도시하는 바와 같이 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)를 배치한 마이크로폰 장치에 대해서, 마이크로폰 장치의 지향성을 수치적으로 파악하는 평가량의 하나인 지향성 지수를 계산함으로 도4에 도시하는 바와 같은 지향성 지수 주파수 특성(A)이 얻어졌다. 또, 도4에는, 무지향성 마이크로폰 장치의 주파수 특성을 기준으로서 산출한 본 실시예의 마이크로폰 장치의 지향성 지수 주파수 특성(A)과 함께, 상술한 슛건형의 마이크로폰 장치의 지향성 지수 주파수 특성(B)과 2차 음압 경사형 마이크로폰 장치의 지향성 지수 주파수 특성(C)을 도시하고 있다.
여기서, 모든 방향으로부터 같은 확률로 입사하고, 그 위치가 모두 불규칙인 것과 같은 음에 대한 지향성 마이크로폰의 에너지 응답과, 그 정면 감도가 같은 무지향성 마이크로폰의 에너지 응답의 비를 지향 효율이라 부르며, 지향 효율은 다음의 식1로 정의된다.
또, D(θ)는 각도(Ω)에서의 입사파에 대한 출력 전압과 Ω=0인 것에 대한 비를 표시하고, 또한 dΩ는 각도(Ω)의 방향의 미소(微小)한 입체각을 표시한다.
만약, 지향성이 기준면에 대해 대칭된다면, 지향 효율은 다음의 식2로 주어진다.
그리고, 지향성 지수는 다음의 식3
또는, 다음의 식4
로 정의된다. 또, M0은 자유 음장(평면파)에서의 정면 감도이고, 또 Mdiff는 확산 음장 감도를 표시한다.
여기서, 단일 지향성 마이크로폰의 지향성 지수는 -4.78dB이므로, 도4로부터 명확해지는 바와 같이, 본 실시예의 마이크로폰 장치와 슛건형 마이크로폰 장치는, 저역의 지향성 지수 즉 지향성의 예리함이 단일 지향성 마이크로폰과 같은 정도이지만, 중역에서 예리한 지향성을 나타내는 것으로 되어 있다. 이에 대해서, 2차 음압 경사형 마이크로폰 장치에서는 중저역에서 예리한 지향성을 나타내는 것으로 되어 있다. 그리고, 본 실시예의 마이크로폰 장치는, 고역에 있어서 슛건형의 마이크로폰 장치 및 2차 음압 경사형 마이크로폰 장치에 비해 예리한 지향성을 나타내는 것으로 되어 있다.
이와 같이, 본 실시예의 마이크로폰 장치에서는, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)의 출력을 합성기(4)로 가산 합성함으로써, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)에 입력된 음파에 대응하는 출력은 동상(同相) 성분이 가산되고 역상(逆相) 성분이 상살(相殺)되어, 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)의 간격(D)에 의존하는 주파수로서 초지향성을 나타내는 것으로 된다.
본 실시예의 마이크로폰 장치에 있어서, 상술한 도2에 도시하는 각 마이크로폰 유니트(1, 2, 3)의 간격(D)을 바꾸는 것으로, D=3cm로 했을 경우에는 도5에 도시하는 바와 같은 주파수 특성을 나타내고, 또 D=6cm로 했을 경우에는 도6에 도시하는 바와 같은 주파수 특성을 나타내며, 또한 D=12cm로 했을 경우에는 도7에 도시하는 바와 같은 주파수 특성을 나타내고, D=4∼8cm로 함으로써 정면으로부터의 음성 입력에 대해서 고감도로, 측면으로부터의 노이즈가 매우 작은 수집을 행할 수 있다.
여기서, 상술한 도5 내지 도7에는 주축 방향을 0。로 하고, 주축에 대해 40。방향 및 90。 방향에 대한 주파수 특성 즉 지향성 주파수 특성을 도시하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로폰 장치는, 예를 들어 도8에 도시하는 바와 같이, 4개의 마이크로폰 유니트(11, 12, 13, 14) 및, 각 마이크로폰 유니트(11, 12, 13, 14)의 출력을 가산 합성하는 합성기(15)로 구성하도록 해도 된다.
본 예의 경우에 있어서도, 각 마이크로폰 유니트(11, 12, 13, 14)에는, 단일지향성을 나타내는 것이 이용된다. 여기서, 각 마이크로폰 유니트(11, 12, 13, 14)는, 지향 방향의 주축에 직교하는 방향으로 같은 간격으로, 예를 들어 6cm 간격으로 배치된다. 이들 각 마이크로폰 유니트(11, 12, 13)간의 간격은, 이용되는 마이크로폰 유니트의 크기나, 집음하는 음원에 맞춰 적당하게 선택되는 것이다. 또한, 각 마이크로폰 유니트(11, 12, 13)는, 주축이 단일의 수평면내에 위치하도록 병렬로 배치된다.
