収音装置および携帯電話機
【課題】構成部品の数の増加を抑えつつ、ユーザの話声を明瞭に収音できるようにする。
【解決手段】携帯電話機は、自装置に内蔵されるマイクロホン１９を、通話状態のときにはユーザの話声を収音する“マイクロホン”として用い、ユーザによる携帯電話機の位置や姿勢の調整を助ける制御を行うときには、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を特定するための“超音波センサ”としても用いる。これにより、センサ等の構成部品を別途設けることなく、携帯電話機は、ユーザの話声を収音するマイクロホン１９を用いて、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を特定し、ユーザの話声が明瞭に収音されるように、ユーザに対して携帯電話機の位置や姿勢の修正を促すことができる。
【解決手段】携帯電話機は、自装置に内蔵されるマイクロホン１９を、通話状態のときにはユーザの話声を収音する“マイクロホン”として用い、ユーザによる携帯電話機の位置や姿勢の調整を助ける制御を行うときには、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を特定するための“超音波センサ”としても用いる。これにより、センサ等の構成部品を別途設けることなく、携帯電話機は、ユーザの話声を収音するマイクロホン１９を用いて、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を特定し、ユーザの話声が明瞭に収音されるように、ユーザに対して携帯電話機の位置や姿勢の修正を促すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収音する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機を利用するユーザは、電話機本体を耳に当てながらその姿勢やその位置を調整するが、それを助けるための技術として特許文献１に開示されたものがある。特許文献１には、受話器とユーザの口との距離を検出し、その距離が大きく、ユーザの話声の収音音声が不明瞭になる場合に、受話器の位置や姿勢の修正を促すことが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１８８９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
携帯電話機に距離を検出するセンサ等の構成を備えると、装置全体の構成部品の数は必然的に増えてしまい、特に小型化・軽量化が重視されている携帯電話機において好ましくない。
そこで、本発明は、構成部品の数の増加を抑えつつ、ユーザの話声を明瞭に収音できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するため、本発明の第１の構成の収音装置は、ダイアフラムと、前記ダイアフラムと対向するように設けられたバックプレートと、前記ダイアフラムの振動により変化する前記ダイアフラムと前記バックプレートとの間の静電容量に応じた音声信号を生成する生成手段とを有するマイクロホンと、前記マイクロホンのダイアフラムに音声信号を供給して、所定の参照音を放音させる放音制御手段と、前記放音制御手段によって供給された音声信号に応じて前記マイクロホンのダイアフラムが振動して前記参照音が放音されてから、その参照音の反射音により当該ダイアフラムが振動して当該反射音が収音されるまでの期間を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された期間又は当該期間によって特定されるユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が、決められた範囲内であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段による判断結果を前記ユーザに報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【０００５】
本発明の第２の構成の収音装置は、第１の構成の収音装置において、前記報知手段は、前記測定された期間又は当該期間によって特定されるユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が前記範囲内であると前記判断手段によって判断された場合に、前記マイクロホンの生成手段によって生成された音声信号の周波数が可聴域に属し、且つ、当該音声信号の振幅が閾値以上のときには、ユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が適切である旨を報知することを特徴とする。
【０００６】
本発明の第３の構成の収音装置は、第１又は２の構成の収音装置において、複数の前記マイクロホンをそれぞれ異なる位置に備え、前記測定手段は、複数の前記マイクロホンの各々について前記期間を測定し、前記判断手段は、前記測定手段により測定された各々の期間、又はそれらの期間によって特定されるユーザ及び各々の前記マイクロホン間の距離が決められた範囲内であるか否かに基づいて前記判断を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明の携帯電話機は、第１〜３のいずれか１の構成の収音装置と、無線による送受信を行う通信手段と、放音手段と、前記通信手段により受信した音声データに応じた音を前記放音手段に放音させるとともに、前記マイクロホンにより生成された音声信号を音声データに変換し、当該音声データを、前記通信手段から送信させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、構成部品の数の増加を抑えつつ、ユーザの話声を明瞭に収音できるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下で述べる「携帯電話機」は、法令上の携帯電話機に限らず、これと同等の機能を有するＰＨＳ（Personal Handyphone System；登録商標）等の電話機も含み、ユーザが携帯可能で、無線通信を利用して送受信を行う電話機全体を指すものとする。
（１）構成
図１は、携帯電話機１０の外観を示した図である。
携帯電話機１０は、複数のボタンからなる操作部１３や、各種情報を表示する表示部１４を本体前面に有し、無線で他の通信機器との間でデータを遣り取りするためのアンテナ１６を有する。また、表示部１４の上方側には受音領域３０が設けられている。ユーザは、通話相手の話声等の音声を聴くときには、受音領域３０に自身の耳１００を当てる。携帯電話機１０の受音領域３０の位置には、後述するスピーカ１８が内蔵されており、ユーザは、スピーカ１８から外部空間に放音された音声を聞き取る。操作部１３の下方には送音領域４０が設けられている。送音領域４０の位置にはマイクロホン１９が内蔵されており、ユーザの話声等の音声は、孔ＨＭを介して携帯電話機１０内に伝搬し、マイクロホン１９により収音される。このようにしてマイクロホン１９により収音された音声は、相手方の電話機等に送られる。なお、携帯電話機１０を把持して、ユーザが受音領域３０に耳を当てるときには、送音領域４０はユーザの口元付近に位置する。
【００１０】
図２は、携帯電話機１０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、携帯電話機１０は、制御部１１と、記憶部１２と、操作部１３と、表示部１４と、通信部１５と、アンテナ１６と、音声処理部１７と、スピーカ１８と、マイクロホン１９とを備えている。
制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、携帯電話機１０の各部を制御する。ＲＯＭには、ＣＰＵが各種制御を実行するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵは、ＲＯＭや記憶部１２に記憶された制御プログラムに基づいて、ＲＡＭをワークエリアとして各種制御を行う。
【００１１】
記憶部１２は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）又はフラッシュメモリであり、制御部１１によって実行される処理の手順が記述されたプログラム等の各種情報が記憶されている。操作部１３は、例えば「０」から「９」までのテンキーや、電話番号等の発信を指示する発信ボタン等の各種ボタンを備えており、ユーザによる操作に応じた操作信号を制御部１１に供給する。制御部１１は、この操作信号に基づき、ユーザの操作によって指示された内容を判断して、その判断結果に応じた制御を行う。表示部１４は、例えば液晶ディスプレイや液晶駆動回路を備えており、制御部１１の制御に応じて各種情報を表示する。
【００１２】
通信部１５は、無線による送受信を行う。携帯電話機１０と他の電話機等とが通話可能な状態（通話状態）にあるときには、通信部１５は、図示せぬ携帯電話網の基地局から送信されてくる無線信号をアンテナ１６によって受信すると、これを復調し、復調して得られるデジタル形式の音声データを音声処理部１７に出力する。また、通信部１５は、音声処理部１７からデジタル形式の音声データを取得すると、これに変調及び周波数変換等を施して、アンテナ１６を介して無線信号を送信させる。なお、以下では、デジタル形式の音声データのことを、単に「音声データ」ということがあり、アナログ形式の音声信号を、単に「音声信号」ということがある。
【００１３】
音声処理部１７は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）や発振回路を備え、各種音声処理を行う。例えば、音声処理部１７は、通信部１５から供給される音声データに対し、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換及び増幅を施し、アナログ形式の音声信号をスピーカ１８に供給する。また、音声処理部１７は、マイクロホン１９から供給される音声信号に対し、増幅及びＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換を施してデジタル形式の音声データに変換し、変換した音声データを通信部１５に出力する。発振回路は、高調波発振器や増幅回路等からなり、音声処理部１７は発振回路により所定の周波数の発振を行う。
