JP2514144Y2 - 車載用音場補正装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、車載用音場補正装置に関し、特に車室内に
おける音響特性の補正をなすために自動車の座席に対応
して設置されたスピーカに供給されるオーディオ信号を
補正する車載用音場補正装置に関する。

背景技術 車室内の音響特性は、音場がガラスやトウボードのよ
うな反射性の面とシート等の吸音性の面とで囲まれてい
ることや音場空間の狭さなどのため、特有なパターンを
持っている。しかも、前座席は車室内のほぼ中央、後座
席は車室内の後部にあり、音響的条件が異なっているた
め両座席に到達する反射波の経路や時間的密度、直接波
と反射波間あるいは反射波同士間での行程差の違いに基
づく到達時間がそれぞれ異なり、そのため両座席におい
ては音圧周波数特性や音波の位相特性などの音響特性が
大幅に異なっている。第１図（Ａ），（Ｂ）に音圧周波
数特性の一例が示されており、（Ａ）は前方音源（スピ
ーカ）がフロントドアの左右に設置された場合の前座席
における音圧周波数特性を、（Ｂ）は後方音源がパーセ
ルトレイ上に設置された場合の後座席における音圧周波
数特性をそれぞれ示している。

従って、いかに無響室で良好な特性を有するスピーカ
ユニットを音室内に設置しても、車室内ではフラットな
周波数特性を得ることは不可能であるので、従来は、車
載用音響装置の再生系に挿入された周波数特性可変手段
により周波数特性の乱れを補正するようになされてい
た。

車載用音響装置における再生系の構成の一例を第２図
に示す。図において、チューナ、カセットデッキ等の信
号源１からのオーディオ信号はアンプ２にて増幅されて
周波数特性アンプ３へ供給される。このアンプ３の出力
はスピーカ駆動アンプ４により電力増幅された後、スピ
ーカ駆動信号としてスピーカ５に供給される。

かかる構成において、信号源１からのオーディオ信号
はアンプ２にて正規の周波数特性を有する信号とされて
増幅され、次段のグラフィックイコライザやバス・トレ
ブルトーンコントロール等の周波数特性可変アンプ３に
より、所望の再生周波数特性に調整されてスピーカ駆動
信号となるのである。

かかる音響システムにおいて、スピーカ５より放射さ
れた音波が第３図に示す音場内の所定聴取点６に達する
経路としては、一例として、実線７で示すような直接波
と点線８で示すような車室内壁等による反射波とによる
経路がある。この場合、聴取点６では直接波と反射波と
による相互干渉によってある周波数にピークやディップ
が生じて聴取点６での周波数特性に乱れが生ずることに
なる。周波数特性可変アンプ３はこの周波数特性の乱れ
を補正するためのものである。

また、車室内では、内装材等による吸音やスピーカ取
付位置により聴取点での高域特性が低下することにな
る。これは、高域になるにしたがって車室内の減衰率、
吸音率が増すためである。特に、前座席の方が後座席よ
りも高域の低下が大きい。後座席の高域低下が少ないの
はリアウィンドが反射性であることによる。

車室内では更に、車両の走行騒音によるマスキング現
象によっても聴感上の周波数特性が変化することにな
る。第４図に道路状況および走行速度に応じた自動車の
車内騒音のスペクトルを示す。

以上のように、車室内の音響特性は、聴取位置（着座
位置）や内装材、更には走行騒音によるマスキング現象
等によって種々変化するのである。

考案の概要 本考案は、上述した点に鑑みなされたもので、聴取位
置や乗員数の変化等に拘らず常に良好な音響特性を得る
ことが可能な車載用音場補正装置を提供することを目的
とする。

本考案による車載用音場補正装置は、自動車の座席に
対応して設置されたスピーカに供給するオーディオ信号
を補正することにより車室内の音響特性の補正をなす車
載用音場補正装置であって、座席における着座状況を示
す情報を手動操作に応じて受け入れる入力手段と、入力
手段に入力された情報に応じて各座席の着座状況を表示
する表示手段と、入力手段に入力された情報に応じてオ
ーディオ信号の少なくとも周波数特性を変える補正手段
とを備えたことを特徴としている。

実施例 以下、本考案の実施例を図に基づいて説明する。

本考案に係る車載用音響装置は、例えば、前座席およ
び後座席にそれぞれ対応して左右一対づつ車室内に設置
された４つのスピーカを備えており、前座席用の一対の
スピーカは左右のフロントドアやダッシュボード上等
に、後座席用の一対のスピーカは左右のリアドアやパー
セルトレイ上等に設置される。

