JPH06224987A - ノイズ打ち消し装置 - Google Patents

ノイズ打ち消し装置

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JPH06224987A
JPH06224987A JP5268776A JP26877693A JPH06224987A JP H06224987 A JPH06224987 A JP H06224987A JP 5268776 A JP5268776 A JP 5268776A JP 26877693 A JP26877693 A JP 26877693A JP H06224987 A JPH06224987 A JP H06224987A
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microphone
signal
speech
microphone means
telephone handset
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JP5268776A
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Inventor
Douglas Andrea
アンドリア ダグラス
Martin Topf
トプフ マーティン
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Andrea Electronics Corp
Original Assignee
Andrea Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 電話のハンドセットやブームマイクロホン装
置等に使用してバックグランドノイズを許容レベルまで
減少するためのノイズ減少装置を提供する。 【構成】 第１及び第２のマイクロホンを備えていて、
第１マイクロホン１２が所望のスピーチ入力とそのスピ
ーチ付近に存在するバックグランドノイズとを受信し、
第２マイクロホン１４が実質的にバックグランドノイズ
のみを受信するように両マイクロホンが配置され、第２
マイクロホンからのバックグランドノイズは対応する電
気信号に変換されて、第１マイクロホンから得たスピー
チ及びバックグランドノイズに対応する信号から減算さ
れ、実質的にスピーチを表す信号を発生するようにした
装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はノイズ打ち消し装置に係
り、より詳細には、電話のハンドセット又はブームマイ
クロホン装置等に使用するためのバックグランド音響ノ
イズ打ち消し又は減少装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】明らかなように、バックグランド音響ノ
イズの存在が望ましくない状況は多数ある。例えば、オ
ペレータがノイズの多いエリアにある電話又は同様の装
置から電話の通話を行おうとする状況を考える。この状
況では、大きな音響バックグランドノイズが電話のハン
ドセットのマイクロホンによって受信されて電気信号に
変換され、そしてこの電気信号がそのオペレータと対話
する人の電話に送られて音響信号に変換される。その結
果、そのオペレータが通信する人は、常に大きなバック
グランドノイズを聞くことになる。更に、その人が話を
するときには、そのスピーチがバックグランドノイズと
合成され、従って、他の者が理解し難いことになる。そ
の結果、オペレータは電話のマイクロホンに向かって大
声で話すことになる。更に、バックグランドノイズを表
す信号は、オペレータのハンドセットのマイクロホンか
らオペレータのハンドセットのスピーカへも送られる。
従って、オペレータも、オペレータのハンドセットのス
ピーカから常にバックグランドノイズを聞くことにな
り、他の者が話すときには、その理解の妨げとなる。
【０００３】別の例として、ヘリコプター等を操縦して
いるパイロットが高周波（ＲＦ）通信により別の者と通
信しようとする状況を考える。この状況においては、パ
イロットは典型的にいわゆるブームマイクロホンに向か
って話し、このマイクロホンは無線送信／受信装置に接
続されてスピーチがＲＦ信号に変換され、これら信号は
第２の受信／送信装置に送信されそして他の者によって
聞き取れるスピーチに変換される。ノイズの多いエリア
に置かれた電話の場合と同様に、ヘリコプターからの大
きなバックグランドノイズがブームマイクロホン装置に
よって受け取られて電気信号に変換されそしてその後に
受信装置へ送られる。その結果、パイロットと通信する
者は大きなバックグランドノイズを聞くことになる。こ
れは、パイロットがヘリコプターを操縦する間に無線送
信／受信装置を「オン」のままにしたときに特に不快な
ものとなる。
【０００４】ノイズの多い環境等に置かれた電話又はブ
ームマイクロホンの性能を改善するようにバックグラン
ドノイズを減少する試みにおいて、圧力勾配マイクロホ
ンが使用される。基本的に、圧力勾配マイクロホンは、
２つの至近離間された点における圧力の差に応答する。
バックグランドノイズの圧力勾配が等方性である環境に
用いるときには、このようなバックグランドノイズのた
めに圧力勾配マイクロホンによって発生される電気信号
が効果的にゼロとなる。しかしながら、ほとんどの実際
的な状況においては、バックグランドノイズの圧力勾配
が等方性ではなく、その結果、このような状況では、圧
力勾配マイクロホンの性能に悪影響を及ぼす。更に、音
声即ちスピーチは一方向以上に伝播するので、それに応
答してマイクロホンにより発生される電気信号もしばし
ば質低下する。従って、電話ハンドセット又はブームマ
