(57)【要約】【課題】ＮＡＭ音声を認識可能な音声として発話者にフィードバックすることにより、円滑なＮＡＭ音声によるコミュニケーションを実現することのできる非可聴な音声を採取する音響装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＮＡＭ音声を集音するＮＡＭマイク部２と、ＮＡＭマイク部２によって集音された音声を増幅する増幅器と、増幅器によって増幅された音声の低周波層の強度を減衰させる変調回路と、変調回路によって低周波層の強度を減衰された音声を出力するスピーカ部３とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2012004614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＡＭ音声を集音するマイク部と、
前記ＮＡＭマイク部によって集音された音声を増幅する増幅器と、
前記増幅器によって増幅された音声の低周波層の強度を減衰させる変調回路と、
前記変調回路によって低周波成分の強度を減衰された音声を出力するスピーカ部とを備えたことを特徴とする音響装置。
【請求項２】
前記ＮＡＭマイク部と前記スピーカ部との間に遮音手段を備え、前記遮音手段は前記スピーカ部から出力される音声が前記ＮＡＭマイク部へ直接伝達することを妨げることを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
【請求項３】
前記変調回路に制御部を接続し、
前記制御部は、前記変調回路が出力した音声信号の強度が一定値以上であれば、前記低周波成分よりも所定の周波数だけ大きい周波数成分まで減衰し、前記変調回路が出力した音声信号の強度が一定値以上でなければ、前記低周波成分のみを減衰し続けるように前記変調回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
【請求項４】
前記変調回路に制御部を接続し、
前記制御部は、前記変調回路が出力した音声信号の強度が一定値以下であれば、前記低周波成分のうち周波数の大きい成分から所定の周波数だけ減衰することをやめ、前記変調回路が出力した音声信号の強度が一定値以下でなければ前記低周波成分のみを減衰し続けるように前記変調回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コミュニケーションインターフェースに関し、周囲の人に聞かせることを意図せず、発話者の意図に応じて調音された、非可聴な音声を採取する音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
耳介下方にある胸鎖乳突筋上の乳様突起近傍の皮膚に接触させて、発話者の発話意図に応じて調音された非可聴な音声である非可聴つぶやき音声（ＮＡＭ音声）を採取し、可聴音声に変換し出力するマイクロホン及びコミュニケーションインターフェースとして、ＮＡＭマイクが提案されている。ここでＮＡＭ音声とは、発話者の発話意図に基づいた発声器官の運動に伴い、ごくわずかな呼吸気により調音された、周囲の人からは非可聴な音声である。このＮＡＭ音声は、非常に微弱な音声であるが、ＮＡＭマイクなどを所定の部位の皮膚に接触させて採取することにより、従来のマイクと比較して、雑音環境下でのＳ／Ｎ特性に優れたＮＡＭ音声の採取を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７６０１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＮＡＭ音声によるコミュニケーションを行う場合、発話者は発話意図に応じたＮＡＭ音声を調音し、そのＮＡＭ音声を、従来技術で示したＮＡＭマイクなどを用いて採取し、その発話内容をコミュニケーション相手である人や音声認識装置などへ伝達することになる。従来の音声によるコミュニケーションの場合、発話者は、発話者自身の発した音声を聞きながら発話しコミュニケーションを取ることができる。そのため発話者は、無意識のうち、あるいは意識しながら、正しく発音できているか、発声の大きさは適当であるかといったことを認識し、発話者自身の発話状態をフィードバックしながら発話している。しかしながら、ＮＡＭ音声によるコミュニケーションを行う場合、従来の音声によるコミュニケーションの場合とは異なり、コミュニケーションに用いるＮＡＭ音声が非可聴な音声であるため、発話者までもが、発話者自身が調音したＮＡＭ音声を認識することができない。つまり、発話者は、発話者自身が正しくＮＡＭ音声を調音できているか、十分な強さでＮＡＭ音声を調音できているかなどの、発話者自身の発するＮＡＭ音声についての情報を得ることはできなかった。
【０００５】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、簡単な方法により、ＮＡＭ音声を認識可能な音声として発話者にフィードバックすることにより、円滑なＮＡＭ音声によるコミュニケーションを実現することのできる非可聴な音声を採取する音響装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ＮＡＭ音声を集音するＮＡＭマイク部と、前記ＮＡＭマイク部によって集音された音声を増幅する増幅器と、前記増幅器によって増幅された音声の低周波層の強度を減衰させる変調回路と、前記変調回路によって低周波層の強度を減衰された音声を出力するスピーカ部とを備えたことを特徴とする。これにより、発話者は、発話者自身の調音したＮＡＭ音声が正しく調音できているか、十分な強さでＮＡＭ音声を調音できているかなどの発話者自身の発するＮＡＭ音声についての情報を得ることができ、円滑なＮＡＭ音声によるコミュニケーションを実現することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のマイクロホンからなるＮＡＭインターフェースによれば、簡単な方法により、ＮＡＭ音声を認識可能な音声として発話者にフィードバックすることができ、円滑なＮＡＭ音声によるコミュニケーションを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１のＮＡＭインターフェースの模式図
