JP6162488B2

JP6162488B2 - オーディオシステム及びスピーカモジュールの座標位置測定方法

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Publication number: JP6162488B2
Application number: JP2013115008A
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Inventors: 知行市川; 赤堀　博次; 博次赤堀
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Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2017-07-12
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Description

本発明は、複数のスピーカを有するオーディオシステム及びスピーカモジュールの座標位置測定方法に関するものである。

複数のスピーカを備えたオーディオシステムにおいて、高品質の音場を提供するために、種々の提案がなされている。例えば、スピーカの取り付け面にマイクロフォン（以下、マイクと称する。）を設置しておき、１つのスピーカからテスト音声を発し、マイクにより収音させて遅延情報を得、それをもとに各スピーカ位置の三次元座標を算出するようにしたオーディオシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるオーディオシステムでは、前述の三次元座標をもとに、聴取位置における音声の遅延時間を最適状態に制御することで、高品質の音場再生を実現している。

しかしながら、このようなオーディオシステムでは、上記したマイクとしてコンデンサマイクを用いた場合、また、スピーカにアンプを内蔵させた場合には、電源が必要となる。これにより、マイク用ケーブル、スピーカ用ケーブルの他に、電源ケーブルも必要となり、配線が繁雑となり、また、装置の規模が大きくなる等の様々な問題があった。

特開２００３−２５０２００号公報

小規模な構成で最適な音場を提供することが可能なオーディオシステム及びスピーカモジュールの座標位置測定方法を提供することを目的とする。

本発明に係るオーディオシステムは、オーディオ信号を再生するオーディオ装置と、複数のスピーカモジュールと、を有するオーディオシステムであって、前記オーディオ装置と前記複数のスピーカモジュールの各々とを単一の伝送路で接続する伝送系を有し、前記スピーカモジュールの各々は、スピーカと、マイクロフォンと、前記マイクロフォンで収音して得られた収音信号を前記伝送路を介して前記オーディオ装置に送信すると共に、前記伝送路を介して受信したオーディオ信号又はテスト信号を前記スピーカに供給する第１送受信部と、前記伝送路上から電源電圧を導出して当該電源電圧を前記マイクロフォン及び前記第１送受信部に給電する電源電圧導出部と、を有し、前記オーディオ装置は、前記複数のスピーカモジュールの前記スピーカの周波数帯域内の周波数を有する周波数信号を前記テスト信号として生成するテストトーン発生部と、前記テスト信号及び前記オーディオ信号を択一的に前記伝送路を介して前記スピーカモジュールの各々に送信すると共に、前記伝送路を介して前記収音信号を受信する第２送受信部と、受信した前記収音信号に基づいて前記スピーカモジュール各々の３次元座標位置を求めるスピーカ座標解析部と、前記電源電圧を生成しこれを前記伝送路に印加する電源電圧生成部と、を有する。

また、本発明に係るオーディオシステムは、オーディオ信号を再生するオーディオ装置と、複数のスピーカモジュールと、を有するオーディオシステムであって、前記オーディオ装置と前記複数のスピーカモジュールの各々とを単一の伝送路で接続する伝送系を有し、前記スピーカモジュールの各々は、スピーカと、前記スピーカで収音して得られた収音信号を前記伝送路を介して前記オーディオ装置に送信すると共に、前記伝送路を介して受信したオーディオ信号又はテスト信号を前記スピーカに供給する第１送受信部と、前記伝送路上から電源電圧を導出して当該電源電圧を前記第１送受信部に給電する電源電圧導出部と、を有し、前記オーディオ装置は、前記複数のスピーカモジュールの前記スピーカの周波数帯域内の周波数を有する周波数信号を前記テスト信号として生成するテストトーン発生部と、前記テスト信号及び前記オーディオ信号を択一的に前記伝送路を介して前記スピーカモジュールの各々に送信すると共に、前記伝送路を介して前記収音信号を受信する第２送受信部と、受信した前記収音信号に基づいて前記スピーカモジュール各々の３次元座標位置を求めるスピーカ座標解析部と、前記電源電圧を生成しこれを前記伝送路に印加する電源電圧生成部と、を有する。

本発明に係るスピーカモジュールの座標位置測定方法は、オーディオ信号を再生するオーディオ装置と、夫々がスピーカ及びマイクロフォンを含む複数のスピーカモジュールと、前記スピーカモジュールの各々に対応して設けられており前記スピーカモジュールとを接続する単一の伝送路と、を有するオーディオシステムにおける前記スピーカモジュールの座標位置測定方法であって、前記オーディオ装置内で生成した電源電圧を前記伝送路を介して前記スピーカモジュール各々に給電し、前記オーディオ装置から前記伝送路を介して前記複数のスピーカモジュールの内の１のスピーカモジュールにテスト信号を送信することにより前記１のスピーカモジュールからテストトーンを音響出力させつつ、前記１のスピーカモジュールを除く他のスピーカモジュールの前記マイクロフォンで前記テストトーンを収音して得られた収音信号を前記伝送路を介して前記オーディオ装置に送信し、前記オーディオ装置が受信した前記収音信号に基づき前記スピーカモジュールの３次元座標位置を算出することを特徴とする。

本発明に係るオーディオシステムを車の車内へ実装した場合の概略配置を示す実装図である。本発明に係るオーディオシステムの構成を示すブロック図である。スピーカモジュール１ＬＦ、２ＬＦ、１ＲＦ、２ＲＦの前面を示す図である。送受信回路部１０の内部構成を示すブロック図である。送受信回路部３０ａ〜３０ｄの内部構成を示すブロック図である。スピーカモジュール１ＬＦをテストトーン発信源とした時の、音声到達時間を計測する際の通信フローである。スピーカモジュール２ＬＦをテストトーン発信源とした時の、音声到達時間を計測する際の通信フローである。スピーカモジュール１ＬＦからオーディオ装置３へエラー通知を行う際の通信フロー図である。本発明に係るオーディオシステムを車の車内へ実装した場合の他の概略配置を示す実装図である。送受信回路部１０Ａの内部構成を示すブロック図である。

