距離測定装置、距離測定方法、距離測定プログラム、および記録媒体
【課題】本発明の距離測定装置の目的は、一般的なスピーカとマイクを用いた場合や雑音環境下でも高精度な距離推定を実現することである。
【解決手段】本発明の距離測定装置は、信号発生部、生成信号可聴音除去フィルタ部、マイク信号可聴音除去フィルタ部、インパルス応答計算部、ピーク検出部を備え、スピーカとマイクを用いて距離を測定する。生成信号可聴音除去フィルタ部は、信号発生部が生成した信号から可聴音成分を除去し、出力する。マイク信号可聴音除去フィルタ部は、マイクからの信号から可聴音成分を除去する。インパルス応答計算部は、生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号とマイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からインパルス応答を求める。ピーク検出部は、インパルス応答計算部の出力からピークを検出し、生成信号可聴音除去フィルタ部から信号が出力されてからピークまでの時間を求め、距離情報を求める。
【解決手段】本発明の距離測定装置は、信号発生部、生成信号可聴音除去フィルタ部、マイク信号可聴音除去フィルタ部、インパルス応答計算部、ピーク検出部を備え、スピーカとマイクを用いて距離を測定する。生成信号可聴音除去フィルタ部は、信号発生部が生成した信号から可聴音成分を除去し、出力する。マイク信号可聴音除去フィルタ部は、マイクからの信号から可聴音成分を除去する。インパルス応答計算部は、生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号とマイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からインパルス応答を求める。ピーク検出部は、インパルス応答計算部の出力からピークを検出し、生成信号可聴音除去フィルタ部から信号が出力されてからピークまでの時間を求め、距離情報を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカとマイクを用いて距離を測定する距離測定装置、距離測定方法、距離測定プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ会議システムなどで、話者の位置を特定し臨場感のある通信を実現するために超音波を用いた距離計測装置が提案されている（非特許文献１）。図１は、従来の距離測定装置の構成例であり、図２は各構成部での信号の様子を示す図である。従来の距離測定装置９００は、４０ｋＨｚ発信部９１０、パルス生成部９２０、スイッチ部９３０、整流平滑化部９４０、閾値比較部９５０、カウンタ部９６０から構成される。また、距離測定装置９００は、超音波センサ送信機９７０と超音波センサ受信機９８０に接続されている。
【０００３】
距離測定装置９００は、超音波センサ送信機９７０から出力された超音波が、超音波センサ受信機９８０に到達するまでの時間を計測し、その時間に音速を乗じて距離を求めている。送信する超音波は４０ｋＨｚなどの単一周波数を極わずかな時間だけパルス状に出力したものである。超音波センサ受信機で受信された信号のレベルが、あらかじめ設定した閾値を越えた場合に、超音波を受信したとして検出する。超音波を送信した時刻から、受信を検出した時刻までの時間が超音波の伝搬時間であり、この時間に音速を乗じれば距離が計算できる。
【０００４】
次に、距離測定装置９００の具体的な動作について説明する。４０ｋＨｚ発信部９１０は、図２（Ａ）のように４０ｋＨｚの正弦波若しくは矩形波を連続的に生成し、出力する。パルス生成部９２０は、図２（Ｂ）のように短時間（数１０〜数１００ｍｓ）の矩形パルスを生成する。スイッチ部９３０は、パルス生成部９２０でパルスが生成されている間のみＯＮ状態にし、４０ｋＨｚ発信部９１０の出力を通過させ、超音波センサ送信機９７０に送る。パルスが生成されていないときはＯＦＦ状態であり、４０ｋＨｚ発信部９１０の出力は通過しない。超音波センサ送信機９７０は、スイッチ部９３０を通過した４０ｋＨｚ発信部９１０の出力（図２（Ｃ））を、空間に放出する。
【０００５】
超音波センサ受信機９８０は、超音波信号を受信し、図２（Ｄ）に示すような信号を出力する。整流平滑化部９４０は、超音波センサ受信機９８０の出力を全波整流し、時間平滑化し、図２（Ｅ）のような信号を得る。閾値比較部９５０は、あらかじめ定められた閾値と整流平滑化部９４０の出力とを比較し、整流平滑化部９４０の出力が閾値を超えている場合に、受信信号があることを示す信号（例えば、図２（Ｆ）に示す信号）を出力する。カウンタ部９６０は、パルス生成部９２０で生成されたパルスの立ち上がりで、カウンタのカウントをスタートし、閾値比較部９５０が受信信号があることを示す信号を出力したときにカウントをストップする。カウンタの値から求まる時間に音速を乗じることで超音波センサ送信機９７０と超音波センサ受信機９８０との距離が求められる。
【０００６】
従来の距離測定装置の場合、超音波センサ送信機９７０または超音波センサ受信機９８０を話者が利用するマイクの周辺に置き（若しくはマイクに備えさせ）、カメラ近傍に超音波センサ受信機９８０または超音波センサ送信機９７０を配置することで、カメラからマイクまでの距離や方向を検出していた。そして、これらの情報を、臨場感を持たせることや、カメラの向きやズーム制御などに利用していた。
【非特許文献１】小田英了, 小林和則, 穂刈治英, 島田正治, “超音波を用いた位置推定”, 日本工業出版, 計測技術, 1998年12月, pp.50-54.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の従来の距離測定装置では、超音波用の送信機と受信機を用いることを前提としていたため、距離測定のためだけの送信機と受信機が必要であった。このように専用の送信機と受信機とを用いた場合、超音波素子の過渡特性や空間を伝搬する時の減衰などによる測定誤差をある程度予測可能であり、測定誤差の削減が可能であった。一方、超音波用の送信機と受信機の代わりに一般的なスピーカとマイクを用いた場合、測定誤差がどの程度生じるかが予測できないため、測定誤差の削減ができず、大きな測定誤差を生じる問題があった。
【０００８】
また、従来の距離測定装置では、超音波の立ち上がり部分のみを用いているので、雑音がある場合には、その影響によって立ち上がり部分のレベルが変化し、大きな誤差になることもあった。
