車載用立体音場再生装置
【課題】精度の良い音場を再現する車載用立体音場再生装置を提供する。
【解決手段】着座した受聴者１の左右外耳２Ｌ，２Ｒに対応して、背もたれ８上面のヘッドレスト９に設けた少なくとも２つ以上のスピーカ３と、音源４からの出力信号を立体音場信号に変換して、前記のスピーカ３のそれぞれに供給する立体信号処理手段６とを備え、受聴者１の外耳２Ｌ，２Ｒ近傍に精度の良い立体音場を再現する。
【解決手段】着座した受聴者１の左右外耳２Ｌ，２Ｒに対応して、背もたれ８上面のヘッドレスト９に設けた少なくとも２つ以上のスピーカ３と、音源４からの出力信号を立体音場信号に変換して、前記のスピーカ３のそれぞれに供給する立体信号処理手段６とを備え、受聴者１の外耳２Ｌ，２Ｒ近傍に精度の良い立体音場を再現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車室内の受聴者の頭部に近い位置にスピーカを配置し、受聴者の外耳近傍の音場を制御することによって、受聴者に臨場感豊かな立体音場を知覚させることのできる車載用立体音場再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来はヘッドホンを用いて受聴者に立体音場を聞かせる方式が多数提案されている。この方式は主に鼓膜の音を制御して、原音場を作り出すものである。また、部屋のスピーカや車室内のスピーカを利用して、スピーカから受聴者までの音波の到達時間をそろえて音像の位置を制御したり、スピーカへの入力信号に伝達特性を畳み込んで音場を制御する方法が考案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の車載用立体音場再生装置は以上のように構成されているので、ヘッドホンを用いる方式では外耳から鼓膜までの個人差が非常に大きいため、前に定位すべき音場が後ろにきてしまい、距離感が希薄といった難点があった。また、スピーカを用いる方法では効果の得られる受聴範囲が狭く、車内であれば狙った座席（以下、シートとも称する）に座る一人の受聴者にしか効果がない。さらに車の中では他の受聴者がいる場合といない場合とで効果が大きく変わってしまうといった難点があった。
【０００４】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、
ａ．ヘッドホンを装着することなく、受聴者の外耳近傍に精度の良い音場を再現する
ｂ．片方の外耳近傍の音場を作り出すために少なくとも２つ以上（両耳で４つ以上）のスピーカを用いるため、片耳当たり一つのスピーカを持つ従来のヘッドホンに比べて精度の良い音場を再現する
という車載用立体音場再生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】
【０００５】
この発明に係る車載用立体音場再生装置は、着座した受聴者の頭部を取り囲むように天井面に該受聴者の左右外耳に対応して設けた少なくとも２つ以上のスピーカと、音源からの出力信号を立体音場信号に変換して、前記のスピーカのそれぞれに供給する立体信号処理手段とを備え、左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカの間にクロストーク防止用の仕切り板を設けたものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、着座した受聴者の頭部を取り囲むように天井面に該受聴者の左右外耳に対応して設けた少なくとも２つ以上のスピーカと、音源からの出力信号を立体音場信号に変換して、前記のスピーカのそれぞれに供給する立体信号処理手段とを備え、左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカの間にクロストーク防止用の仕切り板を設けるように構成したので、スピーカと受聴者の頭部との距離が近く、受聴者の外耳近傍に精度の良い立体音場を形成できるとともに、スピーカの設置位置に自由度が得られる。また、クロストークを確実に低減することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は立体音場再生装置の配置構成を示す概略図であり、受聴者１の両耳２Ｌ，２Ｒの近傍に３つずつスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置し、各スピーカに対する供給信号によって外耳付近の音場Ｏを制御する。
【０００８】
図２は上記各スピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３に再生信号を供給する再生回路を示すもので、４は各種の音源、５は音源４の出力を切り換える音源選択手段、６は立体信号処理手段、７は６つのスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３に再生信号を出力する６ｃｈ（チャネル）増幅器である。音源４は２ｃｈのＣＤ、５．１ｃｈのＤＶＤ、ＡＭ，ＦＭ音源、ゲーム用の立体効果のある音源、カーナビゲーションの音声案内等である。
【０００９】
立体信号処理手段６は図示しないディジタル入力部、アナログ入力部、Ａ／Ｄ変換部、ディジタル信号処理部、Ｄ／Ａ変換部等から成り、音源選択手段５からの出力信号を立体音場信号に変換するための信号処理を行うものである。図示例は左右外耳に３つずつスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置した場合を示したが、このような配置が望ましい理由について説明する。この場合、制御点（目的とする音波の状態を再現する空間の点）は外耳付近の３点である。
【００１０】
第一の理由
制御点に原音場と同じ音圧を作り出すことが可能である。これを実現するためにはスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３から制御点までの伝達関数（時間成分で表現するとインパルス応答）が必要である。この伝達関数は時間長が短いほど、信号処理を行うハードウエアの規模が少なくてすむため、時間長をできる限り短くできるようなスピーカの配置を選択すべきである。一般的な部屋や車室内ではスピーカと制御点の距離を短くすればするほど、伝達関数の時間長が短くなるといえる。
【００１１】
つまり、スピーカと制御点が離れれば離れるほど、スピーカから直接制御点に到来する直接音に比べて、部屋や車室内のあらゆる方向から制御点に到達する反射音の割合が増えるからである。逆にスピーカと制御点の距離が近い場合、スピーカから制御点に直接届く直接音の比率が室内の反射音に比ベて大きくなる。伝達関数の振幅はほとんどが直接音で占められることになり、反射音の振幅成分は直接音に比べて極めて小さい。したがって、伝達関数の時間長は直接音の収束する時間と見なすことができる。
【００１２】
第二の理由
受聴者の頭部１の左右に配置されたスピーカを外耳の傍に近づけることによって、両耳間のクロストークの割合を減らすことができる。右スピーカを右耳に近づければ近づけるほど、右スピーカから直接右耳に入る音と反対側の左耳にもれる音との比率が大きくなり、結果としてクロストークが減少する。
【００１３】
この左右のクロストーク分が少なければ、外耳近傍の音場Ｏを制御する際に左右の音場の信号処理をそれぞれ独立に行うことが可能になる。この最大の利点は演算規模が１／２にまで軽減されることである。この立体音場再生装置で行われる信号処理はスピーカの数と制御点の数の積に比例する。
【００１４】
いま、スピーカの数が左右にＮずつ、制御点も左右にＮずつある場合を考える。クロストーク分が少なく左右の信号処理が独立に行える場合、演算量は片耳あたりＮ×Ｎ、左右で２×（Ｎ×Ｎ）である。一方クロストーク分が大きい場合は左右をまとめて処理する必要があるため、２Ｎ×２Ｎ、すなわち４×（Ｎ×Ｎ）となる。クロストークが無い場合は演算量が１／２になる。
【００１５】
また、この発明の車載用立体音場再生装置は、左右のスピーカは３つである必要はない。スピーカの数に対応して制御点が増えるため、理論的にはスピーカの数が多いほど正確に原音場を模擬することができる。しかし、信号処理量はスピーカの個数の二乗に比例するため、一般的なオーディオ装置のチャンネル数や演算処理能力を考えるとあまり個数の多いものは実用的ではない。
【００１６】
一方で模擬の精度といった観点から考察すると、左右一つずつ配置する方法は従来のヘッドホン方式と何らの差異がなくなるため、少なくとも片耳あたり２つからということになる。しかし、片耳２つ用いる手法では２つ制御点を結んだ線上でしか、音場の再現が行えないため、精度としては不充分である。
【００１７】
