JP2019146049A - 音声再生収音装置、および、音声認識スピーカー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 動電型スピーカーとマイクロホンとを取り付けるキャビネットが比較的に小さいような場合にも、音響的な結合を大きくしないようにして、音声認識できない場合が発生するのを防ぎ、さらに、小型のスピーカーシステムとして必要な低音域の音声再生能力を備える音声再生収音装置を提供する。【解決手段】 音声再生収音装置は、キャビネットが、内部空間の音響容量と共振する音響質量を規定して位相反転された音声を外部空間側に放射する少なくとも一つのダクトまたはパッシブラジエーターを有し、キャビネットの外殻面において、マイクロホンとダクトまたはパッシブラジエーターとの離間距離を規定する第１距離が、マイクロホンと動電型スピーカーとの離間距離を規定する第２距離よりも短くなるように、マイクロホン、ダクトまたはパッシブラジエーター、並びに動電型スピーカーがキャビネットに取り付けられている。【選択図】 図２

Description

本発明は、音声を再生する動電型スピーカーと音声を収音するマイクロホンとが一つのキャビネットに取り付けられる音声再生収音装置、および、音声認識スピーカー装置に関する。

操作キーなどの従来からのユーザー操作に代えて、ユーザーとの対話型の音声操作に対応した音声認識機能、ＡＩ（人工知能）アシスタント機能などを利用可能な音声認識スピーカー装置が従来から存在する。このような音声認識スピーカー装置は、サーバーなどが接続されているクラウド・サービスにネットワーク接続して、ユーザーから発せられる音声を収音して音声認識し、かつ、その音声操作または質問に対応して音声の応答をスピーカーにより返すように動作する。

このような音声認識スピーカー装置は、音声を再生する動電型スピーカーと音声を収音するマイクロホンとが一つのキャビネットに取り付けられる音声再生収音装置である場合がある。音声再生収音装置において、同一のキャビネットに動電型スピーカーとマイクロホンとが取り付けられる場合には、動電型スピーカーから再生される音声は、マイクロホンから収音されるのが避けられない。すなわち、音声再生収音装置では、動電型スピーカーから音声再生している際にマイクロホンでユーザーの操作音声を収音しようとすると、動電型スピーカーからの再生音声が大きく操作音声に重畳した収音音声となり、収音音声からその操作音声を音声認識できない場合が出てきてしまう問題がある。

そこで、音声再生収音装置では、マイクロホンが収音する収音音声信号から動電型スピーカーに入力する再生音声信号を減算処理して、外部空間から外来する操作音声の成分を相対的に大きくした収音音声信号を出力するエコーキャンセル回路を備えることが必要になる（特許文献１、２）。しかし、動電型スピーカーが再生する音声の音圧レベルが高い場合、または、動電型スピーカーとマイクロホンとが接近して配置されている場合には、エコーキャンセル回路だけでは動電型スピーカーが再生する音声を十分に打ち消すことが出来ずに、結果的に操作音声を音声認識できない場合が発生する問題がある。

そこで、天板付近に取り付けるマイクロホンと、下向きにベース付近に取り付けるスピーカーを離して、スピーカーをマイクロホンに向けないように配置する、などの対策が必要になる（特許文献１）。なお、動電型スピーカーとマイクロホンとを備える拡声電話機用送受話ユニットなどの音声再生収音装置において、動電型スピーカーとマイクロホンとの音響的な結合を小さくしようとする技術思想は、周知であり、様々な構成または方法が提案されている（特許文献２〜５）。

一方で、小型軽量な音声再生収音装置が求められる場合には、動電型スピーカーとマイクロホンとを取り付けるキャビネットが小さくなるので、結果的に動電型スピーカーとマイクロホンとが互いに近くに配置されてしまい、音響的な結合が大きくなってしまうという問題がある。また、動電型スピーカーが取り付けられる音響容量を規定するキャビネットが小さくなると、通常のスピーカーシステムと同様に、低音域の限界再生周波数である最低共振周波数ｆ０が高くなってしまい、十分な音声再生能力を備えられない恐れがある。

米国特許第９，０６０，２２４号公報 特許第４６４０２０９号公報 特開昭５８−５６５６３号公報 特開２０１２−２３５２６４号公報 特開２００７−１７４１８９号公報

本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、音声再生収音装置に関し、動電型スピーカーとマイクロホンとを取り付けるキャビネットが比較的に小さいような場合にも、音響的な結合が大きくならないようにして、その結果、音声認識できない場合が発生するのを防ぎ、さらに、小型のスピーカーシステムとして必要な低音域の音声再生能力を備える音声再生収音装置、および、音声認識スピーカー装置を提供することにある。

