(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、
前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号のパワー値を第１の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号のパワー値を第２の観測パワー値とし、
前記音源方向判定部は、前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値との何れもが所定の閾値より大きく、かつ、当該第１の観測パワー値と当該第２の観測パワー値との相対比が所定の設定値未満である条件を満たす場合、前記音源が前記目的方向に存在すると判定する一方、前記条件を満たさない場合、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定する
ことを特徴とする音響入力装置。
【請求項２】
それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、
前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記音源方向判定部は、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号の離散値ｘ１及び前記第２の観測信号の離散値ｘ２を用いて数１で表わされる相関関数Ｒｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２）を求め、相互相関関数Ｒ１２が自己相関関数Ｒ１１又は自己相関関数Ｒ２２に基づいて設定される所定の設定値以上である条件を満たす場合、前記音源が前記目的方向に存在すると判定する一方、前記条件を満たさない場合、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定する
ことを特徴とする音響入力装置。
【数１】
0005032959.tif 000007
【請求項３】
それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、
前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と前記受信した第１の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と第１の観測信号との位相差分だけ補正し、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号のパワー値を第１の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号のパワー値を第２の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、
前記音源方向判定部は、前記基準観測パワー値に対する前記第１の観測パワー値の相対比が予め設定された第１の範囲に含まれ、かつ、前記基準観測パワー値に対する前記第２の観測パワー値の相対比が予め設定された第２の範囲に含まれる条件を満たす場合、前記音源が前記目的方向に存在すると判定する一方、前記条件を満たさない場合、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定する
ことを特徴とする音響入力装置。
【請求項４】
それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、
前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記位相差補正部は、前記受信した第１の観測信号の離散値を所定時間間隔で抽出し、前記受信した第２の観測信号の離散値を当該所定時間間隔で抽出し、前記基準観測信号をさらに受信し当該基準観測信号の離散値を当該所定時間間隔で抽出するとともに、当該抽出した第１の観測信号の離散値と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正し、当該抽出した基準観測信号の離散値と第１の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と第１の観測信号との位相差分だけ補正し、
前記音源方向判定部は、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号の離散値ｘ１、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号の離散値ｘ２及び前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号の離散値ｘ０を用いて数２で表わされる相関関数Ｒｉｊ（ｉ，ｊ＝０，１，２）を求め、自己相関関数Ｒ００に対する相互相関関数Ｒ０１の相対比が予め設定された第１の範囲に含まれ前記自己相関関数Ｒ００に対する相互相関関数Ｒ０２の相対比が予め設定された第２の範囲に含まれる条件を満たす場合、前記音源が前記目的方向に存在すると判定する一方、前記条件を満たさない場合、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定する
ことを特徴とする音響入力装置。
【数２】
0005032959.tif 000008
【請求項５】
それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、
前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記音源方向判定部は、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定したときに当該音源が当該目的方向の近傍に存在するか否かを判定し、
前記出力演算部は、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向の近傍に存在すると判定された場合、前記目的方向から離れていくにつれて前記第１の増幅率から単調減少する連続変化特性の増幅率で前記合成信号を増幅して出力する
ことを特徴とする音響入力装置。
【請求項６】
それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、
前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と前記受信した第１の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と第１の観測信号との位相差分だけ補正し、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号のパワー値を第１の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号のパワー値を前記第２の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、
前記音源方向判定部は、
前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値との何れもが所定の閾値より大きく、かつ、当該第１の観測パワー値と当該第２の観測パワー値との相対比が所定の第１の設定値以上である場合において、前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との相互相関関数が、前記第１の観測信号の自己相関関数又は前記第２の観測信号の自己相関関数より求められる所定の第２の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的方向及び当該目的方向以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定し、
前記音源が前記目的方向及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する前記第１の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれ、かつ、前記基準観測パワー値に対する前記第２の観測パワー値の相対比が前記範囲に含まれないとき、前記他の領域のうち前記第１の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定し、前記基準観測パワー値に対する前記第２の観測パワー値の相対比が前記範囲に含まれ、かつ、前記基準観測パワー値に対する前記第１の観測パワー値の相対比が前記範囲に含まれないとき、前記他の領域のうち前記第２の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定する
ことを特徴とする音響入力装置。
【請求項７】
前記出力演算部は、前記音源方向判定部によって前記他の領域のうち前記第１の指向性マイクロホンの集音領域又は前記第２の指向性マイクロホンの集音領域の何れかに前記音源が存在すると判定された場合、前記集音領域に前記音源が存在しない指向性マイクロホンの観測信号を前記第１の増幅率で増幅して出力することを特徴とする請求項６記載の音響入力装置。
【請求項８】
前記第１の指向性マイクロホン又は前記第２の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、
前記音源方向判定部は、前記音源が、前記目的方向に存在し、さらに、前記他の領域のうち前記第１の指向性マイクロホンの集音領域又は前記第２の指向性マイクロホンの集音領域のどちらか一方に存在すると判定した場合、前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値との相対比が前記第１の設定値未満である条件を満たすまで前記駆動手段を制御し、
前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源方向判定部によって前記第１の指向性マイクロホンの集音領域及び前記第２の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との合成信号を前記第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との合成信号を前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅して出力する
ことを特徴とする請求項６記載の音響入力装置。
【請求項９】
それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、
前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と前記受信した第１の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と第１の観測信号との位相差分だけ補正し、
前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号のパワー値を第１の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号のパワー値を第２の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、