次に３つ用いた場合は、３つの制御点結ぶ３角形の領域内で音場の再現が行える。この場合、制御点で音圧が再現されることにより領域内での音波の進行方向まで再現することが可能である。立体（３次元）音場を知覚するためには音波の進行方向が再現されることがきわめて重要である。このような音波の伝播方向まで考えると、精度の良い音場再現が得られ、かつ実用上大規模にならないというスピーカの個数は左右３つ合計６つということになる。
【００１８】
図３は一般的な車の助手席に車載用立体音場再生装置を配置した構成図、図４はその助手席のヘッドレスト部分を拡大した側面図、図５は正面図であり、背もたれ８の上面に突設させたヘッドレスト９にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置した構成図である。
【００１９】
図３、図４において、音源４より出力した信号は、音源選択手段５によって選択され、立体信号処理手段６によって音源４に応じた信号処理がなされ、スピーカの本数分のアナログ信号を出力する（図４では６チャンネルの例）。立体信号処理手段６より出力された信号は、６ｃｈ増幅器７によって聴取に必要なレベルまで増幅され、ヘッドレスト９に組み込まれた６つのスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３のそれぞれに入力される。スピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３は受聴者１の頭部をはさんでそれぞれ左右に分けて配置され、スピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３は受聴者１の左耳付近の音場を、スピーカ３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３は右耳付近の音場を作り出す。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、受聴者の頭部１や外耳に最も近い場所にある背もたれ８の上のヘッドレスト９に、スピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置するように構成したので、受聴者の頭部１が左右のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３の間に位置し、制御点との距離を小さくできることにより、理想的な受聴領域が左右スピーカ間に形成され、クロストークを低減することができる。
【００２１】
実施の形態２．
図７は左右スピーカ間のクロストークの低減を図った構成を示す実施例で、ヘッドレスト９の前面に左右１対の凹部９Ｌ，９Ｒを設け、この凹部９Ｌ，９Ｒ内の表面より奥まった位置にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３をヘッドレスト９に深く埋め込んで構成したものである。
【００２２】
このように構成すると、図４、図５に示すように、ヘッドレスト８の表面にスピーカを配置した場合は、スピーカからの放射音分布は図６に示すように広くなり、クロストークが強く発生する領域が生じるが、実施の形態２のようにスピーカをヘッドレスト９に深く埋め込むと、スピーカからの放射音部分布は図８に示すようになり、クロストークが強く発生する領域が図６の配置より少なくすることができる。
【００２３】
以上のように、この実施の形態２によれば、左右のスピーカのクロストーク発生を確実に低減することができる。
【００２４】
実施の形態３．
図９はこの実施の形態３の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はスピーカを使用状態にした側面図、（ｃ）はその状態の平面図、（ｄ）はその状態の斜視図である。図示のようにヘッドレスト９にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を収納し、必要なときに取り出す構成としたもので、左右それぞれのスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３は小さなボックス１０Ｌ，１０Ｒに収め、このボックス１０Ｌ，１０Ｒをヘッドレスト９の凹部９Ｌ，９Ｒに出し入れ可能に構成したもので、不使用時はヘッドレスト９の凹部９Ｌ，９Ｒに収納し、使用時にはヘッドレスト９の凹部９Ｌ，９Ｒからボックス１０Ｌ、１０Ｒを引き出すものである。
【００２５】
以上のように、この実施の形態３によれば、ヘッドレスト９に凹部９Ｌ，９Ｒに出し入れ可能に構成したボックス１０Ｌ，１０Ｒにスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を収納したことにより、外耳に近い位置にスピーカを配置することができ、理想的なヘッドホン装着に近い受聴状態が得られるとともに、不使用時はボックス１０Ｌ、１０Ｒを凹部９Ｌ，９Ｒに収納することにより邪魔にならない利点がある。
【００２６】
実施の形態４．
図１０は車の天井面１１にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を埋め込んだ実施の形態を示す平面図、図１１はその正面図であり、車の天井面１１に頭部１を取り囲むようにしてスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置したものである。
【００２７】
以上のように、この実施の形態４によれば、車の天井面１１は受聴者の頭部１からの距離も近く、また、ヘッドレスト９に比べてスピーカの設置する位置に自由度が得られる。
【００２８】
実施の形態５．
前記図１０、図１１に示すように、車の天井面１１にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置したのみでは、左右のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３のクロストークレベルが高くなるおそれがある。これを解消するために、実施の形態５では、図１２の斜視図、図１３の正面図に示すように、頭部１を挟むように、左右に配置されたスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３の間に仕切り板１２を設けた構成である。
【００２９】
以上のように、実施の形態５によれば、図１２、図１３に示すように、仕切り板１２により左右のスピーカ間におけるクロストークの低減を実現することが可能である。
【００３０】
実施の形態６．
図１４はクロストークをより低減させるようにした構成図であり、左右両側のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を仕切り板１２に接近させて配置し、かつ、各スピーカの放射音方向をそれぞれの耳に向けるようにしたものである。
【００３１】
以上のように、実施の形態６によれば、右側のスピーカ３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３からの直接音が左耳に入るレベルが、また、左側のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３からの直接音が右耳に入るレベルがそれぞれ減少し、クロストークの低減がより可能となる。
【００３２】
実施の形態７．
図１５はスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３と仕切り板１２を一枚の板状のボード１３に取り付けて一体化し、車の天井面１１に前後左右に図示しないレール構造によって移動可能の設けたものである。
【００３３】
以上のように、実施の形態７によれば、シートの前後移動や受聴者１の頭の移動が生じても、最適な位置にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３と仕切り板１２を配置することが可能で、常に理想の音響効果が得られる。
【００３４】
実施の形態８．
図１６は車のフロント座席のようにシート自体が前後に移動する場合、受聴者１の頭部の左右に設けたスピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒを位置調節可能に支持し、かつ、スライド構造を有し互いに屈曲自在に連結されたポール部１５〜１７、ポール部１７の基端を支持する土台部１８からなるモジュールをシートと一体化させたものである。ポール部１７の基端を支持する土台部１８はポール部１７を任意の方向に傾斜させることが可能な構造である。
【００３５】
