JPH10258689A - 車両用音声認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音声認識によって話者（運転者）からの指示
に応答する車両のナビーゲション装置において、集音マ
イクロフォンを省スペースで且つ効果的な取り付け位置
に設けることを目的とする。 【解決手段】 車両のハンドル１のシャフト内部に、複
数個のマイクロフォン素子をシャフトの長手方向におい
て縦型の配列となるように構成された集音マイクロフォ
ン２を埋設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は運転者からの音声に
よる指示に応答して車両の走行経路等を案内報知する所
謂カーナビゲーション装置における音声認識装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のナビゲーション装置では、運転時
の安全性確保の目的から、音声認識技術が利用され、発
話者（特に運転者）の音声による指示によってナビゲー
ション装置の操作を行えるように構成された装置が普及
しつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、車室内は劣
悪な騒音環境にあり、音声による指示の認識率に大きな
影響を及ぼすＳ／Ｎ比を十分に確保して耐ノイズ性能を
向上させることが非常に困難である。そこで、この劣悪
な騒音環境下で音声認識を正常に動作させるため、人間
の声だけを分離、抽出する方法として、従来より以下の
方法がある。

【０００４】［１］フィルタを用いて周波数分離する方
法 これはマイクロフォンから入力された音声信号のうち、
不要な帯域の信号をフィルタを用いてカットするもので
あり、極めて一般的な方法であるが、次のような問題が
ある。 ・低周波騒音及び高周波騒音のみしかカットすることが
できない。 ・音声の周波数帯域と騒音の周波数帯域が近接あるいは
重なっている場合には必要とされる人間の声のみを分離
することが不可能である。 ・入力された音声がフィルタによって狭帯域（低域と高
域のカットのため）となり、音質の劣化がおこるため、
認識処理回路で誤認識を招く可能性がある。

【０００５】［２］周辺の環境騒音のスペクトルを減算
する方法 これは音声認識動作を行なっていない期間に、周辺の環
境騒音のスペクトルを測定してメモリ等に格納してお
き、音声認識時にはそのスペクトルデータを減算するこ
とで周辺の環境騒音を取り除くものであるが、次のよう
な問題がある。 ・周期性を持った環境騒音（車のエンジン音等の機械ノ
イズ）に対しては効果があるが、周期性を持たない一時
的な騒音（例えば、車のクラクション、風切り音等）に
対しては全く効果がない。言い換えれば、車室内で発生
する騒音に対しては有効だが、外部からの騒音に対して
は効果がない。

【０００６】［３］２本のマイクロフォンを使用して騒
音をキャンセルする方法 これは音声集音用マイクロフォンと騒音集音用マイクロ
フォンの２本用い、音声集音用マイクロフォンより入力
した信号から騒音集音用マイクロフォンから入力した信
号を減算して騒音を取り除くものであるが、次のような
問題がある。 ・騒音集音用マイクロフォンの適正な取付位置を見つけ
るのが極めて困難である。また、騒音集音用マイクロフ
ォンの適正な取付位置は車室内の音場に依存するため、
各車両ごとに異なる。 ・騒音集音用マイクロフォンを適正な位置に取り付けな
ければ、逆効果となり、Ｓ／Ｎ比が劣化して認識率の低
下を引き起こしてしまう。 ・騒音集音用マイクロフォンは、音声集音用マイクロフ
ォンと同じ騒音を受音し、なお且つ音声のレベルが低く
なければ良好に動作し得ない。

【０００７】［４］マイクロフォンを車室内のサンバイ
ザに取り付ける方法 運転者からの指示を集音するマイクロフォンを横形の配
列構造にし、且つ狭い指向性を持たせ、車室内のサンバ
イザ（日除け）に取り付けるものであるが、次のような
問題がある。 ・マイクロフォンに指向性を持たせることによって音声
の集音領域を特定する（狭指向性とする）ことができる
が、その分、最適な取り付け位置の設定が難しく、また
サンバイザを使用しているときと使用していないときで
マイクロフォンの位置が変化してしまうので、その都度
調整する必要も生じる。 ・運転者（発話者）の音声のみを受音する（騒音は受音
しない）のに十分な狭指向性を得るためには、マイクロ
フォン配列の形状として、音声の発話方向と垂直方向に
おいてある程度の長さが必要になり（即ち横長とな
る）、車室内に取り付けるのが困難となる。しかし、サ
ンバイザに取り付けられる程度の長さの配列では、十分
な狭指向性を得ることは困難である。 ・十分な狭指向性を得られるようにすると、発話者の声
の伝搬方向はサンバイザの方向へ向いていないため、音
声を受音することができなくなってしまう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明では、音声による指示情報を入力するための集
音手段及び該集音手段より入力した指示情報を認識する
音声認識手段とを備えた車両用音声認識装置において、
前記集音手段をハンドルに埋設した車両用音声認識装置
を提供せんとするものである。