【図２】本発明の実施の形態１のＮＡＭインターフェースの拡大図
【図３】音声が体内を伝達する際の伝達後の信号強度の模式図
【図４】本発明の実施の形態１のＮＡＭインターフェースの変調回路のブロック図
【図５】本発明の実施の形態１の変調回路のハイパスフィルタの回路図
【図６】本発明の実施の形態１のＮＡＭインターフェースの音声伝達を示す説明図
【図７】（ａ）図６中の（１）における信号の強度と周波数の関係を示す図、（ｂ）図６中の（２）における信号の強度と周波数の関係を示す図、（ｃ）図６中の（３）における信号の強度と周波数の関係を示す図、（ｄ）図６中の（４）における信号の強度と周波数の関係を示す図、（ｅ）図６中の（５）における信号の強度と周波数の関係を示す図、（ｆ）図６中の（６）における信号の強度と周波数の関係を示す図
【図８】本発明の実施の形態２のＮＡＭインターフェースの変調回路のブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、ＮＡＭ音声を集音するＮＡＭマイク部と、前記ＮＡＭマイク部によって集音された音声を増幅する増幅器と、前記増幅器によって増幅された音声の低周波層の強度を減衰させる変調回路と、前記変調回路によって低周波層の強度を減衰された音声を出力するスピーカ部とを備えたことを特徴とする音響装置であって、スピーカ部から発話者にフィードバックされる音声は、ＮＡＭマイク部に伝達するまでに十分に減衰されるため、ハウリングを抑制することができる。これにより、発話者は発話者自身の調音したＮＡＭ音声が正しく調音できているか、十分な強さで調音できているかなどの発話者自身の発するＮＡＭ音声についての情報を得ることができ、円滑なＮＡＭ音声によるコミュニケーションを実現することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記ＮＡＭマイク部と前記スピーカ部との間に遮音手段を備え、前記遮音手段は前記スピーカ部から出力される音声が前記ＮＡＭマイク部へ直接伝達することを妨げることを特徴とする請求項１に記載の音響装置であって、スピーカ部３からより良質な音声をフィードバックすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記変調回路に制御部を接続し、前記制御部は、前記変調回路が出力した音声信号の強度が一定値以上であれば、前記低周波成分よりも所定の周波数だけ大きい周波数成分まで減衰し、前記変調回路が出力した音声信号の強度が一定値以上でなければ、前記低周波成分のみを減衰し続けるように前記変調回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の音響装置であって、スピーカ部よりフィードバックされる音声に応じた変換をおこない、ハウリングが生じることのないフィードバックを実現することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記変調回路に制御部を接続し、前記制御部は、前記変調回路が出力した音声信号の強度が一定値以下であれば、前記低周波成分のうち周波数の大きい成分から所定の周波数だけ減衰することをやめ、前記変調回路が出力した音声信号の強度が一定値以下でなければ前記低周波成分のみを減衰し続けるように前記変調回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の音響装置であって、スピーカ部よりフィードバックされる音声に応じた変換をおこない、ハウリングが生じることのないフィードバックを実現することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１について説明する。図１は本発明のＮＡＭインターフェースの模式図である。図１において、１はＮＡＭ音声を採取し可聴音声に変換するＮＡＭインターフェース、２はＮＡＭインターフェース１を構成するＮＡＭマイク部、３はＮＡＭインターフェース１を構成するスピーカ部である。ＮＡＭインターフェース１は、フックなどの固定手段により耳孔近傍に固定され、ＮＡＭマイク部２は、耳介下方にある胸鎖乳突筋の乳様突起近傍の皮膚に接触させることにより、ＮＡＭ音声を採取し、可聴音声に変換し出力する。また、同時に、ＮＡＭインターフェース１は、採取されたＮＡＭ音声を、耳孔近傍に設けられたスピーカ部３によって認識可聴な音声として発話者にフィードバックする。
【００１５】
図１に示す模式図における実施の形態１について、図２を用いて詳細に説明する。図２は本発明の実施の形態１のＮＡＭインターフェースの拡大図である。図２において、ＮＡＭインターフェースは耳孔近傍に装着され、ＮＡＭマイク部２は、耳介下方にある胸鎖乳突筋の乳様突起近傍の皮膚に接触させてＮＡＭ音声を採取し、スピーカ部３は、耳孔に装着させて、ＮＡＭマイク部２の出力を認識可能な音声として発話者にフィードバックする。
