(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号をスピーカに入力して発生する音を聴取点に設けたセンサーで検出することにより、スピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間を測定する遅延時間測定装置において、
パルス信号発生時刻から最初の正及び負のピーク値を検出するまでの時間を測定し、該正及び負のピーク検出時間の中間時間をスピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間とすることを特徴とする遅延時間測定装置。
【請求項２】
各スピーカから放射された音が同時に聴取点に到達するようにしたオーディオ装置において、
パルス信号をスピーカに入力してから聴取点に設けたセンサーが最初の正及び負のピーク値を検出するまでの時間を測定し、該正及び負のピーク検出時間の中間時間をスピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間とし、同様にして全スピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間を測定する遅延時間測定部、
各スピーカに入力するオーディオ信号を、前記遅延時間のうち最大遅延時間と該スピーカから聴取点までの遅延時間との差分に応じた時間遅延するオーディオ信号遅延回路、
を備えたことを特徴とするオーディオ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遅延時間測定装置及びオーディオ装置に係わり、特に、スピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間を測定する遅延時間測定装置並びに各スピーカから放射された音が同時に聴取点に到達するようにしたオーディオ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数のスピーカを備えたオーディオ装置、例えば、フロント側左／右及びリア側左／右にスピーカを有する車載用オーディオ装置において、各スピーカから主たる聴取者であるドライバの耳元までの距離が相違する。図４は車室内におけるスピーカの配置例であり、フロント側左右ドアにフロント側Ｌチャンネル用のスピーカＳＰFL、フロント側Ｒチャンネル用のスピーカＳＰFRが設けられ、リアトレイＲＴＲの左右にリア側Ｌチャンネル用のスピーカＳＰRL、リア側Ｒチャンネル用のスピーカＳＰRRがそれぞれ設けられており、各スピーカからドライバの耳元までの距離が異なる。尚、図４において、ＨＤＬはハンドル、ＤＳは運転席、ＡＳは助手席、ＲＳは後部座席である。
【０００３】
スピーカから聴取点までの距離が異なると、各スピーカから同時に音を発生してもドライバの耳に音が到達する時間が異なり、快適な音楽を楽しむことができない。このため、各スピーカから聴取点までの遅延時間を測定し、かつ、遅延時間のうち最大遅延時間を求め、各スピーカに入力するオーディオ信号を最大遅延時間と該スピーカから聴取点までの遅延時間との差分に応じた時間遅延することにより、各スピーカからの音が同時に聴取点に到達するようにしている。
【０００４】
図５は従来の遅延時間測定装置の構成図であり、▲１▼遅延時間測定の基準となるパルスPLやVOL/TONE制御信号を出力すると共に、マイクロホン検出信号MDTSを取り込んで遅延時間を測定するプロセッサ(CPU)１、▲２▼CPU1からのパルスPLを適量に増幅するアンプ(Amp-a)２、▲３▼オーディオ信号の音量/音質(VOL/TONE)を可変制御するVOL/TONE制御部３、▲４▼スピーカ駆動用のアンプ(Amp-b)４、▲５▼オーディオ信号を入力されて音を車室内空間に放射するスピーカ５、▲６▼聴取位置、例えば、運転席のヘッドレストに設けられ、スピーカから放射された音を検出するマイクロホン６、▲７▼マイクロホンの検出信号MDTSを増幅するアンプ(Amp-C)７を有している。
【０００５】
CPU１から出力するパルスPLはアンプ２→VOl/TONE制御部３→アンプ４を介してスピーカ５に入力し、スピーカは該パルスに応じた音を車室内空間に放射し、マイクロホン６は該音を検出する。アンプ７はマイクロホン検出信号を増幅し、CPU１はA/D端子を介してマイクロホン検出信号を取り込む。CPU１がパルスPLを出力したときのマイクロホン検出信号MDTSは図６のＳFR、ＳRLのようになる。ただし、マイクロホン検出信号ＳFRはフロント側Ｒチャンネル用スピーカＳＰFRにパルスPLを入力した場合、マイクロホン検出信号ＳRLはリア側Ｌチャンネル用スピーカＳＰRLにパルスPLを入力した場合である。
【０００６】
