(57)【要約】【課題】距離によって音圧が減衰する点音源に対しても強い指向性を持たせることができ、マイクロホンに対する音源の方向と同じ方向からの音としてスピーカで再生することが可能な集音ヘッドホンを得る。【解決手段】一定間隔をおいて配置された二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２と、少なくとも一方のマイクロホンの出力信号を遅延させる遅延器１０と、遅延器１０の出力信号レベルを減衰させる減衰器２０と、他方のマイクロホンの出力信号と遅延器１０、減衰器２０を経た一方のマイクロホンの出力信号とを加算する演算器１と、この演算器１の出力信号によって駆動される二つのスピーカユニットＨＰ１，ＨＰ２を備える。演算器１に入力される二つの信号に時間差と振幅差がなく等しい。【選択図】図１
2010028181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定間隔をおいて配置された二つのマイクロホンと、
少なくとも一方のマイクロホンの出力信号を遅延させる遅延器と、
上記遅延器の出力信号レベルを減衰させる減衰器と、
他方のマイクロホンの出力信号と上記遅延器、減衰器を経た一方のマイクロホンの出力信号とを加算する演算器と、
上記演算器の出力信号によって駆動される二つのスピーカユニットを備え、
演算器に入力される二つの信号の位相と振幅を同一になるように補正し、互いに加算することで、特定の方向からの音を強調する集音ヘッドホン。
【請求項２】
遅延器による遅延時間は、集音しようとする音源方向によって二つのマイクロホンに到達する音波の時間差に対応して設定され、減衰器による減衰量は、二つのマイクロホンに到達する音波の音圧差に対応して設定されている請求項１記載の集音ヘッドホン。
【請求項３】
遅延器とこの遅延器の出力信号レベルを減衰させる減衰器の組が、集音しようとする音源の数に対応して複数あり、各組の遅延器と減衰器の係数は、集音しようとする音源の方向によって二つのマイクロホンに到達する音波の時間差に対応して設定されている請求項１または２記載の集音ヘッドホン。
【請求項４】
集音しようとする音源の向きに応じて、遅延器とこの遅延器の出力信号レベルを減衰させる減衰器の組が一方のマイクロホンの出力信号ラインに設けられている請求項３記載の集音ヘッドホン。
【請求項５】
集音しようとする音源の向きに応じて、遅延器とこの遅延器の出力信号レベルを減衰させる減衰器の組が二つのマイクロホンの出力信号ライン双方に設けられている請求項３記載の集音ヘッドホン。
【請求項６】
二つのマイクロホンは左右のヘッドホンハウジングに設けられ、各ヘッドホンハウジングにスピーカユニットが設けられている請求項１乃至５のいずれかに記載の集音ヘッドホン。
【請求項７】
演算器の出力ラインに増幅器または減衰器と位相器または遅延器が設けられ、二つのスピーカユニットからの音声が特定の方向から聞こえるように上記増幅器または減衰器と位相器または遅延器の係数が設定されている請求項１乃至６のいずれかに記載の集音ヘッドホン。
【請求項８】
左右のマイクロホンの出力ラインにそれぞれ遅延器と減衰器の組および演算器が設けられ、各演算器から各スピーカユニットに至るライン上にそれぞれ位相器と増幅器が設けられ、集音しようとする音源方向の音が各スピーカユニットからステレオ再生されるように、上記位相器と増幅器の係数が設定されている請求項１乃至７のいずれかに記載の集音ヘッドホン。
【請求項９】
一定間隔をおいて配置された二つのマイクロホンと、
一方のマイクロホンの出力信号を遅延させる遅延器と、
上記遅延器の出力信号レベルを減衰させる減衰器と、
上記遅延器、減衰器を経た一方のマイクロホンの出力信号と他方のマイクロホンの出力信号とを減算する演算器と、
上記演算器の出力信号によって駆動される二つのスピーカユニットを備え、
演算器に入力される二つの信号の位相と振幅を同一になるように補正し、互いに減算することで、特定の方向からの音が除去され、他の音が集音される集音ヘッドホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加算型アレーマイクロホンの原理を利用し、これに工夫を加えることにより、特定方向からの音を強調し、聞きたい方向の音を聞き取りやすくした集音ヘッドホンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特定方向からの平面波となる音に対し、所定距離をおいて配置した二つのマイクロホンに到達する音波の時間差により生じる２つのマイクロホンの出力信号時間差を遅延器によりそろえ、これらの信号を演算器により加算処理して出力する加算型アレーマイクロホンが知られている。図１０は、加算型アレーマイクロホンの原理を示す。図１０（ａ）に示すように、一定の距離をおいて配置された二つの外部環境集音マイクロホンＭ１，Ｍ２があり、これらのマイクロホンで電気音響変換された音声信号はそれぞれ遅延器１，２に入力される。遅延器１による遅延時間はτに設定されているのに対し、遅延器２による遅延時間は０に設定されている。遅延器１，２の出力信号は演算器３によって加算され、この加算出力は増幅器４に入力され、増幅器４によってスピーカ５が駆動されるようになっている。
