JPH0130271Y2

JPH0130271Y2 -

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Publication number: JPH0130271Y2
Application number: JP1983071826U
Authority: JP
Priority date: 1983-05-12
Filing date: 1983-05-12
Publication date: 1989-09-14
Also published as: JPS59176247U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は車載用音声認識装置の音声入力用集音
機能を備えた集音装置に関するものである。

自動車の車室内で音声認識装置を使用する場
合、走行時騒音やオーデイオ再生音などが認識に
悪影響を与える。本考案はこの問題点を解決する
ために成されたもので、サンバイザに高指向性の
集音機構を内蔵させることにより、例えばドライ
バの発生音声のみを高SN比で集音できる集音機
能を備えた集音装置を提供することを目的とす
る。

以下、本考案の実施例を図面とともに説明す
る。第１図は本実施例における集音装置の外形図
で、サンバイザ２に電気音響変換器としてのマイ
クロホン（以下マイクと称する。）１ａ〜１ｄお
よび音声認識装置との接続コネクタ３が設けられ
ている。第２図はマイク１ａ〜１ｄを含む指向性
集音機構の構成を示し、４，５，８は加算器、
６，７は増幅器、９はバンドパスフイルタであ
る。マイク１ａ〜１ｄは直線上に所定の間隔を有
して配列される。そして、中央のマイク１ｂ，１
ｃと両端のマイク１ａ，１ｄが夫々対となつてお
り、各対ごとのマイク出力信号が第１の加算器
４，５によつて加算される。加算器４，５の出力
信号は夫々増幅器６，７に入力される。増幅器
６，７の各増幅率は所定の比率となるように重み
付けされており、前記信号は増幅器６，７で夫々
増幅された後第２の加算器８で加算され、バンド
パスフイルタ９を介して出力される。

第３図はマイク１ａ〜１ｄの配置と音源Ｓとの
位置関係を示し、この第３図を参照して指向性の
得られる原理について説明する。各マイク１ａ〜
１ｄは夫々間隔ｄでもつて配置されており、マイ
ク１ｂ，１ｃの中点をマイク中心点Ｏとするとと
もにマイク１ｂ，１ｃの垂直二等分線上をマイク
の正面方向とする。マイク１ａ〜１ｄによつて集
音される音の音源Ｓは中心点Ｏから距離Ｒの位置
にある。マイク正面方向と音源Ｓとの成す音源角
はθであり、音源Ｓと中心点Ｏを結ぶ線にマイク
１ｂ，１ｃから下ろした垂線の足をＣ，Ｄとす
る。ここで、音源Ｓが強さQ〓ejωtなる点音源であ
るとすれば、音源Ｓから距離Ｒだけ離れた点にお
ける音圧Ｐは周知のＰ＝jωρQ〓／4πR・ej（ωt−kR） (1) なる式で表わされる。ここで、ωは角周波数、ρ
は空気密度、ｋ（＝ω／Ｃ）は波定数、Ｃは音速
である。今、マイク間隔ｄに比べて音源距離Ｒが
充分大きいとすれば、マイク１ｂと音源Ｓとの距
離は音源距離Ｒより線分OCだけ短く、またマイ
ク１ｃと音源Ｓとの距離は音源距離Ｒより線分
ODだけ長い。OC＝OD＝ｄ／２・sinθであり、
また距離による音波の減衰よりも距離差による位
相ずれが大きいとして、(1)式の分母の距離項につ
いてはＲ≫ｄ／２・sinθなる近似式を用いると、
マイク１ｂ，１ｃの音圧P₂，P₃は P₂≒jωρQ〓／4πR・ ej｛ωt−ｋ（Ｒ−ｄ／２sinθ）｝ (2) P₃≒jωρQ〓／4πR ・ej｛ωt−ｋ（Ｒ＋ｄ／２sinθ）｝ (3) となる。故に、マイク１ｂ，１ｃから成るマイク
対の音圧信号は P₂₃≒2jωρQ〓／4πR・ej（ωt−kR） ×cos（kd／２・sinθ） (4) となる。マイク１ａ，１ｄからなるマイク対の音
圧信号についても同様にして P₁₄≒2jωρQ〓／4πR・ej（ωt−kR） ×cos（3kd／２・sinθ） (5) と表わされる。増幅器６，７の増幅率を夫々
G₁／２，G₂／２とすれば、θ方向の音源Ｓに対
する集音器の出力音圧信号は P_T≒jωρQ〓／4πR・ej（ωt−kR）×｛G₁cos（kd／２
・sinθ）＋G₂cos（3kd／２・sinθ）｝(6) となる。

