(57)【要約】【課題】どのようなダミーヘッドに適用した場合においても、ユーザの前方及び後方の奥行き感等を含めた臨場感のある音声を、電気信号として出力することができるマイクロフォン及びマイクロフォンシステムを提供する。【解決手段】マイクロフォンは、ダミーヘッドに取り付けられ、バイノーラル録音方式によって、ダミーヘッドの外部の音声を録音するためのマイクロフォンであって、音声が通過する孔部が形成された外耳道部２１と、外耳道部２１の−Ｚ側の端部に固定されたトランスデューサユニット３０と、を備える。このトランスデューサユニット３０は、外耳道部２１を通過した前記音声の音圧により撓む振動膜３２と、振動膜３２に所定のエアギャップ３２ａを隔てて配置された複数の電極板３４と、を有する。これにより、振動膜３２と電極板３４との間のそれぞれの静電容量に基づいて、立体的な音声を、電気信号として出力することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の頭部が模型化されたダミーヘッドに取り付けられ、バイノーラル録音方式によって、前記ダミーヘッドの外部の音声を録音するためのマイクロフォンであって、
前記音声が通過する孔部が形成された外耳道部と、
前記外耳道部を通過した前記音声の音圧により撓む第１電極と、前記第１電極に所定のギャップを隔てて配置された複数の第２電極と、を有し、前記外耳道部の端部に固定されたトランスデューサユニットと、
を備えることを特徴とするマイクロフォン。
【請求項２】
前記第２電極は、格子状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン。
【請求項３】
前記第１電極は、電荷が蓄えられたエレクトリック膜を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロフォン。
【請求項４】
人間の頭部が模型化されたダミーヘッドに取り付けられ、バイノーラル録音方式によって、前記ダミーヘッドの外部の音声を録音するためのマイクロフォンであって、
前記音声が通過する孔部が形成された外耳道部と、
前記外耳道部を通過した前記音声の音圧により撓む第１電極と、前記第１電極に固定され、前記第１電極の撓みとともに変位するマグネットと、前記マグネットの周囲に配置され、変位した前記マグネットによって内部の磁束が変化する複数のコイルと、を有し、前記外耳道部の端部に固定されたトランスデューサユニットと、
を備えることを特徴とするマイクロフォン。
【請求項５】
前記マグネットは、棒状に形成され、
前記第１電極は、膜状に形成され、
前記マグネットは、前記第１電極に対して垂直に固定されており、
前記コイルは、前記マグネットの長手方向を中心軸とする円周に沿って、等間隔に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロフォン。
【請求項６】
人間の頭部が模型化され、右耳孔部及び左耳孔部が形成されたダミーヘッドと、
前記ダミーヘッドの前記右耳孔部及び前記左耳孔部に取り付けられる請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマイクロフォンと、
を備えることを特徴とするマイクロフォンシステム。
【請求項７】
人間の頭部が模型化され、右耳孔部及び左耳孔部が形成されたダミーヘッドと、
前記ダミーヘッドの前記右耳孔部及び前記左耳孔部に取り付けられる請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロフォンと、
前記第１電極と前記２電極との間の静電容量に基づいて、前記ダミーヘッドの周囲の音声を録音し、録音された前記音声を再生する録音再生装置と、
を備えることを特徴とするマイクロフォンシステム。
【請求項８】
人間の頭部が模型化され、右耳孔部及び左耳孔部が形成されたダミーヘッドと、
前記ダミーヘッドの前記右耳孔部及び前記左耳孔部に取り付けられる請求項４又は５に記載のマイクロフォンと、
前記マグネットの変位に伴う、前記コイルの内部の磁束の変化に基づいて、前記ダミーヘッドの周囲の音声を録音し、録音された前記音声を再生する録音再生装置と、
を備えることを特徴とするマイクロフォンシステム。
【請求項９】
前記録音再生装置は、前記コイルに流す電流量を制御することにより、前記マグネットを変位させることを特徴とする請求項８に記載のマイクロフォンシステム。
【請求項１０】
前記録音再生装置は、ユーザの耳に至るまでの音の伝達特性から求められる頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）に基づいて、前記外耳道部を通過した音の伝達特性を除いた上で、録音された前記音声を再生すること特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のマイクロフォンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロフォン及びマイクロフォンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モノラル録音方式やステレオ録音方式と並ぶ録音方式の一つに、バイノーラル録音方式がある。このバイノーラル録音方式は、人間の頭部を再現した模型（ダミーヘッド）を用いる。そして、このダミーヘッドの左右の外耳口部分それぞれにマイクロフォンを埋め込み、このマイクロフォンに届く音の音量差、位相差に加えて、頭部内を通過した音や、耳たぶで回折する音、体を通り抜けて減衰した音を含めて録音する。このため、人間が聞く音声と非常に近い臨場感のある音声を録音することができる。ひいては、臨場感のある音場を再現することが可能になる。特許文献１〜４には、このようなバイノーラル録音方式により、臨場感のある音声の録音が可能なマイクロフォンが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９７６４６２号公報
