JP5545676B2 - 車室内のマイクアレイ配置構造 - Google Patents

Description

本発明は、複数のマイクを列として自動車等の車両の車室内に配置する際の構造（構成）等に関する。

一般に、エンジン音、ロードノイズ等のノイズが車室内に進入しても、カーナビゲーション装置等に設けられる車室内の音声認識部は、認識率の向上が求められている。

例えば特許文献１の図１は、マイクロホン１１，１２をサンバイザー１３（平面ないし直線状）に配置し、マイクロホン１１の指向性を話者１０の方向に一致させる一方、マイクロホン１２の指向性を話者１０の方向と角度θだけ異なる方向に一致させている。特許文献１の図１の適応信号処理部３は、適応型（減算型）であり、概して、マイクロホン１１で得られる音声からマイクロホン１１で得られるノイズを減算して、ＳＮ比を高めて、認識率の向上に寄与することができる。

また、例えば特許文献２の図１は、マイクロホン１１〜１５を円弧状（平面ないし凹曲線状）に配置し、マイクロホン１１〜１５の指向性を音源１０の方向に一致させている。特許文献２の図１の信号加算手段１６は、加算型であり、マイクロホン１１〜１５で得られる音声（音源１０からマイクロホン１１〜１５までの距離が一定である。）及びノイズ（ノイズ源からマイクロホン１１〜１５までの距離が一定でない。）を加算して、音声を強調する一方でノイズを相殺させて、ＳＮ比を高めて、認識率の向上に寄与することができる。

特開２０００−３１２３９５号公報 特開２０００−１８８７９５号公報

しかしながら、本発明者らが、特許文献１及び特許文献２の技術を検討した結果、車室内の音声認識部としては、更なる認識率の更なる向上が必要であることを認識した。

加えて、本発明者らが、車室内の音声認識部をカーナビゲーション装置だけでなく、エアコン、室内照明装置等の様々な装置への適用を検討した結果、特に、車室内の乗員として、運転手だけでなく、助手も存在し、複数の乗員による音声操作を可能にするためには認識率の更なる向上が必要であることを認識した。言い換えれば、特許文献１においては、助手の音声をマイクロホン１２でノイズとして認識してしまい、特許文献２においては、助手の音声が音源１０と一致せず、マイクロホン１１〜１５で助手の音声を効果的に強調することができない。

本発明の１つの目的は、音の分解性能を向上可能な車室内のマイクアレイ配置構造等を提供することである。本発明の他の目的は、以下に述べる複数の形態及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

本発明に従う第１の態様は、複数のマイクを備え、
前記複数のマイクが凸曲線状に配置され、
前記複数のマイクは、第１のマイクを有し、前記第１のマイクの軸の方向は、運転手の口元を向いていることを特徴とする車室内のマイクアレイ配置構造に関係する。

複数のマイクが凸曲線状に配置されるので、例えば第１のマイクに到達する音波の時間と比べて、他のマイクに到達する音波の時間は、例えば直線で配置する時と比べて、より遅くなる。従って、マイクアレイ配置構造の分解能が向上する。

第１の態様において、車室内のマイクアレイ配置構造は、
前記複数のマイクを収納し、且つ複数の孔を有するカバーを
更に備えてもよく、
前記カバーの表面は、凸曲線状を形成してもよく、
前記複数のマイクの各々は、複数の孔のうちの１つの孔に対応するように前記カバーの内側に固定されてもよい。

カバーの表面を凸曲線状に形成することで、その表面に到達した音波が分離又は干渉し難くなり、その結果として、マイクアレイ配置構造の分解能が向上する。

第１の態様において、前記複数の孔は、車室の中心線を基準として、左右対称の１組の孔を有してもよく、
前記複数のマイクは、第２のマイクを更に有してもよく、
前記第１のマイクの前記軸の方向は、前記左右対称の１組の孔の一方を介して前記運転手の口元を向いてもよく、
前記第２のマイクの軸の方向は、前記左右対称の１組の孔の他方を介して助手の口元を向いてもよい。

