(57)【要約】少なくとも２つ（望ましくは３つ）の全方向性変換素子を備えた電子音響変換器装置を有する、風雑音除去のための装置。露出した構造体を音響抵抗材の薄い層で囲んである。素子の電気出力を加算して、ＳＮ比を向上させた出力信号を提供する。 【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の全方向性変換素子と、
素子の出力を受信して、当該出力を加算する手段と、そして、
全ての変換素子が風にさらされる共通空間の少なくとも一部を覆う音響抵抗材と、
を有することを特徴とする電子音響変換器装置。
【請求項２】
少なくとも３つの変換素子が存在し、当該変換素子は、仮想の球面またはパラボラの一部を形成する配列を成す形に配置されていること、
を特徴とする請求項１に記載の変換器装置。
【請求項３】
素子はマイク素子であり、ユーザの頭部に装着されるブームの上に配置されて、ユーザの口を指す位置に来ること、
を特徴とする請求項１または２に記載の変換器装置。
【請求項４】
素子はマイク素子であり、ヘルメットの上に配置されてユーザの口を指すこと、
を特徴とする請求項１または２に記載の変換器装置。
【請求項５】
素子は、オーバーモールド用の高温ポリマーを用い、当該ポリマーを標準的なＳＭＴプロセスによって配置することにより、適切な角度および向きで設置されること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の変換器装置。
【請求項６】
前記複数の素子は、半導体マイクロ製造技術を用いて製造されること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の変換器装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の変換器装置が内部に設けられたハウジングを有する変換器モジュールであって、
当該ハウジングの外面は、防水であり、１方向においては半透性であること、
を特徴とする変換器モジュール。
【請求項８】
前記防水ハウジングには、複数の穴が、各マイクに隣接する形で、一列に設けられていること、
を特徴とする請求項７に記載のモジュール。
【請求項９】
マイクの面に対して垂直な全ての面方向において調節可能であり、
前記の向きは、完全に調節可能で、自己位置決め（self position）は適当な摩擦を伴うこと、
を特徴とする請求項８に記載のモジュール。
【請求項１０】
設置手段が、オーバーモールド型のパッケージの形で設けられていること、
を特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記防水素材はマイクのパッケージの背面に接合されて楕円形のコアを形成し、それは他の全ての点のクリアランスの中にあること、
を特徴とする請求項７に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記ハウジングには、弾性スナップバッククリップが設けられていること、
を特徴とする請求項７に記載のモジュール。
【請求項１３】
電気接続と前記変換器装置とは、他の装備の中で電気的に固定されていること、
を特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の変換器装置またはモジュールが組み込まれたカメラ。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の変換器装置またはモジュールが組み込まれた携帯通信装置。
【請求項１６】
装置は、音ならびにデータを通信すること、
を特徴とする請求項１５に記載の携帯通信装置。
【請求項１７】
請求項６に記載の変換器装置が組み込まれた補聴器。
【請求項１８】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の変換器装置またはモジュールが組み込まれた録音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子音響変換器の使用に関し、より具体的には、マイクの場合の風雑音の影響を軽減する電子回路と組み合わされる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクに関する風雑音の問題は広く知られており、多くの解決策が提案されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした提案は、しばしば複雑な信号処理の装備を使用する必要があり、それはマイクのコストを大幅に上げることになる。マイクに何らかの種類の風防を設ける、といったより簡単な解決策も提案されているが、それは効果的ではあってもひどく嵩張る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明は、複数の全方向性変換素子を薄い音響抵抗材によって囲んだ形で有する、という電子音響変換器装置を提供する。素子の出力は加算され、ＳＮ比の高くなった出力信号が実現される。
