JP2011228956A - 車載用音場制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、リスナが適度な音の拡がり感を得られる音場制御を行うこと。
【解決手段】音量調整部が、Ｌ信号とＲ信号の加減算のバランス調整を行い、加算部が、加算信号を生成し、減算部が、減算信号を生成し、フィルタ処理部が、加算信号および減算信号の低周波帯域を減衰し、遅延調整部が、加算信号および減算信号の遅延量を調整し、出力信号合成部が、加算信号および減算信号を合成して出力信号を生成し、イコライザ処理部が出力信号の周波数特性を平滑化し、出力信号は単一のエキサイタによって車室の天井材を振動板として出力されるように車載用音場制御装置を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車室の音場制御を行う車載用音場制御装置に関し、特に、コストを抑えつつ、リスナが適度な音の拡がり感を得られる音場制御を行うことができる車載用音場制御装置に関する。

従来、自動車の車室などの空間内において、音楽や音声といった各種音源の音響信号を出力する技術が知られている。かかる技術は、一般に複数のスピーカを車室内に配置して、リスナが適度に音の立体感や臨場感、あるいは拡がり具合（以下、「拡がり感」と記載する）を得られるように音場の制御を行っている。

たとえば、特許文献１に開示されている車載用スピーカ装置は、自動車の左右のドアへ１個ずつ配置したメインスピーカと、車室天井面の後方へ２個配置したサブスピーカを用いてかかる音場の制御を行う装置である。なお、かかる特許文献１の技術においては、上述の音の拡がり感を向上させるため、サブスピーカとして指向性の広いフラットパネルスピーカが用いられている。

また、特許文献２に開示されている音響再生装置は、自動車の左右のドアへ１個ずつ配置したメインスピーカと、車室後方へ１個配置したサブスピーカを用いてかかる音場の制御を行う装置である。なお、かかる特許文献２の技術においては、サブスピーカは主にメインスピーカの出力信号の低周波帯域を出力するウーファとして用いられている。

特開２００４−１６８２６７号公報 特開２００２−１０１４９９号公報

しかしながら、特許文献１の技術を用いた場合、上述のようにサブスピーカであるフラットパネルスピーカが車室天井面の後方へ２個配置されるため、装置コストがかさむという問題点があった。

なお、近年の車両開発は、低コスト化とともに車両の軽量化を目標として取り組まれることが多い。したがって、配置する部品の点数が増えることは、かかる軽量化の点においても好ましくない。

また、特許文献２の技術の技術を用いた場合、上述のサブスピーカが主にウーファとして用いられるため、リスナは後方から主に低音域のみが強調された音を聴くこととなっていた。したがって、上述の音の拡がり感などに偏りが生じていた。

これらのことから、コストを抑えつつ、リスナが適度な音の拡がり感を得られる音場制御を行うことができる車載用音場制御装置をいかにして実現するかが大きな課題となっている。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであって、コストを抑えつつ、リスナが適度な音の拡がり感を得られる音場制御を行うことができる車載用音場制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、車両を上方からみた場合の前記車両の長手方向に沿った中心線よりリスナの着座位置寄りに設けられ前記車両の車室を構成する構造体を加振することによって音響を出力する１つの振動手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、車両を上方からみた場合の車両の長手方向に沿った中心線よりリスナの着座位置寄りに設けられた１つの振動子が車両の車室を構成する構造体を加振することによって音響を出力することとしたので、リスナが最適な音の拡がり感を得られる音場制御を、コストを低減しつつ行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る音場制御手法の概要を示す図である。 図２は、本実施例に係る車載用音場制御装置の構成を示すブロック図である。 図３は、各音源の配置例を示す図である。 図４は、エキサイタによる音の拡がりを説明するための図である。 図５は、出力信号合成部の出力信号合成処理を説明するための図である。 図６は、本実施例に係る車載用音場制御装置の回路例を示す図である。 図７は、車載用音場制御装置が実行する処理の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、変形例に係る車載用音場制御装置の回路例を示す図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る音場制御手法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る音場制御手法の概要について図１を用いて説明した後に、本発明に係る音場制御手法を適用した車載用音場制御装置についての実施例を図２〜図８を用いて説明することとする。

また、以下では、上述のサブスピーカが、車室の天井材を振動板として駆動することで音響を出力する振動子（以下、「エキサイタ」と記載する）である場合について説明する。また、以下では、上述のメインスピーカやサブスピーカといった音響を出力する発音体を「音源」と記載することとする。したがって、音楽や音声といった音響ソースをあらわす場合には、「音源」ではなく「音響ソース」と明記するものとする。

まず、実施例の詳細な説明に先立って、本発明に係る音場制御手法の概要について図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る音場制御手法の概要を示す図である。なお、同図の（Ａ）には、本発明に係る音場制御手法における各音源の配置例を、同図の（Ｂ）には、本発明に係る音場制御手法における信号処理手順の概要を、それぞれ示している。

