(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近傍に音響反射体が存在する状態で、音源からの信号を収音するマイクロホン装置であって、所定の半径の略円弧状に配置された複数個の指向性マイクロホンユニットと、前記指向性マイクロホンユニットから出力される信号を加算する加算手段とを具備し、前記指向性マイクロホンユニットは、指向性を前記略円弧の焦点に向け、前記指向性マイクロホンユニットと前記焦点を含む平面と、前記平面に対して前記音源からのばした垂線との交点を目標点とし、前記目標点と前記指向性マイクロホンユニットとの間に前記焦点が配置されることを特徴とするマイクロホン装置。
【請求項２】
近傍に音響反射体が存在する状態で、音源からの信号を収音するマイクロホン装置であって、略直線状に配置された複数個の指向性マイクロホンユニットと、前記指向性マイクロホンユニットの出力信号において、前記音源から前記指向性マイクロホンユニットまでの距離に応じて減衰した音波の振幅差を補償する複数の信号増幅器と、前記信号増幅器の出力信号において、前記音源から前記指向性マイクロホンユニットまでの距離に応じて音波の到達時間の差を補償する複数の信号遅延器と、前記信号遅延器より出力される信号を加算する加算手段とを具備し、前記指向性マイクロホンユニットは、それぞれの指向性の延長線が一点で交わるように向け、その交点を焦点とし、前記指向性マイクロホンユニットと前記焦点を含む平面と、前記平面に対して前記音源からのばした垂線との交点を目標点とし、前記目標点と前記指向性マイクロホンユニットとの間に前記焦点が配置されることを特徴とするマイクロホン装置。
【請求項３】
前記複数個の指向性マイクロホンユニットが、自動車のサンバイザー面または、天井面に設置ないし内蔵され、音源は運転者又は搭乗者であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のマイクロホン装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のマイクロホン装置を備えた音声認識装置。
【請求項５】
請求項４記載の音声認識装置を備えたカーナビゲーションシステム。
【請求項６】
請求項４記載の音声認識装置を備えた自動車の自動運転システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音源から得られる信号を高Ｓ／Ｎかつ、良好な音声伝達特性で収音することを目的とするマイクロホン装置に関する。また、これを用いた音声認識装置、カーナビゲーションシステム、自動車の自動運転システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高騒音下で目的の音を高Ｓ／Ｎで収音するためのマイクロホン装置として、複数のマイクロホンユニットを直線状に配列して、複数のマイクロホンユニットからの出力信号を加算し、超指向性を得るマイクロホンアレイがある。ここで、Ｓ／ＮのＳは目的音源、Ｎは周囲雑音の音圧感度を示すものとする。
【０００３】
このような機能を持つ従来のマイクロホン装置の構成について、図１９を用いて説明する。図１９はマイクロホンユニット数が５の場合の、従来例のマイクロホン装置の構成である。図１９において、１９１から１９５は第１から第５の単一指向性マイクロホンユニットである。１９６は信号加算手段で、第１から第５の指向性マイクロホンユニット１９１，１９２，１９３，１９４，１９５からの出力信号を入力として信号の加算を行う。このようにして、高騒音下で目的の音を収音することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成のマイクロホン装置では、比較的マイクロホンユニットの近くに音源が存在する場合、良好な収音が困難であるという課題があった。
【０００５】
図２０は、図１９に示す従来のマイクロホンアレイの、距離に対する正面感度特性を示したものである。図１９の第１から第５の指向性マイクロホンユニット１９１から１９５のユニット間隔は、それぞれ５ｃｍ、指向性マイクロホンユニットの向きは、全て図１９左方向に平行に向ける。ｘ軸を図１９の左方向、ｙ軸を図１９の下方向とし、原点を第３の指向性マイクロホンユニット１９３とする。また、正面感度特性とはマイクロホンアレイの中心線に沿う方向の音圧感度のことであり、ここでは音源をｘ軸上原点から１ｍまで移動したときの、距離減衰分を補償した正面感度を示している。
