特許 7604072 音声システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】音声システム

(51)【国際特許分類】

   H04R 1/02 20060101AFI20241216BHJP

   B60R 11/02 20060101ALI20241216BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20241216BHJP

   H04R 7/04 20060101ALI20241216BHJP

   H04R 1/00 20060101ALI20241216BHJP

【ＦＩ】

H04R1/02 102B

B60R11/02 B

H04R3/00 310

H04R3/00 320

H04R7/04

H04R1/00 310F

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020174338

(22)【出願日】2020-10-16

(65)【公開番号】P2022065704

(43)【公開日】2022-04-28

【審査請求日】2023-09-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(72)【発明者】

【氏名】田地 良輔

【審査官】冨澤 直樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０８３４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０７６１２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／００３７１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－３４２７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５６７２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｒ １／０２

Ｂ６０Ｒ １１／０２

Ｈ０４Ｒ ３／００

Ｈ０４Ｒ ７／０４

Ｈ０４Ｒ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車内の各座席位置に対応する天井に取り付けられ、印加される駆動信号に基づき当該天井を振動させて音を出力する複数のエキサイタと、
各座席のヘッドレスト近傍に取り付けられた複数のマイクと、
オーディオ再生信号に応答して前記エキサイタを駆動するための駆動信号を出力し、かつ前記複数のマイクのいずれかから入力された音声信号に応答して前記エキサイタあるいは他のスピーカを駆動するための駆動信号を出力する制御手段とを有し、
前記エキサイタは、座席に着座したときの乗員の頭上に取り付けられ、
前記マイクは、座席に着座したときの乗員の頭部によって遮蔽される位置に取り付けられる、音声システム。

【請求項2】

前記エキサイタは、内装用の天井基材の裏面に取り付けられる、請求項１に記載の音声システム。

【請求項3】

前記マイクは、座席の背もたれとヘッドレストとの間に取り付けられる、請求項１に記載の音声システム。

【請求項4】

前記他のスピーカは、座席のヘッドレスト近傍に取り付けられる、請求項１に記載の音声システム。

【請求項5】

音声システムはさらに、各座席への乗員の有無を検出する検出手段を含み、
前記制御手段は、乗員の会話音声を他の乗員に伝える会話補助機能を有し、
前記制御手段は、マイクから入力された音声信号のレベルから発話された座席を識別し、当該識別結果に基づき他の座席に対応するエキサイタに駆動信号を出力し、さらに前記検出手段に基づき乗員の不在の座席に対応するエキサイタに駆動信号を出力しない、請求項１に記載の音声システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、乗員の会話を補助する機能を備えた音声システムに関し、特に、内装に組み込まれたエキサイタを用いた内装組み込み型スピーカシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

車内における乗員の過ごし方は多様化し、各席個別音源再生装置（ゾーンサウンド）や座席間会話補助装置（インカ―コミュニケーション：ＩＣＣ）の需要が高まっている。座席間会話補助装置は、騒音下や音楽等の再生中であっても、乗員同士の会話音声を明瞭に聞き取れるようにするものである（例えば、特許文献１、２、３）。特許文献１の車内会話補助装置は、図１に示すように、各座席にスピーカ１０１、１０２、１０３、１０４が設けられ、また各座席用にマイク１０５、１０６、１０７、１０８が設けられる。制御部２００は、マイクで集音した乗員の会話音声をスピーカ１０１～１０４から出力可能にするとともに、オーディオ装置２０３で再生されたオーディオ再生音をスピーカ１０１～１０４から出力可能にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－５１３９２号公報