本発明の音声再生収音装置は、振動板を有して音声を再生する少なくとも一つの動電型スピーカーと、振動板の一方面が外部空間側に露出するように動電型スピーカーを取り付け、かつ、振動板の他方面から再生される音声の所定の共振周波数帯域成分を位相反転させて外部空間側に放射するキャビネットと、キャビネットに取り付けられて外部空間側の音声を収音する少なくとも一つのマイクロホンと、を備え、キャビネットが、その内部に音響容量を規定する内部空間と、音響容量と共振する音響質量を規定して位相反転された音声を外部空間側に放射する少なくとも一つのダクトまたはパッシブラジエーターと、を有し、キャビネットの外殻面において、マイクロホンとダクトまたはパッシブラジエーターとの離間距離を規定する第１距離が、マイクロホンと動電型スピーカーとの離間距離を規定する第２距離よりも短い。

好ましくは、本発明の音声再生収音装置は、キャビネットの外殻面において、マイクロホンが、ダクトの開口の周縁に、または、パッシブラジエーターの振動板の周縁に取り付けられ、動電型スピーカーが、マイクロホンが取り付けられたバッフル面と同一面であってダクトまたはパッシブラジエーターから離間した位置に取り付けられている。

また、好ましくは、本発明の音声再生収音装置は、キャビネットの外殻面において、複数のマイクロホンが、ダクトの開口の周縁に、または、パッシブラジエーターの振動板の周縁に、略均等の間隔で囲むように取り付けられ、動電型スピーカーが、ダクトまたはパッシブラジエーターから離間した位置に取り付けられている。

また、好ましくは、本発明の音声再生収音装置は、マイクロホンが収音する収音音声信号から動電型スピーカーに入力する再生音声信号を減算処理して、外部空間から外来する他の音声の成分を相対的に大きくした収音音声信号を出力するエコーキャンセル回路をさらに備える。

また、本発明の音声認識スピーカー装置は、上記の音声再生収音装置を含む。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明の音声再生収音装置は、振動板を有して音声を再生する少なくとも一つの動電型スピーカーと、振動板の一方面が外部空間側に露出するように動電型スピーカーを取り付け、かつ、振動板の他方面から再生される音声の所定の共振周波数帯域成分を位相反転させて外部空間側に放射するキャビネットと、キャビネットに取り付けられて該外部空間側の音声を収音する少なくとも一つのマイクロホンと、を備える。このキャビネットは、その内部に音響容量を規定する内部空間と、音響容量と共振する音響質量を規定して位相反転された音声を外部空間側に放射する少なくとも一つのダクトまたはパッシブラジエーターと、を有する。

したがって、この音声再生収音装置は、位相反転型のバスレフキャビネット、または、位相反転型のパッシブラジエーターを備えるキャビネットを有するスピーカーシステムを構成するので、キャビネットが比較的に小さいような場合にも、小型のスピーカーシステムとして必要な低音域の音声再生能力を備えることができる。位相反転型のキャビネットのダクトまたはパッシブラジエーターからは、動電型スピーカーの振動板の他方面から再生される音声の所定の共振周波数帯域成分が位相反転させられて放射される。この共振周波数帯域は、動電型スピーカーの最低共振周波数ｆ０付近の低い周波数帯域であり、動電型スピーカーの振動板の他方面から再生される音声とはその共振周波数以上では同位相になるので、例えばダクトまたはパッシブラジエーターを備えないような密閉型のキャビネットの場合に比較して、低音域の音声再生能力を高めることができる。

ここで、音声再生収音装置は、キャビネットの外殻面において、マイクロホンとダクトまたはパッシブラジエーターとの離間距離を規定する第１距離が、マイクロホンと動電型スピーカーとの離間距離を規定する第２距離よりも短くなるように、マイクロホン、ダクトまたパッシブラジエーター、並びに動電型スピーカーがキャビネットに取り付けられている。つまり、音声再生収音装置のキャビネットには、マイクロホンから見て、ダクトまたはパッシブラジエーターが、動電型スピーカーよりも比較的に近くに取り付けられている。

音波の伝搬では、距離に応じて音圧レベルが低下する距離減衰が発生する。また、ダクトまたはパッシブラジエーターから放射される音声の周波数帯域は、動電型スピーカーの振動板から放射される音声の周波数帯域よりも低い狭い周波数帯域に限られ、人間の音声の広い周波数帯域とは大きく重ならない。その結果、ダクトまたはパッシブラジエーターから放射される音声の音圧レベルは、動電型スピーカーの振動板から放射される音声の音圧レベルよりも小さくなりやすく、また、人間の音声の周波数帯域に限れば小さくなる。したがって、マイクロホンから見て、ダクトまたはパッシブラジエーターを動電型スピーカーよりも比較的に近くに取り付ける方が、音響的な結合が大きくならなくなり、その結果、音声認識できない場合が発生するのを防ぐことができる。