【０００６】
図２０から、音源とマイクロホンとの距離が近づくほど、音圧感度は低下することを示している。このことは、比較的指向性マイクロホンユニットの近くに音源が存在する場合、従来のマイクロホン装置による収音では、十分な収音が困難であることを意味している。特に、音声入力機能付きカーナビゲーション等、自動車に搭載される音声認識装置用マイクロホン装置においては、Ｓ／Ｎ比の上下が直接認識率の上下に影響を与えるため、従来のマイクロホン装置による収音では、十分な音声レベルが得られず、音声認識装置の認識率の低下を招いていた。
【０００７】
音源とマイクロホン装置との距離が近距離になるほど、音声利得が失われるのは、音源から各指向性マイクロホンユニットまでのそれぞれの距離が異なることに原因がある。すなわち、各ユニットに到達した音声信号が、特に高周波数領域において位相差により干渉を起こし、高域の音声信号の感度が低下する。さらに、距離減衰に差が生じることで、各指向性マイクロホンユニットに生じる電圧の波形レベルが不揃いとなり、全帯域で音圧感度が十分得られなくなる。このように、従来マイクロホン装置では近い音が拾いにくくなり、音声認識などの高Ｓ／Ｎが必要とされる収音には適さないという問題がある。
【０００８】
また、図２１は、マイクロホン装置の近傍に複数の反射面がある場合の、音源からマイクロホン出力までの音声伝達特性の一例である。矢印は、３００Ｈｚでのピーク〜ディップの音圧感度振れ幅を示している。この伝達特性は、特に音声認識に用いる場合、フラットであることが望ましいが、図２０では２００〜５００Ｈｚ前後での乱れ、すなわちピークやディップの発生が目立つ。これは各指向性マイクロホンユニットの向きが互いに平行であるため、反射音の影響を受けやすく、特定の周波数の音が打ち消されて伝達特性のディップとなったり、増幅されて伝達特性のピークとなったりすることに因るものである。このように、従来のマイクロホン装置では、近傍に複数の反射面がある場合、音声伝達特性が乱され、音声認識のようなフラットな伝達特性が必要とされる収音には、適さないという問題がある。
【０００９】
以上の問題点に鑑み、本発明は、音声認識装置用等の近距離音源を想定したマイクロホン装置のＳ／Ｎ比向上と、近傍に音響反射体が存在する場合においても音声伝達特性の平滑化を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願の請求項１の発明は、音源からの信号を収音するマイクロホン装置であって、所定の半径の略円弧状に配置され、複数個からなる指向性マイクロホンユニットと、前記指向性マイクロホンユニットから出力される信号を加算する加算手段とを具備し、前記指向性マイクロホンユニットは、指向性を前記円弧の焦点に向け、前記指向性マイクロホンユニットと前記焦点を含む平面に対して前記音源からのばした垂線との交点を目標点とし、前記目標点と前記指向性マイクロホンユニットとの間に前記焦点が配置されることを特徴とするものである。
【００１１】
本願の請求項２の発明は、音源からの信号を収音するマイクロホン装置であって、所定の半径の略円弧状に配置され、複数個の指向性マイクロホンユニットと、前記指向性マイクロホンユニットから出力される信号を加算する加算手段とを具備し、前記指向性マイクロホンユニットと前記焦点を含む平面に対して前記音源からのばした垂線との交点と前記焦点が一致するように配置され、前記指向性マイクロホンユニット近傍に音を反射する音響反射体が存在する場合は、前記指向性マイクロホンユニットの指向性のディップを一律に前記音響反射体の方向に向けることを特徴とするものである。
【００１２】
本願の請求項３の発明は、音源からの信号を収音するマイクロホン装置であって、略直線状に配置され、複数個からなる指向性マイクロホンユニットと、前記指向性マイクロホンユニットの出力信号を前記音源から前記指向性マイクロホンユニットまでの距離に応じて減衰した音波の振幅差を補償する複数の信号増幅器と、前記信号増幅器の出力信号を前記音源から前記指向性マイクロホンユニットまでの距離に応じて音波の到達時間の差を補償する複数の信号遅延器と、前記信号遅延器より出力される信号を加算する加算手段とを具備し、前記指向性マイクロホンユニットは、それぞれの指向性の延長線が一点て交わるように向け、その交点を焦点とし、前記指向性マイクロホンユニットと前記焦点を含む平面に対して前記音源からのばした垂線との交点を目標点とし、前記目標点と前記指向性マイクロホンユニットとの間に前記焦点が配置されることを特徴とするものである。