【文献】特開２０１０－１６３０５４号公報

【文献】特開平１１－３４２７９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図２は、従来の座席会話補助装置の概略構成例を示す図である。車内の前方座席の近傍にスピーカＳＰ１、ＳＰ２が取り付けられ、後方座席の近傍にスピーカＳＰ３、ＳＰ４が取り付けられ、後方にスピーカＳＰ５、ＳＰ６が取り付けられる。また、各座席の乗員の会話音声を入力するためのマイクＭＣ１、ＭＣ２、ＭＣ３、ＭＣ４が各座席の位置に応じて取り付けられる。コントローラ１０は、マイクＭＣ１～ＭＣ４で集音された音声信号Ｓ１を入力し、入力した音声信号Ｓ１に基づきスピーカＳＰ１～ＳＰ６から会話音声を出力させる。コントローラ１０は、例えば、マイクＭＣ１～ＭＣ４に入力された音声信号のレベルに基づき発話した乗員の座席を判定し、他の乗員の座席のスピーカから会話音声を出力させる。あるいは、各座席に設けられたトークスイッチや座席センサなどを併用して発話した乗員の座席を判定したり、乗員が着座していない座席から会話音声を出力させないようにしてもよい。さらにコントローラ１０は、オーディオ装置２０で再生されたオーディオ再生信号Ｓ２を受け取り、スピーカＳＰ１～ＳＰ６からオーディオ再生音を出力する。

【0005】

会話音声の入出力は、電話再生の技術を利用しており、これには幾つかの性能指標がある。例えば、後席で前席の声がはっきりと聞こえること、後席で出力される音にノイズが少ないこと、信号処理の遅延時間が少なく、自然に聞こえること、エコー除去量が十分であること、ハウリングがないこと、音質が良いこと、音が途切れないことなどである。

【0006】

これらの性能指標を満たす上で、乗員の会話音声を取得するマイクに自席近傍のスピーカから出力されるオーディオ再生音やロードノイズが取り込まれると、遠端の座席のスピーカから出力される音声信号のＳ／Ｎ（信号対雑音比）が低くなり、会話音声が聴き取り難くなる。また、会話音声は、遅延を伴ってスピーカから出力されるため、残響が多くなり、車内全体が飽和したような聴感となってしまう課題があった。この様子を図３を用いて説明する。運転者Ｕ１が発話すると、その会話音声Ｐ１がハンドル近傍に取り付けられたマイクＭＣ１から入力され、入力された音声信号Ｓ１がコントローラ１０によって信号処理され、後部座席側のスピーカＳＰ５から運転者Ｕ１の会話音声が出力される。一方、運転者Ｕ１の座席近傍のドアに設置されたスピーカＳＰ１からオーディオ再生音Ｐ２が出力されている場合、マイクＭＣ１がオーディオ再生音Ｐ２を集音すると、後部座席側のスピーカＳＰ５から出力される会話音声にオーディオ再生音が混入される。このため、後部座席の乗員Ｕ２にとって、運転者Ｕ１の会話音声が聞き取り難くなってしまう。

【0007】

このような課題の対策として、会話音声からオーディオ再生音を取り除くための適応フィルタを使用したり、あるいは指向性のあるマイクを使用することも可能であるが、会話音声のさらなる性能向上のためには、会話音声にオーディオ再生音が混入しないように会話音声の入力部分での改善が望まれる。

【0008】

本発明は、このような従来の課題を解決し、乗員の会話音声を聴き取り易くする音声システムを提供すること目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る音声システムは、車内の各座席位置に対応する天井に取り付けられ、印加される駆動信号に基づき当該天井を振動させて音を出力する複数のエキサイタと、各座席のヘッドレスト近傍に取り付けられた複数のマイクと、オーディオ再生信号に応答して前記エキサイタを駆動するための駆動信号を出力し、かつ前記複数のマイクのいずれかから入力された音声信号に応答して前記エキサイタあるいは他のスピーカを駆動するための駆動信号を出力する制御手段とを有する。

