(57)【要約】  本開示のマイクロホン装置は、それぞれ空間的に異なる位置に設けられ、音を収音するための２以上のマイク素子（２１、２２）と、２以上のマイク素子（２１、２２）が表面に配置され、音のうち、正面方向から到来しかつ２以上のマイク素子（２１、２２）に直接到達する直接音以外の音の進路を阻害するためのバッフル（１０）と、２以上のマイク素子（２１、２２）の出力信号を指向性合成した指向性合成信号を生成する指向性合成部（３０）と、を備える。
2020166634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ空間的に異なる位置に設けられ、音を収音するための２以上のマイク素子と、
前記２以上のマイク素子が表面に配置され、前記音のうち、正面方向から到来し、かつ、前記２以上のマイク素子に直接到達する直接音以外の音の進路を阻害するためのバッフルと、
前記２以上のマイク素子の出力信号を指向性合成した指向性合成信号を生成する指向性合成部と、を備える、
マイクロホン装置。
【請求項２】
前記バッフルの形状は、錐体であり、
前記錐体の頂点に、前記２以上のマイク素子のうちの１つのマイク素子が配置され、
前記バッフルは、前記錐体の頂点が前記２以上のマイク素子の正面に向くように配置されている、
請求項１に記載のマイクロホン装置。
【請求項３】
前記バッフルの前記表面では、
上方部分は、前記２以上のマイク素子が配置される領域であり、
下方部分は、前記２以上のマイク素子が配置されない裾領域である、
請求項２に記載のマイクロホン装置。
【請求項４】
前記指向性合成部は、前記２以上のマイク素子の出力信号を指向性合成することで、前記２以上のマイク素子の正面方向に感度を有する指向性合成信号及び前記正面方向に感度死角を有する指向性合成信号を生成する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロホン装置。
【請求項５】
前記２以上は、２以上１６以下である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロホン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マイクロホン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、所定方向の感度を広帯域で高精度に抑圧する指向性マイクロホ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】特開２０１９−２９７９６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、特許文献１に開示される指向性マイクロホンでは、前方狭指向性を持たせるためにラインマイクロホンを備えている。ラインマイクロホンはマイク素子数が多く一定の体積を占めるため、特許文献１に開示される指向性マイクロホンを小型化することは難しい。【０００５】
ところで、指向性マイクロホンのようなマイクロホン装置では、広い周波数帯域で、均一でかつ鋭角な感度を持つ指向性パターンを実現することが求められている。しかしながら、マイク素子数を減らすなどによりマイクロホン装置を小型化した場合、指向性パターンが、高周波数帯域ではグレーディングローブの影響を受け、かつ、低周波数帯域では感度死角の範囲が大きくなってしまう。このため、広い周波数帯域で、均一でかつ鋭角な感度を持つ指向性パターンを実現できないという課題がある。そこで、マイクロホン装置を小型化した場合において、広い周波数帯域で均一でかつ鋭角な感度を持つ指向性パターンを実現するためには、指向性パターンの広帯域化と狭指向性化を実現する必要がある。【０００６】
本開示は、上述の事情を鑑みてなされたもので、小型化しても、指向性パターンの広帯域化と狭指向性化を実現することができるマイクロホン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】
上記目的を達成するために、本開示の一形態に係るマイクロホン装置は、それぞれ空間的に異なる位置に設けられ、音を収音するための２以上のマイク素子と、前記２以上のマイク素子が表面に配置され、前記音のうち、正面方向から到来し、かつ、前記２以上のマイク素子に直接到達する直接音以外の音の進路を阻害するためのバッフルと、前記２以上のマイク素子の出力信号を指向性合成した指向性合成信号を生成する指向性合成部と、を備える。【０００８】