【００１４】
スピーカ１８は、音声処理部１７から供給された音声信号に応じて受話音等の音声を放音する放音手段である。マイクロホン１９は、例えばシリコンマイクであり、ユーザの話声等の音声を収音し、収音した音声を表す音声信号を音声処理部１７に出力する。このマイクロホン１９は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により製造された超小型・軽量のマイクロホンである。
【００１５】
ここで、マイクロホン１９の構成について説明する。図３は、マイクロホン１９の構成を示す分解斜視図であり、図４は、図３に示す切断線IV−IVで収音素子１９２を切断したときの断面を表した図である。
筐体１９１は、セラミックで箱型に成形されており、収音素子１９２及び信号処理回路１９３を収容する。収音素子１９２は、ダイアフラム１９２１、バックプレート１９２２、及び支持体１９２３を備えたコンデンサマイクロホンであり、いわゆるシリコンマイクである。ダイアフラム１９２１は、多結晶シリコン等の半導体膜であり、音を受けて振動する。ダイアフラム１９２１は、例えば円形であるが、円の一部を切除した形状等であってもよい。バックプレート１９２２は、支持体１９２３によって支持され、ダイアフラム１９２１に対して所定の間隔をもって対向するように固定して設けられている。バックプレート１９２２は、ダイアフラム１９２１と同様の半導体であり、ダイアフラム１９２１とは絶縁されている。バックプレート１９２２においても、その形状は例えば円形であるが、円の一部を切除した形状等であってもよい。ダイアフラム１９２１が音圧に応じた量だけ変位することにより、収音素子１９２の静電容量が変化する。すなわち、収音素子１９２は音圧を静電容量に変換する。信号処理回路１９３は、例えばアナログＬＳＩ（Large Scale integrated circuit）であり、収音素子１９２の静電容量の変化を電気信号に変換し、この電気信号を音声信号として音声処理部１７に出力する。すなわち、信号処理回路１９３は、ダイアフラム１９２１の振動により変化する、ダイアフラム１９２１とバックプレート１９２２との間の静電容量に応じた音声信号を生成する生成手段の一例である。上面部材１９４は、その表面が略正方形の金属からなる平面状の部材であり、筐体１９１の開口部を塞ぐようにして設けられている。上面部材１９４の一部に孔Ｐが設けられており、この孔Ｐを介して筐体１９１内部に伝搬する音を、マイクロホン１９は収音する。
【００１６】
以上の構成を有するマイクロホン１９は、超音波を放音可能なスピーカとしても機能し、制御部１１から供給される音声信号に応じてその放音を行う。具体的には、制御部１１が音声処理部１７により発振を行い、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１に超音波を放音させるための電気信号（以下、「超音波信号」という）を供給すると、ダイアフラム１９２１が超音波振動子となって振動し、その超音波信号に応じた超音波を放音する。
【００１７】
図５は、制御部１１及び音声処理部１７の機能を示したブロック図である。同図に示す各機能は、制御部１１及び音声処理部１７のハードウェア又はソフトウェアによって実現される。
発振部１７５は、超音波信号をマイクロホン１９に供給することにより、所定の参照音を放音させる放音制御を行う。発振部１７５は、発振回路によって所定の周波数ｆｏ（ここでは、４０ｋＨｚとする）で発振・増幅して超音波信号を生成し、生成した超音波信号をマイクロホン１９のダイアフラム１９２１に供給する。ダイアフラム１９２１は、供給された超音波信号に応じて振動し、超音波である参照音を放音する。
【００１８】
収音音声取得部１７１は、マイクロホン１９によって収音された音声を表す音声信号ＳＡを取得し、取得した音声信号ＳＡを測定部１７２に供給する。マイクロホン１９による収音は、マイクロホン１９（ダイアフラム１９２１）によって参照音が放音されないときに行われる。すなわち、発振部１７５によって上記放音制御が行われていない期間にマイクロホン１９により収音が行われ、収音音声取得部１７１は、その収音音声を表す音声信号ＳＡを取得する。
【００１９】
測定部１７２は、発振部１７５によって供給された音声信号に応じてマイクロホン１９のダイアフラム１９２１が振動して参照音が放音されてから、その参照音の反射音によりダイアフラム１９２１が振動してその反射音が収音されるまでの期間を測定し、その測定結果を判断部１７３に供給する。携帯電話機１０の受音領域３０がユーザの耳に当てられているときに放音された参照音の反射音の音声信号ＳＡを、収音音声取得部１７１が取得する場合、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１から放音された参照音は、送音領域４０の付近にあるユーザの口元を反射し、その反射音がマイクロホン１９により収音される。すなわち、測定部１７２は、ダイアフラム１９２１及びユーザ間における超音波の往復の伝搬時間を測定することになる。
【００２０】
判断部１７３は、測定部１７２から供給される測定結果に基づいてダイアフラム１９２１（すなわち、送音領域４０）及びユーザ間の距離Ｌを特定し、その距離Ｌが決められた範囲内に含まれるか否かを判断して、その判断結果を報知部１７４及び発振部１７５に供給する。ダイアフラム１９２１及びユーザ間の距離Ｌについては、判断部１７３は、超音波センサと同じ原理に基づき求めることができる。具体的には、参照音および反射音は超音波であり、その伝搬速度も既知であるから、伝搬速度と測定部１７２によって測定された期間とに基づいて距離Ｌを求めることができる。なお、伝搬時間のみを用いるのではなく、参照音および反射音の音波の位相差を参照するようにしてもよい。
判断部１７３は、特定した距離Ｌが距離Ｌ１以上、且つ距離Ｌ２以下であれば（Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２であれば）、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が決められた範囲内であると判断する。一方、判断部１７３は、特定した距離がＬ１を下回るか（Ｌ＜Ｌ１）、又はＬ２を上回っていれば（Ｌ＞Ｌ２）、距離Ｌが上記範囲内でないと判断する。
【００２１】
報知部１７４は、判断部１７３による判断結果をユーザに報知する。報知部１７４は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが決められた範囲内であると判断部１７３によって判断された場合には、スピーカ１８によってアラーム音を放音させ、距離Ｌが適切である旨の判断結果をユーザに報知する。報知部１７４は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが決められた範囲内でないと判断部１７３によって判断された場合には、アラーム音の放音を行わないことにより、距離Ｌが適切である旨の判断結果をユーザに報知する。
【００２２】
発振部１７５は、判断部１７３から供給された判断結果に基づいて放音制御を行う。発振部１７５は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが決められた範囲内でないと判断部１７３によって判断された場合には、継続してダイアフラム１９２１に参照音を放音させる。一方、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが決められた範囲内であると判断部１７３によって判断された場合には、発振部１７５は、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１による参照音の放音を停止させる。
【００２３】
（２）動作
以上の構成及び機能を有する携帯電話機１０の制御部１１が、ユーザが携帯電話機１０の位置や姿勢の調整するときに実行する動作について、図６に示すフローチャートに従って説明する。ここでは、携帯電話機１０が通話状態にあるときに、この動作を行う場合について説明する。
【００２４】
通話を開始するときに、ユーザは操作部１３を操作して通話を希望する相手の電話番号を入力する。そして、ユーザは発信ボタンを押下すると、通話に備えるために携帯電話機１０の受音領域３０に自身の耳に当てて、携帯電話機１０本体の位置や姿勢を調整する。
携帯電話機１０が通話状態になると、制御部１１は、ユーザが通話相手と通話するための制御（以下、「通話制御」という。）を行う（ステップＳ１）。具体的には、制御部１１は、通信部１５により受信した音声データに応じた音声をスピーカ１８に放音させるよう音声処理部１７を制御し、マイクロホン１９により収音した音声に応じた音声データを通信部１５から送信させる。このような通話制御を実行している期間において、制御部１１はマイクロホン１９によりユーザの話声等の音声を収音させている。この期間のことを以下では、「収音期間」と称する。この収音期間の長さは、予め設定された期間がＲＯＭに記憶され、制御部１１はこの期間だけ収音期間を継続する。
制御部１１は、所定の収音期間が経過するまでは、マイクロホン１９により収音した音声に基づき通話制御を行い（ステップＳ２；ＮＯ）、収音期間が完了したと判断すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。
【００２５】
収音期間が経過すると、制御部１１は、音声処理部１７により周波数ｆｏの発振を行って、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１に超音波信号を供給し、所定期間だけ超音波である参照音を放音させる（ステップＳ３）。これにより、マイクロホン１９はスピーカとして機能するようになり、ダイアフラム１９２１からは超音波である周波数ｆｏの参照音が放音される。
【００２６】