イクロホンのいずれかに圧力勾配マイクロホンを使用し
たとしても、バックグランドノイズ打ち消しの所望量は
充分ではなく、性能も充分ではない。
【０００５】更に、上記したように、圧力勾配マイクロ
ホンはその２つの対向する側部が音圧に応答するので、
既存の電話のハンドセットはマイクロホンのこれら２つ
の側部が音圧に応答できるように実質的に変更しなけれ
ばならない。更に、電話のハンドセットにこのようなマ
イクロホンを使用することにより、そこから発生される
電気信号を増幅しなければならない。従って、既存電話
のハンドセットの従来型マイクロホンを圧力勾配マイク
ロホンに取って代えるためには、通常、ハンドセットを
新たなハンドセットに取り換えることが必須であり、比
較的経費が高くつく。
【０００６】圧力勾配マイクロホンを使用するのに代わ
って、音響フィードバック型システムを使用することが
できる。このようなシステムは、通常、スピーカの伝達
関数を等化するのに使用される補償フィルタを含んでい
る。スピーカの特性はこれらフィルタによって厳密に制
御されるので、フィルタのコストは比較的高い。その結
果、このような音響フィードバックシステムは、通常
は、比較的高価なものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のことから、公知
技術は、バックグランドノイズを、電話及び／又はブー
ムマイクロホン装置等に使用するための許容レベルまで
減少する比較的低コストの手段も、既存の電話でバック
グランドノイズを許容レベルまで減少できるようにする
コスト効率の良い手段も提供しない。
【０００８】そこで、本発明の目的は、公知技術に関連
した問題を克服するノイズ減少手段を提供することであ
る。
【０００９】更に、本発明の目的は、バックグランドノ
イズを許容レベルまで減少するノイズ減少装置を提供す
ることである。
【００１０】本発明の別の目的は、電話又はブームマイ
クロホン装置等に使用する上記のノイズ減少装置を提供
することである。
【００１１】本発明の更に別の目的は、比較的安価な上
記のノイズ減少装置を提供することである。
【００１２】本発明の更に別の目的は、標準的に利用で
きるオンライン電源で動作することのできる電話に使用
するための比較的低コストのノイズ減少装置を提供する
ことである。
【００１３】本発明の更に別の目的は、既存の電話のハ
ンドセットに容易に適用できると共に、標準的に利用で
きるオンライン電源で動作することのできる比較的低コ
ストのノイズ減少装置を提供することである。
【００１４】本発明の更に別の目的は、電話に使用され
るか又は既存電話のハンドセットに容易に適用してオペ
レータが受信信号を選択的に増幅できるようにする比較
的低コストのノイズ減少装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴によれば、
電話に使用され、電話のハンドセットに送られる標準電
力によって動作でき、スピーチを表す信号を２人以上の
オペレータの間で送信及び受信するための電話ハンドセ
ット装置が提供される。この装置は、第１マイクロホン
手段と第２マイクロホン手段とを有するハウジングを備
え、第１マイクロホン手段は、装置を使用するオペレー
タからのスピーチ及びそのスピーチの付近のバックグラ
ンドノイズより成る第１の音響サウンドを受け取ってこ
れを第１信号に変換するものであり、そして第２マイク
ロホン手段は上記第１マイクロホン手段に対して所定の
角度に配置されていて、実質的に上記バックグランドノ
イズより成る第２の音響サウンドを受け取ってこれを第
２信号に変換するものであり、そして更に、実質的に上
記スピーチを表す信号を得るように上記第１信号から上
記第２信号を減算する手段を備えている。
【００１６】本発明のその他の目的、特徴及び効果は、
添付図面を参照した好ましい実施例の以下の詳細な説明
より明らかとなろう。
【００１７】
【実施例】図１は、本発明の一実施例によるノイズ減少
装置を使用した電話８を示している。図示されたよう
に、この電話８は、一般に、スピーカ部分４１及び受信
部分４２を有するハンドセット１０と、電話コード３０
によってそれらの間に接続された電話ユニット１８とを
備えている。或いは又、電話はコードレス型の電話でも
よく、この場合、ハンドセット１０は、ＲＦ波によって
電話ユニット１８に接続される。受信部分４２は、第１
及び第２のマイクロホン各々１２及び１４（図２）と、
スピーカ部分４１へ送られる信号の音量を調整するスイ
ッチ４０と、くぼみ部分４４及びメッシュ部分４６を有
するキャップ４８とを備えている。
【００１８】図２は電話８のブロック図である。図示さ
れたように、ハンドセット１０は、一般に、第１及び第
２のマイクロホン各々１２及び１４と、好ましい実施例
では演算増幅器（ＯＰアンプ）である減算デバイス１６
と、好ましくはＯＰアンプである増幅器２０と、スピー
カ２２とを備えている。第１及び第２のマイクロホン各
々１２及び１４と、ＯＰアンプ１６と、増幅器２０は、
受信部分４２（図１）内に収容されるのが好ましい。
【００１９】スピーチ等及びバックグランドノイズより
成る音響信号は、第１マイクロホン１２へ送られそして
それに対応する電気信号に変換され、この信号はその後
にＯＰアンプ１６のプラス端子に送られる。バックグラ
ンドノイズは第２マイクロホン１４へ送られてそれに対
応する電気信号に変換され、この信号はその後にＯＰア
ンプ１６のマイナス端子に送られる。ＯＰアンプ１６
は、第１マイクロホン１２からのスピーチ及びノイズ信
号から、第２マイクロホン１４からのノイズ信号を減算
し、実質的にスピーチを表す電気信号を電話ユニット１
８に供給し、スピーチ信号はそこから電話線を介して所
