JP7176538B2 - 車載用音響装置 - Google Patents
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Description
本発明に係る車載用音響装置の一態様は、車高方向から平面視した場合の車幅方向の中心線に対して左右対称に配置された2つのスピーカから略等距離に配置されて前記2つのスピーカからの音を収音する収音装置と、前記収音装置から出力される出力信号に対する信号処理を施して音信号を生成し、当該音信号を前記2つのスピーカに供給する音処理部とを備え、前記収音装置は、前記中心線に直交し、前記2つのスピーカを結ぶ直線よりも前記車両の前方または後方の位置に配置され、前記収音装置は、互いに逆方向の指向軸を有する第1の単一指向性マイクロホン及び第2の単一指向性マイクロホンを備え、前記出力信号として、前記第1の単一指向性マイクロホンで収音した音に応じた第1の出力信号及び前記第2の単一指向性マイクロホンで収音した音に応じた第2の出力信号を出力し、前記音処理部は、前記信号処理において、前記第1の出力信号及び前記第2の出力信号のいずれか一方から他方を減算することで前記音信号を生成する。
本発明に係る車載用音響装置の一態様は、車高方向から平面視した場合の車幅方向の中心線に対して左右対称に配置された2つのスピーカから略等距離に配置されて前記2つのスピーカからの音を収音する収音装置と、前記収音装置から出力される出力信号に対する信号処理を施して音信号を生成し、当該音信号を前記2つのスピーカに供給する音処理部とを備え、前記収音装置は、前記中心線に直交し、前記2つのスピーカを結ぶ直線よりも前記車両の前方または後方の位置に配置され、前記収音装置は、第1の無指向性マイクロホン及び第2の無指向性マイクロホンを備え、前記出力信号として、前記第1の無指向性マイクロホンで収音した音に応じた第1の出力信号及び前記第2の無指向性マイクロホンで収音した音に応じた第2の出力信号を出力し、前記音処理部は、前記信号処理において、前記第1の無指向性マイクロホンと前記第2の無指向性マイクロホンとの距離に応じた時間だけ前記第1の出力信号を遅延させ、前記第2の出力信号及び前記遅延後の前記第1の出力信号の一方から他方を減算することで前記音信号を生成する。
以下、図面を参照しながら本発明に係る第1実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法及び縮尺は実際のものと適宜異なる。また、以下に記載する実施形態は、本発明の好適な具体例である。このため、本実施形態には、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかし、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
<第1態様>
図4は、第1態様に係る収音装置100の分解斜視図である。図4に示すように収音装置100は略直方体の形状をしている。収音装置100は、ケース2とマイクロホン3とを備える。ケース2は、収音装置100からマイクロホン3を除いた部分である。
本願の発明者は、収音装置100に入射する音と収音装置100から出力される音信号の位相差を収音装置100に対する音の入射方向毎に測定する実験を行った。
本願発明者は、収音装置100の出力信号Dに対する張り出し部421及び422の有無の影響を見極めるために以下の実験を行った。より詳細に説明すると、本願発明者は、可聴帯域を含む10Hz~20000Hzの周波数範囲において、張り出し部421及び422を有する収音装置100と張り出し部421及び422の無い収音装置100の各々について出力信号Dの周波数特性を測定する実験を行った。この実験結果を図12に示す。なお、張り出し部421及び422の無い収音装置100とは、L1=L2=0となるように蓋部40が形成された収音装置100のことを言う。
また、本願発明者は、張り出し部421及び422の好適な長さを見極めるために以下の実験を行った。即ち、本願発明者は、張り出し部421の長さL1及び張り出し部422のL2の各々を5mm、7mm、10mm、15mm、及び20mmとした収音装置100に対して100Hz及び200Hzの各周波数の音を放射した場合に当該収音装置100から出力される出力信号Dの音圧レベルを計測する実験を行った。これらの実験結果を図13及び図14に示す。
<第2態様>
第1実施形態の第2態様に係る収音装置100を説明する。図15は、第2態様に係る音響装置1の構成例を示す図である。第2態様に係る収音装置100は、第1態様と異なりケース2を備えない。また、収音機器としては単一指向性マイクロホンではなく双指向性マイクロホン3Cを備える。