なお、これらのうちの一部の具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体を用いて実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせを用いて実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示のマイクロホン装置によれば、小型化しても、指向性パターンの広帯域化と狭指向性化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係るマイクロホン装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態に係るマイクロホン装置の構成の別の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る円錐型のバッフルの表面における２つのマイク素子の配列の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る円錐型のバッフルの表面における４つのマイク素子の配列の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る円錐型のバッフルの表面における４つのマイク素子の配列の別の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る円錐型のバッフルの表面における４つのマイク素子の配列の別の一例を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、比較例に係るバッフルを備えないマイクロホン装置の構成の一例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、比較例に係るバッフルを備えないマイクロホン装置の構成の一例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、比較例に係る２つのマイク素子から正面方向に感度死角をもつ音圧傾度型の指向性合成を行うための構成を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施の形態に係るバッフルに配置された２つのマイク素子から正面方向に感度死角をもつ音圧傾度型の指向性合成を行うための構成を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ａ及び図８Ｂに示される構成により指向性合成された指向性合成信号の参照指向性パターンを示す特性図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８Ａに示す比較例の構成により指向性合成された指向性合成信号の５００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図８Ａに示す比較例の構成により指向性合成された指向性合成信号の２０００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図８Ａに示す比較例の構成により指向性合成された指向性合成信号の８０００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図８Ｂに示す本実施の形態に係る構成により指向性合成された指向性合成信号の５００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図８Ｂに示す本実施の形態の構成により指向性合成された指向性合成信号の２０００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図８Ｂに示す本実施の形態の構成により指向性合成された指向性合成信号の８０００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本開示の基礎となった知見）
指向性マイクロホンのようなマイクロホン装置では、小型であっても、広い周波数帯域で、均一でかつ鋭角な感度を持つ指向性パターンを実現することが求められるため、指向性パターンの広帯域化と狭指向性化を実現する必要がある。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示される指向性マイクロホンでは、ラインマイクロホンの小型化については言及されておらず、ラインマイクロホンはマイク素子数が多く一定の体積を占めるため、小型化することが難しい。
【００１３】
ところで、マイク素子数を減らすことなどによりラインマイクロホンなどのマイクアレイの小型化する場合、次のような課題もある。例えば１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの低周波数帯域では音波の波長が長いため、１ｃｍ〜１０ｃｍ程度の大きさとなる小型のマイクアレイを用いて指向性を形成することが難しい。一方、高周波数帯域では音波の波長が短いため、マイクアレイのマイク素子間隔を狭く必要があるため、マイク素子数を多くして解決されることが多い。
【００１４】
そこで、本開示の一態様に係るマイクロホン装置は、それぞれ空間的に異なる位置に設けられ、音を収音するための２以上のマイク素子と、前記２以上のマイク素子が表面に配置され、前記音のうち、正面方向から到来し、かつ、前記２以上のマイク素子に直接到達する直接音以外の音の進路を阻害するためのバッフルと、前記２以上のマイク素子の出力信号を指向性合成した指向性合成信号を生成する指向性合成部と、を備える。
