JP2017135496A - 音声処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体としてコンパクトに実現でき、しかもエコーキャンセル特性を改善することができる音声処理装置を提供する。
【解決手段】音声処理装置１は、スピーカー２と、スピーカー２の放音面８に近接して配置されるマイク３と、スピーカー２の放音面８の前面側においてマイク３の近傍領域を覆うように設けられるカバー５と、を備える構成である。また音声処理装置１は、マイク３が収音する音声信号からスピーカー２が放音する音成分を除去して出力するエコーキャンセル回路１２を更に備える構成としても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハンズフリー通話装置などに用いられる音声処理装置に関し、特にエコーキャンセル特性を改善する技術に関する。

特許文献１には、スピーカーの音を導通孔を介して放音する放音部と、音を集音する第１の集音部と、第２の集音部とが１つの面に形成され、第１の集音部の開口部と、第２の集音部の開口部とが、放音部の開口部から等距離に配置されているハンズフリー通話補助装置が開示されている。このようなハンズフリー通話補助装置によれば、放音部からの音が第１の集音部と第２の集音部のそれぞれに対して略同レベルで入力するため、第１の集音部で集音された音信号から第２の集音部で集音された音信号を減算することにより、放音部から放音された音を除去することができ、エコーキャンセルを行うことができる。

国際公開第２０１４／２０３３８０号

ところで、自動車の室内において内装面にスピーカーとマイクからなるモジュールを取り付ける場合、モジュール全体をコンパクトにして内装面から室内側に突出しないことが必要となる。しかし、上述のハンズフリー通話補助装置の場合は、スピーカーの音を放音開口部へ導くための導通孔を有しているため、構造上コンパクトにすることが難しい。

一方、モジュール全体をコンパクト化するためには、スピーカーとマイクを互いに近接させた位置に設置することが必要となる。しかし、この場合、マイクとスピーカーの放音面とが近くなり、スピーカーから放音された音がマイクに直接入り込むため、スピーカーの放音に起因する集音レベルが高くなり、エコーキャンセルの特性が悪化してしまうという問題が生じる。

そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、全体としてコンパクトに実現でき、しかもエコーキャンセル特性を改善することができる音声処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１に、本発明は、音声処理装置であって、スピーカーと、前記スピーカーの放音面に近接して配置される収音手段と、前記放音面の前面側において前記収音手段の近傍領域を覆うように設けられるカバーと、を備える構成である。

この構成によれば、収音手段をスピーカーの放音面に近接して配置するため、音声処理装置の全体サイズを小さくすることができる。更にこの構成によれば、スピーカーの放音面の前面側において収音手段の近傍領域を覆うカバーが設けられるため、スピーカーの放音面から放音される音のうち、収音手段の近傍領域から放音される音が収音手段に直接入り込んでしまうことを防止することができる。これにより、スピーカーから放音された音がマイクに入り込んだ場合のレベルを低減させることができるようになり、エコーキャンセル特性の悪化を抑制することができる。

第２に、本発明は、第１の構成を有する音声処理装置において、前記収音手段が収音する音声信号から前記スピーカーが放音する音成分を除去して出力するエコーキャンセル回路、を更に備えることを特徴とする構成である。この構成によれば、優れたエコーキャンセル特性を有する音声処理装置が実現される。

第３に、本発明は、第２の構成を有する音声処理装置において、前記エコーキャンセル回路は、前記カバーの背面側に配設されることを特徴とする構成である。この構成によれば、スピーカーとカバーの間にエコーキャンセル回路を設けることができ、音声処理装置の全体サイズを更に小さくすることができる。

第４に、本発明は、第２又は第３の構成を有する音声処理装置において、前記収音手段は、第１のマイクと、第２のマイクとを含み、前記スピーカーの中心は、前記第１のマイクと前記第２のマイクとの等距離線上に位置しており、前記エコーキャンセル回路は、前記第１のマイクが収音する第１の音声信号から前記第２のマイクが収音する第２の音声信号を減算して出力することを特徴とする構成である。この構成によれば、第１のマイク及び第２のマイクがスピーカーから放音される音を略同レベル且つ略同位相で収音することができる。そしてエコーキャンセル回路が第１の音声信号から第２の音声信号を減算することによってエコーキャンセルを行うので、エコーキャンセル特性を改善することができる。