さらに、本発明の音声再生収音装置は、キャビネットの外殻面において、マイクロホンが、ダクトの開口の周縁に、または、パッシブラジエーターの振動板の周縁に取り付けられるようにすればよい。複数のマイクロホンを備える場合には、ダクトの開口の周縁に、または、パッシブラジエーターの振動板の周縁に、略均等の間隔で囲むように取り付けられるようにすればよい。動電型スピーカーは、マイクロホンが取り付けられたバッフル面と同一面であってダクトまたはパッシブラジエーターから離間した位置に取り付けられていてもよい。キャビネットが比較的に小さいような場合にも、音響的な結合を大きくしないようにして、音声認識できない場合が発生するのを防ぐことができる。

音声再生収音装置は、もちろん、エコーキャンセル回路をさらに備えてもよい。つまり、マイクロホンが収音する収音音声信号から動電型スピーカーに入力する再生音声信号を減算処理して、外部空間から外来する操作音声などの他の音声の成分を相対的に大きくした収音音声信号を出力するエコーキャンセル回路を備えれば、音声認識の精度を高めた音声再生収音装置を実現することができる。また、上記の音声再生収音装置を含む音声認識スピーカー装置は、操作音声の認識率を改善することができる。

本発明の音声再生収音装置、および、音声認識スピーカー装置は、動電型スピーカーとマイクロホンとを取り付けるキャビネットが比較的に小さいような場合にも、音響的な結合を大きくしないようにして、音声認識できない場合が発生するのを防ぎ、さらに、小型のスピーカーシステムとして必要な低音域の音声再生能力を備えるようにすることができる。

本発明の好ましい実施形態による音声再生収音装置について説明する図である。（実施例１） 本発明の好ましい実施形態による音声再生収音装置の構成について説明する断面図およびブロックダイアグラムである。（実施例１） 本発明の好ましい実施形態による音声再生収音装置の音圧周波数特性について説明するグラフである。（実施例１） 本発明の他の好ましい実施形態による音声再生収音装置の構成について説明する断面図である。（実施例２）

以下、本発明の好ましい実施形態による音声再生収音装置、および、音声認識スピーカー装置について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

図１〜図２は、本発明の好ましい実施形態による音声再生収音装置１について説明する図である。具体的には、図１は音声再生収音装置１の斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図およびブロックダイアグラムである。なお、以下において、本発明の説明に不要な音声再生収音装置１の一部の構造や、内部構造等は、図示並びに説明を省略する。

図１および図２に示すように、音声再生収音装置１は、音声を再生する複数の動電型スピーカー２および３と、音声を収音する複数のマイクロホン４〜７とが、キャビネット１０に取り付けられている。音声再生収音装置１は、入力端子２１に入力される再生音声信号を、増幅回路２２で電力増幅して動電型スピーカー２および３に供給し、動電型スピーカー２および３が入力音声信号を音波に電気音響変換して音声を再生する。

また、音声再生収音装置１において、再生音声信号は、マイクロホン４〜７が接続されるエコーキャンセル回路２３に入力される。マイクロホン４〜７は、外部空間におけるキャビネット１０の取付位置での音声を収音し、電気音響変換してその音圧レベルに応じた収音音声信号を出力する。エコーキャンセル回路２３は、マイクロホン４〜７が収音する収音音声信号から動電型スピーカー２および３に入力する再生音声信号を減算処理する。その結果、音声再生収音装置１が動電型スピーカー２および３により音声再生している場合には、エコーキャンセル回路２３は、外部空間から外来する操作音声などの他の音声の成分を相対的に大きくした収音音声信号を、出力端子２４に出力する。

音声再生収音装置１は、（図示しない）音声認識スピーカー装置を構成することができる。音声認識スピーカー装置は、音声再生収音装置１と、クラウド・サービスに接続する（図示しない）ネットワーク部と、ネットワーク部等を制御する（図示しない）制御部と、（図示しない）電源部、等をさらに含んで構成される。音声認識スピーカー装置は、ユーザーから発せられる音声をマイクロホン４〜７で収音して音声認識し、かつ、その音声操作または質問に対応して音声の応答を動電型スピーカー２および３により再生して返すように動作する。つまり、音声認識スピーカー装置は、エコーキャンセル回路２３を動作させる音声再生収音装置１を含むので、動電型スピーカー２および３により音声再生している場合であっても、ユーザーの操作音声を相対的に大きくした収音音声信号を得ることができて、音声認識に基づく音声操作を実現することができる。

音声再生収音装置１のキャビネット１０は、略直方体形状の天面１１に、動電型スピーカー２および３が取り付けられている。動電型スピーカー２および３は、それぞれ振動板と、振動板に連結するボイスコイルと、ボイスコイルのコイルが配置される磁気空隙を有する磁気回路と、振動板およびボイスコイルを振動可能に支持するエッジおよび磁気回路が連結するフレームと、を備える。したがって、ボイスコイルのコイルに音声信号電流が供給されると、振動板およびボイスコイルに駆動力が働いて振動し、振動板から音波がその前後方向に逆位相の関係で放射される。動電型スピーカー２および３の振動板の一方面は、外部空間側に露出しており、振動板の他方面は、キャビネット１０が規定する内部空間１５に臨んでいる。２つの動電型スピーカー２および３の中間位置を、点Ｓとする。

