(57)【要約】【目的】  複数の光源が設置された環境においてユーザが音声情報を出射している光源のおよその方向を把握することができるようにした音声情報支援システムおよび当該システムにて用いられるユーザ端末を提供する。【構成】  環境側光源から出射される音声赤外光をユーザ端末が具備した太陽電池により受光し、得られた音声信号を音声出力器から出力する情報支援システムにおいて、ユーザ端末を、左右の耳に装着する音声出力器を有し、且つこれら左右の音声出力器から聞こえる音圧差が人間の聴覚と同様になるように調整された太陽電池を有するものとする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境側光源から出射される音声赤外光をユーザ端末が具備した太陽電池により受光し、得られた音声信号を音声出力器から出力する情報支援システムであって、
ユーザ端末は、左右の耳に装着する音声出力器を有し、且つこれら左右の音声出力器から聞こえる音圧差が人間の聴覚と同様になるように調整された太陽電池を有していることを特徴とする音声情報支援システム。
【請求項２】
前記太陽電池は、指向特性が正弦的な２枚の平面状太陽電池であることを特徴とする請求項１記載の音声情報支援システム。
【請求項３】
前記太陽電池は、指向特性が正弦的な平面状太陽電池および指向特性が均一な球状太陽電池であることを特徴とする請求項１記載の音声情報支援システム。
【請求項４】
前記平面状太陽電池は、高音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が大きくなるように配置され、前記球状太陽電池は、低音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の音声情報支援システム。
【請求項５】
ユーザ端末は、前記平面状太陽電池からの高音信号を通すフィルタおよび前記球状太陽電池からの低音信号を通すフィルタとをさらに有していることを特徴とする請求項４記載の音声情報支援システム。
【請求項６】
前記平面状太陽電池は、低音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置され、前記球状太陽電池は、高音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の音声情報支援システム。
【請求項７】
ユーザ端末は、前記平面状太陽電池からの低音信号を通すフィルタおよび前記球状太陽電池からの高音信号を通すフィルタとをさらに有していることを特徴とする請求項６記載の音声情報支援システム。
【請求項８】
ユーザ端末は、太陽電池の指向特性を高める手段をさらに有していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の音声情報支援システム。
【請求項９】
太陽電池および音声出力器を備え、環境側光源から出射される音声赤外光を太陽電池により受光し、得られた音声信号を音声出力器から出力するユーザ端末であって、
音声出力器は、左右の耳に装着する一対のものであり、
太陽電池は、これら左右の音声出力器から聞こえる音圧差が人間の聴覚と同様になるように調整されて具備されていることを特徴とするユーザ端末。
【請求項１０】
前記太陽電池は、指向特性が正弦的な２枚の平面状太陽電池であることを特徴とする請求項９記載のユーザ端末。
【請求項１１】
前記太陽電池は、指向特性が正弦的な平面状太陽電池および指向特性が均一な球状太陽電池であることを特徴とする請求項９記載のユーザ端末。
【請求項１２】
前記平面状太陽電池は、高音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が大きくなるように配置され、前記球状太陽電池は、低音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置されていることを特徴とする請求項１１記載のユーザ端末。
【請求項１３】
前記平面状太陽電池からの高音信号を通すフィルタおよび前記球状太陽電池からの低音信号を通すフィルタとをさらに有していることを特徴とする請求項１２記載のユーザ端末。
【請求項１４】
前記平面状太陽電池は、低音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置され、前記球状太陽電池は、高音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置されていることを特徴とする請求項１１記載のユーザ端末。
【請求項１５】
前記平面状太陽電池からの低音信号を通すフィルタおよび前記球状太陽電池からの高音信号を通すフィルタとをさらに有していることを特徴とする請求項１４記載のユーザ端末。
【請求項１６】
