(57)【要約】【課題】  人の発話音声を正確に集音する。【解決手段】  人体に接触させて用いられ、人の発話音声の体内伝導音を集音して電気信号に変換するマイク部１を備えた接触型マイクにおいて、マイク部１を人体に接触させたときにマイク部１に加わる圧力を調整する圧力調整部２を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に接触させて用いられ、人の発話音声の体内伝導音を集音して電気信号に変換するマイク部と、
前記マイク部を人体に接触させたときに前記マイク部に加わる圧力を調整する圧力調整部とを備えることを特徴とする接触型マイクロフォン。
【請求項２】
請求項１に記載の接触型マイクロフォンにおいて、
前記マイク部を人体に接触させたときに、前記圧力調整部による圧力調整が正常に行われるように前記マイク部と前記圧力調整部を保持する保持部を備えることを特徴とする接触型マイクロフォン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の接触型マイクロフォンにおいて、
前記圧力調整部は、前記マイク部を人体に接触させたときの前記マイク部の変形にともなう音響特性の変化が予め設定した許容範囲内に収まる圧力を前記マイク部に印加することを特徴とする接触型マイクロフォン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の接触型マイクロフォンにおいて、
前記マイク部は多面形状に形成されており、人体との接触面以外の複数の面に対してそれぞれ前記圧力調整部を設け、前記マイク部全体の変形量を最少に抑制することを特徴とする接触型マイクロフォン。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の接触型マイクロフォンにおいて、
前記マイク部は扁平な球形をしており、人体との接触面以外の複数の球面部に対してそれぞれ前記圧力調整部を設け、前記マイク部全体の変形量を最少に抑制することを特徴とする接触型マイクロフォン。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の接触型マイクロフォンにおいて、
前記マイク部の人体との非接触面を球形に成形するとともに、前記圧力調整部を前記マイク部の前記球形部を包み込むような形状に成形し、前記マイク部の接触面を人体に接触させたときに、前記マイク部の接触面が人体の接触面に当接するように前記マイク部を回転可能にすることを特徴とする接触型マイクロフォン。
【請求項７】
請求項６に記載の接触型マイクロフォンにおいて、
前記マイク部と前記圧力調整部との間に摩擦抵抗を低減する部材を設けることを特徴とする接触型マイクロフォン。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの項に記載の接触型マイクロフォンにおいて、
前記マイク部の人体との接触面を人体の形状に合致する形状に形成することを特徴とする接触型マイクロフォン。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれかの項に記載の接触型マイクロフォンにおいて、
前記マイク部、前記圧力調整部および前記保持部を保持して人体に接触させるための補助器具を備えることを特徴とする接触型マイクロフォン。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかの項に記載の接触型マイクロフォンにおいて、
前記接触型マイクロフォンにＮＡＭ（Non-Audible Murmur）マイクを用いることを特徴とする接触型マイクロフォン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に接触させて用いられ、人の発話音声の体内伝導音を集音する接触型マイクロフォンに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に示すように、エレクトレット膜などの円盤状のトランスジューサー１ａ，１ｂを柔らかいシリコーンなどの樹脂部材１ｃで包み込んたマイクロフォン（以下、単にマイクという）であって、人体に直接または比較的薄い衣服を介して接触させ、人の発話音声の体内伝導音を集音するＮＡＭ（Non-Audible Murmur）マイク１が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】中島他、“無音声認識（ＮＡＭ認識）におけるセンシング方法の改善”、日本音響学会講演論文集、３−１０−４、pp５８９−５９０、Ｍａｒ．