(57)【要約】  【課題】  対象物の位置方向をより精密に検出することができるとともに、対象物の検出範囲をより限定しない対象物検出装置等を提供する。  【解決手段】  スピーカアレイ２に音声信号を入力し、マイクアレイ３から音声信号を入力する機能を備え、探査用音声信号を生成してスピーカアレイ２に入力する探査用信号生成部２６と、音声ビーム及び集音ビームの焦点合わせを行う第１及び第２ビーム調整部１３，２３と、これらのビームの焦点を重ならせるように制御する指向性制御部１６１と、スピーカアレイ２から音声が出力されてから焦点位置で反射してマイクアレイ３に入力されるまでの探査時間を計時するタイマ１６３と、探査時間にマイクアレイ３からの音声信号に探査用音声信号の成分が含まれるかを探査する信号処理部２５と、探査用音声信号の成分が含まれる場合に、音声ビームの経路に対象物があると判断する位置検出部１６２を備えた音声会議装置１である。【選択図】  図３
2007078545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカアレイに音声信号を入力するとともに、マイクアレイから音声信号を入力する機能を備え、
探査用音声信号を生成して前記スピーカアレイに入力する信号生成部と、
スピーカアレイからの音声ビームの焦点合わせを行う第１ビーム調整部と、
マイクアレイの集音ビームの焦点合わせを行う第２ビーム調整部と、
音声ビームの焦点と集音ビームの焦点を重ならせるように第１及び第２ビーム調整部の焦点合わせを制御する指向性制御部と、
スピーカアレイから音声が出力されてから焦点位置で反射してマイクアレイに入力されるまでの探査時間を計時する計時部と、
前記探査時間に、マイクアレイから入力された音声信号に前記探査用音声信号の成分が含まれるかを探査する探査部と、
前記探査部によって前記探査用音声信号の成分が含まれると検出された場合に、スピーカアレイから焦点までの音声ビームの経路に対象物があると判断する判断部と、
を備えたことを特徴とする対象物検出装置。
【請求項２】
前記判断部は、音声ビームのスピーカアレイからの出力タイミング、マイクアレイへの探査用音声信号の成分の入力タイミング及び音声ビームの出力方向とを用いて、前記対象物の位置を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の対象物検出装置。
【請求項３】
前記信号生成部は、非周期的なパルス列を探査用音声信号として生成する、ことを特徴とする請求項２に記載の対象物検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の対象物検出装置を用いた音声会議装置であって、
前記信号生成部は、探査用音声信号として可聴音の周波数成分から成る音声信号を生成し、
前記判断部は、前記対象物として会議出席者を検出する、
ことを特徴とする音声会議装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スピーカアレイからの音声ビーム及びマイクアレイからの集音ビームを用いて対象物の検出を行う対象物検出装置及び音声会議装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スピーカから出力した音声をマイクロフォンで集音し、集音した音声信号を用いて、障害物や人等の対象物を検出する対象物検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、車両の周囲に位置する障害物を検出して運転者に提示する運転支援装置が記載されている。この運転支援装置では、可聴帯域の信号波を送信器（無指向性スピーカ）が広角度に送信する。障害物に当たり反射したこの信号波を複数の受信器（マイク）が配列されて成る受信器アレイ（マイクアレイ）が検出する。
【０００３】
このマイクアレイの各マイクで検出した信号波に対して位相補正を行う。すなわち、運転支援装置は、検出領域を複数に区分し、この区分領域からの音声が各マイクに入力されるまでの各遅延時間を各区分領域に応じて記憶する。そして、運転支援装置は、各マイクで検出した信号波に対して対応する区分領域に応じた遅延時間を付与することで位相補正を行う。この位相補正は、全区分領域分だけ行われる。
【０００４】
運転支援装置は、位相補正後の各信号を重ね合わせて合成する。これによって、対応する区分領域からの音声成分についてのみ、各信号の位相が合致して強められる。一方、その他の音声成分については位相が合わずに弱められる。このため、対応する区分領域からの音声に特化して集音する（指向性を持つ）集音ビームを形成し、これによって、この区分領域からの音声に特化して集音することができる。
【０００５】
運転支援装置は、この各区分領域の集音ビームを用いて、各区分領域の音声を集音してこの集音した各音声の強度を示す強度分布を生成する。そして、運転支援装置は、この強度分布において強度が強い位置に障害物があると検出する。この様にして、従来の運転支援装置では障害物の有無及び障害物の位置を検出することができる。
【特許文献１】特開平１０−２００３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の対象物検出装置では、無指向性スピーカを用いて可聴帯域の信号波を広角度に送信する。そして、各区分領域の音声を集音ビームで集音することで、各区分領域の検出音声の強度が取得され、この強度が高い区分領域に障害物等の対象物が位置すると検出される。このため、障害物で反射した音声が障害物のある区分領域の他の区分領域に回りこみノイズとなる。この様な、探査する区分領域の他の領域からのノイズを集音してしまうマルチパスによって、障害物の検出を正確に行うことができない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、対象物をより正確に検出することができる対象物検出装置及び音声会議装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明では以下の手段を採用している。
