JP2005292250A

JP2005292250A - 携帯型電子機器

Info

Publication number: JP2005292250A
Application number: JP2004103845A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Hosaka; 倫佳穂坂; Akihiko Ebato; 明彦江波戸; Takahiro Suzuki; 貴博鈴木; Takumi Hara; 拓実原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】音源間距離が変化する場合であっても再生音の音場を限定できる携帯型電子機器を提供すること。
【解決手段】第１の筐体部に設けられ、主音源を再生する第１のスピーカと、第１の筐体部に対して相対的に可動する第２の筐体部に設けられ、制御用付加音源を再生する第２のスピーカと、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を検出する距離センサと、距離センサにより検出された距離に応じて、主音源の音声データの振幅および位相を調整することにより制御用付加音源の音声データを生成する調整部と、主音源の音声データを第１のスピーカに供給し、調整部により生成された制御用付加音源の音声データを第２のスピーカに供給する制御部と、を具備する音場制御機能を有する携帯型電子機器。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカを搭載し、音源を再生する機能を有する携帯型電子機器に関する。

現在、多くの携帯型電子機器に複数のスピーカが搭載されており、これらのスピーカによりアラーム音や呼び出し音、オーディオ（音声や音楽）の再生が可能となっている。また、２つ以上のスピーカを搭載することで効果音や音楽などのステレオ再生が可能な携帯電話機も提案されている（例えば下記特許文献１参照）。

このような音源再生機能は言うまでもなく機器使用者にとっては便利であるが、携帯型電子機器は持ち運びが容易であるから、状況によっては周囲の人に迷惑をかける場合がある。このような問題の解決策のひとつとして、携帯型電子機器にもいわゆる能動消音技術を適用することが考えられる。従来の能動消音技術は、騒音と相関のある信号をセンサで検出し、得られた検出信号に基づいて騒音を打ち消す制御音を放射することにより音場を制御するというものである。
特開２００２−２８１１３５公報

スピーカからの再生音の音場を機器使用者の近傍に限定することができれば、周囲の人に迷惑をかける事なく音を再生することができる。この場合、例えば遮音壁の設置のような音源位置が固定の場合の遮音対策は、携帯して用いる電子機器には適用できない。そこで、携帯型電子機器に搭載されている複数のスピーカを利用し、能動消音技術を適用することが考えられる。この場合、機器の携帯性を損ねることのないように、最小限の構成要素により、音場制御を実現することが好ましい。

音源再生用スピーカと制御用スピーカとの間の距離や、再生音の周波数の関係によって能動消音による減音効果は異なる。一方、ノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や折りたたみ式の携帯電話機などの場合、スピーカは可動ユニットに搭載されることが多く、スピーカ間の距離は機器使用状況によって変化する。

したがって、本発明は音源間距離の変化に応じた音場制御の実現を技術的課題とし、音源間距離が変化する場合であっても再生音の音場を限定できる携帯型電子機器を提供することを目的とする。

本発明の一観点に係る携帯型電子機器は、第１の筐体部に設けられ、主音源を再生する第１のスピーカと、前記第１の筐体部に対して相対的に可動する第２の筐体部に設けられ、制御用付加音源を再生する第２のスピーカと、前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を検出する距離センサと、前記距離センサにより検出された距離に応じて、前記主音源の音声データの振幅および位相を調整することにより制御用付加音源の音声データを生成する調整部と、前記主音源の音声データを前記第１のスピーカに供給し、前記調整部により生成された制御用付加音源の音声データを前記第２のスピーカに供給する制御部と、を具備する音場制御機能を備えた携帯型電子機器である。

本発明の他の観点に係る携帯型電子機器は、第１の筐体部に設けられ、主音源を再生する第１のスピーカと、前記第１の筐体部に対して相対的に可動する第２の筐体部に設けられ、制御用付加音源を再生する第２のスピーカと、前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の異なる距離毎に、前記主音源の音声データと、該主音源の音声データに対応する制御用付加音源の音声データとを記憶するデータテーブルと、前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を検出する距離センサと、前記距離センサにより検出された距離に応じて、前記主音源の音声データと、該主音源の音声データに対応する制御用付加音源の音声データとを前記データテーブルから読み出し、該主音源の音声データを前記第１のスピーカに供給し、該制御用付加音源の音声データを前記第２のスピーカに供給する制御部と、を具備する音場制御機能を備えた携帯型電子機器である。