なお、本実施例の動電型スピーカー２および３は、同一型の動電型スピーカーを２つ用いてステレオ音声信号（左音声信号、右音声信号）に対応可能にしているが、モノラル音声信号に対応するように、これらを並列接続または直列接続してもよい。もちろん、動電型スピーカー２および３は、他の１つの動電型スピーカーで代用してもよい。

キャビネット１０の天面１１には、略矩形状のバスレフダクト１３の開口１２が設けられている。図２に図示するように、バスレフダクト１３は、略Ｌ字状に折り曲げられたダクトであり、開口１２の他端側は、キャビネット１０の音響容量を規定する内部空間１５に配置されている。バスレフダクト１３は、その内部に空気の音響質量１４を抱えて、内部空間１５の音響容量と共振する位相反転型のキャビネット１０を構成する。つまり、動電型スピーカー２および３が取り付けられるキャビネット１０は、バスレフダクト１３を備えてバスレフ型のスピーカーシステムを構成する。キャビネット１０は、動電型スピーカー２および３の振動板の他方面から再生される音声の所定の共振周波数帯域成分を位相反転させて、バスレフダクト１３の開口１２から外部空間側に放射する。

図３は、この音声再生収音装置１のバスレフ型のスピーカーシステムとしての音圧周波数特性について説明するグラフである。横軸は入力音声周波数であり、動電型スピーカー２および３の最低共振周波数ｆ０付近の低い周波数帯域のみを示し、縦軸は音圧レベル（ＳＰＬ）を示している。図３のグラフにおける点線Ｂは、動電型スピーカー２および３の振動板から放射される音波の音圧レベルを示す。また、一点鎖線Ｃは、バスレフダクト１３の開口１２から放射される音波の音圧レベルを示す。また、実線Ａは、動電型スピーカー２および３とバスレフダクト１３の開口１２とからそれぞれ放射される音波が合成された音波の音圧レベルを示す。

バスレフ型のキャビネット１０における共振周波数ｆｂは、バスレフダクト１３の音響質量１４と、内部空間１５の音響容量とで定まる。動電型スピーカー２および３は、その振動系重量および内部空間１５の音響容量を含めた支持系コンプライアンスに依って定まる最低共振周波数ｆ０以上で、音圧レベルが高くなる音圧周波数特性を有する。したがって、この音声再生収音装置１のように、動電型スピーカー２および３をバスレフ型のキャビネット１０に取り付ける場合には、共振周波数ｆｂにおいてバスレフダクト１３の開口１２から放射される音波の音圧レベルが最大になり（一点鎖線Ｃ）、動電型スピーカー２および３から放射される音波の音圧レベルが極小になる（点線Ｂ）。

バスレフダクト１３の開口１２から放射される音波は、共振周波数ｆｂ以上では位相反転しているので、動電型スピーカー２および３から外部空間側へ放射される音波と略同位相の関係になる。一方で、共振周波数ｆｂよりも低い周波数では、動電型スピーカー２および３から外部空間側へ放射される音波と略逆位相の関係になる。したがって、バスレフ型のスピーカーシステムとしての音声再生収音装置１の音圧周波数特性は、実線Ａで示すように、この共振周波数ｆｂ以上の高い周波数帯域で音圧レベルが高くなり、共振周波数ｆｂよりも低い周波数帯域では、急激に音圧レベルが低くなる。

音声再生収音装置１が再生する音声には、低音域を含む幅広い周波数帯域成分を含む音楽が含まれる場合があるので、音声再生収音装置１の再生音圧周波数範囲は、可能な限り広いことが望ましい。バスレフ型のキャビネット１０は、例えばダクト１３を備えないような密閉型のキャビネットの場合に比較して、最低共振周波数ｆ０ならびに共振周波数ｆｂ付近での音圧レベルを高めて、低音域の音声再生能力を高めることができる点が有利である。

ただし、図３のグラフから分かるように、音声再生収音装置１が再生する音声は、主に動電型スピーカー２および３から外部空間側へ放射され、低音域の共振周波数ｆｂ付近の周波数成分のみがバスレフダクト１３の開口１２から放射されることになる。したがって、動電型スピーカー２および３から外部空間側へ放射される音波の音圧レベルの方が、バスレフダクト１３の開口１２から放射される音波の音圧レベルよりも高くなりやすい。また、人間の音声の周波数帯域は一般的にバスレフ型のキャビネットの共振周波数ｆｂよりも十分に高いので、音声再生収音装置１が再生する音声が人間の音声である場合には、人間の音声はほとんどが動電型スピーカー２および３から外部空間側へ放射され、バスレフダクト１３の開口１２からはほぼ放射されないことになる。