【００１６】
ＮＡＭマイク部２は、発話者に直接あるいは衣服などを介して接触させることにより、ＮＡＭ音声を採取することができる。ＮＡＭマイク部２は、振動を電気信号に変換するマイク、発話者の皮膚に接触させ、皮膚を介して伝達する振動をマイクに伝達する伝達部材、伝達部材以外の領域からマイクに雑音となる振動が伝達することを抑制する遮音部材などから構成される。ＮＡＭマイク部２にはＮＡＭマイク部２により採取された音声を増幅するアンプを含むこともあり、採取されたＮＡＭ音声を適当な大きさに変換する。また、ＮＡＭマイク部２には、採取された音声をより聞きやすい音声に変換するための変換回路を含むこともある。
【００１７】
ＮＡＭマイク部２を構成するマイク部は、皮膚を介して伝達する音声の振動を採取できれば、いずれのマイクも用いることができ、一般的には、振動をコンデンサ容量の変化として出力することのできるエレクトレットコンデンサマイク（ＥＣＭ）を用いることができる。あるいは、振動を圧電体による電圧変化として出力することのできる圧電マイクなど、振動を電気信号に変換することのできるマイク構造であればいずれも用いることができる。ＮＡＭマイク部２を構成するマイクにより、発話者の皮膚を介して採取された振動は、電気信号に変換され伝達されるようになる。
【００１８】
ＮＡＭマイク部２は、発話者に直接あるいは間接的に接触させることにより、ＮＡＭ音声を採取することができる。このとき、発話者の調音部位である舌や顎、口蓋からＮＡＭマイク部２までのＮＡＭ音声の伝達経路において、音響インピーダンスの変化の大きな部分がある場合、その部分でＮＡＭ音声が反射するためＮＡＭ音声の伝達効率が悪くなる。このため、効率の良いＮＡＭ音声の採取のためには、人体を構成する肉などの軟組織の音響インピーダンスに近い素材を介してＮＡＭマイク部２を皮膚に接触させるとともに、接触部位において気泡などによる空気層を形成しないことが重要である。そのため、ＮＡＭマイク部２には人体を構成する肉などの軟組織の音響インピーダンスに近い素材からなる伝達部材を配置し、発話者の皮膚からＮＡＭマイク部２までの伝達経路における音響インピーダンスの変化の大きな部分が形成されないようにしている。また、発話者の動作によりＮＡＭマイク部２の接触部位がずれ、そのずれに伴い皮膚とＮＡＭマイク部２との摩擦による雑音が生じたり、ＮＡＭマイク部２の接触部位がずれることによるＮＡＭ音声の伝達効率が低下したりといった不具合が生じることもある。このため、ＮＡＭマイク部２の伝達部材を密着部材により固定する構成であってもよい。
【００１９】
これにより、発話者の発話意図に基づいた発声器官の運動に伴い、ごくわずかな呼吸気により調音され、周囲の人からは非可聴な音声であるＮＡＭ音声を採取することができる。ここで非可聴な音声とは、周囲の人に聞かせることを意図せずに発声される非常に微弱な音声のことであり、いわゆるつぶやき音声よりも弱い呼吸気により調音される音声である。また、ＮＡＭ音声とは、発話者がコミュニケーション相手に伝達する発話意図に基づいて発声器官を運動させ、ごくわずかな呼吸気により調音される非可聴な音声である。従って、このＮＡＭ音声は、非常に微弱な音声であるため、発話者であっても、発話者自身が調音したＮＡＭ音声を音声として認識することはできない。
【００２０】
ＮＡＭインターフェース１においてＮＡＭマイク部２により採取されたＮＡＭ音声は、可聴音声として電気信号に変換されて出力され、有線あるいは無線の通信手段により、例えば無線基地局や交換機などにより構成される通信網を介してコミュニケーション相手に伝達することができる。あるいは、このような通信網を介すことなく、直接、相手のコミュニケーション端末などへ伝達することもできる。これにより、発話内容を周囲の人に聞かれることなくコミュニケーション相手に意図した発話内容を伝達することができる。
【００２１】
あるいは、音声認識装置や音声入力装置などの入力信号として、ＮＡＭマイク部２で採取されたＮＡＭ音声の出力を用いることもできる。これにより、発話内容や発話していることを周囲の人に聞かれることなく、音声認識装置や音声入力装置の入力を行うことができる。ＮＡＭ音声をコミュニケーション相手に伝達する場合も、一度、この音声認識装置や音声入力装置などを介すことで、ＮＡＭ音声をより聞き取りやすい音声や文字として伝達することができ、よりわかりやすい情報としてコミュニケーション相手に伝達することもできる。
【００２２】
スピーカ部３は、耳孔内に装着されたイヤホン型のスピーカ部、あるいは、耳孔近傍に配置されたスピーカ部であって、ＮＡＭマイク部２で採取されたＮＡＭ音声の出力を、発話者に認識可能な音声としてフィードバックすることができる。スピーカ部３からフィードバックされた音声は、耳孔から外耳道を経由し、鼓膜へと伝達し、蝸牛を介して聴神経へと情報伝達されるようになる。
【００２３】
スピーカ部３からフィードバックされた音声は、外耳道を伝達する際、鼓膜まで伝達するのと同時に、外耳道を介して、一部は体内へと入力されるようになる。このようにして体内に入力された音声は、体内を伝達し、ＮＡＭマイク部２へも伝達されるようになる。従って、十分な配慮をせずにスピーカ部３から音声をフィードバックした場合、そのフィードバックされた音声がＮＡＭマイク部２で採取され、再度、スピーカ部３から出力されるというループ状態を形成し、ハウリングを生じるようになる。