CPU１は、パルスPLの出力と同時に予め定められた時間間隔、例えば0.1msec毎に、A/D端子に入力するマイクロホン検出信号MDTSをサンプリングする。規定のサンプリング回数、例えば、100回(=10msec)を終えれば、サンプリング中で最大電圧値を取得した時間をスピーカ５から聴取点までの遅延時間とする。図６においてｔ1はフロント側Ｒチャンネル用スピーカＳＰFRから聴取位置までの遅延時間、ｔ2はリア側Ｌチャンネル用スピーカＳＰRLから聴取位置までの遅延時間である。尚、上記動作を複数回繰り返して平均値を求め、該平均値を遅延時間とみなすこともできる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロホン検出信号MDTSが図７のＳIDLに示すように時間と共にリニアに減衰する理想的な波形を有している場合には、正確に遅延時間ｔ1を測定できる。しかし、マイクロホン検出信号が図７のＳNOSに示すように外来ノイズなどの影響で２番目以降のピークで最大になると検出誤差を生じる。すなわち、かかる場合、従来の遅延時間測定装置は（ｔ1＋ｔsft)を遅延時間とみなし、ｔsftの検出誤差を発生する。この現象に対応するため、従来は１つのスピーカに対して遅延時間測定を複数回行い、その平均値を遅延時間とすることにより測定精度を高めている。しかし、かかる方法では、測定に長時間必要となる問題がある。
以上から本発明の目的は、１回の測定動作でスピーカから聴取点までの遅延時間を測定でき、しかも、正確に各スピーカからの音が同時に聴取点に到達できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
遅延時間測定部はパルス信号をスピーカに入力し、スピーカは該パルスに応じた音を空間に放射する。聴取点に設けたマイクロホンは該スピーカより放射された音を検出して遅延時間測定部に入力する。遅延時間測定部はパルス信号発生時刻からマイクロホン検出信号より最初の正及び負のピーク値を検出するまでの時間を測定し、該正及び負のピーク検出時間の中間をスピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間とする。マイクロホン検出信号の最大ピーク位置が外来ノイズ等により変化しても、最初の正及び負のピーク検出時刻の中間時刻は変化しない。このため、測定した遅延時間に一定の検出誤差が含まれるが、該検出誤差は全てのスピーカから聴取点までの測定遅延時間に含まれる。従って、各スピーカに入力するオーディオ信号を、遅延時間のうち最大遅延時間と該スピーカから聴取点までの遅延時間との差分に応じた時間遅延するようにすれば、正確に各スピーカからの音を同時に聴取点に到達させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（Ａ）オーディオ装置の構成
図１は本発明のオーディオ装置の要部構成図であり、１１はスピーカであり、フロント側Ｒチャンネル用スピーカ１１FR、フロント側Ｌチャンネル用スピーカ１１FL、リア側Ｒチャンネル用スピーカ１１RR、リア側Ｌチャンネル用スピーカ１１RLを有している。１２は遅延時間測定時に聴取位置、例えば、運転席のヘッドレストに設けられ、各チャンネル用スピーカから放射された音を検出するマイクロホンである。１３はアンプであり、各チャンネル用スピーカ１１FR，１１FL，１１RR，１１RLをそれぞれ駆動するスピーカ駆動アンプ１３FR，１３FL，１３RR，１３RLを有している。１４FR，１４FL，１４RR，１４RLは各チャンネルのオーディオ信号の音量/音質(VOL/TONE)を可変制御する音量／音質制御部である。１５は遅延回路であり、オーディオソース（ＣＤ、ＭＤ、チューナ等）から入力する各チャンネルのオーディオ信号ＡFR，ＡFL，ＡRR，ＡRLを指示された時間遅延して出力する。
【００１０】
１６は遅延時間測定部としてのプロセッサ（CPU）であり、各スピーカから聴取点までの遅延時間を測定し、各チャンネルのオーディオ信号の遅延制御を行う。CPU１６は、▲１▼遅延時間測定の基準となるパルスPL、▲２▼いずれのスピーカにパルスPLを出力するかを選択するスピーカ選択信号SPSL、▲３▼各チャンネルのVOL/TONE制御信号VTCを出力すると共に、▲４▼マイクロホン検出信号MDTSを取り込んで遅延時間を測定する。又、CPU１６は、▲５▼全スピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間を測定後、最大遅延時間を求め、該最大遅延時間と各スピーカから聴取点までの遅延時間との差分ｄFR，ｄFL，ｄRR，ｄRLを演算し、各チャンネルのオーディオ信号ＡFR，ＡFL，ＡRR，ＡRLに付与する遅延時間として遅延回路１５に指示する。
１７はCPUから出力するパルスPLを適量に増幅するアンプ、１８はスピーカ選択信号SPSLが指示するスピーカにパルスPLが入力するように出力経路を切り替える切換回路、１９はマイクロホン１２の検出信号MDTSを増幅するアンプである。
【００１１】
（Ｂ）遅延時間測定原理
遅延時間の測定に際して検出誤差が存在しても、該検出誤差が一定で、かつ、全スピーカから聴取点までの測定遅延時間に含まれていれば、任意の２つの測定遅延時間の差分は検出誤差が零の場合と同じ値になる。そこで、検出誤差が一定で、かつ、全ての測定遅延時間に含まれるようにする。そして、遅延時間のうち最大遅延時間を求めると共に最大遅延時間と各遅延時間の差分を求め、該差分に応じた時間各スピーカに入力するオーディオ信号を遅延する。このようにすれば、各スピーカからの音が同時に聴取点に到達する。
以上より、本発明では、図２（ａ）に示すように、パルス信号PLの発生時刻から最初の正及び負のピーク値を検出するまでの時間ｔp, ｔbを測定し、該正及び負のピーク検出時間の中間時間ｔd