前記音源方向判定部は、
前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値との何れもが所定の閾値より大きい場合において、前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との相互相関関数が、前記第１の観測信号の自己相関関数又は前記第２の観測信号の自己相関関数より求められる所定の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的方向及び当該目的方向以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定し、
前記音源が前記目的方向及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する前記第１の観測パワー値の相対比、及び前記基準観測パワー値に対する前記第２の観測パワー値の相対比のそれぞれが予め設定された範囲に含まれるとき、前記第１の指向性マイクロホン及び前記第２の指向性マイクロホンの集音領域のそれぞれに前記音源が存在すると判定する
ことを特徴とする音響入力装置。
【請求項１０】
前記第１の指向性マイクロホン及び前記第２の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、
前記音源方向判定部は、前記音源が、前記目的方向に存在し、さらに、前記他の領域のうち前記第１の指向性マイクロホンの集音領域及び前記第２の指向性マイクロホンの集音領域の何れにも存在すると判定した場合、前記他の領域の２つの音源が前記目的方向から前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの指向角の最大値の２分の１以上離れているときにおいて、前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値との相対比が所定の設定値未満である条件を満たすまで前記駆動手段を制御し、
前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源方向判定部によって前記第１の指向性マイクロホンの集音領域及び前記第２の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との合成信号を前記第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との合成信号を前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅して出力する
ことを特徴とする請求項９記載の音響入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め決められた目的方向に存在する音源からの音を強調して出力する音響入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音源からの音を集音する音響入力装置としては、例えばインターホンシステムのドアホン子器などに設けられ、このドアホン子器の前に存在する特定の話者（音源）の音声（音）を集音するものがある。このようなドアホン子器などに設けられた音響入力装置では、話者の音声のみを集音し、話者の音声以外の音（例えば壁面からの反射音や周囲の騒音など）を集音しないために、話者が存在する方向（目的方向）を予め予想し、予想した目的方向に指向性を向けておく必要がある。
【０００３】
目的方向に存在する音源からの音を集音する従来の音響入力装置としては、単一の指向性マイクロホンを用いて集音するものがある。指向性マイクロホンは、ある程度小さい指向角度の集音領域に存在する音源からの音を集音することができる。
【０００４】
また、音源からの音を集音する従来の音響入力装置の他の例として、特許文献１には、圧力型マイクロホンである無指向性マイクロホンと、速度型マイクロホンである双指向性マイクロホンと、無指向性マイクロホンの波形信号に対して双指向性マイクロホンの波形信号の位相が進んでいるのか又は遅れているのかを判定する位相比較器とを備える音源方向判定装置が開示されている。
【０００５】
特許文献１の音源方向判定装置では、双指向性マイクロホン（速度型マイクロホン）の波形信号は、２つのマイクロホン（無指向性マイクロホン及び双指向性マイクロホン）の正面側に音源が存在する場合、無指向性マイクロホン（圧力型マイクロホン）の波形信号より９０度位相が進み、２つのマイクロホンの背面側に音源が存在する場合、無指向性マイクロホンの波形信号より９０度位相が遅れる。位相比較器は、双指向性マイクロホンの波形信号の位相が無指向性マイクロホンの波形信号より進んでいると判断した場合、音源が正面側に存在すると判断する一方、無指向性マイクロホンの波形信号より遅いと判断した場合、音源が背面側に存在すると判断する。
【０００６】
上記より、特許文献１の音源方向判定装置によれば、音源が２つのマイクロホンの正面側に存在するのか背面側に存在するのかを判定することができる。
【特許文献１】特開２００３−３３３６８０号公報（段落００２８〜００４８及び図１〜３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、１つのマイクロホンを用いた従来の音響入力装置には、ある程度の範囲内に存在する音源からの音を集音して出力することができるものの、実用面から見るとまだ十分ではなく、特定の目的方向以外に存在する騒音なども目的方向に存在する音源からの音（例えば特定の話者の音声）と同様に強調して出力してしまうという問題があった。
【０００８】
上記問題を解決する従来の手段として、マイクロホンの音響管を長くすることが考えられるが、実用的ではない。また、ノイズ除去などの信号処理を行うことも考えられるが、演算量が過多となってしまうという新たな問題が発生してしまう。
【０００９】
また、特許文献１の音源方向判定装置は、音源が２つのマイクロホンの正面側に存在するのか背面側に存在するのかを判定することができるものの、音源が特定の目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができなかった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができる音響入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号のパワー値を第１の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号のパワー値を第２の観測パワー値とし、前記音源方向判定部は、前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値との何れもが所定の閾値より大きく、かつ、当該第１の観測パワー値と当該第２の観測パワー値との相対比が所定の設定値未満である条件を満たす場合、前記音源が前記目的方向に存在すると判定する一方、前記条件を満たさない場合、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記音源方向判定部は、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号の離散値ｘ１及び前記第２の観測信号の離散値ｘ２を用いて数３で表わされる相関関数Ｒｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２）を求め、相互相関関数Ｒ１２が自己相関関数Ｒ１１又は自己相関関数Ｒ２２に基づいて設定される所定の設定値以上である条件を満たす場合、前記音源が前記目的方向に存在すると判定する一方、前記条件を満たさない場合、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定することを特徴とする。
【００１４】
【数３】
0005032959.tif 000002
【００１５】
請求項３の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と前記受信した第１の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と第１の観測信号との位相差分だけ補正し、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号のパワー値を第１の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号のパワー値を第２の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、前記音源方向判定部は、前記基準観測パワー値に対する前記第１の観測パワー値の相対比が予め設定された第１の範囲に含まれ、かつ、前記基準観測パワー値に対する前記第２の観測パワー値の相対比が予め設定された第２の範囲に含まれる条件を満たす場合、前記音源が前記目的方向に存在すると判定する一方、前記条件を満たさない場合、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記受信した第１の観測信号の離散値を所定時間間隔で抽出し、前記受信した第２の観測信号の離散値を当該所定時間間隔で抽出し、前記基準観測信号をさらに受信し当該基準観測信号の離散値を当該所定時間間隔で抽出するとともに、当該抽出した第１の観測信号の離散値と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正し、当該抽出した基準観測信号の離散値と第１の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と第１の観測信号との位相差分だけ補正し、前記音源方向判定部は、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号の離散値ｘ１、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号の離散値ｘ２及び前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号の離散値ｘ０を用いて数４で表わされる相関関数Ｒｉｊ（ｉ，ｊ＝０，１，２）を求め、自己相関関数Ｒ００に対する相互相関関数Ｒ０１の相対比が予め設定された第１の範囲に含まれ前記自己相関関数Ｒ００に対する相互相関関数Ｒ０２の相対比が予め設定された第２の範囲に含まれる条件を満たす場合、前記音源が前記目的方向に存在すると判定する一方、前記条件を満たさない場合、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定することを特徴とする。
【００１７】
【数４】
0005032959.tif 000003
【００１８】
