WO2019059005A1 - 音響装置 - Google Patents

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WO2019059005A1
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speakers
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正則 小杉
貴史 長尾
達司 勝山
竹好 森
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株式会社東海理化電機製作所
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    • H04R5/02—Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R11/02—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof
    • B60R11/0217—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof for loud-speakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
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    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
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    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic device, and more particularly to an acoustic device mounted on a vehicle.
  • a vehicle-mounted stereophonic sound device there is a technique of generating a stereophonic sound image by the output sound from the main speakers disposed on the left and the rear of the occupant (driver) and the sub-speaker disposed in the front of the occupant (for example, Patent Document 1).
  • a left speaker is disposed on the left side of a shoulder portion of a backrest portion of a driver's seat toward the front of the vehicle
  • a right speaker is disposed on the right side of the shoulder portion toward the front of the vehicle.
  • the configuration is shown in which the sub-speaker is disposed in front of the occupant, such as a lower portion of a steering column or a dashboard.
  • Patent Document 1 has a problem that the output of the speaker must be increased in order to allow the passenger to reach a specified level of sound because the arrangement position of the speaker is far from the occupant (driver). there were.
  • An object of the present invention is to provide an acoustic device capable of reducing the output of a speaker for causing a passenger to have a prescribed level of sound.
  • An acoustic device has the following configurations [1] to [10].
  • An acoustic device mounted on a vehicle comprising: at least two speakers arranged to sandwich a center line of the seat in front of a front of an occupant seated in the seat; and output from the at least two speakers A control unit for controlling characteristics of the sound output from each speaker so as to maintain a three-dimensional sound image due to the sound, and the at least two speakers are provided on a steering wheel of the vehicle; apparatus.
  • a control unit for controlling characteristics of the sound output from each speaker so as to maintain a three-dimensional sound image due to the sound, and the at least two speakers are provided on a steering wheel of the vehicle; apparatus.
  • the speakers disposed on the right side with respect to the center line are arranged such that the directivity is strong toward the right ear of the occupant, and the at least two speakers
  • Any one of the above [1] to [3], wherein the at least two speakers are disposed upward with a predetermined angle such that the output axis is in the direction of the occupant's ear The acoustic device according to 1.
  • the control unit is configured to, among the at least two speakers, an audio signal of a right channel corresponding to a speaker disposed on the right side with respect to the center line, and the center line of the at least two speakers.
  • Phase adjustment means for performing phase delay processing on the audio signal of the left channel corresponding to the speaker disposed on the left with respect to the left side, the audio signal of the right channel and the left phase delayed by the phase adjustment means
  • the audio signal of the channel, and the audio signal of the left channel and the audio signal of the right channel delayed in phase by the phase adjusting means are respectively added to each other to output driving signals of the left and right channels.
  • the control unit is configured to combine the sound based on the sound signal of the right channel with the sound based on the sound signal of the right channel delayed by the phase adjustment unit in the right ear of the occupant Of the passenger such that the synthetic sound of the sound based on the voice signal of the left channel and the sound based on the voice signal of the left channel phase-delayed by the phase adjustment means is minimized, and In the left ear, the synthesized sound of the sound based on the audio signal of the left channel and the sound based on the audio signal of the left channel delayed in phase by the phase adjustment means is maximized, and the audio signal of the right channel is Synthesis of the sound based on the sound and the sound based on the audio signal of the right channel phase-delayed by the phase adjustment means is minimized , Respectively set the phase difference in said phase adjusting means, the acoustic apparatus according to [8].
  • an acoustic device having a small output of a speaker for causing a passenger to have a prescribed level of sound.
  • FIG. 1 is a top plan view of an exemplary arrangement of speakers in an acoustic device according to the embodiment as viewed from above the vehicle.
  • FIG. 2 is a side view of the acoustic device shown in FIG. 1 as viewed from the A direction.
  • FIG. 3A is a front view showing a steering wheel in a case where left and right speakers are respectively provided in spokes of a steering wheel as an arrangement example of the speakers in the acoustic device according to the embodiment.
  • FIG. 3B is a front view showing a steering wheel in a case where left and right speakers are respectively provided on steering switches provided on the steering wheel as an arrangement example of the speakers in the acoustic device according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a top plan view of an exemplary arrangement of speakers in an acoustic device according to the embodiment as viewed from above the vehicle.
  • FIG. 2 is a side view of the acoustic device shown in FIG. 1 as viewed from the A direction.
  • FIG. 3A
  • FIG. 4A is an explanatory view showing the directivity in the XY plane of the directivity of the speaker when the directivity of the speaker is omnidirectional.
  • FIG. 4B is an explanatory view showing the directivity in the XZ plane of the directivity of the speaker when the directivity of the speaker is omnidirectional.
  • the acoustic device 1 is the acoustic device 1 mounted on the vehicle 5, and the center line 11 of the seat 10 is on the front side of the driver 20 who is an occupant seated on the seat 10.
