(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンを含み、音声を入力して音声信号を生成する音声入力装置において、
表示部と、
前記第１のマイクロホンに対応する第１の音孔と、
前記第２のマイクロホンに対応する第２の音孔と、
前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの少なくとも一方の出力に基づく信号処理を行う信号処理部と、
前記表示部の表示面の鉛直方向に想定される音源想定位置に向かう棒形状をなすマイク保持部とを含み、
前記信号処理部は、前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの出力に基づく信号処理を行い、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔を有し、
前記第１の音孔と前記第２の音孔との距離が、
前記第１の音孔と前記第２の音孔とを結ぶ直線上から入射する所与の周波数帯域の音に対して、前記第１の音孔に入射する音声の音圧の強度に対する、前記第１の音孔と前記第２の音孔に入射する音声の差分音圧に含まれる音声成分の強度の比率である音声強度比の位相成分が０ｄＢ以下となる距離に設定されていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の音声入力装置において、
前記所与の周波数帯域は、７ｋＨｚ以下の周波数帯域であることを特徴とする音声入力装置。
【請求項３】
第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンを含み、音声を入力して音声信号を生成する音声入力装置において、
表示部と、
前記第１のマイクロホンに対応する第１の音孔と、
前記第２のマイクロホンに対応する第２の音孔と、
前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの少なくとも一方の出力に基づく信号処理を行う信号処理部と、
前記表示部の表示面の鉛直方向に想定される音源想定位置に向かう棒形状をなすマイク保持部とを含み、
前記信号処理部は、前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの出力に基づく信号処理を行い、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔を有し、
前記第１の音孔と前記第２の音孔との距離が８．１ｍｍ以下となる位置に設けられていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記マイク保持部は、脱着可能に構成されていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項５】
請求項４に記載の音声入力装置において、
前記信号処理部は、前記マイク保持部の脱着状態を判定する脱着判定部を含み、
前記脱着判定部が前記マイク保持部無しと判定した場合には前記第１のマイクロホンの出力に基づく処理を行い、前記脱着判定部が前記マイク保持部有りと判定した場合には前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンの出力に基づく処理を行うことを特徴とする音声入力装置。
【請求項６】
請求項１乃至４に記載の音声入力装置において、
前記マイク保持部は、前記第２の音孔を有することを特徴とする音声入力装置。
【請求項７】
第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンを含み、音声を入力して音声信号を生成する音声入力装置において、
表示部と、
第１のマイクロホンに対応する第１の音孔と、
第２のマイクロホンに対応する第２の音孔と、
前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの少なくとも一方の出力に基づく信号処理を行う信号処理部と、
前記表示部の表示面の鉛直方向に想定される音源位置に向かう棒形状をなすマイク保持部とを含み、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔及び前記第２の音孔を有し、
前記信号処理部は、前記マイク保持部の脱着状態を判定する脱着判定部を含み、
前記脱着判定部が前記マイク保持部有りと判定した場合には前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンの出力に基づく処理を行うことを特徴とする音声入力装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記第１の音孔の断面積と前記第２の音孔の断面積とが等しく構成されていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記第１の音孔の内部空間の容積と前記第２の音孔の内部空間の容積とが等しく構成されていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記第１のマイクロホンに対応する第１の振動板と、
前記第２のマイクロホンに対応する第２の振動板とを含み、
前記第１のマイクロホンにおける前記第１の音孔の開口面から前記第１の振動板までの経路長と、前記第２のマイクロホンにおける前記第２の音孔の開口面から前記第２の振動板までの経路長が等しく構成されていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記信号処理部は、前記第１のマイクロホンの出力信号と前記第２のマイクロホンの出力信号との差分信号を生成する処理を含む信号処理を行うことを特徴とする音声入力装置。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンに対応する共通振動板を含み、
前記第１のマイクロホンにおける前記第１の音孔の開口面から前記共通振動板までの経路長と、前記第２のマイクロホンにおける前記第２の音孔の開口面から前記共通振動板までの経路長が等しく構成されていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項１３】
請求項１乃至７のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記第１の音孔の断面積は、前記第２の音孔の断面積よりも大きく構成されていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記第１の音孔と前記音源想定位置との距離が９０ｍｍ以下となる位置で使用されることを特徴とする音声入力装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記マイク保持部は、回動、伸縮及び変形の少なくとも１つにより前記第１の音孔と前記音源想定位置との距離及び方向を調節可能に構成されていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔と前記第２の音孔との距離を調節可能に構成されていることを特徴とする音声入力装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の音声入力装置において、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔と前記第２の音孔との距離を保持することを特徴とする音声入力装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記信号処理部は、所与の方向を基準として所与の角度範囲を処理するビームフォーミング処理を行うことを特徴とする音声入力装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の音声入力装置において、
前記信号処理部は、前記ビームフォーミング処理の有無を切り替える切替処理部を含むことを特徴とする音声入力装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の音声入力装置において、
前記信号処理部は、マイク感度検出部を含み、
前記切替処理部は、前記マイク感度検出部の検出結果に基づき前記ビームフォーミング処理の有無を切り替えることを特徴とする音声入力装置。
【請求項２１】
請求項１８乃至２０のいずれかに記載の音声入力装置において、
前記所与の方向は、前記第２の音孔から前記第１の音孔に向かう方向であることを特徴とする音声入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周囲雑音を抑制可能な音声入力装置として、例えば、差動マイクの特性を利用した接話型マイクロホン装置（特許文献１）や、エコーキャンセラをノイズキャンセラとして利用する構成が提案されている（特許文献２）。
