放収音装置
【課題】コンパクトな構成でありながら、スピーカからマイクに回り込む音声を抑え、Ｓ／Ｎ比を向上した放収音装置を提供する。
【解決手段】複数のスピーカ１１は、放音面が筐体１の側面に設置されており、放収音装置の全周方向に音声を放音することができる。各マイク１２は、収音方向が筐体１の中心方向になるように設置されている。マイク１２とスピーカ１１の指向性は、相反する方向に設置される。したがって、スピーカ１１からマイク１２に回り込む音声を極めて小さくすることができる。また、スピーカ１１、マイク１２ともに同心円の円周に設置されるため、コンパクトな構成となる。
【解決手段】複数のスピーカ１１は、放音面が筐体１の側面に設置されており、放収音装置の全周方向に音声を放音することができる。各マイク１２は、収音方向が筐体１の中心方向になるように設置されている。マイク１２とスピーカ１１の指向性は、相反する方向に設置される。したがって、スピーカ１１からマイク１２に回り込む音声を極めて小さくすることができる。また、スピーカ１１、マイク１２ともに同心円の円周に設置されるため、コンパクトな構成となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スピーカとマイクとを一体に備えた放収音装置に関し、特に、コンパクトな構成でありながらスピーカからマイクに回り込む音声を抑えた放収音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔地において音声会議（通信会議）を行うために、スピーカとマイクとを一体に備えた音声会議装置が普及している。音声会議装置は、マイクで収音した音声を接続先に送信し、接続先から受信した音声をスピーカから放音する。複数人同士で会議を行う場合、この様な音声会議装置は会議参加者の中心（会議机の中心等）に設置されることが多い。したがって、この様な音声会議装置は小型化されることが望まれ、例えば特許文献１に示すようにスピーカ用のボックスを省略して小型化した音声会議装置が提案されている。
【０００３】
また、音声会議装置は、同一空間内にスピーカとマイクを備えた構成のため、接続先から受信した音声をスピーカから放音すると、この音声がマイクに収音され、接続先に送信されてしまい、エコー等の雑音が発生する。そこで、特許文献２に示すように、エコーキャンセラ機能を備えた音声会議装置において、筒状の弾性体の先端にマイクを収容し、スピーカとマイクの音響結合を抑えた音声会議装置が提案されている。
【特許文献１】特開平８−２０４８０３号公報
【特許文献２】特開平８−２９８６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成によれば、コンパクトな構成であるが、スピーカとマイクが近接してしまい、回り込み音量が大きくなってしまう。一方で、特許文献２の構成によれば、エコーキャンセラ機能によって回り込み音声を抑制することができる。また、特許文献２においては、弾性体により筐体内部の音響結合を抑える構成である。
【０００５】
しかし、筐体内部の音響結合を抑えることができても、コンパクトな構成であるためにスピーカとマイクが近接しており、スピーカから放音された音声がマイクに回り込みやすいという問題は依然として有していた。この場合、エコーキャンセラ機能に処理負担がかかってしまう。
【０００６】
この発明は、コンパクトな構成でありながら、スピーカからマイクに回り込む音声を抑え、Ｓ／Ｎ比を向上した放収音装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の放収音装置は、１つの軸を中心とする第１の円周上に、前記中心に向けて配置されている複数の指向性マイクと、前記軸を中心とする第２の円周上に、前記中心と反対方向に向けて配置されている複数のスピーカと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明において、複数のマイクとスピーカが同一軸を中心とする円周上にそれぞれ設置されている。マイクとスピーカの指向性は、相反する方向に設置される。したがって、スピーカからマイクに回り込む音声を抑えることができる。スピーカ、マイクともに同一軸を中心とする円周上に設置されるため、コンパクトな構成となる。
【０００９】
この発明は、さらに、前記第１の円周は、前記第２の円周よりも径が大きいことを特徴とする。
【００１０】
この発明は、さらに、前記複数の指向性マイク、および前記複数のスピーカを配置する筐体を備え、前記複数のマイクは、前記筐体の上面に配置され、前記複数のスピーカは、前記筐体の側面側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明は、さらに、各マイクが収音した音声信号のレベルに基づいて音源方向を推定し、この音源方向を向いているマイクが収音した音声信号を後段に出力する信号処理手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明において、それぞれのマイクにおいて収音した音声信号のうち、最も音圧レベルの高い信号を選択的に出力する。これによりさらにＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００１３】
この発明は、さらに、前記信号処理手段は、隣接する複数のマイクが収音した音声信号を加算して音源方向を推定し、隣接する複数のマイクが収音した音声信号を加算した信号を後段に出力することを特徴とする。
【００１４】
この発明において、それぞれのマイクにおいて、隣接するマイクから収音した音声信号を加算する。さらに、これらの加算後の音声信号のうち、最も音圧レベルの高い信号を選択的に出力する。これによりさらにＳ／Ｎ比を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、複数のマイクとスピーカが同心円の円周に、収音方向と放音方向が相反する方向に設置されるので、コンパクトな構成でありながら、スピーカからマイクに回り込む音声を抑え、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施形態に係る放収音装置について説明する。図１はこの実施形態に係る放収音装置の上面図、図２（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ断面図である。図１において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。図２（Ａ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。
【００１７】
この放収音装置は、円柱形状の筐体１からなり、筐体１の最外周部分に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては４つ）のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、筐体１の内部に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては８つ）のマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、を備えている。各マイク１２Ａ〜マイク１２Ｈは、フロントエンドのアンプ１３Ａ〜アンプ１３Ｈに接続され（図３参照）、収音した音声に基づいて音声信号を出力する。各スピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄは、アンプ１９Ａ〜アンプ１９Ｄに接続され（図３参照）、入力された音声信号に基づいて音声を放音する。
【００１８】
筐体１は、上面から見た断面円の直径が約３０ｃｍほどのコンパクトな円柱形状であり、スピーカ１１の放音面を円柱側面に配置可能な程度（例えば１０ｃｍ程度）の高さを有する。
【００１９】
各スピーカ１１は、コーン型スピーカユニット、ホーン型スピーカユニット等を用いるが、その他の形式であってもよい。各マイク１２は、所定方向に強い感度を有する指向性マイクである。マイク１２にはダイナミックマイクユニット、コンデンサマイクユニット等を用いるが、その他の形式であってもよい。
【００２０】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体１の外側になるように筐体１の側面に設置されており、４つのスピーカ１１がそれぞれ異なる方向に音声を放音する。例えば図２に示すように、スピーカ１１Ｂは、Ｘ方向に音声を放音し、スピーカ１１Ｄは、−Ｘ方向に音声を放音する。したがって、それぞれのスピーカ１１により、放収音装置の全周方向（Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ方向）に音声を放音することができる。
【００２１】
各マイク１２は、収音方向（強い感度を有する方向）が筐体１の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｃの収音方向は−Ｘ方向、マイク１２Ｇの収音方向はＸ方向）になるように筐体１の上面に設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体１の中心方向であるが、複数のマイク１２がそれぞれ対向して設置されているため、それぞれのマイク１２により放収音装置の全周方向（８方向）の音声を収音することができる。
