説明

受音装置および携帯電話機

【課題】ユーザの耳穴とスピーカが設けられた領域とが所定の位置関係にあるか否かを従来よりも正確に判断する。
【解決手段】携帯電話機は、ユーザの耳が当てられる位置の近傍にあるスピーカによって参照音を放音し(S2)、ユーザの耳によって反射された音を、上記位置のスピーカ付近に設けられたマイクロホンで収音し、その反射音に基づいて、ユーザの耳穴とスピーカとの位置関係が適切であるか否かを判断して(S3〜S6)、ユーザに報知する(S7)。ユーザは、自身の耳穴とスピーカとの位置関係が適切でなければ携帯電話機の位置や本体の姿勢を調整する。携帯電話機は、スピーカから放音した参照音の反射音に基づいてユーザの耳穴とスピーカとが所定の位置関係にあるか否かを判断するから、耳以外の人体部分との位置関係を判断することもなく、位置関係について誤った判断を行ってしまうこともない。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ユーザによるレシーバの利用を助けるための技術に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯電話機を利用するユーザは、レシーバ(スピーカ)に自身の耳を当てる際に、そこからの音声を聴き取りやすいように、携帯電話機の姿勢や受話器の位置を調整したりする。しかしながら、自身の耳に対するスピーカの位置や電話機本体の姿勢をどのように調整するのが最適であるかを、ユーザが即座に判断することは難しく、この調整動作に手間取ってしまうことがある。ユーザがスピーカに自身の耳を当てるときの動作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】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】
特許文献1の記載の技術では、ユーザの耳とスピーカとの位置関係が適切であるか否かを判断する際に、スピーカから人体までの距離にしか着目していないので、例えば耳以外の人体部分がスピーカに近い位置にある場合であっても、耳とスピーカとの位置関係が適切である、というような誤った判断を行ってしまう可能性がある。
そこで、本発明は、ユーザの耳穴とスピーカが設けられた領域とが所定の位置関係にあるか否かを従来よりも正確に判断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の構成の受音装置は、ユーザの耳が当てられる受音領域に設けられた放音手段と、前記受音領域に設けられた収音手段と、前記放音手段に所定の参照音を放音させる放音制御手段と、前記放音手段により放音された前記参照音の反射音を前記収音手段が収音したときに、収音された当該反射音の特徴に基づき、前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係に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の構成の受音装置は、上記第1の構成の受音装置において、前記判断手段は、前記放音手段により放音される前記参照音における所定の周波数成分の音圧に対して、前記収音手段により収音される前記反射音における前記所定の周波数成分の音圧が小さく、且つその差が閾値以上である場合には、前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係にあると判断することを特徴とする。
【0006】
本発明の第3の構成の受音装置は、上記第1又は2の構成の受音装置において、前記判断手段は、前記放音手段により放音される前記参照音の振幅に対して、前記収音手段が収音した前記反射音の振幅が小さく、且つその差が閾値以上である場合には、前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係にあると判断することを特徴とする。
【0007】
本発明の第4の構成の受音装置は、上記第1〜3のいずれか1の構成の受音装置において、前記報知手段は、前記判断手段によって前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係にないと判断された場合には、前記放音手段によって前記参照音を継続して放音させ、前記判断手段によって前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係にあると判断された場合には、前記放音手段による前記参照音の放音を停止するよう前記放音制御手段を制御することを特徴とする。
【0008】
本発明の第5の構成の携帯電話機は、上記第1〜4のいずれか1の構成の受音装置と、無線による送受信を行う通信手段と、前記収音手段とは異なる収音手段であって、前記受音領域以外の領域に設けられた第2の収音手段と、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よう前記放音制御手段を制御し、前記第2の収音手段により収音した音に応じた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】
【0009】
本発明によれば、ユーザの耳穴とスピーカが設けられた領域とが所定の位置関係にあるか否かを従来よりも正確に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
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を前面に有するとともに、また、他の通信機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。この受音領域30には、図1に示す位置の筐体内部にスピーカ18が設けられており、ユーザはこのスピーカ18近傍に耳を当てることになる。ユーザは、スピーカ18により放音され、携帯電話機10の筐体に設けられた複数の孔を介して伝搬する音声を聞き取ることになる。また、受音領域30には、図1に示す位置の筐体内部に調整用マイクロホン20が設けられ、調整用マイクロホン20は、上記複数の孔とは別の孔を介して伝搬する外部音を収音する。調整用マイクロホン20について詳しくは後述する。また、操作部13の下方側には送音領域40が設けられ、ユーザが携帯電話機10を利用するときには、送音領域40はユーザの口元近くに位置する。この送音領域40には、携帯電話機10の筐体内部に通話用マイクロホン19が設けられている。ユーザの発話音等の音声は、この通話用マイクロホン19によって収音され、相手方の電話機等へと送られる。
