(57)【要約】  別途の受信装置を備えることなく、単純な接触動作だけで音響信号を聴取できるようにする、人体通信を利用した単一音響送信装置を提供する。本発明による人体通信を利用した単一音響送信装置は、可聴周波数帯域の音響信号を生成する音響信号生成部と、可聴周波数帯域より高い周波数を有する高周波信号を生成する高周波信号生成部と、前記音響信号と前記高周波信号を合成して合成信号を生成する信号合成部と、人体の耳領域で前記合成信号に含まれる高周波信号が相殺干渉して前記音響信号のみが残るように、前記信号合成部から出力される前記合成信号と前記高周波信号生成部から出力される前記高周波信号の位相差を変化させた後、人体に共に出力する信号伝送部とを含む。
2011529659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可聴周波数帯域の音響信号を生成する音響信号生成部と、
可聴周波数帯域より高い周波数を有する高周波信号を生成する高周波信号生成部と、
前記音響信号と前記高周波信号を合成して合成信号を生成する信号合成部と、
人体の耳領域で前記合成信号に含まれる高周波信号が相殺干渉して前記音響信号のみが残るように、前記信号合成部から出力される前記合成信号と前記高周波信号生成部から出力される前記高周波信号の位相差を変化させた後、人体に共に出力する信号伝送部と
を含む、人体通信を利用した単一音響送信装置。
【請求項２】
前記信号伝送部は、
前記信号合成部から出力される前記合成信号の位相を変化させた後、人体に出力する第１信号伝送部と、
前記高周波信号生成部から出力される前記高周波信号の位相を変化させた後、人体に出力する第２信号伝送部と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の人体通信を利用した単一音響送信装置。
【請求項３】
前記第１信号伝送部は、
前記信号合成部から出力される前記合成信号の位相を変化させる第１移相部と、
前記第１移相部から出力される前記合成信号を人体に出力する第１出力部と
を含むことを特徴とする請求項２に記載の人体通信を利用した単一音響送信装置。
【請求項４】
前記第１信号伝送部は、
前記合成信号の雑音に対する耐性を高める増幅を行う第１増幅部と、
人体と前記音響送信装置間の距離及び人体のインピーダンスに基づいて前記合成信号の校正を行う第１校正部と
の少なくとも一方をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の人体通信を利用した単一音響送信装置。
【請求項５】
前記第２信号伝送部は、
前記高周波信号生成部から出力される前記高周波信号の位相を変化させる第２移相部と、
前記第２移相部から出力される前記高周波信号を人体に出力する第２出力部と
を含むことを特徴とする請求項２に記載の人体通信を利用した単一音響送信装置。
【請求項６】
前記第２信号伝送部は、
前記高周波信号の雑音に対する耐性を高める増幅を行う第２増幅部と、
人体と前記音響送信装置間の距離及び人体のインピーダンスに基づいて前記高周波信号の校正を行う第２校正部と
の少なくとも一方をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の人体通信を利用した単一音響送信装置。
【請求項７】
前記単一音響送信装置の動作条件に基づいて、前記音響信号及び前記高周波信号の周波数と前記合成信号及び前記高周波信号の位相差を決定する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の人体通信を利用した単一音響送信装置。
【請求項８】
前記単一音響送信装置の動作条件は、人体の耳の位置及び身体状態、並びに前記単一音響送信装置と人体間のインピーダンスマッチング状態を含むことを特徴とする請求項７に記載の人体通信を利用した単一音響送信装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記合成信号及び前記高周波信号の出力速度を調節して立体音響効果を実現する機能をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の人体通信を利用した単一音響送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響送信装置に関し、特に、使用者が１つの音響送信装置に対する接触動作を行うことで人体通信を利用した音響聴取動作を行えるようにする、人体通信を利用した単一音響送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体通信とは、人体に電気が通る原理を利用して、電気製品の「ケーブル」を排除し、ケーブルの代わりに人体を用いて電気エネルギーの変化により信号を伝達する技術をいう。
【０００３】
人体を伝達媒介として利用する既存の音響送信システムでは、音響信号を送信する送信装置及び送信装置からの信号を受信して人間が感知できる周波数帯域の信号に変換する受信装置がどちらも人体に直接接触した状態で、音響の伝送が行われていた。
【０００４】