望の電話に送られる。又、ＯＰアンプ１６からの出力信
号は、電話ユニット１８において、電話線からの受信信
号と合成され、そして増幅器２０へ送られる。ＯＰアン
プ１６及び２０は、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯ
Ｓ）のような比較的低電力の集積回路（ＩＣ）であるの
が好ましく、１つ以上のＣＭＯＳ ＩＣチップで構成さ
れてもよい。図２には示されていないが、増幅器２０
は、受信信号の所望レベルへの増幅を調整するようにオ
ペレータがスイッチ４０（図１）を使用することによっ
て選択的にセットすることができる。増幅器２０からの
増幅された信号はスピーカ２２へ供給され、ここでその
増幅された信号はオペレータに聞こえる音響信号に変換
される。
【００２０】図３及び４は受信部分４２の２つの図であ
り、図３ではキャップ４８が除去されている。図示され
たように、受信部分４２は、一般に、ハウジング７４
と、回路板組立体７８と、第１及び第２のマイクロホン
各々１２及び１４と、キャップ４８とを備えている。好
ましくはエレクトレットマイクロホン又は同様のマイク
ロホンである第１及び第２のマイクロホン各々１２及び
１４は、以下に述べるように配列又は配置される。これ
らのマイクロホンは、例えば、泡状の材料で構成された
保持部材７６によって位置保持又は固定され、この保持
部材は次いでハウジング７４に固定される。第１及び第
２のマイクロホン各々１２及び１４からの各出力は、各
ワイヤ（図示せず）を経て、回路板組立体７８に含まれ
たＯＰアンプ１６に送られ、この回路板組立体は次いで
ハウジング７４に取り付けられる。以下で詳細に述べる
ように、回路板７８は、第１及び第２マイクロホンから
受け取った信号を処理しそして信号を増幅してスピーカ
２２（図２）へ送るための付加的な回路素子を含む。カ
バー７２を用いてもよく、これは接着剤等を用いること
によってハウジング７４に取り付けられるか、或いは音
波溶接することもできる。カバー７２及びハウジング７
４は、回路板組立体７８、保持部材７６及び第１及び第
２マイクロホン１２及び１４と共に、組立体７１を形成
する。
【００２１】ポリカーボネートのようなプラスチック材
料で形成されるキャップ４８は、環状の側部部材４３
と、典型的な厚みＴをもつ部分４５とを備え、該部分
は、側部部材４３に接続されると共に、例えば、０．０
２０インチの最小所定量だけ側部部材の上部より低く配
置されて、くぼみ部分４４を形成している。上記部分４
５は、厚みＴよりも薄い厚みＴ’をもつ部分４６を含
み、該部分４６には複数の貫通穴が含まれて、メッシュ
状の部分に類似したものとなっている。好ましい実施例
では、部分４６の厚みＴ’は、０．０３０インチ未満の
厚みである。部分４６は部分４５のうちの比較的僅かな
量を表すだけであるから、その厚みを減少してもキャッ
プ４８の全構造上の堅牢性に悪影響を及ぼすものではな
い。或いは又、部分４６を、例えば、ステンレススチー
ル又は同様の材料である強い材料で形成して部分４５と
結合することもできる。明らかなように、部分４５及び
４６を、側部部材４３の上部からくぼむように構成する
ことにより、受信部分４２を表面に配置するときでも、
側部部材４３はこの表面に接触するが、部分４５も４６
もこの表面に接触しない。その結果、いかなる荷重も、
部分４５及び／又は部分４６には直接掛からず、側部部
材４３に掛かることになる。
【００２２】キャップ４８は、第１及び第２のマイクロ
ホン１２及び１４が部分４６の下に配置されて、しか
も、第１マイクロホンが部分４６の下面に比較的接近し
て配置されるようにして組立体７１上に配置される。従
って、スピーチは、好ましくは１インチ未満の距離から
受信部分４２に向かって話しているオペレータから部分
４６を経て第１マイクロホンまで比較的短い距離を進
む。その結果、音響歪が最小にされる。
【００２３】受信部分４２内における第１及び第２マイ
クロホン１２及び１４の各々の配置が図３及び４に示さ
れている。より詳細には、図４に示されたように、第１
及び第２のマイクロホンは、それらの間に角度φをもつ
ように配置され、この角度は３０°ないし６０°の範囲
の値であるのが好ましい。第１及び第２のマイクロホン
は、更に、図４に示すように、第１マイクロホン１２の
受信面即ち「感知」面に平行な平面とオペレータからの
スピーチの方向との間、及び第２マイクロホン１４の感
知面に直角な軸とスピーチの方向との間に、各々角度θ
及び〔（９０−θ）＋φ）をもち、そして図３に示すよ
うに、スピーチの方向と第２マイクロホンとの間に角度
Ψをもつように配置される。好ましい実施例では、角度
θは約３５°未満の値であり、そして角度Ψは約１８０
°の値である。第１及び第２マイクロホンをこのように
配置することにより、第１マイクロホン１２は、オペレ
ータからのスピーチと、その付近に存在するバックグラ
ンド音響ノイズとの両方を受け取り、そして第２マイク
ロホン１４は、本質的に第１マイクロホンによって受け
取られる同じバックグランド音響ノイズのみを受信す
る。
【００２４】上記したように、角度φは好ましくは３０
°ないし６０°の値であるが、第１及び第２のマイクロ
ホン１２及び１４は、この範囲外の角度φをもつように
配置された場合でも満足に動作することができる。しか
しながら、この角度φが実質的に３０°より小さくなる
か６０°より大きくなる場合には、性能の悪影響が及
ぶ。即ち、角度φが３０°より著しく小さくなった場合
には、第２マイクロホン１４がスピーチ及びバックグラ
ンドノイズの両方を受信する。その結果、第１マイクロ
ホン１２の出力信号から第２マイクロホン１４の出力信
号を減算したときに、スピーチの一部分又は全部が打ち
