(57)【要約】【課題】  一つのマイクを接触型マイクと非接触型マイクの両用とする。【解決手段】  人体から離して用い、人の発話音声の空気伝導音を集音するとともに、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する接触／非接触両用マイクロフォン（両用マイク）１を用い、接触保持部材２１により両用マイク１を人体に接触させて保持し、両用マイク１を接触型マイクとして使用するとともに、係止部材２４により接触保持部材２１を人体から離れた場所に係止し、両用マイク１を非接触型マイクとして使用する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体から離して用い、人の発話音声の空気伝導音を集音するとともに、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する接触／非接触両用マイクロフォン（以下、両用マイクという）と、
前記両用マイクを人体に接触させて保持する接触保持部材と、
前記接触保持部材を人体から離れた場所に係止する係止部材とを備え、
前記接触保持部材により前記両用マイクを接触型マイクとして使用するとともに、前記係止部材により前記両用マイクを非接触型マイクとして使用することを特徴とする音声入出力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の音声入出力装置において、
前記両用マイクの音声出力信号を増幅するマイク用増幅手段と、
前記接触保持部材が前記係止部材に係止されている状態を検出する係止状態検出手段と、
前記係止状態検出手段による検出結果に応じて前記マイク用増幅手段の増幅ゲインを切り換えるマイク用ゲイン切換手段とを備えることを特徴とする音声入出力装置。
【請求項３】
請求項１に記載の音声入出力装置において、
前記両用マイクの音声出力信号にフィルター処理を施すフィルター処理手段と、
前記接触保持部材が前記係止部材に係止されている状態を検出する係止状態検出手段と、
前記係止状態検出手段による検出結果に応じて前記フィルター処理手段の処理内容を切り換えるフィルター処理切換手段とを備えることを特徴とする音声入出力装置。
【請求項４】
請求項１に記載の音声入出力装置において、
前記両用マイクを接触型マイクとして使用するときに、人の発話音声を認識するために参照する接触型マイク用音響辞書と、
前記両用マイクを非接触型マイクとして使用するときに、人の発話音声を認識するために参照する非接触型マイク用音響辞書と、
前記接触保持部材が前記係止部材に係止されている状態を検出する係止状態検出手段と、
前記係止状態検出手段による検出結果に応じて前記接触型マイク用音響辞書と前記非接触型マイク用音響辞書とを切り換える音響辞書切換手段とを備えることを特徴とする音声入出力装置。
【請求項５】
請求項１に記載の音声入出力装置において、
前記接触保持部材に設けられ、前記接触保持部材を装着する人のみに音声を出力する使用者専用スピーカーと、
前記接触保持部材から離れて設けられ、前記接触保持部材を装着する人を含む周辺のすべての人に音声を出力する通常用スピーカーと、
音声信号を増幅して前記使用者専用スピーカーと前記通常用スピーカーへ出力するスピーカー用増幅手段と、
前記接触保持部材が前記係止部材に係止されている状態を検出する係止状態検出手段と、
前記係止状態検出手段による検出結果に応じて前記スピーカー用増幅手段の増幅ゲインを切り換えるスピーカー用ゲイン切換手段とを備えることを特徴とする音声入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の発話音声を入力するとともに、音声言語を出力する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体の皮膚に接触させて人の発話音声の体内伝導音を集音するようにした接触型マイクロフォン（以下、マイクという）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この接触型マイクは、従来の非接触型マイクに比べて雑音環境下でのＳ／Ｎ特性に優れ、人の“つぶやき”や“独り言”を集音することができる。
【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。