【特許文献２】特開２００９−４９９４７号公報
【特許文献３】特表２００１−５２５１４１号公報
【特許文献４】特開平４−３３９４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載のマイクロフォンは、ユーザの左側の音声及び右側の音声（ステレオ音声）を、電気信号として出力することができる。このため、ユーザの左側の音声及び右側の音声を録音することが可能になるが、ユーザの前方及び後方の奥行き感のある音声までを録音することができなかった。
【０００５】
また、特許文献４に記載のマイクロフォンは、ダミーヘッドを左右に回動させることにより、前方及び後方の音源の方向を認識して、奥行き感を含めた臨場感のある音声を、電気信号として出力することができる。しかしながら、回動機構を備えないダミーヘッドに取り付けた場合には、奥行き感を含めた臨場感のある音声を、電気信号として出力することができない。
【０００６】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、どのようなダミーヘッドに適用した場合においても、ユーザの前方及び後方の奥行き感等を含めた臨場感のある音声を、電気信号として出力することができるマイクロフォン等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】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点のマイクロフォンは、
人間の頭部が模型化されたダミーヘッドに取り付けられ、バイノーラル録音方式によって、前記ダミーヘッドの外部の音声を録音するためのマイクロフォンであって、
前記音声が通過する孔部が形成された外耳道部と、
前記外耳道部を通過した前記音声の音圧により撓む第１電極と、前記第１電極に所定のギャップを隔てて配置された複数の第２電極と、を有し、前記外耳道部の端部に固定されたトランスデューサユニットと、
を備える。
【０００８】
本発明の第２の観点のマイクロフォンは、
人間の頭部が模型化されたダミーヘッドに取り付けられ、バイノーラル録音方式によって、前記ダミーヘッドの外部の音声を録音するためのマイクロフォンであって、
前記音声が通過する孔部が形成された外耳道部と、
前記外耳道部を通過した前記音声の音圧により撓む第１電極と、前記第１電極に固定され、前記第１電極の撓みとともに変位するマグネットと、前記マグネットの周囲に配置され、変位した前記マグネットによって内部の磁束が変化する複数のコイルと、を有し、前記外耳道部の端部に固定されたトランスデューサユニットと、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の観点のマイクロフォンシステムは、
人間の頭部が模型化され、右耳孔部及び左耳孔部が形成されたダミーヘッドと、
前記ダミーヘッドの前記右耳孔部及び前記左耳孔部に取り付けられる第１又は第２の観点のマイクロフォンと、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の観点のマイクロフォンシステムは、
人間の頭部が模型化され、右耳孔部及び左耳孔部が形成されたダミーヘッドと、
前記ダミーヘッドの前記右耳孔部及び前記左耳孔部に取り付けられる第１の観点のマイクロフォンと、
前記第１電極と前記２電極との間の静電容量に基づいて、前記ダミーヘッドの周囲の音声を録音し、録音された前記音声を再生する録音再生装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の観点のマイクロフォンシステムは、
人間の頭部が模型化され、右耳孔部及び左耳孔部が形成されたダミーヘッドと、
前記ダミーヘッドの前記右耳孔部及び前記左耳孔部に取り付けられる第２の観点のマイクロフォンと、
前記マグネットの変位に伴う、前記コイルの内部の磁束の変化に基づいて、前記ダミーヘッドの周囲の音声を録音し、録音された前記音声を再生する録音再生装置と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１電極の撓みに基づいて、立体的な音声を、電気信号として出力することができる。これにより、どのようなダミーヘッドに適用した場合においても、ユーザの前方及び後方の奥行き感等を含めた臨場感のある音声を、電気信号として出力することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロフォンシステムの斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係るマイクロフォンの一部断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るトランスデューサユニットの断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係るマイクロフォンシステムの模式図である。
【図５】（Ａ）は、ヘッドフォンの使用例を示す平面図であり、（Ｂ）は、イヤフォンの使用例を示す断面図である。
【図６】イヤフォンの側面図である。
【図７】第１の実施の形態に係るマイクロフォンの動作を説明するための一部断面図である。
【図８】第１の実施の形態に係るトランスデューサユニットの動作を説明するための断面図である。
【図９】イヤフォンをユーザの耳孔に取り付けた場合のユーザの耳孔近傍の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るトランスデューサユニットの断面図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るマイクロフォンシステムの模式図である。
