JP4797617B2 - 放収音装置 - Google Patents

Description

この発明は、スピーカとマイクロホンとを一体に備えた放収音装置に関し、特に、スピーカとマイクロホンとが筐体の異なる面に備えられている放収音装置に関する。

遠隔地において音声会議（通信会議）を行うための音声通信システムとして、スピーカとマイクロホンとを一体に備えた音声会議装置が普及している。音声会議装置は、マイクロホンで収音した収音信号を接続先に送信し、接続先から受信した音声信号をスピーカから放音する。複数人同士で会議を行う場合、このような音声会議装置は会議参加者の中心（会議机の中心等）に設置されることが多い。そして、このような音声会議装置として、特許文献１には、高さの低い直方体形状の筐体の表面にスピーカを配置し、筐体の側面に複数のマイクロホンを備える装置が提案されている。
特開平８−２９８６９６号公報

通常、音声会議では、音声会議装置を机上に載置して、当該音声会議装置を複数の会議者が囲むようにして会議を行う。このため、特許文献１の構成の音声会議装置では、スピーカからの放音方向が上向きになってしまい、会議者に聞こえ難いという問題があった。このため、特許文献１に示すような筐体の構造であり、さらにスピーカが設置された面側に所定の脚を備え、このスピーカを設置した面を下向きにする構造の音声会議装置も考案されている。このような構成の音声会議装置では、スピーカからの放音が筐体の下面と机の天面とで反射して水平方向に伝搬して会議者に音声を伝える。

しかしながら、このような構造の音声会議装置では、スピーカを備える筐体の底面と机の天面との間に定在波が発生することにより、高周波成分が減衰されて、特定の周波数帯域が会議者まで伝搬されにくくなるという問題が発生する。

また、このような音声会議装置は、スピーカから放音された音声が筐体の底面と机の天面との間で反射して水平方向に伝搬する時に、側面に設置されたマイクロホンに回り込んで収音されやすいという問題も発生する。

したがって、本発明は、このような下向きのスピーカを備え、マイクロホンがスピーカ設置面以外の面に配置された放収音装置において、スピーカからの放音特性を良好にすると同時に、スピーカからマイクロホンへの回り込み音声を抑圧することを目的としている。

この発明の放収音装置は、対向する第１面と第２面とを有する筐体と、筐体の第１面側に設置されたマイクと、筐体の第２面側の略中心に設置され、第２面に平行な放音面を有し、第２面から筐体の外側へ放音するスピーカと、第２面から外側へ所定距離で配置された反射板とを備え、反射板の反射面と第２面との距離を第２面のスピーカ配置位置から第２面の端部にかけて徐々に長くすることを特徴としている。

この構成では、スピーカから放音された音声が反射板の反射面と筐体の第２面とにより形成される空間を伝搬される。この際、反射面と第２面とにより形成される空間の垂直断面は第２面の中心から端部に向かって徐々に広がるホーン状になる。以下、このような筐体の第２面と反射板の反射面とにより形成される空間を「準ホーン空間」と称する。これにより、筐体の第２面の中央側から端部側に伝搬される放音音声は、この準ホーン空間に導かれて第２面の端部、すなわち筐体の側面まで伝搬される。そして、筐体の側面から外側へは、準ホーン空間の側面側の端面に略垂直な方向、すなわち略水平方向を主な伝搬方向として伝搬される。これにより、側面に平行な方向の回り込み音声が低減される。

また、反射面と第２面とにより形成される空間のうち、第２面の中心部付近の空間が狭いので、放音音声による定在波が殆ど発生せず、高周波成分が殆ど減衰しない。これにより、スピーカから放音された原音に略等しい周波数成分分布からなる音声が、主に筐体の側面からユーザ（会議者）方向へ伝搬され、ユーザに対する放音特性が向上する。さらに、側面から第１面への回り込み音声量は、第２面から側面への回り込み音声量より少ないので、マイクが筐体に対してスピーカと反対面側に設置されることで、マイクにより収音される回り込み音声はより一層低減される。

また、この発明の放収音装置の反射板は、第２面の端部に対する側から第２面のスピーカ配置位置に対する側にかけて第２面側へ徐々に隆起する形状であることを特徴としている。

この構成では、反射面と第２面との距離が第２面の端部に対する位置から第２面のスピーカ配置位置に対する位置にかけて徐々に短くなり、前記準ホーン空間が形成される。

また、この発明の放収音装置のマイクは、第１面に略円周状で該円の中心を基準点として点対称に配置され、且つそれぞれが円の中心方向へ指向性の軸を向けて設置された複数の単一指向性マイクロホンからなり、該複数の単一指向性マイクロホンが形成する円の中心とスピーカの中心とが、第１面と第２面とに対する同一の垂直線上に位置することを特徴としている。

この構成では、側面から第１面側に回り込んだ回り込み音声は、回り込んだ側面位置から最も近い位置に設置されたマイクロホンでは収音されず、最も遠い位置に設置されたマイクロホンで収音される。これにより、第１面伝搬中に、回り込み音声はさらに減衰し、マイクロホンによる回り込み音声の収音強度はさらに抑圧される。

また、この発明の放収音装置は、対向する第１面と第２面とを有する筐体と、筐体の第１面側に設置されたマイクと、筐体の第２面側の略中心を基準に円周状に設置され、該第２面から筐体の外側へ放音する複数のスピーカと、第２面から外側へ所定距離で配置された反射板とを備え、反射板の反射面と第２面との距離を該第２面のスピーカ配置位置から該第２面の端部にかけて徐々に長くすることを特徴としている。