請求項５の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記音源方向判定部は、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定したときに当該音源が当該目的方向の近傍に存在するか否かを判定し、前記出力演算部は、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向の近傍に存在すると判定された場合、前記目的方向から離れていくにつれて前記第１の増幅率から単調減少する連続変化特性の増幅率で前記合成信号を増幅して出力することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と前記受信した第１の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と第１の観測信号との位相差分だけ補正し、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号のパワー値を第１の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号のパワー値を前記第２の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、前記音源方向判定部は、前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値との何れもが所定の閾値より大きく、かつ、当該第１の観測パワー値と当該第２の観測パワー値との相対比が所定の第１の設定値以上である場合において、前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との相互相関関数が、前記第１の観測信号の自己相関関数又は前記第２の観測信号の自己相関関数より求められる所定の第２の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的方向及び当該目的方向以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定し、前記音源が前記目的方向及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する前記第１の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれ、かつ、前記基準観測パワー値に対する前記第２の観測パワー値の相対比が前記範囲に含まれないとき、前記他の領域のうち前記第１の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定し、前記基準観測パワー値に対する前記第２の観測パワー値の相対比が前記範囲に含まれ、かつ、前記基準観測パワー値に対する前記第１の観測パワー値の相対比が前記範囲に含まれないとき、前記他の領域のうち前記第２の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定することを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記出力演算部は、前記音源方向判定部によって前記他の領域のうち前記第１の指向性マイクロホンの集音領域又は前記第２の指向性マイクロホンの集音領域の何れかに前記音源が存在すると判定された場合、前記集音領域に前記音源が存在しない指向性マイクロホンの観測信号を前記第１の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記第１の指向性マイクロホン又は前記第２の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、前記音源方向判定部は、前記音源が、前記目的方向に存在し、さらに、前記他の領域のうち前記第１の指向性マイクロホンの集音領域及び前記第２の指向性マイクロホンの集音領域のどちらか一方に存在すると判定した場合、前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値の相対比が前記第１の設定値未満である条件を満たすまで前記駆動手段を制御し、前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源方向判定部によって前記第１の指向性マイクロホンの集音領域又は前記第２の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との合成信号を前記第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との合成信号を前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。
【００２２】
請求項９の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、各集音領域の一部同士が予め決められた目的方向を含んで重なるように近接して設置された第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記第１の指向性マイクロホンから第１の観測信号を受信し前記第２の指向性マイクロホンから第２の観測信号を受信し、当該受信した第１の観測信号と第２の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号と第２の観測信号との位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号と前記第２の観測信号とを用いて、前記音源が前記目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部と、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向に存在すると判定された場合、前記第１の指向性マイクロホンで生成された前記第１の観測信号と前記第２の指向性マイクロホンで生成された前記第２の観測信号との位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該第１の観測信号と当該第２の観測信号との合成信号を第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第１の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と前記受信した第１の観測信号との位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と第１の観測信号との位相差分だけ補正し、前記位相差補正部で補正された後の前記第１の観測信号のパワー値を第１の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記第２の観測信号のパワー値を第２の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、前記音源方向判定部は、前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値との何れもが所定の閾値より大きい場合において、前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との相互相関関数が、前記第１の観測信号の自己相関関数又は前記第２の観測信号の自己相関関数より求められる所定の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的方向及び当該目的方向以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的方向には存在しないと判定し、前記音源が前記目的方向及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する前記第１の観測パワー値の相対比、及び前記基準観測パワー値に対する前記第２の観測パワー値の相対比のそれぞれが予め設定された範囲に含まれるとき、前記第１の指向性マイクロホン及び前記第２の指向性マイクロホンの集音領域のそれぞれに前記音源が存在すると判定することを特徴とする。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、前記第１の指向性マイクロホン及び前記第２の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、前記音源方向判定部は、前記音源が、前記目的方向に存在し、さらに、前記他の領域のうち前記第１の指向性マイクロホンの集音領域及び前記第２の指向性マイクロホンの集音領域の何れにも存在すると判定した場合、前記他の領域の２つの音源が前記目的方向から前記第１の指向性マイクロホンと前記第２の指向性マイクロホンの指向角の最大値の２分の１以上離れているときにおいて、前記第１の観測パワー値と前記第２の観測パワー値との相対比が所定の設定値未満である条件を満たすまで前記前記駆動手段を制御し、前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源方向判定部によって前記第１の指向性マイクロホンの集音領域及び前記第２の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との合成信号を前記第１の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源方向判定部によって前記音源が前記目的方向には存在しないと判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記第１の観測信号と前記第２の観測信号との合成信号を前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明によれば、２つのマイクロホンからの観測信号を用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定し、音源が目的方向に存在する場合の増幅率（第１の増幅率）を、音源が目的方向には存在しない場合の増幅率より大きくすることによって、目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
【００２５】
また、請求項１の発明によれば、第１の観測パワー値と第２の観測パワー値との相対比を評価することにより、音源が目的方向に存在するか否かを精度よく判定することができる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、２つのマイクロホンからの観測信号を用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定し、音源が目的方向に存在する場合の増幅率（第１の増幅率）を、音源が目的方向には存在しない場合の増幅率より大きくすることによって、目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項２の発明によれば、第１の観測信号の離散値と第２の観測信号の離散値との相互相関関数を評価することにより、音源が目的方向に存在するか否かを精度よく判定することができる。
【００２７】