すなわち、従来の音響送信システムでは、送信装置が、伝達しようとする音響信号を、人体を介して伝送可能な形式の信号に変調し、人体を介して伝送されるように出力すると、人の耳付近に接触するように設置された受信装置は、送信装置から出力されて人体を介して伝送された信号を受信し、これを復調して可聴周波数帯域の音響信号に変換することにより、人間が聴取できる信号を提供するように構成されていた。
【０００５】
しかし、このような従来の音響送信システムは、送信装置と受信装置を別途備え、受信装置が人体に接触又は隣接した状態でのみ人が音響を聴取できるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０２０２３３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、別途の受信装置を備えることなく、使用者が単純な接触動作を行うだけで音響信号を聴取できるようにする、人体通信を利用した単一音響送信装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、１つの音響送信装置だけで使用者が音響信号の聴取動作を行えるようにする、人体通信を利用した単一音響送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によると、上記問題を解決するための手段として、可聴周波数帯域の音響信号を生成する音響信号生成部と、可聴周波数帯域より高い周波数を有する高周波信号を生成する高周波信号生成部と、前記音響信号と前記高周波信号を合成して合成信号を生成する信号合成部と、人体の耳領域で前記合成信号に含まれる高周波信号が相殺干渉して前記音響信号のみが残るように、前記信号合成部から出力される前記合成信号と前記高周波信号生成部から出力される前記高周波信号の位相差を変化させた後、人体に共に出力する信号伝送部とを含む、人体通信を利用した単一音響送信装置が提供される。
【００１０】
前記信号伝送部は、前記信号合成部から出力される前記合成信号の位相を変化させた後、人体に出力する第１信号伝送部と、前記高周波信号生成部から出力される前記高周波信号の位相を変化させた後、人体に出力する第２信号伝送部とを含む。
【００１１】
前記第１信号伝送部は、前記信号合成部から出力される前記合成信号の位相を変化させる第１移相部と、前記第１移相部から出力される前記合成信号を人体に出力する第１出力部とを含み、必要に応じて、前記合成信号の雑音に対する耐性を高める増幅を行う第１増幅部と、人体と前記音響送信装置間の距離及び人体のインピーダンスに基づいて前記合成信号の校正を行う第１校正部との少なくとも一方をさらに含む。
【００１２】
前記第２信号伝送部は、前記高周波信号生成部から出力される前記高周波信号の位相を変化させる第２移相部と、前記第２移相部から出力される前記高周波信号を人体に出力する第２出力部とを含み、必要に応じて、前記高周波信号の雑音に対する耐性を高める増幅を行う第２増幅部と、人体と前記音響送信装置間の距離及び人体のインピーダンスに基づいて前記高周波信号の校正を行う第２校正部との少なくとも一方をさらに含む。
【００１３】
また、人体通信を利用した単一音響送信装置は、人体の耳の位置及び身体状態、並びに前記単一音響送信装置と人体間のインピーダンスマッチング状態に基づいて、前記音響信号及び前記高周波信号の周波数と前記合成信号及び前記高周波信号の位相差を制御する制御部をさらに含んでもよい。
【００１４】
そして、前記制御部は、前記合成信号及び前記高周波信号の出力速度を調節して立体音響効果を実現する機能をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明による人体通信を利用した単一音響送信装置は、別途の受信装置を備えることなく、使用者が１つの音響送信装置に接触する動作により音響信号の聴取動作を行えるようにする。
【００１６】
また、本発明によると、通信を行う人のみが送信される音響を受信することができ、立体音響効果を得ることができるだけでなく、別途の受信装置を必要としないので、装置の活用性と使用者の行動自律性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による人体通信を利用する単一音響送信システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による単一音響送信システムを構成する単一音響送信装置のブロック図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態による単一音響送信装置の動作方法を説明するための図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態による単一音響送信装置の動作方法を説明するための図である。
【図３ｃ】本発明の一実施形態による単一音響送信装置の動作方法を説明するための図である。
【図３ｄ】本発明の一実施形態による単一音響送信装置の動作方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について当業者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は、様々な形態で実現することができ、本明細書で説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
