JP2006229738A

JP2006229738A - 無線接続制御装置

Info

Publication number: JP2006229738A
Application number: JP2005042560A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takasaki; 厚志高崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】無線による音声入出力装置の利便性の向上。
【解決手段】ＵＷＢの様な数ｃｍオーダーでの距離計測が可能で、かつ、小型軽量な無線システムを大画面ディスプレイシステムに搭載する事で、付随する音声入出力装置及びユーザーの位置検出が可能となり、環境に合わせた音場環境設定の自動化や、ユーザーの移動にあわせてリアルタイムに音場環境設定を更新する等が可能となり、利便性や臨場感の向上をはかることが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、距離測定機能を有する無線通信方式を採用し、音声入出力機能を備えたデータ通信システムに関するものである。

無線による距離測定技術の普及が見込まれている。空間的に隔てられた物体間の距離を測定する無線技術としては、ミリ波を用いたレーダーシステムがあり、自動車の車間センサーなどにおいて実用化が進んでいる。また、赤外線やレーザー等、複数の距離測定技術が実用化されている。しかしながら、これらの技術はシステム規模がある程度大きくなるため、距離測定専用のシステムとして構築される場合が多い。また、自動車の車載レーダーのように、ある程度大きな他の機器システムの一部としての利用、あるいは特定用途向けに限定した構成にすることでシステムの小型、軽量化を図る工夫もされている。

これらのシステムは、測定時の測定対象への方向決めは使用者が目視などによって特定するか、全方向を走査することで所望の方向を発見するなどの必要があり、距離測定の為の準備作業に煩雑さがある。小型の距離測定システムとしては、カメラのオートフォーカス装置が一般的だが、ファインダーからの目視によって測定対象への方向を特定しなければならない点は同様である。

一方、次世代通信技術の一つとして研究が進んでいるＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）通信においては、その機能的特長の一つとして数ｃｍ単位での距離測定が期待されている。ＵＷＢは距離測定技術のみならずデータ通信方式としても有効な技術であり、ＰＣや家電製品等の一般家庭向けの情報機器への搭載を目論み、小型、軽量化を主眼に置いた規格策定が進んでいる。実用化のあかつきには、これら情報機器類の通信インターフェースの一つとして内蔵される事が予想される。

ＵＷＢの使用周波数帯域は当初６ＧＨｚ程度まで、その後１０ＧＨｚまでの拡張が予定されているが、数ＧＨｚ程度までの周波数を用いた無線通信の場合、ミリ波や赤外線、レーザーなどに比べて直進性が低いため、反射や回折等により遮蔽物を隔てての通信が可能であり、無指向性のアンテナを用いることで、通信方向の特定作業も軽減される。また、複数の機器間での距離測定結果から、通信方向の算出も可能である。

又、従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２と特許文献３をあげることが出来る。
特開２００３−１３４５５５号公報特開２００４−１６５９６２号公報特表２００４−５０１３５１号公報

ＵＷＢシステムの実現により、将来的に民生用情報機器に距離測定機能が搭載されるであろう事が期待されているものの、今のところ民生情報機器類に付加機能として距離測定機能を搭載した製品は実在していない。自動車における追突防止の為のレーダー装置の様な、明確な使用目的が提示されていないため、単に測距それ自体を目的とした距離測定機能となってしまう可能性がある。そこで、情報機器に距離測定機能を搭載することで実現可能な新たな応用技術を以下に提案する。

本発明の第１の請求項によれば、複数の音声出力部を有する主端末と、移動可能な可搬型端末を含む情報機器システムにおいて、各端末に距離測定機能を有する無線通信方式と、該無線通信方式、もしくは他の無線通信方式によりユーザーデータ通信を行う事が可能な送受信機能を持つ、複数の端末群からなるデータ通信システムであって、該システム内の主端末には、距離測定の為の通信部が複数搭載され、概複数の距離測定通信部における、他のシステム端末との距離測定の結果から、対向する各端末までの距離と、その対向する方向を特定可能なデータ通信システムにおいて、前記計測された距離データ及び方向データに基づき、該主端末の複数の音声出力部の出力レベル及び出力位相、それらに付随する他の機能を制御する無線データ通信システムを、例えば主端末として大画面ディスプレイ装置、可搬型端末としてユーザー位置検出の為の小型端末（リモコンなどに搭載）からなるシステムに適用することで、位置検出装置を持ったユーザーの位置に合わせた最適な音場設定が簡易に実現可能なだけでなく、ユーザーの移動に追従して最適な音場設定を再構築することも容易に実現するという付加価値を提供することが可能となる。