【００１３】
本願の請求項４の発明は、請求項１乃至３のマイクロホン装置において、複数個の指向性マイクロホンユニットが、自動車のサンバイザー面または、天井面に設置ないし内蔵され、音源は運転者又は搭乗者であることを特徴とするものである。
【００１４】
本願の請求項５の発明は、音声認識装置において、請求項１乃至４のいずれかのマイクロホン装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本願の請求項６の発明は、カーナビゲーションシステムにおいて、請求項５の音声認識装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本願の請求項７の発明は、自動車の自動運転システムにおいて、請求項５の音声認識装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のマイクロホン装置は、略円弧状に複数の指向性マイクロホンユニットを配置する、あるいは音源から前記指向性マイクロホンユニットまでの距離に応じて音波の到達時間の差を補償することにより、音源から直接ユニットに到達する音を、距離減衰や位相差による干渉の影響を受けることなく収音できる。またユニットの向きを工夫することで、マイク近傍に音響反射体が存在するときに、音声反射の影響を小さくすることができる。これにより、Ｓ／Ｎ比の向上、音声伝達特性の平滑化が図られ、特に音声認識機能における認識率を向上させることができる。
【００１８】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるマイクロホン装置について、図１〜図９を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるマイクロホン装置の構成を示したものであり、１０は音源、１１，１２，１３，１４，１５は、第１から第５の単一指向性マイクロホンユニットである。尚、指向性マイクロホンユニットの個数は、５個に限定されるものではない。指向性マイクロホンユニット１１〜１５は所定の半径の略円弧状に配置され、その指向性は円弧の焦点１７に向けられる。また、音源１０と指向性マイクロホンユニット１１〜１５の位置関係は、焦点１７が、音源１０と指向性マイクロホンユニット１１〜１５との間にくるように配置される。本実施の形態では一例として半径１５ｃｍ、第１〜第５の指向性マイクロホンユニット間隔は５ｃｍとしているが、これに限定されるものではなく、第１〜第５の指向性マイクロホンユニット間隔は、焦点を中心として等角度であってもよい。１６は信号加算手段で、第１から第５の指向性マイクロホンユニット１１〜１５の出力信号を加算し、収音する。
【００１９】
図２は、図１のように構成されたマイクロホン装置の正面感度特性を示す。ｘ軸は図１の左方向、ｙ軸は図１の下方向、原点を第３の指向性マイクロホンユニット１３とし、周波数１ｋＨｚを発する音源がｘ軸上を原点から１ｍまで移動したときの、距離減衰分を補償した音圧感度特性である。音源１０と指向性マイクロホンユニット１３との距離が０．１５〜０．２０ｍで、感度は最大となり、それ以上距離が離れるほど音圧感度は低下する。一方、音源１０と指向性マイクロホンユニット１３との距離が０．１５ｍ以下すなわち、音源１０が焦点１７より内側にあると、感度は急激に低下する。従って、十分な音声レベルで収音するには、図１に示すように、焦点１７が、音源１０と指向性マイクロホンユニット１１〜１５との間にくるように、音源１０と指向性マイクロホンユニット１１〜１５を配置することが不可欠である。
【００２０】
図３は、無指向性ユニットのＳ／Ｎ周波数特性を基準に、すなわち全帯域０ｄＢとして換算したときの、図１の本実施の形態のマイクロホン装置と図１９の従来のマイクロホン装置におけるＳ／Ｎ周波数特性を示す。ここで、音源は原点から３０ｃｍの距離のｘ軸上、すなわちマイクロホンアレイの正面に配置した場合である（原点は図１の第３の指向性マイクロホンユニット１３、図１９の第３の指向性マイクロホンユニット１９３とする）。また、複数のノイズ音源が、原点を中心に十分遠方の半径１００ｍの球面上に、一様に存在する拡散音場を仮定している。