【図１２】変形例に係るダミーヘッドの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の発明の実施の形態に係るマイクロフォンシステム１００について、図１〜９を参照しながら説明する。なお、理解を容易にするため、図中にＸＹＺ座標を設定し、適宜参照する。
【００１５】
本実施の形態に係るマイクロフォンシステム１００は、例えば、バイノーラル録音方式で音声を録音する場合に用いられる。マイクロフォンシステム１００は、図１に示すように、ダミーヘッド１０と、このダミーヘッド１０に取り付けられる一対のマイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌと、マイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌに接続される録音再生装置４０と、録音再生装置４０で再生された音声を出力するヘッドフォン５０とを有している。
【００１６】
ダミーヘッド１０は、人体の頭部を模した形状に形成されている。このダミーヘッド１０の大きさは、一般的な人体の頭部の大きさと同等になっている。また、ダミーヘッド１０には、右耳孔部１１Ｒと左耳孔部１１Ｌとが形成されている。右耳孔部１１Ｒから左耳孔部１１Ｌまでの距離も、一般的な人体の頭部の右耳孔から左耳孔までの距離と同等になっている。そして、ダミーヘッド１０の左耳孔部１１Ｒには、マイクロフォン２０Ｒが嵌め込まれ、右耳孔部１１Ｌには、マイクロフォン２０Ｌが嵌め込まれている。
【００１７】
マイクロフォン２０Ｒは、例えば、エレクトレットコンデンサ−マイクロフォン（ＥＣＭ）として構成されている。マイクロフォン２０Ｒは、図２に示すように、外耳道部２１と、この外耳道部２１の＋Ｚ側の端部に取り付けられた耳介部２２と、外耳道部２１の−Ｚ側の端部に取り付けられたトランスデューサユニット３０とを有している。
【００１８】
外耳道部２１は、孔部２１ａが形成された円筒形状に形成されている。ダミーヘッド１０の外部で生じた音声は、この外耳道部２１の孔部２１ａを通過することによって、トランスデューサユニット３０に伝達される。
【００１９】
耳介部２２は、人体の耳介を模した形状に形成されている。耳介部２２は、例えば、樹脂からなる。また、耳介部２２には、開口部２２ａが形成されている。この開口部２２ａは、外耳道部２１の孔部２１ａに通じている。ダミーヘッド１０の外部で、音声が生じた場合、この音声は、耳介部２２によって集音されつつ、開口部２２ａを通って、外耳道部２１に伝達される。
【００２０】
トランスデューサユニット３０は、外耳道部２１の孔部２１ａを介して伝達された音声を電気信号に変換する。トランスデューサユニット３０は、図３に示すように、基板３１と、基板３１の−Ｚ側の面に形成された振動膜３２と、振動膜３２の−Ｚ側の面に形成された固定膜３３とを有している。
【００２１】
基板３１は、例えば、円板状のシリコンウェハーとして構成される。この基板３１には、貫通孔３１ａが形成されている。貫通孔３１ａは、Ｚ軸方向に貫通する。また、貫通孔３１ａの＋Ｚ側の開口面積は、貫通孔３１ａの−Ｚ側の開口面積よりも大きくなっており、これにより、貫通孔３１ａの内周面は、ＸＹ平面に対して傾斜する傾斜面として構成されている。外耳道部２１を通過した音声は、この貫通孔３１ａの内周面に案内されつつ、振動膜３２に伝達される。
【００２２】
振動膜３２は、基板３１の−Ｚ側の開口を覆うように、基板３１の−Ｚ側に貼り付けられている。この振動膜３２は、その厚みや大きさ等が、一般的な人間の鼓膜の厚みや大きさと同等になるように形成されている。振動膜３２は、外耳道部２１の孔部２１ａを通過してきた音声の音圧によって撓む可撓性の素材からなる。振動膜３２は、例えば、多層膜となっており、電極材料である導電膜と、電荷が蓄えられたエレクトレット膜として構成されたシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜と、このシリコン酸化膜が大気に晒されることにより劣化を防ぐための絶縁膜とを有しており、これらの膜が積層されることによって構成される。
【００２３】
固定膜３３は、振動膜３２の−Ｚ側に、所定の寸法のエアギャップ３２ａを隔てて配置されている。固定膜３３は、絶縁性の素材からなる。また、固定膜３３には、複数の電極板３４が配置されている（図３においては、２つの電極板３４が、図示されている。）。電極板３４は、例えば、固定膜３３に対して、格子状に配置されている。これらの電極板３４と、電極板３４に対向する振動膜３２の一部とによって、電極板３４の形成数に対応した複数のコンデンサ（トランスデューサ）が形成される。コンデンサの静電容量は、振動膜３２が撓むことによって変化する。また、固定膜３３には、複数の音孔３３ａが形成されている。この音孔３３ａを介して、エアギャップ３２ａは、外部と通じている。
【００２４】
上述のように構成されたマイクロフォン２０Ｒは、図１及び図２を参照するとわかるように、外耳道部２１及びトランスデューサユニット３０が、ダミーヘッド１０の右耳孔部１１Ｒに挿入された上で、耳介部２２がダミーヘッド１０の外部に露出した状態で、ダミーヘッド１０に取り付けられる。
【００２５】
マイクロフォン２０Ｌも、マイクロフォン２０Ｒと同様に、外耳道部２１と、この外耳道部２１の＋Ｚ側の端部に取り付けられた耳介部２２と、外耳道部２１の−Ｚ側の端部に取り付けられたトランスデューサユニット３０とを有している。そして、外耳道部２１及びトランスデューサユニット３０が、ダミーヘッド１０の右耳孔部１１Ｌに挿入された上で、耳介部２２がダミーヘッド１０の外部に露出した状態で、ダミーヘッド１０に取り付けられる。