本発明の第２の請求項によれば、主端末と、複数の音声出力部を有する移動可能な可搬型端末を含む情報機器システムにおいて、各端末に距離測定機能を有する無線通信方式と、該無線通信方式、もしくは他の無線通信方式によりユーザーデータ通信を行う事が可能な送受信機能を持つ、複数の端末群からなるデータ通信システムであって、該システム内の可搬型端末には、距離測定の為の通信部が複数搭載され、概複数の距離測定通信部における、主端末との距離測定の結果から、対向する主端末までの距離と、その対向する方向を特定可能なデータ通信システムにおいて、前記計測された距離データ及び方向データに基づき、該可搬型端末の複数の音声出力部の出力レベル及び出力位相、それらに付随する他の機能を制御する無線データ通信システムを、例えば主端末として大画面ディスプレイ装置、可搬型端末として無線ヘッドフォンからなるシステムに適用することで、無線化によりリスニングポジションの空間的な自由度が高まるだけでなく、ヘッドフォンを使用するユーザーのディスプレイとの距離や相対する方向に合わせて、左右の音声出力レベルや出力位相を変化させる事が可能となり、より臨場感のある音場を再現するという付加価値を提供することが可能となる。

本発明の第３の請求項によれば、請求項１ないし２に記載の無線データ通信システムに関し、該システム内の複数の端末に、音声入力を行うマイクロフォン機能を含み、概マイクロフォン機能より入力された音声データに、概システムの距離測定機能により計測された、音声データの入力された端末の距離データ及び方向データを関連付け、概音声データが再生される際の出力レベル及び出力位相、それらに付随する他の機能を制御する無線データ通信システムを、例えば主端末として大画面ディスプレイ装置、可搬型端末としてワイヤレスマイクからなるテレビ会議システムに適用する事で、通常のステレオ音声として、音場全体の中での各発言者の位置を再現出来るだけでなく、特定の発言者の音声のみをクローズアップしたり、実際の配置とは無関係に発言者の配置を変更して音場を再現できるなどの付加価値を提供することが可能となる。

以上説明したように、複数の音声出力部を有する主端末と、移動可能な可搬型端末を含む情報機器システムにおいて、各端末に距離測定機能を有する無線通信方式と、該無線通信方式、もしくは他の無線通信方式によりユーザーデータ通信を行う事が可能な送受信機能を持つ、複数の端末群からなるデータ通信システムであって、該システム内の主端末には、距離測定の為の通信部が複数搭載され、概複数の距離測定通信部における、他のシステム端末との距離測定の結果から、対向する各端末までの距離と、その対向する方向を特定可能なデータ通信システムにおいて、前記計測された距離データ及び方向データに基づき、該主端末の複数の音声出力部の出力レベル及び出力位相、それらに付随する他の機能を制御する無線データ通信システムを、例えば主端末として大画面ディスプレイ装置、可搬型端末としてユーザー位置検出の為の小型端末（リモコンなどに搭載）からなるシステムに適用することで、位置検出装置を持ったユーザーの位置に合わせた最適な音場設定が簡易に実現可能なだけでなく、ユーザーの移動に追従して最適な音場設定を再構築することも容易に実現するという付加価値を提供することが可能となる。

また、主端末と、複数の音声出力部を有する移動可能な可搬型端末を含む情報機器システムにおいて、各端末に距離測定機能を有する無線通信方式と、該無線通信方式、もしくは他の無線通信方式によりユーザーデータ通信を行う事が可能な送受信機能を持つ、複数の端末群からなるデータ通信システムであって、該システム内の可搬型端末には、距離測定の為の通信部が複数搭載され、概複数の距離測定通信部における、主端末との距離測定の結果から、対向する主端末までの距離と、その対向する方向を特定可能なデータ通信システムにおいて、前記計測された距離データ及び方向データに基づき、該可搬型端末の複数の音声出力部の出力レベル及び出力位相、それらに付随する他の機能を制御する無線データ通信システムを、例えば主端末として大画面ディスプレイ装置、可搬型端末として無線ヘッドフォンからなるシステムに適用することで、無線化によりリスニングポジションの空間的な自由度が高まるだけでなく、ヘッドフォンを使用するユーザーのディスプレイとの距離や相対する方向に合わせて、左右の音声出力レベルや出力位相を変化させる事が可能となり、より臨場感のある音場を再現するという付加価値を提供することが可能となる。

さらには、上記無線データ通信システムに関し、該システム内の複数の端末に、音声入力を行うマイクロフォン機能を含み、概マイクロフォン機能より入力された音声データに、概システムの距離測定機能により計測された、音声データの入力された端末の距離データ及び方向データを関連付け、概音声データが再生される際の出力レベル及び出力位相、それらに付随する他の機能を制御する無線データ通信システムを、例えば主端末として大画面ディスプレイ装置、可搬型端末としてワイヤレスマイクからなるテレビ会議システムに適用する事で、通常のステレオ音声として、音場全体の中での各発言者の位置を再現出来るだけでなく、特定の発言者の音声のみをクローズアップしたり、実際の配置とは無関係に発言者の配置を変更して音場を再現できたり、これらの制御に加えて撮影の為のカメラ部の動作制御や、指向性スピーカーの方向制御等、付随するさまざまな機器の制御も可能となるなどの付加価値を提供することが可能となる。