【００２２】
隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、略相反する方向となる。また、放音、および収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体１において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、スピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、一般的な放収音装置（例えばスピーカ放音面が筐体上側、マイク収音面が筐体外側である場合）に比較してＳ／Ｎ比が向上する。
【００２３】
次に、放収音装置の信号処理系統の構成について図３を参照して詳細に説明する。図３は、放収音装置の構成を示すブロック図である。放収音装置は、上述のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、マイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、各マイク１２Ａ〜マイク１２Ｈに接続されるフロントエンドのアンプ１３Ａ〜アンプ１３Ｈと、各アンプ１３Ａ〜アンプ１３Ｈに接続されるＡ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈと、各Ａ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈが接続されるマイク信号処理回路１５と、マイク信号処理回路１５に接続されるエコーキャンセラ１６と、エコーキャンセラ１６に接続される入出力インタフェース１７と、エコーキャンセラ１６に接続されるＤ／Ａコンバータ１８Ａ〜Ｄ／Ａコンバータ１８Ｄと、各Ｄ／Ａコンバータ１８Ａ〜Ｄ／Ａコンバータ１８Ｄに接続され、スピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄに音声信号を供給するアンプ１９Ａ〜アンプ１９Ｄと、を備えている。
【００２４】
各マイク１２Ａ〜マイク１２Ｈが出力した音声信号は、フロントエンドのアンプ１３Ａ〜アンプ１３Ｈで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈでデジタル変換される。マイク信号処理回路１５は、Ａ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈから出力されるデジタル信号のうち、最も音圧レベルの高い信号を選択して出力する。
【００２５】
図４にマイク信号処理回路１５の詳細なブロック図を示す。マイク信号処理回路１５は、加算器１５１Ａ〜加算器１５１Ｈ、セレクト／ミキシング回路１５２、および最大信号強度検出回路１５３を備えている。各加算器１５１Ａ〜加算器１５１Ｈには、Ａ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈからそれぞれデジタル信号Ａ〜デジタル信号Ｈが入力される。また、各加算器１５１にはそれぞれの加算器１５１に入力される信号の隣接する信号（各加算器に対応するマイクと隣接するマイクが出力した信号が隣接している）が分岐入力される。例えば、加算器１５１Ａには、デジタル信号Ａとデジタル信号Ｂが入力され、加算器１５１Ｂには、デジタル信号Ｂとデジタル信号Ｃが入力される。各加算器１５１は、入力されたデジタル信号を加算して出力する。隣接するマイクの信号を加算することにより、マイクの正面方向の信号が強められ、それ以外の方向の信号が弱められるので、マイクの指向性が向上する。
【００２６】
加算された各デジタル信号は、最大信号強度検出回路１５３において、その音圧レベルが比較される。最大信号強度検出回路１５３は、それぞれのデジタル信号の音圧レベルを比較し、その結果最も音圧レベルが高いデジタル信号を選択してセレクト／ミキシング回路１５２に設定する。セレクト／ミキシング回路１５２は、設定されたデジタル信号のみを選択してエコーキャンセラ１６に出力する。また、最大信号強度検出回路１５３は、最も音圧レベルが高いデジタル信号から順に複数のデジタル信号を選択してセレクト／ミキシング回路１５２に設定するようにしてもよい。その場合、セレクト／ミキシング回路１５２は、設定された複数のデジタル信号をミキシングしてエコーキャンセラ１６に出力する。
【００２７】
最も音圧レベルが高い信号、または最も音圧レベルが高い信号から順に複数の信号をミキシングした信号を出力し、他のレベルの低い信号が出力されることがないため、さらにＳ／Ｎ比が向上する。なお、上記構成では、隣接するマイク１２の信号を加算して出力したが、各マイク１２の収音した信号をそれぞれ単独で出力するようにしてもよいし、隣接する２以上の信号を加算して出力するようにしてもよい。
【００２８】
マイク信号処理回路１５の出力信号は、エコーキャンセラ１６に入力される。エコーキャンセラ１６の出力信号は、入出力インタフェース１７を介して他の装置に送信される。入出力インタフェース１７は、ＬＡＮ端子、アナログオーディオ端子、デジタルオーディオ端子などを有しており、これらの端子に接続される装置に上記信号を送信する。ＬＡＮ端子に出力する場合は、ネットワークを介して接続される遠隔地の装置等に音声情報として送信する。また、入出力インタフェース１７は、他の装置から受信した音声情報（受信信号）をエコーキャンセラ１６に出力する。エコーキャンセラ１６は、スピーカ１１からマイク１２に至る回り込み成分を推定し、この推定した回り込み成分をマイク信号処理回路１５の出力信号から差し引くものである。
【００２９】
図５にエコーキャンセラ１６の詳細なブロック図を示す。エコーキャンセラ１６は、適応フィルタ１６１と、加算器１６２と、を備えている。適応フィルタ１６１は、ＦＩＲフィルタ等のデジタルフィルタを含んでいる。適応フィルタ１６１は、音響伝達系（スピーカ１１からマイク１２に至る音響伝搬経路）の伝達関数を推定し、推定した伝達関数を模擬するようにＦＩＲフィルタのフィルタ係数を算出する。適応フィルタ１６１は、この推定したフィルタ係数でスピーカ１１からマイク１２へ至る回り込み成分の模擬信号を生成する。この模擬信号を加算器１６２においてマイク信号処理回路１５の出力信号から差し引く。したがって、加算器１６２の出力信号は、マイク１２の収音信号から回り込み成分を除去した信号となる。
【００３０】
伝達関数の推定及びフィルタ係数の算出は、加算器１６２から出力された信号である残差信号を参照信号として用いてスピーカ１１への供給信号に基づいて、適応アルゴリズムを用いて行われる。適応アルゴリズムは、残差信号ができるだけ小さくなるようにフィルタ係数を算出するアルゴリズムである。
【００３１】
これにより、適応フィルタ１６１において音響伝達系の回り込み信号（スピーカ１１からマイク１２に至る音声信号）を模擬した信号が生成され、加算器１６２において収音信号から模擬信号を差し引くことで、回り込み信号のみを効率的に減衰させることができる。これにより、エコーキャンセラ１６は、回り込み信号により発生するエコーを防止することができる。また、この放収音装置を、マイク１２で収音した音声を入出力インタフェース１７を経てスピーカ１１から放音する拡声器として用いた場合、エコーキャンセラ１６は回り込み信号のループ現象により発生するハウリングを防止することもできる。
【００３２】
エコーキャンセラ１６の出力信号（他の装置からの受信信号）は、Ｄ／Ａコンバータ１８Ａ〜Ｄ／Ａコンバータ１８Ｄにそれぞれ出力され、アナログ音声信号に変換される。これらのアナログ音声信号はアンプ１９Ａ〜１９Ｄで増幅され、スピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄで放音される。
【００３３】
なお、マイク信号処理回路１５の構成は、上記例に限るものではない。図６にマイク信号処理回路１５の応用例の構成を示す。この例において、各信号Ａ〜信号Ｈは、ディレイ１５４Ａ〜ディレイ１５４Ｈ、ディレイ１５５Ａ〜ディレイ１５５Ｈ、およびディレイ１５６Ａ〜ディレイ１５６Ｈにそれぞれ入力される。加算器１５７Ａ〜加算器１５７Ｈには、それぞれディレイ１５４Ａ〜ディレイ１５４Ｈの出力信号が入力される。また、加算器１５７Ａ〜加算器１５７Ｈには、ディレイ１５５Ａ〜ディレイ１５５Ｈの出力信号が、隣接する加算器１５７にずれて入力される。つまり、ディレイ１５５Ｂの出力信号が加算器１５７Ａに、ディレイ１５５Ｃの出力信号が加算器１５７Ｂに、ディレイ１５５Ｄの出力信号が加算器１５７Ｃに、といった様にそれぞれの加算器１５７には対応するマイク１２の出力信号と、隣接するマイク１２の出力信号が加算される。
【００３４】
また、加算器１５７Ａ〜加算器１５７Ｈには、ディレイ１５６Ａ〜ディレイ１５６Ｈの出力信号が、さらに１段ずれて入力される。つまり、ディレイ１５６Ｃの出力信号が加算器１５７Ａに、ディレイ１５６Ｄの出力信号が加算器１５７Ｂに、ディレイ１５６Ｅの出力信号が加算器１５７Ｃに、といった様にそれぞれの加算器１５７には対応するマイク１２の出力信号と、両隣のマイク１２の出力信号が加算されることとなる。