太陽電池の指向特性を高める手段をさらに有していることを特徴とする請求項９ないし１５のいずれかに記載のユーザ端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、音声情報支援システムおよびユーザ端末に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、複数の光源が設置された環境においてユーザが音声情報を出射している光源のおよその方向を把握することができるようにした音声情報支援システムおよび当該システムにて用いられるユーザ端末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、「いつでも、どこでも、だれでも」情報にアクセスできるユビキタスな情報環境の実現が盛んに提唱されているが、これにおいて、莫大な情報から「いま、ここで、私が」欲しい情報を簡便なインタフェースにて提供できるようにすることが重要である。
【０００３】
そこで、この出願の発明の発明者等は、ユーザが適切な位置で適切な方向にユーザ端末を向けるだけで、環境側から発信されている様々な音声情報の中から適宜の音声情報を取得することのできる音声情報支援システムを既に提案しており、そのシステムではさらに、ユーザ端末をシンプルで小型軽量な無電源端末化することで、より手軽な情報アクセスを実現している（たとえば非特許文献１〜３参照および特許文献１参照）。
【０００４】
この音声情報支援システムについてさらに説明すると、たとえば図６に示したように、ユーザが携帯または装着するユーザ端末（１）を、情報送信装置（２）からの音声赤外光を受光して電気信号に変換する太陽電池（１１）と、太陽電池（１１）により光電変換されて得られた電気信号を音声出力するイヤホンやヘッドホン等の音声出力器（１２）とを備えたものとし、環境側に設置される情報送信装置（２）を、音声赤外光の赤外光源（２１）と、音声情報源（２０）からの音声信号にバイアスをかけて増幅するバイアス・増幅回路（２２）と、その音声信号の電気信号に応じて赤外光を強度変調する変調回路（２３）とを備えたものとしている。
【０００５】
これにおいて、まず、環境側には適宜位置に赤外光源（２１）を設置しておき、送信したい音声情報にバイアスをかけて増幅し、その波形に従って強度変調した赤外光を各赤外光源（２１）から所望の範囲に照射する。ユーザ側では、ユーザ端末（１）の太陽電池（１１）が赤外光を受光してその波形に従って発電し、太陽電池（１１）に直結した音声出力器（１２）から音声が流れる。
【０００６】
太陽電池（１１）により得られた電気信号は音声波形を元に変調されているため、音声出力器（１２）へ導くことでユーザに音を伝達することができる。より具体的には、太陽電池（１１）により得られる電気信号で音声出力器（１２）を駆動し、当該電気信号をそのまま再生出力しており、このとき音声出力器（１２）の駆動に利用しているのは情報信号を割り当てた交流成分であり、太陽電池（１１）で同時に発生される直流成分は利用していないため、交流成分のみにより無電源で音声が出力されることになる。
【０００７】
これにより、ユーザが自分の端末を信号送出領域内にてその送出源の方向に向けるだけで、必要な音声情報を自由に且つ簡単に、しかも無電源で取得し、聞くことができるという、ユビキタスな情報支援を実現している。
【０００８】
たとえば図７に例示したように、ユーザ端末（１）を耳に装着したユーザが、上記赤外光源（１１）（音声が光で送出されるので「音声光源」とも呼べる）が配置されている環境内に入り、その赤外光源（１１）の方を向くと、声や音楽、信号音などの様々な音声情報を聞くことができる。図６では美術館での一適用例を示しており各絵画についての音声
案内情報を聞くことができる。
【非特許文献１】西村拓一、外４名，「インタラクティブ情報支援のための無電源小型情報端末」，信学技報，社団法人電子情報通信学会，平成１４年１１月２２日，ｐ．１−６
【非特許文献２】中村嘉志、外４名，「無電源小型通信端末CoBITによる近距離情報支援の実現」，情報処理学会研究会報告，社団法人情報処理学会，平成１４年６月８日，２００２−ＩＣＩＩ−３，ｐ．１−７
【非特許文献３】西村拓一、外３名，「無電源小型通信端末を用いた位置に基づく情報支援システム」，情報処理学会研究会報告，社団法人情報処理学会，平成１４年１月２８日，２００２−ＩＣＩＩ−２，ｐ．１−６
【特許文献１】ＰＣＴ／ＪＰ０２／１２３０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のとおりの音声情報支援システムでは、環境側に複数の光源が設置されている場合において、どの光源から音声情報が出射されているのかをユーザが把握できるようにはなっていない。
【００１０】
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑み、上記情報支援システムを改良して、複数の光源が設置された環境において音声情報を出射している光源のおよその方向をユーザが把握することができるようにした音声情報支援システムおよび当該システムにて用いられるユーザ端末を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、環境側光源から出射される音声赤外光をユーザ端末が具備した太陽電池により受光し、得られた音声信号を音声出力器から出力する情報支援システムであって、ユーザ端末は、左右の耳に装着する音声出力器を有し、且つこれら左右の音声出力器から聞こえる音圧差が人間の聴覚と同様になるように調整された太陽電池を有していることを特徴とする音声情報支援システムを提供する。
【００１２】