本発明の距離測定装置の目的は、一般的なスピーカとマイクを用いた場合や雑音環境下でも高精度な距離推定を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の距離測定装置は、信号発生部、生成信号可聴音除去フィルタ部、マイク信号可聴音除去フィルタ部、インパルス応答計算部、ピーク検出部を備え、スピーカとマイクを用いて距離を測定する。信号発生部は、２０ｋＨｚ以上の帯域を含む信号を生成する。生成信号可聴音除去フィルタ部は、信号発生部が生成した信号から可聴音成分を除去し、スピーカに供給する信号を出力する。マイク信号可聴音除去フィルタ部は、マイクからの信号から可聴音成分を除去する。インパルス応答計算部は、生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号とマイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からインパルス応答を求める。ピーク検出部は、インパルス応答計算部の出力からピークを検出し、生成信号可聴音除去フィルタ部から信号が出力されてからピークまでの時間を求め、距離情報を求める。
【００１０】
可聴音混合部を生成信号可聴音除去フィルタ部とスピーカとの間に配置してもよい。可聴音混合部は、生成信号可聴音除去フィルタ部からの出力に、入力された可聴音の信号を付加し、スピーカに供給する信号を出力する。また、マイクからの信号から可聴音成分のみを取り出す可聴音通過フィルタ部も備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の距離測定装置によれば、送信信号と受信信号からインパルス応答を求め、その結果からスピーカとマイクの距離を求めるので、一般的なスピーカとマイクでも高精度に距離を測定できる。また、雑音がある環境でも信号の放出時間を長くすることで高精度に距離を測定できる。
【００１２】
さらに、人の話す声を可聴音混合部で重畳し、マイクで受信した音から音声を可聴音通過フィルタ部で取り出すこともできるので、スピーカやマイクの周辺に距離測定用の構成部を追加しなくても、スピーカから話者までの距離が把握しやすい。特に、会議中にマイク（話者）が移動したような場合でも距離の変化が分かる。また、従来の距離測定装置では、超音波用の送信機と受信機を用いていたため、送信信号が１種類に限定され、同時に複数の距離を測定することはできなかった。しかし、本発明の距離測定装置では一般的なスピーカとマイクを用いるので、複数のスピーカから相関のない信号を放出すれば、同時に複数の距離を測定できる。複数のスピーカからの距離が分かれば、マイク（話者）の位置も分かる。したがって、会議中にマイク（話者）が移動したような場合でも、追従できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下では、説明の重複を避けるため同じ機能を有する構成部や同じ処理を行う処理ステップには同一の番号を付与し、説明を省略する。
［第１実施形態］
図３に第１実施形態の距離測定装置の機能構成例を、図４にこの距離測定装置の処理フローを示す。図５は距離測定装置１００の各構成部での信号の様子を示す図である。距離測定装置１００は、信号発生部１１０、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０、マイク信号可聴音除去フィルタ部１３０、インパルス応答計算部１４０、ピーク検出部１５０を備え、スピーカ１０とマイク２０を用いて距離を測定する。
【００１４】
信号発生部１１０は、Ｍ系列信号、ＴＳＰ信号、白色雑音など２０ｋＨｚ以上の帯域にも成分を持つ信号を生成する（Ｓ１１０）。図５（Ａ）は、信号発生部１１０からの出力信号のイメージである。所定の時間、一定の信号を発生している。また、発生した信号の周波数成分は可聴域（一般的には２０ｋＨｚ以下）から超音波域（一般的には２０ｋＨｚ以上）の範囲に及んでいる。生成信号可聴音除去フィルタ部１２０は、信号発生部１１０が生成した信号から可聴音成分（２０ｋＨｚ以下）を除去し、スピーカ１０に供給する信号を出力する（Ｓ１２０）。図５（Ｂ）は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０の出力信号のイメージである。信号発生部１１０が生成した信号から可聴音成分（２０ｋＨｚ以下）が除去されている。スピーカ１０は供給された信号を放出し、マイク２０はその音を受信する。図５（Ｃ）は、マイク２０からの出力信号のイメージである。マイクには人の声なども入力されるので、図５（Ｃ）に示したように可聴域の音も含まれており、時間的に強度が変化する。
【００１５】
マイク信号可聴音除去フィルタ部１３０は、マイク２０からの信号から可聴音成分（２０ｋＨｚ以下）を除去する（Ｓ１３０）。図５（Ｄ）はマイク信号可聴音除去フィルタ部１３０からの出力信号のイメージを示している。可聴音成分を除去することで、時間的にほぼ一定な強度の信号となる。インパルス応答計算部１４０は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０の出力信号とマイク信号可聴音除去フィルタ部１３０の出力信号からインパルス応答を求める（Ｓ１４０）。図５（Ｅ）はインパルス応答計算部１４０からの出力のイメージである。なお、インパルス応答の計算方法としては、非特許文献（大賀寿郎、山崎芳男、金田豊、“音響システムとディジタル処理”、電子情報通信学会、1995年、pp.158-160.）に示されているとおり、音源のパワースペクトルと音源・受音点間のクロスパワースペクトルから周波数伝送特性を求めフーリエ逆変換により計算する方法などが知られている。
【００１６】
例えば、インパルス応答計算部１４０は、図６のような構成とすればよい。この例では、インパルス応答計算部１４０は、生成信号周波数領域変換手段１４１、マイク信号周波数領域変換手段１４２、共役手段１４３、乗算手段１４４、逆周波数領域変換手段１４５から構成される。生成信号周波数領域変換手段１４１の出力をＡ、マイク信号周波数領域変換手段１４２の出力をＢ、スピーカ１０とマイク２０の間のインパルス応答をＨとすると、Ｂ＝ＨＡの関係が成り立つ。このとき、共役手段１４３の出力はＡ＊である（ただし、“＊”は共役であることを示す。）。したがって、乗算手段１４４の出力はＢＡ＊である。つまり、ＨＡＡ＊である。逆周波数領域変換手段１４５は、乗算手段１４４の出力を時間領域に変換する。乗算手段１４４の出力のＡＡ＊の部分は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０からの出力Ａのパワースペクトルなので、時間領域で考えるとＨとＨＡＡ＊とは振幅が異なるだけでピークの位置は同じである。本発明ではピークの位置が分かればよいので、ＡＡ＊で除算しなくても、図６の構成で十分である。
【００１７】
ピーク検出部１５０は、インパルス応答計算部１４０の出力からピークを検出し、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０から信号が出力されてからピークまでの時間を求め、距離情報を求める（Ｓ１５０）。図５（Ｅ）の時刻ｔ＝０からピークまでの時間がスピーカ１０からマイク２０までの音の伝搬時間である。音速ｖ（ｍ／ｓ）は、温度（摂氏）Ｔ度を用いて、ｖ＝３３１．５＋０．６１Ｔとなる。会議室の温度を２０度程度と仮定し、音速３４４（ｍ／ｓ）として伝搬時間に乗算し、距離を求めてもよい。あるいは、スピーカ１０とマイク２０との間に温度センサを配置し、その温度から音速を求め、伝搬時間に乗算してもよい。
