JP2019054491A - 音響装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】身長の個人差に関わらず、乗員が感じる音を立体音像とすることができる音響装置を提供する。【解決手段】車両5に搭載される音響装置1であって、座席10に着座した乗員である運転者20の正面よりも前側において座席10の中心線11を挟むように配置された2つのスピーカ30、40と、2つのスピーカ30、40から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカ30、40から出力される音の特性を制御する制御部100と、を備え、2つのスピーカ30、40は、2つのスピーカ30、40の指向性が乗員の耳21、22に向けて強くなるように配置した構成とする。【選択図】図5
Description
本発明は、音響装置に関し、特に、車両に搭載される音響装置に関する。
従来、車載用立体音響装置において、乗員(運転者)の左右の後方に配置されたメインスピーカ、及び乗員の前方に配置された副スピーカからの出力音によって、立体音像を生成する技術がある(例えば、特許文献1参照)。この音響装置では、例えば運転シートの背もたれ部分の肩部の左側に車両の前方に向けて左スピーカが配置されるとともに、肩部の右側に車両の前方に向けて右スピーカが配置されている。また、副スピーカを、ステアリングコラムの下部やダッシュボードなど、乗員の前方に配置する構成が示されている。
しかし、一般的に、乗員の身長には、個人差が存在する。このため、身長の個人差によって、各スピーカから乗員の耳に到達する音の特性に差が生じ、乗員が感じる音が立体音像とならない可能性があった。
したがって、本発明の目的は、身長の個人差に関わらず、乗員が感じる音を立体音像とすることができる音響装置を提供することにある。
[1]上記目的を達成するため、車両に搭載される音響装置であって、座席に着座した乗員の正面よりも前側において前記座席の中心線を挟むように配置された少なくとも2つのスピーカと、前記少なくとも2つのスピーカから出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する制御部と、を備え、前記少なくとも2つのスピーカは、前記少なくとも2つのスピーカの指向性が前記乗員の耳に向けて強くなるように配置されている、音響装置を提供する。
[2]前記少なくとも2つのスピーカは、前記座席の中心線に対して対称に配置されている、上記[1]に記載の音響装置であってもよい。
[3]また、前記少なくとも2つのスピーカは、それぞれのスピーカの出力の指向性が車高の方向に広い範囲となるように配置されている、上記[1]又は[2]に記載の音響装置であってもよい。
[4]また、前記少なくとも2つのスピーカは、それぞれのスピーカの出力の指向性が全方位である、上記[1]又は[2]に記載の音響装置であってもよい。
[2]前記少なくとも2つのスピーカは、前記座席の中心線に対して対称に配置されている、上記[1]に記載の音響装置であってもよい。
[3]また、前記少なくとも2つのスピーカは、それぞれのスピーカの出力の指向性が車高の方向に広い範囲となるように配置されている、上記[1]又は[2]に記載の音響装置であってもよい。
[4]また、前記少なくとも2つのスピーカは、それぞれのスピーカの出力の指向性が全方位である、上記[1]又は[2]に記載の音響装置であってもよい。
本発明の音響装置によれば、身長の個人差に関わらず、乗員が感じる音を立体音像とすることができる。
(本発明の実施の形態)
本発明の実施の形態に係る音響装置1は、車両5に搭載される音響装置1であって、座席10に着座した乗員である運転者20の正面よりも前側において座席10の中心線11を挟むように配置された2つのスピーカ30、40と、2つのスピーカ30、40から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカ30、40から出力される音の特性を制御する制御部100と、を備え、2つのスピーカ30、40は、2つのスピーカ30、40の指向性が乗員の耳21、22に向けて強くなるように配置されて構成されている。
本発明の実施の形態に係る音響装置1は、車両5に搭載される音響装置1であって、座席10に着座した乗員である運転者20の正面よりも前側において座席10の中心線11を挟むように配置された2つのスピーカ30、40と、2つのスピーカ30、40から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカ30、40から出力される音の特性を制御する制御部100と、を備え、2つのスピーカ30、40は、2つのスピーカ30、40の指向性が乗員の耳21、22に向けて強くなるように配置されて構成されている。