【０００９】また本発明では、前記集音手段をハンドル
のシャフトの長手方向において配列された複数個のマイ
クロフォン素子で構成した車両用音声認識装置を提供せ
んとするものである。

【００１０】さらに本発明では、前記集音手段をパラメ
トリックマイクロフォンで構成した車両用音声認識装置
を提供せんとするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】上述の如く従来の方法では十分な
耐ノイズ性能を得ることはできない。一方、マイクロフ
ォンを縦形の配列構造にすれば、かなりの狭指向性を得
られることは周知の事実であるが、そのようなマイクロ
フォンを使用する場合、マイクロフォン配列の形状は一
定以上の長さが必要となり、取り付けスペースを確保す
るのが困難である。そこで、この縦形配列をハンドルを
支えるシャフトに組み込むことにより構成し、省スペー
スで且つ狭指向性を実現したのが本発明の特徴である。

【００１２】以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態
について詳述する。

【００１３】先ず、図１に本発明の音声認識装置の回路
構成をを示す。図１に示す様に、複数個のマイクロフォ
ン素子で構成される集音マイクロフォン２をハンドル１
のシャフトに埋設し、複数個のマイクロフォン素子がシ
ャフトの内部でシャフトの長手方向において縦形の配列
構造を形成するようにする。そこで、マイクロフォンの
指向方向はハンドルの真正面となり、ちょうど運転者の
方向となって、発話方向と一致する。尚、同図におい
て、３は音声入力回路、４は音声認識部である。

【００１４】次に、本発明の音声認識装置の信号処理回
路を図２のブロック図示す。同図において、集音マイク
ロフォン２は縦１列に複数個並んでおり、発話者からの
音声を受音する。集音マイクロフォン２内の各マイクロ
フォンと発話者との距離がそれぞれ異なるため、各マイ
クロフォンによって受ける音声は振幅も伝搬時間もその
距離によって異なっている。

【００１５】このような縦形の配列構造を有する集音マ
イクロフォン２で受けた音声は、前記図１に示す音声入
力回路３で処理される。即ち、図２に示すように、振幅
についてウェイティング用アンプ５にて調整を行ない、
集音マイクロフォン２の指向特性におけるサイドローブ
が最も小さく、指向性が最も鋭くなるようにする。ま
た、ディレー回路６については、これがなくても十分に
狭指向性を得ることができるが、さらにディレー回路６
により各マイクロフォン２の持つ伝搬時間の差分に応じ
て、焦点位置が発話者の位置になるように調整すれば、
さらに高い耐ノイズ性を得ることができる。そして、こ
の各マイクロフォンからの出力は、アンプ７で加算さ
れ、次のＡ／Ｄ変換回路８でディジタル信号に変換され
た後、マイクロフォン出力信号として出力される。この
ようにして得られた音声は前記図１に示す音声認識部４
に送られ、認識結果をナビゲーション等の車載装置に送
って様々な操作に利用する。

【００１６】続いて図３に本発明の他の実施形態を示
す。これは前記の縦型の配列構造を有する集音マイクロ
フォン２の代わりにパラメトリックマイクロフォン（超
指向性マイクロフォン）を使用したものである。パラメ
トリックマイクロフォンとは、音波の非線型性を利用
し、ポンピング波として大振幅の超音波を発生させ、そ
の伝播空間（超音波音場）内において、進入してくる音
波と非線型相互作用を起こし、その結果として、ポンプ
波は空間中で振幅変調され（非線型歪みの発生）、その
変調を利用するものである。

【００１７】即ち、ポンプ波と入射音波の交差空間が長
い程変調（非線型歪み）は大きくなり、これがパラメト
リックマイクロフォンの受音方向性（指向性）を決定す
る。従って、ポンプ波と同方向に進む音波が最も変調
（非線型歪み）が大きくなる。さらに、超音波は鋭い指
向性を有しているため、交差空間は限定されてしまう。
この交差空間がマイクロフォン配列と等価の働きをし仮
想的な縦形の配列構造を有するマイクロフォンを形成す
る。従ってパラメトリックマイクロフォンは、ある一定
方向から入射してくる音のみを受音することができる。

