JP2005217807A - 車載用スピーカーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】スピーカーから出力した音声が、周辺に広がらずに各座席に別々の音声を聞かせることができるようにした車載用スピーカーシステムを提供すること。
【解決手段】複数個の座席を有し、各座席に搭乗する搭乗者にスピーカーから出力される音声を聞かせるための車載用スピーカーシステムにおいて、スピーカーに指向性スピーカーを用い、この指向性スピーカーを、各座席毎に異なる音場を形成して、各座席毎に独立の音声を再生できるように配置してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数個の座席を有し、各座席に搭乗する搭乗者にスピーカーから出力される音声を聞かせるための車載用スピーカーシステムに関する。特に各座席に独立した音声を再生できるように指向性スピーカーを各座席分だけ配置した車載用スピーカーシステムに関する。

複数個の座席を有し、各座席に搭乗する搭乗者にスピーカーから出力される音声を聞かせるための無指向性のスピーカーを用いた車載用スピーカーシステムが知られている。（例えば特許文献１参照）。

この従来技術に示されているスピーカーシステムの概略を示した図６を用いて説明する。

図６に示すように従来のスピーカーシステムは、自動車内１２のダッシュボード１３部にフロントＬ３１とフロントＲ３２とフロントセンター３３を、後部座席後ろにリアＬ３４とリアＲ３５とリアセンター３６のスピーカーと低音用のサブウーハー３７をそれぞれ配置する構成となっている。

各スピーカーは、ダッシュボード１３部に配置された図示しない信号処理装置で、フロント／リアのＬチャンネル，Ｒチャンネル、センターチャンネル、サブウーハーに分配され、室内に１つの音場を形成する。そして各スピーカーから再生する音の調整によって座席１１ａ〜ｃに搭乗する聴取者に最適な音場を形成することができるようになっている。

特開２００３−２５０１９９号公報（第５頁、図１）

従来技術のような無指向性のスピーカーを用いた車載用スピーカーシステムは、スピーカーから出力した音は車内全体に広がり、車内のすべての座席で、各スピーカーから出力される音声を１つの音場で聞くことができるように構成されている。しかしながらこの様なシステムでは座席毎に別々の音声を聞くことができない。

この具体的な例として、従来の車載用スピーカーシステムをそのままカーナビの音声システムに適用すると、カーナビなどの音声案内の音声がドライバーのみが聞こえれば必要十分にも関わらず、他の座席に居る同乗者にもその音声聞こえてしまい好ましくない。

本発明の目的は、上記課題を解決し、スピーカーから出力した音声が、周辺に広がらずに各座席に別々の音声を聞かせることができるようにした車載用スピーカーシステムを提供することである。

本発明の車載用スピーカーシステムによれば、周辺に音声が広がらずに狭指向性の音場特性をもつ指向性スピーカーを用いて、各座席に独立の音声を供給することが可能となる。

また、本発明の車載用スピーカーシステムをカーナビ等に用いれば、ナビゲーション音
声を運転者のみに聞かせることができ、他の同乗者に不必要な音声を聞かせないようにすることができる。

さらに本発明の車載用スピーカーシステムは、自動車以外にも適応でき、新幹線などの列車，航空機，バスなどへ搭載することができ、目的に応じて各搭乗者に異なる情報をそれぞれに再生することが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明のスピーカーシステムは、基本的には下記記載の構成を採用する。
本発明の車載用スピーカーシステムは、複数個の座席を有し、各座席に搭乗する搭乗者にスピーカーから出力される音声を聞かせるための車載用スピーカーシステムにおいて、スピーカーに指向性スピーカーを用い、この指向性スピーカーが各座席毎に異なる音場を形成して、各座席毎に独立の音声を再生できるように配置したことを特徴とする。

本発明の車載用スピーカーシステムは、各座席へそれぞれ音声を分配する分配器を備え、この分配器により、各座席毎に設けた指向性スピーカーへ独立した音声を供給できるようにしたことを特徴とする。

本発明の車載用スピーカーシステムは、指向性スピーカーから出力する信号を超音波域の周波数とし、これを搬送波信号として用い、再生したい音声で変調して出力し、狭指向性の音場を形成する機能を有することを特徴とする。

以下図面を用いて本発明の実施形態における車載用スピーカーシステムを説明する。図１は本発明の車載用スピーカーシステムを自動車へ搭載した例を示す概略図、図２は本発明の車載用スピーカーシステムの制御方法を示す説明図、図３は、狭指向性の音場を形成する方法を示す説明図、図４は本発明の指向性スピーカーの構造を示す平面図、図５は、本発明で用いる超音波スピーカーの構造を示す断面図である。以下図１、図２、図３、図４、図５を用いて説明する。

以下に示す車載用スピーカーシステムは主に自動車用について説明するが、本発明の車載用スピーカーシステムは、これに限定されるものではなく、船舶，飛行機，電車等の搭乗者が乗員する車内等の各座席で独立した音声を再生できるシステム全般に適応できる技術であることに留意されたい。