【００２１】
図３に示すように、本実施の形態のマイクロホン装置によれば、従来のマイクロホン装置よりも、全体で１〜３ｄＢ程度Ｓ／Ｎ比を向上することができた。さらに１ｋＨｚ以上の高域では、音源から指向性マイクロホンユニットまでの距離差がなくなることで位相干渉がなくなり、音声収音レベルがさらに向上する。
【００２２】
図４は、本実施の形態におけるマイクロホン装置の近傍に音響反射体が存在する場合を示しており、音響反射体４１を除いて図１の構成と同じである。
【００２３】
図５は、図４の場合の話者口元から指向性マイクロホンユニット出力までの音声伝達特性である。図中の矢印は、３００Ｈｚ付近のピーク−ディップの音圧感度振れ幅を示している。図２１に示す従来のマイクロホン装置の特性と比較して、低域２００〜５００Ｈｚ前後での音声伝達特性のピーク−ディップ幅が小さくなり、本実施の形態の方が、音声伝達特性を平滑化できる。
【００２４】
また、音声伝達特性の平滑度は、周波数特性における周波数軸方向７点移動平均と実データとの差を加算した値（パラメータＤ）を評価指標とすると、パラメータＤは次式で示される。音声伝達特性が平滑なほどパラメータＤは小さくなる。
【００２５】
【数１】
0004000697.tif 000002
【００２６】
Ｈ（ω）は周波数ωに対する音声伝達関数、ｍはデータ数である。従来のマイクロホン装置ではＤ＝０．８９９５に対して、本実施の形態のマイクロホン装置によると、Ｄ＝０．８０７４となり音声伝達特性を平滑化できる。
【００２７】
すなわち、マイクロホンアレイは、本来複数の指向性マイクロホンユニットの信号加算構造による信号の平均化の効果があるが、このように、焦点１７に第１から第５の指向性マイクロホンユニット１１〜１５の指向性を向けることで、音響反射体４１からの反射音の影響を低減することができる。
【００２８】
尚、音源、指向性マイクロホンユニット、焦点が同一平面に存在する場合について説明したが、同一平面に存在しない場合にも適用できる。
【００２９】
図６は音源、指向性マイクロホンユニット、焦点が同一平面に存在せず、マイクロホンアレイが音響反射体である平面Ａ上に配置される場合のそれぞれの位置関係を示したもので、６１は音源、１１、１２、１３、１４、１５は図１同様略円弧状に配置された指向性マイクロホンユニットである。指向性マイクロホンユニット１１〜１５と円弧の焦点１７を含む平面を平面Ａとする。また、マイクロホンアレイの主軸（第３の指向性マイクロホンユニット１３と焦点１７の延長線）と音源６１を含む平面を平面Ｂとする。指向性マイクロホンユニット１１〜１５は、焦点１７を通り、平面Ａに垂直な直線上の任意の点に向けられるよう設置する。すなわち、平面Ａに対して任意の角度φをなすようにする。平面Ａへの音源６１からの垂線の交点を目標点６２とすると、焦点１７は、目標点６２と指向性マイクロホンユニット１１〜１５との間にくるように配置される。この様に配置された指向性マイクロホンユニット１１〜１５の指向特性Ｐｒは、次式のように近似される。
【００３０】
【数２】
0004000697.tif 000003
【００３１】
ただし、音響反射体である平面Ａに対する音波の入射角度をθ、設計変数をαとする。（数２）よりφの値により指向特性の形は変化するが、θ＝０でＰｒは最大となる。すなわち、音響反射体に近接した指向性マイクロホンユニットの最も感度の高い方向は、常に音響反射体に沿う方向、この場合は平面Ａに沿う方向となる。このため、図６において、平面Ａに垂直で焦点１７を通る直線上の任意の点に指向性マイクロホンユニット１１〜１５を向けても、実質的に得られるマイクロホンアレイの指向性は焦点１７となる。
【００３２】
このように、目標点６２を図１に示す音源１０とみなすことで、音源、指向性マイクロホンユニット、焦点が同一平面に存在しない場合においても、音源、指向性マイクロホンユニット、焦点が同一平面に存在する場合と同様の効果が得られる。
【００３３】