【非特許文献１】中島  淑貴  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−Ｑ−１、ｐｐ１４５〜１４６  ２００４年３月  参照
【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、上述した接触型マイクでは、秘話性のない音声の入出力を行う場合でも常に人体に接触させて使用しなければならず、使用者が煩わしさを感じることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
人体から離して用い、人の発話音声の空気伝導音を集音するとともに、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する接触／非接触両用マイクロフォン（両用マイク）を用い、接触保持部材により両用マイクを人体に接触させて保持し、両用マイクを接触型マイクとして使用するとともに、係止部材により接触保持部材を人体から離れた場所に係止し、両用マイクを非接触型マイクとして使用する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、スタンドマイク（非接触型マイク）と装着マイク（接触型マイク）の機能を一つのマイクで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本願発明を自動車の車内で用いる音声操作用の音声入出力装置に適用した一実施の形態を説明する。なお、本願発明は車両用に限定されるものではない。
【０００８】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。接触／非接触両用マイク（以下、単に両用マイクという）１は、人体に直接、あるいは衣服を介して接触させ、人の発話による体内伝導音を集音して電気信号に変換する接触型マイクとして使用可能であるとともに、人体から離して設置し、人の発話音声の空気伝導音を集音して電気信号に変換する非接触型マイクとしても使用可能である。接触型マイクとしては骨伝導型マイクやＮＡＭ（Non-Audible Murmur）マイクなどが知られており、非接触型マイクとしてはエレクトレットコンデンサマイク（ＥＣＭ）などが知られている。
【０００９】
なお、骨伝導型マイクは、発話による頭蓋骨の振動を集音するとともに、頭蓋骨に振動を与えて聴覚神経に直接、音声を伝えるマイクである。近年、携帯型電話機などに送受話用として実用化されている。
【００１０】
また、ＮＡＭマイクは、人体の皮膚に直接、接触させるか、または比較的薄い衣服を介して皮膚に接触させ、人の発話音声の体内伝導音を集音するマイクである。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。
【００１１】
この一実施の形態では、図２に示すように両用マイク１をヘッドセット２１に取り付けて用いる。このヘッドセット２１を頭部に装着することによって、両用マイク１が乗員の耳たぶに接触した状態に保たれ（図２(ｂ)参照）、両用マイク１を接触型マイクとして用いることができる。
【００１２】
なお、ヘッドセット２１には後述するヘッドセットスピーカー９も取り付けられており、両用マイク１とヘッドセットスピーカー９はケーブル２２により後述するマイクアンプ２およびスピーカーアンプ７と接続される。
【００１３】
一方、図２(ａ)に示すように、車室内インストルメントパネル（以下、インパネという）２３には、ヘッドセット２１を係止するためのフック２４が設置されており、ヘッドセット２１をフック２４に係止して非接触型マイクとして用いることができる。
【００１４】
なお、ヘッドセット２１の形状および構造はこの一実施の形態に限定されず、人体の手、腕、頭、肩、胸部、背中上部などに両用マイク１を接触させて保持できる形状および構造であればよい。
【００１５】
図１において、マイクアンプ２は両用マイク１で集音した音声信号を増幅するアンプであり、増幅ゲインは調整可能である。ＰＴＴ（Push To Talk）スイッチ３は音声入力を開始するときに乗員が操作するスイッチである。このＰＴＴスイッチ３がオンすると、音声入出力装置は発話音声を集音して音声入出力処理を開始する。また、入力取消スイッチ４は入力音声を取り消すために乗員が操作するスイッチである。
【００１６】