そこで、この音声再生収音装置１では、キャビネット１０の外殻面である天面１１に、４つのマイクロホン４〜７と動電型スピーカー２および３とが取り付けられ、またバスレフダクト１３の開口１２が設けられている。音声再生収音装置１を所定の面上に載置して利用するような場合には、見下ろすような位置関係になりやすいユーザーの耳に対して、音声再生する動電型スピーカー２、３およびダクト１３の開口１２をキャビネット１０の上側である天面１１に設け、また、ユーザーの口からの操作音声を収音しやすくするように、天面１１（または天面１１の付近）にマイクロホンを設けるのが得策である。

キャビネット１０の天面１１において、４つのマイクロホン４〜７は、バスレフダクト１３の開口１２の周縁を囲むように、開口１２の四隅に近いところに取り付けられている。４つのマイクロホン４〜７は、ほぼ正方形に配置され、対角となるマイクロホン４および７とマイクロホン５および６の対角線の交点は、それらの中心の点Ｍである。略矩形状の開口１２を規定する中心点を通過する仮想線Ａ−Ａを軸として、マイクロホン４および５、マイクロホン６および７は、対称に配置されている。そこで、図２ではマイクロホン５と、マイクロホン７とについて、代表的に図示している。

４つのマイクロホンの中心点Ｍからバスレフダクト１３の開口１２の中心点Ｏまでの距離Ｌ１は、音声再生収音装置１においてマイクロホン４〜７とバスレフダクト１３の開口１２との離間距離を規定する第１距離を現している。この第１距離は、所定の大きさを有するバスレフダクト１３の開口１２において、中心位置、または、周縁部の１点など、いずれか特定の基準点を設けて、マイクロホンに対する離間距離として規定するものであればよい。

また、キャビネット１０の天面１１において、４つのマイクロホン４〜７は、動電型スピーカー２または３からは、遠く離れるように取り付けられている。つまり、マイクロホン４〜７は、バスレフダクト１３の開口１２が比較的に近く、動電型スピーカー２または３が比較的に遠くなるような位置に、取り付けられる。本実施例では、動電型スピーカー３の方が動電型スピーカー２よりもさらにマイクロホン５および７から離れるような位置関係に配置されている。

４つのマイクロホンの中心点Ｍから２つの動電型スピーカー２および３の中間点Ｓまでの距離Ｌ２は、この音声再生収音装置１においてマイクロホン４〜７と動電型スピーカー２および３との離間距離を規定する第２距離を現している。この第２距離は、所定の大きさを有する動電型スピーカー２および３の振動板において、中心位置、または、周縁部の１点など、いずれか特定の基準点を設けて、マイクロホンに対する離間距離として規定するものであればよい。

つまり、音声再生収音装置１では、キャビネット１０の外殻面において、マイクロホン（４〜７）とバスレフダクト１３の開口１２との離間距離を規定する第１距離（Ｌ１）が、マイクロホン（４〜７）と動電型スピーカー２および３との離間距離を規定する第２距離（Ｌ２）よりも短くなっている。すなわち、音声再生収音装置１のキャビネット１０には、マイクロホン４〜７から見て、バスレフダクト１３の開口１２が、動電型スピーカー２および３よりも比較的に近くに取り付けられている。

上記の通りに、動電型スピーカー２および３から外部空間側へ放射される音波の音圧レベルの方が、バスレフダクト１３の開口１２から放射される音波の音圧レベルよりも高くなりやすいので、マイクロホン４〜７から見て、バスレフダクト１３の開口１２を動電型スピーカー２および３よりも比較的に近くに取り付ける方が、音響的な結合が大きくならないようにすることができる。つまり、音波の伝搬では距離に応じて音圧レベルが低下する距離減衰が発生するので、マイクロホン４〜７から見て、動電型スピーカー２および３をバスレフダクト１３よりも比較的に遠くに位置するようにして、結果的に音響的な結合を大きくしないようにするのが好ましい。

また、上記の通り、バスレフダクト１３の開口１２から放射される音声の周波数帯域は、動電型スピーカー２および３の振動板から放射される音声の周波数帯域よりも低い狭い周波数帯域に限られ、人間の音声の広い周波数帯域とは大きく重ならない。この点においてもバスレフダクト１３の開口１２から放射される音声の音圧レベルは、動電型スピーカー２および３の振動板から放射される音声の音圧レベルよりも小さくなりやすく、また、人間が発する音声の周波数帯域に限ればかなり小さくなる。

その結果、この音声再生収音装置１を含んで構成される音声認識スピーカー装置は、ユーザーから発せられる操作音声をマイクロホン４〜７で収音して音声認識する際に、動電型スピーカー２および３と、バスレフダクト１３の開口１２とにより音声再生している場合であっても、音声認識できない場合が発生するのを防ぐことができる。筐体であるキャビネット１０が比較的に小さいような場合には、動電型スピーカー２および３とマイクロホン４〜７との音響的な結合が大きくなりやすいが、マイクロホン４〜７から見て、動電型スピーカー２および３をバスレフダクト１３よりも比較的に遠くに位置するようにすることで、エコーキャンセル回路２３をたとえ備えていても、再生する音声の音圧レベルが高くなると発生しやすくなる音声認識できない場合を、抑制することができる。