【００２６】
また、マイクロフォン２０Ｒのトランスデューサユニット３０のそれぞれのコンデンサ（トランスデューサ）には電線が接続されている。これらの電線は、絶縁体からなる被覆部によって被覆されて、ケーブル３５Ｒとして、ダミーヘッド１０の外部に引き出されている。同様に、マイクロフォン２０Ｌのトランスデューサユニット３０のそれぞれのコンデンサ（トランスデューサ）には電線が接続されている。これらの電線は、絶縁体からなる被覆部によって被覆されて、ケーブル３５Ｌとして、ダミーヘッド１０の外部に引き出されている。引き出されたケーブル３５Ｒ、３５Ｌは、録音再生装置４０に接続されている。ケーブル３５Ｒ、３５Ｌは、トランスデューサユニット３０に形成されたコンデンサそれぞれの静電容量を、複数の電気信号として、録音再生装置４０に出力する。
【００２７】
録音再生装置４０は、図４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、主記憶部４２、補助記憶部４３、表示部４４、操作部４５、音声処理部４６、及び上記各部を相互に接続するバス４０ａを有している。
【００２８】
主記憶部４２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成され、ＣＰＵ４１の作業領域として用いられる。
【００２９】
補助記憶部４３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリを含んで構成されている。この補助記憶部４３は、ＣＰＵ４１が実行するプログラム、及び各種パラメータなどを記憶している。なお、パラメータには、トランスデューサユニット３０から出力された電気信号を音声データに変換するために用いられるパラメータも含まれる。また、補助記憶部４３は、電気信号から変換された音声データを記憶する。
【００３０】
表示部４４は、ＣＰＵ４１の処理結果等を表示する。表示部４４は、例えば、液晶ディスプレイ等である。
【００３１】
操作部４５は、操作ボタン等を含んで構成されている。操作部４５は、操作キーの操作を検出し、検出結果に応じた信号をバス４０ａへ出力する。
【００３２】
音声処理部４６は、マイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌのトランスデューサユニット３０から出力される電気信号をデジタル信号に変換する。そして、このデジタル信号をバス４０ａへ出力する。また、音声処理部４６は、補助記憶部４３に記録された音声データを変換して、音声信号を生成する。そして、この音声信号をヘッドフォン５０へ出力する。
【００３３】
ＣＰＵ４１は、補助記憶部４３に記憶されたプログラムを実行し、上記各部の統括的な制御を行う。具体的には、ＣＰＵ４１は、マイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌが収音した音声の録音や、補助記憶部４３に記録されている音声データの再生のための処理を実行する。
【００３４】
また、録音再生装置４０は、上記各部に加えて、増幅器４７、４８を有している。増幅器４７、４８は、例えば、トランジスタ等の回路部品を含んで構成される、増幅器４７は、トランスデューサユニット３０から出力される電気信号を増幅し、音声処理部４６に出力する。また、増幅器４８は、音声処理部４６から出力された音声信号を増幅し、ヘッドフォン５０に出力する。
【００３５】
ヘッドフォン５０は、図５（Ａ）に示すように、イヤフォン６０Ｒ、６０Ｌを有している。ユーザが、このヘッドフォン５０を使用する場合、イヤフォン６０Ｌは、ユーザの左耳の耳孔に挿入され、イヤフォン６０Ｒは、ユーザの右耳の耳孔に挿入される。
【００３６】
イヤフォン６０Ｌは、図５（Ｂ）に示すように、ハウジング７０と、ハウジング７０の＋Ｚ側に取り付けられたイヤーピース８０と、音声を出力する一対のスピーカユニット９０、９１とを有する。
【００３７】
ハウジング７０は、内部にスピーカユニット９０、９１等を収納する。ハウジング７０は、略円筒形状に形成され、例えば、樹脂からなる。また、ハウジング７０は、ハウジング本体７１と、音導管７２とを有する。
【００３８】
ハウジング本体７１の内部には、隔壁部７３がＹＺ面に平行に配置されている。この隔壁部７３により、ハウジング本体７１は、２つの空間７４、７５に区画される。この空間７４、７５は、スピーカユニット９０、９１から出力される音声を取り囲むエンクロージャとして構成される。また、ユーザが、ヘッドフォン５０を装着した場合、空間７４は、ユーザの前方側に配置され、空間７５は、ユーザの後方側に配置される。
【００３９】
音導管７２は、ハウジング本体７１の＋Ｚ側の面に取り付けられている。また、音導管７２の内部には、隔壁部７３が配置されている。これにより、音導管７２には、２つの音声通路７２ａ、７２ｂが形成される。音声通路７２ａ、７２ｂは、ＸＹ断面が半円形状になるように形成されている。音声通路７２ａは、ハウジング本体７１内に形成された空間７４に通じており、スピーカユニット９０から出力される音声の通路となる。また、音導通路７２ｂは、ハウジング本体７１内に形成された空間７５に通じており、スピーカユニット９１から出力される音声の通路となる。また、ユーザが、ヘッドフォン５０を装着した場合、音声通路７２ａは、ユーザの前方側に配置され、音声通路７２ｂは、ユーザの後方側に配置される。また、音導管７２の＋Ｚ側の端部には、爪部７２ｃが形成されている。
【００４０】
スピーカユニット９０は、例えば、バッフル板などに固定されたヨーク、マグネット、ポールピース等から構成される磁気回路構成部材と、ボイスコイルと、ダイヤブラム状の振動板と、を有している。また、振動板の放音面９０ａが、ＸＹ平面に平行になるように、スピーカユニット９０は、ハウジング７０内に配置されている。ボイスコイルに音声信号が入力されると、ボイスコイルに振動が生ずる。そうすると、ボイスコイルに固定された振動板にも、振動が生ずる。この振動によって、スピーカユニット９０は、音声信号に対応した音声を再生する。
