(57)【要約】  精度良く目的音を取得することができるマイクロホンユニットを提供する。本発明の実施の形態に係るマイクロホンユニット（１００）は、複数のマイクロホン（１１０Ａ〜１１０Ｆ）と、複数のマイクロホンが搭載されるマイク基板（１２０）と、複数のマイクロホンにおける、隣接する所定のマイクロホン（１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆ）の中心点を結んで形成される形状の略重心位置に配置される振動観測装置（１３０）と、を備える。
2012046279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロホンと、
前記複数のマイクロホンが搭載されるマイク基板と、
前記複数のマイクロホンにおける、隣接する所定のマイクロホンの中心点を結んで形成される形状の略重心位置に配置される振動観測装置と、
を備えるマイクロホンユニット。
【請求項２】
前記振動観測装置は、前記マイク基板に搭載される請求項１に記載のマイクロホンユニット。
【請求項３】
前記複数のマイクロホンにおける、隣接する所定のマイクロホンの中心点を結んだ形状は、正多角形である請求項１又は２に記載のマイクロホンユニット。
【請求項４】
前記正多角形は、正三角形である請求項３に記載のマイクロホンユニット。
【請求項５】
前記正三角形の頂点を形成する所定のマイクロホンにおける、隣接するマイクロホンの中間位置には、さらにマイクロホンが配置される請求項４に記載のマイクロホンユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロホンユニットと、
前記マイクロホンユニットの前記複数のマイクロホンからの観測信号に対して処理を行う処理部と、
を備える収音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホンユニット及び収音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のマイクロホンを用いた収音装置は、近年、ロボット及び自動車等の移動体に採用されている。収音装置を移動体に採用することで、当該移動体に対するユーザの指示をハンズフリーで行うことができる。【０００３】
このとき、収音装置は、複数のマイクロホンによる観測信号に対する信号処理（アレー処理）を行って目的音を取得する。例えば、信号処理としては、独立成分分析、主成分分析等を用いた音源分離処理や、静的又は動的なビームフォーミングが採用される。【０００４】
しかし、移動体が持つモータやエンジン等の動力源からの振動や、外界（路面、障害物等）との干渉に伴う振動がマイクロホンに到達する。このため、マイクロホンによる観測信号に対して振動音が雑音として混入することとなり、目的音を良好に取得し難い課題があった。【０００５】
そこで、特許文献１乃至３には、振動観測装置によって振動を観測し、観測結果を用いた信号処理によって振動信号を生成し、目的音用のマイクロホンによる観測信号から振動信号を減算することで振動音を抑圧する技術が開示されている。
ちなみに、特許文献４には、複数のマイクロホンを正三角形状に配置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４４７８７号公報
【特許文献２】特開２００８−４２７５４号公報
【特許文献３】特開２００８−８５６１３号公報
【特許文献４】特開２０１０−１３０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１乃至３の技術は、論理的には振動音を抑圧することが可能である。しかし、振動観測装置の配置位置がマイクロホンから遠かったり、複数のマイクロホンに対する距離がそれぞれ大きく異なったりすると、振動音を抑圧する精度が低くなる。そのため、特許文献１乃至３の技術では、精度良く目的音を取得することができない可能性がある。【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、精度良く目的音を取得することができるマイクロホンユニット及び収音装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るマイクロホンユニットは、複数のマイクロホンと、前記複数のマイクロホンが搭載されるマイク基板と、前記複数のマイクロホンにおける、隣接する所定のマイクロホンの中心点を結んで形成される形状の略重心位置に配置される振動観測装置と、を備える。【００１０】
前記振動観測装置は、前記マイク基板に搭載されること、が好ましい。
前記複数のマイクロホンにおける、隣接する所定のマイクロホンの中心点を結んだ形状は、正多角形であること、が好ましい。
前記正多角形は、正三角形であること、が好ましい。【００１１】