消されてしまう。一方、角度φが６０°より著しく大き
くなると、第２マイクロホン１４によって受信されるバ
ックグランドノイズが、第１マイクロホン１２により受
信されるものと同様ではなくなる。その結果、第１マイ
クロホン１２の出力信号から第２マイクロホン１４の出
力信号を減算しても、第１マイクロホンによって受信し
たバックグランドノイズを充分に打ち消さないことにな
る。
【００２５】同様に、角度θ及びΨは、上記したよう
に、各々３５°未満及び約１８０°の好ましい値をもつ
が、第１及び第２マイクロホンは、これら角度について
異なる値をもつように配置されても充分に動作する。し
かしながら、角度θ及びΨの値がその各々の好ましい値
から相当に異なると、性能に悪影響を及ぼす。即ち、角
度θが３５°よりも実質的に大きくなったときには、第
２マイクロホン１４がスピーチ及びバックグランドノイ
ズの両方を受信する。同様に、角度Ψが１８０°より実
質的に小さいか大きくなったときには、第２マイクロホ
ン１４がスピーチ及びバックグランドノイズの両方を受
信する。その結果、これら状態のいずれにおいても、第
１マイクロホン１２の出力信号から第２マイクロホン１
４の出力信号を減算すると、スピーチの一部分又は全部
が打ち消されることがある。
【００２６】明らかなように、受信部分４２の部品とし
て上記のデバイス及び材料を使用することにより、この
ような受信部分を構成するコストが比較的低くなる。更
に、上記のようにＣＭＯＳチップを使用することによ
り、受信部分の消費電力が比較的低く保たれる。その結
果、受信部分はハンドセットにおいて利用できる標準的
な電源によって付勢することができ、付加的な電源や変
成器等を必要とすることはない。更に、受信部分４２
は、新規な電話である電話８のハンドセット１０に組み
立てるように説明したが、このような受信部分又はそれ
を若干変更したものを既存の電話のハンドセットに使用
することもできる。即ち、この後者の状況においては、
既存の電話のハンドセット内に収容されたキャップ及び
マイクロホンが単に受信部分４２と交換される。従っ
て、受信部分４２のこのような使用は、本発明のノイズ
減少装置を含むように既存の電話のハンドセットを変更
する比較的容易で且つ低コストの手段を提供する。
【００２７】図５は、図１及び２に示す電話８の１つの
回路構成の回路図である。図５に示すように、第１マイ
クロホン１２は、該第１マイクロホンからの出力のバイ
アスを修正するように電流制限抵抗として働く抵抗２０
２を経て、入力端子２００に接続される。第１マイクロ
ホン１２は、更に、抵抗２１０を経てＯＰアンプ１６の
プラス端子に接続されると共に、抵抗２１２を経て可変
抵抗２１４に接続される。第２マイクロホン１４は、該
第２マイクロホンの出力のバイアスを修正するように電
流制限抵抗として働く可変抵抗２０８を経て入力端子２
０１に接続されると共に、ＯＰアンプ１６のマイナス端
子に接続される。制限抵抗２０８は、第２マイクロホン
からの出力信号のレベルを第１マイクロホン１２の出力
信号のレベルに対し所定値内に合致させることのできる
可変電流制限抵抗であるのが好ましい。より詳細には、
制限抵抗２０８は、第２マイクロホン１４の出力信号を
重み付けして、同様のレベルをもつ信号が第１マイクロ
ホン１２から出力されたときに、それらの間の差の振幅
を最小にすることができる。電流制限抵抗２０８の値
は、最小化手順に基づいて選択することができる。入力
端子１９８は、該入力端子に受け取った電圧を分割する
抵抗２０４及び２０６に接続されると共に、ＯＰアンプ
１６のマイナス端子に接続される。ＯＰアンプ１６の出
力は、キャパシタ２２０、２２２及び２２６と、抵抗２
２４及び２２８とに接続され、これらは次いで電話ユニ
ット１８の「マイクロホン入力」端子に接続される。Ｏ
Ｐアンプ１６からの出力は、更に、可変抵抗２１８、抵
抗２１６及びキャパシタ２１８を経て接地される。抵抗
２１０、２１２及び２１６と可変抵抗２１４は、ＯＰア
ンプ１６の出力に対し、例えば、２０対１増幅の可変利
得を与える。キャパシタ２１８、２２０及び２２２は、
ＯＰアンプ１６からの出力信号に存在する残留ｄｃ（直
流）レベルを除去する。抵抗２２４及び２２８とキャパ
シタ２２６は、例えば、３．７ｋＨｚの所定値にブレー
ク点をもつローパスフィルタとして働く。
【００２８】電話ユニット１８は、更に、電話線に接続
され、マイクロホン入力端子を通して信号を受信しそし
てこれら信号を電話線により所望の電話へ供給する。更
に、電話ユニット１８は、電話線により別の電話からの
信号を受け取り、そしてこれら信号を、上記したよう
に、マイクロホン入力端子を経て受け取った信号と合成
しそしてその合成した信号をスピーカ入力端子２３１に
供給する。入力端子２３１は、直流信号を阻止するキャ
パシタ２３０と抵抗２３２を経てＯＰアンプ１７のマイ
ナス端子に接続されると共に、抵抗２３４を経て可変抵
抗２４０に接続される。入力端子１９９はＯＰアンプ１
７のプラス端子に接続される。ＯＰアンプ１７からの出
力は、キャパシタ２４２及び２４４と抵抗２４６とを経
てスピーカ２２に接続される。ＯＰアンプからの出力
は、更に、可変抵抗２４０、抵抗２３８及びキャパシタ
２３６を経て接地される。
【００２９】図５に示す電話８の動作を以下に説明す
る。ハンドセット１０をスイッチフック（図示せず）等
から持ち上げることによってハンドセット１０を操作す
ると、標準電話線電圧が入力端子１９８、１９９、２０
０及び２０１に印加される。電流制限抵抗２０２によっ
てバイアス修正されている第１マイクロホン１２からの
信号は、抵抗２１０を経てＯＰアンプ１６のプラス端子
に送られる。電流制限抵抗２０８によってバイアス修正
されている第２マイクロホン１４からの出力信号は、Ｏ