【0010】

ある実施態様では、前記エキサイタは、内装用の天井基材の裏面に取り付けられる。ある実施態様では、前記エキサイタは、座席に着座したときの乗員の頭上に取り付けられる。ある実施態様では、前記マイクは、座席に着座したときの乗員の頭部によって遮蔽される位置に取り付けられる。ある実施態様では、前記マイクは、座席の背もたれとヘッドレストとの間に取り付けられる。ある実施態様では、前記他のスピーカは、座席のヘッドレスト近傍に取り付けられる。ある実施態様では、前記制御手段は、乗員の会話音声を他の乗員に伝える会話補助機能を有する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、複数のエキサイタを天井に取り付け、複数のマイクを座席のヘッドレスト近傍に取り付けるようにしたので、エキサイタにより出力された音声は、乗員の頭部とヘッドレストの障壁によりマイクに直接入力するのが抑制される。これにより、会話音声がオーディオ再生音等の他の音源から分離してマイクに入力されるため、会話音声に含まれるノイズを低減し、会話音声を聴き取り易くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】従来の座席間会話補助装置の構成例を示す図である。

【図2】従来の座席間会話補助装置の構成例を示す図である。

【図3】従来の座席間会話補助装置の課題を説明する図である。

【図4】本発明の実施例に係る座席会話補助機能を備えた音声システムの概略構成を示す図である。

【図5】本発明の実施例に係るエキサイタの取り付け例を示す断面図である。

【図6】本発明の実施例に係るマイクの取り付け例を示す斜視図である。

【図7】本発明の実施例による音声システムの効果を説明する図である。

【図8】本発明の他の実施例に係る音声システムの概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に係る音声システムは、自動車等の移動体の車内において、オーディオ再生音の出力に加えて、乗員同士の会話音声を出力する機能を有する。また、電気自動車の普及に伴う車両の軽量化（車両形状の変化、ドアの樹脂化）や運転者や乗員のスペースを重視した車両構造の変化、また信号処理技術の変化などにより、既存の位置以外に取り付け可能な超軽量のスピーカの開発が求められている。そこで、本発明に係る音声システムは、車両の内装にエキサイタを組み込んだ内装組み込み型のスピーカを用いる。

【実施例】

【0014】

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図面のスケールは、発明の理解を容易にするために誇張されて記載されており、必ずしも実際の製品のスケールを表すものではないことに留意すべきである。

【0015】

図４（Ａ）は、本発明の実施例に係る音声システムのエキサイタやマイクの取り付け位置を平面的に表した図であり、図４（Ｂ）は、音声システムのエキサイタやマイクの取り付け位置を立体的に表した断面図である。ここでは、車内の前方に２つの前方座席Ｑ１、Ｑ２、後方に２つの後部座席Ｑ３、Ｑ４が配置される例を示しているが、これは一例であり、他の座席数や座席の並び（例えば、３列の座席）であってもよい。

【0016】

音声システム１は、各座席Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の位置に対応する天井４０に取り付けられた複数のエキサイタＥＣ１、ＥＣ２、ＥＣ３、ＥＣ４と、各座席Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のヘッドレスト近傍に取り付けられた複数のマイクＭＣ１、ＭＣ２、ＭＣ３、ＭＣ４と、エキサイタＥＣ１～ＥＣ４およびマイクＭＣ１～ＭＣ４に電気的に接続され、音声の出力制御を行うコントローラ１０と、オーディオ再生信号Ｓ２をコントローラ１０へ提供するオーディオ装置２０とを含んで構成される。

【0017】

座席Ｑ１は、着座部３０、背もたれ部３２およびヘッドレスト３４を含み、マイクＭＣ１は、ヘッドレスト３４の近傍に取り付けられる。例えば、図６に示すように、ヘッドレスト３４と背もたれ部３２との間の空間に取り付けられるようにしてもよいし、ヘッドレスト３４や背もたれ部３２に埋め込まれるように取り付けられてもよい。他の座席Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４にも同様に、ヘッドレスト３４の近傍にマイクＭＣ２、ＭＣ３、ＭＣ４が取り付けられる。マイクＭＣ１～ＭＣ４は、乗員の会話音声を入力するものであり、マイクＭＣ１～ＭＣ４で集音された会話音声の音声信号Ｓ１は、有線または無線によりコントローラ１０へ入力される。