前記正三角形の頂点を形成する所定のマイクロホンにおける、隣接するマイクロホンの中間位置には、さらにマイクロホンが配置されること、が好ましい。
本発明に係る収音装置は、上述のマイクロホンユニットと、前記マイクロホンユニットの前記複数のマイクロホンからの観測信号に対して処理を行う処理部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
以上、説明したように、本発明によると、精度良く目的音を取得することができるマイクロホンユニット及び収音装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るマイクロホンユニットを概略的に示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るマイクロホンユニットにおける、所定のマイクロホンの中心点を結んで形成される正三角形の重心位置を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るマイクロホンユニットにおける、異なる所定のマイクロホンの中心点を結んで形成される正三角形の重心位置を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るマイクロホンユニットにおける、振動観測装置が配置される位置特性を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る収音装置の制御系を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る収音装置における、ノイズ除去部の処理フローを示す図である。
【図７】本発明の異なる実施の形態に係るマイクロホンユニットにおける、振動観測装置が配置される位置特性を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る収音装置における、ノイズ除去部の異なる処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１５】
本実施の形態のマイクロホンユニット１００は、図１に示すように、６個のマイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆ、マイク基板１２０、振動観測装置１３０などを備える。マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆは、一般的なマイクロホンと同様に、振動膜に人の音声や環境音を受け、それによる振動膜の揺れを出力電圧に変換して、例えば増幅部等に出力する。
【００１６】
マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆは、マイク基板１２０に搭載されている。マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆは、上方を向いている。マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆは、その中心が正三角形の三辺上に配置されている。
【００１７】
ここで、マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆの配置を、詳細に説明する。正三角形の各辺は、仮想直線Ｌ１、仮想直線Ｌ２、仮想直線Ｌ３上に配置されている。つまり、仮想直線Ｌ１〜Ｌ３が正三角形を構成する。仮想直線Ｌ１〜Ｌ３は、マイク基板１２０の上面内にある。マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｃの中心点は、仮想直線Ｌ１上に配置されている。マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｃは、等間隔に配置されている。マイクロホン１１０Ａとマイクロホン１１０Ｃとの中間位置に、マイクロホン１１０Ｂが配置されている。
【００１８】
したがって、マイクロホン１１０Ａの中心点及びマイクロホン１１０Ｃの中心点は、それぞれ正三角形の頂点に配置されている。このように、マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｃは、仮想直線Ｌ１上に一列に配列されている。仮想直線Ｌ１上のマイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｃは、（Ｉ）の方向に指向性を有するＣＨ（チャネル）１、及び（II）の方向に指向性を有するＣＨ２を構成する。
【００１９】
仮想直線Ｌ２は、仮想直線Ｌ１から６０°傾いている。仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２とは、マイクロホン１１０Ａの中心点で交差する。仮想直線Ｌ２上には、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｄ、１１０Ｅが配置されている。
