(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
前記回路基板に固定して設置され且つ中心対称的に分布する３つ以上のＭＥＭＳ電気音響
トランスデューサであって、受信した音源信号を電気信号に変換することに用いられ、隣
接する前記ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの間の距離が音源信号の最短波長の２分の
１以下であるＭＥＭＳ電気音響トランスデューサと、
各前記ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサがそれぞれ電気的に接続されるマイクロコント
ロールユニットとを備え、
前記マイクロコントロールユニットは、前記３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデュー
サにより収集された音声信号に基づいて、空間音源の方位情報を取得する小型空間音源方
位検出装置の空間音源方位検知方法であって、
３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサから少なくとも３つのＭＥＭＳ電気音響ト
ランスデューサを選択してＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合わせとし、かつ等
位相点を選択し、有限差分原理に基づいて少なくとも２つの差分信号と１つの無指向性信
号を含む音響ベクトル信号を構築するステップＳ１と、
前記少なくとも２つの差分信号と１つの無指向性信号を用いて少なくとも２つのセンサの
間のデータ比率を求め、空間音源方位の１回の測定結果を得るステップＳ２と、
前記ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合わせの等位相点を改めて選択し、ステッ
プＳ１とＳ２を繰り返し、複数の異なる等位相点から空間音源方位を複数回測定するステ
ップＳ３と、
複数回測定した結果に対して加重平均を行い、正確な空間音源方位検出結果を得るステッ
プＳ４とを含むことを特徴とする空間音源方位検知方法。
【請求項２】
前記ステップＳ１においては、有限差分原理に基づいて、好ましくは２つの差分信号と１
つの無指向性信号を構築し、２つの差分信号は、共通平面にあり、且つそれらのビームパ
ターンが［３０°，１５０°］の範囲の夾角Ｌをなすことを特徴とする請求項１に記載の
空間音源方位検知方法。
【請求項３】
前記夾角Ｌは、９０°であることを特徴とする請求項２に記載の空間音源方位検知方法。
【請求項４】
前記ステップＳ１においては、有限差分原理に基づいて、好ましくは３つの差分信号と１
つの無指向性信号を構築し、前記３つの差分信号は、異なる平面に位置し、且つ任意の１
つの差分信号と残りの２つの差分信号の所在する平面の夾角が３０°以上１５０°以下で
あることを特徴とする請求項１に記載の空間音源方位検知方法。
【請求項５】
前記３つの差分信号は、互いに直交していることを特徴とする請求項４に記載の空間音源
方位検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、語音信号処理の技術分野に関し、具体的には、小型空間音源方位検出装置及び
その方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響ベクトルセンサは、潜水艦ソナーすなわちベクトルハイドロホン（ｖｅｃｔｏｒ  ｈ
ｙｄｒｏｐｈｏｎｅ）を使用するによって初めて実現され、敵船からの音声を受動的に検
出し、その方位と距離を正確に測定することに用いられる。ベクトルハイドロホンの実装
方式は、多くあり、初期の最も重要な実装方式として、振動に敏感な振動子を液体中に浮
遊させ、その周りに弾性制約を追加し、水流が自在に流入流出可能に、さらなる外部に多
孔質構造を有する剛性保護ケースを設置している。音声は、液体において指向性の縦波と
して伝播するため、前述した浮遊振動子の振動を引き起こし、振動の幅は音圧であり、振
動の方向は音声の方向である。前述した浮遊振動子の振動幅及び方向は、振動子の周りの
弾性制約構造で電気信号に変換され、次に回路により増幅されて電気信号に変換される。
それ以降、空気中に以上のように実装された類似構造は、出現したが、このような構造設
計のケースが空気を自在に振動させることを確保できないことから、このような音響ベク
トルセンサの空気中の実施が非常に困難になり、製造しにくく、成熟したＭＥＭＳ音響ベ
クトルセンサの実装方法がなく、また、コンパクト化が困難である。
【０００３】
空気中のベクトルセンサの技術を初めて本格的に実現するのは、オランダのＭｉｃｒｏｆ
ｌｏｗｎ技術会社であり、同社は、いわゆる「マイクロフローセンサ」のｍｉｃｒｏｆｌ
ｏｗｎ  ｓｅｎｓｏｒを発明しており、ｍｉｃｒｏｆｌｏｗｎ  ｓｅｎｓｏｒは、接近し
且つ２００℃に加熱された２本の白金線を用いて設計されたものであり、空気が加熱され
た２本の白金線を通過すると異なる温度変化が発生し、該温度変化を検出して分析するこ