以上のように、実施の形態８によれば、シートの前後移動が生じてもスピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒと受聴者１の頭部の位置関係を保持できる。また、ポール部１５は左右のスピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒを結合する部分にスライド構造を有し、受聴者１の頭部のサイズに対応して、左右のスピーカ取り付け部間の距離を調整することが可能である。ポール部１６、１７は、前後および上下にスライド構造を有し、スピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒと頭部の位置関係を細かく調整することが可能である。
【００３６】
実施の形態９．
図１７は左右スピーカ間のクロストークを低減する目的を持つ仕切り板１２を、左右のスピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒを支持するポール部１５の中間に回動可能に設けたものである。
【００３７】
以上のように、この実施の形態９によれば、仕切り板１２によってクロストークを効率よく低減できるとともに、必要のないときは仕切り板１２を邪魔にならない後方に回動できるものである。
【００３８】
実施の形態１０．
図１８はリアシート１９のようにシートが前後に移動しない場合において、そのリアシート１９上のリアトレイあるいはリアセエルフ２０に前記図１６に示したスライド構造の土台部１８を固定したものである。
【００３９】
以上のように、この実施の形態１０によれば、ポール部１５〜１７のスライド構造により、シート１９が前後に移動しない場合でも、スピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒと頭部の位置関係を細かく調整できる。
【００４０】
実施の形態１１．
図１９は前後車室内のほぼ前後中央にあるピラーにスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３を、隣席シートの側面にスピーカ３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置した実施の形態１１を示す平面図、図２０は図１９におけるスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３の配置を、車輌前方から見た正面図である。
【００４１】
図１９、図２０において、２１はドライバー用シート、２２はフロント同乗者用シート、２３は車室左側のほぼ前後中央にあるピラーであり、前記図２に示すものと同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。なお、音源４として、ＣＤプレーヤなどのオーディオ再生機器を例示するもので、特に音源４の切換を必要としないので、図２で示した音源選択手段５は図１９、図２０では省略している。
【００４２】
立体信号処理手段６は、左ｃｈスピーカの逆伝達特性Ｈｓｐ１、左ｃｈスピーカから左耳近傍に置かれたスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３位置までの頭部伝達関数Ｈｌ１，Ｈｌ２，Ｈｌ３、スピーカ３Ｌ１からスピーカ３Ｌ２，３Ｌ２から３Ｌ３，３Ｌ３から３Ｌ１間のクロストーク信号を打ち消す信号処理部としてのクロストークキャンセル部２４、右ｃｈスピーカの逆伝達特性Ｈｓｐｒ、右ｃｈスピーカから右耳近傍に置かれたスピーカ３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３位置までの頭部伝達関数Ｈｒ１，Ｈｒ２，Ｈｒ３、スピーカ３Ｒ１からスピーカ３Ｒ２，３Ｒ２から３Ｒ３，３Ｒ３から３Ｒ１間のクロストーク信号を打ち消す信号処理部としてのクロストークキャンセル部２５を備えている。
【００４３】
所定の左ｃｈ用スピーカの逆伝達関数ＨｓＰｌは、音源４としてのオーディオ再生機器の左ｃｈ信号に対して畳み込み演算されて、所定スピーカの特性補正する。所定の右ｃｈ用スピーカの逆伝達関数ＨｓＰｒは、オーディオ再生機器の右ｃｈ信号に対して畳み込み演算されて、所定スピーカの特性補正する。
図２１はクロストークキャンセル部２４（２５）の構成を示す回路図である。
【００４４】
次に動作について説明する。
ある空間内であたかも音楽を聞いているような印象を抱かせる方法として、左右の耳近傍の音圧、位相、粒子速度をその空間内と同じ状態に保つ方法がある。両耳近傍にスピーカを配置し、スピーカから所定の信号処理をした再生信号を再生すると、空間全体の音響特性に影響されずに、両耳近傍に限定して音圧、位相、粒子速度が再現できる。
【００４５】
スピーカ３Ｌ１から放射された信号は、左耳近傍空間の音圧成分、位相成分を形成する。スピーカ３Ｌ２から放射された音波はスピーカ３Ｌ１に影響を与え、その音波を乱す。そのため、左耳近傍空間の音圧成分、位相成分、粒子速度が所定の状態とならない。
【００４６】
クロストークキャンセル部２４のＣＬ１２はスピーカ３Ｌ２によって乱される成分の逆特性を予め、スピーカ３Ｌ２の信号に加えることにより、スピーカ３Ｌ１の信号乱れを防ぐ。スピーカ３Ｌ１と３Ｌ３間の乱れは、クロストークＣＬ１３によって補正される。左ｃｈの他のスピーカ３Ｌ２、３Ｌ３の信号に関して以下同様である。また、右ｃｈ信号の関しても、同一構成であるクロストークキャンセル部２５によっては同様に信号補正が行われる。
【００４７】
以上のように、この実施の形態によれば、ピラーと隣席とにスピーカを取り付けるため、スピーカ取り付けに大きな容積を確保することができ、スピーカの使用種類に自由度が得られ、低音まで再生できる再生領域を確保できる。
【００４８】
実施の形態１２．
図２２は着座席の位置が図１９の場合より前方に調整された場合、或いは着座席が後方、上下に、あるいは背もたれ角度が調整されて、スピーカから受聴者１の耳までの距離が遠くなった場合、距離差による時間遅れを遅延処理部で補正する構成であり、図２２において、Ｄｅ１ａｙＬは左スピーカ列の距離差により時間遅れを補正する時間遅延部・Ｄｅ１ａｙＲは右ｃｈスピーカ列の距離差による時間遅れを補正する時間遅延部である。他の構成は前記図１９に示した実施の形態１０と同一であるから、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４９】
上記の構成により、受聴者１の頭部と左右のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３の位置がずれると、頭部伝達関数及びクロストークキャンセル成分が異なってくるが、時間遅延部により幾何学的距離差による時間遅れの影響を補正する。
【００５０】
以上のように、この実施の形態によれば、スピーカと外耳との間の距離変化を時間遅延部Ｄｅ１ａｙＬ、Ｄｅ１ａｙＲにより補正することができ、クロストークキャンセルを適切に行うことができる。
【００５１】
実施の形態１３．
実施の形態１３は、図２３に示すように、着座席位置に連動して、着座位置メモリ２６から着座位置情報を読み出す座席位置制御部２７と、この座席位置制御部２７の出力に基づいて畳み込み係数メモリ２８から畳み込み係数を読み出し、立体信号処理手段６に送る畳み込み係数制御部２９を備えたもので、他の構成は前記図１９に示した実施の形態１０と同一であるから、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５２】
次の動作について説明する。
畳み込み係数メモリ２８内には、着座シートの所定の位置ごとに、予め頭部伝達関数とクロストークキャンセル成分を測定した畳み込み係数をメモリしておき、着座席の位置に最も近い位置の係数を読み出し、立体信号処理手段６に供給するもので、立体信号処理手段６からは着座シートの位置に対応した頭部伝達関数とクロストークキャンセル成分を考量した出力信号を６ｃｈ増幅器７を介してスピーカに供給することができる。
【００５３】
以上のように、この実施の形態１３によれば、着座シートの位置に適したクロストーク低減効果が得られる。
【００５４】
実施の形態１４．
図２４は着座席の位置により頭部伝達関数の違いを、ヘッドレストに配置したマイクロホンＭＬ１〜ＭＬ３，ＭＲ１〜ＭＲ３により測定して畳み込み係数を求めメモリする実施の形態１４を示す構成図であり、着座位置に応じて畳み込み係数メモリ３１から畳み込み係数を読み出し、畳み込み係数制御部３２に供給する伝達特性測定部３３を備えたもので、他の構成は前記図１９に示した実施の形態１１と同一であるから、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５５】