Ｐアンプ１６のマイナス端子に送られる。ＯＰアンプ１
６は、第１マイクロホン１２から受け取った信号から、
第２マイクロホン１４から受け取った信号を減算し、そ
れにより得られる減算した信号を出力する。この出力信
号に存在するＤＣレベルは除去され、そして信号が増幅
される。３．７ｋＨｚを越えるような高周波数信号は、
増幅された出力信号から除去され、そしてそれにより得
られる信号が電話ユニット１８に送られる。従って、第
１及び第２マイクロホン１２及び１４によって発生され
た電圧間の差に比例する電圧信号が電話ユニット１８に
送られる。
【００３０】マイクロホン入力端子及び電話線を経て受
け取った信号を合成したものである電話ユニット１８か
らの出力信号は、増幅器１７の入力端子２３１に送られ
る。入力端子２３１からの信号はキャパシタ２３０へ送
られ、存在するｄｃ信号が除去される。キャパシタ２３
０からの出力は抵抗２３２を経てＯＰアンプ１７のマイ
ナス端子に送られる。ＯＰアンプ１７は、入力端子１９
９から受け取った信号から、電話ユニット１８からの信
号を減算し、そしてその減算した信号を供給する。この
信号は、オペレータがスイッチ４０（図１）を使用する
ことにより、抵抗２３２、２３４及び２３８と可変抵抗
２４０とを使用して選択的に増幅することができる。増
幅された信号に存在するｄｃ信号は、その後に、キャパ
シタ２４２、２４４及び２３６によって除去される。キ
ャパシタ２４４からの出力信号は抵抗２４６によって電
流制限され、その後、スピーカ２２へ送られ、音響信号
に変換される。
【００３１】図６は、第１及び第２のマイクロホン１２
及び１４から得た信号を処理して、これら第１及び第２
マイクロホンにより発生された電圧の差に比例する電流
出力を発生しそして電話ユニット１８に供給するための
別の構成体を示している。
【００３２】より詳細には、図６の回路構成体は、標準
利用できるオンライン電力を各々受け取る複数の入力端
子３００、３０１、３７０及び３９０を有するハンドセ
ット１０’を備えている。第１マイクロホン１２は、電
流制限抵抗３０２を経て入力端子３００に接続されると
共に、好ましくはＣＭＯＳ ＯＰアンプである減算デバ
イス３１６のプラス端子に接続される。第１マイクロホ
ン１４からの出力は、可変電流制限抵抗３０８を経て入
力端子３０１に接続されると共に、ＯＰアンプ３１６の
マイナス端子にも接続される。ＯＰアンプ３１６から出
力された信号はフィルタ段３５０を経て好ましくはＣＭ
ＯＳ ＯＰアンプである減算デバイス３５１のマイナス
端子に送られる。フィルタ段３５０は、所定周波数にお
ける信号ロールオフのような所定の周波数応答特性を発
揮するものである。明らかなように、図６には２つのフ
ィルタ段が示されているが、いかなる数のフィルタ段が
用いられてもよい。入力端子３９０は、送られる信号を
減少するための抵抗３９２及び３９４に接続されると共
に、ＯＰアンプ３５１のプラス端子に接続される。ＯＰ
端子３５１の出力は、トランジスタ３６６のベースに接
続される。入力端子３９１は、ツェナーダイオード３６
０、キャパシタ３６２及び抵抗３６４に接続され、これ
らは次いでトランジスタ３６６のコレクタに接続される
と共に、電話ユニット１８のマイクロホン入力端子に接
続される。トランジスタ３６６のエミッタは、抵抗３６
７及び３６８を経てＯＰアンプ３５１のマイナス端子に
接続され、フィードバックループを形成する。ＯＰアン
プ３５１及びそれに関連した部品は、フィルタ段３５０
とトランジスタ３６６との間に電気的な分離を与える。
トランジスタ３６６は、電話ユニット１８に送られる信
号を増幅する。
【００３３】電話ユニット１８からの出力は入力端子２
３１（図５）に接続され、そしてその後に、図５のハン
ドセット１０について述べたように処理されて、スピー
カ２２から音響信号を発生する。
【００３４】電話８’の動作について以下に説明する。
ハンドセット１０’をスイッチフック（図示せず）等か
ら持ち上げることによりハンドセットに電力を加えると
きには、標準電話線電圧が入力端子３００、３０１、３
７０、３９０及び３９１に印加される。電流制限抵抗３
０２によってバイアス修正された第１マイクロホン１２
からの信号はＯＰアンプ３１６のプラス端子に送られ
る。電流制限抵抗３０８によってバイアス修正された第
２マイクロホン１４からの出力信号は、ＯＰアンプ３１
６のマイナス端子に送られる。抵抗３０８は、抵抗２０
８について述べたのと実質的に同様に、第２マイクロホ
ン１４からの出力信号のレベルを第１マイクロホン１２
の出力信号のレベルに所定値内で合致させることのでき
る可変電流制限抵抗であるのが好ましい。ＯＰアンプ３
１６からの差信号出力は、１つ以上のＲＣネットワーク
又は等価回路を含むフィルタ段３５０に通され、出力信
号の上限周波数が、例えば、３．７ｋＨｚの所定値に制
限される。フィルタ段３５０からの出力信号はＯＰアン
プ３５１のマイナス端子に送られ、そして入力端子３９
０からの電圧信号は、例えばその半分の所定値に分割さ
れて、ＯＰアンプ３５１のプラス端子に送られ、該ＯＰ
アンプはそれらの間の差を計算し、それに対応する出力
信号をトランジスタ３６６のベースに供給する。入力端
子３９１からの電圧は抵抗３６４を経てトランジスタ３
６６のコレクタに送られる。その結果、増幅された信号
がハンドセット１０’から電話ユニット１８に送られ、
そこから電話線を経て所望の電話に供給されると共に、
図５について述べたのと同様に、電話から受け取った信
号と合成されて入力端子２３１へ送られる。
【００３５】図５及び６に示された参照番号のない個々
の回路部品は図示されたように接続されるが、その値及
び接続は当業者に明らかであって且つ本発明の理解に必
要ないから、詳細に説明しない。