【０００３】
外部音源から二つのマイクロホンＭ１、Ｍ２に音が到達する時間は、マイクロホンＭ１、Ｍ２に音が入射する向きとマイクロホンＭ１、Ｍ２の位置ないしは相互間の距離によって差が生じる。図１０（ａ）に示すように、平面波の進行方向がマイクロホンＭ１、Ｍ２を通る鉛直面に対して傾いていて、この平面波の音源がマイクロホンＭ１の方に近い場合、マイクロホンＭ２への音波の到達時間がマイクロホンＭ１への到達時間より遅くなり、時間差τが生じる。そこで、マイクロホンＭ１側の遅延器１に遅延時間τを設定して上記時間差を補正し、マイクロホンＭ１、Ｍ２の出力信号の位相をそろえ、演算器３で加算し、増幅器４でレベル調整してスピーカ５から音声を出力する。このようにして加算型アレーマイクロホンの出力は特定の方向からの音声が強調されてスピーカ５から出力される。
【０００４】
上記マイクロホンＭ１側の遅延器１による遅延時間をτに固定したままであるとすれば、図１０（ｂ）に示すように、平面波の進行方向が二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２を通る鉛直面に対し直交する方向すなわち音源がマイクロホンＭ１，Ｍ２に対して等距離にある場合などには演算器３の出力信号レベルは小さくなる。マイクロホンＭ１，Ｍ２に到達する音波に時間差がなくマイクロホンＭ１，Ｍ２の出力信号は同相であるのに対し、マイクロホンＭ１の出力信号は遅延器１でτだけ遅延され、遅延のないマイクロホンＭ２の出力信号と演算器３で加算されるからである。時間差τが生じている信号が加算される結果、信号レベルが低下し、スピーカ５から出力される音圧レベルが低下する。このように、加算型アレーマイクロホンは、各マイクロホンＭ１，Ｍ２の出力信号の時間差が遅延器による時間差補正によりゼロになる方向からの外部音を強調する効果を持つ。遅延器１，２における遅延時間の設定によって、意図する方向からの音声を強調することができる。
【０００５】
以上のように、加算型アレーマイクロホンは、対象音源からの音波を平面波として考えており、距離による音の減衰を考えていない。各マイクロホンＭ１，Ｍ２で変換された音声信号の時間差を遅延器により補正するのみであることから、音源が点音源である場合のように、距離によって音圧が減衰する場合には適さない。すなわち、特定位置にある点音源に対する指向性が弱い。また、モノラル出力であるため、音像を元の位置に戻すこと、すなわち、マイクロホンに対する音源の方向と同じ方向からの音としてスピーカで再生することはできない。
【０００６】
本発明は、加算型アレーマイクロホンの原理を利用し、これに工夫を加えることによって上記の問題点を解消した集音ヘッドホンを提供するものである。このような技術に関連のある従来の技術として以下のような特許文献記載の発明がある。
特許文献１記載の発明は、騒音抑圧機能付き補聴器に関するもので、両耳型補聴器の左右のマイクロホンから入る音を加算器で加算して和信号を出力するとともに減算器で減算して騒音のみの差信号を出力し、フィルタにより低域成分を減衰させた上記和信号のスペクトルから、騒音抑圧手段で騒音のスペクトルを差し引くことで左右別々に騒音を抑圧し、信号処理手段で補聴処理を行うように構成されている。正面方向から到来する音が強調され、騒音が抑圧される効果がある、とされている。
【０００７】
特許文献２記載の発明は、第１、第２、第３の無指向性マイクロホンを一定間隔ｄで一直線上に配置し、第２マイクロホンの出力に、間隔ｄに対応した位相遅れを施し、これを第１マイクロホンの出力信号より差し引くことによって第１の１次音圧傾度型単一指向性マイクロホンを構成し、同様に、第２マイクロホンと第３マイクロホンを用いて第２の１次音圧傾度型単一指向性マイクロホンを構成し、これら第１、第２の１次音圧傾度型単一指向性マイクロホンの出力信号の差信号を取ることによって、２次音圧傾度型超指向性マイクロホンを構成し、この超指向性マイクロホンの出力信号の高周波数成分と第１マイクロホンの出力信号の低周波成分を加算して出力するように構成したものである。低周波数域では無指向性であるため、マイクロホン近傍の騒音、機械振動、風の影響を低減することができ、高周波数域では２次音圧傾度型超指向性マイクロホンとして動作し、所望の音源からの音を高いＳ／Ｎ比で集音することができる、とされている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２６１８９４号公報
【特許文献２】特開平０５−１６８０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１記載の発明は、聞きたい方向からの音、具体的には正面からの音を強調させるもので、この点で本願発明と関連があるものの、原理ないしは具体的な構成が異なる。また、音を強調させる方向を複数に設定することはできないし、音源の定位を元に戻すこともできない。
特許文献２記載の発明は、複数のマイクロホン出力の片方に位相遅れを施す、差し引く、といったプロセスを経る点で本願発明と関連があるように見えるが、原理ないしは具体的な構成が異なるとともに、特定の方向からの音を強調して集音するものでもない。
【００１０】