이와 같은 구성의 마이크로폰 장치는, 도9에 도시하는 바와 같은 지향성 주파수 특성이 얻어지고, 병렬 배치하는 마이크로폰 유니트를 증가시킴으로써, 고역에서의 지향성이 예리한 것으로 된다.
따라서, 지향성의 주축과 직각 방향으로 모두 소정의 거리를 두어 복수개의 단일 지향성 마이크로폰 유니트를 병렬로 설치하여 각 마이크로폰 유니트의 출력을 합성기로 가산 합성하여 출력 신호를 얻음으로써, 사람의 말하는 소리를 주로한 성분인 중음역에서의 지향성이 예리한 마이크로폰 장치를 실현할 수 있다.
그런데, 상술한 각 실시예에서는, 복수의 각 마이크로폰 유니트는, 이들 마이크로폰 유니트를 구성하는 각 마이크로폰 소자의 진동판이 이들 진동판의 평면과 평행한 단일의 평면내에 위치하도록 하여 배치되어 있지만, 도10에 도시하는 바와 같이, 음원(S)에 대해 3개 또는 4개의 마이크로폰 유니트(41, 42, 43)가 같은 거리(R1)에 위치하도록 원주상에 배치하도록 해도 된다. 이 경우에도, 각 마이크로폰 유니트(41, 42, 43)의 각 간격(D3, D4)은 같게 된다.
또한, 상술한 각 실시예에서는, 복수의 각 마이크로폰 유니트는, 같은 간격으로 배치되어 있지만, 각 마이크로폰 유니트의 간격은, 1∼1.2 정도 범위로 간격을 유지해도 된다. 즉, 사람의 음성 파장에 대해 1∼1.2 정도 범위로 간격이 벗어나게 되면, 지향성에 대해 오차의 범위에 있어, 실현상의 문제는 없어 본 발명의 목적을 장해하는 것은 아니다.
또한, 복수의, 예를 들어 3개의 마이크로폰 유니트(61, 62, 63)는, 도11에 도시하는 바와 같이, 배열 방향의 정면에서 보아 수평한 면(P)에 대해 상하 방향으로 마이크로폰 유니트(61, 62, 63)의 지름 정도 만큼의 오차가 있어도, 지향성에 대해 오차의 범위에 있어서, 실현상 문제점은 없어 본 발명의 목적을 장해하는 것은 아니다.
또, 본 발명에 따른 마이크로폰 장치를 퍼스널 컴퓨터의 음성 입력 수단에 이용되도록 한 경우에는, 각 마이크로폰 유니트의 간격을 자동차 항법 시스템에 이용되는 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 이용하는 경우에 비해 크게 지향성에 범위를 넓히는 것이 바람직하다. 이는, 퍼스널 컴퓨터를 사용할 경우에는, 사용자의 머리 이동이 크게 되기 때문이다. 이 마이크로폰 장치를 자동차 항법 시스템에 이용하는 경우에는, 운전자의 이동이 제약되기 때문에, 각 마이크로폰 유니트의 간격을 작게 하는 것이, 지향성 향상을 도모하면서 집음 특성을 향상하기 위해 유리하게 된다.
여기서, 지향성 주축과 직각 방향으로 모두 소정의 거리를 두어 병렬로 설치한 복수개의 마이크로폰 유니트의 출력을 합성기로 가산 합성하여 출력 신호를 얻는 대신에, 지향성 주축과 직각 방향으로 모두 소정의 거리를 둔 위치에서 음파를 도파기로 취입해 혼합하여 마이크로폰 유니트로 입력하도록 하여, 한개의 마이크로폰 유니트로부터 출력 신호를 얻을 수 있도록 할 수 있다.
이 마이크로폰 장치로서, 도12에 도시하는 바와 같이 구성할 수 있다. 이 마이크로폰 장치는, 일단측에 개구부를 형성하고, 이 개구부를 음파 도입구(21A, 22A, 23A)로 한 3개의 음향관(21, 22, 23)을 다른 단측의 개구부측인 출사구 부분에서 연결되어지는 도파기(20) 및, 이 도파기(20)의 출사구(20A)에 설치된 마이크로폰 유니트(25)로 구성된다.