【００２４】
実施の形態１では、ＮＡＭマイク部２とスピーカ部３との間に変調回路４を設けることで、ＮＡＭマイク部２で採取されたＮＡＭ音声を、高周波成分が多くなるように変換し、スピーカ部３に伝達する。これにより、スピーカ部３からフィードバックされた音声が、再度ＮＡＭマイク部２で採取されるのを抑制している。これは、スピーカ部３からフィードバックされた音声が、外耳道を介して体内へ入力される際、外耳道を音声が伝達する空気の音響インピーダンスと、外耳道の音響インピーダンスの差により、フィードバックされる音声の大半が体内へ入力されずに伝達することを利用したものである。あるいは、体内へ入力された音声が体内を伝達する際、肉などの軟組織において、音声の高周波成分の伝達減衰が大きいことを利用したものである。
【００２５】
ＮＡＭインターフェース１において、ＮＡＭマイク部２は、効率よくＮＡＭ音声を採取するため、乳様突起近傍に配置されるのが好ましく、また、スピーカ部３は、発話者に効率よくＮＡＭ音声の出力をフィードバックするため、耳孔近傍に配置されことが好ましい。このため、ＮＡＭマイク部２とスピーカ部３は、非常に近い位置に配置されるようになるため、ＮＡＭマイク部２とスピーカ部３との間には遮音手段５が設けられ、スピーカ部３から出力された音声が、ＮＡＭインターフェース１を介して直接伝達することを抑制する構成となっている。
【００２６】
遮音手段５は、スピーカ部３からフィードバックされた音声が、ＮＡＭインターフェース１を介して直接ＮＡＭマイク部２に伝達するのを抑制すれば良く、音声を伝達しにくい部材で構成されていれば良く、防振ゴムなどの防振材料により構成される。遮音手段としては、防振ゴムの他に、防振プラスチックなどの防振材料だけでなく、例えば、ゴム材料に金属粉を分散させたものや、防振材料の層の間に空気の層を設けた構成であってもよい。これらの材料を複数層重ねることで、音声が伝達するのをより効率的に抑制することもできる。あるいは、音響インピーダンスの異なる部材を複数組み合わせることにより、音声が伝達するのを抑制することもできる。ＮＡＭマイク部２とスピーカ部３との間に遮音手段５を備え、遮音手段５はスピーカ部３から出力される音声がＮＡＭマイク部２へ直接伝達することを妨げることによって、スピーカ部３からより良質な音声をフィードバックすることができる。
【００２７】
体内へ入力された音声が伝達する状況について図３を用いて説明する。図３は音声が体内を伝達する際の伝達後の信号強度の模式図であり、各周波数に対して、体内を伝達した後の音声の信号強度について横軸を周波数の対数、縦軸を体内に入る前の信号強度に対する体内を伝達した後の信号強度の強度比として示している。なお、信号強度としては、スピーカ部３から出力され、体内に入る瞬間の衝撃により減衰された直後の信号の強度を１としている。すなわち、体内を通過することによって減衰はされていない信号の強度である。
【００２８】
図３において、体内へ入力された音声は、周波数が高い成分については、音声が体内を伝達することで、強く減衰することになる。ここで、音声の高周波成分とは、音声が体内を伝達する際に、減衰する割合の大きな周波数成分のことであり、主に１０００Ｈｚ以上の音声のことである。このような音声の高周波成分は、１０００Ｈｚ以下の低周波成分と比較して、体内を伝達する際の減衰量が大きいため、体内へ入力されても、体内を伝達する間に十分に小さな音声に減衰されるようになる。体内を伝達する音声の減衰特性は、個人差もあるものの、概ね６００Ｈｚの音声は、体内を伝達することによりもとの音声の半分の強度になり、１５００Ｈｚの音声は、体内を伝達することにより、もとの音声の１０分の１の強度となる。従って、実用的には、音声の高周波成分と低周波成分とを規定する周波数は、６００Ｈｚから１５００Ｈｚの間から適当に選択して用いることが好ましく、この周波数よりも大きな周波数成分のことを高周波成分、この周波数より小さな周波数成分のことを低周波成分とすることができる。同様、体内を伝達する音声の減衰特性は、頭部の形状や皮膚や軟組織の状態によって異なる。つまり、ＮＡＭインターフェース１を装着する発話者が異なる場合や、発話者の状態あるいはＮＡＭインターフェース１の装着状態によって、個人差や日間差が生じ、体内を伝達する音声の減衰特性は異なる。従って、実用的には、音声の高周波成分と低周波成分とを規定する周波数は、６００Ｈｚから１５００Ｈｚの間から適当に選択して用いることが好ましく、この規定した周波数よりも大きな周波数成分のことを高周波成分、規定した周波数より小さな周波数成分のことを低周波成分とすることができる。これにより、６００Ｈｚから１５００Ｈｚの間から音声の高周波成分と低周波成分を規定する周波数を適当に設定することができ、ＮＡＭマイク部２の配置や対象とする発話者の状態といった条件に適したフィードバックする音声を選択することができるため、ハウリングのないＮＡＭインターフェースを実現することができる。
【００２９】
図２に示す模式図における実施の形態１の変調回路４について、図４を用いて詳細に説明する。図４は本発明の実施の形態１のＮＡＭインターフェースの変調回路４を示すブロック図である。本実施の形態では、変調回路４として例えばハイパスフィルタを用いる。
【００３０】
ＮＡＭインターフェースにおいて、ＮＡＭマイク部２を構成するＥＣＭによって、フィードバックされた音声などからなる体内ノイズと、体内を伝達してきたＮＡＭ音声とが採取される。ＥＣＭにおいて採取された音声は、ＮＡＭマイク部２を構成するアンプによって増幅され、認識可能な音声としてコミュニケーション相手に、あるいは音声認識装置などの入力として出力される。このとき、ＮＡＭマイク部２で採取された音声の一部は、変調回路４を構成するハイパスフィルタを介してスピーカ部３に伝達される。