第５図において、信号源からのオーディオ信号は第１
の高域補正回路10および走行マスキング補正回路11を介
して前座席用スピーカの補正回路12、後座席用スピーカ
の補正回路13および低域スピーカ用ローパスフィルタ14
に供給される。第１の高域補正回路10は周波数特性の高
域においてスピーカ固有のエネルギーレスポンス（第7A
図参照）の低下分および車室内の平均的吸音率における
エネルギーレスポンスの低下分の補正をなすブースト回
路であり、例えば第６図に示すように、差動増幅器10
A、抵抗R₁〜R₄及びコンデンサC₁からなる回路構成とな
っている。その補正周波数特性は、第7B図に示すように
上記レスポンス低下による周波数特性と逆特性となるよ
うに予め設定され、固定となっている。第7B図におい
て、（Ａ）はスピーカ固有のエネルギーレスポンスの低
下補償分、（Ｂ）は車室内の平均的吸音率におけるエネ
ルギーレスポンスの低下補償分である。走行マスキング
補正回路11は車両の走行騒音によるマスキング現象によ
って変化する聴感上の周波数特性（第４図参照）の補正
をなすものであり、第８図に示す如き特性となるような
補正を行なう。

前座席用の補正回路12と後座席用の補正回路13とは、
基本的に同じ構成であるので、以下、主として前座席用
の補正回路12について説明する。尚、両補正回路12,13
は共に、左右一対のスピーカに対応した対称な２つの信
号系を有しており、この信号系に関しても一方について
のみ説明する。

補正回路12は第２の高域補正回路15L（Ｌは左チャン
ネルを表わす）および乗員数対応補正回路16Lを有して
いる。第２の高域補正回路15Lは、車室内の吸音率が吸
音材等の違いにより車種毎に異なることによって変化す
る高域特性の補正をなすブースト回路（いわゆるトーン
コントロール回路）であり、例えば第９図に示すよう
に、差動増幅器15A、抵抗R₅、コンデンサC₂及び可変抵
抗VRからなる回路構成となっており、車種毎の特性変化
に対応できるように可変抵抗VRによってその補正特性が
可変となっている。この第２の高域補正回路15Lと先述
した第１の高域補正回路10とにより、スピーカの高域側
パワースペクトラムの低下が始まる周波数より高い周波
数域で当該パワースペクトラムを補正する第１の補正手
段が構成されており、この両者の協働によって車室内の
周波数特性がほぼ全域に亘ってフラットな特性となるよ
うに補正されるのである。

車室内の音圧周波数特性は車種毎に、例えば第10図
（ａ）示す如く異なる。第10図（ａ）において、Ａ車
（Ａ）の場合には高域の低下が比較的僅かであり、Ｂ車
（Ｂ）の場合には高域の低下が比較的大きい。ここで、
各車種毎の高域補正を考えると、Ａ車の場合には、補正
特性が固定の第１の高域補正回路10での補正のみによっ
て、第10図（ｂ）に示すように、ほぼフラットな特性に
補正できるので、第２の高域補正回路15Lでは補正を行
なわなくても、第10図（ｃ）に示す如きフラットな音圧
周波数特性が得られる。Ｂ車の場合には、第１の高域補
正回路10での補正のみでは充分な補正を行なうことがで
きなく（第10図（ｂ））、第２の高域補正回路15Lにて
更にブースト補正が行なわれ、その結果第10図（ｃ）に
示す如くフラットな音圧周波数特性が得られる。このよ
うに、第２の高域補正回路15Lによって車種毎の特性変
化に対応できるのである。尚、図示しないが第２の高域
補正回路15Lには車種に応じて補正特性を選択できる入
力手段が備えられていることは勿論であり、その入力情
報によって可変抵抗VR（第９図）が調整されるのであ
る。乗員数対応補正回路16Lによる乗員補正に関しては
後で詳細に説明する。

乗員数対応補正回路16Lの出力信号は第２の補正手段
としてのピーク・ディップ補正回路17Lに供給されて、
車室内でスピーカによる直接波とその反射波との干渉に
より発生する周波数特性のうねりが補正される。ピーク
・ディップ補正回路17Lにおいて、その入力信号を原信
号とした場合、原信号はピークおよびディップが発生す
る帯域のバンドパスフィルタ18Lを経て遅延回路19Lにお
いてピークおよびディップ周波数になるように信号遅延
され、更にレベル調整回路20Lにてピークおよびディッ
プのレベルを補正できるようにレベル調整される。レベ
ル調整された信号は位相反転器21Lにより位相反転さ
れ、反射波を消去するために加算器22Lにて原信号と加
算され、可変利得器23Lおよびパワーアンプ24Lを介して
Ｌ（左）チャンネルのスピーカ駆動信号となるのであ
る。