【0018】

座席Ｑ１に対応する天井４０の位置にエキサイタＥＣ１が取り付けられる。エキサイタＥＣ１は、図４（Ｂ）に示すように、乗員Ｕ１が座席Ｑ１に着座したときに乗員Ｕ１の頭上近傍に取り付けられる。エキサイタＥＣ１とマイクＭＣ１との好ましい位置関係は、エキサイタＥＣ１から出力される音が乗員Ｕ１の頭部やヘッドレスト３４によって遮られ、エキサイタＥＣ１から出力された音がマイクＭＣ１に直接入力されないような関係である。他のエキサイタＥＣ２、ＥＣ３、ＥＣ４も同様に、座席Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に対応する天井４０の位置に取り付けられ、エキサイタＥＣ２、ＥＣ３、ＥＣ４から出力される音が乗員の頭部やヘッドレストによって遮られることでマイクＭＣ２、ＭＣ３、ＭＣ４に対して直接入力されないような位置に取り付けられる。

【0019】

エキサイタＥＣ１～ＥＣ４は、有線または無線によりコントローラ１０から出力される音声駆動信号ＤＶにより駆動される。エキサイタＥＣ１～ＥＣ４は、通常のコーン型スピーカと同様に、音声駆動信号ＤＶを振動に変換する振動子であるが、コーン型スピーカと比較して、小型化、省スペース化、軽量化が可能である。

【0020】

図５は、エキサイタＥＣ１の取り付けを模式的に示した断面図である。天井の内装材（天井基材）４２は、表面４４と裏面４６とを含み、エキサイタＥＣ１は、内装材４２の裏面側に取り付けられる。このため、乗員Ｕ１は、表面４４からエキサイタＥＣ１を視認することはできない。内装材４２は、振動板としても機能し、エキサイタＥＣ１が音声駆動信号ＤＶによって振動されると、その振動が内装材４２に伝達され、内装材４２の振動によって天井４０から音が出力される。他のエキサイタＥＣ２～ＥＣ４も同様である。

【0021】

オーディオ装置２０は、オーディオ信号を再生する機能を備えたデバイスであり、特にその構成は限定されない。オーディオ装置２０は、例えば、ＡＶＮ（オーディオ・ビジュアル・ナビゲーション）装置、スマートフォン、携帯型オーディオプレイヤーなどであることができる。オーディオ装置２０は、乗員からの指示を受け取ると、オーディオ信号の再生を開始し、オーディオ再生信号Ｓ２がコントローラ１０に出力される。

【0022】

コントローラ１０は、少なくともオーディオ装置２０で再生されたオーディオ再生音をエキサイタＥＣ１～ＥＣ４から出力させる機能と、乗員の会話音声をエキサイタＥＣ１～ＥＣ４から出力させる機能とを有する。コントローラ１０は、このような機能を実行する上で必要なＤＳＰ、マイクロコントローラ、アンプ、適応フィルタなどのハードウエア資源やハードウエアを制御するソフトウエア資源を含むことができる。また、コントローラ１０は、オーディオ装置２０と連携し、オーディオ装置２０を制御したり、オーディオ装置２０から制御されることが可能である。

【0023】

コントローラ１０は、オーディオ装置２０からのオーディオ再生信号Ｓ２を受け取ると、オーディオ再生信号Ｓ２に応じた音声駆動信号ＤＶをエキサイタＥＣ１～ＥＣ４へ出力し、エキサイタＥＣ１～ＥＣ４を介して天井４０からオーディオ音声を出力させる。

【0024】

また、乗員の会話音声がマイクＭＩＣ１～ＭＣ４から音声信号Ｓ１として入力されると、コントローラ１０は、音声信号Ｓ１に必要な信号処理を施し、音声駆動信号ＤＶを介して１つまたは複数のエキサイタを駆動し、天井４０から会話音声を出力させる。ある実施態様では、コントローラ１０は、マイクＭＩＣ１～ＭＣ４に入力された音声信号のレベルの大きさから発話された座席を識別し、他の座席に対応するエキサイタに音声駆動信号を出力する。例えば、図４（Ｂ）に示す運転席Ｑ１の乗員Ｕ１が発話したとき、マイクＭＣ１の入力音声信号のレベルが大きくなるため、コントローラ１０は、発話された運転席Ｑ１を識別し、他の座席Ｑ２～Ｑ４に対応するエキサイタＥＣ２～４に音声駆動信号ＤＶを出力し、それらの天井から乗員Ｕ１の会話音声を出力させる。さらに別の実施態様では、座席への乗員の有無を検知する重量センサが搭載されている場合には、コントローラ１０は、重量センサの検知結果に基づき乗員が不在の座席に対応するエキサイタに音声駆動信号ＤＶを出力しないようにすることも可能である。

