JP2011166580A - 音声入出力システム - Google Patents

Abstract

【課題】エコーキャンセラーなどの複雑な電子回路を設けることなく、スピーカーからマイクロホンへの音声の回り込みを簡単な構成で防止できる、音声入出力システムを提供すること。
【解決手段】可聴範囲Ａ１１を後席シート２２，２３，３２，３３に調整した超指向性スピーカーＳ１１と、可聴範囲Ａ１２を前席シート２１，３１に調整した超指向性スピーカーＳ１２と、超指向性スピーカーＳ１１の非可聴範囲に配置されたマイクロホンＭ１１と、超指向性スピーカーＳ１２の非可聴範囲に配置されたマイクロホンＭ１２とを備える、音声入出力システム。
【選択図】図２

Description

本発明は、指向性スピーカーとマイクロホンとを備える音声入出力システムに関する。

従来技術として、スピーカーからマイクロホンへのエコー信号のキャンセルを可能にする車載ハンズフリー装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、シートを複数列搭載するワンボックスやＳＵＶなどの車両において、前席側の乗員と後席側の乗員との間が離れていても両者間の会話をアシストする前後席会話システムが知られている。図１は、従来の前後席会話システム１０の構成を示した図である。前後席会話システム１０では、前席に座る乗員が話した音声が、前席側に設置されたマイクロホンＭ１によって集音され、増幅器１，２を介して、後席側に設置されたスピーカーＳ２によって後席に座る乗員に向けて出力される。同様に、後席に座る乗員が話した音声が、後席側に設置されたマイクロホンＭ２によって集音され、増幅器３，４を介して、前席側に設置されたスピーカーＳ１によって前席に座る乗員に向けて出力される。

特開２００５−２４７１８１号公報

ところで、前席設置スピーカーＳ１から出力された音声が、前席設置マイクロホンＭ１、後席設置スピーカーＳ２、後席設置マイクロホンＭ２の順に回り込むことにより、ハウリングが発生することがある。

しかしながら、従来技術では、このハウリングを防止するためには、図１に示した前後席会話システム１０のように、入力した音声の逆位相の音声を合成するためのエコーキャンセラー５や、マイクロホンとスピーカーの距離を離し且つ片方の席で話がされているときにはその片方の席側のスピーカーのゲインを絞るためのハウリングキャンセラーなどの複雑な電子回路を設けなければならなかった。

そこで、本発明は、エコーキャンセラーなどの複雑な電子回路を設けることなく、スピーカーからマイクロホンへの音声の回り込みを簡単な構成で防止できる、音声入出力システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る音声入出力システムは、
可聴範囲を後席に調整した第１の指向性スピーカーと、
可聴範囲を前席に調整した第２の指向性スピーカーと、
前記第１の指向性スピーカーの非可聴範囲に配置された第１のマイクロホンと、
前席第２の指向性スピーカーの非可聴範囲に配置された第２のマイクロホンとを備えることを特徴とするものである。

また、前記第１の指向性スピーカーと前記第２の指向性スピーカーと前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンとを備える筐体が、前席後方に設置されても好ましい。

