(57)【要約】【課題】小型化されたマイクロホンユニットにおいても、音声信号処理後の話者音声の品質が低下するのを抑制することが可能なマイクロホン装置を提供する。【解決手段】この携帯情報端末１００（マイクロホン装置）は、全指向性マイクロホン６１と、指向性感度の相対的に低い方向（Ｎｕｌｌ方向）が話者音声１に向くように配置されることにより指向性感度の相対的に高い方向から環境雑音３が取得されるように構成された双指向性マイクロホン６２と、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１から、双指向性マイクロホン６２により全指向性マイクロホン６１と同じタイミングで取得される環境雑音３を減算して、環境雑音３が低減された話者音声１を抽出する音声信号処理を行う第１音声信号処理部７０ａと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全指向性マイクロホンと、
指向性マイクロホンと、
前記全指向性マイクロホンにより取得されるデータと前記指向性マイクロホンにより取得されるデータとの両方が存在する場合に、前記二つのデータの減算処理を行う第１音声信号処理部と、を備える、マイクロホン装置。
【請求項２】
前記指向性マイクロホンまたは前記全指向性マイクロホンからのデータが入力されデータ処理を行う第２音声信号処理部をさらに備え、
前記第２音声信号処理部からの出力が前記第１音声信号処理部に入力されるように構成されている、請求項１に記載のマイクロホン装置。
【請求項３】
前記第２音声信号処理部は、出力レベルを調整する増幅器と、ローパスフィルタ回路との少なくとも一方を含む、請求項２に記載のマイクロホン装置。
【請求項４】
前記第２音声信号処理部は、前記全指向性マイクロホンからのデータが入力されるハイパスフィルタ回路を含む、請求項２に記載のマイクロホン装置。
【請求項５】
前記第１音声信号処理部は、前記全指向性マイクロホンにより取得される音声をフーリエ変換したスペクトルから、前記指向性マイクロホンにより取得される音声をフーリエ変換したスペクトルを減算する信号処理を行うように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロホン装置。
【請求項６】
前記指向性マイクロホンは、双指向性マイクロホンであり、
指向性感度の最も低い方向を中心として指向性感度の相対的に高い方向に向かって３０度以内の角度範囲で、前記双指向性マイクロホンが話者音声に向けられるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロホン装置。
【請求項７】
前記指向性マイクロホンは、感度レベルがオフセット可能に構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロホン装置。
【請求項８】
前記指向性マイクロホンは、一対の振動膜を有するとともに、前記一対の振動膜の各々に作用する音圧の差分に基づいて音波が検知されるように構成されており、
前記指向性マイクロホンが有する一方側の前記振動膜は、前記全指向性マイクロホンの振動膜を兼ねている、請求項１〜５および７のいずれか１項に記載のマイクロホン装置。
【請求項９】
前記指向性マイクロホンは、各々が前記振動膜を有する一対の全指向性マイクロホンにより構成される単一指向性マイクロホンであり、
前記単一指向性マイクロホンにおける前記一対の全指向性マイクロホンは、話者音声の到来方向に向かって列状に配置されている、請求項８に記載のマイクロホン装置。
【請求項１０】
前記指向性マイクロホンは、一対の音孔の各々を介して互いに反対方向から単一の振動膜に到達する音圧の差分に基づいて音波が検知されるように構成されており、
前記全指向性マイクロホンは、一方の前記音孔と前記単一の振動膜の一方側とを接続する音道内に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロホン装置。
【請求項１１】
前記指向性マイクロホンは、双指向性マイクロホンであり、
前記双指向性マイクロホンにおける前記一対の音孔は、話者音声の到来方向と交差する方向に沿って列状に配置されている、請求項１０に記載のマイクロホン装置。
【請求項１２】
前記全指向性マイクロホンにより取得された音が、前記第１音声信号処理部を介さずに出力されるように構成されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマイクロホン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロホン装置に関し、特に、全指向性マイクロホンと指向性マイクロホンとを備えるマイクロホン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、全指向性マイクロホンと指向性マイクロホンとを備えるマイクロホン装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、無指向性（全指向性）マイクロホンと単一指向性マイクロホンとを備えたマイクロホン（マイクロホンユニット）の構成が開示されている。この特許文献１に記載のマイクロホンでは、無指向性（全指向性）マイクロホンを話者音声側（音声信号源側）に向けて音声取得用のマイクロホンとして使用するとともに、単一指向性マイクロホンを環境雑音側（ノイズ源側）に向けて雑音取得用のマイクロホンとして使用するように構成されている。そして、所定のノイズ抑制アルゴリズムに基づく音声信号処理（背景雑音信号の除去処理）が行われることにより、無指向性マイクロホンにより取得された環境雑音を含む話者音声から単一指向性マイクロホンにより取得された環境雑音の推定値が減算されて話者音声が抽出されるように構成されている。なお、単一指向性マイクロホンにおいて感度が相対的に高い方向を環境雑音に向けて雑音を取得するので、感度を必要以上に高める必要がないと考えられる。すなわち、単一指向性マイクロホンを構成する複数の振動膜の間隔を広げる必要がないので、その分、マイクロホンユニットの小型化が図られている。
【０００４】
ここで、ノイズ抑制アルゴリズムに基づく背景雑音信号の除去処理として、主音声（話者音声）と環境雑音とが混在した音声信号スペクトルから、環境雑音スペクトルを減算するスペクトルサブトラクション（ＳＳ）法が知られている。スペクトルサブトラクション法では、話者の主音声が途絶えて環境雑音だけが存在する無音区間（主音声のない空き時間）において環境雑音スペクトルを推定しておき、この推定された環境雑音スペクトルをリアルタイムで取得される話者音声と環境騒音とが混じった音声信号スペクトルから減算して話者音声を抽出する。上記特許文献１に記載のマイクロホンでは、一例としてこのスペクトルサブトラクション法を適用することにより、無指向性（全指向性）マイクロホンにより取得された環境雑音を含む話者音声から単一指向性マイクロホンにより取得された環境雑音の推定値（平均値）が減算されて話者音声が抽出されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５２２０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたマイクロホンの構成では、スペクトルサブトラクション法による音声信号処理（背景雑音信号の除去処理）を行うにあたって、環境雑音スペクトルの推定を、話者の主音声（話者音声）の途絶えた無音区間中に平均周波数特性スペクトルとして推定するため、除去される環境雑音スペクトルは、厳密にはリアルタイムに存在する雑音スペクトルとは異なると考えられる。このため、話者音声と環境雑音とが混在した音声信号スペクトルから推定値である環境雑音スペクトルを減算した場合、抽出された話者音声が適切に得られない場合があり、この場合には、音声信号処理後の主音声（話者音声）の品質が低下するという問題点がある。また、従来のスペクトルサブトラクション法では、音声信号スペクトルから推定値として得られた環境雑音スペクトルを減算するため、音声信号処理後の主音声（話者音声）中に含まれる雑音がかえって大きくなる現象（ミッシング現象）を誘発することも懸念される。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、小型化されたマイクロホンユニットにおいても、音声信号処理後の話者音声の品質が低下するのを抑制することが可能なマイクロホン装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一の局面によるマイクロホン装置は、全指向性マイクロホンと、指向性マイクロホンと、全指向性マイクロホンにより取得されるデータと指向性マイクロホンにより取得されるデータとの両方が存在する場合に、二つのデータの減算処理を行う第１音声信号処理部と、を備える。なお、本発明における「全指向性マイクロホン」は、指向性を持たないいわゆる無指向性マイクロホンのことを意味する。
【０００９】
この発明の一の局面によるマイクロホン装置では、上記のように、全指向性マイクロホンと、指向性マイクロホンと、全指向性マイクロホンにより取得されるデータと指向性マイクロホンにより取得されるデータとの両方が存在する場合に、これら二つのデータの減算処理を行う第１音声信号処理部とを備えることによって、全指向性マイクロホンが独立的に取得するデータ（環境雑音を含む話者音声）と、指向性マイクロホンがリアルタイムかつ独立的に取得するデータ（環境雑音）とに対して、同時進行的かつ連続的に行われる本発明の「減算処理」に基づいて背景雑音信号の除去を行うことができる。すなわち、従来のスペクトルサブトラクション法を用いて、リアルタイムで取得されるデータ（環境雑音を含む話者音声）から話者音声の途絶えた無音区間中（主音声のない空き時間中）に取得されるデータ（環境雑音）の推定値（平均値）を減算する手法を用いる場合と異なり、環境雑音を含む話者音声から同一時刻に存在する環境雑音を減算して話者音声を抽出することができる分、ありのままに近い主音声（より自然に近い状態の話者音声）を得ることができる。なお、全指向性マイクロホンと、指向性マイクロホンとを備えることによって、環境雑音を取得する指向性マイクロホンの感度を必要以上に高める必要がなくマイクロホン装置を構成するマイクロホンユニットの小型化が図られる。これらにより、小型化されたマイクロホンユニットにおいても、音声信号処理後の話者音声の品質が低下するのを抑制することができる。
【００１０】
また、上記一の局面によるマイクロホン装置では、第１音声信号処理部において、全指向性マイクロホンにより取得されるデータと指向性マイクロホンにより取得されるデータとの両方が存在する場合に、これら二つのデータの減算処理を行うことによって、本発明における「減算処理」は、時々刻々変化するデータ（環境雑音を含む話者音声）を全指向性マイクロホンと指向性マイクロホンとで同時並行的に捕捉し減算して話者音声を抽出することができる分、突発性の非定常雑音を除去することにも適切に対応することができる。すなわち、環境雑音の過渡的変動に対して雑音除去処理を確実に行うことができるので、いわゆるミュージカルノイズ（雑音抑圧の副作用として生じるトーン性の雑音）が極力排除された状態の話者音声を得ることができる。これにより、明瞭性を損なわない話者音声（ミュージカルノイズが排除された話者音声）を得ることができる。また、明瞭性を有する話者音声を提供することができるので、高い音声認識性能のための音源（話者音声）を提供することができる。