【0025】

次に、本実施例の音声システムの効果について説明する。従来の音声システムでは、図３に示すように、ハンドル近傍に取り付けたマイクＭＣ１は、乗員Ｕ１の会話音声Ｐ１とドアスピーカＳＰ１から出力されたオーディオ音声Ｐ２とを入力するため、会話音声Ｐ１をオーディオ音声Ｐ２から分離して入力することができない。さらにマイクＭＣ１は、ロードノイズ等を拾いやすい。このため、スピーカから出力される会話音声のノイズが大きくなり、会話音声が聴き取り難くなる。

【0026】

これに対し、本実施例の音声システムでは、図７に示すように、オーディオ装置２０により再生されたオーディオ音声がエキサイタＥＣ１によって出力されている状態で乗員Ｕ１が発話した場合、エキサイタＥＣ１により出力されたオーディオ音声Ｐ２は、乗員Ｕ１の頭部によって遮られ、マイクＭＣ１に直接入力することが抑制される。さらにロードノイズも拾い難くなる。また、ヘッドレスト３４の近傍にマイクＭＣ１が取り付けてあるため、マイクＭＣ１は、乗員Ｕ１の頭部の骨や皮膚を介して伝播する発話音声を入力することができ、仮に、空気中を伝播する乗員Ｕ１の発話音声の入力レベルが減少したとしても、この減少が相殺される。これにより、エキサイタから出力される会話音声のノイズを小さくすることができ、会話音声が聴き取りやすくなる。

【0027】

次に、本発明の他の実施例について説明する。上記実施例では、乗員の会話音声をエキサイタから出力する例を示したが、乗員の会話音声は、天井のエキサイタ以外のスピーカから出力させることも可能である。図８に、他の実施例による音声システム１Ａを示す。ここでは、後部座席Ｑ３、Ｑ４のためのスピーカＳＰ７、ＳＰ８を取り付けた例を示している。スピーカＳＰ７、ＳＰ８は、座席Ｑ３、Ｑ４の乗員にとって会話音声を聴き易くするため、座席Ｑ３、Ｑ４のヘッドレスト近傍またはヘッドレスト内部に取り付けられる。

【0028】

コントローラ１０は、オーディオ装置２０のオーディオ音声を出力させる場合には、音声駆動信号ＤＶ１を介してエキサイタＥＣ１～ＥＣ４を駆動し、後方座席Ｑ３、Ｑ４から会話音声を出力させる場合には、音声駆動信号ＤＶ２を介してスピーカＳＰ７、ＳＰ８を駆動する。前方座席Ｑ１、Ｑ２から会話音声を出力させる場合には、音声駆動信号ＤＶ１を介してエキサイタＥＣ１、ＥＣ２を駆動する。このように、天井のエキサイトとは異なるスピーカから会話音声を出力することで、会話音声をさらに明瞭に聴くことができる。なお、図８の例では、後方座席Ｑ３、Ｑ４のヘッドレスト近傍にスピーカＳＰ７、ＳＰ８を取り付ける例を示したが、さらに前方座席Ｑ１、Ｑ２のヘッドレスト近傍にもスピーカを取り付けるようにしてもよい。この場合、全ての会話音声は、エキサイタではなく、スピーカから出力される。

【0029】

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能である。

【符号の説明】

【0030】

ＳＰ１～ＳＰ６：スピーカ ＭＣ１～ＭＣ４：マイク
ＥＣ１～ＥＣ４：エキサイタ １０：コントローラ
２０：オーディオ装置 ３０：着座部
３２：背もたれ部 ３４：ヘッドレスト
４０：天井 ４２：内装板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】