請求項３の発明によれば、２つのマイクロホンからの観測信号を用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定し、音源が目的方向に存在する場合の増幅率（第１の増幅率）を、音源が目的方向には存在しない場合の増幅率より大きくすることによって、目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項３の発明によれば、無指向性マイクロホンを第１の指向性マイクロホンと第２の指向性マイクロホンの中間位置に設置することによって、無指向性マイクロホンの基準観測パワー値に対する第１，２の観測パワー値を用いることによって、音源が目的方向に存在するか否かを精度よく判定することができる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、２つのマイクロホンからの観測信号を用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定し、音源が目的方向に存在する場合の増幅率（第１の増幅率）を、音源が目的方向には存在しない場合の増幅率より大きくすることによって、目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項４の発明によれば、基準観測信号の自己相関関数や基準観測信号と第１，２の観測信号との相互相関関数を用いることによって、無相関ノイズの影響を低減して高Ｓ／Ｎ比にすることができ、音源が目的方向に存在するか否かの判定精度を高めることができる。
【００２９】
請求項５の発明によれば、２つのマイクロホンからの観測信号を用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定し、音源が目的方向に存在する場合の増幅率（第１の増幅率）を、音源が目的方向には存在しない場合の増幅率より大きくすることによって、目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項５の発明によれば、合成信号を増幅するための増幅率が音源の存在方向によって不連続になることを防止することができ、その結果、出力信号を常に連続値とすることができる。
【００３０】
請求項６の発明によれば、２つのマイクロホンからの観測信号を用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定し、音源が目的方向に存在する場合の増幅率（第１の増幅率）を、音源が目的方向には存在しない場合の増幅率より大きくすることによって、目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項６の発明によれば、第１の指向性マイクロホンと第２の指向性マイクロホンの集音領域が重なる領域に１つの音源が存在し、第１の指向性マイクロホンと第２の指向性マイクロホンの何れか一方の集音領域内のみに他の音源が存在することを判定することができる。
【００３１】
請求項７の発明によれば、目的方向の音源からの信号を増幅して出力することができる。
【００３２】
請求項８の発明によれば、目的方向の音源からの信号を増幅して出力することができる。
【００３３】
請求項９の発明によれば、２つのマイクロホンからの観測信号を用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定し、音源が目的方向に存在する場合の増幅率（第１の増幅率）を、音源が目的方向には存在しない場合の増幅率より大きくすることによって、目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項９の発明によれば、第１の指向性マイクロホンと第２の指向性マイクロホンの集音領域が重なる領域に１つの音源が存在し、第１の指向性マイクロホンと第２の指向性マイクロホンの何れか一方の集音領域内のみに他の音源が存在することを判定することができる。
【００３４】
請求項１０の発明によれば、目的方向の音源からの信号を強調して出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（実施形態１）
まず、実施形態１の音響入力装置の構成について図１〜６を用いて説明する。この音響入力装置は、図１に示すように、音源（図示せず）からの音を集音する集音部１と、集音部１で集音した音に基づく後述の観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を用いて出力信号ｙ（ｋ，ｍ）を算出する信号処理部２とを備えている。
【００３６】
集音部１は、それぞれが所定の指向角度α１，α２の集音領域を有する第１の指向性マイクロホン１０及び第２の指向性マイクロホン１１を備えている。第１の指向性マイクロホン１０及び第２の指向性マイクロホン１１は、図２（ｂ）に示すように、各集音領域の一部同士が特定の目的方向（図２（ｂ）において第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の中心軸Ａの方向）を含んで重なるように、互いに近接して設置されている。
【００３７】
上記のように設置された第１，２のマイクロホン１０，１１は、図１に示すように、それぞれが音源からの音波を受波し、受波した音波に基づく電気信号である観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を生成する。第１の観測信号ｘ１（ｔ）は第１の指向性マイクロホン１０から信号処理部２に、第２の観測信号ｘ２（ｔ）は第２の指向性マイクロホン１１から信号処理部２に出力される。
【００３８】
ところで、上記第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の特性は、図３に示すように、指向性の中心軸Ａ１から角度φの位置における後述の第１，２の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）は、０°≦｜φ｜＜φ１では高くほぼ一定であり、φ１≦｜φ｜＜φ２では角度φが大きくなるにつれて急速に低下し、φ２＜｜φ｜では低くほぼ一定である。図２（ｂ）において、各集音領域が重なる領域の角度θは、０°＜θ＜ｍｉｎ（α１，α２）となる。なお、φ＝０°の感度の半値となる角度を指向角度α１（α２）とする。
【００３９】
なお、本実施形態の第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１は感度が等しいものを用いているが、感度が異なるものであっても、受波した音波に基づく観測信号を感度係数で補正したものを新たな観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）とすればよい。具体的には、第１の指向性マイクロホン１０の感度係数をｍ１、第２の指向性マイクロホン１１の感度係数をｍ２（ｍ１≠ｍ２）とする場合、（第１の指向性マイクロホン１０が受波した音波に基づく観測信号×ｍ１）を、信号処理部２に送信される第１の観測信号ｘ１（ｔ）とし、（第２の指向性マイクロホン１１が受波した音波に基づく観測信号×ｍ２）を、信号処理部２に送信される第２の観測信号ｘ２（ｔ）とすればよい。このとき、感度係数ｍ１，ｍ２は、後述のＰｘ１，Ｐｘ２を用いて、ｍ１：ｍ２＝√（Ｐｘ２）：√（Ｐｘ１）を満たすように設定される。以下の説明においても同様である。
【００４０】
図１に示す信号処理部２は、第１，２の観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を受信して第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）の位相差を補正する位相差補正部２０と、第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）に基づく第１，２の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）を用いて音源が目的方向に存在するか否かを判定する音源方向判定部２１と、音源方向判定部２１の判定結果に応じて出力信号ｙ（ｋ，ｍ）を出力する出力演算部２２とを備えている。
【００４１】
位相差補正部２０は、第１の指向性マイクロホン１０から第１の観測信号ｘ１（ｔ）を受信し、図５（ｂ）に示すように、受信した第１の観測信号ｘ１（ｔ）をフレーム長Ｌのフレームに分割し、各フレームごとに第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）を所定時間間隔Δｔで抽出する。同様に、第２の指向性マイクロホン１１から第２の観測信号ｘ２（ｔ）を受信し、この第２の観測信号ｘ２（ｔ）をフレーム長Ｌのフレームに分割し、各フレームごとに第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）を所定時間間隔Δｔで抽出する。なお、第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）とは、ｋ番目のフレームにおけるｍ番目の離散値をいう。
【００４２】
第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）を抽出した位相差補正部２０は、抽出した第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）の位相差を、目的方向に音源が存在する場合の第１の観測信号ｘ１（ｔ）と第２の観測信号ｘ２（ｔ）の位相差だけ補正する。
【００４３】
例えば、図４（ａ）に示すように目的方向が第１の指向性マイクロホン１０及び第２の指向性マイクロホン１１の中心軸Ａから角度φだけ傾いた方向Ｂである場合、図４（ｂ）に示すように、目的方向に音源Ｓが存在するとき、第１の指向性マイクロホン１０と第２指向性のマイクロホン１１は近接して設置されているので、音源Ｓからの音波はほぼ平行に入射する。したがって、第１の観測信号ｘ１（ｔ）と第２の観測信号ｘ２（ｔ）には位相差２ｄｓｉｎφ（２ｄ：第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の距離）が発生する。音速ｃとすると、時間τ＝２ｄｓｉｎφ／ｃだけ時間ずれが発生する（図５（ａ）参照）。上記より、図５（ｂ）に示すように、第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）を時間τだけ遅延させて、新たな第２の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）＝ｘ２（ｋ，ｍ−τ／Δｔ）とすることにより、第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）の位相差を補正することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、目的方向が第１の指向性マイクロホン１０及び第２の指向性マイクロホン１１の中心軸Ａの方向であることから、目的方向に音源Ｓ１が存在する場合の第１の観測信号ｘ１（ｔ）と第２の観測信号ｘ２（ｔ）には位相差が発生しないため、ｘ２’（ｋ，ｍ）＝ｘ２（ｋ，ｍ）である。
【００４５】
位相差補正部２０で補正された第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２’（ｋ，ｍ）は音源方向判定部２１に出力される。
【００４６】
