(57)【要約】      （修正有）【課題】話者の位置によって選択的に音声が増幅できるオーディオフォーカシング機能を備える人体に着用可能な音声増幅装置を提供する。【解決手段】人体に着用可能な音声増幅装置は、両耳に装着させるための左側用及び右側用のイヤホン１００と、サウンドを獲得する２個以上のマイク２００と、各マイク２００からのサウンド信号に対して少なくとも能動的な騷音除去のための信号処理を遂行して各イヤホン１００に信号処理されたサウンド信号を出力する処理部３００とを含む。処理部３００は、関心方向から収集されるサウンド信号だけを増幅し、残りの方向から収集されるサウンド信号は減殺する信号処理を遂行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に着用可能な音声増幅装置において、
両耳に装着させるための左側用及び右側用のイヤホンと、
サウンドを獲得する２個以上のマイクと、
各マイクからのサウンド信号に対して少なくとも能動的な騷音除去のための信号処理を遂行して各イヤホンに信号処理されたサウンド信号を出力する処理部とを含み、
処理部は、関心方向から収集されるサウンド信号だけを増幅し、残りの方向から収集されるサウンド信号は減殺する信号処理を遂行することを特徴とする、オーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置。
【請求項２】
処理部は、収集されるサウンドの方向を少なくとも２個以上のマイクに各々感知されるサウンドの位相差に基づいて判断することを特徴とする、請求項１に記載のオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置。
【請求項３】
音声増幅装置は、各イヤホン、各マイク及び処理部の少なくとも一部を受納するハウジングをさらに含み、ハウジングはネックバンド型であり、２個以上のマイクはハウジングの左側及び右側に離隔して設置されることを特徴とする、請求項１に記載のオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置。
【請求項４】
２個以上のマイクは、左側用及び右側用のイヤホンに分離して構成されることを特徴とする、請求項１に記載のオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置。
【請求項５】
音声増幅装置は、各イヤホン、各マイク及び処理部の少なくとも一部を受納するハウジングをさらに含み、ハウジングはメガネ形態であり、２個以上のマイクはハウジングの左側及び右側に離隔して設置されることを特徴とする、請求項１に記載のオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置。
【請求項６】
音声増幅装置は、関心方向を設定するための入力部を備え、処理部は入力部からの関心方向の設定入力によって関心方向を可変設定することを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載のオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置。
【請求項７】
音声増幅装置は、電気通信装置に対して有線又は無線で通信する通信部を備え、処理部は通信部からの関心方向の設定入力によって関心方向を可変設定することを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載のオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置。
【請求項８】
関心方向は着用者の顔が動く方向であることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載のオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオフォーカシング(audio focusing)機能を備える音声増幅装置に関し、特に話者の位置によって選択的に音声が増幅できるオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や工事現場や運送手段内のように、騷音が激しい環境では、作業者の聴力保護のために騷音遮断用耳栓が広く使用されている。しかしながら、このような物理的な騷音遮断方式は、騷音遮断性能に限界があり、他人の音声や警告信号のような聴取が必要なサウンドまで全部非選択的に遮断される恐れがある。
【０００３】
最近は、能動方式の騷音除去方法により騷音除去の性能が一層高くなった。このような能動方式は、従来の受動方式による物理的な騷音の遮断から逸脱して、外部騷音を分析する過程、及び／又は、特定音を発生させる過程を含む。このような能動騷音除去方式は、多様な信号処理アルゴリズム(algorithm)により具現できるが、最も代表的として反転信号を用いたネガティブフィードバック(negative feedback)方式がある。すなわち、外部騷音をマイク(microphone)により聴取し、それとは逆位相を持つ音を出力させることで、外部騷音を大きく低減できる。米国特許第４９８５９２５号明細書や米国特許出願公開第２０１６／００６３９８６号明細書等では、このような能動的な騷音除去ヘッドセットを開示している。