【０００９】
（１）本発明は、スピーカアレイに音声信号を入力するとともに、マイクアレイから音声信号を入力する機能を備え、探査用音声信号を生成して前記スピーカアレイに入力する信号生成部と、スピーカアレイからの音声ビームの焦点合わせを行う第１ビーム調整部と、マイクアレイの集音ビームの焦点合わせを行う第２ビーム調整部と、音声ビームの焦点と集音ビームの焦点を重ならせるように第１及び第２ビーム調整部の焦点合わせを制御する指向性制御部と、スピーカアレイから音声が出力されてから焦点位置で反射してマイクアレイに入力されるまでの探査時間を計時する計時部と、前記探査時間に、マイクアレイから入力された音声信号に前記探査用音声信号の成分が含まれるかを探査する探査部と、前記探査部によって前記探査用音声信号の成分が含まれると検出された場合に、前記スピーカアレイから焦点までの音声ビームの経路に対象物があると判断する判断部と、を備えたことを特徴とする対象物検出装置である。
【００１０】
上記本発明の構成によれば、信号生成部によって、探査用音声信号が生成されてスピーカアレイに入力される。このスピーカアレイからの探査用音声信号の音声（探査用音声）の焦点合わせが第１ビーム調整部によって行われる。これとともに、マイクアレイからの集音ビームの焦点合わせが第２ビーム調整部によって行われる。ここで、この音声ビーム及び集音ビームの焦点は重なるように指向性制御部によって制御される。
【００１１】
対象物が音声ビームの出力方向に位置する場合に、この対象物に音声ビームが反射するが、焦点位置の近傍であれば、この反射音が集音ビームによって集音される。探査部によって、マイクアレイから入力された音声信号に探査用音声信号の成分が含まれるかが探査される。そして、探査部によって探査用音声信号の成分が含まれると検出された場合に、スピーカアレイから焦点までの音声ビームの経路に対象物があると判断される。
【００１２】
この様に、従来技術のように無指向性スピーカではなくスピーカアレイを用いて音声ビームを出力するため、探査範囲外の領域（方向）に音声が出力されず、探査範囲外の反射音がマイクに周り込むマルチパスを効果的に防止することが可能となる。
【００１３】
また、スピーカアレイから出力した音声が焦点位置で反射してマイクアレイに入力されるまでの探査時間が、計時部によって計時される。そして、探査部によって、計時時間に限って、マイクアレイから入力された音声信号に探査用音声信号の成分が含まれるかが探査される。これによって、焦点位置を越えた位置で反射した反射音をマイクアレイで受信してしまい、対象物を誤検出してしまうことが防止される。
【００１４】
（２）本発明は、上記対象物検出装置において、前記判断部は、音声ビームのスピーカアレイからの出力タイミング、マイクアレイへの探査用音声信号の成分の入力タイミング及び音声ビームの出力方向を用いて、前記対象物の位置を検出する。
【００１５】
この構成によれば、音速及び上記出力タイミングと入力タイミングを用いてスピーカアレイやマイアレイからの対象物の距離を測定することが可能となる。また、音声ビームの出力方向によって対象物の位置方向を測定することが可能となる。このため、対象物の距離及び位置方向から対象物の位置を検出することが可能となる。
【００１６】
（１）で上述したように、無指向性スピーカを用いる従来技術と比較して、対象物の位置方向をより正確に測定することが可能である。また、対象物の距離も正確に測定することができるため、従来より正確に対象物の検出位置を測定することが可能となる。
【００１７】
（３）本発明は、上記対象物検出装置において、前記信号生成部は、非周期的なパルス列を探査用音声信号として生成する。これによって、判断部が探査用音声信号の成分の入力タイミングを取得することが容易になる。すなわち、周期的なパルス列が探査用音声信号として用いられると、所定周期（例えば１周期）ずれた位置からのパルス形状が開始位置からのパルス形状と同様になる。このため、マイクアレイからの探査用音声信号の入力開始タイミングの誤検出が行われ易い。
【００１８】
一方、非周期的なパルス列が探査用音声信号として用いられると、ずれた位置からのパルス形状も開始位置からのパルス形状とは異なることになるため、探査用音声信号の成分の入力タイミングの取得が周期的なパルス列の探査用音声信号を用いる場合と比較して容易になる。
【００１９】
（４）本発明は、上記対象物検出装置において、請求項１〜３の何れかに記載の対象物検出装置を用いた音声会議装置であって、信号生成部は、探査用音声信号として可聴音の周波数成分から成る音声信号を生成し、判断部は、前記対象物として会議出席者を検出することを特徴とする音声会議装置。
【００２０】
上記本発明の構成によれば、信号生成部によって、探査用音声信号として可聴音の周波数成分から成る音声信号が生成される。この探査用音声によって会議出席者の位置方向が検出される。音声会議装置は、可聴音を出力するための構成は通常備える。本発明では、可聴音の周波数成分から成る音声信号が用いられるため、音声会議装置が通常備える可聴音を出力する構成を用いて探査用音声を出力することが可能となる。また、可聴音は直進性が弱いが、スピーカアレイによって音声ビームとして出力されるため、この直進性の弱さを補うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スピーカアレイを用いて音声ビームを出力するため、探査範囲外に音声が出力されず、探査範囲外の反射音を集音してしまうマルチパスを効果的に防止することができる。また、スピーカアレイから出力した音声信号が焦点位置で反射してマイクアレイに入力されるまでの計時時間に限って、マイクアレイから入力された音声信号に探査用音声信号の成分が含まれるかが探査される。これによって、焦点位置を越えた位置で反射した反射音をマイクアレイで受信してしまうマルチパスを効果的に防止し、対象物を誤検出してしまうことを防止することができる。
