(57)【要約】少なくとも２つ、好ましくは３つ以上の全方向性の変換素子を備えた電気音響変換装置を有する風雑音軽減装置。風を受ける構造体を風遮断素材の１以上の薄い層で覆っている。素子からの電気出力は加算され、風雑音に対する信号の比率（ＳＮ比）の向上した出力信号を提供する。この信号には更に、付加的な信号処理（フィルタ処理および／またはレベルセンシティブ（level sensitive）な信号抑止）を施す場合もある。【選択図】図２
2010519800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの変換素子と、
変換素子を覆う風遮断素材と、を有し、
風遮断素材は、大きさが１２５ミクロン未満の穴を複数有するメッシュの形となっており、また、閉じた空間を形成するように形状加工されており、風を受けると共に、変換素子を内部に格納する構成となっていること、
を特徴とする電気音響変換装置。
【請求項２】
メッシュの穴の大きさは４０乃至５０ミクロンの範囲であること、
を特徴とする請求項１に記載の電気音響変換装置。
【請求項３】
変換素子は全方向性の素子であること、
を特徴とする請求項２に記載の電気音響変換装置。
【請求項４】
風遮断素材は、フェルト素材または発泡素材の層で成ること、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気音響変換装置。
【請求項５】
風遮断素材は、複数の凸面部分を形成する形に形状加工されていること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気音響変換装置。
【請求項６】
風遮断素材は、３次元の双曲形状を成す形に形状加工されていること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気音響変換装置。
【請求項７】
風遮断素材の外表面は、狭められた部分（pinched portion）を備える形に形成されていること、
を特徴とする請求項５または６に記載の電気音響変換装置。
【請求項８】
変換素子を複数有し、変換素子はそれぞれが特定の方向を向いており、変換素子からの出力は合計されること、
を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電気音響変換装置。
【請求項９】
変換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上に配置されてユーザの口に向けられた位置にあること、
を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電気音響変換装置。
【請求項１０】
変換素子はマイク素子であり、ヘルメットに配置されてユーザの口に向けられていること、
を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電気音響変換装置。
【請求項１１】
変換素子は複数であり、半導体マイクロ製造技術を用いて製造されていること、
を特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電気音響変換装置。
【請求項１２】
各変換素子からの出力にはノイズ軽減のためにフィルタ処理が施されること、
を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電気音響変換装置。
【請求項１３】
フィルタ処理にはハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタを用いること、
を特徴とする請求項１２に記載の電気音響変換装置。
【請求項１４】
フィルタ処理では２００ＨＺを超える周波数を通過させること、
を特徴とする請求項１２または１３に記載の電気音響変換装置。
【請求項１５】
ハウジングを有し、
ハウジングの内部には請求項１乃至１４のいずれかに記載の電気音響変換装置が設置されており、ハウジングの外面は、１方向において半浸透性であり、さらに防滴性また防水性であること、
を特徴とする変換器モジュール。
【請求項１６】
前記防滴性または防水性のハウジング内で、複数の穴（perforations）が各マイク素子に隣接した位置に並べて設けてあること、
を特徴とする請求項１５に記載の変換器モジュール。
【請求項１７】
変換素子の搭載は、オーバーモールド成形されたパッケージの形でなされていること、
を特徴とする請求項１５または１６に記載の変換器モジュール。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれかに記載の電気音響変換装置または変換器モジュールが組み込まれていること、を特徴とするカメラ。
【請求項１９】
請求項１乃至１７のいずれかに記載の電気音響変換装置または変換器モジュールが組み込まれていること、を特徴とする携帯通信装置。
【請求項２０】
音声と共にデータも通信すること、
を特徴とする請求項１９に記載の携帯通信装置。
【請求項２１】
請求項１乃至１７のいずれかに記載の電気音響変換装置または変換器モジュールが組み込まれていること、を特徴とする補聴器。
【請求項２２】
請求項１乃至１７のいずれかに記載の電気音響変換装置または変換器モジュールが組み込まれていること、を特徴とする録音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気音響変換器の用法に関し、より具体的には、マイクの場合の風雑音の影響を低減する装置に関する。