  • Two speakers 30 and 40 arranged so as to sandwich, and a control unit 100 for controlling the characteristics of the sound outputted from each speaker so that a three-dimensional sound image by the sounds outputted from the two speakers 30 and 40 is maintained , And the two speakers 30, 40 are provided on the steering wheel 8 of the vehicle 5 and configured.
  • the driver is the driver 20.
  • two speakers 30 and 40 will be described as being arranged symmetrically with respect to the center line 8 a of the steering wheel 8.
  • the speakers 30, 40 are disposed in front of the seat 10, that is, in front of the driver 20 seated in the seat 10.
  • the two speakers 30, 40 are, for example, arranged symmetrically with respect to the center line 8a of the steering wheel 8.
  • the speakers 30 and 40 can output sound in a predetermined frequency band, and can output, for example, a warning sound, a warning sound, and the like by control from the vehicle side.
  • the direction of the ear of the driver 20 from the speaker is X
  • the width direction of the vehicle 5 is Y
  • the direction defined by the outer product of X and Y axes is The Z direction is the vertical direction of 5.
  • the right speaker 30 is disposed such that its directivity is strong toward the right ear 21 of the driver 20.
  • the left speaker 40 is disposed such that the directivity thereof becomes stronger toward the left ear 22 of the driver 20. That is, by mounting the speakers 30, 40 on the steering wheel 8, the output shaft 31 of the right speaker 30 can be directed in the direction of the right ear 21 of the driver 20, and the output shaft 41 of the left speaker 40 operates. In the direction of the left ear 22 of the person 20.
  • the left speaker 40 is disposed slightly upward toward the driver's 20 ear.
  • the X axis and the Z axis are X, Y and Z axes which are slightly rotated around the Y axis.
  • the left speaker 40 is slightly upward (so that the output shaft 41 of the left speaker 40 is in the direction of the left ear 22 of the driver 20) Is arranged in the X axis direction).
  • the right speaker 30 is disposed slightly upward (in the X-axis direction).
  • the directivity of the two speakers 30 and 40 is arranged to be stronger toward the ears 21 and 22 of the occupant.
  • two speakers 30, 40 may be provided in the spokes 9 of the steering wheel 8, respectively. That is, with respect to the center line 8 a of the steering wheel 8, the right speaker 30 can be disposed on the right side of the spoke portion 9, and the left speaker 40 can be disposed on the left side of the spoke portion 9.
  • the center line 8a of the steering wheel 8 is a line passing through the center of the steering wheel 8 when the steering angle is zero when the steering operation is not performed.
  • the right audio signal S1 and the left audio signal S2 to the right speaker 30 and the left speaker 40 can be input from the vehicle body side via, for example, a steering roll connector (not shown).
  • two speakers 30, 40 can be provided in the steering switches 50, 60 as switch devices provided on the steering wheel 8, respectively. That is, the right speaker 30 is disposed on the steering switch 50 provided on the right side of the spoke portion 9 with respect to the center line 8 a of the steering wheel 8, and the left speaker 40 is disposed on the steering switch 60 provided on the left side of the spoke portion 9 be able to.
  • the steering switches 50 and 60 are switches that can be used for vehicle operation, air conditioning control, audio control, car navigation operation, and the like.
  • the two speakers 30, 40 can be electrically connected to the vehicle body side together with the steering switches 50, 60, for example, via a steering roll connector (not shown).
  • the right audio signal S1 and the left audio signal S2 to the right speaker 30 and the left speaker 40 can be input from the vehicle body side via, for example, a steering roll connector (not shown).
  • the directivity characteristics of the speaker shown in FIG. 4A and FIG. 4B show the case where the directivity of the speaker is omnidirectional.
  • the directivity characteristic indicating the spread of the sound output from the speakers 30 and 40 is maximum at point 36a on the X axis of the sound wave surface 36, and the sound pressure is reduced by 6 dB from the maximum sound pressure on the X axis
  • the opening angle defined by the points 36 b and 36 c is defined as the directivity angle ⁇ .
  • the pointing angle in the Y direction is ⁇ .
  • the directional characteristic indicating the spread of the sound output from the speakers 30 and 40 has the maximum point 36a on the X axis of the sound wave surface 36, and the sound pressure drops by 6 dB from the maximum sound pressure on the X axis
  • the opening angle defined by the points 36 b and 36 c is defined as the directivity angle ⁇ .
  • the pointing angle in the Z direction is ⁇ .
  • the directivity characteristics of the speaker shown in FIGS. 4A and 4B have omnidirectionality (nondirectionality). .
  • omnidirectional speakers 30 and 40 By mounting such omnidirectional speakers 30 and 40 on the steering wheel 8, the sound output from the speakers 30 and 40 can be obtained even when the steering wheel 8 is rotated with the operation of the vehicle 5. Localization of the sound image is easy to maintain.