本発明は、加算型アレーマイクロホンの原理を利用しながら、距離によって音圧が減衰する点音源に対しても強い指向性を持たせることができ、また、音像を元の位置に戻すこと、すなわち、マイクロホンに対する音源の方向と同じ方向からの音としてスピーカで再生することが可能な集音ヘッドホンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、一定間隔をおいて配置された二つのマイクロホンと、少なくとも一方のマイクロホンの出力信号を遅延させる遅延器と、上記遅延器の出力信号レベルを減衰させる減衰器と、他方のマイクロホンの出力信号と上記遅延器、減衰器を経た一方のマイクロホンの出力信号とを加算する演算器と、上記演算器の出力信号によって駆動される二つのスピーカユニットと、を備え、演算器に入力される二つの信号の時間差と振幅差がなく等しいことを最も主要な特徴とする。
【００１２】
上記遅延器による遅延時間は、集音しようとする音源方向によって二つのマイクロホンに到達する音波の時間差に対応して設定し、減衰器による減衰量は、二つのマイクロホンに到達する音波の音圧差に対応して設定するとよい。
【００１３】
遅延器とこの遅延器の出力信号レベルを減衰させる減衰器の組が、集音しようとする音源の数に対応して複数あり、各組の遅延器と減衰器の係数は、集音しようとする音源の方向によって二つのマイクロホンに到達する音波の時間差に対応して設定するとよい。
【発明の効果】
【００１４】
特定の音源からの音波が二つのマイクロホンに到達する時間の差分を遅延器による遅延時間として設定することにより、二つのマイクロホンの出力信号の時間差をなくすことができる。また、特定の音源からの距離の違いによって二つのマイクロホンに到達する音波の音圧には差があるので、この差分を減衰器による減衰量として設定することにより、二つのマイクロホンの出力信号の振幅を等しくすることができる。このようにして時間差と振幅差のない等しい二つのマイクロホンの出力信号を演算器に入力して加算することにより、上記特定の音源からの音が強調されて出力され、距離によって音圧が減衰する点音源に対しても強い指向性を持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る集音ヘッドホンの実施例を、図を用いて説明する。
まず、本願発明に係る集音ヘッドホンの例を、図９を参照しながら概略的に説明する。図９において、集音ヘッドホンは、耳覆い型の左右のヘッドホンハウジング６１，６２とこれらのハウジング６１，６２をつなぐヘッドバンド６３を備えている。左右のハウジング６１，６２はヘッドパッドを有し、ヘッドバンド６３の弾力によって左右のハウジング６１，６２がヘッドパッドを介してユーザの左右の側頭部に押圧されるようになっている。一方のハウジング６１には外部の音源からの音波を受けて音声信号に変換するマイクロホンＭ１と、スピーカユニットＨＰ１と、マイクロホンＭ１の出力信号の遅延、減衰などを行う信号処理回路６４が設けられている。他方のハウジング６２にはマイクロホンＭ２，スピーカユニットＨＰ２が設けられている。左右のマイクロホンＭ１，Ｍ２は左右のハウジング６１，６２の間隔で決まる所定の間隔Ｌをおいて配置されている。ヘッドバンド６３には、左右のマイクロホンＭ１，Ｍ２の出力ライン相互、スピーカユニットＨＰ１、ＨＰ２の駆動ライン相互をつなぐ配線が引き通されている。図９に示す例では信号処理回路６４が左側にのみ配置されているが、後で説明する実施例によっては、左右両方に配置される場合もある。
以下、本発明の各種実施例についてより詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係る集音ヘッドホンの基本形となる第１の実施例を示す。図１において、符号Ｍ１，Ｍ２は互いに一定の間隔を置いて配置されたマイクロホンを示している。マイクロホンＭ１，Ｍ２は左右で対をなす上記ヘッドホンハウジング６１，６２にそれぞれ組み込まれている。各マイクロホンＭ１，Ｍ２に到達する音波の音源として二つの点音源を想定している。技術開発現場では、点音源としてスピーカを配置し、スピーカから音声を発してテストなどを行っているため、点音源をスピーカのマークＳＰ１，ＳＰ２で示している。図１の例では、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２の中心を通る鉛直面（図１において紙面に直角方向）を基準面とすると、この基準面に対してマイクロホンＭ１の位置で直交する平面で区切られた２つの空間においてマイクロホンＭ２を含まない空間に点音源ＳＰ１があり、マイクロホンＭ２を含む空間に点音源ＳＰ２がある。
【００１７】
二つのマイクロホンのうち片方のマイクロホンＭ１で電気音響変換された音声信号は、遅延器１０、減衰器２０、演算器１を備えた信号処理回路６４に入力される。他方のマイクロホンＭ２の出力信号は上記演算器１に入力され、遅延器１０、減衰器２０を経たマイクロホンＭ１の出力信号と加算されるようになっている。この加算信号は増幅器３１を介してスピーカユニットＨＰ１に、また、増幅器３２を介してスピーカユニットＨＰ２に入力されるように構成されている。前記点音源ＳＰ１，ＳＰ２のうち点音源ＳＰ１からの音を集音するものすると、点音源ＳＰ１に対するマイクロホンＭ１，Ｍ２間の距離と位置によって、マイクロホンＭ１，Ｍ２に到達する音波の到達時間と振幅に差が生じるため、電気音響変換されてマイクロホンＭ１，Ｍ２から出力される音声信号の到達時間と振幅にも差を生じる。