制御部１１は、発振を終了させると、マイクロホン１９によってその参照音の反射音を収音し、音声処理部１７によってその反射音を表す音声信号を取得する（ステップＳ４）。次いで、制御部１１は、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１により参照音が放音されてから、その参照音の反射音によりダイアフラム１９２１が振動してその反射音が収音されるまでの期間を測定する。そして、制御部１１は、測定した期間と、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の超音波（参照音及び反射音）の伝搬時間に基づき距離Ｌを特定する（ステップＳ５）。
【００２７】
そして、制御部１１は、距離Ｌが決められた範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ６）。ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が適切な場合とは、Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２の関係を満たし、ユーザの話声が明瞭にマイクロホン１９によって収音される場合をいう。例えば、距離ＬがＬ２を超えるくらいに大きいと、ユーザの口とマイクロホン１９とが離れすぎており、収音音声の音量（振幅）が小さくなりやすく、ユーザの話声が明瞭に収音されにくい。一方で、距離ＬがＬ１を下回るくらいに小さいと、ユーザの口に対する送音領域４０（マイクロホン１９）が適切な位置からずれており、マイクロホン１９によって放音された参照音が、例えばユーザの頬や顎等の部位によって遮断されて、制御部１１が、ユーザの口以外の部位との距離を特定した可能性が高いと考えられる。この場合、携帯電話機１０の位置や姿勢の調整が最適になされておらず、ユーザの話声も明瞭に収音されにくいといえる。このような知見に基づいて、距離Ｌについて、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が適切であるか否かの条件が予め決められており、製造段階でＲＯＭに記憶されている。
【００２８】
制御部１１は、ステップＳ６で「ＹＥＳ」と判断すると、スピーカ１８によってアラーム音を放音させて、距離Ｌが適切である旨を示す判断結果をユーザに報知する（ステップＳ７）。このアラーム音を聞いて、ユーザは距離Ｌが適切であると認識し、携帯電話機１０の位置や姿勢をそのまま維持して通話を行う。これにより、ユーザの話声は、明瞭にマイクロホン１９によって収音され、通話相手にとってもこの音声を聞き取りやすくすることができる。
以上のようにして、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整は完了したから、以降において、制御部１１は、通話状態を継続する限りはステップＳ１と同じ通話制御を行う。すなわち、制御部１１は収音期間を継続し、マイクロホン１９によってユーザの話声等の音声を収音させる。
【００２９】
制御部１１は、ステップＳ６で「ＮＯ」と判断すると、距離Ｌが適切でない旨を、スピーカ１８によりアラーム音を放音しないことによって報知する（ステップＳ８）。そして、制御部１１は、ステップＳ１に戻る。ステップＳ１に戻ると、制御部１１は、収音期間を開始して通話制御を行い、ユーザは再び通話相手と通話することができる。制御部１１は、収音期間が経過するまでは通話制御を行う。そして、収音期間が経過すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、上記と同様にして、制御部１１は上記処理ステップＳ３〜Ｓ８を実行する。このように、制御部１１は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが上記範囲内（Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２）に属するまで、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助けるために、処理ステップＳ１〜Ｓ８の制御を繰り返し行う。ユーザはアラーム音が聞こえないうちは、両者の距離Ｌが好ましくないと認識して、携帯電話機１０の位置や姿勢を調整する。
【００３０】
ところで、ステップＳ１→ステップＳ２：ＮＯ→ステップＳ１・・・が繰り返される期間を「収音期間」と称し、この収音期間では、マイクロホン１９は“収音”を行っていた。これに対し、ステップＳ３〜Ｓ９では、制御部１１は、マイクロホン１９を“超音波センサ”として用いて距離Ｌを特定し、両者の距離Ｌが適切であるか否かに応じた制御を行っていた。制御部１１がこの処理ステップＳ３〜Ｓ８を実行する期間のことを、以下では「距離特定期間」と称する。
【００３１】
図７は、「収音期間」及び「距離特定期間」の遷移の様子を説明する図である。同図において、横軸は時刻を表す。
図７に示すように、制御部１１は、所定の長さＴ１の収音期間においてマイクロホン１９によって収音を行う「通話制御」を行うと、その後、所定の長さＴ２の距離特定期間に、マイクロホン１９を超音波センサとして用いて距離Ｌを特定する。その後も、制御部１１は、収音期間及び距離特定期間を交互に繰り返し、それぞれの期間に応じた制御を行う。そして、時刻Ｔにおいて、制御部１１が、距離Ｌが適切であると判断すると、以降において、制御部１１は通話状態を継続する限りは収音期間を継続し、マイクロホン１９に収音させる通話制御を行う。このように、距離特定期間においては、制御部１１はマイクロホン１９を超音波センサとして用いているから、通話制御を行っていないことになる。しかしながら、超音波センサを用いた距離の検出期間を考えてみても、距離Ｌの特定に係る制御に要する距離特定期間は、収音期間に対して極めて短い微小期間で済むので（Ｔ２＜＜Ｔ１）、ユーザの通話の妨げになるようなことはない。よって、制御部１１は、ユーザの通話を妨げることなく、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助ける制御を行うことができる。
【００３２】
以上説明したように、携帯電話機１０は、自装置に内蔵されるマイクロホン１９を、通話状態のときにはユーザの話声を収音する“マイクロホン”として用い、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助ける動作を行うときには、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を特定するための“超音波センサ”として用いる。これにより、距離検出センサ等の構成部品を別途設けることなく、携帯電話機１０は、ユーザの話声を収音するマイクロホン１９を用いてユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を特定し、ユーザの話声が明瞭に収音されるように、ユーザに対して携帯電話機１０の位置や姿勢の修正を促すことができる。また、マイクロホン１９は小型且つ、軽量であるから、ユーザは重量感等の違和感をもつこともない。
【００３３】
（３）変形例
なお、上記実施形態を次のように変形してもよい。具体的には、例えば以下のような変形が挙げられる。これらの変形は、各々を適宜に組み合わせることも可能である。
（３−１）変形例１
上述した実施形態では、携帯電話機１０は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌのみに基づいて、両者の距離Ｌが適切であるか否かを判断していた。しかしながら、距離ＬがＬ１≦Ｌ≦Ｌ２という条件を満たしたとしても、ユーザの顔の他の部位との距離が偶然にこの条件を満たしてしまうことも考えられ、このような場合には、マイクロホン１９によりユーザの話声が明瞭に収音されないことがある。そこで、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を適切にするための精度を高めるために、携帯電話機１０の構成を以下のようにしてもよい。
【００３４】
例えば、携帯電話機１０が収音期間において収音した、ユーザの話声等の音声の振幅が閾値以上の場合にのみ、制御部１１は両者の距離Ｌが適切であると報知するようにしてもよい。上述したように、制御部１１が距離Ｌを特定していたのは、マイクロホン１９によって明瞭に音声が収音されるようにすることを目的したものであるから、仮に、収音音声の振幅（音量）が閾値よりも小さいと、ユーザの声がマイクロホン１９まで十分に届いておらず、明瞭に音声が収音されているとはいえない。そこで、制御部１１は、距離特定期間において特定した距離Ｌが所定範囲（Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２）に含まれ、且つ、収音期間において収音した音声の振幅が閾値以上である場合にのみ、距離Ｌが適切であると報知する。このようにすれば、さらに明瞭にマイクロホン１９によって音声が収音されやすくすることができる。この構成において、制御部１１は、ユーザの話声の音量に基づいた判断を行うから、マイクロホン１９によって収音された音声信号の周波数が可聴域に属し、且つ、その音声信号の振幅が閾値以上のときには、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が適切である旨を報知する。
なお、可聴域とは、ヒトが音として聴取可能な音波の周波数帯域をいい、非可聴域とは、可聴域でない周波数帯域をいう。一般に、可聴域と非可聴域には、個人差があり、一定でない。しかしながら、ここでは通話相手がユーザの話声を明瞭に聞き取ることができるような収音が行われればよいから、振幅を参照する周波数帯域が可聴域のどこかに含まれていればよい。よって、予め決めておいた周波数帯域を可聴域としてＲＯＭに記憶しておき、制御部１１はこの周波数帯域の振幅に基づいて上記判断を行えばよい。また、制御部１１は、複数の異なる周波数帯域の振幅に基づいて、上記判断を行ってもよい。
【００３５】
（３−２）変形例２