上述の出力音圧信号をマイク正面方向の音源
（θ＝０）に対する出力音圧信号で正規化すれば、
集音器指向特性を表わす式はＤ≒１／（G₁＋G₂）・｜G₁cos（kd／２・sinθ）＋G₂cos（3kd／２・sinθ）｜(7) となる。ここで、(7)式における絶対値項内をｙと
して変形すればｙ＝4G₂cos³（kd／２・sinθ）＋（G₁−3G₂）cos（kd／２・sinθ） (8) となり、(8)式が３次のチエビシエフの多項式に対
応するように増幅率G₁，G₂を求めることができ
る。３次のチエビシエフの多項式T₃は T₃＝4x₃−3x (9) であるから、ｘ＝bcos（kd／２・sinθ）（ただし
ｂ＞１）と変換すれば(9)式は T′₃＝4b³cos³（kd／２・sinθ） −3bcos（kd／２・sinθ） (10) となる。(8)式と(10)式の係数を比較すると G₂＝b₃ G₁−3G₂＝−3b (11) となる。増幅率G₁，G₂は正面方向とその他の方
向との感度比を与える数値としてのパラメータｂ
に対して(11)式を満たすように決めれば良い。(10)式
においては正面方向ではθ＝０であるからｘ＝ｂ
となつて感度が最大となり、ピーク値は4b³−3b
である。他方向ではｘ＝±１／２のときに極大点
が現われ、ピーク値は１となる。従つて、この２
つのピーク値の比Ｉはパラメータｂの関数とな
り、Ｉ＝１／（4b³−3b） (12) である。一例としてｂ＝2.177と選べば、Ｉ＝
１／31.6即ち−30dB以下となる。このとき、増
幅率G₁＝22.11，G₂＝9.49であり、増幅率の比率
G₁／G₂は2.331である。(11)式と(12)式から任意の感
度比に対する増幅率を決めることができる。

第４図は集音装置の内部構成を示し、サンバイ
ザ２の内部にマイク、付属回路を組込み、ドライ
バの音声だけを集音するようにしている。図にお
いて、１０はサンバイザ２の枠、１１は取付用器
具、１２は回路基板、１３はマイクホルダ、１４
は基板取付具、１５ａ〜１５ｇは加算器、増幅
器、バンドパスフイルタなどの付属回路部品であ
る。通常、サンバイザ２は枠１０を半硬質ウレタ
ンあるいはフエルト類でサンドイツチ状に挾み、
塩化ビニールの表皮で覆つた構成としており、取
付用器具１１により車体天井にねじ止めされ、上
下、左右の２軸方向に回転できるようになつてい
る。付属回路部品15a〜15gおよび接続コネクタ
３は回路基板１２上に取付けられ、回路基板１２
は基板取付具１４によつて枠１０に取付けられ
る。マイク１ａ〜１ｄは棒状の半硬質ゴムあるい
はプラスチツクから成るマイクホルダ１３に等間
隔にあけられた穴に集音面を外側にして埋込ま
れ、マイクホルダ１３はマイク１ａ〜１ｄの中央
がドライバ席の正面にくるようにサンバイザ２の
縁にドライバ側に向けて取付けられる。また、マ
イク１ａ〜１ｄは回路基板１２に配線されてい
る。付属回路に必要な電源は音声認識装置から接
続コネクタ３を介して供給される。集音装置の出
力信号線は接続コネクタ３から枠１０に沿つて車
室天井裏に入り、車体に沿つて音声認識装置まで
配線される。

上記構成の集音装置では、マイク１ａ〜１ｄの
中央方向では感度が高く、他の方向では感度が低
いため、周囲の騒音を集音せずにマイク中央のド
ライバの音声だけを集音することができる。又、
マイク１ａ〜１ｄは直径９mm、長さ10mm、重さ１
ｇほどの小形エレクトレツト・コンデンサ・マイ
クが使用でき、付属回路は通常の演算増幅器や抵
抗素子などで構成できるためにサンバイザとして
の外寸、重量が大きく増加することはない。

第５図は集音装置の断面図を示し、１６は半硬
質ウレタンあるいはフエルト類から成るサンバイ
ザのパツト、１７は塩化ビニールから成るサンバ
イザの表皮である。サンバイザ２は車室内の２次
衝突時に乗員の安全を守るために軟らかいパツト
が入つたものが多いが、第４図の構成の集音機構
を両側から軟らかいパツト１６で挾み、マイクの
前面を除いて表皮１７を被せることにより、表面
が軟らかく従来のサンバイザと外形があまり変わ
らないサンバイザを構成することができる。接続
コネクタ３は音声認識装置の入力端子に接続され
るが、自動車メーカが予め入力端子を車室天井前
部あるいはインパネ下部に配線しておけばユーザ
は本実施例の集音装置を簡単に取付けることがで
きる。