【００１８】
そこで、点音源ＳＰ１に近い方のマイクロホンＭ１の出力ラインに上記遅延器１０を配置して、その係数すなわち遅延時間を上記時間に対応した遅延時間に設定し、さらに、上記減衰器２０の係数すなわち減衰量を、マイクロホンＭ１，Ｍ２から出力される音声信号の振幅差に対応した減衰量に設定する。このようにしておけば、図１においてマイクロホンＭ１側から演算器１に入力される信号と、マイクロホンＭ２から演算器１に直接入力される信号の時間差と振幅差がなくなり等しくなる。よって、演算器１から出力される信号は、点音源ＳＰ１からの音声による信号が強調されたものとなり、この信号に基づく音声が強調されて二つのスピーカＨＰ１，ＨＰ２から出力される。もう一つの点音源ＳＰ２からの音声がマイクロホンＭ１，Ｍ２で変換さ、上記演算器１より出力された信号は、時間も振幅にも差が生じるため、出力信号レベルは低下する。よって、目的の点音源ＳＰ１からの音声のみを明瞭に聞き取ることができる。
【００１９】
なお、マイクロホンＭ１，Ｍ２が無指向性のマイクロホンである場合、集音しようとする方向に対して反対側すなわち１８０度回転した側からの音も強調して出力することになるため、マイクロホンＭ１，Ｍ２は単一指向性マイクロホンとするとよい。
【実施例２】
【００２０】
次に、図２に示す第２の実施例について説明する。この実施例は、２方向からの音を強調して出力することができるようにした実施例である。図２の例では、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２の中心点を通る鉛直面（図２において紙面に直交する方向）に対して、マイクロホンＭ１の位置で直交する平面で区切られた２つの空間においてマイクロホンＭ２を含まない空間に点音源ＳＰ１がある。点音源ＳＰ２は上記マイクロホンＭ１，Ｍ２の中心点を通る鉛直面に対しマイクロホンＭ２の位置で直交する平面で区切られた空間であってマイクロホンＭ１を含まない空間にある。マイクロホンＭ１の出力ラインに遅延器１１、減衰器２１、第１演算器が配置され、マイクロホンＭ２の出力ラインに遅延器１２、減衰器２２、第２演算器が配置されている。第１演算器では上記減算器２１の出力とマイクロホンＭ２の直接出力とを加算し、第２演算器では上記減算器２２の出力とマイクロホンＭ１の直接出力とを加算するように接続されている。第１演算器と第２演算器の出力は第３演算器で加算されてヘッドホンのスピーカユニットＳＰ１に入力され、第２演算器と第１演算器の出力は第４演算器で加算されてヘッドホンのスピーカユニットＳＰ２に入力され、各スピーカユニットＳＰ１，ＳＰ２から音声が出力されるように接続されている。スピーカユニットＳＰ１，ＳＰ２は駆動用増幅器を介して駆動されるが、図２では駆動用増幅器の描写は省略されている。
【００２１】
図２に示す実施例において、一方の点音源ＳＰ１に対しては、前記第１の実施例と同様に、マイクロホンＭ１側の遅延器１１、減衰器２１でそれぞれ遅延時間と振幅を設定することにより、点音源ＳＰ１からの音声を強調して第１演算器から出力することができる。他方の点音源ＳＰ２に対しては、マイクロホンＭ２側の遅延器１２、減衰器２２でそれぞれ遅延時間と振幅を設定することにより、点音源ＳＰ２からの音声を強調して第２演算器から出力することができる。第１、第２演算器の出力は第３、第４演算器で加算され、スピーカＳＰ１，ＳＰ２から出力される。スピーカＳＰ１，ＳＰ２から出力される音声は同じ音声であるが、二つの点音源ＳＰ１，ＳＰ２からの音声が強調されるため、特定の２箇所からの音声のみを確実に聞くことができる。
【実施例３】
【００２２】
図３に示す第３の実施例も、特定の２方向からの音を強調して出力する場合の実施例であるが、第２の実施例と異なって、二つの点音源ＳＰ（Ｒｃｈ１）、ＳＰ（Ｒｃｈ２）が一方のマイクロホンＭ２側に偏っている場合に対応することができるようにした実施例である。点音源ＳＰ（Ｒｃｈ１）、ＳＰ（Ｒｃｈ２）は、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２の中心を通る鉛直面に対し各マイクロホンＭ１，Ｍ２の中点位置で直交する面で区切られた空間であってマイクロホンＭ１を含まない空間にある。
【００２３】
マイクロホンＭ２の出力ラインを二つに分け、一方の出力ラインに遅延器１１、減衰器２１、演算器ＣＲ１を、他方の出力ラインに遅延器１２、減衰器２２、演算器ＣＲ２を配置している。演算器ＣＲ１は、他方のマイクロホンＭ１の出力と減衰器２１の出力を加算し、演算器ＣＲ２は、他方のマイクロホンＭ１の出力と減衰器２２の出力を加算するように接続されている。さらに、演算器ＣＲ１の出力と演算器ＣＲ２の出力は演算器ＣＲによって加算され、この加算出力により、増幅器３１，３２がヘッドホンユニットとしての左右のスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）、ＨＰ（Ｒｃｈ）を駆動するようになっている。
【００２４】