上述した実施形態では、携帯電話機１０の送音領域４０の位置に、マイクロホン１９を１つだけ内蔵させていたが、これと同じ複数のマイクロホンを携帯電話機１０の異なる位置に備るようにしてもよい。この場合、制御部１１は、複数のマイクロホンの各々について距離を特定し、特定した各位置の距離が、それらマイクロホン毎に決められた所定範囲内であるか否かに基づいて、距離Ｌが適切か否かを判断する。図８に、本体の前面の複数の位置にマイクロホン１９ａ〜１９ｆを設けた携帯電話機１０ａを示す。マイクロホン１９ａ〜１９ｆは、ユーザの頬や顎等の顔の各部位までの距離を特定するために設けられたものである。この場合も、マイクロホン１９と同様にして、携帯電話機１０ａの各位置にマイクロホンを内蔵させればよい。
【００３６】
制御部１１は、各マイクロホンからユーザの顔の各部位までの距離を特定し、それらの結果を総合的に判断して、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が適切であるか否かを判断する。人間の輪郭には個人差はあるものの、携帯電話機１０ａの位置や姿勢が適切に調整されていれば、各マイクロホンからユーザの顔の各部位までが個人個人で大きく異なることは少ないと考えられる。このような理由に基づき、制御部１１は、複数のマイクロホンのそれぞれによって特定した各位置における距離が、それら各位置毎に決められた範囲内であるか否かを判断する。そして、制御部１１は、特定した距離のうち、閾値以上の数の距離が所定範囲内に含まれていると判断した場合に、ユーザとダイアフラム１９２１（送音領域４０）間の距離が適切である旨の報知を行う。この場合において、制御部１１が、距離Ｌが適切である旨を報知するために、必ず範囲内に含まれているべきマイクロホンが決められていてもよく、距離Ｌが適切であるか否かの判断のための条件は、ここで述べたものに限定されない。これにより、より確実に、マイクロホン１９によってユーザの話声を明瞭に収音できるようにすることができる。なお、ここでは、６つのマイクロホン１９ａ〜１９ｆを携帯電話機１０ａに備える構成について説明したが、それよりも多くてもよいし、少なくてもよいのはもちろんである。
【００３７】
（３−３）変形例３
上述した実施形態では、通話状態のときに、制御部１１は、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助ける動作を実行していたが、この動作を実行する時期は、その他の時期であってもよい。例えば、制御部１１は、所定のボタンが押下されたことを契機に行ってもよい。この場合、ボタンの押下を表す操作信号を取得すると、制御部１１は、上述した処理ステップＳ１〜Ｓ８の順に実施形態と同様の制御を行う。ただし、携帯電話機１０が通話状態にない場合には、制御部１１は通話制御を行わなくてよいので、通話状態となるまでは距離特定期間に応じた制御（つまり、ステップＳ３〜Ｓ８）のみを行う。
【００３８】
また、上述した実施形態では、制御部１１はユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌを特定し、この距離Ｌが距離Ｌ１以上、且つ距離Ｌ２以下という範囲内に属するか否かに応じて、適切であるか否かを判断していた。これに対し、制御部１１は、距離Ｌを特定することなく、測定部１７２によって測定した期間に基づいて判断するようにしてもよい。というのも、超音波の伝搬速度はそれを伝搬する媒質（ここでは空気）によりほぼ決定付けられ、測定した期間が長ければ距離Ｌは大きいし、期間が短ければ距離Ｌは小さいからである。この場合、制御部１１は、測定した期間の長さが所定の範囲内に含まれていれば、距離Ｌが適切である旨を報知するし、その長さが所定の範囲内に含まれていなければ、距離Ｌが適切でない旨を報知する。
【００３９】
（３−４）変形例４
上述した実施形態では、通話状態のときに、制御部１１は、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助ける動作を実行していたが、この動作を実行する時期は、その他の時期であってもよい。例えば、制御部１１は、所定のボタンが押下されたことを契機に行ってもよい。この場合、ボタンの押下を表す操作信号を取得すると、制御部１１は、上述した処理ステップＳ１〜Ｓ８の順に実施形態と同様の制御を行う。ただし、携帯電話機１０が通話状態にない場合には、制御部１１は通話制御を行わなくてよいので、通話状態となるまでは距離特定期間に応じた制御のみを行うとよい。
【００４０】
（３−５）変形例５
上述した実施形態では、制御部１１は、スピーカ１８によってアラーム音を放音することにより距離Ｌが適切である旨をユーザに報知し、スピーカ１８によってアラーム音を放音しないことにより距離Ｌが適切でない旨をユーザに報知していた。このような判断結果の報知態様は、実施形態で述べた態様に限定されるものではない。
例えば、制御部１１は距離Ｌが適切でないときにアラーム音を継続して放音させ、距離Ｌが適切になるとアラーム音の放音を停止させてよい。また、制御部１１は、それぞれの判断結果に応じたアラーム音を放音させるようにしてもよいし、音の種類はいかなるものでもよい。また、制御部１１は、携帯電話機が有するバイブレーション機能を利用したり、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光により判断結果を報知してもよい。
【００４１】
また、実施形態では、距離Ｌが、Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２を満たす場合に、制御部１１は距離Ｌが適切であると判断していたが、例えば、距離Ｌが閾値以下であれば適切であると判断してもよく、その値は、必要に応じて適宜設定されるとよい。また、実施形態では、制御部１１は周波数ｆｏの発振を行い、超音波である参照音をマイクロホン１９によって放音させていたが、この周波数はいかなるものでもよく、距離Ｌを特定し得る周波数領域を用いることができる。
【００４２】
（３−６）変形例６
上述した実施形態では、携帯電話機に本発明の収音装置を適用した場合について説明したが、家庭用電話機、単体のマイクロホンやヘッドセット、トランシーバ等の収音を行う収受の収音装置に本発明を適用することができる。要するに、マイクロホン１９と同等の機能のマイクロホンを有し、そのマイクロホンのダイアフラムが振動して発生する音声を利用して、ユーザ及びダイアフラム間の距離を特定する構成を有する収音装置として機能するものであればよい。
【００４３】
また、上述した携帯電話機１０の制御部１１及び音声処理部１７が実現する各機能は、複数のプログラムの組み合わせによって実現され、又は、複数のハードウェア資源の協働によって実現され得る。また、プログラムにより各機能が実行される場合、そのプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）など）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録した状態で提供し得る。また、インターネットのようなネットワーク経由でダウンロードさせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】携帯電話機の外観を示した図である。
【図２】携帯電話機の構成を示すブロック図である。
【図３】マイクロホンの構成を示す分解斜視図である。
【図４】マイクロホンの構成を示す断面図である。
【図５】制御部及び音声処理部の機能を示したブロック図である。
【図６】制御部が実行する動作の手順を示したフローチャートである。
【図７】「収音期間」及び「距離特定期間」の遷移の様子を説明する図である。
【図８】携帯電話機の外観を示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０，１０ａ…携帯電話機、１１…制御部、１２…記憶部、１３…操作部、１４…表示部、１５…通信部、１６…アンテナ、１７…音声処理部、１７１…収音音声取得部、１７２…測定部、１７３…判断部、１７４…報知部、１７５…発振部、１８…スピーカ、１９…マイクロホン、１９１…筐体、１９２…収音素子、１９２１…ダイアフラム、１９２２…バックプレート、１９２３…支持体、１９３…信号処理回路、１９４…上面部材、３０…受音領域、４０…送音領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収音する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機を利用するユーザは、電話機本体を耳に当てながらその姿勢やその位置を調整するが、それを助けるための技術として特許文献１に開示されたものがある。特許文献１には、受話器とユーザの口との距離を検出し、その距離が大きく、ユーザの話声の収音音声が不明瞭になる場合に、受話器の位置や姿勢の修正を促すことが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１８８９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
携帯電話機に距離を検出するセンサ等の構成を備えると、装置全体の構成部品の数は必然的に増えてしまい、特に小型化・軽量化が重視されている携帯電話機において好ましくない。
そこで、本発明は、構成部品の数の増加を抑えつつ、ユーザの話声を明瞭に収音できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するため、本発明の第１の構成の収音装置は、ダイアフラムと、前記ダイアフラムと対向するように設けられたバックプレートと、前記ダイアフラムの振動により変化する前記ダイアフラムと前記バックプレートとの間の静電容量に応じた音声信号を生成する生成手段とを有するマイクロホンと、前記マイクロホンのダイアフラムに音声信号を供給して、所定の参照音を放音させる放音制御手段と、前記放音制御手段によって供給された音声信号に応じて前記マイクロホンのダイアフラムが振動して前記参照音が放音されてから、その参照音の反射音により当該ダイアフラムが振動して当該反射音が収音されるまでの期間を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された期間又は当該期間によって特定されるユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が、決められた範囲内であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段による判断結果を前記ユーザに報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【０００５】