  • the control unit 100 includes a drive unit 110 that drives the right speaker 30 and a drive unit 120 that drives the left speaker 40.
  • the driving unit 110 adds the right audio signal S1 and the phase adjustment signal S21 of the left audio signal S2 and amplifies the same to drive the right speaker 30.
  • the drive unit 120 adds the left audio signal S2 and the phase adjustment signal S12 of the right audio signal S1 and amplifies the same to drive the left speaker 40.
  • the phase adjustment circuit 115 adjusts the phase of the right audio signal S1 (phase delay), and outputs the phase adjustment signal S12 to the drive unit 120.
  • the phase adjustment can be appropriately set as the phase difference ⁇ ° between the right audio signal S1 and the phase adjustment signal S12.
  • the phase adjustment circuit 125 adjusts the phase of the left audio signal S2 (phase delay), and outputs the phase adjustment signal S21 to the drive unit 110.
  • the phase adjustment can be appropriately set as the phase difference ⁇ ° between the left audio signal S2 and the phase adjustment signal S21.
  • the setting of the phase difference ⁇ ° is a case where the two speakers 30, 40 are arranged symmetrically with respect to the center line 11 of the seat 10, and the speakers 30, 40 sandwich the center line 11 of the seat 10.
  • the phase difference set by the phase adjustment circuit 115 and the phase adjustment circuit 125 can be set to different values when they are arranged asymmetrically.
  • Each of the drive units 110 and 120 and the phase adjustment circuits 115 and 125 described above can adjust the gain. Therefore, as shown in FIG. 1, the addition ratio of the right audio signal S1 and the phase adjustment signal S21 in the drive unit 110 and the addition ratio of the left audio signal S2 and the phase adjustment signal S12 in the drive unit 120 can be adjusted. Moreover, the sound pressure output from the right speaker 30 and the left speaker 40 can be adjusted, and the balance between the left and right stereo sounds can also be adjusted.
  • the control unit 100 controls the characteristics of the sound output from each of the speakers so that the three-dimensional sound image of the sounds output from the two speakers 30 and 40 is maintained.
  • the right ear 21 receives the sound S30 of the right channel output from the right speaker 30 and the phase-adjusted sound S40d of the left channel, and the sound S40 of the left channel output from the left speaker 40 and the phase of the right channel The adjusted sound S30d arrives.
  • the sound of the right channel that reaches the right ear 21 is the sound S30 of the right channel and the phase-adjusted sound S30d of the right channel.
  • the sound of the left channel reaching the right ear 21 is the sound S40 of the left channel and the sound S40d of which the phase is adjusted in the left channel.
  • control unit 100 determines that the synthesized sound of the sound S30 of the right channel and the phase-adjusted sound S30d of the right channel is the largest, and the synthesized sound of the sound S40 of the left channel and the phase-adjusted sound S40d is the smallest. Control to be
  • the control unit 100 proceeds to the sound S30 traveling on the distance L11 and the distance L21.
  • a distance L11 is a distance from the right speaker 30 to the right ear 21, and a distance L21 is a distance from the left speaker 40 to the right ear 21.
  • the synthesized sound of the sound S40 of the left channel and the phase-adjusted sound S40d of the left channel can be minimum at the right ear 21.
  • the sound S30 of the right channel and the left sound can be detected at the position of the right ear 21.
  • Cross talk of the channel sound S40 is reduced or canceled.
  • the left ear 22 receives the sound S40 of the left channel output from the left speaker 40 and the phase-adjusted sound S30d of the right channel, and the sound S30 of the right channel output from the right speaker 30 The phase-adjusted sound S40d of the left channel arrives.
  • the sound of the left channel reaching the left ear 22 is the sound S40 of the left channel and the phase-adjusted sound S40d of the left channel.
  • the sound of the right channel reaching the left ear 22 is the sound S30 of the right channel and the sound S30d of which the phase of the right channel is adjusted.
  • control unit 100 determines that the synthesized sound of the sound S40 of the left channel and the phase-adjusted sound S40d of the left channel is the largest, and the synthesized sound of the sound S30 of the right channel and the phase-adjusted sound S30d is the smallest. Control to be
  • the control unit 100 proceeds the sound S40 traveling on the distance L22 and the distance L12.
  • the distance L22 is the distance from the left speaker 40 to the left ear 22
  • the distance L12 is the distance from the right speaker 30 to the left ear 22.
  • the sound can be localized at the ear, and control can be performed such that a three-dimensional sound image by the sounds output from the two speakers is maintained.
  • the embodiment of the present invention is not limited to the two speakers shown above, and is applicable to the case where three or more speakers are arranged with the center line 11 of the seat 10 interposed therebetween. That is, in consideration of the distance from the speaker of the sound output from each speaker to the occupant's ear and the phase difference, the phase difference should be set so that the synthesized sound is maximum and minimum in each of the right and left ears. The crosstalk between the sound of the right channel and the sound of the left channel is reduced or canceled out. Thus, even in the case of three or more speakers, sound can be localized at the ear, and control can be performed so that a three-dimensional sound image by sounds output from three or more speakers is maintained.