【００１８】
距離測定装置１００によれば、送信信号と受信信号からインパルス応答（若しくはインパルス応答とピークの位置が一致する信号）を求め、その結果からスピーカとマイクの距離を求めるので、一般的なスピーカとマイクでも高精度に距離を測定できる。また、雑音がある環境でも信号の放出時間を長くすることで高精度に距離を測定できる。
さらに、信号発生部１１０、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０、スピーカ１０、インパルス応答計算部１４０、ピーク検出部１５０を複数個備え、複数のスピーカから相関のない信号を放出すれば、１つのマイクで同時に複数の距離を測定できる。そして、１つのマイクと複数のスピーカとの距離が分かるので、スピーカの位置が既知の場合（スピーカが固定されている場合など）にはマイクの位置が検出できる。
【００１９】
［変形例］
図６の共役手段１４３は、生成信号周波数領域変換手段１４１の出力Ａの共役を求めたが、共役手段１４３の代わりに共役手段１４３’を備えてもよい。この場合はマイク信号周波数領域変換手段１４２の出力Ｂの共役を求めることになるため、乗算手段１４４の出力はＢ＊Ａである。つまり、Ｈ＊Ａ＊Ａである。この場合も、逆周波数領域変換手段１４５からの出力信号のピークの位置はインパルス応答のピークの位置と同じである。したがって、第１実施形態と同じ効果が得られる。
【００２０】
［第２実施形態］
図７に第２実施形態の距離測定装置の機能構成例を、図８にこの距離測定装置の処理フローを示す。距離測定装置２００は、可聴音混合部１６０と可聴音通過フィルタ部１７０も備えられている点が距離測定装置１００と異なる。可聴音混合部１６０は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０からの出力に、入力された可聴音（人の音声など）の信号を付加し、スピーカ１０に供給する信号を出力する（Ｓ１６０）。また、可聴音通過フィルタ部１７０は、マイクからの信号から可聴音成分（音声信号など）のみを取り出す（Ｓ１７０）。
【００２１】
距離測定装置２００は、人の話す声を可聴音混合部１６０で重畳し、マイク２０で受信した音から音声を可聴音通過フィルタ部１７０で取り出すことができるので、スピーカ１０やマイク２０の周辺に距離測定用の構成部を追加しなくても、スピーカ１０からマイク２０（話者は、一般的にはマイク２０の近傍にいる）までの距離が把握できる。特に、会議中に話者が移動したような場合でも、通常はマイクも一緒に移動するため、マイクの位置を把握することで話者までの距離が分かる。さらに、本発明の場合、第１実施形態の効果として示したように、複数のスピーカから相関のない信号を放出すれば、１つのマイクで同時に複数の距離を測定できるので、マイクの位置（話者の位置）も追従できる。
【００２２】
［第３実施形態］
本実施形態では、オーバーサンプリングを行う場合の構成例を示す。オーバーサンプリングを行うためには、距離測定装置１００（図３）または距離測定装置２００（図７）のインパルス応答計算部１４０を、図９に示すインパルス応答計算部１４０’に置き換えればよい。インパルス応答計算部１４０’は、オーバーサンプリング手段１４６を乗算手段１４４と逆周波数領域変換手段１４５との間に備える点が、インパルス応答計算部１４０（図６）と異なる。それ以外の構成部は距離測定装置１００や距離測定装置２００と同じである。オーバーサンプリング手段１４６は、乗算手段１４４から出力された信号にオーバーサンプリングしたい周波数分だけ０を追加する。例えば、Ｎ倍のオーバーサンプリングを行うのであれば、乗算手段１４４から出力された信号のサンプリング周波数の半分の周波数をＦとすると、Ｆより大きくＮＦ以下の周波数領域を追加し、その値を全て０にして出力する。逆周波数領域変換手段１４５がこの信号を時間領域に変換すると、サンプリング周波数が上がったインパルス応答が得られる。このような処理によって距離分解能が高くなり、より高精度な距離測定が可能となる。
【００２３】
［第４実施形態］
本実施形態では、ダウンサンプリングを行う場合の構成例を示す。図１０に、本実施形態の距離測定装置の機能構成例を示す。距離測定装置３００は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０とインパルス応答計算部１４０との間に生成信号ダウンサンプリング部１８０を備えることと、マイク信号可聴音除去フィルタ部１３０とインパルス応答計算部１４０との間にマイク信号ダウンサンプリング部１９０を備えることが、距離測定装置１００（図３）または距離測定装置２００（図７）と異なる。生成信号ダウンサンプリング部１８０は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０の出力信号からＭサンプルおきに１サンプルを抽出して出力する。マイク信号ダウンサンプリング部１９０は、マイク信号可聴音除去フィルタ部１３０の出力信号からＭサンプルおきに１サンプルを抽出して出力する。周期Ｍは、全帯域幅と超音波領域の帯域幅の比で求めることができる。例えば、（サンプリング周波数）／（超音波領域の帯域幅×２）で計算できる。このようにダウンサンプリングすることで信号のサンプル数が減るので、インパルス応答計算部の演算量を削減できる。
【００２４】
［実験例］
図１１と図１２は、距離測定装置１００（図３）を用いた実験の結果を示している。スピーカには直径約５ｃｍ、奥行き（スピーカの外周部と中心部の差）約１ｃｍの一般的なスピーカを使用している。図１１（Ａ）は、マイクをスピーカから約２０ｃｍの位置に置いたときのインパルス応答計算部１４０からの出力信号を、横軸を距離に換算して示した図である。図１１（Ｂ）は、マイクをスピーカから約５ｍの位置に置いたときのインパルス応答計算部１４０からの出力信号を、横軸を距離に換算して示した図である。これらの図から、スピーカとマイクとの距離が測定できていることが分かる。
【００２５】
図１２は、スピーカとマイクの距離を変更しながら測定点ごとに１０回ずつ測定した結果として、測定誤差の平均と分散を示している。横軸が測定点でのスピーカとマイクの距離を示しており、縦軸が誤差を示している。各測定点での点は誤差の平均値、バーは誤差の標準偏差を示している。誤差の平均、誤差の標準偏差ともに５ｍｍ程度であり、スピーカの直径（約５ｃｍ）と比較して十分に小さいことが分かる。したがって、十分高精度に測定できることが分かる。
【００２６】