本実施の形態では、乗員が運転者20であるものとして説明する。また、少なくとも2つのスピーカの一例として、2つのスピーカ30、40が座席10の中心線11を挟んで対称に配置されているものとして説明する。
(スピーカの配置)
図1に示すように、車両5において、座席10の前方、すなわち、座席10に着座した運転者20の前方に2つのスピーカ30、40が配置されている。2つのスピーカ30、40は、例えば、インストルメントパネル7に配置されている。スピーカ30、40は、所定の周波数帯域において音を出力できるものであり、車両側からの制御により、例えば、警告音、警告音声等を出力できるものである。
図1に示すように、車両5において、座席10の前方、すなわち、座席10に着座した運転者20の前方に2つのスピーカ30、40が配置されている。2つのスピーカ30、40は、例えば、インストルメントパネル7に配置されている。スピーカ30、40は、所定の周波数帯域において音を出力できるものであり、車両側からの制御により、例えば、警告音、警告音声等を出力できるものである。
図1において、車両5の前方から後方に向けて、スピーカから運転者20の耳の方向をX方向、車両5の幅方向をY方向、X軸とY軸の外積で定義される方向を車両5の上下方向のZ方向とする。図1に示すように、右スピーカ30は、その指向性が運転者20の右耳21に向けて強くなるように配置されている。また、左スピーカ40は、その指向性が運転者20の左耳22に向けて強くなるように配置されている。すなわち、右スピーカ30の出力軸31が運転者20の右耳21の方向になるように取り付けられており、左スピーカ40の出力軸41が運転者20の左耳22の方向になるように取り付けられている。
また、図2に示すように、左スピーカ40を運転者20の耳に向けてやや上向きに配置する。このために、図2に示すように、X軸、Z軸がY軸の回りに少し回転したX、Y、Z軸となっている。
図2に示すように、左スピーカ40の出力軸41が運転者20の左耳22の方向になるように、左スピーカ40をやや上向き(X軸方向)に配置する。右スピーカ30も同様に、やや上向き(X軸方向)に配置する。これにより、2つのスピーカ30、40の指向性が乗員の耳21、22に向けて強くなるように配置された構成となる。
(スピーカの指向特性)
図3(a)、(b)で示すスピーカの指向特性は、X方向とZ方向の指向特性が異なる場合を示している。図3(a)において、スピーカ30、40から出力される音の広がりを示す指向特性は、音波面35のX軸上の点35aが最大であり、X軸上の最大音圧から6dBだけ音圧が低下する35b、35cの点で規定される開き角を指向角度θ2と定義する。図3(a)において、Y方向における指向角度はθ2である。
図3(a)、(b)で示すスピーカの指向特性は、X方向とZ方向の指向特性が異なる場合を示している。図3(a)において、スピーカ30、40から出力される音の広がりを示す指向特性は、音波面35のX軸上の点35aが最大であり、X軸上の最大音圧から6dBだけ音圧が低下する35b、35cの点で規定される開き角を指向角度θ2と定義する。図3(a)において、Y方向における指向角度はθ2である。
図3(b)において、スピーカ30、40から出力される音の広がりを示す指向特性は、音波面36のX軸上の点36aが最大であり、X軸上の最大音圧から6dBだけ音圧が低下する36b、36cの点で規定される開き角を指向角度θ1と定義する。図3(b)において、Z方向における指向角度はθ1である。指向角度はθ1>θ2である。
図3(a)、(b)からわかるように、指向角度はθ1>θ2であるので、図3(a)、(b)で示すスピーカの指向特性は、Z方向、すなわち、車両5の車高の方向に広い範囲となる。
図4(a)、(b)で示すスピーカの指向特性は、スピーカの指向性が全方位性を有する場合を示している。図4(a)において、スピーカ30、40から出力される音の広がりを示す指向特性は、音波面36のX軸上の点36aが最大であり、X軸上の最大音圧から6dBだけ音圧が低下する36b、36cの点で規定される開き角を指向角度θ1と定義する。図4(a)において、Y方向における指向角度はθ1である。
図4(b)において、スピーカ30、40から出力される音の広がりを示す指向特性は、音波面36のX軸上の点36aが最大であり、X軸上の最大音圧から6dBだけ音圧が低下する36b、36cの点で規定される開き角を指向角度θ1と定義する。図4(b)において、Z方向における指向角度はθ1である。
図4(a)、(b)からわかるように、指向角度はX方向、Z方向共にθ1であるので、図4(a)、(b)で示すスピーカの指向特性は、全方位性を有するものとなる。