以上、音源にではなく、その手前に焦点が合うよう略円弧状に複数の指向性マイクロホンユニットを配置することで、音源から各指向性マイクロホンユニットまでの距離減衰や位相差による干渉の影響を小さく抑えることができる。これにより、Ｓ／Ｎ比１〜３ｄＢの向上、音声伝達特性の平滑化が図られ、特にこれを用いた音声認識装置の認識率を向上させることができる。
【００３４】
さらに、本実施の形態のマイクロホン装置を自動車に設置する場合について説明する。図７は自動車の運転席付近を示したもので、第１から第５の指向性マイクロホンユニット１１〜１５は、サンバイザ７０又は天井７１の所定の位置に設置される。７２はフロントガラス、７３はサイドガラスで、天井７１と共に音響反射体として収音に悪影響を与える。７４は音源である話者である。
【００３５】
図８はサンバイザ７０に設置した一例で、図１同様第１から第５の指向性マイクロホンユニット１１〜１５は、所定の半径の略円弧状に配置され、その指向性は円弧の焦点に向けられる。
【００３６】
図９はマイクロホン装置を自動車に設置する場合の音源、指向性マイクロホンユニット、焦点の位置関係を示している。第１から第５の指向性マイクロホンユニット１１〜１５は、所定の半径の略円弧状にサンバイザ７０に配置され、その指向性は円弧の焦点１７に向けられる。また、指向性マイクロホンユニット１１〜１５と焦点１７を含む平面に対して音源６１からのばした垂線との交点を目標点６２とし、焦点１７が、目標点６２と指向性マイクロホンユニット１１〜１５との間にくるように配置される。
【００３７】
このような配置、構成にすることによって、天井やサイドガラスなど収音に悪影響を与える音響反射体が多い自動車の車室内においても、音源から各指向性マイクロホンユニットまでの距離減衰や位相差による干渉の影響を小さく抑えると共に、音響反射体からの反射音の影響を低減することができる。
【００３８】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２におけるマイクロホン装置について、図１０〜図１４を参照しながら説明する。図１０は、本実施の形態のマイクロホン装置の構成を示したもので、１００は音源、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５は、第１から第５の指向性マイクロホンユニットである。指向性マイクロホンユニット１０１〜１０５は所定の半径の円弧状に配置され、音源１００は円弧の焦点１０７に配置される。１０６は信号加算手段で、第１から第５の指向性マイクロホンユニット１０１〜１０５の出力信号を加算する。第１から第５の指向性マイクロホンユニット１０１〜１０５は同一の指向性を持ち、音響反射１０８の方向に、最も感度の低い指向性のディップを向けて配置する。
【００３９】
図１１は、指向性マイクロホンユニット１０１〜１０５の指向特性Ｐと音響反射体１０８との位置関係を示しており、指向特性Ｐは、指向性マイクロホンユニット１０１〜１０５の正面に対する音波の入射角度をθ、設計変数をαとすれば、次式のようになる。
【００４０】
【数３】
0004000697.tif 000004
【００４１】
図１１は、α＝√２のときの指向特性で、最も感度の高い方向を矢印で示している。図１１のように、最も感度の低い指向性のディップθ＝２２５°を音響反射体に向け、最も感度の高い指向性の方向θ＝０°を左下の音源方向に向けて配置する。このような構成により、音響反射体１０８からの反射音の影響を低減することができる。（数１）による音声伝達特性の平滑度を示すパラメータＤは、Ｄ＝０．６３８６となり、実施の形態１のマイクロホン装置の平滑度Ｄ＝０．８０７４よりさらに平滑化される。
【００４２】
以上、実施の形態１と同様、指向性マイクロホンユニットを略円弧状に配置することで、従来の直線状に配置したマイクロホン装置よりＳ／Ｎ比が改善される。さらに、音響反射体に指向性のディップを向けることで、実施の形態１よりも伝達特性の平滑化を図ることができる。
【００４３】
尚、音源、指向性マイクロホンユニット、焦点が同一平面に存在する場合について説明したが、実施の形態１と同様、同一平面に存在しない場合にも適用できる。一例として、本実施の形態のマイクロホン装置を自動車に設置する場合について説明する。
【００４４】