【００２０】
つまり、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｄ、１１０Ｅの中心点は、仮想直線Ｌ２上に配置されている。マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｄ、１１０Ｅは、等間隔に配置されている。マイクロホン１１０Ａとマイクロホン１１０Ｅとの中間位置に、マイクロホン１１０Ｄが配置されている。
【００２１】
したがって、マイクロホン１１０Ｅの中心点は、正三角形の頂点に配置されている。このように、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｄ、１１０Ｅは、仮想直線Ｌ２上に一列に配列されている。仮想直線Ｌ２上のマイクロホン１１０Ａ、１１０Ｄ、１１０Ｅは、(III)の方向に指向性を有するＣＨ３、及び（IV）の方向に指向性を有するＣＨ４を構成する。
【００２２】
仮想直線Ｌ３は、仮想直線Ｌ１、及び仮想直線Ｌ２から６０°傾いている。仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ３とは、マイクロホン１１０Ｃの中心点で交差する。仮想直線Ｌ２と仮想直線Ｌ３とは、マイクロホン１１０Ｅの中心点で交差する。仮想直線Ｌ３上には、マイクロホン１１０Ｃ、１１０Ｆ、１１０Ｅが配置されている。
【００２３】
つまり、マイクロホン１１０Ｃ、１１０Ｆ、１１０Ｅの中心点は、仮想直線Ｌ３上に配置されている。マイクロホン１１０Ｃ、１１０Ｆ、１１０Ｅは、等間隔に配置されている。マイクロホン１１０Ｃとマイクロホン１１０Ｅとの中間位置に、マイクロホン１１０Ｆが配置されている。
【００２４】
したがって、マイクロホン１１０Ｃの中心点及びマイクロホン１１０Ｅの中心点は、正三角形の頂点に配置されている。このように、マイクロホン１１０Ｃ、１１０Ｆ、１１０Ｅは、仮想直線Ｌ３上に一列に配列されている。仮想直線Ｌ３上のマイクロホン１１０Ｃ、１１０Ｆ、１１０Ｅは、（Ｖ）の方向に指向性を有するＣＨ５、及び（VI）の方向に指向性を有するＣＨ６を構成する。
【００２５】
マイク基板１２０は、配線基板である。マイク基板１２０には、マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆ及び振動観測装置１３０が搭載される。マイク基板１２０は、例えば増幅部に電気的に接続されており、マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆ及び振動観測装置１３０の観測信号を増幅部に出力する。
【００２６】
振動観測装置１３０は、加速度センサ等の振動センサを備える。振動観測装置１３０は、マイク基板１２０に搭載されている。振動観測装置１３０は、マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆの中心点を結ぶ正三角形の略重心位置に配置されている。
【００２７】
ここで、図２に示すように、６個のマイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆのうち、所定のマイクロホン１１０Ａ、１１０Ｃ、１１０Ｅの中心点を結ぶと、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｃ、１１０Ｅの中心点を頂点とする正三角形が形成される。当該三角形の重心位置をＣ１とする。
【００２８】
一方、図３に示すように、６個のマイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆのうち、隣接する所定のマイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆの中心点を結ぶと、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆの中心点を頂点とする正三角形が形成される。当該三角形の重心位置をＣ２とする。
【００２９】
このとき、重心位置Ｃ１とＣ２は一致する。このように本実施の形態では、一致した重心位置Ｃ１、Ｃ２上に振動観測装置１３０が配置されている。その結果、図４に示すように、振動観測装置１３０の中心点とマイクロホン１１０Ａ、１１０Ｃ、１１０Ｅの中心点それぞれとの距離が等しく且つ最短になる位置に、振動観測装置１３０を配置することができる。しかも、振動観測装置１３０の中心点とマイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆの中心点それぞれとの距離が等しく且つ最短になる位置に、振動観測装置１３０を配置することができる。
【００３０】