【００３５】
各ディレイ１５４、１５５、１５６は、加算器１５７において加算される３つの信号が同じ位相となるように入力された音声信号に遅延時間を付与する。したがって、マイク１２が収音した音声は、それぞれの対応する加算器１５７において隣接する２つのマイク１２の収音信号がそれぞれ同じ位相で加算される。同じ位相で加算されるため、特定の方向の信号が強められ、Ｓ／Ｎ比が向上するとともに指向性が向上する。無論、加算する信号は上記の様に３つに限るものではなく、さらに複数の信号を加算、あるいは減算することにより所定方向のＳ／Ｎ比を向上させることも可能である。
【００３６】
なお、本発明の放収音装置の構造、ならびにスピーカ１１、マイク１２の個数は、図１、図２（Ａ）に示した例に限るものではない。
【００３７】
（筐体１の変形例）
例えば、図２（Ｂ）に示すように、筐体１の上面にＺ方向に膨らみを有するドーム状（半球状）のカバー１２２を取り付けてもよい。カバー１２２は、筐体１上面に設置された複数のマイク１２を全てカバーする大きさを有する。このカバー１２２はパンチメッシュ状の鋼板からなり、筐体１の上面に設置されたマイク１２の収音を妨げないようになっている。
【００３８】
図２（Ｂ）に示す状態においても、隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、略相反する方向となる。また、放音、収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体１において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、図２（Ｂ）の例においてもスピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００３９】
（他の実施例１）
図７に他の例における放収音装置の構造を示す。図７は、他の例の放収音装置を示す上面図、および断面図である。同図（Ａ）は、放収音装置の上面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。同図（Ａ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。同図（Ｂ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。なお、図１、および図２に示した放収音装置と共通する構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
この例における放収音装置は、円柱形状の筐体２からなり、筐体２の最外周部分に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては４つ）のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、筐体２の上面に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては８つ）のマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、を備えている。
【００４１】
筐体２は、上面から見た断面円の直径が約３０ｃｍほどのコンパクトな円柱形状であり、スピーカ１１の放音面を円柱側面に配置可能な程度（例えば１０ｃｍ程度）の高さを有する。筐体２は、上面の中心付近にＺ方向に台形状の膨らみを有する。マイク１２は、この膨らみ面の上部に設置されている。この膨らみ面は、マイク１２の収音を妨げないように中央部分が平面となっている。
【００４２】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体２の外側になるように設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体２の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｃの収音方向は−Ｘ方向、マイク１２Ｇの収音方向はＸ方向）になるように設置されている。各マイク１２は、筐体２の上面に乗るようにして設置されているため、筐体２の内部の音声（筐体２内においてスピーカ１１の発する音声）を収音することがない。
【００４３】
各スピーカ１１、および各マイク１２は、異なる高さに設置されるが、隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、略相反する方向となる。また、放音、収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体２において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、この例においてもスピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、一般的な放収音装置（例えばスピーカ放音面が上側、マイク収音面が外側）に比較してＳ／Ｎ比が向上する。
【００４４】
（他の実施例２）
また、放収音装置は、図８に示すような構造であってもよい。図８は、他の例の放収音装置を示す上面図、および断面図である。同図（Ａ）は、放収音装置の上面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。同図（Ａ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。同図（Ｂ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。なお、この例においても図１、および図２に示した放収音装置と共通する構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
同図の例における放収音装置は、複数の円柱形状の筐体（上筐体３Ａ、および下筐体３Ｂ）を上下方向に重ねた構造である筐体３からなり、上筐体３Ａの最外周部の上面に同心円上に等間隔に配置された複数のマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、下筐体３Ｂの最外周部に同心円上に等間隔に配置された複数のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、を備えている。
【００４６】
上筐体３Ａと下筐体３Ｂは底面の中心が同一軸上となるように接合されており、上筐体３Ａは下筐体３Ｂよりも容積が大きく、上面から見て上筐体３Ａの側面は外周側、下筐体３Ｂの側面は内周側となる。
【００４７】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体３の外側になるように設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体３の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｃの収音方向は−Ｘ方向、マイク１２Ｇの収音方向はＸ方向）になるように設置されている。各マイク１２は、筐体３の上面に乗るようにして設置されているため、筐体３の内部の音声（筐体３内においてスピーカ１１の発する音声）を収音することがない。
【００４８】
このように、筐体の上側から見て各スピーカ１１が同心円の内周、各マイク１２が外周側に配置されている場合でも隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、略相反する方向となる。また、放音、収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体３において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、図８の例においてもスピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００４９】
（他の実施例３）
図９は、さらに他の例の放収音装置を示す上面図、および断面図である。同図（Ａ）は、放収音装置の上面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。同図（Ａ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。同図（Ｂ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。なお、この例においても図１、および図２に示した放収音装置と共通する構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
この例における放収音装置は、略円柱形状の筐体４からなり、筐体４の最外周部分に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては４つ）のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、筐体１の内部に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては８つ）のマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、を備えている。