音声入出力装置による音声認識結果は後述するインパネスピーカー８またはヘッドセットスピーカー９により放送されるが、放送された認識結果が乗員が発話した内容と異なる場合は、この入力取消スイッチ４を操作して入力音声を取り消すことができる。なお、ＰＴＴスイッチ３と入力取消スイッチ４は、例えばステアリングホイールのスポーク部に設置する。
【００１７】
オンフックセンサー５は、図２(ａ)に示すように、ヘッドセット２１がインパネ２３のフック２４に係止されたことを検出するセンサーである。
【００１８】
コントローラー６はＣＰＵ６ａ、ＲＯＭ６ｂ、ＲＡＭ６ｃ、Ａ／Ｄコンバーター６ｄ、Ｄ／Ａコンバーター６ｅなどを備え、後述する音声入出力プログラムを実行して乗員の発話音声を入力し、音声認識処理を行って車載機器へ出力する。
【００１９】
スピーカーアンプ７はコントローラー６から入力した音声認識結果の音声言葉の信号を増幅し、インパネスピーカー８またはヘッドセットスピーカー９により放送する。なお、スピーカーアンプ７の増幅ゲインは調整可能である。
【００２０】
インパネスピーカー８は、ヘッドセット２１がインパネ２３のフック２４に係止されたときに音声言葉の放送用として用いられる。このインパネスピーカー８による放送は、車室内のすべての乗員が聞くことができる。一方、ヘッドセットスピーカー９は、ヘッドセット２１が乗員の頭部にセットされたときに音声言葉の放送用として用いられる。このヘッドセットスピーカー９による放送は、ヘッドセット２１を装着した乗員のみが聞くことができる。
【００２１】
オンフック用音響辞書１０は、図２(ａ)に示すようにヘッドセット２１をインパネ２３のフック２４に係止して両用マイク１を非接触型マイクとして用いたとき（以下、オンフック使用時という）に、乗員の発話音声を認識するために参照する音響辞書である。一方、オフフック音響辞書１１は、図２(ｂ)に示すように乗員がヘッドセット２１を頭部に装着して両用マイク１を接触型マイクとして用いたとき（以下、オフフック使用時という）に、乗員の発話音声を認識するために参照する音響辞書である。
【００２２】
この一実施の形態では、オンフック使用時とオフフック使用時とで、マイクアンプ２の増幅ゲイン、両用マイク１の音声出力信号に施すフィルター、音声認識に用いる音響辞書、およびスピーカーアンプ７の増幅ゲインをそれぞれ最適なものに切り換える。
【００２３】
オンフック使用時とオフフック使用時とで発話者が同じ声量で発話しても両用マイク１の音声出力信号のレベルが異なる。発話者から両用マイク１までの音声の空間伝達距離はオンフック使用時の方がオフフック使用時よりも長いため、オンフック使用時とオフフック使用時とで発話者が同じ声量で発話すると、両用マイク１の出力信号レベルはオンフック使用時の方がオフフック使用時よりも低くなる。そこで、オンフック使用時とオフフック使用時とで乗員が同じ声量で発話できるように、オンフック使用時のマイクアンプ２の増幅ゲインをオフフック使用時の増幅ゲインよりも高くする。これにより、乗員は使用形態に合わせてマイクアンプ２の増幅ゲインを調整する必要がなく、使用形態に拘わらず常に同じ声量で発話することができる。
【００２４】
次に、オンフック使用時とオフフック使用時とで両用マイク１への車内外の雑音の混入量が異なる。オンフック使用時には、両用マイク１の乗員の発話音に車内外の雑音が混入するため、両用マイク１の音声出力信号にフィルター処理を施して雑音を除去する必要がある。例えば、３００Ｈｚ程度のカットオフ周波数のハイパスフィルター（ＨＰＦ）を用い、両用マイク１の音声出力信号からエンジン音やロードノイズなどの車内外の低周波雑音を除去する。あるいは、両用マイク１の音声出力信号に予測雑音減算量の大きなスペクトルサブトラクション処理を行う。
【００２５】
一方、オフフック使用時には、両用マイク１の乗員の発話音に混入する車内外の雑音は少ないので、両用マイク１の音声出力信号に、例えば、１００Ｈｚ〜２ｋＨｚ程度のバンドパスフィルター（ＢＰＦ）処理を行うか、あるいは予測雑音減算量の小さいスペクトルサブトラクション処理を行う。これにより、オンフック使用時とオフフック使用時における両用マイク１の音声出力信号のＳ／Ｎ比の差を小さくすることができ、使用形態に拘わらず乗員の発話音声を正しく入力して正確に認識することができる。
【００２６】