とで音源情報を取得する。このようなＭＥＭＳ音響ベクトルセンサは、製造プロセスが複
雑で、コストが非常に高く、周波数応答範囲が低く、１０ｋＨｚ以上しか達することがで
きず、２本の白金線の距離が非常に近いので、その差分原理のため低周波信号を大幅に強
化させ、この結果、低周波の多い音声が強い「干渉」となるという欠点を有する。また、
ｍｉｃｒｏｆｌｏｗｎ  ｓｅｎｓｏｒは、一次元のベクトルだけを測定でき、音源の方向
を本格的に測定するには、複数のｍｉｃｒｏｆｌｏｗｎ  ｓｅｎｓｏｒが必要とされる。
しかし、大量製造できないため、コストが上がり、また、ｍｉｃｒｏｆｌｏｗｎ  ｓｅｎ
ｓｏｒ自体のプロセスが複雑で、歩留まりが低く、従って、製造コストが十分に高く、１
つだけでは数万ユーロまたは十数万人民元かかり、このため工業又は工事分野だけに適用
される。さらに、このｍｉｃｒｏｆｌｏｗｎ  ｓｅｎｓｏｒは、構造が複雑で、コンパク
ト化が困難であるため、その普及や適用が制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、従来技術の欠点及び不備を解決して、非常に小さい空間寸法を有し、ま
た、音源の方位情報を正確に検出できる小型空間音源方位検出装置を提供することである
。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を実現するために、本発明は、小型空間音源方位検出装置を提供し、前記装置は
、
回路基板と、
前記回路基板に固定して設置され且つ中心対称的に分布する３つ以上のＭＥＭＳ電気音響
トランスデューサであって、受信した音源信号を電気信号に変換することに用いられ、隣
接する前記ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの間の距離が音源信号の最短波長の２分の
１以下であるＭＥＭＳ電気音響トランスデューサと、
各前記ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサがそれぞれ電気的に接続されるマイクロコント
ロールユニットとを備え、
前記マイクロコントロールユニットは、前記３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデュー
サにより収集された音声に基づいて、空間音源の方位情報を取得する。
【０００６】
本発明の一実施例によれば、前記３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサは、いず
れも同じ無指向性ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサであり、且つ前記回路基板に中心対
称的に分布し、隣接する前記無指向性ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの間の距離が音
源信号の最短波長の２分の１以下である。
【０００７】
本発明の一実施例によれば、前記３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサは、共通
平面に位置する３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサであり、且つ前記回路基板
に中心対称的に分布する。
【０００８】
本発明の一実施例によれば、前記３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサは、異な
る平面に位置する４つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサである。
【０００９】
本発明の一実施例によれば、前記装置は、電磁シールド作用を有する第１シールドカバー
をさらに備え、前記第１シールドカバーは、前記回路基板とともに第１電磁シールド領域
を構成し、前記３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサとマイクロコントロールユ
ニットは、前記第１電磁シールド領域に位置する。
【００１０】
本発明の一実施例によれば、前記装置は、電磁シールド作用を有し且つ前記第１シールド
カバーの外周に位置する第２シールドカバーをさらに備え、前記第２シールドカバーは、
前記回路基板とともに第２電磁シールド領域を構成し、前記第１電磁シールド領域が前記
第２電磁シールド領域に位置し、前記第２シールドカバーの側面には、導線孔が設置され
る。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、前記第１シールドカバー及び／又は第２シールドカバーは、
前記回路基板におけるアース線と導通する。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、前記回路基板のうち各前記ＭＥＭＳ電気音響トランスデュー
サに密着する部位には、いずれも開口が設置され、且つ前記開口は、前記ＭＥＭＳ電気音