図１２は自動車の運転席付近を示したもので、第１から第５の指向性マイクロホンユニット１０１〜１０５は、サンバイザ１２０又は天井１２１の所定の位置に設置される。１２２はフロントガラス、１２３はサイドガラスで、天井１２１と共に音響反射体として収音に悪影響を与える。１２４は音源である話者である。
【００４５】
図１３はサンバイザ１２０に設置した一例で、図１０同様指向性マイクロホンユニット１０１〜１０５は、所定の半径の略円弧状に配置され、最も感度の低いディップを音響反射体であるフロントガラス１２２又はサイドガラス１２３に向けられる。
【００４６】
図１４はマイクロホン装置を自動車に設置する場合の音源、指向性マイクロホンユニット、焦点の位置関係を示している。第１から第５の指向性マイクロホンユニット１０１〜１０５は、所定の半径の略円弧状にサンバイザ１２０に配置され、その指向性は円弧の焦点１０７に向けられる。また、指向性マイクロホンユニット１０１〜１０５と焦点１０７を含む平面に対して音源１００からのばした垂線との交点が、焦点１０７と一致するように配置される。
【００４７】
このような配置、構成にすることによって、天井やサイドガラスなど収音に悪影響を与える音響反射体が多い自動車の車室内においても、音声伝達特性の平滑化が図られ良好な収音ができる。
【００４８】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３におけるマイクロホン装置について、図１５を参照しながら説明する。図１５は、本実施の形態におけるマイクロホン装置の構成を示したもので、１５００は音源、１５０１，１５０２，１５０３，１５０４，１５０５は、第１から第５の指向性マイクロホンユニットである。指向性マイクロホンユニット１５０１〜１５０５は、略直線状に配置され、かつ、最も感度の高い指向性の延長線が一点で交わるように向けられる（交点を焦点１５１７と称す）。また、実施の形態１と同様、音源１５００よりも手前に焦点を作るよう向ける。１５０６，１５０７，１５０８，１５０９，１５１０は、第１から第５の信号増幅器であり、音源１５００から指向性マイクロホンユニット１５０１〜１５０５までの距離減衰分を補償する。１５１１，１５１２，１５１３，１５１４，１５１５は第１から第５の信号遅延器であり、音源１５００から指向性マイクロホンユニット１５０１〜１５０５までの音波の到達時間の差を補償する。１５１６は第１から第５の信号遅延器の出力信号を加算する信号加算手段である。
【００４９】
指向性マイクロホンユニット１５０１〜１５０５で得られた音源１５００からの信号は、信号増幅器１５０６〜１５１０で、音源１５００から各指向性マイクロホンユニット１５０１〜１５０５までの距離減衰分を補償され、同一の振幅レベルに増幅される。さらに信号遅延器１５１１〜１５１５において、信号到達時間差を補償することにより、信号の位相差をなくし同期をとる。
【００５０】
このようにして、指向性マイクロホンユニットが略直線状に配置される場合でも、実施の形態１のように略円弧状に配置される場合と同等の効果を発揮することができる。
【００５１】
以上により、実施の形態１のように指向性マイクロホンユニットを略円弧状に配置できない場合においても、本実施の形態では実施の形態１と同等のＳ／Ｎ比の向上が実現できる。また指向性マイクロホンユニットの向きを個々に変えているので、図４のように音響反射体が近傍に存在する場合でも、音声伝達特性の平滑化が図られ、Ｓ／Ｎ比向上の効果と合わせて、音声認識装置の認識率を向上させることができる。
【００５２】
尚、音源、指向性マイクロホンユニット、焦点が同一平面に存在する場合について説明したが、実施の形態１と同様、同一平面に存在しない場合にも適用できることは自明である。
【００５３】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４における音声認識装置について、図１６を参照しながら説明する。図１６は、本発明の実施の形態４における音声認識装置の構成を示したものであり、同図において１６１は音源である話者、１６２は本発明の実施の形態１〜３のいずれかのマイクロホン装置、１６３は音声区間を検出する音声区間検出手段、１６４は雑音を抑圧する雑音抑圧手段、１６５は音声を認識する音声認識手段である。話者１６１からの音声をマイクロホン装置１６２で収音し、音声区間検出手段１６３で音声・非音声を検出、雑音抑圧手段１６４および音声認識部１６５にその情報を出力する。雑音抑圧手段１６４で音声信号に含まれる雑音を除去し、音声認識手段１６５で音声認識を行う。