図１３に、コンピュータの機能構成例を示す。なお、本発明の距離測定装置は、コンピュータ２０００の記録部２０２０に、本発明の各構成部としてコンピュータ２０００を動作させるプログラムを読み込ませ、制御部２０１０、入力部２０３０、出力部２０４０などを動作させることで、コンピュータに実行させることができる。また、コンピュータに読み込ませる方法としては、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、記録媒体からコンピュータに読み込ませる方法、サーバ等に記録されたプログラムを、電気通信回線等を通じてコンピュータに読み込ませる方法などがある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の距離測定装置の構成例を示す図。
【図２】従来の距離測定装置の各構成部での信号の様子を示す図。
【図３】第１実施形態の距離測定装置の機能構成例を示す図。
【図４】第１実施形態の距離測定装置の処理フローを示す図。
【図５】第１実施形態の距離測定装置の各構成部での信号の様子を示す図。
【図６】インパルス応答計算部の機能構成例を示す図。
【図７】第２実施形態の距離測定装置の機能構成例を示す図。
【図８】第２実施形態の距離測定装置の処理フローを示す図。
【図９】第３実施形態のインパルス応答計算部の機能構成例を示す図。
【図１０】第４実施形態の距離測定装置の機能構成例を示す図。
【図１１】マイクをスピーカから所定の位置に置いたときのインパルス応答計算部からの出力信号を、横軸を距離に換算して示した図。
【図１２】スピーカとマイクの距離を変更しながら測定点ごとに１０回ずつ測定した結果として、測定誤差の平均と分散を示す図。
【図１３】コンピュータの機能構成例を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１０ スピーカ ２０ マイク
１００ 距離測定装置 １１０ 信号発生部
１２０ 生成信号可聴音除去フィルタ部 １３０ マイク信号可聴音除去フィルタ部
１４０ インパルス応答計算部 １４１ 生成信号周波数領域変換手段
１４２ マイク信号周波数領域変換手段 １４３ 共役手段
１４４ 乗算手段 １４５ 逆周波数領域変換手段
１４６ オーバーサンプリング手段 １５０ ピーク検出部
１６０ 可聴音混合部 １７０ 可聴音通過フィルタ部
１８０ 生成信号ダウンサンプリング部 １９０ マイク信号ダウンサンプリング部
２００ 距離測定装置 ３００ 距離測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカとマイクを用いて距離を測定する距離測定装置、距離測定方法、距離測定プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ会議システムなどで、話者の位置を特定し臨場感のある通信を実現するために超音波を用いた距離計測装置が提案されている（非特許文献１）。図１は、従来の距離測定装置の構成例であり、図２は各構成部での信号の様子を示す図である。従来の距離測定装置９００は、４０ｋＨｚ発信部９１０、パルス生成部９２０、スイッチ部９３０、整流平滑化部９４０、閾値比較部９５０、カウンタ部９６０から構成される。また、距離測定装置９００は、超音波センサ送信機９７０と超音波センサ受信機９８０に接続されている。
【０００３】
距離測定装置９００は、超音波センサ送信機９７０から出力された超音波が、超音波センサ受信機９８０に到達するまでの時間を計測し、その時間に音速を乗じて距離を求めている。送信する超音波は４０ｋＨｚなどの単一周波数を極わずかな時間だけパルス状に出力したものである。超音波センサ受信機で受信された信号のレベルが、あらかじめ設定した閾値を越えた場合に、超音波を受信したとして検出する。超音波を送信した時刻から、受信を検出した時刻までの時間が超音波の伝搬時間であり、この時間に音速を乗じれば距離が計算できる。
【０００４】
次に、距離測定装置９００の具体的な動作について説明する。４０ｋＨｚ発信部９１０は、図２（Ａ）のように４０ｋＨｚの正弦波若しくは矩形波を連続的に生成し、出力する。パルス生成部９２０は、図２（Ｂ）のように短時間（数１０〜数１００ｍｓ）の矩形パルスを生成する。スイッチ部９３０は、パルス生成部９２０でパルスが生成されている間のみＯＮ状態にし、４０ｋＨｚ発信部９１０の出力を通過させ、超音波センサ送信機９７０に送る。パルスが生成されていないときはＯＦＦ状態であり、４０ｋＨｚ発信部９１０の出力は通過しない。超音波センサ送信機９７０は、スイッチ部９３０を通過した４０ｋＨｚ発信部９１０の出力（図２（Ｃ））を、空間に放出する。
【０００５】
超音波センサ受信機９８０は、超音波信号を受信し、図２（Ｄ）に示すような信号を出力する。整流平滑化部９４０は、超音波センサ受信機９８０の出力を全波整流し、時間平滑化し、図２（Ｅ）のような信号を得る。閾値比較部９５０は、あらかじめ定められた閾値と整流平滑化部９４０の出力とを比較し、整流平滑化部９４０の出力が閾値を超えている場合に、受信信号があることを示す信号（例えば、図２（Ｆ）に示す信号）を出力する。カウンタ部９６０は、パルス生成部９２０で生成されたパルスの立ち上がりで、カウンタのカウントをスタートし、閾値比較部９５０が受信信号があることを示す信号を出力したときにカウントをストップする。カウンタの値から求まる時間に音速を乗じることで超音波センサ送信機９７０と超音波センサ受信機９８０との距離が求められる。
【０００６】
従来の距離測定装置の場合、超音波センサ送信機９７０または超音波センサ受信機９８０を話者が利用するマイクの周辺に置き（若しくはマイクに備えさせ）、カメラ近傍に超音波センサ受信機９８０または超音波センサ送信機９７０を配置することで、カメラからマイクまでの距離や方向を検出していた。そして、これらの情報を、臨場感を持たせることや、カメラの向きやズーム制御などに利用していた。
【非特許文献１】小田英了, 小林和則, 穂刈治英, 島田正治, “超音波を用いた位置推定”, 日本工業出版, 計測技術, 1998年12月, pp.50-54.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の従来の距離測定装置では、超音波用の送信機と受信機を用いることを前提としていたため、距離測定のためだけの送信機と受信機が必要であった。このように専用の送信機と受信機とを用いた場合、超音波素子の過渡特性や空間を伝搬する時の減衰などによる測定誤差をある程度予測可能であり、測定誤差の削減が可能であった。一方、超音波用の送信機と受信機の代わりに一般的なスピーカとマイクを用いた場合、測定誤差がどの程度生じるかが予測できないため、測定誤差の削減ができず、大きな測定誤差を生じる問題があった。
【０００８】
また、従来の距離測定装置では、超音波の立ち上がり部分のみを用いているので、雑音がある場合には、その影響によって立ち上がり部分のレベルが変化し、大きな誤差になることもあった。