(車高の方向に広い指向特性を有するスピーカの配置)
図3(a)、(b)で示したスピーカ30、40を所定の向きでインストルメントパネル7に配置した場合を、図5に示す。
図3(a)、(b)で示したスピーカ30、40を所定の向きでインストルメントパネル7に配置した場合を、図5に示す。
図5に示すように、図3(b)で示したスピーカ30、40の指向角度の大きい方(指向角度θ1)をZ軸方向、車高の方向として配置する。これにより、指向性が車高の方向に広い範囲となるように配置される。
一方、図3(a)で示したスピーカ30、40の指向角度の小さい方(指向角度θ2)をY軸方向、車幅の方向として配置する。
図5に示すように、運転者20の耳21、22の位置は、座席10の車高方向への高さ調整や、座席10に着座する運転者20の身長の高い低いにより変化する。したがって、スピーカ30、40の指向性が車高の方向に広い範囲となるように配置されることにより、スピーカ30、40の指向性が乗員の耳21、22に向けて強くなるように配置され、運転者20の耳元に音を安定して定位させることができる。
(制御部による音像の定位制御)
制御部100は、図1に示すように、右スピーカ30を駆動する駆動部110、左スピーカ40を駆動する駆動部120を備えている。駆動部110は、右音声信号S1と、左音声信号S2の位相調整信号S21を加算して、増幅して右スピーカ30を駆動する。同様に、駆動部120は、左音声信号S2と、右音声信号S1の位相調整信号S12を加算して、増幅して左スピーカ40を駆動する。
制御部100は、図1に示すように、右スピーカ30を駆動する駆動部110、左スピーカ40を駆動する駆動部120を備えている。駆動部110は、右音声信号S1と、左音声信号S2の位相調整信号S21を加算して、増幅して右スピーカ30を駆動する。同様に、駆動部120は、左音声信号S2と、右音声信号S1の位相調整信号S12を加算して、増幅して左スピーカ40を駆動する。
位相調整回路115は、右音声信号S1の位相を調整(位相遅延)して、駆動部120に位相調整信号S12を出力する。位相調整は、右音声信号S1と位相調整信号S12の位相差α°として適宜設定可能である。
同様に、位相調整回路125は、左音声信号S2の位相を調整(位相遅延)して、駆動部110に位相調整信号S21を出力する。位相調整は、左音声信号S2と位相調整信号S21の位相差α°として適宜設定可能である。なお、この位相差α°の設定は、2つのスピーカ30、40が座席10の中心線11を挟んで対称に配置されている場合であり、スピーカ30、40が座席10の中心線11を挟んで非対称に配置されている場合等は、位相調整回路115と位相調整回路125で設定される位相差は異なる値とすることができる。
上記説明した駆動部110、120、位相調整回路115、125は、それぞれ、ゲインの調整が可能である。したがって、図1で示すように、駆動部110における右音声信号S1と位相調整信号S21の加算割合、駆動部120における左音声信号S2と位相調整信号S12の加算割合を調節できる。また、右スピーカ30、左スピーカ40から出力される音圧を調節でき、左右のステレオ音のバランスを調節することもできる。
制御部100は、2つのスピーカ30、40から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する。
右耳21には、右スピーカ30から出力される右チャンネルの音S30と左チャンネルの位相調整された音S40dが到達すると共に、左スピーカ40から出力される左チャンネルの音S40と右チャンネルの位相調整された音S30dが到達する。
右耳21に到達する右チャンネルの音は、右チャンネルの音S30と右チャンネルの位相調整された音S30dである。
また、右耳21に到達する左チャンネルの音は、左チャンネルの音S40と左チャンネルの位相調整された音S40dである。
したがって、制御部100は、右チャンネルの音S30と右チャンネルの位相調整された音S30dの合成音が最大となり、左チャンネルの音S40と左チャンネルの位相調整された音S40dの合成音が最小となるように制御する。
右チャンネルの音S30と右チャンネルの位相調整された音S30dの合成音が右耳21において最大となるようにするには、例えば、制御部100は、距離L11を進む音S30と距離L21を進む音S30dとの位相差が、2πn(n=0、1、2・・・)となるように位相差α°を設定する。なお、距離L11は、右スピーカ30から右耳21までの距離、距離L21は、左スピーカ40から右耳21までの距離である。
左チャンネルの音S40と左チャンネルの位相調整された音S40dの合成音が右耳21において最小となるようにするには、距離L21を進む音S40と距離L11を進む音S40dとの位相差が、πn(n=0、1、2・・・)となるように位相差α°を設定する。