【００１８】図４に示すように、パラメトリックマイク
ロフォン９はポンピング波発生部１５と受音部１６によ
り構成され、ポンピング波発生部１５では、ポンピング
波発生回路１０よりポンピング波信号が供給され、超音
波（約４０ｋＨｚ周辺）を発生する。入力音声はポンピ
ング波の伝搬方向と同方向に伝搬する方向から音場（パ
ラメトリックマイクロフォン９内）に入ってくる。この
音声とポンピング波はパラメトリックマイクロフォン内
９で非線型相互作用を起こし、ポンピング波が振幅変調
（非線型歪み）を生じる。このポンピング波を受音部１
６で受け、復調回路１２で音声だけを抽出し、マイクロ
フォンアンプ１３で増幅した後、Ａ／Ｄ変換回路１４を
介して出力信号を得る。

【００１９】従って、ポンピング波の伝搬方向と音声の
伝搬方向が一致しなければ上述の振幅変調（非線型歪
み）の発生が小さくなり、音声信号を抽出することは困
難になるので、かなりの狭指向性（耐ノイズ性）を有す
ることになる。この振幅変調（非線型歪み）はポンピン
グ波の伝搬経路と音声の伝搬経路の交差点で発生するた
め、見かけ上仮想マイクロフォン素子が縦形配列を形成
しているような状態となる。

【００２０】このようなパラメトリックマイクロフォン
９を図３のように、前記図１の実施例と同様にハンドル
１のシャフト内に装着し、上述のように得られた音声信
号は音声認識部４に送られ、認識結果をナビゲーション
等の車載装置に送って様々な操作に利用することができ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上、詳述した如く本発明に依れば、音
声による指示情報を入力するための集音手段及び該集音
手段より入力した指示情報を認識する音声認識手段とを
備えた車両用音声認識装置において、前記集音手段をハ
ンドルに埋設したので、極めて省スペースで集音手段が
取り付けられると共に話者（運転者）の正面に集音手段
が配備されることになって良好な集音が可能となる。

【００２２】また、本発明に依れば、前記集音手段をハ
ンドルのシャフトの長手方向において配列された複数個
のマイクロフォン素子で構成したので、マイクロフォン
素子の縦形配列による狭指向性によって、耐ノイズ性能
を向上させることが出来、音声認識処理への騒音等のノ
イズの影響を軽減することができる。

【００２３】さらに、本発明に依れば、前記集音手段を
パラメトリックマイクロフォンでしたので、パラメトリ
ックマイクロフォンの方向分離能力（狭指向性）によ
り、集音すべき音声の方向を特定できるため（但し、ノ
イズの伝搬方向と音声の伝搬方向は異なっていなければ
ならない）、例えばノイズレベルが高く音声がマスクさ
れてしまうような環境においても音声を識別して受音す
ることができ、音声認識処理の耐ノイズ性を向上させる
ことができる。

【００２４】これらのマイクロフォンは、ある程度以上
の長さを必要とするが、ハンドルのシャフト内にこれら
を収めることで解決することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音声認識装置を示す回路ブロック図。

【図２】本発明の音声認識装置の細部を示す回路ブロッ
ク図。

【図３】本発明の他の実施形態を示す回路ブロック図。

【図４】本発明の他の実施形態の詳細を示す回路ブロッ
ク図。

【符号の説明】

１ ハンドル ２ 集音マイクロフォン ３ 音声入力回路 ４ 音声認識部 ５ ウェイティング用アンプ ６ ディレー回路 ７ マイクロフォンアンプ ８ Ａ／Ｄ変換回路 ９ パラメトリックマイクロフォン １０ ポンピング波発生回路 １１ 音声入力回路 １２ 復調回路 １３ マイクロフォンアンプ １４ Ａ／Ｄ変換回路 １５ ポンピング波発生部 １６ 受音部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声による指示情報を入力するための集
   音手段及び該集音手段より入力した指示情報を認識する
   音声認識手段とを備えた車両用音声認識装置において、
   前記集音手段をハンドルに埋設したことを特徴とする車
   両用音声認識装置。
2. 【請求項２】 前記集音手段はハンドルのシャフトの長
   手方向において配列された複数個のマイクロフォン素子
   で構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両
   用音声認識装置。
3. 【請求項３】 前記集音手段はパラメトリックマイクロ
   フォンで構成されていることを特徴とする請求項１記載
   の車両用音声認識装置。