(57)【要約】【課題】複雑な構成や信号処理をすることなく、明りょう度の高い拡声を行なう。【解決手段】天井面１１には、複数のホーンマイク１２、１５が分散配置されている。各ホーンマイク１２、１５は、それぞれホーン１３、１６とホーン１３、１６のスロート部に取り付けられたマイク１４、１７から構成されており、カバーエリア（１）、（２）内の音を集音し、カバーエリア外の音は低減するような制限された指向特性を有する。このような複数のホーンマイクで室内を隈無くカバーする。各ホーンマイクからの入力をモニターし、最大入力レベルのホーンマイクを音源位置として検出し、そのホーンマイクからの入力を増幅してスピーカから拡声する。ホーンマイクの開口部に所定の間隔をもって複数のマイクを配置し、簡便なマイクアレイとすることにより、低域から高域まで均一な指向特性を得ることができる。【選択図】図２
2007274131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井又は壁に分散配置された複数の集音装置であって、各集音装置は音響ホーンと該音響ホーンのスロート部に取り付けられたマイクロフォンとを有し、それぞれ所定のエリア内の音を集音するものである複数の集音装置と、
前記複数の集音装置からの入力信号に基づいて音源位置を検出し、音源位置として検出された集音装置からの入力信号を選択する音源位置検出手段と、
該音源位置検出手段により選択された集音装置からの入力信号を増幅する増幅手段と、
該増幅手段により増幅された信号を出力するスピーカと
を有する拡声システム。
【請求項２】
前記集音装置は、さらに、
その音響ホーンの開口部に所定の間隔をもって配置された複数のマイクロフォンと、
前記音響ホーンのスロート部に取り付けられたマイクロフォンからの出力が入力され所定周波数以上の高域を通過するフィルタと、
前記音響ホーンの開口部に配置された複数のマイクロフォンからの出力の和が入力され前記所定周波数以下の低域を通過するフィルタと、
前記高域を通過するフィルタの出力と前記低域を通過するフィルタの出力を加算して出力する加算器と
を有し、
前記所定周波数において前記音響ホーンの指向特性と前記複数のマイクロフォンの指向特性とが略同一とされていることを特徴とする請求項１記載の拡声システム。
【請求項３】
音響ホーンと、
該音響ホーンのスロート部に取り付けられたマイクロフォンと、
前記音響ホーンの開口部に所定の間隔をもって配置された複数のマイクロフォンと、
前記音響ホーンのスロート部に取り付けられたマイクロフォンからの出力が入力され所定周波数以上の高域を通過するフィルタと、
前記音響ホーンの開口部に配置された複数のマイクロフォンからの出力が入力され前記所定周波数以下の低域を通過するフィルタと、
前記高域を通過するフィルタの出力と前記低域を通過するフィルタの出力を加算して出力する加算器とを有し、
前記所定周波数において前記音響ホーンの指向特性と前記複数のマイクロフォンの指向特性とが略同一とされていることを特徴とする集音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンズフリーの拡声システム及び該拡声システムに用いて好適な集音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
話者と聴衆が同じ室内に存在しており、その会場の広さがある程度以上であって肉声だけでは話者の発声内容が十分に聞き取れない場合には、拡声が必要となる。
拡声を行なう場合、明りょうな音を収音するために、通常は、固定のマイクロフォンが設置されており、その位置で話者が音声を発するか、もしくは、話者がマイクロフォンを持ち歩くことが必要であった。
そして、質疑応答のとき等、話者が変わる場合には、質問者が固定マイクの位置まで移動するか、もしくは、マイクを話し手に回す必要があった。
話し手がマイクを持つ場合には、話し手が移動した場合、マイクとスピーカの位置関係が変動し、ハウリングやカラーレーションが発生するおそれがある。そこで、ハウリングが発生しないように、場合によっては、専門オペレータが必要となる。
机上にマイクを固定設置する場合には、室内の催し物形態が変わると、机、椅子の配置と同時に、マイクの配置も変化し、設定をやり直す必要がある。
【０００３】
そこで、マイクロフォンアレイを用いて話し手の声を集音し、拡声してスピーカから出力するようにしたハンズフリーの拡声システムが提案されている（特許文献１及び非特許文献１）。