第２には、前記太陽電池は、指向特性が正弦的な２枚の平面状太陽電池であることを特徴とする前記音声情報支援システムを提供する。
【００１３】
第３には、前記太陽電池は、指向特性が正弦的な平面状太陽電池および指向特性が均一な球状太陽電池であることを特徴とする前記音声情報支援システム。
【００１４】
第４には、前記平面状太陽電池は、高音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が大きくなるように配置され、前記球状太陽電池は、低音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置されていることを特徴とする前記音声情報支援システムを提供する。
【００１５】
第５には、ユーザ端末は、前記平面状太陽電池からの高音信号を通すフィルタおよび前記球状太陽電池からの低音信号を通すフィルタとをさらに有していることを特徴とする前記音声情報支援システムを提供する。
【００１６】
第６には、前記平面状太陽電池は、低音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置され、前記球状太陽電池は、高音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置されていることを特徴とする前記音声情報支援システムを提供する。
【００１７】
第７には、ユーザ端末は、前記平面状太陽電池からの低音信号を通すフィルタおよび前記球状太陽電池からの高音信号を通すフィルタとをさらに有していることを特徴とする前記音声情報支援システムを提供する。
【００１８】
第８には、ユーザ端末は、太陽電池の指向特性を高める手段をさらに有していることを特徴とする前記音声情報支援システムを提供する。
【００１９】
第９には、太陽電池および音声出力器を備え、環境側光源から出射される音声赤外光を太陽電池により受光し、得られた音声信号を音声出力器から出力するユーザ端末であって、音声出力器は、左右の耳に装着する一対のものであり、太陽電池は、これら左右の音声出力器から聞こえる音圧差が人間の聴覚と同様になるように調整されて具備されていることを特徴とするユーザ端末を提供する。
【００２０】
第１０には、前記太陽電池は、指向特性が正弦的な２枚の平面状太陽電池であることを特徴とする前記ユーザ端末を提供する。
【００２１】
第１１には、前記太陽電池は、指向特性が正弦的な平面状太陽電池および指向特性が均一な球状太陽電池であることを特徴とする前記ユーザ端末を提供する。
【００２２】
第１２には、前記平面状太陽電池は、高音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が大きくなるように配置され、前記球状太陽電池は、低音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置されていることを特徴とする前記ユーザ端末を提供する。
【００２３】
第１３には、前記平面状太陽電池からの高音信号を通すフィルタおよび前記球状太陽電池からの低音信号を通すフィルタとをさらに有していることを特徴とする前記ユーザ端末を提供する。
【００２４】
第１４には、前記平面状太陽電池は、低音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置され、前記球状太陽電池は、高音用として左右の音声出力器から聞こえる音圧差が小さくなるように配置されていることを特徴とする前記ユーザ端末を提供する
第１５には、前記平面状太陽電池からの低音信号を通すフィルタおよび前記球状太陽電池からの高音信号を通すフィルタとをさらに有していることを特徴とする前記ユーザ端末を提供する。
【００２５】
第１６には、太陽電池の指向特性を高める手段をさらに有していることを特徴とする前記ユーザ端末。
【発明の効果】
【００２６】
上記第１の音声情報支援システムによれば、左右一対の音声出力器を設け、それら左右の音声出力器から聞こえる音圧差が人間の聴覚と同様になるように太陽電池を調整しておくことで、複数の光源が設置された環境において、ユーザが、複数の音声を左右から擬似ステレオで聞くことができるとともに、聞こえてくる音を出射している光源のおよその方向を把握できる、つまり音源定位できるようになる。
【００２７】
上記第２の音声情報支援システムによれば、上記第１のシステムと同様な効果が得られ、また、上記のとおりの指向特性を有する２枚の平面状太陽電池を用いることで、音圧差をより人間の聴覚に近くすることができ、より的確な音源定位を実現できる。
【００２８】
上記第３の音声情報支援システムによれば、上記第１のシステムと同様な効果が得られ、また、上記のとおりの指向特性を有する平面状太陽電池および球状太陽電池を組み合わせて用いることで、音圧差をより一層人間の聴覚に近くすることができ、さらに的確な音源定位を実現できる。
【００２９】
上記第４の音声情報支援システムによれば、上記第３のシステムと同様な効果が得られ、また、平面状太陽電池を高音用、球状太陽電池を低音用とし、低高音に応じた音圧差調整を行うことで、音圧差のさらなる人間の聴覚への近似を実現できる
上記第５の音声情報支援システムによれば、上記第４のシステムと同様な効果が得られ、また、高音用平面状太陽電池および低音用球状太陽電池に合わせた低高音毎のフィルタリングによって、音源定位をさらに簡単に可能ならしめる。