  • the acoustic device 1 according to the embodiment of the present invention is the acoustic device 1 mounted on the vehicle 5 and is located at the center of the seat 10 on the front side of the driver 20 who is an occupant seated in the seat 10.
  • the two speakers 30 and 40 are provided on the steering wheel 8 of the vehicle 5 and configured. Since each speaker is provided on the steering wheel 8 of the vehicle 5, it is possible to reduce the output of the speaker for causing the sound of the specified level to reach the occupant.
  • Each speaker can be provided in the spokes 9 of the steering wheel 8 or can be provided in the steering switches 50 and 60 as switch devices provided in the steering wheel 8.
  • the switch device mounted on the steering wheel can be provided with an audio notification means, and the functions of the steering switch can be expanded.
  • the localization control of the sound image by the control unit 100 is possible, and in particular, by making the directivity of the speakers 30 and 40 omnidirectional (nondirectional), the output from the speaker mounted on the steering wheel Sound can be stably localized at the ear of a passenger (driver).

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Abstract

車両５に搭載される音響装置１であって、座席１０に着座した乗員である運転者２０の正面よりも前側において座席１０の中心線１１を挟むように配置された２つのスピーカ３０、４０と、２つのスピーカ３０、４０から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する制御部１００と、を備え、２つのスピーカ３０、４０が、車両５のステアリングホイール８に設けられている。

Description

音響装置 関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年９月１９日に出願された日本国特許出願２０１７－１７９０９０号の優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１７－１７９０９０号の全内容を本出願に参照により援用する。
本発明は、音響装置に関し、特に、車両に搭載される音響装置に関する。
車載用立体音響装置において、乗員（運転者）の左右の後方に配置されたメインスピーカ、及び乗員の前方に配置された副スピーカからの出力音によって、立体音像を生成する技術がある（例えば、特許文献１参照）。この音響装置では、例えば運転シートの背もたれ部分の肩部の左側に車両の前方に向けて左スピーカが配置されるとともに、肩部の右側に車両の前方に向けて右スピーカが配置されている。また、副スピーカを、ステアリングコラムの下部やダッシュボードなど、乗員の前方に配置する構成が示されている。
特開２０１０－４３６１号公報
特許文献１に開示された音響装置は、スピーカの配置位置が乗員（運転者）まで遠いため、規定レベルの音を乗員に到達させるためには、スピーカの出力を大きくしなければならないという課題があった。
本発明の目的は、規定レベルの音を乗員に到達させるためのスピーカの出力を小さくすることができる音響装置を提供することにある。
本発明の一実施形態による音響装置は、下記［１］～［１０］の構成を有する。
［１］車両に搭載される音響装置であって、前記座席に着座した乗員の正面よりも前側において座席の中心線を挟むように配置された少なくとも２つのスピーカと、前記少なくとも２つのスピーカから出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する制御部と、を備え、前記少なくとも２つのスピーカは、前記車両のステアリングホイールに設けられている、音響装置。
［２］前記少なくとも２つのスピーカは、前記ステアリングホイールの中心線に対して対称に配置されている、上記［１］に記載の音響装置。
［３］前記少なくとも２つのスピーカのうち、前記中心線に対して右側に配置されるスピーカは、前記指向性が前記乗員の右耳に向けて強くなるように配置され、前記少なくとも２つのスピーカのうち、前記中心線に対して左側に配置されるスピーカは、前記指向性が前記乗員の左耳に向けて強くなるように配置される、上記［１］又は［２］に記載の音響装置。
［４］前記少なくとも２つのスピーカは、その出力軸が前記乗員の耳の方向になるように、所定の角度を有して上向きに配置されている、上記［１］から［３］のいずれか１に記載の音響装置。