第1実施形態の第3態様に係る収音装置100を説明する。第3態様に係る収音装置100は、ケース2の内部空間Kに双指向性マイクロホン3Cを備える点を除いて第1実施形態の第1態様に係る収音装置100と同様である。また、第3態様に係る収音装置100は、1つの双指向性マイクロホン3Cがケース2に収納されている点で第2態様の収音装置100と相違する。第2態様と同様に、双指向性マイクロホン3Cとしては、例えば、リボン状の金属箔を用いるリボンマイクロホンが好適である。リボンマイクロホンでは、リボン状の金属箔の上下が固定されており、リボン状の金属箔の第1の面側の方向及び第2の面側の方向から到来する音波(空気振動)に応じた電気信号を生成可能である。なお、第3態様に係る収音装置100を備えた音響装置1の概略構成は、図15に示す構成と同様である。また、第3態様に係る収音装置100は、図4に示すケース2内に収納される。
第2実施形態に係る音響装置1を説明する。以下に例示する各実施形態及び応用例等において作用または機能が第1実施形態及び各態様において既出の要素と同様の要素については、実施形態及び各態様の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
第3実施形態に係る音響装置1を説明する。第3実施形態に係る音響装置1は、第2実施形態の音響装置1の変形である。図18は、第3実施形態に係る収音装置100の分解斜視図である。図18に示すように、第3実施形態の音響装置1は、収音装置100のケース2の内部空間Kに2つの単一指向性マイクロホン3A及び3Bを備える点で、第2実施形態の音響装置1と相違する。第2実施形態と同様に、単一指向性マイクロホン3A及び3Bには、例えば、マイクロホン正面の音を最も感度良く拾う一方で、他種のマイクロホンと比較して音を拾う角度(角度の範囲)が広いカーディオイドが好適に採用される。第3実施形態の音響装置1の構成は、図16及び図17に示す構成と同様である。また、第3実施形態に係る収音装置100は、ケース2の内部空間Kに2つの単一指向性マイクロホン3A及び3Bを備える点を除いて第1実施形態の第1態様における収音装置100と同様である。
本発明の第4実施形態を説明する。図19及び図20は、第4実施形態に係る音響装置1の構成例を示す図である。第4実施形態に係る音響装置1は、収音機器として無指向性マイクロホン3D及び3Eを備える点で第2実施形態の音響装置1と相違する。第4実施形態の音響装置1の音処理部200は、遅延部30及び減算部20を備える。
次に、音響装置1の応用例について説明する。音響装置1は、収音装置100により収音した歌声とカラオケの伴奏音とをミキシングし、第1スピーカSP1及び第2スピーカSP2の各々から同相の音として出力させる。音響装置1では、同相の音を収音装置100のダイヤフラム上で略相殺することで、ハウリングを低減している。ハウリングの低減が重要となり、かつ車載マイク及び車載スピーカを利用する他の技術としては車載用のハンズフリー電話が挙げられる。音響装置1は車載用のハンズフリー電話にも応用可能である。
また、利用者Aの音声は、利用者Bの音声と同様に、第1スピーカSP1b及び第2スピーカSP2bの各々から出力された音は双指向性の収音装置100bにおいて略相殺されるので、ハウリングが低減される。
応用例2は、応用例1と同様に、上述した音響装置1をハンズフリー電話に適用したものである。但し、車両CAには利用者Aが操作する通話装置3Aが設けられており、車両CBでは利用者Bが通話装置3Cを操作することを想定する。この例の通話装置3Cは携帯電話である。
図22に通信システムのブロック図を示す。通話装置3Cは、音響装置1C、通信装置2C及びスピーカSPcを備える。音響装置1Cは、マイクロホン100c及び音処理部200cを備える。音響装置1Cは、音響装置1Aに対する外部装置として、そのスピーカSPcは外部スピーカとして、マイクロホン100cは外部マイクロホンとして機能する。マイクロホン100cは利用者Bの口元に位置し、スピーカSPcは利用者Bの耳元に位置する。従って、スピーカSPcから出力された音はマイクロホン100cに入力されない。音処理部200cは、マイクロホン100cから出力される第2信号Mbを通信装置2Cに出力する。通信装置2Cは第2信号Mbを通話装置3Aへ送信する。また、通信装置2Cは第1信号Maを受信して音処理部200cへ出力する。音処理部200cは、第1信号Maに信号処理を施してスピーカSPcに出力する。
