(57)【要約】ここに開示された音像定位装置（１０）は、入力された音響信号を高域音響信号と低域音響信号とに分割する帯域分割手段（１１）と、高域音響信号に対して定位処理する第１フィルタ（１２）及び第２フィルタ（１３）と、低域音響信号に対して定位処理する第３フィルタ（１４）及び第４フィルタ（１５）を有する低域定位処理手段（１６）と、第１フィルタ（１２）及び第３フィルタ（１４）の出力信号を加算する第１加算器（１７）と、第２フィルタ（１３）及び第４フィルタ（１５）の出力信号を加算する第２加算器（１８）とを備えている。このようにして構成された音像定位装置（１０）は、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和し、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置された左右の音響出力部から出力される所定周波数以上の高域音の音像を定位処理する高域定位処理手段と、前記左右の音響出力部から出力される所定周波数未満の低域音の音像を定位処理する低域定位処理手段とを備え、前記低域定位処理手段は、前記低域音の音像を定位させる目標位置から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左右の音響出力部から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数に基づいて前記低域音の音像を定位処理することを特徴とする音像定位装置。
【請求項２】
前記高域定位処理手段は、前記高域音の音像を定位させる前記目標位置から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数に基づいて前記高域音の音像を定位処理することを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項３】
前記低域定位処理手段は、前記低域音の音像を定位させる前記目標位置から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数の影響を付加する第１フィルタ手段と、前記低域音の音像から前記左右の音響出力部から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去する第２フィルタ手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項４】
さらに、左右の音響出力部から出力される所定周波数以上の高域音の指向性を制御する指向性制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項５】
前記指向性制御手段は、前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去する第３フィルタ手段を有することを特徴とする請求項４に記載の音像定位装置。
【請求項６】
前記左右の音響出力部は互いに外向きに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項７】
前記左右の音響出力部は前記受聴者の左右の耳よりそれぞれ所定の距離をおいて対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項８】
前記左右の音響出力部はそれぞれから出力された高域音の音圧レベルが、前記受聴者の左耳と右耳とにおいて１０ｄＢ以上の差が生じるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項９】
前記高域定位処理手段と前記低域定位処理手段とを一体化したことを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項１０】
前記左右の音響出力部のうちの少なくとも一方の音響出力部は複数のスピーカから構成されることを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項１１】
前記左右の音響出力部のうちの少なくとも一つの音響出力部は所定の指向性を有することを特徴とする請求項１０に記載の音像定位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば携帯電話や携帯ゲーム機等のスピーカから出力された音の音像を定位させる音像定位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の音像定位装置は、所望の方向に音像を定位させるための伝達特性を音響信号に与えて音像を定位させる音像定位部と、複数のスピーカからそれぞれ出力された音が受聴者の左右の耳に到達する経路における伝達特性の影響を除去するフィルタとを備え、各スピーカから受聴者の左右の耳に至る少なくとも４つの伝達特性が予め想定され、伝達特性を表す伝達関数に基づいてフィルタ定数が決定されることにより、想定された伝達特性が得られる位置で受聴者に受聴する受聴者に対してスピーカが置かれていない方向から音が聞こえてくるよう音像を所望の方向に定位させることができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−７０７９７号公報（第３−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかしながら、このような従来の音像定位装置では、想定された伝達特性が得られる位置を忠実に再現するためには受聴者の頭部がほぼ固定されることが必要であり、受聴範囲が極めて狭い範囲に制限されるという問題があった。【０００４】  例えば、従来の音像定位装置では、想定された伝達特性が得られる位置に対して受聴者の頭部の位置が僅かにずれた場合は、受聴者の前方に配置されたスピーカで受聴者の後方に音像を定位させたり、受聴者の後方に配置されたスピーカで受聴者の前方に音像を定位させたりすることが困難であるという問題があった。【０００５】  特に、高音は低音よりも波長が短いため受聴者の位置ずれの影響を受けやすいことから、従来の音像定位装置では、高音の音像を定位させるのは困難であるという問題があった。【０００６】  本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和し、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる音像定位装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の音像定位装置は、所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置された左右の音響出力部から出力される所定周波数以上の高域音の音像を定位処理する高域定位処理手段と、前記左右の音響出力部から出力される所定周波数未満の低域音の音像を定位処理する低域定位処理手段とを備え、前記低域定位処理手段は、前記低域音の音像を定位させる目標位置から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左右の音響出力部から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数に基づいて前記低域音の音像を定位処理することを特徴とする構成を有している。【０００８】  この構成により、本発明の音像定位装置は、左右のスピーカにより生成された所定の高域音の指向性を有する音場において、高域定位処理手段は、受聴者の左耳に入力される左側スピーカからの高域音及び受聴者の右耳に入力される右側スピーカからの高域音の音像を定位処理し、低域定位処理手段は、受聴者の左右の耳にそれぞれ入力される左右のスピーカからの低域音の音像を定位処理するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。【０００９】  また、本発明の音像定位装置は、前記高域定位処理手段は、前記高域音の音像を定位させる前記目標位置から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数に基づいて前記高域音の音像を定位処理する構成を有しても良い。【００１０】  この構成により、本発明の音像定位装置は、高域定位処理手段が、高域音の音像を定位させる目標位置から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数に基づいて高域音の音像を定位処理するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。【００１１】  また、本発明の音像定位装置は、前記低域定位処理手段は、前記低域音の音像を定位させる前記目標位置から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数の影響を付加するフィルタ手段と、前記低域音の音像から前記左右の音響出力部から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去するフィルタ手段とを有する構成を有しても良い。【００１２】  この構成により、本発明の音像定位装置は、低域定位処理手段が、低域音の音像を定位させる目標位置から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数に基づいて高域音の音像を定位処理するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。【００１３】  また、本発明の音像定位装置は、さらに、左右の音響出力部から出力される所定周波数以上の高域音の指向性を制御する指向性制御手段を備えた構成を有しても良い。【００１４】  この構成により、本発明の音像定位装置は、指向性制御手段が、左右のスピーカから出力される所定周波数以上の高域音の指向性を制御することによって、左側のスピーカからの高域音及び右側のスピーカからの高域音が、それぞれ、受聴者の左耳及び右耳に入力される音場を生成し、高域定位処理手段は、受聴者の左耳に入力される左側スピーカからの高域音及び受聴者の右耳に入力される右側スピーカからの高域音の音像を定位処理し、低域定位処理手段は、受聴者の左右の耳にそれぞれ入力される左右のスピーカからの低域音の音像を定位処理所定するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。【００１５】  また、本発明の音像定位装置は、前記指向性制御手段は、前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去するフィルタ手段を有する構成を有しても良い。【００１６】  この構成により、本発明の音像定位装置は、指向性制御手段が、前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去するように左右のスピーカから出力される所定周波数以上の高域音の指向性を制御することができる。【００１７】  また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部は互いに外向きに配置されている構成を有しても良い。【００１８】  この構成により、本発明の音像定位装置は、左右の音響出力部を所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置することができる。