ハンズフリー拡声システム（オフマイク拡声システム）においては、拡声音のマイクへの回り込みにより、ループが形成され、この音響帰還成分がシステムゲインを決定する。
したがって、ハンズフリー拡声システムにおいては、オフマイク（話し手からある程度の距離が離れた場所にマイクが配置されている状態）で、（１）如何に直接音のみを収音できるか（話し手の声以外の音を収音しない）、及び、（２）如何に拡声音を収音しないか（ハウリングが発生しないように）が問題となる。
マイクロフォンアレイを用いたハンズフリー拡声システムは、話し手の位置を正確に把握し、話し手の位置に集音のビームを絞ることにより、上の２つの点を解決しようとするものである。
【０００４】
図６は、ハンズフリー拡声システムを模式的に示す図である。
話し手５１の発話はマイクロフォンアレイである集音マイク５２で集音され、アンプ５３で増幅された後、スピーカ５４から拡声され、聞き手５５に到達する。
ここで、５６は拡声音の音響帰還成分を示しており、この音響帰還成分５６を低減することが必要とされる。
５７は、マイクロフォンアレイである集音マイク５２の集音ビームを示しており、このようにビームを絞ることにより、話し手５１の声のみを集音し、スピーカ５４からの拡声音を集音しないようにすることができる。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献として以下のものがある。
特許文献２及び特許文献３には、ホーンにマイクロフォンを取り付けたホーンマイクに関する発明が記載されている。
非特許文献２には、ラインマイクロフォン、ホーン形集音器、放物面形集音器、及び、音圧傾度形マイクロフォンについての説明が記載されている。
非特許文献３には、定指向性ホーンに関する説明が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−５５７８４号公報
【特許文献２】特開２００２−４４７７２号公報
【特許文献３】特開２００２−４４７７４号公報
【非特許文献１】小林和則  外５名、「遠隔教育システム音響部へのマイクロフォンアレイ適用に関する検討」、日本音響学会  音楽音響研究会資料MA2002-12、（2002年7月26日）
【非特許文献２】中島平太郎著、「実教理工学全書  オーディオ工学」、実教出版株式会社、1973年6月10日、p.203-205、210-215
【非特許文献３】D.B. KEELE,JR. 「WHAT'S SO SACRED ABOUT EXPONENTIAL HORNS?」 AES Preprint #1038, presented at the 51st AES Convention, May 13-16, 1975
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、マイクロフォンアレイを用いて話者にビームを絞ることによりハンズフリーの拡声システムを実現することが提案されている。
しかしながら、マイクロフォンアレイを用いた拡声システムでは、細いビームを形成する集音ビーム形成部と、そのビームを走査して音源位置を検出する話者位置検出部とが必要となる。
また、マイクロフォンアレイでは、マイクをλ／４の程度のピッチで複数個並べる必要があり、低域から高域まで一定の指向特性を得るためには、各帯域ごとにマイク間隔を設定してマイクを設置し、加えて、マイク個々にディレイ及びレベルを設定制御する必要がある。
そのため、システムの寸法的な規模及び信号処理ブロックの規模が大きくなってしまう。また、メンテナンスの面で、使用マイクの数量が多い、信号処理部が存在するなどの理由で負荷が大きい。さらに、個々のマイクで経時変化もあるため、堅牢性という面でも劣るという問題がある。さらにまた、複数マイク間の特性のばらつきもあり、調整が面倒であり、音質面においても、信号処理を行うため、劣化が大きいという問題がある。
【０００７】
上記非特許文献２に記載されているように、マイクロフォンアレイのように超指向性を有するマイクロフォンとしては、集音器やラインマイクロフォン（ガンマイク）が知られており、これらを使用することも考えられる。
しかしながら、ガンマイク（ライン型）には、上記マイクロフォンアレイと同じデメリットがあり、価格も非常に高価なものとなる。また、高指向性の単体マイクもあるが、価格面で問題がある。