響トランスデューサの音響透過孔と位置合わせる。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、前記装置は、前記回路基板の開口側に設置され、前記第２シ
ールドカバーに固定して設置された音響透過層をさらに備える。
【００１４】
本発明の一実施例によれば、前記音響透過層は、風防用スポンジ又は防水性音響透過膜で
ある。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、前記音響透過層は、スナップ又は接着剤の方式で前記第２シ
ールドカバーに固定される。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、本発明の小型空間音源方位検出装置に基づく空間音源方位検知
方法を提供することであり、前記方法は、
３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサから少なくとも３つのＭＥＭＳ電気音響ト
ランスデューサを選択してＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合わせとし、かつ等
位相点を選択し、有限差分原理に基づいて少なくとも２つの差分信号と１つの無指向性信
号を含む音響ベクトル信号を構築するステップＳ１と、
前記少なくとも２つの差分信号と１つの無指向性信号を用いて少なくとも２つのセンサの
間のデータ比率を求め、空間音源方位の１回の測定結果を得るステップＳ２と、
前記ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合わせの等位相点を改めて選択し、ステッ
プＳ１とＳ２を繰り返し、複数の異なる等位相点から空間音源方位を複数回測定するステ
ップＳ３と、
複数回測定した結果に対して加重平均を行い、正確な空間音源方位検出結果を得るステッ
プＳ４とを含む。
【００１７】
本発明の一実施例によれば、前記ステップＳ１においては、有限差分原理に基づいて、好
ましくは２つの差分信号と１つの無指向性信号を構築し、２つの差分信号は、共通平面に
あり、且つそれらのビームパターンが［３０°，１５０°］の範囲の夾角Ｌをなす。
【００１８】
本発明の一実施例によれば、前記夾角Ｌは、９０°である。
【００１９】
本発明の一実施例によれば、前記ステップＳ１においては、有限差分原理に基づいて、好
ましくは３つの差分信号と１つの無指向性信号を構築し、前記３つの差分信号は、異なる
平面に位置し、且つ任意の１つの差分信号と残りの２つの差分信号の所在する平面の夾角
が３０°以上１５０°以下である。
【００２０】
本発明の一実施例によれば、前記３つの差分信号は、互いに直交している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、従来技術に対して、以下の有益な効果を有する。
（１）本発明の小型空間音源方位検出装置は、複数のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ
と専用処理チップを用いて体積が非常に小さい音響伝達装置を構成し、それによって、音
場の音圧情報を収集するだけではなく、音場の方向性情報を収集し、それにより音場にお
ける主要音源の方向を検出することができる。
（２）本発明の小型空間音源方位検出装置は、最も標準的で成熟した無指向性ＭＥＭＳ電
気音響トランスデューサを用いて製造され、新たなＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの
製造プロセスを別に設計する必要がなく、コストをできるだけ低く抑えることができ、消
費電子製品のニーズを満たす。
（３）本発明の小型空間音源方位検出装置は、パッケージ体積が非常に小さく且つ複数の
ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサが非常に近接する状況で、差分信号の低周波帯域での
ホワイトノイズゲインが大きすぎるという問題を解決し、ＭＥＭＳ電気音響トランスデュ
ーサの間の周波数応答と位相の不一致による差分推定誤差の問題も解決する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の小型空間音源方位検出装置の構造模式図である。
【図２】本発明の実施例の模式図である。
【図３】本発明の実施例の模式図である。
【図４（ａ）】本発明の実施例の模式図である。
【図４（ｂ）】本発明の実施例の模式図である。
【図４（ｃ）】本発明の実施例の模式図である。
【図５（ａ）】本発明の実施例の模式図である。
【図５（ｂ）】本発明の実施例の模式図である。
【図５（ｃ）】本発明の実施例の模式図である。
【図５（ｄ）】本発明の実施例の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施例及び図面を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明
の実施形態は、これらに限られない。
【００２４】