この音声再生収音装置１を含んで構成される音声認識スピーカー装置において、音声再生している状態での操作音声の認識率を調査した結果を以下に説明する。

調査対象の音声認識スピーカー装置に対して、所定の距離だけ離れた別の音声再生装置から所定の音圧レベルの録音済みの操作音声を繰り返し再生できるようにして、音声認識スピーカー装置がその操作音声を音声認識できたか否か、を調査する。その際には、動電型スピーカー２および３とバスレフダクト１３の開口１２から再生するテスト音楽の音圧レベルを小さい場合から大きい場合に変えるように再生音声信号のレベルを変更して、マイクロホン４〜７から収音される収音音声信号に含まれる操作音声に対するテスト音楽の比率を、小さい場合から大きい場合に変化させる。テスト音楽は、低音域から高音域まで幅広い周波数帯域成分を有する楽曲であり、ボーカル音声も含む。

この様に調査することで、収音音声信号に含まれる操作音声が相対的に小さくなって、操作音声の認識率が低下することが予想できる。実際に、音声再生収音装置１から再生するテスト音楽の音圧レベルをある程度以上に大きくすると、操作音声の認識率が低下し、その操作音声の音圧レベルよりも高くなるような場合には、操作音声をほぼ全く音声認識できない状態（操作音声の認識率：０％）に陥ることになる。まず、ここでテスト音楽の音圧レベルを固定する。

次に、テスト音楽を、ほぼバスレフダクト１３の開口１２のみから再生する低音域成分だけに帯域制限したテスト音楽１と、ほぼ動電型スピーカー２および３のみから再生する中高音域成分だけに帯域制限したテスト音楽２と、信号処理により加工して分けて、それぞれ調査対象の音声認識スピーカー装置に再生させて操作音声の認識率を調査した。テスト音楽１の場合は、マイクロホン４〜７に近いバスレフダクト１３の開口１２から放射される音声が収音音声信号に含まれ、一方、テスト音楽２の場合は、マイクロホン４〜７から遠い動電型スピーカー２および３の振動板から放射される音声が収音音声信号に含まれることになる。

その結果、テスト音楽１の場合には、操作音声の認識率が、０％から８０％に改善した。また、テスト音楽２の場合には、操作音声の認識率が、０％から３０％に改善した。これは、全帯域のテスト音楽の場合には操作音声をほぼ全く音声認識できない状態（０％）であっても、操作音声を音声認識できるように改善するものの、バスレフダクト１３の開口１２から放射される音声の方（テスト音楽１の場合）が、動電型スピーカー２および３から放射される音声の方（テスト音楽２の場合）よりも、操作音声の認識率が改善することを示している。これにより、バスレフダクト１３の開口１２から放射される音声の方が、動電型スピーカー２および３から放射される音声の方よりも、音声認識に与える影響が小さいと判断できる。

テスト音楽１の場合には、帯域制限して低い狭い周波数帯域に限られ、人間の音声の広い周波数帯域とは大きく重ならなくなり、テスト音楽２の場合よりも音圧レベルが低下する。また、バスレフダクト１３の開口１２から放射される音声は、人間の音声の周波数帯域に限ればかなり音圧レベルが低くなる。したがって、マイクロホン４〜７から見て、バスレフダクト１３の開口１２を動電型スピーカー２および３よりも比較的に近くに取り付ける方が、結果的に音響的な結合が大きくならなくなり、音声認識できない場合が発生するのを防ぐことができる。

本実施例では４つのマイクロホン４〜７を備えているが、マイクロホンは１つであっても、２つであっても、または他の複数個であってもよい。バスレフダクト１３の開口１２も、１つであっても、または複数設けられてもよい。つまり、少なくとも一つのマイクロホンにとって、バスレフダクト１３の開口１２が比較的に近く、動電型スピーカー２または３が比較的に遠くなるような位置に、取り付けられればよい。

図４は、本発明の他の好ましい実施形態による音声再生収音装置１ａについて説明する断面図である。具体的には、図４は、図１におけるＡ−Ａ断面図に相当する断面図およびブロックダイアグラムである。なお、以下において、本発明の説明に不要な音声再生収音装置１ａの一部の構造や、内部構造等は、図示並びに説明を省略する。

本実施例の音声再生収音装置１ａは、上述の音声再生収音装置１における位相反転型のキャビネット１０を構成するバスレフダクト１３が、パッシブラジエーター１６に置き換えられている点で相違し、その他の構成については共通する。音声再生収音装置１ａが、（図示しない）音声認識スピーカー装置を構成することができる点も共通する。したがって、上記実施例と共通する構成については、説明を省略する。