図２５は畳み込み係数の求め方を示す説明図であり、ＭＬ３はヘッドレスト左側に取り付けた前方のマイクロホン、ＭＬ１は同じくヘッドレスト左側に取り付けた後方のマイクロホン、ＭＬ２はＭＬ１とＭＬ３の間に位置するマイクロホン。同様にＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３はヘッドレスト右側の取り付けたマイクロホン。ＭＬ１Ａ〜ＭＬ３Ａ，ＭＲ１Ａ〜ＭＲ３Ａは各々、マイクロホンＭＬ１〜ＭＬ３，ＭＲ１〜ＭＲ３の前置増幅器。３Ｌ１〜３Ｌ３、３Ｒ１〜３Ｒ３は各々前述のスピーカである。
【００５６】
Ｇｌ１−ｍｌ１はスピーカ３Ｌ１とマイクロホンＭＬ１間の伝達関数、Ｇｌ１−ｍｌ２はスピーカ３Ｌ１とマイクロホンＭＬ２間の伝達関数、Ｇｌ１−ｍｌ３はスピーカ３Ｌ１とマイクロホンＭＬ３間の伝達関数、Ｇｒ１−ｍｒ１は右のスピーカ３Ｒ１とマイクロホンＭＲ１間の伝達関数、Ｇｒ１−ｍｒ２は右のスピーカ３Ｒ１とマイクロホンＭＲ２間の伝達関数、Ｇｒ１−ｍｒ３は右のスピーカ３Ｒ１とマイクロホンＭＲ３間の伝達関数である。
【００５７】
次に図２６のフローチャートについて、畳み込み係数を測定する動作について説明する。測定開始スイッチ３４をＯＮすると、６ｃｈ増幅器７から白色雑音信号が発生され、スピーカ３Ｌ１から放射される。放射された白色雑音の音波はマイクロホンＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３で収音され、前置増幅器ＭＬ１Ａ，ＭＬ２Ａ，ＭＬ３Ａを通って、伝達特性測定部３３に入る（ステップＳＴ１）。
【００５８】
伝達特性測定部３３では、元の白色雑音信号とマイクロホンＭＬ１で収音した信号から伝達関数を求める。例えば、白色雑音信号とマイクロホン信号をディスクリートフーリエ変換し、その比から伝達関数を求める。その伝達関数の逆伝達関教がクロストークキャンセル部２４のＣＬ１１となる（ステップＳＴ２）。
【００５９】
白色雑音信号とマイクロホンＭＬ２の収音信号からＣＬ２１、白色雑音信号とマイクロホンＭＬ３の収音信号からＣＬ３１が求まる。スピーカ３Ｌ２から白色雑音を再生し、マイクロホンＭＬ１で収音した信号からＣＬ１２、マイクロホンＭＬ２で収音した信号からＣＬ２２、ＭＬ３が収音した信号からＣＬ３２が求まる。スピーカ３Ｌ３についても同様。右スピーカＲ１からＲ３１についても同様に測定する（ステップＳＴ３）。測定した逆伝達関数は、畳み込み係数として、畳み込み係数メモリ３１に格納する（ステップＳＴ４）。
【００６０】
再生時には、畳み込み係数メモリ３１から畳み込み係数を読み出し、畳み込み係数制御部３２を介して立体信号処理手段６に転送し（ステップＳＴ５）、音源４からのオーディオ信号に係数を畳み込み演算し（ステップＳＴ６）、Ｄ／Ａ変換して６ｃｈ増幅器７へ送る（ステップＳＴ７）。
【００６１】
以上のように、この実施の形態１４によれば、着座席の位置により頭部伝達関数の違いをヘッドレスト９に配置したマイクロホンＭＬ１〜ＭＬ３，ＭＲ１〜ＭＲ３により測定し、畳み込み係数を求めて畳み込み係数メモリ３１に格納し、再生時には畳み込み係数メモリ３１から畳み込み係数を読み出し、立体信号処理手段６に送って再生するので、常に受聴者の頭部位置に適した立体音場再生空間を形成することができる。
【００６２】
実施例１３及び１４は図１９の前列左席の乗員について述べたが、前列右席の運転者に関しては車室右側ピラーと前列左シート側面にスピーカ列を配置することにより、同様の効果が得られる。
【００６３】
また、図１１に示す天井配置のスピーカについても、着座シートの変化に対応して同様の効果が得られる。
【００６４】
以上のように、この発明に係る立体音場再生装置は、受聴者に臨場感豊かな立体音場を知覚させるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】立体音場を再生するスピーカの配置状態を示す概要図である。
【図２】音源からの出力信号を立体音場信号としてスピーカに再生信号を供給する再生回路のブロック図である。
【図３】スピーカを助手席のヘッドレストに配置した状態を示す概要図である。
【図４】図３のヘッドレスト部分の拡大側面図である。
【図５】図３のスピーカに対する再生信号供給回路のブロック図である。
【図６】図４のスピーカからの放射音分布図である。
【図７】ヘッドレストに対するスピーカの他の配置状態を示す図であり、（ａ）は側面図，（ｂ）は斜面図である。
【図８】図７のスピーカからの放射音分布図である。
【図９】ヘッドレストに対するスピーカの他の配置状態を示す図であり、（ａ）は不使用状態図、（ｂ）は使用状態図、（ｃ）は使用状態の平面図、（ｄ）は使用状態における斜視図である。
【図１０】着座した受聴者の頭部を取り囲むように天井に該受聴者の左右外耳に対応してスピーカを配置した平面図である。
【図１１】着座した受聴者の正面図である。
【図１２】左右のスピーカの間に仕切り板を配置した斜視図である。
【図１３】図１２の正面図である。
【図１４】左右のスピーカを仕切り板近傍に配置した正面図である。
【図１５】スピーカ、仕切り板を一体化したボードを天井面に左右前後移動可能に設けた斜視図である。
【図１６】スピーカをポールで支持した構成を示す斜視図である。
【図１７】スピーカの間にクロストーク低減用仕切り板を設けた斜視図である。
【図１８】スピーカをリアシート上のルーフに取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１９】スピーカをセンターピラーと隣座席の側面に取り付けた平面図である。
【図２０】図１９の正面図である。
【図２１】クロストークキャンセル部の回路構成を示すブロック図である。
【図２２】時間遅延部を有する構成のブロック図である。
【図２３】着座位置の変化に応じてメモリから着座位置を読み出す構成を示すブロック図である。
【図２４】伝達特性測定部を有する構成のブロック図である。
【図２５】伝達特性測定の説明図である。
【図２６】伝達特性測定動作および再生動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１ 受聴者、２Ｌ，２Ｒ 両耳、３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３ スピーカ、４ 音源、５ 音源選択手段、６ 立体信号処理手段、７ ６ｃｈ増幅器、８ 背もたれ、９ ヘッドレスト、９Ｌ，９Ｒ 凹部、１０Ｌ，１０Ｒ ボックス、１１ 天井面、１２ 仕切り板、１３ ボード、１４Ｌ，１４Ｒ スピーカ取り付け部、 １５，１６，１７ ポール部、１８ 土台部、１９ リアシート、２０ リアセエルフ、２１ ドライバー用シート、２２ フロント同乗者用シート、２３ ピラー、２４，２５ クロストークキャンセル部、２６ 着座位置メモリ、２７ 座席位置制御部、２８，３１ 畳み込み係数メモリ、２９，３２ 畳み込み係数制御部、３３ 伝達特性測定部、３４ 測定開始スイッチ、ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３ マイクロホン。
【技術分野】
【０００１】
この発明は車室内の受聴者の頭部に近い位置にスピーカを配置し、受聴者の外耳近傍の音場を制御することによって、受聴者に臨場感豊かな立体音場を知覚させることのできる車載用立体音場再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来はヘッドホンを用いて受聴者に立体音場を聞かせる方式が多数提案されている。この方式は主に鼓膜の音を制御して、原音場を作り出すものである。また、部屋のスピーカや車室内のスピーカを利用して、スピーカから受聴者までの音波の到達時間をそろえて音像の位置を制御したり、スピーカへの入力信号に伝達特性を畳み込んで音場を制御する方法が考案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の車載用立体音場再生装置は以上のように構成されているので、ヘッドホンを用いる方式では外耳から鼓膜までの個人差が非常に大きいため、前に定位すべき音場が後ろにきてしまい、距離感が希薄といった難点があった。また、スピーカを用いる方法では効果の得られる受聴範囲が狭く、車内であれば狙った座席（以下、シートとも称する）に座る一人の受聴者にしか効果がない。さらに車の中では他の受聴者がいる場合といない場合とで効果が大きく変わってしまうといった難点があった。
【０００４】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、
ａ．ヘッドホンを装着することなく、受聴者の外耳近傍に精度の良い音場を再現する
ｂ．片方の外耳近傍の音場を作り出すために少なくとも２つ以上（両耳で４つ以上）のスピーカを用いるため、片耳当たり一つのスピーカを持つ従来のヘッドホンに比べて精度の良い音場を再現する
という車載用立体音場再生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】