【００１９】  また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部は前記受聴者の左右の耳よりそれぞれ所定の距離をおいて対向配置されている構成を有しても良い。【００２０】  この構成により、本発明の音像定位装置は、左右の音響出力部を所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置することができる。【００２１】  また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部はそれぞれから出力された高域音の音圧レベルが、前記受聴者の左耳と右耳とにおいて１０ｄＢ以上の差が生じるように設定されている構成を有しても良い。【００２２】  この構成により、本発明の音像定位装置は、左右の音響出力部を所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置することができる。【００２３】  また、本発明の音像定位装置は、前記高域定位処理手段と前記低域定位処理手段とを一体化した構成を有しても良い。【００２４】  この構成により、本発明の音像定位装置は、高域定位処理手段と低域定位処理手段とが一体化されるので、高域の音響信号と低域の音響信号とを分離する手段が不要となり、装置を簡略化することができる。【００２５】  また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部のうちの少なくとも一方の音響出力部は複数のスピーカから構成される構成を有しても良い。【００２６】  この構成により、本発明の音像定位装置は、左右の音響出力部のうちの少なくとも一方の音響出力部を構成する複数のスピーカから出力される音の音像を受聴者の周囲の任意の方向に定位させることができる。【００２７】  また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部のうちの少なくとも一つの音響出力部は所定の指向性を有する構成を有しても良い。【００２８】  この構成により、本発明の音像定位装置は、指向性を有するスピーカからの音が受聴者の左耳又は右耳に入力されるので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。
【発明の効果】
【００２９】  本発明は、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和し、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができるという効果を有する音像定位装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の音像定位装置のブロック図
【図２】（ａ）本発明の第１の実施の形態の音像定位装置が適用された携帯電話の外観斜視図（ｂ）本発明の第１の実施の形態に係る音像定位装置が適用された携帯電話による音像定位の一例を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態の音像定位装置の各ステップのフロー図
【図４】本発明の第１の実施の形態の音像定位装置に係る低域定位処理手段のブロック図
【図５】本発明の第２の実施の形態の音像定位装置のブロック図
【図６】本発明の第２の実施の形態の音像定位装置に係る指向性制御手段が形成する死角の説明図
【図７】本発明の第２の実施の形態の音像定位装置に係る指向性制御手段のブロック図
【図８】本発明の第２の実施の形態の音像定位装置の各ステップのフロー図
【符号の説明】
【００３１】  １０、５０  音像定位装置
１１  帯域分割手段
１２  第１フィルタ（高域定位処理手段）
１３  第２フィルタ（高域定位処理手段）
１４  第３フィルタ
１５  第４フィルタ
１６  低域定位処理手段
１７  第１加算器
１８  第２加算器
２０  受聴者
２１、５１  左側スピーカ（左側音響出力部）
２１ａ、２２ａ、５１ａ、５２ａ  軸線
２２、５２  右側スピーカ（右側音響出力部）
２３、２４、２５  仮想スピーカ
３０  携帯電話
３１  キーボード
３２  液晶画面
４１  第５フィルタ（第１フィルタ手段）
４２  第６フィルタ（第１フィルタ手段）４３  第１逆フィルタ（第２フィルタ手段）
４４  第２逆フィルタ（第２フィルタ手段）
４５  第３逆フィルタ（第２フィルタ手段）
４６  第４逆フィルタ（第２フィルタ手段）
６０  指向性制御手段
６１  第１補正フィルタ（第３フィルタ手段）
６２  第２補正フィルタ（第３フィルタ手段）
６３  第１指向性制御フィルタ（第３フィルタ手段）
６４  第２指向性制御フィルタ（第３フィルタ手段）
６５  第３加算器
６６  第４加算器
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】  以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。【００３３】  （第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態の音像定位装置の構成について説明する。【００３４】  図１に示すように、本実施の形態の音像定位装置１０は、入力された音響信号を高域音響信号と低域音響信号とに分割する帯域分割手段１１と、高域音響信号に対して定位処理する高域定位処理手段としての第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３と、低域音響信号に対して定位処理する第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５を有する低域定位処理手段１６と、第１フィルタ１２及び第３フィルタ１４の出力信号を加算する第１加算器１７と、第２フィルタ１３及び第４フィルタ１５の出力信号を加算する第２加算器１８とを備えている。【００３５】  音像定位装置１０は、例えばマイクロコンピュータやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成され、受聴者２０の前方に設置された左側音響出力部を構成する左側スピーカ２１と右側音響出力部を構成する右側スピーカ２２とに接続されている。【００３６】  左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２は、音の出力方向を示す軸線２１ａ及び２２ａが所定の角度θに設定されて近接配置されている。ここで、左側スピーカ２１と右側スピーカ２２との間隔及び角度θは、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２からそれぞれ出力された高域音の音圧レベルが、受聴者２０の左耳と右耳とにおいて例えば１０ｄＢ以上の差が生じるように設定されている。この配置により、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２からの高域音の指向性が設定される。【００３７】  帯域分割手段１１は、例えば２ｋＨｚの周波数を分割の基準周波数とし、入力された音響信号を２ｋＨｚ以上の高域音響信号と２ｋＨｚ未満の低域音響信号とに分割するようになっている。【００３８】  第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３は、例えば、遅延器、乗算器、加算器等を含むＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成され、高域音響信号に対し、左側スピーカ２１から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧＬＬと、右側スピーカ２２から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧＲＲとを補正することにより、受聴者２０の周囲の任意の方向の頭部伝達関数に係る高域成分の処理を実行するようになっている。【００３９】  本実施の形態では、説明を容易にするため、受聴者２０の周囲の任意の方向とは、例えば図１においては受聴者２０の左側後方の方向とし、以下「目標方向」というものとする。この方向に音像が定位されることにより、受聴者２０は仮想スピーカ２３から出力された音を受聴しているように認識する。また、頭部伝達関数とは、仮想スピーカ２３から受聴者２０の外耳道入り口までの音響の伝達関数のことをいい、以下の記載において、仮想スピーカ２３から受聴者２０の左耳までの頭部伝達関数をＡＬ、仮想スピーカ２３から受聴者２０の右耳までの頭部伝達関数をＡＲとする。【００４０】  第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５は、例えばＦＩＲフィルタで構成され、低域音響信号に対し、左側スピーカ２１から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧＬＬ、左側スピーカ２１から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧＬＲ、右側スピーカ２２から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧＲＲ及び右側���ピーカ２２から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧＲＬを補正することにより、目標方向の頭部伝達関数に係る低域成分の処理を実行するようになっている。【００４１】  音像定位装置１０は、例えば図２（ａ）に示すような携帯電話に適用される。図２（ａ）に示された携帯電話３０は、キーボード３１と、液晶画面３２と、液晶画面３２の下部の筐体内部に近接設置された左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２とを備えている。左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２は、前述のように受聴者２０に対して音の出力方向が角度θになるように設けてある。【００４２】  また、図２（ｂ）に示すように受聴者２０が携帯電話３０を手に持ったとき、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２から受聴者２０の左右の耳までの距離において、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２からそれぞれ出力される音の音圧レベルが、受聴者２０の左右の耳において所定の音圧レベル差が生じるよう設定される。例えば左側スピーカ２１から出力された音の音圧レベルは、受聴者２０の左耳と右耳とにおいて１０ｄＢ以上の差が生じるようになっている。【００４３】  次に、本実施の形態の音像定位装置１０の動作について、図１及び図３を用いて説明する。【００４４】  まず、帯域分割手段１１によって、入力された音響信号が高域音響信号と低域音響信号とに分割される（ステップＳ１１）。例えば２ｋＨｚの周波数を分割の基準周波数とし、入力された音響信号が２ｋＨｚ以上の高域音響信号と２ｋＨｚ未満の低域音響信号とに分割される。【００４５】  次いで、第１フィルタ１２、第２フィルタ１３、第３フィルタ１４、及び第４フィルタ１５によって、頭部伝達関数ＡＬ及びＡＲの高域音響信号及び低域音響信号の処理が実行される（ステップＳ１２）。具体的には、予め設定されたフィルタ係数に基づいて高域音響信号及び低域音響信号の音響信号が以下説明するように処理される。【００４６】  最初に高域音響信号の処理に係るフィルタ係数の設定について説明する。第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３には、下記の式（１）及び（２）を満たすフィルタ係数ＨＲ及びＨＬがそれぞれ設定される。【００４７】