【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。しかし、それらの提案は、複雑な信号処理装置の使用が前提となる場合が多く、そうした装置の使用は、マイクおよび付随のシステムのコストの大幅な上昇を招く。マイクにある種の風防部材を備え付けるといった、より単純な解決策も提案されているが、これは効果的であるものの、かさばってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際特許２００５／００６７６５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、少なくとも１つの全方向性の変換素子を、風を弱めるための風遮断素材の１以上の層で覆った形で有する、という装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
風遮断素材は、メッシュ単独または、メッシュと薄い発泡素材および／またはフェルト素材の１以上の層との組み合わせで成り、さらにメッシュの層を追加してもよい。好ましい構成として、風遮断素材は、その外面に特別な形状を持たせ、継ぎ目なく結合された複数の凸面部から成るものとしてある。本発明の発明者は、３次元の双曲形状を形成するように外面を形状加工した場合に最良の結果が達成されることを確認した。変換素子は、充分に風を受けるように形状加工した風遮断素材によって形作られた空間の内部に配置されている。
【０００６】
本技術は、全方向性のマイク素子と共に用いられて機能するものであるが、双方向性または一方向性のマイク素子と共に用いた場合でも、ある程度機能する。
また、実用では最低でも３つのマイクを用いる構成が好ましいが、マイクが１個または２個の場合でも、ここに記述する風遮断素材のメッシュは効果的な風雑音軽減効果を実現する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の効果は、音源が望ましい条件下に存在していなくとも本発明が機能するということである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明によるマイク装置の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す概略図である。
【図３】変形を施した回路を含む、本発明による更に別の装置を示すブロック図である。同図に示す強化部分の目的は、最も強く風雑音が生じているマイク素子を検知し、そこからの出力が合計回路に届かないようにすることである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明をより理解できるよう、以下、添付図面を参照しながら、本発明の例示的な実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態は、全方向性の変換素子を１または複数有する。変換素子を複数備える場合は更に、風雑音軽減の効果は、変換素子からの出力を合計して単一の出力を作り出すことで達成される。変換素子には全方向性のものを使用するのが好ましいが、一方向性または双方向性の素子を用いてもよい。ただし性能のレベルは低くなる。全方向性の変換素子には、ポート（port）がハウジング内に１つだけあって、その変換素子の振動板が、異なる方向から来る音に等しく反応するようにハウジング内部に配置されている。風雑音軽減の効果は、変換素子が音源に対して向き合う方向に関わりなく、出力を合計することによっても得られるため、変換素子同士のお互いに対する位置関係は重要ではない。ただし、最も性能が良くなるのは、各変換素子が別々の方向を向いている場合である。
【００１０】
しかし、状況によっては、各変換素子の有するポートが所望の音源から等距離にある状態となるよう、変換素子同士の位置関係を決めることもある。こうした配置では、変換素子を仮想球体の表面に配置することで、各変換素子の位置を所望の音源から完全に等距離とすることができる。
さらに、マイクについては風から保護すべきであり、そのために薄い風遮断素材を用い、風遮断素材でマイクを囲むか、少なくとも全マイク素子に共通の外部との連通穴の全部を覆う形に風遮断素材を設置する。この素材は、穴のサイズがおおよそ１２５ミクロン以下であるメッシュで作るのが効果的であるが、薄いフェルト素材または発泡素材と組み合せてもよい。発泡素材は、ヘッドホンの耳当てを覆うのに用いられる発泡素材に類似のものでよいが、他のものでも効果はある。好ましい構成として、当該素材は、変換素子の周波数応答に大きな悪影響を与えるものであってはならない。
【００１１】
ここで図１を参照する。同図が示す装置は複数の全方向性の変換素子を有し、それらの全方向性の変換素子は、メッシュの形をした風遮断素材１０の層で覆われている。メッシュの穴の大きさは、おおよそ１２５ミクロン未満であるが、好ましいのはおおよそ７５ミクロン未満であり、４０〜５０ミクロンであれば更によい。メッシュは例えばワイヤから作ることができる。
【００１２】