【００３６】図７、８及び９は、本発明の実施例による
ノイズ打ち消し装置を使用するブームマイクロホン１０
０を示している。より詳細には、このブームマイクロホ
ン１００は、一般に、ハウジング１７４と、回路板組立
体１７８と、第１及び第２マイクロホン各々１１２及び
１１４と、部分１４７とを備えている。プラスチック状
の材料又は金属状の材料から形成されるハウジング１７
４は、シャフト１０６を挿入できるように貫通穴を有す
る円形部分１０８を備えている。従って、ブームマイク
ロホン１００は、図７に示すようにシャフト１０６の周
りで回転することができる。
【００３７】第１及び第２マイクロホン１１２及び１１
４は、ワイヤ１０２及び１０４により回路板組立体１７
８に各々接続される。この回路板組立体１７８は、前記
したように第１及び第２マイクロホン１２及び１４から
の信号を各々処理して電話ユニット１８へ供給する回路
板組立体７８と同様の回路を含んでいるが、簡単化のた
め、ここではこれ以上説明しない。それ故、回路板組立
体１７８は、第１マイクロホン１１２からスピーチ及び
バックグランドノイズ信号を受信し、そしてそこから、
第２マイクロホン１１４からのバックグランドノイズ信
号を減算して、実質的にスピーチを表す信号を導出す
る。この信号は送信装置（図示せず）に送られてＲＦ信
号に変換され、そして遠隔の受信装置（図示せず）へ送
信される。第１及び第２マイクロホン１１２及び１１４
の各々は、例えば、発泡状材料で構成される保持部材１
７６により位置保持される。例えば、プラスチック材料
又は金属材料等で形成されるメッシュ式スクリーン１４
６は欠切部分１４７に取り付けられて、第１及び第２マ
イクロホンを保護する。メッシュ１４６は、例えば、約
０．０３０インチ未満の所定厚みを有する。
【００３８】エレクトレットマイクロホンである第１及
び第２のマイクロホン１１２及び１１４各々は、ハンド
セット１０について前記した第１及び第２のマイクロホ
ン１２及び１４と同様に配置される。即ち、第１及び第
２のマイクロホン１１２及び１１４は、図７に示すよう
に、第１マイクロホンの受信面即ち感知面に平行な平面
とオペレータからのスピーチの方向との間、及び第２マ
イクロホンの感知面に直角な軸とスピーチの方向との間
に、角度θ’及び〔（９０−θ’）＋φ’〕を各々もつ
ように配置される。更に、第１及び第２マイクロホン１
１２及び１１４はそれらの間に角度φ’をもつように配
置され、この角度は３０°ないし６０°の範囲の値をも
つのが好ましい。第１及び第２マイクロホン１１２及び
１１４の各々は、受け入れられないほど歪んだ音を受信
しないようにハウジング１７４の欠切部１４７及びメッ
シュ１４６に比較的接近して配置される。
【００３９】上記実施例は、１つの第１マイクロホン１
２（１１２）及び１つの第２マイクロホン１４（１１
４）のみを有するものとして説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、いかなる数のマイクロホン
を第１マイクロホン及び／又は第２マイクロホンとして
使用してもよい。例えば、第１マイクロホン１２’（図
示せず）として働く２つ以上のマイクロホンと、第２マ
イクロホン１４’（図示せず）として働く２つ以上のマ
イクロホンとを含む受信部分４２’（図示せず）を構成
してもよい。この構成においては、第１及び／又は第２
マイクロホンとして多数のマイクロホンを使用するとき
には、第１マイクロホン１２’については１つを除く全
てのマイクロホンにそして第２マイクロホン１４’につ
いては全てのマイクロホンに可変電流制限抵抗が各々設
けられるのが好ましい。従って、第１及び第２マイクロ
ホン１２’及び１４’各々からの出力は、多数のこのよ
うなマイクロホン出力電圧の重み付けした和より成る。
これら電流制限抵抗は、第１及び第２マイクロホン１
２’及び１４’各々の差の関数を最小とするような各値
にセットされるのが好ましい。電流制限抵抗の値を選択
するか又はそれと同等であるが各マイクロホンの重み付
け関数を選択するための基準は、公知の勾配サーチアル
ゴリズムに基づきその関数を最小とするように選択する
ことができる。
【００４０】更に、本発明の上記実施例は、電話のハン
ドセット及びブームマイクロホン等に使用することに関
して説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、機内通話システム等の多数の他の装置にも使用する
ことができる。更に、本発明は、参考としてここに取り
上げる本発明と共通に譲渡された１９９２年５月２２日
出願の米国特許出願第０７／８８７，５００号に開示さ
れたように所定の処理アルゴリズムに基づいて動作する
処理装置に使用することもできる。
【００４１】更に、本発明の好ましい実施例及びその変
形態様について詳細に説明したが、本発明は、これらの
厳密な実施例及び変形態様に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に定められた本発明の精神及び範囲から
逸脱せずに他の変更や修正が当業者によってなされ得る
ことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるノイズ減少装置を備えた
電話を示す図である。
【図２】図１の電話に使用されるノイズ減少装置のブロ
ック図である。
【図３】図１の電話の受信部分を示す前面図である。
【図４】図１の電話の受信部分を示す側断面図で、キャ
ップを取り外した図である。
【図５】図２のブロック図の回路図である。
【図６】図２のノイズ減少装置の別の回路図である。
【図７】本発明の実施例によるノイズ減少装置を用いた
ブームマイクロホン装置を示す図である。