本発明の第２の構成の収音装置は、第１の構成の収音装置において、前記報知手段は、前記測定された期間又は当該期間によって特定されるユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が前記範囲内であると前記判断手段によって判断された場合に、前記マイクロホンの生成手段によって生成された音声信号の周波数が可聴域に属し、且つ、当該音声信号の振幅が閾値以上のときには、ユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が適切である旨を報知することを特徴とする。
【０００６】
本発明の第３の構成の収音装置は、第１又は２の構成の収音装置において、複数の前記マイクロホンをそれぞれ異なる位置に備え、前記測定手段は、複数の前記マイクロホンの各々について前記期間を測定し、前記判断手段は、前記測定手段により測定された各々の期間、又はそれらの期間によって特定されるユーザ及び各々の前記マイクロホン間の距離が決められた範囲内であるか否かに基づいて前記判断を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明の携帯電話機は、第１〜３のいずれか１の構成の収音装置と、無線による送受信を行う通信手段と、放音手段と、前記通信手段により受信した音声データに応じた音を前記放音手段に放音させるとともに、前記マイクロホンにより生成された音声信号を音声データに変換し、当該音声データを、前記通信手段から送信させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、構成部品の数の増加を抑えつつ、ユーザの話声を明瞭に収音できるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下で述べる「携帯電話機」は、法令上の携帯電話機に限らず、これと同等の機能を有するＰＨＳ（Personal Handyphone System；登録商標）等の電話機も含み、ユーザが携帯可能で、無線通信を利用して送受信を行う電話機全体を指すものとする。
（１）構成
図１は、携帯電話機１０の外観を示した図である。
携帯電話機１０は、複数のボタンからなる操作部１３や、各種情報を表示する表示部１４を本体前面に有し、無線で他の通信機器との間でデータを遣り取りするためのアンテナ１６を有する。また、表示部１４の上方側には受音領域３０が設けられている。ユーザは、通話相手の話声等の音声を聴くときには、受音領域３０に自身の耳１００を当てる。携帯電話機１０の受音領域３０の位置には、後述するスピーカ１８が内蔵されており、ユーザは、スピーカ１８から外部空間に放音された音声を聞き取る。操作部１３の下方には送音領域４０が設けられている。送音領域４０の位置にはマイクロホン１９が内蔵されており、ユーザの話声等の音声は、孔ＨＭを介して携帯電話機１０内に伝搬し、マイクロホン１９により収音される。このようにしてマイクロホン１９により収音された音声は、相手方の電話機等に送られる。なお、携帯電話機１０を把持して、ユーザが受音領域３０に耳を当てるときには、送音領域４０はユーザの口元付近に位置する。
【００１０】
図２は、携帯電話機１０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、携帯電話機１０は、制御部１１と、記憶部１２と、操作部１３と、表示部１４と、通信部１５と、アンテナ１６と、音声処理部１７と、スピーカ１８と、マイクロホン１９とを備えている。
制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、携帯電話機１０の各部を制御する。ＲＯＭには、ＣＰＵが各種制御を実行するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵは、ＲＯＭや記憶部１２に記憶された制御プログラムに基づいて、ＲＡＭをワークエリアとして各種制御を行う。
【００１１】
記憶部１２は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）又はフラッシュメモリであり、制御部１１によって実行される処理の手順が記述されたプログラム等の各種情報が記憶されている。操作部１３は、例えば「０」から「９」までのテンキーや、電話番号等の発信を指示する発信ボタン等の各種ボタンを備えており、ユーザによる操作に応じた操作信号を制御部１１に供給する。制御部１１は、この操作信号に基づき、ユーザの操作によって指示された内容を判断して、その判断結果に応じた制御を行う。表示部１４は、例えば液晶ディスプレイや液晶駆動回路を備えており、制御部１１の制御に応じて各種情報を表示する。
【００１２】
通信部１５は、無線による送受信を行う。携帯電話機１０と他の電話機等とが通話可能な状態（通話状態）にあるときには、通信部１５は、図示せぬ携帯電話網の基地局から送信されてくる無線信号をアンテナ１６によって受信すると、これを復調し、復調して得られるデジタル形式の音声データを音声処理部１７に出力する。また、通信部１５は、音声処理部１７からデジタル形式の音声データを取得すると、これに変調及び周波数変換等を施して、アンテナ１６を介して無線信号を送信させる。なお、以下では、デジタル形式の音声データのことを、単に「音声データ」ということがあり、アナログ形式の音声信号を、単に「音声信号」ということがある。
【００１３】
音声処理部１７は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）や発振回路を備え、各種音声処理を行う。例えば、音声処理部１７は、通信部１５から供給される音声データに対し、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換及び増幅を施し、アナログ形式の音声信号をスピーカ１８に供給する。また、音声処理部１７は、マイクロホン１９から供給される音声信号に対し、増幅及びＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換を施してデジタル形式の音声データに変換し、変換した音声データを通信部１５に出力する。発振回路は、高調波発振器や増幅回路等からなり、音声処理部１７は発振回路により所定の周波数の発振を行う。
【００１４】
スピーカ１８は、音声処理部１７から供給された音声信号に応じて受話音等の音声を放音する放音手段である。マイクロホン１９は、例えばシリコンマイクであり、ユーザの話声等の音声を収音し、収音した音声を表す音声信号を音声処理部１７に出力する。このマイクロホン１９は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により製造された超小型・軽量のマイクロホンである。
【００１５】
ここで、マイクロホン１９の構成について説明する。図３は、マイクロホン１９の構成を示す分解斜視図であり、図４は、図３に示す切断線IV−IVで収音素子１９２を切断したときの断面を表した図である。
筐体１９１は、セラミックで箱型に成形されており、収音素子１９２及び信号処理回路１９３を収容する。収音素子１９２は、ダイアフラム１９２１、バックプレート１９２２、及び支持体１９２３を備えたコンデンサマイクロホンであり、いわゆるシリコンマイクである。ダイアフラム１９２１は、多結晶シリコン等の半導体膜であり、音を受けて振動する。ダイアフラム１９２１は、例えば円形であるが、円の一部を切除した形状等であってもよい。バックプレート１９２２は、支持体１９２３によって支持され、ダイアフラム１９２１に対して所定の間隔をもって対向するように固定して設けられている。バックプレート１９２２は、ダイアフラム１９２１と同様の半導体であり、ダイアフラム１９２１とは絶縁されている。バックプレート１９２２においても、その形状は例えば円形であるが、円の一部を切除した形状等であってもよい。ダイアフラム１９２１が音圧に応じた量だけ変位することにより、収音素子１９２の静電容量が変化する。すなわち、収音素子１９２は音圧を静電容量に変換する。信号処理回路１９３は、例えばアナログＬＳＩ（Large Scale integrated circuit）であり、収音素子１９２の静電容量の変化を電気信号に変換し、この電気信号を音声信号として音声処理部１７に出力する。すなわち、信号処理回路１９３は、ダイアフラム１９２１の振動により変化する、ダイアフラム１９２１とバックプレート１９２２との間の静電容量に応じた音声信号を生成する生成手段の一例である。上面部材１９４は、その表面が略正方形の金属からなる平面状の部材であり、筐体１９１の開口部を塞ぐようにして設けられている。上面部材１９４の一部に孔Ｐが設けられており、この孔Ｐを介して筐体１９１内部に伝搬する音を、マイクロホン１９は収音する。
【００１６】
以上の構成を有するマイクロホン１９は、超音波を放音可能なスピーカとしても機能し、制御部１１から供給される音声信号に応じてその放音を行う。具体的には、制御部１１が音声処理部１７により発振を行い、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１に超音波を放音させるための電気信号（以下、「超音波信号」という）を供給すると、ダイアフラム１９２１が超音波振動子となって振動し、その超音波信号に応じた超音波を放音する。
【００１７】
図５は、制御部１１及び音声処理部１７の機能を示したブロック図である。同図に示す各機能は、制御部１１及び音声処理部１７のハードウェア又はソフトウェアによって実現される。