第５に、本発明は、第４の構成を有する音声処理装置において、前記カバーは、前記等距離線上に中心を有する放音開口を有することを特徴とする構成である。この構成によれば、エコーキャンセル特性がより一層改善される。

本発明によれば、全体としてコンパクトな音声処理装置を実現でき、しかもエコーキャンセル特性を改善することができるようになる。

第１実施形態における音声処理装置の外観構成を示す図である。 第１実施形態における音声処理装置の内部構造の一例を示す断面図である。 音声処理装置の図２とは異なる内部構造の例を示す断面図である。 第２実施形態における音声処理装置の外観構成を示す図である。 第２実施形態における音声処理装置の内部構造の一例を示す断面図である。 第２実施形態における音声処理装置の正面図である。 第２実施形態におけるエコーキャンセル回路の一例を示す図である。

以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態において互いに共通する部材には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における音声処理装置１の外観構成を示す図であり、（ａ）はカバー５がケース４に取り付けられた状態を示す斜視図であり、（ｂ）はカバー５がケース４に取り付けられる前の状態を示す斜視図であり、（ｃ）は音声処理装置１の正面図である。音声処理装置１は、スピーカー２と、マイク３と、ケース４と、カバー５とを備え、スピーカー２とマイク３がケース４の正面側（前面側）に取り付けられ、カバー５がケース４の正面側に装着される構成である。このような音声処理装置１は、自動車の室内などに設置され、ハンズフリー通話装置などとして利用されるものであり、例えばユーザーが所持する携帯電話機と有線又は無線による通信を行うことにより携帯電話機との間で音声信号の入出力を行う。例えば、音声処理装置１は、ユーザーの通話相手の電話機から送信された音声信号を、ユーザーの携帯電話機を介して受信し、その音声信号に基づいてスピーカー２を駆動することにより通話相手の音声をスピーカー２から放音する。また音声処理装置１は、ユーザーの音声を収音手段であるマイク３で収音することによって音声信号を生成し、その音声信号を後述するエコーキャンセル回路１２に通してユーザーの携帯電話機へ出力することにより、ユーザーの携帯電話機を介して通話相手の電話機へ送信する。

図１（ｂ）に示すように、スピーカー２は円形の放音面８を有しており、その放音面８の全体からケース４の正面側に向かって放音する。マイク３は、ケース４の正面側において、スピーカー２の放音面８に近接した位置に設けられる。例えば、ケース４の正面側（前面側）の面上で、放音面８の中心と、マイク３とを結ぶ直線上で、直線と放音面８の外周とが交わる点からマイク３までの間隔が、放音面８の半径よりも小さい間隔となるようにマイク３が設けられる。これにより、ケース４のサイズを、従来よりもコンパクトにすることができる。

カバー５は、ケース４の正面形状と略同形状に構成され、スピーカー２の放音面８に対応する領域に放音開口６が形成されると共に、マイク３の設置位置に対応する位置に音孔７が形成される。放音開口６は、スピーカー２の放音面８から発せられる音を音声処理装置１の正面側へ放出するための開口である。したがって、スピーカー２からの音は、この放音開口６を介して外部へ放音される。また音孔７は、外部の音をマイク３へ導くための孔である。マイク３は、この音孔７を通って導かれる音を収音し、音声信号を生成する。

カバー５に設けられる放音開口６は、図１（ｃ）に示すようにスピーカー２の放音面８の全域に形成されるのではなく、マイク３（又は音孔７）から所定距離以上離れた領域に形成される。つまり、カバー５は、収音手段であるマイク３が設けられた位置から少なくとも所定距離の範囲内となるマイク３の近傍領域Ｒにおいて、スピーカー２の放音面８を覆う遮蔽部９を有している。そしてカバー５は、遮蔽部９を設けた部分からの放音を防止する。

図２は、音声処理装置１の内部構造の一例を示す断面図である。上述したカバー５をケース４の正面に装着すると、図２に示すように、スピーカー２の放音面８のうち、マイク３の近傍位置から発せられる音は遮蔽部９によって遮られる。つまり、マイク３の近傍位置から発せられる音がマイク３に対して直接入り込んでしまうことを防止できるのである。また遮蔽部９を設けることにより、スピーカー２からの音が外部へ放音される放音開口６とマイク３（又は音孔７）との距離Ｌを長くすることができる。そのため、放音開口６から放音された音は距離Ｌの経路を伝播する際に減衰する。これにより、放音開口６から放音された音が音孔７を通ってマイク３で収音されるときには、音量レベルを低く抑えることが可能となり、エコーキャンセルの特性の悪化を抑制できるという利点がある。尚、距離Ｌを大きくする程、減衰量を大きくすることができるため、放音開口６はマイク３の音孔７からなるべく離れた位置に形成することが好ましい。

