(57)【要約】【課題】  視聴者の周りにおける外界音の音量があらかじめ設定された任意の閾値以上になると、外界音と再生音を合成してヘッドフォンに出力する音声再生装置の提供を目的とする。【解決方法】  ヘッドフォン２が接続された音声再生装置１であって、音声信号を出力する再生音源１１と、外界音を集音し外界音信号を出力するマイク１６と、外界音信号を入力して外界音の音量を検出し、外界音の音量が任意の閾値以上のとき、外界音信号を出力する入力レベル監視モジュール１５と、音声信号と外界音信号を入力し合成するミキサー１３と、ミキサー１３によって合成された音声信号及び外界音信号を増幅するアンプ１３と、を具備した構成としてある。【選択図】      図２
2005086618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生された音声が出力されるヘッドフォンが接続された音声再生装置であって、
前記音声の音声信号を出力する再生音源と、
外界音を集音し外界音信号を出力するマイクと、
前記外界音信号を入力して前記外界音の音量を検出し、該外界音の音量が任意の閾値以上のとき、前記外界音信号を出力する入力レベル監視モジュールと、
前記音声信号と前記外界音信号を入力し合成するミキサーと、
前記ヘッドフォンが接続され、前記ミキサーによって合成された前記音声信号及び外界音信号を増幅するアンプと、
を具備したことを特徴とする音声再生装置。
【請求項２】
前記外界音の音量が任意の閾値以上のとき、前記入力レベル監視モジュールが、前記音声の音量低減信号を出力し、さらに、前記音量低減信号を入力したレベルコントローラが、前記再生音源から入力した前記音声信号の音量を低減し、音量を低減した前記音声信号を前記ミキサーに出力することを特徴とする請求項１記載の音声再生装置。
【請求項３】
前記外界音の音量が任意の閾値以上のとき、前記入力レベル監視モジュールが、前記音声信号の音量を固定的に低減する固定音量低減信号を前記レベルコントローラに出力することを特徴とする請求項１又は２記載の音声再生装置。
【請求項４】
前記外界音の音量が任意の閾値以上のとき、前記入力レベル監視モジュールが、前記音声信号の音量を前記外界音の音量にもとづいて可変的に低減する可変音量低減信号を前記レベルコントローラに出力することを特徴とする請求項１又は２記載の音声再生装置。
【請求項５】
前記可変音量低減信号を入力すると、前記レベルコントローラが、可変音量低減式（式（１））により、前記音声信号の音量を低減することを特徴とする請求項４記載の音声再生装置。
ＶＯＵＴ＝−（ＶＩＮ×α／ＭＶＭＡＸ）×ＭＶ＋ＶＩＮ          式（１）
ただし、
ＶＯＵＴ：レベルコントローラが出力する音声信号の音量
ＶＩＮ：レベルコントローラが入力する音声信号の音量
α：可変音量低減率
ＭＶＭＡＸ：マイクが出力可能な最大音量
ＭＶ：マイクから出力される外界音信号の音量
【請求項６】
前記マイクを前記ヘッドフォンの近傍に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の音声再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯音楽プレーヤーなどの音声再生装置に関し、特に、視聴者の周りの外界音をマイクで集音し、集音した外界音の音量があらかじめ設定された任意の閾値以上になると、再生した音声と外界音とを合成してヘッドフォンに出力する音声再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯音楽プレーヤーなどの音声再生装置は、ヘッドフォンを介して音楽等を再生しており、ヘッドフォンが外界音を遮り、再生音だけを効果的に視聴者に聴かせることができる。
すなわち、上記ヘッドフォンを用いた音声再生装置によれば、視聴者は、たとえば、電車に乗りながらでも、外界音の影響を受けることなく音楽を聴くことができる。
【０００３】
ところで、ヘッドフォンにより外界音が遮られると、電車内の放送（たとえば、次の停車駅を知らせる放送など）が聞き取れず、乗り過ごすことがあったり、また、会話を行うとき、ヘッドフォンを外さなければならず面倒であるといった不都合なこともある。