反射鏡型（パラボラ型、ミラー型）を使用する場合には、複雑な信号処理が不要で、システム化が容易であるが、低域の限界周波数を低くするためには、パラボラやミラーの径を大きくする必要があり、かつ、パラボラの焦点位置が周波数に依存する。パラボラの場合、直径９００ｍｍで、理論値に近い焦点距離をとる周波数は、２．４ｋＨｚとなり、音声を対象にしても、数百Ｈｚに対しては効果が得られないという問題がある。
【０００８】
ところで、会議、セミナー、遠隔会議（授業）などにおける拡声システムの場合には、あるエリアに存在する話し手の声が明りょうに収音でき、その他の音が回り込まないことができれば良い。
そこで、本発明者らは、天井に分散配置された複数のマイクロフォンを使用して収音し、音源位置として特定されたマイクロフォンで収音された信号を拡声してスピーカから出力するようにしたハンズフリーの拡声システムを提案している（特願２００５−１９２１４号）。
この提案されているハンズフリー拡声システム（オフマイク拡声システム）の用途においては、収音系の指向特性は、一般的な上記の集音マイクに求められるような超指向性ではなく、収音カバーエリア内に存在する話し手の音声を得ることであり、不必要に１話者へ集音ビームを絞ることは要求されない。すなわち、前記図６中に５８で示すようなカバーエリアを有する指向特性で良い。
【０００９】
このようなハンズフリー拡声システムにおいて、音源（話し手）とマイクの距離が大きくなると、明りょうな収音ができなくなる。これを回避するため、所望の音（所定のエリア内の不特定話者の音声）を効率良く収音し、それ以外の音（他の残響音、反射音、環境音など）は収音せず、オフマイクでも明りょう度を低下させることなく収音することが求められている。
そこで、本発明は、複雑な構成や信号処理を必要とすることなく、ハウリングが発生しにくく明りょう度の高い拡声ができるハンズフリー拡声システム及び該拡声システムに用いて好適な集音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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の拡声システムは、天井又は壁に分散配置された複数の集音装置であって、各集音装置は音響ホーンと該音響ホーンのスロート部に取り付けられたマイクロフォンとを有し、それぞれ所定のエリア内の音を集音するものである複数の集音装置と、前記複数の集音装置からの入力信号に基づいて音源位置を検出し、音源位置として検出された集音装置からの入力信号を選択する音源位置検出手段と、該音源位置検出手段により選択された集音装置からの入力信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段により増幅された信号を出力するスピーカとを有するものである。
また、前記集音装置は、さらに、その音響ホーンの開口部に所定の間隔をもって配置された複数のマイクロフォンと、前記音響ホーンのスロート部に取り付けられたマイクロフォンからの出力が入力され所定周波数以上の高域を通過するフィルタと、前記音響ホーンの開口部に配置された複数のマイクロフォンからの出力の和が入力され前記所定周波数以下の低域を通過するフィルタと、前記高域を通過するフィルタの出力と前記低域を通過するフィルタの出力を加算して出力する加算器とを有し、前記所定周波数において前記音響ホーンの指向特性と前記複数のマイクロフォンの指向特性とが略同一とされているものである。
さらに、本発明の集音装置は、音響ホーンと、該音響ホーンのスロート部に取り付けられたマイクロフォンと、前記音響ホーンの開口部に所定の間隔をもって配置された複数のマイクロフォンと、前記音響ホーンのスロート部に取り付けられたマイクロフォンからの出力が入力され所定周波数以上の高域を通過するフィルタと、前記音響ホーンの開口部に配置された複数のマイクロフォンからの出力が入力され前記所定周波数以下の低域を通過するフィルタと、前記高域を通過するフィルタの出力と前記低域を通過するフィルタの出力を加算して出力する加算器とを有し、前記所定周波数において前記音響ホーンの指向特性と前記複数のマイクロフォンの指向特性とが略同一とされているものである。
【発明の効果】
【００１１】