本発明を明確に説明するために、図面で説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分には類似の符号を付す。
【００２０】
なお、ある部分がある構成要素を「含む」とは、特に断らない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことがあることを意味する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による人体通信を利用する単一音響送信システムを示す図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明による音響送信システムは、単一音響送信装置１００と、単一音響送信装置１００に接触（又は隣接）する人体２００とから構成される。
【００２３】
音響送信装置１００は、音響信号と高周波信号が合成された合成信号と、前記合成信号に含まれる高周波信号を相殺干渉させるための他の高周波信号を同時に発生し、これらの信号を音響送信装置１００に接触した人体２００に出力する。
【００２４】
音響送信装置１００から出力されたこれらの信号は、人体２００を通信チャネルとして伝達され、人体２００（特に、耳領域）内で相殺干渉して音響信号に復元された後、耳に伝達される。
【００２５】
これにより、音響送信装置１００に接触した人、すなわち音響送信装置１００の使用者は、別途の受信装置がなくても、自身の耳領域で復元された音響信号により聴取動作を行うことができる。
【００２６】
音響送信装置１００から出力された２つの信号は、人体２００内で信号の重なり現象により、相殺干渉するだけでなく、補強干渉することもあるが、補強干渉により生成される信号は人間の可聴周波数帯域を超える信号であるため、人は補強干渉により生成された信号を感知することができない。
【００２７】
よって、本発明においては、補強干渉により生成される信号は考慮対象から除外し、相殺干渉により生成される信号についてのみ説明する。
【００２８】
以下、図２を参照して、本発明による音響送信装置の構成についてより詳細に説明する。
【００２９】
図２は、本発明の一実施形態による単一音響送信システムを構成する単一音響送信装置のブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、本発明による音響送信装置１００は、制御部１１０、音響信号生成部１２０、高周波信号生成部１３０、信号合成部１４０、第１信号伝送部１５０及び第２信号伝送部１６０を備える。また、第１信号伝送部１５０は、第１移相部１５１、第１増幅部１５２、第１校正部１５３及び第１出力部１５４を備え、第２信号伝送部１６０は、第２移相部１６１、第２増幅部１６２、第２校正部１６３及び第２出力部１６４を備える。
【００３１】
このような音響送信装置１００は、図１に示すように、音響送信装置１００自身に接触した人体２００を介して信号を出力及び伝達し、ハンドヘルド（ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ）タイプで実現されることが好ましい。
【００３２】
以下、各構成要素の機能を説明する。
【００３３】
制御部１１０は、単一音響送信装置１００が２つの信号（すなわち、音響信号Ａｕｄｉｏと高周波信号ＨＦ１が合成された合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦ、及び前記高周波信号ＨＦ１を相殺干渉させるための他の高周波信号ＨＦ２）を共に出力するようにするが、合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦに含まれる高周波信号ＨＦ１が他の高周波信号ＨＦ２により人体２００内の耳領域で相殺干渉して消滅するように、単一音響送信装置１００の全ての構成要素を全般的に制御する。
【００３４】
このために、制御部１１０は、単一音響送信装置１００の動作条件を把握し、それに基づいて、単一音響送信装置１００に接触した人体２００の耳領域で相殺干渉が起こるように、音響信号Ａｕｄｉｏ及び高周波信号ＨＦ１、ＨＦ２の周波数、合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦと高周波信号ＨＦ２の位相差を計算する。そして、制御部１１０は、その計算結果に応じて、音響信号生成部１２０及び高周波信号生成部１３０の周波数発生帯域と第１及び第２移相部１５１、１６１の移相量を制御する。
【００３５】
ここで、単一音響送信装置１００の動作条件とは、単一音響送信装置１００に接触した人体２００の身体状態、耳の位置、及び単一音響送信装置１００と人体２００間のインピーダンスマッチング状態などであり、随時変化する単一音響送信装置１００の動作環境に応じて随時変更される。
【００３６】
また、制御部１１０は、合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦ及び高周波信号ＨＦ２の信号出力速度を調節することもできる。これは、人体２００における相殺干渉発生部分及び相殺干渉発生時間を調節することで立体音響（ステレオサウンド）効果を提供できるようにするためのものである。