まず図１を用いて本発明の車載用スピーカーシステムの構造について説明する。
図１に示す本発明の車載用スピーカーシステムは、自動車内１２の各座席１１ａ，ｂ，ｃの搭乗者が乗員する位置に少なくとも１つずつ指向性スピーカー１０ａ〜ｄを配置した構成としている。

各座席１１ａ〜ｃへ配置する指向性スピーカー１０ａ〜ｄは、モノラルの音声を再生する場合は１つ、ステレオ音声を再生する場合は、２個以上の指向性スピーカーを配置してなる。

指向性スピーカー１０の配置場所は、各座席１１正面または、図１に示すような自動車内１２の中心軸３８から各座席１１へ向けて配置し、各指向性スピーカー１０の音場が重ならないように配置することが望ましい。

また図２に示すように、本発明の車載用スピーカーシステムは、ダッシュボード１３部
に配置したカーステレオ、ビデオ再生機、カーナビ等の音源１４からの音声信号を各座席１１ａ〜ｃへ分配する分配機１５を有し、この分配機１５を通して各座席１１ａ〜ｃの指向性スピーカー１０ａ〜ｄへ音声を供給するように構成されている。

この分配機１５の制御は、各座席１１ａ〜ｃにリモコン１６ａ〜ｄを配置し、音量や再生ＯＮ／ＯＦＦなど信号を分配機１５へ送り、それぞれ独立して制御ができるようになっている。

そしてビデオ映像を見る場合のシステムに応用する際には、指向性スピーカー１０と液晶パネル等の映像表示装置も各座席１１に配置するようにしてもよい。

この様な構成とすることによって、各座席１１で独立した音声を再生することができ、各座席毎に別々の音楽などを聞くことができる車載用スピーカーシステムとすることができる。

次に各座席にそれぞれ配置された指向性スピーカーにより形成される、異なる音場に異なる音声を出力させる具体的な手段について説明する。

指向性の音場を形成するために、音源１４からの音声信号を以下のような手段で変調し、分配機１５へ送ってから各指向性スピーカー１０へ分配する。

本発明の指向性スピーカーの駆動方法における信号処理の方法は、まず図２に示すように、音源１４からの可聴音信号で、超音波発振手段１７で生成した超音波帯域の搬送波信号を、搬送波変調手段１８で周波数変調法もしくは位相変調法により変調させて、変調搬送波信号を作成する。この変調搬送波信号は、一定周期の超音波の搬送波信号が可聴音信号の振幅に合わせて変調されており、波形の振幅は同一とし、部分的に周期が異なる波形となっている。

先に示した搬送波変調手段１８で採用する周波数変調法は、音源１４からの可聴音信号の交流信号の振幅に比例して搬送波信号の角周波数を変化させて、搬送波を伸縮させた変調搬送波信号を作成する方法である。

また、本発明で用いている超音波帯域の搬送波信号は、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚの間の周波数を用いるのが好ましい。一般的には、人間の耳に聞こえないと言われている１８から２０ｋＨｚ以上の周波数帯域を超音波としている。しかし、４０ｋＨｚ未満の搬送波信号では可聴音周波数に近すぎるため、前述した可聴音信号でこの搬送波信号を変調しても、搬送波の伸縮度合いが小さくなってしまう。そのため、この帯域では、実際に使用者が認識できる可聴音が再生され難いし、例えこれが再生されたとしても、非常に音圧の低い音になってしまい、使用者には殆ど聞こえない。

逆に、１００ｋＨｚより高い周波数帯域の搬送波信号を用いた場合、周波数変調もしくは位相変調を行うことで可聴音の再生は可能となるが、搬送波の振動に比べて変調された部分の振動に差がありすぎるため、使用者には再生される音が割れて聞こえてしまう。そのため、純音（本来聞えるべき音）の再生などにこの帯域の搬送波を使用するのには向いていない。また、１００ｋＨｚより高い周波数の搬送波信号は、超音波発振手段１７にて高周波の信号を発生させるための消費電力が大きくなってしまう。上記理由により、１００ｋＨｚより高い周波数の搬送波信号を用いると、電子回路の消費電力が大きくなるため好ましくない。

さらに、前述した周波数変調を行う場合には、０．１から３０ｋＨｚの変調周波数で搬
送波を周波数変調することが好ましい。それは、再生させる可聴音によって変調周波数を調節し、可聴音が歪みなくきれいに再生されるところに合わせる際に、３０ｋＨｚ以上の変調度になると再生される可聴音の歪みが大きく音が割れて聞こえるようになり、使用者が聞き取りにくくなってしまう。また、０．１ｋＨｚ以下になると変調が低すぎて可聴音が再生されなくなってしまうからである。

先に説明をした周波数変調に代えて行うことができる位相変調法は、音源１４の可聴音信号の振幅に比例して搬送波信号の位相を変化させ、搬送波を伸縮させた変調搬送波信号を作成する方法である。この両者のいずれの方法であっても、搬送波信号が伸縮部をもった波形の変調搬送波信号へ変換させることができる。