【図８】本発明の実施例によるノイズ減少装置を用いた
ブームマイクロホン装置を示す図である。
【図９】本発明の実施例によるノイズ減少装置を用いた
ブームマイクロホン装置を示す図である。
【符号の説明】
８ 電話 １０ ハンドセット １２ 第１マイクロホン １４ 第２マイクロホン １６ 減算装置（ＯＰアンプ） １８ 電話ユニット ２０ 増幅器 ２２ スピーカ ３０ 電話コード ４０ スイッチ ４１ スピーカ部分 ４２ 受信部分 ４４ くぼみ部分 ４６ メッシュ部分 ４８ キャップ ７２ カバー ７４ ハウジング ７６ 保持部材 ７８ 回路板組立体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーティン トプフ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11236 ブルックリン パーエアデガト ストリ ート 15

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１マイクロホン手段と第２マイクロホ
    ン手段とを有するハウジングを備え、第１マイクロホン
    手段は、装置を操作するオペレータから発せられたスピ
    ーチ及びバックグランドノイズより成る第１の音響サウ
    ンドを受け取ってこれを第１信号に変換するものであ
    り、そして第２マイクロホン手段は上記第１マイクロホ
    ン手段に対して所定の角度φに配置されていて、実質的
    に上記バックグランドノイズより成る第２の音響サウン
    ドを受け取ってこれを第２信号に変換するものであり、
    そして更に、実質的に上記スピーチを表す信号を得るよ
    うに上記第１信号から上記第２信号を減算する手段を備
    えたことを特徴とするノイズ減少装置。
  2. 【請求項２】 上記所定の角度φは、約３０°ないし約
    ６０°の範囲内にある請求項１に記載のノイズ減少装
    置。
  3. 【請求項３】 上記第１マイクロホン手段は、上記第１
    音響サウンドを受け取る該第１マイクロホン手段の一部
    分を通る平面と上記スピーチの入力方向との間に形成さ
    れる角度θが約３５°以下となるように上記ハウジング
    に配置される請求項２に記載のノイズ減少装置。
  4. 【請求項４】 上記第２マイクロホン手段は、該第２マ
    イクロホン手段の受信部分に直角な軸と上記スピーチの
    上記入力方向との間に形成される角度βが、〔（９０−
    θ）＋φ〕°にほぼ等しくなるように上記ハウジング内
    に配置される請求項３に記載のノイズ減少装置。
  5. 【請求項５】 上記第１及び第２マイクロホン手段の少
    なくとも一方は複数のマイクロホンを含む請求項１に記
    載のノイズ減少装置。
  6. 【請求項６】 電話ユニットに使用され、電話ユニット
    から供給される標準電力により動作されてスピーチを表
    す信号を２人以上のオペレータ間に送信及び受信するよ
    うな電話ハンドセット装置において、 第１マイクロホン手段と第２マイクロホン手段とを有す
    るハウジングを備え、第１マイクロホン手段は、上記装
    置を操作するオペレータからのスピーチ及び該スピーチ
    の付近のバックグランドノイズより成る第１の音響サウ
    ンドを受け取ってこれを第１信号に変換するものであ
    り、そして第２マイクロホン手段は上記第１マイクロホ
    ン手段に対して所定の角度φに配置されていて、実質的
    に上記バックグランドノイズより成る第２の音響サウン
    ドを受け取ってこれを第２信号に変換するものであり、
    そして更に、実質的に上記スピーチを表す信号を得るよ
    うに上記第１信号から上記第２信号を減算する手段を備
    えたことを特徴とする電話ハンドセット装置。
  7. 【請求項７】 上記所定の角度φは、約３０°ないし約
    ６０°の範囲内にある請求項６に記載の電話ハンドセッ
    ト装置。
  8. 【請求項８】 上記第１マイクロホン手段は、上記第１
    音響サウンドを受け取る該第１マイクロホン手段の一部
    分を通る平面と上記スピーチの入力方向との間に形成さ
    れる角度θが約３５°以下となるように上記ハウジング
    に配置される請求項７に記載の電話ハンドセット装置。
  9. 【請求項９】 上記第２マイクロホン手段は、該第２マ
    イクロホン手段の受信部分に直角な軸と上記スピーチの
    上記入力方向との間に形成される角度βが、〔（９０−
    θ）＋φ〕°にほぼ等しくなるように上記ハウジング内
    に配置される請求項８に記載の電話ハンドセット装置。
  10. 【請求項１０】 上記第１及び第２マイクロホン手段の
    少なくとも一方は複数のマイクロホンを含む請求項６に
    記載の電話ハンドセット装置。
  11. 【請求項１１】 １人以上のオペレータから受け取った
    信号を選択的に増幅して、増幅された信号を形成するた
    めの増幅手段を更に備えた請求項６に記載の電話ハンド
    セット装置。
  12. 【請求項１２】 上記第１及び第２のマイクロホン手
    段、上記減算手段及び上記増幅手段は、上記電話ユニッ
    トから供給される上記標準電力によって付勢される請求
    項１１に記載の電話ハンドセット装置。
  13. 【請求項１３】 上記減算手段及び上記増幅手段は、低
    電力の集積回路チップ上に形成される請求項１２に記載
    の電話ハンドセット装置。
  14. 【請求項１４】 上記低電力の集積回路チップは、相補
    的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）チップである請求項１
