JPH1056679A - 音波検出装置及び音波処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、音波検出装置及び音波処理装置にお
いて、音波を周波数領域のパラレルの電気的信号に簡易
な構成で高速に変換し得るようにする。 【解決手段】音波により振動膜を膜厚方向に振動させ、
振動膜の面内に互いに異なるよう存在する周波数成分毎
の最大振幅位置のそれぞれの振幅を複数の振幅検出手段
によつて別個に検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図２） 発明の実施の形態（図１〜図７） 発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は音波検出装置及び音
波処理装置に関し、例えばマイクロホンに適用して好適
なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来のマイクロホンは、音声が与えられ
ると、この音声に応じた時間領域の微小な電気的音声信
号を生成していた。このため、マイクロホンで生成され
た微小な電気的音声信号を増幅する際や、この電気的音
声信号の波形を正しく伝送する際には、ノイズ等を抑え
るよう、大きな注意を払う必要があつた。

【０００４】ところで、マイクロホンで生成された電気
的音声信号をコンピユータへ入力し、この電気的音声信
号の中から、言葉の音味内容をコンピユータによつて機
械的に抽出させるいわゆる音声認識させることが考えら
れる。この場合、コンピユータは、マイクロホンより与
えられた電気的音声信号をサンプリング期間毎に区切
り、サンプリング期間毎の時間領域の音声データを周波
数領域の音声データに変換するいわゆるベクトル量子化
する必要があつた。このベクトル量子化の際、コンピユ
ータは、サンプリング期間毎の時間領域の音声データを
ソフトウエアによつて高速フーリエ変換していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のマイ
クロホンより得た時間領域の電気的音声信号を高速フー
リエ変換によつてベクトル量子化するには多くの時間が
かかるという問題があつた。このため、人間が通常の速
度で連続的に発した音声により生成された時間領域の電
気的音声信号を実時間でベクトル量子化することは、コ
ンピユータにとつて大きな負荷となつていた。また時間
領域の電気的音声信号を所定周期でベクトル量子化する
機能をハードウエアだけで構成しようとすると、膨大な
数の並列チヤネルが必要となり構成が大がかりになると
いう問題もあつた。

【０００６】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、音波を周波数領域のパラレルの電気的信号に簡易な
構成で高速に変換し得る音波検出装置及びこれを使用し
た音波処理装置を提案しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、音波で振動する振動膜と、この振
動膜の複数位置のそれぞれの振幅を検出する複数の振幅
検出手段とを設ける。振動膜は、流体を媒体として音波
が与えられて膜厚方向に振動し、音波に含まれた全ての
周波数成分のそれぞれの最大振幅位置が面内で互いに異
なる。複数の振幅検出手段は、複数の最大振幅位置にそ
れぞれ対応して配置され、複数の当該最大振幅位置のそ
れぞれの振幅を別個に検出する。

【０００８】音波により振動膜を膜厚方向に振動させ、
振動膜の面内に互いに異なるよう存在する周波数成分毎
の最大振幅位置のそれぞれの振幅を複数の振幅検出手段
によつて別個に検出することによつて、音波を周波数領
域のパラレルの電気信号に従来に比して一段と簡易な構
成で高速に変換することができる。

【０００９】また本発明においては、音波を電気信号に
変換する音波電気信号変換手段と、音波電気信号変換手
段の出力信号を処理する信号処理手段とを有する音波処
理電子装置において、音波電気信号変換手段には、音波
で振動する振動膜と、この振動膜の複数位置のそれぞれ
の振幅を検出する複数の振幅検出手段とを設ける。振動
膜は、流体を媒体として音波が与えられて膜厚方向に振
動し、音波に含まれた全ての周波数成分のそれぞれの最
大振幅位置が面内で互いに異なる。複数の振幅検出手段
は、複数の最大振幅位置にそれぞれ対応して配置され、
複数の当該最大振幅位置のそれぞれの振幅を別個に検出
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【００１１】図１において、１は全体として音波処理装
置としての音声認識装置を示し、音波としての音声２を
進行波型マイクロホン３に与える。進行波型マイクロホ
ン３は、音声２を周波数領域のパラレルの電気的音声信
号に実時間で直接に変換し、この電気的音声信号に基づ
いて例えば時分割多重したシリアルの音声データＳ１を
生成する。進行波型マイクロホン３は、この音声データ
Ｓ１をインタフエースケーブル５を介して信号処理手段
としてのコンピユータ６に与える。