【００１５】
このように、バッフルを備えることで、例えば２または４などの少ない数のマイク素子で構成されても、収音したい方向である正面方向からの音波を、それぞれのマイク素子に直接到来させることができる。一方、減衰させたい方向である正面方向以外の方向からの音波を、バッフルで反射、回折等させることで、それぞれのマイク素子に間接的に到達させてマイク素子間での位相差を大きくさせたり、音圧差を発生させたりすることができる。この結果、正面方向に感度死角をもつ指向性を改善することができるので、例えば適応ビームフォーマ処理などの信号処理を行った信号の指向性パターンの広帯域化かつ狭角度化を実現できる。
【００１６】
これにより、小型化しても、指向性パターンの広帯域化と狭指向性化を実現することができるマイクロホン装置を実現することができる。
【００１７】
ここで、例えば、前記バッフルの形状は、錐体であり、前記錐体の頂点に、前記２以上のマイク素子のうちの１つのマイク素子が配置され、前記バッフルは、前記錐体の頂点が前記２以上のマイク素子の正面に向くように配置されている。
【００１８】
また、例えば、前記バッフルの前記表面では、上方部分は、前記２以上のマイク素子が配置される領域であり、下方部分は、前記２以上のマイク素子が配置されない裾領域であるとしてもよい。
【００１９】
これにより、指向性パターンにおけるｄｉｐを軽減することができる。
【００２０】
また、例えば、前記指向性合成部は、前記２以上のマイク素子の出力信号を指向性合成することで、前記２以上のマイク素子の正面方向に感度を有する指向性合成信号及び前記正面方向に感度死角を有する指向性合成信号を生成する。
【００２１】
また、例えば、前記２以上は、２以上１６以下であるとしてもよい。
【００２２】
これにより、少ない数のマイク素子でマイクロホン装置を構成することができるので、小型化できる。
【００２３】
なお、これらのうちの一部の具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いて実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせを用いて実現されてもよい。
【００２４】
以下、本開示の一態様に係るマイクロホン装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることもできる。
【００２５】
（実施の形態）
［マイクロホン装置１００の全体構成］
図１は、本実施の形態に係るマイクロホン装置１００の構成の一例を示す図である。図２は、本実施の形態に係るマイクロホン装置１００の構成の別の一例を示す図である。
【００２６】
マイクロホン装置１００は、少ない数のマイクロホンで構成されるなどにより小型化されても、当該少ない数のマイクロホンを用いて指向性パターンの広帯域化と狭指向性化を実現することができる。本実施の形態では、マイクロホン装置１００は、図１に示すように、バッフル１０と、マイクロホンアレイ２０と、指向性合成部３０と、適応ビームフォーマ処理部４０とを備える。なお、マイクロホン装置１００において、適応ビームフォーマ処理部４０を備えることは必須ではない。また、以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００２７】
［マイクロホンアレイ２０］
マイクロホンアレイ２０は、それぞれ空間的に異なる位置に設けられ、音を収音するための２以上のマイク素子で構成される。マイクロホンアレイ２０は、例えば図１に示すように２つのマイク素子２１、２２で構成されてもよく、図２に示すように４つのマイク素子２１、２２、２３、２４で構成されてもよい。なお、マイクロホンアレイ２０を構成する２以上のマイク素子の数は、２及び４に限らず、２以上１０以下であればよい。
【００２８】
本実施の形態では、マイク素子２１、２２、２３、２４はそれぞれ音圧に対する感度が高い無指向性の指向性パターンをもつ。マイク素子２１〜２４の配列については、後述する。
【００２９】
［バッフル１０］
バッフル１０は、２以上のマイク素子が表面に配置され、音のうち、正面方向から到来し、かつ、２以上のマイク素子に直接到達する直接音以外の音の進路を阻害する。ここで、バッフル１０は、内部で音を通過させないように形成されており、その表面で音を回折させたり、反射させたりすることで、音の進路を阻害する。バッフル１０の材質は、例えば樹脂、発砲体、木または鉄でもよく、内部で音を通過させないのであれば、ポーラス状になっていてもよい。
【００３０】
また、バッフル１０の形状は、例えば錐体である。この場合、バッフル１０では、錐体の頂点に、２以上のマイク素子のうちの１つのマイク素子が配置される。また、バッフル１０は、錐体の頂点が２以上のマイク素子の正面に向くように配置されている。本実施の形態では、例えば図２及び図４に示すように、マイクロホンアレイ２０の正面０°の方向に、バッフル１０の頂点が向くように、かつ、背面（正面１８０°）の方向にバッフル１０の底面が向くように配されている。なお、錐体は、図２及び図４に示すような円錐に限らず、三角錐でもよいし四角錘でもよい。