マイクアレイ配置構造は、第１のマイクの方向の運転手からの音声及び第２のマイクの方向の助手からの音声の双方を均一に取得することができる。さらに、運転手は、車両２００の運転に専念することができる。

第１の態様において、マイクアレイ配置構造は、
前記複数のマイクと前記複数の孔との間に複数のシール材を
更に備えてもよく、
前記複数のシール材のうちの１つのシール材は、前記複数の孔のうちの前記１つの孔に対応し、前記１つの孔以外からの音の前記複数のマイクのうちの１つのマイクへの進入を防いでもよい。

シール材でノイズの進入を防ぎ、マイクで得られる信号のＳＮ比を向上させることができる。

第１の態様において、前記複数のマイクは、遅延和ビームフォーミングに利用されてもよい。

複数のマイクで得られる信号を加算して、例えば運転手からの音声を強調することができる。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

本発明に従うマイクアレイ配置構造の適用例を示す。 図１のＡ−Ａ断面を含む車両２００の断面図を示す。 図３（Ａ）は、マイクアレイ配置構造の分解斜視図の１例を示し、図３（Ｂ）は、Ｂ−Ｂ断面を示し、図３（Ｃ）は、Ｃ−Ｃ断面を示し、図３（Ｄ）は、マイク１１の外観例を示す。 マイクに到達する音を示す入力信号の処理例を示す。 図５（Ａ）は、マイクでの遅延時間の説明図を示し、図５（Ｂ）は、図３（Ｂ）の凸曲線ＬＣ，ＬＭを示し、図５（Ｃ）は、凸曲線ＬＣ，ＬＭの変形例を示し、図５（Ｄ）は、凸曲線ＬＣ，ＬＭのもう１つの変形例を示す。 マイクアレイ配置構造を入力部として利用する車載装置の機能ブロック図の１例を示す。 本発明に従う車室内のマイクアレイ配置構造の他の適用例を示す。

以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１は、本発明に従う車室内のマイクアレイ配置構造の適用例を示す。自動車等の車両２００は、車室を備え、図１の例において、車室には、例えば、ルーフライニング１１０、右側前方のドアラニング１２０、左側前方のドアラニング１２１、インストルメントパネル１３０及びフロントガラス１４０等が設けられている。インストルメントパネル１３０は、車室内のエアコンの通風口１３２，１３２，１３２，１３２、カーナビゲーション装置１３４及びメータ１８０等を有する。

本願発明に従う車室内のマイクアレイ配置構造１００は、図１の例において、例えばルーフライニング１１０に設けられた室内照明装置に適用されている。図１の例において、マイクアレイ配置構造１００は、室内照明装置を兼ねており、マイクアレイ配置構造１００のマイクアレイは、マイクアレイ配置構造１００又は室内照明装置のカバー３０，３１，３２，３３の内側に設けられている。マイクアレイを構成する例えば４つのマイクは、カバー３１，３２の孔２１，２２，２３，２４を介して４つの方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４を向いている。なお、マイクアレイを格納するマイクアレイ配置構造１００のカバー３０は、例えば３つの部材３１，３２，３３で構成されているが、１つの部材で構成してもよく、２つ又は４つ以上の部材で構成してもよい。

なお、図１の例を変形して、マイクアレイ配置構造１００は、例えば、インストルメントパネル１３０の中央部（車室の中心線０Ｂに対応する。）の下側１９０等の内装部材に適用して、内装部材の表面（カバー）の内側にマイクアレイを設けることができる。