【０００４】
このような従来の騷音除去方法にもその限界がある。能動方式も外部騷音を非選択的に遮断するので、ユーザーの聴覚による外部状況の認知が難しい。また、人の音声まで遮断される恐れがあるので、作業者間の対話が困難になり、対話が必要な場合には、ただ騷音除去装置の作動中断或いは着用の解除だけによって初めて対話が可能になるという限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、騷音が激しい環境において騷音を効果的に遮断できるオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の目的は、騷音遮断と共に、周辺の人との対話が可能であるように、関心方向から収集されるサウンド信号だけを増幅させるオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、騷音遮断と共に、音声だけを強化して相手との対話がより明瞭に聞こえるようにするオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は、人体に着用可能な音声増幅装置において、両耳に装着させるための左側用及び右側用のイヤホンと、サウンドを獲得する２個以上のマイクと、各マイクからのサウンド信号に対して少なくとも能動的な騷音除去のための信号処理を遂行して各イヤホンに信号処理されたサウンド信号を出力する処理部とを含み、処理部は、関心方向から収集されるサウンド信号だけを増幅し、残りの方向から収集されるサウンド信号は減殺する信号処理を遂行する。
【０００９】
また、処理部は、収集されるサウンドの方向を少なくとも２個以上のマイクに各々感知されるサウンドの位相差に基づいて判断するのが好ましい。
【００１０】
また、音声増幅装置は、各イヤホン、各マイク及び処理部の少なくとも一部を受納するハウジングをさらに含み、ハウジングはネックバンド(neck band)型であり、２個以上のマイクはハウジングの左側及び右側に離隔して設置されるのが好ましい。
【００１１】
また、２個以上のマイクは左側用及び右側用のイヤホンに分離して構成されるのが好ましい。
【００１２】
また、音声増幅装置は、各イヤホン、各マイク及び処理部の少なくとも一部を受納するハウジングをさらに含み、ハウジングはメガネ形態であり、２個以上のマイクはハウジングの左側及び右側に離隔して設置されるのが好ましい。
【００１３】
また、音声増幅装置は、関心方向を設定するための入力部を備え、処理部は入力部からの関心方向の設定入力によって関心方向を可変設定するのが好ましい。
【００１４】
また、音声増幅装置は、電気通信装置に対して有線又は無線で通信する通信部を備え、処理部は通信部からの関心方向の設定入力によって関心方向を可変設定するのが好ましい。
【００１５】
また、関心方向は着用者の顔が動く方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、能動方式により周辺騷音を効果的に減少させると同時に、その着用の解除なしに周辺人との対話を便利に進行できる。
【００１７】
また、本発明によれば、方向によって選択的に騷音除去を実施するので、聴取を所望する音源のサウンドだけを選択的に聴取できる。
【００１８】
また、本発明によれば、周辺騷音を減少させると同時に、関心方向から収集される音声をより強化して聞かせるので、騷音が激しい環境においても円滑な意思疎通が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係るオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置の概略ブロック図である。
【図２】処理部３００が音源の位置を判定する原理を説明するために示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例に係るネックバンド型のオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置の概略図である。
【図４】本発明の他の実施例に係るイヤセット型のオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置の概略図である。
【図５】本発明のまた他の実施例に係るメガネ形態のオーディオフォーカシング機能の音声増幅装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づき、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。本明細書において、図面の可読性のために、図面上に対応する構造、或いは、同一の構成であることが容易に確認される場合には、一部の図面上の符号を省略した。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例に係るオーディオフォーカシング機能を備える音声増幅装置の概略ブロック図である。本発明の一実施例に係る音声増幅装置は、人体に着用可能であり、耳殻にかかったり外耳道内に挿入して、着用者の耳にサウンドを伝達するためのスピーカー部であるイヤホン部１００と、外部のサウンドを獲得するためのマイク部２００と、マイク部２００からのサウンドに対する処理を遂行したり、イヤホン部１００に処理されたサウンドを出力するためのサウンド信号を出力する処理部３００と、イヤホン部１００、マイク部２００及び処理部３００の少なくとも一つ以上を収納するハウジング４００とを含むことができる。また、音声増幅装置は、外部の電気通信装置(例えば、スマートフォン、タブレット等)に対して無線又は有線で通信する通信部２５０と、着用者(使用者)からの入力値(例えば、オーディオフォーカシング機能の動作／停止、関心方向の設定入力、サウンド信号のボリューム調節入力等)を獲得する入力部２６０とを備えることができる。