【００３７】
さらに、制御部１１０は、音響送信装置１００内部のメモリ部（図示せず）に保存された音響送信装置１００自体のクロック情報及び人体２００のインピーダンス情報などを抽出して第１及び第２校正部１５３、１６３に提供することにより、第１及び第２校正部１５３、１６３が随時変化する動作環境を反映するための信号の校正動作を行えるようにする。
【００３８】
音響信号生成部１２０は、制御部１１０の制御下で、メモリ部から人体２００を介して伝送しようとする情報を有するデータを抽出し、可聴周波数帯域の音響信号Ａｕｄｉｏに変換する。必要に応じて、音響信号生成部１２０は、外部の通信装置からデータを受信して音響信号を生成することもできる。
【００３９】
高周波信号生成部１３０は、人間の可聴周波数帯域（〜２０ＫＨｚ）より高い周波数を有する高周波信号（又は超音波信号）ＨＦ１、ＨＦ２を生成する。ここで、高周波信号ＨＦ１、ＨＦ２の周波数は、伝達しようとする音響信号Ａｕｄｉｏの周波数及び人体２００のインピーダンスに応じて異なる。また、信号合成部１４０に入力される高周波信号ＨＦ１と第２信号伝送部１６０に直接入力される高周波信号ＨＦ２とは、同じ周波数及び位相を有する。
【００４０】
信号合成部１４０は、音響信号Ａｕｄｉｏと高周波信号ＨＦ１を合成して合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦを生成する。このように、信号合成部１４０で音響信号Ａｕｄｉｏと高周波信号ＨＦ１を合成することは、人体２００を介して伝送される間、人体２００内部のインピーダンス特性などにより発生し得る音波の減衰を最小限に抑えるためのものである。
【００４１】
制御部１１０の制御下で、第１信号伝送部１５０の第１移相部１５１は、合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦの位相を調節し、第２信号伝送部１６０の第２移相部１６１は、高周波信号ＨＦ２の位相を調節する。ここで、合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦと高周波信号ＨＦ２の位相差は、単一音響送信装置１００の動作条件に応じて随時変更される。これは、随時変更される動作条件に関係なく、信号の相殺干渉現象を常に人体２００内の耳領域に発生させるためのものである。
【００４２】
本発明の一実施形態による第１及び第２移相部１５１、１６１の移相方法としては、電気的あるいは機械的な方法で変化させる一般的な方法が適用される。
【００４３】
第１信号伝送部１５０の第１増幅部１５２は、第１移相部１５１からの合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦを増幅して出力レベルを高め、第２信号伝送部１６０の第２増幅部１６２は、第２移相部１６１からの高周波信号ＨＦ２を増幅して出力レベルを高める。これは、人体２００を介して信号を伝送する際、信号に混入する雑音（ノイズ）により発生し得る信号減衰現象を最小限に抑えるためのものである。ここで、制御部１１０は、第１及び第２増幅部１５２、１６２の増幅比率を調節することにより、音響送信装置１００に接触した人体２００の皮膚状態及び健康状態の変化に応じた通信チャネル環境の変化に対してより柔軟に対処できるようにする。
【００４４】
第１信号伝送部１５０の第１校正部１５３及び第２信号伝送部１６０の第２校正部１６３は、人体２００自体のインピーダンス特性によって発生する信号の歪みにより音質制御が困難になるという問題を、キャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）で解決する役割を果たす。すなわち、音響送信装置１００が接触する部分の変更、人の健康状態の変化などの要因によって通信チャネルとなる人体２００自体のインピーダンスが随時変化することがあるため、このようなインピーダンス特性を考慮するキャリブレーションが行われなければならない。
【００４５】
第１信号伝送部１５０の第１出力部１５４は、人体２００と直接接触し、第１校正部１５３からの合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦを人体２００に出力し、第２信号伝送部１６０の第２出力部１６４は、人体２００と直接接触し、第２校正部１６３からの高周波信号ＨＦ２を人体２００に出力する。
【００４６】
ここで、第１及び第２出力部１５４、１６４は、音響送信装置１００と人体２００を音響的に結合（ａｃｏｕｓｔｉｃａｌｌｙ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）させる役割を果たす。すなわち、第１及び第２出力部１５４、１６４は、一種の変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）であって、伝送しようとする信号を人体に伝達することができ、復元可能な形態の振動信号に変換して出力する。
【００４７】