図２は、図１のマイクアレイ配置構造１００のＡ−Ａ断面を含む車両２００の断面図を示す。図２の例において、車室１５０には、例えば、第１列の運転手側のシート１６０、第２列（後部）のシート１６０'及びセンターコンソール１９３だけでなく、マイクアレイ配置構造１００と同一又は類似のマイクアレイ配置構造１００'が、さらに設けられている。シート１６０に運転手としての乗員１７０（又は標準乗員）が座り、マイクアレイ配置構造１００の１つのマイク１１は、孔２１を介して乗員１７０の口元１７１付近を向いている。言い換えれば、マイク１１の軸（マイク１１の振動板に垂直である。）の方向ＤＲ１は、乗員１７０の口元１７１付近を向いている。

なお、マイクアレイ配置構造１００を構成するマイク１１の車室１５０内の高さは、マイクアレイ配置構造１００を構成する他のマイクの車室１５０内の高さと実質的に等しく、言い換えれば、マイクアレイ配置構造１００を構成するマイク１１を含む複数のマイクは、水平状に位置することができる。

マイクアレイ配置構造１００'は、室内照明装置を兼ねてもよく、室内照明装置を兼ねなくてもよく、マイクアレイ配置構造１００'（又は室内照明装置）のカバーの内側にマイクアレイ配置構造１００'のマイク１１'が設けられている。マイク１１'又はマイク１１'の軸の方向ＤＲ１'は、孔２１'を介して、シート１６０'に座る乗員１７０' （又は標準乗員）の口元１７１付近を向いている。

図３（Ａ）は、マイクアレイ配置構造１００の分解斜視図の１例を示し、図３（Ｂ）は、マイクアレイ配置構造１００のＢ−Ｂ断面を示し、図３（Ｃ）は、マイクアレイ配置構造１００のＣ−Ｃ断面を示し、図３（Ｄ）は、マイク１１の外観例を示す。マイクアレイ配置構造１００のマイクアレイは、例えば４つのマイク１１，１２，１３，１４で構成され、４つのマイク１１，１２，１３，１４は、それぞれ、孔２１，２２，２３，２４に対応するように、組み立てることができる。

例えばマイク１１の主面Ｐ（マイク１１の軸の方向ＤＲ１に垂直である。）は、運転手側のシート１６０を向くように設定されて（図３（Ｄ）、図２参照）、マイク１１が乗員１７０（運転手）の口元１７１付近を向くように設定される時、マイク１２は、第１列の助手側のシートに座る助手としての乗員（又は標準乗員）の口元付近を向くように設定される。マイク１３，１４は、乗員１７０（運転手）の口元１７１と乗員（助手）の口元との間を向くように設定される。

例えばマイク１１（集音部）は、基材４１に取り付けられており、基材４１とカバー３１との間にスペーサ６１を挟み込むように、且つマイク１１とカバー３１（孔２１周辺）との間に中空部を有するスペーサ７１を挟み込むように、固定具５１を介して基材４１をカバー３１側に固定することができる。なお、固定具５１とカバー３１とは、図示せぬネジ、接着剤等の結合剤で結合させることができるとともに、マイク１１の主面Ｐ又は軸の方向ＤＲ１を調整することができる。同様に、孔２２に対応するマイク１２は、基材４２及び固定具５２を介してカバー３１側に固定することができる。孔２３，２４に対応するマイク１３，１４も、基材４３，４４及び固定具５５を介してカバー３１側に固定することができる。

カバー３１の凹部（窪み部）には、マイク１３，１４に対応する貫通孔が設けられるとともに、光源３６も設けられている。カバー３３とカバー３１との間にスペーサ７３，７４及びパッキン３４を挟み込むように、カバー３３とカバー３１とは、図示せぬ結合剤で結合させることができる。カバー３３は、光源３６からの光が透過するように透明部材又は半透明部材で構成され、例えば拡散レンズとしても機能する。乗員１７０からマイク１３，１４又はスペーサ７３，７４が見えないように、カバー３３（レンズ）の裏面の領域３５に非透明材料で塗装することができる。カバー３１は、ルーフライニング１１０に固定することができ、カバー３２，３２とカバー３１とは、図示せぬ結合剤で結合させることができる。