    ３に記載の電話ハンドセット装置。
  15. 【請求項１５】 上記ハウジングを保護するための保護
    手段を更に備え、該保護手段は所定厚みの部分を有し、
    そこには多数の穴が含まれておりそして上記第１マイク
    ロホン手段に隣接して位置される請求項８に記載の電話
    ハンドセット装置。
  16. 【請求項１６】 上記所定厚みは約０．０３０インチで
    ある請求項１５に記載の電話ハンドセット装置。
  17. 【請求項１７】 上記保護手段は側部を更に備え、上記
    所定厚みの部分は、該側部の上部の下に配置される請求
    項１５に記載の電話ハンドセット装置。
  18. 【請求項１８】 上記保護手段は、プラスチック型の材
    料で形成される請求項１７に記載の電話ハンドセット装
    置。
  19. 【請求項１９】 電話のハンドセットと共に使用されて
    音響ノイズを減少する装置において、 第１マイクロホン手段と第２マイクロホン手段とを有す
    るハウジングを備え、第１マイクロホン手段は、上記電
    話ハンドセットを使用するオペレータからのスピーチ及
    び該スピーチの付近のバックグランドノイズより成る第
    １の音響サウンドを受け取ってこれを第１信号に変換す
    るものであり、そして第２マイクロホン手段は上記第１
    マイクロホン手段に対して所定の角度φに配置されてい
    て、実質的に上記バックグランドノイズより成る第２の
    音響サウンドを受け取ってこれを第２信号に変換するも
    のであり、そして更に、実質的に上記スピーチを表す信
    号を得るように上記第１信号から上記第２信号を減算す
    る手段を備えたことを特徴とする装置。
  20. 【請求項２０】 上記所定の角度φは、約３０°ないし
    約６０°の範囲内にある請求項１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 上記第１マイクロホン手段は、上記第
    １音響サウンドを受け取る該第１マイクロホン手段の一
    部分を通る平面と上記スピーチの入力方向との間に形成
    される角度θが約３５°以下となるように上記ハウジン
    グ内に配置される請求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 上記第２マイクロホン手段は、該第２
    マイクロホン手段の受信部分に直角な軸と上記スピーチ
    の上記入力方向との間に形成される角度βが〔（９０−
    θ）＋φ〕°にほぼ等しくなるように上記ハウジング内
    に配置される請求項２１に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 上記第１及び第２マイクロホン手段の
    少なくとも一方は複数のマイクロホンを含む請求項１９
    に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 別のオペレータから受け取った信号を
    選択的に増幅して、増幅された信号を発生する増幅手段
    を更に備えた請求項１９に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 上記第１及び第２のマイクロホン手
    段、上記減算手段及び上記増幅手段は、上記電話ハンド
    セットに送られる標準的な電力によって付勢される請求
    項２４に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 上記減算手段及び上記増幅手段は、低
    電力の集積回路チップ上に形成される請求項２５に記載
    の装置。
  27. 【請求項２７】 上記低電力の集積回路チップは、相補
    的な金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）チップである請求項
    ２６に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 上記ハウジングを保護するための保護
    手段を更に備え、該保護手段は所定厚みの部分を有し、
    そこには多数の穴が含まれておりそして上記第１マイク
    ロホン手段に隣接して位置される請求項２５に記載の装
    置。
  29. 【請求項２９】 上記所定厚みは、約０．０３０インチ
    以下である請求項２８に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 上記保護手段は側部を更に備え、上記
    所定厚みの部分は、該側部の上部の下に配置される請求
    項２８に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 上記保護手段は、プラスチック型の材
    料で形成される請求項３０に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 上記第１及び／又は第２のマイクロホ
    ン手段は複数のマイクロホンを含み、そして上記第１及
    び／又は第２のマイクロホン手段からの出力は、所望の
    関数に基づいて重み付けされた多数のマイクロホン出力
    電圧の重み付けされた和より成る請求項１に記載のノイ
    ズ減少装置。
  33. 【請求項３３】 上記所望の関数は勾配サーチアルゴリ
    ズムである請求項３２に記載のノイズ減少装置。
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