【００１２】コンピユータ６は、音声データＳ１に基づ
いて、ベクトル量子化された音声データを復号し、この
音声データを基準データと比較して音声２を実時間で認
識する。またコンピユータ６は、認識した音声２から意
味や内容を抽出し、この抽出結果に基づいて音声２の意
味や内容の文字を表示部７の表示画面８上に表示する。

【００１３】進行波型マイクロホン３は、流体としての
空気中を伝わつて来た音声２をコーン形状の集音部９で
受けて、音声２の機械的振動を音波検出装置としての音
声電気信号変換部１０に与える。音声電気信号変換部１
０は、時間領域の信号であるこの機械的振動を周波数領
域のパラレルの電気的信号である音声信号Ｓ２に実時間
で直接に変換し、この音声信号Ｓ２を電気的振幅信号生
成手段としての最大値検出部１１に与える。

【００１４】最大値検出部１１は、所定サンプリング期
間毎に音声信号Ｓ２のパラレルの信号毎の最大値を同時
に検出する。最大値検出部１１は、電気信号Ｓ２のパラ
レルの信号毎の最大値をパラレルの標本化振幅信号とし
ての音声信号Ｓ３としてアナログデジタル変換手段とし
てのインタフエース部１２に与える。インタフエース部
１２は、音声信号Ｓ３をコンピユータ６の音声情報伝送
用フオーマツトに従つて符号化すると共に、時分割多重
してシリアルの音声データＳ１を生成する。

【００１５】音声電気信号変換部１０は、紙面に平行な
断面が略三角形の外箱１３を有し、この外箱１３内に振
動膜としての進行波型振動膜１４及び電極支持板１５が
配設されている。

【００１６】図２（Ａ）に示すように、外箱１３は、上
面及び底面が矩形であり、両側面が三角形状であり、全
体として楔形状に形成されている。外箱１３は、進行波
型振動膜１４を支える進行波型振動膜ささえ板１６と、
矩形の電極支持板（図示せず）１５とによつて両側面間
が接続されている。これにより、外箱１３は、空気を満
たす内部の空間が２つに分割されて、進行波型振動膜１
４の上下にそれぞれ上階室１７及び下階室１８が配置さ
れている。また外箱１３は、最も奥に孔１９が配置され
ており、この孔１９によつて上階室１７及び下階室１８
内の空気を連絡し静止空気圧差を生じないようになされ
ている。

【００１７】外箱１３は、音声２の振動に共振しない十
分に硬い材質で形成されており、所定の厚さと進行波型
振動膜１４を全て収納するサイズとをもつ。また外箱１
３は、長軸と直交する面内の断面積が奥に向かうに従つ
て所定の率で減少し、孔１９によつて奥を終端すること
によつて、音声２の振動に対する反射をほぼ無くしてい
る。

【００１８】進行波型振動膜ささえ板１６は、音声２の
振動に共振しない十分に硬い材質でなる。進行波型振動
膜１４は、細長い矩形に形成されており、対向した２つ
の長辺が進行波型振動膜ささえ板１６によつて支えられ
ている。また進行波型振動膜１４は、音声２の振動周波
数に対する選択度Ｑが低く設定されている。

【００１９】これにより、音声２が上階室１７の開口部
２０に与えられ、孔１９及び下階室１８を介して下階室
１８の開口部２１へ抜ける期間に、進行波型振動膜１４
には、膜厚方向の振動が発生する。この振動は、進行波
型振動膜１４の長軸に沿つて進む進行波によつて発生す
る。

【００２０】図２（Ｂ）に示すように、進行波型振動膜
１４は、上階室１７の開口部２０側の短辺２２の幅が
0.1〔mm〕、上階室１７最奥側の短辺２３の幅が 0.5〔m
m〕、全長２４が35〔mm〕程度の金属薄膜で形成されて
いる。これにより、進行波型振動膜１４に発生する進行
波は、 100〔μsec 〕毎に35〔mm〕進み、人間の可聴周
波数帯域内の周波数成分をもつ。また進行波型振動膜１
４上には、この周波数帯域（20〔Hz〕〜20〔ＫHz〕）の
全周波数成分のそれぞれ最大振幅位置が進行波型振動膜
１４の長軸に沿つて周波数順に存在する。