図３（Ｂ）に示されるように、マイクアレイ配置構造１００のカバー３１，３２，３３の表面は、凸曲線ＬＣを形成し、マイク１１，１２，１３，１４の主面Ｐ（図３（Ｄ）参照）は、凸曲線ＬＭに実質的に接し、或いは、マイク１１，１２，１３，１４の集音点は、凸曲線ＬＭを形成する。カバー３１，３２，３３は、例えば、プラスチック、金属等の音波を吸収しない部材で構成することができ、凸曲線ＬＣで音波の流れをスムーズにさせることができる。図３（Ｃ）を考慮すれば、例えばマイク１４は、孔２４（入力孔）からの音を拾うことができる一方、スペーサ７４は、孔２４以外からの音のマイク１４への進入を防ぐことができる。スペーサ７４は、シール材として機能するとともに、パッキン３４と同様にクッション材としても機能することができる。

図４は、マイク１１，１２，１３，１４に到達する音を示す入力信号の処理例を示す。図４の例において、例えば乗員１７０（運転手）の口元１７１が音源である場合、乗員１７０の声を表す波形は、マイク１１に最も早く到達し、その後、マイク１３，１４，１２の順で、マイク１２，１３，１４に到達する。乗員１７０の声を表す波形は、マイク１１と比べて、マイク１２，１３，１４に遅延して到達し、マイク１２に最も遅く到達する。マイク１２での入力信号を基準として、マイク１１，１３，１４での入力信号に遅延補正を実行し、マイク１１，１２，１３，１４での入力信号の位相を一致させることができる。その後、遅延補正後の入力信号（遅延補正信号）を加算することで、出力信号を得ることができる。このような処理は、遅延を利用した加算型であり、遅延和ビームフォーミングとして知られている。図４の例において、ノイズは省略されているが、遅延和ビームフォーミングでは、遅延補正信号中のノイズの位相はほとんど一致せず、ＳＮ比が高められた出力信号を得ることができる。このような出力信号を音声認識処理することで、例えば、実際の運転手に座高のばらつき等があっても、認識率を向上させることができる。

図５（Ａ）は、マイク１１，１２，１３，１４での遅延時間の説明図を示し、図５（Ｂ）は、図３（Ｂ）の凸曲線ＬＣ，ＬＭを示し、図５（Ｃ）は、凸曲線ＬＣ，ＬＭの変形例を示し、図５（Ｄ）は、凸曲線ＬＣ，ＬＭのもう１つの変形例を示す。

図５（Ａ）に示すように、例えば乗員１７０（運転手）の口元１７１が音源である場合、乗員１７０の声を表す波形は、同心円状に進行する。マイク１１の集音点とマイク１２の集音点との距離がｄ１である場合、仮に、マイク１１の集音点から距離ｄ１だけ離してマイク９９の集音点を例えば特許文献１のように直線上に配置することを想定する。仮のマイク９９の集音点での遅延時間（又は到達時間）よりも、マイク１２の集音点での遅延時間の方が大きくなる。従って、入力信号の遅延時間又は遅延補正信号の補正時間の分解能が向上し、マイク１１，１２，１３，１４を凸曲線ＬＭに配置することで、特許文献１のような直線状に配置することに比べて、ＳＮ比がより一層高められた出力信号を得ることができる。