【０００３】
また、近年では、携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ、ノートパソコン等のモバイル機器の表示画面や、デスクトップパソコンのモニタを見ながら使用する音声認識システムや音声翻訳システムが開発されている。
【特許文献１】特開２００７−３００５１３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２０７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のマイクロホンを利用して単一指向性マイクを構成した場合は、周囲雑音がある特定方向から発せられ、かつ別のある特定方向からは目的音のみが発せられる環境化においては、目的音が良好なＳＮＲで取得できる。しかし、特許文献２にも記載されているように、単に単一指向性マイクとして利用するのみでは、周囲雑音がある特定の方向とは違った方向から発せられたり、あるいは、目的音と同一方向の背景での雑音だったりした場合には、それらの雑音をキャンセルできなくなるという問題があった。
【０００５】
また、差動マイクの特性を利用して、精度の高い雑音除去機能を実現するためには、複数のマイクロホンに到来する音波の位相差による遅延歪の影響を考慮することが好ましい。音声認識システムや音声翻訳システムにおいて使用される音声入力装置としては、例えば英語の子音もはっきりと抽出する必要があり、そのためには、例えば７ｋＨｚ帯域までは歪まずに抽出できることが好ましい。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、ユーザが表示画面を見ながら使用でき、周囲雑音と遅延歪とをともに抑制し、話者音声を忠実に抽出できる音声入力装置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】
【０００７】
（１）本発明に係る音声入力装置は、
第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンを含み、音声を入力して音声信号を生成する音声入力装置において、
表示部と、
前記第１のマイクロホンに対応する第１の音孔と、
前記第２のマイクロホンに対応する第２の音孔と、
前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの少なくとも一方の出力に基づく信号処理を行う信号処理部と、
前記表示部の表示面の鉛直方向に想定される音源想定位置に向かう棒形状をなすマイク保持部とを含み、
前記信号処理部は、前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの出力に基づく信号処理を行い、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔を有し、
前記第１の音孔と前記第２の音孔との距離が、所与の周波数帯域の音に対して、前記第１の音孔に入射する音声の音圧の強度に対する、前記第１の音孔と前記第２の音孔に入射する音声の差分音圧に含まれる音声成分の強度の比率である音声強度比の位相成分が０ｄＢ以下となる距離に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
第１の音孔及び第２の音孔は、それぞれ対応する第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンの採音口となる孔である。
【０００９】
第１の音孔と第２の音孔との距離は、第１の音孔の開口面内に仮想的に定めた代表点と、第２の音孔の開口面内に仮想的に定めた代表点との距離としてもよい。例えば、第１の音孔の開口面の中心点と、第２の音孔の開口面の中心点との距離としてもよい。
【００１０】
音源想定位置は、例えば話者の口の位置としてもよい。
【００１１】
本発明によれば、周囲雑音と遅延歪とをともに抑制し、話者音声を忠実に抽出できる音声入力装置が実現できる。
【００１２】
（２）この音声入力装置において、
前記所与の周波数帯域は、７ｋＨｚ以下の周波数帯域であってもよい。
【００１３】
（３）本発明に係る音声入力装置は、
第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンを含み、音声を入力して音声信号を生成する音声入力装置において、
表示部と、
前記第１のマイクロホンに対応する第１の音孔と、
前記第２のマイクロホンに対応する第２の音孔と、
前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの少なくとも一方の出力に基づく信号処理を行う信号処理部と、
前記表示部の表示面の鉛直方向に想定される音源想定位置に向かう棒形状をなすマイク保持部とを含み、
前記信号処理部は、前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの出力に基づく信号処理を行い、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔を有し、
前記第１の音孔と前記第２の音孔との距離が８．１ｍｍ以下となる位置に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
（４）この音声入力装置において、
前記マイク保持部は、脱着可能に構成されていてもよい。
【００１５】
（５）この音声入力装置において、
前記信号処理部は、前記マイク保持部の脱着状態を判定する脱着判定部を含み、
前記脱着判定部が前記マイク保持部無しと判定した場合には前記第１のマイクロホンの出力に基づく処理を行い、前記脱着判定部が前記マイク保持部有りと判定した場合には前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンの出力に基づく処理を行ってもよい。
【００１６】
（６）この音声入力装置において、
前記マイク保持部は、前記第２の音孔を有してもよい。
【００１７】
（７）本発明に係る音声入力装置は、
第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンを含み、音声を入力して音声信号を生成する音声入力装置において、
表示部と、
第１のマイクロホンに対応する第１の音孔と、
第２のマイクロホンに対応する第２の音孔と、
前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンの少なくとも一方の出力に基づく信号処理を行う信号処理部と、
前記表示部の表示面の鉛直方向に想定される音源位置に向かう棒形状をなすマイク保持部とを含み、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔及び前記第２の音孔を有し、
前記信号処理部は、前記マイク保持部の脱着状態を判定する脱着判定部を含み、
前記脱着判定部が前記マイク保持部有りと判定した場合には前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンの出力に基づく処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
（８）この音声入力装置において、
前記第１の音孔の断面積と前記第２の音孔の断面積とが等しく構成されていてもよい。
【００１９】
（９）この音声入力装置において、
前記第１の音孔の内部空間の容積と前記第２の音孔の内部空間の容積が等しく構成されていてもよい。
【００２０】
音孔の内部空間は、音孔の開口面と壁面とを含む平面で囲まれた空間である。
【００２１】
（１０）この音声入力装置において、
前記第１のマイクロホンに対応する第１の振動板と、
前記第２のマイクロホンに対応する第２の振動板とを含み、
前記第１のマイクロホンにおける前記第１の音孔の開口面から前記第１の振動板までの経路長と、前記第２のマイクロホンにおける前記第２の音孔の開口面から前記第２の振動板までの経路長が等しく構成されていてもよい。
【００２２】
音孔の開口面から振動板までの経路長は、例えば、音孔の断面の中心を結ぶ線の長さであってもよい。
【００２３】
（１１）この音声入力装置において、
前記信号処理部は、前記第１のマイクロホンの出力信号と前記第２のマイクロホンの出力信号との差分信号を生成する処理を含む信号処理を行ってもよい。
【００２４】
（１２）この音声入力装置において、
前記第１のマイクロホン及び前記第２のマイクロホンに対応する共通振動板を含み、
前記第１のマイクロホンにおける前記第１の音孔の開口面から前記共通振動板までの経路長と、前記第２のマイクロホンにおける前記第２の音孔の開口面から前記共通振動板までの経路長が等しく構成されていてもよい。
【００２５】