【００２２】
イヤホン部１００は、両耳に装着させるために左側用イヤホン１００Ｌ及び右側用イヤホン１００Ｒに分離して構成され得る。イヤホン部１００は、処理部３００の信号処理なしにマイク部２００から収集されるそのままのサウンド信号を、或いは、処理部３００の信号処理後のサウンド信号を出力して、本装置の着用者に聞かせる。マイク部２００は、複数のマイク２００Ｌ、２００Ｒから構成されることがあり、特に多数のマイク部２００の少なくとも一部は残りと離隔して位置するのが好ましい。よって、図１に示すように、マイク部２００は、左側用マイク２００Ｌ及び右側用マイク２００Ｒに区分され得る。多数のマイク部２００は、本装置の着用者の周辺のサウンド信号を収集し、収集された各サウンド信号を処理部３００に伝送する役割を果たす。
【００２３】
処理部３００は、基本的に各種の信号処理を遂行する。このような機能を具現するために、例えば、処理部３００はマイクロプロセッサ(microprocessor)を含むことができる。また、処理部３００は、各々のマイク部２００から流入されるサウンド信号を分析して各々の音源が位置した方向を判断する。このように、多数のマイクを用いて、収集されたサウンドの音源の位置を判定するのは公知の技術である。これは、人が両耳を用いて音源の位置を判定する原理を応用したもので、処理部３００は離隔している二つ以上のマイク２００Ｌ、２００Ｒから流入するサウンド信号の位相差及び音圧レベル差を用いて、音源が位置した方向を判定する。
【００２４】
図２は、このように処理部３００が音源の位置を判定する原理を説明するために示す説明図である。離隔して位置する音源(ａ)及び音源(ｂ)から、離隔して位置するマイク１及びマイク２から流入する各々のサウンド信号ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２を概略的に示す。マイク１及びマイク２から同一の距離に離隔している音源(ａ)からのサウンド信号であるマイク１及びマイク２から収集されるサウンド信号ａ１、ａ２は、互いに同一の音圧レベル及び位相を持つ。サウンド信号ａ１及びａ２は、同一の音源(ａ)から発生して同一の距離に位置する二つのマイク１及び２から収集されるためである。
【００２５】
反面、マイク１及びマイク２から互いに異なる距離だけ離隔している音源(ｂ)からのサウンド信号であるマイク１及びマイク２から収集されるサウンド信号ｂ１、ｂ２は、互いに異なる位相及び音圧レベルを持つ。即ち、サウンド信号ｂ１のマイク１への到達時間及びサウンド信号ｂ２のマイク２への到達時間が異なるため、両間の位相差が発生し、音源(ｂ)からのマイク１及びマイク２までの距離が互いに異なるため、音圧レベル差が発生する。つまり、離隔している二つのマイク１及び２並びに音源間の距離差が大きくなれば大きくなるほど、各々に到達するサウンド信号の位相差及び音圧レベル差も一層大きくなるので、これに基づいて音源の位置が把握できるようになる。例えば、マイク１及びマイク２間の中間点Ｃの延長線Ｃ１と、音源(ｂ)及び中間点Ｃの延長線Ｃ２との間の位置角度(Ａ)(方位角)によって音源の位置又は音源の位置方向が決定されることができる。音源(ａ)は角度０°に該当し、音源(ｂ)は角度４５°に該当する音源の位置又は音源の位置方向で設定され、音源(ｃ)は角度-４５°に該当する音源の位置又は音源の位置方向で設定される。
【００２６】
図２の原理を用いて、処理部３００は、マイク部２００から流入するサウンド信号の音源位置が把握でき、それにより信号処理作業が進行できる。即ち、処理部３００は、特に聴取を所望する音源が位置する一定の方向(関心方向)(音源の位置方向)から流入するサウンド信号は強化即ち増幅し、残りの方向から収集されるサウンド信号は減殺させるオーディオフォーカシング機能を付与し得る。例えば、処理部３００は、関心方向から流入するサウンド信号の中で人の音声だけを明確に聴取できるように増幅できる。このような目的は、関心方向から収集されるサウンド信号に対して、人の音声を主に構成する音の帯域である中音帯域の音量だけを増加させる方法によって簡単に達成でき、他の多様な信号処理アルゴリズムによっても達成できる。また、関心方向の以外の方向(残りの方向)から収集されるサウンド信号の場合、能動的な騷音除去方法により減殺させることができる。このとき、処理部３００は、残りの方向から収集されるサウンド信号に対する位相反転信号を生成し、これをイヤホン部１００に出力することにより、該当サウンド信号を除去乃至減殺させる効果が得られる。前述の処理部３００が遂行する、位相反転を用いた能動的な騷音除去の詳細な方法は、公知の方法乃至アルゴリズムを用いて当業者が十分に具現できる。