本発明の距離測定装置の目的は、一般的なスピーカとマイクを用いた場合や雑音環境下でも高精度な距離推定を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の距離測定装置は、信号発生部、生成信号可聴音除去フィルタ部、マイク信号可聴音除去フィルタ部、インパルス応答計算部、ピーク検出部を備え、スピーカとマイクを用いて距離を測定する。信号発生部は、２０ｋＨｚ以上の帯域を含む信号を生成する。生成信号可聴音除去フィルタ部は、信号発生部が生成した信号から可聴音成分を除去し、スピーカに供給する信号を出力する。マイク信号可聴音除去フィルタ部は、マイクからの信号から可聴音成分を除去する。インパルス応答計算部は、生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号とマイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からインパルス応答を求める。ピーク検出部は、インパルス応答計算部の出力からピークを検出し、生成信号可聴音除去フィルタ部から信号が出力されてからピークまでの時間を求め、距離情報を求める。
【００１０】
可聴音混合部を生成信号可聴音除去フィルタ部とスピーカとの間に配置してもよい。可聴音混合部は、生成信号可聴音除去フィルタ部からの出力に、入力された可聴音の信号を付加し、スピーカに供給する信号を出力する。また、マイクからの信号から可聴音成分のみを取り出す可聴音通過フィルタ部も備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の距離測定装置によれば、送信信号と受信信号からインパルス応答を求め、その結果からスピーカとマイクの距離を求めるので、一般的なスピーカとマイクでも高精度に距離を測定できる。また、雑音がある環境でも信号の放出時間を長くすることで高精度に距離を測定できる。
【００１２】
さらに、人の話す声を可聴音混合部で重畳し、マイクで受信した音から音声を可聴音通過フィルタ部で取り出すこともできるので、スピーカやマイクの周辺に距離測定用の構成部を追加しなくても、スピーカから話者までの距離が把握しやすい。特に、会議中にマイク（話者）が移動したような場合でも距離の変化が分かる。また、従来の距離測定装置では、超音波用の送信機と受信機を用いていたため、送信信号が１種類に限定され、同時に複数の距離を測定することはできなかった。しかし、本発明の距離測定装置では一般的なスピーカとマイクを用いるので、複数のスピーカから相関のない信号を放出すれば、同時に複数の距離を測定できる。複数のスピーカからの距離が分かれば、マイク（話者）の位置も分かる。したがって、会議中にマイク（話者）が移動したような場合でも、追従できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下では、説明の重複を避けるため同じ機能を有する構成部や同じ処理を行う処理ステップには同一の番号を付与し、説明を省略する。
［第１実施形態］
図３に第１実施形態の距離測定装置の機能構成例を、図４にこの距離測定装置の処理フローを示す。図５は距離測定装置１００の各構成部での信号の様子を示す図である。距離測定装置１００は、信号発生部１１０、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０、マイク信号可聴音除去フィルタ部１３０、インパルス応答計算部１４０、ピーク検出部１５０を備え、スピーカ１０とマイク２０を用いて距離を測定する。
【００１４】
信号発生部１１０は、Ｍ系列信号、ＴＳＰ信号、白色雑音など２０ｋＨｚ以上の帯域にも成分を持つ信号を生成する（Ｓ１１０）。図５（Ａ）は、信号発生部１１０からの出力信号のイメージである。所定の時間、一定の信号を発生している。また、発生した信号の周波数成分は可聴域（一般的には２０ｋＨｚ以下）から超音波域（一般的には２０ｋＨｚ以上）の範囲に及んでいる。生成信号可聴音除去フィルタ部１２０は、信号発生部１１０が生成した信号から可聴音成分（２０ｋＨｚ以下）を除去し、スピーカ１０に供給する信号を出力する（Ｓ１２０）。図５（Ｂ）は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０の出力信号のイメージである。信号発生部１１０が生成した信号から可聴音成分（２０ｋＨｚ以下）が除去されている。スピーカ１０は供給された信号を放出し、マイク２０はその音を受信する。図５（Ｃ）は、マイク２０からの出力信号のイメージである。マイクには人の声なども入力されるので、図５（Ｃ）に示したように可聴域の音も含まれており、時間的に強度が変化する。
【００１５】
マイク信号可聴音除去フィルタ部１３０は、マイク２０からの信号から可聴音成分（２０ｋＨｚ以下）を除去する（Ｓ１３０）。図５（Ｄ）はマイク信号可聴音除去フィルタ部１３０からの出力信号のイメージを示している。可聴音成分を除去することで、時間的にほぼ一定な強度の信号となる。インパルス応答計算部１４０は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０の出力信号とマイク信号可聴音除去フィルタ部１３０の出力信号からインパルス応答を求める（Ｓ１４０）。図５（Ｅ）はインパルス応答計算部１４０からの出力のイメージである。なお、インパルス応答の計算方法としては、非特許文献（大賀寿郎、山崎芳男、金田豊、“音響システムとディジタル処理”、電子情報通信学会、1995年、pp.158-160.）に示されているとおり、音源のパワースペクトルと音源・受音点間のクロスパワースペクトルから周波数伝送特性を求めフーリエ逆変換により計算する方法などが知られている。
【００１６】
例えば、インパルス応答計算部１４０は、図６のような構成とすればよい。この例では、インパルス応答計算部１４０は、生成信号周波数領域変換手段１４１、マイク信号周波数領域変換手段１４２、共役手段１４３、乗算手段１４４、逆周波数領域変換手段１４５から構成される。生成信号周波数領域変換手段１４１の出力をＡ、マイク信号周波数領域変換手段１４２の出力をＢ、スピーカ１０とマイク２０の間のインパルス応答をＨとすると、Ｂ＝ＨＡの関係が成り立つ。このとき、共役手段１４３の出力はＡ＊である（ただし、“＊”は共役であることを示す。）。したがって、乗算手段１４４の出力はＢＡ＊である。つまり、ＨＡＡ＊である。逆周波数領域変換手段１４５は、乗算手段１４４の出力を時間領域に変換する。乗算手段１４４の出力のＡＡ＊の部分は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０からの出力Ａのパワースペクトルなので、時間領域で考えるとＨとＨＡＡ＊とは振幅が異なるだけでピークの位置は同じである。本発明ではピークの位置が分かればよいので、ＡＡ＊で除算しなくても、図６の構成で十分である。
【００１７】
ピーク検出部１５０は、インパルス応答計算部１４０の出力からピークを検出し、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０から信号が出力されてからピークまでの時間を求め、距離情報を求める（Ｓ１５０）。図５（Ｅ）の時刻ｔ＝０からピークまでの時間がスピーカ１０からマイク２０までの音の伝搬時間である。音速ｖ（ｍ／ｓ）は、温度（摂氏）Ｔ度を用いて、ｖ＝３３１．５＋０．６１Ｔとなる。会議室の温度を２０度程度と仮定し、音速３４４（ｍ／ｓ）として伝搬時間に乗算し、距離を求めてもよい。あるいは、スピーカ１０とマイク２０との間に温度センサを配置し、その温度から音速を求め、伝搬時間に乗算してもよい。