【数１】
2006009058.tif 000002
【００４８】
【数２】
2006009058.tif 000003
【００４９】  フィルタ係数ＨＲ及びＨＬがそれぞれ設定された第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３によって、図１に示された左側スピーカ２１から受聴者２０の左耳に至る経路の伝達関数ＧＬＬと、右側スピーカ２２から受聴者２０の右耳に至る経路の伝達関数ＧＲＲとがそれぞれ独立に補正され、目標方向の頭部伝達関数ＡＬ及びＡＲに係る高域成分が処理される。このように、第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３は、高域音の音像を定位させる目標位置である仮想スピーカ２３から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数ＡＬ、ＡＲ及び左側スピーカ２１から左側スピーカ２１に近い方の受聴者の耳、すなわち左耳に至る経路の伝達関数ＧＬＬ及び右側スピーカ２２から右側スピーカ２２に近い方の受聴者の耳、すなわち右耳に至る経路の伝達関数ＧＲＲに基づいて高域音の音像を定位処理するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。【００５０】  次に低域音響信号の処理に係るフィルタ係数の設定について説明する。第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５には、下記の式（３）を満たすフィルタ係数ＦＲ及びＦＬがそれぞれ設定される。【００５１】
【数３】
2006009058.tif 000004
【００５２】  フィルタ係数ＦＲ及びＦＬがそれぞれ設定された第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５によって、図１に示された左側スピーカ２１から受聴者２０の左耳に至る経路の伝達関数ＧＬＬ、左側スピーカ２１から受聴者２０の右耳に至る経路の伝達関数ＧＬＲ、右側スピーカ２２から受聴者２０の右耳に至る経路の伝達関数ＧＲＲ及び右側スピーカ２２から受聴者２０の左耳に至る経路の伝達関数ＧＲＬが補正され、目標方向の頭部伝達関数に係る低域成分が処理される。【００５３】  低域音響信号は高域音響信号よりも波長が長いため、図１に示すような角度θで開いた左側スピーカ２１と右側スピーカ２２とを近接配置して指向性を付加した場合でも、例えば左側スピーカ２１から出力された音が受聴者２０の頭部を回折して右耳に回り込むクロストークが発生してしまう。そこで、式（３）に示すように、ＧＬＬ、ＧＬＲ、ＧＲＲ及びＧＲＬの４つの伝達特性に対する逆フィルタ処理と、目標方向の頭部伝達関数ＡＬ及びＡＲとで演算されたフィルタ係数ＦＲ及びＦＬがそれぞれ第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５に設定される。【００５４】  引き続き、図１に示すように、第１加算器１７によって、第１フィルタ１２及び第３フィルタ１４から出力された音響信号が加算され、第２加算器１８によって、第２フィルタ１３及び第４フィルタ１５から出力された音響信号が加算される（ステップＳ１３）。【００５５】  そして、第１加算器１７及び第２加算器１８によって、加算された音響信号がそれぞれ右側スピーカ２２及び左側スピーカ２１に出力される（ステップＳ１４）。【００５６】  以上述べた処理を音像定位装置１０が備えられた携帯電話３０で実行すれば、図２（ｂ）に示すように受聴者２０が携帯電話３０を手に持ったとき、仮想スピーカ２３の方向から音が出ているように受聴者２０に認識させることができる。また、頭部伝達関数ＡＬ及びＡＲを変更することにより、仮想スピーカ２４又は２５の方向から音が出ているように受聴者２０に認識させることもできる。【００５７】  以上のように、本実施の形態の音像定位装置１０によれば、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２からの高域音の指向性が設定された音場において、第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３は、受聴者２０の左右の耳に入力される音のうち音圧レベルが大きい音の高域音響信号を左右独立に定位処理し、第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５は、音場の逆フィルタ処理を行う構成としたので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音響信号に関し、左側スピーカ２１から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧＬＲ及び右側スピーカ２２から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧＲＬに係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者２０の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。【００５８】  なお、本実施の形態において、低域定位処理手段１６を第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５の２つのフィルタで構成する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図４に示すような構成としても同様の効果を得ることができる。【００５９】  図４に示された低域定位処理手段１６は、第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５に代えて、目標方向の頭部伝達関数ＡＲ及びＡＬを入力された低域信号にそれぞれ与える第５フィルタ４１及び第６フィルタ４２と、ＧＲＲ、ＧＬＲ、ＧＲＬ、及びＧＬＬの４つの伝達特性に対する逆フィルタ特性を音響信号にそれぞれ与える第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、及び第４逆フィルタ４６とを備え、再生音場における伝達特性ＧＲＲ、ＧＬＲ、ＧＲＬ及びＧＬＬの影響を取り除くようになっている。なお、第５フィルタ４１、第６フィルタ４２、第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、及び第４逆フィルタ４６は、例えばＦＩＲフィルタによって構成される。【００６０】  第５フィルタ４１及び第６フィルタ４２は、低域音の音像を定位させる目標位置である仮想スピーカ２３から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数ＡＲ及びＡＬの影響を付加する第１フィルタ手段を構成し、第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、及び第４逆フィルタ４６は、低域音の音像から左側スピーカ２１、右側スピーカ２２から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数ＧＲＲ、ＧＬＲ、ＧＲＬ及びＧＬＬの影響を除去する第２フィルタ手段を構成している。【００６１】  第５フィルタ４１及び第６フィルタ４２には、それぞれ、フィルタ係数ＡＲ及びＡＬが設定され、第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、及び第４逆フィルタ４６には、下記の式（４）に示されたフィルタ係数ＦＬＬ、ＦＬＲ、ＦＲＬ及びＦＲＲがそれぞれ設定される。【００６２】
【数４】
2006009058.tif 000005
【００６３】  また、本実施の形態において、帯域分割手段１１を第１フィルタ１２、第２フィルタ１３、第３フィルタ１４、及び第４フィルタ１５の前段に設けた例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、帯域分割手段１１を第１フィルタ１２、第２フィルタ１３、第３フィルタ１４、及び第４フィルタ１５の後段に設ける構成としても同様の効果を得ることができる。【００６４】  また、本実施の形態において、帯域分割手段１１と第１加算器１７及び第２加算器１８とを備えた構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。【００６５】  例えば、第１フィルタ１２と第３フィルタ１４とを一体化した右チャンネルフィルタと、第２フィルタ１３と第４フィルタ１５とを一体化した左チャンネルフィルタとを備え、右チャンネルフィルタ及び左チャンネルフィルタが共に高域及び低域の音響信号に対し定位処理すれば、帯域分割手段１１と第１加算器１７及び第２加算器１８とを廃止して構成を簡略化しても同様の効果を得ることができる。【００６６】  また、例えば携帯電話や携帯ゲーム機のように、低域音の再生が高域音の再生よりも重視されない装置においては、帯域分割手段１１及び低域定位処理手段１６を廃止して音像定位装置１０の構成を簡略化しても同様の効果を得ることができる。【００６７】  また、本実施の形態において、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２の２つで音像定位処理を行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば左側スピーカを２つ、右側スピーカを１つで構成しても同様の効果を得ることができる。この場合、例えば左側のスピーカの１つを指向性が鋭いスピーカとし、このスピーカから受聴者２０の左耳に入力される音圧レベルを右耳に入力される音圧レベルよりも１０ｄＢ以上として左右独立に定位処理を行うこともできる。【００６８】  また、本実施の形態において、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２が互いに外向きに配置される例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２をそれぞれ受聴者の左右の耳より所定の距離をおいて対向配置した場合においても同様の効果を得ることができる。この場合のように、左右のスピーカの指向性が十分確保できる場合は、帯域分割手段１１を廃し、前述した第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３が行う定位処理と同様な定位処理を第４フィルタ１５及び第３フィルタ１４にそれぞれ実行させ、入力された音響信号に対して全帯域で左右独立に定位処理の制御を行う構成としても良い。【００６９】  （第２の実施の形態）