発振部１７５は、超音波信号をマイクロホン１９に供給することにより、所定の参照音を放音させる放音制御を行う。発振部１７５は、発振回路によって所定の周波数ｆｏ（ここでは、４０ｋＨｚとする）で発振・増幅して超音波信号を生成し、生成した超音波信号をマイクロホン１９のダイアフラム１９２１に供給する。ダイアフラム１９２１は、供給された超音波信号に応じて振動し、超音波である参照音を放音する。
【００１８】
収音音声取得部１７１は、マイクロホン１９によって収音された音声を表す音声信号ＳＡを取得し、取得した音声信号ＳＡを測定部１７２に供給する。マイクロホン１９による収音は、マイクロホン１９（ダイアフラム１９２１）によって参照音が放音されないときに行われる。すなわち、発振部１７５によって上記放音制御が行われていない期間にマイクロホン１９により収音が行われ、収音音声取得部１７１は、その収音音声を表す音声信号ＳＡを取得する。
【００１９】
測定部１７２は、発振部１７５によって供給された音声信号に応じてマイクロホン１９のダイアフラム１９２１が振動して参照音が放音されてから、その参照音の反射音によりダイアフラム１９２１が振動してその反射音が収音されるまでの期間を測定し、その測定結果を判断部１７３に供給する。携帯電話機１０の受音領域３０がユーザの耳に当てられているときに放音された参照音の反射音の音声信号ＳＡを、収音音声取得部１７１が取得する場合、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１から放音された参照音は、送音領域４０の付近にあるユーザの口元を反射し、その反射音がマイクロホン１９により収音される。すなわち、測定部１７２は、ダイアフラム１９２１及びユーザ間における超音波の往復の伝搬時間を測定することになる。
【００２０】
判断部１７３は、測定部１７２から供給される測定結果に基づいてダイアフラム１９２１（すなわち、送音領域４０）及びユーザ間の距離Ｌを特定し、その距離Ｌが決められた範囲内に含まれるか否かを判断して、その判断結果を報知部１７４及び発振部１７５に供給する。ダイアフラム１９２１及びユーザ間の距離Ｌについては、判断部１７３は、超音波センサと同じ原理に基づき求めることができる。具体的には、参照音および反射音は超音波であり、その伝搬速度も既知であるから、伝搬速度と測定部１７２によって測定された期間とに基づいて距離Ｌを求めることができる。なお、伝搬時間のみを用いるのではなく、参照音および反射音の音波の位相差を参照するようにしてもよい。
判断部１７３は、特定した距離Ｌが距離Ｌ１以上、且つ距離Ｌ２以下であれば（Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２であれば）、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が決められた範囲内であると判断する。一方、判断部１７３は、特定した距離がＬ１を下回るか（Ｌ＜Ｌ１）、又はＬ２を上回っていれば（Ｌ＞Ｌ２）、距離Ｌが上記範囲内でないと判断する。
【００２１】
報知部１７４は、判断部１７３による判断結果をユーザに報知する。報知部１７４は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが決められた範囲内であると判断部１７３によって判断された場合には、スピーカ１８によってアラーム音を放音させ、距離Ｌが適切である旨の判断結果をユーザに報知する。報知部１７４は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが決められた範囲内でないと判断部１７３によって判断された場合には、アラーム音の放音を行わないことにより、距離Ｌが適切である旨の判断結果をユーザに報知する。
【００２２】
発振部１７５は、判断部１７３から供給された判断結果に基づいて放音制御を行う。発振部１７５は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが決められた範囲内でないと判断部１７３によって判断された場合には、継続してダイアフラム１９２１に参照音を放音させる。一方、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが決められた範囲内であると判断部１７３によって判断された場合には、発振部１７５は、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１による参照音の放音を停止させる。
【００２３】
（２）動作
以上の構成及び機能を有する携帯電話機１０の制御部１１が、ユーザが携帯電話機１０の位置や姿勢の調整するときに実行する動作について、図６に示すフローチャートに従って説明する。ここでは、携帯電話機１０が通話状態にあるときに、この動作を行う場合について説明する。
【００２４】
通話を開始するときに、ユーザは操作部１３を操作して通話を希望する相手の電話番号を入力する。そして、ユーザは発信ボタンを押下すると、通話に備えるために携帯電話機１０の受音領域３０に自身の耳に当てて、携帯電話機１０本体の位置や姿勢を調整する。
携帯電話機１０が通話状態になると、制御部１１は、ユーザが通話相手と通話するための制御（以下、「通話制御」という。）を行う（ステップＳ１）。具体的には、制御部１１は、通信部１５により受信した音声データに応じた音声をスピーカ１８に放音させるよう音声処理部１７を制御し、マイクロホン１９により収音した音声に応じた音声データを通信部１５から送信させる。このような通話制御を実行している期間において、制御部１１はマイクロホン１９によりユーザの話声等の音声を収音させている。この期間のことを以下では、「収音期間」と称する。この収音期間の長さは、予め設定された期間がＲＯＭに記憶され、制御部１１はこの期間だけ収音期間を継続する。
制御部１１は、所定の収音期間が経過するまでは、マイクロホン１９により収音した音声に基づき通話制御を行い（ステップＳ２；ＮＯ）、収音期間が完了したと判断すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。
【００２５】
収音期間が経過すると、制御部１１は、音声処理部１７により周波数ｆｏの発振を行って、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１に超音波信号を供給し、所定期間だけ超音波である参照音を放音させる（ステップＳ３）。これにより、マイクロホン１９はスピーカとして機能するようになり、ダイアフラム１９２１からは超音波である周波数ｆｏの参照音が放音される。
【００２６】
制御部１１は、発振を終了させると、マイクロホン１９によってその参照音の反射音を収音し、音声処理部１７によってその反射音を表す音声信号を取得する（ステップＳ４）。次いで、制御部１１は、マイクロホン１９のダイアフラム１９２１により参照音が放音されてから、その参照音の反射音によりダイアフラム１９２１が振動してその反射音が収音されるまでの期間を測定する。そして、制御部１１は、測定した期間と、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の超音波（参照音及び反射音）の伝搬時間に基づき距離Ｌを特定する（ステップＳ５）。
【００２７】
そして、制御部１１は、距離Ｌが決められた範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ６）。ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が適切な場合とは、Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２の関係を満たし、ユーザの話声が明瞭にマイクロホン１９によって収音される場合をいう。例えば、距離ＬがＬ２を超えるくらいに大きいと、ユーザの口とマイクロホン１９とが離れすぎており、収音音声の音量（振幅）が小さくなりやすく、ユーザの話声が明瞭に収音されにくい。一方で、距離ＬがＬ１を下回るくらいに小さいと、ユーザの口に対する送音領域４０（マイクロホン１９）が適切な位置からずれており、マイクロホン１９によって放音された参照音が、例えばユーザの頬や顎等の部位によって遮断されて、制御部１１が、ユーザの口以外の部位との距離を特定した可能性が高いと考えられる。この場合、携帯電話機１０の位置や姿勢の調整が最適になされておらず、ユーザの話声も明瞭に収音されにくいといえる。このような知見に基づいて、距離Ｌについて、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が適切であるか否かの条件が予め決められており、製造段階でＲＯＭに記憶されている。
【００２８】
制御部１１は、ステップＳ６で「ＹＥＳ」と判断すると、スピーカ１８によってアラーム音を放音させて、距離Ｌが適切である旨を示す判断結果をユーザに報知する（ステップＳ７）。このアラーム音を聞いて、ユーザは距離Ｌが適切であると認識し、携帯電話機１０の位置や姿勢をそのまま維持して通話を行う。これにより、ユーザの話声は、明瞭にマイクロホン１９によって収音され、通話相手にとってもこの音声を聞き取りやすくすることができる。
以上のようにして、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整は完了したから、以降において、制御部１１は、通話状態を継続する限りはステップＳ１と同じ通話制御を行う。すなわち、制御部１１は収音期間を継続し、マイクロホン１９によってユーザの話声等の音声を収音させる。
【００２９】
制御部１１は、ステップＳ６で「ＮＯ」と判断すると、距離Ｌが適切でない旨を、スピーカ１８によりアラーム音を放音しないことによって報知する（ステップＳ８）。そして、制御部１１は、ステップＳ１に戻る。ステップＳ１に戻ると、制御部１１は、収音期間を開始して通話制御を行い、ユーザは再び通話相手と通話することができる。制御部１１は、収音期間が経過するまでは通話制御を行う。そして、収音期間が経過すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、上記と同様にして、制御部１１は上記処理ステップＳ３〜Ｓ８を実行する。このように、制御部１１は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌが上記範囲内（Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２）に属するまで、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助けるために、処理ステップＳ１〜Ｓ８の制御を繰り返し行う。ユーザはアラーム音が聞こえないうちは、両者の距離Ｌが好ましくないと認識して、携帯電話機１０の位置や姿勢を調整する。