【００１１】
上記一の局面によるマイクロホン装置において、好ましくは、指向性マイクロホンまたは全指向性マイクロホンからのデータが入力されデータ処理を行う第２音声信号処理部をさらに備え、第２音声信号処理部からの出力が第１音声信号処理部に入力されるように構成されている。このように構成すれば、全指向性マイクロホンが有する周波数特性と指向性マイクロホンが有する周波数特性とが電気的に略同一の特性に揃えられた状態で、第１音声信号処理部における音声信号処理（全指向性マイクロホンにより取得されるデータと指向性マイクロホンにより取得されるデータとの両方が存在する場合に、これらの二つのデータ間での減算処理（たとえば、話者音声から同じタイミングで取得された環境雑音を減算して話者音声を抽出する処理））を行うことができる。
【００１２】
上記第２音声信号処理部をさらに備える構成において、好ましくは、第２音声信号処理部は、出力レベルを調整する増幅器と、ローパスフィルタ回路との少なくとも一方を含む。このように構成すれば、第２音声信号処理部により、全指向性マイクロホンが有する感度特性（周波数特性）に対して、指向性マイクロホンが有する感度特性（周波数特性）を容易に揃えることができる。すなわち、増幅器とローパスフィルタ回路との少なくとも一方を含む第２音声信号処理部によって、全指向性マイクロホンにより取得された環境雑音を含む話者音声から指向性マイクロホンにより取得された環境雑音を除去するために必要な電気的な条件を容易に得ることができる。
【００１３】
上記第２音声信号処理部をさらに備える構成において、好ましくは、第２音声信号処理部は、全指向性マイクロホンからのデータが入力されるハイパスフィルタ回路を含む。このように構成すれば、第２音声信号処理部により、全指向性マイクロホンが有する感度特性（周波数特性）に対して、指向性マイクロホンが有する感度特性（周波数特性）を容易に揃えることができる。すなわち、ハイパスフィルタ回路を含む第２音声信号処理部によって、全指向性マイクロホンにより取得された環境雑音を含む話者音声から指向性マイクロホンにより取得された環境雑音を除去するために必要な電気的な条件を容易に得ることができる。
【００１４】
上記一の局面によるマイクロホン装置において、好ましくは、第１音声信号処理部は、全指向性マイクロホンにより取得される音声をフーリエ変換したスペクトルから、指向性マイクロホンにより取得される音声をフーリエ変換したスペクトルを減算する信号処理を行うように構成されている。このように構成すれば、全指向性マイクロホンにより取得された音声（環境雑音を含む話者音声）から指向性マイクロホンにより感度よく取得された音声（環境雑音）を減算して話者音声を容易に抽出することができる。
【００１５】
上記一の局面によるマイクロホン装置において、好ましくは、指向性マイクロホンは、双指向性マイクロホンであり、指向性感度の最も低い方向を中心として指向性感度の相対的に高い方向に向かって３０度以内の角度範囲で、双指向性マイクロホンが話者音声に向けられるように構成されている。このように構成すれば、双指向性マイクロホンをＮｕｌｌ方向を中心に指向性感度の相対的に高い方向に向かう３０度以内の非感度域内（Ｎｕｌｌ領域：指向性における感度の得られない角度範囲内）で話者音声に傾けて配置しても、双指向性マイクロホンは話者音声を拾わないとともに、話者音声と直交する方向から双指向性マイクロホンに到来する環境雑音を感度よく取得することができる。このように、指向性感度の最も低い方向（Ｎｕｌｌ方向）を中心として指向性感度の相対的に高い方向に向かって３０度以内の角度範囲で双指向性マイクロホンが話者音声に向けられていれば、実使用上、環境雑音を支障なく取得することができる。
【００１６】
上記一の局面によるマイクロホン装置において、好ましくは、指向性マイクロホンは、感度レベルがオフセット可能に構成されている。このように構成すれば、指向性マイクロホンに到来する環境雑音の方向（最大感度が得られる方向から所定の角度だけ傾けられた方向）に起因して指向性マイクロホンの感度が変化（低下）する場合においても、感度レベルをオフセット（増加）させることができるので、環境雑音が到来する方向に応じてマイク感度が変化（低下）するのを抑制することができる。すなわち、環境雑音が指向性マイクロホンに到来する角度に大きく影響を受けることなく、第１音声信号処理部における音声信号処理（話者音声から環境雑音を減算して話者音声を抽出する処理）が有する環境雑音の除去性能を均一化させることができる。
【００１７】
上記一の局面によるマイクロホン装置において、好ましくは、指向性マイクロホンは、一対の振動膜を有するとともに、一対の振動膜の各々に作用する音圧の差分に基づいて音波が検知されるように構成されており、指向性マイクロホンが有する一方側の振動膜は、全指向性マイクロホンの振動膜を兼ねている。このように構成すれば、一対の振動膜の各々に作用する音圧の差分に基づいて音波を検知する構造の指向性マイクロホンを有効に利用して、その片側の振動膜を全指向性マイクロホンの出力としても用いることができるので、指向性マイクロホンとこの指向性マイクロホンを構成しない全指向性マイクロホンとを別々に設ける場合と比較して、マイクロホン装置の部品点数が増加するのを抑制することができる。
【００１８】
この場合、好ましくは、指向性マイクロホンは、各々が振動膜を有する一対の全指向性マイクロホンにより構成される単一指向性マイクロホンであり、単一指向性マイクロホンにおける一対の全指向性マイクロホンは、話者音声の到来方向に向かって列状に配置されている。このように構成すれば、指向性感度の相対的に低い方向（Ｎｕｌｌ領域：指向性における感度の得られない角度範囲）が話者音声の到来方向に向けられ、かつ、指向性感度の相対的に高い方向から環境雑音が取得されるように、単一指向性マイクロホンを容易に配置することができる。
【００１９】
上記一の局面によるマイクロホン装置において、好ましくは、指向性マイクロホンは、一対の音孔の各々を介して互いに反対方向から単一の振動膜に到達する音圧の差分に基づいて音波が検知されるように構成されており、全指向性マイクロホンは、一方の音孔と単一の振動膜の一方側とを接続する音道内に配置されている。このように構成すれば、指向性マイクロホンを構成する音道内（空洞内部）に全指向性マイクロホンを配置することができるので、指向性マイクロホンの外部に全指向性マイクロホンを配置する場合と比較して、指向性マイクロホン内に全指向性マイクロホンを内蔵することができる分、マイクロホン装置内のマイクロホンを構成する部分（マイクロホンユニット）が大型化するのを抑制することができる。
【００２０】
この場合、好ましくは、指向性マイクロホンは、双指向性マイクロホンであり、双指向性マイクロホンにおける一対の音孔は、話者音声の到来方向と交差する方向に沿って列状に配置されている。このように構成すれば、指向性感度の相対的に低い方向（Ｎｕｌｌ領域：指向性における感度の得られない角度範囲）が話者音声の到来方向に向けられ、かつ、指向性感度の相対的に高い方向（話者音声の到来方向と交差する方向）から環境雑音が取得されるように、双指向性マイクロホンを容易に配置することができる。
【００２１】
上記一の局面によるマイクロホン装置において、好ましくは、全指向性マイクロホンにより取得された音が、第１音声信号処理部を介さずに出力されるように構成されている。このように、全指向性マイクロホンにより取得された音（環境雑音を含む話者音声）をそのままスピーカなどから出力させる拡声機能付きのマイクロホン装置に対しても本発明による音声信号処理（全指向性マイクロホンにより取得されるデータ（話者音声）と指向性マイクロホンにより取得されるデータ（環境雑音を含む話者音声）との両方が存在する場合に、これらの二つのデータ間での減算処理を行って環境雑音を減算して話者音声を抽出する処理）の機能を付加することができる。この点で、本発明は、有用性（実用性）が高い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上記のように、小型化されたマイクロホンユニットにおいても、音声信号処理後の話者音声の品質が低下するのを抑制することが可能なマイクロホン装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態によるマイクロホンユニットが内蔵された携帯情報端末の構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるマイクロホンユニットが内蔵された携帯情報端末の構成を示した下面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による携帯情報端末におけるマイクロホンユニットの構成を示した上面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による携帯情報端末におけるマイクロホンユニットが有する指向性パターンに対する話者音声と環境雑音との配置関係を示した概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態による携帯情報端末におけるマイクロホンユニットと音声信号処理部とのブロック構成を示した図である。
【図６】本発明の第１実施形態による携帯情報端末において全指向性マイクロホンが有する感度数特性と、指向性マイクロホンが有する調整前後の感度特性との関係を示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態によるマイクロホンユニットが内蔵されたタブレット端末の構成を示した斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態によるマイクロホンユニットが内蔵されたタブレット端末の構成を示した上面図である。
【図９】本発明の第２実施形態によるタブレット端末におけるマイクロホンユニットの構成を示した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるタブレット端末におけるマイクロホンユニットが有する指向性パターンに対する話者音声と環境雑音との配置関係を示した概略図である。
【図１１】本発明の第３実施形態によるタブレット端末におけるマイクロホンユニットの構成を示した図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による携帯情報端末におけるマイクロホンユニットと音声信号処理部とのブロック構成を示した図である。
【図１３】本発明の第５実施形態による携帯情報端末における増幅率の自動調整に関する制御処理フローを示した図である。
【図１４】本発明の第１変形例による携帯情報端末におけるマイクロホンユニットと音声信号処理部とのブロック構成を示した図である。
【図１５】本発明の第２変形例による携帯情報端末におけるマイクロホンユニットと音声信号処理部とのブロック構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による携帯情報端末１００の構成について説明する。なお、携帯情報端末１００は、本発明の「マイクロホン装置」の一例である。