【００１８】
距離測定装置１００によれば、送信信号と受信信号からインパルス応答（若しくはインパルス応答とピークの位置が一致する信号）を求め、その結果からスピーカとマイクの距離を求めるので、一般的なスピーカとマイクでも高精度に距離を測定できる。また、雑音がある環境でも信号の放出時間を長くすることで高精度に距離を測定できる。
さらに、信号発生部１１０、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０、スピーカ１０、インパルス応答計算部１４０、ピーク検出部１５０を複数個備え、複数のスピーカから相関のない信号を放出すれば、１つのマイクで同時に複数の距離を測定できる。そして、１つのマイクと複数のスピーカとの距離が分かるので、スピーカの位置が既知の場合（スピーカが固定されている場合など）にはマイクの位置が検出できる。
【００１９】
［変形例］
図６の共役手段１４３は、生成信号周波数領域変換手段１４１の出力Ａの共役を求めたが、共役手段１４３の代わりに共役手段１４３’を備えてもよい。この場合はマイク信号周波数領域変換手段１４２の出力Ｂの共役を求めることになるため、乗算手段１４４の出力はＢ＊Ａである。つまり、Ｈ＊Ａ＊Ａである。この場合も、逆周波数領域変換手段１４５からの出力信号のピークの位置はインパルス応答のピークの位置と同じである。したがって、第１実施形態と同じ効果が得られる。
【００２０】
［第２実施形態］
図７に第２実施形態の距離測定装置の機能構成例を、図８にこの距離測定装置の処理フローを示す。距離測定装置２００は、可聴音混合部１６０と可聴音通過フィルタ部１７０も備えられている点が距離測定装置１００と異なる。可聴音混合部１６０は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０からの出力に、入力された可聴音（人の音声など）の信号を付加し、スピーカ１０に供給する信号を出力する（Ｓ１６０）。また、可聴音通過フィルタ部１７０は、マイクからの信号から可聴音成分（音声信号など）のみを取り出す（Ｓ１７０）。
【００２１】
距離測定装置２００は、人の話す声を可聴音混合部１６０で重畳し、マイク２０で受信した音から音声を可聴音通過フィルタ部１７０で取り出すことができるので、スピーカ１０やマイク２０の周辺に距離測定用の構成部を追加しなくても、スピーカ１０からマイク２０（話者は、一般的にはマイク２０の近傍にいる）までの距離が把握できる。特に、会議中に話者が移動したような場合でも、通常はマイクも一緒に移動するため、マイクの位置を把握することで話者までの距離が分かる。さらに、本発明の場合、第１実施形態の効果として示したように、複数のスピーカから相関のない信号を放出すれば、１つのマイクで同時に複数の距離を測定できるので、マイクの位置（話者の位置）も追従できる。
【００２２】
［第３実施形態］
本実施形態では、オーバーサンプリングを行う場合の構成例を示す。オーバーサンプリングを行うためには、距離測定装置１００（図３）または距離測定装置２００（図７）のインパルス応答計算部１４０を、図９に示すインパルス応答計算部１４０’に置き換えればよい。インパルス応答計算部１４０’は、オーバーサンプリング手段１４６を乗算手段１４４と逆周波数領域変換手段１４５との間に備える点が、インパルス応答計算部１４０（図６）と異なる。それ以外の構成部は距離測定装置１００や距離測定装置２００と同じである。オーバーサンプリング手段１４６は、乗算手段１４４から出力された信号にオーバーサンプリングしたい周波数分だけ０を追加する。例えば、Ｎ倍のオーバーサンプリングを行うのであれば、乗算手段１４４から出力された信号のサンプリング周波数の半分の周波数をＦとすると、Ｆより大きくＮＦ以下の周波数領域を追加し、その値を全て０にして出力する。逆周波数領域変換手段１４５がこの信号を時間領域に変換すると、サンプリング周波数が上がったインパルス応答が得られる。このような処理によって距離分解能が高くなり、より高精度な距離測定が可能となる。
【００２３】
［第４実施形態］
本実施形態では、ダウンサンプリングを行う場合の構成例を示す。図１０に、本実施形態の距離測定装置の機能構成例を示す。距離測定装置３００は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０とインパルス応答計算部１４０との間に生成信号ダウンサンプリング部１８０を備えることと、マイク信号可聴音除去フィルタ部１３０とインパルス応答計算部１４０との間にマイク信号ダウンサンプリング部１９０を備えることが、距離測定装置１００（図３）または距離測定装置２００（図７）と異なる。生成信号ダウンサンプリング部１８０は、生成信号可聴音除去フィルタ部１２０の出力信号からＭサンプルおきに１サンプルを抽出して出力する。マイク信号ダウンサンプリング部１９０は、マイク信号可聴音除去フィルタ部１３０の出力信号からＭサンプルおきに１サンプルを抽出して出力する。周期Ｍは、全帯域幅と超音波領域の帯域幅の比で求めることができる。例えば、（サンプリング周波数）／（超音波領域の帯域幅×２）で計算できる。このようにダウンサンプリングすることで信号のサンプル数が減るので、インパルス応答計算部の演算量を削減できる。
【００２４】
［実験例］
図１１と図１２は、距離測定装置１００（図３）を用いた実験の結果を示している。スピーカには直径約５ｃｍ、奥行き（スピーカの外周部と中心部の差）約１ｃｍの一般的なスピーカを使用している。図１１（Ａ）は、マイクをスピーカから約２０ｃｍの位置に置いたときのインパルス応答計算部１４０からの出力信号を、横軸を距離に換算して示した図である。図１１（Ｂ）は、マイクをスピーカから約５ｍの位置に置いたときのインパルス応答計算部１４０からの出力信号を、横軸を距離に換算して示した図である。これらの図から、スピーカとマイクとの距離が測定できていることが分かる。
【００２５】
図１２は、スピーカとマイクの距離を変更しながら測定点ごとに１０回ずつ測定した結果として、測定誤差の平均と分散を示している。横軸が測定点でのスピーカとマイクの距離を示しており、縦軸が誤差を示している。各測定点での点は誤差の平均値、バーは誤差の標準偏差を示している。誤差の平均、誤差の標準偏差ともに５ｍｍ程度であり、スピーカの直径（約５ｃｍ）と比較して十分に小さいことが分かる。したがって、十分高精度に測定できることが分かる。
【００２６】