この構成では、各スピーカから同時に放音された音声が反射板の反射面と筐体の第２面とにより形成される空間を伝搬される。この際、反射面と第２面とにより形成される空間は、前述の準ホーン空間となる。これにより、筐体の第２面の各スピーカ位置からそれぞれのスピーカに近い端部へ伝搬される放音音声は、この準ホーン空間に導かれて第２面の端部、すなわち筐体の側面まで伝搬される。そして、筐体の側面から外側へは、準ホーン空間の側面側の端面に略垂直な方向、すなわち略水平方向を主な伝搬方向として伝搬される。これにより、側面に平行な方向の回り込み音声が低減される。

また、反射面と第２面とにより形成される空間のうち、第２面の中心部付近の空間が狭いので、各スピーカからの放音音声による定在波が殆ど発生せず、高周波成分が殆ど減衰しない。これにより、スピーカから放音された原音に略等しい周波数成分分布からなる音声が、主に筐体の側面からユーザ（会議者）方向へ伝搬され、ユーザに対する放音特性が向上する。さらに、側面から第１面への回り込み音声量は、第２面から側面への回り込み音声量より少ないので、マイクが筐体に対してスピーカと反対面側に設置されることで、マイクにより収音される回り込み音声はより一層低減される。

また、この発明の放収音装置の反射板は、第２面の端部に対する側から複数のスピーカによる円の中心に対する側にかけて第２面側へ徐々に隆起する形状であることを特徴としている。

この構成では、反射面と第２面との距離が第２面の端部に対する位置から第２面の複数のスピーカによる円の中心に対する位置にかけて徐々に短くなり、準ホーン空間が形成される。

また、この発明の放収音装置の反射板は、複数のスピーカによる円の中心側で第２面に接触し、反射面と第２面との距離が該第２面のスピーカ配置位置から該第２面の端部にかけて徐々に長くなる形状で形成されたことを特徴としている。

この構成では、複数のスピーカによる円の中心側に放音音声が入り込む空間がないので、効果的に第２面の端部側に放音音声が伝搬される。さらに、第２面中心部の空間が無いことで、定在波が発生せず、放音音声の高周波成分が減衰しない。これにより、さらに放音時点の原音と殆ど同じ周波数成分分布の音声が筐体側面を介してユーザへ伝搬される。

また、この発明の放収音装置のマイクは、第１面に略円周状で該円の中心を基準点として点対称に配置され、且つそれぞれが円の中心方向へ指向性の軸を向けて設置された複数の単一指向性マイクロホンからなり、該複数の単一指向性マイクロホンが形成する円の中心と複数のスピーカが形成する円の中心とが、第１面と第２面とに対する同一の垂直線上に位置することを特徴としている。

この構成では、スピーカが第２面側に複数配置される場合でも、側面から第１面側に回り込んだ回り込み音声は、回り込んだ側面位置から最も遠い位置に設置されたマイクロホンで収音される。これにより、第１面伝搬中に、回り込み音声はさらに減衰し、マイクロホンによる回り込み音声の収音強度はさらに抑圧される。

また、この発明の放収音装置の第２面は、第２面と第１面との距離が、中心から端部にかけて徐々に短くなる形状で形成されることを特徴としている。

この構成では、反射板がフラットな平板形状であっても、前述の準ホーン空間が実現できる。

また、この発明の放収音装置は、第２面と反射板とを所定距離に離間する支持部を、第２面および反射板の端部に沿って配置されるメッシュ状部材により形成することを特徴としている。

この構成では、反射板を支持する支持部がメッシュ状部材であることから、筐体側面に垂直な方向、すなわち、水平方向の全方位に対して同等にスピーカから放音された音声が伝搬され、外部に出力される。

この発明によれば、単一のスピーカまたは複数のスピーカが設置される筐体の第２面の中心から第２面の端部にかけて、反射板の反射面と筐体の第２面とにより形成される空間が、垂直断面をホーン形状として形成されることで、スピーカから放音される音声を、原音のままで筐体の側面からユーザ方向へ伝搬することができる。さらに、スピーカを有する第２面と筐体を介して反対側にある第１面にマイクを設置することで、回り込み音声の伝搬経路すなわちエコーパスが長くなり、スピーカからマイクに回り込む音声を抑え、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。

本発明の第１の実施形態に係る放収音装置について図を参照して説明する。
図１は、本実施形態の放収音装置１００の主要部の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図である。図１（Ａ）において、紙面に向かって右側を＋Ｘ方向とし、紙面に向かって左側を−Ｘ方向とし、紙面に向かって上側を＋Ｙ方向とし、紙面に向かって下側を−Ｙ方向とする。図１（Ｂ）は−Ｙ方向から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、（Ｄ）は＋Ｘ方向から見た側面図である。
また、図２は、筐体１の第２面１０Ｂと反射板１３の反射面との距離を示す図である。

本実施形態の放収音装置１００は、筐体１と、複数のマイクロホン２Ａ〜２Ｈと、スピーカ３と、支持部材４と、反射板１３と、後述する信号処理機能部とを備える。

筐体１は略円柱状の外観形状であり、略同寸法且つ平面状で円形の第１面１０Ａおよび第２面１０Ｂを有し、これら第１面１０Ａと第２面１０Ｂとの端部で接続し、これらを所定間隔で配置する円周面形状の側面１０Ｃを有する。