２００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＮＡＭマイクのようにエレクトレット膜が樹脂材料の中に埋め込まれた形状の接触型マイクでは、図１１に示すように指でマイク１を人体に押しつけると、図１２に示すように人体からの反力を受けて樹脂部材１ｃが歪んで変形するため、マイク１の特性が変化する。この特性の変化は常に一定であれば問題ないが、使用者ごとの接触圧力の違いや使用状況の変化により特性が一定にならず、正確な音声入力が行えないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
人体に接触させて用いられ、人の発話音声の体内伝導音を集音して電気信号に変換するマイク部を備えた接触型マイクにおいて、マイク部を人体に接触させたときにマイク部に加わる圧力を調整する圧力調整部を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、人の発話音声を正確に集音することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
《発明の第１の実施の形態》
図１は第１の実施の形態の接触型マイクの断面を示す。図１(ａ)に示すように、第１の実施の形態の接触型マイクはマイク部１、圧力調整部２、保持部３および台部４から構成される。マイク部１は、図１０に示すようなエレクトレット膜などの円盤状のトランスジューサー１ａ，１ｂを柔らかいシリコーンなどの樹脂部材１ｃで包み込んたＮＡＭマイクであり、人体に直接または比較的薄い衣服を介して接触させ、人の発話音声の体内伝導音を集音する。
【０００８】
ＮＡＭマイクは、人間の皮膚と音響インピーダンスがよく似た柔らかいシリコーンなどの材料でエレクトレット膜をコーティングして形成され、特に１０００Ｈｚ以下の周波数領域におけるＳ／Ｎ特性が一般的な非接触型マイクよりも優れ、人間の非可聴な“つぶやき”や“独り言”を集音することができるという特徴を有している。
【０００９】
特に、ＮＡＭマイクを車両運転者の音声操作に用いた場合には、車両走行時の雑音レベルが高い１０００Ｈｚ以下の周波数帯域におけるＳ／Ｎ特性を改善することができ、車両に最適な音声入力装置とすることができる。また、骨伝導型マイクは頭部の頭蓋骨に押し当てる必要があるが、ＮＡＭマイクは頭蓋骨に当接する部位に限定されず、顔の頬、首、胸部、背中上部などに接触させて人の発話音声を集音できるため、骨伝導マイクと比べて人体の接触部位の制約が少ない。したがって、車両運転者の音声操作に用いても、運転者を拘束して運転操作に影響を与えることがない。
【００１０】
次に、圧力調整部２は、図１(ｂ)に示すようにマイク部１を人体に接触させたときに、マイク部１に加わる接触圧力を適切な値に保つための部材である。マイク部１を人体に接触させると、マイク部１を形成するシリコーンなどの樹脂部材１ｃ（図１０参照）が弾性変形する。この弾性変形によってマイク部１の形状が部分的に変化したり、マイク部１の体積が変化するため、マイク部１の音響特性が変化する。圧力調整部２がマイク部１に加える適切な接触圧力とは、マイク部１を人体に接触させたときにマイク部１が変形しても、マイク部１の音響特性の変化が予め設定した許容範囲内に収まる圧力である。
【００１１】
圧力調整部２にはバネ、ウレタン、ゴムなどの緩衝材や、エアーダンパー、オイルダンパーなどの圧力を静的に制御できる材料を単独に、あるいは複合して用いることができる。また、エアーシリンダー、電磁ダンパーなどの圧力を動的に制御できる機器を単独に、あるいは複合して用いることができる。
【００１２】
保持部３は、図１(ｂ)に示すようにマイク部１を人体に接触させたときに、マイク部１が押し込まれる量を適切な量に規制するための部材である。マイク部１を人体に接触させたときに圧力調整部２で接触圧力を適切な値に調整するが、マイク部１が押し込まれる量が大きいと圧力調整部２による圧力調整能力が限界を超えてしまい、適切な圧力を超える圧力がマイク部１に加わる。そのため、マイク部１が押し込まれる量を、圧力調整部２による圧力調整が正常に行われる範囲内に制限する必要があり、保持部３により予め設定した適切な量以上、押し込まれないようにする。
【００１３】