以上の効果は、実施例１〜３において示したとおり、通常想定される使用形態に比べ、大きな付加価値となり得る機能向上である。

（実施例１）
以下に本発明の実施例を説明する。

図１は本発明を適用した大画面ディスプレイシステムである。ディスプレイ本体１０１には測距の為の無線部が２セット搭載され、それぞれのアンテナがディスプレイ本体１０１の両端に配置されている。２つの無線部は、それぞれがユーザーの移動に追従して測距が出来ればよいので、無線部の処理速度が十分高速であれば、アンテナ部のみを２つにし、１つの無線機能部を時分割で切り替えて使用する方式でも構成可能である。測距の為の無線方式はここではＵＷＢとするが、指向性を限定せず数ｃｍ程度の分解能が取れるものであれば方式は限定しない。

大画面ディスプレイシステムはディスプレイ本体１０１に搭載されたスピーカー以外に、外部スピーカー１０２〜１０５を含むものとする。これらを四方に配置することによりサラウンドシステムとしての音場再現が可能なものである。外部スピーカーの数はここでは４つとするが、特に数を限定するものではなく、それ以上でもそれ以下でもかまわない。各外部スピーカーには測距の為の無線部が搭載され、自身以外の各端末との距離を測定することが可能となっている。また、本実施例においてはディスプレイ本体１０１からの音声データそのものもＵＷＢ無線方式で通信する構成とする。これにより、オーディオシステムとしての結線作業を簡略化することが可能となるが、本発明を適用するにあたっては音声データ自体の通信方法に制限を加えるものではないので、別途有線により接続する構成としても問題ない。

各外部スピーカー１０２〜１０５が、それぞれディスプレイ本体１０１との距離測定を行うことで、ディスプレイ本体１０１に対するそれぞれの位置関係が情報として蓄積される。ディスプレイ本体１０１が３０インチであるとすれば、その横幅は７０ｃｍ以上はあり、搭載された２つの無線部それぞれが行う測距分解能に対して十分な距離を持って配置されることになるので、あらかじめ確定しているディスプレイ本体１０１の２つの無線部間の距離情報と合わせた三角法により、対象となる外部スピーカーの配置情報が取得可能である。さらに、各外部スピーカー１０２〜１０５同士の間でも測距をすることで、前記位置関係情報の補正が可能となり、より精度の高い位置情報が取得可能となる。これら配置情報に基づいて、ディスプレイ本体１０１では各スピーカー毎の出力と位相を個別に制御する。

ユーザー端末１０６は制御用のリモコン端末で、大画面ディスプレイシステムの動作を制御することに加えて、搭載された測距用の無線部を用いて各端末との距離を測定することが可能となっている。ユーザー１０７がユーザー端末１０６を携帯する事により、大画面ディスプレイシステムはユーザー１０７の位置情報を取得することが可能となり、前述の各スピーカーの配置情報と合わせて、音場空間内のユーザーの位置を特定することができる。これにより、例えば外部スピーカー１０５の距離が他のスピーカーよりも離れている時には外部スピーカー１０５の出力をその分大きくしたり、ユーザー１０７の位置が左右のスピーカー配置に対してどちらかに偏っている場合には、その距離に応じて左右のスピーカーの位相差を調整してユーザー１０７の位置でバランスが最適となるようにする、などの制御が可能となる。このように、得られた位置情報に基づいてディスプレイ本体１０１及び外部スピーカー１０２〜１０５の各スピーカーの出力及び位相を変更する事で、ユーザー１０７の位置に合わせた最適な音場再現が可能となる。

複数スピーカーによる音場環境の最適化の為には、各スピーカーの配置を厳密に定める事が必要で、さらにその環境下で最適なリスニングポイントとなるのは、それらスピーカーに囲まれた中のごく狭い範囲のみである。しかしながら、実際には、音場環境を構築する室内に配置された他の什器や室内空間の構造などの制限から、各スピーカーの配置やユーザーがディスプレイを閲覧可能な位置の自由度等が低く、それらに合わせて各スピーカーの出力や位相のバランスを個別に設定する作業が必要となる。これら環境設定は各スピーカー及びユーザーの位置関係からあらかじめ算出することは可能であり、実際の配置情報を取得する手段を持つ事で、その情報に基づいた設定情報を読み出す手法で容易に簡略化可能である。本発明を適用することで、実環境でのスピーカー及びユーザーの位置情報の取得が可能となり、音場環境の最適設定を自動化する事が可能となる。