本発明に係るオーディオシステムの構成について図面を参照して説明する。図１はかかるオーディオシステムを車載オーディオシステムとして車の室内へ実装した場合の概略配置を示す実装図である。図１に示すように、この車載オーディオシステムは、ダッシュボード上に設置されているスピーカモジュール１ＬＦ及び１ＲＦと、車両のドアＤＬ及びＤＲ各々の下部に設置されているスピーカモジュール２ＬＦ及び２ＲＦと、ダッシュボードに設置されているオーディオ装置３と、を含む。

図２は、上記した車載オーディオシステムを示すブロック図である。スピーカモジュール１ＬＦ及び１ＲＦは共に同一の内部構成、即ち、送受信回路部１０、マイクロフォン（以下、マイクと称する）１１、及びスピーカ１２を含む。マイク１１は、車両室内の音を収音して得られた収音信号を送受信回路部１０に供給する。スピーカ１２は、可聴帯域内の高音周波数帯域の音響出力を担う高音スピーカ、いわゆるツイータであり、送受信回路部１０から供給されたオーディオ信号に基づく各種再生音（後述する）を車両の室内へ向けて音響出力する。尚、マイク１１は、図３に示すようにスピーカ１２の縁部において車の車内に向けて設置されている。

スピーカモジュール２ＬＦ及び２ＲＦは、共に同一の内部構成、即ち、送受信回路部１０、マイク１１、スピーカ１３を含む。マイク１１は、車両室内の音を収音して得られた収音信号を送受信回路部１０に供給する。スピーカ１３は、可聴帯域内の低音周波数帯域の音響出力を担う低音スピーカ、いわゆるウーハ（ミッドウーハ）であり、送受信回路部１０から供給されたオーディオ信号に基づく各種再生音を車両の室内へ向けて音響出力する。尚、マイク１１は、図３に示すようにスピーカ１２の縁部において車の室内に向けて設置されている。

スピーカモジュール１ＬＦに設けられている送受信回路部１０は、マイク１１から供給された収音信号を変調（後述する）し、これを伝送ケーブル４ａを介してオーディオ装置３に送信する。また、スピーカモジュール１ＬＦに設けられている送受信回路部１０は、伝送ケーブル４ａを介して受信した変調信号(後述する)からオーディオ信号を復調し、これをスピーカ１２に供給する。スピーカモジュール１ＲＦに設けられている送受信回路部１０は、マイク１１から供給された収音信号を変調し、これを伝送ケーブル４ｂを介してオーディオ装置３に送信する。また、スピーカモジュール１ＲＦに設けられている送受信回路部１０は、伝送ケーブル４ｂを介して受信した変調信号からオーディオ信号を復調し、これをスピーカ１２に供給する。スピーカモジュール２ＬＦに設けられている送受信回路部１０は、マイク１１から供給された収音信号を変調し、これを伝送ケーブル４ｃを介してオーディオ装置３に送信する。また、スピーカモジュール２ＬＦに設けられている送受信回路部１０は、伝送ケーブル４ｃを介して受信した変調信号からオーディオ信号を復調し、これをスピーカ１３に供給する。スピーカモジュール２ＲＦに設けられている送受信回路部１０は、マイク１１から供給された収音信号を変調し、これを伝送ケーブル４ｄを介してオーディオ装置３へ送信する。また、スピーカモジュール２ＲＦに設けられている送受信回路部１０は、伝送ケーブル４ｄを介して受信した変調信号からオーディオ信号を復調し、これをスピーカ１３に供給する。

尚、伝送ケーブル４ａ〜４ｄの各々は、１本の信号ラインと１本の接地ラインとからなる例えば、同軸ケーブル、ツイストペア線、又は平行線等の単一の伝送路である。

図４は、送受信回路部１０の内部構成を示すブロック図である。送受信回路部１０には、電源電圧導出部２０、ＡＤ変換器２１、変調回路２２、送信アンプ２３、コンデンサ２４、受信アンプ２５、復調回路２６、ＤＡ変換器２７、アンプ２８、及び割込通信制御回路２９を含む。ＡＤ変換器２１は、マイク１１から供給された収音信号をディジタルの収音データ信号ＲＸに変換し、これを変調回路２２へ供給する。

変調回路２２は、収音データ信号ＲＸに対して、誤り符号化処理及びＱＰＳＫ（Quadrature phase shift keying）変調、ＱＡＭ（Quadrature amplitude modulation）等のディジタル変調を施して得た収音データ変調信号ＲＭを送信アンプ２３に供給する。更に、変調回路２２は、割込通信制御回路２９から供給された割込要求信号ＩＮＴ及びエラーステータス情報ＳＴＳ（後述する）に対して上記した如きディジタル変調を施したものを送信アンプ２３に供給する。この際、変調回路２２は、割込通信制御回路２９から供給された割込要求信号ＩＮＴに応じて、承認信号ＩＮＴＡＫ１を割込通信制御回路２９に供給する。

送信アンプ２３は、収音データ変調信号ＲＭを増幅した信号を収音変調信号ＲＴＸとし、これをラインＬ１、コンデンサ２４及び伝送ケーブル（４ａ、４ｂ、４ｃ又は４ｄ）を介してオーディオ装置３に送信する。

コンデンサ２４の一端は伝送ケーブル（４ａ、４ｂ、４ｃ又は４ｄ）に接続されており、その他端はラインＬ１を介して送信アンプ２３の出力端子及び受信アンプ２５の入力端子に接続されている。コンデンサ２４は、伝送ケーブル（４ａ、４ｂ、４ｃ又は４ｄ）上の直流成分がラインＬ１に流れ込むのを遮断する。

受信アンプ２５は、伝送ケーブル（４ａ、４ｂ、４ｃ又は４ｄ）及びコンデンサ２４を介してオーディオ装置３から送信されてきたオーディオ変調信号（後述する）を受け、これを増幅して得られたオーディオ変調信号ＯＲを復調回路２６に供給する。

復調回路２６は、オーディオ変調信号ＯＲに対して、オーディオ装置３の変調回路６２（後述する）での変調処理に対応した復調、及び誤り訂正処理を施すことによりオーディオデータ信号ＯＤを復元し、かかるオーディオデータ信号ＯＤをＤＡ変換器２７に供給する。また、復調回路２６は、受信アンプ２５を介してテストトーン送出指令信号ＳＳに対応した変調信号を受信した場合には、これを復調して得られたテストトーン送出指令信号ＳＳを割込通信制御回路２９に供給する。