図１３に、コンピュータの機能構成例を示す。なお、本発明の距離測定装置は、コンピュータ２０００の記録部２０２０に、本発明の各構成部としてコンピュータ２０００を動作させるプログラムを読み込ませ、制御部２０１０、入力部２０３０、出力部２０４０などを動作させることで、コンピュータに実行させることができる。また、コンピュータに読み込ませる方法としては、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、記録媒体からコンピュータに読み込ませる方法、サーバ等に記録されたプログラムを、電気通信回線等を通じてコンピュータに読み込ませる方法などがある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の距離測定装置の構成例を示す図。
【図２】従来の距離測定装置の各構成部での信号の様子を示す図。
【図３】第１実施形態の距離測定装置の機能構成例を示す図。
【図４】第１実施形態の距離測定装置の処理フローを示す図。
【図５】第１実施形態の距離測定装置の各構成部での信号の様子を示す図。
【図６】インパルス応答計算部の機能構成例を示す図。
【図７】第２実施形態の距離測定装置の機能構成例を示す図。
【図８】第２実施形態の距離測定装置の処理フローを示す図。
【図９】第３実施形態のインパルス応答計算部の機能構成例を示す図。
【図１０】第４実施形態の距離測定装置の機能構成例を示す図。
【図１１】マイクをスピーカから所定の位置に置いたときのインパルス応答計算部からの出力信号を、横軸を距離に換算して示した図。
【図１２】スピーカとマイクの距離を変更しながら測定点ごとに１０回ずつ測定した結果として、測定誤差の平均と分散を示す図。
【図１３】コンピュータの機能構成例を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１０ スピーカ ２０ マイク
１００ 距離測定装置 １１０ 信号発生部
１２０ 生成信号可聴音除去フィルタ部 １３０ マイク信号可聴音除去フィルタ部
１４０ インパルス応答計算部 １４１ 生成信号周波数領域変換手段
１４２ マイク信号周波数領域変換手段 １４３ 共役手段
１４４ 乗算手段 １４５ 逆周波数領域変換手段
１４６ オーバーサンプリング手段 １５０ ピーク検出部
１６０ 可聴音混合部 １７０ 可聴音通過フィルタ部
１８０ 生成信号ダウンサンプリング部 １９０ マイク信号ダウンサンプリング部
２００ 距離測定装置 ３００ 距離測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカとマイクを用いて距離を測定する距離測定装置であって、
２０ｋＨｚ以上の帯域を含む信号を生成する信号発生部と、
前記信号発生部が生成した信号から可聴音成分を除去し、前記スピーカに供給する信号を出力する生成信号可聴音除去フィルタ部と、
前記マイクからの信号から可聴音成分を除去するマイク信号可聴音除去フィルタ部と、
前記生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号と前記マイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からインパルス応答を求めるインパルス応答計算部と、
前記インパルス応答計算部の出力からピークを検出し、前記生成信号可聴音除去フィルタ部から信号が出力されてから前記ピークまでの時間を求め、距離情報を求めるピーク検出部
を備える距離測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の距離測定装置であって、
前記生成信号可聴音除去フィルタ部と前記スピーカとの間に配置され、前記生成信号可聴音除去フィルタ部からの出力に、入力された可聴音の信号を付加し、前記スピーカに供給する信号を出力する可聴音混合部も備える
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項1または２記載の距離測定装置であって、
前記マイクからの信号から可聴音成分のみを取り出す可聴音通過フィルタ部も備える
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の距離測定装置であって、
前記インパルス応答計算部は、
前記生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号を周波数領域に変換する生成信号周波数領域変換手段と、
前記マイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号を周波数領域に変換するマイク信号周波数領域変換手段と、
前記生成信号周波数領域変換手段の出力または前記マイク信号周波数領域変換手段の出力のいずれかの共役を求める共役手段と、
前記生成信号周波数領域変換手段の出力と前記マイク信号周波数領域変換手段の出力の共役の積、または前記生成信号周波数領域変換手段の出力の共役と前記マイク信号周波数領域変換手段の出力の積を求める乗算手段と、
前記乗算手段の出力を時間領域に変換する逆周波数領域変換手段と
を有することを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の距離測定装置であって、
前記インパルス応答計算部は、
前記乗算手段と前記逆周波数領域変換手段との間に配置され、前記乗算手段からの出力に０を付加しオーバーサンプリングするオーバーサンプリング手段も有し、
前記逆周波数領域変換手段は、前記オーバーサンプリング手段の出力を時間領域に変換する
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の距離測定装置であって、
前記生成信号可聴音除去フィルタ部と前記インパルス応答計算部との間に配置され、前記生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からＭサンプルおきに１サンプルを抽出して出力する生成信号ダウンサンプリング部と、
前記マイク信号可聴音除去フィルタ部と前記インパルス応答計算部との間に配置され、前記マイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からＭサンプルおきに１サンプルを抽出して出力するマイク信号ダウンサンプリング部
も備え、
前記インパルス応答計算部は、前記生成信号ダウンサンプリング部の出力信号とマイク信号ダウンサンプリング部の出力信号からインパルス応答を求める
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項７】
スピーカとマイクを用いて距離を測定する距離測定方法であって、
２０ｋＨｚ以上の帯域を含む信号を生成する信号発生ステップと、
前記信号生成ステップで生成した信号から可聴音成分を除去し、前記スピーカに供給する信号を出力する生成信号可聴音除去フィルタステップと、
前記マイクからの信号から可聴音成分を除去するマイク信号可聴音除去フィルタステップと、
前記生成信号可聴音除去フィルタステップの出力信号と前記マイク信号可聴音除去フィルタステップの出力信号からインパルス応答を求めるインパルス応答計算ステップと、