図１に示す音源方向判定部２１は、数５のように第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間（フレーム長）における平均値を各フレームごとに算出して第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）とするとともに、第２の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間における平均値を各フレームごとに算出して第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）とする。なお、数５において、ｉ＝１，２である。
【００４７】
【数５】
0005032959.tif 000004
【００４８】
第１，２の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）を算出した音源方向判定部２１は、第１，２の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）を用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定する。
【００４９】
ここで、図２（ｂ）に示すように、第１の指向性マイクロホン１０の集音領域と第２の指向性マイクロホン１１の集音領域が重なる領域（図２（ｂ）のφ１）では、第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）と第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）の相対比が小さく、上記以外の領域（例えば図２（ｂ）のφ２）では、第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）と第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）の相対比が大きくなる。
【００５０】
したがって、図１に示す音源方向判定部２１は、第１，２の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）の何れもが所定の閾値Ｐｔｈより大きく、第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）と第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）の相対比｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜（ｄＢ）が０以上所定の設定値ε（ｄＢ）未満（０≦｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜＜ε）である条件を満たす場合、音源が目的方向に存在すると判定する。一方、上記条件を満たさない場合、音源方向判定部２１は、音源が目的方向には存在しないと判定する。
【００５１】
出力演算部２２は、第１の指向性マイクロホン１０から第１の観測信号ｘ１（ｔ）を、第２の指向性マイクロホン１１から第２の観測信号ｘ２（ｔ）を受信し、ディジタルシグナルプロセッサ（以下「ＤＳＰ」という。）を用いて、第１，２の観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）から第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）を求め、第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）を時間τだけ遅延させて、新たな第２の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）＝ｘ２（ｋ，ｍ−τ／Δｔ）とし、第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２’（ｋ，ｍ）の和（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ））を求める。なお、本実施形態では、遅延が生じないので、ｘ２’（ｋ，ｍ）＝ｘ２（ｋ，ｍ）となる。
【００５２】
上記出力演算部２２は、音源方向判定部２１によって音源が目的方向に存在すると判定された場合、第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ））を第１の増幅率Ｇ１で増幅し、デジタル出力信号の出力信号ｙ（ｋ，ｍ）として出力する。一方、音源方向判定部２１によって音源が目的方向には存在しないと判定された場合、出力演算部２２は、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ））を第１の増幅率Ｇ１より小さい第２の増幅率Ｇ２で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）として出力する。
【００５３】
次に、本実施形態の音響入力装置の動作について図６を用いて説明する。まず、集音部１の第１，２のマイクロホン１０，１１が音源からの音波を受波すると、第１，２の観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）が集音部１から信号処理部２に送信される。信号処理部２では、位相差補正部２０が、第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）を抽出する（Ｓ１，Ｓ２)。その後、位相差補正部２０は、第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）に対して、目的方向に音源が存在する場合の位相差だけシフトし、それを第２の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）とする（Ｓ３)。
【００５４】
音源方向判定部２１は、第１，２の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）を各フレームごとに算出する（Ｓ４，Ｓ５）。その後、音源方向判定部２１は、第１，２の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）の何れもが閾値Ｐｔｈより大きいという条件を満たすか否かを検討する（Ｓ６）。上記条件を満たさない場合、音源が目的方向ではない方向（集音エリア外）に存在すると判定される（Ｓ９）。一方、上記条件を満たす場合、音源方向判定部２１は、相対比｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜が閾値ε未満という条件を満たすか否かを検討する（Ｓ７）。上記条件を満たす場合、音源が目的方向（集音エリア内）に存在すると判定し（Ｓ８）、上記条件を満たさない場合、音源が目的方向ではない方向に存在すると判定する（Ｓ９）。
【００５５】
出力演算部２２は、音源が目的方向に存在すると判定された場合、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）としてＧ１（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ））を出力し（Ｓ１０）、音源が目的方向には存在しないと判定された場合、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）としてＧ２（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ））を増幅して出力する（Ｓ１１）。
【００５６】
以上、本実施形態によれば、２つのマイクロホン（第１の指向性マイクロホン１０及び第２の指向性マイクロホン１１）からの観測信号（第１の観測信号ｘ１（ｋ，ｍ），第２の観測信号ｘ２（ｋ，ｍ））を用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定し、音源が目的方向に存在する場合の増幅率（第１の増幅率Ｇ１）を、音源が目的方向には存在しない場合の増幅率（第２の増幅率Ｇ２）より大きくすることによって、目的方向に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
【００５７】
また、第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）と第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）の相対比｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜を評価することにより、音源が目的方向に存在するか否かを精度よく判定することができる。
【００５８】
さらに、２つのマイクロホン１０，１１を各集音領域の一部同士が重なるように設置することによって、単一の指向性マイクロホンの場合に比べて、より鋭い指向性を得ることができる。
【００５９】
なお、実施形態１の第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の指向角度α１，α２は、さまざまな指向角度を有するものであってもよい。具体的には、図２に示すものに限定されるものではなく、図７に示すようなもの（指向角度が９０°のもの）や図８に示すようなもの（指向角度１８０°のもの）でもよい。以下の実施形態においても同様である。
【００６０】
また、実施形態１の変形例として、図１に示す出力演算部２２は、デジタル信号の出力信号ｙ（ｋ，ｍ）を出力するのではなく、第１の観測信号ｘ１（ｔ）と、第２の観測信号ｘ２（ｔ）を時間τだけ遅延させた新たな第２の観測信号ｘ２’（ｔ）＝ｘ２（ｔ−τ）との和（ｘ１（ｔ）＋ｘ２’（ｔ））を増幅して出力してもよい。つまり、出力演算部２２は、音源が目的方向に存在すると判定された場合、出力信号ｙ（ｔ）＝Ｇ１（ｘ１（ｔ）＋ｘ２’（ｔ））を出力し、音源が目的方向には存在しないと判定された場合、出力信号ｙ（ｔ）＝Ｇ２（ｘ１（ｔ）＋ｘ２’（ｔ））（Ｇ２＜Ｇ１）を出力する。以下の実施形態においても同様である。
【００６１】
（実施形態２）
実施形態２の音響入力装置は、図１に示す音源方向判定部２１が、第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２’（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ１２（数６）を各フレームごとに算出する点で、実施形態１の音響入力装置と相違している。数６の相関関数Ｒｉｊは、ｉ＝ｊの場合に自己相関関数となり、ｉ≠ｊの場合に相互相関関数となる。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
【数６】
0005032959.tif 000005
【００６３】
相互相関関数Ｒ１２は、図９に示すように、第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の集音領域が重なるエリア（−θ／２＜φ＜θ／２）では大きな値をとり、上記以外の他の領域では小さな値となる。したがって、音源方向判定部２１は、相互相関関数Ｒ１２＞閾値Ｒｔｈである条件を満たす場合、音源が目的方向に存在すると判定し、上記条件を満たさない場合、音源が目的方向には存在しないと判定する。