また図２に示すように音声処理装置１は、ケース４の内側に各種回路が実装される処理基板１０が取り付けられ、その処理基板１０にエコーキャンセル回路１２が設けられている。このエコーキャンセル回路１２は、マイク３が収音して生成する音声信号からスピーカー２が放音する音成分を除去して出力する回路であり、例えばスピーカー２を駆動するための音声信号を遅延させた遅延信号を生成し、マイク３が収音して生成する音声信号からその遅延信号を減算することにより、エコーキャンセルを行う。

図３は、図２とは異なる内部構造の例を示す断面図である。図３の例では、カバー５の背面側に処理基板１０が取り付けられ、その処理基板１０にマイク３とエコーキャンセル回路１２とが実装された形態を示している。処理基板１０は、音孔７に対応する位置に貫通孔１１を有しており、その貫通孔１１の背面側にマイク３が実装される。マイク３は、収音する収音部３１を貫通孔１１及び音孔７に向けて実装される。そのため、マイク３は、音孔７及び貫通孔１１を通って導かれる音を収音し、音声信号を生成する。またエコーキャンセル回路１２は、マイク３と同様に、処理基板１０の背面側に実装される。このようにエコーキャンセル回路１２をカバー５の背面側に配設することにより、ケース４の内側には処理基板１０やエコーキャンセル回路１２を配置する必要がなくなるため、ケース４のサイズを更にコンパクトにすることができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。図４は、本発明の第２実施形態における音声処理装置１ａの外観構成を示す図であり、（ａ）はカバー５がケース４に取り付けられた状態を示す斜視図であり、（ｂ）はカバー５がケース４に取り付けられる前の状態を示す斜視図である。また図５は音声処理装置１ａの内部構造の一例を示す断面図であり、図６は、音声処理装置１ａの正面図である。

本実施形態の音声処理装置１ａは、収音手段として、第１のマイク３ａと、第２のマイク３ｂとの２つのマイクを備えている。これら２つのマイク３ａ，３ｂは、スピーカー２の放音面８に近接した位置であって、それぞれの放音面８からの距離が互いに等しくなる位置に設けられる。

カバー５は、第１実施形態と同様に、スピーカー２からの音を外部へ放音させる放音開口６を有すると共に、２つのマイク３ａ，３ｂの設置位置に対応する２つの音孔７を有している。そしてカバー５は、２つのマイク３ａ，３ｂが設けられる位置から少なくとも所定距離の範囲内となるマイク３ａ，３ｂの近傍領域において、スピーカー２の放音面８を覆う遮蔽部９を有しており、遮蔽部９を設けた部分からの放音を防止する。

２つのマイク３ａ，３ｂは、カバー５の背面側（特に遮蔽部９の背面側）に取り付けられる処理基板１０に実装される。処理基板１０は、カバー５に設けられた音孔７に対応する位置に、貫通孔１１を有している。マイク３ａ，３ｂは、その貫通孔１１の背面側に実装される。そして図５に示すように、マイク３ａ，３ｂの収音部３１は、貫通孔１１及び音孔７に向けて実装される。そのため、マイク３ａ，３ｂは、それぞれ音孔７及び貫通孔１１を通って導かれる音を収音し、音声信号を生成する。図５に示すように、２つのマイク３ａ，３ｂ及びエコーキャンセル回路１２を、カバー５とスピーカー２との間に配置することにより、ケース４のサイズを更にコンパクトにすることができる。