【００２１】因みに、進行波に含まれた周波数成分のそ
れぞれの最大振幅位置は、周波数が高くなるに従つて、
進行波型振動膜１４の短辺２２に近接する。これらの形
状、寸法は人間の蝸牛管のモデル化によつて得たデータ
に基づいて設定されている。これにより、上述の音声認
識の際に、音声２を人間と同様の聴感特性で認識するこ
とができると考えられる。

【００２２】図２（Ｃ）に示すように、電極支持板１５
上には、一定の微小間隙によつて電気的に相互に分離さ
れた複数の振幅検出手段としての電極２５が進行波型振
動膜１４の長軸方向に沿つて等間隔で複数（図中には２
０個を示す）配列されている。複数の電極２５全体の長
さは、進行波型振動膜１４の全長２４に等しい。全ての
電極２５は、進行波型振動膜１４の下面に近接して平行
に対向している。また図２（Ｄ）に示すように、複数の
電極２５は、細長い矩形に形成されており、長手方向が
進行波型振動膜１４の短軸方向と平行に配置されてい
る。これにより、複数の電極２５のそれぞれの位置は、
進行波型振動膜１４上に周波数順に存在する周波数成分
毎の最大振幅位置に順次対応している。

【００２３】複数の電極２５は、進行波型振動膜１４の
うち対向した複数の部分領域の振幅に応じた静電電圧を
それぞれ生成して最大値検出部１１に与えることにな
る。すなわち、図３に示すように、複数の電極２５は、
それぞれの電位をパラレルの音声信号Ｓ２として最大値
検出部１１に同時に与える。図４に示すように、複数の
電極２５は、最大値検出部１１内の複数の微小コンデン
サ２６の一端にそれぞれ接続されている。複数の微小コ
ンデンサ２６の他端は、最大値検出部１１内の定電圧源
２７の陽極に共通に接続されている。定電圧源２７の陰
極及び進行波型振動膜１４は接地され、同一電位となつ
ている。

【００２４】これにより、複数の電極２５は、進行波型
振動膜１４との間にそれぞれ微小な浮遊容量（図中、点
線のコンデンサで示す）が発生する。従つて、複数の電
極２５は、進行波型振動膜１４との距離に応じた静電電
圧Ｖ_C を生成する。この静電電圧Ｖ_C は、定電圧源２７
の陽極電圧をＥとし、浮遊容量をＣ_floatとし、微小コ
ンデンサ２６の固定容量をＣ_fix として、Ｖ_C ＝Ｅ×Ｃ
_fix ／（Ｃ_fix ＋Ｃ_float ）で求められる。

【００２５】それぞれの電極２５に発生する浮遊容量Ｃ
_float は、それぞれの電極２５と進行波型振動膜１４と
の間の距離に応じて決まる。この距離は、複数の電極２
５に対向した進行波型振動膜１４のそれぞれの部分領域
の振幅に応じて増減する。これにより、複数の電極２５
は、進行波型振動膜１４のうちそれぞれ対向した複数の
部分領域の振幅に応じた静電電圧Ｖ_C を生成することに
なる。

【００２６】上述したように、複数の電極２５のそれぞ
れの位置は、進行波型振動膜１４上に周波数順に存在す
る周波数成分毎の最大振幅位置に順次対応している。こ
れにより、複数の電極２５は、進行波型振動膜１４が対
応する周波数帯域の周波数成分を周波数順に実時間で別
個に弁別していることになる。また上述したように、複
数の電極２５全体の長さは進行波型振動膜１４と同一で
ある。これにより、複数の電極２５は、進行波型振動膜
１４が対応する周波数帯域の上下端付近の周波数成分を
含む電極２５と同数の周波数成分を弁別している。

【００２７】従つて、複数の電極２５は、音声２の周波
数帯域の上下端付近の周波数成分を含む電極２５と同数
の周波数成分を周波数順に実時間で別個に弁別し、弁別
したそれぞれの周波数成分の振幅に応じた静電電圧Ｖ_C
を生成することになる。複数の電極２５は、生成したそ
れぞれの静電電圧Ｖ_C をパラレルの音声信号Ｓ２として
複数の増幅器２８に別個に与える。