【０００５】
この発明に係る車載用立体音場再生装置は、着座した受聴者の頭部を取り囲むように天井面に該受聴者の左右外耳に対応して設けた少なくとも２つ以上のスピーカと、音源からの出力信号を立体音場信号に変換して、前記のスピーカのそれぞれに供給する立体信号処理手段とを備え、左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカの間にクロストーク防止用の仕切り板を設けたものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、着座した受聴者の頭部を取り囲むように天井面に該受聴者の左右外耳に対応して設けた少なくとも２つ以上のスピーカと、音源からの出力信号を立体音場信号に変換して、前記のスピーカのそれぞれに供給する立体信号処理手段とを備え、左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカの間にクロストーク防止用の仕切り板を設けるように構成したので、スピーカと受聴者の頭部との距離が近く、受聴者の外耳近傍に精度の良い立体音場を形成できるとともに、スピーカの設置位置に自由度が得られる。また、クロストークを確実に低減することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は立体音場再生装置の配置構成を示す概略図であり、受聴者１の両耳２Ｌ，２Ｒの近傍に３つずつスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置し、各スピーカに対する供給信号によって外耳付近の音場Ｏを制御する。
【０００８】
図２は上記各スピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３に再生信号を供給する再生回路を示すもので、４は各種の音源、５は音源４の出力を切り換える音源選択手段、６は立体信号処理手段、７は６つのスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３に再生信号を出力する６ｃｈ（チャネル）増幅器である。音源４は２ｃｈのＣＤ、５．１ｃｈのＤＶＤ、ＡＭ，ＦＭ音源、ゲーム用の立体効果のある音源、カーナビゲーションの音声案内等である。
【０００９】
立体信号処理手段６は図示しないディジタル入力部、アナログ入力部、Ａ／Ｄ変換部、ディジタル信号処理部、Ｄ／Ａ変換部等から成り、音源選択手段５からの出力信号を立体音場信号に変換するための信号処理を行うものである。図示例は左右外耳に３つずつスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置した場合を示したが、このような配置が望ましい理由について説明する。この場合、制御点（目的とする音波の状態を再現する空間の点）は外耳付近の３点である。
【００１０】
第一の理由
制御点に原音場と同じ音圧を作り出すことが可能である。これを実現するためにはスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３から制御点までの伝達関数（時間成分で表現するとインパルス応答）が必要である。この伝達関数は時間長が短いほど、信号処理を行うハードウエアの規模が少なくてすむため、時間長をできる限り短くできるようなスピーカの配置を選択すべきである。一般的な部屋や車室内ではスピーカと制御点の距離を短くすればするほど、伝達関数の時間長が短くなるといえる。
【００１１】
つまり、スピーカと制御点が離れれば離れるほど、スピーカから直接制御点に到来する直接音に比べて、部屋や車室内のあらゆる方向から制御点に到達する反射音の割合が増えるからである。逆にスピーカと制御点の距離が近い場合、スピーカから制御点に直接届く直接音の比率が室内の反射音に比ベて大きくなる。伝達関数の振幅はほとんどが直接音で占められることになり、反射音の振幅成分は直接音に比べて極めて小さい。したがって、伝達関数の時間長は直接音の収束する時間と見なすことができる。
【００１２】
第二の理由
受聴者の頭部１の左右に配置されたスピーカを外耳の傍に近づけることによって、両耳間のクロストークの割合を減らすことができる。右スピーカを右耳に近づければ近づけるほど、右スピーカから直接右耳に入る音と反対側の左耳にもれる音との比率が大きくなり、結果としてクロストークが減少する。
【００１３】
この左右のクロストーク分が少なければ、外耳近傍の音場Ｏを制御する際に左右の音場の信号処理をそれぞれ独立に行うことが可能になる。この最大の利点は演算規模が１／２にまで軽減されることである。この立体音場再生装置で行われる信号処理はスピーカの数と制御点の数の積に比例する。
【００１４】
いま、スピーカの数が左右にＮずつ、制御点も左右にＮずつある場合を考える。クロストーク分が少なく左右の信号処理が独立に行える場合、演算量は片耳あたりＮ×Ｎ、左右で２×（Ｎ×Ｎ）である。一方クロストーク分が大きい場合は左右をまとめて処理する必要があるため、２Ｎ×２Ｎ、すなわち４×（Ｎ×Ｎ）となる。クロストークが無い場合は演算量が１／２になる。
【００１５】
また、この発明の車載用立体音場再生装置は、左右のスピーカは３つである必要はない。スピーカの数に対応して制御点が増えるため、理論的にはスピーカの数が多いほど正確に原音場を模擬することができる。しかし、信号処理量はスピーカの個数の二乗に比例するため、一般的なオーディオ装置のチャンネル数や演算処理能力を考えるとあまり個数の多いものは実用的ではない。
【００１６】
一方で模擬の精度といった観点から考察すると、左右一つずつ配置する方法は従来のヘッドホン方式と何らの差異がなくなるため、少なくとも片耳あたり２つからということになる。しかし、片耳２つ用いる手法では２つ制御点を結んだ線上でしか、音場の再現が行えないため、精度としては不充分である。
【００１７】
次に３つ用いた場合は、３つの制御点結ぶ３角形の領域内で音場の再現が行える。この場合、制御点で音圧が再現されることにより領域内での音波の進行方向まで再現することが可能である。立体（３次元）音場を知覚するためには音波の進行方向が再現されることがきわめて重要である。このような音波の伝播方向まで考えると、精度の良い音場再現が得られ、かつ実用上大規模にならないというスピーカの個数は左右３つ合計６つということになる。
【００１８】
図３は一般的な車の助手席に車載用立体音場再生装置を配置した構成図、図４はその助手席のヘッドレスト部分を拡大した側面図、図５は正面図であり、背もたれ８の上面に突設させたヘッドレスト９にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置した構成図である。
【００１９】
図３、図４において、音源４より出力した信号は、音源選択手段５によって選択され、立体信号処理手段６によって音源４に応じた信号処理がなされ、スピーカの本数分のアナログ信号を出力する（図４では６チャンネルの例）。立体信号処理手段６より出力された信号は、６ｃｈ増幅器７によって聴取に必要なレベルまで増幅され、ヘッドレスト９に組み込まれた６つのスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３のそれぞれに入力される。スピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３は受聴者１の頭部をはさんでそれぞれ左右に分けて配置され、スピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３は受聴者１の左耳付近の音場を、スピーカ３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３は右耳付近の音場を作り出す。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、受聴者の頭部１や外耳に最も近い場所にある背もたれ８の上のヘッドレスト９に、スピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置するように構成したので、受聴者の頭部１が左右のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３の間に位置し、制御点との距離を小さくできることにより、理想的な受聴領域が左右スピーカ間に形成され、クロストークを低減することができる。
【００２１】
実施の形態２．
図７は左右スピーカ間のクロストークの低減を図った構成を示す実施例で、ヘッドレスト９の前面に左右１対の凹部９Ｌ，９Ｒを設け、この凹部９Ｌ，９Ｒ内の表面より奥まった位置にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３をヘッドレスト９に深く埋め込んで構成したものである。