【００３１】
変調回路４において、ハイパスフィルタによって、周波数の低い成分が減衰された信号としてスピーカ部３に伝達されるため、ＮＡＭマイク部２において、ＥＣＭにより採取され、アンプにより増幅された信号のうち、周波数の高い高周波成分のみがフィードバックされる音声としてスピーカ部３より出力されるようになる。
【００３２】
従って、変調回路４において、体内を伝達する音声の減衰特性に応じた周波数成分の選択が重要であり、主に１０００Ｈｚ以下の音声の低周波成分が減衰されるようにカットオフ周波数を選択することが好ましい。このとき、カットオフ周波数よりも周波数の低い成分が減衰されるようになる。ただし、体内を伝達する音声の減衰特性は、頭部の形状や皮膚や軟組織の状態によって異なる。つまり、ＮＡＭインターフェース１を装着する発話者が異なる場合や、発話者の状態あるいはＮＡＭインターフェース１の装着状態によって、体内を伝達する音声の減衰特性は異なる。従って、実用的には、変調回路４におけるハイパスフィルタのカットオフ周波数は、６００Ｈｚから１５００Ｈｚの間から適当に選択して用いることが好ましい。
【００３３】
図４に示す実施の形態１の変調回路４について、図５を用いて詳細に説明する。図５は本発明の実施の形態１のＮＡＭインターフェースの変調回路４を構成するハイパスフィルタを示す回路図である。変調回路４は、抵抗とキャパシタにより構成される、いわゆるＣＲフィルタの構成であり、カットオフ周波数よりも周波数の低い成分が減衰されるようになる。カットオフ周波数は、抵抗体の抵抗値と、キャパシタの容量値の比で任意に設定することができ、例えば、１．６キロオームの抵抗値の抵抗体を用いた場合、０．１マイクロファラッドの容量値のキャパシタを用いることで、カットオフ周波数を１０００Ｈｚとすることができる。同様にして、抵抗体の抵抗値とキャパシタの容量値を適宜選択することにより、適当なカットオフ周波数のハイパスフィルタを実現することができる。
【００３４】
また、図５では、抵抗とキャパシタにより構成されたハイパスフィルタについて説明したが、例えば、抵抗とインダクタにより構成される、いわゆるＬＲフィルタを用いることもでき、抵抗とキャパシタとインダクタにより構成されるＲＬＣフィルタを用いることもできる。また、ハイパスフィルタにオペアンプを組み合わせた帰還型フィルタを用いることもでき、これらを複数組み合わせた多段のハイパスフィルタとすることもできる。
【００３５】
変調回路４において、カットオフ周波数を例えば６００〜８００Ｈｚ程度に十分に小さくした場合、変調回路４において減衰される低周波成分が少なくなる。そのため、スピーカ部３よりフィードバックされる音声は、ＮＡＭマイク部２から出力される音声に近い音声として出力されるようになり、発話者に対しかなり忠実なフィードバックが実現できるようになる。
【００３６】
ハウリングが発生する条件は、ＮＡＭマイク部２で採取されフィードバックされる音声の大きさと、ＮＡＭマイク部２で増幅される増幅率との関係で決定される。従って、ハウリングを抑制するためには、ＮＡＭマイク部２における増幅率を十分に小さくすることも有用であり、ＮＡＭマイク部２で採取されて、フィードバックされる音声が大きくても増幅率を小さくすることでハウリングが生じないようにすることもできる。すなわち、カットオフ周波数を６００Ｈｚ以下としてもよい。
【００３７】
また、ＮＡＭマイク部２の増幅率は、ＮＡＭマイク部２で採取されるＮＡＭ音声の大きさに応じて、ＮＡＭ音声を認識できる音声として出力できるように適当に設定する必要があるため、実用上は、ＮＡＭマイク部２で採取されるフィードバックされる音声の大きさを小さくするのが有用である。つまり、ＮＡＭ音声を適当に伝達しながらフィードバックされる音声によるハウリングを抑制するためには、ＮＡＭマイク部２で採取されるフィードバックされる音声が、ＮＡＭ音声と比較して十分に小さくなるように設定することが重要である。従って、ＮＡＭマイク部２に到達するフィードバックされる音声の大きさを、ＮＡＭ音声と比較して、少なくとも２分の１程度に調整することによりハウリングを抑制することができるようになり、より好ましくは１０分の１程度に調整することにより、容易にハウリングを抑制することができるようになる。
【００３８】
また、変調回路４において、カットオフ周波数を十分に大きくした場合、変調回路４において減衰される低周波成分が多くなる。このため、カットオフ周波数を小さく設定した場合、スピーカ部３よりフィードバックされた音声が体内を伝達する際、減衰されない周波数成分が生じにくくなり、ＮＡＭマイク部２におけるハウリングが非常に生じにくくなる。
【００３９】
従って、変調回路４におけるカットオフ周波数は、６００Ｈｚから１５００Ｈｚの間から適当に選択して用いることが好ましく、主に１０００Ｈｚ程度の周波数をカットオフ周波数として選択する。これにより、例えばカットオフ周波数として６００Ｈｚ程度を採用することにより、ＮＡＭマイク部２に到達するフィードバックされる音声の大きさを、ＮＡＭ音声と比較して、少なくとも２分の１程度に調整することによりハウリングを抑制することができる。また、例えばカットオフ周波数として１５００Ｈｚ程度を採用することにより、ＮＡＭマイク部２に到達するフィードバックされる音声の大きさを、ＮＡＭ音声と比較して、１０分の１程度に調整することにより、容易にハウリングを抑制することができるようになる。