まず、本発明の第２の実施の形態の音像定位装置の構成について説明する。【００７０】  図５に示すように、本実施の形態の音像定位装置５０は、本発明の第１の実施の形態の音像定位装置１０の第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３の後段に指向性制御手段６０を追加した構成であるので、その他の構成については、音像定位装置１０と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。【００７１】  なお、本実施の形態の音像定位装置５０は、受聴者２０の正面に音の出力方向を示す軸線５１ａ及び５２ａがほぼ平行になるよう近接配置された左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２と接続されている。また、左側スピーカ５１から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数をＧｓＬＬ、左側スピーカ５１から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧｓＬＲ、右側スピーカ５２から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧｓＲＲ及び右側スピーカ５２から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧｓＲＬとする。【００７２】  指向性制御手段６０は、例えばマイクロコンピュータやＤＳＰで構成され、左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２から受聴者２０の左右の耳までの間において生じるクロストーク、すなわち伝達関数ＧｓＬＲ及びＧｓＲＬに係る高域音響信号（以下「クロストーク信号」という。）をキャンセルするよう左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２の指向性を制御するようになっている。本実施の形態では、説明を容易にするため、図６に示すように右側スピーカ５２から出力された音が受聴者２０の左耳に入る方向に死角（破線部分）を形成するようになっているものとする。本実施の形態では第１フィルタ１２、第２フィルタ１３、第３フィルタ１４、第４フィルタ１５に設定されるフィルタ係数ＨＲ、ＨＬ、ＦＬ、ＦＲ、及び逆フィルタ特性を適用する場合は、第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、第４逆フィルタ４６に設定されるフィルタ係数ＦＬＬ、ＦＬＲ、ＦＲＬ、ＦＲＲは、数式（１）〜（４）において、ＧＲＲをＧｓＲＲとし、ＧＬＬをＧｓＬＬとし、ＧＲＬをＧｓＲＬとし、ＧＬＲをＧｓＬＲとして算出することができる。【００７３】  具体的には、指向性制御手段６０は、例えば図７に示すように、第１補正フィルタ６１及び第２補正フィルタ６２と、第１指向性制御フィルタ６３及び第２指向性制御フィルタ６４と、第３加算器６５及び第４加算器６６とで構成される。【００７４】  第１指向性制御フィルタ６３は、右側スピーカ５２から受聴者２０の左耳に入力されるクロストーク信号を遅延処理及び位相の反転処理によってキャンセルするクロストークキャンセル信号を左チャンネルに出力するようになっている。ここで、遅延処理とは、例えば、左側スピーカ５１から出力された高域音が受聴者の右耳に入力されるまでの時間と、右側スピーカ５２から出力された高域音が受聴者の右耳に入力されるまでの時間とを一致させる処理をいう。【００７５】  第２指向性制御フィルタ６４は、左側スピーカ５１から受聴者２０の右耳に入力されるクロストーク信号を遅延処理及び位相の反転処理によってキャンセルするクロストークキャンセル信号を右チャンネルに出力するようになっている。ここで、遅延処理とは、例えば、右側スピーカ５２から出力された高域音が受聴者の左耳に入力されるまでの時間と、左側スピーカ５１から出力された高域音が受聴者の左耳に入力されるまでの時間とを一致させる処理をいう。【００７６】  第１補正フィルタ６１は、左側スピーカ５１から出力されるクロストークキャンセル信号が受聴者２０の右耳に入力されることによって目的信号が変形するのを補正するようになっている。【００７７】  第２補正フィルタ６２は、右側スピーカ５２から出力されるクロストークキャンセル信号が受聴者２０の左耳に入力されることによって目的信号が変形するのを補正するようになっている。【００７８】  第３加算器６５は、第１補正フィルタ６１の出力信号と第２指向性制御フィルタ６４の出力信号とを加算し、第１加算器１７に出力するようになっている。第４加算器６６は、第２補正フィルタ６２の出力信号と第１指向性制御フィルタ６３の出力信号とを加算し、第２加算器１８に出力するようになっている。【００７９】  次に、本実施の形態の音像定位装置５０の動作について、図７及び図８を用いて説明する。ただし、本発明の第１の実施の形態の音像定位装置１０と同様な動作については説明を省略し、指向性制御手段６０の動作についてのみ説明する。【００８０】  図８のステップＳ１２において、第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３によって演算処理された高域音響信号が、それぞれ、指向性制御手段６０の第１補正フィルタ６１及び第２補正フィルタ６２に入力され、第１補正フィルタ６１及び第２補正フィルタ６２によって、高域音響信号の指向性の制御処理が実行される（ステップＳ２１）。【００８１】  具体的には、第１補正フィルタ６１及び第２補正フィルタ６２には、下記の式（５）及び式（６）を満たすフィルタ係数ＣＲ及びＣＬがそれぞれ設定される。【００８２】
【数５】
2006009058.tif 000006
【００８３】
【数６】
2006009058.tif 000007
【００８４】  ここで、ＤＲ及びＤＬは、それぞれ、第１指向性制御フィルタ６３及び第２指向性制御フィルタ６４のフィルタ定数であり、入力された高域音響信号に対し、位相の反転及び遅延処理をしてクロストークキャンセル信号を出力するよう設定される。【００８５】  第１補正フィルタ６１によって補正された高域音響信号は、第３加算器６５及び第１指向性制御フィルタ６３に出力される。同様に、第２補正フィルタ６２によって補正された高域音響信号は、第４加算器６６及び第２指向性制御フィルタ６４に出力される。【００８６】  そして、第３加算器６５によって、第１補正フィルタ６１からの高域音響信号と第２指向性制御フィルタ６４からの高域音響信号とが加算され、第１加算器１７に出力される。同様に、第４加算器６６によって、第２補正フィルタ６２からの高域音響信号と第１指向性制御フィルタ６３からの高域音響信号とが加算され、第２加算器１８に出力される。このように、第１補正フィルタ６１、第１指向性制御フィルタ６３、第２補正フィルタ６２、第２指向性制御フィルタ６４は、左側スピーカから左側スピーカに遠い方の受聴者の耳、すなわち右耳に至る経路の伝達関数ＧｓＬＲ及び右側スピーカから右側スピーカに遠い方の受聴者の耳、すなわち左耳に至る経路の伝達関数ＧｓＲＬの影響を除去する第３フィルタ手段を構成している。【００８７】  以上のように、本実施の形態の音像定位装置５０によれば、指向性制御手段６０は、クロストーク信号を打ち消す高域音響信号を出力して指向性を設定する構成としたので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音響信号に関し、左側スピーカ５１から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧｓＬＲ及び右側スピーカ５２から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧｓＲＬに係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者２０の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。【００８８】  なお、本実施の形態において、左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２が、ほぼ平行になるよう近接配置された例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば本発明の第１の実施の形態の音像定位装置１０（図１参照）に接続された左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２のように互いに外向きに近接配置されたスピーカに対しても前述の指向性の制御処理を行うことによって同様の効果を得ることができる。【００８９】  また、本実施の形態において、左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２の２つで音像定位処理を行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、左側スピーカを２つ、右側スピーカを１つの構成とし、或いは、左側スピーカ５１と右側スピーカ５２との間に１つ以上のスピーカを設置して指向性の制御処理を行う構成としても同様の効果を得ることができる。【００９０】  また、本実施の形態において、第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３と指向性制御手段６０とを別個に構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１フィルタ１２、第１補正フィルタ６１及び第１指向性制御フィルタ６３を備えた第３指向性フィルタと、第２フィルタ１３、第２補正フ���ルタ６２及び第２指向性制御フィルタ６４を備えた第４指向性フィルタとで構成することができる。この場合、第３指向性フィルタ及び第４指向性フィルタには、下記の式（７）及び式（８）に示すフィルタ係数ＨｓＲ及びＨｓＬがそれぞれ設定される。【００９１】
【数７】
2006009058.tif 000008
【００９２】
【数８】
2006009058.tif 000009
【００９３】  また、本実施の形態において、左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２の２つで音像定位処理を行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上のスピーカで構成しても同様の効果を得ることができる。【００９４】  この場合、高域の音響信号によって左右どちらかの耳に指向性が付加されるよう３つ以上のスピーカの指向性を指向性制御手段６０によって制御し、高域の音響信号に対しては、一方の耳に入力される音圧レベルを反対側の耳に入力される音圧レベルよりも１０ｄＢ以上として左右独立に定位処理を行い、低域の音響信号に対しては、音場の逆フィルタ処理を行うことによって、前述した２つのスピーカを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】  以上のように、本発明に係る音像定位装置は、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和し、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができるという効果を有し、携帯電話や携帯ゲーム機等のスピーカから出力された音の音像を定位させる音像定位装置等として有用である。