【００５１】
筐体４は、上面から見た断面円の直径が約３０ｃｍほどのコンパクトな円柱形状であり、スピーカ１１の放音面を円柱側面に配置可能な程度（例えば１０ｃｍ程度）の高さを有する。
【００５２】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体４の外側になるように各側面に設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体４の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｃの収音方向は−Ｘ方向、マイク１２Ｇの収音方向はＸ方向）になるように設置されている。筐体４は、上面の中心付近が筐体内部方向（−Ｚ方向）に半球状に凹んでおり、この凹み面の一部に孔が複数空いている。この孔には密閉型のボックス１２１Ａ〜ボックス１２１Ｈが設置されており、このボックス１２１Ａ〜ボックス１２１Ｈの内部にマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈがそれぞれ埋め込まれている。上記孔がボックス１２１の開口面となり、マイク１２の収音面がボックス１２１の開口面に向けられる。このボックス１２１は、ゴム等の弾性体であり、筐体４内においてスピーカ１１の発する音声の伝搬を遮断する。各マイク１２は、収音方向が筐体４の中心方向であるが、複数のマイク１２がそれぞれ対向して設置されているため、それぞれのマイク１２により放収音装置の全周方向（８方向）の音声を収音することができる。
【００５３】
各スピーカ１１、および各マイク１２は、略同じ高さに設置される。したがって、隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、相反する方向となる。また、放音、および収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体４において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、スピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、一般的な放収音装置（例えばスピーカ放音面が筐体上側、マイク収音面が筐体外側である場合）に比較してＳ／Ｎ比が向上する。
【００５４】
（他の実施例４）
図１０は、さらに他の例の放収音装置を示す上面図、および断面図である。同図（Ａ）は、放収音装置の上面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。同図（Ａ）において、紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。同図（Ｂ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。なお、この例においても図１、および図２に示した放収音装置と共通する構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
この例における放収音装置は、略直方体形状の筐体５からなり、筐体５のＹ側面に設置されたスピーカ１１Ａ、Ｘ側面に設置されたスピーカ１１Ｂ、−Ｙ側面に設置されたスピーカ１１Ｃ、−Ｘ側面に設置されたスピーカ１１Ｄを備えている。また、筐体５内部にＸ，Ｙ４５度の方向に設置されたマイク１２Ｂ、Ｘ，−Ｙ４５度の方向に設置されたマイク１２Ｄ、−Ｘ，−Ｙ４５度の方向に設置されたマイク１２Ｆ、−Ｘ，Ｙ４５度の方向に設置されたマイク１２Ｈを備えている。
【００５６】
筐体５は、上面から見て一辺の長さが３０ｃｍほどの正方形状の断面形状であり、スピーカ１１の放音面を直方体側面に配置可能な程度（例えば１０ｃｍ程度）の高さを有する。
【００５７】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体５の外側になるように各側面に設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体３の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｂの収音方向は−Ｘ，−Ｙ４５度の方向、マイク１２Ｈの収音方向はＸ，−Ｙ４５度の方向）になるように設置されている。筐体５は、上面の中心付近が筐体内部方向（−Ｚ方向）に半球状に凹んでおり、この凹み面の一部が（パンチメッシュ等で）内部に露出し、マイク１２の収音面が覗くようになっている。さらに、マイク１２Ｂ〜マイク１２Ｈはそれぞれ、上記露出された面の筐体内部に設置された密閉型のボックス１２１Ｂ〜ボックス１２１Ｈに嵌めこまれている。このボックス１２１は、ゴム等の弾性体であり、筐体５内においてスピーカ１１の発する音声の伝搬を遮断する。
【００５８】
なお、この例における放収音装置においても、図２（Ｂ）に示したように、マイク１２Ｂ〜マイク１２Ｈを筐体５上面に設置して半球状のカバーを取り付けるようにしてもよい。
【００５９】
この様に、筐体の形状は円柱に限らず、直方体形状であってもよい。また、マイク、スピーカの個数は上記例に限定されない。さらに、図１０に示した放収音装置においては、マイクの個数が４つである例を示したが、仮想的にさらに複数のマイクを設置することが可能である。図１１は、図１０における放収音装置のマイク信号処理回路１５の構成を示すブロック図である。マイク１２Ｂ〜マイク１２Ｈから出力される信号Ｂ〜信号Ｈは、それぞれセレクト／ミキシング回路１５２に入力されるが、各信号は複数のディレイ１５８に分岐入力される。例えば信号Ｂは、ディレイ１５８Ｂ１、およびディレイ１５８Ｂ２に分岐入力される。同様に、信号Ｄは、ディレイ１５８Ｄ１、およびディレイ１５８Ｄ２に分岐入力され、信号Ｆは、ディレイ１５８Ｆ１、およびディレイ１５８Ｆ２に分岐入力され、信号Ｈは、ディレイ１５８Ｈ１、およびディレイ１５８Ｈ２に分岐入力される。
【００６０】
ディレイ１５８Ｂ２、およびディレイ１５８Ｄ１の出力信号は加算器１５９Ｃに入力される。同様に、ディレイ１５８Ｄ２、およびディレイ１５８Ｆ１の出力信号は加算器１５９Ｅに入力され、ディレイ１５８Ｆ２、およびディレイ１５８Ｈ１の出力信号は加算器１５９Ｇに入力され、ディレイ１５８Ｈ２、およびディレイ１５８Ｂ１の出力信号は加算器１５９Ａに入力される。
【００６１】
各加算器１５９においては、隣接するマイク１２の２つの信号がディレイ１５８において遅延時間を付与された後、加算されるため、各加算器１５９の出力信号は、各マイク１２の間の位置で収音した音声に対応する。例えばディレイ１５８Ｂ１における信号Ｂの遅延時間と、ディレイ１５８Ｈ２における信号Ｈの遅延時間が等しい場合、加算器１５９Ａにおいて加算されて出力された信号Ａは、図１１に示すようにマイク１２Ｂとマイク１２Ｈとの距離が等しい位置に設置したマイクで収音した音声と同一となる。すなわち図１１に示す信号Ａは、図１２の仮想マイク３２Ａの出力信号を表す。同様に、図１１に示す信号Ｃは仮想マイク３２Ｃの出力信号を表し、信号Ｅは仮想マイク３２Ｅの出力信号を表し、信号Ｇは仮想マイク３２Ｇの出力信号を表す。したがって、この例においては４つのマイク１２によって８方向の音声を収音することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】放収音装置の上面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図、および筐体１の変形例のＡ−Ａ断面図
【図３】放収音装置のブロック図
【図４】マイク信号処理回路の詳細なブロック図
【図５】エコーキャンセラの詳細なブロック図
【図６】マイク信号処理回路の応用例における詳細なブロック図
【図７】他の実施例１における放収音装置の上面図、およびＡ−Ａ断面図
【図８】他の実施例２における放収音装置の上面図、およびＡ−Ａ断面図
【図９】他の実施例３における放収音装置の上面図、およびＡ−Ａ断面図
【図１０】他の実施例４における放収音装置の上面図、およびＡ−Ａ断面図
【図１１】マイク信号処理回路のブロック図
【図１２】仮想マイクの概念を示す図
【符号の説明】
【００６３】
１−筐体
１１−スピーカ
１２−マイク
１３−アンプ
１４−Ａ／Ｄコンバータ
１５−マイク信号処理回路
１６−エコーキャンセラ
１７−入出力インタフェース
１８−Ｄ／Ａコンバータ
１９−アンプ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スピーカとマイクとを一体に備えた放収音装置に関し、特に、コンパクトな構成でありながらスピーカからマイクに回り込む音声を抑えた放収音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔地において音声会議（通信会議）を行うために、スピーカとマイクとを一体に備えた音声会議装置が普及している。音声会議装置は、マイクで収音した音声を接続先に送信し、接続先から受信した音声をスピーカから放音する。複数人同士で会議を行う場合、この様な音声会議装置は会議参加者の中心（会議机の中心等）に設置されることが多い。したがって、この様な音声会議装置は小型化されることが望まれ、例えば特許文献１に示すようにスピーカ用のボックスを省略して小型化した音声会議装置が提案されている。