割込通信制御回路２９は、テストトーン送出指令信号ＳＳが供給されてから所定の待受期間内に収音データ信号ＲＸが供給されなかった場合には、エラーが生じていると判断して割込要求信号ＩＮＴを変調回路２２に供給する。また、割込通信制御回路２９は、変調回路２２から承認信号ＩＮＴＡＫ１が供給された場合には、割込要因となったエラーの状態、つまりテストトーンを収音することが出来なかった旨を示すエラーステータス情報ＳＴＳを変調回路２２に供給する。

ＤＡ変換器２７は、オーディオデータ信号ＯＤをアナログのオーディオ信号ＳＰＩに変換し、これをアンプ２８へ供給する。アンプ２８は、オーディオ信号ＳＰＩを増幅した増幅オーディオ信号をスピーカ１２または１３へ供給する。

電源電圧導出部２０は、伝送ケーブル（４ａ、４ｂ、４ｃ又は４ｄ）上に重畳されている直流の電源電圧ＶＤＤを導出する。そして、電源電圧導出部２０は、かかる電源電圧ＶＤＤを、送受信回路部１０内のＡＤ変換器２１、変調回路２２、送信アンプ２３、受信アンプ２５、復調回路２６、ＤＡ変換器２７、アンプ２８及び割込通信制御回路２９、並びにコンデンサマイクとしてのマイク１１各々を動作させる電源として、夫々に供給する。

オーディオ装置３は、送受信回路３０ａ〜３０ｄ、オーディオ再生部３１、音場制御部３２、ＳＰ（スピーカ）座標解析部３３、記憶部３４及びコントローラ３５を含む。

オーディオ再生部３１は、例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク等の記憶媒体、或いはインターネット上からオーディオ信号を再生する音楽プレーヤ（図示せぬ）、放送波を受信してオーディオ信号を再生するラジオ受信機（図示せぬ）、及びテストトーン発生器３１０を含む。尚、テストトーン発生器３１０は、ツイータとしてのスピーカ１２の周波数帯域内の周波数を有する高音テスト信号、及びウーハとしてのスピーカ１３の周波数帯域内の周波数を有する低音テスト信号を発生する。

オーディオ再生部３１は、音楽プレーヤ又はラジオ受信機で再生された再生オーディオ信号を高域成分及び低域成分に分割する。この際、オーディオ再生部３１は、高域成分に対応した左チャンネルの再生オーディオ信号Ａ_LHをオーディオ信号ＴＴａとして、送受信回路３０ａに供給すると共に、高域成分に対応した右チャネルの再生オーディオ信号Ａ_RHをオーディオ信号ＴＴｂとして送受信回路部３０ｂに供給する。更に、オーディオ再生部３１は、上記した低域成分に対応した左チャネルの再生オーディオ信号Ａ_LLをオーディオ信号ＴＴｃとして、送受信回路部３０ｃに供給すると共に、低域成分に対応した右チャネルの再生オーディオ信号Ａ_RLをオーディオ信号ＴＴｄとして送受信回路部３０ｄに供給する。

この際、オーディオ再生部３１は、上記した再生オーディオ信号Ａ_LH、Ａ_RH、Ａ_LL及びＡ_RLを、音場制御部３２にて設定された遅延時間ＤＬａ〜ＤＬｄにて夫々個別に遅延させたものをオーディオ信号ＴＴａ〜ＴＴｄとして、送受信回路部３０ａ〜３０ｄの各々に供給する。即ち、オーディオ再生部３１は、再生オーディオ信号Ａ_LHを遅延時間ＤＬａだけ遅延させたものをオーディオ信号ＴＴａとして送受信回路３０ａに供給する。また、オーディオ再生部３１は再生オーディオ信号Ａ_RHを遅延時間ＤＬｂだけ遅延させたものをオーディオ信号ＴＴｂとして送受信回路３０ｂに供給する。また、オーディオ再生部３１は、再生オーディオ信号Ａ_LLを遅延時間ＤＬｃだけ遅延させたものをオーディオ信号ＴＴｃとして送受信回路３０ｃに供給する。また、オーディオ再生部３１は、再生オーディオ信号Ａ_RLを遅延時間ＤＬｄだけ遅延させたものをオーディオ信号ＴＴｄとして、送受信回路３０ｄに供給する。

なお、オーディオ再生部３１は、コントローラ３５からテストトーン送出指令が供給された場合は、上記した再生オーディオ信号（Ａ_LH，Ａ_RH）に代えて、テストトーン発生器３１０が発生した高音テスト信号をオーディオ信号ＴＴａ、またはＴＴｂとして、送受信回路３０ａ又は３０ｂに供給する。更にかかるテストトーン送出指令に応じて、オーディオ再生部３１は、上記した再生オーディオ信号（Ａ_LL、Ａ_RL）に代えて、テストトーン発生器３１０が発生した低音テスト信号をオーディオ信号ＴＴｃ、又はＴＴｄとして、送受信回路部３０ｃ又は３０ｄに供給する。

送受信回路部３０ａは、上記したオーディオ信号ＴＴａを変調（後述する）し、これを伝送ケーブル４ａを介して、スピーカモジュール１ＬＦに送信する。また、送受信回路部３０ａは、伝送ケーブル４ａを介して受信した収音変調信号から収音信号を復調し、これを収音信号ＴＥａとしてＳＰ座標解析部３３に供給する。

送受信回路部３０ｂは、上記したオーディオ信号ＴＴｂを変調（後述する）し、これを伝送ケーブル４ｂを介して、スピーカモジュール１ＲＦに送信する。また、送受信回路部３０ｂは、伝送ケーブル４ｂを介して受信した収音変調信号から収音信号を復調し、これを収音信号ＴＥｂとしてＳＰ座標解析部３３に供給する。

送受信回路部３０ｃは、上記したオーディオ信号ＴＴｃを変調（後述する）し、これを伝送ケーブル４ｃを介して、スピーカモジュール２ＬＦに送信する。また、送受信回路部３０ｃは、伝送ケーブル４ｃを介して受信した収音変調信号から収音信号を復調し、これを収音信号ＴＥｃとしてＳＰ座標解析部３３に供給する。