図１に示すように、本発明の小型空間音源方位検出装置の構造模式図であり、該装置は、
回路基板１０と、回路基板１０に固定して設置され且つ中心対称的に分布する３つ以上の
ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０とを備え、本発明の実施例では、実際の生産に、
３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０が精確に中心対称的に分布することを
完全に確保することができないため、大体中心対称的に分布するか、当業者により中心対
称的に分布すると認められれば、本発明の特許範囲に属する。ＭＥＭＳ電気音響トランス
デューサ２０は、受信した音源信号を電気信号に変換することに用いられ、隣接するＭＥ
ＭＳ電気音響トランスデューサ２０の間の距離が音源信号の最短波長の２分の１以下であ
り、該装置は、各ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０がそれぞれ電気的に接続される
マイクロコントロールユニット３０をさらに備える。本発明の実施例では、各ＭＥＭＳ電
気音響トランスデューサ２０は、導線を介してマイクロコントロールユニット３０に接続
されてもよく、回路基板１０を介してマイクロコントロールユニット３０に接続されても
よく、勿論、その他の電気的接続方式であってもよい。マイクロコントロールユニット３
０は、３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０により収集された音声信号に基
づき、有限差分原理の方法により空間音源の方位情報を取得する。本発明の実施例では、
ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０は、無指向性ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ
を用い、且つ本発明の検出装置のすべてのＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０は、現
在最も標準的で成熟した同じＭＥＭＳ電気音響トランスデューサを用い、勿論、その他の
小型又はコンパクト型無指向性ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサを用いてもよい。通常
、外部音場の音源信号が複数種あり、異なる音源信号の周波数と波長が異なるため、音場
におけるすべての音源信号をできるだけ収集するために、本発明の実施例では、隣接する
ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０の間の距離は、すべての音源のうち最小波長の音
源の波長の２分の１以下であり、一般的に、隣接するＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ
２０の間の距離とは、両者の音響透過孔の間の距離を意味する。
【００２５】
本発明の実施例では、マイクロコントロールユニット３０及びすべてのＭＥＭＳ電気音響
トランスデューサ２０は、回路基板１０における溶接点を介して固定して接続され、超小
空間を確実に実現するために、本発明の実施例では、好ましくはマイクロコントロールユ
ニット３０を複数のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ３０の中心対称点に固定して溶接
し、勿論、コンパクト化しやすい回路基板１０の他の位置に取り付けてもよく、マイクロ
コントロールユニット３０は、一般的に専用処理チップ（ＡＳＩＣチップ）を用いる。
【００２６】
本発明の空間音源方位検出装置は、共通平面に位置する３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トラ
ンスデューサ２０を用い、この場合、回路基板１０は、通常の平面回路基板である。図２
に示すように、ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２１１、ＭＥＭＳ電気音響トランスデ
ューサ２１２、ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２１３及びＭＥＭＳ電気音響トランス
デューサ２１４の４つのＭＥＭＳセンサを用い、且つ四つは、中心対称的に分布し、すな
わち上記４つのＭＥＭＳセンサの音響透過孔の接続線が正方形を構成し、該正方形の辺長
がすべての音源のうち最小波長の音源の波長の２分の１以下であり、ＭＥＭＳ電気音響ト
ランスデューサ２１１、ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２１２、ＭＥＭＳ電気音響ト
ランスデューサ２１３及びＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２１４の中心位置には、マ
イクロコントロールユニット３０が取り付けられる。同様に、図３に示すように、ＭＥＭ