ここで用いる超音波帯域の搬送波信号においても、先に説明をした４０ｋＨｚから１００ｋＨｚの間の周波数を用いるのが好ましい理由は、前述したと同じである。

また、前述した位相変調を行う場合には、０．１から２５ｒａｇの変調位相で搬送波を変調することが好ましい。それは、再生させる可聴音によって変調位相を調節し、可聴音は歪みなくきれいに再生されるように合わせる際に、２５ｒａｇ以上の変調では再生される可聴音の歪みが大きすぎて割れて聞こえ、きれいな音で再生できなくなる。また、０．１ｒａｇ以下では変調が低すぎて可聴音は再生されなくなってしまうからである。

この前述した手段で生成された変調搬送波信号を指向性スピーカー１０より出力すると、変調搬送波信号の伸縮にしたがって大気が振動し、高圧部と低圧部を形成する。結果としてこれが２次音波となる。２次音波として形成される音波は、変調に使用した可聴音域信号と同じ波形であるため、結果として音源から供給された可聴音の音声が形成され、再生されることになる。

次に狭指向性の可聴音音場を形成する原理について図３を用いて説明する。
一般的に、ある平坦な板を可聴音域から超音波域まで徐々に振動周波数を高くしていくと、振動周波数が高くなるにつれて振動している平坦な板の中心軸を中心とした領域に音圧の高い領域が集中した音場２１を形成するようになってくることが知られている。超音波域の振動でもこの現象があてはまり、指向性スピーカー１０から出力された超音波の変調搬送波信号１９は、指向性スピーカー１０前面で音場２１が集中し、周囲には広がらず狭い指向性を示す。したがって、この様に生成される２次音波２０としての音声も、狭い指向性音場内で生成され、結果的に狭指向性を持った音声を出力することができる。

したがって、本発明の車載用スピーカーシステムで用いる指向性スピーカーも、出力する音波が周囲に広がらないため、隣の座席へ音が漏れることを防ぐことができる。また逆に隣の座席の音声は聞こえることがないという効果もある。

次に図４に本発明の車載用スピーカーシステムに用いる指向性スピーカーの構造を示す。本発明の指向性スピーカー１０は、少なくとも１つ以上の超音波を出力する超音波スピーカー２２を基板２３上にアレイ状に並べた構造になっている。超音波スピーカー２２は並列つなぎで各超音波スピーカー２２とつながっており、分配機１５からの音声信号を接続し、アレイ全体で同じ音を出力する構成となっている。

指向性の音場を作るだけの場合は、１つの超音波スピーカー２２で指向性スピーカー１０を構成しても良いが、本発明の実施例では、より多くの音圧をかせぐため、数個から数十個の超音波スピーカー２２を用いて１つの指向性スピーカー１０として用いる。

この超音波スピーカー２２の構造を図５に示して説明する。超音波スピーカー２２の構
造は、ベース２４に電極２５を固定し、さらに電極２５の先端部に絶縁性接着剤２６を用いて振動板２７を貼り付けた構造となっている。この振動板２７には、振動発生源として圧電素子２８を貼り付けてある。そして、この圧電素子２８の上には放出する音圧を大きくすることができるように共振子２９を貼り付けると良い。さらに圧電素子２８は電極２５とリード線３０で接続され、外部の分配機１５からの変調搬送波信号で圧電素子を振動させることができる形態としている。

したがって、この指向性スピーカー１０を車載用スピーカーシステムを自動車内１２で使用すれば、前後左右の各座席で音声を独立して再生して、各座席毎に異なる音場を形成することができる。

本発明の車載用スピーカーシステムを自動車へ搭載した例を示す概略図である。 本発明の車載用スピーカーシステムの制御方法を示す説明図である。 本発明の狭指向性の音場を形成する方法を示す説明図である。 本発明の指向性スピーカーの構造を示す平面図である。 本発明の超音波スピーカーの構造を示す断面図である。 背景技術の車載用スピーカーシステムの概略図である。

符号の説明

１０ 指向性スピーカー
１１ 座席
１２ 自動車内
１３ ダッシュボード
１４ 音源
１５ 分配機
１６ リモコン
１７ 超音波発振手段
１８ 搬送波変調手段
１９ 変調搬送波信号
２０ ２次音波
２１ 音場
２２ 超音波スピーカー
２３ 基板
２４ ベース
２５ 電極
２６ 絶縁性接着剤
２７ 振動板
２８ 圧電素子
２９ 共振子
３０ リード線
３８ 中心軸

Claims (3)

1. 複数個の座席を有し、前記各座席に搭乗する搭乗者にスピーカーから出力される音声を聞かせるための車載用スピーカーシステムにおいて、
   前記スピーカーは、指向性スピーカーであり、この指向性スピーカーを、前記各座席毎に異なる音場を形成して、前記各座席毎に独立の音声を再生できるように配置したことを特徴とする車載用スピーカーシステム。
2. 前記各座席へそれぞれ音声を分配する分配器を備え、この分配器により、前記各座席毎に設けた前記指向性スピーカーへ独立した音声を供給できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車載用スピーカーシステム。
3. 前記指向性スピーカーから出力する信号を超音波域の周波数とし、これを搬送波信号として用い、再生したい音声で変調して出力し、狭指向性の音場を形成する機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車載用スピーカーシステム。

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