送受信回路部３０ｄは、上記したオーディオ信号ＴＴｄを変調（後述する）し、これを伝送ケーブル４ｄを介して、スピーカモジュール２ＲＦに送信する。また、送受信回路部３０ｄは、伝送ケーブル４ｄを介して受信した収音変調信号から収音信号を復調し、これを収音信号ＴＥｄとしてＳＰ座標解析部３３に供給する。

尚、送受信回路部３０ａ〜３０ｄは、同一の内部構成、即ち、図５に示すように、ＡＤ変換器６１、変調回路６２、送信アンプ６３、コンデンサ６４、受信アンプ６５、復調回路６６、割込通信制御回路６７、及び電源電圧生成回路７０を含む。

ＡＤ変換器６１は、オーディオ再生部３１から供給されたオーディオ信号（ＴＴａ〜ＴＴｄ）をディジタルのオーディオデータ信号ＡＤに変換し、これを変調回路６２に供給する。

変調回路６２は、オーディオデータ信号ＡＤに対して、誤り符号化処理、及びＱＰＳＫ変調、ＱＡＭ等のディジタル変調を施してきたオーディオデータ変調信号ＡＭＯを送信アンプ６３へ供給する。また、変調回路６２は、割込通信制御回路６７から供給されたテストトーン送出指令信号ＳＳに対して上記した如きディジタル変調を施したものを送信アンプ６３に供給する。

送信アンプ６３は、オーディオデータ変調信号ＡＭＯを増幅した信号をオーディオ変調信号ＰＯとし、これをラインＬ２、コンデンサ６４及び伝送ケーブル（４ａ、４ｂ、４ｃ、又は４ｄ）を介して、スピーカモジュール（１ＬＦ、２ＬＦ、１ＲＦ、２ＲＦ）に送信する。受信アンプ６５は、伝送ケーブル（４ａ、４ｂ、４ｃ、又は４ｄ）及びコンデンサ６４を介して、スピーカモジュール（１ＬＦ、２ＬＦ、１ＲＦ、２ＲＦ）から送信されてきた収音変調信号を受け、これを増幅して得られた収音変調信号ＰＲを復調回路６６に供給する。

復調回路６６は、収音変調信号ＰＲに対して、スピーカモジュールの変調回路２２での変調処理に対応した復調、及び誤り訂正処理を施すことにより収音データ信号ＲＸを復元する。この際、復調回路６６は、かかる収音データ信号ＲＸを収音信号（ＴＥａ〜ＴＥｄ）としてＳＰ座標解析部３３に供給する。また、復調回路６６は、受信アンプ６５を介して割込要求信号ＩＮＴ及びエラーステータス情報ＳＴＳに対応した変調信号を受信した場合には、これらを復調して割込要求信号ＩＮＴ及びエラーステータス情報ＳＴＳを得る。この際、復調回路６６は、エラーステータス情報ＳＴＳを内蔵レジスタ（図示せぬ）に格納しつつ割込要求信号ＩＮＴを割込通信制御回路６７に供給する。復調回路６６は、割込通信制御回路６７から供給された読出要求信号ＲＤに応じて、その内部レジスタに記憶されているエラーステータス情報ＳＴＳを読み出し、これを割込通信制御回路６７に供給する。

割込通信制御回路６７は、復調回路６６から供給された割込要求信号ＩＮＴに応じて、エラーステータス情報の読み出しを要求する読出要求信号ＲＤを復調回路６６に供給する。尚、割込通信制御回路６７は、エラーステータス情報ＳＴＳを取得した際には、これをコントローラ３５に供給する。また、割込通信制御回路６７は、コントローラ３５からテストトーン送出指令が発令された場合にはテストトーン送出指令信号ＳＳを変調回路６２に供給する。更に、割込通信制御回路６７は、復調回路６６に対して、その内部レジスタに記憶されているエラーステータス情報ＳＴＳをクリアさせるべきステータスクリア信号ＣＬＲを供給する。ステータスクリア信号ＣＬＲに応じて、復調回路６６は、内蔵レジスタに記憶されているエラーステータス情報ＳＴＳをクリアする。

電源電圧生成部７０は、送受信回路３０ａ〜３０ｄ内の各モジュール、つまり、ＡＤ変換器６１、変調回路６２、送信アンプ６３、受信アンプ６５、復調回路６６及び割込通信制御回路６７各々を動作させる電源として直流の電源電圧ＶＤＤを生成し、夫々に供給する。更に、電源電圧生成部７０は、かかる電源電圧ＶＤＤを伝送ケーブル（４ａ、４ｂ、４ｃ、又は４ｄ）に印加することにより、電源電圧ＶＤＤをスピーカモジュール（１ＬＦ、１ＲＦ、２ＬＦ、２ＲＦ）に供給する。

即ち、伝送ケーブル（４ａ、４ｂ、４ｃ、又は４ｄ）に直流の電源電圧ＶＤＤが重畳された状態で、この伝送ケーブルを介して、上記した如き各種変調信号が、オーディオ装置３及び各スピーカモジュール（１ＬＦ、１ＲＦ、２ＬＦ、２ＲＦ）間において双方向伝送されるのである。

ＳＰ座標解析部３３は、まず、コントローラ３５がテストトーン送出指令を発令してから上記した収音信号ＴＥａ〜ＴＥｄが供給されるまでに掛る伝搬時間を夫々測定する。そして、ＳＰ座標解析部３３は、これら収音信号ＴＥａ〜ＴＥｄ各々に対応した伝搬時間に基づき、スピーカモジュール１ＬＦ、１ＲＦ、２ＬＦ及び２ＲＦ各々の車両室内での３次元座標を算出し、この３次元座標を示す３次元座標データを記憶部３４に記憶させる。