【０００３】
また、音声会議装置は、同一空間内にスピーカとマイクを備えた構成のため、接続先から受信した音声をスピーカから放音すると、この音声がマイクに収音され、接続先に送信されてしまい、エコー等の雑音が発生する。そこで、特許文献２に示すように、エコーキャンセラ機能を備えた音声会議装置において、筒状の弾性体の先端にマイクを収容し、スピーカとマイクの音響結合を抑えた音声会議装置が提案されている。
【特許文献１】特開平８−２０４８０３号公報
【特許文献２】特開平８−２９８６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成によれば、コンパクトな構成であるが、スピーカとマイクが近接してしまい、回り込み音量が大きくなってしまう。一方で、特許文献２の構成によれば、エコーキャンセラ機能によって回り込み音声を抑制することができる。また、特許文献２においては、弾性体により筐体内部の音響結合を抑える構成である。
【０００５】
しかし、筐体内部の音響結合を抑えることができても、コンパクトな構成であるためにスピーカとマイクが近接しており、スピーカから放音された音声がマイクに回り込みやすいという問題は依然として有していた。この場合、エコーキャンセラ機能に処理負担がかかってしまう。
【０００６】
この発明は、コンパクトな構成でありながら、スピーカからマイクに回り込む音声を抑え、Ｓ／Ｎ比を向上した放収音装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の放収音装置は、１つの軸を中心とする第１の円周上に、前記中心に向けて配置されている複数の指向性マイクと、前記軸を中心とする第２の円周上に、前記中心と反対方向に向けて配置されている複数のスピーカと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明において、複数のマイクとスピーカが同一軸を中心とする円周上にそれぞれ設置されている。マイクとスピーカの指向性は、相反する方向に設置される。したがって、スピーカからマイクに回り込む音声を抑えることができる。スピーカ、マイクともに同一軸を中心とする円周上に設置されるため、コンパクトな構成となる。
【０００９】
この発明は、さらに、前記第１の円周は、前記第２の円周よりも径が大きいことを特徴とする。
【００１０】
この発明は、さらに、前記複数の指向性マイク、および前記複数のスピーカを配置する筐体を備え、前記複数のマイクは、前記筐体の上面に配置され、前記複数のスピーカは、前記筐体の側面側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明は、さらに、各マイクが収音した音声信号のレベルに基づいて音源方向を推定し、この音源方向を向いているマイクが収音した音声信号を後段に出力する信号処理手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明において、それぞれのマイクにおいて収音した音声信号のうち、最も音圧レベルの高い信号を選択的に出力する。これによりさらにＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００１３】
この発明は、さらに、前記信号処理手段は、隣接する複数のマイクが収音した音声信号を加算して音源方向を推定し、隣接する複数のマイクが収音した音声信号を加算した信号を後段に出力することを特徴とする。
【００１４】
この発明において、それぞれのマイクにおいて、隣接するマイクから収音した音声信号を加算する。さらに、これらの加算後の音声信号のうち、最も音圧レベルの高い信号を選択的に出力する。これによりさらにＳ／Ｎ比を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、複数のマイクとスピーカが同心円の円周に、収音方向と放音方向が相反する方向に設置されるので、コンパクトな構成でありながら、スピーカからマイクに回り込む音声を抑え、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施形態に係る放収音装置について説明する。図１はこの実施形態に係る放収音装置の上面図、図２（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ断面図である。図１において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。図２（Ａ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。
【００１７】
この放収音装置は、円柱形状の筐体１からなり、筐体１の最外周部分に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては４つ）のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、筐体１の内部に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては８つ）のマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、を備えている。各マイク１２Ａ〜マイク１２Ｈは、フロントエンドのアンプ１３Ａ〜アンプ１３Ｈに接続され（図３参照）、収音した音声に基づいて音声信号を出力する。各スピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄは、アンプ１９Ａ〜アンプ１９Ｄに接続され（図３参照）、入力された音声信号に基づいて音声を放音する。
【００１８】
筐体１は、上面から見た断面円の直径が約３０ｃｍほどのコンパクトな円柱形状であり、スピーカ１１の放音面を円柱側面に配置可能な程度（例えば１０ｃｍ程度）の高さを有する。
【００１９】
各スピーカ１１は、コーン型スピーカユニット、ホーン型スピーカユニット等を用いるが、その他の形式であってもよい。各マイク１２は、所定方向に強い感度を有する指向性マイクである。マイク１２にはダイナミックマイクユニット、コンデンサマイクユニット等を用いるが、その他の形式であってもよい。
【００２０】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体１の外側になるように筐体１の側面に設置されており、４つのスピーカ１１がそれぞれ異なる方向に音声を放音する。例えば図２に示すように、スピーカ１１Ｂは、Ｘ方向に音声を放音し、スピーカ１１Ｄは、−Ｘ方向に音声を放音する。したがって、それぞれのスピーカ１１により、放収音装置の全周方向（Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ方向）に音声を放音することができる。
【００２１】
各マイク１２は、収音方向（強い感度を有する方向）が筐体１の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｃの収音方向は−Ｘ方向、マイク１２Ｇの収音方向はＸ方向）になるように筐体１の上面に設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体１の中心方向であるが、複数のマイク１２がそれぞれ対向して設置されているため、それぞれのマイク１２により放収音装置の全周方向（８方向）の音声を収音することができる。
【００２２】
隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、略相反する方向となる。また、放音、および収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体１において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、スピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、一般的な放収音装置（例えばスピーカ放音面が筐体上側、マイク収音面が筐体外側である場合）に比較してＳ／Ｎ比が向上する。
【００２３】
次に、放収音装置の信号処理系統の構成について図３を参照して詳細に説明する。図３は、放収音装置の構成を示すブロック図である。放収音装置は、上述のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、マイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、各マイク１２Ａ〜マイク１２Ｈに接続されるフロントエンドのアンプ１３Ａ〜アンプ１３Ｈと、各アンプ１３Ａ〜アンプ１３Ｈに接続されるＡ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈと、各Ａ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈが接続されるマイク信号処理回路１５と、マイク信号処理回路１５に接続されるエコーキャンセラ１６と、エコーキャンセラ１６に接続される入出力インタフェース１７と、エコーキャンセラ１６に接続されるＤ／Ａコンバータ１８Ａ〜Ｄ／Ａコンバータ１８Ｄと、各Ｄ／Ａコンバータ１８Ａ〜Ｄ／Ａコンバータ１８Ｄに接続され、スピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄに音声信号を供給するアンプ１９Ａ〜アンプ１９Ｄと、を備えている。