なお、マイク１１，１２，１３，１４を特許文献２のような凹曲線状に配置すると、入力信号又は遅延補正信号の分解能が低下し、出力信号のＳＮ比も低下してしまう。

図５（Ｂ）に示すように、マイクアレイ配置構造１００のカバー３１，３２，３３の表面は、その表面に到達した音波が分離又は干渉し難いように、凸曲線ＬＣを形成することが好ましい。言い換えれば、ある程度の分離又は干渉は許容され、図５（Ｃ）に示すように、カバー３１，３２，３３の表面が２つの直線を形成しても、２つの直線の境界部での交差角θを鈍角に設定して、凸曲線状ＬＣを形成してもよい。マイク１１，１２，１３，１４を凸曲線状ＬＭに配置しても、マイク１１，１２，１３，１４の集音点は、凸曲線ＬＭ'に配置することができる。また、図５（Ｄ）に示すように、カバー３１，３２，３３の表面が２つの直線を形成しても、２つの直線の境界部に曲率半径Ｒの大きい凸曲線を設定して、凸曲線状ＬＣを形成してもよい。マイク１１，１２，１３，１４を凸曲線状ＬＭに配置しても、マイク１１，１２，１３，１４の集音点は、凸曲線ＬＭ'に配置することができる。

ところで、図１を参照すると、断面視（例えば図３（Ｂ））で凸曲線ＬＣを形成する孔２１，２２，２３，２４は、平面視で直線状Ｌを形成している。中心線０Ｂを基準として、左右対称の１組の孔２１，２２（マイク１１，１２）と左右対称のもう１組の孔２３，２４（マイク１３，１４）とを形成することで、方向ＤＲ１の運転手からの音声及び方向ＤＲ２の助手からの音声の双方を均一に取得することができるとともに、両方向ＤＲ１，ＤＲ２からの声を表す入力信号又は遅延補正信号の分解能を高めることができる。

図６は、マイクアレイ配置構造１００，１００'を入力部として利用するカーナビゲーション装置１３４の機能ブロック図の１例を示す。図６の例において、制御部３００は、カーナビゲーション装置１３４の処理部として機能し、制御部３００は、音声認識部２１０，２１０'の判定結果に従って、図示せぬ表示パネルを駆動して、カーナビゲーション装置１３４の表示を制御することができる。音声認識部２１０は、例えば遅延和ビームフォーミングを実行するための補正部及び加算部を備え、所定の音声入力があったか否かを判定することができる。音声認識部２１０は、第１列のシート１６０の乗員１７０（運転手及び助手）からの音声を主として認識し、音声認識部２１０'は、第２列のシート１６０'の乗員１７０'からの音声を主として認識することができる。

なお、制御部３００は、カーナビゲーション装置１３４の制御部に適用するだけでなく、車両２００の運転に支障がない車載機器（例えば、エアコン、室内照明装置等）に適用してもよい。運転手以外の助手や乗員１７０'も、音声入力装置１００，１００'，２１０，２１０'に接続される制御部３００を備える車載装置を操作することができる。これにより、運転手は、車両２００の運転に専念することができる。

例えば図２において、マイクアレイ配置構造１００，１００'は、車室１５０の最上部に位置するが、乗員１７０，１７０'は、下方を向いてしゃべる確率が比較的多いので、マイクアレイ配置構造１００，１００'は、車室１５０の下部に位置させて、音声を拾い易くしてもよい。例えば、前方のマイクアレイ配置構造１００は、例えば、インストルメントパネル１３０の中央部の下側１９０、センターコンソール１９３の前方１９２に位置してもよい。また、後方のマイクアレイ配置構造１００'は、例えば、センターコンソール１９３の後部１９５に位置してもよい。

図７は、本発明に従う車室内のマイクアレイ配置構造の他の適用例を示す。図７の例において、マイクアレイ配置構造１００は、インストルメントパネル１３０の中央部の下側１９０に適用されている。マイク１１又はマイク１１の軸の方向ＤＲ１は、乗員１７０（運転手）の口元１７１付近を向き、マイク１２の方向ＤＲ２は、乗員１７０（助手）の口元１７１付近を向き、マイク１３の方向ＤＲ３は、後部の右側の乗員１７０'の口元１７１'付近を向き、マイク１４の方向ＤＲ４は、後部の左側の乗員１７０'の口元１７１'付近を向いている。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１１，１２，１３，１４，１１'，１２'，１３'，１４'・・・マイク、２１，２２，２３，２４・・・孔、３０，３１，３２，３３・・・カバー、３４・・・パッキン、３５・・・塗装領域（裏面）、３６・・・光源、４１，４２，４３，４４・・・基材、５１，５２，５５・・・固定具、６１，６２，６３，６４・・・スペーサ、７１，７２，７３，７４・・・スペーサ（シール材）、１００・・・マイクアレイ配置構造、１１０・・・ルーフライニング、１２０，１２１・・・ドアラニング、１３０・・・インストルメントパネル、１３２・・・通風口、１３４・・・カーナビゲーション装置、１４０・・・フロントガラス、１５０・・・車室、１６０，１６０'・・・シート、１７０，１７０'・・・乗員、１７１，１７１'・・・口元、１８０・・・メータ、１９３・・・センターコンソール、２００・・・車両、２１０，２１０'・・・音声認識部、３００・・・制御部、０Ｂ・・・中心線。