【００４１】
スピーカユニット９１は、スピーカユニット９０と同様に、磁気回路構成部材と、ボイスコイルと、ダイヤブラム状の振動板とを有しており、振動板の放音面９１ａが、ＸＹ面に平行になるように、ハウジング７０内に配置されている。そして、ボイスコイルに入力された音声信号に対応した音声を再生する。
【００４２】
イヤーピース８０は、容易に変形することができる柔軟性のある素材からなる。イヤーピース８０の素材としては、例えば、合成樹脂である。イヤーピース８０には、ハウジング７０の音導管７２を嵌め込むための孔８１が形成されている。また、イヤーピース８０には、音導管７２から出力された音声を通すための音導通路８０ａ、８０ｂが形成されている。これら音導通路８０ａ、８０ｂは、それぞれのＸＹ断面が半円形状となるように形成されている。音導通路８０ａ、８０ｂのＸＹ断面は、音導管７２の音声通路７２ａ、７２ｂのＸＹ断面と同等の形状、面積となっている。
【００４３】
このイヤーピース８０の孔８１には、ハウジング７０の音導管７２の＋Ｚ側の端部が、＋Ｚ側から嵌め込まれる。このとき、音導管７２の爪部７２ｃが、孔８１の内周面に喰い込み、これにより、イヤーピース８０は、ハウジング７０に対して抜け止めされる。また、音導管７２の外周面には、キーが形成されており、イヤーピース８０の孔８１の内周面には、キー溝が形成されている。これらキーとキー溝との係合によって、イヤーピース８０は、ハウジング７０に対して回り止めされる。また、このイヤーピース８０の孔８１にハウジング７０の音導管７２が嵌め込まれると、イヤーピース８０の音導通路８０ａは、音導管７２の音声通路７２ａを介して、ハウジング７０の空間７４に通じる。一方、イヤーピース８０の音導通路８０ｂは、音導管７２の音声通路７２ｂを介して、ハウジング７０の空間７５に通じる。
【００４４】
また、イヤフォン６０Ｌは、図６に示すように、ハウジング７０の下方（−Ｙ側）に突出する略円筒形状のブッシュ７６と、スピーカユニット９０、９１に音声信号を入力するためのワイヤ９２、９３とを有している。ワイヤ９２、９３は、このブッシュ７６の内部を通過し、絶縁性素材に被覆されて、一本のケーブル９４として外部に引き出されている。ケーブル９４の他端は、図１に示すように、録音再生機器４０に接続される。
【００４５】
イヤフォン６０Ｒは、イヤフォン６０Ｌと同様に、図１及び図４を参照するとわかるように、ハウジング７０と、イヤーピース８０と、スピーカユニットとを有する。
【００４６】
上述のように構成された本発明の実施の形態に係るマイクロフォンシステム１００のマイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌの動作について説明する。
【００４７】
先ず、ダミーヘッド１０の外部で音声が生ずると、音声は、図７に示すように、ダミーヘッド１０の外面に反射したり、マイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌの耳介部２２に反射したりしつつ、耳介部２２の開口部２２ａから、外耳道部２１に伝達される。外耳道部２１に伝達された音声は、外耳道部２１の孔部２１ａを通過して、トランスデューサユニット３０に伝達される。このとき、音声は、ダミーヘッド１０を通り抜けて減衰した音等も含んで、トランスデューサユニット３０に伝達される。
【００４８】
音声がトランスデューサユニット３０に伝達されると、図８に示すように、この音声の音圧により、振動膜３２が撓む。振動膜３２が撓むと、この振動膜３２と、固定膜３３の電極板３４との間の距離が変動する。この振動膜３２と電極板３４との間の距離の変動により、電極板３４と振動膜３２の一部とによって形成される複数のコンデンサそれぞれの静電容量が変化する。トランスデューサユニット３０は、コンデンサそれぞれの静電容量を、電気信号として、図４に示すように、録音再生装置４０に出力する。
【００４９】
次に、マイクロフォンシステム１００を用いて、音声を録音する場合の動作について説明する。
【００５０】
マイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌからの電気信号が録音再生装置４０に入力されると、電気信号は、増幅器４７によって増幅され、音声処理部４６に出力される。音声処理部４６は、この増幅された電気信号をデジタル信号に変換する。そして、このデジタル信号を、バス４０ａを介して、補助記憶部４３に出力する。
【００５１】
補助記憶部４３は、バス４０ａを介して入力されたデジタル信号を、あらかじめ記憶されていたパラメータに従って、音声データとして記憶する。この音声データは、トランスデューサユニット３０の複数のコンデンサの静電容量に基づいて、ユーザの前方及び後方の奥行き感等を含めた臨場感のある音声のデータとして構成される。
【００５２】
次に、マイクロフォンシステム１００を用いて、音声を再生する場合の動作について説明する。
【００５３】
マイクロフォンシステム１００を用いて、音声を再生する場合は、先ず、ユーザは、ヘッドフォン５０を装着する。詳しくは、ユーザの左耳の耳孔にイヤフォン６０Ｌを挿入するとともに、右耳の耳孔にイヤフォン６０Ｒを挿入することによって、ユーザは、ヘッドフォン５０を装着する。
【００５４】