一つの点音源ＳＰ（Ｒｃｈ１）に対する二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２の時間差、振幅差を、遅延器１１、減衰器２２で補正し、もう一つの点音源ＳＰ（Ｒｃｈ２）に対する二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２の時間差、振幅差を、遅延器１２、減衰器２２で補正するように設定されている。したがって、演算器ＣＲの出力信号は、二つの点音源ＳＰ（Ｒｃｈ１）、ＳＰ（Ｒｃｈ２）からの音が信号変換されて強調された出力信号となり、この信号に対応した音声が左右のスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）、ＨＰ（Ｒｃｈ）から出力される。
【００２５】
以上説明した第２の実施例と第３の実施例からわかるように、複数の位置にある点音源からの音声を検出し、これらを強調してスピーカユニットから出力することができる。そのために、遅延器、減衰器の組、さらには、遅延器、減衰器、演算器の組を、強調しようとする音源の数だけ配置すれば実現できることがわかる。図４は多数の音源位置からの音を強調して出力することができる第４の実施例を示す。
【実施例４】
【００２６】
図４において、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２が一定の間隔すなわち基線長をおいて配置されている。これらのマイクロホンには複数の点音源ＳＰ（Ｌｃｈ１）、ＳＰ（Ｌｃｈ２）、ＳＰ（Ｌｃｈ３）、ＳＰ（Ｒｃｈ１）、ＳＰ（Ｒｃｈ２）、ＳＰ（Ｒｃｈ３）から音声が到達し、それぞれの音声を電気音響変換し音声信号として出力するようになっている。音源ＳＰ（Ｌｃｈ１）、ＳＰ（Ｌｃｈ２）、ＳＰ（Ｌｃｈ３）はマイクロホンＭ１に近い側にあり、音源ＳＰ（Ｒｃｈ１）、ＳＰ（Ｒｃｈ２）、ＳＰ（Ｒｃｈ３）はマイクロホンＭ２に近い側にある。そこで、マイクロホンＭ１の出力ラインを三つに分け、それぞれのラインに、遅延器１１１、減衰器２１１、演算器ＣＬ１の組、遅延器１１２、減衰器２１１、演算器ＣＬ２の組、遅延器１１３、減衰器２１３、演算器ＣＬ３の組を設ける。また、マイクロホンＭ２の出力ラインを三つに分け、それぞれのラインに、遅延器１２１、減衰器２２１、演算器ＣＲ１の組、遅延器１２２、減衰器２２２、演算器ＣＲ２の組、遅延器１２３、減衰器２２３、演算器ＣＲ３の組を設ける。
【００２７】
上記演算器ＣＬ１では減衰器２１１の出力とマイクロホンＭ２の出力を加算し、演算器ＣＬ２では減衰器２１２の出力とマイクロホンＭ２の出力を加算し、演算器ＣＬ３では減衰器２１３の出力とマイクロホンＭ２の出力を加算するように接続されている。上記演算器ＣＲ１では減衰器２２１の出力とマイクロホンＭ１の出力を加算し、演算器ＣＲ２では減衰器２２２の出力とマイクロホンＭ１の出力を加算し、演算器ＣＲ３では減衰器２２３の出力とマイクロホンＭ１の出力を加算するように接続されている。
【００２８】
演算器ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の出力は演算器ＣＬ４で加算され、演算器ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３の出力は演算器ＣＲ４で加算され、さらに、演算器ＣＬ４の出力と演算器ＣＲ４の出力はともに演算器ＣＬ４および演算器ＣＲ４で加算されるように接続されている。演算器ＣＬ４の出力により、増幅器３１を経てスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）を駆動し、演算器ＣＲ４の出力により、増幅器３２を経てスピーカユニットＨＰ（Ｒｃｈ）を駆動するように構成されている。
【００２９】
点音源ＳＰ（Ｌｃｈ１）からの音に関し、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２における時間差と振幅差に対応して遅延器１１１、減衰器２１１の係数を設定する。点音源ＳＰ（Ｌｃｈ２）からの音に関し、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２における時間差と振幅差に対応して遅延器１１２、減衰器２１２の係数を設定する。点音源ＳＰ（Ｌｃｈ３）からの音に関し、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２における時間差と振幅差に対応して遅延器１１３、減衰器２１３の係数を設定する。また、点音源ＳＰ（Ｒｃｈ１）からの音に関し、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２における時間差と振幅差に対応して遅延器１２１、減衰器２２１の係数を設定する。点音源ＳＰ（Ｒｃｈ２）からの音に関し、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２における時間差と振幅差に対応して遅延器１２２、減衰器２２２の係数を設定する。点音源ＳＰ（Ｒｃｈ３）からの音に関し、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２における時間差と振幅差に対応して遅延器１２３、減衰器２２３の係数を設定する。