【００４０】
また、カットオフ周波数が１０００Ｈｚ程度であれば、スピーカ部３よりフィードバックされる音声は、ＮＡＭマイク部２から出力される音声に近い音声として出力されるようになり、発話者に対し忠実なフィードバックが実現できるようになる。また、減衰されない周波数成分が生じにくくなり、ＮＡＭマイク部２におけるハウリングが生じにくくなる。
【００４１】
変調回路４は、ＮＡＭマイク部２において採取された音声を周波数の高い成分により構成された音声に変換し、発話者が認識することのできる音声としてフィードバックすることができればよい。そのため、実施の形態１では変調回路４としてハイパスフィルタを用いた構成について説明したが、音声を高周波成分により構成されるように変換できる構成であればいずれの変調回路を用いても良く、例えば適当な周波数の高い搬送波を用いて、採取された音声を振幅変調する構成であってもよい。この場合、例えば、１０００Ｈｚを超える十分な高周波成分を搬送波として用い、変調回路４において、搬送波に振幅変調した信号をスピーカ部３より出力することで、ハウリングの生じないフィードバックを実現できるようになる。
【００４２】
あるいは、変調回路４として、採取された音声に対してソフトウェアによる音声変換処理をおこない、より周波数の高い成分を含む音声として発話者にフィードバックしてもよい。例えば、変調回路４において、いわゆるモーフィングと呼ばれる音質変換処理することにより、基本周波数やフォルマント周波数を変化させることができる。従って、ＮＡＭマイク部２において採取された音声の基本周波数を、より高周波に変調させることにより、高周波成分の多く含まれる音声としてスピーカ部３より出力することができる。このようなソフトウェア処理により、ＮＡＭマイク部２から出力される音声を、主に１０００Ｈｚ以上の高周波成分により構成される音声として変換することができる。
【００４３】
あるいは、変調回路４として、ソフトウェアを用いたディジタルフィルタ処理をおこなうこともでき、この場合、単純なハイパスフィルタよりも急峻なフィルタ処理を施すことができる。従って、ハイパスフィルタを用いたフィルタ処理よりも自由度の高い周波数の変換をおこなうことができ、例えば、１０００Ｈｚ以下の低周波成分の信号強度を十分に小さくし、１０００Ｈｚを超える高周波成分の信号強度を十分に大きくするといったフィルタ処理をおこなうこともできる。
【００４４】
以上のように、変調回路４において、ソフトウェアによる音声変換処理を施し、高周波成分により構成される音声をスピーカ部３より出力することで、ハウリングの生じないフィードバックを実現できるようになる。
【００４５】
図２に示す模式図における実施の形態１の音声のフィードバックの状態について、図６を用いて詳細に説明する。図６は本発明の実施の形態１のＮＡＭインターフェース１の音声伝達を示す説明図である。図７（ａ）は図６中の（１）における信号の強度と周波数の関係を示す図、図７（ｂ）は図６中の（２）における信号の強度と周波数の関係を示す図、図７（ｃ）は図６中の（３）における信号の強度と周波数の関係を示す図、図７（ｄ）は図６中の（４）における信号の強度と周波数の関係を示す図、図７（ｅ）は図６中の（５）における信号の強度と周波数の関係を示す図、図７（ｆ）は図６中の（６）における信号の強度と周波数の関係を示す図である。図６において、スピーカ部３よりフィードバックされる音声は、（１）→（２）→（３）→（４）の順に体内を伝達し、ＮＡＭマイク部２に入力されるようになる。また、体内を伝達してきたＮＡＭ音声は（５）のように伝達し、ＮＡＭマイク部２に入力されるようになる。従って、ＮＡＭマイク部２には、フィードバックされた音声からなる体内ノイズ信号（４）と、体内を伝達してきたＮＡＭ音声信号（５）とが採取され、（６）のように、認識可能な音声として出力されるようになる。
【００４６】
図７（ａ）に示される（１）において、ＮＡＭマイク部２から出力される信号（ｓ６）は、変調回路４において低周波層が減衰された、または周波数の高い信号に変換され、認識可能な音声としてスピーカ部３よりフィードバックされる。つまり、ＮＡＭマイク部２から出力された信号（ｓ６）は、変調回路４において、例えばハイパスフィルタ処理を施すことにより、信号（ｓ６）のうち、本実施例においては周波数が１０００Ｈｚよりも低い成分が減衰された信号に変換され、スピーカ部３よりフィードバックされるようになる。このとき、変調回路の変調状態を適当に調整することにより、減衰される周波数や、減衰される強度を調整することができる。このとき、信号（ｓ１）の頂点は約２５００Ｈｚにおいて強度が約２．０である。なお、ここで言う強度とは図３と同様、図７（ｂ）に示されるスピーカ部３から出力され、体内に入る瞬間の衝撃により減衰された直後の信号の強度を１としている。すなわち、体内を通過することによって減衰はされていない信号の強度である。
【００４７】
図７（ｂ）に示される（２）において、スピーカ部３より出力されてフィードバックされた音声は、外耳道を介して発話者にとって認識可能な音声として伝達されるようになる。その際、フィードバックされた音声の一部は、発話者の外耳道を介して体内へと入力されるようになる。外耳道を音声が伝達する空気の音響インピーダンスと、外耳道を構成する軟組織の音響インピーダンスとの差が大きいため、フィードバックされた音声が体内へ入力される際、フィードバックされた音声は、外耳道において大半が反射され、体内へ入力されずに伝達する。従って、（２）において、スピーカ部３よりフィードバックされる音声信号（ｓ１）は、外耳道を介して音声の一部のみが体内へ入力され、信号強度が大幅に減衰された信号（ｓ２）として体内へ伝達することになる。信号（ｓ２）の頂点は約２５００Ｈｚにおいて強度が１．０である。