【００３０】
上記第６の音声情報支援システムによれば、上記第３のシステムと同様な効果が得られ、また、平面状太陽電池を低音用、球状太陽電池を高音用とし、低高音に応じた音圧差調整を行うことで、音圧差のさらなる人間の聴覚への近似を実現できる。
【００３１】
上記第７の音声情報支援システムによれば、上記第６のシステムと同様な効果が得られ、また、低音用平面状太陽電池および高音用球状太陽電池に合わせた低高音毎のフィルタリングによって、音源定位をさらに簡単に可能ならしめる。
【００３２】
上記第８の音声情報支援システムによれば、上記第１〜第７のシステムと同様な効果が得られ、また、指向特性を高めることで、正面方向等のある一定の方向の光源からの音声のみが大きく聞こえ、広範囲の音声情報と同時に特定の音声情報に注目できるようになる。
【００３３】
上記第９〜第１６のユーザ端末によれば、上記１〜第８の音声情報支援システムと同様な効果が得られ、複数の光源が設置された環境において、広範囲の様々な音声情報を擬似ステレオで取得できると同時に、その中から注目したい特定の音声情報のみを大きく聞こえるようにできるユーザ端末が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
人間は、主に左右の耳へ音が到達する時間差および音圧差で音源の左右方向を特定している。
【００３５】
まず、図１は、Fedderson等により求められた音源方向と時間差との関係を例示した図
であり、横軸が正面を０度とした音源方向、縦軸が左右の耳に到達する時間差である（Feddersen, W. E., Sandel, T. T., Teas, D. C., and Jeffress, L. A. (1957). "Localization of high-frequency tones," J. Acoust. Soc. Am. 29, 988-991)。５人の被験者の平均と頭を球として算出した値がほぼ一致しているのがわかる。
【００３６】
しかしながら、この出願の発明の発明者等による音声情報支援システムでは、赤外光を音声情報の搬送に用いているため、単に環境側の赤外光源（２１）から赤外光を出射するだけでは、ユーザ端末（１）にて受信する際にこのような時間差が生じない。この点において不自然になることが予想される。
【００３７】
一方、図２は、Fedderson等により求められた音源方向と周波数毎の音圧差との関係を
例示した図である（Feddersen, W. E., Sandel, T. T., Teas, D. C., and Jeffress, L.
A. (1957). "Localization of high-frequency tones," J. Acoust. Soc. Am. 29, 988-991)。５ｋＨｚ以上の音では２０ｄＢ、１ｋＨｚ以上で１０ｄＢの音圧差が見られる。これは、高い周波数ほど回折して反対側の耳に到達することが困難となるためである。
【００３８】
ユーザ端末（１）においては、時間差は無いため、この音圧差特性を再現した太陽電池配置とすれば、音源方向が感じ取れるようになる。
【００３９】
すなわち、ユーザ端末（１）の音声出力器（１２）を、左右の耳に装着する一対のものとし、且つ太陽電池（１１）を、左右の音声出力器（１２）から聞こえる音圧差が人間の聴覚と同様になるように予め調整したものとするのである。
【００４０】
このユーザ端末（１）により、ユーザは、複数の赤外光源（１２）が設置された環境において、聴きたい音のおよその方向を知覚できるようになる。さらにユーザ端末（１）のの方向を赤外光源（２１）の方向に合わせれば、大きな音量で目標の音を聞くことができるようにもなる。このように、広範囲の情報と同時に特定の情報に注目できる点は、人間の視覚や聴覚と類似している。
【００４１】
太陽電池（１１）については、より具体的には、左右の音声出力器（１２）から聞こえる音圧差が人間の聴覚と同様になるように、種類や大きさ、枚数、配置位置、配置角度、それらの組み合わせなどを、使用空間や光源・光出射状況などに応じて適宜に調整すればよい。
【００４２】
たとえば、太陽電池（１１）としては、平面タイプと球状タイプ（"Spherical Solar Cells Solve Issue of 3-D Sunlight Reception," pp.45-48, AEI, February 2003, Dempa Publications Inc. (2003)）が知られている。前者の指向特性は正弦的であり、後者は
均一である。したがって、前者の太陽電池（１１）を２枚使用して、その角度や位置を適切なものに調整したり、２種の太陽電池（１１）を組み合わせて使用し、それらを適切な角度や位置で複数個配置したりして、左右の音声出力器（１２）に接続することで様々な指向特性を作り出すことができる。
【００４３】
また、上記図２から明らかなように周波数によって音圧差も変化しているため、高音用には音圧差を大きくする配置、逆に低音用には音圧差を小さくするように配置して、パッシブフィルタ等のフィルタで該当する周波数帯域を選択し加算することも考慮できる。
【００４４】