【００３０】
ところで、ステップＳ１→ステップＳ２：ＮＯ→ステップＳ１・・・が繰り返される期間を「収音期間」と称し、この収音期間では、マイクロホン１９は“収音”を行っていた。これに対し、ステップＳ３〜Ｓ９では、制御部１１は、マイクロホン１９を“超音波センサ”として用いて距離Ｌを特定し、両者の距離Ｌが適切であるか否かに応じた制御を行っていた。制御部１１がこの処理ステップＳ３〜Ｓ８を実行する期間のことを、以下では「距離特定期間」と称する。
【００３１】
図７は、「収音期間」及び「距離特定期間」の遷移の様子を説明する図である。同図において、横軸は時刻を表す。
図７に示すように、制御部１１は、所定の長さＴ１の収音期間においてマイクロホン１９によって収音を行う「通話制御」を行うと、その後、所定の長さＴ２の距離特定期間に、マイクロホン１９を超音波センサとして用いて距離Ｌを特定する。その後も、制御部１１は、収音期間及び距離特定期間を交互に繰り返し、それぞれの期間に応じた制御を行う。そして、時刻Ｔにおいて、制御部１１が、距離Ｌが適切であると判断すると、以降において、制御部１１は通話状態を継続する限りは収音期間を継続し、マイクロホン１９に収音させる通話制御を行う。このように、距離特定期間においては、制御部１１はマイクロホン１９を超音波センサとして用いているから、通話制御を行っていないことになる。しかしながら、超音波センサを用いた距離の検出期間を考えてみても、距離Ｌの特定に係る制御に要する距離特定期間は、収音期間に対して極めて短い微小期間で済むので（Ｔ２＜＜Ｔ１）、ユーザの通話の妨げになるようなことはない。よって、制御部１１は、ユーザの通話を妨げることなく、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助ける制御を行うことができる。
【００３２】
以上説明したように、携帯電話機１０は、自装置に内蔵されるマイクロホン１９を、通話状態のときにはユーザの話声を収音する“マイクロホン”として用い、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助ける動作を行うときには、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を特定するための“超音波センサ”として用いる。これにより、距離検出センサ等の構成部品を別途設けることなく、携帯電話機１０は、ユーザの話声を収音するマイクロホン１９を用いてユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を特定し、ユーザの話声が明瞭に収音されるように、ユーザに対して携帯電話機１０の位置や姿勢の修正を促すことができる。また、マイクロホン１９は小型且つ、軽量であるから、ユーザは重量感等の違和感をもつこともない。
【００３３】
（３）変形例
なお、上記実施形態を次のように変形してもよい。具体的には、例えば以下のような変形が挙げられる。これらの変形は、各々を適宜に組み合わせることも可能である。
（３−１）変形例１
上述した実施形態では、携帯電話機１０は、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌのみに基づいて、両者の距離Ｌが適切であるか否かを判断していた。しかしながら、距離ＬがＬ１≦Ｌ≦Ｌ２という条件を満たしたとしても、ユーザの顔の他の部位との距離が偶然にこの条件を満たしてしまうことも考えられ、このような場合には、マイクロホン１９によりユーザの話声が明瞭に収音されないことがある。そこで、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離を適切にするための精度を高めるために、携帯電話機１０の構成を以下のようにしてもよい。
【００３４】
例えば、携帯電話機１０が収音期間において収音した、ユーザの話声等の音声の振幅が閾値以上の場合にのみ、制御部１１は両者の距離Ｌが適切であると報知するようにしてもよい。上述したように、制御部１１が距離Ｌを特定していたのは、マイクロホン１９によって明瞭に音声が収音されるようにすることを目的したものであるから、仮に、収音音声の振幅（音量）が閾値よりも小さいと、ユーザの声がマイクロホン１９まで十分に届いておらず、明瞭に音声が収音されているとはいえない。そこで、制御部１１は、距離特定期間において特定した距離Ｌが所定範囲（Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２）に含まれ、且つ、収音期間において収音した音声の振幅が閾値以上である場合にのみ、距離Ｌが適切であると報知する。このようにすれば、さらに明瞭にマイクロホン１９によって音声が収音されやすくすることができる。この構成において、制御部１１は、ユーザの話声の音量に基づいた判断を行うから、マイクロホン１９によって収音された音声信号の周波数が可聴域に属し、且つ、その音声信号の振幅が閾値以上のときには、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が適切である旨を報知する。
なお、可聴域とは、ヒトが音として聴取可能な音波の周波数帯域をいい、非可聴域とは、可聴域でない周波数帯域をいう。一般に、可聴域と非可聴域には、個人差があり、一定でない。しかしながら、ここでは通話相手がユーザの話声を明瞭に聞き取ることができるような収音が行われればよいから、振幅を参照する周波数帯域が可聴域のどこかに含まれていればよい。よって、予め決めておいた周波数帯域を可聴域としてＲＯＭに記憶しておき、制御部１１はこの周波数帯域の振幅に基づいて上記判断を行えばよい。また、制御部１１は、複数の異なる周波数帯域の振幅に基づいて、上記判断を行ってもよい。
【００３５】
（３−２）変形例２
上述した実施形態では、携帯電話機１０の送音領域４０の位置に、マイクロホン１９を１つだけ内蔵させていたが、これと同じ複数のマイクロホンを携帯電話機１０の異なる位置に備るようにしてもよい。この場合、制御部１１は、複数のマイクロホンの各々について距離を特定し、特定した各位置の距離が、それらマイクロホン毎に決められた所定範囲内であるか否かに基づいて、距離Ｌが適切か否かを判断する。図８に、本体の前面の複数の位置にマイクロホン１９ａ〜１９ｆを設けた携帯電話機１０ａを示す。マイクロホン１９ａ〜１９ｆは、ユーザの頬や顎等の顔の各部位までの距離を特定するために設けられたものである。この場合も、マイクロホン１９と同様にして、携帯電話機１０ａの各位置にマイクロホンを内蔵させればよい。
【００３６】
制御部１１は、各マイクロホンからユーザの顔の各部位までの距離を特定し、それらの結果を総合的に判断して、ユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離が適切であるか否かを判断する。人間の輪郭には個人差はあるものの、携帯電話機１０ａの位置や姿勢が適切に調整されていれば、各マイクロホンからユーザの顔の各部位までが個人個人で大きく異なることは少ないと考えられる。このような理由に基づき、制御部１１は、複数のマイクロホンのそれぞれによって特定した各位置における距離が、それら各位置毎に決められた範囲内であるか否かを判断する。そして、制御部１１は、特定した距離のうち、閾値以上の数の距離が所定範囲内に含まれていると判断した場合に、ユーザとダイアフラム１９２１（送音領域４０）間の距離が適切である旨の報知を行う。この場合において、制御部１１が、距離Ｌが適切である旨を報知するために、必ず範囲内に含まれているべきマイクロホンが決められていてもよく、距離Ｌが適切であるか否かの判断のための条件は、ここで述べたものに限定されない。これにより、より確実に、マイクロホン１９によってユーザの話声を明瞭に収音できるようにすることができる。なお、ここでは、６つのマイクロホン１９ａ〜１９ｆを携帯電話機１０ａに備える構成について説明したが、それよりも多くてもよいし、少なくてもよいのはもちろんである。
【００３７】
（３−３）変形例３
上述した実施形態では、通話状態のときに、制御部１１は、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助ける動作を実行していたが、この動作を実行する時期は、その他の時期であってもよい。例えば、制御部１１は、所定のボタンが押下されたことを契機に行ってもよい。この場合、ボタンの押下を表す操作信号を取得すると、制御部１１は、上述した処理ステップＳ１〜Ｓ８の順に実施形態と同様の制御を行う。ただし、携帯電話機１０が通話状態にない場合には、制御部１１は通話制御を行わなくてよいので、通話状態となるまでは距離特定期間に応じた制御（つまり、ステップＳ３〜Ｓ８）のみを行う。
【００３８】
また、上述した実施形態では、制御部１１はユーザ及びダイアフラム１９２１間の距離Ｌを特定し、この距離Ｌが距離Ｌ１以上、且つ距離Ｌ２以下という範囲内に属するか否かに応じて、適切であるか否かを判断していた。これに対し、制御部１１は、距離Ｌを特定することなく、測定部１７２によって測定した期間に基づいて判断するようにしてもよい。というのも、超音波の伝搬速度はそれを伝搬する媒質（ここでは空気）によりほぼ決定付けられ、測定した期間が長ければ距離Ｌは大きいし、期間が短ければ距離Ｌは小さいからである。この場合、制御部１１は、測定した期間の長さが所定の範囲内に含まれていれば、距離Ｌが適切である旨を報知するし、その長さが所定の範囲内に含まれていなければ、距離Ｌが適切でない旨を報知する。
【００３９】
（３−４）変形例４