【００２８】複数の増幅器２８は、パラレルの音声信号
Ｓ２をそれぞれ増幅し、パラレルの音声信号Ｓ４として
複数の標本化回路としての最大値検出回路２９にそれぞ
れ与える。最大値検出回路２９は、所定のサンプリング
期間、例えば10〔ms〕毎の音声信号Ｓ４の最大値を検出
し、この最大値を次のサンプリング期間まで保持する。
また最大値検出回路２９は、保持した複数の最大値をパ
ラレルの音声信号Ｓ３としてインタフエース部１２に与
える。インタフエース部１２は、最大値検出回路２９よ
り与えられた音声信号Ｓ３をこれに応じたデジタルデー
タに符号化すると共に、時分割多重してシリアルの音声
データＳ１を生成する。

【００２９】ここで、ｆ₁ ＞ｆ_n とし、進行波に含まれ
た全ての周波数成分のうちｎ個の周波数ｆ₁ 、ｆ₂ 、…
…、ｆ_n-1 、ｆ_n にそれぞれ対応したｎ個の電極２５を
設けて、音声２からパラレルの音声信号Ｓ３を得る過程
を説明する。但し、ｆ₁ は、最も開口部２０寄りで最大
振幅となる周波数成分であり、ｆ_n は、最も孔１９寄り
で最大振幅となる周波数成分であるとする。またｎは、
必要な分解能に応じて設定されている。

【００３０】進行波型マイクロホン３の集音部９に到達
したときの音声２は、例えば図５（Ａ）に示した時間領
域の信号波形３０をもつ。図５（Ｂ）に示すように、あ
る時刻ｔ₁ に、進行波型振動膜１４上の進行波の周波数
領域の低周波数成分３１による進行波型振動膜１４の振
幅は、開口部２０側で小さく、孔１９側に移動するに従
つて大きくなる。またこの低周波数成分３１による進行
波型振動膜１４の振幅は、進行波型振動膜１４の孔１９
寄りのある位置で最大値となる。

【００３１】一方、進行波の周波数領域の高周波数成分
３２による進行波型振動膜１４の振幅は、開口部２０側
で大きく、孔１９側に移動するに従つて小さくなる。ま
たこの高周波数成分３２による進行波型振動膜１４の振
幅は、開口部２０寄りのある位置で最大となる。

【００３２】このようにして、時刻ｔ₁ の進行波型振動
膜１４の振幅は、進行波に含まれた全ての周波数成分の
合成振幅の包絡線３３で表されることになる。また時刻
ｔ₁の進行波型振動膜１４の長軸方向に沿つたそれぞれ
の位置の振幅は、進行波のそれぞれの周波数成分の強度
に応じた大きさとなる。これにより、ｎ個の電極２５
は、この包絡線３３が示す振幅に応じてそれぞれの浮遊
容量Ｃ_float が変化して、この浮遊容量Ｃ_float に応じ
た静電電圧Ｖ_C をそれぞれ発生させることになる。従つ
て、図５（Ｃ）に示すように、ｎ個の最大値検出回路２
９は、この包絡線３３のそれぞれの周波数成分の位置の
振幅に対応したｎ個の最大値ｅ_i をそれぞれ検出する。

【００３３】最大値検出部１１が検出したｎ個の最大値
ｅ_i の合成値ｅ_MAX は、ｉ＝１、２、……ｎ−１、ｎと
して、ｅ_MAX ＝（ｅ₁ ，ｅ₂ ，……ｅ_n-1 ，ｅ_n ）とな
る。これは、合成値ｅ_MAX が、サンプリング期間毎の音
声２の周波数帯域をｎ個に区切つて得た複数の周波数帯
域をそれぞれ代表した複数の周波数成分の強度値を要素
として周波数順に配列した集合いわゆるベクトルである
ことを意味する。