音場制御部３２は、先ず、記憶部３４に記憶されている３次元座標データを取り込むと共に、ユーザーが指定した聴取位置、例えば、「運転席」、「助手席」又は「後部座席」を示す聴取位置情報を取り込む。次に音場制御部３２は、上記した３次元座標データにて示されるスピーカモジュール１ＬＦ、１ＲＦ、２ＬＦ及び２ＲＦ各々の３次元座標、及び上記した聴取位置に基づき、上記した再生オーディオ信号Ａ_LH、Ａ_RH、Ａ_LL及びＡ_RL各々に施すべき遅延の時間を示す遅延時間ＤＬａ〜ＤＬｄを算出する。即ち、音場制御部３２は、スピーカモジュール１ＬＦ、１ＲＦ、２ＬＦ及び２ＲＦ各々から音響出力された音の位相を、ユーザーが指定した聴取位置で一致させるべく、再生オーディオＡ_LH、Ａ_RH、Ａ_LL、Ａ_RL各々に対して、施す遅延時間ＤＬａ〜ＤＬｄを求めるのである。そして、音場制御部３２は、かかる遅延時間ＤＬａ〜ＤＬｄにて、再生オーディオ信号Ａ_LH、Ａ_RH、Ａ_LL、及びＡ_RLを夫々遅延させたものをオーディオ信号ＴＴａ〜ＴＴｄとして送出させるべく、オーディオ再生部３１の設定を行う。

次に本発明の実施例の動作について説明する。まず、各スピーカ同士の音声の到達時間の計測を行う。

図６は、スピーカモジュール１ＬＦをテストトーンの発信源とし、他の３つのスピーカモジュール１ＲＦ、２ＬＦ、２ＲＦでテストトーンを収音することにより、スピーカモジュール１ＬＦと、１ＲＦ、２ＬＦ及び２ＲＦ各々との間の音声到達時間を計測すべく為される通信動作を示す通信フロー図である。

まず、オーディオ装置３のコントローラ３５は、テストトーン送出指令をオーディオ再生部３１及びＳＰ座標解析部３３に供給する（ステップＳ１）。ここでオーディオ装置３は、かかるテストトーン送出指令に応じてオーディオ再生部３１のテストトーン発生器３１０が発生した高音テスト信号を、オーディオ信号ＴＴａとして伝送ケーブル４ａを介してスピーカモジュール１ＬＦに送信する（ステップＳ２）。

スピーカモジュール１ＬＦは、伝送ケーブル４ａを介してオーディオ信号ＴＴａとしての高音テスト信号を受信すると、この高音テスト信号に基づく高音トーンテストをスピーカ１２にて音響出力させる（ステップＳ３）。なお、高音テストトーンは、発声するスピーカ１２の再生周波数帯域内とする。スピーカモジュール１ＲＦ、２ＬＦ、２ＲＦは、スピーカモジュール１ＬＦから発せられた高音テストトーンを、夫々のマイク１１で収音し（ステップＳ４）、各マイク１１で得られた収音信号を伝送ケーブル４ｂ、４ｃ、４ｄを介してオーディオ装置３に送信する（ステップＳ５）。この際、オーディオ装置３のＳＰ座標解析部３３は、受信した収音信号、つまりスピーカモジュール１ＲＦ、２ＬＦ、２ＲＦ各々のマイク１１で収音して得られた収音信号（ＴＥｂ〜ＴＥｄ）を取り込んで内蔵レジスタ(図示せぬ)に記憶させる（ステップＳ６）。

図７は、スピーカモジュール２ＬＦをテストトーンの発信源として、他の３つのスピーカモジュール１ＲＦ、１ＬＦ、２ＲＦでテストトーンを収音することにより、スピーカモジュール２ＬＦと、１ＲＦ、１ＬＦ及び２ＲＦ各々との間の音声到達時間を計測すべく為される通信動作を示す通信フロー図である。

まず、オーディオ装置３のコントローラ３５は、テストトーン送出指令をオーディオ再生部３１及びＳＰ座標解析部３３に供給する（ステップＳ１１）。ここでオーディオ装置３は、かかるテストトーン送出指令に応じてオーディオ再生部３１のテストトーン発生器３１０が発生した低音テスト信号を、オーディオ信号ＴＴｃとして伝送ケーブル４ｃを介してスピーカモジュール２ＬＦに送信する（ステップＳ１２）。

スピーカモジュール２ＬＦは、伝送ケーブル４ｃを介してオーディオ信号ＴＴｃとしての低音テスト信号を受信すると、この低音テスト信号に基づく低音トーンテストをスピーカ１２にて音響出力させる（ステップＳ１３）。なお、低音テストトーンは、発声するスピーカ１２の再生周波数帯域内とする。スピーカモジュール１ＬＦ、１ＲＦ、２ＲＦは、スピーカモジュール２ＬＦから発せられた低音テストトーンを、夫々のマイク１１で収音し（ステップＳ１４）、各マイク１１で得られた収音信号を伝送ケーブル４ａ、４ｂ、４ｄを介してオーディオ装置３に送信する（ステップＳ１５）。この際、オーディオ装置３のＳＰ座標解析部３３は、受信した収音信号、つまりスピーカモジュール１ＬＦ、１ＲＦ、２ＲＦ各々のマイク１１で収音して得られた収音信号（ＴＥａ、ＴＥｂ、ＴＥｄ）を取り込んで内蔵レジスタ(図示せぬ)に記憶させる（ステップＳ１６）。

図７に示す動作終了後、テストトーンの発信源をスピーカモジュール１ＲＦ、２ＲＦへ変更し、引き続き図７に示す動作と同様な動作を実行する。

上記の如きテストトーンの発信源を切り替えての収音動作が終了すると、ＳＰ座標解析部３３は、テストトーン送出指令が発令されてから、各収音動作の開始時点までの時間を各スピーカモジュール間での音声到達時間として求める。そして、ＳＰ座標解析部３３は、各スピーカモジュール間での音声到達時間に基づき、スピーカモジュール１ＬＦ、１ＲＦ、２ＬＦ及び２ＲＦ各々の車両室内での３次元座標を算出し、この３次元座標を示す３次元座標データを記憶部３４に記憶させる。

次に、上記３次元座標を用いた最適な音場再生について説明する。聴取者は、オーディオ装置３の操作部を操作して、音場制御部３２へ音場を最適にしたいという車両室内の場所を指定する。すると、音場制御部３２は、記憶部３４に記憶されている各スピーカモジュールの３次元座標をもとに、上記指定場所において、各スピーカモジュールが発した音声が最適、つまり音声の位相が一致する音場となるような音声の発声タイミングを計算する。そこで、音場制御部３２は、オーディオ再生部３１に対して、上記発声タイミングで各スピーカモジュールに再生オーディオ信号を供給させるべき音場制御を施す。ここで言う再生オーディオ音声とはＣＤ、ＤＶＤ、半導体メモリ等の記憶媒体から再生されたオーディオ信号、或いはラジオ放送波を受信して得られたオーディオ信号である。