【００２４】
各マイク１２Ａ〜マイク１２Ｈが出力した音声信号は、フロントエンドのアンプ１３Ａ〜アンプ１３Ｈで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈでデジタル変換される。マイク信号処理回路１５は、Ａ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈから出力されるデジタル信号のうち、最も音圧レベルの高い信号を選択して出力する。
【００２５】
図４にマイク信号処理回路１５の詳細なブロック図を示す。マイク信号処理回路１５は、加算器１５１Ａ〜加算器１５１Ｈ、セレクト／ミキシング回路１５２、および最大信号強度検出回路１５３を備えている。各加算器１５１Ａ〜加算器１５１Ｈには、Ａ／Ｄコンバータ１４Ａ〜Ａ／Ｄコンバータ１４Ｈからそれぞれデジタル信号Ａ〜デジタル信号Ｈが入力される。また、各加算器１５１にはそれぞれの加算器１５１に入力される信号の隣接する信号（各加算器に対応するマイクと隣接するマイクが出力した信号が隣接している）が分岐入力される。例えば、加算器１５１Ａには、デジタル信号Ａとデジタル信号Ｂが入力され、加算器１５１Ｂには、デジタル信号Ｂとデジタル信号Ｃが入力される。各加算器１５１は、入力されたデジタル信号を加算して出力する。隣接するマイクの信号を加算することにより、マイクの正面方向の信号が強められ、それ以外の方向の信号が弱められるので、マイクの指向性が向上する。
【００２６】
加算された各デジタル信号は、最大信号強度検出回路１５３において、その音圧レベルが比較される。最大信号強度検出回路１５３は、それぞれのデジタル信号の音圧レベルを比較し、その結果最も音圧レベルが高いデジタル信号を選択してセレクト／ミキシング回路１５２に設定する。セレクト／ミキシング回路１５２は、設定されたデジタル信号のみを選択してエコーキャンセラ１６に出力する。また、最大信号強度検出回路１５３は、最も音圧レベルが高いデジタル信号から順に複数のデジタル信号を選択してセレクト／ミキシング回路１５２に設定するようにしてもよい。その場合、セレクト／ミキシング回路１５２は、設定された複数のデジタル信号をミキシングしてエコーキャンセラ１６に出力する。
【００２７】
最も音圧レベルが高い信号、または最も音圧レベルが高い信号から順に複数の信号をミキシングした信号を出力し、他のレベルの低い信号が出力されることがないため、さらにＳ／Ｎ比が向上する。なお、上記構成では、隣接するマイク１２の信号を加算して出力したが、各マイク１２の収音した信号をそれぞれ単独で出力するようにしてもよいし、隣接する２以上の信号を加算して出力するようにしてもよい。
【００２８】
マイク信号処理回路１５の出力信号は、エコーキャンセラ１６に入力される。エコーキャンセラ１６の出力信号は、入出力インタフェース１７を介して他の装置に送信される。入出力インタフェース１７は、ＬＡＮ端子、アナログオーディオ端子、デジタルオーディオ端子などを有しており、これらの端子に接続される装置に上記信号を送信する。ＬＡＮ端子に出力する場合は、ネットワークを介して接続される遠隔地の装置等に音声情報として送信する。また、入出力インタフェース１７は、他の装置から受信した音声情報（受信信号）をエコーキャンセラ１６に出力する。エコーキャンセラ１６は、スピーカ１１からマイク１２に至る回り込み成分を推定し、この推定した回り込み成分をマイク信号処理回路１５の出力信号から差し引くものである。
【００２９】
図５にエコーキャンセラ１６の詳細なブロック図を示す。エコーキャンセラ１６は、適応フィルタ１６１と、加算器１６２と、を備えている。適応フィルタ１６１は、ＦＩＲフィルタ等のデジタルフィルタを含んでいる。適応フィルタ１６１は、音響伝達系（スピーカ１１からマイク１２に至る音響伝搬経路）の伝達関数を推定し、推定した伝達関数を模擬するようにＦＩＲフィルタのフィルタ係数を算出する。適応フィルタ１６１は、この推定したフィルタ係数でスピーカ１１からマイク１２へ至る回り込み成分の模擬信号を生成する。この模擬信号を加算器１６２においてマイク信号処理回路１５の出力信号から差し引く。したがって、加算器１６２の出力信号は、マイク１２の収音信号から回り込み成分を除去した信号となる。
【００３０】
伝達関数の推定及びフィルタ係数の算出は、加算器１６２から出力された信号である残差信号を参照信号として用いてスピーカ１１への供給信号に基づいて、適応アルゴリズムを用いて行われる。適応アルゴリズムは、残差信号ができるだけ小さくなるようにフィルタ係数を算出するアルゴリズムである。
【００３１】
これにより、適応フィルタ１６１において音響伝達系の回り込み信号（スピーカ１１からマイク１２に至る音声信号）を模擬した信号が生成され、加算器１６２において収音信号から模擬信号を差し引くことで、回り込み信号のみを効率的に減衰させることができる。これにより、エコーキャンセラ１６は、回り込み信号により発生するエコーを防止することができる。また、この放収音装置を、マイク１２で収音した音声を入出力インタフェース１７を経てスピーカ１１から放音する拡声器として用いた場合、エコーキャンセラ１６は回り込み信号のループ現象により発生するハウリングを防止することもできる。
【００３２】
エコーキャンセラ１６の出力信号（他の装置からの受信信号）は、Ｄ／Ａコンバータ１８Ａ〜Ｄ／Ａコンバータ１８Ｄにそれぞれ出力され、アナログ音声信号に変換される。これらのアナログ音声信号はアンプ１９Ａ〜１９Ｄで増幅され、スピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄで放音される。
【００３３】
なお、マイク信号処理回路１５の構成は、上記例に限るものではない。図６にマイク信号処理回路１５の応用例の構成を示す。この例において、各信号Ａ〜信号Ｈは、ディレイ１５４Ａ〜ディレイ１５４Ｈ、ディレイ１５５Ａ〜ディレイ１５５Ｈ、およびディレイ１５６Ａ〜ディレイ１５６Ｈにそれぞれ入力される。加算器１５７Ａ〜加算器１５７Ｈには、それぞれディレイ１５４Ａ〜ディレイ１５４Ｈの出力信号が入力される。また、加算器１５７Ａ〜加算器１５７Ｈには、ディレイ１５５Ａ〜ディレイ１５５Ｈの出力信号が、隣接する加算器１５７にずれて入力される。つまり、ディレイ１５５Ｂの出力信号が加算器１５７Ａに、ディレイ１５５Ｃの出力信号が加算器１５７Ｂに、ディレイ１５５Ｄの出力信号が加算器１５７Ｃに、といった様にそれぞれの加算器１５７には対応するマイク１２の出力信号と、隣接するマイク１２の出力信号が加算される。
【００３４】
また、加算器１５７Ａ〜加算器１５７Ｈには、ディレイ１５６Ａ〜ディレイ１５６Ｈの出力信号が、さらに１段ずれて入力される。つまり、ディレイ１５６Ｃの出力信号が加算器１５７Ａに、ディレイ１５６Ｄの出力信号が加算器１５７Ｂに、ディレイ１５６Ｅの出力信号が加算器１５７Ｃに、といった様にそれぞれの加算器１５７には対応するマイク１２の出力信号と、両隣のマイク１２の出力信号が加算されることとなる。
【００３５】
各ディレイ１５４、１５５、１５６は、加算器１５７において加算される３つの信号が同じ位相となるように入力された音声信号に遅延時間を付与する。したがって、マイク１２が収音した音声は、それぞれの対応する加算器１５７において隣接する２つのマイク１２の収音信号がそれぞれ同じ位相で加算される。同じ位相で加算されるため、特定の方向の信号が強められ、Ｓ／Ｎ比が向上するとともに指向性が向上する。無論、加算する信号は上記の様に３つに限るものではなく、さらに複数の信号を加算、あるいは減算することにより所定方向のＳ／Ｎ比を向上させることも可能である。
【００３６】
なお、本発明の放収音装置の構造、ならびにスピーカ１１、マイク１２の個数は、図１、図２（Ａ）に示した例に限るものではない。
【００３７】
（筐体１の変形例）
例えば、図２（Ｂ）に示すように、筐体１の上面にＺ方向に膨らみを有するドーム状（半球状）のカバー１２２を取り付けてもよい。カバー１２２は、筐体１上面に設置された複数のマイク１２を全てカバーする大きさを有する。このカバー１２２はパンチメッシュ状の鋼板からなり、筐体１の上面に設置されたマイク１２の収音を妨げないようになっている。
【００３８】
図２（Ｂ）に示す状態においても、隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、略相反する方向となる。また、放音、収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体１において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、図２（Ｂ）の例においてもスピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００３９】