つまり、振動観測装置１３０の中心点とマイクロホン１１０Ａの中心点との距離と、振動観測装置１３０の中心点とマイクロホン１１０Ｃの中心点との距離と、振動観測装置１３０の中心点とマイクロホン１１０Ｅの中心点との距離と、が等しく且つ最短になる。また、振動観測装置１３０の中心点とマイクロホン１１０Ｂの中心点との距離と、振動観測装置１３０の中心点とマイクロホン１１０Ｄの中心点との距離と、振動観測装置１３０の中心点とマイクロホン１１０Ｆの中心点との距離と、が等しく且つ最短になる。
【００３１】
このような構成のマイクロホンユニット１００は、例えばロボットの頭部などに収音装置の構成要素として搭載される。収音装置１は、図５に示すように、マイクロホンユニット１００、処理部１０００を備える。
【００３２】
処理部１０００は、増幅部１１００、合成波生成部１２００、Ａ／Ｄ変換部１３００、ノイズ除去部１４００、Ｄ／Ａ変換部１５００を備える。増幅部１１００は、アンプを備える。増幅部１１００には、マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆからの出力電圧（観測信号）を示す観測波が入力される。増幅部１１００は、マイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆの観測波を増幅する。増幅部１１００は、さらに増幅した観測波（但し、以下の説明を簡潔にするために、増幅された観測波も、単に観測波と云う場合がある。）をそれぞれ合成波生成部１２００に出力する。なお、増幅部１１００は、フィルタ等を備えていることが好ましい。つまり、増幅部１１００は、当該増幅した観測波から所定の周波数帯を除去して合成波生成部１２００に出力する。
【００３３】
合成波生成部１２００は、ＣＨ１〜６の合成波を生成する。つまり、合成波生成部１２００には、増幅部１１００から各々のマイクロホンの観測波が入力される。合成波生成部１２００は、予め設定されたＣＨ毎に、各々のＣＨを構成するマイクロホンの合成波を生成する。
【００３４】
ここで本実施の形態では、ＣＨ１、２の基準マイクロホンをマイクロホン１１０Ｂとする。ＣＨ３、４の基準マイクロホンをマイクロホン１１０Ｄとする。ＣＨ５、６の基準マイクロホンをマイクロホン１１０Ｆとする。
【００３５】
合成波生成部１２００は、ＣＨ１の合成波を生成するべく、マイクロホン１１０Ａの観測波を、マイクロホン１１０Ａの中心点とマイクロホン１１０Ｂの中心点との距離Ｄを音速で割算した値（到達時間差）分だけ遅らせる。一方、マイクロホン１１０Ｃからの観測波を、マイクロホン１１０Ｃの中心点とマイクロホン１１０Ｂの中心点との距離Ｄを音速で割算した値分だけ早める。このとき、例えば（Ｉ）の方向からの音は、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの順で観測される。これに対して、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｃの観測波は、マイクロホン１１０Ｂの観測波に対して到達時間が略一致するように処理させることになる。このように処理されたマイクロホン１１０Ａ、１１０Ｃの観測波、及びマイクロホン１１０Ｂの観測波を、合成波生成部１２００は加算して、ＣＨ１の合成波を生成する。合成波生成部１２００は、ＣＨ１を構成するマイクロホンの数（即ち、３）で当該ＣＨ１の合成波を割算し、割算した観測波をＡ／Ｄ変換部１３００に出力する。
【００３６】
また、合成波生成部１２００は、ＣＨ２の合成波を生成するべく、マイクロホン１１０Ｃの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ遅らせる。一方、合成波生成部１２００は、マイクロホン１１０Ａの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ早める。このとき、例えば（Ｉ）の方向からの音は、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの順で観測される。これに対して、マイクロホン１１０Ｃ、１１０Ａの観測波は、マイクロホン１１０Ｂの観測波に対して到達時間がより離れるように処理されることになる。そのため、処理されたマイクロホン１１０Ｃ、１１０Ａの観測波、及びマイクロホン１１０Ｂの観測波を加算しても殆ど音の強度が強まることが無い。このように処理されたマイクロホン１１０Ｃ、１１０Ａの観測波、及びマイクロホン１１０Ｂの観測波を、合成波生成部１２００は加算して、ＣＨ２の合成波を生成する。合成波生成部１２００は、ＣＨ２を構成するマイクロホンの数（即ち、３）で当該ＣＨ２の合成波を割算し、割算した観測波をＡ／Ｄ変換部１３００に出力する。
【００３７】