留意すべき点として、これと同じ種類の風遮断素材は、変換素子を１つだけ有する装置でも使用できる。必要であれば、メッシュを薄いフェルト素材または音響発泡素材の層と組み合わせてもよい。その場合のフェルト素材または音響発泡素材は、ヘッドホンの耳当てを覆うのに用いられる素材に類似のものである。形状加工されたメッシュとフェルト素材または発泡素材の層とを組み合わせる方法としては、数多くの異なる方法があり、単にフェルトまたは発泡素材をメッシュで覆う図２の方法が唯一のものではない。例えば、反対にメッシュをフェルトまたは発泡素材で覆ってもよい。あるいは、メッシュの層とフェルト素材または発泡素材の層とを交互に重ねた形とすることもできる。この場合は、かさばるものの、より優れた風雑音遮断を実現できる。このようにすれば、素材１０が変換素子の周波数応答に影響を及ぼすことはない。
【００１３】
本実施の形態は複数の変換素子を備えており、変換素子からの出力は、バッファ回路１６に入力され、合計回路１７によって合計される。合計された後、信号は、ハイパスまたはバンドパスフィルタ回路１８によってフィルタ処理されたうえで、出力バッファ１９に入力される。留意すべき点として、素子のポートは異なる方向に向けるのが好ましい。変換素子を１つだけ備える場合は、上と同じフィルタ処理技術を、上述した合計後の出力ではなく、前記単一の素子の出力信号に対して施す。
【００１４】
図１の実施の形態は、全方向性のマイク素子を３個有する。それらのマイク素子は、物理的に３次元に方向決めされている、という位置関係で配置されている。マイク素子は、上述した通り、素材１０で囲まれている。
図１において、マイク素子Ｂ、Ｄは物理的に同一平面上に配置されているが、マイク素子Ｂ、Ｄのポートは、おおよそ音源が存在している領域を向いている。言い換えると、これら２つのマイク素子のポートは、同一平面にはあるが、異なる角度に向いている。中央のマイク素子Ｃは、物理的にマイク素子Ｂ、Ｄが位置する平面よりも上にあって、傾いている。マイク素子Ｃもまた音源が存在している領域を向いている。
【００１５】
次いで、図２を参照する。同図に示すマイク装置では、４つのマイク素子が防風材の内側に配置されており、当該防風材は、薄いフェルトまたは発泡素材１２の層を上述した種類の目の細かいワイヤメッシュ１０の外層で囲む、という構成で作られている。ただし、この防風材と共に用いる装置については、有するマイク素子の数はいくつでもよい。マイク素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを３次元配置して、黒点２０で表される共通の１点を向くように方向決めすることもできる（黒点２０は、紙面上もしくは紙面外の空間にある１点とみなすことができる）。
【００１６】
図１における装置の場合、マイク素子からの出力は、バッファに保存された後、何らかの適当なアナログまたはデジタル技術を用い、都合のよいやり方で、等しい重み付けまたはゲインと共に合計される。合計された後の出力はさらに、風雑音遮断の効果を向上させる目的で、ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタを通過させられる。フィルタのカットオフ周波数はおおよそ２００Ｈｚである。フィルタ処理後の出力は、駆動・増幅回路に供給される。なお、必要に応じて、フィルタ処理を合計処理の前に行うことにしてもよい。装置がマイクを１つしか持たず、合計処理が行われない場合もこれに当たる。
【００１７】
留意すべき点として、風遮断効果は、マイク素子が音源の方を向いていなくとも達成される。複数のマイク素子が異なる方向を向いていれば充分である。ただし、用途によっては、ポートが音源の方を指すように各マイク素子の方向決めを行うことで、風雑音を更に小さくすることができるだろう。
全方向性変換素子は、風遮断素材の層を備える（または風遮断素材の層で形成された）ハウジングの内部に配置することもできる。あるいは、別の形として、１以上の穴を開けたケースの中に変換素子を配置してもよい。その場合、穴だけは風遮断素材の層で覆わなければならないが、そうした構成は理想的ではない。
【００１８】
なお、こうした素材は上述した通りのものであるため、本発明の現実的な製造可能性にとって負担とならない。メッシュとフェルト素材または発泡素材との組合せで成る音響遮断材（acoustic screen）の形状は、風雑音遮断性能に影響を及ぼす。複数の凸面形状部分を備えた形とした場合に最高の性能が得られる。凸面形状部分が、全体的に３次元の双曲形状を成す形とするのが好ましい。具体的には、凸面形状部分同士の間に当該部分によって狭められた部分（pinched portion）が挟まれている、という形で遮断材を形成すれば、効果的に風を分散できることが知られている。
【００１９】
用法の１つとして、配列が所望の音源に関して相対的に固定された位置にくるようにマイク素子を取り付ける、というものがある。生の音声（live speech）を対象に用いられるマイクの場合は、それ自体が耳当てまたはヘッドホンの一部となっているブームの端部に装着することができる。
また、別の例として、本発明のマイクは、望ましくない風雑音の内部発生源ともなる酸素供給装置を備えたヘルメットに設置することもできる。あるいは、本発明のマイクを、既存の屋外放送設備における既存のマイクと置き換えて用いることも可能である。その場合、マイクはケージ内部に置かれ、当該ケージは、ユーザの顔に接した状態で、ユーザの口から所定の距離だけ間隔を置いた位置にマイクが来るように保持される構成となっている。また、補聴器は風雑音の干渉を受けるため、本発明を用いることに利点がある。
【００２０】