（他の実施例１）
図７に他の例における放収音装置の構造を示す。図７は、他の例の放収音装置を示す上面図、および断面図である。同図（Ａ）は、放収音装置の上面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。同図（Ａ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。同図（Ｂ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。なお、図１、および図２に示した放収音装置と共通する構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
この例における放収音装置は、円柱形状の筐体２からなり、筐体２の最外周部分に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては４つ）のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、筐体２の上面に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては８つ）のマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、を備えている。
【００４１】
筐体２は、上面から見た断面円の直径が約３０ｃｍほどのコンパクトな円柱形状であり、スピーカ１１の放音面を円柱側面に配置可能な程度（例えば１０ｃｍ程度）の高さを有する。筐体２は、上面の中心付近にＺ方向に台形状の膨らみを有する。マイク１２は、この膨らみ面の上部に設置されている。この膨らみ面は、マイク１２の収音を妨げないように中央部分が平面となっている。
【００４２】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体２の外側になるように設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体２の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｃの収音方向は−Ｘ方向、マイク１２Ｇの収音方向はＸ方向）になるように設置されている。各マイク１２は、筐体２の上面に乗るようにして設置されているため、筐体２の内部の音声（筐体２内においてスピーカ１１の発する音声）を収音することがない。
【００４３】
各スピーカ１１、および各マイク１２は、異なる高さに設置されるが、隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、略相反する方向となる。また、放音、収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体２において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、この例においてもスピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、一般的な放収音装置（例えばスピーカ放音面が上側、マイク収音面が外側）に比較してＳ／Ｎ比が向上する。
【００４４】
（他の実施例２）
また、放収音装置は、図８に示すような構造であってもよい。図８は、他の例の放収音装置を示す上面図、および断面図である。同図（Ａ）は、放収音装置の上面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。同図（Ａ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。同図（Ｂ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。なお、この例においても図１、および図２に示した放収音装置と共通する構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
同図の例における放収音装置は、複数の円柱形状の筐体（上筐体３Ａ、および下筐体３Ｂ）を上下方向に重ねた構造である筐体３からなり、上筐体３Ａの最外周部の上面に同心円上に等間隔に配置された複数のマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、下筐体３Ｂの最外周部に同心円上に等間隔に配置された複数のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、を備えている。
【００４６】
上筐体３Ａと下筐体３Ｂは底面の中心が同一軸上となるように接合されており、上筐体３Ａは下筐体３Ｂよりも容積が大きく、上面から見て上筐体３Ａの側面は外周側、下筐体３Ｂの側面は内周側となる。
【００４７】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体３の外側になるように設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体３の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｃの収音方向は−Ｘ方向、マイク１２Ｇの収音方向はＸ方向）になるように設置されている。各マイク１２は、筐体３の上面に乗るようにして設置されているため、筐体３の内部の音声（筐体３内においてスピーカ１１の発する音声）を収音することがない。
【００４８】
このように、筐体の上側から見て各スピーカ１１が同心円の内周、各マイク１２が外周側に配置されている場合でも隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、略相反する方向となる。また、放音、収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体３において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、図８の例においてもスピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００４９】
（他の実施例３）
図９は、さらに他の例の放収音装置を示す上面図、および断面図である。同図（Ａ）は、放収音装置の上面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。同図（Ａ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。同図（Ｂ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。なお、この例においても図１、および図２に示した放収音装置と共通する構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
この例における放収音装置は、略円柱形状の筐体４からなり、筐体４の最外周部分に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては４つ）のスピーカ１１Ａ〜スピーカ１１Ｄと、筐体１の内部に同心円上に等間隔に配置された複数（この例においては８つ）のマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈと、を備えている。
【００５１】
筐体４は、上面から見た断面円の直径が約３０ｃｍほどのコンパクトな円柱形状であり、スピーカ１１の放音面を円柱側面に配置可能な程度（例えば１０ｃｍ程度）の高さを有する。
【００５２】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体４の外側になるように各側面に設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体４の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｃの収音方向は−Ｘ方向、マイク１２Ｇの収音方向はＸ方向）になるように設置されている。筐体４は、上面の中心付近が筐体内部方向（−Ｚ方向）に半球状に凹んでおり、この凹み面の一部に孔が複数空いている。この孔には密閉型のボックス１２１Ａ〜ボックス１２１Ｈが設置されており、このボックス１２１Ａ〜ボックス１２１Ｈの内部にマイク１２Ａ〜マイク１２Ｈがそれぞれ埋め込まれている。上記孔がボックス１２１の開口面となり、マイク１２の収音面がボックス１２１の開口面に向けられる。このボックス１２１は、ゴム等の弾性体であり、筐体４内においてスピーカ１１の発する音声の伝搬を遮断する。各マイク１２は、収音方向が筐体４の中心方向であるが、複数のマイク１２がそれぞれ対向して設置されているため、それぞれのマイク１２により放収音装置の全周方向（８方向）の音声を収音することができる。
【００５３】