【００２２】
上述のように、探査範囲の他の領域（方向）での反射音のマルチパスを効果的に防止することができるとともに、焦点位置を越えた位置での反射音のマルチパスを効果的に防止することができるため、対象物の検出の正確さを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１〜図６を参照して本発明の実施形態である音声会議装置について詳細に説明する。音声会議装置１は、遠隔地にある他の（相手方の）音声会議装置１（区別するために相手方装置１´と記載する）との間で通話信号の送受信を行うことで、本音声会議装置１のユーザ（会議出席者ｈ）と相手方装置１´を使用する相手方話者との間で音声会議を行うための装置である。
【００２４】
図１は、音声会議装置１を上方から見た外観及び音声会議用音声の伝搬及び集音範囲を示す図である。本図では、音声会議装置１は、会議机上に配置されることで、着座した会議出席者ｈの頭部近傍の高さ位置で配置されている。なお、本図において、音声会議装置１の前方側を−Ｙ側、後方側をＹ側、右側をＸ側、左側を−Ｘ側と記載する。
【００２５】
音声会議装置１は、長尺の略直方体状である筐体１Ａを備え、この筐体１Ａの−Ｙ側の上段にスピーカアレイ２を備える。なお、スピーカアレイ２は筐体１Ａに内蔵されているため、本来外観視できないが、同図では、説明の便宜のため透視的に記載している。また、同様に説明の便宜のため、スピーカアレイ２を−Ｙ側ではなくＹ側に記載している。
【００２６】
スピーカアレイ２は、長尺方向に亘ってライン状に配列された８個のスピーカユニットＳＰ（ＳＰ１〜ＳＰ８）から成る。各スピーカユニットＳＰは−Ｙ側に放音面が位置する様に配置され、スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ８に音声信号が入力されると、スピーカアレイ２から音声ビームが−Ｙ方向に向かうように出力される。このスピーカアレイ２からの音声ビームは、相手方装置１´から受信した相手方通話者の音声を内容とする。
【００２７】
各スピーカユニットＳＰに入力する音声信号に付加する遅延時間によって、スピーカアレイ２からの音声ビームの指向性（指向方向及び指向範囲）を制御することができる。すなわち、各スピーカユニットＳＰからの音声が同タイミングで焦点Ｐに到達するような遅延時間（図中の太字矢印で示す時間）を各スピーカユニットＳＰに入力する各信号に付加する。これによって、焦点Ｐに音声ビームを指向させるように焦点合わせを行うことができる。
【００２８】
この様にして、スピーカアレイ２からの音声ビームを会議出席者ｈ（ｈ１〜ｈ３）を含む狭い指向範囲で指向させることで、会議出席者ｈのみに対して会議用音声を提供することができる。すなわち、会議出席者ｈの他の者に対する会議用音声の音漏れを効果的に防止することができ、会議室ではなく通常のオフィスルームで遠隔地との間で音声会議を行っても、オフィスルームの会議出席者の他の者の業務を妨げない。
【００２９】
また、筐体１Ａの−Ｙ側の下段、すなわちスピーカアレイ２の下段にはマイクアレイ３が配設されている。なお、マイクアレイ３は筐体１Ａに内蔵されているため、本来外観視できないが、同図では、説明の便宜のため透視的に記載している。また、正確にはスピーカアレイ２がマイクアレイ３の上側に重なって位置するが、同図では、説明の便宜のためスピーカアレイ２とマイクアレイ３とが水平方向で並列するように図示する。
【００３０】
マイクアレイ３は、長尺方向に亘ってライン状に配列された８個のマイクＭ（Ｍ１〜Ｍ８）から成る。各マイクＭは集音側が−Ｙ側に向くように配置されている。マイクアレイ３は、所定の探査位置への指向性を持たせた集音ビームによって探査位置の音声に特化して音声を集音することができる。すなわち、音声会議装置１は、探査位置からの音声が各マイクＭに至るまでの各遅延時間を記憶し、各マイクＭで集音した音声信号に対して対応する遅延時間で位相調整を行う。この位相調整によって、探査位置からの音声成分については、各マイクＭで集音した音声信号同士の位相が一致することになる。
【００３１】
一方、探査位置から離れた位置からの音声成分については、位相調整後の各マイクＭで集音した音声信号同士の位相が不一致になる。このため、各マイクＭで集音した音声信号同士を位相調整後に重ね合わせて合成することにより、探査位置からの音声成分が強められ、探査位置から離れた位置に由来する音声成分ほど弱められる。これによって、マイクアレイ３によって、探査位置の音声に特化して音声を集音することができる。
【００３２】
本音声会議装置１では、会議出席者ｈの位置に集音ビームの焦点合わせが行われる。これによって、会議出席者ｈの音声のみに特化して集音することができ、環境音等のノイズを集音してしまうことによって会議出席者ｈの音声が聴こえにくくなることが効果的に防止される。
【００３３】
また、会議出席者ｈが複数居る場合、例えば同図のように３人の会議出席者ｈ１〜ｈ３が居る場合には、この３人の会議出席者ｈ１〜ｈ３の位置（位置Ｐ１〜Ｐ３）に集音ビームの焦点合わせを行う。そして、音声会議装置１は、集音した位置Ｐ１〜Ｐ３の各音声の強度を比較して、強度に応じて位置Ｐ１〜Ｐ３の各音声の重み付けをつけて加算合成する。
【００３４】
この加算合成後の音声信号は、音声会議装置１から相手方装置１´に出力される。これによって、相手方装置１´には、会議出席者ｈの音声に特化した通話音声を送信することができる。この様にして、ノイズ成分によって会議出席者ｈの音声が聴こえにくくなることを効果的に防止し、本音声会議装置１と相手方装置１´との間で好適に音声会議を行わせることができる。
【００３５】