【図１】
2006009058.tif 000010
【図２】
2006009058.tif 000011
【図３】
2006009058.tif 000012
【図４】
2006009058.tif 000013
【図５】
2006009058.tif 000014
【図６】
2006009058.tif 000015
【図７】
2006009058.tif 000016
【図８】
2006009058.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月28日(2006.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置された左右の音響出力部から出力される所定周波数以上の高域音の音像を定位処理する高域定位処理手段と、前記左右の音響出力部から出力される所定周波数未満の低域音の音像を定位処理する低域定位処理手段とを備え、前記低域定位処理手段は、前記低域音の音像を定位させる目標位置から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左右の音響出力部から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数に基づいて前記低域音の音像を定位処理することを特徴とする音像定位装置。
【請求項２】
前記高域定位処理手段は、前記高域音の音像を定位させる前記目標位置から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数に基づいて前記高域音の音像を定位処理することを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項３】
前記低域定位処理手段は、前記低域音の音像を定位させる前記目標位置から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数の影響を付加する第１フィルタ手段と、前記低域音の音像から前記左右の音響出力部から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去する第２フィルタ手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項４】
さらに、左右の音響出力部から出力される所定周波数以上の高域音の指向性を制御する指向性制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項５】
前記指向性制御手段は、前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去する第３フィルタ手段を有することを特徴とする請求項４に記載の音像定位装置。
【請求項６】
前記左右の音響出力部は互いに外向きに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項７】
前記左右の音響出力部は前記受聴者の左右の耳よりそれぞれ所定の距離をおいて対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項８】
前記左右の音響出力部はそれぞれから出力された高域音の音圧レベルが、前記受聴者の左耳と右耳とにおいて１０ｄＢ以上の差が生じるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項９】
前記高域定位処理手段と前記低域定位処理手段とを一体化したことを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項１０】
前記左右の音響出力部のうちの少なくとも一方の音響出力部は複数のスピーカから構成されることを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項１１】
前記左右の音響出力部のうちの少なくとも一つの音響出力部は所定の指向性を有することを特徴とする請求項１０に記載の音像定位装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話や携帯ゲーム機等のスピーカから出力された音の音像を定位させる音像定位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の音像定位装置は、所望の方向に音像を定位させるための伝達特性を音響信号に与えて音像を定位させる音像定位部と、複数のスピーカからそれぞれ出力された音が受聴者の左右の耳に到達する経路における伝達特性の影響を除去するフィルタとを備え、各スピーカから受聴者の左右の耳に至る少なくとも４つの伝達特性が予め想定され、伝達特性を表す伝達関数に基づいてフィルタ定数が決定されることにより、想定された伝達特性が得られる位置で受聴者に受聴する受聴者に対してスピーカが置かれていない方向から音が聞こえてくるよう音像を所望の方向に定位させることができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−７０７９７号公報（第３−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の音像定位装置では、想定された伝達特性が得られる位置を忠実に再現するためには受聴者の頭部がほぼ固定されることが必要であり、受聴範囲が極めて狭い範囲に制限されるという問題があった。
【０００４】
例えば、従来の音像定位装置では、想定された伝達特性が得られる位置に対して受聴者の頭部の位置が僅かにずれた場合は、受聴者の前方に配置されたスピーカで受聴者の後方に音像を定位させたり、受聴者の後方に配置されたスピーカで受聴者の前方に音像を定位させたりすることが困難であるという問題があった。
【０００５】
特に、高音は低音よりも波長が短いため受聴者の位置ずれの影響を受けやすいことから、従来の音像定位装置では、高音の音像を定位させるのは困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和し、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる音像定位装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の音像定位装置は、所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置された左右の音響出力部から出力される所定周波数以上の高域音の音像を定位処理する高域定位処理手段と、前記左右の音響出力部から出力される所定周波数未満の低域音の音像を定位処理する低域定位処理手段とを備え、前記低域定位処理手段は、前記低域音の音像を定位させる目標位置から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左右の音響出力部から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数に基づいて前記低域音の音像を定位処理することを特徴とする構成を有している。
【０００８】
この構成により、本発明の音像定位装置は、左右のスピーカにより生成された所定の高域音の指向性を有する音場において、高域定位処理手段は、受聴者の左耳に入力される左側スピーカからの高域音及び受聴者の右耳に入力される右側スピーカからの高域音の音像を定位処理し、低域定位処理手段は、受聴者の左右の耳にそれぞれ入力される左右のスピーカからの低域音の音像を定位処理するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。
【０００９】
また、本発明の音像定位装置は、前記高域定位処理手段は、前記高域音の音像を定位させる前記目標位置から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数に基づいて前記高域音の音像を定位処理する構成を有しても良い。
【００１０】
この構成により、本発明の音像定位装置は、高域定位処理手段が、高域音の音像を定位させる目標位置から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数に基づいて高域音の音像を定位処理するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。
【００１１】
また、本発明の音像定位装置は、前記低域定位処理手段は、前記低域音の音像を定位させる前記目標位置から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数の影響を付加するフィルタ手段と、前記低域音の音像から前記左右の音響出力部から前記受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去するフィルタ手段とを有する構成を有しても良い。
【００１２】
この構成により、本発明の音像定位装置は、低域定位処理手段が、低域音の音像を定位させる目標位置から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数及び前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に近い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数に基づいて高域音の音像を定位処理するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。
【００１３】
また、本発明の音像定位装置は、さらに、左右の音響出力部から出力される所定周波数以上の高域音の指向性を制御する指向性制御手段を備えた構成を有しても良い。
【００１４】
この構成により、本発明の音像定位装置は、指向性制御手段が、左右のスピーカから出力される所定周波数以上の高域音の指向性を制御することによって、左側のスピーカからの高域音及び右側のスピーカからの高域音が、それぞれ、受聴者の左耳及び右耳に入力される音場を生成し、高域定位処理手段は、受聴者の左耳に入力される左側スピーカからの高域音及び受聴者の右耳に入力される右側スピーカからの高域音の音像を定位処理し、低域定位処理手段は、受聴者の左右の耳にそれぞれ入力される左右のスピーカからの低域音の音像を定位処理所定するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。
【００１５】
また、本発明の音像定位装置は、前記指向性制御手段は、前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去するフィルタ手段を有する構成を有しても良い。
【００１６】
この構成により、本発明の音像定位装置は、指向性制御手段が、前記左側音響出力部から前記左側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数及び前記右側音響出力部から前記右側音響出力部に遠い方の前記受聴者の耳に至る経路の伝達関数の影響を除去するように左右のスピーカから出力される所定周波数以上の高域音の指向性を制御することができる。
【００１７】
また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部は互いに外向きに配置されている構成を有しても良い。