【００２２】
このように構成すると、図４、図５に示すように、ヘッドレスト８の表面にスピーカを配置した場合は、スピーカからの放射音分布は図６に示すように広くなり、クロストークが強く発生する領域が生じるが、実施の形態２のようにスピーカをヘッドレスト９に深く埋め込むと、スピーカからの放射音部分布は図８に示すようになり、クロストークが強く発生する領域が図６の配置より少なくすることができる。
【００２３】
以上のように、この実施の形態２によれば、左右のスピーカのクロストーク発生を確実に低減することができる。
【００２４】
実施の形態３．
図９はこの実施の形態３の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はスピーカを使用状態にした側面図、（ｃ）はその状態の平面図、（ｄ）はその状態の斜視図である。図示のようにヘッドレスト９にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を収納し、必要なときに取り出す構成としたもので、左右それぞれのスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３は小さなボックス１０Ｌ，１０Ｒに収め、このボックス１０Ｌ，１０Ｒをヘッドレスト９の凹部９Ｌ，９Ｒに出し入れ可能に構成したもので、不使用時はヘッドレスト９の凹部９Ｌ，９Ｒに収納し、使用時にはヘッドレスト９の凹部９Ｌ，９Ｒからボックス１０Ｌ、１０Ｒを引き出すものである。
【００２５】
以上のように、この実施の形態３によれば、ヘッドレスト９に凹部９Ｌ，９Ｒに出し入れ可能に構成したボックス１０Ｌ，１０Ｒにスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を収納したことにより、外耳に近い位置にスピーカを配置することができ、理想的なヘッドホン装着に近い受聴状態が得られるとともに、不使用時はボックス１０Ｌ、１０Ｒを凹部９Ｌ，９Ｒに収納することにより邪魔にならない利点がある。
【００２６】
実施の形態４．
図１０は車の天井面１１にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を埋め込んだ実施の形態を示す平面図、図１１はその正面図であり、車の天井面１１に頭部１を取り囲むようにしてスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置したものである。
【００２７】
以上のように、この実施の形態４によれば、車の天井面１１は受聴者の頭部１からの距離も近く、また、ヘッドレスト９に比べてスピーカの設置する位置に自由度が得られる。
【００２８】
実施の形態５．
前記図１０、図１１に示すように、車の天井面１１にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置したのみでは、左右のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３のクロストークレベルが高くなるおそれがある。これを解消するために、実施の形態５では、図１２の斜視図、図１３の正面図に示すように、頭部１を挟むように、左右に配置されたスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３の間に仕切り板１２を設けた構成である。
【００２９】
以上のように、実施の形態５によれば、図１２、図１３に示すように、仕切り板１２により左右のスピーカ間におけるクロストークの低減を実現することが可能である。
【００３０】
実施の形態６．
図１４はクロストークをより低減させるようにした構成図であり、左右両側のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を仕切り板１２に接近させて配置し、かつ、各スピーカの放射音方向をそれぞれの耳に向けるようにしたものである。
【００３１】
以上のように、実施の形態６によれば、右側のスピーカ３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３からの直接音が左耳に入るレベルが、また、左側のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３からの直接音が右耳に入るレベルがそれぞれ減少し、クロストークの低減がより可能となる。
【００３２】
実施の形態７．
図１５はスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３と仕切り板１２を一枚の板状のボード１３に取り付けて一体化し、車の天井面１１に前後左右に図示しないレール構造によって移動可能の設けたものである。
【００３３】
以上のように、実施の形態７によれば、シートの前後移動や受聴者１の頭の移動が生じても、最適な位置にスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３と仕切り板１２を配置することが可能で、常に理想の音響効果が得られる。
【００３４】
実施の形態８．
図１６は車のフロント座席のようにシート自体が前後に移動する場合、受聴者１の頭部の左右に設けたスピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒを位置調節可能に支持し、かつ、スライド構造を有し互いに屈曲自在に連結されたポール部１５〜１７、ポール部１７の基端を支持する土台部１８からなるモジュールをシートと一体化させたものである。ポール部１７の基端を支持する土台部１８はポール部１７を任意の方向に傾斜させることが可能な構造である。
【００３５】
以上のように、実施の形態８によれば、シートの前後移動が生じてもスピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒと受聴者１の頭部の位置関係を保持できる。また、ポール部１５は左右のスピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒを結合する部分にスライド構造を有し、受聴者１の頭部のサイズに対応して、左右のスピーカ取り付け部間の距離を調整することが可能である。ポール部１６、１７は、前後および上下にスライド構造を有し、スピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒと頭部の位置関係を細かく調整することが可能である。
【００３６】
実施の形態９．
図１７は左右スピーカ間のクロストークを低減する目的を持つ仕切り板１２を、左右のスピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒを支持するポール部１５の中間に回動可能に設けたものである。
【００３７】
以上のように、この実施の形態９によれば、仕切り板１２によってクロストークを効率よく低減できるとともに、必要のないときは仕切り板１２を邪魔にならない後方に回動できるものである。
【００３８】
実施の形態１０．
図１８はリアシート１９のようにシートが前後に移動しない場合において、そのリアシート１９上のリアトレイあるいはリアセエルフ２０に前記図１６に示したスライド構造の土台部１８を固定したものである。
【００３９】
以上のように、この実施の形態１０によれば、ポール部１５〜１７のスライド構造により、シート１９が前後に移動しない場合でも、スピーカ取り付け部１４Ｌ，１４Ｒと頭部の位置関係を細かく調整できる。
【００４０】
実施の形態１１．
図１９は前後車室内のほぼ前後中央にあるピラーにスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３を、隣席シートの側面にスピーカ３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３を配置した実施の形態１１を示す平面図、図２０は図１９におけるスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３の配置を、車輌前方から見た正面図である。
【００４１】
図１９、図２０において、２１はドライバー用シート、２２はフロント同乗者用シート、２３は車室左側のほぼ前後中央にあるピラーであり、前記図２に示すものと同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。なお、音源４として、ＣＤプレーヤなどのオーディオ再生機器を例示するもので、特に音源４の切換を必要としないので、図２で示した音源選択手段５は図１９、図２０では省略している。