同図に示すように、本発明に係る音場制御手法は、リスナの正中面を指標とする所定の位置に単一のサブスピーカを配置することとした点に特徴がある。また、かかるサブスピーカが出力する出力信号に対して所定の信号処理を施すことによって、単一のサブスピーカであってもリスナが適度な拡がり感を得られることとした点にも特徴がある。

具体的には、同図の（Ａ）に示したように、本発明に係る音場制御手法では、車両５０の車室５１に備えられた座席５３へリスナ１００（車両の場合、音響信号を出力していないときは単に乗員のことを指す）が着座した場合に、リスナ１００の正中面Ｍと交わる所定の位置に単一のエキサイタ１３をサブスピーカとして配置することとした。

ここで、正中面とは、生物体（人体）を左右対称に分割する面のことを指す。なお、一般に、かかる正中面上へ音源を配置した場合、人は音源位置を特定しにくいといわれている。そこで、本発明に係る音場制御手法では、リスナが適度な拡がり感を得られるように、あえて正中面上へサブスピーカを配置することで音源位置を特定しにくくした。

なお、かかる正中面は、リスナ１００の着座姿勢や着座位置などによって左右されるため、以下では、リスナ１００が車両５０の前方を向きつつ適正に座席５３へ着座した場合の正中面を、本発明に係る音場制御手法における「正中面Ｍ」として説明することとする。

また、サブスピーカとしてエキサイタ１３を用いることで、たとえば、車室５１の天井材を振動板として音響の出力を行うことができる。したがって、リスナ１００は天井材の広範囲から出力されているかのような拡がり感をもって音響を聴取することができる。

なお、エキサイタ１３が配置される位置は、正中面Ｍと交わる所定の位置の近傍であってもよい。かかる点を含めたエキサイタ１３の配置位置や音響の拡がりについては、図３を用いて後述する。

また、図１の（Ａ）に示したように、メインスピーカ５２Ｌおよび５２Ｒは、車室５１の前方左右、たとえば、左右フロントドアの内部などにそれぞれ配置することができる。なお、メインスピーカ５２Ｌはステレオ出力における左用信号（以下、「Ｌ信号」と記載する）の出力音源であり、メインスピーカ５２Ｒは右用信号（以下、「Ｒ信号」と記載する）の出力音源である。

また、同図の（Ｂ）に示したように、本発明に係る音場制御手法では、単一のエキサイタ１３においても拡がり感のある音響を出力できるように、エキサイタ１３の出力信号に対して所定の信号処理を施すこととした。

具体的には、同図の（Ｂ）に示したように、本発明に係る音場制御手法では、車室５１における音響成分のうち、「直接音」および「初期反射音」を、上述のＬ信号およびＲ信号を加算した加算信号（以下、「Ｌ＋Ｒ信号」と記載する）として見立てることとした。また、「残響」を、上述のＬ信号およびＲ信号を減算した減算信号（以下、「Ｌ−Ｒ信号」と記載する）として見立てることとした。

なお、「直接音」とは、音源から出力された音のうち、反射することなく直接リスナ１００の耳へ到達する音のことをいう。また、「初期反射音」とは、音源から出力された音の反射音のうち、所定の時間（あるいは回数）の反射を経てリスナ１００の耳へ到達する音を指す。また、「残響」とは、初期反射音の到達以降に到達する反射音であり、「後期残響」とも呼ばれる。

また、一般に、「直接音」と「初期反射音」とはまとめてひとつの系統の音として、「残響」は直接音とは異なる系統の音として、それぞれ知覚されることが知られている。

そこで、本発明に係る音場制御手法では、かかる「直接音」および「初期反射音」として見立てた「Ｌ＋Ｒ信号」、また、「残響」として見立てた「Ｌ−Ｒ信号」のそれぞれについて、所定の信号処理を施すこととした。

たとえば、同図の（Ｂ−１）に示したように、本発明に係る音場制御手法では、「Ｌ＋Ｒ信号」および「Ｌ−Ｒ信号」のそれぞれについて、個別の遅延調整処理を行う。ここで、「Ｌ＋Ｒ信号」についての遅延調整処理は、メインスピーカ５２Ｌおよび５２Ｒが出力するステレオ信号に対して「Ｌ＋Ｒ信号」を遅延させるものである。

また、「Ｌ−Ｒ信号」についての遅延調整処理は、「Ｌ＋Ｒ信号」に対して「Ｌ−Ｒ信号」を遅延させるものである。かかる個別の遅延調整処理により、単一のエキサイタ１３であっても、「直接音」、「初期反射音」、「残響」を表現することができ、リスナ１００が適度に拡がり感を得られる音響を出力することが可能となる。

また、本発明に係る音場制御手法では、かかる遅延調整処理以外にも、音量調整処理やフィルタ処理といった所定の信号処理を行うが、かかる点については図２を用いて後述する。

