JP2010010749A - マイクロホン装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】話者の頭部の位置に応じて自動的にマイクロホンの指向性を調整可能なマイクロホン装置を提供する。
【解決手段】自動車に搭載されるマイクロホン装置２０１であって、音波による音圧変化に応じて入力信号を生成する複数の収音素子２０３、２０４と、自動車の所定の搭乗者の頭部の位置を検出する位置検出器２０２と、位置検出器２０２によって検出された頭部の位置および複数の収音素子２０３、２０４の位置に基づいて、入力信号に対して、指向性を有するよう演算処理を行う遅延器２０８および演算器２０９を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車内の話者音声の指向性収音を目的とする自動車に搭載されるマイクロホン装置に関する。
従来のマイクロホン装置としては、例えば特許文献１に示すようなものがあった。これについて図１を用いて説明する。従来のマイクロホン装置においては、指向性を有する指向性マイクロホン１０３と、指向性マイクロホン１０３を配置する回転盤１０２とを具備し、回転盤１０２を配置し自動車と電気的および機械的に接続するためのマイクロホンアッセンブリ１０１である。矢印１０４は、指向性マイクロホン１０３の感度が最大になる方向即ち指向性方向１０４である。回転盤１０２が回転することにより指向性方向１０４は回転する。回転盤１０２はマイクロホンの指向性を任意の方向に回転調整するために指向性方向１０４を話者の方向へ回転調整して話者音声を狙って収音することを可能としている。
特開２００７−１６８６８６号公報
しかしながら、上記従来の構造においては、例えば座高や股下長さなどの体格が異なることにより、話者音声の音源位置である話者の頭部の位置が異なる場合、指向性方向１０４を最適な方向に調整しなければならず、回転盤１０２を回転調整する手間がかかっていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、自動車の搭乗者の頭部の位置に応じて自動的にマイクロホンの指向性を調整可能なマイクロホン装置を提供することを目的とする。
本発明のマイクロホン装置は、自動車に搭載されるマイクロホン装置であって、音波による音圧変化に応じて入力信号を生成する複数の収音部と、前記自動車の所定の搭乗者の頭部の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部によって検出された頭部の位置および前記複数の収音部の位置に基づいて、前記入力信号に対して、所定の指向性演算処理を行う演算処理部と、を有する。
この構成により、マイクロホンである収音部の位置と搭乗者の頭部の位置との位置関係を考慮することで、自動的にマイクロホンの指向性を調整可能である。
また、本発明のマイクロホン装置は、前記演算処理部が、更に、前記位置検出部によって検出された頭部の位置および前記複数の収音部の位置に基づいて遅延量を決定し、前記遅延量により第１の収音部によって生成された第１の入力信号を遅延させる信号遅延部と、前記信号遅延部により遅延された第１の入力信号および第１の収音部以外の第２の収音部によって生成された第２の入力信号に対して、所定の加減算処理を行う演算部と、を有する。
この構成により、マイクロホンである収音部の位置と搭乗者の頭部の位置との位置関係を考慮して第１入力信号の遅延量を決定し、遅延量に基づいて指向性演算処理を行うことで、自動的にマイクロホンの指向性を調整可能である。
また、本発明のマイクロホン装置は、前記位置検出部が、前記自動車に備えられたバックミラーの設定角度に基づいて、前記頭部の位置を検出する。
この構成により、バックミラーの設定角度から頭部の位置を検出し、マイクロホンである収音部との位置関係を考慮することで、自動的にマイクロホンの指向性を調整可能である。
また、本発明のマイクロホン装置は、前記位置検出部が、前記自動車に備えられた座席の設定位置に基づいて、前記頭部の位置を検出する。
この構成により、座席の設定位置から座席に着席している搭乗者の頭部の位置を検出し、マイクロホンである収音部との位置関係を考慮することで、自動的にマイクロホンの指向性を調整可能である。
また、本発明のマイクロホン装置は、前記位置検出部が、前記自動車に備えられた撮像手段により撮像された撮影画像に基づいて、前記頭部の位置を検出する。
この構成により、撮像手段により搭乗者を含む画像を撮像し、その撮像画像から搭乗者の頭部の位置を検出し、マイクロホンである収音部との位置関係を考慮することで、自動的にマイクロホンの指向性を調整可能である。
また、本発明のマイクロホン装置は、前記位置検出部が、前記自動車に備えられたバックミラーの設定角度、前記自動車に備えられた座席の設定位置、および、前記自動車に備えられた撮像手段により撮像された撮影画像の少なくとも２つに基づいて、前記頭部の位置を検出する。
この構成により、バックミラーの設定角度、座席の設定位置、および、撮像手段により撮像された撮影画像のいずれか２つ以上により搭乗者の頭部の位置を検出することで、一検出の精度がより向上し、より的確にマイクロホンの指向性を調整可能である。
また、本発明のマイクロホン装置は、前記収音部が、指向性マイクロホンである。