図23は応用例3に係る車載会話システム5を搭載した車両Cの平面図であり、図24は車両Cの側面図である。図23及び図24において、図2及び図3と共通する要素については同様の符号を付し、その説明を適宜省略する。
以上の実施態様は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は相矛盾しない限り適宜に併合され得る。
(1)ハウリング低減効果を高めるために、音処理部200における信号処理に、適応フィルタやノッチフィルタを利用した周知のハウリングキャンセル処理を含めてもよい。
(5)上述したように第1音信号X1及び第2音信号X2は、ステレオ信号でも良いし、あるいはモノラル信号でも良い。音処理部200に入力する外部信号Qがステレオ信号である場合、第1音信号X1及び第2音信号X2はステレオ信号となる。一方、音処理部200に入力する外部信号Qがモノラル信号である場合、第1音信号X1及び第2音信号X2はモノラル信号となる。第1音信号X1及び第2音信号X2がステレオ信号となる場合、モノラル信号と比較して、ハウリングの抑制効果が低減する。そこで、音処理部200に以下の機能を持たせても良い。音処理部200は、音処理部200に入力する外部信号Qがステレオ信号の場合、外部信号Qをモノラル信号に変換する信号変換部を備える。この信号変換部は、ユーザーの入力操作に応じてステレオ信号をモノラル信号に変換する。あるいは、信号変換部は自動でステレオ信号をモノラル信号に変換する。さらに、信号変換部は第1音信号X1及び第2音信号X2の信号レベルが基準値以上となる場合に、自動でステレオ信号をモノラル信号に変換しても良い。
上述した実施形態及び各変形例の少なくとも1つから以下の態様が把握される。
車載用音響装置の一態様(態様1)は、車高方向から平面視した場合の車幅方向の中心線に対して左右対称に配置された2つのスピーカから略等距離に配置されて前記2つのスピーカからの音を収音する双指向特性を有する収音装置と、前記収音装置から出力される出力信号に対する信号処理を施して音信号を生成し、当該音信号を前記2つのスピーカに供給する音処理部とを備え、前記収音装置は、前記中心線に直交し、前記2つのスピーカを結ぶ直線よりも前記車両の前方又は後方の位置に配置される。
また、収音装置は、中心線に直交し、2つのスピーカを結ぶ直線よりも車両の前方又は後方の位置に配置されるので、左右のスピーカを結ぶ直線上に収音装置を配置する場合と比較して、車両において収音装置のレイアウトの自由度を向上させることできる。
また、単一指向性マイクロホンは指向軸に応じた範囲(角度の範囲)内で強い感度を有するから、特定の位置にいる利用者(話者または歌唱者)からの音声を感度よく収音することが可能である。
上述したように、収音装置は2つのスピーカを結ぶ直線上にない。特に車両では車室への収音装置の配置には制約があるため、2つのスピーカを結ぶ直線上に収音装置が位置しない場合が想定される。この位置関係を前提とすると、ケースを用いない構成においてはマイクロホンのダイヤフラムに対して音源からの音の大半が音源位置に応じた角度(斜め方向)から直線的に入射する。これに対して、本態様においては、ケースのうち底部と対向する面に第1開口部及び第2開口部が設けられ、これらの開口部はマイクロホンの指向軸に沿う直線上で内部空間のうちマイクロホンの両側の空間にそれぞれ対応する位置に配置される。このため、2つのスピーカから発せられた音は内部空間に収納されたマイクロホンに対して開口部から入射したのちに内部空間内での反射あるいは回折を経てダイヤフラムに到達する。この構成においては、ケース無しの構成と比較してダイヤフラムへの音の入射方向がマイクロホンの指向軸に近づく。従って、本態様は、ケース無しの構成と比較して効率的に2つのスピーカからの音を略相殺することが可能となるという利点を有する。
Claims (8)
- 車両の車高方向から平面視した場合の車幅方向の中心線に対して左右対称に配置された2つのスピーカと、
前記2つのスピーカから略等距離に配置されて前記2つのスピーカからの音と、前記中心線から外れた位置に配置された座席に座る利用者の音声とを収音する双指向特性を有する収音装置と、
前記収音装置から出力される出力信号に対する信号処理を施して音信号を生成し、当該音信号を前記2つのスピーカに供給する音処理部とを備え、
前記収音装置は、その指向軸が前記中心線に直交し、前記2つのスピーカを結ぶ直線よりも前記車両の前方または後方の位置に配置されることにより、前記2つのスピーカのそれぞれから到来する2つの音を相殺するとともに、前記座席に座る利用者の音声を取り込む
車載用音響装置。 - 前記収音装置は、
内部空間を有するケースと、