このような本発明の拡声システム及び集音装置によれば、カバーエリア内の音を効率良く集音し、カバーエリア外の音は低減することができるため、間接音に対して直接音の比率が高い明りょうな集音が可能となる。そして、拡声音の音響帰還成分を低減することができ、また、マイクとスピーカの位置関係が変動しないため、ハウリングが発生しにくいシステムが構築できる。したがって、拡声音のレベルを上げることができ、明りょう度の高い拡声を行うことができる。
また、アレイ形やライン形とは異なり、マイクロフォンを単体で使用することができるため、安定した特性を得ることができる。
さらに、複雑な構成や信号処理部を必要としないため、廉価に構成することができる。
さらにまた、ホーンに加えて、所定の間隔をもって配置された複数のマイクロフォンを併用する場合には、音声帯域における低域から高域まで均一な指向特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の拡声システムの一実施の形態の全体構成を示すブロック図である。
この図において、１は本発明の拡声システムが設備される部屋（会議室やホール）の天井に分散配置された複数（ｍ個）の集音装置（MIC1〜MICm）、５は同じく天井に分散配置された複数（ｎ個）のスピーカ（SP1〜SPn）である。
ここで、この実施の形態では、各集音装置１（MIC1〜MICm）は、音響ホーン（以下、単に「ホーン」と呼ぶ。）とそのスロート部に取り付けられたマイクロフォンを有するホーン形マイクロフォン（以下、単に「ホーンマイク」と呼ぶ。）であり、該ホーンの開口部が天井面に設けられている。
【００１３】
各ホーンマイクMIC1〜MICmは、それぞれの所定のカバーエリア内で発生された音のみを集音するようにその指向特性が制御されており、天井に分散配置されたｍ個のホーンマイク１で全室内（又は、話し手が存在する可能性のある領域）をカバーするようになされている。ホーンの形状としては、指数ホーン、円すいホーン、放物ホーンなど各種のものを使用することができるが、上記非特許文献３に記載されているような、周波数にかかわらず指向特性が一定となるようにされた定指向性ホーンを使用するのが望ましい。
例えば、話者口元（音源）からの距離が１．５ｍ〜２ｍ（天井高で３〜４ｍ）程度であれば、３ｍ四方（□３ｍ）程度のカバーエリア内に存在する話者の声を、明りょうに（ＲＡＳＴＩ（Rapid Speech Transmission Index）値で０．８以上、Ｄ５０で８０％以上）集音することができる。
【００１４】
図２は、前記ホーンマイクのカバーエリアを説明するための図である。
この図において、１１は天井、１２は第１のホーンマイク、１３は第１のホーンマイク１２のホーン、１４は該ホーン１３のスロート部に取り付けられたマイクロフォン、１５は第１のホーンマイクに隣接する第２のホーンマイク、１６は第２のホーンマイク１５のホーン、１７は該ホーン１６のスロート部に取り付けられたマイクロフォンである。
各ホーンマイクのカバーエリアは、各ホーンの指向特性と話し手（音源）との距離から決定される。図示するように、ホーンマイク１２はカバーエリア（１）内の音を集音し、ホーンマイク１５はカバーエリア（２）内の音を集音する。話し手の口元の高さにおいて、各ホーンマイクのカバーエリアにより室内を隈無くカバーするように設定されている。
なお、ホーンの開口寸法が６００ｍｍ程度であれば、５００Ｈｚ以上の周波数において適当な指向特性を得ることができる。
【００１５】
前記複数のスピーカ５（SP1〜SPn）もそれぞれの近傍エリアにのみ拡声するように制限された指向特性を有するものとされており、天井に分散配置されたｎ個のスピーカ５で全室内をカバーすることができるようになされている。
なお、前記複数のホーンマイク１の配置間隔及び前記複数のスピーカ５の配置間隔は、それぞれの指向特性や天井高に応じて決定される。ただし、ホーンマイクとスピーカの間隔はなるべく離れた位置になるように配置することが望ましい。
また、前記スピーカ５は、天井に複数分散配置された構成とする必要はなく、室内の前方に配置されたスピーカと後方の壁面や天井に配置されたスピーカなどとしてもよい。
さらに、前記ホーンマイク１も天井ではなく、部屋の壁面に複数のホーンマイクを分散配置して、所望の領域をカバーするようにしてもよい。
【００１６】