【0011】
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、通話用マイクロホン19と、調整用マイクロホン20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。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、発信ボタン等を備えており、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通信手段である。携帯電話機10が通話中の動作をするときには、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からユーザの発話音等を表すデジタル形式の音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。これ以外にも、通信部15はデータ通信に関わる各種データを送受信するための制御を行う。なお、以下では、デジタル形式の音データのことを、単に「音データ」といい、アナログ形式の音信号を、単に「音信号」ということがある。
【0013】
音声処理部17は、例えばDSP(Digital Signal Processor)であり、各種音声処理を行う。例えば、音声処理部17は、通信部15から供給される音データに対し、D/A(デジタル/アナログ)変換及び増幅処理を施し、アナログ形式の音信号をスピーカ18に供給する。また、音声処理部17は、通話用マイクロホン19から供給される音信号に対し、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データに変換し、通信部15に出力する。スピーカ18は、ユーザの耳が当てられる受音領域30に設けられた放音手段であり、供給された音信号に応じて受話音等の音声を放音する。通話用マイクロホン19は、送音領域40に設けられ、携帯電話機10のユーザの送話音声等の音声を収音し、収音した音を表す音信号を音声処理部17に出力する。調整用マイクロホン20は、例えばシリコンマイクであり、受音領域30に設けられた収音手段である。調整用マイクロホン20は、収音した音を表す音信号を制御部11に出力する。
なお、通話用マイクロホン19は調整用マイクロホン20とは異なる収音手段であって、受音領域30以外の領域である送音領域40に設けられた第2の収音手段である。
【0014】
ここで、シリコンマイクである調整用マイクロホン20の構造について説明する。図3は、調整用マイクロホン20の構成を示す分解斜視図である。
筐体201は、セラミック製の箱型をなしており、収音素子202及び信号処理回路203を収容する。収音素子202は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により製造された超小型のマイクロホンである。収音素子202は、振動板として機能する柔軟なシリコン膜211と、硬い背面電極212とを備え、シリコン膜211が音圧に応じた量だけ変位することにより、音圧を静電容量に変換する。信号処理回路203は、例えばアナログLSI(Large Scale integrated circuit)であり、収音素子202の静電容量の変化を電気信号に変換し、この電気信号を音信号として音声処理部17に出力する。上面部材204は、金属からなる平面状の部材であり、筐体201の開口部を塞ぐように設けられている。上面部材204の一部に孔Pが設けられており、この孔Pを介して筐体201内部に伝搬する音を、収音素子202は収音する。
以上の構成を備える調整用マイクロホン20の寸法は、およそ数ミリ以下であり、極めて小型であるとともに、軽量である。
【0015】
図4は、図1に示す携帯電話機10の受音領域30を、切断線IV−IVで切断したときの断面を表した図である。同図に示すように、受音領域30は、携帯電話機10において、ユーザの耳が当てられるとともに、スピーカ18及び調整用マイクロホン20が設けられた領域である。
図4に示すように、受音領域30において、電子回路等が設けられる基板301上に、スピーカ18及び調整用マイクロホン20が設けられ、携帯電話機10の筐体302が、これらスピーカ18及び調整用マイクロホン20の周囲を囲むようにして設けられている。スピーカ18によって放音された音は、複数の孔HSを介して外部空間に伝搬し、ユーザの耳100側へ伝搬する。一方、ユーザの耳100側から到来する音は、孔HMを介して受音領域30内に伝搬し、調整用マイクロホン20は、この孔HMを介して伝搬してきた音を収音する。ユーザの耳100側から到来する音は、具体的には、ユーザの耳100が受音領域30に当てられているときにスピーカ18によって放音された音のうち、耳100が反射した反射音である。
【0016】
また、受音領域30において、スピーカ18が収容される空間と、調整用マイクロホン20が収容される空間とは、筐体302及び仕切部303によって隔絶されている。仕切部303は、受音領域30にユーザの耳100が接触されるようにして当てられたときに、スピーカ18によって放音された音が、直接、調整用マイクロホン20に収音されないようにするために設けられている。このような構成とする理由については後述するが、仕切部303を設けることにより、調整用マイクロホン20は、スピーカ18によって放音されて受音領域30の外部へ伝搬した音のうち、ユーザの耳100側から到来する反射音のみを収音することになる。なお、仕切部303は、筐体302の一部を構成していてもよいし、遮音材等の他の部材によって構成されていてもよい。
【0017】