この構成により、指向性マイクロホンを用いることで、より的確にマイクロホンの指向性を調整可能である。
また、本発明のマイクロホン装置は、前記収音部が、ＭＥＭＳマイクロホンである。
この構成により、マイクロホン装置を小型化できる。
また、本発明のマイクロホン装置は、前記所定の搭乗者が、前記自動車の運転席乗車者および助手席乗車者を含む。
この構成により、運転席乗車者、助手席乗車者のいずれについても頭部の位置を検出することで、自動的にマイクロホンの指向性を調整可能である。さらに、後部座席乗車者についても同様である。
本発明によれば、例えば体格の違いにより、自動車の搭乗者の頭部の位置が変わるたびに、マイクロホンの向きを調整変更させることなく、バックミラーを適当な角度に設定するだけで指向性の方向を搭乗者に向けることができる簡便さを提供することが出来るものである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
本発明の実施形態におけるマイクロホン装置は、自動車内の話者（搭乗者の中に含まれる所定の搭乗者）の頭部の位置を検出する位置検出器を使用することを特徴としている。
また、本発明の実施形態におけるマイクロホン装置は、例えば天井面に設置されている、自動車外から持ち込み自動車内に配置されるなど、自動車内に搭載されるマイクロホン装置である。
図２は、本発明の実施形態における位置検出器を用いたマイクロホン装置の一例を示す図である。図２に示すマイクロホン装置２０１は、位置検出器２０２、収音素子２０３および２０４、信号処理部２０５、出力部２１０を具備する。
また、信号処理部２０５は、マイクロホンアンプ２０６および２０７、遅延器２０８、演算器２０９を具備し、収音素子２０３の出力信号と収音素子２０４の出力信号と位置検出器２０２の出力信号とを入力し、演算器２０９の出力信号を出力する信号処理部である。
収音素子２０３および収音素子２０４は、音波による音圧変化に応じて電気信号を出力する収音素子である。なお、図２では収音素子を２つ示しているが、収音素子の数は複数であれば必ずしも２個でなくて良い。また、収音素子は指向性マイクロホンであっても良い。また、収音素子はＭＥＭＳマイクロホンであっても良い。
マイクロホンアンプ２０６は、収音素子２０４を駆動し収音素子２０４の出力する電気信号を増幅し出力するマイクロホンアンプである。
マイクロホンアンプ２０７は収音素子２０３を駆動し収音素子２０３の出力する電気信号を増幅し出力するマイクロホンアンプである。
位置検出器２０２は、所定の位置情報に基づいて自動車内の話者の頭部の位置を検出し、検出した頭部の位置に応じて電気信号を出力する位置検出器である。例えば、所定の位置情報として、バックミラーの設定角度を検出する。つまり、バックミラー設定角度検出器としての機能を有する。また、所定の情報として、自動車内に備えられた座席の設定位置を検出してもよい。つまり、座席設定位置検出器としての機能を有してもよい。また、位置検出器２０２は、所定の情報として自動車に備えられた撮像手段（例えば、話者の顔方向へ向けられたカメラ）による撮影画像を取得し、これに基づいて話者の顔の位置を検出し、検出した顔の位置に応じて電気信号を出力してもよい。つまり、カメラ画像顔位置検出部としての機能を有する。なお、本実施形態では、話者の顔は話者の頭部に含まれるものとする。
さらに、位置検出器２０２は、上記各検出器としての機能を１つだけ有するのではなく、複数組み合わせて有してもよい。複数組み合わせることで、位置検出の精度が向上する。
遅延器２０８は、位置検出器２０２の出力信号に応じてマイクロホンアンプ２０７の出力する電気信号を遅延させ出力する遅延器である。
演算器２０９は、遅延器２０８の出力する電気信号とマイクロホンアンプ２０６の出力する電気信号とを加算や減算等の演算処理を行い出力する。
出力部２１０は、演算器２０９が出力する電気信号を外部装置に繋ぐための出力部である。
ところで、所定の位置に配置した複数の収音素子で構成されたアレイマイクロホンの感度は、音源から個々の収音素子への音響パスが異なることを利用して、個々の収音素子の出力に適当な遅延と加減算等を施すことで、指向性を持つことが知られている。このように、適当な遅延と加減算等を施す処理を指向性演算処理とも称する。２個の収音素子から構成される加減算型マイクロホンアレイの指向性方向θと収音素子に施される遅延の遅延量τとの間には次式（１）の関係があることが一般的に知られている。マイクロホン装置２０１は、加減算型マイクロホンアレイの原理を用いたものである。
τ＝ｄｃｏｓθ／ｃ・・・（１）
なお、τは遅延量、ｄは２個の収音素子の距離、θは指向性方向、ｃは音速である。
ここで、遅延量τを適当な値にするための自動車内の話者の頭部の位置の検出方法について説明する。ここでは、位置検出器２０２が自動車に備えられたバックミラーの設定角度を検出する場合について考える。図３は、位置検出器２０２が自動車に備えられたバックミラーの設定角度に基づいて話者の頭部の位置を検出する原理図である。