【００２６】
本発明の第１実施形態による携帯情報端末１００は、図１に示すように、タッチパネル式の表示部１０と、表示部１０を取り囲むとともに装置本体の外形を形成する筐体２０とを備えている。ここで、携帯情報端末１００として、たとえば、スマートフォンが挙げられる。すなわち、携帯情報端末１００は、ユーザの指などによる直接的な機器操作によって所定の動作が実行されることに加えて、ユーザ（話者）が発した話者音声１を記録したり、電話回線（無線通信）を介して他の通信機器に話者音声１を発信したりする機能を有している。
【００２７】
携帯情報端末１００は、Ｚ方向に厚みＤ１（たとえば、約６ｍｍ）を有して薄板状に形成されている。また、筐体２０は、表示部１０を露出させる矩形形状を有する開口部２１と、開口部２１を囲む枠状の上面２２（Ｚ１側）と、各々が短手方向（Ｘ方向）に延びるとともに上面２２と直交する上端面２３（Ｙ１側）および下端面２４（Ｙ２側）と、各々が長手方向（Ｙ方向）に延びるとともに上面２２および上端面２３（下端面２４）と直交する側端面２５（Ｘ１側）および側端面２６（Ｘ２側）とを有している。ここで、上端面２３（下端面２４）は、たとえば、約６０ｍｍの長さ（Ｘ方向）を有している。
【００２８】
また、携帯情報端末１００は、通話相手先の音声などを出力するスピーカ１１と、所定の機器操作を行う際に押下（タッチ）される操作ボタン１２とが、上面２２の所定位置にそれぞれ設けられている。また、携帯情報端末１００は、通信用のケーブル（図示せず）が接続されるコネクタ部１３が下端面２４のＸ方向の中央部近傍に設けられている。
【００２９】
また、図１および図２に示すように、筐体２０の下端面２４の内側に、小型のマイクロホンユニット５０（外形を破線で示す）が設けられている。マイクロホンユニット５０は、Ｚ方向に約３ｍｍの幅（携帯情報端末１００の厚みＤ１の約半分）を有するとともに、Ｘ方向に約７ｍｍの幅を有している。この非常に小型化されたマイクロホンユニット５０は、Ｘ方向の中心位置がコネクタ部１３の中心位置よりも下端面２４の一方側（Ｘ２側）に所定距離（たとえば、約２０ｍｍ程度）寄せられた状態で筐体２０の内部に収納されている。
【００３０】
また、マイクロホンユニット５０は、遠方の環境雑音３を抑圧して近接音（口元の音）のみを捕らえる接話型マイクロホンとして機能するように構成される。その一方で、図２に示すように、話者とマイクロホンユニット５０（携帯情報端末１００）とが距離Ｌ１を有している状態でも話者音声１を拾うことが可能に構成されている。ここで、距離Ｌ１は、最大で約２５０ｍｍ（最小値は約４０ｍｍ程度）を想定している。すなわち、明視距離（ユーザ（話者）が目を疲れさせずに表示部１０をはっきり見ることが可能な最短距離）だけ携帯情報端末１００が離された状況下でも、マイクロホンユニット５０が支障なく話者音声１を拾うことが可能に構成されている。
【００３１】
また、マイクロホンユニット５０は、図３に示すように、約１ｍｍの内径を有する一対の音孔５１（Ｘ１側）および音孔５２（Ｘ２側）と、音孔５１から矢印Ｘ２方向に沿って内部を延びる音道５３と、音孔５２から矢印Ｘ１方向に沿って内部を延びる音道５４と、音道５３および音道５４を互いに遮断するように設けられた差動型の振動膜５５とを有している。なお、音孔５１と音孔５２とは、約５ｍｍ程度、互いに離間した状態で、話者音声１（図２参照）の到来するＺ方向と略直交するＸ方向に沿って列状に配置されている。また、音孔５１および５２と、音道５３および５４と、振動膜５５とによって、双指向性マイクロホン６２が形成されている。すなわち、一対の音孔５１および音孔５２を介して入力される音圧の各々は、振動膜５５の一方表面（Ｘ１側）および他方表面（Ｘ２側）へと伝達される。そして、振動膜５５が一方表面と他方表面との音圧の差圧によって振動することによって、この振動変化が電気信号として双指向性マイクロホン６２から出力される。なお、双指向性マイクロホン６２は、本発明の「指向性マイクロホン」の一例である。
【００３２】
また、双指向性マイクロホン６２は、図２および図４に示すように、略８の字状の指向性パターン（２点鎖線１０１により指向性の範囲を示す）を有している。この場合、音孔５１および音孔５２の中心同士を結ぶ方向（Ｘ方向）に対する感度が最も大きく、この方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｚ方向）には感度が最も小さくなる（感度がない）ように構成されている。また、図４において、略８の字状の指向性パターンから外れる角度範囲（図において、互いに交差する２本の破線１０２により挟まれた左右に角度α１を有する領域内）は、音波（音声）の感度を全く持たない方向であり、いわゆるＮｕｌｌ領域（非感度域）として知られている。なお、筐体２０の下端面２４にも約１ｍｍの内径を有する一対の孔２４ａおよび孔２４ｂが約５ｍｍ程度の離間距離を有して形成されている。そして、下端面２４における孔２４ａの裏側に音孔５１が重ねられ、孔２４ｂの裏側に音孔５２が重ねられるようにしてマイクロホンユニット５０は配置されている。
【００３３】
また、図３に示すように、１つの全指向性マイクロホン６１（破線で示す）が、音道５３の内部空間に組み込まれている。すなわち、マイクロホンユニット５０は、全指向性マイクロホン６１と、双指向性マイクロホン６２とを備えている。なお、全指向性マイクロホン６１には、全指向型の振動膜６１ａが内蔵されており、音道５３内において音孔５１を介して到来する環境雑音３および話者音声１の両方を同時に取得する機能を有している。そして、全指向性マイクロホン６１は、３６０度の指向性パターン（図４において２点鎖線１０３により指向性を示す）を有しており、振動膜６１ａが全方位から同じ感度で音波（音声）を検知して電気信号を出力する機能を有している。なお、全指向性マイクロホン６１は、指向性を持たないいわゆる無指向性マイクロホンである。
【００３４】
また、図５に示すように、携帯情報端末１００は、マイクロホンユニット５０から出力された電気信号（音声信号）に所定の音声信号処理を行うための音声信号処理部７０を備えている。すなわち、全指向性マイクロホン６１および双指向性マイクロホン６２は、それぞれ、音声信号処理部７０に電気的に接続されている。そして、音声信号処理部７０を通過した電気信号（音声信号）が携帯情報端末１００における装置本体側の制御回路部（図示せず）に出力されるように構成されている。
【００３５】
また、音声信号処理部７０は、後述する音声信号処理を行うための第１音声信号処理部７０ａ（破線で範囲を示す）と、第１音声信号処理部７０ａに入力される双指向性マイクロホン６２から出力された電気信号（音声信号）に対して所定の音声信号処理（前処理）を行うための第２音声信号処理部７０ｂ（破線で範囲を示す）とを有している。
【００３６】
第１音声信号処理部７０ａは、高速フーリエ変換を行って電気信号（音声信号）の周波数特性（スペクトル）を得るためのＦＦＴ（高速フーリエ変換）部７１およびＦＦＴ（高速フーリエ変換）部７２と、減算器７３と、逆フーリエ変換を行って周波数特性（スペクトル）から電気信号（音声信号）を得るためのＩＦＦＴ（高速逆フーリエ変換）部７４とによって構成されている。また、全指向性マイクロホン６１が、ＦＦＴ部７１に電気的に接続されるとともに、双指向性マイクロホン６２が、ＦＦＴ部７２に電気的に接続されている。減算器７３は、ＦＦＴ部７１により得られたスペクトルから、ＦＦＴ部７２により得られたスペクトルを取り除く（減算する）役割を有している。また、減算器７３の下流側に配置されたＩＦＦＴ部７４は、端子８１に接続されている。そして、ＩＦＦＴ部７４により得られた音声信号（雑音が低減された後の音声信号）は、端子８１を介して装置本体側の制御回路部（図示せず）に出力されるように構成されている。
【００３７】
第２音声信号処理部７０ｂは、双指向性マイクロホン６２と第１音声信号処理部７０ａとの間に配置されている。また、第２音声信号処理部７０ｂは、双指向性マイクロホン６２から出力された電気信号（音声信号）の感度レベルを調整するための増幅器７５と、増幅器７５の下流側に接続されたローパスフィルタ回路７６とによって構成されている。すなわち、第２音声信号処理部７０ｂは、双指向性マイクロホン６２から出力された電気信号（音声信号）が有する電気的な条件を調整して、第１音声信号処理部７０ａにおける音声信号処理（背景雑音信号の除去処理）を効果的に得ることを目的に設けられている。
【００３８】
携帯情報端末１００では、図１に示すように、全指向性マイクロホン６１と双指向性マイクロホン６２とを有するマイクロホンユニット５０が下端面２４の内側の狭小領域に設けられ、かつ、マイクロホンユニット５０は、音声信号処理部７０を介して装置本体側の制御回路部（図示せず）に接続されている。また、マイクロホンユニット５０に内蔵されている双指向性マイクロホン６２の向き（略８の字状の指向性パターンの向き）が、音声信号処理部７０による音声信号処理（背景雑音信号（ノイズ信号）の除去処理）の効果を適切に得ることを意図した方向に向けられている。これにより、携帯情報端末１００においてマイクロホンユニット５０によりユーザの音声（話者音声１）が入力された際、以下の音声信号処理（背景雑音信号の除去処理）が行われるように構成されている。
【００３９】
より具体的には、第１実施形態では、図１および図２に示すように、マイクロホンユニット５０は、双指向性マイクロホン６２が、指向性感度の相対的に低いＮｕｌｌ方向（表示部１０側が面する矢印Ｚ１方向）が話者（音源）から発せられる話者音声１に向けられることで指向性感度の相対的に高い方向（Ｚ方向と直交するＸ方向に主に沿った方向）から環境雑音３を取得することが可能なように筐体２０内に設置されている。また、マイクロホンユニット５０が上記した方向に設置された状態で、図５に示すように、音声信号処理部７０（第１音声信号処理部７０ａ）において、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１と、双指向性マイクロホン６２により取得される環境雑音３との両方が存在する場合に、これら二つのデータの減算処理（環境雑音３を含む話者音声１から環境雑音３を減算する音声信号処理（背景雑音信号の除去処理））が行われるように構成されている。ここで、全指向性マイクロホン６１および双指向性マイクロホン６２によりそれぞれ取得されるデータが存在する場合とは、双指向性マイクロホン６２により全指向性マイクロホン６１と同じタイミングで環境雑音３が取得される場合も含まれる。なお、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１は、本発明の「全指向性マイクロホンにより取得されるデータ」の一例である。また、双指向性マイクロホン６２により取得される環境雑音３は、本発明の「指向性マイクロホンにより取得されるデータ」の一例である。
【００４０】