このため、音楽などの再生中であっても、ヘッドフォンを外すことなく、外部音を聞くことができる携帯音楽再生装置の技術が開発されてきた。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、記録メディアに記憶された音楽データを再生し、ヘッドフォンから出力する携帯音楽再生装置において、外部音（外界音）の取り込みを指示する操作子と、この操作子が操作されると、外部音を集音する集音手段と、集音手段により集音された外部音をヘッドフォンから出力する外部音出力制御手段とを具備する携帯音楽再生装置の技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５６７７１号公報（第２頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記携帯音楽再生装置は、外部音の取り込みを指示する操作子を操作する必要があり、事実上機能することができないといった問題があった。また、所定の語句に限定してあり、他の外界音に対応できないといった問題があった。
さらに、上記携帯音楽再生装置は、再生音の音量を調整しないで、再生音とともに外界音を再生するので、外界音が聞き取りにくいといった問題があった。特に、外界音を遮断するため、再生音の音量を大きくしている場合には、外界音が再生されても、全く聞き取ることができないこともある。
また、再生音の音量を小さくしている場合には、意味のない外界音が再生されると、本来聞きたい再生音が聴こえにくくなってしまうといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記諸問題を解決すべく視聴者の周りにおける外界音の音量があらかじめ設定された任意の閾値以上になると、自動的に外界音と再生音を合成してヘッドフォンに出力する音声再生装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明の音声再生装置は、再生された音声が出力されるヘッドフォンが接続された音声再生装置であって、前記音声の音声信号を出力する再生音源と、外界音を集音し外界音信号を出力するマイクと、
前記外界音信号を入力して前記外界音の音量を検出し、該外界音の音量が任意の閾値以上のとき、前記外界音信号を出力する入力レベル監視モジュールと、前記音声信号と前記外界音信号を入力し合成するミキサーと、前記ヘッドフォンが接続され、前記ミキサーによって合成された前記音声信号及び外界音信号を増幅するアンプと、を具備した構成としてある。
【０００９】
また、本発明にかかる音声再生装置は、前記外界音の音量が任意の閾値以上のとき、前記入力レベル監視モジュールが、前記音声の音量低減信号を出力し、さらに、前記音量低減信号を入力したレベルコントローラが、前記再生音源から入力した前記音声信号の音量を低減し、音量を低減した前記音声信号を前記ミキサーに出力する構成としてある。
【００１０】
また、本発明にかかる音声再生装置は、前記外界音の音量が任意の閾値以上のとき、前記入力レベル監視モジュールが、前記音声信号の音量を固定的に低減する固定音量低減信号を前記レベルコントローラに出力する構成としてある。
【００１１】
また、本発明にかかる音声再生装置は、前記外界音の音量が任意の閾値以上のとき、前記入力レベル監視モジュールが、前記音声信号の音量を前記外界音の音量にもとづいて可変的に低減する可変音量低減信号を前記レベルコントローラに出力する構成としてある。
【００１２】
また、本発明にかかる音声再生装置は、前記可変的に低減する音量低減信号を入力すると、前記レベルコントローラが、可変音量低減式（式（１））により、前記音声の音量を低減する構成としてある。
ＶＯＵＴ＝−（ＶＩＮ×α／ＭＶＭＡＸ）×ＭＶ＋ＶＩＮ          式（１）
ただし、
ＶＯＵＴ：レベルコントローラが出力する音声信号の音量
ＶＩＮ：レベルコントローラが入力する音声信号の音量
α：可変音量低減率