図３は、この構成の一実施形態について説明するための図である。
【００４５】
球状太陽電池（１１ａ）は、全方向の光を検出できるように配置し、得られた全方向からの信号をローパスフィルタ（１３）を通すことで低音用とする。全方向検出して左右一律に振り分けるので、左右の音圧差は当然小さくなる。
【００４６】
平面状太陽電池（１１ｂ）は、２枚用い、受光面が外方を向くように互いに反対向きに設置し、それぞれ検出した信号をハイパスフィルタ（１４）を通すことで左右別々の高音用とする。これにより、左右の音圧差が大きく、聴覚の高音部特性と類似した指向特性となる。
【００４７】
ローパスフィルタ（１３）およびハイパスフィルタ（１４）を通過した低高音は、加算器（１５）により合波され、左右の音声出力器（１２）へ導かれる。
【００４８】
もちろん、これとは逆の構成、つまり球状のものを高音用、平面状のものを低音用とし、それぞれに対応するフィルタを設けた構成としてもよい。
【００４９】
なお、各太陽電池（１１）の指向性をより鋭くすべく、太陽電池（１１）の表面に垂直
なスリットを設置したり、指向性を制限するシートなどを設けたりしてもよい。
【００５０】
また、注目した方向の光を多く検出して大きな音量で聞くためには、太陽電池（１１）の前に集光レンズを設置するか、背面に反射鏡を設置すればよい。
【実施例１】
【００５１】
図４は、２枚の平面状太陽電池（１１ｂ）を用いた場合のユーザ端末（１）の一実施例を示したものである。
【００５２】
本実施例では、広範囲の音声情報は正面から左右にそれぞれ±９０度ずらして設置した平面状太陽電池（１１ｂ）２枚で検出し、左向きの平面状太陽電池（１１ｂ）の出力は左側のヘッドホン（１２０）へ、右向きの平面状太陽電池（１１ｂ）の出力は右側のヘッドホン（１２０）に直結している。平面状太陽電池（１１ｂ）は、単結晶シリコンセル（12×17.5mm）を用いた。
【００５３】
この部分の指向性を計測した結果を図５に示す。図２における６ｋＨｚの音の特性に最も近いが、０度から５０度まで徐々に上昇するところを０度から２０度で一気に上昇している。これは、平面タイプの太陽電池の指向性が正弦的であり、裏面の太陽電池は透過光を検出してほぼ一定であるためである。実際に装着して調べたところ、左右どちらに光源があるかを確実に知覚できた。
【００５４】
また、完全拡散シートを用いることで、裏面の太陽電池へ光拡散させ、聴覚の特性により近づけることも可能である。
【００５５】
本実施例では、平面状太陽電池（１１ｂ）の後方に、その指向特性を高める手段として、反射鏡（１６）を設置してもいる。これにより、上記のとおりに左右から様々な音が聞こえている中で左右の音圧差によって各音のおよその音源方向を特定できるだけでなく、さらにその中から注目したい音の方向にユーザ端末（１）を向けると、反射鏡（１６）の存在により指向性が高められて、正面からのその音が大きく聞こえるようになる。
【００５６】
すなわち、多数の光源が埋め込まれた環境を走査するようにユーザ端末（１）自体を動かすことで、容易に音源の方向を特定してその方向からの音を大きな音量で聞くことができるのである。
【００５７】
もちろん、この出願の発明は以上の実施形態および実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上詳しく説明した通り、この出願の発明の音声情報支援システムおよび当該システムにて用いられるユーザ端末によれば、複数の光源が設置された環境においてユーザが音声情報を出射している光源のおよその方向を把握でき、且つその方向からの音を大きな音量で聞くことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】音源方向と時間差との関係を例示した図である。
【図２】音源方向と周波数毎の音圧差との関係を例示した図である。
【図３】この出願の発明の一実施形態について説明するための図である。
【図４】この出願の発明のユーザ端末の一実施例を示した図面代用写真である。
【図５】図４に示したユーザ端末における指向性の計測結果を例示した音源方向と音圧差および出力電圧との関係図である。
【図６】従来の音声情報支援システムについて説明するための機能ブロック図である。
【図７】従来の音声情報支援システムの一使用例を示した概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  ユーザ端末
１１  太陽電池
１１ａ  球状太陽電池
１１ｂ  平面状太陽電池
１２  音声出力器
１２０  ヘッドホン
１３  ローパスフィルタ
１４  ハイパスフィルタ
１５  加算器
１６  反射鏡
２  情報送信装置
２０  音声情報源
２１  赤外光源
２２  バイアス・増幅回路
２３  変調回路
【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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【図６】
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【図７】
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