本発明の一実施形態による音響送信装置１００は、第１及び第２校正部１５３、１６３を第１及び第２増幅部１５２、１６２の後段に配置し、信号合成部１４０で合成された信号に補正をかけて周波数特性及び入出力特性を補正するものとして説明したが、信号合成部１４０の前段で合成前の入力信号を補正した後に次の処理過程が行われるように構成してもよい。そして、本発明の一実施形態による音響送信装置１００は、センシング機能を実行する構成要素をさらに含むことにより、音響送信装置１００が人体２００に接触する部分と左右の耳との距離を測定するように構成してもよい。
【００４８】
図３ａ〜図３ｄは、本発明の一実施形態による単一音響送信装置の動作方法を説明するための図であり、図３ａは音響信号Ａｕｄｉｏ及び高周波信号ＨＦ１、ＨＦ２を、図３ｂは音響信号Ａｕｄｉｏと高周波信号ＨＦ１が合成された合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦを、図３ｃは移相された合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦと高周波信号ＨＦ２を、図３ｄは合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦと高周波信号ＨＦ２の相殺干渉により復元された音響信号Ａｕｄｉｏをそれぞれ示す。
【００４９】
まず、音響送信装置１００は、図３ａに示すように、音響信号生成部１２０により可聴周波数帯域の音響信号Ａｕｄｉｏを生成し、高周波信号生成部１３０により音響信号Ａｕｄｉｏより高い周波数を有する高周波信号ＨＦ１、ＨＦ２を生成する。
【００５０】
そして、信号合成部１３０により音響信号Ａｕｄｉｏと高周波信号ＨＦ１を合成して図３ｂに示すような合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦを生成した後、図３ｃに示すように、第１及び第２移相部１５１、１６１により合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦと高周波信号ＨＦ２の位相差を変更する。
【００５１】
そして、移相された合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦと高周波信号ＨＦ２が人体２００を介して円滑に伝達されるように、第１及び第２増幅部１５２、１６２と第１及び第２校正部１５３、１６３により、移相された合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦと高周波信号ＨＦ２を増幅及び校正した後、人体２００に出力する。
【００５２】
すると、合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦと高周波信号ＨＦ２は、人体２００を介して伝達されて人体２００の耳領域で出会い、相殺干渉する。これにより、図３ｄに示すように、合成信号Ａｕｄｉｏ＿ＨＦに含まれる高周波信号ＨＦ１は高周波信号ＨＦ２により消滅し、音響信号Ａｕｄｉｏのみが残る。
【００５３】
その結果、音響送信装置１００に接触した人体２００、すなわち音響送信装置１００の使用者は、音響送信装置１００に対する接触動作だけで音響信号Ａｕｄｉｏを認知して聴取動作を行うことができる。
【００５４】
上記実施形態では、合成信号と高周波信号の位相差を調節することによりこれらの信号が耳付近で相殺干渉するようにしているが、場合によっては、音響信号及び高周波信号の周波数を制御することによりこのような相殺干渉現象を発生させてもよい。
【００５５】
例えば、伝送しようとする音響信号がｆ０の周波数を有する場合は、音響信号生成部１２０で
【数１】
2011529659.tif 000003
の周波数を有する音響信号を出力し、高周波信号生成部１３０でｆ１の周波数を有する高周波信号を出力した後、信号合成部１４０でそれぞれ
【数２】
2011529659.tif 000004
、
【数３】
2011529659.tif 000005
の周波数を有する信号を出力するように制御することができる。すると、これらの信号は、耳領域でｆ０の周波数を有する信号に合成されて人体に伝達される。
【００５６】
前述のように、人体２００に直接付着した音響送信装置１００から出力された信号の合成により、伝達しようとする周波数を有する音響信号を合成できれば、いかなる周波数の組み合わせも用いることができる。
【００５７】
本発明は、前述した実施形態及び添付された図面により限定されるものではなく、本発明の技術的思想から外れない範囲内で様々な置換、変形、及び変更が可能であることは、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって自明である。
【図１】
2011529659.tif 000006
【図２】
2011529659.tif 000007
【図３ａ】
2011529659.tif 000008
【図３ｂ】
2011529659.tif 000009
【図３ｃ】
2011529659.tif 000010
【図３ｄ】
2011529659.tif 000011
【国際調査報告】
2011529659.tif 000012
2011529659.tif 000013