そして、図１の（Ｂ−２）に示したように、本発明に係る音場制御手法では、所定の信号処理を施した「Ｌ＋Ｒ信号」および「Ｌ−Ｒ信号」を所定の合成比に基づいて合成し、エキサイタ１３に対して出力する。かかる合成処理を行うことで、単一のエキサイタ１３であっても所定の音圧をもって音響を出力することが可能となる。

なお、かかる合成処理における合成比については、車室５１を形成する車両５０の構造体の形状などに基づいて可変とすることができる。この点の詳細については、図５を用いて後述する。

このように、本発明に係る音場制御手法によれば、リスナの正中面を指標とする所定の位置に単一のエキサイタ１３をサブスピーカとして配置したうえで、かかるエキサイタ１３の出力する出力信号に対して所定の信号処理を施すこととしたので、コストを抑えつつ、リスナが適度な拡がり感を得られる音場制御を行うことができる。

以下では、図１を用いて説明した音場制御手法を適用した車載用音場制御装置についての実施例を詳細に説明する。

まず、本実施例に係る車載用音場制御装置の構成について図２を用いて説明する。図２は、本実施例に係る車載用音場制御装置１０の構成を示すブロック図である。なお、同図では、車載用音場制御装置１０の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

同図に示すように、車載用音場制御装置１０は、Ｌ信号入力部１１と、Ｒ信号入力部１２と、エキサイタ１３と、制御部１４と、記憶部１５とを備えている。また、制御部１４は、音量調整部１４ａと、加算部１４ｂと、減算部１４ｃと、フィルタ処理部１４ｄと、遅延調整部１４ｅと、出力信号合成部１４ｆと、イコライザ処理部１４ｇとをさらに備えている。そして、記憶部１５は、遅延量１５ａと、合成比１５ｂと、車両構造情報１５ｃとを記憶する。

Ｌ信号入力部１１は、メインスピーカ５２Ｌ（図１参照）の出力信号であるＬ信号を入力する入力デバイスである。また、同様に、Ｒ信号入力部１２は、メインスピーカ５２Ｒ（図１参照）の出力信号であるＲ信号を入力する入力デバイスである。

また、Ｌ信号入力部１１およびＲ信号入力部１２は、それぞれ入力した信号を音量調整部１４ａに対して出力する。なお、かかる出力の際、Ｌ信号入力部１１およびＲ信号入力部１２のそれぞれは、加算用および減算用の２系統で出力を行う。

エキサイタ１３は、車載用音場制御装置１０が備える単一のサブスピーカとしてのデバイスであり、出力信号合成部１４ｆから入力する出力信号を、車室５１（図１参照）の天井材を振動板として駆動することで音として出力する出力デバイスである。

また、本実施例においては、かかる単一のサブスピーカとしてエキサイタを用いる場合を例に挙げて説明を行うが、コーンスピーカやセラミックスピーカなど、電気信号を音へ変換して出力することが可能なデバイスであればかかるデバイスを用いることとしてもよい。

ここで、車載用音場制御装置１０が備える、エキサイタ１３を含めた各音源の配置例について、図３を用いてさらに詳細に説明する。図３は、エキサイタ１３を含めた各音源の配置例を示す図である。

なお、同図の（Ａ）には、エキサイタ１３をリスナ１００の後方へ配置する場合を、同図の（Ｂ）には、エキサイタ１３をリスナ１００の前方へ配置する場合を、それぞれ示している。

また、同図の（Ａ）には、車両５０の車室５１をＹ軸の正方向からみた概略上面図（同図の（Ａ−ａ）参照）と、Ｚ軸の負方向からみた概略側面図（同図の（Ａ−ｂ）参照）と、Ｘ軸の正方向からみた概略側面図（同図の（Ａ−ｃ）参照）とをそれぞれ示している。

同図の（Ａ）に示したように、本実施例にかかる車載用音場制御装置１０は、単一のエキサイタ１３をリスナ１００の後方（Ｚ軸の正方向）へ配置する。また、メインスピーカ５２Ｌおよび５２Ｒについては、リスナ１００の前方もしくは側方へ配置する。

ここで、同図の（Ａ−ａ）および（Ａ−ｂ）に示したように、エキサイタ１３は、リスナ１００が座席５３へ適正に着座した場合の正中面Ｍを指標とする所定の近傍範囲Ｒへ配置されることが好ましい。

なお、適正に着座した場合とは、たとえば、車両５０が前方へ進行している場合に、乗員が座席５３の中央に前方を向きつつ着席している場合を指しており、通常、座席５３のような車両用シートはかかる適正な着座を考慮して設計されている。したがって、正中面Ｍを座席５３の中央を通る面と言い換えてもよい。

また、車両５０に対する配置としては、上記のような適正な着座を考慮した座席５３の中央を通る面上とも言い換えることができる（図３参照）。したがって、エキサイタ１３は、Ｚ軸に平行な車両５０の中心線（図示せず）よりもリスナ１００の着座位置（座席５３の位置）寄りに配置されることとなる。