本発明によれば、エコーキャンセラーなどの複雑な電子回路を設けることなく、スピーカーからマイクロホンへの音声の回り込みを簡単な構成で防止できる。

従来の前後席会話システム１０の構成を示した図である。 本発明に係る音声入出力システムの第１の実施形態である前後席会話システム２０の構成を示した図である。 超指向性スピーカーＳの可聴範囲と非可聴範囲を説明するための図である。 超指向性スピーカーＳとマイクロホンＭが、一つの筐体によって、一体で構成される例を示した図である。 超指向性スピーカーＳとマイクロホンＭが、基板７２によって、一体で構成された例を示した図である。 本発明に係る音声入出力システムの第２の実施形態である前後席会話システム３０の構成を示した模式図である。 筐体４３の内部構成を示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。図２は、本発明に係る音声入出力システムの第１の実施形態である前後席会話システム２０の構成を示した模式図である。図２の模式図は、前後席会話システム２０の各構成の配置場所などを分かり易くするため、車両６を上方から透かして見た状態で描画されている。前後席会話システム２０は、ワンボックス車両などの大型３列シートを搭載する車両６に設けられるシステムであって、可聴範囲が後席に調整された第１の指向性スピーカーである超指向性スピーカーＳ１１と、可聴範囲が前席に調整された第２の指向性スピーカーである超指向性スピーカーＳ１２と、超指向性スピーカーＳ１１の非可聴範囲に配置された第１のマイクロホンＭ１１と、超指向性スピーカーＳ１２の非可聴範囲に配置された第２のマイクロホンＭ１２とを備えるものである。前後席会話システム２０は、前席側の乗員と後席側の乗員との間が離れていても、両者の会話をし易くするためのシステムである。

車両６の車室内には、車室内前方側から順番に、第１列シート、第２列シート、第３列シートが並んで配置されている。各列シートは、車両６の車幅方向に並んだシートから構成される。第１列シートは右側シート２１と左側シート３１から構成され、第２列シートは右側シート２２と左側シート３２から構成され、第３列シートは右側シート２３と左側シート３３から構成される。右側シート２１は、その前方にステアリングホイール７が設けられた運転席に相当する。

超指向性スピーカーは、可聴音を特定の狭い範囲のみに放射可能な鋭い指向性を有する。超指向性スピーカーの具体例として、超音波を利用したパラメトリックスピーカーが挙げられる。超指向性スピーカーの構成や原理については、様々な公知文献が存在するので、その詳細説明は省略する。

超指向性スピーカーＳ１１は、車室内前方に配置されるスピーカーであって、前席の乗員ではなく後席の乗員のみに音声を届けるためのものである。すなわち、超指向性スピーカーＳ１１から車両後方に向けて出力される音声を聴くことが可能な範囲（以下、「可聴範囲Ａ１１」という）は、後席が配置される車室内後方空間のみに一致するように調整されている。これにより、後席に座った乗員は、超指向性スピーカーＳ１１の設置位置から離れていても、可聴範囲Ａ１１内に存在することになるので、超指向性スピーカーＳ１１から出力される音声を、まるで耳元で話されているようにクリアに聴くことができる。

図２には、可聴範囲Ａ１１が、第２列シートと第３列シートが取り付けられている車室内後方空間に調整された例が示されている。なお、可聴範囲Ａ１１は、車室内後方空間のうち第２列シートが配置される範囲のみに調整されてもよいし、車室内後方空間のうち第３列シートが配置される範囲のみに調整されてもよい。また、複数の後方シートのうちいずれかのシートに向けて可聴範囲Ａ１１が調整されていてもよい。例えば、後方右側シート２３のみに向けて可聴範囲Ａ１１が調整される。

超指向性スピーカーＳ１１は、後席の位置よりも車両前側の位置に配置されていればよい。例えば、その配置位置として、フロントコンソール、センターコンソール、天井、前席（例えば、座部２１ａ，３１ａ、シートバック２１ｂ，３１ｂ、ヘッドレストなど）、フロア、サイドドアなどが挙げられる。

超指向性スピーカーＳ１２は、車室内後方に配置されるスピーカーであって、後席の乗員ではなく前席の乗員のみに音声を届けるためのものである。すなわち、超指向性スピーカーＳ１２から車両前方に向けて出力される音声を聴くことが可能な範囲（以下、「可聴範囲Ａ１２」という）は、前席が配置される車室内前方空間のみに一致するように調整されている。これにより、前席に座った乗員は、超指向性スピーカーＳ１２の設置位置から離れていても、可聴範囲Ａ１２内に存在することになるので、超指向性スピーカーＳ１２から出力される音声を、まるで耳元で話されているようにクリアに聴くことができる。

図２には、可聴範囲Ａ１２が、第１列シートが取り付けられている車室内前方空間に調整された例が示されている。なお、複数の前方シートのうちいずれかのシートに向けて可聴範囲Ａ１２が調整されていてもよい。例えば、前方右側シート２１のみに向けて可聴範囲Ａ１２が調整される。