【００３１】
ここで、図を用いて、円錐型のバッフル１０の表面における２以上のマイク素子の配列例について説明する。
【００３２】
図３は、本実施の形態に係る円錐型のバッフル１０の表面における２つのマイク素子２１、２２の配列の一例を示す図である。
【００３３】
図３に示す例では、バッフル１０の形状は円錐型である。円錐の頂角θは、２以上のマイク素子の出力信号を指向性合成して得られる指向性合成信号が有する指向性であって正面方向に感度死角を持つ指向性（以下、参照指向性と称する）における感度死角の角度範囲を考慮すると、３０°〜６０°程度でよい。なお、図３に示す例では、バッフル１０のサイズは、例えば頂点から底面までの距離が７ｃｍ〜８ｃｍ程度、底面の半径が５ｃｍ〜６ｃｍであるが、この例に限らず１０ｃｍ程度以下であればよい。
【００３４】
また、図３に示す例では、２つのマイク素子２１、２２のうちの１つのマイク素子２１が、バッフル１０の頂点の位置に配され、その他のマイク素子２２が、バッフル１０の頂点と底面との間の位置の表面に配されている。なお、マイク素子２２が配される位置は、バッフル１０の頂点と底面との間の表面であれば図３に示される位置に配される場合に限らない。
【００３５】
図４は、本実施の形態に係る円錐型のバッフル１０の表面における４つのマイク素子２１、２２、２３、２４の配列の一例を示す図である。
【００３６】
図４に示す例では、図３に示す例と同様に、バッフル１０の形状は円錐型であり、円錐の頂角θは３０°〜６０°程度でよい。また、バッフル１０のサイズは、図３の例で説明した通りである。
【００３７】
また、４つのマイク素子２１、２２、２３、２４のうちの１つのマイク素子２１が、バッフル１０の頂点の位置に配され、その他のマイク素子２２、２３、２４が、バッフル１０の頂点と底面との間の位置の表面に配されている。図４に示す例では、マイク素子２２、２３、２４は、頂点が対称中心となるように、換言すると、バッフル１０の上面図において頂点から一定の距離、かつ、互いに等間隔となるように配されている。なお、マイク素子２２、２３、２４が配される位置は、バッフル１０の頂点と底面との間の表面であれば図４に示される位置に配される場合に限らない。
【００３８】
図５は、本実施の形態に係る円錐型のバッフル１０の表面における４つのマイク素子２１、２２、２３、２４の配列の別の一例を示す図である。図５は図４と比較して、４つのマイク素子２１、２２、２３、２４の配列が異なっている。すなわち、マイク素子２２、２３、２４は、頂点が対称中心となるように配されていない。マイク素子２２、２３、２４は、バッフル１０の頂点と底面との間の位置の表面、かつ、底面から同一の距離の位置に互いに等間隔となるように配される一方で、バッフル１０の上面図において頂点からの距離は異なるように配されてもよい。これにより、後述する参照指向性パターンにおけるｄｉｐを軽減することができる。
【００３９】
なお、円錐型のバッフル１０のサイズは、頂点から１０ｃｍ程度以下の距離となる領域において２以上のマイク素子が配列されていれば、１０ｃｍ程度以下でなくてもよい。この場合の一例について図５を用いて説明する。
【００４０】
図６は、本実施の形態に係る円錐型のバッフル１０Ａの表面における４つのマイク素子２１、２２、２３、２４の配列の別の一例を示す図である。なお、図５と同様の構成については説明を省略する。
【００４１】
図６に示すバッフル１０Ａは、図５に示すバッフル１０と比較して、複数のマイク素子が配されない裾の領域が大きくなっている。より具体的には、バッフル１０Ａの表面では、上方部分は、２以上のマイク素子が配置される領域であり、下方部分は、２以上のマイク素子が配置されない裾領域である。図５に示す例では、側面図においてバッフル１０Ａの頂点から底面までの１／３距離程度以下の表面の位置に、４つのマイク素子２１、２２、２３、２４が配されている。４つのマイク素子２１、２２、２３、２４の配列は、図５で説明した通りとなっている。このため、４つのマイク素子２１、２２、２３、２４が配置されない裾領域が図５と比較して大きくなっている。これにより、後述する参照指向性パターンにおけるｄｉｐを、図５に比較してさらに軽減することができる。
【００４２】
なお、バッフル１０の形状は、上述したような円錐に限らず、円柱でもよいし半球であってもよい。より具体的には、バッフル１０の形状は、円柱であってもよい。この場合、バッフル１０の表面では、円柱の上面の中心に、２以上のマイク素子のうちの１つのマイク素子が配置されればよく、バッフル１０は、当該中心が２以上のマイク素子の正面に向くように配置されていればよい。また、バッフル１０の形状は、半球であってもよい。この場合、バッフル１０の表面では、半球上の点で底面からの距離が最も遠い点である頂点に、２以上のマイク素子のうちの１つのマイク素子が配置され、バッフル１０は、当該頂点が２以上のマイク素子の正面に向くように配置されていればよい。
【００４３】