２は、前記複数のホーンマイク１の各ホーンマイク（MIC1〜MICm）からの入力信号のレベルを監視して話者の位置を検知するとともに、入力切替部３及びスピーカ出力調整部４への制御信号を出力する音源位置検出部、３は前記音源位置検出部２からの制御信号に基づいて話者の位置に対応するホーンマイクMICiから入力される信号を選択する入力切替部、４は該入力切替部３で選択された信号を前記複数のスピーカ５にそれぞれ対応したレベルに増幅するとともに、対応するディレイ制御を行って前記複数のスピーカ５（SP1〜SPn）に出力するスピーカ出力調整部である。
【００１７】
前記音源位置検出部２は、前記複数のホーンマイク（MIC1〜MICm）からの入力信号をモニタし、所定レベル以上の入力信号のうち最も入力信号レベルの高いマイクMICiを音源位置（話者の位置）であると判定する。なお、話者が発話を停止し、所定レベル以上の入力信号を有するホーンマイクがないときには、音源位置がないものと判定する。
また、前記音源位置検出部２は、音源位置であると判定されたマイクMICiからの入力信号を前記複数のスピーカ５（SP1〜SPn）から拡声して出力するときに、室内のどの位置においても聴取位置の高さにおける音圧レベルが均一となるように、前記各スピーカ（SP1〜SPn）から出力する信号に対する出力レベルと遅延時間（ディレイ）を設定するための制御信号を前記スピーカ出力調整部４に出力する。
【００１８】
ここで、前記各スピーカからの出力信号レベルについては、話者からの直接音とそのスピーカからの拡声音の和が室内のどの位置でも一定となるようにスピーカの出力レベルを決定する。すなわち、直接音の距離減衰を補うように、音源位置から遠い位置にあるスピーカの出力レベルを制御するものであり、音源位置（ホーンマイクの位置）と各スピーカとの距離に基づいて演算により各スピーカの出力レベルを求めても良いし、予め各音源位置ごとに各スピーカに対応する出力レベルを記録したテーブルを作成しておき、該テーブルを参照することにより各スピーカから出力する信号の出力レベルを決定するようにしても良い。
また、前記ディレイ量は、音源位置から発せられる直接音が各スピーカ位置に到達するのに要する時間に対応する遅延時間をそれぞれのスピーカから出力される拡声信号に付与するものであり、音源位置（ホーンマイクの位置）と各スピーカとの距離に基づいて算出するようにしてもよいし、予め各音源位置ごとに各スピーカまでの遅延時間を記録したテーブルを作成しておき、該テーブルを参照することによりディレイ量を決定するようにしても良い。
【００１９】
前記入力切替部３は、前記音源位置検出部２からの出力信号（音源位置であると検知されたホーンマイクを指定する信号）に基づいて、そのホーンマイクからの入力信号を選択して、スピーカ出力調整部４に出力する。
前記スピーカ出力調整部４は、前記入力切替部３により選択された入力信号に対して、前記音源位置検出部２から供給される制御信号に基づいて、前記複数のスピーカ５それぞれに出力する信号を指定された出力レベルまで増幅するとともに指定されたディレイ量に対応する遅延を付与する。
ここで、話者が発話を停止したときは、前記音源位置検出部２から音源位置を指定する信号が出力されなくなり、前記入力切替部３は入力信号を前記スピーカ出力調整部４に出力しない。
そして、他の話者が発話を開始したときは、前記音源位置検出部２は、該新しく発話を開始した話者の近傍のホーンマイクMICjを音源位置であると判定し、該ホーンマイクを識別する信号を前記入力切替部３に出力する。これにより、今度は、ホーンマイクMICjからの入力信号が前記スピーカ出力調整部４に供給され、該ホーンマイクMICjが音源位置であるときの出力レベルを有し、対応するディレイを施された拡声信号が各スピーカ５から出力されることとなる。
【００２０】
なお、複数の話者が同時に発声しており、音源が複数ある場合には、同時に複数系統の拡声を行うようにすることもできる。以下、２系統の拡声を行う場合について説明する。複数のホーンマイク（MIC1〜MICm）からの入力信号をモニタし、所定レベル以上の入力信号が２本のマイクMICi、MICjにある場合に、この２本のマイクMICi、MICjに音源が位置すると判定し、MICi、MICjをオンとする（MICi、MICjからの信号を選択する）。また、MICi付近にいた話者が発話を停止し、MICiに所定レベル以上の入力信号がなくなった場合は、その位置の音源がなくなったものと判断し、MICiをオフとする。さらに、音源がなくなったと判断された後に、他のホーンマイクMICkに所定レベル以上の入力信号があった場合には、そのマイクに音源位置が移動又は新たな音源が発生したと判定し、新たにMICkをオンとする。