なお、近傍範囲Ｒ（図３参照）へエキサイタ１３が配置されることにより、リスナ１００は音源位置が特定しにくくなり、適度な拡がり感を得ることが可能となる。

また、同図の（Ａ−ｃ）に示したように、かかるエキサイタ１３は、リスナ１００の耳１０１よりも上方（Ｙ軸の正方向）および後方（Ｚ軸の正方向）へ配置されることが好ましい。したがって、かかる場合には、たとえば、エキサイタ１３を車室５１の外壁（たとえば、車体面）と天井材５４との間隙へ配置することとすればよい（同図の（Ａ−ｃ）参照）。

ここで、図３の（Ａ−ｃ）に示した、エキサイタ１３を車室５１の外壁と天井材５４との間隙へ配置した場合の効果について、図４を用いてさらに詳細に説明する。図４は、エキサイタ１３による音の拡がりを説明するための図である。なお、同図に示した閉曲線ｇに囲まれた部分は、エキサイタ１３近傍の概略拡大図である。

同図に示したように、車室５１のエキサイタ１３を車室５１の外壁と天井材５４との間隙へ配置した場合、エキサイタ１３は、出力信号によって天井材５４を加振し、天井材５４を振動板として音響を出力する。

すなわち、点音源であるエキサイタ１３は、天井材５４を面音源として音響出力を行うことができる。なお、同図に示した天井材５４の斜線部分は、天井材５４が面音源化し、音波２０を広範囲へ放射する様子をあらわしている。

したがって、リスナ１００は、天井材５４の広範囲から出力されているかのような拡がり感をもって音響を聴取することとなり、適度な拡がり感を得ることができる。なお、同図には、エキサイタ１３を用いて天井材５４を面音源化した例を示しているが、車室５１を形成する他の部材を面音源化することとしてもよい。

たとえば、エキサイタではなく、近年開発されたセラミックスピーカを用いることによって、車両５０のリアウィンドウを面音源化することとしてもよい。また、ルーフウィンドウを備える車両５０については、同様にルーフウィンドウを面音源化することとしてもよい。

図３の説明に戻り、同図の（Ｂ）について説明する。同図の（Ｂ）は、車両５０の車室５１をＹ軸の正方向からみた概略上面図である。同図の（Ｂ）に示したように、本実施例にかかる車載用音場制御装置１０は、単一のエキサイタ１３をリスナ１００の前方（Ｚ軸の負方向）へ配置することとしてもよい。

また、かかる場合には、メインスピーカ５２Ｌおよび５２Ｒを、リスナ１００の後方もしくは側方へ配置することとすればよい。なお、同図の（Ｂ）に示したように、エキサイタ１３をリスナ１００の前方へ配置する場合でも、正中面Ｍを指標とする所定の近傍範囲Ｒへ配置することが好ましい。

なお、本実施例では、エキサイタ１３を含めた各音源の配置が、同図の（Ａ）に示した配置例と同様である場合について説明する。

図２の説明に戻り、制御部１４について説明する。制御部１４は、入力したＬ信号およびＲ信号の音量調整を行ったうえで加算信号および減算信号を生成し、生成した各信号に所定の信号処理を施してエキサイタ１３が出力する出力信号を合成し、合成した出力信号の周波数特性を平滑化しつつかかる出力信号をエキサイタ１３に対して出力する処理を行う処理部である。

音量調整部１４ａは、入力したＬ信号およびＲ信号の音量を調整することで、リスナ１００の音像定位位置（バランス位置）を調整する処理を行う処理部である。なお、音量調整部１４ａは、加算用のＬ信号、加算用のＲ信号、減算用のＬ信号、減算用のＲ信号のそれぞれについて個別に音量を調整することができる。そして、減算用のＬ信号あるいはＲ信号の音量については、いずれかが負値をとるものとする。

また、音量調整部１４ａは、各信号の音量を調整した後、加算用のＬ信号およびＲ信号については加算部１４ｂへ、減算用のＬ信号およびＲ信号については減算部１４ｃへ、それぞれ出力する処理を併せて行う。

加算部１４ｂは、音量調整部１４ａが出力した加算用のＬ信号およびＲ信号を相互に加算し、加算信号であるＬ＋Ｒ信号を生成する処理を行う処理部である。また、加算部１４ｂは、生成したＬ＋Ｒ信号をフィルタ処理部１４ｄへ出力する処理を併せて行う。

減算部１４ｃは、音量調整部１４ａが出力した減算用のＬ信号およびＲ信号の差分をとり、減算信号であるＬ−Ｒ信号を生成する処理を行う処理部である。また、減算部１４ｃは、生成したＬ−Ｒ信号をフィルタ処理部１４ｄへ出力する処理を併せて行う。

フィルタ処理部１４ｄは、加算部１４ｂが出力したＬ＋Ｒ信号、減算部１４ｃが出力したＬ−Ｒ信号のそれぞれについて、ハイパスフィルタ（以下、「ＨＰＦ」と記載する）あるいはバンドパスフィルタ（以下、「ＢＰＦ」と記載する）を用いて低周波帯域を減衰する処理を行う処理部である。