［指向性合成部３０］
指向性合成部３０は、２以上のマイク素子の出力信号を指向性合成した指向性合成信号を生成する。より具体的には、指向性合成部３０は、２以上のマイク素子の出力信号を指向性合成することで、２以上のマイク素子の正面方向に感度を有する指向性合成信号及び正面方向に感度死角を有する指向性合成信号を生成する。
【００４４】
本実施の形態では、指向性合成部３０は、図１及び図２に示すように、第１の指向性合成部３０１と、第２の指向性合成部３０２とを備える。
【００４５】
第１の指向性合成部３０１は、２以上のマイク素子の出力信号を演算処理することで、指向性合成を行い、２以上のマイク素子の正面方向に感度を有する指向性合成信号を生成する。ここで、正面方向は目的音方向とも称され、第１の指向性合成部３０１により生成される指向性合成信号は目的音方向に感度を有する音響信号とも称することができる。
【００４６】
例えば、第１の指向性合成部３０１は、図示しないものの、信号を遅延させる信号遅延部と、信号の減算すなわち音圧傾度型の指向性合成を行う信号減算部とを有する。図１に示す例では、第１の指向性合成部３０１は、例えばマイク素子２２の出力信号を信号遅延部で遅延時間τだけ遅延させて信号減算部でマイク素子２１の出力信号から減算した指向性合成信号を出力する。
【００４７】
このようにして、第１の指向性合成部３０１は、マイク素子２１及びマイク素子２２の出力信号を用いて、正面方向に対して感度が高い音圧傾度型の指向性合成を行った指向性合成信号を生成する。
【００４８】
第２の指向性合成部３０２は、２以上のマイク素子の出力信号を演算処理することで、指向性合成を行い、２以上のマイク素子の正面方向に感度死角を有する指向性合成信号を生成する。ここで、第２の指向性合成部３０２により生成される指向性合成信号は、目的音方向に感度死角を有する音響信号とも称することができる。
【００４９】
例えば、第２の指向性合成部３０２は、図示しないものの、信号を遅延させる信号遅延部と、信号の減算すなわち音圧傾度型の指向性合成を行う信号減算部とを有する。図１に示す例では、第２の指向性合成部３０２は、例えばマイク素子２１の出力信号を信号遅延部で遅延時間τだけ遅延させて信号減算部でマイク素子２２の出力信号から減算した指向性合成信号を出力する。
【００５０】
このようにして、第２の指向性合成部３０２は、マイク素子２１及びマイク素子２２の出力信号を用いて、正面方向に対して感度死角を有する音圧傾度型の指向性合成を行った指向性合成信号を生成する。
【００５１】
［適応ビームフォーマ処理部４０］
適応ビームフォーマ処理部４０は、指向性合成部３０から出力される指向性合成信号を線形処理または非線形処理することで、適応ビームフォーマ処理を行う。ここで、適応ビームフォーマは、適応的に指向性を形成する信号処理を行うシステムである。例えば、マイク素子が２本の場合に適応ビームフォーマ処理を行うと、雑音方向に適応的な空間的死角を１つ形成し、目的音を抽出することができる。
【００５２】
本実施の形態では、適応ビームフォーマ処理部４０は、第１の指向性合成部３０１及び第２の指向性合成部３０２により出力される指向性合成信号を参照信号として適応ビームフォーマ処理を行う。これにより、マイクロホン装置１００が出力する信号の指向特性を得ることができる。
【００５３】
［効果等]
以上のように、本実施の形態に係るマイクロホン装置１００は、バッフル１０を備え、バッフル１０の表面にマイクロホンアレイ２０すなわち２以上のマイク素子を配置する。これにより、正面方向からの音波に対しては、バッフル１０に影響されずに、それぞれのマイク素子に直接音波が到来する。一方で、正面方向以外の方向からの音波に対しては、バッフル１０の影響により、それぞれのマイク素子に直接到達せずにバッフル１０に反射、回折等して間接的に音波が到来する。
【００５４】
よって、バッフル１０により、減衰させたい方向の音波である正面方向以外の方向からの音波を、それぞれのマイク素子に間接的に到達させることができるので、マイク素子間での位相差を大きくさせたり、音圧差を発生させたりすることができる。この結果、参照指向性すなわち正面方向に感度死角をもつ指向性を改善することができるので、例えば適応ビームフォーマ処理を行った信号の指向性パターンの広帯域化かつ狭角度化を実現できる。つまり、本実施の形態に係るマイクロホン装置１００によれば、小型化しても、指向性パターンの広帯域化と狭指向性化を実現することができる。
【００５５】
以下、比較例を挙げて本実施の形態に係るマイクロホン装置１００の当該効果について説明する。
【００５６】
図７Ａ及び図７Ｂは、比較例に係るバッフル１０を備えないマイクロホン装置９００の構成の一例を示す図である。図１及び図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図７Ａに示す例では、マイクロホン装置９００が２つのマイク素子２１、２２を備える場合が示されている。図７Ｂには、マイクロホン装置９００が４つのマイク素子２１、２２、２３、２４を備える場合が示されている。
