JP2006094389A - 車内会話補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車車内において、乗員がどのような位置にいても会話が明瞭に聞き取れる車内会話補助装置を提供する。
【解決手段】 車内天井には平面型コンデンサデバイスアレイが設置されている。特定位置のデバイスはあらかじめマイクロフォンとして機能させ、会話音声を認識したときに、発話者付近のデバイスをマイクロフォンとして機能させる。これにより確実に会話音声を集音することが可能となる。また、スピーカとして機能させた各デバイスには独立して出力ゲイン調整をする。これによりスピーカとして機能させるデバイスの数が増減しても常に一定の音量で会話音声を発音することができる。また、車内に人感センサを設置して車内の乗員付近のデバイスをマイクロフォンとして機能させ、会話音声を認識したときに受聴者付近のデバイスをスピーカとして機能させてもよい。これによりさらに効率的な会話補助を可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は自動車車内の会話補助装置に関し、特に車内に取り付けたマイクとスピーカによって音場形成をなす会話補助装置に関する。

近年の乗用車は、車内にカーオーディオやカーナビゲーション等音響を発生する機器を装備しており、乗員同士の会話が聞き取れない状況が発生している。また、高速道路の走行中は自動車のエンジン音やタイヤからのロードノイズ、風切り音が大きくなり、ますます会話を聞き取りにくい状況となっていた。

そこで、乗員どうしの会話を明瞭に聞き取ることができるように会話補助装置が複数提案されている。

特許文献１には、自動車車内の各座席にマイクと着座センサを設置して、発話者の位置に応じてスピーカ毎の出力レベルを設定し会話音声の聞こえてくる方向を変更する車内会話補助装置が提案されている。

特許文献２には、ノイズを抑制した後に利得制御を行い、発話者とマイクの距離に応じて適切な音量で受聴できる自動利得調整装置が提案されている。
特開２００２−５１３９２ 特開平９−３１１６９６

しかしながら、特許文献１に記載の車内会話補助装置は、各座席毎にマイクを備え、乗員が着座しているか否かを検出して音場制御するため、例えば３人が平行して着座できるフラットシートのような場合には着座位置が曖昧なために適切な音場制御ができないものであった。

特許文献２に記載の自動利得調整装置は、常に一定の音圧レベルを発音部分（スピーカ等）に供給するものであり、受聴側がスピーカ設置位置から離れた場合に聞き取りにくくなる問題があった。

本発明は、乗員がどのような位置にいても会話が明瞭に聞き取れる会話補助装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、切り替えによりマイクロフォンまたはスピーカとして機能する放集音素子を、自動車の車内天井に複数配列した放集音素子アレイと、マイクロフォンとして機能させる放集音素子、およびスピーカとして機能させる放集音素子を、放集音素子毎に独立して切り替える切替手段と、マイクロフォンとして機能させた放集音素子が集音した音声から会話音声を認識する音声認識手段と、車内各座席位置付近または車内天井の複数の放集音素子を、マイクロフォンとして機能させる放集音素子としてあらかじめ配置するべく切替手段に指示し、該マイクロフォンとして機能させた放集音素子で集音した音声から会話音声が認識されたとき、この会話音声の音量または認識位置に応じて、マイクロフォンとして機能させる放集音素子の数量および配置を変更するよう切替手段に指示する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明では、自動車の車内天井に切替によりマイクロフォンまたはスピーカとして機能する平面コンデンサ型デバイスをアレイ状に設置する。各座席付近または車内の複数の平面コンデンサ型デバイスをマイクロフォンとして機能するようにあらかじめ設定しておく。車内の乗員が会話を行うと、検出した発話者の音量と位置に応じてマイクロフォンとして動作させる平面コンデンサ型デバイスの数量や配置を変更させる。

請求項２に記載の発明は、乗員の位置を検出する人感センサを複数備え、前記制御手段は、人感センサで検出した乗員付近の放集音素子の一部を、マイクロフォンとして機能させる放集音素子とする配置に変更するよう切替手段に指示し、人感センサで検出した乗員付近以外の放集音素子を、スピーカとして機能させる放集音素子とする配置に変更するよう切替手段に指示することを特徴とする。

この発明では、上記発明において、人感センサで検出した乗員の配置に応じてマイクロフォンとして機能させる平面コンデンサ型デバイスの数量や配置を変更させる。したがって、会話音声を確実に集音することができる。また、人感センサで検出した乗員付近以外の平面コンデンサ型デバイスをスピーカとして動作させるようにすることで、受聴者に対して効率良く放音することができる。