次に、ユーザが、操作部４５を操作することによって、ＣＰＵ４１は、補助記憶部４３に記憶されている音声データを読み出す。音声データが読み出されると、音声処理部４６は、この音声データを、音声信号に変換する。音声処理部４６によって変換された音声信号は、増幅器４８に増幅されて、録音再生装置４０からヘッドフォン５０に出力される。このとき、出力される信号は、立体音響を再現させるために用いられる頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）などに基づいて、ユーザの耳道部近傍の伝達特性を除いた上で出力される。詳しくは、マイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌによって集音されて、補助記憶部４３に記憶された音声データは、ダミーヘッド１０の右耳孔部１１Ｒ、左耳孔部１１Ｌを通過した音声であるため、すでに、頭部伝達特性を含んでいる。したがって、録音再生装置４０が、この音声データを、そのまま、再生した場合、図９に示すように、イヤフォン５０Ｌから出力された音声が、ユーザの鼓膜Ｋに到達するまでの間の間隔Ｙの伝達特性をさらに含めて、ユーザに伝達されてしまう。すなわち、ユーザに伝達される音声は、間隔Ｙにおける伝達特性を重複して含んでしまう。これを防ぐために、ＣＰＵ４１は、間隔Ｙの伝達特性を、マイクロフォン２０Ｌから出力された信号、あらかじめ補助記憶部４３に記憶されたマイクロフォン２０Ｌの各部の寸法パラメータ等に基づいて、間隔Ｙの伝達特性を算出する。そして、ＣＰＵ４１は、間隔Ｙの伝達特性を除いた上で、ヘッドフォン５０に音声信号を出力する。
【００５５】
録音再生装置４０から出力された音声信号は、ケーブル９４を介して、イヤフォン６０Ｒ、６０Ｌのスピーカユニット９０、９１のボイスコイルに入力される。音声信号がボイスコイルに入力されると、ボイスコイルに振動が生ずる。そうすると、ボイスコイルに固定された振動板にも、振動が生ずる。この振動によって、スピーカユニット９０、９１は、音声信号に対応した音声を再生する。
【００５６】
スピーカユニット９０によって再生された音声は、ハウジング７０の空間７４、音導管７２の音声通路７２ａ、イヤーピース８０の音声通路８０ａを通って、ユーザの右耳及び左耳に伝わる。一方、スピーカユニット９１によって再生された音声は、ハウジング７０の空間７５、音導管７２の音声通路７２ｂ、イヤーピース８０の音声通路８０ｂを通って、ユーザの右耳及び左耳に伝わる。そして、この音声の音圧により、ユーザの右耳及び左耳それぞれの鼓膜が撓むことにより、ユーザは、この音声を認識する。
【００５７】
このとき、トランスデューサユニット３０の振動膜３２の撓みと同等の撓みを、ユーザの鼓膜において再現させるように、録音再生装置４０は、音声データを再生する。これにより、現実の音場に近似した音場を再現する。また、ユーザの左耳に伝わる２つの音声及び右耳に伝わる２つの音声のそれぞれの音量、音波が左耳に伝わる時間差、音波の周波数特性、位相差等を異ならせることにより、立体的な音響を再生する。
【００５８】
以上、説明したように、本第１の実施の形態に係るマイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌによれば、１つの振動膜３２に対して、複数の電極板３４が配置されていることから、振動膜３２と電極板３４との間のそれぞれの静電容量に基づいて、立体的な音声を、電気信号として出力することができる。そのため、この電気信号に基づいて、ユーザの前方及び後方の奥行き感を含んだ臨場感のある音声を録音することが可能になる。
【００５９】
例えば、従来のように、振動膜に対して、１つの電極板が配置されているマイクロフォンの場合は、ダミーヘッドの左右に取り付けられたマイクロフォンにより、ステレオ録音はできても、ユーザの前方及び後方の奥行き感を含んだ音声を録音することはできない。また、マイクロフォンを、回動機構を備えたダミーヘッドに取り付けて、このダミーヘッドを左右に回動させることによって、前方及び後方の音源の方向を認識させなければ、奥行き感を含んだ音声を録音することはできない。
【００６０】
これに対して、本第１の実施の形態に係るマイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌは、振動膜３２に対して、複数の電極板３４が配置されていることから、振動膜３２と電極板３４との間の静電容量に基づいて、振動膜３２の撓みを検出して、撓んだ振動膜３２の形状を特定することができる。そのため、撓んだ振動膜３２の形状を細かく特定することができ、このマイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌを、どのようなダミーヘッドに適用した場合においても、この振動膜３２の形状に基づいて、立体的な音声を、電気信号として出力することができる。そのため、ユーザの前方及び後方の奥行き感を含んだ臨場感のある音声を録音することが可能になる。
【００６１】
また、本第１の実施の形態においては、録音再生装置４０は、図９に示す、イヤフォン５０Ｌから出力される音声が、ユーザの鼓膜Ｋに到達するまでの間の間隔Ｙの伝達特性を除いた上で、ヘッドフォン５０に音声信号を出力する。これにより、現実の音場に近似した臨場感のある音声を再生することが可能になる。
【００６２】
次に、本第２の実施の形態に係るトランスデューサユニット３０Ａについて、図１０及び図１１を参照しながら説明する。
【００６３】
トランスデューサユニット３０Ａは、図１０に示すように、基板３１と、振動膜３２と、固定台３６と、マグネット３７と、複数のコイル３８とを有している。基板３１及び振動膜３２は、第１の実施の形態に係るトランスデューサユニット３０の基板３１及び振動膜３２と同等のものである。
【００６４】
固定台３６は、振動膜３２の−Ｚ側に、所定の寸法のエアギャップ３２ａを隔てて配置されている。固定台３６は、第１の実施の形態に係るトランスデューサユニット３０の固定膜３３とは異なり、剛性の素材からなり、複数のコイル３８を支持する。また、固定台３６には、開口部３６ａが形成されている。
【００６５】