【００５７】
比較例では、マイク素子２１、２２または４つのマイク素子２１、２２、２３、２４は、バッフルのない自由空間に配置される。
【００５８】
指向性合成部９３０は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第１の指向性合成部９３１と、第２の指向性合成部９３２とを備え、２以上のマイク素子の出力信号を指向性合成した指向性合成信号を生成する。第１の指向性合成部９３１及び第２の指向性合成部９３２の機能は、図１及び図２を用いて説明した第１の指向性合成部３０１及び第２の指向性合成部３０２と同様のため説明を省略する。
【００５９】
図７Ａ及び図７Ｂに示すマイクロホン装置９００と、図１及び図２に示す本実施の形態に係るマイクロホン装置１００とは、バッフル１０を備えるか否かという点で構成が異なる。
【００６０】
次に、本実施の形態に係るマイクロホン装置１００と比較例に係るマイクロホン装置９００の正面方向に感度死角をもつ指向性パターンすなわち参照指向性パターンについて説明する。
【００６１】
図８Ａは、比較例に係る２つのマイク素子２１、２２から正面方向に感度死角をもつ音圧傾度型の指向性合成を行うための構成を示す図である。図８Ｂは、本実施の形態に係るバッフル１０に配置された２つのマイク素子２１、２２から正面方向に感度死角をもつ音圧傾度型の指向性合成を行うための構成を示す図である。図８Ｃは、図８Ａ及び図８Ｂに示される構成により指向性合成された指向性合成信号の参照指向性パターンを示す特性図である。
【００６２】
図８Ａでは、バッフルのない自由空間に配置された２つのマイク素子２１、２２と第２の指向性合成部９３２との構成すなわち比較例の構成が示されている。一方、図８Ｂでは、バッフル１０に配置された２つのマイク素子２１、２２と第２の指向性合成部３０２との構成すなわち実施の形態の構成が示されている。したがって、図８Ａに示す比較例の構成では、バッフルのない自由空間に配置された２つのマイク素子２１、２２の出力信号を第２の指向性合成部９３２に演算処理させて、正面方向に感度死角をもつ指向性合成信号を生成する。一方、図８Ｂに示す実施の形態の構成では、バッフル１０に配置された２つのマイク素子２１、２２の出力信号を第２の指向性合成部３０２に演算処理させて、正面方向に感度死角をもつ指向性合成信号を生成する。
【００６３】
図８Ｃに示す参照指向性パターンは、図８Ａ及び図８Ｂのマイク素子２１とマイク素子２２との間隔を６０ｍｍとし、バッフル１０の形状を図８Ｂに示すように円錐とし、円錐の底面の径を９０ｍｍ、頂点から底面までの距離つまり母線の長さを９０ｍｍとして算出されている。また、図８Ｃでは、２ｋＨｚの周波数における参照指向性パターンがポーラパターンの書式で図示されている。図８Ｃにおいて、実線で示された参照指向性パターンが、バッフル１０を備える本実施の形態に係る構成の参照指向性パターンに該当し、点線で示された参照指向性パターンが、バッフル１０を備えない比較例に係る構成の参照指向性パターンに該当する。
【００６４】
図８Ｃの参照指向性パターンからわかるように、バッフル１０を備えない比較例に係る構成では、Ａで示される位置にヌルがあり、感度死角が３３０°〜９０°の範囲という広角度に存在する。一方、バッフル１０を備える本実施の形態に係る構成では、Ａで示される位置の一方のヌルが消え、０°すなわち正面方向に対する感度死角範囲が狭くなっていることがわかる。なお、バッフル１０を備える本実施の形態に係る構成では、１３０°付近にｄｉｐが生じているが、上述したようにバッフル１０の裾を広げたり、マイク素子の数を４つに増やして、頂点以外に配置されるマイク素子を頂点が対称中心とならないようにしたりすることで軽減できる。
【００６５】
次に、２ｋＨｚを含み２ｋＨｚ以外の周波数帯域における指向性パターンについて説明する。
【００６６】
図９Ａは、図８Ａに示す比較例の構成により指向性合成された指向性合成信号の５００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。図９Ｂは、図８Ａに示す比較例の構成により指向性合成された指向性合成信号の２０００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。図９Ｃは、図８Ａに示す比較例の構成により指向性合成された指向性合成信号の８０００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。
【００６７】
図９Ａからわかるように、バッフル１０を備えない比較例に係る構成では、５００Ｈｚの低周波数帯域における参照指向性パターンの感度死角Ｃ１が、３２０°〜１００°の範囲という広角度に存在する。同様に、図９Ｂからわかるように、バッフル１０を備えない比較例に係る構成では、２０００Ｈｚの低周波数帯域における参照指向性パターンでも感度死角Ｃ２の範囲が３３０°〜９０°という広角度に存在する。さらに、図９Ｃからわかるように、バッフル１０を備えない比較例に係る構成では、８０００Ｈｚの高周波数帯域における参照指向性パターンに、グレーディングローブが発生すなわち目的音方向である正面０°以外の複数方向に感度死角Ｃ３が発生している。