図２を用いて本実施例の別の特徴を示す。前述の手法により各スピーカーの配置に合わせて最適化された大画面ディスプレイシステム２０１のリスニングエリアを２０２とする。ここでは簡略化の為に外部スピーカーは図示しない。リスニングエリア２０２内において、図示しないユーザー端末を持ったユーザーが位置２０３から２０４に移動したとする。この時、大画面ディスプレイシステム２０１は位置２０３でのリスニングに最適化された音場設定での出力２０５から、新たに位置２０４でのリスニングに適した音場設定での出力２０６に切り替えることで、ユーザーがリスニングエリア２０２内で最適なリスニングポイントから外れてしまった場合でも、改めてユーザーの移動に追従して音場設定を更新することが可能である。更に、ユーザーがリスニングエリア２０２から外れた位置２０７に移動した場合、スピーカーの出力２０８を大幅に下げる、あるいは消音するなどの動作も可能である。これにより、緊急な用件で大画面ディスプレイシステム２０１が設置された部屋とは別の部屋に移動した場合等には、不必要に大音量になるような弊害も防ぐことが可能である。

個々の端末間の測距方法そのものに関しては、搭載された無線部の方式によるものとし、説明は省略する。個別に得られた距離情報からユーザー位置を特定する方法に関して、図３を用いて概略を説明する。

大画面ディスプレイシステムのディスプレイ本体３０１とユーザー３０２が携帯する端末３０３との位置関係の概略を図の様な状態だとする。ディスプレイ本体３０１に搭載された２つの無線部のアンテナ３０４及び３０５からの測距情報をそれぞれ３０６、３０７とする。アンテナ３０４から距離３０６離れた端末が存在する可能性があるのは、アンテナ３０４を中心とした半径３０６の円周３０８上のいずれかであり、同様にアンテナ３０５から距離３０７はなれた端末が存在する可能性があるのは、アンテナ３０５を中心とした半径３０７の円周３０９上のいずれかである。この２つの条件を満たすポイントがユーザー端末３０３の位置となる。ただし、前記２つの条件のみからでは、鏡像イメージとして位置３１０に存在する可能性も有り得るが、ディスプレイ本体３０１の画面方向との関係からこの可能性は否定することが可能である。あるいは、大画面ディスプレイシステムの外部スピーカーの一つ３１１とユーザー端末３０３との測距情報３１２をさらに適用することによっても一意的に定まる。

以上の手法により各外部スピーカーの配置情報も同様に定まるので、それらを全て網羅した相対的な位置情報として保存することで、各スピーカー位置の中でのユーザーの位置を検出することが可能となる。スピーカーの位置に関しては、前述のディスプレイ方向との関係で鏡像イメージの可能性は否定できることから、初期設定時の情報量の少ない状態においても、先にスピーカー配置を特定することで、後のユーザー位置検出にはディスプレイ背面などの位置においても検出可能である。

次に、位置情報の保存方法の例を図４に示す。各端末間の距離情報から、図の様なマトリクス状のセル配置での位置を算出して、Ａ−１等のセル番号として位置情報を保存する。ユーザーの位置は逐一変わる可能性があるのに対して、各スピーカーの配置は一旦決定され後は変更の頻度は低いため、このような置き換えをすることで、位置情報に関する演算量を抑えることが可能である。ディスプレイ本体では、この位置情報に基づいて、各スピーカーの音響設定を最適な状態に制御する。位置情報の保存方法は他にも多種多様な方法が考えられるが、本実施例はその一例に過ぎず、これに限定するものではない。

ディスプレイ本体の位置を４０１、各外部スピーカーの位置を４０２〜４０５とする。この例においては、実際の音場空間での構造上の制約等から、左後方スピーカーの位置４０４に対して右後方スピーカーの位置４０５が手前に配置されてしまっている為、最適なリスニングポイントを設定可能な位置は図中の４０６〜４３３の領域となる。検出されたユーザー位置情報がこの領域内であれば、各スピーカーの音響設定をユーザー位置に適した状態に変更することが可能である。一方、ユーザーが位置４３４の様に、リスニングポイントから外れた位置に移動したことを検出した場合、図２で説明した通り、音量を下げるなどの制御を行う。

リスニングポイント外での制御を一律に消音設定などにしてしまう場合は、リスニングポイントから外れた領域に関しては一つの領域としてしまう配置でもかまわない。また、リスニングポイント外の領域をリスニングポイント領域の中心からの距離に応じて数段階程度にグループ分けし、距離に応じて段階的に消音していく、といった構成でもかまわない。

音響設定変更の手順を図５及び図６を用いて説明する。図５はユーザーの現在位置を把握するための追尾動作のフローチャートを示す。大画面ディスプレイシステムの本体無線部においてユーザー端末の存在が確認されると、５０３でユーザー位置追尾動作が開始される。ユーザー位置追尾動作は、以下の手順により、基本的にユーザー端末との無線接続が確立されている限りは繰り返されるものとするが、ユーザー端末との最初の無線接続の確立手順や、無線接続が途絶えた場合の処理などは別途定義されているものとして、ここでは省略する。