ＭＶＭＡＸ：マイクが出力可能な最大音量
ＭＶ：マイクから出力される外界音信号の音量
【００１３】
また、本発明にかかる音声再生装置は、前記マイクを前記ヘッドフォンの近傍に設けた構成としてある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明における音声再生装置によれば、視聴者が外界音を聞きたくないため音声再生装置の音量を大きくしている場合であっても、たとえば、電車内で放送があったり、誰かに話しかけられたりすると（視聴者の周りにおける外界音の音量が任意の閾値以上の大きくなると）、ヘッドフォンから自動的に外界音を出力することができる。すなわち、外界音の音量が任意の閾値以上の場合、特別な操作や設定等を必要とすることなく、視聴者は音声再生装置で再生した音声とマイクから集音した外界音との合成した音を自動的に聞くことができる。
なお、マイクで集音した視聴者の周りにおける外界音の音量が任意の閾値をより小さい場合には、視聴者は音声再生装置で再生した音声のみを聴くことができる。
【００１５】
また、本発明における音声再生装置によれば、音声再生装置の音声とマイクで集音した外界音を合成するとき、音声再生装置の音声の音量を小さくした上で、マイクで集音した音声を合成することができる。これにより、マイクで集音した外界音が優先的に出力されるので、視聴者は外界音を容易に聞き取ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
[音声再生装置]
図１は、本発明にかかる音声再生装置の構成を説明する概略ブロック図を示している。
同図において、音声再生装置１は、再生音源１１と、レベルコントローラ１２と、ミキサー１３と、アンプ１４と、マイク１６と、入力レベル監視モジュール１５を備えており、再生された音声が出力されるヘッドフォン２がアンプ１４に接続されている。
【００１７】
再生音源１１は、視聴者が聞く音声の発生源であり、再生した音声の音声信号をレベルコントローラ１２に出力する。
再生音源１１は、音楽プレーヤー，電話，外部のマイク入力などが用いられ、たとえば、再生音源１１が音楽プレーヤーである場合には、磁気ヘッドや光センサなどが、録音媒体から音声信号を検出し、検出した音声信号をレベルコントローラ１２に出力する。
なお、再生音源１１は、ヘッドフォン２を介して視聴者が聞く音声の発生源であればよく、上記例示に限定されるものではない。
また、再生音源１１は、ソフトウェアを利用して音声信号を生成する構成であってもよく、また、ソフトウェアを利用せずハードウェア的に音声信号を生成する構成であってもよい。
【００１８】
レベルコントローラ１２は、入力レベル監視モジュール１５から音量低減信号を入力すると、再生音源１１から入力した音声信号の音量を低減し、音量の低減された音声信号をミキサー１３に出力する。なお、入力レベル監視モジュール１５から音量低減信号を入力しないときは、再生音源１１から入力した音声信号をそのまま（音量を調整することなく）ミキサー１３に出力する。
また、レベルコントローラ１２は、音量低減信号で指示された分だけ音声信号の音量を低減する構成とするとよく、このようにすると、外界音の音量に応じて、音声信号の音量を調整することができる。
なお、コントローラ１２は、一般的に、再生音源１１から入力した音声信号がデジタル信号であるとき、ソフトウェアを利用して音声信号の音量を低減する構成となる。なお、この構成に限定されるものではなく、たとえば、ソフトウェアを利用せずハードウェア的に音声信号の音量を低減する構成としてもよい。
【００１９】
ミキサー１３は、レベルコントローラ１２から入力した音声信号と入力レベル監視モジュール１５から入力した外界音信号を合成して、合成信号をアンプ１４に出力する。なお、入力レベル監視モジュール１５から外界音信号が出力されないときは、レベルコントローラ１２から入力した音声信号をそのままアンプ１４に出力する。
また、ミキサー１３は、通常、ソフトウェアを利用して合成信号を生成するが、この構成に限定されるものではなく、ソフトウェアを利用せずハードウェア的に合成信号を生成する構成としてもよい。