上述したように、本実施形態では、音声会議装置１を用いて相手方装置１´との間で音声会議を行うときに、スピーカアレイ２から会議出席者ｈの位置に焦点Ｐが合うように音声ビームが出力される。また、会議出席者ｈの位置に集音ビームの焦点合わせを行う。このために、音声会議装置１は、音声会議前に、会議出席者ｈ（対象物）の位置を音声会議前に予め検出する処理（位置検出処理）を行う。音声会議装置１は、この位置検出処理によって取得した会議出席者ｈの位置を用いて音声ビーム及び集音ビームの焦点合わせを行う。
【００３６】
以下図２を用いて、音声会議装置１の実行する位置検出処理を説明する。図２は、位置検出処理が実行されている場合の音声ビームの伝搬範囲及び集音ビームの集音範囲を示す図である。音声会議装置１はスピーカアレイ２から探査用音声を音声ビームとして出力する。ここで、位置検出処理では、スピーカアレイ２からの音声ビームの焦点Ｐの位置及びマイクアレイ３の集音ビームの焦点位置が重なるように焦点合わせが行われる。
【００３７】
これによって、音声ビームの出力方向に会議出席者ｈが居る場合には、この会議出席者ｈに音声ビームが反射して集音ビームによって集音される。このスピーカアレイ２からの探査用音声の出力タイミングからマイクアレイ３による探査用音声の入力タイミングとを用いて、下記式（１）により会議出席者ｈから音声会議装置１の前方側面までの距離Ｌ１を測定することができる。
【００３８】
距離Ｌ１＝時間ｔ１／２×Ｃ・・・式（１）
なお、時間ｔ１は探査用音声の出力タイミングからマイクアレイ３による探査用音声の入力タイミングまでの時間であり、Ｃは音速である。
【００３９】
そして、音声ビームの出力方向と距離Ｌ１を用いて、会議出席者ｈの位置を検出することができる。この様にして、スピーカアレイ２によって音声ビームを出力し、この音声ビームの反射音を集音ビームで集音することで、会議出席者ｈの位置検出を行う。このため、音声ビームの伝播範囲（探査範囲）外に音声が出力されず、探査範囲外の反射音を集音してしまうマルチパスを効果的に防止することができる。
【００４０】
また、位置検出処理では、音声会議装置１は音声ビームの焦点Ｐで反射した反射音声が集音されるまでの探査時間ｔ２を下記式（２）を用いて算出する。そして、この探査時間ｔ２内でのみマイクアレイ３からの入力信号に探査用音声の成分が含まれるか判断される。これによって、焦点Ｐで焦点した後に更に前方（同図の−Ｙ方向）に伝播した音声ビームが会議出席者ｈの他の物や者に反射し、この反射音が集音されるマルチパスを防止することができる。
【００４１】
ｔ２＝Ｌ２／Ｃ×２・・・式（２）
なお、Ｌ２は、各マイクＭのうち最も焦点Ｐに遠いマイクＭの位置から焦点Ｐまでの距離である。最も焦点Ｐに遠いマイクＭを基準としたのは、最も焦点Ｐに遠いマイクＭで焦点Ｐからの反射音が入力された状態でなければ、各マイクＭからの各入力信号を位相調整して加算合成することで、焦点Ｐに指向性を持つ集音ビームを形成することができないからである。
【００４２】
上述したように、会議出席者ｈの検出範囲は、音声会議装置１と焦点Ｐとの間の領域に限定される。もっとも、音声会議装置１と焦点Ｐとの間の領域であっても、集音ビームによって集音されるため、焦点Ｐから離れる程集音しにくくなる。このため、会議出席者ｈの位置が焦点Ｐの近傍位置である場合に有効な位置検出方法である。
【００４３】
上述した様な位置検出方法が、焦点Ｐの位置を探査領域内（会議出席者が着座する可能性のあるエリア）で移動させながら実行される。これによって、探査領域内において会議出席者の位置を検出することができる。なお、同図では焦点Ｐは奥行き方向の位置を維持しながら左右方向にスライドする様に移動されているが、奥行き方向の位置を移動させてもよい。上述したように、焦点Ｐから離れる程集音しにくくなるため、この構成によると、より正確に会議出席者ｈの位置を検出することができる。
【００４４】
図３は、図１で示す音声会議装置１の構成を概略的に示すブロック図である。装置本体１Ａには、相手方装置１´からの受信音声を出力するための構成として、スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ８の他に、入出力インタフェース１１、エコーキャンセラ１２、遅延部１３、Ｄ／Ａ（digital/analog）コンバータ１４及びアンプ１５及びコントロール部１６を備える。
【００４５】
入出力インタフェース１１は、接続端子１７に接続された通信ケーブル（図略）等を介して、この通信ケーブルに接続された相手方装置１´との間でデジタル音声信号の送受信を行う。エコーキャンセラ１２は、相手方装置１´から入出力インタフェース１１を介して受信した通話音声信号（受信音声信号）が入力される。エコーキャンセラ１２は、この入力信号を用いて、スピーカアレイ２から出力されてマイクアレイ３に帰還されるエコー成分を擬似した擬似信号を生成する。そして、エコーキャンセラ１２は、マイクアレイ３から入力した音声信号（後述）から擬似信号を除去することでエコー成分を除去する。
【００４６】
遅延部１３は、本願発明の第１ビーム調整部に対応し、スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ８の個数分だけ（８個）設けられている。以下、それぞれの遅延部１３を区別する場合には、スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ８のうち対応するものと同様の数字を添え字として付す。例えば、スピーカユニットＳＰ１に対応する遅延部１３は、遅延部１３−１と記載する。遅延部１３−１〜１３−８は、それぞれＤ／Ａコンバータ１４に受信音声信号を入力する。
【００４７】
遅延部１３−１〜１３−８は、それぞれエコーキャンセラ１２から受信音声信号が入力される。遅延部１３−１〜１３−８には、それぞれ遅延時間Ｄ１〜Ｄ８が設定されている。遅延部１３−１〜１３−８は、入力された受信音声信号を遅延時間Ｄ１〜Ｄ８だけ遅延させて、Ｄ／Ａコンバータ１４を介して対応するアンプ１５に入力することで、音声ビームの焦点合わせを行う。すなわち、入力した受信音声信号に付与する遅延時間Ｄ１〜Ｄ８の値によって、遅延部１３−１〜１３−８は音声ビームの焦点Ｐが会議出席者ｈの位置になるように焦点合わせを行う。