複数の音源がある場合は、該複数の音源位置に対応するホーンマイクごとに、上述した１系統の場合と同様に、室内のどの位置においても音圧レベルが均一となるように各スピーカの出力レベルとディレイ量を制御して拡声を行う。この場合には、前記入力切替部３において、複数（例えば、２個）のホーンマイクからの入力信号を選択し、複数系統の入力信号を処理することのできる前記スピーカ出力調整部４において、それぞれの入力信号に対して、各スピーカに出力する信号のレベルとディレイ量を制御し、両系統の出力信号を加算して各スピーカに出力すればよい。
【００２１】
このように、本発明の拡声システムによれば、特定の話し手に集音のビームを絞るのではなく、ホーンマイクのカバーエリア内にいる話し手の声を均一に集音するとともに、カバーエリア外の音は低減することができ、明りょう度の高い拡声をすることができる。
【００２２】
上述した拡声システムの集音系においては、集音装置を取り付ける場所の許容寸法によって、ホーンのマウスサイズ（開口寸法）と奥行きが決定される。ホーンのサイズが決定されると、そのホーンにて制御できる低域の限界周波数が決まる。
定指向性ホーン＋マイクロフォンという構成のみで、所望の指向角を得ようとするときは、次の式（１）が用いられる（非特許文献３のp.18）。
Ｆ＝Ｋ／θＸ      ・・・（１）
ここで、
Ｆ：低域の限界周波数（Ｈｚ）
Ｋ：定数（２５０００）
θ：所望の指向角（°）
Ｘ：ホーンマウス部の幅（ｍ）
【００２３】
上記式（１）からすると、定指向性を指向角９０°で５００Ｈｚ（低域の限界周波数）以上で得ようとした場合、どの程度のホーンサイズとなるかというと、
Ｘ＝２５０００／（９０°×５００Ｈｚ）＝０．５６ｍとなる。
実際、ＪＢＬ(TM)２３５２定指向性ホーンなどでは、マウスサイズが５５９×４５７ｍｍ、奥行き２５４ｍｍで−６ｄＢになる角度が、９０°、５０°で、低域の限界周波数６３０Ｈｚを実現している。但し、この周波数以下では、９０°、５０°は満足されない。
例えば、２００Ｈｚまで指向角度８０°を実現しようとすると、ホーン開口部は１．６ｍの大きな寸法が必要となり、天井などに配置することは現実的ではない。
【００２４】
そこで、本発明の拡声システムの第２の実施の形態について説明する。
この実施の形態は、寸法的に許容できるところまではホーンにて指向角を制御して、一定の指向特性を有する高音域を集音し、このホーンで指向特性を制御できない低音域において、低音域の指向性が制御されたマイクロフォンアレイを使用して、該低音域を集音することによって、低域から高域まで均一な指向特性を得ることができる集音装置を用いるものである。
図３は、本発明の第２の実施の形態における集音装置の構成を示す図である。
この図に示すように、この実施の形態の集音装置２１は、ホーンマイク２２とマイクロフォンアレイ２６を有している。前述と同様に、ホーンマイク２２はホーン２３とそのスロート部に取り付けられたマイクロフォン２４から構成されており、マイクロフォン２４で集音された音声信号は所定周波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２５を介して加算器３１の一方の入力に印加される。マイクロフォンアレイ２６は、所定の間隔をもって配置された複数のマイクロフォン２７，２８及び２９で構成されており、各マイクロフォン２７〜２９からの出力は加算されて、前記所定周波数以下の信号を通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）３０に入力され、ＬＰＦ３０の出力は前記加算器３１の他方の入力に供給される。前記加算器３１からは前記ホーンマイク２２で集音された高域の信号と前記マイクロフォンアレイ２６で集音された低域の信号の和の信号が出力され、これがこの集音装置２１の出力として、前記図１における音源位置検出部２及び入力切替部３に入力されることとなる。
前述のように、ホーン２３のホーンサイズが０．５６ｍであれば、５００Ｈｚで９０°の指向角を得ることができ、後述するように、マイクロフォンアレイ２６により、同じく５００Ｈｚで９０°の指向角を得ることができる。前記ＨＰＦ２５を介してホーンマイク２２により集音された５００Ｈｚ以上の信号を得、前記ＬＰＦ３０を介してマイクロフォンアレイ２６で集音した５００Ｈｚ以下の信号を得ることにより、低域から高域まで均一の指向特性で集音することができる。