【００１８】
この構成により、本発明の音像定位装置は、左右の音響出力部を所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置することができる。
【００１９】
また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部は前記受聴者の左右の耳よりそれぞれ所定の距離をおいて対向配置されている構成を有しても良い。
【００２０】
この構成により、本発明の音像定位装置は、左右の音響出力部を所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置することができる。
【００２１】
また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部はそれぞれから出力された高域音の音圧レベルが、前記受聴者の左耳と右耳とにおいて１０ｄＢ以上の差が生じるように設定されている構成を有しても良い。
【００２２】
この構成により、本発明の音像定位装置は、左右の音響出力部を所定の高域音の指向性を有する音場を生成するように配置することができる。
【００２３】
また、本発明の音像定位装置は、前記高域定位処理手段と前記低域定位処理手段とを一体化した構成を有しても良い。
【００２４】
この構成により、本発明の音像定位装置は、高域定位処理手段と低域定位処理手段とが一体化されるので、高域の音響信号と低域の音響信号とを分離する手段が不要となり、装置を簡略化することができる。
【００２５】
また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部のうちの少なくとも一方の音響出力部は複数のスピーカから構成される構成を有しても良い。
【００２６】
この構成により、本発明の音像定位装置は、左右の音響出力部のうちの少なくとも一方の音響出力部を構成する複数のスピーカから出力される音の音像を受聴者の周囲の任意の方向に定位させることができる。
【００２７】
また、本発明の音像定位装置は、前記左右の音響出力部のうちの少なくとも一つの音響出力部は所定の指向性を有する構成を有しても良い。
【００２８】
この構成により、本発明の音像定位装置は、指向性を有するスピーカからの音が受聴者の左耳又は右耳に入力されるので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和し、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができるという効果を有する音像定位装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態の音像定位装置の構成について説明する。
【００３２】
図１に示すように、本実施の形態の音像定位装置１０は、入力された音響信号を高域音響信号と低域音響信号とに分割する帯域分割手段１１と、高域音響信号に対して定位処理する高域定位処理手段としての第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３と、低域音響信号に対して定位処理する第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５を有する低域定位処理手段１６と、第１フィルタ１２及び第３フィルタ１４の出力信号を加算する第１加算器１７と、第２フィルタ１３及び第４フィルタ１５の出力信号を加算する第２加算器１８とを備えている。
【００３３】
音像定位装置１０は、例えばマイクロコンピュータやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成され、受聴者２０の前方に設置された左側音響出力部を構成する左側スピーカ２１と右側音響出力部を構成する右側スピーカ２２とに接続されている。
【００３４】
左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２は、音の出力方向を示す軸線２１ａ及び２２ａが所定の角度θに設定されて近接配置されている。ここで、左側スピーカ２１と右側スピーカ２２との間隔及び角度θは、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２からそれぞれ出力された高域音の音圧レベルが、受聴者２０の左耳と右耳とにおいて例えば１０ｄＢ以上の差が生じるように設定されている。この配置により、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２からの高域音の指向性が設定される。
【００３５】
帯域分割手段１１は、例えば２ｋＨｚの周波数を分割の基準周波数とし、入力された音響信号を２ｋＨｚ以上の高域音響信号と２ｋＨｚ未満の低域音響信号とに分割するようになっている。
【００３６】
第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３は、例えば、遅延器、乗算器、加算器等を含むＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成され、高域音響信号に対し、左側スピーカ２１から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧＬＬと、右側スピーカ２２から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧＲＲとを補正することにより、受聴者２０の周囲の任意の方向の頭部伝達関数に係る高域成分の処理を実行するようになっている。
【００３７】
本実施の形態では、説明を容易にするため、受聴者２０の周囲の任意の方向とは、例えば図１においては受聴者２０の左側後方の方向とし、以下「目標方向」というものとする。この方向に音像が定位されることにより、受聴者２０は仮想スピーカ２３から出力された音を受聴しているように認識する。また、頭部伝達関数とは、仮想スピーカ２３から受聴者２０の外耳道入り口までの音響の伝達関数のことをいい、以下の記載において、仮想スピーカ２３から受聴者２０の左耳までの頭部伝達関数をＡＬ、仮想スピーカ２３から受聴者２０の右耳までの頭部伝達関数をＡＲとする。
【００３８】
第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５は、例えばＦＩＲフィルタで構成され、低域音響信号に対し、左側スピーカ２１から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧＬＬ、左側スピーカ２１から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧＬＲ、右側スピーカ２２から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧＲＲ及び右側スピーカ２２から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧＲＬを補正することにより、目標方向の頭部伝達関数に係る低域成分の処理を実行するようになっている。
【００３９】
音像定位装置１０は、例えば図２（ａ）に示すような携帯電話に適用される。図２（ａ）に示された携帯電話３０は、キーボード３１と、液晶画面３２と、液晶画面３２の下部の筐体内部に近接設置された左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２とを備えている。左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２は、前述のように受聴者２０に対して音の出力方向が角度θになるように設けてある。
【００４０】
また、図２（ｂ）に示すように受聴者２０が携帯電話３０を手に持ったとき、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２から受聴者２０の左右の耳までの距離において、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２からそれぞれ出力される音の音圧レベルが、受聴者２０の左右の耳において所定の音圧レベル差が生じるよう設定される。例えば左側スピーカ２１から出力された音の音圧レベルは、受聴者２０の左耳と右耳とにおいて１０ｄＢ以上の差が生じるようになっている。
【００４１】
次に、本実施の形態の音像定位装置１０の動作について、図１及び図３を用いて説明する。
【００４２】
まず、帯域分割手段１１によって、入力された音響信号が高域音響信号と低域音響信号とに分割される（ステップＳ１１）。例えば２ｋＨｚの周波数を分割の基準周波数とし、入力された音響信号が２ｋＨｚ以上の高域音響信号と２ｋＨｚ未満の低域音響信号とに分割される。
【００４３】
次いで、第１フィルタ１２、第２フィルタ１３、第３フィルタ１４、及び第４フィルタ１５によって、頭部伝達関数ＡＬ及びＡＲの高域音響信号及び低域音響信号の処理が実行される（ステップＳ１２）。具体的には、予め設定されたフィルタ係数に基づいて高域音響信号及び低域音響信号の音響信号が以下説明するように処理される。
【００４４】
最初に高域音響信号の処理に係るフィルタ係数の設定について説明する。第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３には、下記の式（１）及び（２）を満たすフィルタ係数ＨＲ及びＨＬがそれぞれ設定される。
【００４５】
【数１】
2006009058.tif 000018
【００４６】
【数２】
2006009058.tif 000019
【００４７】
フィルタ係数ＨＲ及びＨＬがそれぞれ設定された第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３によって、図１に示された左側スピーカ２１から受聴者２０の左耳に至る経路の伝達関数ＧＬＬと、右側スピーカ２２から受聴者２０の右耳に至る経路の伝達関数ＧＲＲとがそれぞれ独立に補正され、目標方向の頭部伝達関数ＡＬ及びＡＲに係る高域成分が処理される。このように、第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３は、高域音の音像を定位させる目標位置である仮想スピーカ２３から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数ＡＬ、ＡＲ及び左側スピーカ２１から左側スピーカ２１に近い方の受聴者の耳、すなわち左耳に至る経路の伝達関数ＧＬＬ及び右側スピーカ２２から右側スピーカ２２に近い方の受聴者の耳、すなわち右耳に至る経路の伝達関数ＧＲＲに基づいて高域音の音像を定位処理するので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音に関し、左側スピーカから受聴者の右耳までの経路の伝達関数及び右側スピーカから受聴者の左耳までの経路の伝達関数に係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。
【００４８】
次に低域音響信号の処理に係るフィルタ係数の設定について説明する。第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５には、下記の式（３）を満たすフィルタ係数ＦＲ及びＦＬがそれぞれ設定される。
【００４９】
【数３】