【００４２】
立体信号処理手段６は、左ｃｈスピーカの逆伝達特性Ｈｓｐ１、左ｃｈスピーカから左耳近傍に置かれたスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３位置までの頭部伝達関数Ｈｌ１，Ｈｌ２，Ｈｌ３、スピーカ３Ｌ１からスピーカ３Ｌ２，３Ｌ２から３Ｌ３，３Ｌ３から３Ｌ１間のクロストーク信号を打ち消す信号処理部としてのクロストークキャンセル部２４、右ｃｈスピーカの逆伝達特性Ｈｓｐｒ、右ｃｈスピーカから右耳近傍に置かれたスピーカ３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３位置までの頭部伝達関数Ｈｒ１，Ｈｒ２，Ｈｒ３、スピーカ３Ｒ１からスピーカ３Ｒ２，３Ｒ２から３Ｒ３，３Ｒ３から３Ｒ１間のクロストーク信号を打ち消す信号処理部としてのクロストークキャンセル部２５を備えている。
【００４３】
所定の左ｃｈ用スピーカの逆伝達関数ＨｓＰｌは、音源４としてのオーディオ再生機器の左ｃｈ信号に対して畳み込み演算されて、所定スピーカの特性補正する。所定の右ｃｈ用スピーカの逆伝達関数ＨｓＰｒは、オーディオ再生機器の右ｃｈ信号に対して畳み込み演算されて、所定スピーカの特性補正する。
図２１はクロストークキャンセル部２４（２５）の構成を示す回路図である。
【００４４】
次に動作について説明する。
ある空間内であたかも音楽を聞いているような印象を抱かせる方法として、左右の耳近傍の音圧、位相、粒子速度をその空間内と同じ状態に保つ方法がある。両耳近傍にスピーカを配置し、スピーカから所定の信号処理をした再生信号を再生すると、空間全体の音響特性に影響されずに、両耳近傍に限定して音圧、位相、粒子速度が再現できる。
【００４５】
スピーカ３Ｌ１から放射された信号は、左耳近傍空間の音圧成分、位相成分を形成する。スピーカ３Ｌ２から放射された音波はスピーカ３Ｌ１に影響を与え、その音波を乱す。そのため、左耳近傍空間の音圧成分、位相成分、粒子速度が所定の状態とならない。
【００４６】
クロストークキャンセル部２４のＣＬ１２はスピーカ３Ｌ２によって乱される成分の逆特性を予め、スピーカ３Ｌ２の信号に加えることにより、スピーカ３Ｌ１の信号乱れを防ぐ。スピーカ３Ｌ１と３Ｌ３間の乱れは、クロストークＣＬ１３によって補正される。左ｃｈの他のスピーカ３Ｌ２、３Ｌ３の信号に関して以下同様である。また、右ｃｈ信号の関しても、同一構成であるクロストークキャンセル部２５によっては同様に信号補正が行われる。
【００４７】
以上のように、この実施の形態によれば、ピラーと隣席とにスピーカを取り付けるため、スピーカ取り付けに大きな容積を確保することができ、スピーカの使用種類に自由度が得られ、低音まで再生できる再生領域を確保できる。
【００４８】
実施の形態１２．
図２２は着座席の位置が図１９の場合より前方に調整された場合、或いは着座席が後方、上下に、あるいは背もたれ角度が調整されて、スピーカから受聴者１の耳までの距離が遠くなった場合、距離差による時間遅れを遅延処理部で補正する構成であり、図２２において、Ｄｅ１ａｙＬは左スピーカ列の距離差により時間遅れを補正する時間遅延部・Ｄｅ１ａｙＲは右ｃｈスピーカ列の距離差による時間遅れを補正する時間遅延部である。他の構成は前記図１９に示した実施の形態１０と同一であるから、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４９】
上記の構成により、受聴者１の頭部と左右のスピーカ３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３の位置がずれると、頭部伝達関数及びクロストークキャンセル成分が異なってくるが、時間遅延部により幾何学的距離差による時間遅れの影響を補正する。
【００５０】
以上のように、この実施の形態によれば、スピーカと外耳との間の距離変化を時間遅延部Ｄｅ１ａｙＬ、Ｄｅ１ａｙＲにより補正することができ、クロストークキャンセルを適切に行うことができる。
【００５１】
実施の形態１３．
実施の形態１３は、図２３に示すように、着座席位置に連動して、着座位置メモリ２６から着座位置情報を読み出す座席位置制御部２７と、この座席位置制御部２７の出力に基づいて畳み込み係数メモリ２８から畳み込み係数を読み出し、立体信号処理手段６に送る畳み込み係数制御部２９を備えたもので、他の構成は前記図１９に示した実施の形態１０と同一であるから、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５２】
次の動作について説明する。
畳み込み係数メモリ２８内には、着座シートの所定の位置ごとに、予め頭部伝達関数とクロストークキャンセル成分を測定した畳み込み係数をメモリしておき、着座席の位置に最も近い位置の係数を読み出し、立体信号処理手段６に供給するもので、立体信号処理手段６からは着座シートの位置に対応した頭部伝達関数とクロストークキャンセル成分を考量した出力信号を６ｃｈ増幅器７を介してスピーカに供給することができる。
【００５３】
以上のように、この実施の形態１３によれば、着座シートの位置に適したクロストーク低減効果が得られる。
【００５４】
実施の形態１４．
図２４は着座席の位置により頭部伝達関数の違いを、ヘッドレストに配置したマイクロホンＭＬ１〜ＭＬ３，ＭＲ１〜ＭＲ３により測定して畳み込み係数を求めメモリする実施の形態１４を示す構成図であり、着座位置に応じて畳み込み係数メモリ３１から畳み込み係数を読み出し、畳み込み係数制御部３２に供給する伝達特性測定部３３を備えたもので、他の構成は前記図１９に示した実施の形態１１と同一であるから、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５５】
図２５は畳み込み係数の求め方を示す説明図であり、ＭＬ３はヘッドレスト左側に取り付けた前方のマイクロホン、ＭＬ１は同じくヘッドレスト左側に取り付けた後方のマイクロホン、ＭＬ２はＭＬ１とＭＬ３の間に位置するマイクロホン。同様にＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３はヘッドレスト右側の取り付けたマイクロホン。ＭＬ１Ａ〜ＭＬ３Ａ，ＭＲ１Ａ〜ＭＲ３Ａは各々、マイクロホンＭＬ１〜ＭＬ３，ＭＲ１〜ＭＲ３の前置増幅器。３Ｌ１〜３Ｌ３、３Ｒ１〜３Ｒ３は各々前述のスピーカである。
【００５６】
Ｇｌ１−ｍｌ１はスピーカ３Ｌ１とマイクロホンＭＬ１間の伝達関数、Ｇｌ１−ｍｌ２はスピーカ３Ｌ１とマイクロホンＭＬ２間の伝達関数、Ｇｌ１−ｍｌ３はスピーカ３Ｌ１とマイクロホンＭＬ３間の伝達関数、Ｇｒ１−ｍｒ１は右のスピーカ３Ｒ１とマイクロホンＭＲ１間の伝達関数、Ｇｒ１−ｍｒ２は右のスピーカ３Ｒ１とマイクロホンＭＲ２間の伝達関数、Ｇｒ１−ｍｒ３は右のスピーカ３Ｒ１とマイクロホンＭＲ３間の伝達関数である。
【００５７】
次に図２６のフローチャートについて、畳み込み係数を測定する動作について説明する。測定開始スイッチ３４をＯＮすると、６ｃｈ増幅器７から白色雑音信号が発生され、スピーカ３Ｌ１から放射される。放射された白色雑音の音波はマイクロホンＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３で収音され、前置増幅器ＭＬ１Ａ，ＭＬ２Ａ，ＭＬ３Ａを通って、伝達特性測定部３３に入る（ステップＳＴ１）。
【００５８】
伝達特性測定部３３では、元の白色雑音信号とマイクロホンＭＬ１で収音した信号から伝達関数を求める。例えば、白色雑音信号とマイクロホン信号をディスクリートフーリエ変換し、その比から伝達関数を求める。その伝達関数の逆伝達関教がクロストークキャンセル部２４のＣＬ１１となる（ステップＳＴ２）。
【００５９】
白色雑音信号とマイクロホンＭＬ２の収音信号からＣＬ２１、白色雑音信号とマイクロホンＭＬ３の収音信号からＣＬ３１が求まる。スピーカ３Ｌ２から白色雑音を再生し、マイクロホンＭＬ１で収音した信号からＣＬ１２、マイクロホンＭＬ２で収音した信号からＣＬ２２、ＭＬ３が収音した信号からＣＬ３２が求まる。スピーカ３Ｌ３についても同様。右スピーカＲ１からＲ３１についても同様に測定する（ステップＳＴ３）。測定した逆伝達関数は、畳み込み係数として、畳み込み係数メモリ３１に格納する（ステップＳＴ４）。
【００６０】
再生時には、畳み込み係数メモリ３１から畳み込み係数を読み出し、畳み込み係数制御部３２を介して立体信号処理手段６に転送し（ステップＳＴ５）、音源４からのオーディオ信号に係数を畳み込み演算し（ステップＳＴ６）、Ｄ／Ａ変換して６ｃｈ増幅器７へ送る（ステップＳＴ７）。
【００６１】