【００４８】
遅延時間Ｄ１〜Ｄ８の値によって音声ビームの指向性が制御される原理を説明する。各スピーカユニットからは放射状（円形）に伝播するように音声が出力される。各遅延時間Ｄ１〜Ｄ８を同じ時間とし、各スピーカユニットからの各音声が同時に出力されると、互いに平行に向かって伝播する成分のみが位相が一致して強め合う。そして、この他の方向に伝播する成分は隣接するスピーカユニットＳＰからの音声同士で干渉し合って打ち消される。これによって、スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ８からの合成音声は音声ビームとなる。この音声ビームは正面方向に指向するとともに、焦点Ｐでのビーム幅がスピーカユニットＳＰ１−スピーカユニットＳＰ８間の距離と略同幅になる。
【００４９】
これに対して、各遅延時間Ｄ１〜Ｄ８を同じ時間とするのではなく、各スピーカユニットＳＰからの音声が焦点Ｐに同時にかつ所定のビーム幅で到達するような遅延時間（例えば図１の太字矢印で示す遅延時間）に遅延時間Ｄ１〜Ｄ８を設定することで、焦点Ｐに焦点するように制御することができる。
【００５０】
Ｄ／Ａコンバータ１４は、遅延部１３の個数だけ設けられている。これらのＤ／Ａコンバータ１４（１４−１〜１４−８）は、それぞれ対応する遅延部１３から遅延時間の付与された受信音声信号が入力される。Ｄ／Ａコンバータ１４−１〜１４−８は入力された受信音声信号をデジタル信号からアナログ信号に変換して対応するアンプ１５に入力する。
【００５１】
アンプ１５は、入力された音声信号の信号レベルを増幅する。アンプ１５は、スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ８に対応する個数だけ設けられている。以下、それぞれのアンプ１５を区別する場合には、スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ８のうち対応するものと同様の数字を添え字として付す。
【００５２】
アンプ１５−１〜アンプ１５−８は、遅延部１３−１〜１３−８からＤ／Ａコンバータ１４（１４−１〜１４−８）を介して受信音声信号が入力される。アンプ１５−１〜アンプ１５−８は、入力された受信音声信号の信号レベルを増幅して対応するスピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ８に入力する。これによって、スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ８から受信音声信号の音声が放音され、相手方装置１´からの相手方の話声が放音される。
【００５３】
コントロール部１６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等の記憶部、操作部等のユーザインタフェース等を備える。メモリに記憶されたプログラムを実行することで、コントロール部１６は例えば音声会議装置１´との間の通話等、音声会議装置１の各部の動作を制御する。例えば、コントロール部１６は、位置検出処理を実行することで、会議出席者ｈの位置を検出する。そして、コントロール部１６はこの検出した位置に音声ビームが焦点となるような遅延時間Ｄ１〜Ｄ８を算出して遅延部１３−１〜１３−８に設定する。
【００５４】
また、音声会議装置１は、相手方装置１´に会議出席者ｈの音声信号を出力するための構成として、マイクアレイ３及び上記構成に加えて、マイクアンプ２１、Ａ／Ｄ変換部２２、集音ビーム形成部２３、バンドパスフィルタ２４及び信号処理部２５を備える。
【００５５】
マイクアンプ２１は、マイクアレイ３の各マイクＭで集音した音声の各信号がマイクアレイ３から入力され、この各入力信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換部２２は、マイクアンプ２１から入力された増幅後の各アナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部２２は変換後の各デジタル信号を集音ビーム形成部２３に入力する。
【００５６】
集音ビーム形成部２３は、本願発明の第２ビーム調整部に対応し、位相補正部２３１及び加算部２３２を備える。位相補正部２３１は、Ａ／Ｄ変換部２２から入力した各デジタル信号の位相調整を行い、加算部２３２は位相補正後の各デジタル信号を加算合成する。この位相調整は、上述したように、探査位置からの音声が各マイクＭに至るまでの遅延時間Ｄ１１〜Ｄ１８を用いて行われる。これによって、入力信号のうち探査位置からの音声成分の位相を合致させ、その他の成分の位相を不一致にさせることができる。
【００５７】
このため、加算合成後の各デジタル信号は、探査位置からの音声成分のレベルが強められ、その他の成分のレベルは弱められることになる。これによって、探査位置からの音声に特化して音声を集音することができる集音ビームが形成される。この探査位置は、上述したように、会議出席者ｈの位置とされる。
【００５８】
集音ビーム形成部２３は、複数チャンネル用意され（ここでは、集音ビーム形成部２３Ａ〜２３Ｃの３チャンネル）、各チャンネル２３Ａ〜２３Ｃは会議出席者ｈ１〜ｈ３の位置に焦点する集音ビームを形成する。この各チャンネル２３Ａ〜２３Ｃによる加算合成後の各音声信号はそれぞれバンドパスフィルタ２４に入力される。
【００５９】
なお、位相補正部２３１は、例えば、シフトレジスタ等の遅延時間バッファメモリ（図略）等で実現される。遅延時間バッファメモリは、Ａ／Ｄ変換部２２から入力した各デジタル信号を格段に記憶するとともに、この記憶された値が位相補正の分だけ遅延させて読み出されて加算部２３２に入力される。これによって、所定の遅延時間で位相補正を行うことができるようになっている。また、この位相補正はコントロール部１６によって制御される。すなわち、コントロール部１６は後述する位置検出処理によって会議出席者ｈの位置を検出し、この検出位置を焦点位置とする集音ビームを形成するように位相補正を制御する。