さらに、オンフック使用時とオフフック使用時とで発話音声の伝達特性が異なる。オンフック使用時には、乗員と両用マイク１との間の音声の空間伝達特性を反映した音響モデル、すなわち車室内雑音環境下で発話した音素パターンをモデル化した音響モデルと言語辞書とを組み合わせたオンフック用音響辞書１０を用いる。一方、オフフック使用時には、乗員と両用マイク１との間の音声の体内伝達特性を反映した音響モデル、すなわち車室内雑音の影響の少ない音素パターンをモデル化した音響モデルと言語辞書とを組み合わせたオフフック用音響辞書１１を用いる。
【００２７】
また、この一実施の形態では、両用マイク１のオンフック使用時にはインパネスピーカー８を用いて音声認識結果を放送し、オフフック使用時にはヘッドセットスピーカー９を用いて音声認識結果を放送する。したがって、乗員の耳位置における両スピーカー８、９の音圧を同じにするために、ヘッドセットスピーカー９に対するスピーカーアンプ７の増幅ゲインをインパネスピーカー８に対する増幅ゲインよりも低くする。これにより、乗員は使用形態に合わせてスピーカーアンプ７の増幅ゲインを調整する必要がなく、使用形態に拘わらず常に同じ音圧の放送を聞くことができる。
【００２８】
図３は、コントローラー６で実行される音声入出力プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。コントローラー６はＰＴＴスイッチ３がオンするとこの音声入出力プログラムを実行する。
【００２９】
ステップ１においてオンフックセンサー５により両用マイク１がオンフック使用状態か否かを確認する。両用マイク１がオンフック使用状態のときは、ステップ２でＲＯＭ６ｂに記憶されているマイクアンプ２の増幅ゲインの中からオンフック用増幅ゲインを選択し、続くステップ３でＲＯＭ６ｂに記憶されているフィルターの中からオンフック用フィルターを選択する。また、ステップ４でオンフック用音響辞書１０を選択し、さらにステップ５でＲＯＭ６ｂに記憶されているスピーカーアンプ７の増幅ゲインの中からオンフック用増幅ゲインを選択する。
【００３０】
一方、両用マイク１がオフフック使用状態のときは、ステップ６でＲＯＭ６ｂに記憶されているマイクアンプ２の増幅ゲインの中からオフフック用増幅ゲインを選択し、続くステップ７でＲＯＭ６ｂに記憶されているフィルターの中からオフフック用フィルターを選択する。また、ステップ８でオフフック用音響辞書１１を選択し、さらにステップ９でＲＯＭ６ｂに記憶されているスピーカーアンプ７の増幅ゲインの中からオフフック用増幅ゲインを選択する。
【００３１】
両用マイク１の使用形態に応じてマイクアンプ２の増幅ゲイン、両用マイク１の出力音声信号に施すフィルター、音声認識に用いる音響辞書、およびスピーカーアンプ７の増幅ゲインを選択した後、ステップ１０で両用マイク１で集音した乗員の発話音声信号をマイクアンプ２で使用形態に応じた増幅ゲインにより増幅し、入力する。続くステップ１１で両用マイク１の音声出力信号をＡ／Ｄコンバーター６でデジタル信号に変換してＲＡＭ６ｃに一時記憶する。
【００３２】
ステップ１２においてＲＡＭ６ｃから音声出力信号を読み出し、使用形態に応じたフィルター処理を施す。次に、ステップ１３で使用形態に応じたオンフック用音響辞書１０またはオフフック用音響辞書１１を用いて音声認識処理を行う。ステップ１４では音声認識結果の言葉をＤ／Ａコンバーター６ｅでアナログ信号に変換し、スピーカーアンプ７で使用形態に応じた増幅ゲインにより増幅し、使用形態に応じたインパネスピーカー８またはヘッドセットスピーカー９により放送する。
【００３３】
ステップ１５において入力取消スイッチ４がオンしているか否かを確認し、入力取消スイッチ４がオンしているときはステップ１へ戻って上述した処理を繰り返す。入力取消スイッチ４がオンしていないときはステップ１６へ進み、乗員の発話音声の認識結果を車載機器へ出力して音声操作を終了する。
【００３４】
このように、一実施の形態によれば、人体から離して用い、人の発話音声の空気伝導音を集音するとともに、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する接触／非接触両用マイク１を用い、ヘッドセット２１により両用マイク１を人体に接触させて保持し、両用マイク１を接触型マイクとして使用するとともに、インパネ２３のフック２４によりヘッドセット２１を人体から離れた場所に係止し、両用マイク１を非接触型マイクとして使用するようにしたので、スタンドマイク（非接触型マイク）と装着マイク（接触型マイク）の機能を一つのマイク１で実現することができる。