【００６８】
図１０Ａは、図８Ｂに示す本実施の形態に係る構成により指向性合成された指向性合成信号の５００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。図１０Ｂは、図８Ｂに示す本実施の形態の構成により指向性合成された指向性合成信号の２０００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。図１０Ｃは、図８Ｂに示す本実施の形態の構成により指向性合成された指向性合成信号の８０００Ｈｚの周波数帯域における参照指向性パターンを示す特性図である。
【００６９】
図１０Ａからわかるように、バッフル１０を備える本実施の形態に係る構成では、図９Ａと比較して、５００Ｈｚの低周波数帯域における参照指向性パターンの感度死角Ｄ１が３３０°〜３０°の範囲となり狭角度化されている。同様に、図１０Ｂからわかるように、バッフル１０を備える本実施の形態に係る構成では、図９Ｂと比較して、２０００Ｈｚの低周波数帯域における参照指向性パターンでも感度死角Ｄ２が３４０°〜２０°の範囲となり狭角度化されている。さらに、図１０Ｃからわかるように、バッフル１０を備える本実施の形態に係る構成では、８０００Ｈｚの高周波数帯域における参照指向性パターンにおいて、図１０Ｃと比較してグレーディングローブの発生が軽減され、グレーディングローブ間の感度死角がなくなり、目的音方向である正面０°のみ感度死角Ｄ３が形成されている。
【００７０】
このように、本実施の形態に係る構成では、低周波数帯域において参照指向性パターンの感度死角範囲を狭角度化できるだけでなく、高周波数帯域においてグレーディングローブの影響を緩和して参照指向性パターンの広帯域化すなわち高域限界を高めることができる。
【００７１】
換言すると、比較例の構成では、マイク素子の間隔により処理限界が決まってしまっていた。しかし、本実施の形態に係る構成では、バッフル１０を備えることで、マイク素子の間隔による処理限界をなくすことができたと言うこともできる。
【００７２】
以上から、本実施の形態に係るマイクロホン装置１００は、バッフル１０を備え、バッフル１０の表面にマイク素子を配置することにより、マイク素子数を少なくして小型化した場合でも、指向性パターンの広帯域化と狭指向性化を実現することができる。よって、本実施の形態に係るマイクロホン装置１００は、小型化しても、広い周波数帯域で、均一でかつ鋭角な感度を持つ指向性パターンを実現することができる。
【００７３】
以上、本開示の一つまたは複数の態様に係るマイクロホン装置１００等について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本開示は、これら実施の形態等に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。例えば、以下のような場合も本開示に含まれる。
【００７４】
（１）上記のマイクロホン装置１００では、適応ビームフォーマ処理部４０を備えていたが、これに限らず、例えば音源分離処理を行う音源処理部を備えてもよい。
【００７５】
（２）上記のマイクロホン装置１００が備える指向性合成部３０及び適応ビームフォーマ処理部４０は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムでもよい。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【００７６】
（３）上記の指向性合成部３０及び適応ビームフォーマ処理部４０を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【００７７】
（４）上記の指向性合成部３０及び適応ビームフォーマ処理部４０を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本開示は、適応ビームフォーマ処理または音声分離を行うために用いる小型のマイクロホン装置に利用できる。
【符号の説明】
【００７９】
１０、１０Ａ  バッフル
２０  マイクロホンアレイ
２１、２２、２３、２４  マイク素子
３０、９３０  指向性合成部
４０  適応ビームフォーマ処理部
１００、９００  マイクロホン装置
３０１、９３１  第１の指向性合成部
３０２、９３２  第２の指向性合成部
【図１】
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【図２】
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【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【国際調査報告】
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