筐体１の第２面１０Ｂには、当該第２面１０Ｂと放音面とが略一致する関係にあり、且つ放音方向が第２面１０Ｂから筐体１の外部方向となるように、スピーカ３が配置されている。さらに、スピーカ３は、スピーカ３の指向性軸の中心と第２面１０Ｂの中心とが一致する位置に配置されている。そして、スピーカ３としては、コーン型スピーカユニット等からなる無指向性スピーカにより構成される。これにより、スピーカ３からの放音音声は、第２面１０Ｂの中心が放音面の中心となって出力される。

また、第２面１０Ｂの端部には、それぞれが略９０度の間隔で配置された４つの支持部材４が設置されており、この支持部材４によって、第２面１０Ｂと略同じ平面形状の反射板１３が、第２面１０Ｂに対向して設置されている。なお、支持部材４の個数および配置位置は仕様に応じて適宜設定することができる。

反射板１３は、図２に示すように、中心部が端部に対して湾曲しながら第２面１０Ｂ側へ隆起する円板状で、中心における反射面と第２面１０Ｂとの距離Ｄ１が最も短く、中心から端部にかけて、反射面と第２面１０Ｂとの距離が徐々に長くなる形状に形成されている。
具体的に図２の例では、反射板１３および第２面１０Ｂの中心から端部にかけて、
中心における距離である距離Ｄ１＜距離Ｄ２＜距離Ｄ３＜端部における距離である距離Ｄ４、
となる。

このような構造とすることで、反射板１３の反射面と第２面１０Ｂとにより囲まれる空間は、垂直断面形状がホーン状となる形状に形成される、すなわち、前述の準ホーン空間が形成される。これにより、スピーカ３からの放音音声は、この準ホーン空間により伝搬されて、筐体１の側面１０Ｃへ導かれる。この際、側面１０Ｃに垂直な方向すなわち水平方向の全方位に同等に放音音声が伝搬される。

そして、側面１０Ｃに沿う第２面１０Ｂ側の開口部は、準ホーン空間の開口面であるので、この開口面に垂直な方向へ放音音声が主として放射される。これにより、筐体１の側面１０Ｃから外部に放射される放音音声は、主に側面１０Ｃに垂直な水平方向へ伝搬され、この方向にいるユーザにより聴き取られる。一方、このように放音信号が伝搬、放射することで、第２面１０Ｂから側面１０Ｃへ回り込む回り込み音声を低減することができる。

また、第２面１０Ｂおよび反射板１３の中心で第２面１０Ｂと反射板１３の反射面との距離は短く、第２面１０Ｂおよび反射板１３の端部（側面１０Ｃに対応する部分）で第２面１０Ｂと反射板１３の反射面との距離は長い。このため、第２面１０Ｂと反射板１３とにより囲まれる空間は、中心から端部方向にかけて発散する方向であるので、中心付近に閉空間が形成されず、定在波が発生しない。これにより、放音音声の高周波成分が減衰されず、側面１０Ｃから外部に放射される音声は、スピーカ３からの放音音声と変わらない周波数成分を有する。すなわち、ユーザには、スピーカ３から放音された原音が伝搬される。

なお、反射板１３の断面形状は、図２のように中心から端部へ非線形で、距離Ｄが増加する構造であってもよく、線形に距離Ｄが増加する構造であってもよい。そして、非線形な場合には、２次関数やサイクロイド曲線等の簡素な非線形関数の一部により導かれる形状を用いることで、比較的容易に形状を設定することができる。また、側面１０Ｃから外部へ放射される放音信号を各種形状毎にシミュレートした結果を用いて、反射板１３の形状を設定してもよい。

筐体１の第１面１０Ａには、平面形状が円形である凹部１１が、形成されており、第１面１０Ａを平面視した円形の中心と凹部１１を平面視した円形の中心とは一致する。この中心点を、以下、「中心点Ｏ」と称し、この中心点Ｏと、前述の第２面１０Ｂ、放音面および反射板１３の中心とは、第１面１０Ａと第２面１０Ｂとに垂直な同一の垂直線すなわち中心軸上に位置するように配置されている。

マイクロホン２Ａ〜２Ｈは単一指向性マイクロホンであり、中心点Ｏを基準点として、点対称の位置に配置されている。さらに、各マイクロホン２Ａ〜２Ｈは、中心点Ｏから所定距離以上離れて設置され、より好ましくは、第１面１０Ａのエッジ部に近い位置に設置されている。

具体的に、図１（Ａ）に示すように、マイクロホン２Ａ〜２Ｈは、それぞれに中心点Ｏから同距離となる内周壁面１２に沿って、中心点Ｏを基準点として、マイクロホン２Ａは＋Ｘ方向に配置され、マイクロホン２Ｅは−Ｘ方向に配置される。同様に、中心点Ｏを基準点として、マイクロホン２Ｂは＋Ｘ方向、＋Ｙ方向の４５度方向に配置され、マイクロホン２Ｆは−Ｘ方向、−Ｙ方向の４５度方向に配置される。また、中心点Ｏを基準点として、マイクロホン２Ｃは＋Ｙ方向に配置され、マイクロホン２Ｇは−Ｙ方向に配置される。さらに、中心点Ｏを基準点として、マイクロホン２Ｄは−Ｘ方向、＋Ｙ方向の４５度方向に配置され、マイクロホン２Ｈは＋Ｘ方向、−Ｙ方向の４５度方向に配置される。