2006009058.tif 000020
【００５０】
フィルタ係数ＦＲ及びＦＬがそれぞれ設定された第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５によって、図１に示された左側スピーカ２１から受聴者２０の左耳に至る経路の伝達関数ＧＬＬ、左側スピーカ２１から受聴者２０の右耳に至る経路の伝達関数ＧＬＲ、右側スピーカ２２から受聴者２０の右耳に至る経路の伝達関数ＧＲＲ及び右側スピーカ２２から受聴者２０の左耳に至る経路の伝達関数ＧＲＬが補正され、目標方向の頭部伝達関数に係る低域成分が処理される。
【００５１】
低域音響信号は高域音響信号よりも波長が長いため、図１に示すような角度θで開いた左側スピーカ２１と右側スピーカ２２とを近接配置して指向性を付加した場合でも、例えば左側スピーカ２１から出力された音が受聴者２０の頭部を回折して右耳に回り込むクロストークが発生してしまう。そこで、式（３）に示すように、ＧＬＬ、ＧＬＲ、ＧＲＲ及びＧＲＬの４つの伝達特性に対する逆フィルタ処理と、目標方向の頭部伝達関数ＡＬ及びＡＲとで演算されたフィルタ係数ＦＲ及びＦＬがそれぞれ第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５に設定される。
【００５２】
引き続き、図１に示すように、第１加算器１７によって、第１フィルタ１２及び第３フィルタ１４から出力された音響信号が加算され、第２加算器１８によって、第２フィルタ１３及び第４フィルタ１５から出力された音響信号が加算される（ステップＳ１３）。
【００５３】
そして、第１加算器１７及び第２加算器１８によって、加算された音響信号がそれぞれ右側スピーカ２２及び左側スピーカ２１に出力される（ステップＳ１４）。
【００５４】
以上述べた処理を音像定位装置１０が備えられた携帯電話３０で実行すれば、図２（ｂ）に示すように受聴者２０が携帯電話３０を手に持ったとき、仮想スピーカ２３の方向から音が出ているように受聴者２０に認識させることができる。また、頭部伝達関数ＡＬ及びＡＲを変更することにより、仮想スピーカ２４又は２５の方向から音が出ているように受聴者２０に認識させることもできる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態の音像定位装置１０によれば、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２からの高域音の指向性が設定された音場において、第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３は、受聴者２０の左右の耳に入力される音のうち音圧レベルが大きい音の高域音響信号を左右独立に定位処理し、第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５は、音場の逆フィルタ処理を行う構成としたので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音響信号に関し、左側スピーカ２１から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧＬＲ及び右側スピーカ２２から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧＲＬに係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者２０の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。
【００５６】
なお、本実施の形態において、低域定位処理手段１６を第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５の２つのフィルタで構成する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図４に示すような構成としても同様の効果を得ることができる。
【００５７】
図４に示された低域定位処理手段１６は、第３フィルタ１４及び第４フィルタ１５に代えて、目標方向の頭部伝達関数ＡＲ及びＡＬを入力された低域信号にそれぞれ与える第５フィルタ４１及び第６フィルタ４２と、ＧＲＲ、ＧＬＲ、ＧＲＬ及びＧＬＬの４つの伝達特性に対する逆フィルタ特性を音響信号にそれぞれ与える第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、及び第４逆フィルタ４６とを備え、再生音場における伝達特性ＧＲＲ、ＧＬＲ、ＧＲＬ及びＧＬＬの影響を取り除くようになっている。なお、第５フィルタ４１、第６フィルタ４２、第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、及び第４逆フィルタ４６は、例えばＦＩＲフィルタによって構成される。
【００５８】
第５フィルタ４１及び第６フィルタ４２は、低域音の音像を定位させる目標位置である仮想スピーカ２３から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数ＡＲ及びＡＬの影響を付加する第１フィルタ手段を構成し、第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、及び第４逆フィルタ４６は、低域音の音像から左側スピーカ２１、右側スピーカ２２から受聴者の左右の耳に至る経路の伝達関数ＧＲＲ、ＧＬＲ、ＧＲＬ及びＧＬＬの影響を除去する第２フィルタ手段を構成している。
【００５９】
第５フィルタ４１及び第６フィルタ４２には、それぞれ、フィルタ係数ＡＲ及びＡＬが設定され、第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、及び第４逆フィルタ４６には、下記の式（４）に示されたフィルタ係数ＦＬＬ、ＦＬＲ、ＦＲＬ及びＦＲＲがそれぞれ設定される。
【００６０】
【数４】
2006009058.tif 000021
【００６１】
また、本実施の形態において、帯域分割手段１１を第１フィルタ１２、第２フィルタ１３、第３フィルタ１４、及び第４フィルタ１５の前段に設けた例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、帯域分割手段１１を第１フィルタ１２、第２フィルタ１３、第３フィルタ１４、及び第４フィルタ１５の後段に設ける構成としても同様の効果を得ることができる。
【００６２】
また、本実施の形態において、帯域分割手段１１と第１加算器１７及び第２加算器１８とを備えた構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６３】
例えば、第１フィルタ１２と第３フィルタ１４とを一体化した右チャンネルフィルタと、第２フィルタ１３と第４フィルタ１５とを一体化した左チャンネルフィルタとを備え、右チャンネルフィルタ及び左チャンネルフィルタが共に高域及び低域の音響信号に対し定位処理すれば、帯域分割手段１１と第１加算器１７及び第２加算器１８とを廃止して構成を簡略化しても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、例えば携帯電話や携帯ゲーム機のように、低域音の再生が高域音の再生よりも重視されない装置においては、帯域分割手段１１及び低域定位処理手段１６を廃止して音像定位装置１０の構成を簡略化しても同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、本実施の形態において、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２の２つで音像定位処理を行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば左側スピーカを２つ、右側スピーカを１つで構成しても同様の効果を得ることができる。この場合、例えば左側のスピーカの１つを指向性が鋭いスピーカとし、このスピーカから受聴者２０の左耳に入力される音圧レベルを右耳に入力される音圧レベルよりも１０ｄＢ以上として左右独立に定位処理を行うこともできる。
【００６６】
また、本実施の形態において、左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２が互いに外向きに配置される例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２をそれぞれ受聴者の左右の耳より所定の距離をおいて対向配置した場合においても同様の効果を得ることができる。この場合のように、左右のスピーカの指向性が十分確保できる場合は、帯域分割手段１１を廃し、前述した第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３が行う定位処理と同様な定位処理を第４フィルタ１５及び第３フィルタ１４にそれぞれ実行させ、入力された音響信号に対して全帯域で左右独立に定位処理の制御を行う構成としても良い。
【００６７】
（第２の実施の形態）
まず、本発明の第２の実施の形態の音像定位装置の構成について説明する。
【００６８】
図５に示すように、本実施の形態の音像定位装置５０は、本発明の第１の実施の形態の音像定位装置１０の第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３の後段に指向性制御手段６０を追加した構成であるので、その他の構成については、音像定位装置１０と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６９】
なお、本実施の形態の音像定位装置５０は、受聴者２０の正面に音の出力方向を示す軸線５１ａ及び５２ａがほぼ平行になるよう近接配置された左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２と接続されている。また、左側スピーカ５１から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数をＧｓＬＬ、左側スピーカ５１から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧｓＬＲ、右側スピーカ５２から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧｓＲＲ及び右側スピーカ５２から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧｓＲＬとする。
【００７０】
指向性制御手段６０は、例えばマイクロコンピュータやＤＳＰで構成され、左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２から受聴者２０の左右の耳までの間において生じるクロストーク、すなわち伝達関数ＧｓＬＲ及びＧｓＲＬに係る高域音響信号（以下「クロストーク信号」という。）をキャンセルするよう左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２の指向性を制御するようになっている。本実施の形態では、説明を容易にするため、図６に示すように右側スピーカ５２から出力された音が受聴者２０の左耳に入る方向に死角（破線部分）を形成するようになっているものとする。本実施の形態では第１フィルタ１２、第２フィルタ１３、第３フィルタ１４、第４フィルタ１５、逆フィルタ特性を適用する場合は、第１逆フィルタ４３、第２逆フィルタ４４、第３逆フィルタ４５、第４逆フィルタ４６に設定されるフィルタ係数ＨＲ、ＨＬ、ＦＬ、ＦＲ、ＦＬＬ、ＦＬＲ、ＦＲＬ、ＦＲＲは、数式（１）〜（４）において、ＧＲＲをＧｓＲＲとし、ＧＬＬをＧｓＬＬとし、ＧＲＬをＧｓＲＬとし、ＧＬＲをＧｓＬＲとして算出することができる。