前記ケースの前記内部空間に収納された1つの単一指向性のマイクロホンとを備え、
前記ケースのうち底部と対向する面に第1開口部及び第2開口部が設けられ、
前記第1開口部及び前記第2開口部は、前記マイクロホンの前記指向軸に沿う直線上で前記内部空間のうち当該マイクロホンの両側の空間にそれぞれ対応する位置に配置される
請求項1に記載の車載用音響装置。 - 前記収音装置は、
内部空間を有するケースと、
前記ケースの前記内部空間に収納された1つの双指向性のマイクロホンとを備え、
前記ケースのうち底部と対向する面に第1開口部及び第2開口部が設けられ、
前記第1開口部及び前記第2開口部は、前記マイクロホンの前記指向軸に沿う直線上で前記内部空間のうち当該マイクロホンの両側の空間にそれぞれ対応する位置に配置される
請求項1に記載の車載用音響装置。 - 車両の車高方向から平面視した場合の車幅方向の中心線に対して左右対称に配置された2つのスピーカと、
前記2つのスピーカから略等距離に配置されて前記2つのスピーカからの音と、前記中心線から外れた位置に配置された座席に座る利用者の音声とを収音する双指向特性を有する収音装置と、
前記収音装置から出力される出力信号に対する信号処理を施して音信号を生成し、当該音信号を前記2つのスピーカに供給する音処理部とを備え、
前記収音装置は、前記中心線に直交し、前記2つのスピーカを結ぶ直線よりも前記車両の前方または後方の位置に配置され、
前記収音装置は、互いに逆方向の指向軸を有する第1の単一指向性マイクロホン及び第2の単一指向性マイクロホンを備え、前記出力信号として、前記第1の単一指向性マイクロホンで収音した音に応じた第1の出力信号及び前記第2の単一指向性マイクロホンで収音した音に応じた第2の出力信号を出力し、
前記音処理部は、前記信号処理において、前記第1の出力信号及び前記第2の出力信号のいずれか一方から他方を減算することで前記音信号を生成することにより、前記第1の出力信号及び前記第2の出力信号における前記2つのスピーカのそれぞれからの音の成分が相殺される
車載用音響装置。 - 前記収音装置は、
内部空間を有するケースをさらに備え、
前記第1の単一指向性マイクロホン及び前記第2の単一指向性マイクロホンは前記ケースの前記内部空間に収納されており、
前記ケースのうち底部と対向する面に第1開口部及び第2開口部が設けられ、
前記第1開口部及び前記第2開口部は、前記2つの単一指向性マイクロホンの前記指向軸に沿う直線上で前記内部空間のうち当該マイクロホンの両側の空間にそれぞれ対応する位置に配置される
請求項4に記載の車載用音響装置。 - 車両の車高方向から平面視した場合の車幅方向の中心線に対して左右対称に配置された2つのスピーカと、
前記2つのスピーカから略等距離に配置されて前記2つのスピーカからの音と、前記中心線から外れた位置に配置された座席に座る利用者の音声とを収音する双指向特性を有する収音装置と、
前記収音装置から出力される出力信号に対する信号処理を施して音信号を生成し、当該音信号を前記2つのスピーカに供給する音処理部とを備え、
前記収音装置は、前記中心線に直交し、前記2つのスピーカを結ぶ直線よりも前記車両の前方または後方の位置に配置され、
前記収音装置は、第1の無指向性マイクロホン及び第2の無指向性マイクロホンを備え、前記出力信号として、前記第1の無指向性マイクロホンで収音した音に応じた第1の出力信号及び前記第2の無指向性マイクロホンで収音した音に応じた第2の出力信号を出力し、
前記音処理部は、前記信号処理において、前記第1の無指向性マイクロホンと前記第2の無指向性マイクロホンとの距離に応じた時間だけ前記第1の出力信号を遅延させ、前記第2の出力信号及び前記遅延後の前記第1の出力信号の一方から他方を減算することで前記音信号を生成することにより、前記第1の出力信号及び前記第2の出力信号における前記2つのスピーカからの音の成分が相殺される
車載用音響装置。 - 前記2つのスピーカは、左右フロントドアの車室内側面にそれぞれ配置され、
前記収音装置は、前記2つのスピーカの前記車高方向における高さよりも高く位置するとともに前記中心線上において前部座席の前方に位置するコンソールにおいて、前記第1開口部及び第2開口部が斜め上方向に開口するように配置される
請求項3または請求項5に記載の車載用音響装置。 - 前記収音装置において、運転席と助手席との間における前記車両の後方への指向性が他の方向への指向性と比較して弱い
請求項1、請求項3から請求項6のいずれかに記載の車載用音響装置。
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