(57)【要約】【課題】超音波から復調した音声によって生じる狭い可聴エリア内の暗騒音レベルを測定し、音声出力中においても暗騒音レベルに応じて音声の出力音量を調整する。【解決手段】音源１からの音声信号を変調器２が変調し、超音波を搬送波とする音声を示す超指向性音声信号を生成する。増幅器３が増幅した超指向性音声信号に基づいてパラメトリックスピーカ４から超音波を放射して復調した音声による音場７を生じさせる。音場７内にマイクロホン５を配置し、超音波を減衰する音響フィルタ９によってマイクロホン５が周囲の超音波を集音しないようにして、暗騒音検出／音量制御器６が音源１からの音声信号を用いてマイクロホン５の出力信号から暗騒音８を抽出し、当該暗騒音８のレベルに応じた音量を有する超指向性音声信号を生成するように変調器２を制御する。【選択図】図１
2007159042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源からの音声信号を変調し超音波を搬送波とする音声を示す超指向性音声信号を生成する変調手段と、前記超指向性音声信号に基づいて音声に復調する超音波を放射するパラメトリックスピーカとを備えた音響装置において、
前記パラメトリックスピーカの放射した超音波から復調した音声の可聴エリア内に配置されたマイクロホンと、
前記マイクロホンの周囲の超音波を減衰する音響フィルタと、
前記マイクロホンから出力された集音信号から暗騒音を抽出し、当該暗騒音のレベルに応じた音量を有する超指向性音声信号を生成するように変調手段を制御する暗騒音検出／音量制御手段と、
を備えたことを特徴とする音響装置。
【請求項２】
暗騒音検出／音量制御手段は、音源からの音声信号とマイクロホンからの集音信号とを入力し、当該集音信号から音声信号を減算して暗騒音を抽出する減算手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の音響装置。
【請求項３】
暗騒音検出／音量制御手段は、マイクロホンから出力された集音信号の可聴音声成分を抽出するローパスフィルタを備え、当該ローパスフィルタの出力信号から暗騒音を抽出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パラメトリックスピーカを利用して、案内音声や警報音などを狭いエリア内のみで聴こえるように放送し、このとき生じる可聴エリア内の暗騒音レベルを測定してパラメトリックスピーカの出力音声の音量を調整する音響装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の音声の音量を制御する装置として、増幅手段によって通知音声信号を増幅して音声出力手段へ出力するとき、マイクロホンの出力信号に基づいて音声出力手段の周囲の騒音レベルを求める騒音レベル測定手段と、騒音レベル測定手段の出力信号に基づいて上記の増幅手段へ増幅率を指定する増幅率指定手段とを備え、一般的なスピーカを使用して通知音声を出力するものがある。その動作は、例えばマイクロホンの出力ピーク値を周囲の騒音レベルとして取り扱い、上記の騒音レベル測定手段を成すピークホールド回路がマイクロホンの出力信号のピーク値を保持する。上記の増幅率指定手段を成す比較部が、閾値とピークホールド回路によって保持されている値とを比較して、同じく増幅指定手段を成す増幅率決定部が比較結果に対応する増幅率を求める。上記の増幅手段を成す増幅器は、増幅率決定部の求めた増幅率を用いて通知音声信号を増幅して、スピーカから出力される通知音声の音量を調整している。
【０００３】
上記のように一般的なスピーカを使用した装置では、スピーカから出力された通知音声が不確定な範囲に拡散して暗騒音と共にマイクに集音されてしまう。そこで、暗騒音と通知音声とを分別して暗騒音レベルを測定するため、スピーカから通知音声を出力する直前の暗騒音レベルをピーク検出回路に保持させ、この暗騒音レベルを基準に通知音声の出力レベルを調整している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１７２６１９号公報（第３，４頁、図１，図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の音響装置は以上のように構成されているので、音声出力中は、マイクロホンが周囲の騒音と共に当該音声を集音してしまうことから、このようなときの暗騒音レベル測定を避けている。