【００７１】
具体的には、指向性制御手段６０は、例えば図７に示すように、第１補正フィルタ６１及び第２補正フィルタ６２と、第１指向性制御フィルタ６３及び第２指向性制御フィルタ６４と、第３加算器６５及び第４加算器６６とで構成される。
【００７２】
第１指向性制御フィルタ６３は、右側スピーカ５２から受聴者２０の左耳に入力されるクロストーク信号を遅延処理及び位相の反転処理によってキャンセルするクロストークキャンセル信号を左チャンネルに出力するようになっている。ここで、遅延処理とは、例えば、左側スピーカ５１から出力された高域音が受聴者の右耳に入力されるまでの時間と、右側スピーカ５２から出力された高域音が受聴者の右耳に入力されるまでの時間とを一致させる処理をいう。
【００７３】
第２指向性制御フィルタ６４は、左側スピーカ５１から受聴者２０の右耳に入力されるクロストーク信号を遅延処理及び位相の反転処理によってキャンセルするクロストークキャンセル信号を右チャンネルに出力するようになっている。ここで、遅延処理とは、例えば、右側スピーカ５２から出力された高域音が受聴者の左耳に入力されるまでの時間と、左側スピーカ５１から出力された高域音が受聴者の左耳に入力されるまでの時間とを一致させる処理をいう。
【００７４】
第１補正フィルタ６１は、左側スピーカ５１から出力されるクロストークキャンセル信号が受聴者２０の右耳に入力されることによって目的信号が変形するのを補正するようになっている。
【００７５】
第２補正フィルタ６２は、右側スピーカ５２から出力されるクロストークキャンセル信号が受聴者２０の左耳に入力されることによって目的信号が変形するのを補正するようになっている。
【００７６】
第３加算器６５は、第１補正フィルタ６１の出力信号と第２指向性制御フィルタ６４の出力信号とを加算し、第１加算器１７に出力するようになっている。第４加算器６６は、第２補正フィルタ６２の出力信号と第１指向性制御フィルタ６３の出力信号とを加算し、第２加算器１８に出力するようになっている。
【００７７】
次に、本実施の形態の音像定位装置５０の動作について、図７及び図８を用いて説明する。ただし、本発明の第１の実施の形態の音像定位装置１０と同様な動作については説明を省略し、指向性制御手段６０の動作についてのみ説明する。
【００７８】
図８のステップＳ１２において、第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３によって演算処理された高域音響信号が、それぞれ、指向性制御手段６０の第１補正フィルタ６１及び第２補正フィルタ６２に入力され、第１補正フィルタ６１及び第２補正フィルタ６２によって、高域音響信号の指向性の制御処理が実行される（ステップＳ２１）。
【００７９】
具体的には、第１補正フィルタ６１及び第２補正フィルタ６２には、下記の式（５）及び式（６）を満たすフィルタ係数ＣＲ及びＣＬがそれぞれ設定される。
【００８０】
【数５】
2006009058.tif 000022
【００８１】
【数６】
2006009058.tif 000023
【００８２】
ここで、ＤＲ及びＤＬは、それぞれ、第１指向性制御フィルタ６３及び第２指向性制御フィルタ６４のフィルタ定数であり、入力された高域音響信号に対し、位相の反転及び遅延処理をしてクロストークキャンセル信号を出力するよう設定される。
【００８３】
第１補正フィルタ６１によって補正された高域音響信号は、第３加算器６５及び第１指向性制御フィルタ６３に出力される。同様に、第２補正フィルタ６２によって補正された高域音響信号は、第４加算器６６及び第２指向性制御フィルタ６４に出力される。
【００８４】
そして、第３加算器６５によって、第１補正フィルタ６１からの高域音響信号と第２指向性制御フィルタ６４からの高域音響信号とが加算され、第１加算器１７に出力される。同様に、第４加算器６６によって、第２補正フィルタ６２からの高域音響信号と第１指向性制御フィルタ６３からの高域音響信号とが加算され、第２加算器１８に出力される。このように、第１補正フィルタ６１、第１指向性制御フィルタ６３、第２補正フィルタ６２、第２指向性制御フィルタ６４は、左側スピーカから左側スピーカに遠い方の受聴者の耳、すなわち右耳に至る経路の伝達関数ＧｓＬＲ及び右側スピーカから右側スピーカに遠い方の受聴者の耳、すなわち左耳に至る経路の伝達関数ＧｓＲＬの影響を除去する第３フィルタ手段を構成している。
【００８５】
以上のように、本実施の形態の音像定位装置５０によれば、指向性制御手段６０は、クロストーク信号を打ち消す高域音響信号を出力して指向性を設定する構成としたので、音像定位に大きく影響を及ぼす高域音響信号に関し、左側スピーカ５１から受聴者２０の右耳までの経路の伝達関数ＧｓＬＲ及び右側スピーカ５２から受聴者２０の左耳までの経路の伝達関数ＧｓＲＬに係る影響を回避することができ、その結果、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和することができ、受聴者２０の周囲の任意の方向に音像を定位させることができる。
【００８６】
なお、本実施の形態において、左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２が、ほぼ平行になるよう近接配置された例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば本発明の第１の実施の形態の音像定位装置１０（図１参照）に接続された左側スピーカ２１及び右側スピーカ２２のように互いに外向きに近接配置されたスピーカに対しても前述の指向性の制御処理を行うことによって同様の効果を得ることができる。
【００８７】
また、本実施の形態において、左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２の２つで音像定位処理を行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、左側スピーカを２つ、右側スピーカを１つの構成とし、或いは、左側スピーカ５１と右側スピーカ５２との間に１つ以上のスピーカを設置して指向性の制御処理を行う構成としても同様の効果を得ることができる。
【００８８】
また、本実施の形態において、第１フィルタ１２及び第２フィルタ１３と指向性制御手段６０とを別個に構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１フィルタ１２、第１補正フィルタ６１及び第１指向性制御フィルタ６３を備えた第３指向性フィルタと、第２フィルタ１３、第２補正フィルタ６２及び第２指向性制御フィルタ６４を備えた第４指向性フィルタとで構成することができる。この場合、第３指向性フィルタ及び第４指向性フィルタには、下記の式（７）及び式（８）に示すフィルタ係数ＨｓＲ及びＨｓＬがそれぞれ設定される。
【００８９】
【数７】
2006009058.tif 000024
【００９０】
【数８】
2006009058.tif 000025
【００９１】
また、本実施の形態において、左側スピーカ５１及び右側スピーカ５２の２つで音像定位処理を行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上のスピーカで構成しても同様の効果を得ることができる。
【００９２】
この場合、高域の音響信号によって左右どちらかの耳に指向性が付加されるよう３つ以上のスピーカの指向性を指向性制御手段６０によって制御し、高域の音響信号に対しては、一方の耳に入力される音圧レベルを反対側の耳に入力される音圧レベルよりも１０ｄＢ以上として左右独立に定位処理を行い、低域の音響信号に対しては、音場の逆フィルタ処理を行うことによって、前述した２つのスピーカを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上のように、本発明に係る音像定位装置は、受聴範囲の制限を従来のものよりも緩和し、受聴者の周囲の任意の方向に音像を定位させることができるという効果を有し、携帯電話や携帯ゲーム機等のスピーカから出力された音の音像を定位させる音像定位装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の音像定位装置のブロック図
【図２】（ａ）本発明の第１の実施の形態の音像定位装置が適用された携帯電話の外観斜視図  （ｂ）本発明の第１の実施の形態に係る音像定位装置が適用された携帯電話による音像定位の一例を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態の音像定位装置の各ステップのフロー図
【図４】本発明の第１の実施の形態の音像定位装置に係る低域定位処理手段のブロック図
【図５】本発明の第２の実施の形態の音像定位装置のブロック図
【図６】本発明の第２の実施の形態の音像定位装置に係る指向性制御手段が形成する死角の説明図
【図７】本発明の第２の実施の形態の音像定位装置に係る指向性制御手段のブロック図
【図８】本発明の第２の実施の形態の音像定位装置の各ステップのフロー図
【符号の説明】
【００９５】
１０、５０  音像定位装置
１１  帯域分割手段
１２  第１フィルタ（高域定位処理手段）
１３  第２フィルタ（高域定位処理手段）
１４  第３フィルタ
１５  第４フィルタ
１６  低域定位処理手段
１７  第１加算器
１８  第２加算器
２０  受聴者
２１、５１  左側スピーカ（左側音響出力部）
２１ａ、２２ａ、５１ａ、５２ａ  軸線
２２、５２  右側スピーカ（右側音響出力部）
２３、２４、２５  仮想スピーカ
３０  携帯電話
３１  キーボード
３２  液晶画面
４１  第５フィルタ（第１フィルタ手段）
４２  第６フィルタ（第１フィルタ手段）   ４３  第１逆フィルタ（第２フィルタ手段）
４４  第２逆フィルタ（第２フィルタ手段）
４５  第３逆フィルタ（第２フィルタ手段）
４６  第４逆フィルタ（第２フィルタ手段）
６０  指向性制御手段
６１  第１補正フィルタ（第３フィルタ手段）
６２  第２補正フィルタ（第３フィルタ手段）
６３  第１指向性制御フィルタ（第３フィルタ手段）
６４  第２指向性制御フィルタ（第３フィルタ手段）
６５  第３加算器
６６  第４加算器
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006009058.tif 000026
【図２】
2006009058.tif 000027
【図３】
2006009058.tif 000028
【図４】
2006009058.tif 000029
【図５】
2006009058.tif 000030
【図６】
2006009058.tif 000031
【図７】
2006009058.tif 000032
【図８】
2006009058.tif 000033
【国際調査報告】
2006009058.tif 000034
2006009058.tif 000035
2006009058.tif 000036
2006009058.tif 000037