また、合成波生成部１２００は、ＣＨ３の合成波を生成するべく、マイクロホン１１０Ａの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ遅らせる。一方、合成波生成部１２００は、マイクロホン１１０Ｅの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ早める。このとき、例えば（Ｉ）の方向からの音は、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｄ、１１０Ｅの順で観測される。これに対して、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｅの観測波は、マイクロホン１１０Ｄの観測波に対して到達時間が近寄るように処理されることになる。しかし、（Ｉ）の方向から音がマイクロホン１１０Ａや１１０Ｃに到達する時間と、マイクロホン１１０Ｂに到達する時間との差に比べて、（Ｉ）の方向から音がマイクロホン１１０Ａや１１０Ｅに到達する時間と、マイクロホン１１０Ｄに到達する時間との差は異なる。そのため、処理されたマイクロホン１１０Ａ、１１０Ｅの観測波、及びマイクロホン１１０Ｄの観測波を加算しても、ＣＨ１の処理のように各観測波が一致することはないので、音の強度の強まりは少ない。このように処理されたマイクロホン１１０Ａ、１１０Ｅの観測波、及びマイクロホン１１０Ｄの観測波を、合成波生成部１２００は加算して、ＣＨ３の合成波を生成する。合成波生成部１２００は、ＣＨ３を構成するマイクロホンの数（即ち、３）で当該ＣＨ３の合成波を割算し、割算した観測波をＡ／Ｄ変換部１３００に出力する。
【００３８】
また、合成波生成部１２００は、ＣＨ４の合成波を生成するべく、マイクロホン１１０Ｅの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ遅らせる。一方、合成波生成部１２００は、マイクロホン１１０Ａの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ早める。このとき、例えば（Ｉ）の方向からの音は、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｄ、１１０Ｅの順で観測される。これに対して、マイクロホン１１０Ｅ、１１０Ａの観測波は、マイクロホン１１０Ｄに対して到達時間がより離れるように処理されることになる。そのため、処理されたマイクロホン１１０Ｅ、１１０Ａの観測波、及びマイクロホン１１０Ｄの観測波を加算しても、ＣＨ１の処理のように各観測波が一致することはないので、音の強度の強まりは少ない。このように処理されたマイクロホン１１０Ｅ、１１０Ａの観測波、及びマイクロホン１１０Ｄの観測波を、合成波生成部１２００は加算して、ＣＨ４の合成波を生成する。合成波生成部１２００は、ＣＨ４を構成するマイクロホンの数（即ち、３）で当該ＣＨ４の合成波を割算し、割算した観測波をＡ／Ｄ変換部１３００に出力する。
【００３９】
また、合成波生成部１２００は、ＣＨ５の合成波を生成するべく、マイクロホン１１０Ｅの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ遅らせる。一方、合成波生成部１２００は、マイクロホン１１０Ｃの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ早める。このとき、例えば（Ｉ）の方向からの音は、マイクロホン１１０Ｅ、１１０Ｆ、１１０Ｃの順で観測される。これに対して、マイクロホン１１０Ｅ、１１０Ｃの観測波は、マイクロホン１１０Ｆの観測波に対して到達時間が近寄るように処理されることになる。しかし、（Ｉ）の方向から音がマイクロホン１１０Ａや１１０Ｃに到達する時間と、マイクロホン１１０Ｂに到達する時間との差に比べて、（Ｉ）の方向から音がマイクロホン１１０Ｅや１１０Ｃに到達する時間と、マイクロホン１１０Ｆに到達する時間との差は異なる。そのため、処理されたマイクロホン１１０Ｅ、１１０Ｃの観測波、及びマイクロホン１１０Ｆの観測波を加算しても、ＣＨ１の処理のように各観測波が一致することはないので、音の強度の強まりは少ない。このように処理されたマイクロホン１１０Ｅ、１１０Ｃの観測波、及びマイクロホン１１０Ｆの観測波を、合成波生成部１２００は加算して、ＣＨ５の合成波を生成する。合成波生成部１２００は、ＣＨ５を構成するマイクロホンの数（即ち、３）で当該ＣＨ５の合成波を割算し、割算した観測波をＡ／Ｄ変換部１３００に出力する。
【００４０】