なお、フィルタ処理部１４ｄが、振幅の大きい低周波帯域（いわゆる低音）をこのように減衰することによって、単一のエキサイタ１３であっても大きな音量で音響を出力することが可能となる。また、フィルタ処理部１４ｄは、低周波帯域を減衰したＬ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号を、遅延調整部１４ｅへ出力する処理を併せて行う。

遅延調整部１４ｅは、フィルタ処理部１４ｄが出力した低周波帯域減衰後のＬ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号のそれぞれについて、遅延量を調整する処理を行う処理部である。ここで、遅延調整部１４ｅは、Ｌ＋Ｒ信号については、メインスピーカ５２Ｌおよび５２Ｒが出力するステレオ信号に対する遅延量の調整を行う。また、遅延調整部１４ｅは、Ｌ−Ｒ信号については、Ｌ＋Ｒ信号に対する遅延量の調整を行う。

すなわち、遅延調整部１４ｅは、エキサイタ１３が出力する「直接音」および「初期反射音」として見立てたＬ＋Ｒ信号（図１参照）についてはステレオ信号に対して遅延させることで、また、「残響」として見立てたＬ−Ｒ信号（図１参照）についてはＬ＋Ｒ信号に対して遅延させることで、リスナ１００が適度に音の拡がり感を得られるようにする。

なお、遅延調整部１４ｅは、記憶部１５にあらかじめ記憶された所定の遅延量１５ａに基づいてかかる遅延調整を行うが、車両構造情報１５ｃに含まれる車室の構造や内装材の厚さなどによる影響も加味して適宜遅延量の調整を行うことができるものとする。また、遅延調整部１４ｅは、遅延調整を行ったＬ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号を、出力信号合成部１４ｆへ出力する処理を併せて行う。

出力信号合成部１４ｆは、遅延調整部１４ｅが出力する遅延調整後のＬ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号を所定の合成比で合成することによってエキサイタ１３の出力信号を生成する処理を行う処理部である。なお、出力信号合成部１４ｆは、かかる合成を行う際、記憶部１５の合成比１５ｂを参照する。

ここで、出力信号合成部１４ｆが行う出力信号合成処理の内容について、図５を用いてさらに詳細に説明する。図５は、出力信号合成部１４ｆの出力信号合成処理を説明するための図である。なお、同図の（Ａ）には、Ｌ−Ｒ信号の相対量を増やす場合を、同図の（Ｂ）には、Ｌ−Ｒ信号の相対量を減らす場合を、それぞれ示している。

また、同図に示した、「：」で区切った各数値は、出力信号を１とした場合のＬ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号の合成比を示している。たとえば、「０．３：０．７」は、Ｌ＋Ｒ信号「０．３」およびＬ−Ｒ信号「０．７」の合成比であることを意味する。

同図に示したように、出力信号合成部１４ｆは、Ｌ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号を所定の合成比で合成する。たとえば、同図の（Ａ）の上部には、出力信号合成部１４ｆが、Ｌ＋Ｒ信号「０．３」およびＬ−Ｒ信号「０．７」の合成比で出力信号を生成した例を示している。なお、かかる合成比は、記憶部１５の合成比１５ｂに含まれるものとする。

ここで、出力信号合成部１４ｆは、Ｌ−Ｒ信号の信号量に応じてかかる合成比を調整することができる。具体的には、音楽や音声といった音響ソースがモノラル要素の強いものであるかステレオ要素の強いものであるかをＬ−Ｒ信号量が所定の閾値より小さいか大きいかによって判定し、合成比を調整する。

なお、ここにいうモノラル要素が強いとは、ステレオ出力における左右の出力に差がないことを指し、ステレオ要素が強いとは、ステレオ出力における左右の出力に差がある（たとえば、左右それぞれで楽器のパートが独立しているなど）ことを指す。

たとえば、同図の（Ａ）に示したように、Ｌ−Ｒ信号量が所定の閾値よりも小さいものとする（同図の（Ａ−１）参照）。かかる場合、出力信号合成部１４ｆは、Ｌ−Ｒ信号量が小さいことから、モノラル要素の強い音響ソースであると判定し、「残響」として見立てたＬ−Ｒ信号の相対量を増やすことで音響ソースのステレオ要素を強める（同図の（Ａ−２）参照）。

なお、同図の（Ａ）に示したのは、上述した所定の「０．３：０．７」の合成比を、Ｌ−Ｒ信号の相対量を増やして「０．１：０．９」の合成比としたうえで出力信号を生成した例である。

また、同図の（Ｂ）に示したように、Ｌ−Ｒ信号量が所定の閾値よりも大きいものとする（同図の（Ｂ−１）参照）。かかる場合、出力信号合成部１４ｆは、Ｌ−Ｒ信号量が大きいことから、ステレオ要素の強い音響ソースであると判定し、「残響」として見立てたＬ−Ｒ信号の相対量を減らすことで音響ソースのステレオ要素を抑える（同図の（Ｂ−２）参照）。