用途としては、携帯電話用の有線またはブルートゥースのＰＨＦ（Personal Hands Free）装置があるが、これに限定はされない。本マイクはカメラと共に使用することもできるが、その場合は、所望の音源がカメラのほぼ正面に来る形とする。また、本マイクは、いかなる方向からの音も捕らえる形で用いることもできる。話している人が停止していても移動していても、必要な風雑音遮断性能は影響を受けない。
【００２１】
特に強調しておきたいのは、図１、２に関連して説明したマイク素子によれば、所望の音源が１以上のマイク素子のポートに対して物理的に正面に位置しているか否かにかかわらず、どのような音でも強化される、という点である。つまり、口とマイクとの間で厳密な位置決めをする必要がない。そして、図１または図２に関連して述べたマイク素子列が、望ましい形で音源に向いておらず、従って正面から外れた方向の信号しか受信できない場合であっても、満足のいく形で機能することが分かっている。
【００２２】
図３は、信号処理を実行する電子回路を備えたマイク素子列を示すブロック図である。当該電子回路は、特定の用途に必要な場合に用いられるものであり、例えば、マイク素子のうち１以上が不適当な信号を発生させており、そうした信号を出力の合計から排除する必要がある場合に用いられる。こうした目的を達成するには、他にも、アナログまたはデジタルの解決策を用いる方法が多く存在する。同図には示していないが、複数あるマイク素子は、上述したような風遮断素材１０で成る共通の薄い層によって覆われている。
【００２３】
マイク素子からの出力は、制御可能なバッファに入力される。当該バッファにおいて、信号は基準電圧と比較され、最も悪影響を受けたマイク素子からの信号は阻止される。そのうえで信号は合計され、フィルタ回路１８によって処理された後、出力バッファ１９に入力される。フィルタ回路１８はハイパスフィルタ処理またはバンドパスフィルタ処理を施し、その低域カットオフ周波数は約２００Ｈｚである。他にノッチフィルタ処理やバンドパスフィルタ処理を行えば、音声忠実性（speech fidelity）のわずかな損失まで補償することができる。同様のフィルタ処理技術は、マイク素子が１つだけで信号の合計が必要ない場合には、当該単一のマイク素子からの出力に適用される。
【００２４】
マイク素子列は従来型のマイクに代わるものであり、製造時に設備に組み込むことで、従来型マイクの直接の代替として用いることができる。これは、マイク素子と関連する信号加算回路とを、より大きな設備の構成要素として製造時に組み込むことで実現される。また、別の構成として、マイク素子をパッケージ化してモジュールの形で製造業者に提供することもできるが、その場合は、関連する信号加算回路を一緒にパッケージ化してもよいし、信号加算回路を伴わない形でパッケージ化してもよい。
【００２５】
全方向性変換素子を１以上、好ましくは複数有する装置は、モジュール形式であるか否かに関わりなく、防水型または防滴型のハウジングの中に設置される。当該ハウジングは、風遮断素材の層によって覆われた複数の穴が配列して設けられている。ハウジングには、ユーザが身に着ける別の装備にマイク素子列を装着するための手段を設けることもできる（例えば、ばねクリップを用いる）。
【００２６】
本発明は、より大型の設備の構成部品としても、より大型の設備用のモジュールとしても、幅広い用途を有する。様々な用途の一部だけでも示すために、以下、いくつかの異なる実現例について述べる。ただし、これは網羅的な一覧ではない。
１つ目の実現例は、既に示したものであり、屋外放送マイクの代替である。もう１つは、携帯電話におけるマイクの代替、あるいは、携帯電話用のＰＨＦキットの部品の代替である。さらに、携帯録音装置におけるマイクの代替もある。
【００２７】
更なる実現例として、カメラまたはビデオカメラ、ビデオカメラ電話、あるいは、その他の携帯通信装置におけるマイクの代替がある。これは、ユーザに向けられて、その場でのユーザのコメントを撮影または録画する、という種類のマイクである。上記の装置は全て、風とマイクとに関連付けて開示されているが、同じ原理が水などの他の流体にも適用できる（水の場合の変換器は一般に水中聴音器と呼ばれる）。
【００２８】
さらに、全方向性の変換素子は半導体技術を用いて製造することが可能であり、そのため、変換素子列が占有するスペースを非常に小さくすることができる。ＭＥＭＳマイクは、ＳｉＭＩＣ（シリコンマイク：Silicon Microphone）と呼ばれることもある。１以上の小型の全方向性マイク素子を適切に配列して使用すれば、本発明の種類の装置を、例えば、屋外において微風または強風の状況で使用するのに適した補聴器に用いることができる。
【００２９】
図面では、風遮断素材を単純な形状でしか示していないが、テストの結果としては、風遮断素材に特別な形状を持たせて用いるのが効果的であることが分かっている。図２に示す１以上のマイク素子は、目の細かいメッシュで作られた比較的堅い包囲体いの中に配置されており、当該包囲体を平面図で見た場合には、多数の凸面形状部分を有する形となる。
【図１】
2010519800.tif 000003
【図２】
2010519800.tif 000004
【図３】
2010519800.tif 000005
【国際調査報告】
2010519800.tif 000006
2010519800.tif 000007
2010519800.tif 000008