超指向性スピーカーＳ１２は、前席の位置よりも車両後側の位置に配置されていればよい。例えば、その配置位置として、リアコンソール、センターコンソール、天井、後席（例えば、座部２２ａ，３２ａ、シートバック２２ｂ，３２ｂ、ヘッドレストなど）、フロア、サイドドアなどが挙げられる。

マイクロホンＭ１１は、車室内前方に配置されるマイクロホンであって、可聴範囲Ａ１２内の前席に座る乗員が話した音声を集音するためのものである。マイクロホンＭ１１は、もちろん前席に座る乗員が話した音声を集音可能な位置に設置されるが、超指向性スピーカーＳ１１から出力される音声を聴くことができない無音範囲（超指向性スピーカーＳ１１の非可聴範囲）に配置される。超指向性スピーカーＳ１１の非可聴範囲は、可聴範囲Ａ１１外の範囲に相当する。

マイクロホンＭ１２は、車室内後方に配置されるマイクロホンであって、可聴範囲Ａ１１内の後席に座る乗員が話した音声を集音するためのものである。マイクロホンＭ１２は、もちろん後席に座る乗員が話した音声を集音可能な位置に設置されるが、超指向性スピーカーＳ１２から出力される音声を聴くことができない無音範囲（超指向性スピーカーＳ１２の非可聴範囲）に配置される。超指向性スピーカーＳ１２の非可聴範囲は、可聴範囲Ａ１２外の範囲に相当する。

図３は、超指向性スピーカーＳの可聴範囲と非可聴範囲を説明するための図である。通常の直接放射型のスピーカーから放射される音声は略全方向に拡散するのに対して、超指向性スピーカーＳから放射される音声の拡散角度は極めて狭い。そのため、超指向性スピーカーＳの周りの近傍領域のほとんどが非可聴範囲の音場であり、その非可聴範囲を越えて超指向性スピーカーＳから離れた位置に可聴範囲の音場が形成される。

したがって、非可聴範囲の音場の音圧レベルは、可聴範囲の音場の音圧レベルに比べて低いため、超指向性スピーカーＳの非可聴範囲にマイクロホンＭを配置することにより、超指向性スピーカーＳから放射される音声がマイクロホンＭにエコーとして回り込むことを防止できる。

また、超指向性スピーカーＳの非可聴範囲は、超指向性スピーカーＳを囲む近傍領域に存在するので、超指向性スピーカーＳとマイクロホンＭを近づけて設置することができる。これにより、超指向性スピーカーＳとマイクロホンＭの搭載スペースが確保しやすくなる。例えば、図４，５に示されるように、超指向性スピーカーＳとマイクロホンＭを一体で構成することができる。

図４は、超指向性スピーカーＳとマイクロホンＭが、一つの筐体によって、一体で構成された例を示した図である。図４（ａ）は、図２で示した車室内前方に共に配置される超指向性スピーカーＳ１１とマイクロホンＭ１１を一つの筐体４１に内蔵した例を示す。マイクロホンＭ１１は、増幅器を介して、超指向性スピーカーＳ１１に接続される。一方、図４（ｂ）は、図２で示した車室内後方に共に配置される超指向性スピーカーＳ１２とマイクロホンＭ１２を一つの筐体４２に内蔵した例を示している。マイクロホンＭ１２は、増幅器を介して、超指向性スピーカーＳ１２に接続される。

図５は、超指向性スピーカーＳとマイクロホンＭが、基板７２によって、一体で構成された例を示した図である。図５は、音声の放射方向から見た図である。超指向性スピーカーＳは、基板７２上に配列された複数の電気音響変換部７１を備える。電気音響変換部７１のそれぞれは、増幅器（図５では不図示）からの増幅信号を音響振動に変換して放射する。電気音響変換部７１の具体例として、超音波振動子が挙げられる。マイクロホンＭは、電気音響変換部７１に埋め込まれるように囲まれて基板７２上に配置されている。マイクロホンＭは、増幅器を介して、各電気音響変換部７１に並列的に接続される。