保持部３には、マイク部１の押し込み量を規制できる材料であればどのような材料を用いてもよい。この一実施の形態では、保持部３を筒状に成形して中空部にマイク部１と圧力調整部２を収納する。なお、保持部３の横断面の形状は円、楕円、四角、三角など、接触型マイクとして取り扱いやすく、しかもマイク部１と圧力調整部２を中空に保持できる形状であれば特に制約はない。
【００１４】
台部４は、図１(ａ)に示すように、保持部３の人体接触側と反対側の面に蓋をして、マイク部１と圧力調整部２が保持部３からはみ出さないように固定する部材である。台部４には、このような機能を達成できるものであればどのような材料でも用いることができる。
【００１５】
図１(ｂ)において、使用者が接触型マイクを体に接触させると、マイク部１が保持部３の中に押し込まれる。使用者が接触型マイクをさらに体に押しつけると、人体が保持部３に当接してそれ以上マイク部１は押し込まれない。この状態において、マイク部１に加わる接触圧力は圧力調整部２により適切な圧力に調整され、マイク部１の音響特性の変化はその許容範囲内に保たれる。
【００１６】
このように、人体に接触させて用い、人の発話音声の体内伝導音を集音して電気信号に変換するマイク部を用いた接触型マイクにおいて、このマイク部を人体に接触させたときにマイク部に加わる圧力を調整する圧力調整部を設けたので、マイク部と人体との接触圧力を適切な値に保つことができ、マイク部の音響特性の人体との接触による変化を許容範囲内に収めることができる。したがって、発話音声を正確に集音することができる。
【００１７】
また、マイク部を人体に接触させたときに、圧力調整部による圧力調整が正常に行われるようにマイク部と圧力調整部を保持する保持部を設けたので、使用者が接触型マイクを強く人体に押し当てても圧力調整部による圧力調整機能が保証され、マイク部と人体との接触圧力を適切な値に保つことができる。
【００１８】
さらに、接触型マイクにＮＡＭマイクを用いるようにしたので、車両走行時の雑音レベルが高い１０００Ｈｚ以下の周波数帯域におけるＳ／Ｎ特性を改善することができ、車両に最適な音声入力装置とすることができる。
また、骨伝導型マイクは頭部の頭蓋骨に当接する部位に押し当てる必要があるが、ＮＡＭマイクは頭蓋骨に当接する部位に限定されず、顔、首、胸部、背中上部などに接触させて人の発話音声を集音できるため、骨伝導マイクと比べて接触部位の制約が少ない。したがって、車両運転者の音声操作に用いても、運転者を拘束して運転操作に影響を与えることがない。
【００１９】
《発明の第２の実施の形態》
図２は第２の実施の形態の接触型マイクの断面を示す。なお、図１に示す接触型マイクの部材と同様な部材については同一の符号を付して相違点を中心に説明する。上述した第１の実施の形態では、圧力調整部２によりマイク部１の押し込み方向の圧力を調整する例を示したが、この第２の実施の形態では、圧力調整部２Ａによりマイク部１の押し込み方向の圧力を適切な圧力に調整するとともに、押し込み方向と直角な方向の圧力を適切な圧力に調整する。なお、圧力調整部２Ａの成形材料や機能は第１の実施の形態の圧力調整部２と同様である。
【００２０】
この第２の実施の形態によれば、人体との接触によりマイク部１が押し込まれたときに、押し込み方向の圧力と押し込み方向と直角な方向の圧力も調整できるため、マイク部１全体の変形量を小さくすることができる。
【００２１】
上述した第２の実施の形態では６面体形状のマイク部１を用いた例を示したが、このような多面体形状のＮＡＭマイクを人体に接触させると、シリコーンなどの樹脂部材１ｃ（図１０参照）が弾性変形して人体との接触面以外のすべての面に応力が発生する。このとき、ＮＡＭマイクの形状と体積の変形を抑制して音響特性を許容範囲内に収めるためには、人体との接触面以外のすべての面に対してそれぞれ別個の圧力調整部を設け、それぞれの面の変形を抑制してＮＡＭマイク全体の変形量を最少にすることが望ましい。そうすれば、人体に接触させて変形したＮＡＭマイクの音響特性を容易に許容範囲内に収めることができる。
【００２２】
《発明の第３の実施の形態》
図３は第３の実施の形態の接触型マイクの断面を示す。なお、図１に示す接触型マイクの部材と同様な部材については同一の符号を付して相違点を中心に説明する。この第３の実施の形態では、扁平な球形のマイク部１Ａを用いて人体への接触感を良好にするとともに、マイク部１Ａの人体との接触面以外の球面に発生する応力を均一に調整するために、マイク部１Ａの人体との接触面以外の球面に沿って複数の圧力調整部２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを用いる。なお、マイク部１Ａおよび圧力調整部２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの材料や機能は第１の実施の形態のマイク部１および圧力調整部２と同様である。