そのため音声出力中に周囲の暗騒音レベルが変化したとき、その変化に対応してスピーカの出力音量を調整／制御することができないという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、超音波から復調した音声によって生じる狭い可聴エリア内の暗騒音レベルを測定し、音声出力中においても暗騒音レベルに応じて音声の出力音量を調整する音響装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る音響装置は、パラメトリックスピーカの放射した超音波から復調した音声の可聴エリア内に配置されたマイクロホンと、マイクロホンの周囲の超音波を減衰する音響フィルタと、マイクロホンから出力された集音信号から暗騒音を抽出し、当該暗騒音のレベルに応じた音量を有する超指向性音声信号を生成するように変調手段を制御する暗騒音検出／音量制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、パラメトリックスピーカの放射した超音波から復調した音声の可聴エリア内にマイクロホンを配置し、マイクロホンの周囲の超音波を音響フィルタによって減衰し、暗騒音検出／音量制御手段がマイクロホンから出力された集音信号から暗騒音を抽出して当該暗騒音のレベルに応じた音量を有する超指向性音声信号を生成するように変調手段を制御するようにしたので、可聴エリア内の暗騒音レベルに応じて出力音声の音量を適切に調整することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による音響装置の構成を示す説明図である。この図は、実施の形態１による音響装置の概略構成ならびに当該装置のパラメトリックスピーカ４及びマイクロホン５を設置した様子を示したものである。図示した音響装置は、通知音声などを表す音声信号を出力する音源１、音源１からの音声信号を入力して当該信号を変調して超音波帯域の超指向性音声信号を生成する変調器（変調手段）２、変調器２から出力された超指向性音声信号を増幅する増幅器３、増幅器３によって増幅された信号に基づいて超音波を発生させ、空気中へ放射するパラメトリックスピーカ４、パラメトリックスピーカ４から放射された超音波によって生じる音場（可聴エリア）７内に存在する暗騒音８を集音するマイクロホン５、マイクロホン５の出力信号から暗騒音８を検出して増幅率信号を生成し、この増幅率信号を用いて変調器２の動作を制御する暗騒音検出／音量制御器（暗騒音検出／音量制御手段）６を備えている。
【００１０】
パラメトリックスピーカ４は、聴取者が存在する位置へ、もしくは音場７を生じさせたい所望の位置へ超音波の放射面を向けて設置されている。
マイクロホン５は、パラメトリックスピーカ４から放射された超音波によって生じる音場７の内部であって、該音場７内に存在する暗騒音８を集音することが可能な位置に設置されている。また、マイクロホン５には、当該マイクロホン５が周囲の超音波を集音しないように、自らの集音部分を覆うように例えばウレタン部材から成る音響フィルタ９を装着している。
また、上記の暗騒音検出／音量制御器６は音源１に接続され、音声信号を入力するように構成されている。
【００１１】
図２は、実施の形態１による音響装置の構成を示すブロック図である。図１に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図は、図１に示した音響装置のブロック構成を示したものである。
音源１は、例えば警告や音声案内などの通知音声を表す音声信号１４を発生するもので、このような可聴音声を表す信号を、前述のように変調器２へ出力するように接続されている。
変調器２は、音声信号１４を変調する変調部１１、搬送波として使用する超音波を示す搬送波信号を生成する搬送波生成部１２、変調部１１から出力される音声変調信号と搬送波生成部１２からの搬送波信号と後述する暗騒音検出／音量制御器６から出力された増幅率信号１５とを用いて超指向性音声信号を生成する乗算部１３を備えている。
【００１２】
暗騒音検出／音量制御器６は、前述のようにマイクロホン５と接続され、当該マイクロホン５から出力された集音信号から可聴音声帯域を示す信号のみを通過させるローパスフィルタ２１、ローパスフィルタ２１の出力信号から音源１の音声信号１４を減算する減算部（減算手段）２２、減算部２２の出力信号から暗騒音８のレベルを検出する暗騒音レベル検出部２３、暗騒音レベル検出部２３の出力信号に応じて増幅率信号１５を生成する音量制御部２４から成る。
なお、上記の乗算部１３から出力された超指向性音声信号を増幅器３へ入力するように、当該乗算部１３を有する変調器２と増幅器３が接続されている。また、増幅器３の出力信号によりパラメトリックスピーカ４が駆動されるように、当該増幅器３とパラメトリックスピーカ４が接続されている。
【００１３】
次に動作について説明する。
音源１から出力される音声信号１４は、前述のように変調器２の変調部１１へ入力される。変調部１１は、入力した音声信号１４に、例えば係数の乗算、バイアス値の加算、さらに平方根を求める演算処理などを施して音声変調信号を生成する。搬送波生成部１２は、超音波帯域の搬送波を表す搬送波信号を生成する。
乗算部１３は、変調部１１からの音声変調信号と搬送波生成部１２からの搬送波信号とを入力し、また、暗騒音検出／音量制御器６から増幅率信号１５を入力して、これらの信号の乗算を行う。この乗算処理によって、通知音声と超音波の搬送波とを合成し、また増幅率信号１５の表している増幅率を加味することにより通知音声の出力音量を設定した超指向性音声信号を生成する。