なお、同図の（Ｂ）に示したのは、上述した所定の「０．３：０．７」の合成比を、Ｌ−Ｒ信号の相対量を減らして「０．５：０．５」の合成比としたうえで出力信号を生成した例である。

図２の説明に戻り、イコライザ処理部１４ｇについて説明する。イコライザ処理部１４ｇは、出力信号合成部１４ｆが生成した出力信号の周波数特性を平滑化する処理を行う処理部である。かかる平滑化は、車室の構造や内装材の厚さなどによってはフラットになりにくい周波数特性をならす目的で行われる。なお、かかる車室の構造や内装材の厚さなどは、記憶部１５の車両構造情報１５ｃに含まれるものとする。

記憶部１５は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスで構成される記憶部であり、遅延量１５ａと、合成比１５ｂと、車両構造情報１５ｃとを記憶する。

遅延量１５ａは、加算信号および減算信号のそれぞれの遅延量に関する情報である。ここで、加算信号の遅延量は、メインスピーカ５２Ｌおよび５２Ｒが出力するステレオ信号に対する遅延量であるものとする。

また、減算信号の遅延量は、加算信号に対する遅延量であるものとする。したがって、ステレオ信号を基準とした場合の各遅延量の関係は、「加算信号の遅延量＜減算信号の遅延量」である。

合成比１５ｂは、図５を用いて既に説明したように、出力信号合成部１４ｆが加算信号および減算信号を合成する際の合成比である。車両構造情報１５ｃは、車両５０の構造に関する情報であり、車室の構造や内装材の厚さなどの情報を含む。

次に、図２に示した本実施例に係る車載用音場制御装置１０の回路例について、図６を用いて説明する。図６は、本実施例に係る車載用音場制御装置１０の回路例を示す図である。なお、同図に示した閉曲線１４ａ〜１４ｇに囲まれた部分は、図２に示した音量調整部１４ａ、加算部１４ｂ、減算部１４ｃ、フィルタ処理部１４ｄ、遅延調整部１４ｅ、出力信号合成部１４ｆ、イコライザ処理部１４ｇにそれぞれ対応している。

図６に示したように、Ｌ信号およびＲ信号はアナログ／デジタル変換された後、それぞれ加算用および減算用の２系統に分岐して送出され、音量調整部１４ａにおいて音量調整される。音量調整部１４ａは、音量値「ＶＯＬ１」〜「ＶＯＬ４」についてそれぞれ調整する増幅器を備えている。

ここで、音量値「ＶＯＬ１」についての増幅器は加算用の系統に送出されるＬ信号の音量を、音量値「ＶＯＬ２」についての増幅器は同じく加算用の系統に送出されるＲ信号の音量を、それぞれ調整する。

また、音量値「ＶＯＬ３」についての増幅器は減算用の系統に送出されるＬ信号の音量を、音量値「ＶＯＬ４」についての増幅器は同じく減算用の系統に送出されるＲ信号の音量を、それぞれ調整する。なお、同図に示したように、音量値「ＶＯＬ１」および「ＶＯＬ２」はいずれも正値であり、音量値「ＶＯＬ３」または「ＶＯＬ４」は、いずれかが負値であるものとする。

そして、音量調整部１４ａによって音量調整された加算用の系統のＬ信号およびＲ信号は、加算部１４ｂが備える加算器によって加算され、Ｌ＋Ｒ信号としてフィルタ処理部１４ｄへ送出される。

また、音量調整部１４ａによって音量調整された減算用の系統のＬ信号およびＲ信号は、減算部１４ｃが備える加算器によって減算され、Ｌ−Ｒ信号としてフィルタ処理部１４ｄへ送出される。

フィルタ処理部１４ｄは、Ｌ＋Ｒ信号用のフィルタ「ｆｉｌｔｅｒ１」、およびＬ−Ｒ信号用のフィルタ「ｆｉｌｔｅｒ２」を備えている。かかる各フィルタは、上述したようにＨＰＦまたはＢＰＦであり、Ｌ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号の低周波帯域を減衰する。

そして、遅延調整部１４ｅが備える遅延回路「ｄｅｌａｙ１」によってＬ＋Ｒ信号の遅延量が調整される。また、同様に、遅延回路「ｄｅｌａｙ２」によってＬ−Ｒ信号の遅延量が調整される。なお、同図に示したように、各遅延回路における遅延量の関係は「ｄｅｌａｙ１＜ｄｅｌａｙ２」であるものとする。

そして、出力信号合成部１４ｆが備える加算器によって、Ｌ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号が合成され、単系統で出力される出力信号が生成される。かかる単系統の出力信号は、イコライザ処理部１４ｇが備えるイコライザによって周波数特性を平滑化される。

そして、周波数特性を平滑化された単系統の出力信号は、デジタル／アナログ変換された後、パワーアンプ３０においてエキサイタ１３を駆動可能なレベルにまで電力増幅され、エキサイタ１３へ送出される。