【００３４】最大値検出部１１は、検出したｎ個の最大
値ｅ_i をパラレルに音声信号Ｓ３としてインタフエース
部１２に与えて、ｎ個の最大値ｅ_i をそれぞれ符号化さ
せる。これにより、符号化された合成値ｅ_MAX は、コン
ピユータ６によつて容易に処理することができるサンプ
リング期間毎のベクトル量子化データに変換されたこと
になる。

【００３５】以上の構成において、ユーザが音声２を与
えると、進行波型マイクロホン３は、音声２を周波数領
域のパラレルの音声信号Ｓ２に実時間で変換し、この音
声信号Ｓ２に基づいてサンプリング期間毎に合成値ｅ
_MAX を生成する。続いて、進行波型マイクロホン３は、
サンプリング期間毎に合成値ｅ_MAX のｎ個の最大値ｅ_i
をそれぞれ符号化し、符号化データを時分割多重してシ
リアルの音声データＳ１を生成する。コンピユータ６
は、この音声データＳ１に基づいて、サンプリング期間
毎の合成値ｅ_MAX を復号し、時系列の合成値ｅ_MAX を直
ちに得ることになる。

【００３６】これにより、コンピユータ６は、時間領域
の音声データをサンプリング期間毎に区切る処理と、サ
ンプリング期間毎の時間領域の音声データをソフトウエ
アによつて高速フーリエ変換してベクトル量子化する作
業が不要となる。これは、ユーザが与えた音声２の意味
や内容の文字を表示部７の表示画面８上に表示するまで
に必要な３段階の処理のうち、連続して与えられた音声
２をコンピユータ６自身で処理できる信号形態であるベ
クトル量子化した音声データに変換する第１段階の処理
をコンピユータ６側から無くすことができることを意味
する。

【００３７】これによりコンピユータ６は、周波数領域
の音声データとコンピユータ６に登録されている音声の
基準パターンとの類似度を例えばホルマントの位置や出
現頻度により定量化する第２段階の処理に直ちに移るこ
とができる。第３段階において、コンピユータ６は、第
２段階における定量結果に基づいて、定量化対象の音声
データに対応する言葉を選択し、選択した言葉を表示画
面８上に表示する。このようにして、コンピユータ６
は、第２及び第３段階の処理だけに専念することができ
ることにより、音声２を認識するに必要な時間を従来に
比して格段的に短縮することができる。

【００３８】以上の構成によれば、音声２により進行波
型振動膜１４の長軸方向に進む進行波を発生させ、進行
波型振動膜１４の長軸方向に互いに異なるように存在す
る周波数成分毎の最大振幅位置のそれぞれの振幅を複数
の電極２５によつて別個に検出することによつて、音声
２を周波数領域のパラレルの音声信号Ｓ２に従来に比し
て一段と簡易な構成で高速に変換することができる。

【００３９】また進行波型マイクロホン３が実時間でｎ
個パラレルに生成した音声信号Ｓ２からサンプリング期
間毎にｎ個の最大値ｅ_i を生成しそれぞれ符号化してベ
クトル量子化データを生成することにより、音声認識処
理の大部分を占めるサンプリング期間毎のベクトル量子
化処理が進行波型マイクロホン３で完了してしまう。こ
れにより、コンピユータ６側の音声認識処理の負担を各
段的に減少させることができる。従つて、コンピユータ
６は、音声２の意味論的な部分のみを一段と高度のレベ
ルで扱つて認識することができるようになる。

【００４０】なお上述の実施例においては、進行波型マ
イクロホン３が、音声２を実時間で変換して生成したパ
ラレルの音声信号Ｓ２に基づいて、シリアルの音声デー
タＳ１を生成する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、パラレルの音声信号Ｓ２に基づいて、コンピ
ユータ６が容易に扱うことができるパラレルの音声デー
タを生成する場合にも適用し得る。この場合にも上述と
同様の効果を得ることができる。因みに、インタフエー
ス方式は特に限定されないが、通信速度が進行波型マイ
クロホン３の分解能に対応していることが必要である。
このため、ultra fast SCSI やserial SCSI 等の高速の
インタフエース方式が望ましい。

【００４１】また上述の実施例においては、複数の電極
２５の静電容量変動を検知する際に、複数の電極２５に
直流電圧を印加する場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、高周波電圧を印加する場合にも適用でき
る。これにより、直流バランスを改善することができ
る。