上述した実施形態では、通話状態のときに、制御部１１は、ユーザによる携帯電話機１０の位置や姿勢の調整を助ける動作を実行していたが、この動作を実行する時期は、その他の時期であってもよい。例えば、制御部１１は、所定のボタンが押下されたことを契機に行ってもよい。この場合、ボタンの押下を表す操作信号を取得すると、制御部１１は、上述した処理ステップＳ１〜Ｓ８の順に実施形態と同様の制御を行う。ただし、携帯電話機１０が通話状態にない場合には、制御部１１は通話制御を行わなくてよいので、通話状態となるまでは距離特定期間に応じた制御のみを行うとよい。
【００４０】
（３−５）変形例５
上述した実施形態では、制御部１１は、スピーカ１８によってアラーム音を放音することにより距離Ｌが適切である旨をユーザに報知し、スピーカ１８によってアラーム音を放音しないことにより距離Ｌが適切でない旨をユーザに報知していた。このような判断結果の報知態様は、実施形態で述べた態様に限定されるものではない。
例えば、制御部１１は距離Ｌが適切でないときにアラーム音を継続して放音させ、距離Ｌが適切になるとアラーム音の放音を停止させてよい。また、制御部１１は、それぞれの判断結果に応じたアラーム音を放音させるようにしてもよいし、音の種類はいかなるものでもよい。また、制御部１１は、携帯電話機が有するバイブレーション機能を利用したり、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光により判断結果を報知してもよい。
【００４１】
また、実施形態では、距離Ｌが、Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２を満たす場合に、制御部１１は距離Ｌが適切であると判断していたが、例えば、距離Ｌが閾値以下であれば適切であると判断してもよく、その値は、必要に応じて適宜設定されるとよい。また、実施形態では、制御部１１は周波数ｆｏの発振を行い、超音波である参照音をマイクロホン１９によって放音させていたが、この周波数はいかなるものでもよく、距離Ｌを特定し得る周波数領域を用いることができる。
【００４２】
（３−６）変形例６
上述した実施形態では、携帯電話機に本発明の収音装置を適用した場合について説明したが、家庭用電話機、単体のマイクロホンやヘッドセット、トランシーバ等の収音を行う収受の収音装置に本発明を適用することができる。要するに、マイクロホン１９と同等の機能のマイクロホンを有し、そのマイクロホンのダイアフラムが振動して発生する音声を利用して、ユーザ及びダイアフラム間の距離を特定する構成を有する収音装置として機能するものであればよい。
【００４３】
また、上述した携帯電話機１０の制御部１１及び音声処理部１７が実現する各機能は、複数のプログラムの組み合わせによって実現され、又は、複数のハードウェア資源の協働によって実現され得る。また、プログラムにより各機能が実行される場合、そのプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）など）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録した状態で提供し得る。また、インターネットのようなネットワーク経由でダウンロードさせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】携帯電話機の外観を示した図である。
【図２】携帯電話機の構成を示すブロック図である。
【図３】マイクロホンの構成を示す分解斜視図である。
【図４】マイクロホンの構成を示す断面図である。
【図５】制御部及び音声処理部の機能を示したブロック図である。
【図６】制御部が実行する動作の手順を示したフローチャートである。
【図７】「収音期間」及び「距離特定期間」の遷移の様子を説明する図である。
【図８】携帯電話機の外観を示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０，１０ａ…携帯電話機、１１…制御部、１２…記憶部、１３…操作部、１４…表示部、１５…通信部、１６…アンテナ、１７…音声処理部、１７１…収音音声取得部、１７２…測定部、１７３…判断部、１７４…報知部、１７５…発振部、１８…スピーカ、１９…マイクロホン、１９１…筐体、１９２…収音素子、１９２１…ダイアフラム、１９２２…バックプレート、１９２３…支持体、１９３…信号処理回路、１９４…上面部材、３０…受音領域、４０…送音領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアフラムと、前記ダイアフラムと対向するように設けられたバックプレートと、前記ダイアフラムの振動により変化する前記ダイアフラムと前記バックプレートとの間の静電容量に応じた音声信号を生成する生成手段とを有するマイクロホンと、
前記マイクロホンのダイアフラムに音声信号を供給して、所定の参照音を放音させる放音制御手段と、
前記放音制御手段によって供給された音声信号に応じて前記マイクロホンのダイアフラムが振動して前記参照音が放音されてから、その参照音の反射音により当該ダイアフラムが振動して当該反射音が収音されるまでの期間を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された期間又は当該期間によって特定されるユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が、決められた範囲内であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段による判断結果を前記ユーザに報知する報知手段と
を備えることを特徴とする収音装置。
【請求項２】
前記報知手段は、前記測定された期間又は当該期間によって特定されるユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が前記範囲内であると前記判断手段によって判断された場合に、前記マイクロホンの生成手段によって生成された音声信号の周波数が可聴域に属し、且つ、当該音声信号の振幅が閾値以上のときには、ユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が適切である旨を報知することを特徴とする請求項１に記載の収音装置。
【請求項３】
複数の前記マイクロホンをそれぞれ異なる位置に備え、
前記測定手段は、複数の前記マイクロホンの各々について前記期間を測定し、
前記判断手段は、前記測定手段により測定された各々の期間、又はそれらの期間によって特定されるユーザ及び各々の前記マイクロホン間の距離が決められた範囲内であるか否かに基づいて前記判断を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の収音装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の収音装置と、
無線による送受信を行う通信手段と、
放音手段と、
前記通信手段により受信した音声データに応じた音を前記放音手段に放音させるとともに、前記マイクロホンにより生成された音声信号を音声データに変換し、当該音声データを、前記通信手段から送信させる制御手段と
を備えることを特徴とする携帯電話機。
【請求項１】
ダイアフラムと、前記ダイアフラムと対向するように設けられたバックプレートと、前記ダイアフラムの振動により変化する前記ダイアフラムと前記バックプレートとの間の静電容量に応じた音声信号を生成する生成手段とを有するマイクロホンと、
前記マイクロホンのダイアフラムに音声信号を供給して、所定の参照音を放音させる放音制御手段と、
前記放音制御手段によって供給された音声信号に応じて前記マイクロホンのダイアフラムが振動して前記参照音が放音されてから、その参照音の反射音により当該ダイアフラムが振動して当該反射音が収音されるまでの期間を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された期間又は当該期間によって特定されるユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が、決められた範囲内であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段による判断結果を前記ユーザに報知する報知手段と
を備えることを特徴とする収音装置。
【請求項２】
前記報知手段は、前記測定された期間又は当該期間によって特定されるユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が前記範囲内であると前記判断手段によって判断された場合に、前記マイクロホンの生成手段によって生成された音声信号の周波数が可聴域に属し、且つ、当該音声信号の振幅が閾値以上のときには、ユーザ及び前記ダイアフラム間の距離が適切である旨を報知することを特徴とする請求項１に記載の収音装置。
【請求項３】
複数の前記マイクロホンをそれぞれ異なる位置に備え、
前記測定手段は、複数の前記マイクロホンの各々について前記期間を測定し、
前記判断手段は、前記測定手段により測定された各々の期間、又はそれらの期間によって特定されるユーザ及び各々の前記マイクロホン間の距離が決められた範囲内であるか否かに基づいて前記判断を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の収音装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の収音装置と、
無線による送受信を行う通信手段と、
放音手段と、
前記通信手段により受信した音声データに応じた音を前記放音手段に放音させるとともに、前記マイクロホンにより生成された音声信号を音声データに変換し、当該音声データを、前記通信手段から送信させる制御手段と
を備えることを特徴とする携帯電話機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−８７８９１（Ｐ２０１０−８７８９１Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５５３８４（Ｐ２００８−２５５３８４）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]