【００３０】
以上のように設定され、また、前記各演算器の接続により、左右のスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）、ＨＰ（Ｒｃｈ）からは、前記各点音源ＳＰ（Ｌｃｈ１）、ＳＰ（Ｌｃｈ２）、ＳＰ（Ｌｃｈ３）、ＳＰ（Ｒｃｈ１）、ＳＰ（Ｒｃｈ２）、ＳＰ（Ｒｃｈ３）から音声が強調されて出力される。ちなみに、左右のスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）、ＨＰ（Ｒｃｈ）から出力される音声は同じ音声であって、左右の音声が異なるステレオ音声ではない。
強調して聞きたい点音源の数をさらに増やすのであれば、遅延器、減衰器の組を増やせばよく、要するに、強調して聞きたい点音源の数に応じて遅延器、減衰器の組を設定すればよい。
【００３１】
図４に示す実施例では、演算器が３段階に渡って配置されている。すなわち、演算器ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の下にＣＬ４が、さらにその下にＣＬ５が配置されている。また、演算器ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３の下にＣＲ４が、さらにその下にＣＲ５が配置されている。これら３段構成の演算器は、すべて加算器として機能するので、多くの入力信号を受け入れてこれらを加算できる演算器を使用することにより、２段構成あるいは１段構成の演算回路とすることができる。
【実施例５】
【００３２】
これまで説明してきた各実施例では、左右のスピーカユニットから出力される音声は同一の音声であって、どの方向から入ってきた音であるか、すなわち音像の位置（「定位」ともいう）がわからない。図５に示す第５の実施例は、音像の位置もわかるように工夫した最もシンプルな実施例である。図５（ａ）に示す実施例は、集音したい点音源ＳＰに対応して、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２のうちの左側のＭ１の出力ライン側に遅延器１０、減衰器２０、演算器を配置し、演算器の出力で駆動する左右のスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）、ＨＰ（Ｒｃｈ）のうち左側のＨＰ（Ｌｃｈ）のラインに位相器４０と増幅器５０を配置している。位相器４０は、遅延器１０で遅延させ位相をずらした分だけ補正して位相差を元に戻し、増幅器５０は、減衰器２０で振幅を減衰させた分だけ増幅して振幅差を元に戻すものである。このように、左側に偏っている音源ＳＰに対応して、左側のスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）の駆動ラインに位相器４０と増幅器５０を配置したことにより、上記音源ＳＰからの音を強調し、かつ、音像位置を元に戻して聞くことができる。
【００３３】
図５（ｂ）に示す実施例は、図５（ａ）に示す実施例と同様の作用効果を得ることができる別の実施例を示す。この実施例は、図５（ａ）に示す実施例のように左側のスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）の駆動ラインに位相器４０と増幅器５０を配置する代わりに、右側のスピーカユニットＨＰ（Ｒｃｈ）の駆動ラインに遅延器１５と減衰器２５を配置したもので、その他の構成は図５（ａ）に示す実施例と同じである。左側のマイクロホンＭ１の出力を遅延器１０で遅延させているので、右側のスピーカユニットＨＰ（Ｒｃｈ）の駆動ラインに遅延器１５を配置して右側のスピーカ駆動ラインの出力信号を遅延させ、左右の時間差を元に戻す。また、減衰器２０で減衰させた分を右側のスピーカ駆動ラインにおいて減衰器２５で減衰させ、振幅差を元に戻す。このように、図５（ｂ）に示す実施例は、図５（ａ）に示す実施例と同様の作用効果を得ることができ、音源ＳＰからの音を強調し、かつ、音像位置を元に戻して聞くことができる。
【実施例６】
【００３４】
図６は、図５に示す実施例を発展させ、集音方向が複数ある場合に、音像をそれぞれの音源位置に戻すことが可能な集音ヘッドホンの第６の実施例を示す。図６に示す実施例は、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２、六つの点音源ＳＰ（Ｌｃｈ１）、ＳＰ（Ｌｃｈ２）、ＳＰ（Ｌｃｈ３）、ＳＰ（Ｒｃｈ１）、ＳＰ（Ｒｃｈ２）、ＳＰ（Ｒｃｈ３）、各音源に対応した六つの遅延器１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、１２３、六つの減衰器２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３、六つの演算器ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、を備えていて、これらは図４に示す第４の実施例と同様に接続されている。この実施例が図４に示す第４の実施例と異なるのは、各演算器ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３からスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）、ＨＰ（Ｒｃｈ）に至る回路構成にある。以下、その回路構成を説明する。