実際には、３個または４個の素子を使用するのが好ましい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の効果は、本発明が動作する上で、所望の（desired）音源が存在する必要がないということである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明によるマイクの第１の実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】本発明によるマイクの第２の実施の形態を概略的に示す図である。
【図３】図１、２のマイクと共に用いる回路を示すブロック図である。
【図４】本発明による修正型の回路を有した別の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明をより容易に理解できるように、その一例として実施の形態について、以下、添付図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態は、複数の全方向性変換素子を有する。全方向性変換素子とは、ハウジング内に単一のポートが存在し、変換器のダイヤフラムがハウジングの内部に配置されている、というものである。素子同士の互いに対する配置は重要ではない。それは、本発明の効果を得る上で、音源に対する素子の方向は関わりがないからである。言い換えると、風雑音除去効果は、素子のポートの音源に対する配置にも、風の吹いている方向にも、大きく影響を受けることがない。
【０００８】
しかし、素子のポートが所望の音源から等距離となる形で素子間の位置関係が決められる、という場合もある。そのような配置の１つとして、素子を仮想の球の表面上に置くことで、それら素子が全て所望の音源から等距離となるようにすることが可能である。複数マイクを密閉容器の中に設置して、共通の１つの穴を通して露出させる、という形も可能である。さらに、マイクは風から保護すべきであり、そのために、薄い音響抵抗（acoustic resistive）素材を用いる。当該素材でマイクを囲む、あるいは、少なくとも全マイク素子に共通の露出穴を覆う形になるよう、素材を配置する。この素材は、薄いフェルトまたは音響発泡材（ヘッドホンの耳当て部分を覆うのに用いられる素材と同様のもの）とすることができる。素材は、素子の周波数レスポンスに大きな悪影響を与るものであってはならない。
【０００９】
ここで、図１を参照する。同図が示すのは、２つの全方向性変換素子Ａ、Ｂを音響抵抗材の層１０で囲まれた形で有する装置である。層１０の素材は、薄いフェルトまたは音響発泡材（ヘッドホンの耳当て部分を覆うのに用いられる素材と同様のもの）である。これだと、素材１０が素子Ａ、Ｂの周波数レスポンスに影響を与えることはない。素子Ａ、Ｂの出力は加算される（減算ではない）。留意すべき点として、素子Ａ、Ｂのポートａ、ｂは大きく異なった方向を向いているが、そのことが本構成の性能に影響を及ぼすことはない。
【００１０】
図２を見ると、３つの全方向性マイク素子が存在しており、これらは、位置関係が、物理的には３次元にあるが共通の音源を指す、という形になるよう配置されている。素子は、図１の場合と同様に素材１０で囲まれている。図２におけるＢ素子およびＤ素子は、物理的に同じ平面に配置されているが、素子Ｂ、Ｄのポートはおおよそ、音源が含まれる領域を指している。言い換えると、２つの素子のポートは同じ平面にあるが、角度が異なっている。中央の素子Ｃは、物理的に素子Ｂ、Ｄが位置する平面よりも上にあるが、傾いている。従って、音源が含まれる領域を指している。
【００１１】
次いで図３を参照する。図を見てわかるように、図１、２に示すマイク素子の構成によれば、全てのマイク素子の出力を数学的に加算することが可能であり、加算される出力は２以上である。
電気出力は、何らかの適当なアナログ手順またはデジタル手順（デジタル信号処理など）を用い、何らかの都合のよい方法で、等しい信号重み付けまたは信号ゲインで、加算することができる。
【００１２】
好適な実施の形態では３つの全方向性マイクを利用しているが、４つ以上のマイク素子を使用してもよい。
留意すべき点として、全方向性素子はハウジングの内部に置かれ、当該ハウジングは、音響抵抗材の層を備えている、または、そうした層によって形成されている。別の形として、素子を、１以上の穴を備えたケースの中に置くことにしてもよいが、その場合、穴だけは音響抵抗材の層で覆わなければならない。更に、この素材は、通常ヘッドホンと組み合わされるような非常に薄い種類のものとすればよく、そうすれば、本発明の実際的な製造性に負担はかからないであろう。
【００１３】