（１３）この音声入力装置において、
前記第１の音孔の断面積は、前記第２の音孔の断面積よりも大きく構成されていてもよい。
【００２６】
特に、第２の音孔が第１の音孔よりも、音源想定位置に近くなる位置で使用される場合に効果的である。
【００２７】
（１４）この音声入力装置において、
前記第１の音孔と前記音源想定位置との距離が９０ｍｍ以下となる位置で使用されてもよい。
【００２８】
（１５）この音声入力装置において、
前記マイク保持部は、回動、伸縮及び変形の少なくとも１つにより前記第１の音孔と前記音源想定位置との距離及び方向を調節可能に構成されていてもよい。
【００２９】
（１６）この音声入力装置において、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔と前記第２の音孔との距離を調節可能に構成されていてもよい。
【００３０】
（１７）この音声入力装置において、
前記マイク保持部は、前記第１の音孔と前記第２の音孔との距離を保持してもよい。
【００３１】
例えば、マイク保持部が第１の音孔と第２の音孔を有し、第１の音孔と第２の音孔との間では回動、伸縮及び変形のいずれも行わず、第１の音孔と第２の音孔との距離を固定してもよい。
【００３２】
（１８）この音声入力装置において、
前記信号処理部は、所与の方向を基準として所与の角度範囲を処理するビームフォーミング処理を行ってもよい。
【００３３】
（１９）この音声入力装置において、
前記信号処理部は、前記ビームフォーミング処理の有無を切り替える切替処理部を含んでもよい。
【００３４】
（２０）この音声入力装置において、
前記信号処理部は、マイク感度検出部を含み、
前記切替処理部は、前記マイク感度検出部の検出結果に基づき前記ビームフォーミング処理の有無を切り替えてもよい。
【００３５】
（２１）この音声入力装置において、
前記所与の方向は、前記第２の音孔から前記第１の音孔に向かう方向であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。
【００３７】
１．音声入力装置の構成例
図１は、本実施の形態に係る音声入力装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。音声入力装置には、例えば、携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ、ノートパソコン等のモバイル機器や、デスクトップパソコン等が含まれる。
【００３８】
本実施の形態に係る音声入力装置１は、第１のマイクロホン４０、第２のマイクロホン５０、信号処理部６０、を含む。第１のマイクロホン４０及び第２のマイクロホン５０は、入力された音声を電気信号に変換する。信号処理部６０は、第１のマイクロホン４０及び第２のマイクロホン５０の出力に基づいて、音声信号を生成する。信号処理部の詳細については後述する。
【００３９】
また、音声入力装置１は、信号処理部６０で生成した音声信号を他の処理回路や電子機器に出力するための出力インターフェイス７０を含んでもよい。出力インターフェイス７０は、電極やコネクタ、ケーブルなどにより他の処理回路や電子機器と接続されていてもよいし、無線通信により他の処理回路や電子機器と通信してもよい。
【００４０】
図２は、本実施の形態に係る音声入力装置の構成の一例を示す側面図である。図２に示す音声入力装置は、携帯電話の例である。
【００４１】
本実施の形態に係る音声入力装置１は、音声を入力して音声信号を生成する装置であり、本体部１０、マイク保持部２０、表示部３０を含んで構成されている。
【００４２】
本体部１０の外観は特に限定されるものではない。本実施の形態においては、略直方体の２つの部材を折畳部１２で接続して構成されている。
【００４３】
マイク保持部２０は、後述する表示部３０の表示面の鉛直方向に想定される音源位置に向かう棒形状をなしている。マイク保持部２０の外観は特に限定されるものではない。本実施の形態においては、断面が円形となる棒形状に構成されている。
【００４４】
また、マイク保持部２０は、取付部２１を軸として回動可能に構成されていてもよい。これにより、ユーザがマイク保持部２０の向きを調節することができる。
【００４５】
表示部３０は、本体部１０の表面部分に設けられ、表面に表示面を有する。表示面の形状は特に限定されるものではない。本実施の形態においては、長方形に構成されている。
【００４６】
本実施の形態に係る音声入力装置１は、第１のマイクロホン４０及び第２のマイクロホン５０を含む。第１のマイクロホン４０は、対応する第１の音孔４１及び第１の振動板４２（図示せず）を含んで構成されている。同様に、第２のマイクロホン５０は、対応する第２の音孔５１及び第２の振動板５２（図示せず）を含んで構成されている。
【００４７】
図３は、本実施の形態におけるマイク保持部２０の一例を拡大した斜視図である。
【００４８】
図３に示す例においては、第１の音孔４１及び第１の振動板４２は、マイク保持部２０に設けられている。同様に、第２の音孔５１及び第２の振動板５２は、マイク保持部２０に設けられている。なお、第１の振動板４２は、第１の振動板位置４２−１に設けられ、第２の振動板５２は、第２の振動板位置５２−１に設けられている。
【００４９】
第１の音孔４１及び第２の音孔５１は、それぞれ対応する第１のマイクロホン４０及び第２のマイクロホン５０の採音口となる孔であり、それぞれ第１の振動板４２及び第２の振動板５２と外部空間とを繋ぐ孔である。第１の音孔４１及び第２の音孔５１の開口面の形状は特に限定されるものではなく、例えば矩形、多角形や円形としてもよい。本実施の形態においては、第１の音孔４１及び第２の音孔５１の開口面の形状は円形としている。
【００５０】
第１の振動板４２及び第２の振動板５２は、音波が入射すると法線方向に振動する部材である。そして、音声入力装置１では、第１の振動板４２及び第２の振動板５２の振動に基づいて電気信号を抽出することで、第１の振動板４２及び第２の振動板５２に入射した音声を示す電気信号を取得する。すなわち、第１の振動板４２及び第２の振動板５２は、マイクロホンの振動板である。
【００５１】
以下、本実施の形態に適用可能なマイクロホンの一例として、コンデンサ型マイクロホン２００の構成について説明する。図４は、コンデンサ型マイクロホン２００の構成を模式的に示した断面図である。
【００５２】
コンデンサ型マイクロホン２００は、振動板２０２を有する。なお、振動板２０２が、本実施の形態に係る音声入力装置１の振動板２２に相当する。振動板２０２は、音波を受けて振動する膜（薄膜）で、導電性を有し、電極の一端を形成している。コンデンサ型マイクロホン２００は、また、電極２０４を有する。電極２０４は、振動板２０２と対向、近接して配置されている。これにより、振動板２０２と電極２０４とは容量を形成する。コンデンサ型マイクロホン２００に音波が入射すると、振動板２０２が振動して、振動板２０２と電極２０４との間隔が変化し、振動板２０２と電極２０４との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を、例えば電圧の変化として取り出すことによって、振動板２０２の振動に基づく電気信号を取得することができる。すなわち、コンデンサ型マイクロホン２００に入射する音波を、電気信号に変換して出力することができる。なお、コンデンサ型マイクロホン２００では、電極２０４は、音波の影響を受けない構造をなしていてもよい。例えば、電極２０４はメッシュ構造をなしていてもよい。
【００５３】
ただし、本発明に適用可能なマイクロホンは、コンデンサ型マイクロホンに限られるものではなく、既に公知となっているいずれかのマイクロホンを適用することができる。例えば、第１の振動板４２及び第２の振動板５２は、動電型（ダイナミック型）、電磁型（マグネティック型）、圧電型（クリスタル型）等の、種々のマイクロホンの振動板であってもよい。
【００５４】
あるいは、第１の振動板４２及び第２の振動板５２は、半導体膜（例えばシリコン膜）であってもよい。すなわち、第１の振動板４２及び第２の振動板５２は、シリコンマイク（Ｓｉマイク）の振動板であってもよい。シリコンマイクを利用することで、音声入力装置１の小型化、及び、高性能化を実現することができる。
【００５５】
なお、第１の振動板４２及び第２の振動板５２の形状は特に限定されるものではない。本実施の形態においては、第１の振動板４２及び第２の振動板５２の振動面は円形をなしているが、例えば円形であっても矩形や多角形であってもよい。
【００５６】
本実施の形態に係る音声入力装置１は、信号処理部６０を含む。信号処理部６０は、第１のマイクロホン４０及び第２のマイクロホン５０の出力に基づく信号処理を行う。本実施の形態においては、信号処理部６０は、第１のマイクロホン４０の出力信号と第２のマイクロホン５０の出力信号との差分信号を生成する処理を含む信号処理を行う。すなわち、音声入力装置１は、第１のマイクロホン４０及び第２のマイクロホン５０を差動マイクとして利用している。なお、本実施の形態においては、信号処理部６０は、本体部１０の内部に設けられている（図示せず）。