【００３５】
演算器ＣＬ１の出力は、遅延器１１１による遅延時間に対応して位相をずらして位相を元に戻す位相器ＰＬ１と、減衰器２１１による減衰量に見合った分振幅を元に戻す増幅器ＡＬ１を介して演算器ＣＬ４に入力されるように構成されている。以下同様に、演算器ＣＬ２の出力は、遅延器１１２、減衰器２１２の係数に見合った係数が設定されている位相器ＰＬ２と、増幅器ＡＬ２を介して演算器ＣＬ４に入力される。演算器ＣＬ３の出力は、遅延器１１３、減衰器２１３の係数に見合った係数が設定されている位相器ＰＬ３と、増幅器ＡＬ３を介して演算器ＣＬ４に入力される。演算器ＣＬ４は、上記三つの増幅器ＡＬ１、ＡＲＬ２、ＡＬ３の出力を加算する。
【００３６】
また、演算器ＣＲ１の出力は、遅延器１２１、減衰器２２１の係数に見合った係数が設定されている位相器ＰＲ１と、増幅器ＡＲ１を介して演算器ＣＲ４に入力される。演算器ＣＲ２の出力は、遅延器１２２、減衰器２２２の係数に見合った係数が設定されている位相器ＰＲ２と、増幅器ＡＲ２を介して演算器ＣＲ４に入力される。演算器ＣＲ３の出力は、遅延器１２３、減衰器２２３の係数に見合った係数が設定されている位相器ＰＲ３と、増幅器ＡＲ３を介して演算器ＣＬ４に入力される。演算器ＣＲ４は、上記三つの増幅器ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲＲ３の出力を加算する。
【００３７】
演算器ＣＬ４の出力と演算器ＣＲ４の出力はともに、演算器ＣＬ５、演算器ＣＲ５で加算され、演算器ＣＬ５の出力で駆動用増幅器３１を介してスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）を駆動し、演算器ＣＲ５の出力で駆動用増幅器３２を介してスピーカユニットＨＰ（Ｒｃｈ）を駆動するように構成されている。
【００３８】
図４に示す第４の実施例では、各点音源ＳＰ（Ｌｃｈ１）、ＳＰ（Ｌｃｈ２）、ＳＰ（Ｌｃｈ３）、ＳＰ（Ｒｃｈ１）、ＳＰ（Ｒｃｈ２）、ＳＰ（Ｒｃｈ３）からの音を強調して左右のヘッドホンユニットＨＰ（Ｌｃｈ）、ＨＰ（Ｒｃｈ）で聞く、というものであり、左右のヘッドホンから聞こえてくる音は同じ音であり、音像位置はわからない。しかし、図６に示す実施例によれば、各音源に対応して配置された遅延器と減衰器で遅延され減衰された音の時間差と振幅差が、各音源に対応して配置された位相器と増幅器によって元に戻されるため、音像位置が元に戻り、音が出てくる位置を認識することが可能になる。
図６に示す実施例においても、２段構成の演算器ＣＬ４，ＣＬ５及びＣＲ４，ＣＲ５はこれを１段構成にすることができる。
【実施例７】
【００３９】
上記実施例は、音像位置を元に戻すことができる実施例であるとはいえ、ステレオ音として再生することができるものではない。図７に示す実施例はステレオ出力が可能な集音ヘッドホンの実施例である。図７において、二つのマイクロホンＭ１、Ｍ２を有し、マイクロホンＭ１の出力ラインには一組の遅延器１１，減衰器２１，演算器ＣＬ１が配置されている。マイクロホンＭ２の出力ラインには別の一組の遅延器１２，減衰器２２，演算器ＣＲ１が配置されている。ここまでの構成は図２に示す第２の実施例の構成と実質的に同じで、遅延器１１，減衰器２１の係数は、点音源ＳＰ´（Ｌｃｈ）から左右のマイクロホンＭ１、Ｍ２に到来する音の時間差と振幅差に対応して設定されている。遅延器１２，減衰器２２の係数は、点音源ＳＰ´（Ｒｃｈ）から左右のマイクロホンＭ１、Ｍ２に到来する音の時間差と振幅差に対応して設定されている。演算器ＣＬ１は減衰器２１の出力とマイクロホンＭ２の出力を加算する。演算器ＣＲ１は減衰器２２の出力とマイクロホンＭ１の出力を加算する。したがって、各演算器ＣＬ１、演算器ＣＲ１の出力を加算し、この加算信号で左右のスピーカユニットを駆動すれば、これまでの実施例と同様に、図７に示す点音源ＳＰ´（Ｌｃｈ）、ＳＰ´（Ｒｃｈ）からの音を強調して再生することができる。
【００４０】
図７に示す実施例が図２に示す実施例と異なるのは、演算器ＣＬ１、ＣＲ１よりあとの回路構成である。演算器ＣＬ１の出力ラインには、一組の位相器ＰＬ１、増幅器ＡＬ１、演算器ＣＬ２が配置されている。演算器ＣＲ１の出力ラインには、一組の位相器ＰＲ１、増幅器ＡＲ１、演算器ＣＲ２が配置されている。演算器ＣＬ２は増幅器ＡＬ１の出力と演算器ＣＲ１の出力を加算し、演算器ＣＲ２は増幅器ＡＲ１の出力と演算器ＣＬ１の出力を加算するように接続されている。演算器ＣＬ２の出力信号により駆動用増幅器３１がスピーカユニットＨＰ（Ｌｃｈ）を駆動し、演算器ＣＲ２の出力信号により駆動用増幅器３２がスピーカユニットＨＰ（Ｒｃｈ）を駆動するように接続されている。位相器ＰＬ１、増幅器ＡＬ１の係数と、位相器ＰＲ１、増幅器ＡＲ１の係数は、図７に示す二つの点音源ＳＰ（Ｌｃｈ）、ＳＰ（Ｒｃｈ）の位置から聞こえるように設定されている。
【００４１】
図７に示す第７の実施例によれば、点音源ＳＰ´（Ｌｃｈ）、ＳＰ´（Ｒｃｈ）からの音が強調された演算器ＣＬ１、演算器ＣＲ１の出力信号を、点音源ＳＰ（Ｌｃｈ）、ＳＰ（Ｒｃｈ）の位置から聞こえるように位相器および増幅器を用いて補正することにより、ＬチャンネルとＲチャンネルに分かれたステレオ集音およびステレオ再生が可能になる。