Ｓ電気音響トランスデューサ２２１、ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２２２及びＭＥ
ＭＳ電気音響トランスデューサ２２３の３つのＭＥＭＳセンサを用い、且つ三つも中心対
称的に分布し、すなわち上記３つのＭＥＭＳセンサの音響透過孔の接続線が等辺三角形を
構成し、且つ該三角形の辺長がすべての音源のうち最小波長の音源の波長の２分の１以下
であり、また、ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２２１、ＭＥＭＳ電気音響トランスデ
ューサ２２２、ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２２３の中心位置にもマイクロコント
ロールユニット３０が取り付けられる。
【００２７】
本発明の装置の他の実施例では、３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０は、
異なる平面に位置し、勿論、複数のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０が異なる平面
に位置する場合、少なくとも４つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０が必要で
ある。異なる平面に位置する４つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０も中心対
称的に分布する。例えば、正四面体の４つの角に位置する４つのＭＥＭＳ電気音響トラン
スデューサ２０を用い、勿論、その他の正多面体構造の設計を取ってもよく、正多面体の
各角には、同じ無指向性ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０があり、この場合、回路
基板は、すべての複数のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０を固定して取り付けやす
くするように設計される必要があり、平面回路基板でなくてもよい。
【００２８】
本発明の実施例では、空間音源方位検出装置は、電磁シールド作用を有する第１シールド
カバー４０をさらに備え、且つ該第１シールドカバー４０は、回路基板１０とともに第１
電磁シールド領域を構成し、あらゆるＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０、マイクロ
コントロールユニット３０及び回路基板１０に設置された他の電子部品は、すべて第１電
磁シールド領域に固定して取り付けられ、外部からの電磁輻射干渉をシールドする。本発
明の実施例では、第１シールドカバー４０は、円形、角形又はその他のコンパクト化形状
の金属材料で製造され、また、表面に金属がめっきされた材料で製造されてもよい。第１
シールドカバー４０を酸化されにくくするために、表面には、酸化層をめっきしてもよい
。
【００２９】
本発明の実施例では、本発明の装置を外部装置に接続するために、該検出装置には、引出
導線が設置され、この場合、本発明の音源方位検出装置は、第１シールドカバー４０とは
形状及び材質が同じであり且つ第１シールドカバー４０の外周に設置された第２シールド
カバー５０をさらに備え、且つ第２シールドカバー５０の側面には、導線を引出するため
の導線孔Ｋ１が設置される。第１シールドカバー４０と第２シールドカバー５０のシール
ド効果を強化させるために、第１シールドカバー４０と第２シールドカバー５０の両方又
はいずれか一方は、回路基板１０におけるアース線と導通する。
【００３０】
本発明の実施例では、回路基板１０のうち各ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０に密
着する部位には、いずれも開口Ｋ２が設置され、これらの開口Ｋ２は、各ＭＥＭＳ電気音
響トランスデューサ２０の音響透過孔と位置合わせ、外部の音声は、回路基板開口Ｋ２と
ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ２０の音響透過孔とから構成された前室を介してＭＥ
ＭＳ電気音響トランスデューサ２０の内部に入って電気信号に変換されることができる。
埃塵や液体の開口Ｋ２への侵入により音声信号の収集に影響を与えることを回避するため
に、回路基板１０の開口側には、音響透過層６０が設置され、図１に示すように、音響透
過層６０は、防水及び防塵の機能を有し、また、良好な音声透過効果を有する。音響透過
層６０は、一般的に、風防用スポンジで製造されるか、又は、防水性音響透過膜とし、第
２シールド蓋５０に固定して取り付けられ、スナップ又は接着剤の方式で第２シールド蓋
５０に固定して取り付けられてもよく、勿論、脱落しにくいその他の固定方式であっても
よい。
【００３１】
空間音源方位検出をよく実現するために、本発明の小型空間音源方位検出装置によれば、
本発明は、空間音源方位検知方法をさらに提供し、該方法は、Ｓ１〜Ｓ４を含み、