【００６４】
上記閾値Ｒｔｈの決定には、第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ１１又は第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ２２が用いられる。自己相関関数Ｒ１１，Ｒ２２は音源の存在する方向に関係なく大きな値となるので、Ｒｔｈ＝ζＲｉｉ（ｉ＝１，２）、０＜ζ＜１として決定する。
【００６５】
以上、本実施形態によれば、第１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ）と第２の観測信号の離散値ｘ２’（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ１２を評価することにより、音源が目的方向に存在するか否かを精度よく判定することができる。
【００６６】
（実施形態３）
実施形態３の音響入力装置は、図１０（ａ）に示すように、集音部１ａに、第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の中間位置に設置され音源からの音波を受波し上記受波した音波に基づく電気信号である基準観測信号を生成する無指向性マイクロホン１２を備える点で、実施形態１の音響入力装置（図１参照）と相違している。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
なお、本実施形態の無指向性マイクロホン１２は、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１と感度が等しいものを用いているが、感度が異なるものであっても、受波した音波に基づく観測信号を感度係数で補正したものを新たな観測信号ｘ０（ｔ）とすればよい。具体的には、無指向性マイクロホン１２の感度係数をｍ０とする場合、（無指向性マイクロホン１２が受波した音波に基づく観測信号×ｍ０）を、信号処理部２ａに送信される基準観測信号ｘ０（ｔ）とすればよい。このとき、感度係数ｍ０は、後述のＰｘ０を用いて、ｍ０：ｍ１＝√（Ｐｘ１）：√（Ｐｘ０）を満たすように設定される。以下の説明においても同様である。
【００６８】
本実施形態の信号処理部２ａでは、図１１に示すように、位相差補正部２０ａが、無指向性マイクロホン１２から基準観測信号ｘ０（ｔ）を受信し、受信した基準観測信号ｘ０（ｔ）の離散値ｘ０（ｋ，ｍ）を所定時間間隔Δｔで抽出し、抽出した基準観測信号の離散値ｘ０（ｋ，ｍ）を、目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号ｘ０（ｔ）と第１の観測信号ｘ１（ｔ）の位相差だけシフトする。
【００６９】
また、音源方向判定部２１ａは、位相差補正部２０ａでシフトされた基準観測信号の離散値ｘ０（ｋ，ｍ）の二乗和の所定時間（フレーム長Ｌ）における平均値を算出して基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）とする。この基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）は、無指向性マイクロホン１２から音源までの距離が一定であれば、音源がどの方向に存在する場合でも一定となる。
【００７０】
基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）を算出した音源方向判定部２１ａは、基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）に対する第１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ）の相対比（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））が予め設定された第１の範囲に含まれ、基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）に対する第２の観測パワー値Ｐｘ２（ｋ）の相対比（Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））が予め設定された第２の範囲に含まれる条件を満たす場合、音源が目的方向に存在すると判定する。一方、上記条件を満たさない場合、音源方向判定部２１ａは、音源が目的方向には存在しないと判定する。
【００７１】
ここで、本実施形態の第１の範囲は、初期設定される閾値δより大きく１以下の範囲（δ＜Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１）である。本実施形態の第２の範囲も、初期設定される閾値δより大きく１以下の範囲（δ＜Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１）である。
【００７２】
以上、本実施形態によれば、無指向性マイクロホン１２を第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の中間位置に設置することによって、無指向性マイクロホン１２の基準観測パワー値Ｐｘ０（ｋ）に対する第１，２の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）を用いることによって、音源が目的方向に存在するか否かを精度よく判定することができる。
【００７３】
（実施形態４）
実施形態４の音響入力装置は、図１１に示す音源方向判定部２１ａが、第１，２の観測信号ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）及び基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）を用いて、数７で表わされる相関関数Ｒｉｊ（ｉ，ｊ＝０，１，２）を求め、この相関関数Ｒｉｊを用いて、音源が目的方向に存在するか否かを判定する点で、実施形態３の音響入力装置と相違している。なお、実施形態３と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
【数７】
0005032959.tif 000006
【００７５】
数７の相関関数Ｒｉｊは、ｉ＝ｊの場合に自己相関関数となり、ｉ≠ｊの場合に相互相関関数となる。
【００７６】
本実施形態の音源方向判定部２１ａは、実施形態３とは異なり、基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ００に対する基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）と第１の観測信号ｘ１（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ０１の相対比（Ｒ０１／Ｒ００）が予め設定された第１の範囲に含まれ、上記自己相関関数Ｒ００に対する基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）と第２の観測信号ｘ２（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ０２の相対比（Ｒ０２／Ｒ００）が予め設定された第２の範囲に含まれる条件を満たす場合、音源が目的方向に存在すると判定する。一方、上記条件を満たさない場合、音源方向判定部２１ａは、音源が目的方向には存在しないと判定する。
【００７７】
ここで、本実施形態の第１の範囲は、初期設定される閾値ξより大きく１以下の範囲（ξ＜Ｒ０１／Ｒ００≦１）である。本実施形態の第２の範囲も、初期設定される閾値ξより大きく１以下の範囲（ξ＜Ｒ０２／Ｒ００≦１）である。
【００７８】
以上、本実施形態によれば、基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）の自己相関関数Ｒ００や基準観測信号ｘ０（ｋ，ｍ）と第１，２の観測信号ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）の相互相関関数Ｒ０１，Ｒ０２を用いることによって、無相関ノイズの影響を低減して高Ｓ／Ｎ比にすることができ、音源が目的方向に存在するか否かの判定精度を高めることができる。
【００７９】
（実施形態５）
実施形態１，３の音響入力装置では、音源の存在する方向に対して、図１０（ｂ）に示すように、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）（出力信号のパワー値Ｐｙ（ｋ）が不連続となってしまう。
【００８０】
そこで、実施形態５の音響入力装置は、図１に示す音源方向判定部２１が、音源が目的方向には存在しないと判定したときに、音源が目的方向の近傍に存在するか否かを判定する点、出力演算部２２が、音源方向判定部２１によって音源が目的方向の近傍に存在すると判定された場合、第１の増幅率Ｇ１と第２の増幅率Ｇ２の間を単調減少する連続変化特性の増幅率で合成信号を増幅して出力する点で、実施形態１の音響入力装置と相違している。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８１】
図１２に示すように、増幅率Ｇは、第１，２の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）の何れもが所定の閾値Ｐｔｈより大きく、相対比｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜が０以上閾値ε未満（０≦｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜＜ε）の場合、実施形態１と同様、第１の増幅率Ｇ１となる。
【００８２】
一方、相対比｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜が閾値ε以上の場合において、まず、相対比｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜が閾値ε以上閾値ε１（ε１＞ε）未満（ε≦｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜＜ε）のとき、音源が目的方向の近傍に存在すると判定され、増幅率Ｇは単調減少関数ｆにしたがって変動する。続いて、相対比｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜が閾値ε１以上（ε１≦｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ））｜）のとき、音源が目的方向とは離れた位置に存在すると判定され、増幅率Ｇは第２の増幅率Ｇ２となる。
【００８３】
以上、本実施形態によれば、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ））を増幅するための増幅率Ｇが音源の存在方向によって不連続になることを防止することができ、その結果、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）（出力信号のパワー値Ｐｙ（ｋ））を常に連続値とすることができる（図１３参照）。
【００８４】