請求項３に記載の発明は、放集音素子毎に独立してゲインを制御する利得制御手段をさらに備え、前記制御手段は、受聴者付近の放集音素子をスピーカとして機能させる放集音素子とし、発話者の方向の放集音素子のゲインを大きくするように利得制御手段に設定することを特徴とする。

この発明では、上記発明において、各平面コンデンサ型デバイスのゲインを独立に制御する。受聴者付近の平面コンデンサ型デバイスはスピーカとして機能させ、発話者の方向にかけてゲインを大きくする。これにより、音声が発話者の方向から聞こえるようになる。

以上のように、この発明によれば、平面コンデンサ型デバイスを自動車天井にパネル状に複数配置して、各デバイスの接続を切り替えて、マイクロフォンまたはスピーカとして使用することができるので、自動車車内においてマイクロフォンやスピーカの数量や配置を、発話者や受聴者の位置に応じて容易に変更することができ、発話者がどのような位置にいても、会話音声を効率良く受聴者に伝達することができる。

以下、本発明の実施形態の車内会話補助装置について図を用いて詳細に説明する。
図１は本実施形態の車内会話補助装置を搭載した自動車の概略図である。同図（Ａ）は自動車を側面から見たの概略図、同図（Ｂ）は自動車車内の概略図である。同図のように平面型コンデンサデバイスアレイ１が自動車車内の天井に設置されている。本実施形態の車内会話補助装置は天井に設置した平面型コンデンサデバイスアレイ１によって、発話者の会話音声を集音して自動車車内にゲイン調整して発音することで受聴者に会話音声を伝達するものである。

自動車車内は右前方の座席Ｓ１１、右後方の座席Ｓ１２、左前方の座席Ｓ２１、および左後方の座席Ｓ２２を備えている。座席Ｓ１１には乗員（運転者）Ｈ１１が着座しており、座席Ｓ１２には乗員Ｈ１２が着座している。また、座席は同図に示すように２列２人掛けに限定されるものではなく、さらに多くの座席を備えた自動車であってもよい。

図２は平面型コンデンサデバイスアレイの構成を示す図である。同図に示すように、平面型コンデンサデバイスアレイ１は、間隔を空けることなくそれぞれ配列された、ｎ個のデバイスＤ１１〜Ｄ１ｎと、ｎ＋１個のデバイスＤ２１〜Ｄ２ｎ＋１と、ｎ個のデバイスＤ３１〜Ｄ３ｎと、ｎ＋１個のデバイスＤ４１〜Ｄ４ｎ＋１とからなる。平面型コンデンサデバイスアレイ１の各デバイスは、自動車前面から順に後方に、デバイスＤ１１〜Ｄ１ｎの行ではデバイスＤ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎの順に、デバイスＤ２１〜Ｄ２ｎ＋１の行ではデバイスＤ２１，Ｄ２２，・・・，Ｄ２ｎ＋１の順に、デバイスＤ３１〜Ｄ３ｎの行ではデバイスＤ３１，Ｄ３２，・・・，Ｄ３ｎの順に、デバイスＤ４１〜Ｄ４ｎ＋１の行ではデバイスＤ４１，Ｄ４２，・・・，Ｄ４ｎ＋１の順に、配置されている。

さらに、デバイスＤ１１〜Ｄ１ｎからなるデバイス配列行、およびデバイスＤ３１〜Ｄ３ｎからなるデバイス配列行と、デバイスＤ２１〜Ｄ２ｎ＋１からなるデバイス配列行、およびデバイスＤ４１〜Ｄ４ｎ＋１からなるデバイス配列行とでは、各行を構成するデバイスの中心位置が自動車前後水平方向にデバイスの長さの１／２ズレている。すなわち、平面型コンデンサデバイスアレイ１全体としては各デバイスが千鳥状に配列されている。