次に、車載用音場制御装置１０が実行する処理手順について図７を用いて説明する。図７は、車載用音場制御装置１０が実行する処理手順を示すフローチャートである。

同図に示したように、ステレオ信号のうちのＬ信号をＬ信号入力部１１が、Ｒ信号をＲ信号入力部１２が、それぞれ入力する（ステップＳ１０１）。そして、音量調整部１４ａが、Ｌ信号およびＲ信号の音量を調整することで加減算のバランス調整を行う（ステップＳ１０２）。

そして、加算部１４ｂが、Ｌ信号およびＲ信号を加算して加算信号の生成を行う（ステップＳ１０３）。また、減算部１４ｃが、Ｌ信号およびＲ信号を減算して減算信号の生成を行う（ステップＳ１０４）。

つづいて、フィルタ処理部１４ｄが、ＨＰＦあるいはＢＰＦを用いて加算信号および減算信号の低周波帯域を減衰する（ステップＳ１０５）。そして、遅延調整部１４ｅが、加算信号および減算信号のそれぞれの遅延量を調整する（ステップＳ１０６）。なお、かかる調整を行う際、遅延調整部１４ｅは、記憶部１５の遅延量１５ａおよび車両構造情報１５ｃを参照する。

つづいて、出力信号合成部１４ｆが、加算信号および減算信号を合成して出力信号を生成する（ステップＳ１０７）。なお、かかる生成の際、出力信号合成部１４ｆは、記憶部１５の合成比１５ｂを参照する。

そして、イコライザ処理部１４ｇが、記憶部１５の車両構造情報１５ｃを参照しつつ、出力信号の周波数特性の平滑化を行う（ステップＳ１０８）。そして、出力信号合成部１４ｆが、エキサイタ１３に対して出力信号を出力し（ステップＳ１０９）、処理を終了する。

ところで、上述した実施例では、エキサイタ１３に対して単系統の出力信号を出力する場合について説明してきた（図６参照）。かかる場合、出力信号を電力増幅したうえでエキサイタ１３へ単系統で出力するインタフェースを備えた専用のパワーアンプが必要となる。

しかしながら、低価格帯の自動車などでは、パワーアンプの備わっていないいわゆるオーディオレスタイプの車種が多い。また、パワーアンプが備わっていても、ユーザが自分好みのオーディオチューンを行うためにパワーアンプを買い換えるケースも少なくない。なお、標準的なパワーアンプは、２個以上の多系統の出力チャンネルを備えており、各出力チャンネルは正極および負極の端子を有しているのが通常である。

そこで、以下では、かかる標準的なパワーアンプを備えた場合の変形例について図８を用いて説明する。図８は、変形例に係る車載用音場制御装置の回路例を示す図である。なお、以下では、パワーアンプ３０が、ＸチャンネルおよびＹチャンネルの２個の出力チャネルを備えているものとして説明を行う。

また、同図に示した回路例のうち、閉曲線１に囲まれた部分を除いた回路例については図６に示したものと同様であるため、ここでの記載を省略する。

図８に示したように、変形例に係る車載用音場制御装置では、上述した出力信号合成部１４ｆが備える加算器（図６参照）を不要とする。また、変形例に係る車載用音場制御装置では、パワーアンプ３０のＸチャンネルの正極とエキサイタ１３の正極とを接続することよってＬ＋Ｒ信号の伝達経路を形成する。また、同様に、Ｙチャンネルの負極とエキサイタ１３の負極とを接続することよってＬ−Ｒ信号の伝達経路を形成する。

具体的には、図８の閉曲線１に囲まれた部分に示したように、変形例に係る車載用音場制御装置は、Ｌ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号のそれぞれを、各系統で個別にイコライザ処理からデジタル／アナログ変換処理した後、パワーアンプ３０へ送出する。

このとき、加算用の系統のＬ＋Ｒ信号は、パワーアンプ３０のＸチャンネル３１へ送出される。また、減算用の系統のＬ−Ｒ信号は、パワーアンプ３０のＹチャンネル３２へ送出される。

そして、パワーアンプ３０は、各信号の電力増幅を行い、Ｌ＋Ｒ信号については、Ｘチャンネルの正極とエキサイタ１３の正極との接続によって形成された伝達経路でエキサイタ１３へ送出する。また、Ｌ−Ｒ信号については、Ｙチャンネルの負極とエキサイタ１３の負極との接続によって形成された伝達経路でエキサイタ１３へ送出する。

ここで、エキサイタ１３は、かかる伝達経路でＬ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号を入力することにより、Ｌ＋Ｒ信号の最大電位およびＬ−Ｒ信号の最小電位を得ることが可能となる。すなわち、エキサイタ１３は、かかるＬ＋Ｒ信号の最大電位およびＬ−Ｒ信号の最小電位の電位差によって所定の電圧を得ることができ、単一のエキサイタ１３であっても所定の音圧で音響出力を行うことが可能となる。