ユーザー位置追尾の為の情報として、暫定位置情報５０２と確定位置情報５０３を内部メモリ領域に保存している。暫定位置情報５０２にはＰ０及びＰ１の２つの格納領域が存在し、確定位置情報５０３には一つの格納領域Ｆ０が存在するとする。それぞれの値の初期値は何らかの定まった値、もしくは前回起動された時の状態を保持しているものとする。

まず最初にユーザー位置特定の為、ユーザー端末までの距離測定５０４を行う。測定された結果から、前述の図４で示したマップ上での位置を５０５で算出する。次に５０６で暫定位置情報５０２のＰ０の値をＰ１の領域にコピーし、新たに測定されたユーザー端末の位置を保存するため、算出された位置情報を５０７の手順でＰ０の領域に保存する。この結果、暫定位置情報５０２の保存領域には、Ｐ０に現在の位置情報、Ｐ１に一つ前の測定時の位置情報が格納されることになる。その後、５０８でＰ０とＰ１の値を比較することで、位置情報に変化があったか、すなわちユーザー端末が移動したかどうかを判定する。

判定の結果、Ｐ０とＰ１が異なった場合、ユーザー端末は移動中であると判断し、タイマー５０９で一定時間動作を中断した後、ユーザー端末までの距離測定５０４の手順に戻って以後の動作を繰り返す。一方、５０８の判定の結果、Ｐ０とＰ１が等しい場合は、ユーザー端末は移動を終了し特定の位置に停止していると判断し、現在の位置情報を確定位置情報とする為、Ｐ０の値をＦ０の領域にコピーした上で、音響設定５１１の動作フローを起動する。その後、判定結果が異なった場合と同様に、タイマー５０９で一定時間動作を中断した後、ユーザー端末までの距離測定５０４の手順に戻って以後の動作を繰り返す。

図６は音響設定の処理手順に関するフローチャートである。音響設定の為の情報として、図５のユーザー位置追尾手順により保存された確定位置情報６０２に加え、音響設定位置情報６０３を内部メモリ領域に保存している。図５で説明した手順により音響設定手順が起動されると、６０４で確定位置情報Ｆ０の読込み、６０５で音響設定位置情報Ｓ０の読込みが行われる。６０６でＦ０とＳ０の値の比較判定が行われ、両者が同じである場合、ユーザー端末はまったく移動していないと判断され、現在の設定を変更することなく、６０９で本手順は終了する。比較判定の結果、Ｆ０とＳ０が異なる場合、現在の設定位置とは異なる位置でユーザーが停止していると判断し、新たな位置での音響設定を行うため、まず６０７で現在位置Ｆ０がリスニングエリア内であるかを判定する。ユーザー端末の位置がリスニングエリア外と判定された場合は、６０８で全スピーカーの出力を下げる制御を行う。ユーザー端末の位置がリスニングエリア内であれば、新たな位置に合わせた音響設定に更新する手順を呼び出し、６１１で確定位置情報Ｆ０の値を音響設定位置情報Ｓ０にコピーして、音響設定手順を終了する。各スピーカーの出力値等、具体的な音響設定更新の内容に関しては省略する。

以上の手順により、一定時間間隔でユーザー端末の位置を追尾し、ユーザー端末が停止している時のみ、音響設定を変更する様にすることが可能で、移動中に不必要に音響設定が変更されるのを防ぎつつ、ユーザーの移動に応じて音響設定を更新することが可能となる。

図５において、暫定位置情報５０２の格納領域をＰ０及びＰ１の２値としたが、格納領域を更に増やし、判定基準とする、同じ測定データが連続する回数を変更することで、判定基準に幅を持たせることが可能であり、また、さらにタイマー５０９の動作時間を調整することで、ユーザーの移動に対しての設定変更の反応速度を加減する事も可能である。

本実施例では、簡略化のため、ユーザー端末がリスニングエリア外に出た時の判定を一律としているが、図６の６０８以降の手順をさらに条件分岐させることで、段階的なボリュームダウン設定等も可能である。

（実施例２）
以下に本発明の第２の実施例を説明する。

図７は本発明を適用した大画面ディスプレイシステムとその接続相手となるワイヤレスヘッドホンを示す図である。

ディスプレイ本体７０１には距離測定の為の無線部が搭載されており、アンテナ７０２を通して対象端末との距離測定を行う。ユーザー７０３の装着するワイヤレスヘッドホン７０４には２つの無線部７０５及び７０６が搭載され、ディスプレイ本体７０１との距離測定が可能となっている。２つの無線部７０５及び７０６は、ワイヤレスヘッドホン７０４の両端部に配置されることにより、２０ｃｍ程度の空間的距離を確保することが可能である。その為、測距精度が数ｃｍであれば、２つの無線部７０５及び７０６とディスプレイ本体７０１との距離差を測定することは可能であり、ユーザー７０３がディスプレイ本体７０１に対してどの方向に向いているのかをある程度判定可能である。方向判定方法に関しては後述図８において説明する。