【００２０】
アンプ１４は、ミキサー１３からの音声信号，外界音信号又は合成信号を増幅して、増幅された信号をヘッドフォン２に出力する。すなわち、視聴者は、ヘッドフォン２を介して、再生された音声及び／又は外界音を聞くことができる。
【００２１】
マイク１６は、外界音、すなわち、再生音源１１から再生される音声を除く外界の音声を集音し、入力レベル監視モジュール１５に外界音信号を出力する。
このマイク１６は、ヘッドフォン２の近傍、たとえば、ヘッドフォン２の外面，ヘッドフォン２へ接続されたケーブル，一対のヘッドフォン２を連結する連結部等に設けるとよい。このようにすると、視聴者が聞くであろう外界音に近い状態で、外界音を集音することができる。
【００２２】
入力レベル監視モジュール１５は、マイク１６から入力した外界音信号の音量があらかじめ設定された任意の閾値以上となるか否かを監視するモジュールである。
この入力レベル監視モジュール１５は、一般的に、外界音信号をアナログ・デジタル変換し、ソフトウェアを利用して、外界音信号の音量が閾値以上となるか否かを判断する。ただし、この構成に限定されるものではなく、たとえば、ソフトウェアを利用せず、ハードウェア的に外界音信号の音量が閾値以上となるか否かを判断する構成としてもよい。
【００２３】
入力レベル監視モジュール１５は、マイク１６から入力される外界音信号の音量が閾値より小さい場合、マイク１６の外界音信号をブロックしてミキサー１３に出力しない。この場合、入力レベル監視モジュール１５は、音量低減信号を出力しないので、音声再生装置１は、再生音源１１からの音声をそのまま（音量を低減することなく）ヘッドフォン２から出力する。
【００２４】
入力レベル監視モジュール１５は、マイク１６から入力される外界音信号の音量が閾値以上の場合には、マイク１６の外界音信号をミキサー１３に出力するとともに、レベルコントローラ１２に音量低減信号を出力する。この場合、音声再生装置１は、レベルコントローラ１２が、音量低減信号にもとづいて、再生音源１１から入力した音声信号の音量を低減し、ミキサー１３が、音量の低減された音声信号と外界音信号を合成し、音量の低減された音声及び外界音をヘッドフォン２から出力する。
【００２５】
「音量低減信号」とは、レベルコントローラ１２に、通過する再生音源１１からの音声信号の音量を低減させるための信号をいう。
この音量低減信号には、音声信号の音量を固定的に低減する固定音量低減信号と、音声信号の音量を外界音の音量にもとづいて可変的に低減する可変音量低減信号とがあり、視聴者によって選択される。
なお、レベルコントローラ１２は、固定音量低減信号を入力すると、あらかじめ固定的に設定された音量まで、レベルコントローラ１２を通過する音声信号の音量を低減し、可変音量低減信号を入力すると、可変音量低減信号にもとづいて、レベルコントローラ１２を通過する音声信号の音量を可変的に低減する。
【００２６】
ここで、好ましくは、可変音量低減信号を入力すると、レベルコントローラ１２が、下記の可変音量低減式（式（１））により、音声信号の音量を低減するとよい。
ＶＯＵＴ＝−（ＶＩＮ×α／ＭＶＭＡＸ）×ＭＶ＋ＶＩＮ          式（１）
ただし、
ＶＯＵＴ：レベルコントローラが出力する音声信号の音量
ＶＩＮ：レベルコントローラが入力する音声信号の音量
α：可変音量低減率
ＭＶＭＡＸ：マイクが出力可能な最大音量
ＭＶ：マイクから出力される外界音信号の音量
このようにすると、たとえば、外界音が大きい場合に、レベルコントローラ１２による音量低減量を大きくして、再生される音声がほとんど聞こえず外界音だけがヘッドフォン２から聞こえるようにすることもできる。
【００２７】
なお、可変音量低減率αは、後述するように、一般的に、０以上の値が設定される。ただし、これに限定されるものではなく、たとえば、α＝０とすると、音量が低減されずに、レベルコントローラ１２を通過する。
また、α＜０と設定することもでき、このようにすると、閾値以上の音量の外界音がマイク１６に集音されると、再生音の音量を増加させることができ、外界音に邪魔されずに再生音を聴きたい場合にも使用することができる。