各マイクロホン２Ａ〜２Ｈは、指向性の向きが中心点Ｏに向かう方向となるように設置されている。これにより、各マイクロホン２Ａ〜２Ｈは、中心点Ｏ方向の収音感度が他方向の収音感度よりも高く設定される。すなわち、各マイクロホン２Ａ〜２Ｈは、最も遠い側面位置方向からの音声を主に収音する。

このように、マイクロホン２Ａ〜２Ｈを第２面１０Ｂと筐体１を介して反対側にある第１面１０Ａに設置することで、前述のような側面１０Ｃへの回り込み音声は、さらに第１面１０Ａに回り込まなければ収音されないため、収音される回り込み音声は小さくなる。さらに、前述のように各マイクロホン２Ａ〜２Ｈの指向性の向きを中心点Ｏ方向とすることで、側面１０Ｃから第１面１０Ａに回り込んだ回り込み音声は、回り込み位置に最も近いマイクロホンでは収音されず、回り込み位置から最も遠いマイクロホンで収音される。この結果、各マイクロホン２Ａ〜２Ｈは、最も伝搬経路の長い回り込み音声を収音することとなるので、収音される回り込み音声はさらに減衰して、回り込み音声の収音強度はより一層抑圧される。

後述する信号処理機能部は、図１に図示していないが、筐体１内のマイクロホン２Ａ〜２Ｈおよびスピーカ３の配置位置以外の空きスペースに設置されている。そして、入出力コネクタ２６は、例えば筐体１の側面１０Ｃに設置されている（図示略）。

このような放収音装置１００は、図３に示すように配置されて使用される。

図３は、本実施形態の放収音装置１００を２人のユーザ２０１，２０２が使用する場合を示した図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。図３（Ａ），（Ｂ）においても、紙面に向かって右側を＋Ｘ方向とし、紙面に向かって左側を−Ｘ方向とする。また、図３（Ａ）において、紙面に向かって上側を＋Ｙ方向とし、紙面に向かって下側を−Ｙ方向とする。また、図３（Ｂ）において、紙面に向かって上側を＋Ｚ方向とし、紙面に向かって下側を−Ｚ方向とする。

放収音装置１００は、机２００の天面の略中央位置で天面上に配置される。この際、反射板１３を机２００の天面に接触されて配置する。

また、図示していないが、この放収音装置１００は、前述の入出力コネクタ２６を介してＬＡＮに接続し、離れた位置、例えば、本装置が設置された部屋とは全く異なる別の場所、に配置された別の放収音装置に接続している。

この放収音装置１００の配置された机２００を挟んで対向する両側には、ユーザ２０１，２０２が対峙する。図３の例では、放収音装置１００に対して−Ｘ方向にユーザ２０１がおり、放収音装置１００に対して＋Ｘ方向にユーザ２０２がいる。

（１）別部屋の相手からの音声
これらユーザ２０１，２０２は、別の放収音装置の部屋にいる相手ユーザから音声を聞く場合、放収音装置１００のスピーカ３から出力され、前記準ホーン空間を伝搬して外部に放音された音声を聞くこととなる。

具体的に、スピーカ３が、相手ユーザの発声音を放音すると、筐体１の第２面１０Ｂと反射板１３の反射面とにより形成される準ホーン空間により、水平方向へ円周状に拡散しながら伝搬され、側面１０Ｃに垂直な方向すなわち水平方向へ放音される。この音声は、放収音装置１００の周りに在籍するユーザ２０１，２０２に主に伝搬される。この際、側面１０Ｃから放音される音声は、前述のようにスピーカ３が放音した原音と同じ周波数成分を維持しており、ユーザ２０１，２０２に対して、おもに高周波数成分からなる部分的な周波数成分の欠けを感じさせることなく、ユーザ２０１，２０２に相手ユーザの発声音を伝搬することができる。

このような放音音声３００の極一部は、筐体１の側面１０Ｃを介して、筐体１の第１面１０Ａ側に伝搬されるが、前述のようにマイクロホン２Ａ〜２Ｈには殆ど収音されない。

（２）ユーザ２０１，２０２からの発声音
これらユーザ２０１，２０２は、別の放収音装置の部屋にいる相手ユーザに話しかける場合、放収音装置１００に向かって発声する。

ユーザ２０１が発声すると、その発声音３０１は拡散、減衰しながら放収音装置１００のマイクロホン２Ａ〜２Ｈに到達する。ここで、前述のように、マイクロホン２Ａは、マイクロホン２Ａに対して筐体１の中心点Ｏ方向、すなわち、ユーザ２０１が存在する−Ｘ方向に高い収音感度を有する指向性が設定されている。このため、マイクロホン２Ａは、他のマイクロホン２Ｂ〜２Ｈと比較して、ユーザ２０１から最も遠い位置に存在するが、発声音３０１を高感度で収音することができる。一方で、マイクロホン２Ａと点対称の位置にあるマイクロホン２Ｅは、他のマイクロホン２Ａ〜２Ｄ，２Ｆ〜２Ｈと比較して、ユーザ２０１から最も近い位置に存在する。しかしながら、マイクロホン２Ｅは、＋Ｘ方向に高い収音感度を有し、−Ｘ方向には殆ど収音感度の無い指向性が設定されているので、発声音３０１を殆ど収音しない。