次に、乗員数の変化に応じてスピーカの出力特性の補
正をなす乗員数対応補正回路16Lに関して説明する。

まず、前座席用の一対のスピーカがフロントドアに設
置されている場合において、乗員が単独（例えば運転者
だけ）で音を聴取しているとき音響特性が最適状態にあ
るとする。この状態で聴取者が増え複数の乗員が横一列
に並んだ場合、増えた乗員によりその近くのスピーカか
らの放射音が妨害を受け、特に中高域の周波数に対して
は人は高い吸音率を示すため、第11図に示すように、乗
員の増加によりそれまでの最適聴取レベル（実線
（ａ））より大略1KHz以上の中高域のレベルが破線
（ｂ）で示す如く１〜2dB程度低下してしまうことにな
る。そこで乗員数対応補正回路16Lは入力手段30から出
力される、乗員が複数であることを示す情報入力に応じ
てスピーカの音圧レベルを大略1KHz以上の中高域におい
て１〜2dB程度上昇させる補正を行なう。この中高域の
補正はＬチャンネルのみならずＲチャンネルも同時に行
われる。すなわち、入力手段30の出力に応じて乗員数対
応補正回路16Rも乗員数対応補正回路16Lと同様に動作す
るのである。これにより乗員数が変化しても常に平坦な
周波数特性が得られるのである。

乗員数対応補正回路16L（16R）は、例えば第12図に示
すように、差動増幅器16A、抵抗R₇，R₈、コンデンサ
C₃、トランジスタQ₁および座席に対応した例えば２つの
スイッチS₁，S₂によって構成されている。かかる構成に
おいて、２つのスイッチS₁，S₂の両方が同時にオンした
ときのみトランジスタQ₁がオンとなって周波数特性の補
正が行われるのである。入力手段30からはスイッチS₁，
S₂をオン／オフ制御するための信号が供給される。入力
手段30に関しては後述する。

前座席のみならず後座席用の一対のスピーカがリアド
アに位置されている場合、後座席に関しても同様に、乗
員数の変化に応じて大略1KHz以上の中高域においてスピ
ーカの音圧レベルの補正が行われる。

また、前座席において、第20図に示すように、スピー
カSPをフロントドア43に取り付けた場合を考えると、そ
の取付位置はドアの構造から一般的にドア43の下方部に
制約されるので、乗員の足元近傍となってしまう。従っ
て、乗員に近い方のスピーカは乗員の足、体および座席
によってその放射音がかなり遮られることになり、減
衰、吸収を受けることになる。また、第13図に示すよう
に、乗員（例えば運転者）に近い方（右側フロントドア
43R）のスピーカの中心と聴取点（乗員の耳）とを結ぶ
線のスピーカ中心線に対する角度θ₁は、反対側のドア
（左側フロントドア43L）のスピーカにおける角度θ₂に
比してかなり大きい。その結果、スピーカの指向特性
上、相対的に反対側のドアのスピーカの音圧レベルが高
くなり、音像がその方向にかたよる傾向になり、音像定
位がずれてしまって良好なステレオ音響特性が得られな
いことになる。この音像定位を正常にするために、可変
利得器23L又は23Rは入力手段30から出力される乗員の着
座情報に応じて聴取点に近い方のスピーカの出力レベル
を上昇させる補正を行なう。これにより、聴取点での聴
取レベルが左右略同一レベルとなり、聴取点に対して左
右偏ったスピーカ配置にも拘わらず良好なステレオ音響
特性が得られることになる。

本願考案者の測定によれば、聴取点に近い方のスピー
カの出力レベルを２〜5dB程度上昇させることによって
良好な結果が得られている。乗員が増えて複数になった
場合には、聴取点に近いスピーカの音圧レベルを下げて
元に戻すか、あるいは聴取点から遠い方のスピーカの出
力レベルを同じレベルだけ上げてやり、左右のスピーカ
の音圧レベルを略同一にすれば良い。可変利得器23L,23
Rとしては、周知の構成のものを用いることができ、乗
員が単独の場合と複数の場合とで利得を２段階に切替え
できるものであれば良い。