増幅器３は、変調器２詳しくは乗算部１３から出力された超指向性音声信号を、パラメトリックスピーカ４の駆動に要するレベルへ増幅する。パラメトリックスピーカ４は、入力した信号に応じて超音波を発生し、パラメトリックスピーカ４の正面においてビーム状の狭い範囲の音場７が形成されるように放射する。パラメトリックスピーカ４から放射された超音波は、音場７内において可聴音声帯域の音波に自己復調し、狭く限られた可聴エリア内のみで聴こえる通知音声が当該音響装置から出力される。
【００１４】
マイクロホン５は、前述のように音場７の内部であって、音場７に存在する暗騒音８を集音することのできる場所に設置されている。このマイクロホン５の集音部分には前述のように超音波の減衰作用を有する材質から成る音響フィルタ９が備えられ、超音波帯域の例えば２０ｋＨｚ以上の周波数をカットして、主にパラメトリックスピーカ４から放射された超音波を集音しないようにしている。このようにして音場７に存在する可聴音声帯域の暗騒音８などを集音したマイクロホン５から出力される集音信号は、前述のように暗騒音検出／音量制御器６のローパスフィルタ２１へ出力される。ローパスフィルタ２１は、マイクロホン５から入力した音声信号１４をデジタル処理によって超音波帯域等の周波数成分をカットもしくは減衰させ、可聴音声帯域の可聴音声成分から成る集音信号を生成し減算器２２へ出力する。
【００１５】
減算器２２は、前述のように音源１から音声信号１４を入力し、またローパスフィルタ２１から集音信号を入力し、この集音信号から音声信号１４を減算する。この処理は、ローパスフィルタ２１の出力信号即ちマイクロホン５の集音した信号には、可聴音声帯域の信号として暗騒音８と共に音場７に出力された通知音声の成分が含まれているため、当該通知音声を示す成分を除去し、可聴音声帯域の暗騒音８の成分を抽出するものである。減算器２２は、このように通知音声の成分を除去した信号を暗騒音レベル検出部２３へ出力する。
【００１６】
暗騒音レベル検出部２３は、例えば暗騒音８の振幅の大きさを検出し、この大きさを暗騒音８のレベルとして表現した暗騒音レベル信号を生成して音量制御部２４へ出力する。
音量制御部２４は、前述のように暗騒音８のレベルに応じてパラメトリックスピーカ４の出力音声即ち通知音声の音量を設定するもので、予め暗騒音８のレベルに対応させて増幅率を定めており、暗騒音検出部２３からの暗騒音レベル信号に応じた増幅率を表す増幅率信号１５を前述の乗算部１３へ出力する。暗騒音に対して聴き取り可能な音声には、暗騒音よりも概ね１０ｄＢ以上の音量レベルが必要になる。そのため、音量制御部２４は、暗騒音レベル信号よりも１０ｄＢ〜１５ｄＢ程度高い音量レベルを有する通知音声が得られるように増幅率を設定し、当該増幅率を示す増幅率信号１５を出力する。
【００１７】
このように本発明の音響装置は、狭い音場７内の暗騒音８を直接集音するように、音場７内にマイクロホン５を配置し、またマイクロホン５が音場７内の超音波を集音しないように音響フィルタ９を備え、パラメトリックスピーカ４の超音波放射動作によって生じる音場７内の可聴音声を集音するようにしている。また、マイクロホン５の出力信号からローパスフィルタ２１を用いて可聴音声帯域の成分を抽出し、さらにマイクロホン５が音場７内において集音した通知音声の成分を減算部２２を用いて除去して暗騒音８のみを抽出することができることから、音声出力動作中でも、狭い音場７内に存在する暗騒音レベルに応じて随時出力音声の音量を調整している。
【００１８】
以上のように実施の形態１によれば、マイクロホン５の集音部分を。超音波を減衰する音響フィルタ９で覆い、マイクロホン５から出力された集音信号から可聴音声帯域の成分をローパスフィルタ２１によって抽出し、減算器２２によってローパスフィルタ２１の出力信号から音声信号１４を減算して暗騒音８を抽出し、暗騒音８のレベルに応じて出力音声の音量を調整するようにしたので、狭い音場７の内部に存在する暗騒音８のレベルを精度よく集音し、音場７内の暗騒音レベルに応じて出力音声の音量を適切に調整することができるという効果がある。
また、通知音声の出力中に音場７内の暗騒音８のレベルが変化したときでも、その変化した騒音レベルに追随して通知音声の出力音量を調整することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１による音響装置の構成を示す説明図である。
【図２】実施の形態１による音響装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  音源、２  変調器、３  増幅器、４  パラメトリックスピーカ、５  マイクロホン、６  暗騒音検出／音量制御器、７  音場、８  暗騒音、９  音響フィルタ、１１  変調部、１２  搬送波生成部、１３  乗算部、１４  音声信号、１５  増幅率信号、２１  ローパスフィルタ、２２  減算部、２３  暗騒音レベル検出部、２４  音量制御部。
【図１】
2007159042.tif 000003
【図２】
2007159042.tif 000004