そして本実施形態において、２つのマイク３ａ，３ｂは、図６に示すようにスピーカー２に対して左右対称な位置に設けられる。より詳しく説明すると、スピーカー２の中心２ａは、２つのマイク３ａ，３ｂからの等距離線１４上に位置している。また放音開口６の中心６ａもまた、２つのマイク３ａ，３ｂからの等距離線１４上に位置している。そして放音開口６の中心６ａは、２つのマイク３ａ，３ｂの等距離線１４上において、スピーカー２の中心２ａよりも２つのマイク３ａ，３ｂから離れた位置に設けられる。これにより、放音開口６から２つのマイク３ａ，３ｂ（音孔７）までの距離を長くすることができるので、放音開口６から放音された音が音孔７を通ってマイク３ａ，３ｂで収音されるときの音量を減衰させることができる。また放音開口６から放音される音は、音孔７及び貫通孔１１を介して２つのマイク３ａ，３ｂのそれぞれによって収音されるとき、略同レベル及び略同位相の音となって収音される。そしてエコーキャンセル回路１２は、２つのマイク３ａ，３ｂによって収音されて生成される音声信号に基づきエコーキャンセルを行う。

図７は、本実施形態におけるエコーキャンセル回路１２の一例を示す図である。エコーキャンセル回路１２は、第１のマイク３ａが収音する第１の音声信号Ｓ１と、第２のマイク３ｂが収音する第２の音声信号Ｓ２とを入力する。このエコーキャンセル回路１２は、減算器１７を備えており、減算器１７において第１の音声信号Ｓ１から第２の音声信号Ｓ２を減算することにより、エコーキャンセルした音声信号Ｓｏｕｔを生成する。エコーキャンセルした音声信号Ｓｏｕｔは、図示を省略する通信インタフェースを介して有線又は無線でユーザーの携帯電話機へ出力される。

上記のように第１の音声信号Ｓ１から第２の音声信号Ｓ２を減算することによってエコーキャンセルを行う場合、エコーキャンセル特性を更に向上させるためには、放音開口６から放音される音が２つのマイク３ａ，３ｂのそれぞれによって収音されるときに音のレベル及び位相がなるべく均等な状態となることが好ましい。そして２つのマイク３ａ，３ｂのそれぞれによって収音される音のレベル及び位相を均等化するには、スピーカー２の放音面８の全体から放音される音のうち、２つのマイク３ａ，３ｂの等距離線１４上から放音される音だけをマイク３ａ，３ｂに収音させることが有効である。しかし、厳密には、２つのマイク３ａ，３ｂの等距離線１４上から放音される音だけをマイク３ａ，３ｂに収音させることは困難である。そこで本実施形態では、図６に示すように放音開口６の中心６ａを等距離線１４上に設け、その中心６ａから所定半径の円形状に放音開口６を形成している。言い換えると、本実施形態では、放音開口６を等距離線１４の近傍に集約させた状態（形状）で設けている。これにより、２つのマイク３ａ，３ｂのそれぞれが収音する音が略同レベル及び略同位相となるため、エコーキャンセル特性がより一層向上する。

（変形例）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではなく、種々の変形が適用可能である。例えば上記実施形態では、音声処理装置１，１ａにエコーキャンセル回路１２を設けた形態について説明したが、エコーキャンセル回路１２は、音声処理装置１，１ａとは別に設けられるものであっても良い。

１，１ａ…音声処理装置、２…スピーカー、３…マイク（収音手段）、３ａ…第１のマイク（収音手段）、３ｂ…第２のマイク（収音手段）、４…ケース、５…カバー、６…放音開口、８…放音面、９…遮蔽部、１０…処理基板、１２…エコーキャンセル回路。

Claims (5)

1. スピーカーと、
   前記スピーカーの放音面に近接して配置される収音手段と、
   前記放音面の前面側において前記収音手段の近傍領域を覆うように設けられるカバーと、
   を備える音声処理装置。
2. 前記収音手段が収音する音声信号から前記スピーカーが放音する音成分を除去して出力するエコーキャンセル回路、
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の音声処理装置。
3. 前記エコーキャンセル回路は、前記カバーの背面側に配設されることを特徴とする請求項２に記載の音声処理装置。
4. 前記収音手段は、第１のマイクと、第２のマイクとを含み、
   前記スピーカーの中心は、前記第１のマイクと前記第２のマイクとの等距離線上に位置しており、
   前記エコーキャンセル回路は、前記第１のマイクが収音する第１の音声信号から前記第２のマイクが収音する第２の音声信号を減算して出力することを特徴とする請求項２又は３に記載の音声処理装置。
5. 前記カバーは、前記等距離線上に中心を有する放音開口を有することを特徴とする請求項４に記載の音声処理装置。

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