각 음향관(21, 22, 23)은, 지향성 주축과 직각 방향으로 모두 소정의 거리를 둔 위치에 각 음파 도입구(21A, 22A, 23A)가 위치하도록 굴곡 형성되어 있다. 그리고, 도파기(20)는, 각 음파 도입구(21A, 22A, 23A)로부터 입사된 각 음파를 각 음향관(21, 22, 23)의 연결부(24)에서 혼합하여 마이크로폰 유니트(25)로 입사하도록 되어 있다. 즉, 각 음향관(21, 22, 23)은, 지향성 주축과 직각 방향으로 모두 소정의 거리를 둔 위치에 각 음파 도입구(21A, 22A, 23A)를 갖고, 각 음파 도입구(21A, 22A, 23A)로부터 도입되는 각 음파를 연결부(24)로 안내하는 음향 통로부를 형성하고, 상기 연결부(24)가 각 음파를 혼합하는 혼합부로서 기능한다.
여기서, 도파기(20)의 각 음파 도입구(21A, 22A, 23A)는, 음원으로부터의 거리를 모두 같게 하고 있는 한편, 단일의 수평면을 형성하도록 배열되어 있다. 즉, 각 음파 도입구(21A, 22A, 23A)는, 거의 동일선상에 위치하고, 혹은 단일하게 음원을 중심으로 한 원주상에 위치하도록 배열된다.
이와 같이 구성된 마이크로폰 장치에서는, 도파기(20)에 있어서 각 음파 도입구(21A, 22A, 23A)로부터 입사된 각 음파를 혼합함으로써 동상 성분이 가산되고, 또한 역상 성분이 상살됨으로써, 각 음파 도입구(21A, 22A, 23A)의 간격(D)에 의존하는 주파수로 초지향성을 나타내게 되고, 이로써 중음역에서 예리한 지향성을 실현하며, 정면으로부터의 음성 입력에 대해 고감도로 측면으로부터의 노이즈가 매우 작은 수집을 1개의 마이크로폰 유니트(25)로 행할 수 있다.
상술한 마이크로폰 장치에 이용하는 마이크로폰 유니트(25)는, 도파관(20)의 단부에 설치되어 분기된 음향관(21, 22, 23)으로부터 입사되는 소리를 집음하는 것이기 때문에, 각 음파 도입구(21A, 22A, 23A)가 향하는 방향 이외의, 예를 들어 측방으로부터의 소리의 입사가 규제되어지기 때문에, 무지향성인 것을 이용할 수 있다. 무지향성의 마이크로폰 유니트를 이용한 경우에는, 뒷면측으로부터의 파에도 감도를 나타내는 지향 특성이 8자형으로 되지만, 이 마이크로폰 장치가 자동차에 탑재되어 이용되는 자동차 항법 시스템에 이용되는 음성 인식 장치의 음성 입력 수단에 이용되는 바와 같은 경우에는, 실질적으로 뒷면측이 폐색되어 뒷면측으로부터의 소리의 입사가 거의 없기 때문에, 충분히 목적을 달성할 수 있다.
또, 무지향성의 마이크로폰 유니트(25)를 이용한 경우에는, 음향관(21, 22, 23)의 임피던스가 마이크로폰 유니트(25)의 임피던스에 비해 높기 때문에, 음향관(21, 22, 23)의 임피던스와의 매칭을 도모하기 위해, 마이크로폰 유니트(25)의 뒷면측을 폐색하여 임피던스의 조정을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 마이크로폰 유니트(25)에 단일 지향성의 것을 이용한 경우에는, 뒷면측으로부터 도래하는 소리의 집음이 없게 되기 때문에, 상술한 도1에 도시하는 마이크로폰 장치와 마찬가지의 특성을 갖는 것으로 할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 음향관(21, 22, 23)으로 구성한 도파기(20) 대신에, 예를 들어 도13에 도시하는 마이크로폰 장치와 같이, 지향성 주축과 직각 방향으로 모두 소정의 거리(D)를 둔 위치에 각각 음파 도입구(31A, 32A, 33A)로부터 도입된 각 음파를 안내하는 음향 통로부(31, 32, 33) 및, 각 음향 통로부(31, 32, 33)를 통해 안내된 각 음파를 혼합하는 혼합부(34)를 형성한 도파기(30)를 이용하고, 이 도파기(30)의 혼합부(34)에 마이크로폰 유니트(35)를 설치하도록 해도 된다.
또, 음파 도입구(31A, 32A, 33A)로부터 혼합부(34)까지의 각 음향 통로부(31, 32, 33)의 거리를 같게 함으로써, 음파 도입구(31A, 32A, 33A)로부터 도입된 각 음파는, 서로 상관 관계가 유지되고, 상기 혼합부(34)에 의해 동상 성분이 가산되고 또한 역상 성분이 상살된다.