【００５７】
本実施の形態に係る音声入力装置１においては、第１の音孔４１と第２の音孔５１との距離は、第１の音孔４１と第２の音孔５１との距離が、所与の周波数帯域の音に対して、第１の音孔４１に入射する音声の音圧の強度に対する、第１の音孔４１と第２の音孔５１に入射する音声の差分音圧に含まれる音声成分の強度の比率である音声強度比の位相成分が０ｄＢ以下となる距離に設定されていてもよい。所与の周波数帯域は、７ｋＨｚ以下の周波数帯域としてもよい。例えば、第１の音孔４１と第２の音孔５１との距離が８．１ｍｍ以下となる位置に設けられていてもよい。第１の音孔４１と第２の音孔５１との距離は、第１の音孔４１の開口面内に仮想的に定めた代表点と、第２の音孔５１の開口面内に仮想的に定めた代表点との距離としてもよい。例えば、第１の音孔４１の開口面の中心点と、第２の音孔５１の開口面の中心点との距離としてもよい。
【００５８】
これにより、ユーザが表示画面を見ながら使用でき、特に音声認識システムや音声翻訳システムにおいて使用される７ｋＨｚ以下の帯域において、遅延歪を抑制することができるとともに、全方位からの周囲雑音を抑制することができる音声入力装置を実現することができる。なお、これらの効果についての詳細は後述する。
【００５９】
なお、マイク保持部２０は、脱着可能に構成されていてもよい。図５は、マイク保持部２０を取り外した状態を示す斜視図である。本実施の形態においては、本体部１０は取付穴１１を備え、マイク保持部２０の取付部２１を取付穴１１に差し込むことにより、マイク保持部２０を本体部１０に取り付けることが可能である。
【００６０】
またこの場合、信号処理部６０は、マイク保持部２０の脱着状態を判定する脱着判定部６１を含み、脱判定出部６１がマイク保持部２０有りと判定した場合には第１のマイクロホン４０と第２のマイクロホン５０の出力に基づく処理を行ってもよい。
【００６１】
なお、音声入力装置１がマイク保持部２０の脱着状態を検出する脱着検出部６５を有し、脱着判定部６１は、脱着検出部６５による検出結果に基づいてマイク保持部２０の脱着状態を検出してもよい。脱着検出部６５は、例えば、スイッチにより構成してもよい。
【００６２】
この構成により、マイク保持部２０が取り付けられていない場合であっても、本体部１０が他にマイクロホンを有していれば、それを用いて音声入力装置として正常に機能させることが可能になる。
【００６３】
また、本実施の形態に係る音声入力装置１は、装着部３０により、第１の音孔４１と音源想定位置との距離が９０ｍｍ以下となる位置で使用されてもよい。音源想定位置は、例えば話者の口の位置としてもよい。
【００６４】
この構成により、遅延歪みを抑制することができるとともに、全方位からの周囲雑音を抑制することができることに加えて、感度を所定値以上に保った音声入力装置を実現することができる。なお、これらの効果についての詳細は後述する。
【００６５】
さらに、マイク保持部２０は、回動、伸縮及び変形の少なくとも１つにより第１の音孔４１と音源想定位置との距離及び方向を調節可能に構成されていてもよい。図６は、マイク保持部２０を、伸縮部２２を境にして伸縮することにより、第１の音孔４１と音源想定位置との距離を調節可能に構成した場合の例を示す斜視図である。
【００６６】
図６に示すマイク保持部２０は、第１のマイク保持部材２０−１と第２のマイク保持部材２０−２から構成されている。第２のマイク保持部材２０−２は筒状に構成され、第１のマイク保持部材２０−１が第２のマイク保持部材２０−１の内側に挿入されて構成されている。また、第１の音孔４１と第２の音孔５１は、ともに第１のマイク保持部材２０−１に設けられている。
【００６７】
このような構成により、ユーザが音源想定位置との距離や方向を調節することができる。また、マイク保持部２０が、第１の音孔４１と第２の音孔５１との距離を保持することにより、第１のマイクロホン４０及び第２のマイクロホン５０から構成される差動マイクの特性を変えずに、ユーザが音源想定位置との距離や方向を調節することができる。
【００６８】
上記構成に加えて、信号処理部６０は、所与の方向を基準として所与の角度範囲を処理するビームフォーミング処理を行ってもよい。例えば、第２の音孔５１よりも第１の音孔４１が音源想定位置に近い場合には、第２のマイクロホン５０の出力信号よりも第１のマイクロホン４０の出力信号の増幅率を上げる信号処理を行うことにより、第２の音孔５１から第１の音孔４１へ向かう方向を基準として設定した所与の角度範囲からの音声に対する感度を上げることができる。
【００６９】
さらに、信号処理部６０は、ビームフォーミング処理の有無を切り替える切替処理部６２を含んでもよい。例えばユーザの操作に基づき、ビームフォーミング処理の有無を切り替えてもよい。
【００７０】
また、信号処理部６０は、マイク感度検出部６３を含み、切替処理部６２は、マイク感度検出部６３の検出結果に基づきビームフォーミング処理の有無を切り替えてもよい。例えば、マイク感度が閾値以下となった場合にのみビームフォーミング処理を行ってもよい。
【００７１】
このように、音声入力装置の感度が不足している場合に、差動マイクの特性に加えビームフォーミング処理を補助的に行うことにより、雑音を抑圧し、かつ、感度不足を解消することができる。
【００７２】
加えて、信号処理部６０は、ビームフォーミング処理を行う方向を、第２の音孔５１から第１の音孔４１に向かう方向に固定して設定してもよい。特に、マイク保持部２０が回動、伸縮及び変形の少なくとも１つにより第１の音孔４１と音源想定位置との距離及び方向を調節可能に構成されている場合には、ユーザが自分の口に向けてマイク保持部２０を調整することが想定されるため、ビームフォーミング処理を行う方向を、第２の音孔５１から第１の音孔４１に向かう方向に固定して設定することが可能である。
【００７３】
このように、ビームフォーミング処理を行う方向をあらかじめ決めておくことにより、信号処理部６０での信号処理量を減らすことができる。
【００７４】
〔変形例１〕
上述の音声入力装置１においては、マイク保持部２０を、伸縮部２２を境にして伸縮することにより、第１の音孔４１と音源想定位置との距離を調節可能に構成し、マイク保持部２０が、第１の音孔４１と第２の音孔５１との距離を保持する構成であったが、マイク保持部２０が、第１の音孔４１と第２の音孔５１との距離を調節可能に構成されていてもよい。
【００７５】
図７は、マイク保持部２０が、第１の音孔４１と第２の音孔５１との距離を調節可能に構成されている場合の、マイク保持部２０の一例を拡大した斜視図である。本実施の形態においては、第１の音孔４１は第１のマイク保持部材２０−１に、第２の音孔５１は第２のマイク保持部材２０−２に設けられている。すなわち、第１の音孔４１と第２の音孔５１を、伸縮部２２を挟んだ位置に設けることにより、第１の音孔４１と第２の音孔５１との距離を調節可能に構成されている。
【００７６】
このような構成により、第１のマイクロホン４０及び第２のマイクロホン５０から構成される差動マイクの特性を、ユーザが必要に応じて調整することが可能になる。
【００７７】
〔変形例２〕
上述の音声入力装置１においては、第１の音孔４１と第２の音孔５１が、ともにマイク保持部２０に設けられていたが、第１の音孔４１がマイク保持部２０に設けられ、第２の音孔５１が本体部１０に設けられている構成も可能である。図８は、第１の音孔４１がマイク保持部２０に設けられ、第２の音孔５１が本体部１０に設けられている場合の、マイク保持部２０を拡大した斜視図である。
【００７８】
例えば携帯電話等のように、本体部１０にマイクロホンが設けられている場合には、本体部１０に設けられたマイクロホンの音孔を第２の音孔５１として利用することができる。
【００７９】
〔変形例３〕
上述の音声入力装置１及び２においては、第１のマイクロホン４０に対応する第１の振動板４２と、第２のマイクロホン５０に対応する第２の振動板５２との２つの振動板を有する構成であったが、第１のマイクロホン４０と第２のマイクロホン５０が１つの振動板を共有する構成でもよい。すなわち、第１のマイクロホン４０は、第１の音孔４１と共通振動板４５を含んで構成され、第２のマイクロホン５０は、第２の音孔５１と共通振動板４５を含んで構成されてもよい。
【００８０】
図９は、第１のマイクロホン４０と第２のマイクロホン５０が１つの共通振動板４５（図示せず）を共有する場合のマイク保持部２０の一例を拡大した斜視図である。共通振動板４５をマイク保持部２０の内部に備え、第１の音孔４１は共通振動板４５の一方の面に通じ、第２の音孔５１は共通振動板４５の他方の面に通じる。なお、共通振動板４５は、振動板位置４５−１に備えられている。