【００２７】
また、好ましくは、本発明の音声増幅装置の着用者の顔が動く方向を関心方向として決定できる。着用者の顔が動く方向は、例えば、位置角度(Ａ)が角度０°である場合に該当する。ここで、関心方向は予め設定されることができ、又は、処理部３００が通信部２５０又は入力部２６０からの関心方向に該当する位置角度(Ａ)を獲得して関心方向を可変設定することもできる。処理部３００は、前記の機能を遂行するのに必要な他の構成要素、例えば通信回路や制御回路や電源用バッテリーなどをさらに含むことができる。
【００２８】
図３は、本発明の一実施例に係るネックバンド型の音声増幅装置の概略図である。首に掛けるネックバンド型のハウジング４００の左側及び右側に離隔してマイク２００Ｌ、２００Ｒが位置し、左側用及び右側用のイヤホン１００Ｌ、１００Ｒは、両耳に装着されるようにハウジング４００の左側及び右側に離隔して位置する。本図面には示していないが、処理部３００がハウジング４００内に具備されることができる。
【００２９】
図４は、本発明の他の実施例に係るイヤセット型の音声増幅装置の概略図である。両耳に装着させるためのイヤホン１００Ｌ、１００Ｒの後端に二つのマイク２００Ｌ、２００Ｒが位置できる。また、小型のハウジング４００内に処理部３００が具備されることができる。両側のイヤホン１００Ｌ、１００Ｒは、各々人の耳に離隔して装着されるので、マイク２００Ｌ、２００Ｒも互いに左側及び右側に十分に離隔され得る。
【００３０】
図５は、本発明のまた他の実施例に係るメガネ形態の音声増幅装置の概略図である。顔に着用できるメガネ形態のハウジング４００の左側及び右側に離隔して多数のマイク２００Ｌ、２００Ｒが位置し、左側用及び右側用のイヤホン１００Ｌ、１００Ｒは、両耳にスムーズに装着されるように、ハウジング４００の左側及び右側に離隔して位置する。勿論、処理部３００はハウジング４００内に具備されることができる。
【００３１】
本発明の音声増幅装置は、人体に着用可能であり、よって人体が動く方向、特に図４及び図５の実施例に係る音声増幅装置では、顔が動く方向に沿って回転するようになる。よって、特に図４及び図５の実施例に係る音声増幅装置は、着用者が関心音源の方に顔を向けると、自動的に追従することになるので、着用者の顔の方向に基づいて関心方向が決定できる。また、首に掛ける形態の図３の実施例に係る音声増幅装置は、着用者の身体が動く方向を追従することになるので、着用者の身体が動く方向に基づいて関心方向が決定できる。つまり、着用者は関心がある、即ち、聴取を所望する音源(対話相手や機械装置等)に向けて身体や顔を向けるので、着用者の現在の顔の方向を、或いは、着用者の現在の身体が動く方向を関心方向として設定することができる。又は、実施例により本発明の音声増幅装置の着用者が関心方向、即ち聴取を所望する方向を必要に応じて入力部２６０によって直接制御できる。このような制御は、電子機器を制御するための従来技術として存在する多様な制御方法が適用でき、特に例えばスマートフォンアプリケーションによって制御できる。即ち、本発明の音声増幅装置(無線連結が可能であるように通信部２５０を備える場合)を制御器として使用するスマートフォンと連結(特にブルートゥース(Bluetooth)（登録商標）等の無線連結が好ましい)し、連結したスマートフォンの制御アプリケーションにより関心方向を自由に制御できる。このとき、音声増幅装置とスマートフォンとの連結機能は処理部３００が遂行する。このように関心方向を着用者が制御できるため、着用者が顔や身体を動くことなく所望の方向に位置する音源のサウンド信号を正確に聴取でき、特にスマートフォンアプリケーションにより制御する場合、リアルタイムで容易に制御できる。
【００３２】
本発明の利点は、前述した実施例から明確に導出され得る。即ち、本発明の音声増幅装置は、実施例により、関心方向、特に着用者の顔や身体が動く方向の音源のサウンド信号はより強化し、残りの方向から収集されるサウンド信号は能動的な騷音除去により効果的に減殺させて、周辺騷音が激しい環境においても聴取を所望する音源のサウンドを選択的に増幅して聴取できる。また、スマートフォンアプリケーションを用いて聴取を所望する関心方向を制御して、着用者の顔や身体が動く方向でない任意の方向に対しても、選択的な聴取及び騷音除去が可能になる。
【００３３】
なお、説明した通り、本発明は、前述した特定の好適な実施例に限定されず、請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱しない範囲内において、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、誰でも多様な変形の実施が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  イヤホン部
２００  マイク部
３００  制御部
４００  ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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