【００２３】
人体への接触感が良好な扁平球形のマイク部１Ａが押し込まれたときに、人体との接触面以外の球面部に複数の方向に応力が発生する。この第３の実施の形態によれば、扁平球形のマイク部１Ａの形状と体積の変形を抑制して音響特性を許容範囲内に収めるために、人体との接触面以外の複数の球面部に対してそれぞれ別個の圧力調整部２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを設けたので、人体との接触面以外の球面部の変形を抑制してマイク部１Ａ全体の変形量を小さくすることができ、容易に音響特性を許容範囲内に収めることができる。
【００２４】
《発明の第４の実施の形態》
図４は第４の実施の形態の接触型マイクの断面を示す。図４(ａ)に示すように、マイク部１Ｂは、イスや車両シートのヘッドレスト部に取り付けて後頭部や頸部に接触し易くするために、後頭部や頸部の断面形状に合わせて断面を弓なり形状に成形したものである。圧力調整部２Ｅ、保持部３Ａおよび台部４Ａは、断面が弓なり形状のマイク部１Ｂに合わせて成形する。この第４の実施の形態のマイク部１Ｂ、圧力調整部２Ｅ、保持部３Ａおよび台部４Ａの成形材料や機能は第１の実施の形態のマイク１、圧力調整部２、保持部３および台部４の材料や機能と同様である。
【００２５】
後頭部や頸部にマイク部１Ｂを接触させると、図４(ｂ)に示すようにマイク部１Ｂが保持部３Ａの中に押し込まれる。接触型マイクをさらに後頭部や頸部に押しつけると、後頭部や頸部が保持部３Ａに当接してそれ以上マイク部１Ｂは押し込まれない。この状態において、マイク部１Ｂに加わる接触圧力は圧力調整部２Ｅにより適切な圧力に調整され、マイク部１Ｂの音響特性の変化はその許容範囲内に保持される。
【００２６】
このように、マイク部の人体との接触面を人体の形状に合致する形状に成形することによって、マイク部を人体に密着させることができ、人体からの体内伝導音を確実に集音することができる。
【００２７】
《発明の第５の実施の形態》
図５は第５の実施の形態の接触型マイクの断面を示す。マイク１Ｃは、図５(ａ)に示すように、人体との接触時に回転可能にするために非接触面を半球状に成形したものである。また、圧力調整部２Ｆおよび台部４Ｂは半球状のマイク部１Ｃを包み込むような形状に成形したものである。マイク１Ｃ、圧力調整部２Ｆおよび台部４Ｂの材料や機能は第１の実施の形態のマイク１、圧力調整部２および台部４と同様である。保持部３Ｂは、マイク１の押し込み量を適正な量に規制する機能に加え、マイク部１Ｃが回転したときに圧力調整部２Ｆが供回りしてはみ出すのを阻止する。
【００２８】
マイク部１Ｃの回転を円滑にするために、マイク部１Ｃの半球面と圧力調整部２Ｆとの接触面の摩擦係数を低くする必要があり、接触面に空気膜を形成したり、オイルを塗布したり、あるいはベアリングを用いる。
【００２９】
マイク部１Ｃを人体に接触させると、図５(ｂ)に示すようにマイク部１Ｃが人体の接触面に沿って回転する。人体がどのような方向からマイク部１Ｃに接触しても、マイク部１Ｃの接触面が人体に密着するようにマイク部１Ｃが回転するため、マイク部１Ｃには無理な圧力が加わらず、マイク部１Ｃの変形量を抑制することができる。そのため、マイク部１Ｃの音響特性の変化を容易に許容値内に納めることができる。
【００３０】
このように、マイク部の人体との非接触面を球形に成形するとともに、圧力調整部をマイク部の球形部を包み込むような形状に成形し、マイク部の接触面を人体に接触させたときに、マイク部の接触面が人体の接触面に当接するようにマイク部を回転可能にしたので、マイク部に無理な接触圧力が加わるのを防止しながらマイク部を容易に人体に密着させることができ、人体からの体内伝導音を確実に集音することができる。
【００３１】
《発明の第５の実施の形態の変形例》
図６は第５の実施の形態の変形例の接触型マイクの断面を示す。この変形例は、図６(ａ)に示すように、圧力調整部２Ｇにダンパーを用いるとともに、マイク部１Ｃと圧力調整部２Ｇとの接触面に摩擦係数を低減するためのベアリング５を装着したものである。
【００３２】
マイク部１Ｃを人体に接触させると、図６(ｂ)に示すようにマイク部１Ｃが人体の接触面に沿って回転する。マイク部１Ｃをさらに強く人体に押し当てると、圧力調整部２Ｇのダンパーによりマイク部１Ｃに加わる圧力が適切な圧力に調整される。