マグネット３７は、棒状に形成されており、振動膜３２の−Ｚ側の面に垂直に固定されている。本実施の形態においては、マグネットのＳ極側の端部が、振動膜３２の−Ｚ側の面に固定されている。また、マグネットのＮ極側の端部が、固定台３６の開口部３６ａを通り、外部に露出している。マグネット３７は、音声の音圧により振動膜３２が撓むと、この振動膜３２の撓みとともに、ＸＹ面に対して傾いたり、移動したりする。
【００６６】
コイル３８は、マグネット３７を取り囲むように、固定台３６の−Ｚ側の面に固定されている。本実施の形態においては、４つのコイル３８が形成されている。
【００６７】
このトランスデューサユニット３０Ａのそれぞれのコイルには、図１１に示すように、電線が接続されている。これらの電線は、絶縁体からなる被覆部によって被覆されて、ケーブル３５Ｒ、３５Ｌとして、外部に引き出されている。引き出されたケーブル３５Ｒ、３５Ｌは、録音再生装置４０Ａに接続されている。ケーブル３５Ｒ、３５Ｌは、コイル３８それぞれの磁束の変化を、複数の電気信号として、録音再生装置４０Ａに出力する。
【００６８】
録音再生装置４０Ａは、ＣＰＵ４１、主記憶部４２、補助記憶部４３、表示部４４、操作部４５、音声処理部４６、及び上記各部を相互に接続するバス４０ａに加えて、インターフェイス部４９を有している。
【００６９】
インターフェイス部４９は、ケーブル３５Ｒ、３５Ｌを介して、コイル３８に接続されている。ＣＰＵ４１は、インターフェイス部４９を介して、コイル３８に流れる電流を制御する。これにより、マグネット３７の傾きや位置を調節することで、振動膜３２の撓みを調節する。
【００７０】
上述のように構成された本発明の第２の実施の形態に係るトランスデューサユニット３０Ａの動作について、図１０及び図１１を用いて説明する。
【００７１】
音声がトランスデューサユニット３０Ａに伝達されると、この音声の音圧により、振動膜３２が撓む。振動膜３２が撓むと、この振動膜３２の撓みとともに、マグネット３７が、ＸＹ面に対して傾いたり、移動したりする。このマグネット３７の動きにより、マグネット３７を取り囲むように固定されているコイル３８に、マグネットが近づいたり、離れたりするため、それぞれのコイル３８を貫く磁束が変化する。トランスデューサユニット３０は、それぞれの磁束の変化を、電気信号として、録音再生装置４０Ａに出力する。
【００７２】
録音再生装置４０Ａに入力された電気信号は、増幅器４７によって増幅され、音声処理部４６に出力される。電気信号が録音再生装置４０Ａに入力されると、音声処理部４６は、電気信号をデジタル信号に変換する。そして、このデジタル信号を、バス４０ａを介して、補助記憶部４３に出力する。
【００７３】
補助記憶部４３は、バス４０ａを介して入力されたデジタル信号を、あらかじめ記憶されていたパラメータに従って、音声データとして記憶する。この音声データは、トランスデューサユニット３０の複数のコイルの磁束の変化に基づいて、ユーザの前方及び後方の奥行き感等を含めた臨場感のある音声のデータとして構成される。
【００７４】
また、ＣＰＵ４１は、インターフェイス部４９を介して、コイル３８に流れる電流を制御する。コイル３８に流れる電流を制御することで、マグネット３７の傾きや位置を調節し、さらには、振動膜３２の撓みを、実際のユーザの鼓膜の撓みに近似するように、適宜、調節する。
【００７５】
以上、説明したように、本第２の実施の形態に係るトランスデューサユニット３０Ａによれば、振動膜３２に固定されたマグネット３７に対して、複数のコイル３８が配置されている。このため、マグネット３７の変移によるコイル３８の磁束の変化に基づいて、振動膜３２の撓みを検出して、撓んだ振動膜３２の形状を特定することができ、撓んだ振動膜３２の形状を細かく特定することができる。ひいては、このトランスデューサユニット３０Ａを備えたマイクロフォン２０Ｒ、２０Ｌを、どのようなダミーヘッドに適用した場合においても、この振動膜３２の形状に基づいて、立体的な音声を、電気信号として出力することができる。また、ユーザの前方及び後方の奥行き感を含んだ臨場感のある音声を録音することが可能になる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態等によって限定されるものではない。
【００７７】
例えば、本実施の形態においては、ダミーヘッド１０は、人体の頭部を模した形状に形成されているが、これに限らず、図１２に示すように、右耳孔部１１Ｒ及び左耳孔部１１Ｌが形成された略直方体に形成されていてもよい。
【００７８】
また、本第１の実施の形態においては、電極板３４は、固定膜３３に対して、格子状に配置されているが、これに限らず、ランダムに配置されていてもよい。また、ダミーヘッド１０の前後方向に沿って、１列に配置されていてもよい。
【００７９】
また、本第２の実施の形態においては、４つのコイル３８が配置されているが、これに限らず、３つ以下のコイル３８が配置されていてもよいし、５つ以上のコイル３８が配置されていてもよい。
【００８０】
また、本第１の実施の形態においては、ダミーヘッド１０の右耳孔部１１Ｒ及び左耳孔部１１Ｌそれぞれに同一のトランスデューサ３０が取り付けられている。また、本第２の実施の形態においては、ダミーヘッド１０の右耳孔部１１Ｒ及び左耳孔部１１Ｌそれぞれに同一のトランスデューサ３０Ａが取り付けられている。これに限らず、ダミーヘッド１０の右耳孔部１１Ｒにトランスデューサ３０を取り付け、ダミーヘッド１０の右耳孔部１１Ｌにトランスデューサ３０Ａを取り付けてもよい。または、ダミーヘッド１０の右耳孔部１１Ｒにトランスデューサ３０Ａを取り付け、ダミーヘッド１０の右耳孔部１１Ｌにトランスデューサ３０を取り付けてもよい。
【００８１】