［５］前記少なくとも２つのスピーカは、それぞれのスピーカの出力の指向性が全方位である、上記［１］から［４］のいずれか１に記載の音響装置。
［６］前記少なくとも２つのスピーカは、前記ステアリングホイールに設けられるスイッチ装置に備えられている、上記［１］から［５］のいずれか１に記載の音響装置。
［７］前記少なくとも２つのスピーカは、前記ステアリングホイールのスポーク部の左側及び右側、あるいは前記ステアリングホイールのスポーク部の左側及び右側に設けられたスイッチ部に配置される、請求項１から６のいずれか１項に記載の音響装置。
［８］前記制御部は、前記少なくとも２つのスピーカのうち、前記中心線に対して右側に配置されるスピーカに対応する、右チャンネルの音声信号、及び前記少なくとも２つのスピーカのうち、前記中心線に対して左側に配置されるスピーカに対応する、左チャンネルの音声信号に対して位相遅延処理を行う位相調整手段と、前記右チャンネルの前記音声信号と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号、及び前記左チャンネルの前記音声信号と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号をそれぞれ加算して左右のチャンネルの駆動信号を出力する加算手段を備えた、上記［１］から［７］のいずれか１に記載の音響装置。
［９］前記制御部は、前記乗員の前記右耳において、前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音との合成音が最大となり、前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音との合成音が最小となるように、かつ、前記乗員の前記左耳において、前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音との合成音が最大となり、前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音との合成音が最小となるように、前記位相調整手段における位相差をそれぞれ設定する、上記［８］に記載の音響装置。
［１０］前記制御部は、前記右耳において、前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音との位相差が２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となり、前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音との位相差がπｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように、かつ、前記左耳において、前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音との位相差が２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となり、前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音との位相差がπｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように、前記位相調整手段における位相差をそれぞれ設定する、上記［９］に記載の音響装置。
本発明の一実施形態によれば、規定レベルの音を乗員に到達させるためのスピーカの出力が小さい音響装置を提供することができる。
図１は、実施の形態に係る音響装置におけるスピーカの配置例を車両の上方向から見た上平面図である。 図２は、図１に示す音響装置において、Ａ方向から見た、側面図である。 図３Ａは、実施の形態に係る音響装置におけるスピーカの配置例として、左右のスピーカがそれぞれステアリングホイールのスポーク部に備えられている場合のステアリングホイールを示す正面図である。 図３Ｂは、実施の形態に係る音響装置におけるスピーカの配置例として、左右のスピーカがそれぞれステアリングホイールに設けられるステアリングスイッチに備えられている場合のステアリングホイールを示す正面図である。 図４Ａは、スピーカの指向性が全方位性を有する場合において、スピーカの指向特性のＸＹ面における指向特性を示す説明図である。 図４Ｂは、スピーカの指向性が全方位性を有する場合において、スピーカの指向特性のＸＺ面における指向特性を示す説明図である。
（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る音響装置１は、車両５に搭載される音響装置１であって、座席１０に着座した乗員である運転者２０の正面よりも前側において座席１０の中心線１１を挟むように配置された２つのスピーカ３０、４０と、２つのスピーカ３０、４０から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する制御部１００と、を備え、２つのスピーカ３０、４０は、車両５のステアリングホイール８に設けられて構成されている。
本実施の形態では、乗員が運転者２０であるものとして説明する。また、少なくとも２つのスピーカの一例として、２つのスピーカ３０、４０がステアリングホイール８の中心線８ａに対して対称に配置されているものとして説明する。
（スピーカの配置）
図１に示すように、車両５において、座席１０の前方、すなわち、座席１０に着座した運転者２０の前方に２つのスピーカ３０、４０が配置されている。２つのスピーカ３０、４０は、例えば、ステアリングホイール８の中心線８ａに対して対称に配置されている。スピーカ３０、４０は、所定の周波数帯域において音を出力できるものであり、車両側からの制御により、例えば、警告音、警告音声等を出力できるものである。