また、合成波生成部１２００は、ＣＨ６の合成波を生成するべく、マイクロホン１１０Ｃの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ遅らせる。一方、合成波生成部１２００は、マイクロホン１１０Ｅの観測波を、距離Ｄを音速で割算した値分だけ早める。このとき、例えば（Ｉ）の方向からの音は、マイクロホン１１０Ｅ、１１０Ｆ、１１０Ｃの順で観測される。これに対して、マイクロホン１１０Ｃ、１１０Ｅの観測波は、マイクロホン１１０Ｆの観測波に対して到達時間がより離れるように処理されることになる。そのため、処理されたマイクロホン１１０Ｃ、１１０Ｅの観測波、及びマイクロホン１１０Ｆの観測波を加算しても、ＣＨ１の処理のように各観測波が一致することはないので、音の強度の強まりは少ない。このように処理されたマイクロホン１１０Ｃ、１１０Ｅの観測波、及びマイクロホン１１０Ｆの観測波を、合成波生成部１２００は加算して、ＣＨ６の合成波を生成する。合成波生成部１２００は、ＣＨ６を構成するマイクロホンの数（即ち、３）で当該ＣＨ６の合成波を割算し、割算した観測波をＡ／Ｄ変換部１３００に出力する。
【００４１】
このようにＣＨ１〜６毎に合成波を生成することで、ＣＨ１〜６はそれぞれ指向性を有することになる。例えば、（Ｉ）の方向を０°、（II）の方向を１８０°、（III）の方向を３００°、（IV）の方向を１２０°、（Ｖ）の方向を６０°、（VI）の方向を２４０°とすると、ＣＨ１は略３００°〜６０°の指向性を有する。ＣＨ２は略１２０°〜２４０°の指向性を有する。ＣＨ３は略２４０°〜０°の指向性を有する。ＣＨ４は略６０°〜１８０°の指向性を有する。ＣＨ５は略０°〜１２０°の指向性を有する。ＣＨ６は略１８０°〜３００°の指向性を有する。
【００４２】
Ａ／Ｄ変換部１３００は、合成波生成部１２００からＣＨ１〜６の合成波がそれぞれ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３００は、ＣＨ１〜６の合成波をそれぞれＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換する。また、Ａ／Ｄ変換部１３００は、振動観測装置１３０から観測波が入力される。Ａ／Ｄ変換部１３００は、振動観測装置１３０の観測波をＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換部１３００は、Ａ／Ｄ変換したＣＨ１〜６の合成波及び振動観測装置１３０の観測波をノイズ除去部１４００に出力する。
【００４３】
ノイズ除去部１４００は、ＣＨ１〜６の合成波からノイズ成分（雑音成分）を除去する。ここで図６は、ノイズ除去部１４００の処理フローを示している。ノイズ除去部１４００には、Ａ／Ｄ変換部１３００からＡ／Ｄ変換されたＣＨ１〜６の合成波及び振動観測装置１３０の観測波が入力される。ノイズ除去部１４００は、ＣＨ１〜６の合成波から振動観測装置１３０の観測波を良好に除去できるように、ＣＨ１〜６毎にフィルタ１〜６を導出する。
【００４４】
具体的に云うと、ノイズ除去部１４００は、振動源に振動が生じた際に、基準マイクロホンであるマイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆの観測波が、振動観測装置１３０の観測波に対して、どれ位の到達時間差を有し、さらにどれ位の係数で減衰又は増幅するかを学習する機能を有している。
【００４５】
ノイズ除去部１４００は、当該機能によって学習された結果を用いて、振動観測装置１３０の観測波から、振動源の振動によってマイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆそれぞれに生じる振動波を推定してフィルタ１〜６を生成する。つまり、ノイズ除去部１４００は、通例の独立成分分析等の処理に基づいてフィルタ１〜６を生成する。
【００４６】
ここで、振動源に振動が生じた際に、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆの観測波が、振動観測装置１３０の観測波に対して、どれ位の到達時間差を有し、さらにどれ位の係数で減衰又は増幅するかは、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆの中心点それぞれと、振動観測装置１３０の中心点との距離に依存する。つまり、振動源に振動が生じた際に、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆの観測波が、振動観測装置１３０の観測波に対して、どれ位の到達時間差を有し、さらにどれ位の係数で減衰又は増幅するかは、振動源の位置に依存することはない。しかし、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆそれぞれと、振動観測装置１３０との距離が大きく離れていると、振動源の振動が到達する時間差が大きく、さらに減衰幅又は増幅幅も大きくなり、ノイズ除去部１４００における学習精度が低くなる。その結果、ノイズ除去部１４００が生成するフィルタ１〜６の精度が低下する。
【００４７】