各スピーカ１１、および各マイク１２は、略同じ高さに設置される。したがって、隣接するスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｃ）の放音方向、収音方向は、相反する方向となる。また、放音、および収音方向が同一方向であるスピーカ１１とマイク１２（例えばスピーカ１１Ｂとマイク１２Ｇ）は、筐体４において互いに最も遠い位置に配置される。したがって、スピーカ１１からマイク１２に回り込む音声は極めて小さくなり、一般的な放収音装置（例えばスピーカ放音面が筐体上側、マイク収音面が筐体外側である場合）に比較してＳ／Ｎ比が向上する。
【００５４】
（他の実施例４）
図１０は、さらに他の例の放収音装置を示す上面図、および断面図である。同図（Ａ）は、放収音装置の上面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。同図（Ａ）において、紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。同図（Ｂ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。なお、この例においても図１、および図２に示した放収音装置と共通する構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
この例における放収音装置は、略直方体形状の筐体５からなり、筐体５のＹ側面に設置されたスピーカ１１Ａ、Ｘ側面に設置されたスピーカ１１Ｂ、−Ｙ側面に設置されたスピーカ１１Ｃ、−Ｘ側面に設置されたスピーカ１１Ｄを備えている。また、筐体５内部にＸ，Ｙ４５度の方向に設置されたマイク１２Ｂ、Ｘ，−Ｙ４５度の方向に設置されたマイク１２Ｄ、−Ｘ，−Ｙ４５度の方向に設置されたマイク１２Ｆ、−Ｘ，Ｙ４５度の方向に設置されたマイク１２Ｈを備えている。
【００５６】
筐体５は、上面から見て一辺の長さが３０ｃｍほどの正方形状の断面形状であり、スピーカ１１の放音面を直方体側面に配置可能な程度（例えば１０ｃｍ程度）の高さを有する。
【００５７】
各スピーカ１１は、放音方向が筐体５の外側になるように各側面に設置されている。各マイク１２は、収音方向が筐体３の上面から見て中心方向（例えばマイク１２Ｂの収音方向は−Ｘ，−Ｙ４５度の方向、マイク１２Ｈの収音方向はＸ，−Ｙ４５度の方向）になるように設置されている。筐体５は、上面の中心付近が筐体内部方向（−Ｚ方向）に半球状に凹んでおり、この凹み面の一部が（パンチメッシュ等で）内部に露出し、マイク１２の収音面が覗くようになっている。さらに、マイク１２Ｂ〜マイク１２Ｈはそれぞれ、上記露出された面の筐体内部に設置された密閉型のボックス１２１Ｂ〜ボックス１２１Ｈに嵌めこまれている。このボックス１２１は、ゴム等の弾性体であり、筐体５内においてスピーカ１１の発する音声の伝搬を遮断する。
【００５８】
なお、この例における放収音装置においても、図２（Ｂ）に示したように、マイク１２Ｂ〜マイク１２Ｈを筐体５上面に設置して半球状のカバーを取り付けるようにしてもよい。
【００５９】
この様に、筐体の形状は円柱に限らず、直方体形状であってもよい。また、マイク、スピーカの個数は上記例に限定されない。さらに、図１０に示した放収音装置においては、マイクの個数が４つである例を示したが、仮想的にさらに複数のマイクを設置することが可能である。図１１は、図１０における放収音装置のマイク信号処理回路１５の構成を示すブロック図である。マイク１２Ｂ〜マイク１２Ｈから出力される信号Ｂ〜信号Ｈは、それぞれセレクト／ミキシング回路１５２に入力されるが、各信号は複数のディレイ１５８に分岐入力される。例えば信号Ｂは、ディレイ１５８Ｂ１、およびディレイ１５８Ｂ２に分岐入力される。同様に、信号Ｄは、ディレイ１５８Ｄ１、およびディレイ１５８Ｄ２に分岐入力され、信号Ｆは、ディレイ１５８Ｆ１、およびディレイ１５８Ｆ２に分岐入力され、信号Ｈは、ディレイ１５８Ｈ１、およびディレイ１５８Ｈ２に分岐入力される。
【００６０】
ディレイ１５８Ｂ２、およびディレイ１５８Ｄ１の出力信号は加算器１５９Ｃに入力される。同様に、ディレイ１５８Ｄ２、およびディレイ１５８Ｆ１の出力信号は加算器１５９Ｅに入力され、ディレイ１５８Ｆ２、およびディレイ１５８Ｈ１の出力信号は加算器１５９Ｇに入力され、ディレイ１５８Ｈ２、およびディレイ１５８Ｂ１の出力信号は加算器１５９Ａに入力される。
【００６１】
各加算器１５９においては、隣接するマイク１２の２つの信号がディレイ１５８において遅延時間を付与された後、加算されるため、各加算器１５９の出力信号は、各マイク１２の間の位置で収音した音声に対応する。例えばディレイ１５８Ｂ１における信号Ｂの遅延時間と、ディレイ１５８Ｈ２における信号Ｈの遅延時間が等しい場合、加算器１５９Ａにおいて加算されて出力された信号Ａは、図１１に示すようにマイク１２Ｂとマイク１２Ｈとの距離が等しい位置に設置したマイクで収音した音声と同一となる。すなわち図１１に示す信号Ａは、図１２の仮想マイク３２Ａの出力信号を表す。同様に、図１１に示す信号Ｃは仮想マイク３２Ｃの出力信号を表し、信号Ｅは仮想マイク３２Ｅの出力信号を表し、信号Ｇは仮想マイク３２Ｇの出力信号を表す。したがって、この例においては４つのマイク１２によって８方向の音声を収音することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】放収音装置の上面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図、および筐体１の変形例のＡ−Ａ断面図
【図３】放収音装置のブロック図
【図４】マイク信号処理回路の詳細なブロック図
【図５】エコーキャンセラの詳細なブロック図
【図６】マイク信号処理回路の応用例における詳細なブロック図
【図７】他の実施例１における放収音装置の上面図、およびＡ−Ａ断面図
【図８】他の実施例２における放収音装置の上面図、およびＡ−Ａ断面図
【図９】他の実施例３における放収音装置の上面図、およびＡ−Ａ断面図
【図１０】他の実施例４における放収音装置の上面図、およびＡ−Ａ断面図
【図１１】マイク信号処理回路のブロック図
【図１２】仮想マイクの概念を示す図
【符号の説明】
【００６３】
１−筐体
１１−スピーカ
１２−マイク
１３−アンプ
１４−Ａ／Ｄコンバータ
１５−マイク信号処理回路
１６−エコーキャンセラ
１７−入出力インタフェース
１８−Ｄ／Ａコンバータ
１９−アンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの軸を中心とする第１の円周上に、前記中心に向けて配置されている複数の指向性マイクと、
前記軸を中心とする第２の円周上に、前記中心と反対方向に向けて配置されている複数のスピーカと、
を備えた放収音装置。
【請求項２】
前記第１の円周は、前記第２の円周よりも径が大きいことを特徴とする請求項１に記載の放収音装置。
【請求項３】
前記複数の指向性マイク、および前記複数のスピーカを配置する筐体を備え、
前記複数のマイクは、前記筐体の上面に配置され、
前記複数のスピーカは、前記筐体の側面側に配置されている請求項１、または請求項２に記載の放収音装置。
【請求項４】
各マイクが収音した音声信号のレベルに基づいて音源方向を推定し、この音源方向を向いているマイクが収音した音声信号を後段に出力する信号処理手段を備えた請求項１、請求項２、または請求項３に記載の放収音装置。
【請求項５】
前記信号処理手段は、隣接する複数のマイクが収音した音声信号を加算して音源方向を推定し、隣接する複数のマイクが収音した音声信号を加算した信号を後段に出力する請求項４に記載の放収音装置。
【請求項１】
１つの軸を中心とする第１の円周上に、前記中心に向けて配置されている複数の指向性マイクと、
前記軸を中心とする第２の円周上に、前記中心と反対方向に向けて配置されている複数のスピーカと、
を備えた放収音装置。
【請求項２】
前記第１の円周は、前記第２の円周よりも径が大きいことを特徴とする請求項１に記載の放収音装置。
【請求項３】
前記複数の指向性マイク、および前記複数のスピーカを配置する筐体を備え、
前記複数のマイクは、前記筐体の上面に配置され、
前記複数のスピーカは、前記筐体の側面側に配置されている請求項１、または請求項２に記載の放収音装置。
【請求項４】
各マイクが収音した音声信号のレベルに基づいて音源方向を推定し、この音源方向を向いているマイクが収音した音声信号を後段に出力する信号処理手段を備えた請求項１、請求項２、または請求項３に記載の放収音装置。
【請求項５】
前記信号処理手段は、隣接する複数のマイクが収音した音声信号を加算して音源方向を推定し、隣接する複数のマイクが収音した音声信号を加算した信号を後段に出力する請求項４に記載の放収音装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１７３９２２（Ｐ２００７−１７３９２２Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６４６１７（Ｐ２００５−３６４６１７）
【出願日】平成１７年１２月１９日（２００５．１２．１９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１９日（２００５．１２．１９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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