本実施例においては、ディスプレイ本体７０１からの音声データそのもののもＵＷＢ無線方式で通信する構成とするが、別の無線方式を用いても構わない。また、音声データの通信には有線を用いる方法でも構わないが、ユーザーの位置とディスプレイ本体との距離が離れることやユーザー位置が移動することで本発明の特徴がより発揮される為、接続ケーブルの長さはそれ相応のものが好ましい。

ワイヤレスヘッドホン７０４の２つの無線部７０５及び７０６は、ユーザーの移動に追従して測距が出来ればよいので、無線部の処理速度が十分高速であれば、アンテナ部のみを２つにし、１つの無線機能部を時分割で切り替えて使用する方式でも構成可能である。測距の為の無線方式はここではＵＷＢとするが、指向性を限定せず数ｃｍ程度の分解能が取れるものであれば方式は限定しない。

定期的にディスプレイ本体７０１とワイヤレスヘッドホン７０４の間で測距を行うことで、ユーザー７０３の移動をその方向を含めて追従することが可能である。ワイヤレスヘッドホンへの音声データの音量及び左右の位相差の制御により、ユーザー７０３は、はじめは７０６の方向から７０７の音量で音声を聞いているが、測距の結果、位置７０８への移動が検出されると、新たな音響設定への更新が行われ、７０９の方向から７１０の音量で聞こえる様になる。更にユーザーがディスプレイ本体から遠距離にある位置７１１まで遠ざかると、新たな音響設定への更新が行われ、７１２の方向から７１３の音量で聞こえる様になる。

音量や位相差による方向の設定は、必ずしも実空間に合わせる必要は無く、ある程度の距離に到達するまでは音量は一定であったり、ユーザーがディスプレイに対して背面を向いている時は音量と方向設定を一定にするなど、制御の仕方は様々なものが考えられる。また、複数のユーザーが使用する場合、各ユーザーごとに変更方法を変えることも可能である。

図８は本実施例のディスプレイ本体とワイヤレスヘッドホンの対向する方向の特定方法を説明するものである。

ディスプレイ本体のアンテナを８０１、ワイヤレスヘッドホンのアンテナを８０２、８０３とし、両者が図８の様な位置関係にあったとする。ディスプレイ本体８０１への方向を、ワイヤレスヘッドホンの正面方向から時計回りに測った角度８０４をθ、ワイヤレスヘッドホンの中心からディスプレイ本体までの距離８０５をＲ、ワイヤレスヘッドホンの中心から左右のアンテナまでの距離８０６をｒとする。ワイヤレスヘッドホンのアンテナ８０２からディスプレイ本体のアンテナ８０１までの距離８０７をｄ１、同様にアンテナ８０２と８０１との距離８０８をｄ２とすれば、２つの余弦定理

より、ｄ１とｄ２の距離差が算出可能である。ここで、測距の分解能を１０ｃｍ及び５ｃｍとした場合に算出される、距離差とその時のθの値の関係を示すのが図１２である。これにより、分解能を１０ｃｍとした場合、およそ前後左右に４方向、分解能５ｃｍとした場合は８方向の識別が可能となることがわかる。ただし、分解能１０ｃｍの場合の距離差１０ｃｍとなる角度範囲が狭い為、距離差０と同等とみなした。また、左右の識別はｄ１−ｄ２の符号で判定できる。

２つの測距データのみから上記演算及び符号判定を行っただけでは、鏡像イメージとなる前後方向の識別は不可能であるが、実用上は最初の距離測定時に必ず前方向を向いていること等の簡易なキャリブレーション手順によりこれを識別することは容易であり、以後は定期的に測距してユーザーの動きに追従することで、前後の判定を行うことは可能である。また、ディスプレイ本体側に複数の測距アンテナを配置することでも対応可能である。

ユーザー追尾や音響設定の手順に関しては、実施例１と同様なものとして、説明は省略する。

以上の手順により、ワイヤレスヘッドホンを装着したユーザーの位置やディスプレイに対しての方向に応じて、ワイヤレスヘッドホンへ送信する音声データの音量や方向性の制御を行うことが可能となる。

動画像データの視聴時には、通常のスピーカー出力による音響制御では画面位置に対して固定的な音場空間が再現可能であるのに対して、ヘッドホンによる視聴はユーザーの姿勢に対して固定的になってしまうため、ユーザーの動きに追従して、音場空間と画面位置との相関が低く、その為臨場感が薄れてしまう。本実施例の適用により、ユーザーの動きに関わらず画面位置に固定的な音場空間が形成可能であり、より臨場感の増した音声配信が可能となる。

（実施例３）
以下に本発明の第３の実施例を説明する。

図９は本発明を実施した、ワイヤレスマイクと大画面ディスプレイからなるＴＶ会議システムを示す図である。本実施例においては会議室Ａから会議室Ｂへのデータ通信についてのみ説明するが、両会議室に置かれたＴＶ会議システムは機能的には同様の構成のものとする。また、両会議室間の通信回線自体には言及しない。