すなわち、第１音声信号処理部７０ａは、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１をＦＦＴ部７１にてフーリエ変換してスペクトル空間にマッピングされたスペクトルから、双指向性マイクロホン６２により取得される環境雑音３をＦＦＴ部７２にてフーリエ変換してスペクトル空間にマッピングされたスペクトルを減算器７３にて減算する。そして、環境雑音３が低減されたスペクトルをＩＦＦＴ部７４にて逆フーリエ変換して実時間空間に戻す処理が行われて環境雑音３が極力除去された話者音声１を抽出するような音声信号処理を行うように構成されている。
【００４１】
なお、全指向性マイクロホン６１は、時々刻々変化する環境雑音３を含んだ話者音声１を拾う。また、双指向性マイクロホン６２は、時々刻々変化する環境雑音３を拾う。そして、第１音声信号処理部７０ａでは、全指向性マイクロホン６１が拾った時々刻々変化する環境雑音３を含んだ話者音声１に基づく電気信号（音声信号）と、双指向性マイクロホン６２が拾った時々刻々変化する環境雑音３に基づく電気信号（音声信号）とを、各々独立的かつ同時進行的に高速フーリエ変換して連続的なスペクトル減算処理を行っている。そして、連続的なスペクトル減算処理が行われた後の電気信号（音声信号）を高速逆フーリエ変換して話者音声１を抽出している。
【００４２】
なお、一例として、高速フーリエ変換時の処理条件として、フレーム長を５ｍｓ、フレーム周期を２．６ｍｓ、窓関数をハミング窓として設定した。また、この条件下で、話者（音源）とマイクロホンユニット５０との距離Ｌ１（図２参照）を約２５０ｍｍ、環境雑音３の音源を双指向性マイクロホン６２の最大感度方向（Ｘ方向）に沿ってマイクロホンユニット５０から約１ｍだけ離れた位置に配置した。そして、話者（音源）から発せられる話者音声１であって音声信号処理部７０（第１音声信号処理部７０ａ）による音声信号処理後の話者音声１を実測した。その結果、話者音声１と環境雑音３のＳＮ比（信号対ノイズ比）が約２０ｄＢであり、背景雑音信号の除去処理として良好な結果を得ることが可能であることが分かった。
【００４３】
なお、第１音声信号処理部７０ａにおいては、スペクトル減算処理時にマイナス値になる場合（所定の周波数において話者音声１が有するスペクトルの大きさよりも環境雑音３が有するスペクトルの大きさが大きい場合）は、減算値を「ゼロ」に置き換えるようにしてもよい。
【００４４】
また、第１実施形態では、第２音声信号処理部７０ｂ（図５参照）は、全指向性マイクロホン６１が有する周波数特性に対して双指向性マイクロホン６２が有する周波数特性を近似させるための音声信号処理を行う機能を有している。すなわち、双指向性マイクロホン６２から出力された電気信号（音声信号）は、まず、増幅器７５（図５参照）によって最大感度レベルがオフセットされるように構成されている。この場合、双指向性マイクロホン６２は、略８の字状の指向性パターン（２点鎖線１０１）を有しているので、環境雑音３の方向（最大感度が得られるＸ方向から所定の角度だけＺ１方向またはＺ２方向に傾けられた方向）により感度が変化する。一例として、最大感度軸（Ｘ方向）に対して約４５度の方向から到来する環境雑音３は、その感度レベルが全体に約３ｄＢ低下する。したがって、環境雑音３の到来方向により感度レベルが異なるのを均一化するためには、感度が約３ｄＢ高くオフセットされるように増幅器７５の特性が調整されていればよい。また、これにより、環境雑音３が双指向性マイクロホン６２に到来する角度に大きく影響を受けることなく、第１音声信号処理部７０ａにおける音声信号処理（背景雑音信号の除去処理）が有する環境雑音３の除去性能を均一化させることが可能になる。
【００４５】
また、電気信号（音声信号）が増幅器７５の下流側のローパスフィルタ回路７６（図５参照）を通過することによって、双指向性マイクロホン６２が元々有している感度特性（周波数特性）が平坦化されるように構成されている。これにより、ローパスフィルタ回路７６通過後の感度特性（周波数特性）は、全指向性マイクロホン６１が有する感度特性（周波数特性）により近付けられるように構成されている。
【００４６】
一例として、図６に示すように、まず、全指向性マイクロホン６１は、平坦性を有する（周波数に関係なく略一定の感度を有する）周波数特性Ａ（太い実線で示す）を有している。これに対して、双指向性マイクロホン６２は、第２音声信号処理部７０ｂ（図５参照）に入力される前の元々の状態では、周波数特性Ｂ（細い実線で示す）を有している。ここで、折れ曲がる周波数特性Ｂのうちの特性Ｂ１（傾斜した直線部分）は、双指向性マイクロホン６２の遠方（約０．５ｍ以上の遠方）からの環境雑音３に対する特性（最大感度）であり、周波数の増加とともに増大（約＋６ｄＢの上り勾配）して、約４ｋＨｚ近辺で全指向性マイクロホン６１の周波数特性Ａと交差する。また、双指向性マイクロホン６２は、低域周波数域では、約０．５ｋＨｚ以下では、平坦な特性Ｂ２になり、そのレベルは、全指向性マイクロホン６１の平坦な周波数特性Ａよりも約２０ｄＢ低い状態になっている。
【００４７】
したがって、双指向性マイクロホン６２の出力信号を増幅器７５（図５参照）に通過させることによって、まず、双指向性マイクロホン６２の周波数特性Ｂ（特性Ｂ２＋特性Ｂ１）を、全体的に約２０ｄＢだけゲイン（利得）を増幅させて、全指向性マイクロホン６１の周波数特性Ａに近づける。次に、０．５ｋＨｚの部分に約−６ｄＢの下り勾配を有するように設定されたローパスフィルタ回路７６を入れることによって、周波数特性Ｂの平坦化が図られる。このようにして、周波数特性Ｂを周波数特性Ａと同じような周波数特性Ｃ（太い破線で示す）に調整するように構成されている。第２音声信号処理部７０ｂでは、周波数特性Ｂから周波数特性Ｃへと双指向性マイクロホン６２の感度特性が変更される。そして、図５に示すように、増幅器７５とローパスフィルタ回路７６とによる音声信号処理（双指向性マイクロホン６２の感度特性が変更処理）の後、第１音声信号処理部７０ａにおいてスペクトル減算処理が行われる。
【００４８】
このように、全指向性マイクロホン６１が有する周波数特性に対して双指向性マイクロホン６２が有する周波数特性を近似させるための信号処理が第２音声信号処理部７０ｂにより行われた後、第１音声信号処理部７０ａにおいて、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１から、双指向性マイクロホン６２により取得されかつ第２音声信号処理部７０ｂによる信号処理が行われた後の環境雑音３を減算して、環境雑音３が低減された話者音声１を抽出する音声信号処理（背景雑音信号の除去処理）が行われるように構成されている。
【００４９】
また、第１実施形態では、図４に示すように、双指向性マイクロホン６２は、指向性感度の最も低いＮｕｌｌ方向（Ｚ方向）を中心軸として最大感度軸（Ｘ方向）に向かって一方側（Ｘ１側）または他方側（Ｘ２側）に３０度以内の角度範囲を有して話者音声１に向けられるように構成されている。すなわち、左右に設けられた角度α１の最大値はそれぞれ３０度であり、この角度α１の範囲内において話者音声１が双指向性マイクロホン６２に到来する（ただし話者音声１は拾われない）ようにマイクロホンユニット５０の配置位置が設定されている。
【００５０】
たとえば、図２において、携帯情報端末１００の中心位置（Ｘ方向）からＸ２側に約２０ｍｍ程度寄せられた位置にマイクロホンユニット５０が配置されている場合には、距離Ｌ１は、約４０ｍｍ以上確保されていれば上記要件が満たされる。したがって、話者が明視距離（距離Ｌ１＝約２５０ｍｍ）の位置から話者音声１を発した場合には、話者音声１は、角度α１の範囲内に十分に収まっている状態で環境雑音３のみがマイクロホンユニット５０（双指向性マイクロホン６２）に拾われる。また、明視距離だけ離れた位置からの話者音声１に対して、環境雑音３は、ほぼ直交する関係にあるので、略Ｚ方向から到来する話者音声１が、Ｘ１側またはＸ２側に回り込んで双指向性マイクロホン６２が主として拾う環境雑音３に影響を与えることもない。
【００５１】
実測では、話者音声１の環境雑音３への回り込み（話者音声１の矢印Ｚ２方向から矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向への回り込み）の影響は、約−２０ｄＢであり、環境雑音３への影響は無視できる程度と考えられる。その一方で、話者音声１と直交するＸ１方向またはＸ２方向から双指向性マイクロホン６２に到来する環境雑音３は、感度よく取得される。したがって、指向性感度の最も低いＮｕｌｌ方向を中心として最大感度軸（Ｘ方向）に向かって一方側または他方側に３０度以内の角度範囲で双指向性マイクロホン６２が話者音声１に向けられていれば、実使用上、環境雑音３は支障なく取得される。したがって、話者の話者音声１の位置が、携帯情報端末１００の表示部１０から明視距離（約２５０ｍｍ程度）だけ離れていても、話者音声１と環境雑音３との分離が可能である。
【００５２】
また、さらなる考察として、話者音声１を、マイクロホンユニット５０（双指向性マイクロホン６２）に近付けるほど、話者音声１の回り込み（図２においては話者音声１の矢印Ｚ２方向から矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向への回り込み）の影響はさらに小さくなる。このため、双指向性マイクロホン６２のＮｕｌｌ方向を話者音声１に向けた場合の話者音声１から環境雑音３を分離する性能が向上される点は、実験的にも確認済みである。加えて、遠方からの環境雑音３は、周囲の環境の影響を受けて反射および回折などを繰り返すため、双指向性マイクロホン６２が有する非感度域（Ｎｕｌｌ方向）の鋭いくびれ形状は緩和される傾向になる。これにより、最大感度軸（Ｘ方向）を中心に広い角度に亘って環境雑音３の感度が高まり、双指向性マイクロホン６２を雑音センサとして有効に機能させることが可能になる。なお、話者音声１を双指向性マイクロホン６２のＮｕｌｌ方向の中心から最大感度軸（Ｘ方向）方向に±２０度程度に傾けて配置しても環境雑音３への影響は約−１０ｄＢと小さい。さらには、話者音声１をＮｕｌｌ方向の中心から最大感度軸（Ｘ方向）方向に±３０度程度に傾けて配置しても環境雑音３への影響は約−６ｄＢであり、いずれの条件においても実用上許容範囲であると考えられる。
【００５３】
これにより、携帯情報端末１００では、話者（ユーザ）が明視距離程度（約２５０ｍｍ程度）離れた位置から話者音声１を発した場合であっても、マイクロホンユニット５０に内蔵されている双指向性マイクロホン６２の指向特性（略８の字状の指向性パターン）を考慮した向きが適切に設定され、かつ、双指向性マイクロホン６２の指向特性を考慮した向きに合わせるようにして独自の音声信号処理（背景雑音信号の除去処理）が構成された音声信号処理部７０を備えているので、話者が発した音声（環境雑音３が元々含まれる話者音声１）から、環境雑音３を明確に区別（判別）するとともに環境雑音３を極力取り除いて、元の話者音声１をありのままに近い状態で抽出することが可能とされている。
【００５４】
また、第１実施形態では、図５に示すように、全指向性マイクロホン６１とＦＦＴ（高速フーリエ変換）部７１との間において全指向性マイクロホン６１の出力が分岐される配線７７が音声信号処理部７０に設けられている。なお、配線７７は、端子８２に接続されている。これにより、携帯情報端末１００では、装置本体側の切替操作などにより、全指向性マイクロホン６１により取得された話者音声１が、音声信号処理部７０を介さずに装置本体のスピーカ１１から拡声された状態で出力されたり、全指向性マイクロホン６１により取得された話者音声１が音声信号処理部７０を介さずに音声通話として他の通信機器に出力されることも可能に構成されている。第１実施形態における携帯情報端末１００は、上記のように構成されている。