なお、実施形態２の音響入力装置については、増幅率Ｇは、図１４に示すように、相互相関関数Ｒ１２＞閾値Ｒｔｈである場合、実施形態２と同様、第１の増幅率Ｇ１となる。
【００８５】
一方、相互相関関数Ｒ１２＞閾値Ｒｔｈではない場合、まず、相互相関関数Ｒ１２が閾値Ｒｔｈ１（Ｒｔｈ１＜Ｒｔｈ）より大きく閾値Ｒｔｈ以下（Ｒｔｈ１＜Ｒ１２≦Ｒｔｈ）のとき、音源が目的方向の近傍に存在すると判定され、増幅率Ｇは単調増加関数ｅにしたがって変動する。続いて、相互相関関数Ｒ１２が０以上閾値Ｒｔｈ１以下（０≦Ｒ１２≦Ｒｔｈ１）のとき、音源が目的方向とは離れた位置に存在すると判定され、増幅率Ｇは第２の増幅率Ｇ２となる。なお、第１の指向性マイクロホン１０、第２の指向性マイクロホン１１及び無指向性マイクロホン１２の感度は全て等しいものとする。
【００８６】
なお、実施形態３の音響入力装置については、増幅率Ｇは、図１５に示すように、相対比（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））及び相対比（Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））の何れもが閾値δより大きく１以下（δ＜Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１及びδ＜Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１）の場合、実施形態３と同様、第１の増幅率Ｇ１となる。
【００８７】
一方、相対比（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））及び相対比（Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））が上記の範囲にない場合、まず、相対比（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））又は相対比（Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））の何れかが閾値δ１（δ１＜δ）より大きく閾値δ以下（δ１＜Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦δ又はδ１＜Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦δ）のとき、音源が目的方向の近傍に存在すると判定され、増幅率Ｇは単調増加関数ｇにしたがって変動する。続いて、相対比（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））又は相対比（Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ））の何れかが０以上閾値δ１以下（０≦Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦δ１又は０≦Ｐｘ２（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦δ１）のとき、音源が目的方向とは離れた位置に存在すると判定され、増幅率Ｇは第２の増幅率Ｇ２となる。なお、第１の指向性マイクロホン１０、第２の指向性マイクロホン１１及び無指向性マイクロホン１２の感度は全て等しいものとする。
【００８８】
また、実施形態４の音響入力装置については、増幅率Ｇは、図１６に示すように、相対比（Ｒ０１／Ｒ００）及び相対比（Ｒ０２／Ｒ００）の何れもが閾値ξより大きく１以下（ξ＜Ｒ０１／Ｒ００≦１及びξ＜Ｒ０２／Ｒ００≦１）の場合、実施形態４と同様、第１の増幅率Ｇ１となる。
【００８９】
一方、相対比（Ｒ０１／Ｒ００）及び相対比（Ｒ０２／Ｒ００）が上記の範囲にない場合、まず、相対比（Ｒ０１／Ｒ００）又は相対比（Ｒ０２／Ｒ００）の何れかが閾値ξ１（ξ１＜ξ）より大きく閾値ξ以下（ξ１＜Ｒ０１／Ｒ００≦ξ又はξ１＜Ｒ０２／Ｒ００≦ξ）の場合、音源が目的方向の近傍に存在すると判定され、増幅率Ｇは単調増加関数ｈにしたがって変動する。続いて、相対比（Ｒ０１／Ｒ００）又は相対比（Ｒ０２／Ｒ００）の何れかが０以上閾値ξ１以下（０≦Ｒ０１／Ｒ００≦ξ１又は０≦Ｒ０２／Ｒ００≦ξ１）の場合、音源が目的方向とは離れた位置に存在すると判定され、増幅率Ｇは第２の増幅率Ｇ２となる。なお、第１の指向性マイクロホン１０、第２の指向性マイクロホン１１及び無指向性マイクロホン１２の感度は全て等しいものとする。
【００９０】
以上、実施形態３，４のような音響入力装置であっても、実施形態５と同様に、合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２’（ｋ，ｍ））を増幅するための増幅率Ｇが音源の存在方向によって不連続になることを防止することができ、その結果、図１０（ｂ）とは異なり、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）（出力信号のパワー値Ｐｙ（ｋ））を常に連続値とすることができる。
【００９１】
（実施形態６）
実施形態１〜５では、音源が１つの場合について説明してきたが、実施形態６では、音源が２つの場合について説明する。ここで、複数の音源が存在する組み合わせとしては、（１）目的音源のみ存在する場合、（２）目的音源と１つの騒音源が存在する場合、（３）目的音源と２つの騒音源が存在する場合、（４）目的音源も騒音源も存在しない場合、（５）目的音源は存在せず、１つの騒音源のみ存在する場合、（６）目的音源が存在せず、２つの騒音源が存在する場合がある。その中で、２つの音源の組み合わせは、（２）と（６）の場合である。具体的には、図１７（ａ）に示すように第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在し、第１の指向性マイクロホン１０の集音領域内のみに騒音源Ｎ１が存在する場合について説明する。
【００９２】
図１７（ａ）に示すような場合、実施形態１の音源方向判定条件のうち、Ｐｘ１（ｋ）＞Ｐｔｈ（第１条件）とＰｘ２（ｋ）＞Ｐｔｈ（第２条件）は満たすが、第２の指向性マイクロホン１１の第２の観測信号ｘ２（ｔ）には目的音源Ｓに基づく信号のみが含まれるのに対し、第１の指向性マイクロホン１０の第１の観測信号ｘ１（ｔ）には目的音源Ｓだけでなく騒音源Ｎ１に基づく信号も含まれるため、｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ）｜＜ε（第３条件）を満たさない。
【００９３】
上記のように第１，２条件を満たすが第３条件を満たさない場合、さらに実施形態２の音源方向判定条件Ｒ１２＞Ｒｔｈ（第４条件）を用いる。第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在し、第１の指向性マイクロホン１０の集音領域内のみに騒音源Ｎ１が存在する場合であっても、目的音源Ｓに基づく信号は、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の両方の観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）に含まれるため、第４条件を満たす。したがって、音源方向判定部２１は、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在すると判定することができる。
【００９４】
続いて、音源方向判定部２１は、騒音源Ｎ１が第１，２の指向性マイクロホン１０，１１のうち何れの集音領域に存在するかを判定する必要がある。そこで、図１７（ａ）に示すように、第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の間に無指向性マイクロホン１２を配置する。無指向性マイクロホン１２は無指向であるので、目的音源Ｓと騒音源Ｎ１の両方に基づく信号を基準観測信号ｘ０（ｔ）に含む。したがって、音源方向判定部２１は、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）のうち、δ＜Ｐｘｉ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦１（ｉ＝１，２）（第５条件）を満たす第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域に騒音源Ｎ１が存在すると判定する。
【００９５】
目的音源Ｓが第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源Ｎ１が第１の指向性マイクロホン１０の集音領域にのみ存在すると判定された場合、出力演算部２２は、目的音源Ｓに基づく信号のみを含む第２の指向性マイクロホン１１の第２の観測信号の離散値ｘ２（ｋ，ｍ）を増幅率Ｇ１で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ１×ｘ２（ｋ，ｍ）を出力する。
【００９６】
一方、目的音源Ｓが第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアには存在しないと判定された場合、出力演算部２２は、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ２（Ｇ１＞Ｇ２）で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ２（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を出力する。
【００９７】
以上、本実施形態によれば、目的音源Ｓが第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源Ｎ１が第１，２の指向性マイクロホン１０，１１のうち何れか一方の集音領域内のみに存在する場合も、目的音源Ｓに基づく信号のみを増幅して出力することができる。
【００９８】
なお、実施形態６の変形例として、以下のようにして出力信号ｙ（ｋ，ｍ）を出力することもできる。音源方向判定部２１は、目的音源Ｓが第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに存在し、第１の指向性マイクロホン１０の集音領域にのみ騒音源Ｎ１が存在すると判定した場合、図１７（ｂ）に示すように第３条件を満たすまで、第１の指向性マイクロホン１０の指向軸を傾けた後に、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ１で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ１（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を出力する。なお、目的音源Ｓが第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアには存在しない場合については、実施形態６と同様である。
【００９９】
（実施形態７）