図１において、車両５の前方から後方に向けて、スピーカから運転者２０の耳の方向をＸ方向、車両５の幅方向をＹ方向、Ｘ軸とＹ軸の外積で定義される方向を車両５の上下方向のＺ方向とする。図１に示すように、右スピーカ３０は、その指向性が運転者２０の右耳２１に向けて強くなるように配置されている。また、左スピーカ４０は、その指向性が運転者２０の左耳２２に向けて強くなるように配置されている。すなわち、スピーカ３０、４０をステアリングホイール８に搭載することにより、右スピーカ３０の出力軸３１が運転者２０の右耳２１の方向になるようにでき、また、左スピーカ４０の出力軸４１が運転者２０の左耳２２の方向になるようにできる。
また、図２に示すように、左スピーカ４０を運転者２０の耳に向けてやや上向きに配置する。このために、図２に示すように、Ｘ軸、Ｚ軸がＹ軸の回りに少し回転したＸ、Ｙ、Ｚ軸となっている。
図２に示すように、スピーカ３０、４０をステアリングホイール８に搭載することにより、左スピーカ４０の出力軸４１が運転者２０の左耳２２の方向になるように、左スピーカ４０がやや上向き（Ｘ軸方向）に配置される。右スピーカ３０も同様に、やや上向き（Ｘ軸方向）に配置される。これにより、２つのスピーカ３０、４０の指向性が乗員の耳２１、２２に向けて強くなるように配置された構成となる。
（スピーカ３０、４０の配置例１）
図３Ａに示すように、２つのスピーカ３０、４０を、それぞれ、ステアリングホイール８のスポーク部９に備える構成とすることができる。すなわち、ステアリングホイール８の中心線８ａに対して、スポーク部９の右側に右スピーカ３０を配置し、スポーク部９の左側に左スピーカ４０を配置することができる。なお、ステアリングホイール８の中心線８ａとは、ステアリング操作をしていない操舵角ゼロのときにステアリングホイール８の中心を通る線である。右スピーカ３０、左スピーカ４０への右音声信号Ｓ１、左音声信号Ｓ２は、例えば、ステアリングロールコネクタ（図示省略）を介して、車両本体側から入力することができる。
（スピーカ３０、４０の配置例２）
図３Ｂに示すように、２つのスピーカ３０、４０を、それぞれ、ステアリングホイール８に設けられるスイッチ装置としてのステアリングスイッチ５０、６０に備える構成とすることができる。すなわち、ステアリングホイール８の中心線８ａに対して、スポーク部９の右側に設けられるステアリングスイッチ５０に右スピーカ３０を配置し、スポーク部９の左側に設けられるステアリングスイッチ６０に左スピーカ４０を配置することができる。ステアリングスイッチ５０、６０は、車両操作に関するスイッチ、空調制御、オーディオ制御、カーナビゲーション操作、等に使用できるスイッチである。２つのスピーカ３０、４０は、ステアリングスイッチ５０、６０と共に、例えば、ステアリングロールコネクタ（図示省略）を介して、車両本体側に電気的に接続することができる。右スピーカ３０、左スピーカ４０への右音声信号Ｓ１、左音声信号Ｓ２は、例えば、ステアリングロールコネクタ（図示省略）を介して、車両本体側から入力することができる。
（スピーカの指向特性）
図４Ａ、図４Ｂで示すスピーカの指向特性は、スピーカの指向性が全方位性を有する場合を示している。図４Ａにおいて、スピーカ３０、４０から出力される音の広がりを示す指向特性は、音波面３６のＸ軸上の点３６ａが最大であり、Ｘ軸上の最大音圧から６ｄＢだけ音圧が低下する３６ｂ、３６ｃの点で規定される開き角を指向角度θと定義する。図４Ａにおいて、Ｙ方向における指向角度はθである。
図４Ｂにおいて、スピーカ３０、４０から出力される音の広がりを示す指向特性は、音波面３６のＸ軸上の点３６ａが最大であり、Ｘ軸上の最大音圧から６ｄＢだけ音圧が低下する３６ｂ、３６ｃの点で規定される開き角を指向角度θと定義する。図４Ｂにおいて、Ｚ方向における指向角度はθである。
図４Ａ、図４Ｂからわかるように、指向角度はＸ方向、Ｚ方向共にθであるので、図４Ａ、図４Ｂで示すスピーカの指向特性は、全方位性（無指向性）を有するものとなる。このような、全方位性を有するスピーカ３０、４０を、ステアリングホイール８に搭載することにより、車両５の運転に伴うステアリングホイール８の回転操作時においても、スピーカ３０、４０から出力される音の音像の定位が維持されやすい。
（制御部による音像の定位制御）
制御部１００は、図１に示すように、右スピーカ３０を駆動する駆動部１１０、左スピーカ４０を駆動する駆動部１２０を備えている。駆動部１１０は、右音声信号Ｓ１と、左音声信号Ｓ２の位相調整信号Ｓ２１を加算して、増幅して右スピーカ３０を駆動する。同様に、駆動部１２０は、左音声信号Ｓ２と、右音声信号Ｓ１の位相調整信号Ｓ１２を加算して、増幅して左スピーカ４０を駆動する。
位相調整回路１１５は、右音声信号Ｓ１の位相を調整（位相遅延）して、駆動部１２０に位相調整信号Ｓ１２を出力する。位相調整は、右音声信号Ｓ１と位相調整信号Ｓ１２の位相差α°として適宜設定可能である。
同様に、位相調整回路１２５は、左音声信号Ｓ２の位相を調整（位相遅延）して、駆動部１１０に位相調整信号Ｓ２１を出力する。位相調整は、左音声信号Ｓ２と位相調整信号Ｓ２１の位相差α°として適宜設定可能である。なお、この位相差α°の設定は、２つのスピーカ３０、４０が座席１０の中心線１１を挟んで対称に配置されている場合であり、スピーカ３０、４０が座席１０の中心線１１を挟んで非対称に配置されている場合等は、位相調整回路１１５と位相調整回路１２５で設定される位相差は異なる値とすることができる。
上記説明した駆動部１１０、１２０、位相調整回路１１５、１２５は、それぞれ、ゲインの調整が可能である。したがって、図１で示すように、駆動部１１０における右音声信号Ｓ１と位相調整信号Ｓ２１の加算割合、駆動部１２０における左音声信号Ｓ２と位相調整信号Ｓ１２の加算割合を調節できる。また、右スピーカ３０、左スピーカ４０から出力される音圧を調節でき、左右のステレオ音のバランスを調節することもできる。
制御部１００は、２つのスピーカ３０、４０から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する。