また、ユーザ２０２が発声すると、その発声音３０２は拡散、減衰しながら放収音装置１００のマイクロホン２Ａ〜２Ｈに到達する。ここで、前述のように、マイクロホン２Ｅは、マイクロホン２Ｅに対して筐体１の中心点Ｏ方向、すなわち、ユーザ２０２が存在する＋Ｘ方向に高い収音感度を有する指向性が設定されている。このため、マイクロホン２Ｅは、他のマイクロホン２Ａ〜２Ｄ，２Ｆ〜２Ｈと比較して、ユーザ２０２から最も遠い位置に存在するが、発声音３０２を高感度で収音することができる。一方で、マイクロホン２Ｅと点対称の位置にあるマイクロホン２Ａは、他のマイクロホン２Ｂ〜２Ｈと比較して、ユーザ２０２から最も近い位置に存在する。しかしながら、マイクロホン２Ａは、−Ｘ方向に高い収音感度を有し、＋Ｘ方向には殆ど収音感度の無い指向性が設定されているので、発声音３０２を殆ど収音しない。

このように、ユーザの発声音は、ユーザがいる側面から中心点Ｏを通って延びる反対側の位置に配置されたマイクロホンで、主に収音される。

以上のように、本実施形態の構成を用いることで、相手ユーザからの発声音を、原音を維持したままでユーザに伝搬することができるとともに、スピーカからマイクロホンへの回り込み音声を抑圧することができる。

また、本実施形態の構成を用いることで、必要音声であるユーザからの発声音等を高感度で収音し、且つ筐体を小さく維持しながらもスピーカからマイクロホンに回り込む音声を大幅に減衰することができる。

これらにより、高い音声再現性と高いＳ／Ｎ比とを同時に実現することができる。

なお、前述の説明では、第２面１０Ｂを平面状に形成し、反射板１３の形状を中心が第２面１０Ｂ側へ隆起する円板状に形成した例を示したが、図４（Ａ），（Ｂ）に示すような形状であってもよい。

図４は、本実施形態の放収音装置の他の構成を示す側面図である。なお、図１に示した放収音装置１００と同じ部分には同符号を付す。

図４（Ａ）に示す放収音装置１０１では、反射板１４はフラットな平板状で形成され、筐体１Ｂの第２面１０Ｂは、第２面１０Ｂと第１面１０Ａとの中心から、第２面１０Ｂと第１面１０Ａとに側面１０Ｃに接する端部側にかけて徐々に距離が短くなるような湾曲面１５を備える形状で形成されている。この湾曲面１５により、第２面１０Ｂと反射板１４の反射面との距離が第２面１０Ｂおよび反射面１４の中心から端部にかけて徐々に長くなり、前述のような準ホーン空間が形成される。このような構成であっても、前述の作用・効果を奏することができる。

さらに、図４（Ｂ）に示す放収音装置１０２では、前述の湾曲する反射板１３と、図４（Ａ）に示した湾曲面１５を備える第２面１０Ｂとを組み合わせたものである。このような構成では、図１や図４（Ａ）と比較して、放収音装置の外形寸法を一定とすれば、第２面１０Ｂと反射板１３との中心と端部との間で、より理想的なホーン形状を形成することができ、さらに、対向する２面ともに自由な形状設計が可能となり、ホーン形状の設計自由度が向上する。なお、図４（Ａ），（Ｂ）に示す放収音装置１０１，１０２における湾曲する部分の形状に対する設計についても、前述と同様に適宜設定することができる。

次に、第２の実施形態に係る放収音装置について、図５を参照して説明する。

図５は複数のスピーカを備えた放収音装置１０３の主要部の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は−Ｙ方向から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、（Ｄ）は＋Ｘ方向から見た側面図である。図５（Ａ）において、紙面に向かって右側を＋Ｘ方向とし、紙面に向かって左側を−Ｘ方向とし、紙面に向かって上側を＋Ｙ方向とし、紙面に向かって下側を−Ｙ方向とする。なお、図１に示す放収音装置１００と同じ部分には同符号を付す。
図５に示す放収音装置１０３は、第２面１０Ｂに複数のスピーカ３Ａ〜３Ｄが設置されており、各スピーカ３Ａ〜３Ｄは、第２面１０Ｂの中心を基準点としてそれぞれ９０度の間隔で点対称に配置されている。このスピーカ３Ａ〜３Ｄの配置の基準点は、マイクロホン２Ａ〜２Ｈの配置の中心点Ｏとともに、第１面１０Ａと第２面１０Ｂとに対する同一の垂直線上に位置する。

具体的に、図５（Ａ）に示すように、スピーカ３Ａ〜３Ｄは、それぞれに基準点から同距離の位置に配置され、スピーカ３Ａは＋Ｘ方向に配置され、スピーカ３Ｃは−Ｘ方向に配置されることで、基準点に対して点対称になる。同様に、スピーカ３Ｂは＋Ｙ方向に配置され、スピーカ３Ｄは−Ｙ方向に配置されることで、基準点に対して点対称になる。

反射板１５は、中心部が端部に対して湾曲しながら第２面１０Ｂ側へ隆起する円板状で、且つ、第２面１０Ｂのスピーカ３Ａ〜３Ｄ配置位置よりも中心側で、第２面１０Ｂに接触している。この構成では、中心における反射面と第２面１０Ｂとの距離は「０」であり、スピーカ３Ａ〜３Ｄの配置位置での反射面と第２面１０Ｂとの距離が最も短く、ここから端部にかけて、反射面と第２面１０Ｂとの距離が徐々に長くなる形状に形成されている。
このような構成とすることで、中央部に空間が存在せず、放音音声の定在波が発生しない。これにより、放音音声の高周波数成分が減衰されず、スピーカ３Ａ〜３Ｄからの放音音声を、そのままの周波数成分分布で、ユーザに伝搬することができる。