一方、後座席において、第20図に示すように、スピー
カSPをパーセルトレイ40上に設置した場合を考えると、
聴取点に対するスピーカの位置は前座席の場合に比較し
てかなり近くかつスピーカは聴取点方向に向けられてい
るので、相対的に近い方のスピーカの音圧レベルが高く
なり、音像がその方向にかたよることになる。従って、
前座席の場合と逆に、可変利得器25L又は25Rによって聴
取点に近い方のスピーカの出力レベルを下げてやること
により、音像定位が正常となって良好なステレオ音響特
性が得られることになる。

可変利得器25L（25R）は、例えば第14図に示すよう
に、差動増幅器25A、トランジスタQ₂，Q₃、抵抗R₉〜R₁₂
および座席に対応した例えば２つのスイッチS₃，S₄によ
って構成されている。かかる構成において、本回路がＬ
チャンネル側の可変利得器25LであってかつスイッチS₃
が左座席に、スイッチS₄が右座席にそれぞれ対応してい
るものとすると、左座席のみに乗員が着座した場合に
は、入力手段30からの着座情報に応じてスイッチS₃がオ
ンとなることによりトランジスタQ₃がオンおよびQ₂がオ
フとなるので、Ｌチャンネル側のスピーカのみの出力レ
ベルが低減されることになる。また、右座席にも乗員が
着座した場合には、スイッチS₄もオンとなるので、トラ
ンジスタQ₃がオフおよびQ₂がオンとなってＬチャンネル
側のスピーカの出力レベルが元に戻され、左右のスピー
カの音圧レベルが略同一となる。本願考案者の測定によ
れば、２〜5dBの範囲内でレベルを下げてやることによ
って良好な結果を得ている。尚、後座席の乗員が複数に
なった場合には、上述の如く、上げた方のスピーカの出
力レベルを元に戻してやっても良いが、聴取点から遠い
方のスピーカの出力レベルを上げてやることにより、左
右のスピーカの音圧レベルを略同一にしてやっても良
い。また、乗員が後座席のほぼ中央に着座した場合に
は、音響的左右バランスがとれているので、補正を行な
う必要はない。

尚、前座席側において、第９図で説明した第２の高域
補正回路15L（15R）と第12図で説明した乗員数対応補正
回路16L（16R）とを別々の回路構成としたが、第15図に
示すように、１つの差動増幅器15A（又は16A）を兼用し
て一体の回路構成とすることにより、部品削減に伴なう
低コスト化、回路構成の簡素化が可能となる。また、後
座席側において、第14図で説明した可変利得器25L（25
R）も単独の回路構成としたが、第16図に示すように、
１つ差動増幅器15A（又は25A）を兼用して第２の高域補
正回路と一体の回路構成とすることにより、上記効果と
同様の効果が得られる。

次に、入力手段30について説明する。入力手段30は前
座席および後座席の各々における乗員数を入力するため
のものであり、例えば、各座席に対応して複数のスイッ
チを操作部に配列し、これらスイッチを手動にて操作す
ることにより着座状況を入力する構成である。

入力手段30による入力情報すなわち各座席の着座状況
は、各座席に対応して設けられた発光ダイオード等の複
数の表示素子からなる表示手段31にて表示される。表示
手段31における各表示素子は乗員配置が一目でわかるよ
うに、例えば座席の配置と同様の配置となっている。表
示手段31は、例えば、色相変化、点滅もしくは輝度変化
にて着座状況の表示を行なう。その具体的構成を第17図
ないし第19図に示す。色相変化にて表示をなす表示手段
31Aは、例えば第17図に示すように、入力手段30からの
入力情報に応じて作動する駆動回路32、１つの座席に対
して設けられた互いに発光色が異なる２つの発光ダイオ
ードD₁，D₂、抵抗R₁₃〜R₁₅およびトランジスタQ₄からな
り、通常、駆動回路32の出力が低レベルにあることによ
り発光ダイオードD₂が発光しており、入力手段30におい
て対応するスイッチがオンすると、駆動回路32の出力が
高レベルとなり発光ダイオードD₁が発光すると同時にト
ランジスタQ4がオンとなって発光ダイオードD₂を消灯せ
しめる動作をなす。点滅表示をなす表示手段31Bは、例
えば第18図に示すように、入力手段30の出力によってト
リガーされるマルチバイブレータ33、抵抗R₁₆および発
光ダイオードD₃からなり、マルチバイブレータ33で定ま
る周期で発光ダイオードD₃をフラッシングさせる動作を
なす。輝度変化にて表示をなす表示手段31Cは、例えば
第19図に示すように、抵抗R₁₇を介して供給される入力
手段30の出力に応じてオン／オフ動作をなすトランジス
タQ₅、ダイオードD₄、抵抗R₁₈およびR₁₉からなり、通常
はトランジスタQ₅がオフ状態にあり、抵抗R₁₈，R₁₉で定
まる小電流が発光ダイオードD₄を流れるので、発光ダイ
オードD₄の輝度は暗く、入力手段30の出力に応じてトラ
ンジスタQ₅がオンすることにより抵抗R₁₉をバイパスし
発光ダイオードD₄に流れる電流を増してその輝度を明る
くする動作をなす。