【００８１】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、第１の音孔４１、第２の音孔５１及び共通振動板４５の関係を模式的に示した断面図である。
【００８２】
図１０（Ａ）において、マイク保持部２０は、内部空間９０を有し、共通振動板４５により第１の内部空間９１と第２の内部空間９２に仕切られている。第１の内部空間９１は、第１の音孔４１を介して外部空間と連通する。また、第２の内部空間９２は、第２の音孔５１を介して外部空間と連通する。
【００８３】
本実施の形態では、共通振動板４５は、両側から音圧を受ける。そのため、共通振動板４５の両側に、同時に、同じ大きさの音圧がかかると、当該２つの音圧は共通振動板４５で打ち消しあい、共通振動板４５を振動させる力とはならない。逆に言うと、共通振動板４５は、両側に受ける音圧に差があるときに、その音圧の差によって振動する。
【００８４】
また、第１及び第２の音孔４１，５１に入射した音波の音圧は、第１及び第２の内部空間９１，９２の内壁面に均等に伝達される（パスカルの原理）。そのため、共通振動板４５の第１の内部空間９１を向く面は、第１の音孔４１に入射した音圧と等しい音圧を受け、共通振動板４５の第２の内部空間９２を向く面は、第２の音孔５１に入射した音圧と等しい音圧を受ける。
【００８５】
すなわち、共通振動板４５は、第１及び第２の音孔４１，５１に入射した音波の音圧の差によって振動する。
【００８６】
したがって、共通振動板４５は、第１の音孔４１から入力される音圧と第２の音孔５１から入力される音圧との差を出力する。すなわち、第１の音孔４１、第２の音孔５１及び共通振動板４５により、差動マイクが構成されている。
【００８７】
図１０（Ａ）においては、第１の音孔４１の断面積と第２の音孔５１の断面積とが等しく構成されているが、図１０（Ｂ）のように第２の音孔５１の断面積が第１の音孔４１の断面積よりも大きく構成されていてもよい。
【００８８】
例えば、第１の音孔４１よりも第２の音孔５１が音源想定位置に近い場合には、第２の音孔５１の断面積が第１の音孔４１の断面積よりも大きく、例えば第２の音孔の直径を０．３ｍｍ以上、第１の音孔の直径を０．３ｍｍより小さくすることにより、第１のマイクロホンから第２のマイクロホンへ向かう方向を基準として設定した所与の角度範囲からの音声に対する感度を上げることができる。
【００８９】
また、第１の音孔４１の断面積と第２の音孔５１の断面積に加え、第１の音孔４１の内部空間（第１の内部空間９１）の容積と、第２の音孔５１の内部空間（第２の内部空間９２）の容積、及び第１の音孔４１の開口面から共通振動板４５までの経路長と、第２の音孔５１の開口面から共通振動板４５までの経路長とを等しくすることにより、理想的な差動特性を得ることができる。また、第１の音孔４１及び第２の音孔５１の内部空間の容積を可能な限り小さく、また各音孔の開口面から共通振動板４５までの経路長を可能な限り短くすることで、各音孔からの音圧の共振周波数を高周波域側にシフトさせることが可能となり、広い周波数範囲にわたりフラットな周波数特性を確保できるため、性能の高い差動マイクを得ることができる。
【００９０】
一方で、第１の音孔４１の内部空間（第１の内部空間９１）の容積と第２の音孔５１の内部空間（第２の内部空間９２）の容積、若しくは第１の音孔４１の開口面から共通振動板４５までの距離と第２の音孔５１の開口面から共通振動板４５までの経路長を異ならせることにより、第１のマイクロホン４０から第２のマイクロホン５０へ向かう方向を基準として設定した所与の角度範囲からの音声に対する感度を上げることができる。
【００９１】
音孔の開口面から共通振動板４５までの経路長は、例えば、音孔の断面の中心を結ぶ線の長さであってもよい。
【００９２】
〔変形例４〕
上述の音声入力装置１は、携帯電話を例に説明したが、携帯電話に限られず、例えばデスクトップパソコンであってもよい。図１１は、本体部１０が、デスクトップパソコンのモニタである場合の音声入力装置２の斜視図である。
【００９３】
なお、この場合、マイク保持部２０に出力インターフェイス７０を設けてもよい。出力インターフェイス７０は、電極やコネクタ、ケーブルなどによりデスクトップパソコン本体（他の処理回路に相当）と接続されていてもよいし、無線通信によりデスクトップパソコン本体（他の処理回路に相当）と通信してもよい。
【００９４】
２．音声入力装置１の周囲雑音除去原理
音波は、媒質中を進行するにつれ減衰し、音圧（音波の強度・振幅）が低下する。音圧は、音源からの距離に反比例するため、音圧Ｐは、音源からの距離Ｒとの関係において、以下の式で表すことができる。
【００９５】
【数１】
0005166122.tif 000002
なお、式（１）中、Ｋは比例定数である。図１２には、式（１）を表すグラフを示すが、本図からもわかるように、音圧（音波の振幅）は、音源に近い位置（グラフの左側）では急激に減衰し、音源から離れるほどなだらかに減衰する。
【００９６】
音声入力装置１を接話型の音声入力装置として使用する場合、ユーザの音声は、第１及び第２の音孔４１，５１の近傍から発生する。そのため、ユーザの音声は、第１及び第２の音孔４１，５１の間で大きく減衰し、第１及び第２音孔４１，５１に入射するユーザ音声の音圧には、大きな差が現れる。
【００９７】
これに対して雑音成分は、ユーザの音声に比べて、音源が、第１及び第２の音孔４１，５１から遠い位置に存在する。そのため、雑音の音圧は、第１及び第２の音孔４１，５１の間でほとんど減衰せず、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する雑音の音圧には、ほとんど差が現れない。
【００９８】
したがって、本実施の形態に係る音声入力装置１によると、差動マイクの特性により、雑音が除去されたユーザ音声を示す電気信号を取得することが可能な音声入力装置を提供することができる。
【００９９】
なお、音声入力装置２においても、同様の効果を有する。
【０１００】
３．本実施の形態に係る音声入力装置１で、より精度の高い雑音除去機能を実現するための条件
上述したように、音声入力装置１によると、差動マイクの特性により、雑音が除去された、ユーザ音声のみを示す電気信号を取得することが可能になる。ただし、音波は位相成分を含んでいる。そのため、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する音波の位相差による遅延歪を考慮すれば、より精度の高い雑音除去機能を実現した音声入力装置の設計が可能となる。以下、より精度の高い雑音除去機能を実現するために、音声入力装置１が満たすべき条件について説明する。なお、音声入力装置２についても同様の条件が成立する。
【０１０１】
差動マイクの特性を利用した音声入力装置１によると、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する音圧の差（差分音圧）に含まれる雑音成分が、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する音圧に含まれる雑音成分よりも小さくなったことをもって、雑音除去機能が実現されたと評価することができる。詳しくは、差分音圧に含まれる雑音成分の強度の、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する音圧に含まれる雑音成分の強度に対する比を示す雑音強度比が、差分音圧に含まれるユーザ音声成分の強度の、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する音圧に含まれるユーザ音声成分の強度に対する比を示すユーザ音声強度比よりも小さくなれば、この雑音除去機能が実現されたと評価することができる。
【０１０２】
以下、この雑音除去機能を実現するために、音声入力装置１が満たすべき具体的な条件について説明する。
【０１０３】
はじめに、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する音声の音圧について検討する。ユーザ音声の音源から第１の音孔４１までの距離をＲ、第１及び第２の音孔４１，５１の中心間距離をΔｒとすると、位相差を無視すれば、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する、ユーザ音声の音圧（強度）Ｐ（Ｓ１）及びＰ（Ｓ２）は、以下の式で表すことができる。
【０１０４】
【数２】
0005166122.tif 000003
そのため、ユーザ音声の位相差を無視したときの、第１の音孔４１に入射するユーザ音声の音圧の強度に対する、差分音圧に含まれるユーザ音声成分の強度の比率を示すユーザ音声強度比ρ（Ｐ）は、以下の式で表すことができる。
【０１０５】
【数３】
0005166122.tif 000004
ここで、音声入力装置１が接話型の音声入力装置として使用される場合、ΔｒはＲに比べて充分小さいとみなすことができる。