【００５４】
尚、音声区間検出手段１６３は、雑音抑圧手段１６４、音声認識部１６５に含めてそれぞれ独自に検出をしてもよい。また雑音抑圧手段１６４も、十分Ｓ／Ｎがよければ、省略することができる。
【００５５】
従来のマイクロホン装置を用いた音声認識装置では、高速道路走行時における音声認識率が６１．６％であったのに対して、本実施の形態の音声認識装置では、高速道路走行時における音声認識率を７８．９％まで向上することができる。
【００５６】
以上のように本実施の形態によれば、Ｓ／Ｎ比が高く音声伝達特性が平滑なマイクロホン装置を音声認識装置の入力手段とすることにより、音声認識装置の認識率を向上させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態の音声認識装置を用いて、運転者や搭乗者に目的地までの経路誘導や道路交通情報を提供するカーナビゲーションシステムや、ドライバーの音声によってハンドル操作やアクセル／ブレーキ操作等を行う自動車の自動運転システムが実現できる。
【００５８】
図１７は本実施の形態の音声認識装置を用いたカーナビゲーションシステムの一例である。運転者や搭乗者である話者１７１からの音声を本実施の形態の音声認識装置１７２で認識し、話者１７１からの操作情報として経路誘導手段１７３、交通情報提供手段１７４に入力する。経路誘導手段１７３は目的地までの距離や経路を、交通情報提供手段１７４は話者１７１が要求した情報を、音声または表示によって案内する。
【００５９】
このように、高い認識率の音声認識装置を用いることで、音声によるカーナビゲーションシステムの操作が確実になり、従来のカーナビゲーション操作中の脇見運転や注意力の低下を防止し、より安全に自動車を運転することができる。
【００６０】
図１８は本実施の形態の音声認識装置を用いた自動車の自動運転システムの一例である。運転者や搭乗者である話者１８１からの音声を本実施の形態の音声認識装置１８２で認識し、話者１８１からの操作情報としてハンドル操作手段１８３、アクセル／ブレーキ操作手段１８４に入力する。操作情報をもとにハンドル操作手段１８３はハンドルの操作を、アクセル／ブレーキ操作手段１８４はアクセル又はブレーキの操作を行う。
【００６１】
このように、高い認識率の音声認識装置を用いることで、音声による自動運転システムの実現が容易となり、運転者が疲れた場合に運転を代行したり、身体に障害を有する者でも自動車を運転することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように請求項１及び４記載のマイクロホン装置によれば、音源にではなく、その手前に焦点が合うよう略円弧状に複数の指向性マイクロホンユニットを配置することで、音源から各指向性マイクロホンユニットまでの距離減衰や位相差による干渉の影響を小さく抑えることができる。これにより、Ｓ／Ｎ比１〜３ｄＢの向上、音声伝達特性の平滑化が図られ、特に天井やサイドガラスなど収音に悪影響を与える音響反射体が多い自動車の車室内に設置される場合、その効果は大きい。
【００６３】
また、請求項２記載のマイクロホン装置によれば、音響反射体に指向性マイクロホンユニットの指向性のディップを向けることで、さらに伝達特性の平滑化が図られ良好な収音ができる。
【００６４】
また、請求項３記載のマイクロホン装置によれば、指向性マイクロホンユニットが略直線状に配置される場合でも、請求項１記載のマイクロホン装置のように略円弧状に配置される場合と同等の効果を発揮することができる。
【００６５】
また、請求項５記載の音声認識装置によれば、音声認識装置の認識率を向上させることができる。
【００６６】
また、請求項６記載のカーナビゲーションシステムによれば、音声によるカーナビゲーションシステムの操作が確実になり、従来のカーナビゲーション操作中の脇見運転や注意力の低下を防止し、より安全に自動車を運転することができる。
【００６７】
さらに、請求項７記載の自動車の自動運転システムによれば、音声による自動運転システムの実現が容易となり、運転者が疲れた場合に運転を代行したり、身体に障害を有する者でも自動車を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマイクロホン装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるマイクロホン装置の音圧感度特性図