バックミラー３０２は、自動車内の運転席乗車者３０１がリアガラス３０７を通じて自動車の後方を目視確認するためのバックミラーである。運転席乗車者３０１がバックミラー３０２を介してリアガラス３０７を通じて自動車の後方を目視確認するとき、光の反射の原理により、バックミラー３０２の作る面の垂線３０８と運転席乗車者３０１がバックミラー３０２を見る視線３０９との成す角３０４とバックミラー３０２の作る面の垂線３０８とバックミラーからリアガラス中央付近へと伸びる線３１０との成す角３０５とは等しい。このとき、たとえば自動車の接地面の垂線３０６を基準に定められるバックミラー３０２の設定角度３０３は一意的に定められる。したがって、自動車内の運転席乗車者の頭部の位置はバックミラー３０２の設定角度３０３から逆算して検出される。
バックミラーの設定角度３０３の情報から逆算して得られる運転席乗車者の頭部の位置と、収音素子２０３および２０４からなるマイクロホンアレイとの成す角θ（上記指向性方向θと同義）と、収音素子２０３と収音素子２０４との距離ｄと、式１の関係とに基づいて、マイクロホン装置２０１の指向性を話者である運転席乗車者の頭部へむけるために適当な遅延量τを求めることができる。
このようなマイクロホン装置２０１により、話者である運転席乗車者の頭部の位置が、例えば体格の違いにより変わるたびに、マイクロホンの向きを調整変更させることなく、バックミラー３０２を適当な角度に設定するだけで指向性の方向を話者に向けることができる簡便さを提供可能だえる。
なお、マイクロホン装置２０１の指向性方向θは、運転席乗車者だけでなく助手席乗車者を向いても良い。さらに後部座席乗車者へ向いていてもよい。つまり、運転席乗車者、助手席乗車者、後部座席乗車者のいずれもが、自動車の所定の搭乗者である話者となり得る。
本発明は、話者の頭部の位置に応じて自動的にマイクロホンの指向性を調整可能なマイクロホン装置等に有用である。
従来のマイクロホン装置の概念図 本発明の実施形態におけるマイクロホン装置の構成の一例を示すブロック図 バックミラー設定位置角度検出器から話者の頭部の位置を検出する原理図
符号の説明
１０１ マイクロホンアッセンブリ
１０２ 回転盤
１０３ 指向性マイクロホン
１０４ 指向性方向（矢印）
２０１ マイクロホン装置
２０２ 位置検出器
２０３ 収音素子
２０４ 収音素子
２０５ 信号処理部
２０６ マイクロホンアンプ
２０７ マイクロホンアンプ
２０８ 遅延器
２０９ 演算器
２１０ 出力部
３０１ 運転席乗車者
３０２ バックミラー
３０３ 設定角度
３０４ 成す角
３０５ 成す角
３０６ 自動車の接地面の垂線
３０７ リアガラス
３０８ バックミラーの作る面の垂線
３０９ 視線
３１０ バックミラーからリアガラス中央付近へ伸びる線

Claims (9)

  1. 自動車に搭載されるマイクロホン装置であって、
    音波による音圧変化に応じて入力信号を生成する複数の収音部と、
    前記自動車の所定の搭乗者の頭部の位置を検出する位置検出部と、
    前記位置検出部によって検出された頭部の位置および前記複数の収音部の位置に基づいて、前記入力信号に対して、所定の指向性演算処理を行う演算処理部と、
    を有するマイクロホン装置。
  2. 請求項１に記載のマイクロホン装置であって、
    前記演算処理部は、更に、
    前記位置検出部によって検出された頭部の位置および前記複数の収音部の位置に基づいて遅延量を決定し、前記遅延量により第１の収音部によって生成された第１の入力信号を遅延させる信号遅延部と、
    前記信号遅延部により遅延された第１の入力信号および第１の収音部以外の第２の収音部によって生成された第２の入力信号に対して、所定の加減算処理を行う演算部と、
    を有するマイクロホン装置。
  3. 請求項１または２に記載のマイクロホン装置であって、
    前記位置検出部は、前記自動車に備えられたバックミラーの設定角度に基づいて、前記頭部の位置を検出する
    マイクロホン装置。
  4. 請求項１または２に記載のマイクロホン装置であって、
    前記位置検出部は、前記自動車に備えられた座席の設定位置に基づいて、前記頭部の位置を検出する
    マイクロホン装置。
  5. 請求項１または２に記載のマイクロホン装置であって、
    前記位置検出部は、前記自動車に備えられた撮像手段により撮像された撮影画像に基づいて、前記頭部の位置を検出する
    マイクロホン装置。
  6. 請求項１または２に記載のマイクロホン装置であって、
    前記位置検出部は、前記自動車に備えられたバックミラーの設定角度、前記自動車に備えられた座席の設定位置、および、前記自動車に備えられた撮像手段により撮像された撮影画像の少なくとも２つに基づいて、前記頭部の位置を検出する
    マイクロホン装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のマイクロホン装置であって、
    前記収音部は、指向性マイクロホンである
    マイクロホン装置。
  8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のマイクロホン装置であって、
    前記収音部は、ＭＥＭＳマイクロホンである
    マイクロホン装置。
  9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のマイクロホン装置であって、
    前記所定の搭乗者は、前記自動車の運転席乗車者および助手席乗車者を含む
    マイクロホン装置。
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