上記実施例の構成において、遅延器１１，２１，減衰器１２、２２の係数を調整可能にしておけば、ヘッドホンを装着したユーザが音源に対して動く、あるいは音源が移動するなど、二つのマイクロホンと音源との相対位置関係が変化しても、それに合わせて上記係数を調整することにより、集音したい音を常に同じ定位で聞くことができる。
【００４２】
なお、図７に示す実施例では、演算器ＣＬ１、ＣＲ１よりあとに位相器と増幅器を接続して位相と振幅を補正するようになっているが、図５（ｂ）の実施例について説明したように、遅延器と減衰器を用いて位相と振幅を補正するようにしてもよい。
【実施例８】
【００４３】
これまで説明してきた実施例はいずれも、特定の位置にある音源からの音を強調して再生するものであったが、本発明の原理を利用すれば、特定の方向からの音を除去することができる集音ヘッドホンを実現することも可能である。図８はこれを実現した実施例を示しており、二つのマイクロホンＭ１，Ｍ２の中心を通る鉛直面に対しマイクロホンＭ１の位置で直交する面で区切られた空間であってマイクロホンＭ２を含まない空間に点音源ＳＰ１があり、この点音源ＳＰ１からの音声を除去するように構成したものである。マイクロホンＭ１の出力信号ラインには、図１に示す実施例と同様に、遅延器１０、減衰器２０、演算器１がこの順に配置され、上記演算器１では、上記減衰器２０の出力から、マイクロホンＭ２の出力信号が差し引かれるように構成されている。遅延器１０、減衰器２０の係数すなわち遅延時間と減衰量は、マイクロホンＭ１，Ｍ２に到達する点音源ＳＰ１からの音波の時間差と音圧差に応じて設定されている。
【００４４】
図８に示す実施例によれば、演算器に入力する減衰器２０の出力信号とマイクロホンＭ２の出力信号の時間差と振幅差がなく、これらの信号が演算器で互いに減算されるため、互いに打ち消され、点音源ＳＰ１からの音声が除去される。点音源ＳＰ１からの音声が除去された演算器の出力で駆動用増幅器３１，３２を介して左右のスピーカユニットＨＰ１，ＨＰ２が駆動され、スピーカユニットＨＰ１，ＨＰ２からは点音源ＳＰ１からの音声以外の音声が発せられる。したがって、点音源ＳＰ１の音声が不要な、あるいは耳障りな音である場合などには、本実施例に係る集音ヘッドホンを使用することによって、不要な、あるいは耳障りな点音源ＳＰ１からの音声を除去して、必要な音を明瞭に聞き取ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る集音ヘッドホンを用いることにより、特定の位置から発せられる音を強調して聞くことができ、あるいは特定の位置から発せられる音を除去して他の音を聞くことができるため、例えば、周囲の騒音が大きい中で特定の対象からの音のみを集音したい用途などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る集音ヘッドホンの第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る集音ヘッドホンの第２の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る集音ヘッドホンの第３の実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る集音ヘッドホンの第４の実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る集音ヘッドホンの第５の実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る集音ヘッドホンの第６の実施例を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る集音ヘッドホンの第７の実施例を示すブロック図である。
【図８】本発明に係る集音ヘッドホンの第８の実施例を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る集音ヘッドホンの例を概念的に示すモデル図である。
【図１０】従来知られている加算型アレーマイクロホンの原理を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０    遅延器
１１    遅延器
１２    遅延器
２０    減衰器
２１    減衰器
２２    減衰器
３１    スピーカユニット
３２    スピーカユニット
６４    信号処理回路
Ｍ１    マイクロホン
Ｍ２    マイクロホン
ＳＰ１    点音源
ＳＰ２    点音源
【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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【図９】
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【図１０】
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