効果 以上説明したように、本考案によれば、各座席におけ
る着座状況に応じてスピーカの出力特性を変えることに
よって車室内音響特性を補正すると共に、各座席の着座
状況を表示するようにしたので、聴取位置や乗員数の変
化に拘わらず常に良好な音響特性を得ることが可能であ
ると共に、着座情報の入力状況や乗員の配置を容易に確
認し得る車載用音場補正装置が得られる。特に、着座状
況を示す情報を手動操作によって入力するので、単に荷
物だけが座席に置いてあるような場合に不要な音響特性
の補正を行なうことがなく、間違いなく良好な音響特性
に補正することができる。また、子供が同乗者である場
合に中途半端な音圧吸収や伝播障害に対して任意に音響
特性を調整することができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は車室内の前座席における音圧周波数特
性、（Ｂ）は後座席における音圧周波数特性、第２図は
車載用音響装置の再生系の一例を示す構成図、第３図は
音場内における直接波と反射波との一例の様子を示す
図、第４図は道路状況および走行速度に応じた自動車の
車内騒音のスペクトルを示す図、第５図は本考案の一実
施例を示すブロック図、第６図は第５図における第１の
高域補正回路の一例を示す回路図、第7A図はスピーカの
エネルギーレスポンスの特性図、第7B図は第６図の回路
の補正周波数特性図、第８図は第５図における走行マス
キング補正回路による周波数特性図、第９図は第５図に
おける第２の高域補正回路の一例の回路図、第10図は各
車種（Ａ）、（Ｂ）毎の原信号再生時（ａ）、第１の高
域補正回路による効果（ｂ）、効果（ｂ）を奏した上で
さらに第２の高域補正回路による効果（ｃ）の車室内音
圧周波数特性図、第11図は乗員増加による高域レベルの
低下の状態を示す周波数特性図、第12図は第５図におけ
る乗員数対応補正回路16L（16R）の一例の回路図、第13
図はフロントドアに取り付けられた左右一対のスピーカ
と聴取点との位置関係を示す図、第14図は第５図におけ
る可変利得器25L（25R）の一例を示す回路図、第15図は
第５図における前座席側の第２の高域補正回路および乗
員数対応補正回路を一体に構成した一例の回路図、第16
図は後座席側の第２の高域補正回路および可変利得器を
一体に構成した一例の回路図、第17図ないし第19図は第
５図における表示手段の具体的構成を示す回路図、第20
図は車室内におけるスピーカの取付位置を示す図であ
る。 主要部分の符号の説明 10……第１の高域補正回路 11……走行マスキング補正回路 12……前座席用スピーカの補正回路 13……後座席用スピーカの補正回路 15L,15R……第２の高域補正回路 16L,16R……乗員数対応補正回路 17L,17R……ピーク・ディップ補正回路 23L,23R,25L,25R……可変利得器 30……入力手段、31……表示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 加藤 慎治郎 川越市大字山田字西町25番地１ パイオ ニア株式会社川越工場内 (72)考案者 佐々木 義雄 川越市大字山田字西町25番地１ パイオ ニア株式会社川越工場内 (72)考案者 小鷹 誠 川越市大字山田字西町25番地１ パイオ ニア株式会社川越工場内 (72)考案者 佐藤 猛 川越市大字山田字西町25番地１ パイオ ニア株式会社川越工場内 (56)参考文献 特開 昭58−138200（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車の座席に対応して設置されたスピー
   カに供給するオーディオ信号を補正することにより車室
   内の音響特性の補正をなす車載用音場補正装置であっ
   て、前記座席における着座状況を示す情報を手動操作に
   応じて受け入れる入力手段と、前記入力手段に入力され
   た情報に応じて各座席の着座状況を表示する表示手段
   と、前記入力手段に入力された情報に応じて前記オーデ
   ィオ信号の少なくとも周波数特性を変える補正手段とを
   備えたことを特徴とする車載用音場補正装置。
2. 【請求項２】前記表示手段は、色相変化、点滅もしくは
   輝度変化により表示を行なうことを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の車載用音場補正装置。