また、超指向性スピーカーとマイクロホンを近づけて設置することができるので、ワイヤーハーネスの配索をし易くすることができる。つまり、従来の図１のような構成の場合、前席側に設置されたマイクロホンＭ１と後席側に設置されたスピーカーＳ２とを増幅器を介してワイヤーハーネスで接続するとともに、後席側に設置されたマイクロホンＭ２と前席側に設置されたスピーカーＳ１とを増幅器を介してワイヤーハーネスで接続しなければならなかった。そのため、車両前方部と車両後方部とを結ぶワイヤーハーネスの配索が容易ではなかった。これに対し、図２のような構成の場合、互いに隣接するマイクロホンと超指向性スピーカーとを配線するだけでよいので（Ｍ１１とＳ１１，Ｍ１２とＳ１２）、車両前方部と車両後方部とを結ぶワイヤーハーネスを配索する必要がなくなり、ワイヤーハーネスの配索上の問題点を解消することができる。

図６は、本発明に係る音声入出力システムの第２の実施形態である前後席会話システム３０の構成を示した模式図である。上述の前後席会話システム２０と同様の構成については、その説明を省略する。前後席会話システム３０は、可聴範囲が後席に調整された超指向性スピーカーＳ５１と、可聴範囲が前席に調整された超指向性スピーカーＳ５２と、超指向性スピーカーＳ５１の非可聴範囲に配置されたマイクロホンＭ５１と、超指向性スピーカーＳ５２の非可聴範囲に配置されたマイクロホンＭ５２とを内蔵する一つの筐体４３が、前席後方に設置されたものである。超指向性スピーカーＳ５１，Ｓ５２及びマイクロホンＭ５１，Ｍ５２は、上述の前後席会話システム２０で使用される超指向性スピーカー及びマイクロホンと同様のものであればよい。図６には、筐体４３が、第１列の前席と第２列の後席との間に配置された例が示されている。

図７は、筐体４３の内部構成を示した図である。前席に座る乗員が話した音声が、マイクロホンＭ５２によって集音され、増幅器６１，６２を介して、超指向性スピーカーＳ５１によって後席に座る乗員に向けて出力される。同様に、後席に座る乗員が話した音声が、マイクロホンＭ５１によって集音され、増幅器６３，６４を介して、超指向性スピーカーＳ５２によって前席に座る乗員に向けて出力される。

このような筐体４３を図６に示されるように前席後方に設置することによって、前席のユーザは後席のユーザと話しをしたいときには、後方を向いて話しをすることになる。つまり、従来技術では、前席の乗員が後席の乗員に話しを聞かれたくないときには、前後席会話システムをオフにする必要があったが、図６の構成によれば、前席の乗員が後ろを向いたときのみ後席の乗員と会話することができるので、システムをオン／オフする煩わしさを無くすことができ、システムのオン／オフを切り替えるスイッチ自体を廃止することもできる。また、後ろを向いて話しをするという自然な形で後席の乗員と会話することを、前席の乗員に対して促すことができる。さらに、２組のマイクロホンとスピーカーが、それぞれ、前席用システムと後席用システムとして、一つの筐体４３内に構成されるので、上述の前後席会話システム２０の構成に比べて、さらに省スペース化が可能になる。

このように、上述の実施形態によれば、エコーキャンセラーなどの高価で複雑な電子回路を設けることなく、スピーカーからマイクロホンへの音声の回り込みを安価で簡単な構成で防止できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、ワンボックス車やバスなどの複数のシート列を搭載する車両において、車両前後方向に並べられるシートの列数は、２又は３よりも大きい数であってもよく、３列に限らない。

また、「前席」は最前列の座席に限らず、車両前方から数えて２列目以降の座席を「前席」としてもよい。車両前方から数えて２列目以降の座席を「前席」とした場合、３列目以降の座席が「後席」に相当する。また、「後席」は、「前席」に対して後側の座席であればよく、最後列の座席に限らない。