右耳２１には、右スピーカ３０から出力される右チャンネルの音Ｓ３０と左チャンネルの位相調整された音Ｓ４０ｄが到達すると共に、左スピーカ４０から出力される左チャンネルの音Ｓ４０と右チャンネルの位相調整された音Ｓ３０ｄが到達する。
右耳２１に到達する右チャンネルの音は、右チャンネルの音Ｓ３０と右チャンネルの位相調整された音Ｓ３０ｄである。
また、右耳２１に到達する左チャンネルの音は、左チャンネルの音Ｓ４０と左チャンネルの位相調整された音Ｓ４０ｄである。
したがって、制御部１００は、右チャンネルの音Ｓ３０と右チャンネルの位相調整された音Ｓ３０ｄの合成音が最大となり、左チャンネルの音Ｓ４０と左チャンネルの位相調整された音Ｓ４０ｄの合成音が最小となるように制御する。
右チャンネルの音Ｓ３０と右チャンネルの位相調整された音Ｓ３０ｄの合成音が右耳２１において最大となるようにするには、例えば、制御部１００は、距離Ｌ１１を進む音Ｓ３０と距離Ｌ２１を進む音Ｓ３０ｄとの位相差が、２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α°を設定する。なお、距離Ｌ１１は、右スピーカ３０から右耳２１までの距離、距離Ｌ２１は、左スピーカ４０から右耳２１までの距離である。
左チャンネルの音Ｓ４０と左チャンネルの位相調整された音Ｓ４０ｄの合成音が右耳２１において最小となるようにするには、距離Ｌ２１を進む音Ｓ４０と距離Ｌ１１を進む音Ｓ４０ｄとの位相差が、πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α°を設定する。
上記示した左チャンネルの音Ｓ４０と左チャンネルの位相調整された音Ｓ４０ｄの合成音が右耳２１において最小となるように設定することにより、右耳２１の位置において、右チャンネルの音Ｓ３０と左チャンネルの音Ｓ４０のクロストークが低減あるいは相殺される。
同様にして、左耳２２には、左スピーカ４０から出力される左チャンネルの音Ｓ４０と右チャンネルの位相調整された音Ｓ３０ｄが到達すると共に、右スピーカ３０から出力される右チャンネルの音Ｓ３０と左チャンネルの位相調整された音Ｓ４０ｄが到達する。
左耳２２に到達する左チャンネルの音は、左チャンネルの音Ｓ４０と左チャンネルの位相調整された音Ｓ４０ｄである。
また、左耳２２に到達する右チャンネルの音は、右チャンネルの音Ｓ３０と右チャンネルの位相調整された音Ｓ３０ｄである。
したがって、制御部１００は、左チャンネルの音Ｓ４０と左チャンネルの位相調整された音Ｓ４０ｄの合成音が最大となり、右チャンネルの音Ｓ３０と右チャンネルの位相調整された音Ｓ３０ｄの合成音が最小となるように制御する。
左チャンネルの音Ｓ４０と左チャンネルの位相調整された音Ｓ４０ｄの合成音が左耳２２において最大となるようにするには、例えば、制御部１００は、距離Ｌ２２を進む音Ｓ４０と距離Ｌ１２を進む音Ｓ４０ｄの位相差が、２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α°を設定する。なお、距離Ｌ２２は、左スピーカ４０から左耳２２までの距離、距離Ｌ１２は、右スピーカ３０から左耳２２までの距離である。
右チャンネルの音Ｓ３０と右チャンネルの位相調整された音Ｓ３０ｄの合成音が左耳２２において最小となるようにするには、距離Ｌ１２を進む音Ｓ３０と距離Ｌ２２を進む音Ｓ３０ｄの位相差が、πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α°を設定する。
上記示した右チャンネルの音Ｓ３０と右チャンネルの位相調整された音Ｓ３０ｄの合成音が左耳２２において最小となるように設定することにより、左耳２２の位置において、左チャンネルの音Ｓ４０と右チャンネルの音Ｓ３０のクロストークが低減あるいは相殺される。
上記示した制御部１００による位相調整により、耳元に音を定位させることができ、２つのスピーカから出力される音による立体音像が維持されるように制御することができる。
本発明の実施の形態は、上記示した２つのスピーカに限られず、３以上のスピーカが座席１０の中心線１１を挟んで配置される場合にも適用可能である。すなわち、各スピーカから出力される音のスピーカから乗員の耳までの距離と位相差とを考慮し、右耳、左耳それぞれにおいて、合成音が最大、最小になるように位相差を設定することにより、右チャンネルの音と左チャンネルの音のクロストークが低減あるいは相殺される。これにより、３以上のスピーカの場合においても、耳元に音を定位させることができ、３つ以上のスピーカから出力される音による立体音像が維持されるように制御することができる。
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態に係る音響装置１は、車両５に搭載される音響装置１であって、座席１０に着座した乗員である運転者２０の正面よりも前側において座席１０の中心線１１を挟むように配置された２つのスピーカ３０、４０と、２つのスピーカ３０、４０から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する制御部１００と、を備え、２つのスピーカ３０、４０は、車両５のステアリングホイール８に設けられて構成されている。各スピーカが車両５のステアリングホイール８に設けられているので、規定レベルの音を乗員に到達させるためのスピーカの出力を小さくすることができる。
（２）スピーカ３０、４０の指向性を全方位性（無指向性）のものとすることにより、車両５の運転に伴うステアリングホイール８の回転操作時においても、スピーカから出力される音の音像の定位が維持されやすい。
（３）各スピーカは、ステアリングホイール８のスポーク部９に備える構成とすることができ、また、ステアリングホイール８に設けられるスイッチ装置としてのステアリングスイッチ５０、６０に備える構成とすることもできる。各スピーカをステアリングスイッチ５０、６０に備える構成とすることにより、ステアリングホイールに搭載するスイッチ装置において音声報知手段を備えることが可能となり、ステアリングスイッチの機能拡充が可能となる。