【００３３】
このように、マイク部と圧力調整部との間に摩擦抵抗を低減する部材、この実施の形態ではベアリングを設けたので、マイク部の回転が滑らかになり、マイク部に無理な接触圧力が加わるのを防止しながらマイク部を容易に人体に密着させることができる。なお、摩擦低減部材はベアリングに限定されない。
【００３４】
《発明の第６の実施の形態》
図７は第６の実施の形態の接触型マイクを示す図である。この実施の形態では、図１に示す接触型マイクを市販のヘッドフォンのような固定器具６に取り付けて人の頬に接触させる。人の頬の部分は体内伝導音を集音しやすい部位の一つであり、固定器具６に取り付けて用いることによって使用者が接触型マイクを保持する手間が省けるとともに、マイク部１と人体との接触圧力をより正確に一定に保つことができる。
【００３５】
このように、マイク部、圧力調整部および保持部を保持して人体に接触させるための補助器具を用いることによって、利用者が接触型マイクを保持する手間を省いて利便性を向上させるとともに、マイク部と人体との接触圧力をより正確に一定に保ち、マイク部の音響特性の変化を最少に抑制して発話音声を正確に集音することができる。
【００３６】
次に、圧力調整部２によりマイク部１に印加する適切な接触圧力の決定方法を説明する。図８は接触型マイクの音響特性の一例を示す。まず、非接触時、あるいは予め設定した基準面に対する接触時に接触型マイクの音響特性を測定し、その特性を基本音響特性とする。次に、接触型マイクとして許容できる基本音響特性からのずれ量を決定し、上限特性および下限特性とする。そして、接触型マイクを人体に接触させたときの音響特性が、上限特性から下限特性までの許容範囲内に収まるように圧力調整部２の圧力を決定する。
【００３７】
圧力調整部２の適切な接触圧力の他の決定方法を説明する。まず、非接触時、あるいは予め設定した基準面に対する接触時に接触型マイクの音響特性を測定し、その特性を基本音響特性Ｂ(ω)とする。次に、接触型マイクを人体に接触させたときの音響特性Ａ(ω)が、式（１）または式（２）を満たすように圧力調整部２の圧力を決定する。
‖Ａ(ω)−Ｂ(ω)‖＜Ｋ1  ・・・（１）
ｓｕｍ（‖Ａ(ω)−Ｂ(ω)‖２）＜Ｋ2  ・・・（２）
なお、式（１）、（２）においてＫ1、Ｋ2はしきい値であり、これらのしきい値は実験的に決定する。
【００３８】
このように、圧力調整部によって、マイク部を人体に接触させたときのマイク部の変形にともなう音響特性の変化が予め設定した許容範囲内に収まる圧力をマイク部に印加するようにしたので、接触型マイク使用時の音響特性の変化が常に許容範囲内に収まり、人の発話音声を正確に集音することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施の形態の接触型マイクの断面図である。
【図２】第２の実施の形態の接触型マイクの断面図である。
【図３】第３の実施の形態の接触型マイクの断面図である。
【図４】第４の実施の形態の接触型マイクの断面図である。
【図５】第５の実施の形態の接触型マイクの断面図である。
【図６】第５の実施の形態の変形例の接触型マイクの断面図である。
【図７】第７の実施の形態の接触型マイクを示す図である。
【図８】圧力調整部によりマイク部に印加する適切な接触圧力の決定方法を説明するための接触型マイクの音響特性を示す図である。
【図９】圧力調整部によりマイク部に印加する適切な接触圧力の他の決定方法を説明するための接触型マイクの音響特性を示す図である。
【図１０】ＮＡＭマイクの構造を示す図である。
【図１１】ＮＡＭマイクを指で人体に押しつけた状態を示す図である。
【図１２】ＮＡＭマイクを指で人体に押しつけたときのＮＡＭマイクの変形を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１Ａ〜１Ｃ  マイク部
２、２Ａ〜２Ｇ  圧力調整部
３、３Ａ、３Ｂ  保持部
４、４Ａ、４Ｂ  台部
５  ベアリング
６  固定器具
【図１】
2006287810.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006287810.tif 000012
【図１１】
2006287810.tif 000013
【図１２】
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