また、上述の実施形態のマイクロホンも、通常のマイクロホンではなく、指向性マイクロホンを用いることによって、エコーやハウリングの発生をさらに抑えることができる。図２の場合であれば、マイクロホンＭ１１とマイクロホンＭ１２の少なくともいずれか一方が指向性マイクロホンであると、音声の回り込みを抑制する点で、効果的である。例えば、車室内後方に配置されるマイクロホンＭ１２を、集音可能範囲を後席のみに調整した指向性マイクロホンにすることによって、車室内前方に配置される超指向性スピーカーＳ１１から出力される音声をマイクロホンＭ１２が拾うことを防止し、超指向性スピーカーＳ１２への回り込みを防止できる。同様に、車室内前方に配置されるマイクロホンＭ１１を、集音可能範囲を前席のみに調整した指向性マイクロホンにすることによって、車室内後方に配置される超指向性スピーカーＳ１２から出力される音声をマイクロホンＭ１１が拾うことを防止し、超指向性スピーカーＳ１１への回り込みを防止できる。

また、図２には、車室内後方のマイクロホンＭ１２が、車室内前方の超指向性スピーカーＳ１１の可聴範囲Ａ１１内に配置された例が描画されているが、可聴範囲Ａ１１外の範囲に配置されることによって、超指向性スピーカーＳ１１から出力される音声をマイクロホンＭ１２が拾うことを防止し、超指向性スピーカーＳ１２への回り込みを防止できるという点で、更に好適である。同様に、車室内前方のマイクロホンＭ１１が、車室内後方の超指向性スピーカーＳ１２の可聴範囲Ａ１２外の範囲に配置されることによって、超指向性スピーカーＳ１２から出力される音声をマイクロホンＭ１１が拾うことを防止し、超指向性スピーカーＳ１１への回り込みを防止できるという点で、更に好適である。

また、上述の実施形態のマイクロホン（例えば、前席シート２１に座る運転者の音声を集音するためのマイクロホン）を携帯電話のイヤホンジャックに接続することによって、簡単な構成でハンズフリー通話をすることが可能となる。

１〜４，６１〜６４ 増幅器
５ エコーキャンセラー
６ 車両
７ ステアリングホイール
１０，２０，３０ 前後席会話システム
２１，２２，２３，３１，３２，３３ シート
２１ａ〜２３ａ，３１ａ〜３３ａ 座部
２１ｂ〜２３ｂ，３１ｂ〜３３ｂ シートバック
４１，４２，４３ 筐体
７１ 電気音響変換部
７２ 基板
Ａ１１，Ａ２１，Ａ５１，Ａ５２ 可聴範囲
Ｍ マイクロホン
Ｍ１ 前席設置マイクロホン
Ｍ２ 後席設置マイクロホン
Ｓ 超指向性スピーカー
Ｓ１ 前席設置スピーカー
Ｓ２ 後席設置スピーカー
Ｓ１１，Ｓ５１ 後席乗員向け超指向性スピーカー
Ｓ１２，Ｓ５２ 前席乗員向け超指向性スピーカー
Ｍ１１，Ｍ５２ 前席側集音用マイクロホン
Ｍ１２，Ｍ５１ 後席側集音用マイクロホン

Claims (3)

1. 可聴範囲を後席に調整した第１の指向性スピーカーと、
   可聴範囲を前席に調整した第２の指向性スピーカーと、
   前記第１の指向性スピーカーの非可聴範囲に配置された第１のマイクロホンと、
   前席第２の指向性スピーカーの非可聴範囲に配置された第２のマイクロホンとを備える、音声入出力システム。
2. 前記第１の指向性スピーカーと前記第２の指向性スピーカーと前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンとを備える筐体が、前席後方に設置された、請求項１に記載の音声入出力システム。
3. 前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンの少なくともいずれか一方が、指向性マイクロホンである、請求項１又は２に記載の音声入出力システム。

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