본 발명에 따른 마이크로폰 장치에서는, 지향성 주축과 직각 방향으로 모두 소정의 거리를 두어 배치된 적어도 3개의 단일 지향성 마이크로폰 유니트의 출력을 합성기로 가산 합성하여 출력 신호를 얻도록 함으로써, 중음역에서 예리한 지향성을 실현하고, 정면으로부터의 음성 입력에 대해 고감도로 측면으로부터의 노이즈가 매우 적은 수집을 행할 수 있기 때문에, 자동차에 탑재되어 이용되는 자동차 항법 시스템에 이용되는 음성 인식 장치의 음성 입력 수단이나 컴퓨터의 음성 입력 수단에 이용함으로써, 운전수나 조작자의 말하는 소리를 정확하고 확실하게 집음하는것을 실현할 수 있다.

Claims (7)

  1. 마이크로폰 장치에 있어서,
    제1 수직면을 형성하는 음 흡수(sound absorbing) 탑재 수단 상에 거의 수평한 선형 어레이로 배치되는 3개의 지향성 마이크로폰 소자 -상기 3개의 마이크로폰 소자들은 단일의 소정 거리만큼 이격되어 인접하고 있고, 상기 3개의 마이크로폰 소자 각각은 음원을 향하며, 상기 3개의 마이크로폰 소자 중 하나에 각각 대응하는 3개의 집음면이 상기 음 흡수 탑재 수단에 의해 형성되는 상기 제1 수직면에 평행한 면을 형성하며, 상기 제1 수직면에 평행한 상기 면은 상기 제1 수직면과 상기 음원 사이에 있음-; 및
    상기 3개의 마이크로폰 소자 각각으로부터의 출력 신호를 가산하기 위한 가산 수단을 포함하며,
    상기 3개의 마이크로폰 소자 각각은 진동판을 포함하고,
    상기 제1 수직면은 상기 진동판에 의해 형성되는 제2 수직면에 평행한 것을 특징으로 하는 마이크로폰 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3개의 마이크로폰 소자 각각은 단일 지향성(uni-directional) 마이크로폰 소자인 것을 특징으로 하는 마이크로폰 장치.
  3. 마이크로폰 장치에 있어서,
    음 흡수(sound absorbing) 탑재 수단 상에 배치되는 3개의 마이크로폰 소자-상기 3개의 마이크로폰 소자는 단일의 소정 거리만큼 이격되어 인접하고 있으며, 상기 3개의 마이크로폰 소자 각각은, 상기 3개의 마이크로폰 소자의 지향성(directivity)의 주축에 거의 직교하는 수평 선형 어레이 형태로 탑재되고, 상기 3개의 마이크로폰 소자 중 하나에 각각 대응하는 3개의 집음면이 수직면을 형성함-; 및
    상기 3개의 마이크로폰 소자 각각으로부터의 출력 신호를 가산하기 위한 가산 수단을 포함하며,
    상기 3개의 마이크로폰 소자는 단일 지향성 마이크로폰 소자로 구성되며, 상기 3개의 마이크로폰 소자 중 하나에 각각 대응하는 3개의 집음면 각각이 음원에 대하여 동일한 방향을 향하도록 그리고 상기 3개의 마이크로폰 소자 각각이 상기 음 흡수 탑재 수단과 상기 음원 사이에 있도록 음 흡수 탑재 수단 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 장치.
  4. 마이크로폰 장치에 있어서,
    단일의 마이크로폰 소자; 및
    서로 길이가 거의 동일하며, 마이크로폰 소자로 외부 음(external sound)을 인도하도록 적용되는 3개의 음도로(sound guide path)를 포함하고,
    상기 3개의 음도로 각각의 제1 및 제2 개방단 각각은, 단일의 음원에서부터 상기 3개의 음도로 중 하나를 통해 상기 마이크로폰 소자까지의 3개의 거리 각각이다른 2개의 거리와 동일하게 되도록 배치되며, 상기 3개의 음도로 각각의 상기 제1 개방단들은 수평 선형 어레이를 형성하며, 상기 3개의 음도로의 상기 제2 개방단들은 상기 마이크로폰 소자와 인접함-을 특징으로 하는 마이크로폰 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 마이크로폰 소자는 무지향성(non-directional) 마이크로폰 소자인 것을 특징으로 하는 마이크로폰 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 마이크로폰 소자는 단일 지향성의 마이크로폰 소자인 것을 특징으로 하는 마이크로폰 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 3개의 음도로의 상기 3개의 제1 개방단들에 인접하여 제공되는 음 흡수 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 장치.
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