上記した如き音場制御によれば、音場が最適となる箇所を、車両室内の任意の位置に指定することが可能となる。

以上の如く、本発明に係るオーディオシステムでは、オーディオ装置（３）の電源電圧生成部（７０）が直流の電源電圧（ＶＤＤ）を伝送路（４ａ〜４ｄ）に印加し、スピーカモジュール（１ＬＦ、１ＲＦ、２ＬＦ、２ＲＦ）の電源電圧導出部（２０）にて伝送路から電源電圧を導出することにより、スピーカモジュールへの給電を行う。更に、夫々がマイクロフォン（１１）、スピーカ（１２、１３）及び第１送受信部（１０）を含むスピーカモジュール各々の３次元座標位置を以下の如く測定する。先ず、オーディオ装置のテストトーン発生部（３１０）にて、スピーカモジュールに含まれるスピーカの周波数帯域内の周波数を有するテスト信号を生成する。この際、オーディオ装置の第２送受信部（３０ａ〜３０ｄ）は、かかるテスト信号を伝送路を介して複数のスピーカモジュールの内の１のスピーカモジュールに送信する。これにより、このスピーカモジュールに含まれるスピーカからテストトーンが音響出力される。この間、他のスピーカモジュールに含まれるマイクロフォンでこのテストトーンを収音して得られた収音信号が、第１送受信部により、伝送路を介してオーディオ装置側に送信される。そして、受信した収音信号に基づき、オーディオ装置のＳＰ座標解析部（３３）にてスピーカモジュールの３次元座標位置が算出される。

このように、当該オーディオシステムでは、スピーカモジュール内に、スピーカユニットの他に、テストトーンを収音する為のマイクと、このマイクで収音して得られた収音信号を単一の伝送路を介してオーディオ装置側に送信する一方、この伝送路を介してオーディオ装置側から送られてきたオーディオ信号をスピーカに供給する第１送受信部と、を備える構成を採用している。また、オーディオ装置は、スピーカの周波数帯域内の周波数を有するテスト信号を生成するテストトーン発生部と、テスト信号及びオーディオ信号を択一的に伝送路を介してスピーカモジュールに送信すると共に、この伝送路を介して収音信号を受信する第２送受信部と、受信した収音信号に基づいてスピーカモジュール各々の３次元座標位置を求めるスピーカ座標解析部と、を備える構成を採用している。更に、当該オーディオシステムでは、オーディオ装置側で生成した直流の電源電圧を上記伝送路を介して前記スピーカモジュールに給電するようにしている。

よって、本発明に係るオーディオシステムによれば、オーディオ装置から送出されるテスト信号又はオーディオ信号、及びスピーカモジュールに含まれるマイクロフォンで収音して得られた収音信号各々の伝送、並びにスピーカモジュールに対する給電が、単一の伝送路で兼用して為される。これにより、上記した収音信号、テスト信号及びオーディオ信号の伝送、並びにスピーカモジュールに対する給電を、夫々専用のケーブルを介して行う場合に比して、装置規模を小さくすることが可能となる。

また、本発明に係るオーディオシステムでは、各スピーカモジュール間の音声到達時間を計測するにあたり、テストトーンの発信源を高音スピーカであるスピーカ１２とする場合には、このスピーカ１２の再生周波数帯域内の周波数を有する高音テスト信号をスピーカ１２に供給することにより高音テストトーンを出力させる。一方、低音スピーカであるスピーカ１３をテストトーンの発信源とする場合には、このスピーカ１３の再生周波数帯域内の周波数を有する低音テスト信号をスピーカ１３に供給することにより低音テストトーンを出力させるようにしている。つまり、各スピーカの再生周波数帯域に追従させて、テストトーンの発信源となるスピーカに供給するテスト信号の周波数を設定するようにしている。よって、スピーカ各々の再生周波数帯域に合致した周波数を有するテストトーンにより音声の到達時間が測定されるので、その測定精度を向上させることが可能となる。これにより、高音再生を担うスピーカ１２及び低音再生を担うスピーカ１３が、ダッシュボード上及びドア下部の如き聴取者までの距離が夫々異なる位置に設置される場合であっても、周波数帯域が異なるスピーカ各々から発せられる音の位相を精度良く聴取位置で揃えた音場を提供することが可能となる。

ここで、図２に示されるオーディオシステムでは、上記した如き音声到達時間の計測を実施するにあたり、オーディオ装置３からテストトーン送出指令が発令されてから所定の待受期間が過ぎてもマイク１１でテストトーンを収音することができなかった場合には、その旨を示すエラー通知を割込処理によって行うようにしている。
すなわち、先ず、オーディオ装置３のコントローラ３５は、テストトーン送出指令をオーディオ再生部３１及びＳＰ座標解析部３３と共に、送受信回路部３０ａ〜３０ｄ各々に供給する。かかるテストトーン送出指令に応じて、送受信回路部３０ａ〜３０ｄ各々の割込通信制御回路６７は、テストトーン送出指令信号ＳＳをスピーカモジュール側に送信すべく変調回路６２を制御する。これにより、変調回路６２は、上記した如きディジタル変調を施したテストトーン送出指令変調信号ＳＳＭを、送信アンプ６３、コンデンサ６４及び伝送ケーブル（４ａ〜４ｄ）を介して、スピーカモジュール（１ＬＦ、１ＲＦ、２ＬＦ、２ＲＦ）に送信する。かかるテストトーン送出指令変調信号ＳＳＭを受信すると、スピーカモジュール各々の復調回路２６は、テストトーン送出指令変調信号ＳＳＭからテストトーン送出指令信号ＳＳを復元し、これを割込通信制御回路２９に供給する。割込通信制御回路２９は、テストトーン送出指令信号ＳＳが供給されてから所定の待受期間内に、ＡＤ変換器２１から収音データ信号ＲＸが供給された場合には、図６又は図７に示す如きステップＳ５又はＳ１５以降の動作を実行する。一方、所定の待受期間内に収音データ信号ＲＸが供給されなかった場合には、割込処理によりオーディオ装置３に対してエラー通知を行う。