上記示した左チャンネルの音S40と左チャンネルの位相調整された音S40dの合成音が右耳21において最小となるように設定することにより、右耳21の位置において、右チャンネルの音S30と左チャンネルの音S40のクロストークが低減あるいは相殺される。
同様にして、左耳22には、左スピーカ40から出力される左チャンネルの音S40と右チャンネルの位相調整された音S30dが到達すると共に、右スピーカ30から出力される右チャンネルの音S30と左チャンネルの位相調整された音S40dが到達する。
左耳22に到達する左チャンネルの音は、左チャンネルの音S40と左チャンネルの位相調整された音S40dである。
また、左耳22に到達する右チャンネルの音は、右チャンネルの音S30と右チャンネルの位相調整された音S30dである。
したがって、制御部100は、左チャンネルの音S40と左チャンネルの位相調整された音S40dの合成音が最大となり、右チャンネルの音S30と右チャンネルの位相調整された音S30dの合成音が最小となるように制御する。
左チャンネルの音S40と左チャンネルの位相調整された音S40dの合成音が左耳22において最大となるようにするには、例えば、制御部100は、距離L22を進む音S40と距離L12を進む音S40dの位相差が、2πn(n=0、1、2・・・)となるように位相差α°を設定する。なお、距離L22は、左スピーカ40から左耳22までの距離、距離L12は、右スピーカ30から左耳22までの距離である。
右チャンネルの音S30と右チャンネルの位相調整された音S30dの合成音が左耳22において最小となるようにするには、距離L12を進む音S30と距離L22を進む音S30dの位相差が、πn(n=0、1、2・・・)となるように位相差α°を設定する。
上記示した右チャンネルの音S30と右チャンネルの位相調整された音S30dの合成音が左耳22において最小となるように設定することにより、左耳22の位置において、左チャンネルの音S40と右チャンネルの音S30のクロストークが低減あるいは相殺される。
上記示した制御部100による位相調整により、耳元に音を定位させることができ、2つのスピーカから出力される音による立体音像が維持されるように制御することができる。
本発明の実施の形態は、上記示した2つのスピーカに限られず、3以上のスピーカが座席10の中心線11を挟んで配置される場合にも適用可能である。すなわち、各スピーカから出力される音のスピーカから乗員の耳までの距離と位相差とを考慮し、右耳、左耳それぞれにおいて、合成音が最大、最小になるように位相差を設定することにより、右チャンネルの音と左チャンネルの音のクロストークが低減あるいは相殺される。これにより、3以上のスピーカの場合においても、耳元に音を定位させることができ、3つ以上のスピーカから出力される音による立体音像が維持されるように制御することができる。
(実施の形態の効果)
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
(1)本発明の実施の形態に係る音響装置1は、車両5に搭載される音響装置1であって、座席10に着座した乗員である運転者20の正面よりも前側において座席10の中心線11を挟むように配置された2つのスピーカ30、40と、2つのスピーカ30、40から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカ30、40から出力される音の特性を制御する制御部100と、を備え、2つのスピーカ30、40は、2つのスピーカ30、40の指向性が乗員の耳21、22に向けて強くなるように配置されて構成されている。各スピーカの出力軸が乗員(運転者)の耳の方向に向けて配置されているので、スピーカの指向性が乗員の耳に向けて強くなるように構成可能である。
(2)スピーカの指向性が全方位性を有する場合においても、上記のように、各スピーカの出力軸を乗員(運転者)の耳の方向に向けて配置することにより、スピーカの指向性が乗員の耳に向けて強くなるように構成可能である。
(3)スピーカの指向特性がX方向とZ方向の指向特性が異なる場合において、スピーカの指向角度の大きい方(指向角度θ1)をZ軸方向、車高の方向として配置する。これにより、指向性が車高の方向に広い範囲となるように配置することができる。図5に示すように、乗員(運転者)の耳の位置は、座席の車高方向への高さ調整や、座席に着座する乗員(運転者)の身長の高い低いにより変化する。したがって、スピーカの指向性が車高の方向に広い範囲となるように配置されることにより、スピーカの指向性が乗員の耳に向けて強くなるように構成できる。これにより、乗員(運転者)の耳元に音を安定して定位させることができる。