なお、上述した説明では、パワーアンプ３０のＸチャンネルの正極とエキサイタ１３の正極とを接続し、かつ、Ｙチャンネルの負極とエキサイタ１３の負極とを接続する場合について示したが、Ｙチャンネルの正極とエキサイタ１３の正極とを接続し、かつ、Ｘチャンネルの負極とエキサイタ１３の負極とを接続することとしてもよい。

上述してきたように、本実施例では、音量調整部が、Ｌ信号とＲ信号の加減算のバランス調整を行い、加算部が、加算信号を生成し、減算部が、減算信号を生成し、フィルタ処理部が、加算信号および減算信号の低周波帯域を減衰し、遅延調整部が、加算信号および減算信号の遅延量を調整し、出力信号合成部が、加算信号および減算信号を合成して出力信号を生成し、イコライザ処理部が出力信号の周波数特性を平滑化し、出力信号は単一のエキサイタによって車室の天井材を振動板として出力されるように車載用音場制御装置を構成した。したがって、コストを抑えつつ、リスナが適度な音の拡がり感を得られる音場制御を行うことができる。

以上のように、本発明に係る車載用音場制御装置は、コストを抑えつつ、リスナが適度な音の拡がり感を得られる音場制御を行いたい場合に有用であり、特に、ドライバなど特定のリスナが適度な音の拡がり感を得ることができる安価で高品質なカーオーディオ装置への適用に適している。

１０ 車載用音場制御装置
１１ Ｌ信号入力部
１２ Ｒ信号入力部
１３ エキサイタ
１４ 制御部
１４ａ 音量調整部
１４ｂ 加算部
１４ｃ 減算部
１４ｄ フィルタ処理部
１４ｅ 遅延調整部
１４ｆ 出力信号合成部
１４ｇ イコライザ処理部
１５ 記憶部
１５ａ 遅延量
１５ｂ 合成比
１５ｃ 車両構造情報
５０ 車両
５１ 車室
５２Ｌ メインスピーカ
５２Ｒ メインスピーカ
５３ 座席
５４ 天井材
１００ リスナ

Claims (11)

1. 車両を上方からみた場合の前記車両の長手方向に沿った中心線よりリスナの着座位置寄りに設けられ前記車両の車室を構成する構造体を加振することによって音響を出力する１つの振動手段
   を備えたことを特徴とする車載用音場制御装置。
2. 前記１つの振動手段は、
   前記リスナが着座する座席を左右対称に分割する面と前記構造体とが交わる位置または当該位置の近傍に設けられることを特徴とする請求項１に記載の車載用音場制御装置。
3. 前記車両の車室内へ音響をステレオ出力するステレオ出力手段と、
   前記ステレオ出力における左用信号および右用信号の加減算に基づいてモノラル信号を生成する信号生成手段と
   をさらに備え、
   前記１つの振動手段は、
   前記座席へ適正に着座した前記リスナの正中面と前記構造体とが交わる位置または当該位置の近傍に設けられ前記モノラル信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の車載用音場制御装置。
4. 前記１つの振動手段は、
   前記リスナが前記座席へ着座した場合の前記リスナの耳より上方かつ後方の位置へ設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の車載用音場制御装置。
5. 前記１つの振動手段は、
   前記構造体のうち前記車室内に接した天井面を含んだ閉空間または準閉空間の内部に前記車室内を出力方向として設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の車載用音場制御装置。
6. 前記信号生成手段は、
   前記左用信号および前記右用信号を加算用にそれぞれ音量調整し、また、前記左用信号および前記右用信号を減算用にそれぞれ音量調整することを特徴とする請求項３に記載の車載用音場制御装置。
7. 前記信号生成手段は、
   前記左用信号と前記右用信号とを加算した加算信号および前記左用信号と前記右用信号とを減算した減算信号をそれぞれ所定の遅延量で遅延させたうえで所定の相対量で合成することによって前記モノラル信号を生成することを特徴とする請求項６に記載の車載用音場制御装置。
8. 前記信号生成手段は、
   ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタを用いて前記加算信号および前記減算信号の低周波帯域を減衰させることを特徴とする請求項７に記載の車載用音場制御装置。
9. 前記信号生成手段は、
   前記減算信号の信号量および／または前記構造体の特性に基づいて前記遅延量および前記相対量を調整することを特徴とする請求項７に記載の車載用音場制御装置。
10. 前記信号生成手段は、
    前記構造体の特性に基づいて前記モノラル信号の周波数特性を変更することを特徴とする請求項７に記載の車載用音場制御装置。
11. 前記信号生成手段は、
    前記加算信号を出力する加算側出力部および前記減算信号を出力する減算側出力部を含んでおり、
    前記１つの振動手段は、
    正極端子および負極端子を含んでおり、
    前記信号生成手段および前記１つの振動手段は、
    前記加算側出力部の正極と前記正極端子とが接続される場合には、前記減算側出力部の負極と前記負極端子とが接続され、前記加算側出力部の負極と前記負極端子とが接続される場合には、前記減算側出力部の正極と前記正極端子とが接続されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の車載用音場制御装置。

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