【００４８】
（３）において、（２）で体内へ入力された音声信号（ｓ２）は、減衰された音声として体内の軟組織などを伝達する。肉などの軟組織及び頭蓋骨で構成された音声の伝達経路において、その伝達特性は、高周波成分の伝達減衰が大きい。つまり、体内へ入力された音声のうち、周波数の高い成分は減衰されながら伝達するようになる。従って、（３）において、体内へ入力された音声信号（ｓ２）は、軟組織及び頭蓋骨で構成された音声の伝達経路において、高周波成分が減衰した音声信号（ｓ３）として伝達することになる。信号（ｓ３）の頂点は低周波数側に移動し、約１５００Ｈｚにおいて強度が約０．６である。
【００４９】
同様にして、軟組織及び頭蓋骨で構成された音声の伝達経路において、高周波成分が減衰しながら伝達することにより、音声信号（ｓ３）は（４）において、音声信号（ｓ４）のようになってＮＡＭマイク部２に到達する。このとき、信号（ｓ４）の頂点は更に低周波数側に移動して１２００Ｈｚにおいて強度が約０．３であり、音声信号（５）の半分よりも小さい。従って、（１）においてフィードバックされた音声（ｓ１）は、（２）における外耳道による信号強度の減衰と、（３）における高周波成分の減衰とを受けた音声信号（ｓ４）として、ＮＡＭマイク２に到達する。フィードバックされた音声のうち、高周波成分は（２）における減衰と、（３）における減衰を十分に受けるため、非常に小さな音声信号の成分としてＮＡＭマイク部２に到達するようになる。また、フィードバックされた音声のうち、低周波成分は（２）における減衰を受けるようになる。また、スピーカ部３よりフィードバックされた音声は、変調回路４において、その低周波成分が十分に減衰されて出力されているため、高周波成分と同様、非常に小さな音声信号としてＮＡＭマイク部２に到達するようになる。
【００５０】
従って、ＮＡＭマイク部２に到達したフィードバックされた音声信号（ｓ４）は、ＮＡＭマイク部２において、ＮＡＭ音声信号（ｓ５）と一緒に体内ノイズとして採取されることになる。しかしながら、（４）においてフィードバックされた音声信号（ｓ４）は低周波成分も高周波成分も十分に減衰されているため、（５）において体内を伝達してきたＮＡＭ音声信号（ｓ５）と比較して十分に小さい。従って、ＮＡＭマイク部２において採取した音声信号（ｓ４）と、ＮＡＭ音声信号（ｓ５）とを足して認識可能な音声として増幅しても、ハウリングを発生しない。このとき、ＮＡＭマイク部２において採取した音声信号（ｓ４）の強度が、ＮＡＭ音声信号（ｓ５）の強度の半分以下であれば、十分な効果が得られる。また、好ましくは１／１０以下であるとなおよい。なお、音声信号（ｓ５）の頂点は１５００Ｈｚにおいて強度が約１．５である。
【００５１】
以上のようにして、（６）において、ＮＡＭマイク部２により採取されるフィードバックされた音声信号（ｓ４）とＮＡＭ音声信号（ｓ５）が合わさった音声信号（ｓ６）は認識可能な音声としてＮＡＭマイク部２において増幅され、出力されるようになる。
【００５２】
（実施の形態２）
実施の形態２について説明する。図８は本発明の実施の形態２のＮＡＭインターフェースの変調回路を示すブロック図である。図８において、６は変調回路４より出力される信号により変調回路４の変調状態を制御する制御部である。
【００５３】
実施の形態２のＮＡＭインターフェース１の構成は、実施の形態１と同様であり、ＮＡＭマイク部２は発話者の皮膚に接触させることにより、ＮＡＭ音声を採取し、可聴音に変換し出力する。また、同時に、採取されたＮＡＭ音声を、スピーカ部３によって認識可能な音声として発話者にフィードバックする。
【００５４】
制御部６は、スピーカ部３よりフィードバックされる音声に応じて、変調回路４の変調状態を制御し、スピーカ部３からフィードバックされる音声を制御する構成である。実施の形態２において、制御部６は、変調回路４とスピーカ部３の間の信号強度を検出し、スピーカ部３からフィードバックされる音声に応じた変換がおこなわれるよう、変調回路４の状態を制御する。
【００５５】
例えば、スピーカ部３からフィードバックされる音声は十分に大きい方が発話者には認識しやすいが、フィードバックされる音声が大きすぎると、そのフィードバックされた音声によるハウリングが生じやすくなる。このとき、スピーカ部３からフィードバックされた音声は、体内を伝達してＮＡＭマイク部２に伝達されることによりハウリングが生じるが、頭部の形状や皮膚や軟組織の状態によって、音声が体内を伝達する際の減衰特性が異なるため、変調回路４の変調条件に応じて適当に制御することが好ましい。特に、ＮＡＭインターフェース１を装着する発話者が異なる場合や、発話者の状態あるいはＮＡＭインターフェース１の装着状態によって、ハウリングが生じる条件が異なるため、制御部６によりスピーカ部３よりフィードバックされる音声に応じて変調回路４の変調状態を制御することは重要である。従って、実施の形態２において、変調回路４は、制御部６を形成することでスピーカ部３よりフィードバックされる音声に応じた変換をおこない、ハウリングが生じることのないフィードバックを実現することができる。
【００５６】