【００５５】
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５６】
すなわち、第１実施形態では、上記のように、全指向性マイクロホン６１と、指向性感度の相対的に低いＮｕｌｌ方向が話者音声１に向くことにより指向性感度の相対的に高い方向から環境雑音３を取得する双指向性マイクロホン６２と、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１から、双指向性マイクロホン６２により取得される環境雑音３を減算して、環境雑音３が低減された話者音声１を抽出する音声信号処理を行う第１音声信号処理部７０ａとを備える。これにより、全指向性マイクロホン６１が独立的に取得する環境雑音３を含む話者音声１と、双指向性マイクロホン６２が独立的に取得する環境雑音３との同時進行的かつ連続的な音声信号処理に基づいて背景雑音信号の除去を行うことができる。すなわち、従来のスペクトルサブトラクション法を用いて、リアルタイムで取得される環境雑音３を含む話者音声１から話者音声１の途絶えた無音区間中（主音声のない空き時間中）に取得される環境雑音３の推定値（平均値）を減算する手法を用いる場合と異なり、環境雑音３を含む話者音声１から同一時刻に存在する環境雑音３を減算して話者音声１を抽出することができる分、ありのままに近い主音声（より自然に近い状態の話者音声１）を得ることができる。なお、全指向性マイクロホン６１と、指向性感度の相対的に低いＮｕｌｌ方向が話者音声１に向くことにより指向性感度の相対的に高い方向から環境雑音３を取得する双指向性マイクロホン６２とを備えることによって、環境雑音３を取得する双指向性マイクロホン６２の感度を必要以上に高める必要がなく携帯情報端末１００を構成するマイクロホンユニット５０の小型化が図られる。これらにより、小型化されたマイクロホンユニット５０においても、音声信号処理後の話者音声１の品質が低下するのを抑制することができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、第１音声信号処理部７０ａにおいて、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１から、双指向性マイクロホン６２により取得される環境雑音３を減算する音声信号処理を行うことによって、第１音声信号処理部７０ａにより行われる音声信号処理は、時々刻々変化する環境雑音３を含む話者音声１を全指向性マイクロホン６１と指向性マイクロホン６２とで同時並行的に捕捉し減算して話者音声１を抽出することができる分、突発性の非定常雑音を除去することにも適切に対応することができる。すなわち、環境雑音３の過渡的変動に対して雑音除去処理を確実に行うことができるので、いわゆるミュージカルノイズ（雑音抑圧の副作用として生じるトーン性の雑音）が極力排除された状態の話者音声１を得ることができる。これにより、明瞭性を損なわない話者音声１（ミュージカルノイズが排除された話者音声１）を得ることができる。また、明瞭性を有する話者音声１を提供することができるので、高い音声認識性能のための音源（話者音声１）を提供することができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、１つの全指向性マイクロホン６１を用いてマイクロホンユニット５０を小型に構成しているので、たとえば、複数の振動膜の位相差に基づいて話者音声１の到来方向を判定し、さらには、自己相関演算を実行して話者音声１のスペクトルを判定するような信号処理を極めて短時間で行う必要もない。したがって、処理能力の優れた高性能な信号処理プロセッサ（デジタルシグナルプロセッサ）を携帯情報端末１００に搭載する必要もないので、マイクロホンユニット５０が搭載された携帯情報端末１００を広く市場に普及させることができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、全指向性マイクロホン６１が有する周波数特性に対して双指向性マイクロホン６２が有する周波数特性を近似させるための信号処理を行う第２音声信号処理部７０ｂをさらに備える。そして、第１音声信号処理部７０ａにおいて、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１から、双指向性マイクロホン６２により取得されかつ第２音声信号処理部７０ｂによる信号処理が行われた後の環境雑音３を減算して、環境雑音３が低減された話者音声１を抽出する音声信号処理を行うように構成する。これにより、第２音声信号処理部７０ｂにより、全指向性マイクロホン６１が有する周波数特性と双指向性マイクロホン６２が有する周波数特性とが電気的に略同一の特性に揃えられた状態で、第１音声信号処理部７０ａにおける音声信号処理（話者音声１から同じタイミングで取得された環境雑音３を減算して話者音声１を抽出する処理）を行うことができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、双指向性マイクロホン６２と第１音声信号処理部７０ａとの間に配置され、出力レベルを調整する増幅器７５とローパスフィルタ回路７６とがこの順に接続されて第２音声信号処理部７０ｂを構成する。これにより、第２音声信号処理部７０ｂにより、全指向性マイクロホン６１が有する感度特性（周波数特性）に対して、双指向性マイクロホン６２が有する感度特性（周波数特性）を容易に揃えることができる。すなわち、増幅器７５とローパスフィルタ回路７６とがこの順に接続された第２音声信号処理部７０ｂによって、全指向性マイクロホン６１により取得された環境雑音３を含む話者音声１から双指向性マイクロホン６２により取得された環境雑音３を除去するために必要な電気的な条件を容易に得ることができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１をフーリエ変換したスペクトルから、双指向性マイクロホン６２により取得される環境雑音３をフーリエ変換したスペクトルを減算した後、環境雑音３が低減されたスペクトルを逆フーリエ変換して話者音声１を抽出する音声信号処理を行うように第１音声信号処理部７０ａを構成する。これにより、全指向性マイクロホン６１により取得された環境雑音３を含む話者音声１から、双指向性マイクロホン６２により感度よく取得された環境雑音３を減算して話者音声１を容易に抽出することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、双指向性マイクロホン６２を用いてマイクロホンユニット５０を構成する。これにより、双指向性マイクロホン６２が有する８の字状の指向性（両指向性）を有効に利用して、環境雑音３を感度よく取得することができる。また、既存の双指向性マイクロホン６２を使用して、音声信号処理後の話者音声１の品質が低下するのが抑制可能な携帯情報端末１００を容易に得ることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、指向性感度の最も低いＺ方向（Ｎｕｌｌ方向）を中心として最大感度軸（Ｘ方向）に向かって一方側（Ｘ１側）または他方側（Ｘ２側）に３０度以内の角度範囲（左右に角度α１の範囲）で、双指向性マイクロホン６２が話者音声１に向けられるように筐体２０内におけるマイクロホンユニット５０の配置を構成する。これにより、双指向性マイクロホン６２（マイクロホンユニット５０）を上記した±３０度以内の非感度域（Ｎｕｌｌ領域：指向性における感度の得られない角度範囲）内で話者音声１に傾けて配置しても、双指向性マイクロホン６２は話者音声１を拾わないとともに、話者音声１と直交するＸ１方向およびＸ２方向から双指向性マイクロホン６２に到来する環境雑音３を感度よく取得することができる。このように、指向性感度の最も低いＮｕｌｌ方向を中心として最大感度軸（Ｘ方向）に向かって一方側または他方側に３０度以内の角度範囲で双指向性マイクロホン６２が話者音声１に向けられていれば、実使用上、環境雑音３を支障なく取得することができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、双指向性マイクロホン６２は、最大感度レベルがオフセット可能に構成されている。これにより、８の字状の指向性を有する双指向性マイクロホン６２に到来する環境雑音３の方向（最大感度が得られる方向から所定の角度だけ傾けられた方向）に起因して双指向性マイクロホン６２の感度が変化（低下）する場合においても、最大感度レベルをオフセット（増加）させることができるので、環境雑音３が到来する方向に応じてマイク感度が変化（低下）するのを抑制することができる。すなわち、環境雑音３が双指向性マイクロホン６２に到来する角度に大きく影響を受けることなく、第１音声信号処理部７０ａにおける音声信号処理（環境雑音３を含む話者音声１から環境雑音３を減算して話者音声１を抽出する処理）が有する環境雑音３の除去性能を均一化させることができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、音孔５１および音孔５２の各々を介して互いに反対方向から単一の振動膜５５に到達する音圧の差分に基づいて音波が検知されるように双指向性マイクロホン６２を構成する。そして、一方の音孔５１と振動膜５５の一方側（Ｘ１側）とを接続する音道５３内に全指向性マイクロホン６１を配置するようにマイクロホンユニット５０を構成する。これにより、双指向性マイクロホン６２を構成する音道５３内（空洞内部）に全指向性マイクロホン６１を配置することができるので、双指向性マイクロホン６２の外部に全指向性マイクロホン６１を配置する場合と比較して、双指向性マイクロホン６２内に全指向性マイクロホン６１を内蔵することができる分、マイクロホンユニット５０が大型化するのを抑制することができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、双指向性マイクロホン６２を構成する一対の音孔５１および５２を話者音声１の到来するＺ方向と略直交するＸ方向に沿って列状に配置するように構成する。これにより、指向性感度の相対的に低い方向（Ｎｕｌｌ領域：指向性における感度の得られない角度範囲）が話者音声１の到来方向（矢印Ｚ１方向）に向けられ、かつ、指向性感度の相対的に高い方向（話者音声１の到来方向と交差する矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向）から環境雑音３が取得されるように、双指向性マイクロホン６２を筐体２０の内部に容易に配置することができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、全指向性マイクロホン６１により取得された話者音声１を、第１音声信号処理部７０ａを介さずに出力するための配線７７および端子８２を設ける。このように、環境雑音３を含む話者音声１をそのままスピーカ１１などから出力させる拡声機能付きの携帯情報端末１００に対しても第１音声信号処理部７０ａによる音声信号処理（環境雑音３を含む話者音声１から環境雑音３を減算して話者音声１を抽出する処理）の機能を付加することができる。この点で、有用性（実用性）の高い携帯情報端末１００を提供することができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、図１、図５および図７〜図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態によるタブレット端末２００では、上記第１実施形態と異なり、単一指向性マイクロホン２７０を使用して、マイクロホンユニット２５０を構成した例について示す。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。なお、タブレット端末２００は、本発明の「マイクロホン装置」の一例である。また、単一指向性マイクロホン２７０は、本発明の「指向性マイクロホン」の一例である。