ｔd＝(ｔp+ｔb)/2        (1)
をスピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間とする。尚、ノイズの影響を防止するためにスレショールドレベル±ＶTHを設定し、−ＶTH〜＋ＶTHの範囲内のピークは除外する。
【００１２】
ところで、何らかの理由で図２（ｂ）に示すように、最初の正ピークがスレショールドレベル＋ＶTH以下になることがある。かかる場合には、２番目の正のピーク時刻が検出されてしまい、各スピーカの測定遅延時間に含まれる検出誤差が一定でなくなる。パルスPLが正極性であれば、マイクロホン検出信号MDTSは最初に正ピークを示し、ついで負のピークを示し、以後、交互に正、負のピークを繰り返し最終的に零になる。そこで、負のピーク検出時刻ｔmが正の検出時刻ｔpより早いかチェックし、早ければ、スレショールドレベル以下であっても直前の正ピークＰＫを最初の正ピークとみなし、そのピーク時刻ｔm′を採用する。このようにすれば、全スピーカから聴取位置までの測定遅延時間に含まれる検出誤差を一定にできる。
【００１３】
（Ｃ）遅延時間測定制御
図３はCPU１６による遅延時間測定制御処理フローである。
遅延時間測定に際して、CPU１６はスピーカ選択信号SPSLにより所定のスピーカ(一例としてフロント側Ｒチャンネル用スピーカ１１FR)を選択すると共に、サンプリング回数ＳNを１に初期化する（ステップ１０１）。ついで、Pulse Out端子よりパルスPLを出力する(ステップ１０２）。アンプ１７はこのパルスPLを適量増幅し、切換回路１８はパルスPLをスピーカ選択信号SPSLで指示されたスピーカに応じたVOL/TONE制御回路１４FRに入力し、以後スピーカ駆動アンプ１３FRを介してスピーカ１１FRに入力する。スピーカ１１FRはパルス入力により音を放出し、マイクロホン１２は該音を検出し、アンプ１９は該マイクロホン検出信号MDTSを増幅してCPU１６のA/D端子に入力する。
【００１４】
CPU１６はA/D端子に入力する検出電圧を0.1ms毎にサンプリングし、サンプリング時刻（パルス発生時刻を零とする）とサンプリング値を保存し（ステップ１０３）、サンプリング回数ＳNが所定回数例えば100回になったかチェックし（ステップ１０４）、100＜ＳNであれば、ＳNを歩進して（ステップ１０５）、ステップ１０３以降のサンプリング動作を継続する。
サンプリング回数が100になれば、最初の正のピーク時刻ｔp及び負のピーク時刻ｔmを求める(ステップ１０６）。ついで、次式
ｔd＝（ｔp＋ｔm）／２
により、正ピークと負ピークの中間時刻ｔdを求め、遅延時間とする（ステップ１０７）。以後、全スピーカについて遅延時間を測定したかチェックし（ステップ１０８）、測定してなければステップ１０１以降の処理により次のスピーカから聴取点までの遅延時間を測定する。
【００１５】
全スピーカについて遅延時間の測定が完了すれば、測定遅延時間のうち最大遅延時間を求め（ステップ１０９）、該最大遅延時間と各スピーカから聴取点までの遅延時間との差分ｄFR，ｄFL，ｄRR，ｄRLを演算し、各チャンネルのオーディオ信号ＡFR，ＡFL，ＡRR，ＡRLに付与する遅延時間として遅延回路１５に指示する。これにより、遅延回路１５は各チャンネルのオーディオ信号ＡFR，ＡFL，ＡRR，ＡRLをそれぞれｄFR，ｄFL，ｄRR，ｄRL遅延する。この結果、各チャンネルのオーディオ音は聴取点に同時に到達する。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００１６】
【発明の効果】
以上本発明によれば、測定遅延時間に常に一定の検出誤差を含ませ、かつ、該検出誤差を全てのスピーカから聴取点までの測定遅延時間に含ませることができる。このため、各スピーカに入力するオーディオ信号を、最大遅延時間と該スピーカから聴取点までの遅延時間との差分に応じた時間遅延することにより、正確に各スピーカからの音を同時に聴取点に到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオーディオ装置の要部構成図である。
【図２】本発明の遅延時間測定の原理説明図である。
【図３】本発明の遅延時間測定処理フローである。
【図４】車室内におけるスピーカ配置説明図である。
【図５】従来の遅延時間測定装置の構成図である。
【図６】従来の遅延時間測定説明図である。
【図７】従来の遅延時間検出の問題点説明図である。
【符号の説明】
１１FR・・フロントＲチャンネル用スピーカ
１１FL・・フロントＬチャンネル用スピーカ
１１RR・・リアＲチャンネル用スピーカ
１１RL・・リアＬチャンネル用スピーカ
１２・・マイクロホン
１３・・スピーカ駆動アンプ
１４FR，１４FL，１４RR，１４RL・・音量／音質制御部
１５・・遅延回路
１６・・プロセッサ（CPU）
１７，１９・・アンプ
１８・・切換回路
【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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【図７】
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