Ｓ１、３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサから少なくとも３つのＭＥＭＳ電気
音響トランスデューサを選択してＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合わせとし、
かつ等位相点を選択し、有限差分原理に基づいて少なくとも２つの差分信号と１つの無指
向性信号を含む音響ベクトル信号を構築し、ここで、該等位相点は、生成された音響ベク
トル信号のサブ信号がいずれも該空間点の音声信号と同位相であることを意味する。本発
明の実施例では、好ましくは、１次差分マイクロホンで差分信号を取得し、好ましくは一
次双極子差分信号を用い、且つそのビームパターンは「８」字状となる。
Ｓ２、少なくとも２つの差分信号と１つの無指向性信号を用いて少なくとも２つのセンサ
の間のデータ比率を求め、空間音源方位の１回の測定結果を得る。
Ｓ３、前記ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合わせの等位相点を改めて選択し、
ステップＳ１とＳ２を繰り返し、複数の異なる等位相点から空間音源方位を複数回測定す
る。
Ｓ４、複数回測定した結果に対して加重平均を行い、正確な空間音源方位検出結果を得る
。
【００３２】
ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合わせは、本発明の装置を具体的に実施すると
きに用いられるすべてのＭＥＭＳ電気音響トランスデューサから少なくとも３つを選択し
てサブセットを構成し、３つの無指向性ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの場合、１種
のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合わせのみがあり、４つ以上の無指向性ＭＥ
ＭＳ電気音響トランスデューサの場合、順列と組み合わせのルールに基づき、４種類以上
のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合わせがある。
【００３３】
以下、２つの差分信号と１つの無指向性信号を選択して音響ベクトル信号を構成すること
で、二次元空間の音場における音源の方位を検出できることを例として、共通平面に位置
する３つ以上のＭＥＭＳ電気音響トランスデューサを用い、２つの差分信号が共通平面に
位置し、信号の位相が同じであり、ビームパターンが一定の夾角をなし、［３０°，１５
０°］の範囲であると、音源の二次元方位を効果的に検出することができるが、他の条件
が同じである場合、最も高い方位角検出精度が得られることから、夾角が０°は、最も好
ましい。本発明の実施例では、上記「センサの間のデータ比率」の定義及び計算方式は、
以下のとおりである。音響ベクトル信号のうちの無指向性信号を
0006943398.tif 000002
とし、２つの差分信号の所在する平面においていずれかの方向を０°方向とし、２つの差
分信号と０°方向との夾角がそれぞれ既知の
0006943398.tif 000003
、
0006943398.tif 000004
であると、２つの差分信号がそれぞれ
0006943398.tif 000005
、
0006943398.tif 000006
として示される。
0006943398.tif 000007
、
0006943398.tif 000008
、
0006943398.tif 000009
の散布度フーリエ変換が
0006943398.tif 000010
、
0006943398.tif 000011
、
0006943398.tif 000012
であると、音源方位情報を含む２つのセンサの間のデータ比率ＩＳＤＲは、下記式として
定義される。
【００３４】
0006943398.tif 000013
（１）
0006943398.tif 000014
（２）
0006943398.tif 000015
と
0006943398.tif 000016
がいずれも既知の夾角であり、且つ
0006943398.tif 000017
と
0006943398.tif 000018
との間の夾角Ｌが［３０°，１５０°］範囲内であるため、式（１）と式（２）の反三角
関数を共同で求解することにより、音源の方位角度の推定値
0006943398.tif 000019
をを唯一に決定できる。
【００３５】
たとえば、
0006943398.tif 000020
＝９０°、
0006943398.tif 000021
＝１２０°であると、
0006943398.tif 000022
と
0006943398.tif 000023
との間の夾角は３０°となり、
0006943398.tif 000024
＝１０°、
0006943398.tif 000025
＝１６０°であると、
0006943398.tif 000026
と
0006943398.tif 000027
との間の夾角は１５０°となり、いずれの場合も、以上の式により音源の方位角度を唯一
に決定する推定値
0006943398.tif 000028