以上のように、この実施の形態１４によれば、着座席の位置により頭部伝達関数の違いをヘッドレスト９に配置したマイクロホンＭＬ１〜ＭＬ３，ＭＲ１〜ＭＲ３により測定し、畳み込み係数を求めて畳み込み係数メモリ３１に格納し、再生時には畳み込み係数メモリ３１から畳み込み係数を読み出し、立体信号処理手段６に送って再生するので、常に受聴者の頭部位置に適した立体音場再生空間を形成することができる。
【００６２】
実施例１３及び１４は図１９の前列左席の乗員について述べたが、前列右席の運転者に関しては車室右側ピラーと前列左シート側面にスピーカ列を配置することにより、同様の効果が得られる。
【００６３】
また、図１１に示す天井配置のスピーカについても、着座シートの変化に対応して同様の効果が得られる。
【００６４】
以上のように、この発明に係る立体音場再生装置は、受聴者に臨場感豊かな立体音場を知覚させるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】立体音場を再生するスピーカの配置状態を示す概要図である。
【図２】音源からの出力信号を立体音場信号としてスピーカに再生信号を供給する再生回路のブロック図である。
【図３】スピーカを助手席のヘッドレストに配置した状態を示す概要図である。
【図４】図３のヘッドレスト部分の拡大側面図である。
【図５】図３のスピーカに対する再生信号供給回路のブロック図である。
【図６】図４のスピーカからの放射音分布図である。
【図７】ヘッドレストに対するスピーカの他の配置状態を示す図であり、（ａ）は側面図，（ｂ）は斜面図である。
【図８】図７のスピーカからの放射音分布図である。
【図９】ヘッドレストに対するスピーカの他の配置状態を示す図であり、（ａ）は不使用状態図、（ｂ）は使用状態図、（ｃ）は使用状態の平面図、（ｄ）は使用状態における斜視図である。
【図１０】着座した受聴者の頭部を取り囲むように天井に該受聴者の左右外耳に対応してスピーカを配置した平面図である。
【図１１】着座した受聴者の正面図である。
【図１２】左右のスピーカの間に仕切り板を配置した斜視図である。
【図１３】図１２の正面図である。
【図１４】左右のスピーカを仕切り板近傍に配置した正面図である。
【図１５】スピーカ、仕切り板を一体化したボードを天井面に左右前後移動可能に設けた斜視図である。
【図１６】スピーカをポールで支持した構成を示す斜視図である。
【図１７】スピーカの間にクロストーク低減用仕切り板を設けた斜視図である。
【図１８】スピーカをリアシート上のルーフに取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１９】スピーカをセンターピラーと隣座席の側面に取り付けた平面図である。
【図２０】図１９の正面図である。
【図２１】クロストークキャンセル部の回路構成を示すブロック図である。
【図２２】時間遅延部を有する構成のブロック図である。
【図２３】着座位置の変化に応じてメモリから着座位置を読み出す構成を示すブロック図である。
【図２４】伝達特性測定部を有する構成のブロック図である。
【図２５】伝達特性測定の説明図である。
【図２６】伝達特性測定動作および再生動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１ 受聴者、２Ｌ，２Ｒ 両耳、３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３、３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３ スピーカ、４ 音源、５ 音源選択手段、６ 立体信号処理手段、７ ６ｃｈ増幅器、８ 背もたれ、９ ヘッドレスト、９Ｌ，９Ｒ 凹部、１０Ｌ，１０Ｒ ボックス、１１ 天井面、１２ 仕切り板、１３ ボード、１４Ｌ，１４Ｒ スピーカ取り付け部、 １５，１６，１７ ポール部、１８ 土台部、１９ リアシート、２０ リアセエルフ、２１ ドライバー用シート、２２ フロント同乗者用シート、２３ ピラー、２４，２５ クロストークキャンセル部、２６ 着座位置メモリ、２７ 座席位置制御部、２８，３１ 畳み込み係数メモリ、２９，３２ 畳み込み係数制御部、３３ 伝達特性測定部、３４ 測定開始スイッチ、ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３ マイクロホン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着座した受聴者の頭部を取り囲むように天井面に該受聴者の左右外耳に対応して設けた少なくとも２つ以上のスピーカと、音源からの出力信号を立体音場信号に変換して、前記のスピーカのそれぞれに供給する立体信号処理手段とを備え、左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカの間にクロストーク防止用の仕切り板を設けたことを特徴とする立体音場再生装置。
【請求項２】
左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカを仕切り板に接近させて配置し、放射音の向きをそれぞれ外耳に向けたことを特徴とする請求項１記載の立体音場再生装置。
【請求項３】
左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカと、そのスピーカの間に設けた仕切り板をボードに一体的に組み付け、このボードを天井面に対し前後、左右移動可能に設けたことを特徴とする請求項１記載の立体音場再生装置。
【請求項４】
着座した受聴者の頭部を挟むように左右にスライド可能な第１のポールの両端部に設けたボックスに設けたそれぞれ少なくとも２つ以上のスピーカと、一端に前記第１のポールを取り付け、前後にスライド可能な第２のポールと、支持部に傾動自在に支持し、先端を前記第２のポールの他端と連結した上下にスライド可能な第３のポールとを備え、前記第１のポールにクロストーク低減用の仕切り板を左右のスピーカ間に出し入れ自在に設けたことを特徴とする立体音場再生装置。
【請求項５】
支持部をリアシート上のルーフに固定したことを特徴とする請求項４記載の立体音場再生装置。
【請求項１】
着座した受聴者の頭部を取り囲むように天井面に該受聴者の左右外耳に対応して設けた少なくとも２つ以上のスピーカと、音源からの出力信号を立体音場信号に変換して、前記のスピーカのそれぞれに供給する立体信号処理手段とを備え、左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカの間にクロストーク防止用の仕切り板を設けたことを特徴とする立体音場再生装置。
【請求項２】
左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカを仕切り板に接近させて配置し、放射音の向きをそれぞれ外耳に向けたことを特徴とする請求項１記載の立体音場再生装置。
【請求項３】
左右外耳に対応してそれぞれ設けた少なくとも２つ以上のスピーカと、そのスピーカの間に設けた仕切り板をボードに一体的に組み付け、このボードを天井面に対し前後、左右移動可能に設けたことを特徴とする請求項１記載の立体音場再生装置。
【請求項４】
着座した受聴者の頭部を挟むように左右にスライド可能な第１のポールの両端部に設けたボックスに設けたそれぞれ少なくとも２つ以上のスピーカと、一端に前記第１のポールを取り付け、前後にスライド可能な第２のポールと、支持部に傾動自在に支持し、先端を前記第２のポールの他端と連結した上下にスライド可能な第３のポールとを備え、前記第１のポールにクロストーク低減用の仕切り板を左右のスピーカ間に出し入れ自在に設けたことを特徴とする立体音場再生装置。
【請求項５】
支持部をリアシート上のルーフに固定したことを特徴とする請求項４記載の立体音場再生装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００８−２７１６００（Ｐ２００８−２７１６００Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７５７１３（Ｐ２００８−１７５７１３）
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【分割の表示】特願２００３−５０１２３０（Ｐ２００３−５０１２３０）の分割
【原出願日】平成１３年５月２８日（２００１．５．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【分割の表示】特願２００３−５０１２３０（Ｐ２００３−５０１２３０）の分割
【原出願日】平成１３年５月２８日（２００１．５．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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