実施形態６では、音源が２つの場合について説明したが、実施形態７では、音源が３つの場合について説明する。３つの音源の組み合わせは、（３）目的音源と２つの騒音源が存在する場合のみであるが、音源が２つの場合（（２），（６））と切り分ける必要がある。具体的には、図１８（ａ）に示すように第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在し、第１の指向性マイクロホン１０の集音領域内のみに騒音源Ｎ１が存在し、第２の指向性マイクロホン１１の集音領域内のみに騒音源Ｎ２が存在する場合について説明する。
【０１００】
図１８（ａ）に示すような場合、実施形態１の音源方向判定条件のうち、Ｐｘ１（ｋ）＞Ｐｔｈ（第１条件）とＰｘ２（ｋ）＞Ｐｔｈ（第２条件）は満たすが、第１の指向性マイクロホン１０の第１の観測信号ｘ１（ｔ）には目的音源Ｓと騒音源Ｎ１に基づく信号が含まれ、第２の指向性マイクロホン１１の第２の観測信号ｘ２（ｔ）には目的音源Ｓと騒音源Ｎ２に基づく信号が含まれるため、｜１０ｌｏｇ１０（Ｐｘ１（ｋ）／Ｐｘ２（ｋ）｜＜ε（第３条件）を必ず満たすとは限らない。
【０１０１】
上記のように第１，２条件を満たすが第３条件を満たさない場合、さらに実施形態２の音源方向判定条件Ｒ１２＞Ｒｔｈ（第４条件）を用いる。第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在し、第１の指向性マイクロホン１０の集音領域内のみに騒音源Ｎ１が存在し、第２の指向性マイクロホン１１の集音領域内のみに騒音源Ｎ２が存在する場合であっても、目的音源Ｓに基づく信号は、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の両方の観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）に含まれるため、第４条件を満たす。したがって、音源方向判定部２１は、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在すると判定することができる。
【０１０２】
続いて、音源方向判定部２１は、実施形態６のように第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域のうち何れか一方に騒音源Ｎ１が存在する場合か、本実施形態のように第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の各集音領域にそれぞれ異なる騒音源Ｎ１，Ｎ２が存在する場合かを判定する必要がある。そこで、図１８（ａ）に示すように、第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の間に無指向性マイクロホン１２を配置する。無指向性マイクロホン１２は無指向であるので、目的音源Ｓと騒音源Ｎ１，Ｎ２に基づく信号を基準観測信号ｘ０（ｔ）に含み、第１の指向性マイクロホン１０は目的音源Ｓと騒音源Ｎ１に基づく信号を第１の観測信号ｘ１（ｔ）に含み、第２の指向性マイクロホン１１は目的音源Ｓと騒音源Ｎ２に基づく信号を第２の観測信号ｘ２（ｔ）に含む。したがって、音源方向判定部２１は、騒音源Ｎ１，Ｎ２が第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の集音領域外に存在する場合における無指向性マイクロホン１２と第１の指向性マイクロホン１０又は無指向性マイクロホン１２と第２の指向性マイクロホン１１の観測パワー値の比δ２を閾値として、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の観測パワー値Ｐｘ１（ｋ），Ｐｘ２（ｋ）がそれぞれδ２＜Ｐｘｉ（ｋ）／Ｐｘ０（ｋ）≦δ（ｉ＝１，２）（第５条件）を満たす場合、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域にそれぞれ異なる騒音源Ｎ１，Ｎ２が存在すると判定する。
【０１０３】
目的音源Ｓが第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源Ｎ１，Ｎ２がそれぞれ第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１の集音領域内のみに存在すると判定された場合、図１８（ａ）に示すように、騒音源Ｎ１，Ｎ２が第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアの中心軸からＭａｘ（α１／２，α２／２）以上離れている場合、図１８（ｂ）に示すように第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の指向軸を第３条件を満たすまで傾けることにより、目的音源Ｓに基づく信号のみを第１，２の指向性マイクロホン１０，１１において集音することができる。このとき、出力演算部２２は、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ１で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ１（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を出力する。
【０１０４】
一方、目的音源Ｓが第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアには存在しないと判定された場合、出力演算部２２は、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ２（Ｇ１＞Ｇ２）で増幅し、出力信号ｙ（ｋ，ｍ）＝Ｇ２（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を出力する。
【０１０５】
以上、本実施形態によれば、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアに目的音源Ｓが存在し、第１の指向性マイクロホン１０と第２の指向性マイクロホン１１のそれぞれの集音領域内に異なる騒音源Ｎ１，Ｎ２が存在する場合も、目的音源Ｓに基づく信号を強調して出力することができる。
【０１０６】
なお、図１９（ａ），（ｂ）に示すように、騒音源Ｎ１と騒音源Ｎ２の少なくとも一方が第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の集音領域が重なるエリアの中心軸からＭａｘ（α１／２，α２／２）以上離れていない場合、第１，２の指向性マイクロホン１０，１１の指向軸を傾けても目的音源Ｓの信号のみを集音することができない。しかしながら、目的音源Ｓに基づく信号は第１，２の観測信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）の両方に含まれ、騒音源Ｎ１に基づく信号は第１の観測信号ｘ１（ｔ）のみに、騒音源Ｎ２に基づく信号は第２の観測信号ｘ２（ｔ）のみに含まれるため、第１，２の観測信号の離散値ｘ１（ｋ，ｍ），ｘ２（ｋ，ｍ）の合成信号（ｘ１（ｋ，ｍ）＋ｘ２（ｋ，ｍ））を増幅率Ｇ１で増幅して出力することにより、無指向性マイクロホン１２のみで集音する場合よりも目的音源Ｓに基づく信号を強調することができる。
【０１０７】
なお、実施形態６，７の音響入力装置は、図２０に示すような判定動作を行うことによって、（１）目的音源のみ存在する場合、（２）目的音源と１つの騒音源が存在する場合、（３）目的音源と２つの騒音源が存在する場合、（４）目的音源も騒音源も存在しない場合、（５）目的音源は存在せず、１つの騒音源のみ存在する場合、（６）目的音源が存在せず、２つの騒音源が存在する場合を切り分けて判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】実施形態１，２の音響入力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同上の音響入力装置の動作を説明するための図である。
【図３】実施形態１〜８の音響入力装置において第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンの特性を説明するための図である。
【図４】同上の音響入力装置において位相調整について説明するための図である。
【図５】同上の音響入力装置において位相調整について説明するための図である。
【図６】実施形態１の音響入力装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施形態１〜８の音響入力装置において第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンの変形例の特性を説明するための図である。
【図８】実施形態１〜８の音響入力装置において第１の指向性マイクロホン及び第２の指向性マイクロホンの他の変形例の特性を説明するための図である。
【図９】実施形態２の音響入力装置の動作を説明するための図である。
【図１０】実施形態３の音響入力装置の動作を説明するための図である。
【図１１】実施形態３，４の音響入力装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施形態５の音響入力装置における増幅率を示す図である。
【図１３】同上の音響入力装置における出力信号を示す図である。
【図１４】同上の変形例の音響入力装置における増幅率を示す図である。
【図１５】同上の他の変形例の音響入力装置における増幅率を示す図である。
【図１６】同上の他の変形例の音響入力装置における増幅率を示す図である。
【図１７】実施形態６の音響入力装置の動作を説明するための図である。
【図１８】実施形態７の音響入力装置の動作を説明するための図である。
【図１９】同上の音響入力装置の動作を説明するための図である。
【図２０】実施形態６，７の音響入力装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１ａ  集音部
１０  第１の指向性マイクロホン
１１  第２の指向性マイクロホン
１２  無指向性マイクロホン
２，２ａ  信号処理部
２０，２０ａ  位相差補正部
２１，２１ａ  音源方向判定部
２２  出力演算部
【図１】
0005032959.tif 000009
【図２】
0005032959.tif 000010
【図３】
0005032959.tif 000011
【図４】
0005032959.tif 000012
【図５】
0005032959.tif 000013
【図６】
0005032959.tif 000014
【図７】
0005032959.tif 000015
【図８】
0005032959.tif 000016
【図９】
0005032959.tif 000017
【図１０】
0005032959.tif 000018
【図１１】
0005032959.tif 000019
【図１２】
0005032959.tif 000020
【図１３】
0005032959.tif 000021
【図１４】
0005032959.tif 000022
【図１５】
0005032959.tif 000023
【図１６】
0005032959.tif 000024
【図１７】
0005032959.tif 000025
【図１８】
0005032959.tif 000026
【図１９】
0005032959.tif 000027
【図２０】
0005032959.tif 000028