意図する用法の１つは、配列が所望の音源に対して比較的固定された位置に来るような何らかのやり方で、マイク素子を設置するというものである。人が持って使用するマイクの場合、マイクは、ブーム（それ自体が耳当てまたはヘッドセットの一部であるもの）の端部に装着することができるであろう。また、別の形として、マイクをヘルメットに設置することも可能であろう。ヘルメットは酸素供給を有する場合があり、これは望ましくない風雑音の内部音源となりうる。また、既存のスタジオ外放送設備で、既存のマイクに置き換える形で用いることも可能であろう。こうした設備では、マイクはケージの内部に置かれ、当該ケージは、マイク自体はユーザの口から距離を置いた位置に来るような形で、ユーザの顔に触れる状態に保持されるように作られている。用途には、携帯電話と共に使用される有線またはブルートゥースのＰＨＦ（Personal Hands Free）が含まれる。また、マイクはデジタルカメラやビデオカメラと共に使用されることもあり、その場合は、カメラのほぼ正面から音源が近づいて来る形になるだろう。話している人が静止していない場合や移動している場合でも、期待される風雑音除去効果に悪影響が生じることはない。
【００１４】
強調しておくべき点は、図１、２と共に説明したマイク素子は、所望の音源が物理的に１つ以上の素子のポートの正面側に位置しているか否かに関わりなく、いかなる音も強化するということである。従って、口に対するマイクの位置を厳密に決める必要がない。そして、図１、２と共に説明したマイク素子の配列は、適切な音源の近くにぶら下げられた配列が結果として軸から外れた信号しか受信できない、という場合ですら充分に機能することが分かっている。
【００１５】
図４は、電子回路を備えたマイク配列のブロック図を示している。電子回路は、特定の用途で必要な場合（例えば、１以上の素子で不適当な信号が生じ、それを除外する必要がある場合）に信号処理を行うものである。これを実現する方法は他にも、アナログまたはデジタルの解決方式を用いるものが多くある。この図では、マイク素子Ｂ、Ｃ、Ｄは、音響抵抗発泡材の共通の薄い層５０に覆われた形で示されている。素子の出力はセレクタ回路５１に送られ、そこで信号が比較され、最も悪い影響を受けた素子からの信号は抑制される。その後、信号は、レベルおよび周波数制御回路５２と信号調整回路５３とを通る形で送られ、その上で加算され、そして、２００Ｈｚ以下の帯域通過フィルタリングを施すフィルタ回路５４で処理された後、出力５５に送られる。更に、他のノッチフィルタリングや帯域通過フィルタリングを施すことで、音声周波数帯域におけるわずかな低周波数ドロップオフを補償することもできる。
【００１６】
本マイク素子の配列は、従来のマイクと置き換えられるものである。そうして、従来のマイクに対する直接交換部品として、製造中の装備に組み込むという形で用いることができる。これは、マイク素子とそれに組み合わせた信号加算回路とを、製造中のより大きな装備の構成部品として組み込む、というやり方で実現できるであろう。あるいは、マイク素子を都合のよいやり方で（組み合わせた信号加算回路と共に、またはそれを伴わない形で）パッケージ化して、メーカにモジュールとして提供することも可能であろう。
【００１７】
全方向性変換素子の配列は、モジュール形式か否かに関係なく、ハウジングの中に設置される。当該ハウジングは防水であるが、列を成す複数の穴が設けられており、それらの穴は音響抵抗材の薄い層によって覆われている。また、ハウジングには、ユーザが身に着けた別の装備の上に素子配列を装着するための手段を設けてもよい（例えば、スプリングクリップを用いるもの）。本発明は、より大きな設備の構成部品としても、より大きな設備のモジュールとしても、広い用途を有している。様々な用途のうちの一部を示すために、以下、いくつかの異なる実装の形について述べる。ただし、これは完全な一覧ではない。
【００１８】
１つの実装の形は、既に述べたように、スタジオ外放送マイクと置き換えることである。別の形として、携帯電話の中のマイク、または、携帯電話用のＰＨＦキットの部品と置き換える、というものもある。さらに別の形として、携帯用の録音装置の中のマイクと置き換える、というものがある。
更に別の実装の形は、デジタルカメラまたはビデオカメラ、ビデオカメラ電話、または、それ以外の携帯用通信機器の中のマイクと置き換える、というものである。これは、ユーザが撮影中のシーンについてコメントする場合にユーザに向けられるマイクであってもよい。上記の構成は全て、風とマイクとに関連付けて開示したが、同じ原理は、水などの他の流体にも適用できる。その場合の変換器は通常、水中聴音器となる。
【００１９】
更に、全方向性変換素子は、素子配列の占有スペースを非常に小さくすることが可能な半導体技術を使用して製造することができる。ＳｉＭＩＣ（シリコンマイク：Silicon Microphone）と呼ばれることもあるＭＥＭｓマイクの場合、双方向性を可能にするためには、背面に１つまたは複数の開口を追加する必要がある。
適切な配列の形で小型の全方向性マイク素子を用いることで、本発明のバージョンは、弱い風や強い風の吹く屋外の環境で使用するのに適した補聴器に利用することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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