を取得することができる。ただし、
0006943398.tif 000029
と
0006943398.tif 000030
との間の夾角が９０°であると、音源方位の検出効果が最適であり、つまり、最適例、す
なわち２つの差分信号が正交している場合、式（１）と式（２）を以下の式に変えること
ができる。
【００３６】
0006943398.tif 000031
（３）
0006943398.tif 000032
（４）
式（３）と式（４）の反三角関数を共同で求解することにより、音源の方位角度の推定値
0006943398.tif 000033
を唯一に決定することができる。
【００３７】
前のステップＳ３においては、毎回選択したＭＥＭＳ電気音響トランスデューサの組み合
わせと等位相点が異なるため、音源方位角度の推定値も異なる。毎回測定した音源方位角
の推定値を
0006943398.tif 000034
（
0006943398.tif 000035
＝１、２、……、Ｍ）とし、音源方位角に対する最終推定は、下記式である。
【００３８】
0006943398.tif 000036
（５）
式中、
0006943398.tif 000037
は毎回測定の重みであり、便宜上のために、
0006943398.tif 000038
＝１とすることができる。
【００３９】
本発明の実施例では、共通平面における３つのＭＥＭＳ音響電気変換器を用い、３組の音
響ベクトル信号を生成し、音源の方位を３回測定することができ、図４（ａ）は、（ＡＳ
ＩＣチップを図示せず、ＭＥＭＳ音響電気変換器の空間位置関係のみを示す）最右側の音
響電気変換器を等位相点とするビームパターンを示し、図４（ｂ）は、上側の音響電気変
換器を等位相点とするビームパターンを示し、図４（ｃ）は、下側の音響電気変換器を等
位相点とするビームパターンである。同様に、平面の４つのＭＥＭＳ音響電気変換器を用
いる実施例では、４組の音響ベクトル信号を生成して、音源の方位を４回測定することが
でき、図５（ａ）は、（同様に、ＡＳＩＣチップを図示せず、ＭＥＭＳ音響電気変換器の
空間位置関係のみを示す）最右側の音響電気変換器を等位相点とするビームパターンであ
り、図５（ｂ）は、最上側の音響電気変換器を等位相点とするビームパターンであり、図
５（ｃ）は、最左側の音響電気変換器を等位相点とするビームパターンであり、図５（ｄ
）は、最下側の音響電気変換器を等位相点とするビームパターンである。
【００４０】
本発明の実施例では、上記二次元平面の実施原理に基づき、当業者は、本発明の内容を基
礎にして、共通平面に位置しない２つ以上の差分信号を用いて、音源の三次元方向情報を
検出し、すなわち音源の方位角とピッチ角を同時に検出するようにしてもよい。２つ以上
の差分信号、たとえば３つが利用可能である場合、３つの差分信号が異なる平面に位置す
れば、音源の方位角とピッチ角を同時に検出することができ、且つ、任意の１つの差分信
号と残りの２つの差分信号の所在する平面の夾角を３０°以上１５０°以下にすべきであ
り、３つの差分信号が互いに正交する場合、システムの性能が最適であり、他の条件が同
じである場合、最も高い方位角検出精度が得られ、その方位検出原理は二次元平面の方位
検出原理と類似するため、ここで重複説明をは省略する。
【００４１】
以上のように、本発明の小型空間音源方位検出装置は、複数のＭＥＭＳ電気音響トランス
デューサと専用処理チップを用いて体積が非常に小さい音響伝達装置を構成し、それによ
って音場の音圧情報を収集するだけではなく、音場の方向性情報を収集し、それにより音
場における主要音源の方向を検出することができ、また、差分信号の低周波帯域でのホワ
イトノイズゲインが大きすぎるという問題を解決し、ＭＥＭＳ電気音響トランスデューサ
の間の周波数応答と位相の不一致による差分推定誤差の問題も解決する。また、本発明の
小型空間音源方位検出装置は、最も標準的で成熟した無指向性ＭＥＭＳ電気音響トランス
デューサを用いて製造され、新たなＭＥＭＳマイクロフォンの製造プロセスを別に設計す
る必要がなく、コストをだけるだけ低くて抑えることができ、消費電子製品のニーズを満
たす。
【００４２】
上記実施例は、本発明の好適な実施形態であるが、本発明の実施形態は、上記実施例によ
り限定されず、本発明の主旨及び原理から逸脱することなく行われた他の変更、修飾、代
替、組み合わせ、簡略化は、いずれも等価置換形態であり、本発明の特許範囲に含まれる
。
【図１】
0006943398.tif 000039
【図２】
0006943398.tif 000040
【図３】
0006943398.tif 000041
【図４（ａ）】
0006943398.tif 000042
【図４（ｂ）】
0006943398.tif 000043
【図４（ｃ）】
0006943398.tif 000044
【図５（ａ）】
0006943398.tif 000045
【図５（ｂ）】
0006943398.tif 000046
【図５（ｃ）】
0006943398.tif 000047
【図５（ｄ）】
0006943398.tif 000048