【００４２】さらに上述の実施例においては、進行波型
振動膜１４に電位を与える際、進行波型振動膜１４を金
属薄膜で形成し、接地ラインに接続する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、任意の材質の振動膜を
形成しこの振動膜面上に金属薄膜を付着して接地ライン
に接続する場合や、振動膜をエレクトレツト帯電するフ
イルム等の静電的に帯電する部材で形成したりこの部材
を振動膜面上に付着する場合にも適用できる。

【００４３】さらに上述の実施例においては、進行波型
振動膜１４の振幅を検出する際、複数の電極２５を進行
波型振動膜１４の下方にだけ配置する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、図６に示すように、電極
２５を進行波型振動膜１４の両面に配置する場合にも適
用できる。この場合には、電極２５に接続する最大値検
出部内のコンデンサ２６と電極２５とをブリツジ接続し
て検出感度を上げることができる。

【００４４】例えば図７に示すように、電極２５及び進
行波型振動膜１４間の浮遊容量３４と最大値検出部内の
コンデンサ２６との２つの接続中点の電圧を２つのハイ
入力インピーダンスのバツフア３５及び３６にそれぞれ
与える。バツフア３５及び３６は、接続中点の電圧をそ
れぞれ増幅して電圧増幅器３７に与え、差動増幅させ
る。電圧増幅器３７は、出力をコンデンサ３８を介して
交流成分だけを整流回路に与える。

【００４５】整流回路は、ダイオード３９及び４０とコ
ンデンサ４１及び４２とがブリツジ接続されており、ダ
イオード３９及びコンデンサ４１の接続中点の電圧と、
ダイオード４０及びコンデンサ４２の接続中点の電圧と
を最大値検出回路４３に与える。最大値検出回路４３
は、サンプリング期間毎に整流回路の出力の最大値を検
出し、この検出結果をアナログデジタル変換回路４４に
与える。アナログデジタル変換回路４４は、デジタル化
した音声データを例えばマイクロコンピユータに与え
る。

【００４６】さらに上述の実施例においては、進行波型
振動膜１４に近接して対向した複数の電極２５の静電容
量変動に基づいて、進行波型振動膜１４の長軸方向のそ
れぞれの位置の振幅を検出する場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、振動膜の所定位置の振幅を任意
の方式、例えば光学的現象、電磁気的現象、圧電現象に
よつて検出する場合にも適用できる。

【００４７】さらに上述の実施例においては、進行波型
マイクロホン３をコンピユータ６の外部に配置し、進行
波型マイクロホン３が生成した音声データＳ１をインタ
フエースケーブル５を介してコンピユータ６に与える場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、進行波型
マイクロホン３をコンピユータ内部に配設する場合にも
適用できる。この場合には、音声電気信号変換部１０が
実時間でパラレルに生成した電気的音声信号を所定期間
毎にサンプリングしそれぞれ符号化して生成したパラレ
ルの音声データをコンピユータ用インタフエース手段を
介さず、メモリセルに直接に展開することができる。

【００４８】さらに上述の実施例においては、進行波型
振動膜１４が全長２４が35〔mm〕程度の金属薄膜で形成
されている場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、任意の周波数帯域の音波による振動が発生するよ
う、任意の基板、例えば集積回路を形成する基板上に任
意の処理工程、例えば集積回路と同一工程で振動膜を小
型に形成しても良い。

【００４９】さらに上述の実施例においては、外箱１３
の内部に空気を満たす場合について述べたが、本発明は
これに限らず、空気以外の任意の流体を満たす場合にも
適用できる。

【００５０】さらに上述の実施例においては、人間の可
聴周波数帯域内の音声２をパラレルの音声信号Ｓ２に変
換する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
流体を媒体として与えた任意の周波数帯域の音波をパラ
レルの電気的音声信号に変換する場合にも適用できる。

【００５１】さらに上述の実施例においては、進行波型
振動膜１４が細長い矩形に形成されている場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、流体を媒体として与
えた任意の周波数帯域の音波により発生する膜厚方向の
振動の全ての周波数成分のそれぞれの最大振幅位置が面
内方向で互いに異なる限り、振動膜は任意の形状、例え
ば螺旋形状でも良い。