【０１０６】
そのため、上述の式（４）は、以下の式に変形することができる。
【０１０７】
【数４】
0005166122.tif 000005
すなわち、ユーザ音声の位相差を無視した場合のユーザ音声強度比は、式（Ａ）と表されることがわかる。
【０１０８】
ところで、ユーザ音声の位相差を考慮すると、ユーザ音声の音圧Ｑ（Ｓ１）及びＱ（Ｓ２）は、以下の式で表すことができる。
【０１０９】
【数５】
0005166122.tif 000006
なお、式中、αは位相差である。
【０１１０】
このとき、ユーザ音声強度比ρ（Ｓ）は、以下の式で表すことができる。
【０１１１】
【数６】
0005166122.tif 000007
式（７）を考慮すると、ユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の大きさは、以下の式で表すことができる。
【０１１２】
【数７】
0005166122.tif 000008
ところで、式（８）のうち、sinωt−sin（ωt−α）項は位相成分の強度比を示し、（Δｒ／Ｒ）・sinωt項は振幅成分の強度比を示す。ユーザ音声成分であっても、位相差成分は、振幅成分に対するノイズとなるため、ユーザ音声を精度よく抽出するためには、位相成分の強度比が、振幅成分の強度比よりも充分に小さいことが必要である。すなわち、sinωt−sin（ωt−α）と、（Δｒ／Ｒ）・sinωtとは、以下の関係を満たしていることが重要である。
【０１１３】
【数８】
0005166122.tif 000009
ここで、
【０１１４】
【数９】
0005166122.tif 000010
と表すことができるため、上述の式（Ｂ）は、以下の式で表すことができる。
【０１１５】
【数１０】
0005166122.tif 000011
式（１０）の振幅成分を考慮すると、本実施の形態に係る音声入力装置１は、以下の条件を満たす必要があることがわかる。
【０１１６】
【数１１】
0005166122.tif 000012
なお、上述したように、ΔｒはＲに比べて充分小さいとみなすことができるため、sin
（α／２）は充分小さいとみなすことができ、以下の近似が成立する。
【０１１７】
【数１２】
0005166122.tif 000013
そのため、式（Ｃ）は、以下の式に変形することができる。
【０１１８】
【数１３】
0005166122.tif 000014
また、位相差であるαとΔｒとの関係を、
【０１１９】
【数１４】
0005166122.tif 000015
と表せば、式（Ｄ）は、以下の式に変形することができる。
【０１２０】
【数１５】
0005166122.tif 000016
すなわち、本実施の形態では、音声入力装置１が式（Ｅ）に示す関係を満たしていれば、ユーザ音声を精度よく抽出することができる。
【０１２１】
次に、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する雑音の音圧について検討する。
【０１２２】
第１及び第２の音孔４１，５１に入射する雑音成分の振幅を、Ａ，Ａ´とすると、位相差成分を考慮した雑音の音圧Ｑ（Ｎ１）及びＱ（Ｎ２）は、以下の式で表すことができる。
【０１２３】
【数１６】
0005166122.tif 000017
また、第１の音孔４１に入射する雑音成分の音圧の強度に対する、差分音圧に含まれる雑音成分の強度の比率を示す雑音強度比ρ（Ｎ）は、以下の式で表すことができる。
【０１２４】
【数１７】
0005166122.tif 000018
なお、先に説明したように、第１及び第２の音孔４１，５１に入射する雑音成分の振幅（強度）はほぼ同じであり、Ａ＝Ａ´と扱うことができる。そのため、上記の式（１５）は、以下の式に変形することができる。
【０１２５】
【数１８】
0005166122.tif 000019
そして、雑音強度比の大きさは、以下の式で表すことができる。
【０１２６】
【数１９】
0005166122.tif 000020
ここで、上述の式（９）を考慮すると、式（１７）は、以下の式に変形することができる。
【０１２７】
【数２０】
0005166122.tif 000021
そして、式（１１）を考慮すると、式（１８）は、以下の式に変形することができる。
【０１２８】
【数２１】
0005166122.tif 000022
ここで、式（Ｄ）を参照すれば、雑音強度比の大きさは、以下の式で表すことができる。
【０１２９】
【数２２】
0005166122.tif 000023
なお、Δｒ／Ｒとは、式（Ａ）に示すように、ユーザ音声の振幅成分の強度比である。式（Ｆ）から、この音声入力装置１では、雑音強度比がユーザ音声の強度比Δｒ／Ｒよりも小さくなることがわかる。
【０１３０】
以上のことから、ユーザ音声の位相成分の強度比が振幅成分の強度比よりも小さくなる音声入力装置１によれば（式（Ｂ）参照）、雑音強度比がユーザ音声強度比よりも小さくなる（式（Ｆ）参照）。逆に言うと、雑音強度比がユーザ音声強度比よりも小さくなるように設計された音声入力装置１によると、精度の高い雑音除去機能を実現することができる。
【０１３１】
４．本実施の形態に係る音声入力装置１の製造方法
以下、本実施の形態に係る音声入力装置１の製造方法について説明する。本実施の形態では、第１及び第２の音孔４１，５１の中心間距離Δｒと雑音の波長λとの比率を示すΔｒ／λの値と、雑音強度比（雑音の位相成分に基づく強度比）との対応関係を示すデータを利用して、音声入力装置１を製造している。なお、音声入力装置２及び３についても、同様の方法で製造することができる。
【０１３２】
雑音の位相成分に基づく強度比は、上述した式（１８）で表される。そのため、雑音の位相成分に基づく強度比のデシベル値は、以下の式で表すことができる。
【０１３３】
【数２３】
0005166122.tif 000024
そして、式（２０）のαに各値を代入すれば、位相差αと、雑音の位相成分に基づく強度比との対応関係を明らかにすることができる。図１３には、横軸をα／２πとし、縦軸に雑音の位相成分に基づく強度比（デシベル値）を取った時の、位相差と強度比との対応関係を表すデータの一例を示す。
【０１３４】
なお、位相差αは、式（１２）に示すように、距離Δｒと波長λとの比であるΔｒ／λの関数で表すことができ、図１３の横軸は、Δｒ／λとみなすことができる。すなわち、図１３は、雑音の位相成分に基づく強度比と、Δｒ／λとの対応関係を示すデータであるといえる。
【０１３５】
本実施の形態では、このデータを利用して、音声入力装置１を製造する。図１４は、このデータを利用して音声入力装置１を製造する手順について説明するためのフローチャート図である。
【０１３６】
はじめに、雑音の強度比（雑音の位相成分に基づく強度比）と、Δｒ／λとの対応関係を示すデータ（図１３参照）を用意する（ステップＳ１０）。
【０１３７】
次に、用途に応じて、雑音の強度比を設定する（ステップＳ１２）。なお、本実施の形態では、雑音の強度が低下するように雑音の強度比を設定する必要がある。そのため、本ステップでは、雑音の強度比を、０ｄＢ以下に設定する。
【０１３８】
次に、当該データに基づいて、雑音の強度比に対応するΔｒ／λの値を導出する（ステップＳ１４）。
【０１３９】
そして、λに主要な雑音の波長を代入することによって、Δｒが満たすべき条件を導出する（ステップＳ１６）。
【０１４０】
具体例として、音声認識システムや音声翻訳システムで使用される音声周波数帯域の上限である７ｋＨｚ、その波長が約０．０５０ｍとなる環境下で、雑音の強度比が０ｄＢ以下になる音声入力装置１を製造する場合について考える。
【０１４１】
図１３を参照すると、雑音の強度比を０ｄＢ以下とするためには、Δｒ／λの値を約０．１６以下とすればよいことがわかる。そして、Δｒの値が約８ｍｍ以下とすればよいことがわかる。すなわち、Δｒの値を、例えば８．１ｍｍ以下に設定すれば、雑音除去機能を有する音声入力装置を製造することが可能になる。
【０１４２】
なお、通常、雑音は単一の周波数に限定されるものではない。しかし、想定された周波数よりも周波数の低い雑音は、想定された周波数の音波よりも波長が長くなるため、Δｒ／λの値は小さくなり、この音声入力装置１で除去される。また、音波は、周波数が高いほどエネルギーの減衰が早い。そのため、想定された周波数よりも周波数の高い雑音は、想定された周波数の音波よりも早く減衰するため、音声入力装置１に与える影響を無視することができる。このことから、本実施の形態に係る音声入力装置１は、想定された周波数の音波とは異なる周波数の雑音が存在する環境下でも、優れた雑音除去機能を発揮することができる。
【０１４３】