【００２８】
次に、上記構成の音声再生装置１の動作について、図面を参照して説明する。
図２は、本発明にかかる音声再生装置の入力レベル監視モジュールの動作を説明するための概略フローチャート図を示している。
同図において、入力レベル監視モジュール１５は、音声再生装置１の電源がオンされると動作を開始し、まず、マイク１６から連続的に入力される外界音信号を入力し（ステップＳ１）、外界音の音量を検出し、外界音の音量が、あらかじめ設定された任意の閾値（適宜、マイク入力閾値と略称する。）以上か否かを判断する（ステップＳ２）。
そして、外界音の音量が任意の閾値より小さいとき、音量低減信号や外界音信号を出力することなく、次の外界音信号を入力する（ステップＳ１）。なお、音声再生装置１は、マイク１６から入力される外界音信号の音量が閾値より小さい場合、再生音源１１からの音声をそのまま（音量を低減することなく）ヘッドフォン２から出力する。
【００２９】
入力レベル監視モジュール１５は、外界音の音量が任意の閾値以上のとき、音量低減信号（音量低減率を含む。）及び外界音信号を出力し（ステップＳ３）、続いて、次の外界音信号を入力する（ステップＳ１）。なお、入力レベル監視モジュール１５は、音声再生装置１の電源がオンされている間は上記動作を繰り返し、電源がオフされると動作を停止する。
【００３０】
ところで、入力レベル監視モジュール１５には、上記マイク入力閾値の他、音量低減信号の送信モード，固定音量低減率及び可変音量低減率が設定されている。
また、「マイク入力閾値」とは、マイク１６からの外界音信号をミキサー１３に出力するか否かを判断するための音量の境界値をいう。
さらに、「音量低減信号の送信モード」とは、入力レベル監視モジュール１５がレベルコントローラ１２に対して音量低減信号を送信する際の送信方法をいい、固定値送信モードと可変値送信モードの二種類がある。
【００３１】
音量低減信号の送信モードが固定値送信モードの場合、マイク１６から入力される外界音信号の音量がマイク入力閾値以上となると、入力レベル監視モジュール１５がレベルコントローラ１２に対して、固定音量低減信号と、固定音量低減率の値を出力する。
そして、レベルコントローラ１２は、再生音源１１からの音声信号をミキサー１３に出力する際、固定音量低減率に設定された低減率まで音量を低減する。なお、固定音量低減率は、０％以上１００％未満の値を設定することができる。
【００３２】
また、音量低減信号の送信モードが可変値送信モードの場合、マイク１６から入力される外界音信号の音量がマイク入力閾値以上となると、入力レベル監視モジュール１５がレベルコントローラ１２に対して、可変音量低減信号と、マイク１６から入力した外界音信号の音量と、可変音量低減率の値とを出力する。
そして、レベルコントローラ１２は、再生音源１１の音声信号をミキサー１３に出力する際、上述した可変音量低減式（式（１））により、音声信号の音量を低減する。
【００３３】
次に、可変音量低減式（式（１））により、音声信号の音量を低減するシミュレーションについて、図面を参照して説明する。
図３は、可変音量低減式によるシミュレーションを説明するための概略グラフであり、（ａ）はα＝１におけるグラフを、（ｂ）はα＞１におけるグラフを、（ｃ）は０＜α＜１におけるグラフを示している。
同図（ａ）において、可変音量低減率α＝１であり、｛マイク入力閾値以上であるマイク１６の外界音信号の音量／マイク１６の最大音量｝（＝Ｘ２／Ｘ３）は、｛レベルコントローラ１２を通過する音声信号の音量の低減量／再生音源１１の現在の音量｝（＝（Ｙ２−Ｙ１）／Ｙ２）と等しくなる（Ｘ２／Ｘ３＝（Ｙ２−Ｙ１）／Ｙ２）。すなわち、マイク１６の外界音信号の音量がマイク１６の最大音量となると、音声信号の音量が０となる。
【００３４】
また、同図（ｂ）において、可変音量低減率α＞１であり、｛マイク入力閾値以上であるマイク１６の外界音信号の音量／マイク１６の最大音量｝（＝Ｘ２／Ｘ３）は、｛レベルコントローラ１２を通過する音声信号の音量の低減量／再生音源１１の現在の音量｝（＝（Ｙ２−Ｙ３）／Ｙ２）より大きくなる（Ｘ２／Ｘ３＞（Ｙ２−Ｙ３）／Ｙ２）。すなわち、マイク１６の外界音信号の音量がマイク１６の最大音量となっても（Ｘ３）、音声信号の音量が０とならない（Ｙ１）。