会議室Ａに設置された大画面ディスプレイ９０１には、２つの無線部が搭載され、ワイヤレスマイク９０２及び９０３それぞれとの距離測定により、各ワイヤレスマイクのディスプレイに対しての距離と方向を測定可能である。距離測定及び方向測定の手順に関しては、実施例１及び２に記載の手順に準じるものとする。２つのワイヤレスマイク９０２及び９０３は、個別に使用者の発言を入力する為のものであり、それぞれユーザー９０４及び９０５が主として使用するものとする。また、大画面ディスプレイ９０１には撮影の為のカメラ部９０６が備え付けられており、必要に応じてパン、チルトの撮影方向やズームによる画角サイズの制御が可能な構成になっている。

はじめに距離測定を行い、各ワイヤレスマイクの大画面ディスプレイに対する配置情報を取得することで、それ以後、各ワイヤレスマイクからの入力音声には、当該ワイヤレスマイクの位置情報も付加された形で、カメラ部９０６での撮影データとともに、会議室Ｂ側のＴＶ会議システムに転送される。会議室Ｂでは、転送された画像データが大画面ディスプレイ９０７に映し出されるとともに、付加された位置情報に基づいた音場空間の制御を伴って、音声データが再生される。音場空間の制御方法は、例えば再生画像に対して右方向に位置しているマイクからの入力はは右側から聞こえる様に再生する、等であるが、必ずしも実際の配置情報に等しくする必要は無く、特定のマイクからの入力に関しては常に中位的に再生するなどしても良い。それらの制御により、会議室Ｂのユーザー９０８、９０９にとってより臨場感のある動画像となって配信される。

図１０においては、上記音場空間制御に加え、更に撮影用のカメラの動作を制御する場合の例を示す。会議室Ａにおいて、大画面ディスプレイ１００１に付属のカメラ１００２は、はじめユーザー１００３の発言に合わせて撮影方向及び画角を調整している。あらかじめ距離測定によりユーザー１００２までの距離とその方向が認識可能である為、そこから算出される最適な撮影状態にカメラを制御する事が可能となる。この時、会議室Ｂにおいては、大画面ディスプレイ１００４上にはユーザー１００３の姿が中心となった画像１００５が表示され、音声データ１００６は音場空間的には中位的な設定で再生されることになる。この場合、撮影画像はユーザー１００３にクローズアップされた状態であるので、ユーザー１００３の実際の配置関係には関係なく再生することで、音場空間的にもユーザー１００３の発言をクローズアップすることが可能となる。

一方、次の段階ではユーザー１００７が発言を始めたとする。すると、あらかじめユーザー１００７の位置情報を取得済の大画面ディスプレイ１００１側では、カメラの撮影方向及びズームを１００８の様な状態に変更し、ユーザー１００７を構図内に含む形での撮影を行う。撮影状態の遷移手順としては、初めからユーザー１００７をクローズアップした画像に変更しても構わないが、ユーザー１００３とユーザー１００７が同時に撮影できるように画角を広げた状態を一定時間維持し、その後もユーザー１００３の発言が続かないようならば、改めてユーザー１００７をクローズアップする状態に変更することで、表示画像の急激な変化を防いで滑らかな遷移を実現可能である。この時、会議室Ｂでは、表示画像１００９にはユーザー１００３とユーザー１００７が共に表示されている状態であり、この状態ではユーザー１００７が画面に向かって右側に位置しているので、ユーザー１００７の発言が右側から聞こえる様な音場空間設定に変更しすることで、画像と音声の相関の取れた、臨場感のある動画像を再生可能となる。

図１１を用いて本実施例の別の特徴を示す。ＴＶ会議システムのディスプレイ本体１１０１に付属するスピーカーとして、指向性の鋭いスピーカー装置を用いる場合、音声データに付随する位置情報に基づいて、その指向性の方向を制御することも可能である。拡声器の様な反射構造体を持つスピーカー装置の場合、その正面方向に対してはより遠距離までの到達を可能とするが、横方向に対しては音量レベルが小さくなり聞き取り難くなるという特性がある。これを複数組み合わせることで、特定方向のみに音声出力をクローズアップすることが可能である。これをＴＶ会議システムに適用することで、例えば入力音声に対して別の言語で同時通訳を行い、実際の音声出力の際には、通訳の必要なユーザーの方向にのみ出力を絞ることで、イヤホンによる別音声の配信の様な煩わしさを軽減することが可能となる。

ＴＶ会議システム１００１に付属する指向性スピーカー１１０２〜１１０５は、特定方向のみに出力指向性を持つもので、互いに異なる方向に配置されることで、全体として全方向を網羅できるように配置される。ここでは４つのスピーカーから構成されるが、この数に限定するものではない。ＴＶ会議システムの動画像として配信されたデータには、特定言語に翻訳された音声データが付随している。翻訳システムそのものは省略するが、機械語による自動翻訳でも、通訳担当者による同時通訳を同時記録したものでも構わない。聞き手側となるユーザーの用いている、図示しないマイクロフォンには、各ユーザーの主言語情報が別途関連付けられており、測定されたユーザー位置情報に基づいて、各ユーザーごとに適切な言語による音声データを選択し、所望の方向に配置された指向性スピーカーのみを用いて、該当言語での音声データを再生する。