また、本実施の形態のイヤフォン６０Ｒ、６０Ｌは、ハウジング本体７１内部に形成された２つの空間７４、７５が、エンクロージャとして構成されているが、これに限らず、１つの空間が形成されていてもよいし、３つ以上の空間が形成されていてもよい。
【００８２】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００８３】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００８４】
（付記１）
人間の頭部が模型化されたダミーヘッドに取り付けられ、バイノーラル録音方式によって、前記ダミーヘッドの外部の音声を録音するためのマイクロフォンであって、
前記音声が通過する孔部が形成された外耳道部と、
前記外耳道部を通過した前記音声の音圧により撓む第１電極と、前記第１電極に所定のギャップを隔てて配置された複数の第２電極と、を有し、前記外耳道部の端部に固定されたトランスデューサユニットと、
を備えることを特徴とするマイクロフォン。
【００８５】
（付記２）
前記第２電極は、格子状に配置されていることを特徴とする付記１に記載のマイクロフォン。
【００８６】
（付記３）
前記第１電極は、電荷が蓄えられたエレクトリック膜を有していることを特徴とする付記１又は２に記載のマイクロフォン。
【００８７】
（付記４）
人間の頭部が模型化されたダミーヘッドに取り付けられ、バイノーラル録音方式によって、前記ダミーヘッドの外部の音声を録音するためのマイクロフォンであって、
前記音声が通過する孔部が形成された外耳道部と、
前記外耳道部を通過した前記音声の音圧により撓む第１電極と、前記第１電極に固定され、前記第１電極の撓みとともに変位するマグネットと、前記マグネットの周囲に配置され、変位した前記マグネットによって内部の磁束が変化する複数のコイルと、を有し、前記外耳道部の端部に固定されたトランスデューサユニットと、
を備えることを特徴とするマイクロフォン。
【００８８】
（付記５）
前記マグネットは、棒状に形成され、
前記第１電極は、膜状に形成され、
前記マグネットは、前記第１電極に対して垂直に固定されており、
前記コイルは、前記マグネットの長手方向を中心軸とする円周に沿って、等間隔に配置されていることを特徴とする付記４に記載のマイクロフォン。
【００８９】
（付記６）
人間の頭部が模型化され、右耳孔部及び左耳孔部が形成されたダミーヘッドと、
前記ダミーヘッドの前記右耳孔部及び前記左耳孔部に取り付けられる付記１乃至５のいずれか一つに記載のマイクロフォンと、
を備えることを特徴とするマイクロフォンシステム。
【００９０】
（付記７）
人間の頭部が模型化され、右耳孔部及び左耳孔部が形成されたダミーヘッドと、
前記ダミーヘッドの前記右耳孔部及び前記左耳孔部に取り付けられる付記１乃至３のいずれか一つに記載のマイクロフォンと、
前記第１電極と前記２電極との間の静電容量に基づいて、前記ダミーヘッドの周囲の音声を録音し、録音された前記音声を再生する録音再生装置と、
を備えることを特徴とするマイクロフォンシステム。
【００９１】
（付記８）
人間の頭部が模型化され、右耳孔部及び左耳孔部が形成されたダミーヘッドと、
前記ダミーヘッドの前記右耳孔部及び前記左耳孔部に取り付けられる付記４及び５に記載のマイクロフォンと、
前記マグネットの変位に伴う、前記コイルの内部の磁束の変化に基づいて、前記ダミーヘッドの周囲の音声を録音し、録音された前記音声を再生する録音再生装置と、
を備えることを特徴とするマイクロフォンシステム。
【００９２】
（付記９）
前記録音再生装置は、前記コイルに流す電流量を制御することにより、前記マグネットを変位させることを特徴とする付記８に記載のマイクロフォンシステム。
【００９３】
（付記１０）
前記録音再生装置は、ユーザの耳に至るまでの音の伝達特性から求められる頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）に基づいて、前記外耳道部を通過した音の伝達特性を除いた上で、録音された前記音声を再生すること特徴とする付記７乃至９のいずれか一つに記載のマイクロフォンシステム。
【符号の説明】
【００９４】
１０、１０Ａ  ダミーヘッド
１１Ｒ  右耳孔部
１１Ｌ  左耳孔部
２０Ｒ、２０Ｌ  マイクロフォン
２１  外耳道部
２２  耳介部
３０、３０Ａ  トランスデューサユニット
３１  基板
３１ａ  貫通孔
３２  振動膜（第１電極）
３２ａ  エアギャップ
３３  固定膜
３３ａ  音孔
３４  電極板（第２電極）
３５Ｒ、３５Ｌ  ケーブル
３６  固定台
３７  マグネット
３８  コイル
４０、４０Ａ  録音再生装置
４０ａ  バス
４１  ＣＰＵ
４２  主記憶部
４３  補助記憶部
４４  表示部
４５  操作部
４６  音声処理部
４７、４８  増幅器
４９  インターフェイス部
５０  ヘッドフォン
６０Ｒ、６０Ｌ  イヤフォン
７０  ハウジング
７１  ハウジング本体
７２  音導管
７２ａ、７２ｂ  音声通路
７２ｃ  爪部
７３  隔壁部
７４、７５  空間
７６  ブッシュ
８０  イヤーピース
８０ａ、８０ｂ  音導通路
８１  孔
９０、９１  スピーカユニット
９０ａ、９１ａ  放音面
９２、９３  ワイヤ
９４  ケーブル
１００  マイクロフォンシステム
【図１】
2013070285.tif 000003
【図２】
2013070285.tif 000004
【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】
2013070285.tif 000009
【図８】
2013070285.tif 000010
【図９】
2013070285.tif 000011
【図１０】
2013070285.tif 000012
【図１１】
2013070285.tif 000013
【図１２】
2013070285.tif 000014