【００３５】
また、一実施の形態によれば、オンフックセンサー５によりヘッドセット２１がインパネ２３のフック２４に係止されている状態を検出し、オンフックセンサー５の検出結果に応じて両用マイク１の音声出力信号を増幅するマイクアンプ２の増幅ゲインを切り換えるようにしたので、使用者が使用形態に合わせてマイクアンプ２の増幅ゲインを調整する必要がなく、使用形態に拘わらず常に同じ声量で発話することができる。
【００３６】
さらに、一実施の形態によれば、オンフックセンサー５によりヘッドセット２１がインパネ２３のフック２４に係止されている状態を検出し、オンフックセンサー５の検出結果に応じて両用マイク１の音声出力信号に施すフィルター処理の内容を切り換えるようにしたので、オンフック使用時とオフフック使用時における両用マイク１の音声出力信号のＳ／Ｎ比の差を小さくすることができ、使用形態に拘わらず乗員の発話音声を正しく入力して正確に認識することができる。
【００３７】
一実施の形態によれば、両用マイク１を非接触型マイクとして使用するときに、人の発話音声を認識するために参照するオンフック用音響辞書１０と、両用マイク１を接触型マイクとして使用するときに、人の発話音声を認識するために参照するオフフック用音響辞書１１とを備え、オンフックセンサー５によりヘッドセット２１がインパネ２３のフック２４に係止されている状態を検出し、オンフックセンサー５の検出結果に応じてオンフック用音響辞書１０とオフフック用音響辞書１１とを切り換えるようにしたので、オンフック使用時とオフフック使用時とでそれぞれ最適な音響辞書を用いることができ、発話音声を正しく認識できる確率が高くなる。
【００３８】
一実施の形態によれば、ヘッドセット２１から離れて設けられ、ヘッドセット２１を装着する人を含む周辺のすべての人に音声を出力するインパネスピーカー８と、ヘッドセット２１に設けられ、ヘッドセット２１を装着する人のみに音声を出力するヘッドセットスピーカー９とを備え、オンフックセンサー５によりヘッドセット２１がインパネ２３のフック２４に係止されている状態を検出し、音声信号を増幅してインパネスピーカー８とヘッドセットスピーカー９へ出力するスピーカーアンプ７の増幅ゲインをオンフックセンサー５の検出結果に応じて切り換えるようにしたので、使用者は使用形態に合わせてスピーカーアンプ７の増幅ゲインを調整する必要がなく、使用形態に拘わらず常に同じ音圧の放送を聞くことができる。
【００３９】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ヘッドセット２１が接触保持部材を、インパネ２３のフック２４が係止部材を、マイクアンプ２がマイク用増幅手段を、オンフックセンサー５が係止状態検出手段を、オフフック用音響辞書１１が接触型マイク用音響辞書を、オンフック用音響辞書１０が非接触型マイク用音響辞書を、ヘッドセットスピーカー９が使用者専用スピーカーを、インパネスピーカー８が通常スピーカーを、スピーカーアンプ７がスピーカー増幅手段を、コントローラー６がマイク用ゲイン切換手段、フィルター処理手段、フィルター処理切換手段、音響辞書切換手段およびスピーカー用ゲイン切換手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】マイクの使用形態を示す図である。
【図３】一実施の形態の音声入出力処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１  接触／非接触両用マイク
２  マイクアンプ
３  ＰＴＴスイッチ
４  入力取消スイッチ
５  オンフックセンサー
６  コントローラー
６ａ  ＣＰＵ
６ｂ  ＲＯＭ
６ｃ  ＲＡＭ
６ｄ  Ａ／Ｄコンバーター
６ｅ  Ｄ／Ａコンバーター
７  スピーカーアンプ
８  インパネスピーカー
９  ヘッドセットスピーカー
１０  オンフック用音響辞書
１１  オフフック用音響辞書
２１  ヘッドセット
２２  ケーブル
２４  フック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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