【００５２】さらに上述の実施例においては、複数の電
極２５が、進行波型振動膜１４が対応する周波数帯域の
上下端付近の周波数成分を含む周波数成分を連続して弁
別する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
複数の振動検出手段の相互の間隔を広げて最小限の特定
周波数帯域の周波数成分を検出する場合にも適用でき
る。また人間の可聴周波数帯域のうち例えば中音域だけ
の周波数成分の振幅を数個の振幅検出手段により最小限
の分解能で検出する場合にも適用できる。これにより、
人間の音声認識処理の際に例えば４つの周波数帯域だけ
からパラレルな電気的音声信号を生成し、この４つパラ
レルな電気的音声信号に基づいて量子化データを生成す
ることにより、コンピユータの音声認識処理を高速化し
たり、全体の構成を簡略化することができる。また最小
限の周波数帯域や最小限の分解能に設定することにより
振動膜を短くすることができる。

【００５３】さらに上述の実施例においては、外箱１３
が全体として楔形状に形成されている場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、流体を媒体とする任意の
周波数帯域の音波により振動膜に発生する膜厚方向の振
動の全ての周波数成分のそれぞれの最大振幅位置が振動
膜の面内方向で互いに異なるように形成する限り、振動
膜を収納する容器手段は任意の形状、例えば螺旋形状
や、両端に開口部をもつ筒形状でも良い。

【００５４】さらに上述の実施例においては、音声２を
コンピユータ６で認識する音声認識装置１に本発明を適
用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
音声電気信号変換部１０が実時間でパラレルに生成した
電気的音声信号に基づいて抽出した音声の意味や内容に
応じた制御データを生成し、この制御データを与えて任
意の電子機器、例えばタイプライタ、ロボツト、ビデオ
カメラ、テレビジヨン受像機、コンピユータ、電話機、
自動車ナビゲーシヨン装置等を制御する場合や、抽出し
た音声の意味や内容に応じた音声情報を応答させる場合
にも適用できる。また音声電気信号変換部１０が実時間
でパラレルに生成した電気的音声信号に基づいて話者が
発生した音声の例えばホルマントの位置や出現頻度を測
定して、話者を識別する場合にも適用できる。

【００５５】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、音波によ
り振動膜を膜厚方向に振動させ、振動膜の面内に互いに
異なるよう存在する周波数成分毎の最大振幅位置のそれ
ぞれの振幅を複数の振幅検出手段によつて別個に検出す
ることによつて、音波を周波数領域のパラレルの電気信
号に従来に比して一段と簡易な構成で高速に変換し得る
音波検出装置及び音波処理装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による音波検出装置及び音波処理装置の
一実施例を示すブロツク図である。