【００６０】
バンドパスフィルタ２４は、入力した音声信号に対して、人の音声の周波数帯域の他の周波数帯域をカットするためのフィルタ係数を畳み込み演算して信号処理部２５（本願発明の探査部に対応）に入力する。これによって、人の音声の周波数帯域の成分のみが抽出されて信号処理部２５に入力される。
【００６１】
信号処理部２５には、会議出席者ｈ１〜ｈ３それぞれの位置に特化して集音された各音声信号が各チャンネル２３Ａ〜２３Ｃからバンドパスフィルタ２４を介して入力される。信号処理部２５は、入力された各音声信号のレベルを比較し、このレベル比に応じた重み付けで、各音声信号を加算合成する。信号処理部２５は、加算合成後の音声信号（送信音声信号）をエコーキャンセラ１２に入力する。これによって、発言している会議出席者ｈ１の位置の音声信号を送信音声信号に多く反映させることができる。なお、信号処理部２５は、例えばＤＳＰ等で実現される。
【００６２】
エコーキャンセラ１２では、上述した様に、信号処理部２５から入力された通話音声信号から擬似信号を除去することでエコー成分が除去される。このエコー成分の除去後の通話音声信号は、入出力インタフェース１１及び接続端子１７を介して相手方装置１´に送信される。これによって、本音声会議装置１´で集音した音声が相手方装置１´に入力されて、相手方との間で音声会議を行うことができる。
【００６３】
更に、音声会議装置１は、探査用信号生成部２６（本願発明の信号生成部に対応）を備え、この探査用信号生成部２６及び上述した各部の構成を用いて位置検出処理を実行する。以下に位置検出処理における各部の機能を説明する。
【００６４】
コントロール部１６は、記憶したプログラムの実行によって、指向性制御部１６１、位置検出部１６２、タイマ１６３及び位置記憶部１６４として機能する。
【００６５】
指向性制御部１６１は、音声ビームの焦点が所定の探査位置になるように遅延部１３−１〜１３−８それぞれに設定する遅延時間Ｄ１〜Ｄ８を算出して遅延部１３−１〜１３−８に設定する。これとともに、指向性制御部１６１は、音声ビームの焦点位置に重なる位置に集音ビームを焦点させるように位相補正部２３１に設定する遅延時間Ｄ１１〜Ｄ１８を算出して位相補正部２３１に設定する。なお、遅延時間Ｄ１１〜Ｄ１８は集音ビーム形成部２３Ａ〜２３Ｃのうち１チャンネルにのみ設定されればよい。
【００６６】
位置検出部１６２は、本願発明の判断部に対応し、探査用信号生成部２６に探査用音声信号の生成を指示するとともに、タイマ１６３（本願発明の計時部に対応）を作動させて計時を開始させる。位置検出部１６２は、音声ビームをスピーカアレイ２から出力（探査用音声信号を発生）して焦点位置で反射してマイクアレイ３で集音されるまでの時間、すなわち上述した探査時間ｔ２を算出する。そして、位置検出部１６２は、計時開始時から探査時間ｔ２が経過するまでの間だけ信号処理部２５に探査用音声成分の検出を行わせる。これによって、上述したように焦点より奥行き方向に位置する物や者に反射した探査用音声がマイクアレイ３に入力され、会議出席者ｈが居ると誤検出されることが効果的に防止される。
【００６７】
また、位置検出部１６２は、信号処理部２５が探査用音声成分を検出したときに、検出開始タイミングの通知を受ける。位置検出部１６２は、探査用音声信号の発生時から探査用音声成分の検出の通知時までの時間を時間ｔ１として、上述した式（１）を用いて、会議出席者ｈから音声会議装置１の前方側面までの距離Ｌ１を算出する。
【００６８】
なお、距離Ｌ１の算出において、時間を無視できる程の軽微な時間であるため、探査用音声信号の生成からスピーカアレイ２に入力されるまでの時間、及びマイクアレイ３に探査用音声が入力されて探査用音声成分が信号処理部２５で検出されるまでの時間が無視される。しかしながら、無視できない程長時間である場合にはこの時間分補正を行った上で距離Ｌ１を算出してもよい。
【００６９】
位置検出部１６２は、算出した距離Ｌ１と音声ビームの出力方向とを用いて会議出席者ｈの位置検出を行う。位置検出部１６２は検出した位置を位置記憶部１６４に記憶させる。なお、位置検出処理の終了後には、指向性制御部１６１は、検出した位置に音声ビーム及び集音ビームを焦点させるような遅延時間Ｄ１〜Ｄ８，Ｄ１１〜Ｄ１８を算出して、遅延部１３及び位相補正部２３１に設定する。これによって、会議出席者ｈ１の位置に音声ビームが焦点するとともに集音ビームが焦点し、会議出席者ｈ１の位置に指向性を持たせて音声ビームを出力することができるとともに、会議出席者ｈ１の位置からの音声に特化して集音することができる。このため、相手方装置１´を用いる相手方との間で好適に音声会議を行うことができる。
【００７０】
探査用信号生成部２６は、位置検出部１６２の指示によって、探査用音声信号を生成して各遅延部１３−１〜１３−８に入力する。この探査用音声信号は、可聴音の周波数成分から成る。これによって、音声会議装置１が音声会議を行うために通常備えるスピーカアレイ２やＤ／Ａコンバータ１４の構成を用いて探査用音声を出力することができる。なお、可聴音は直進性が悪いが、この直進性の悪さはスピーカアレイ２によって音声ビームとして出力されることで補うことができる。
【００７１】
また、探査用音声信号は、非周期的なパルス列で構成される。この非周期的なパルス列の生成方法の一例を以下に説明する。図４は、探査用音声信号の生成方法を説明するための図である。まず、探査用信号生成部２６は、波形ａ１で示すような連続的した波形のデジタル音声信号（搬送波信号）を生成する。探査用信号生成部２６は、搬送波信号とともに、擬似乱数系列ｂ１を発生させる。この擬似乱数系列ｂ１は、例えばＭ系列やゴールド符号等を用いた２値の乱数である。
【００７２】