第６図は他の実施例を示し、この例ではロータ
リ式スイツチ１８がサンバイザ２の枠１０に設け
られており、サンバイザ２を天井に完全に収納し
ている状態ではスイツチ１８によつて集音機構の
出力がオフされ、会話などによる誤動作を防止す
ることができる。じやまにならない程度にサンバ
イザ２を降ろしている状態ではスイツチ１８がオ
ンとなつて集音機構の出力がオンとなり、音声認
識装置を使用することができる。

第７図はさらに他の実施例を示し、１９ａ，１
９ｂは互に歯合する歯車、２０ａ，２０ｂはプー
リ、２１はプーリ２０ａ，２０ｂ間に掛けられた
ベルト、２２はサンバイザ枠、２３はサンバイザ
２の心棒、２４は取付ねじである。歯車１９ａは
心棒２３に固定され、歯車１９ｂと一体のプーリ
２０ａは心棒２３に回転自在に支持され、プーリ
２０ｂは枠２２に回転自在に支持されるとともに
マイクホルダ１３と一体である。マイク１ａ〜１
ｄはサンバイザ２が天井に収納されているときに
ドライバの口元に向くように調整されており、最
大感度方向はドライバを向いている。ドライバが
前方からの直射光を遮るためにサンバイザ２を降
ろすと歯車１９ａは固定されているから歯車１９
ｂ、プーリ２０ａ、ベルト２１を介してプーリ２
０ｂが回転し、マイク１ａ〜１ｄの向きが変わ
る。例えばサンバイザ枠２２が心棒２３を中心に
120゜回転したときにプーリ２０ｂが120゜回転する
ようにプーリ２０ａ，２０ｂの直径の比を決めて
おけば、マイク１ａ〜１ｄがドライバの方向を向
くようにすることができる。また、ドライバが右
方向の直射光を遮るためにサンバイザ２を水平に
回動させたときには心棒２３の回動に伴つて歯車
１９ｂとプーリ２０ａが同時に回転し、従つて、
プーリ２０ｂが回転する。このとき、例えば心棒
２３が水平方向に100゜回動したときに歯車１９ｂ
が180゜回転するように歯車１９ａ，１９ｂのギヤ
比を選んでおけばマイク１ａ〜１ｄはドライバの
方向を向いている。このようにサンバイザ２の位
置が変わつても常にマイク１ａ〜１ｄがドライバ
の方向を向くような機構を付加することにより内
蔵している高指向性集音機構の特性をどんな場合
でも充分に生かすことができ、より一層SN比の
高い音声を集音することができる。

以上のように本考案においては、車両のサンバ
イザに高指向性の集音機構を内蔵しており、ドラ
イバの発声音声など特定方向からくる音声を高
SN比で集音することができる。又、サンバイザ
は車体への着脱が容易であるので集音機構の着脱
も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る集音装置の外形図、第２
図は本考案に係る集音機構の構成図、第３図は本
考案に係るマイクと音源との位置関係図、第４図
は本考案の一実施例に係る集音装置の内部構成を
示す斜視図、第５図は本考案の一実施例に係る集
音装置の断面図、第６図は本考案の他の実施例に
係る集音装置の断面図、第７図は本考案のさらに
他の実施例に係る集音装置の内部構成を示す斜視
図である。１ａ〜１ｄ……マイク、２……サンバイザ、
４，５……第１の加算器、６，７……増幅器、８
……第２の加算器、１０，２２……サンバイザの
枠、１１……取付用器具、１２……回路基板、１
３……マイクホルダ、１４……基板取付具、１６
……パツト、１７……表皮、１８……ロータリ式
スイツチ、１９ａ，１９ｂ……歯車、２０ａ，２
０ｂ……プーリ、２１……ベルト、２３……心
棒。尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 直線上に所定の間隔で配列された少なくとも
４個以上の偶数個の電気音響変換器と、電気音
響変換器列の中央を通るとともに該列に交差す
る軸を対称軸として対称位置にある各対ごとの
電気音響変換器の出力信号を加算する少なくと
も２個の第１の加算回路手段と、第１の加算回
路手段の出力信号を夫々所定の比率で重み付け
する重み付け回路手段と、重み付け回路手段の
出力信号を加算する第２の加算回路手段とによ
つて前記対称軸方向に指向性を有する集音機構
を構成し、前記各回路手段を車両のサンバイザ
に埋設するとともに前記各電気音響変換器を集
音面が乗員側になるようにサンバイザに埋設し
たことを特徴とする集音装置。 (2) 前記サンバイザがその動きに応動して集音機
構をオンオフするスイツチ手段を有することを
特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
の集音装置。 (3) サンバイザにおける電気音響変換器支持部分
がサンバイザの動きに応動するようにし、サン
バイザを動かした場合に電気音響変換器の集音
面が常に乗員側に向くようにしたことを特徴と
する実用新案登録請求の範囲第１項記載の集音
装置。