そのため、フィルタ１〜６の精度を向上させるためには、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆそれぞれと、振動観測装置１３０との距離が近いことが好ましい。そこで、本実施の形態では、ＣＨ１、２の基準マイクロホンであるマイクロホン１１０Ｂの中心点と、ＣＨ３、４の基準マイクロホンであるマイクロホン１１０Ｄの中心点と、ＣＨ５、６の基準マイクロホンであるマイクロホン１１０Ｆの中心点と、を結んだ正三角形の略重心位置に振動観測装置１３０の中心点を配置した。これにより、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆの中心点それぞれと、振動観測装置１３０の中心点との距離を略等しく且つ略最短にすることができ、フィルタ１〜６の精度を向上させることができる。
【００４８】
ノイズ除去部１４００は、ＣＨ１、２の合成波から、振動源の振動によってマイクロホン１１０Ｂに生じたと推定される振動波（フィルタ１、２）を減算処理する。また、ノイズ除去部１４００は、ＣＨ３、４の合成波から、振動源の振動によってマイクロホン１１０Ｄに生じたと推定される振動波（フィルタ３、４）を減算処理する。さらにノイズ除去部１４００は、ＣＨ５、６の合成波から、振動源の振動によってマイクロホン１１０Ｆに生じたと推定される振動波（フィルタ５、６）を減算処理する。本実施の形態では、上述のようにフィルタ１〜６の精度を向上させることができるので、ＣＨ１〜６の合成波から、振動源の振動によって生じた振動波（ノイズ成分）を良好に精度良く、減算することができる。そのため、本実施の形態の収音装置１は、精度良く目的音を取得することができる。
【００４９】
しかも、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆそれぞれと、振動観測装置１３０との距離が近いので、フィルタ１〜６の長さ（推定される振動波の時間軸方向の長さ）を短くすることができ、ノイズ除去部１４００の演算量を削減することができる。そのため、ノイズ除去部１４００の演算処理の高速化と、簡略化を実現できる。
【００５０】
また、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆそれぞれと、振動観測装置１３０との距離は、略等しいので、後に実施されるアレー処理の精度が低下し難い。つまり、例えば振動観測装置１３０をマイクロホン１１０Ｂの近傍に配置すると、振動観測装置１３０はマイクロホン１１０Ｄや１１０Ｆから離れることになる。その結果、振動観測装置１３０とマイクロホン１１０Ｄや１１０Ｆとの距離に依存して生成されるフィルタ３〜６の精度が低下し、ＣＨ３〜６の合成波から精度良くノイズ成分が除去されず、後に実施されるアレー処理の精度が低下することになるからである。
【００５１】
さらに、本実施の形態では、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆの中心点を結ぶ正三角形の重心位置と、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｃ、１１０Ｅの中心点を結ぶ正三角形の重心位置とが一致する。
【００５２】
言い換えると、振動観測装置１３０の中心点の配置位置は、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｃ、１１０Ｅの中心点を結ぶ正三角形の略重心位置Ｃ２に配置されている。そのため、振動観測装置１３０とマイクロホン１１０Ａとの距離と、振動観測装置１３０とマイクロホン１１０Ｃとの距離と、振動観測装置１３０とマイクロホン１１０Ｅとの距離は、略等しく且つ略最短になる。
【００５３】
つまり、振動観測装置１３０と、マイクロホン１１０Ａやマイクロホン１１０Ｃとの距離が略等しく且つ略最短になるので、ＣＨ１、２のフィルタ１、２を生成するための、ノイズ除去部１４００の学習精度を向上させることができる。また、振動観測装置１３０と、マイクロホン１１０Ａや１１０Ｅとの距離が略等しく且つ略最短になるので、ＣＨ３、４のフィルタ３、４を生成するための、ノイズ除去部１４００の学習精度を向上させることができる。さらに振動観測装置１３０と、マイクロホン１１０Ｃや１１０Ｅとの距離が略等しく且つ略最短になるので、ＣＨ５、６のフィルタ５、６を生成するための、ノイズ除去部１４００の学習精度を向上させることができる。これにより、ＣＨ１〜６の合成波からさらに精度良くノイズ成分を除去することができる。
【００５４】
ノイズ除去部１４００は、減算処理したＣＨ１〜６の合成波に対してアレー処理を施す。つまり、上述のようにＣＨ１〜６の指向性は重複している領域があるが、その重複領域をブラインド処理するために、ノイズ成分を除去したＣＨ１〜６の合成波に対して、通例のビームフォーミングや独立成分分析等の音源分離処理を施す。これにより、本実施の形態の収音装置１は、３６０°全方向からの目的音を精度良く取得することができる。ノイズ除去部１４００は、ブラインド処理されたＣＨ１〜６の合成波をＤ／Ａ変換部１５００に出力する。