図８は、かかる割込処理によってスピーカモジュール１ＬＦからオーディオ装置３へ上記した如きエラー通知を行う際の通信フローを示す図である。
先ず、スピーカモジュール１ＬＦの割込通信制御回路２９は、テストトーン送出指令信号ＳＳが供給されてから所定の待受期間内に収音データ信号ＲＸが供給されなかった場合には、エラーが生じていると判断して割込要求信号ＩＮＴを変調回路２２に供給する（ステップＳ１０１）。割込要求信号ＩＮＴに応じて変調回路２２は、割込要求が為されたことを示すフラグを内部レジスタに格納すると共に承認信号ＩＮＴＡＫ１を割込通信制御回路２９に供給する（ステップＳ１０２）。かかる承認信号ＩＮＴＡＫ１に応じて割込通信制御回路２９は、割込要因となったエラーの状態、つまりテストトーンを収音することが出来なかった旨を示すエラーステータス情報ＳＴＳを変調回路２２に供給する（ステップＳ１０３）。かかるエラーステータス情報ＳＴＳに応じて変調回路２２は、割込要求信号ＩＮＴ及びエラーステータス情報ＳＴＳに対して上記の如きディジタル変調を施して得た変調信号を伝送ケーブル４ａを介してオーディオ装置３に送信する（ステップＳ１０４）。かかる変調信号を受信すると、オーディオ装置３内の送受信回路部３０ａの復調回路６６が、この受信した変調信号に対して復調処理を施すことにより割込要求信号ＩＮＴ及びエラーステータス情報ＳＴＳを復元する（ステップＳ１０５）。次に、復調回路６６は、割込要求が為されたことを示すフラグ及びエラーステータス情報ＳＴＳを内部レジスタに格納すると共に割込要求信号ＩＮＴを割込通信制御回路６７に供給する（ステップＳ１０６）。割込要求信号ＩＮＴの供給に応じて、割込通信制御回路６７は、エラーステータス情報の読み出しを要求する読出要求信号ＲＤを復調回路６６に供給すると共に、取得したエラーステータス情報ＳＴＳをコントローラ３５に供給する処理を含む割込ルーチンを開始する（ステップＳ１０７）。かかる読出要求信号ＲＤの供給に応じて復調回路６６は、内部レジスタに記憶されているエラーステータス情報ＳＴＳを読み出し、これを割込通信制御回路６７に供給する（ステップＳ１０８）。この際、割込通信制御回路６７は、このエラーステータス情報ＳＴＳをコントローラ３５に中継供給する。かかるエラーステータス情報ＳＴＳに応じて、コントローラ３５は、ユーザに対してシステム全体の接続の確認を促すメッセージを表示装置（図示せぬ）に表示させる。表示装置によるメッセージの表示が完了すると、割込通信制御回路６７は、上記した割込ルーチンを抜け、復調回路６６に対して、その内部レジスタに記憶されているエラーステータス情報ＳＴＳをクリアさせるべきステータスクリア信号ＣＬＲを供給する。ステータスクリア信号ＣＬＲに応じて、復調回路６６は、内蔵レジスタに記憶されているエラーステータス情報ＳＴＳをクリアする（ステップ１０９）。

上記の如く、本発明に係るオーディオシステムでは、割込処理によってスピーカモジュール側からオーディオ装置３へエラー通知を行うにあたり、割込要求信号と、エラー状態を示すエラーステータス情報とを同時にスピーカモジュール側からオーディオ装置３に送信するようにしている。この際、オーディオ装置３側では、受信したエラーステータス情報を一旦、内蔵レジスタに記憶しておくと共に割込要求信号に応じた割込ルーチンの実行に移り、ここで、内蔵レジスタに記憶しておいたエラーステータス情報を取得する。よって、オーディオ装置３は、スピーカモジュール側からの割込要求を受けた後、スピーカモジュールに対してエラーステータス情報を要求する為の通信を行う必要が無くなる。これにより、オーディオ装置３側では、図８に示す如きステップＳ１０７による割込ルーチンを開始してから、復調回路６６側からエラーステータス情報ＳＴＳの供給を受けるまでの応答時間Ｔ１を、例えばＩ²Ｃ（Inter-Integrated Circuit）通信インタフェース等で規定されている規定応答時間Ｔ２内に収めることが可能となる。

尚、図８に示す実施例では、スピーカモジュール同士の音声到達時間の計測を行う際に生じたエラーを割込処理によって通知する場合について説明したが、割込処理によって通知するエラー内容はこれに限定されない。要するに、上記した音声到達時間内の計測時、或いは通常のオーディオ再生時においてスピーカモジュール内で動作異常を検出した場合には、その異常の状態を示すエラーステータス情報ＳＴＳを図８に示す如く割込処理を利用した通信形態で、スピーカモジュール側からオーディオ装置側に送信すればよいのである。

また、上記実施例では、車両室内のフロント部に設けた右チャネル用のスピーカモジュール１ＲＦ及び２ＲＦと、左チャネル用のスピーカモジュール１ＬＦ及び２ＬＦとからなる２チャンネ分のスピーカモジュールに適用した例を示したが、スピーカモジュールの数は、２チャネル分に限定されない。例えば、図９に示すように、車両室内のフロント部に設けた２チャネル分のスピーカモジュール（１ＬＲ、２ＬＦ、１ＲＦ、２ＲＦ）の他に、
車両室内の後部座席の後方に２チャネル分のスピーカモジュール（１ＬＲ、２ＲＲ）を設けた４チャネルのオーディオシステムにも同様に適用可能である。

このようなオーディオシステムでも、上記した実施例と同様に、１つのスピーカモジュールをテストトーンの発信源とし、それ以外のスピーカモジュールに搭載されたマイクにてそのテストトーンを収音し、オーディオ装置３のＳＰ座標解析部３３にて、各スピーカモジュールの３次元座標を算出するのである。

また、上記実施例では、各スピーカモジュールにテストトーンを収音する為のマイク１１を設けるようにしているが、スピーカモジュールに搭載されているスピーカ（１２、１３）をテストトーンを収音する為のマイクとして用いるようにしても良い。