キャビネット１０の天面１１には、パッシブラジエーター１６が取り付けられている。図４に図示するように、パッシブラジエーター１６は、平板状の振動板１７と、振動板１７の周囲を振動可能に支持するエッジ１８と、エッジ１８が連結するフレームと、を備える。パッシブラジエーター１６の振動板１７は、その一方面が外部空間側に露出しており、振動板１７の他方面は、キャビネット１０が規定する内部空間１５に臨んでいる。

パッシブラジエーター１６は、上記実施例でのバスレフダクト１３の音響質量１４と同様に動作する重量を有する振動板１７を備え、パッシブラジエーター１６のエッジ１８のコンプライアンス並びに内部空間１５の音響容量と共振する位相反転型のキャビネット１０を構成する。つまり、動電型スピーカー２および３が取り付けられるキャビネット１０は、パッシブラジエーター１６を備えて位相反転型のスピーカーシステムを構成する。キャビネット１０は、動電型スピーカー２および３の振動板の他方面から再生される音声の所定の共振周波数帯域成分を位相反転させて、パッシブラジエーター１６の振動板１７の一方面から外部空間側に放射する。

したがって、本実施例の音声再生収音装置１ａについても、図３の音圧周波数特性について説明するグラフで同様に動作を説明できる。図３のグラフにおける点線Ｂは、動電型スピーカー２および３の振動板から放射される音波の音圧レベルに相当する。また、一点鎖線Ｃは、パッシブラジエーター１６の振動板１７の一方面から放射される音波の音圧レベルに相当する。また、実線Ａは、動電型スピーカー２および３とパッシブラジエーター１６の振動板１７の一方面とからそれぞれ放射される音波が合成された音波の音圧レベルに相当する。

この音声再生収音装置１ａにおいても、キャビネット１０の外殻面である天面１１に、４つのマイクロホン４〜７と動電型スピーカー２および３とが取り付けられ、またパッシブラジエーター１６が設けられている。キャビネット１０の天面１１において、４つのマイクロホン４〜７は、パッシブラジエーター１６の振動板１７の周縁を略等間隔で囲むように、取り付けられている。パッシブラジエーター１６の振動板１７を規定する中心点を通過する仮想線Ａ−Ａを軸として、マイクロホン４〜７は、点対称に配置されていてもよい。以下ではマイクロホン５と、マイクロホン７とについて、代表的に説明する。

パッシブラジエーター１６の振動板１７の中心点からマイクロホン５までの距離Ｌ１１と、パッシブラジエーター１６の振動板１７の中心点からマイクロホン７までの距離Ｌ１２と、はほぼ等距離であるが、それぞれこの音声再生収音装置１においてマイクロホン５または７とパッシブラジエーター１６の振動板１７との離間距離を規定する第１距離を現している。この第１距離は、所定の大きさを有するパッシブラジエーター１６の振動板１７において、中心位置、または、周縁部の１点など、いずれか特定の基準点を設けて、それぞれのマイクロホンに対する離間距離として規定するものであればよい。

音声再生収音装置１では、キャビネット１０の外殻面において、マイクロホン（５、７）とパッシブラジエーター１６との離間距離を規定する第１距離（Ｌ１１、Ｌ１２）が、マイクロホン（５、７）と動電型スピーカー２との離間距離を規定する第２距離（Ｌ２１、Ｌ２２）よりも短くなっている。つまり、マイクロホン５に関して、第１距離Ｌ１１＜第２距離Ｌ２１が成り立ち、また、マイクロホン７に関して、第１距離Ｌ１２＜第２距離Ｌ２２が成り立つように、マイクロホン５、７と、パッシブラジエーター１６と、動電型スピーカー２と、がキャビネット１０に取り付けられている。この第１距離が第２距離よりも短いという関係は、マイクロホン（４、６）とパッシブラジエーター１６と、動電型スピーカー２との間でも成り立つ。

すなわち、音声再生収音装置１のキャビネット１０には、マイクロホン４〜７から見て、パッシブラジエーター１６が、動電型スピーカー２および３よりも比較的に近くに取り付けられている。上記の通りに、動電型スピーカー２および３から外部空間側へ放射される音波の音圧レベルの方が、パッシブラジエーター１６から放射される音波の音圧レベルよりも高くなりやすいので、マイクロホン４〜７から見て、パッシブラジエーター１６を動電型スピーカー２および３よりも比較的に近くに取り付ける方が、音響的な結合が大きくならないようにすることができる。つまり、音波の伝搬では距離に応じて音圧レベルが低下する距離減衰が発生するので、マイクロホン４〜７から見て、動電型スピーカー２および３をパッシブラジエーター１６よりも比較的に遠くに位置するようにして、結果的に音響的な結合を大きくしないようにするのが好ましい。