また、本実施の形態では、式（１２）からもわかるように、第１及び第２の音孔４１，５１を結ぶ直線上から入射する雑音を想定した。この雑音は、第１及び第２の音孔４１，５１の見かけ上の間隔が最も大きくなる雑音であり、現実の使用環境において、位相差が最も大きくなる雑音である。すなわち、本実施の形態に係る音声入力装置１は、位相差が最も大きくなる雑音を除去することが可能に構成されている。そのため、本実施の形態に係る音声入力装置１によると、すべての方向から入射する雑音を除去することができる。
【０１４４】
５．本実施の形態に係る音声入力装置１の雑音除去効果
以下、音声入力装置１が奏する効果についてまとめる。なお、音声入力装置２及び３についても同様の効果を奏する。
【０１４５】
先に説明したように、音声入力装置１によると、複雑な解析演算処理を行うことなく雑音除去機能を実現することができる。そのため、簡単な構成で、深い雑音除去が可能な高品質の音声入力装置を提供することができる。特に、第１及び第２の音孔４１，５１の中心間距離Δｒを８．１ｍｍ以下に設定することで、位相歪が少なく、より精度の高い雑音除去機能を実現することが可能な音声入力装置を提供することができる。
【０１４６】
また、複雑な解析演算処理を必要としないため、リアルタイムに話者音声を送信することが可能になる。
【０１４７】
次に、音声入力装置１が奏する遅延歪除去効果について説明する。なお、音声入力装置２についても同様の効果を奏する。
【０１４８】
先に説明したように、ユーザ音声強度比ρ（Ｓ）は以下の式（８）で表される。
【０１４９】
【数２４】
0005166122.tif 000025
ここで、ユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseは、sinωt−sin（ωt−α）の項である。式（８）に、
【０１５０】
【数２５】
0005166122.tif 000026
と
【０１５１】
【数２６】
0005166122.tif 000027
を代入すると、ユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseは、以下の式で表すことができる。
【０１５２】
【数２７】
0005166122.tif 000028
したがって、ユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseのデシベル値は、以下の式で表すことができる。
【０１５３】
【数２８】
0005166122.tif 000029
そして、式（２２）のαに各値を代入すれば、位相差αと、ユーザ音声の位相成分に基づく強度比との対応関係を明らかにすることができる。
【０１５４】
図１５から図１７はマイク間距離とユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseの関係について説明するための図である。図１５から図１７は横軸はΔｒ／λであり、縦軸はユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseである。ユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseとは差動マイクと単体マイクの音圧比の位相成分（ユーザ音声の位相成分に基づく強度比）であり、差動マイクを構成するマイクを単体マイクとして使用した場合の音圧が差動音圧と同じになるところを０デシベルとしている。
【０１５５】
すなわち図１５から図１７のグラフは、Δｒ／λに対応した差動音圧の遷移を示しており、縦軸が０デシベル以上のエリアは、遅延歪（ノイズ）が大きいと考えることができる。
【０１５６】
現行の電話回線は３．４ｋＨｚの音声周波数帯域で設計されているが、音声認識システムや音声翻訳システムでは７ｋＨｚの周波数まで忠実に再現する必要があるので、以下、７ｋＨｚの音声周波数帯域を想定した場合における、遅延による音声歪みの影響について考察する。
【０１５７】
図１５はマイク間距離（Δｒ）が８．１ｍｍである場合の、１ｋＨｚ、７ｋＨｚの周波数の音を差動マイクでとらえた場合のユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseの分布を示している。
【０１５８】
マイク間距離が８．１ｍｍの場合には、図１５に示すように１ｋＨｚ、７ｋＨｚのいずれの周波数の音についてもユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseは０デシベル以下である。
【０１５９】
また図１６はマイク間距離（Δｒ）が２０ｍｍである場合の、１ｋＨｚ、７ｋＨｚの周波数の音を差動マイクでとらえた場合のユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseの分布を示している。
【０１６０】
マイク間距離が２０ｍｍになると、図１６に示すように１ｋＨｚの周波数の音についてはユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseは０デシベル以下であるが、７ｋＨｚの周波数の音についてはユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseが０デシベル以上となり遅延歪（ノイズ）が大きくなっている。なお、ユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseが０デシベルとなる周波数は２．８ｋＨｚである。
【０１６１】
また図１７はマイク間距離（Δｒ）が３０ｍｍである場合の、１ｋＨｚ、７ｋＨｚの周波数の音を差動マイクでとらえた場合のユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseの分布を示している。
【０１６２】
マイク間距離が３０ｍｍになると、図１７に示すように１ｋＨｚの周波数の音についてはユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseは０デシベル以下であるが、７ｋＨｚの周波数の音についてはユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseが０デシベル以上となり遅延歪（ノイズ）が大きくなっている。なお、ユーザ音声強度比ρ（Ｓ）の位相成分ρ（Ｓ）phaseが０デシベルとなる周波数は１．９ｋＨｚである。
【０１６３】
したがってマイク間距離を８．１ｍｍ以下にすることで、周波数が７ｋＨｚ帯域まで話者音声を忠実に抽出し、かつ遠方雑音の抑制効果の高い音声入力装置を実現することができる。
【０１６４】
本実施の形態では第１及び第２の音孔４１，５１の中心間距離を８．１ｍｍ以下にすることで、７ｋＨｚ帯域まで話者音声を忠実に抽出し、かつ遠方雑音の抑制効果の高い音声入力装置を実現することができる。
【０１６５】
また、音声入力装置１では、位相差が最も大きくなる雑音を除去することができるように、第１及び第２の音孔４１，５１を設計することが可能になる。そのため、この音声入力装置１によると、全方位から入射する雑音を除去することができる。すなわち、本発明によると、全方位から入射する雑音を除去することが可能な音声入力装置を提供することができる。
【０１６６】
図１８（Ａ）（Ｂ）から図２０（Ａ）（Ｂ）は周波数とマイク間距離とマイク−音源間の距離毎の差動マイクの指向特性について説明するための図である。
【０１６７】
図１８（Ａ）（Ｂ）はマイク間距離が８．１ｍｍ、マイク−音源間距離が１ｍ（遠方雑音に相当）の場合において、音源の周波数がそれぞれ１ｋＨｚ、７ｋＨｚの場合の差動マイクの指向特性を示す図である。
【０１６８】
１１１０は差動マイクの全方位に対する感度（差動音圧）を示すグラフであり、差動マイクの指向特性を示している。また１１１２は差動マイクを単体マイクとして使用した場合の全方位に対する感度（音圧）を示すグラフであり、単体マイクの均等特性を示している。
【０１６９】
１１１４はマイクを２つ用いて差動マイクを構成する場合の両マイクを結ぶ直線の方向又はマイクを１つで差動マイクを実現する場合にマイクの両面に音波を到達させるための第１の音孔４１と第２の音孔５１を結ぶ直線の方向（０度−１８０度、差動マイクを構成する第１の音孔４１と第２の音孔５１はこの直線上に置かれている）を示している。この直線の方向を０度、１８０度とし、この直線の方向と直角な方向を９０度、２７０度とする。
【０１７０】
１１１２、１１２２に示すように単体マイクは全方位から均一に音を取っており指向性を有していない。また、１１１０、１１２０に示すように差動マイクは９０度、２７０度方向で多少感度が落ちるが全方位に略均一な指向性を有している。
【０１７１】
図１８（Ａ）（Ｂ）に示すようにマイク間距離が８．１ｍｍの場合には、音源の周波数が１ｋＨｚ、７ｋＨｚの場合ともに、差動マイクの指向特性を示す差動音圧のグラフ１１１０、１１２０の示す領域は、それぞれ単体マイクの均等特性を示すグラフ１１１２、１１２２の示す領域に内包されており、差動マイクは単体マイクに比べ遠方雑音の抑制効果に優れているといえる。
【０１７２】