そして、探査用信号生成部２６は擬似乱数系列ｂ１で搬送波信号をオンオフ（振幅変調）して、探査用音声信号ｃ１を生成する。具体的には、探査用信号生成部２６はクロックタイミングの到来時に擬似乱数を発生する。クロック周期は例えば１秒間隔であり、同図において、太字矢印の位置がクロックタイミングを示す。通常、探査用信号のマイクアレイ３への入力タイミングの検出時刻精度は、クロック周期によって決まり、クロック周期の１／１０程度となる。
【００７３】
すなわち、探査用信号生成部２６は擬似乱数として「０」か「１」の二つの値のいずれかを発生する。「０」を発生したときには、搬送波信号ａ１のレベルが０に変調され、「１」を発生したときには、搬送波信号ａ１のレベルは変更されない。これによって探査用音声信号ｃ１が生成される。同図の例では、擬似乱数系列ｂ１は「００１１０１０１１」であり、探査用音声信号ｃ１は、この「１」の期間のパルスで構成されたパルス列となる。なお、この探査用音声信号の周波数は例えば９００〜７ｋＨｚである。もっとも周波数はスピーカユニットＳＰ間の幅や、スピーカアレイ２の全長によって好ましい値が変わる。また、時間長さは、擬似乱数の系列長によって好ましい寸法が変わり、誤検出防止や検出タイミングの精度等を確保できる程度の長さがあり、かつ探査時間をできるだけ短く抑えることができるように長すぎないことが好ましい。
【００７４】
探査用信号生成部２６で生成された探査用音声信号は、遅延部１３に入力される。遅延部１３では、音声ビームを探査位置に焦点させるための遅延時間Ｄ１〜Ｄ８が付与され、遅延時間が付与された音声信号はＤ／Ａコンバータ１４−アンプ１５を介してスピーカアレイ２に入力される。
【００７５】
スピーカアレイ２から出力された音声ビームは、音声ビームの経路に会議出席者ｈが居る場合には、この会議出席者ｈに反射してマイクアレイ３に集音される。各マイクＭで集音された各信号はマイクアンプ２１−Ａ／Ｄ変換部２２を介して集音ビーム形成部２３に入力される。なお、各信号は遅延時間Ｄ１１〜Ｄ１８が設定されているチャンネルに入力される。集音ビーム形成部２３は、設定された遅延時間Ｄ１１〜Ｄ１８で入力された各信号の位相調整を行って、位相調整後の各信号を加算合成することで、焦点Ｐからの音声に特化して集音する集音ビームを形成する。集音ビーム形成部２３は、加算合成後の音声信号をバンドパスフィルタ２４に入力する。
【００７６】
バンドパスフィルタ２４は、探査用音声の周波数帯域の他の成分をカットするフィルタ係数が設定される。バンドパスフィルタ２４は入力した音声信号をこのフィルタ係数で畳み込み演算して、信号処理部２５に入力する。これによって、入力した音声信号のうち探査用音声の周波数帯域の成分のみを抽出して信号処理部２５に入力することができる。
【００７７】
信号処理部２５は、バンドパスフィルタ２４から入力した音声信号の中に探査用音声の成分が含まれるかを探査する。上述した様に、非周期的なパルス列が探査用音声信号として用いられているため、探査用音声のマイクアレイ３への入力タイミングの検出が容易かつ正確になる。図５は、探査用音声の入力タイミングの検出方法を示す図である。
【００７８】
信号処理部２５は、探査用音声信号のパルス波形ａ２と入力した音声信号の波形ｂ２とを比較することで探査用音声成分を検出する。すなわち、コントロール部１６は探査用音声信号のパルス波形ａ２が探査用信号生成部２６から通知され、コントロール部１６はこのパルス波形ａ２を信号処理部２５に通知する。信号処理部２５は、通知されたパルス波形ａ２と、バンドパスフィルタ２４から入力された音声信号のパルス波形ｂ２とを比較してゆき、両パルス波形ａ２，ｂ２が一致した場合に探査用音声成分を検出したと判断する。
【００７９】
同図（ａ）は、仮に探査用音声信号が周期的なパルス列である場合に、パルス波形ａ２とパルス波形ｂ２とを比較する様子を示す図である。同図（ｂ）は非周期的なパルス列である本実施形態の場合に、パルス波形ａ２とパルス波形ｂ２とを比較する様子を示す図である。なお、点線の位置がクロックタイミングであり、各クロックタイミングから波形の一致の比較が開始される。
【００８０】
パルス列が周期的である場合には、（ａ）で示すように、探査用音声成分の開始時点のクロックタイミングＴ１から半周期ずれた時点のクロックタイミングＴ２では、両パルス波形ａ２，ｂ２の形状は一致しない。しかしながら、一周期ずれたクロックタイミングＴ３では、両パルス波形ａ２，ｂ２は一致してしまう。このため、探査用音声成分の開始位置がクロックタイミングＴ１であるのかクロックタイミングＴ３であるのかの判断が困難である。
【００８１】
一方、探査用音声信号が非周期的なパルス列で構成される場合には、（ｂ）で示すように、探査用音声成分の開始時点Ｔ１からのパルス波形ｂ２のみがパルス波形ａ２と合致し、ずれた時点からのパルス波形ｂ２とパルス波形ａ２とは一致しない。このため、探査用音声成分の開始時点を検出することが容易であり、正確に開示時点を検出することができる。
【００８２】
信号処理部２５は、波形の一致の開始時点を探査用音声の入力タイミングとしてコントロール部１６に通知する。上述したように、コントロール部１６は、通知された探査用音声の入力タイミング及び探査用音声の出力タイミングを用いて会議出席者ｈの位置を算出する。
【００８３】
図６は、図３で示す音声会議装置１の実行する位置検出処理を示すフローチャートである。この位置検出処理は、コントロール部１６を構成する操作部を用いてユーザが位置検出処理の実行を指示した場合に実行される。まず、指向性制御部１６１は、上述した遅延時間Ｄ１〜Ｄ８を算出して、遅延部１３−１〜１３−８に設定することで音声ビームの焦点合わせを行う（Ｓ１）。これとともに、指向性制御部１６１は、上述した遅延時間Ｄ１１〜Ｄ１８を算出して、位相補正部２３１に設定することで集音ビームの焦点合わせを行う（Ｓ２）。
【００８４】
この後、位置検出部１６２は、探査用音声信号の生成を探査用信号生成部２６に指示し（Ｓ３）、これとともにタイマ１６３を用いて計時を開始する（Ｓ４）。探査用信号生成部２６は探査用音声信号を生成して遅延部１３−Ｄ／Ａコンバータ１４−アンプ１５を介してスピーカアレイ２に入力する。位置検出部１６２は、信号処理部２５に探査用音声成分の検出を開始させる（Ｓ５）。