なお、本実施形態では、反射板１５を第２面１０Ｂに接触させる例を示したが、図１に示すように極短い間隔で離間してもよい。また、スピーカ数は４つに限ることなく、適宜設定すればよい。
また、図４に示す第２面１０Ｂの湾曲面１５の構成を、図５の構成に適用してもよい。

ところで、前述の各実施形態では、支持部材４を円柱としたが、図６に示すようにメッシュ状のパンチングが行われた曲板４１にしてもよい。この曲板４１は反射板１３と一体形成しても、別体で形成してもよい。

図６は、メッシュの曲板４１を支持部材に用いた放収音装置１０４の主要構成を示す図であり、図１と同じ箇所には同符号を付す。

このような構成とすることで、スピーカ３から放音され、準ホーン空間を伝搬した音声が、側面１０Ｃの位置で部分的に支持部材により乱されることがなく、全方位に対してさらに同等に放音音声を伝搬することができる。

また、本実施形態では、短円柱状の筐体１を例に説明したが、平面断面が楕円となる楕円柱形状であっても良く、さらには直方体形状であっても良い。

また、本実施形態では、スピーカ３を有する第２面１０Ｂ側を机２００の第１面に対向させて配置する例を示したが、スピーカ３を有する第２面１０Ｂ側を、ユーザがいる部屋の天井に向け、反射板１３，１４，１５を天井面に接続するように配置しても良い。

また、本実施形態では、マイクロホンが８個、スピーカが１個の場合を示したが、前述のようにマイクロホンとスピーカとが筐体の対向する面に配置され、前述のようにマイクロホンの指向性が設定されれば、マイクロホンの数およびスピーカ数は、適宜設定することができる。

次に、前述のように収音された収音信号を処理する信号処理機能部について説明する。

図７は、本実施形態の放収音装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態の放収音装置は、前述のマイクロホン２Ａ〜２Ｈ、スピーカ３の他に、前述の入出力コネクタ２６を備え、さらに、信号処理機能部として、入力アンプ２１Ａ〜２１Ｈ、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａ〜２２Ｈ、マイク信号処理回路２３、エコーキャンセラ２４、入出力インタフェース２５、Ｄ／Ａコンバータ３１、出力アンプ３２を備える。

入出力インタフェース２５は入出力コネクタ２６から入力される入力音声信号を、エコーキャンセラ２４を介してＤ／Ａコンバータ３１に与える。Ｄ／Ａコンバータ３１は入力音声信号をアナログ変換して、出力アンプ３２に与え、出力アンプ３２は、入力音声信号を増幅してスピーカ３に出力する。スピーカ３は、入力音声信号を音声変換して放音する。

各マイクロホン２Ａ〜２Ｈは、外部からの音声を収音し、収音信号に変換して、入力アンプ２１Ａ〜２１Ｈにそれぞれ出力する。各入力アンプ２１Ａ〜２１Ｈは、収音信号を増幅し、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａ〜２２Ｈに出力する。Ａ／Ｄコンバータ２２Ａ〜２２Ｈは、各収音信号をデジタル変換して、マイク信号処理回路２３に出力する。以下、各マイクロホン２Ａ〜２Ｈで収音され、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａ〜２２Ｈから出力される収音信号をそれぞれ、単に、信号Ａ〜信号Ｈと称する。

図８は、マイク信号処理回路２３の詳細なブロック図である。
マイク信号処理回路２３は、加算器（減算器）２３１Ａ〜２３１Ｈと、セレクト／ミキシング回路２３２と、最大信号強度検出回路２３３とを備える。

加算器２３１Ａには、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａから出力された信号Ａが入力されるとともに、Ａ／Ｄコンバータ２２Ｅから出力された信号Ｅが入力される。加算器２３１Ａは信号Ａから信号Ｅを減算して補正信号Ａを出力する。ここで、信号Ａはマイクロホン２Ａによる収音信号であり、信号Ｅはマイクロホン２Ｅによる収音信号である。前述のようにマイクロホン２Ａとマイクロホン２Ｅとは、中心点Ｏを基準に点対称の位置に配置されているので、それぞれに収音される回り込み音声は略同等である。これにより、信号Ａから信号Ｅを減算することで、この回り込み音声成分を低減させることができる。

同様に、補正信号Ｂは加算器２３１Ｂで信号Ｂから信号Ｆを減算することで生成され、補正信号Ｃは加算器２３１Ｃで信号Ｃから信号Ｇを減算することで生成され、補正信号Ｄは加算器２３１Ｄで信号Ｄから信号Ｈを減算することで生成される。

また、加算器２３１Ｅには、Ａ／Ｄコンバータ２２Ｅから出力された信号Ｅが入力されるとともに、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａから出力された信号Ａが入力される。加算器２３１Ｅは信号Ｅから信号Ａを減算して、補正信号Ｅを出力する。同様に、補正信号Ｆは加算器２３１Ｆで信号Ｆから信号Ｂを減算することで生成され、補正信号Ｇは加算器２３１Ｇで信号Ｇから信号Ｃを減算することで生成され、補正信号Ｈは加算器２３１Ｈで信号Ｈから信号Ｄを減算することで生成される。