図１９（Ａ）（Ｂ）はマイク間距離が２０ｍｍ、マイク−音源間距離が１ｍの場合において、音源の周波数がそれぞれ１ｋＨｚ、７ｋＨｚの場合の差動マイクの指向特性を示す図である。
【０１７３】
図１９（Ａ）に示すように、音源の周波数が１ｋＨｚの場合には、差動マイクの指向特性を示すグラフ１１３０は、単体マイクの均等特性を示すグラフ１１３２の示す領域に内包されており、差動マイクは単体マイクに比べ遠方雑音の抑制効果に優れているといえる。しかし、図１９（Ｂ）に示すように、音源の周波数が７ｋＨｚの場合には、差動マイクの指向特性を示すグラフ１１４０は、単体マイクの均等特性を示すグラフ１１４２の示す領域に内包されておらず、差動マイクは単体マイクに比べ遠方雑音の抑制効果に優れているとはいえない。
【０１７４】
図２０（Ａ）（Ｂ）はマイク間距離が３０ｍｍ、マイク−音源間距離が１ｍの場合において、音源の周波数がそれぞれ１ｋＨｚ、７ｋＨｚの場合の差動マイクの指向特性を示す図である。
【０１７５】
図２０（Ａ）に示すように、音源の周波数が１ｋＨｚの場合には、差動マイクの指向特性を示すグラフ１１５０は、単体マイクの均等特性を示すグラフ１１５２の示す領域に内包されており、差動マイクは単体マイクに比べ遠方雑音の抑制効果に優れているといえる。しかし、図２０（Ｂ）に示すように、音源の周波数が７ｋＨｚの場合には、差動マイクの指向特性を示すグラフ１１６０は、単体マイクの均等特性を示すグラフ１１６２の示す領域に内包されておらず、差動マイクは単体マイクに比べ遠方雑音の抑制効果に優れているとはいえない。
【０１７６】
したがって、差動マイクのマイク間距離を８．１ｍｍ以下にすることで、７ｋＨｚ以下の周波数の音については全方位の遠方雑音の抑圧効果が単体マイクに比べ高いといえる。
【０１７７】
なお振動板１つで差動マイクを実現する場合にも、マイクの両面に音波を到達させるための第１の音孔４１と第２の音孔５１の距離について上記と同様のことがいえる。したがって、本実施の形態では第１及び第２の音孔４１，５１の中心間距離を８．１ｍｍ以下にすることで、７ｋＨｚ以下の音については指向性によらず全方位の遠方雑音を抑圧することが可能なマイクロフォンユニットを実現することができる。
【０１７８】
なお、音声入力装置１によると、壁などで反射した後に第１及び第２の音孔４１，５１に入射したユーザ音声成分も除去することができる。詳しくは、壁などで反射したユーザ音声は、長距離を伝搬した後に音声入力装置１に入射するため、通常のユーザ音声よりも遠くに存在する音源から発生した音声であるとみなすことができ、かつ、反射により大きくエネルギーを消失しているため、雑音成分と同様に、第１及び第２の音孔４１，５１の間で音圧が大きく減衰することがない。そのため、この音声入力装置１によると、壁などで反射した後に入射するユーザ音声成分も、雑音と同様に（雑音の一種として）除去される。
【０１７９】
同様に、ハウリングした音や、工事現場等の大きな非定常雑音についても、全方位に亘って抑圧することができる。
【０１８０】
そして、音声入力装置１を利用すれば、雑音を含まない、ユーザ音声を示す信号を取得することができる。そのため、音声入力装置１を利用することで、精度の高い音声認識や音声認証、コマンド生成処理や音声会議システムを実現することができる。
【０１８１】
６．本実施の形態に係る音声入力装置１の感度と、音孔と音源間の距離
既に説明したとおり、本実施の形態に係る音声入力装置１において、第１の音孔４１及び第２の音孔５１に入射する音圧は、式（２）（３）で表すことができる。したがって、差動マイクとして検出する音圧ΔＰ（５）は、以下の式で表すことができる。
【０１８２】
【数２９】
0005166122.tif 000030
式（２１）において、音孔間距離をΔｒ＝５ｍｍ、音孔と音源間の距離Ｒを５０ｍｍとした場合に差動マイクとして検出する音圧ΔＰ（５）は、以下の式で表すことができる。
【０１８３】
【数３０】
0005166122.tif 000031
音孔間距離をΔｒ＝５ｍｍとしているのは、上述の音声入力装置の製造方法により、周囲雑音の主要な周波数である１ｋＨｚの雑音強度が２０ｄＢ以下となるように設計した場合の音孔間距離が約５．２ｍｍであることに基づく。また、音孔と音源間の距離Ｒを５０ｍｍとしているのは、音声入力装置が接話型音声入力装置として用いられる場合は、音孔と音源間の距離は、通常５０ｍｍ以下であることに基づく。
【０１８４】
本実施の形態に係る音声入力装置１は、このΔＰ（５）を基準として、６ｄＢ（すなわち１／２）の減衰を感度の許容範囲として設定することができる。音孔間距離をΔｒ＝８．１ｍｍとした場合に、許容範囲を満たす音孔と音源間の距離Ｒは、以下の式で計算できる。
【０１８５】
【数３１】
0005166122.tif 000032
したがって、音孔と音源間の距離が９０ｍｍ以下となるような位置で音声入力装置を使用することで、感度を所定値以上に保った音声入力装置を実現することができる。
【０１８６】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す機能ブロック図。
【図２】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す図。
【図３】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す図。
【図４】コンデンサ型マイクロホンの構成例。
【図５】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す図。
【図６】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す図。
【図７】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す図。
【図８】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す図。
【図９】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す図。
【図１０】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す図。
【図１１】本実施の形態に係る音声入力装置の構成例を示す図。
【図１２】音波の減衰特性について説明するための図。
【図１３】位相差と強度比との対応関係を表すデータの一例を示す図。
【図１４】音声入力装置を製造する手順を示すフローチャート。
【図１５】音声強度比の分布について説明するための図。
【図１６】音声強度比の分布について説明するための図。
【図１７】音声強度比の分布について説明するための図。
【図１８】差動マイクの指向特性について説明するための図。
【図１９】差動マイクの指向特性について説明するための図。
【図２０】差動マイクの指向特性について説明するための図。
【符号の説明】
【０１８８】
１，２  音声入力装置、１０  本体部、１１  取付穴、１２  折畳部、２０  マイク保持部、２０−１  第１のマイク保持部材、２０−２  第２のマイク保持部材、２１  取付部、３０  表示部、４０  第１のマイクロホン、４１  第１の音孔、４２  第１の振動板、４５  共通振動板、５０  第２のマイクロホン、５１  第２の音孔、５２  第２の振動板、６０  信号処理部、６１  脱着判定部、６２  切替処理部、６３  マイク感度検出部、７０  出力インターフェイス、９０  内部空間、９１  第１の内部空間、９２  第２の内部空間、２００  コンデンサ型マイクロホン、２０２  振動板、２０４  電極
【図１】
0005166122.tif 000033
【図２】
0005166122.tif 000034
【図３】
0005166122.tif 000035
【図４】
0005166122.tif 000036
【図５】
0005166122.tif 000037
【図６】
0005166122.tif 000038
【図７】
0005166122.tif 000039
【図８】
0005166122.tif 000040
【図９】
0005166122.tif 000041
【図１０】
0005166122.tif 000042
【図１１】
0005166122.tif 000043
【図１２】
0005166122.tif 000044
【図１３】
0005166122.tif 000045
【図１４】
0005166122.tif 000046
【図１５】
0005166122.tif 000047
【図１６】
0005166122.tif 000048
【図１７】
0005166122.tif 000049
【図１８】
0005166122.tif 000050
【図１９】
0005166122.tif 000051
【図２０】
0005166122.tif 000052