【００６９】
本発明の第２実施形態によるタブレット端末２００は、図７に示すように、タッチパネル式の表示部２１０と、表示部２１０を取り囲むとともに装置本体の外形を形成する筐体２２０とを備えている。ここで、タブレット端末２００は、携帯情報端末１００（図１参照）よりも大きい。また、タブレット端末２００においても、ユーザの指などによる直接的な機器操作によって所定の動作が実行されることに加えて、ユーザ（話者）が発した話者音声１を記録したり、インターネット回線（無線通信）を介して他の通信機器に話者音声１を発信したりする機能を有している。
【００７０】
タブレット端末２００は、Ｚ方向に厚みＤ２（たとえば、約１２ｍｍ）を有して薄板状に形成されている。また、筐体２２０は、表示部２１０を露出させる矩形形状を有する開口部２２１と、開口部２２１を囲む枠状の上面２２２（Ｚ１側）と、各々が長手方向（Ｘ方向）に延びるとともに上面２２２と直交する上端面２２３（Ｙ１側）および下端面２２４（Ｙ２側）と、各々が短手方向（Ｙ方向）に延びるとともに上面２２２および上端面２２３（下端面２２４）と直交する側端面２２５（Ｘ１側）および側端面２２６（Ｘ２側）とを有している。ここで、上端面２２３（下端面２２４）は、たとえば、約２１０ｍｍの長さ（Ｘ方向）を有している。
【００７１】
また、タブレット端末２００は、音声などを出力するスピーカ（図示せず）と、所定の機器操作を行う際に押下（タッチ）される操作ボタン２１２とが設けられている。また、タブレット端末２００は、通信用のケーブル（図示せず）が接続されるコネクタ部２１３ａおよび２１３ｂが側端面２２５に設けられている。
【００７２】
また、図７および図８に示すように、筐体２２０の上端面２２３の内側に、小型のマイクロホンユニット２５０（外形を破線で示す）が設けられている。マイクロホンユニット２５０は、Ｘ方向に約５ｍｍの幅を有するとともに、Ｚ方向に約９ｍｍの幅を有している。この非常に小型化されたマイクロホンユニット２５０は、Ｘ方向の中心位置がタブレット端末２００の中心位置に揃えられた状態で筐体２２０の内部に収納されている。なお、図８では、マイクロホンユニット２５０の大きさを若干大きめに図示している。
【００７３】
また、マイクロホンユニット２５０についても、接話型マイクロホンとしての機能と、図８に示すように、話者とマイクロホンユニット２５０（タブレット端末２００）とが距離Ｌ２を有している状態で話者音声１を拾う機能とを有して構成されている。この場合も、距離Ｌ２は、最大で約２５０ｍｍを想定している。
【００７４】
また、マイクロホンユニット２５０は、図９に示すように、基板２５１に、一組の全指向性マイクロホン２６１および全指向性マイクロホン２６５が互いに近接した状態で実装されている。全指向性マイクロホン２６１は、約１ｍｍの内径を有する音孔２６２と、全指向型の振動膜２６３とを有している。同様に、全指向性マイクロホン２６５は、約０．３ｍｍの内径を有する音孔２６６と、全指向型の振動膜２６７とを有している。ここで、音孔２６６と振動膜２６７との間には通気性を有する通気性膜（図示せず）が配置されており、音孔２６６を通過した音圧はこの通気性膜を通過する際に減圧される。また、振動膜２６３と振動膜２６７とは、約７ｍｍ程度、互いに離間（Ｚ方向）している。これにより、全指向性マイクロホン２６１と全指向性マイクロホン２６５とによって、振動膜２６３に作用する音圧（電気信号）と振動膜２６７に作用する音圧（電気信号）との差分が得られるとともに、得られた差分（電気信号）に基づいて音波が検知されるように構成されている。すなわち、全指向性マイクロホン２６１と全指向性マイクロホン２６５とによって、単一指向性マイクロホン２７０が構成されている。なお、単一指向性マイクロホン２７０は、本発明の「指向性マイクロホン」の一例である。
【００７５】
また、単一指向性マイクロホン２７０は、図８および図１０に示すように、カージオイド型の指向性パターン（２点鎖線２０１により指向性の範囲を示す）を有している。この場合、音孔２６２および音孔２６６の中心同士を結ぶ方向（Ｚ方向）のうち、Ｚ２方向に対する感度が最も大きく、反対のＺ１方向には感度が最も小さくなる（感度がない）ように構成されている。また、図１０において、カージオイド型の指向性パターンから外れる角度範囲（図において、互いに交差する２本の破線２０２により挟まれた左右に角度α２を有する領域内）は、音波（音声）の感度を全く持たないＮｕｌｌ領域である。なお、単一指向性マイクロホン２７０を構成する一組の全指向性マイクロホン２６１および全指向性マイクロホン２６５は、話者音声１に向かうＺ方向に沿って列状に配置されている。なお、筐体２２０の上端面２２３には、１つの孔２２３ａが形成されている。孔２２３ａは、音孔２６２と音孔２６６との中間位置（Ｚ方向）において外部に開口している。そして、マイクロホンユニット２５０は、音孔２６２および音孔２６６が孔２２３ａに重ならない（孔２２３ａから見えない）ようにして上端面２２３の裏側に配置されている。
【００７６】
また、第２実施形態では、単一指向性マイクロホン２７０が有する一方側の振動膜２６３は、全指向性マイクロホン２６１の振動膜を兼ねている。すなわち、全指向性マイクロホン２６１は、３６０度の指向性パターン（図１０において２点鎖線２０３により指向性を示す）を有しており、振動膜２６３が全方位から同じ感度で音波（音声）を検知して電気信号を出力する機能を有している。
【００７７】
これにより、第２実施形態では、図７および図８に示すように、マイクロホンユニット２５０は、単一指向性マイクロホン２７０が、指向性感度の相対的に低いＮｕｌｌ方向（表示部２１０側が面する矢印Ｚ１方向）が話者（音源）から発せられる話者音声１に向けられることで指向性感度の相対的に高い方向（Ｚ１方向と反対のＺ２方向に主に沿ったタブレット端末２００の裏面側が面する方向）から環境雑音３を取得することが可能なように筐体２２０内に設置されている。また、マイクロホンユニット２５０が上記した方向に設置された状態で、図５に示すように、音声信号処理部７０（第１音声信号処理部７０ａ）において、全指向性マイクロホン２６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１と、単一指向性マイクロホン２７０により取得される環境雑音３との両方が存在する場合に、これら二つのデータの減算処理（環境雑音３を含む話者音声１から環境雑音３を減算する音声信号処理（ノイズ低減処理））が行われるように構成されている。ここで、全指向性マイクロホン２６１および単一指向性マイクロホン２７０によりそれぞれ取得されるデータが存在する場合とは、単一指向性マイクロホン２７０により全指向性マイクロホン２６１と同じタイミングで環境雑音３が取得される場合も含まれる。なお、全指向性マイクロホン２６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１は、本発明の「全指向性マイクロホンにより取得されるデータ」の一例である。また、単一指向性マイクロホン２７０により取得される環境雑音３は、本発明の「指向性マイクロホンにより取得されるデータ」の一例である。
【００７８】
この場合も、全指向性マイクロホン２６１は、時々刻々変化する環境雑音３を含んだ話者音声１を拾う。また、単一指向性マイクロホン２７０は、時々刻々変化する環境雑音３を拾う。そして、第１音声信号処理部７０ａでは、全指向性マイクロホン２６１が拾った時々刻々変化する環境雑音３を含んだ話者音声１に基づく電気信号（音声信号）と、単一指向性マイクロホン２７０が拾った時々刻々変化する環境雑音３に基づく電気信号（音声信号）とを各々独立的かつ同時進行的に高速フーリエ変換して連続的なスペクトル減算処理を行っている。そして、連続的なスペクトル減算処理が行われた後の電気信号（音声信号）を高速逆フーリエ変換して話者音声１を抽出している。
【００７９】
マイクロホンユニット２５０においては、話者音声１の到来方向と環境雑音３の到来方向とは、互いに反対方向（１８０度、逆の方向）の配置関係にある。このため、話者音声１が回り込みにより環境雑音３に影響を与えない。実際のところ、ユーザがテレビジョン装置（図示せず）などを視聴しながらタブレット端末２００を操作する環境では、環境雑音３と話者音声１との配置関係が、上記した関係に相当する。
【００８０】
これにより、タブレット端末２００では、話者（ユーザ）が明視距離程度（約２５０ｍｍ程度）離れた位置から話者音声１を発した場合であっても、マイクロホンユニット２５０に内蔵されている単一指向性マイクロホン２７０の指向特性を考慮した向きが適切に設定され、かつ、単一指向性マイクロホン２７０の指向特性を考慮した向きに合わせるようにして独自の音声信号処理（背景雑音信号の除去処理）が構成された音声信号処理部７０を備えているので、話者が発した音声（環境雑音３が元々含まれる話者音声１）から、環境雑音３を明確に区別（判別）するとともに環境雑音３を極力取り除いて元の話者音声１ありのままに近い状態で抽出することが可能とされている。なお、第２実施形態におけるタブレット端末２００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００８１】
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００８２】
すなわち、第２実施形態では、上記のように、単一指向性マイクロホン２７０を用いてマイクロホンユニット２５０を構成する。これにより、単一指向性マイクロホン２７０が有する指向性（単一指向性）を有効に利用して、環境雑音３を感度よく取得することができる。また、全指向性マイクロホン２６１が独立的に取得する環境雑音３を含む話者音声１と、単一指向性マイクロホン２７０が独立的に取得する環境雑音３との同時進行的かつ連続的な音声信号処理に基づいて背景雑音信号の除去を行うことができる。すなわち、環境雑音３を含む話者音声１から同一時刻に存在する環境雑音３を減算して話者音声１を抽出することができる分、ありのままに近い主音声（より自然に近い状態の話者音声１）を得ることができる。したがって、小型化されたマイクロホンユニット２５０においても、音声信号処理後の話者音声１の品質が低下するのを抑制することができる。また、既存の単一指向性マイクロホン２７０を使用して、音声信号処理後の話者音声１の品質が低下するのが抑制可能なタブレット端末２００を容易に得ることができる。