(4)スピーカからの音を乗員(運転者)の耳元に安定して定位させるには、制御部による音像の定位制御で説明したように、スピーカから乗員(運転者)の耳元までの距離を考慮して位相差を設定する必要がある。スピーカの指向性が車高の方向に広い範囲となるようにスピーカを配置することにより、座席の車高方向への高さ調整や、座席に着座する乗員(運転者)の身長の高い低いによる影響を受けにくく、乗員(運転者)の耳元に音を安定して定位させることができ、乗員の広い身長の範囲において、乗員が感じる音を立体音像とすることができる。
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
(1)本発明の実施の形態に係る音響装置1は、車両5に搭載される音響装置1であって、座席10に着座した乗員である運転者20の正面よりも前側において座席10の中心線11を挟むように配置された2つのスピーカ30、40と、2つのスピーカ30、40から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカ30、40から出力される音の特性を制御する制御部100と、を備え、2つのスピーカ30、40は、2つのスピーカ30、40の指向性が乗員の耳21、22に向けて強くなるように配置されて構成されている。各スピーカの出力軸が乗員(運転者)の耳の方向に向けて配置されているので、スピーカの指向性が乗員の耳に向けて強くなるように構成可能である。
(2)スピーカの指向性が全方位性を有する場合においても、上記のように、各スピーカの出力軸を乗員(運転者)の耳の方向に向けて配置することにより、スピーカの指向性が乗員の耳に向けて強くなるように構成可能である。
(3)スピーカの指向特性がX方向とZ方向の指向特性が異なる場合において、スピーカの指向角度の大きい方(指向角度θ1)をZ軸方向、車高の方向として配置する。これにより、指向性が車高の方向に広い範囲となるように配置することができる。図5に示すように、乗員(運転者)の耳の位置は、座席の車高方向への高さ調整や、座席に着座する乗員(運転者)の身長の高い低いにより変化する。したがって、スピーカの指向性が車高の方向に広い範囲となるように配置されることにより、スピーカの指向性が乗員の耳に向けて強くなるように構成できる。これにより、乗員(運転者)の耳元に音を安定して定位させることができる。
(4)スピーカからの音を乗員(運転者)の耳元に安定して定位させるには、制御部による音像の定位制御で説明したように、スピーカから乗員(運転者)の耳元までの距離を考慮して位相差を設定する必要がある。スピーカの指向性が車高の方向に広い範囲となるようにスピーカを配置することにより、座席の車高方向への高さ調整や、座席に着座する乗員(運転者)の身長の高い低いによる影響を受けにくく、乗員(運転者)の耳元に音を安定して定位させることができ、乗員の広い身長の範囲において、乗員が感じる音を立体音像とすることができる。
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…音響装置、5…車両、7…インストルメントパネル、10…座席、11…中心線、20…運転者、21…右耳、22…左耳、31…出力軸、35…音波面、36…音波面、40…左スピーカ、41…出力軸、100…制御部、110…駆動部、115…位相調整回路、120…駆動部、125…位相調整回路、L11、L12、L21、L22…距離、S1…右音声信号、S12…位相調整信号、S2…左音声信号、S21…位相調整信号、S30、S30d、S40、S40d…音、α…位相差、θ1、θ2…指向角度
Claims (4)
- 車両に搭載される音響装置であって、
座席に着座した乗員の正面よりも前側において前記座席の中心線を挟むように配置された少なくとも2つのスピーカと、
前記少なくとも2つのスピーカから出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する制御部と、を備え、
前記少なくとも2つのスピーカは、前記少なくとも2つのスピーカの指向性が前記乗員の耳に向けて強くなるように配置されている、音響装置。 - 前記少なくとも2つのスピーカは、前記座席の中心線に対して対称に配置されている、請求項1に記載の音響装置。
- 前記少なくとも2つのスピーカは、それぞれのスピーカの出力の指向性の範囲が車高の方向に広くなるように配置されている、請求項1又は2に記載の音響装置。
- 前記少なくとも2つのスピーカは、それぞれのスピーカの出力の指向性が全方位である、請求項1又は2に記載の音響装置。
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