ここで、デバイスＤ２１，Ｄ２ｎ＋１，Ｄ４１，Ｄ４ｎ＋１を除く全てのデバイスは、略正方形状の平面型コンデンサデバイスにより形成されており、これを基本形状とする。一方、デバイスＤ２１，Ｄ２ｎ＋１，Ｄ４１，Ｄ４ｎ＋１は、前記略正方形の半分の略長方形状、すなわち基本形状のハーフサイズに形成されている。そして、デバイスＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１，Ｄ４１の自動車前面方向の端部が一致し、デバイスＤ１ｎ，Ｄ２ｎ＋１，Ｄ３ｎ，Ｄ４ｎ＋１の自動車後方の端部一致しており、平面方コンデンサデバイスアレイ１全体の外形形状は長方形である。この長方形状の平面方コンデンサデバイスアレイ１が自動車車内の天井に設置されている。

さらにここで、平面型コンデンサデバイスは切替によりマイクロフォンまたはスピーカとして機能する放集音素子である。すなわち、本実施形態における平面型コンデンサデバイスは、音声信号が入力されたとき内部電極において電極間に発生した吸引・反発力によって振動板が振動して音波を生じる。また、外部から音波を受けて振動板が振動したときは、振動によって発生した静電容量に変化によって音声信号を取り出すことができる。

同図（Ａ）はデバイスＤ１１〜Ｄ１ｎとＤ４１〜Ｄ４ｎ＋１をマイクロフォンとして機能させた場合の図であり、同図（Ｂ）はデバイスＤ１２、Ｄ１ｎ−１、Ｄ４３、およびＤ４ｎをマイクロフォンとして機能させた場合の図である。同図（Ａ）のように１列あるいは複数列をすべてマイクロフォンとして機能させることもでき、同図（Ｂ）のように特定位置のデバイスをマイクロフォンとして機能させることもできる。同図（Ｂ）では各座席付近のデバイスをマイクロフォンとして機能させている。このように各デバイスは個別切替によりマイクロフォンまたはスピーカとして機能させることができる。

図３は本実施形態の車内会話補助装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、車内会話補助装置は、前述の構成からなる平面型コンデンサデバイスアレイ１と、該平面型コンデンサデバイスアレイ１の各デバイスＤ１１〜Ｄ４ｎ＋１にそれぞれ接続されたスイッチＳＷ１１〜ＳＷ４ｎ＋１と、各スイッチにそれぞれ接続する音声認識部３およびゲイン調整部５と、各スイッチの動作制御を行う切替制御部４と、を備える。また、車内会話補助装置は、音声認識部３、ゲイン調整部５、および切替制御部４の動作を制御する制御部２を備える。

スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１ｎ，ＳＷ２１〜ＳＷ２ｎ＋１，ＳＷ３１〜ＳＷ３ｎ，ＳＷ４１〜ＳＷ４ｎ＋１は、平面型コンデンサデバイスアレイ１を構成するデバイスＤ１１〜Ｄ１ｎ，Ｄ２１〜Ｄ２ｎ＋１，Ｄ３１〜Ｄ３ｎ，Ｄ４１〜Ｄ４ｎ＋１に対応してそれぞれ一個ずつ接続している。さらに、各スイッチは切替制御部４からの切替指示に応じて各デバイスを音声認識部３かゲイン調整部５のいずれかに接続する。これにより各デバイスはマイクロフォンまたはスピーカとして切り換えて機能することができる。マイクロフォンとして機能したデバイスは、外部から受けた音波を音声信号として音声認識部３に伝達する。スピーカとして機能したデバイスはゲイン調整部５から出力した音声信号を音波として外部に出力する。

音声認識部３はマイクロフォンとして機能したデバイスからスイッチを介して入力された音声信号を解析し、入力された音声信号が会話音声であるかを判断する。解析方法は、例えば入力した音声信号とあらかじめメモリ（図示せず）等に記憶してある音声信号パターンとを比較する。ここで比較方法は例えば隠れマルコフモデル等の確率モデルを利用する。マイクロフォンとして機能したデバイスから会話音声のみを認識することにより、自動車車内の乗員が発話したことを認識することができる。

制御部２は前述のように音声認識部３、ゲイン調整部５、および切替制御部４の動作を制御する。制御部２は車内会話補助装置の初期状態として特定位置のデバイスをマイクロフォンとして機能させる。例えば図２（Ａ）に示したようにデバイスＤ１１〜Ｄ１ｎとＤ４１〜Ｄ４ｎ＋１をマイクロフォンとして機能させるように切替制御部４に指示する。すなわち、車内天井２列をマイクロフォンとして機能させたデバイスとすることで、車内のどの領域で会話音声が発生したか特定することが可能である。さらに制御部２は会話音声を認識したときに最も音声入力レベルの大きいデバイスの周辺を一時的にマイクロフォンとして機能させるように切替制御部４に指示する。これにより発話者の音声を確実に効率良く集音することができる。