図１０は、かかる点に鑑みて為されたスピーカモジュールの内部構成の他の一例を示す図である。図１０に示すように、このスピーカモジュールは、送受信回路部１０Ａとスピーカ１２又は１３とからなす。この際、送受信回路部１０Ａにおいては、スピーカ１２がＡＤ変換器２１の入力端子に接続されている点を除く他の構成は、図４に示されるものと同一である。すなわち、図１０に示されるスピーカモジュールでは、送受信回路部１０Ａは、スピーカ（１２、１３）で収音して得られた収音信号を変調した信号を伝送ケーブル（４ａ〜４ｄ）を介してオーディオ装置３に送信するのである。

１１マイク
１２、１３スピーカ
１ＲＦ、１ＬＦスピーカモジュール
２ＲＦ、２ＬＦスピーカモジュール
３オーディオ装置
１０、３０ａ〜３０ｄ送受信回路部
２０電源電圧導出部
３１オーディオ再生部
３２音場制御部
３３ＳＰ座標解析部
３５コントローラ
３１０テストトーン発生器

Claims

オーディオ信号を再生するオーディオ装置と、複数のスピーカモジュールと、を有するオーディオシステムであって、
前記オーディオ装置と前記複数のスピーカモジュールの各々とを単一の伝送路で接続する伝送系を有し、
前記スピーカモジュールの各々は、スピーカと、マイクロフォンと、前記マイクロフォンで収音して得られた収音信号を前記伝送路を介して前記オーディオ装置に送信すると共に、前記伝送路を介して受信したオーディオ信号又はテスト信号を前記スピーカに供給する第１送受信部と、前記伝送路上から電源電圧を導出して当該電源電圧を前記マイクロフォン及び前記第１送受信部に給電する電源電圧導出部と、を有し、
前記オーディオ装置は、前記複数のスピーカモジュールの前記スピーカの周波数帯域内の周波数を有する周波数信号を前記テスト信号として生成するテストトーン発生部と、前記テスト信号及び前記オーディオ信号を択一的に前記伝送路を介して前記スピーカモジュールの各々に送信すると共に、前記伝送路を介して前記収音信号を受信する第２送受信部と、受信した前記収音信号に基づいて前記スピーカモジュール各々の３次元座標位置を求めるスピーカ座標解析部と、前記電源電圧を生成しこれを前記伝送路に印加する電源電圧生成部と、を有することを特徴とするオーディオシステム。
前記オーディオ装置は、前記第２送受信部を制御して、前記複数のスピーカモジュールの内の１のスピーカモジュールに前記テスト信号を供給しつつ前記１のスピーカモジュールを除く他のスピーカモジュールから送信された前記収音信号を受信しこれを前記スピーカ座標解析部に供給させるコントローラを更に有することを特徴とする請求項１記載のオーディオシステム。
前記オーディオ装置は、前記３次元座標位置に基づき、前記複数のスピーカモジュール各々の前記スピーカから音響出力された音の位相を指定された聴取位置で一致させるべき前記オーディオ信号各々の遅延時間を算出し、当該遅延時間をもって前記オーディオ信号各々を前記第２送受信部に供給すべく制御する音場制御部を更に有することを特徴とする請求項１又は２記載のオーディオシステム。
前記スピーカモジュールに含まれる前記スピーカは低音域の音響出力を担う低音スピーカ及び高音域の音響出力を担う高音スピーカの内の一方であり、
前記テストトーン発生部は、前記テスト信号として前記低音スピーカの周波数帯域内の周波数を有する低音テスト信号、及び前記高音スピーカの周波数帯域内の周波数を有する高音テスト信号を発生し、
前記オーディオ装置は、前記低音スピーカを含む前記スピーカモジュールに対しては前記テスト信号として前記低音テスト信号を送信し、前記高音スピーカを含む前記スピーカモジュールに対しては前記テスト信号として前記高音テスト信号を送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のオーディオシステム。
前記スピーカモジュールは内部で異常状態が発生した場合には前記異常状態を示すステータス情報及び割込要求信号を同時に前記伝送路を介して前記オーディオ装置に送信させるべく前記第１送受信部を制御する割込通信制御部を更に有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のオーディオシステム。
オーディオ信号を再生するオーディオ装置と、複数のスピーカモジュールと、を有するオーディオシステムであって、
前記オーディオ装置と前記複数のスピーカモジュールの各々とを単一の伝送路で接続する伝送系を有し、前記スピーカモジュールの各々は、スピーカと、前記スピーカで収音して得られた収音信号を前記伝送路を介して前記オーディオ装置に送信すると共に、前記伝送路を介して受信したオーディオ信号又はテスト信号を前記スピーカに供給する第１送受信部と、前記伝送路上から電源電圧を導出して当該電源電圧を前記第１送受信部に給電する電源電圧導出部と、を有し、
前記オーディオ装置は、前記複数のスピーカモジュールの前記スピーカの周波数帯域内の周波数を有する周波数信号を前記テスト信号として生成するテストトーン発生部と、前記テスト信号及び前記オーディオ信号を択一的に前記伝送路を介して前記スピーカモジュールの各々に送信すると共に、前記伝送路を介して前記収音信号を受信する第２送受信部と、受信した前記収音信号に基づいて前記スピーカモジュール各々の３次元座標位置を求めるスピーカ座標解析部と、前記電源電圧を生成しこれを前記伝送路に印加する電源電圧生成部と、を有することを特徴とするオーディオシステム。
オーディオ信号を再生するオーディオ装置と、夫々がスピーカ及びマイクロフォンを含む複数のスピーカモジュールと、前記スピーカモジュールの各々に対応して設けられており前記スピーカモジュールとを接続する単一の伝送路と、を有するオーディオシステムにおける前記スピーカモジュールの座標位置測定方法であって、
前記オーディオ装置内で生成した電源電圧を前記伝送路を介して前記スピーカモジュール各々に給電し、
前記オーディオ装置から前記伝送路を介して前記複数のスピーカモジュールの内の１のスピーカモジュールにテスト信号を送信することにより前記１のスピーカモジュールからテストトーンを音響出力させつつ、前記１のスピーカモジュールを除く他のスピーカモジュールの前記マイクロフォンで前記テストトーンを収音して得られた収音信号を前記伝送路を介して前記オーディオ装置に送信し、
前記オーディオ装置が受信した前記収音信号に基づき前記スピーカモジュールの３次元座標位置を算出することを特徴とするスピーカモジュールの座標位置測定方法。