（４）制御部１００による音像の定位制御が可能であり、特に、スピーカ３０、４０の指向性を全方位性（無指向性）のものとすることにより、ステアリングホイールに搭載したスピーカからの出力音を乗員（運転者）の耳元に安定して定位させることができる。
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ 音響装置
５ 車両
８ ステアリングホイール
８ａ 中心線
９ スポーク部
１０ 座席
１１ 中心線
２０ 運転者
２１ 右耳
２２ 左耳
３０ スピーカ
４０ 左スピーカ
５０、６０…ステアリングスイッチ
１００ 制御部
１１０ 駆動部
１１５ 位相調整回路
１２０ 駆動部
１２５ 位相調整回路
 

Claims (10)

  1. 車両に搭載される音響装置であって、
    座席に着座した乗員の正面よりも前側において座席の中心線を挟むように配置された少なくとも２つのスピーカと、
    前記少なくとも２つのスピーカから出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する制御部と、を備え、
    前記少なくとも２つのスピーカは、前記車両のステアリングホイールに設けられている、音響装置。
  2. 前記少なくとも２つのスピーカは、前記ステアリングホイールの中心線に対して対称に配置されている、請求項１に記載の音響装置。
  3. 前記少なくとも２つのスピーカのうち、前記中心線に対して右側に配置されるスピーカは、前記指向性が前記乗員の右耳に向けて強くなるように配置され、
    前記少なくとも２つのスピーカのうち、前記中心線に対して左側に配置されるスピーカは、前記指向性が前記乗員の左耳に向けて強くなるように配置される、請求項１又は２に記載の音響装置。
  4. 前記少なくとも２つのスピーカは、その出力軸が前記乗員の耳の方向になるように、所定の角度を有して上向きに配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の音響装置。
  5. 前記少なくとも２つのスピーカは、それぞれのスピーカの出力の指向性が全方位である、請求項１から４のいずれか１項に記載の音響装置。
  6. 前記少なくとも２つのスピーカは、前記ステアリングホイールに設けられるスイッチ装置に備えられている、請求項１から５のいずれか１項に記載の音響装置。
  7. 前記少なくとも２つのスピーカは、前記ステアリングホイールのスポーク部の左側及び右側、あるいは前記ステアリングホイールのスポーク部の左側及び右側に設けられたスイッチ部に配置される、請求項１から６のいずれか１項に記載の音響装置。
  8. 前記制御部は、前記少なくとも２つのスピーカのうち、前記中心線に対して右側に配置されるスピーカに対応する、右チャンネルの音声信号、及び前記少なくとも２つのスピーカのうち、前記中心線に対して左側に配置されるスピーカに対応する、左チャンネルの音声信号に対して位相遅延処理を行う位相調整手段と、前記右チャンネルの前記音声信号と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号、及び前記左チャンネルの前記音声信号と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号をそれぞれ加算して左右のチャンネルの駆動信号を出力する加算手段を備えた、請求項１から７のいずれか１項に記載の音響装置。
  9. 前記制御部は、前記乗員の前記右耳において、前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音との合成音が最大となり、前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音との合成音が最小となるように、かつ、前記乗員の前記左耳において、前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音との合成音が最大となり、前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音との合成音が最小となるように、前記位相調整手段における位相差をそれぞれ設定する、請求項８に記載の音響装置。
  10. 前記制御部は、前記右耳において、前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音との位相差が２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となり、前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音との位相差がπｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように、かつ、前記左耳において、前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記左チャンネルの前記音声信号に基づく音との位相差が２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となり、前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音と前記位相調整手段によって位相遅延された前記右チャンネルの前記音声信号に基づく音との位相差がπｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように、前記位相調整手段における位相差をそれぞれ設定する、請求項９に記載の音響装置。
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