また、例えば図２（Ｂ）に示したようにデバイスＤ１２、Ｄ１ｎ−１、Ｄ４３、およびＤ４ｎをマイクロフォンとして機能させるように切替制御部４に指示してもよい。すなわち、各座席付近のデバイスをあらかじめマイクロフォンとして機能させるようにしてもよい。さらに、制御部２は会話音声を認識したデバイスの周辺を一時的にマイクロフォンとして機能させるように切替制御部４に指示してもよい。

なお、発話者の会話音声を集音するときに、集音の指向性が発話者の方向となるように、各デバイスの集音タイミングを個別に変更して各デバイスの集音した音声信号を合成するようにしてもよい。これにより発話者の会話音声のみを確実に集音することができる。

ゲイン調整部５はスピーカとして機能させたデバイスに発音させる音声の出力ゲイン調整を行う。ゲイン調整部５は各デバイス毎に独立してゲイン制御を行うことができる。制御部２はスピーカとして機能させるデバイスの数に応じて動的にゲイン調整を行うようゲイン調整部５に設定する。例えばスピーカとして機能させたデバイスの数が少ないときは各デバイスの出力ゲインを大きくして、全体としての出力ゲインを減少させないようにする。これにより全体として常に一定の音量で会話音声を発音することができる。

また、発話者の位置に応じて出力ゲイン調整をしてもよい。例えば受聴者付近のスピーカとして機能させたデバイスから、発話者の方向にかけて順に出力ゲインを大きくする。これにより音声が発話者の方向から聞こえるようになる。

なお、カーオーディオ等（図示せず）の音声信号をゲイン調整部５に入力するように接続してもよい。この場合、制御部２は会話を認識しないときはカーオーディオの楽音をスピーカとして機能させたデバイスから発音するようにゲイン調整部５に指示し、会話音声が認識されたときはカーオーディオの楽音の音量を下げて会話音声を優先的に発音するように指示すればよい。

図４は人感センサをさらに備えた車内会話補助装置のブロック図である。
この車内会話補助装置は前述の車内会話補助装置に加えて人感センサ６をさらに備えている。人感センサ６は自動車車内の乗員の存在を検出するものであり、例えば車内に複数の赤外線センサを設置して、乗員が車内のどの位置に着座しているかを特定するものである。人感センサ６は検出した乗員の位置情報を制御部２に伝達する。制御部２は乗員の位置情報に応じて、マイクロフォンとして機能させるデバイスの配置を変更するよう切替制御部４に指示する。例えば人感センサ６が図２（Ｂ）に示した平面型コンデンサデバイスアレイ１においてデバイスＤ１２、Ｄ１ｎ−１、Ｄ４３、およびＤ４ｎ付近に乗員の存在を検出したとき、デバイスＤ１２、Ｄ１ｎ−１、Ｄ４３、およびＤ４ｎをマイクロフォンとして機能させる。このとき乗員が移動した場合、制御部２はマイクロフォンとして機能させるデバイスの配置を変更するよう切替制御部４に指示する。例えばデバイスＤ４３付近の乗員がデバイスＤ３３付近に移動したと検出した場合は、デバイスＤ４３はスピーカとして機能させ、デバイスＤ３３をマイクロフォンとして機能させる。これにより、確実な会話音声の認識を可能とする。

さらに、各デバイスにおいて会話音声を認識したときは、制御部２は発話者付近のデバイスをマイクロフォンとして機能させるよう切替制御部４に指示する。これにより発話者の音声を確実に効率良く集音することができる。また、発話者以外の乗員が存在する位置のデバイスはスピーカとして機能させるよう切替制御部４に指示する。例えばデバイスＤ４３付近の乗員が会話音声を発したと認識したとき、デバイスＤ３２、Ｄ３３、Ｄ４２、Ｄ４４等をマイクロフォンとして機能させて、デバイスＤ１２、Ｄ１ｎ、およびＤ４ｎは一時的にスピーカとして機能させる。これにより確実に発話者の会話音声を受聴者に伝達することが可能となる。