前記インパルス応答計算ステップの出力からピークを検出し、前記生成信号可聴音除去フィルタステップの信号が出力されてから前記ピークまでの時間を求め、距離情報を求めるピーク検出ステップ
を有する距離測定方法。
【請求項８】
請求項７記載の距離測定方法であって、
前記生成信号可聴音除去フィルタステップからの出力に、入力された可聴音の信号を付加し、前記スピーカに供給する信号を出力する可聴音混合ステップと、
前記マイクからの信号から可聴音成分のみを取り出す可聴音通過フィルタステップも 有することを特徴とする距離測定方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の距離測定装置としてコンピュータを動作させる距離測定プログラム。
【請求項１０】
請求項９記載の距離測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
スピーカとマイクを用いて距離を測定する距離測定装置であって、
２０ｋＨｚ以上の帯域を含む信号を生成する信号発生部と、
前記信号発生部が生成した信号から可聴音成分を除去し、前記スピーカに供給する信号を出力する生成信号可聴音除去フィルタ部と、
前記マイクからの信号から可聴音成分を除去するマイク信号可聴音除去フィルタ部と、
前記生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号と前記マイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からインパルス応答を求めるインパルス応答計算部と、
前記インパルス応答計算部の出力からピークを検出し、前記生成信号可聴音除去フィルタ部から信号が出力されてから前記ピークまでの時間を求め、距離情報を求めるピーク検出部
を備える距離測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の距離測定装置であって、
前記生成信号可聴音除去フィルタ部と前記スピーカとの間に配置され、前記生成信号可聴音除去フィルタ部からの出力に、入力された可聴音の信号を付加し、前記スピーカに供給する信号を出力する可聴音混合部も備える
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項1または２記載の距離測定装置であって、
前記マイクからの信号から可聴音成分のみを取り出す可聴音通過フィルタ部も備える
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の距離測定装置であって、
前記インパルス応答計算部は、
前記生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号を周波数領域に変換する生成信号周波数領域変換手段と、
前記マイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号を周波数領域に変換するマイク信号周波数領域変換手段と、
前記生成信号周波数領域変換手段の出力または前記マイク信号周波数領域変換手段の出力のいずれかの共役を求める共役手段と、
前記生成信号周波数領域変換手段の出力と前記マイク信号周波数領域変換手段の出力の共役の積、または前記生成信号周波数領域変換手段の出力の共役と前記マイク信号周波数領域変換手段の出力の積を求める乗算手段と、
前記乗算手段の出力を時間領域に変換する逆周波数領域変換手段と
を有することを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の距離測定装置であって、
前記インパルス応答計算部は、
前記乗算手段と前記逆周波数領域変換手段との間に配置され、前記乗算手段からの出力に０を付加しオーバーサンプリングするオーバーサンプリング手段も有し、
前記逆周波数領域変換手段は、前記オーバーサンプリング手段の出力を時間領域に変換する
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の距離測定装置であって、
前記生成信号可聴音除去フィルタ部と前記インパルス応答計算部との間に配置され、前記生成信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からＭサンプルおきに１サンプルを抽出して出力する生成信号ダウンサンプリング部と、
前記マイク信号可聴音除去フィルタ部と前記インパルス応答計算部との間に配置され、前記マイク信号可聴音除去フィルタ部の出力信号からＭサンプルおきに１サンプルを抽出して出力するマイク信号ダウンサンプリング部
も備え、
前記インパルス応答計算部は、前記生成信号ダウンサンプリング部の出力信号とマイク信号ダウンサンプリング部の出力信号からインパルス応答を求める
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項７】
スピーカとマイクを用いて距離を測定する距離測定方法であって、
２０ｋＨｚ以上の帯域を含む信号を生成する信号発生ステップと、
前記信号生成ステップで生成した信号から可聴音成分を除去し、前記スピーカに供給する信号を出力する生成信号可聴音除去フィルタステップと、
前記マイクからの信号から可聴音成分を除去するマイク信号可聴音除去フィルタステップと、
前記生成信号可聴音除去フィルタステップの出力信号と前記マイク信号可聴音除去フィルタステップの出力信号からインパルス応答を求めるインパルス応答計算ステップと、
前記インパルス応答計算ステップの出力からピークを検出し、前記生成信号可聴音除去フィルタステップの信号が出力されてから前記ピークまでの時間を求め、距離情報を求めるピーク検出ステップ
を有する距離測定方法。
【請求項８】
請求項７記載の距離測定方法であって、
前記生成信号可聴音除去フィルタステップからの出力に、入力された可聴音の信号を付加し、前記スピーカに供給する信号を出力する可聴音混合ステップと、
前記マイクからの信号から可聴音成分のみを取り出す可聴音通過フィルタステップも 有することを特徴とする距離測定方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の距離測定装置としてコンピュータを動作させる距離測定プログラム。
【請求項１０】
請求項９記載の距離測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１１５７３５（Ｐ２００９−１１５７３５Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９１７３９（Ｐ２００７−２９１７３９）
【出願日】平成１９年１１月９日（２００７．１１．９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月９日（２００７．１１．９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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