また、上記の通り、パッシブラジエーター１６から放射される音声の周波数帯域は、動電型スピーカー２および３の振動板から放射される音声の周波数帯域よりも低い狭い周波数帯域に限られ、人間の音声の広い周波数帯域とは大きく重ならない。この点においてもパッシブラジエーター１６から放射される音声の音圧レベルは、動電型スピーカー２および３の振動板から放射される音声の音圧レベルよりも小さくなりやすく、また、人間が発する音声の周波数帯域に限ればかなり小さくなる。

その結果、この音声再生収音装置１を含んで構成される音声認識スピーカー装置は、ユーザーから発せられる操作音声をマイクロホン４〜７で収音して音声認識する際に、動電型スピーカー２および３と、パッシブラジエーター１６により音声再生している場合であっても、音声認識できない場合が発生するのを防ぐことができる。筐体であるキャビネット１０が比較的に小さいような場合には、動電型スピーカー２および３とマイクロホン４〜７との音響的な結合が大きくなりやすいが、マイクロホン４〜７から見て、動電型スピーカー２および３をパッシブラジエーター１６よりも比較的に遠くに位置するようにすることで、エコーキャンセル回路２３をたとえ備えていても、再生する音声の音圧レベルが高くなると発生しやすくなる音声認識できない場合を、抑制することができる。

上記実施例の音声再生収音装置１は、比較的に小型のキャビネット１０を備える場合であるが、キャビネット１０が位相反転型のキャビネットを構成するものであれば、大きな振動板面積を有する動電型スピーカーを取り付ける大型のキャビネットであってもよい。また、キャビネット１０が位相反転型のキャビネットを構成するものであれば、バスレフダクト１３、または、パッシブラジエーター１６に代えて、他の音響的に共振する構成を採用してもよい。例えば、位相反転型のキャビネットは、ダブルバスレフ型、ケルトン型、バックロードホーン型、等の他のキャビネット構成であっても採用可能である。

また、音声再生収音装置１は、上記のような直方体状のキャビネット１０を備える場合に限られない。音声再生収音装置１は、音声認識スピーカー装置のように動作して、ユーザーの頭部に載置して使用するヘッドホン、耳部に装着するイヤホン、首に掛けて使用する首掛け型スピーカー装置、等の音声再生収音装置を含み得るような電子機器に適用するように、キャビネット１０を変形することができる。

本発明の音声再生収音装置および音声認識スピーカー装置は、家庭用のステレオ再生、もしくは電話通信に限られず、車載用のオーディオ機器や、映画館等の音響再生設備にも適用が可能である。

１ 音声再生収音装置
２、３ 動電型スピーカー
４〜７ マイクロホン
１０ キャビネット
１１ 天面
１２ 開口
１３ ダクト
１４ 音響質量
１５ 音響容量
１６ パッシブラジエーター
２１ 入力端子
２２ 増幅回路
２３ エコーキャンセル回路
２４ 出力端子

Claims (5)

1. 振動板を有して音声を再生する少なくとも一つの動電型スピーカーと、該振動板の一方面が外部空間側に露出するように該動電型スピーカーを取り付け、かつ、該振動板の他方面から再生される音声の所定の共振周波数帯域成分を位相反転させて該外部空間側に放射するキャビネットと、該キャビネットに取り付けられて該外部空間側の音声を収音する少なくとも一つのマイクロホンと、を備え、
   該キャビネットが、その内部に音響容量を規定する内部空間と、該音響容量と共振する音響質量を規定して該位相反転された音声を該外部空間側に放射する少なくとも一つのダクトまたはパッシブラジエーターと、を有し、
   該キャビネットの外殻面において、該マイクロホンと該ダクトまたは該パッシブラジエーターとの離間距離を規定する第１距離が、該マイクロホンと該動電型スピーカーとの離間距離を規定する第２距離よりも短い、
   音声再生収音装置。
2. 前記キャビネットの外殻面において、前記マイクロホンが、前記ダクトの開口の周縁に、または、前記パッシブラジエーターの振動板の周縁に取り付けられ、前記動電型スピーカーが、該マイクロホンが取り付けられたバッフル面と同一面であって該ダクトまたは該パッシブラジエーターから離間した位置に取り付けられている、
   請求項１に記載の音声再生収音装置。
3. 前記キャビネットの外殻面において、複数の前記マイクロホンが、前記ダクトの開口の周縁に、または、前記パッシブラジエーターの振動板の周縁に、略均等の間隔で囲むように取り付けられ、前記動電型スピーカーが、該ダクトまたは該パッシブラジエーターから離間した位置に取り付けられている、
   請求項２に記載の音声再生収音装置。
4. 前記マイクロホンが収音する収音音声信号から前記動電型スピーカーに入力する再生音声信号を減算処理して、前記外部空間に外来する他の音声の成分を相対的に大きくした該収音音声信号を出力するエコーキャンセル回路をさらに備える、
   請求項１から３のいずれかに記載の音声再生収音装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の音声再生収音装置を含む、音声認識スピーカー装置。