【００５５】
Ｄ／Ａ変換部１５００は、ノイズ除去部１４００からブラインド処理されたＣＨ１〜６の合成波が入力される。Ｄ／Ａ変換部１５００は、ブラインド処理されたＣＨ１〜６の合成波をＤ／Ａ変換する。そして、Ｄ／Ａ変換部１５００は、例えばマイクロホン（図示は省略）にＤ／Ａ変換されたＣＨ１〜６の合成波を出力する。なお、ノイズ除去部１４００からＣＨ１〜６の合成波を音声認識システムに出力する場合は、Ｄ／Ａ変換部１５００は省略しても良い。
【００５６】
以上、本発明に係るマイクロホンユニット及び収音装置の実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【００５７】
例えば、上記実施の形態では、６個のマイクロホン１１０Ａ〜１１０Ｆを備える構成としたが、この限りでない。例えば、図７に示すように、マイクロホン１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆを省略した構成でも略同様に実施できる。この場合も、振動観測装置１３０は、マイクロホン１１０Ａ、１１０Ｃ、１１０Ｅの中心点を結んで形成される正三角形の略重心位置に配置される。ちなみに、ＣＨ１、２の基準マイクロホンは、マイクロホン１１０Ａ又は１１０Ｃに設定される。ＣＨ３、４の基準マイクロホンは、マイクロホン１１０Ａ又は１１０Ｅに設定される。ＣＨ５、６の基準マイクロホンは、マイクロホン１１０Ｃ又は１１０Ｅに設定される。このようなマイクロホン１１０Ａ、１１０Ｃ、１１０Ｅの配置の場合も、基準マイクロホンと振動観測装置１３０との距離が略等しく且つ略最短になるので、上述した実施の形態のマイクロホンユニット及び収音装置と同様の作用効果を奏する。要するに、本実施の形態では、マイクロホンの中心点を結ぶと正三角形が形成されるように当該マイクロホンを配置したが、上述の作用効果を奏する限りにおいて円形又は多角形が形成されるように複数のマイクロホンを配置すれば良い。
【００５８】
上記実施の形態では、ＣＨ１〜６の合成波からノイズ成分を除去した後にアレー処理を施したが、図８に示すように、ＣＨ１〜６の合成波に対してアレー処理を施した後にノイズ成分を除去しても良い。
【００５９】
上記実施の形態では、振動観測装置１３０をマイク基板１２０の上面に搭載しているが、振動観測装置１３０の搭載位置は、マイク基板１２０の下面又は内部でも良い。
上記実施の形態では、ノイズ成分が除去されたＣＨ１〜６の合成波をマイクロホンや音声認識システムに出力しているが、出力先は特に限定しない。
上記実施の形態では、収音装置をロボットに搭載しているが、収音装置が搭載される機器は特に限定しない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、精度良く目的音を取得することができるマイクロホンユニット及び収音装置として用いられる。
【符号の説明】
【００６１】
１  収音装置
１００  マイクロホンユニット
１１０Ａ〜１１０Ｆ  マイクロホン
１２０  マイク基板
１３０  振動観測装置
１０００  処理部
１１００  増幅部
１２００  合成波生成部
１３００  Ａ／Ｄ変換部
１４００  ノイズ除去部
１５００  Ｄ／Ａ変換部
Ｃ１、Ｃ２  重心位置
Ｌ１〜Ｌ３  仮想直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロホンと、
前記複数のマイクロホンが搭載されるマイク基板と、
前記複数のマイクロホンにおける、隣接する所定のマイクロホンの中心点を結んで形成される形状の略重心位置に配置される振動観測装置と、
を備え、
前記複数のマイクロホンにおける、隣接する所定のマイクロホンの中心を結んで形成される形状は、円形又は多角形であるマイクロホンユニット。
【請求項２】
前記振動観測装置は、前記マイク基板に搭載される請求項１に記載のマイクロホンユニット。
【請求項３】
前記複数のマイクロホンにおける、隣接する所定のマイクロホンの中心点を結んだ形状は、正多角形である請求項１又は２に記載のマイクロホンユニット。
【請求項４】
前記正多角形は、正三角形である請求項３に記載のマイクロホンユニット。
【請求項５】
前記正三角形の頂点を形成する所定のマイクロホンにおける、隣接するマイクロホンの中間位置には、さらにマイクロホンが配置される請求項４に記載のマイクロホンユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロホンユニットと、
前記マイクロホンユニットの前記複数のマイクロホンからの観測信号に対して処理を行う処理部と、
を備える収音装置。
【国際調査報告】
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