本発明によれば、音源間距離が変化する場合であっても再生音の音場を限定できる携帯型電子機器を提供できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る携帯型電子機器に適用され、能動消音による音場制御機能を実現する音場制御装置を示すブロック図である。本装置は、主音源に相当するスピーカ１と、制御用付加音源に相当するスピーカ３と、スピーカ１とスピーカ３との間の距離を検出する距離センサ２と、能動消音制御部１００とを備える。

スピーカ１は携帯型電子機器の第１の筐体部に設けられる。また、スピーカ３は第１の筐体部に対して相対的に可動する第２の筐体部に設けられる。第２の筐体部が第１の筐体部に対して相対的に可動すると、スピーカ１とスピーカ３との間の距離は変化する。

能動消音制御部１００は、距離センサ２により検出された距離に応じて、再生用音源データテーブル５に格納されている再生用音源の位相と振幅を調整し、能動消音により再生音場を限定するための付加音源の音声信号を生成する。生成された付加音源の音声信号はスピーカ３に供給され、放射される。また、再生用音源の音声信号は能動消音制御部１００からスピーカ１に供給され、該スピーカ１から再生音がそのまま放射される。

能動消音によって再生領域を限定する場合、音源間すなわちスピーカ１、３との間の可変の距離毎に、再生音場の限定にとって最適な位相と振幅が存在する。この最適な位相と振幅は、以下に説明する音圧低下量の式に基づいて調整することができる。

図２に示すように、主音源６と制御用付加音源７とが距離ｄを隔てて設置されている場合を考える。このとき、能動消音制御前後の受音点１０における音圧Ｐは次式により表される。

なお、ｑ_Ｐは主音源６の振幅、Ｆ_Ｐは主音源６と受音点１０との間の空間伝達関数、Ｆ_Ｓは制御用付加音源７と受音点１０との間の空間伝達関数、Ｈは制御回路伝達関数である。これらの式より制御前後における音圧低下量ηは

と表される。

一方、図３に示すように、二つの点音源１１、１２が距離ｄを隔てて設置されている場合、それぞれの音源１１及び１２と受音点間１３の伝達関数はそれぞれ以下の式で与えられる。

これらの式を（１）式に代入すると、制御前後における音圧低下量は改めて以下の式で求めることができる。図３に示すように、ｒ_ｐは点音源（主音源）１１と受音点１３との間の距離、ｒ_ｓは点音源（制御用付加音源）１２と受音点１３との間の距離に相当する。

ここで、

であるから、最終的には、音圧低下量ηは二つの音源間距離ｄを用いて以下の式で求めることができる。なお、図３に示すようにφは点音源１１と受音点１３とを結ぶ直線と点音源１２と受音点１３とを結ぶ直線とがなす角度に相当する。

音圧低下量ηは、周囲の状況に応じて適当と認められる値が設定され、それに基づいて、調整部による調整が行なわれる。

（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係る音場制御装置を示すブロック図である。本装置は、主音源に相当するスピーカ１４と、制御用付加音源に相当するスピーカ１６と、スピーカ１４とスピーカ１６との間の距離を検出する距離センサ１５と、能動消音制御部２００とを備える。本実施形態の場合、能動消音制御部２００は再生音場を限定するのに最適な再生用音源と制御用付加音源を、それぞれ再生用音源データテーブル１８と制御用音源データテーブル１９から選択する選択部１７を備える。

第１実施形態と同様に、スピーカ１４とスピーカ１６との間の距離は距離センサ１５により検出される。

本実施形態では、能動消音によって再生領域を限定する場合、音源間の距離によって、再生音場を限定可能な周波数と不可能な周波数が存在することに対処する。このため、機器の筐体構造等に応じて想定される音源間距離のとり得る値に関し、再生用の音源を再生用音源データテーブル１８に格納し、該再生用音源に対応する付加音源を制御用音源データテーブル１９にあらかじめ格納しておく。選択部１７は、距離センサ１５により検出された距離に応じて適切な再生音源を選択するとともに、これに対応する付加音源を制御用音源データテーブル１９から読み出し、スピーカ１６に供給する。

図５は、本実施形態が適用された折りたたみ式携帯電話機を示している。同図に示すように５０，５１にスピーカが設置されている。この場合、図のように携帯電話機のディスプレイ部５２及びキーボード部５３の長さをともにｄとすれば、二つのスピーカ間距離Ｒは、ディスプレイ部５２及びキーボード部５３の開き角度θを用いて、以下の式で決定することができる。

二つのスピーカのうち、片方の音源を音源再生用とし、もう片方の音源を制御用音源再生用とする。また、それぞれの音源からユーザーまでの距離をそれぞれｒ０、及びｒ１とすると、ユーザーの位置における音圧は以下の式で算出することができる。