図５は本実施形態における車内会話補助装置の動作を示したフローチャートである。
まず、各デバイスをマイクロフォンとして機能させるかスピーカとして機能させるか配置を決定する（ｓ１）。ここでは上述のように１列あるいは複数列をすべてマイクロフォンとして機能させてもよいし、特定位置のデバイスをマイクロフォンとして機能させてもよい。また、人感センサ６を備えた車内会話補助装置の場合は位置情報に応じてマイクロフォンとして機能させるデバイスの配置を決定する。

その後、会話音声が認識されたか否かを判断する（ｓ２）。ここでは前述のように、マイクロフォンとして機能させたデバイスから入力された音声信号を解析し、会話音声であるかを判断する。会話音声であると判断されたとき、マイクロフォンとして機能させたデバイスとスピーカとして機能させるデバイスの配置を変更する（ｓ３）。配置の変更は、会話音声の認識されたデバイス付近にマイクロフォンとして機能させたデバイスを配置し、それ以外はスピーカとして機能させたデバイスとして配置する。その後、スピーカとして機能させたデバイスに発音させる音声の出力ゲイン調整を行う（ｓ４）。このときはスピーカとして機能させたデバイスの数に応じてゲイン制御を行う。前述のように全体としての出力ゲインが一定になるように個々のデバイスの出力ゲイン調整を行う。また、受聴者から発話者にかけて順に出力ゲインを大きくしてもよい。出力ゲインを調整した後に会話音声を発音させる（ｓ５）。

発音した後、同一発話者の会話が終了したか否かを判断し（ｓ６）、会話が終了するまではゲイン調整と発音を繰り返す。会話が終了したと判断されたときは音声の認識から繰り返す。

以上のように本実施形態の車内会話補助装置は、あらかじめ座席付近にマイクロフォンとして機能させた平面型コンデンサデバイスを配置し、会話音声を認識したときに発話者付近にマイクロフォンとして機能させた平面型コンデンサデバイスを配置することで、会話音声を確実に集音することが可能である。また、発話者付近以外はスピーカとして機能させた平面型コンデンサデバイスを配置することで受聴者に確実に会話音声を伝達することが可能である。このようにマイクロフォンとして機能させたデバイスとスピーカとして機能させたデバイスを、発話者と受聴者の位置に応じて動的に配置を変更することで乗員がどのような位置にいても会話が明瞭に聞き取れることが可能である。

車内会話補助装置を備えた自動車の概略図 平面型コンデンサデバイスアレイの構成を示すブロック図 車内会話補助装置のブロック図 人感センサを備えた車内会話補助装置のブロック図 車内会話補助装置の動作を示したフローチャート

符号の説明

１−平面型コンデンサデバイス
２−制御部
３−音声認識部
４−切替制御部
５−ゲイン調整部
６−人感センサ
Ｈ−乗員
Ｓ−座席
ＳＷ−スイッチ
Ｄ−デバイス

Claims (3)

1. 切り替えによりマイクロフォンまたはスピーカとして機能する放集音素子を、自動車の車内天井に複数配列した放集音素子アレイと、
   マイクロフォンとして機能させる放集音素子、およびスピーカとして機能させる放集音素子を、放集音素子毎に独立して切り替える切替手段と、
   マイクロフォンとして機能させた放集音素子が集音した音声から会話音声を認識する音声認識手段と、
   車内各座席位置付近または車内天井の複数の放集音素子を、マイクロフォンとして機能させる放集音素子としてあらかじめ配置するべく切替手段に指示し、該マイクロフォンとして機能させた放集音素子で集音した音声から会話音声が認識されたとき、この会話音声の音量または認識位置に応じて、マイクロフォンとして機能させる放集音素子の数量および配置を変更するよう切替手段に指示する制御手段と、
   を備えた車内会話補助装置。
2. 乗員の位置を検出する人感センサを複数備え、
   前記制御手段は、人感センサで検出した乗員付近の放集音素子の一部を、マイクロフォンとして機能させる放集音素子とする配置に変更するよう切替手段に指示し、
   人感センサで検出した乗員付近以外の放集音素子を、スピーカとして機能させる放集音素子とする配置に変更するよう切替手段に指示する請求項１に記載の車内会話補助装置。
3. 放集音素子毎に独立してゲインを制御する利得制御手段をさらに備え、
   前記制御手段は、受聴者付近の放集音素子をスピーカとして機能させる放集音素子とし、発話者の方向の放集音素子のゲインを大きくするように利得制御手段に設定する請求項１または請求項２に記載の車内会話補助装置。

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