これらにより、補正信号Ａ〜補正信号Ｈは、それぞれ回り込み音声成分を低減させることができる。

生成された補正信号Ａ〜Ｈは、セレクト／ミキシング回路２３２と最大信号強度検出回路２３３とに入力される。最大信号強度検出回路２３３は、これら補正信号Ａ〜Ｈの信号強度、すなわち音圧レベルを比較し、最も高い信号強度の補正信号を選択して、この最も高い信号強度の補正信号を選択する情報をセレクト／ミキシング回路２３２に与える。セレクト／ミキシング回路２３２は、最大信号強度検出回路２３３から与えられる選択情報に基づき、入力された補正信号Ａ〜Ｈから、該当する補正信号を選択して、エコーキャンセラ２４に出力する。なお、最大信号強度検出回路２３３は、最も高い信号強度の補正信号を検出し、最大信号強度の補正信号と、この補正信号に隣り合う複数の補正信号とを、選択して、セレクト／ミキシング回路２３２に与えてもよい。さらに、音源が異なる方向に複数ある場合に鑑み、最も信号強度の高い補正信号から順に複数の補正信号を選択して、セレクト／ミキシング回路２３２に与えてもよい。これらの場合、セレクト／ミキシング回路２３２は、選択情報に基づき、該当する複数の補正信号を選択し、ミキシングしてエコーキャンセラ２４に出力する。

このような選択処理を行うことで、ユーザからの発声音とは考え難い、低い信号強度の補正信号を削除するので、さらにＳ／Ｎ比を向上させることができる。

図９はエコーキャンセラ２４の詳細なブロックである。
エコーキャンセラ２４は、適応型フィルタ２４１および加算器２４２を備える。適応型フィルタ２４１は、ＦＩＲフィルタ等のデジタルフィルタを含んでおり、スピーカ３からマイクロホン２Ａ〜２Ｈに至る音響伝搬経路の伝達関数を推定し、推定した伝達関数を模擬するようにＦＩＲフィルタのフィルタ係数を算出する。適応型フィルタ２４１は、この推定したフィルタ係数を用いて擬似回帰音信号を生成し、加算器２４２に出力する。加算器２４２は、マイク信号処理回路２３の出力信号から擬似回帰音信号を減算して、出力音声信号として入出力インタフェース２５に出力する。ここで、伝達関数の推定およびフィルタ係数の算出は、加算器２４２から出力された信号である残差信号を参照信号として適応型フィルタ２４１にフィードバックし、スピーカ３に供給される入力音声信号に基づき適応アルゴリズムを用いて、繰り返し行われる。これにより、伝達関数の推定およびフィルタ係数の設定が最適化される。

このような処理を行うことにより、さらに回り込み音声成分が抑圧され、入出力インタフェース２５に出力される音声信号は、より一層Ｓ／Ｎ比が向上する。

以上のように、本実施形態の放収音装置では、スピーカとマイクロホンとの位置関係を前述のようにすることで、機構的に回り込み音声を低減することができる。また、マイクロホンの設置パターンを前述のようにすることで、各マイクロホンの収音信号に含まれる回り込み音声成分を効果的に抑圧することができ、さらに、エコーキャンセリングを行うことで、回り込み音声成分をより一層抑圧することができる。これにより、出力音声信号に対して、非常に優れたＳ／Ｎ比を実現することができる。

また、マイク信号処理回路２３の構成は、前述の例に限るものではない。
図１０は、マイク信号処理回路２３の他の構成を示すブロック図である。図１０に示すマイク信号処理回路２３は、図８に示したマイク信号処理回路２３に対して、信号合成部分のみが異なるものである。
加算器２３１Ａには、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａから出力された信号Ａが入力されるとともに、Ａ／Ｄコンバータ２２Ｂから出力された信号Ｂが入力される。加算器２３１Ａは信号Ａと信号Ｂとを加算して出力する。同様に、加算器２３１Ｂは信号Ｂと信号Ｃとを加算して出力し、加算器２３１Ｃは信号Ｃと信号Ｄとを加算して出力し、加算器２３１Ｄは信号Ｄと信号Ｅとを加算して出力する。また、加算器２３１Ｅは信号Ｅと信号Ｆとを加算して出力し、加算器２３１Ｆは信号Ｆと信号Ｇとを加算して出力し、加算器２３１Ｇは信号Ｇと信号Ｈとを加算して出力し、加算器２３１Ｈは信号Ｈと信号Ａとを加算して出力する。このように、図８に示すマイク信号処理回路２３は、隣り合う２つのマイクロホンから得られる収音信号同士を加算して出力する。このように、隣接するマイクロホンの収音信号を加算することで、マイクロホンの正面方向、すなわち高い収音感度が設定された方向からの収音信号成分が強められ、他の方向からの収音信号成分が弱められる。これにより、さらに指向性の強い信号が得られる。

さらに、マイク信号処理回路２３の構成は、次に示すようなものであってもよい。
図１１は、他のマイク信号処理回路２３における信号合成部のブロック図である。
この図１１に示すマイク信号処理回路２３も、図８に示したマイク信号処理回路２３に対して信号合成部分のみが異なるものである。
図１１に示すマイク信号処理回路２３は、加算器２３７Ａ〜２３７Ｈ、ディレイ回路２３４Ａ〜２３４Ｈ，２３５Ａ〜２３５Ｈ，２３６Ａ〜２３６Ｈを備える。 信号Ａ〜Ｈは、それぞれディレイ回路２３４Ａ〜２３４Ｈ，２３５Ａ〜２３５Ｈ，２３６Ａ〜２３６Ｈに入力される。例えば、信号Ａは、ディレイ回路２３４Ａ，２３５Ａ，２３６Ａに入力され、他の信号Ｂ〜Ｈも同様に処理される。