【００２５】
一般的に、マイクロフォンアレイの使い方としては、上述した従来技術のように、１つの音源にビームを絞り、その音だけを集音することを目的としており、その際には、低域の指向特性を絞るために、アレイ長は、最低、周波数の波長分が必要となる。例えば、５００Ｈｚにて音源に焦点を当てるためには、６８ｃｍ（＝34000/500）以上の長さが必要となる。
しかし、本発明のハンズフリー拡声システムのように、オフマイクで所定のエリアの集音をする、また、拡声音（スピーカ出力）の帰還分を低減することを目的とする場合には、音源に焦点をあてるのではなく、適当な広さをもった指向角を持てばよく、その場合、アレイ長は短くてすみ、さらに、遅延時間やレベルの制御の必要もない。よって、複数並べたマイク出力を単純加算するだけで、所望の指向特性を得ることが可能である。
【００２６】
図４は、無指向性マイクロフォンを３個、１４．５ｃｍ間隔で並べたときの５００Ｈｚにおける指向特性を示すポーラパターンである。ここでは、３個のマイク出力をレベル及びディレイの制御なしに単純加算のみしている。
このパターンによれば、−６ｄＢを満足する角度は９０°（片側４５°）となっていることがわかる。
ちなみに、２００Ｈｚとした場合のマイク間隔は０．３４ｍとなり、マイクロフォンアレイの全長は０．６８ｍとなる。システム天井は６０ｃｍを単位としており、十分に実用的なサイズのものとなる。
このように、マイクロフォンアレイのメリットが出ていることが確認できる。
【００２７】
図５は、前記集音装置２１におけるホーンマイクとマイクロフォンアレイの配置例を模式的に示す図である。
この図において、４０はホーン、４１はホーン４０のスロート部に取り付けられたマイクロフォン、４２〜５０はマイクロフォンアレイを構成するマイクロフォンであり、ホーンの開口部に平面的に３行×３列に配置されている。
なお、マイクロフォンアレイを構成するマイクロフォンの個数及び配置はこの図に示した例に限られることはなく、個々の場合に応じて任意に変更することができる。例えば、図５における４３，４５，４６，４７及び４９のみを設けて、１行×１列の十文字に配置しても良い。この場合は、会議の形態などにより聞き手の配列方向が、例えば東西方向と南北方向と変わる際に、それぞれ対応する列又は行のマイクを切替・選択して、集音することで対応できる。こうすることでマイクロフォンの個数を少なくして装置の簡略化等が可能となる。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、音源に焦点を結ぶことを目的としないがゆえに、ホーンとマイクロフォンアレイのそれぞれのメリットを活かして集音装置の指向性を制御することが可能となり、寸法形状的にも、コスト的にも、現実性の高い集音装置を構成することが可能となる。  
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の拡声システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の拡声システムにおける集音装置のカバーエリアについて説明するための図である。
【図３】本発明の拡声システムに使用する集音装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】マイクロフォンアレイの指向特性の一例を示す図である。
【図５】本発明の集音装置における各マイクロフォンの配置例を示す図である。
【図６】ハンズフリー拡声システムについて説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：集音装置、２：音源位置検出部、３：入力切替部、４：スピーカ出力調整部、５：スピーカ、１１：天井面、１２，１５：ホーンマイク、１３，１６：ホーン、１４，１７：マイクロフォン、２１：集音装置、２２：ホーンマイク、２３：ホーン、２４：マイクロフォン、２５：ＨＰＦ、２６：マイクロフォンアレイ、２７，２８，２９：マイクロフォン、３０：ＬＰＦ、３１：加算器、４０：ホーン、４１〜５０：マイクロフォン
【図１】
2007274131.tif 000003
【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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