Claims (6)

1. 複数のマイクと、
   前記複数のマイクを収納し、且つ複数の孔を有するカバーと、
   を備え、
   前記カバーの表面は、凸曲線状を形成し、
   前記複数のマイクがもう１つの凸曲線状に配置されるように、前記複数のマイクの各々は、複数の孔のうちの１つの孔に対応するように前記カバーの内側に固定され、
   前記複数の孔は、車室の中心線を基準として、左右対称の１組の孔を有し、
   前記複数のマイクは、第１のマイクと第２のマイクとを有し、前記第１のマイクの軸の方向は、前記左右対称の１組の孔の一方を介して運転手の口元を向き、前記第２のマイクの軸の方向は、前記左右対称の１組の孔の他方を介して助手の口元を向き、
   前記中心線に配置される車載機器であって前記カバーを有する前記車載機器に適用されていることを特徴とする車室内のマイクアレイ配置構造。
2. 前記複数のマイクと前記複数の孔との間に複数のシール材を
   さらに備え、
   前記複数のシール材のうちの１つのシール材は、前記複数の孔のうちの前記１つの孔に対応し、前記１つの孔以外からの音の前記複数のマイクのうちの１つのマイクへの進入を防ぐことを特徴とする請求項１に記載の車室内のマイクアレイ配置構造。
3. 前記複数のマイクは、遅延和ビームフォーミングに利用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車室内のマイクアレイ配置構造。
4. 前記車載機器は、ルーフライニングに設けられた室内照明装置であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車室内のマイクアレイ配置構造。
5. 複数のマイクと、
   前記複数のマイクを収納し、且つ複数の孔を有するカバーと、
   を備え、
   前記カバーの表面は、凸曲線状を形成し、
   前記複数のマイクがもう１つの凸曲線状に配置されるように、前記複数のマイクの各々は、複数の孔のうちの１つの孔に対応するように前記カバーの内側に固定され、
   前記複数の孔は、車室の中心線を基準として、左右対称の１組の孔を有し、
   前記複数のマイクは、第１のマイクと第２のマイクとを有し、前記第１のマイクの軸の方向は、前記左右対称の１組の孔の一方を介して運転手の口元を向き、前記第２のマイクの軸の方向は、前記左右対称の１組の孔の他方を介して助手の口元を向き、
   前記中心線に配置される内装部材であって前記カバーを表面として有する前記内装部材に適用され、
   前記内装部材は、前記車室の下部に位置されていることを特徴とする車室内のマイクアレイ配置構造。
6. 前記複数の孔は、前記中心線を基準として、左右対称のもう１つの組の孔を有し、
   前記複数のマイクは、第３のマイクを更に有し、前記第３のマイクの軸の方向は、前記左右対称のもう１つの組の孔の一方を介して、後部の右側の乗員の口元を向き、
   前記複数のマイクは、第４のマイクを更に有し、前記第４のマイクの軸の方向は、前記左右対称のもう１つの組の孔の他方を介して、後部の左側の乗員の口元を向いていることを特徴とする請求項５に記載の車室内のマイクアレイ配置構造。

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