【図２】音声電気信号変換部の説明に供する略線図であ
る。

【図３】複数の電極の接続状態を示すブロツク図であ
る。

【図４】最大値検出部の構成を示す接続図である。

【図５】時間領域の音声の振動から周波数領域の電気的
な音声信号への直接変換の説明に供する信号波形図であ
る。

【図６】他の実施例の複数の電極配置を示す略線的構成
図である。

【図７】他の実施例の複数の電極による振動膜の振動状
態を検出する最大値検出回路を示す接続図である。

【符号の説明】

１……音声認識装置、２……音声、３……進行波型マイ
クロホン、４……ケーブルコネクタ、５……インタフエ
ースケーブル、６……コンピユータ、７……表示部、８
……表示画面、９……集音部、１０……音声電気信号変
換部、１１……最大値検出部、１２……インタフエース
部、１３……外箱、１４……進行波型振動膜、１５……
電極支持板、１６……進行波型振動膜ささえ板、１７…
…上階室、１８……下階室、１９……孔、２０、２１…
…開口部、２２、２３……短辺、２５……電極、２６…
…微小コンデンサ、２７……定電圧源、２８……増幅
器、２９、４３……最大値検出回路、３０……時間領域
の信号波形、３１……低周波数成分、３２……高周波数
成分、３３……包絡線、３４……浮遊容量、３５、３６
……バツフア、３７……電圧増幅器、３８、４１、４１
……コンデンサ、３９、４０……ダイオード、４４……
アナログデジタル変換回路。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体を媒体として音波が与えられて膜厚方
   向に振動し、上記音波に含まれた全ての周波数成分のそ
   れぞれの最大振幅位置が面内で互いに異なる振動膜と、 複数の上記最大振幅位置にそれぞれ対応して配置され、
   複数の当該最大振幅位置のそれぞれの振幅を別個に検出
   する複数の振幅検出手段とを具えることを特徴とする音
   波検出装置。
2. 【請求項２】上記振動は、 上記音波に基づいて、上記振動膜の面内方向に伝播する
   進行波によつて発生することを特徴とする請求項１に記
   載の音波検出装置。
3. 【請求項３】上記振動膜は、 細長く形成され、上記進行波が上記振動膜の長手方向に
   伝播することを特徴とする請求項２に記載の音波検出装
   置。
4. 【請求項４】上記振動膜は、 金属薄膜でなることを特徴とする請求項１に記載の音波
   検出装置。
5. 【請求項５】上記振動膜は、 任意の材質でなる膜面上に金属薄膜が付着されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の音波検出装置。
6. 【請求項６】上記振動膜は、 静電的に帯電する部材を有することを特徴とする請求項
   １に記載の音波検出装置。
7. 【請求項７】上記振幅検出手段は、 上記振動膜の少なくとも一方の面に近接して配置された
   電極であり、上記最大振幅位置との間に発生した浮遊容
   量に応じた電位を出力することを特徴とする請求項１に
   記載の音波検出装置。
8. 【請求項８】上記振動膜は、 少なくとも人間の可聴周波数帯域内で振動することを特
   徴とする請求項１に記載の音波検出装置。
9. 【請求項９】基板上に少なくとも上記振動膜を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音波検出装置。
10. 【請求項１０】複数の上記振幅検出手段のそれぞれの検
    出結果に対応した複数の電気的振幅信号を生成する電気
    的振幅信号生成手段を有することを特徴とする請求項１
    に記載の音波検出装置。
11. 【請求項１１】上記電気的振幅信号生成手段は、 上記電気的振幅信号を所定タイミングで標本化して標本
    化振幅信号を生成する標本化回路を有することを特徴と
    する請求項１０に記載の音波検出装置。
12. 【請求項１２】上記標本化振幅信号は、 所定期間毎の上記電気的振幅信号の最大値であることを
    特徴とする請求項１１に記載の音波検出装置。
13. 【請求項１３】上記標本化振幅信号をデジタルデータに
    変換するアナログデジタル変換手段を有することを特徴
    とする請求項１１又は請求項１２に記載の音波検出装
    置。
14. 【請求項１４】上記デジタルデータを外部の処理方式に
    応じたデータに変換して出力するインタフエース手段を
    有することを特徴とする請求項１１に記載の音波検出装
    置。
15. 【請求項１５】音波を電気信号に変換する音波電気信号
    変換手段と、上記音波電気信号変換手段の出力信号を処
    理する信号処理手段とを有する音波処理装置において、 上記音波電気信号変換手段は、 流体を媒体として上記音波が与えられて膜厚方向に振動
    し、上記音波に含まれた全ての周波数成分のそれぞれの
    最大振幅位置が面内で互いに異なる振動膜と、 複数の上記最大振幅位置にそれぞれ対応して配置され、
    複数の当該最大振幅位置のそれぞれの振幅を別個に検出
    する複数の振幅検出手段とを具えることを特徴とする音
    波処理装置。
16. 【請求項１６】上記振動膜は、 人間の可聴周波数帯域内で振動することを特徴とする請
    求項１５に記載の音波処理装置。
17. 【請求項１７】基板上に少なくとも上記振動膜を形成す
    ることを特徴とする請求項１５に記載の音波処理装置。
18. 【請求項１８】上記信号処理手段は、 複数の上記振幅検出手段により同一期間に生成された複
    数の上記検出結果に基づいて、上記音声の特徴を抽出
    し、当該抽出結果に基づいて当該音声を認識することを
    特徴とする請求項１６に記載の音波処理装置。
19. 【請求項１９】上記信号処理手段は、 上記認識した音声の意味内容に応じた制御データを生成
    し、当該制御データを任意の被制御対象に与えて当該被
    制御対象を制御することを特徴とする請求項１８に記載
    の音波処理装置。