【００８３】
また、第２実施形態では、一対の振動膜２６３および振動膜２６７を有するとともに、一対の振動膜２６３および振動膜２６７の各々に作用する音圧の差分に基づいて音波が検知されるように単一指向性マイクロホン２７０を構成する。そして、単一指向性マイクロホン２７０が有する一方側の振動膜２６３は、全指向性マイクロホン２６１の振動膜２６３を兼ねている。これにより、一対の振動膜２６３および振動膜２６７の各々に作用する音圧の差分に基づいて音波を検知する構造の単一指向性マイクロホン２７０を有効に利用して、その片側の振動膜２６３を全指向性マイクロホン２６１の出力としても用いることができるので、単一指向性マイクロホン２７０とこの単一指向性マイクロホン２７０を構成しない全指向性マイクロホン２６１とを別々に設ける場合と比較して、タブレット端末２００の部品点数が増加するのを抑制することができる。
【００８４】
また、第２実施形態では、単一指向性マイクロホン２７０における一対の全指向性マイクロホン２６１および２６５を話者音声１の到来方向に向かうＺ方向に沿って列状に配置するように構成する。これにより、指向性感度の相対的に低い方向（Ｎｕｌｌ領域：指向性における感度の得られない角度範囲）が話者音声１の到来方向（矢印Ｚ１方向）に向けられ、かつ、指向性感度の相対的に高い方向（Ｚ２側）から環境雑音３が取得されるように、単一指向性マイクロホン２７０を筐体２２０の内部に容易に配置することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８５】
（第３実施形態）
次に、図５および図１１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態によるタブレット端末３００では、上記第２実施形態と異なり、全指向性マイクロホン２６１と全指向性マイクロホン２６５とからなる単一指向性マイクロホン３７０とは別に、１つの全指向性マイクロホン６１を設けてマイクロホンユニット３５０を構成した例について示す。また、図中において、上記第２実施形態と同様の構成には、上記第２実施形態と同じ符号を付して図示している。なお、タブレット端末３００は、本発明の「マイクロホン装置」の一例である。
【００８６】
すなわち、タブレット端末３００は、図１１に示すように、筐体３２０の上端面３２３の内側に小型のマイクロホンユニット３５０を備えている。マイクロホンユニット３５０は、単一指向性マイクロホン３７０と、１つの全指向性マイクロホン６１とを有している。また、全指向性マイクロホン６１は、単一指向性マイクロホン３７０とは別に基板３５１における側方（矢印Ｘ２方向側）に配置されている。
【００８７】
これにより、第３実施形態では、マイクロホンユニット３５０は、単一指向性マイクロホン３７０が、指向性感度の相対的に低い方向（矢印Ｚ１方向）が話者（音源）から発せられる話者音声１に向けられることで指向性感度の相対的に高い方向（Ｚ１方向と反対のＺ２方向に主に沿った方向）から環境雑音３を取得することが可能なように筐体３２０内に設置されている。また、マイクロホンユニット３５０が上記した方向に設置された状態で、音声信号処理部７０（図５参照）において、全指向性マイクロホン６１により取得される環境雑音３を含む話者音声１と、単一指向性マイクロホン３７０により取得される環境雑音３（単一指向性マイクロホン３７０により全指向性マイクロホン６１と同じタイミングで取得される環境雑音３）との両方が存在する場合に、これら二つのデータの減算処理（環境雑音３を含む話者音声１から環境雑音３を減算する音声信号処理（ノイズ低減処理））が行われるように構成されている。ここで、全指向性マイクロホン６１および単一指向性マイクロホン３７０によりそれぞれ取得されるデータが存在する場合とは、単一指向性マイクロホン３７０により全指向性マイクロホン６１と同じタイミングで環境雑音３が取得される場合も含まれる。なお、単一指向性マイクロホン３７０により取得される環境雑音３は、本発明の「指向性マイクロホンにより取得されるデータ」の一例である。
【００８８】
この場合も、全指向性マイクロホン６１は、時々刻々変化する環境雑音３を含んだ話者音声１を拾う。また、単一指向性マイクロホン３７０は、時々刻々変化する環境雑音３を拾う。そして、第１音声信号処理部７０ａ（図５参照）では、全指向性マイクロホン６１が拾った時々刻々変化する環境雑音３を含んだ話者音声１に基づく電気信号（音声信号）と、単一指向性マイクロホン３７０が拾った時々刻々変化する環境雑音３に基づく電気信号（音声信号）とを各々独立的かつ同時進行的に高速フーリエ変換して連続的なスペクトル減算処理を行っている。そして、連続的なスペクトル減算処理が行われた後の電気信号（音声信号）を高速逆フーリエ変換して話者音声１を抽出している。
【００８９】
これにより、タブレット端末３００では、話者（ユーザ）が明視距離程度（約２５０ｍｍ程度）離れた位置から話者音声１を発した場合であっても、マイクロホンユニット３５０に内蔵されている単一指向性マイクロホン３７０の向きが適切に設定され、かつ、単一指向性マイクロホン３７０の向きに合わせるようにして独自の音声信号処理（背景雑音信号の除去処理）が構成された音声信号処理部７０を備えているので、話者が発した音声（環境雑音３が元々含まれる話者音声１）から、環境雑音３を明確に区別（判別）するとともに環境雑音３を極力取り除いて元の話者音声１をありのままに近い状態で抽出することが可能とされている。なお、第３実施形態におけるタブレット端末３００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９０】
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００９１】
すなわち、第３実施形態では、上記のように、全指向性マイクロホン６１と単一指向性マイクロホン３７０とを別々に設けてマイクロホンユニット３５０を構成する。これによっても、全指向性マイクロホン６１が独立的に取得する環境雑音３を含む話者音声１と、単一指向性マイクロホン３７０が独立的に取得する環境雑音３との同時進行的かつ連続的な音声信号処理に基づいて背景雑音信号の除去を行うことができる。すなわち、環境雑音３を含む話者音声１から同一時刻に存在する環境雑音３を減算して話者音声１を抽出することができる分、ありのままに近い主音声（より自然に近い状態の話者音声１）を得ることができる。したがって、小型化されたマイクロホンユニット３５０においても、音声信号処理後の話者音声１の品質が低下するのを抑制することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００９２】
（第４実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態による携帯情報端末４００では、全指向性マイクロホン６１と第１音声信号処理部７０ａとの間に第２音声信号処理部４７０ｂを配置して音声信号処理部４７０を構成した例について示す。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。なお、携帯情報端末４００は、本発明の「マイクロホン装置」の一例である。
【００９３】
すなわち、図１２に示すように、第２音声信号処理部４７０ｂは、全指向性マイクロホン６１から出力された電気信号（音声信号）の感度レベルを調整するためのハイパスフィルタ回路４７６を含むように構成されている。
【００９４】
この場合、電気信号（音声信号）がハイパスフィルタ回路４７６を通過することによって、全指向性マイクロホン６１の低周波領域の感度は低下される。したがって、全指向性マイクロホン６１の感度特性（周波数特性）を双指向性マイクロホン６２の感度特性（周波数特性）に合わせる（近似させる）ように構成されている。全指向性マイクロホン６１から出力された電気信号の高周波領域に音声信号の主要部分がある場合や低周波領域の雑音が極めて大きい場合には、感度特性を揃えるためにハイパスフィルタ回路４７６を設けることが有効に作用する。なお、第４実施形態における携帯情報端末４００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９５】
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００９６】
第４実施形態では、上記のように、全指向性マイクロホン６１と第１音声信号処理部７０ａとの間に配置されたハイパスフィルタ回路４７６により第２音声信号処理部４７０ｂを構成する。これにより、第２音声信号処理部４７０ｂにより、双指向性マイクロホン６２が有する感度特性（周波数特性）に対して、全指向性マイクロホン６１が有する感度特性（周波数特性）を容易に揃えることができる。すなわち、ハイパスフィルタ回路４７６を含む第２音声信号処理部４７０ｂによって、全指向性マイクロホン６１により取得された環境雑音３を含む話者音声１から双指向性マイクロホン６２により取得された環境雑音３を除去するために必要とされる電気的な条件を容易に得ることができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９７】
（第５実施形態）
次に、図１、図２、図５および図１３を参照して、本発明の第５実施形態について説明する。この第５実施形態による携帯情報端末５００では、双指向性マイクロホン６２の感度レベルをオフセットして環境雑音３の感度の角度依存性を低減させた携帯情報端末１００（第１実施形態）とは異なる処理演算を用いて指向性マイクロホンの感度の角度依存性を低減させるように構成した例について示す。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。なお、携帯情報端末５００は、本発明の「マイクロホン装置」の一例である。
【００９８】
携帯情報端末５００は、図１および図５に示すように、携帯情報端末１００と同様のハード構成を備えている。ここで、第５実施形態では、全指向性マイクロホン６１が有する周波数特性に対して双指向性マイクロホン６２が有する周波数特性を近似させる音声信号処理が、携帯情報端末１００の場合とは別な方法で行われるように構成されている。
【００９９】
具体的には、ある一定の時間間隔で双指向性マイクロホン６２から一定以上の出力（雑音を含む音声）が得られる際に、増幅器７５（図５参照）の増幅率を徐々に変更して第１音声信号処理部７０ａにおけるスペクトル減算処理後の信号値がマイナスとなる周波数が発生する時点の増幅率に増幅器７５を調整する手法が適用される。これは、双指向性マイクロホン６２の指向性感度が高い方向（図２におけるＸ方向）のみから発生している周波数を有する音は、双指向性マイクロホン６２の感度レベルが正しく調整された場合に減算処理後の信号値がほぼゼロになる点を利用するものである。
【０１００】
すなわち、話者の存在する方向（図２におけるＺ方向）から発生している話者音声１（周波数）については双指向性マイクロホン６２の感度レベルが正しく調整された場合にも減算器７３（図５参照）による減算処理後の信号値がプラスの値となる一方、図２におけるＸ方向のみから発生している環境雑音３については双指向性マイクロホン６２の感度レベルが正しく調整された場合にも減算器７３による減算処理後の信号値がほぼゼロになるからである。携帯情報端末５００には、上述のような双指向性マイクロホン６２の感度の調整モードが備わっている。以下、この調整モードの制御処理フローについて説明する。