【００８５】
位置検出部１６２は、探査用音声の入力タイミングが信号処理部２５から通知されたかどうかを判断する（Ｓ６）。探査用音声の入力タイミングが通知された場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、位置検出部１６２は入力タイミング及び探査用音声の出力タイミング（探査用音声信号の発生タイミング）を用いて上述した方法によって会議出席者ｈ１の位置を算出し、位置記憶部１６４に記憶させる（Ｓ７）。
【００８６】
この後、位置検出部１６２は、指向性制御部１６１に音声ビーム及び集音ビームの焦点位置が探査領域の全ての方向に移動されたかを判断させる（Ｓ８）。全ての方向に焦点位置が移動されたと指向性制御部１６１が判断した場合には（Ｓ８でＹＥＳ）、位置検出部１６２は本処理を終了させる。一方、全ての方向に焦点位置が移動されていないと指向性制御部１６１が判断した場合には（Ｓ８でＮＯ）、位置検出部１６２は本処理をステップＳ１に戻し、ステップＳ１では焦点が別の位置に変更される。
【００８７】
一方、位置検出部１６２は、探査用音声の入力タイミングが信号処理部２５から通知されてないと判断した場合には（Ｓ６でＮＯ）、探査時間ｔ２が経過したかどうかを判断する（Ｓ９）。探査時間ｔ２が経過したと判断していない場合には（Ｓ９でＮＯ）、位置検出部１６２は本処理をステップＳ６に戻し、探査時間ｔ２が経過したと判断した場合には（Ｓ９でＹＥＳ）、位置検出部１６２は上述したステップＳ８を実行する。
【００８８】
上述した位置検出処理によって、本実施形態では、マイクアレイ３の集音ビームの焦点とスピーカアレイ２の音声ビームの焦点とが重なるように指向性制御部１６１によって制御される。そして、スピーカアレイ２から探査用音声のビームが出力され、この音声ビームの経路に会議出席者ｈが居る場合には、この会議出席者ｈに反射した探査用音声がマイクアレイ３によって集音される。この探査用音声の入力及び出力タイミングと音声ビームの出力方向によって、会議出席者ｈの位置が位置検出部１６２によって検出される。これによって、従来技術に比較して、より会議出席者ｈの位置検出を正確に行うことができる。
【００８９】
すなわち、無指向性スピーカを用いて広角度に探査用音声が出力する従来技術とは異なり、スピーカアレイ２を用いて音声ビームを出力する。このため、、探査範囲外に音声が出力されず、探査範囲外の反射音を集音してしまうマルチパスを効果的に防止することができる。また、スピーカアレイ２から出力した音声信号が焦点位置で反射してマイクアレイ３に入力されるまでの計時時間に限って、マイクアレイ３から入力された音声信号に探査用音声信号の成分が含まれるかが探査される。これによって、焦点位置を越えた位置で反射した反射音をマイクアレイで受信してしまい（マルチパス）、会議出席者ｈを誤検出してしまうことを防止することができる。
【００９０】
上述のように、探査範囲の他の領域（方向）での反射音のマルチパスを効果的に防止することができるとともに、焦点位置を越えた位置での反射音のマルチパスを効果的に防止することができるため、会議出席者ｈの位置検出の正確さを向上させることができる。
【００９１】
本実施形態は、以下の変形例を採用することができる。
【００９２】
（１）本実施形態では、スピーカユニットＳＰの個数は８個であるが、この個数に限定されず、音声ビームの指向性及びビーム幅を制御できるだけの個数が少なくとも配設されていればよい。
【００９３】
（２）本実施形態では、本発明の対象物検出装置を音声会議装置に適用しているがこれに限定されず、対象物を検出する機能を備えた装置であれば本発明を適用することができる。例えば、本発明は、車両の周囲に位置する障害物を検出して運転者に提示する運転支援装置等に適用されてもよい。
【００９４】
（３）本実施形態では、スピーカユニットＳＰをライン状に配列したスピーカアレイ２やマイクＭをライン状に配列したマイクアレイ３を用いているが、本発明はこのスピーカアレイ２及びマイクアレイ３の構成に限定されない。例えば、マトリクス状、ハニカム状、円形状等に配列されたスピーカユニットＳＰやマイクＭを備えたスピーカアレイ２やマイクアレイ３が用いられても良い。この場合には、対象物の高さ方向の位置等も検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】音声会議装置１を上方から見た外観及び音声会議用音声の伝搬及び集音範囲を示す図である。
【図２】図２は、位置検出処理が実行されている場合の音声ビームの伝搬範囲及び集音ビームの集音範囲を示す図である。
【図３】図１で示す音声会議装置１の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】探査用音声信号の生成方法を説明するための図である。
【図５】探査用音声の入力タイミングの検出方法を示す図である。
【図６】図３で示す音声会議装置の実行する位置検出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
１−音声会議装置    １´−相手方装置    ２−スピーカアレイ    ３−マイクアレイ    １３−遅延部（第１ビーム調整部）    １６−コントロール部    １６１−指向性制御部    １６２−位置検出部（判断部）    １６３−タイマ（計時部）    ２３（２３Ａ〜２３Ｃ）−集音ビーム形成部（第２ビーム調整部）    ２５−信号処理部（探査部）    ２６−探査用信号生成部（信号生成部）    ｃ１−探査用音声信号    ｈ（ｈ１〜ｈ３）−会議出席者    Ｐ−焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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