実施の形態２において、変調回路４は変調状態を変更できるように構成され、例えば、ハイパスフィルタにより構成される場合、制御部６において、ハイパスフィルタから出力される信号強度に応じて、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を可変とすることができる。このとき、制御部６において、例えば、スピーカ部３からフィードバックされる音声の出力強度を検出するようにし、その出力強度があらかじめ設定された所定の大きさよりも大きい場合には、カットオフ周波数がより高くなるように変調状態が調整される。あるいは、検出された出力強度があらかじめ設定された所定の大きさよりも小さい場合には、カットオフ周波数がより小さくなるように変調状態が調整される。これにより、変調回路４はハウリングが生じることのないフィードバックを実現することができる。フィードバックされる音声の出力を検出するため、制御部６において、スピーカ部３の出力を直接検出することもできるが、他にもＮＡＭマイク部２から出力される信号の大きさを検出したり、変調回路４に入力される信号の大きさや、あるいは、変調回路４から出力される信号の大きさを検出したりすることもできる。
【００５７】
例えば、制御部６は、（１）ハイパスフィルタから出力される信号を検出する、（２）検出した信号の信号強度を、あらかじめ設定された所定の大きさよりも大きいか判定する、（３）大きいと判定された場合、変調回路４を構成するハイパスフィルタのカットオフ周波数がより高くなるように抵抗体の抵抗値が大きくなるように調整する、といった制御をおこなう。つまり、変調回路４が抵抗体の抵抗値が１．６キロオーム、キャパシタの容量値が０．１マイクロファラッドで構成されるカットオフ周波数１０００Ｈｚのハイパスフィルタを用いた場合、（１）において検出された信号強度が、あらかじめ設定された大きさ、例えばもとの信号強度の半分、よりも大きいと判定された場合、カットオフ周波数が９００Ｈｚとなるように、抵抗体の抵抗値を１．８キロオームに調整される、といった制御を行う。これにより、スピーカ部３からフィードバックされる音声の出力強度が大きくなりすぎることを抑制することができ、ハウリングが生じることのないフィードバックを実現することができるようになる。
【００５８】
あるいは、制御部６は、（１）ハイパスフィルタから出力される信号を検出する、このときハイパスフィルタから出力される信号とは、その後スピーカ部から出力される信号である（２）検出した信号の信号強度を、あらかじめ設定された所定の大きさよりも小さいか判定する、（３）小さいと判定された場合、変調回路４を構成する例えばハイパスフィルタのカットオフ周波数がより小さくなるように抵抗体の抵抗値が小さくなるように調整する、といった制御をおこなう。つまり、変調回路４が抵抗体の抵抗値が１．６キロオーム、キャパシタの容量値が０．１マイクロファラッドで構成されるカットオフ周波数１０００Ｈｚのハイパスフィルタを用いた場合、（１）において検出された信号強度が、あらかじめ設定された大きさ、例えばもとの信号強度の半分、よりも大きいと判定された場合、カットオフ周波数が１１００Ｈｚとなるように、抵抗体の抵抗値を１．５キロオームに調整される、といった制御を行う。これにより、スピーカ部３からフィードバックされる音声の出力強度が小さくなりすぎることを抑制することができ、ハウリングが生じることのないフィードバックを実現することができるようになる。
【００５９】
これにより、ＮＡＭインターフェース１を装着する発話者が異なる場合や、発話者の状態あるいはＮＡＭインターフェース１の装着状態によって、ハウリングが生じることを抑制することができるフィードバックを実現できるようになる。
【００６０】
また、変調回路４の変調状態を変更するには、ハイパスフィルタを用いた場合、カットオフ周波数を可変とすることもできるが、振幅変調する構成であれば、制御部６により、例えば、搬送波の周波数を可変とすることもできる。あるいは、変調回路４において、制御部６により、ソフトウェアによる音声変換処理を施し、高周波成分により構成される音声をスピーカ部３より出力することで、ハウリングの生じないフィードバックを実現できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、ＮＡＭマイク部と、ＮＡＭ音声をフィードバックするためのスピーカ部と、ＮＡＭマイク部とスピーカ部との間の音声の伝達を妨げる遮音手段とからなり、スピーカ部から発話者にフィードバックされる音声は、ＮＡＭマイク部に伝達するまでに十分に減衰されるため、ハウリングを抑制することができる。これにより、発話者は発話者自身の調音したＮＡＭ音声が正しく調音できているか、十分な強さで調音できているかなどの発話者自身の発するＮＡＭ音声についての情報を得ることができ、円滑なＮＡＭ音声によるコミュニケーションを実現することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１    ＮＡＭインターフェース
２    ＮＡＭマイク部
３    スピーカ部
４    変調回路
５    遮音手段
６    制御部
【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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【図８】
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