【００３５】
さらに、同図（ｃ）において、可変音量低減率０＜α＜１であり、｛マイク入力閾値以上であるマイク１６の外界音信号の音量／マイク１６の最大音量｝（＝Ｘ２／Ｘ３）は、｛レベルコントローラ１２を通過する音声信号の音量の低減量／再生音源１１の現在の音量｝（＝（Ｙ２−Ｙ４）／Ｙ２）より小さくなる（Ｘ２／Ｘ３＜（Ｙ２−Ｙ４）／Ｙ２）。すなわち、マイク１６の外界音信号の音量がＸ４以上となると、音声信号の音量が０となる。
このように、可変音量低減式（式（１））を用いることにより、音声信号の音量を外界音の音量にもとづいて、可変的に低減することができる。また、可変音量低減率αを設定することにより、音声信号と外界音信号の合成比率を調整することができ、視聴者の要望に応えることができる。
【００３６】
次に、レベルコントローラ１２を通過した音声信号と、入力レベル監視モジュール１５を通過した外界音信号は、ミキサー１３で合成され、アンプ１４で増幅される。そして、視聴者は、聞きやすいように調整された外界音をヘッドフォン２を介してが聞くことができる。
【００３７】
このように、本発明にかかる音声再生装置１は、マイク１６から入力される外界音信号の音量が閾値より小さい場合、再生音源１１からの音声をそのまま（音量を低減することなく）ヘッドフォン２から出力する。
また、外界音信号の音量が閾値以上の場合には、音量の低減された音声及び外界音を合成しヘッドフォン２から出力する。この際、再生された音声の音量を低減することにより、外界音と合成された音量が急激に増加するのを防止でき、視聴者が聞きやすい状態で外界音を出力することができる。すなわち、外界音が聞こえにくい構造のヘッドフォン２を用いて音声再生装置１から音声を出力している場合や、外界音が聞こえない程の大音量で音声再生装置１が音声を出力している場合であっても、外界音が一定の閾値以上の音量となると、視聴者は自動的に聞きやすい音量に調整された外界音を聞くことができる。
【００３８】
本発明の音声再生装置について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
たとえば、上記実施形態では、合成される外界音の音量を一定としてあるが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、入力レベル監視モジュール１５が、外界音信号の音量を調整し、この調整した外界音信号をミキサー１３に出力する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかる音声再生装置は、携帯音楽プレーヤーなどに限定されるものではなく、音声出力装置、たとえば、ウェアラブルコンピュータの音声による指示をヘッドフォンで聞く場合には、音声出力装置としての機能を備えたウェアラブルコンピュータにも適用することができ、また、コールセンターなどヘッドセットマイクを使用する場合には、通話装置（音声出力装置）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる音声再生装置の構成を説明する概略ブロック図を示している。
【図２】本発明にかかる音声再生装置の入力レベル監視モジュールの動作を説明するための概略フローチャート図を示している。
【図３】可変音量低減式によるシミュレーションを説明するための概略グラフであり、（ａ）はα＝１におけるグラフを、（ｂ）はα＞１におけるグラフを、（ｃ）は０＜α＜１におけるグラフを示している。
【符号の説明】
【００４１】
１  音声再生装置
２  ヘッドフォン
１１  再生音源
１２  レベルコントローラ
１３  ミキサー
１４  アンプ
１５  入力レベル監視モジュール
１６  マイク
【図１】
2005086618.tif 000003
【図２】
2005086618.tif 000004
【図３】
2005086618.tif 000005