各ディレイ回路２３４Ａ〜２３４Ｈ，２３５Ａ〜２３５Ｈ，２３６Ａ〜２３６Ｈは、加算器２３７Ａ〜２３７Ｈに入力される３つの信号が同相になるように、入力された信号を遅延処理する。

加算器２３７Ａはディレイ２３４Ａの出力信号（信号Ａ）と、ディレイ２３５Ｂの出力信号（信号Ｂ）と、ディレイ２３６Ｃの出力信号（信号Ｃ）とを加算して出力する。同様に、加算器２３７Ｂはそれぞれに遅延処理された信号Ｂ、信号Ｃ、信号Ｄを加算して出力し、加算器２３７Ｃはそれぞれに遅延処理された信号Ｃ、信号Ｄ、信号Ｅを加算して出力し、加算器２３７Ｄはそれぞれに遅延処理された信号Ｄ、信号Ｅ、信号Ｆを加算して出力する。さらに、加算器２３７Ｅはそれぞれに遅延処理された信号Ｅ、信号Ｆ、信号Ｇを加算して出力し、加算器２３７Ｆはそれぞれに遅延処理された信号Ｆ、信号Ｇ、信号Ｈを加算して出力し、加算器２３７Ｇはそれぞれに遅延処理された信号Ｇ、信号Ｈ、信号Ａを加算して出力し、加算器２３７Ｈはそれぞれに遅延処理された信号Ｈ、信号Ａ、信号Ｂを加算して出力する。これにより、隣り合う３つのマイクロホンからの収音信号が同相で合算される。この結果、より一層特定方向の信号強度が高くなり、Ｓ／Ｎ比が向上するとともに、前記特定方向への指向性がより一層高められる。なお、加算する信号数は、３つに限るものではなく、さらに多くの信号を加算したり、減算することにより、特定方向のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

なお、図１０、図１１に示すマイク信号処理回路２３では、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａ〜２２Ｈの出力信号Ａ〜Ｈを直接処理する構成を示したが、図８に示すような回路を用いて生成した補正信号Ａ〜Ｈを入力するようにしてもよい。これにより、さらにＳ／Ｎ比が向上される。

第１の実施形態に係る放収音装置の主要部の構成を示す図である。 筐体１の第２面１０Ｂと反射板１３の反射面との距離を示す図である。 第１の実施形態の放収音装置１００を２人のユーザ２０１，２０２が使用する場合を示した図である。 第１の実施形態の放収音装置の他の構成を示す側面図である。 第２の実施形態に係る複数のスピーカを備えた放収音装置１０３の主要部の構成を示す図である。 メッシュ曲板４１を支持部材に用いた放収音装置１０４の主要構成を示す図である。 本発明の実施形態の放収音装置の構成を示すブロック図である。 マイク信号処理回路２３の詳細なブロック図である。 エコーキャンセラ２４の詳細なブロックである。 マイク信号処理回路２３の他の構成を示すブロック図である。 また他のマイク信号処理回路２３における信号合成部のブロック図である。

符号の説明

１００−放収音装置、２００−机、２０１，２０２−ユーザ、３００−放音音声、３０１，３０２−発声音、
１−筐体、１０Ａ−筐体１の第１面、１０Ｂ−筐体１の第２面、１０Ｃ−筐体１の側面、２Ａ〜２Ｈ−マイクロホン、３−スピーカ、４−支持部材、１３，１４，１５−反射板、４１−曲板
２１Ａ〜２１Ｈ−入力アンプ、２２Ａ〜２２Ｈ−Ａ／Ｄコンバータ、２３−マイク信号処理回路、２３１Ａ〜２３１Ｈ，２３７Ａ〜２３７Ｈ−加算器、２３２−セレクト／ミキシング回路、２３３−最大信号強度検出回路、２３４Ａ〜２３４Ｈ，２３５Ａ〜２３５Ｈ，２３６Ａ〜２３６Ｈ−ディレイ、２４−エコーキャンセラ、２４１−適応型フィルタ、２４２−加算器、２５−入出力インタフェース、２６−入出力コネクタ、３１−Ｄ／Ａコンバータ、３２−出力アンプ

Claims (4)

1. 対向する第１面と第２面とを有する筐体と、
   前記筐体の第１面側に設置されたマイクと、
   前記筐体の第２面側の略中心を基準に円周状に設置され、該第２面から前記筐体の外側へ放音する複数のスピーカと、
   前記第２面から前記外側へ所定距離で配置された反射板と、を備え、
   前記反射板と前記第２面とは、前記略中心で接触し、該反射板の反射面と前記第２面との距離は、前記略中心から該第２面の端部にかけて長くなることを特徴とする放収音装置。
2. 前記マイクは、前記第１面に略円周状で該円の中心を基準点として点対称に配置され、且つそれぞれが前記円の中心方向へ指向性の軸を向けて設置された複数の単一指向性マイクロホンからなり、
   該複数の単一指向性マイクロホンが形成する円の中心と、前記複数のスピーカが形成する円の中心とが、前記第１面と前記第２面とに対する同一の垂直線上に位置する請求項１に記載の放収音装置。
3. 前記第２面は、該第２面と前記第１面との距離が、該第２面の中心から該第２面の端部にかけて短くなる形状で形成されている請求項１または請求項２に記載の放収音装置。
4. 前記第２面と前記反射板とを所定距離に離間する支持部は、前記第２面および前記反射板の端部に沿って配置されるメッシュ状部材により形成される請求項１〜請求項３のいずれかに記載の放収音装置。

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