ただし、ρは空気の密度、ｃは音速、ｋは波数、Ｑｓは音の強さを表す。

この式を用いて、再生音が２０００Ｈｚ、携帯電話機のディスプレイ側及びキーボード側のそれぞれの長さを８ｃｍ、開き角度を１４０°とした場合における音場制御のシミュレーション結果を図６に示す。同図に示すように、概ね３つの減音領域Ａ１，Ａ２，Ａ３が得られており、これら減音領域と再生音の領域とに音場を完全に区別することができる。減音領域Ａ１，Ａ２，Ａ３においては、１０ｄＢ前後の音圧低下量が得られている。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る音場制御装置の構成は図１に示した第１実施形態と同様である。第３実施形態は、再生用の音源をユーザーが決定できるようになっている。再生用の音源が再生用音源データテーブル５内に用意されている音源の中からユーザから選択された場合は、距離センサ２により検出された音源間距離を基に、制御を行うのに最適な音源を同じ音源データテーブル５内から選択し、消音制御をする。また、再生用の音源が配信サイト等の外部から導入されるようにしてもよい。この場合、検出された音源間距離を基にユーザーが決定した再生音源の振幅と位相を調整部４で調整し制御を行う。制御の効果は、上記第１の実施形態と同様の式を用いて算出され、その効果は図６に示したものと同様となる。

（第４実施形態）
図７は本発明の第４実施形態を示すブロック図である。第４実施形態は、第１実施形態で説明した音場制御装置において、当該機器を使用しているときの周囲の状況の変化に併せて安定した再生領域制御を行うため、音圧を検出するためのエラーセンサ２５と、このエラーセンサ２５で検出された音圧を最小とするための適応フィルタ２６をさらに備える。音源の再生及び能動消音制御が行われている間に、周囲音場の変化をエラーセンサ２５で検出し、その検出された変化を基に適応フィルタ２６によって制御用の音源の振幅を位相をリアルタイムで更新する。

第４実施形態によれば、周囲の音場が頻繁に変化する場合にも所要の効果を達成できる。このような第４実施形態は、第１実施形態のみならず第２および第３実施形態においても組み合わせて実施可能である。

なお、主音源を再生するスピーカと、制御用付加音源を再生するスピーカはそれぞれ複数設けられても良い。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１実施形態に係る携帯型電子機器に適用され、能動消音による音場制御機能を実現する音場制御装置を示すブロック図音源間距離から音圧低下量を求めるための式を説明するための図音源間距離から音圧低下量を求めるための別の式を説明するための図本発明の第２実施形態に係る音場制御装置を示すブロック図第２実施形態が適用された折りたたみ式携帯電話機を示す図音場制御のシミュレーション結果を示す図本発明の第４実施形態を示すブロック図

符号の説明

１…音源再生用スピーカ、２…距離センサ、３…制御用付加音源スピーカ、４…調整部、５…再生用音源データテーブル、１００…能動消音制御部

Claims

第１の筐体部に設けられ、主音源を再生する第１のスピーカと、
前記第１の筐体部に対して相対的に可動する第２の筐体部に設けられ、制御用付加音源を再生する第２のスピーカと、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を検出する距離センサと、
前記距離センサにより検出された距離に応じて、前記主音源の音声データの振幅および位相を調整することにより制御用付加音源の音声データを生成する調整部と、
前記主音源の音声データを前記第１のスピーカに供給し、前記調整部により生成された制御用付加音源の音声データを前記第２のスピーカに供給する制御部とを具備する音場制御機能を備えた携帯型電子機器。
第１の筐体部に設けられ、主音源を再生する第１のスピーカと、
前記第１の筐体部に対して相対的に可動する第２の筐体部に設けられ、制御用付加音源を再生する第２のスピーカと、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の異なる距離毎に、前記主音源の音声データと、該主音源の音声データに対応する制御用付加音源の音声データとを記憶するデータテーブルと、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を検出する距離センサと、
前記距離センサにより検出された距離に応じて、前記主音源の音声データと、該主音源の音声データに対応する制御用付加音源の音声データとを前記データテーブルから読み出し、該主音源の音声データを前記第１のスピーカに供給し、該制御用付加音源の音声データを前記第２のスピーカに供給する制御部とを具備する音場制御機能を備えた携帯型電子機器。
周囲音場の音圧を検出する音圧センサと、
前記音圧センサにより検出された音圧に従って前記制御用付加音源の音声データを適応的にフィルタ処理する適応フィルタ部とをさらに具備する請求項１または２記載の携帯型電子機器。