図１１においては、主言語として日本語での音声１１０８がディスプレイ本体１１０１のスピーカーから出力され、また、同時に英語による通訳音声１１０９が、スピーカー１１０４を用いてユーザー１１０７のみに対して出力されている。ユーザー１１０７からは離れた位置にいるユーザー１１０６には、英語による通訳音声１１０９は日本語での音声１１０８に比べて出力が小さい為、主音声の方を聞き取ることが可能である。一方ユーザー１１０７においては、日本語の音声出力もある程度聞こえるものの、主言語である英語の音声が同等以上の出力レベルで配信される為、聞き分けることが可能となる。主音声と副音声ではなく、個別に指向性スピーカーで日本語と英語で配信する構成としても構わない。

ユーザー１１０７が別の場所に移動した場合、定期的な位置測定により現在地データが更新され、新たな位置に対して適切な方向の指向性スピーカーから通訳音声を配信することで、ユーザーはエリア内での自由な移動が可能となり、イヤホン装着に煩わされることも無くなる。

本発明を実施した第１の実施例における大画面ディスプレイ及び外部スピーカー、ユーザー制御端末からなるシステムの構成を示す図。本発明を実施した第１の実施例における別の特徴を示す動作概念図。本発明を実施した第１の実施例における距離情報からユーザー位置を特定する方法に関する概念図。本発明を実施した第１の実施例における位置情報の保存方法を示す図。本発明を実施した第１の実施例における音響設定変更の手順を示すフローチャート。本発明を実施した第１の実施例における音響設定変更の手順を示すフローチャート。本発明を実施した第２の実施例における大画面ディスプレイ及びワイヤレスヘッドホンからなるシステムの構成を示す図。本発明を実施した第２の実施例におけるディスプレイ本体とワイヤレスヘッドホンの対向する方向の特定方法を説明する図。本発明を実施した第３の実施例におけるワイヤレスマイクと大画面ディスプレイからなるＴＶ会議システムの構成を示す図。本発明を実施した第３の実施例におけるワイヤレスマイクと大画面ディスプレイからなるＴＶ会議システムの撮影用のカメラの動作を制御する場合の動作概念図。本発明を実施した第３の実施例におけるワイヤレスマイクと大画面ディスプレイからなるＴＶ会議システムに指向性スピーカーを組み合わせ、その方向を制御する場合の動作概念図である。本発明を実施した第２の実施例における大画面ディスプレイとワイヤレスヘッドホン間の距離測定における、測距分解能と算出される距離差、及び方位角の関係を示すものである。

Claims

複数の音声出力部を有する主端末と、移動可能な可搬型端末を含む情報機器システムにおいて、各端末に距離測定機能を有する無線通信方式と、該無線通信方式、もしくは他の無線通信方式によりユーザーデータ通信を行う事が可能な送受信機能を持つ、複数の端末群からなるデータ通信システムであって、該システム内の主端末には、距離測定の為の通信部が複数搭載され、概複数の距離測定通信部における、他のシステム端末との距離測定の結果から、対向する各端末までの距離と、その対向する方向を特定可能なデータ通信システムにおいて、前記計測された距離データ及び方向データに基づき、該主端末の複数の音声出力部の出力レベル及び出力位相、それらに付随する他の機能を制御することを特徴とする、無線データ通信システム。
主端末と、複数の音声出力部を有する移動可能な可搬型端末を含む情報機器システムにおいて、各端末に距離測定機能を有する無線通信方式と、該無線通信方式、もしくは他の無線通信方式によりユーザーデータ通信を行う事が可能な送受信機能を持つ、複数の端末群からなるデータ通信システムであって、該システム内の可搬型端末には、距離測定の為の通信部が複数搭載され、概複数の距離測定通信部における、主端末との距離測定の結果から、対向する主端末までの距離と、その対向する方向を特定可能なデータ通信システムにおいて、前記計測された距離データ及び方向データに基づき、該可搬型端末の複数の音声出力部の出力レベル及び出力位相、それらに付随する他の機能を制御することを特徴とする、無線データ通信システム。
請求項１ないし２に記載の無線データ通信システムに関し、該システム内の複数の端末に、音声入力を行うマイクロフォン機能を含み、概マイクロフォン機能より入力された音声データに、概システムの距離測定機能により計測された、音声データの入力された端末の距離データ及び方向データを関連付け、概音声データが再生される際の出力レベル及び出力位相、それらに付随する他の機能を制御可能とすることを特徴とする、無線データ通信システム。