【０１０１】
図１３に示すように、まず、ステップＳ１では、ユーザにより携帯情報端末５００が「調整モード」に設定されているか否かが装置本体側の制御部（図示せず）により判断される。なお、「調整モード」への設定は、タッチパネル式の表示部１０（図１参照）を介してユーザにより行われる。
【０１０２】
ステップＳ１において携帯情報端末５００が「調整モード」に設定されていると判断された場合、ステップＳ２では、所定時間（たとえば２秒）が経過したか否かが判断される。そして、ステップＳ２において所定時間が経過したと判断された場合、ステップＳ３では、双指向性マイクロホン６２から一定以上の出力（音声）を有する周波数（スペクトル）が存在するか否かが判断される。
【０１０３】
ステップＳ３において双指向性マイクロホン６２から一定以上の出力（音声）を有する周波数が存在すると判断された場合、ステップＳ４では、増幅器７５（図５参照）の増幅率を所定の刻み幅で徐々に変更しながら減算器７３（図５参照）による信号値（ＦＦＴ部７１により得られた全指向性マイクロホン６１からのスペクトルから、ＦＦＴ部７２により得られた双指向性マイクロホン６２からのスペクトルを減算した信号値）がマイナスとなる周波数（スペクトル）が得られた時点での前後の増幅率の平均値が記憶（保存）される。
【０１０４】
その後、ステップＳ５では、ステップＳ４での記憶データ（増幅率の平均値）が５個以上蓄積されたか否かが判断されるとともに、ステップＳ４での記憶データが５個以上になった場合には、ステップＳ６において、記憶された直近の５個のデータ（増幅率の平均値）の中央値が増幅器７５における調整後の増幅率に設定される。その後、処理フローは、ステップＳ１に戻される。
【０１０５】
なお、ユーザがスピーカ１１（図１参照）などから発せられる音声を聴きながら双指向性マイクロホン６２の感度レベルが適切に調整された（環境雑音３が低減されたクリアな音である）と感じた時点で表示部１０を介して「調整モード」の設定が解除（オフ）された場合に、本処理フローは終了される。また、ステップＳ１においてユーザにより携帯情報端末５００の「調整モード」がオン状態に設定されていない場合には、本処理フローは行われずに終了される。また、スピーカ１１からの音声を聴きながらマイクロホンユニット５０からの出力に環境雑音３が多く含まれているとユーザが感じた場合には、再度「調整モード」がユーザによりオン状態に設定される。これにより、本処理フローが再び実行されて、増幅器７５の増幅率が自動的に調整される。なお、第５実施形態における携帯情報端末５００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０６】
第５実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１０７】
すなわち、第５実施形態では、上記のように、増幅器７５の増幅率を徐々に変更して第１音声信号処理部７０ａにおけるスペクトル減算処理後の信号値がマイナスとなる周波数が発生する時点の増幅率に増幅器７５を調整する手法を適用する。これにより、マイクロホンユニット５０が音声を取得する環境に応じて増幅器７５の増幅率を詳細に調整することができる。したがって、明瞭性を有する高品質な話者音声１を常に提供することができる。
【０１０８】
また、第５実施形態では、上記した増幅器７５の増幅率の調整モードの実行の可否をユーザ操作に基づいて行うように構成する。これにより、増幅率の調整が必要のない場合には調整モードに関する演算処理を行う必要がないので、制御部における処理負荷が軽減されて、明瞭性を有する話者音声１を遅延なく提供することができる。
【０１０９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１１０】
たとえば、上記第１および第５実施形態では、指向性マイクロホンとして双指向性マイクロホン６２を用いるとともに、上記第２実施形態では、指向性マイクロホンとして単一指向性マイクロホン２７０を用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、双指向性または単一指向性以外の、たとえば、スーパーカージオイド型またはハイパーカージオイド型の指向性パターンを有する指向性マイクロホンを用いてもより。そして、これらの指向性マイクロホンにおける指向性感度の相対的に低い方向が話者音声１に向くように配置されることにより指向性感度の相対的に高い方向から環境雑音３が取得されるようにマイクロホン装置（マイクロホンユニット）の内部を構成してもよい。
【０１１１】
また、上記第１〜第３および第５実施形態では、増幅器７５とローパスフィルタ回路７６とによって第２音声信号処理部７０ｂを構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、指向性マイクロホンの感度特性（周波数特性）が全指向性マイクロホンの感度特性（周波数特性）に揃えられていればよいので、増幅器７５およびローパスフィルタ回路７６を設けなくてもよいし、使用される指向性マイクロホンの感度特性（周波数特性）に応じて増幅器７５またはローパスフィルタ回路７６のいずれかのみによって第２音声信号処理部７０ｂを構成してもよい。たとえば、マイクロホン仕様（製造上のスペック）の差異や使用環境温度に起因して同じ音声入力について全指向性マイクロホンの感度特性（出力信号のレベル）に対する指向性マイクロホンの感度特性（出力信号のレベル）がばらつきを有する場合には、図１４に示す本発明の第１変形例のように、増幅器７５のみを設けた第２音声信号処理部１７５ｂにより携帯情報端末１０５の音声信号処理部１７５を構成してもよい。これにより、指向性マイクロホンの感度特性が全指向性マイクロホンの感度特性に効果的に揃えられる。また、同じ音声入力について全指向性マイクロホンの感度特性（出力信号のレベル）に対する指向性マイクロホンの感度特性（出力信号のレベル）がほとんど同じであるような場合には、図１５に示す本発明の第２変形例のように、増幅器７５を設けずにローパスフィルタ回路７６のみを設けた第２音声信号処理部１８５ｂにより携帯情報端末１１５の音声信号処理部１８５を構成してもよい。
【０１１２】
また、上記第１、第４および第５実施形態では、スマートフォンなどの携帯情報端末１００（４００、５００）に本発明を適用し、上記第２および第３実施形態では、タブレット端末２００（３００）に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限られない。マイクロホンユニットを備えて音声入力および音声認識機能を必要とする電子機器（音声入力装置）としての、たとえば、ノート型パソコンや、携帯型のゲーム機、マイクロホンユニット付きのヘッドセット（音響装置）、さらには、電子機器を操作するための音声入力機能付きのリモコン装置や、無線通信機器（トランシーバなどの無線機）などに、本発明を適用してもよい。
【０１１３】
また、上記第１〜第５実施形態では、全指向性マイクロホン６１（２６１）の信号出力をＦＦＴ部７１に直接入力するとともに、双指向性マイクロホン６２（単一指向性マイクロホン２７０および３７０）の信号出力を、第２音声信号処理部７０ｂを介してＦＦＴ部７２に直接入力するように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、全指向性マイクロホン６１（２６１）の信号出力が有する位相および双指向性マイクロホン６２（単一指向性マイクロホン２７０および３７０）の信号出力が有する位相をそれぞれ補正するとともに、この状態で各々の信号出力をＦＦＴ部７１およびＦＦＴ部７２に入力することが可能な、音声信号処理部をさらに設けてもよい。
【０１１４】
また、上記第１、第４および第５実施形態では、マイクロホンユニット５０を携帯情報端末１００（４００、５００）における下端面２４のＸ方向の中心位置から一方側（Ｘ２側）に約２０ｍｍずらした位置に設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、明視距離（距離Ｌ１＝約２５０ｍｍ）において話者音声１に対して±３０度以内の角度範囲に双指向性マイクロホン６２のＮｕｌｌ方向が含まれるのであれば、下端面２４内部におけるマイクロホンユニット５０の位置は約２０ｍｍ以外であってもよい。たとえば、マイクロホンユニット５０を上記第２実施形態で示したタブレット端末２００の下端面２２４（長さ：約２１０ｍｍ）に組み込む場合には、マイクロホンユニット５０を下端面２２４のＸ方向の中心位置から一方側（Ｘ２側）に約１００ｍｍ程度ずらして配置してもよい。
【０１１５】
また、上記第２および第３実施形態では、マイクロホンユニット２５０（３５０）をＸ方向の中心位置がタブレット端末２００（３００）の上端面２２３（３２３）の中心位置に揃えられた状態で筐体２２０（３２０）の内部に収納した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、指向性感度の最も低いＺ方向（Ｎｕｌｌ方向）を中心として、一方側（Ｘ１側）または他方側（Ｘ２側）にＮｕｌｌ領域内（角度α２（図１０参照）の範囲内）で単一指向性マイクロホン２７０（３７０）が話者音声１に向けられるように、マイクロホンユニット２５０（３５０）をタブレット端末２００（３００）の上端面２２３（３２３）の中心位置から一方側（他方側）にずらされた位置に配置してもよい。
【０１１６】
また、上記第５実施形態では、双指向性マイクロホン６２を備えた携帯情報端末５００に対して増幅器７５の増幅率を自動調整する手法を適用した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、単一指向性マイクロホン２７０（３７０）を備えたタブレット端末２００（３００）に対して増幅器７５の増幅率を自動調整する手法を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１  話者音声
３  環境雑音
２０、２２０  筐体
２４  下端面
５０、２５０、３５０  マイクロホンユニット
５５、振動膜
６１、２６１  全指向性マイクロホン
６２  双指向性マイクロホン（指向性マイクロホン）
６３、２７０、３７０  単一指向性マイクロホン（指向性マイクロホン）
７０、１７５、１８５、４７０  音声信号処理部
７０ａ  第１音声信号処理部
７０ｂ、１７５ｂ、１８５ｂ、４７０ｂ  第２音声信号処理部
７１、７２  ＦＦＴ部
７３  減算器
７４  ＩＦＦＴ部
７５  増幅部
７６  ローパスフィルタ回路
１００、１０５、１１５、４００、５００  携帯情報端末（マイクロホン装置）
２００、３００  タブレット端末（マイクロホン装置）
２２３、３２３  上端面
２６３、２６７  振動膜
４７６  ハイパスフィルタ回路
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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