【図３】本発明の実施の形態１におけるマイクロホン装置と、従来のマイクロホン装置のＳ／Ｎ周波数特性図
【図４】本発明の実施の形態１におけるマイクロホン装置近傍に音響反射体が存在する場合の説明図
【図５】本発明の実施の形態１におけるマイクロホン装置の音声伝達特性図
【図６】本発明の実施の形態１におけるマイクロホン装置と音源との位置関係を示す説明図
【図７】本発明の実施の形態１において、自動車の車室内の説明図
【図８】本発明の実施の形態１におけるマイクロホン装置を、自動車のサンバイザに設置する場合の説明図
【図９】本発明の実施の形態１において、音源、指向性マイクロホンユニット、焦点の位置関係を示す説明図
【図１０】本発明の実施の形態２におけるマイクロホン装置の構成図
【図１１】本発明の実施の形態２における指向性マイクロホンユニットの指向特性図
【図１２】本発明の実施の形態２において、自動車の車室内の説明図
【図１３】本発明の実施の形態２におけるマイクロホン装置を、自動車のサンバイザに設置する場合の説明図
【図１４】本発明の実施の形態２において、音源、指向性マイクロホンユニット、焦点の位置関係を示す説明図
【図１５】本発明の実施の形態３におけるマイクロホン装置の構成図
【図１６】本発明の実施の形態４における音声認識装置のブロック図
【図１７】本発明の実施の形態４におけるカーナビゲーションシステムのブロック図
【図１８】本発明の実施の形態４の自動車の自動運転システムのブロック図
【図１９】従来のマイクロホン装置の構成図
【図２０】従来のマイクロホン装置の音圧感度特性図
【図２１】従来のマイクロホン装置の音声伝達特性図
【符号の説明】
１０  音源
１１  第１の指向性マイクロホンユニット
１２  第２の指向性マイクロホンユニット
１３  第３の指向性マイクロホンユニット
１４  第４の指向性マイクロホンユニット
１５  第５の指向性マイクロホンユニット
１６  信号加算手段
１７  焦点
４１  音響反射体
６１  音源
６２  目標点
７０  サンバイザ
７１  天井
７２  フロントガラス
７３  サイドガラス
７４  話者
１００  音源
１０１  第１の指向性マイクロホンユニット
１０２  第２の指向性マイクロホンユニット
１０３  第３の指向性マイクロホンユニット
１０４  第４の指向性マイクロホンユニット
１０５  第５の指向性マイクロホンユニット
１０６  信号加算手段
１０７  焦点
１０８  音響反射体
１２０  サンバイザ
１２１  天井
１２２  フロントガラス
１２３  サイドガラス
１２４  話者
１５００  音源
１５０１  第１の指向性マイクロホンユニット
１５０２  第２の指向性マイクロホンユニット
１５０３  第３の指向性マイクロホンユニット
１５０４  第４の指向性マイクロホンユニット
１５０５  第５の指向性マイクロホンユニット
１５０６  第１の信号増幅器
１５０７  第２の信号増幅器
１５０８  第３の信号増幅器
１５０９  第４の信号増幅器
１５１０  第５の信号増幅器
１５１１  第１の信号遅延器
１５１２  第２の信号遅延器
１５１３  第３の信号遅延器
１５１４  第４の信号遅延器
１５１５  第５の信号遅延器
１５１６  信号加算手段
１５１７  焦点
１６１  話者
１６２  マイクロホン装置
１６３  音声区間検出手段
１６４  雑音抑圧手段
１６５  音声認識手段
１７１  話者
１７２  音声認識装置
１７３  経路誘導手段
１７４  交通情報提供手段
１８１  話者
１８２  音声認識装置
１８３  ハンドル操作手段
１８４  アクセル／ブレーキ操作手段
１９１  第１の指向性マイクロホンユニット
１９２  第２の指向性マイクロホンユニット
１９３  第３の指向性マイクロホンユニット
１９４  第４の指向性マイクロホンユニット
１９５  第５の指向性マイクロホンユニット
１９６  信号加算手段
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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