ところで、携帯電話機10を利用するユーザが自身の耳100を受音領域30に当てるときには、受音領域30からの音声が聴き取りやすいように、携帯電話機10の位置や、電話機本体の姿勢を調整する。調整用マイクロホン20は、携帯電話機10がユーザによるこの調整動作を容易にするために行う制御に用いられるものである。この制御のことを、以下では、「耳位置調整制御」という。携帯電話機10では、制御部11及び音声処理部17の協働により、調整用マイクロホン20によって収音した音に基づいて、耳位置調整制御を行う。
【0018】
図5は、耳位置調整制御時における制御部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。
放音制御部174は、放音指示を取得すると、所定の参照音を放音させるための放音制御信号をスピーカ18に供給し、スピーカ18に参照音を放音させる。ここでは、放音制御部174は、例えば、短い拍の音を所定間隔を空けながら連続して放音する、パルス音のような特徴の参照音を、スピーカ18に放音させる。参照音は、その音の特徴として、図6(a)に示すような周波数特性FGを有するものであり、周波数特性FGを表すデータは、製造段階で予めROM又は記憶部12に記憶されている。この参照音の周波数特性や音量については、ユーザの耳障りとならないように決められている。なお、参照音の放音指示は、ユーザの耳100が受音領域30に当てられている状態のときに放音制御部174に供給される。
【0019】
収音音声取得部171は、調整用マイクロホン20によって収音された音を表す音信号SAを取得し、取得した音信号SAをデジタル形式の音データSDに変換して、収音音声解析部172に供給する。上述したように、放音制御部174は、ユーザの耳100が受音領域30に当てられている状態で参照音を放音するから、収音音声取得部171は、参照音が耳100を反射し、調整用マイクロホン20によって収音された反射音を表す音信号SAを取得する。
【0020】
収音音声解析部172は、音データSDを解析して、調整用マイクロホン20によって収音された反射音の周波数特性を求め、求めた周波数特性を判断部173に供給する。ここでは、収音音声解析部172は、図6(b)に示す周波数特性FRを求め、この周波数特性FRを表すデータを判断部173に供給する。
【0021】
判断部173は、スピーカ18により放音された参照音の反射音を調整用マイクロホン20が収音したときに、その反射音の特徴に基づき、ユーザの耳穴と受音領域30とが所定の位置関係にあるか否かを判断して、その判断結果を放音制御部174に供給する。図6(a),(b)に示すように、スピーカ18が放音する参照音の周波数特性FGと、調整用マイクロホン20が収音した反射音の周波数特性FRとは異なっており、判断部173は、この差異に基づいて両者の位置関係を判断する。ここでの“所定の位置関係”は、携帯電話機10の受音領域30と、ユーザの耳穴との位置関係が適切である場合の両者の位置関係のことであり、例えば、耳穴から或る距離の範囲内に受音領域30が含まれる場合に、位置関係が適切であるとする。一方、ユーザの耳穴との位置関係が適切でない場合には、両者の位置関係は所定の位置関係にないということである。
【0022】
放音制御部174は、スピーカ18に放音制御信号を供給し、判断部173によってユーザの耳穴と受音領域30とが所定の位置関係にないと判断された場合には、スピーカ18によって参照音を継続して放音させ、判断部173によってユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係にあると判断された場合には、スピーカ18による参照音の放音を停止させる。ここでは、放音制御部174は、取得した判断結果をユーザに報知する報知手段として機能する。
以上が、耳位置調整制御に関わる制御部11及び音声処理部17の機能の説明である。
【0023】
ここで、参照音の周波数特性FGと、参照音が耳100を反射した反射音の周波数特性FRとに基づき、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切であるか否かを判断することができる理由について、図7を参照しつつ説明する。
図7は、耳100の構造を模式的に表した図である。同図に示すように、耳100は、受音領域30が接触する耳介110、鼓膜130までの音の伝搬経路となる外耳道120、及びユーザが音を認識するための鼓膜130からなる。なお、本実施形態におけるユーザの耳100における耳穴は、図7に示す外耳道120である。
受音領域30に耳100が当てられると、受音領域30は耳介110に接触された状態となる。このとき、携帯電話機10と耳100とによって形成される空間は一種の音響空間となり、受音領域30から放音された参照音は、外耳道120を介して鼓膜130に伝搬する。鼓膜130に参照音が伝搬すると、その音圧により鼓膜130は振動させられる。ユーザ(人間)は、この鼓膜130の振動によって、耳100で聞いた音を認識する。このとき、参照音の音エネルギーの一部が、鼓膜130を振動させるための振動エネルギーとして消費される。音圧による鼓膜130の振幅が大きいほど、ユーザは聞いた音を認識しやすいから、参照音の音エネルギーのうち、鼓膜130を振動させるための振動エネルギーとして消費された音エネルギーが大きいほど、ユーザは受音領域30からの音を明瞭に聞き取りやすいということである。この場合、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係は適切である。位置関係が適切である場合には、耳100に対する受音領域30の位置や、携帯電話機10本体の姿勢が良好に調整されている。
【0024】
ところで、上記のようにして鼓膜130に伝搬する参照音の他に、耳100を伝搬する参照音の一部は、耳介110や外耳道120の周囲の内壁等を反射し、反射音として携帯電話機10の受音領域30に戻る。調整用マイクロホン20は、このようにして耳100から受音領域30に戻ってきた反射音を収音する。耳100を反射して受音領域30に戻る反射音の音エネルギーは、振動エネルギーとして消費された量に応じて、参照音の音エネルギーよりも小さくなる。したがって、図6(a)に示す参照音の周波数特性FGと、同図(b)に示す反射音の周波数特性FRとを比較した場合、鼓膜130の振動に影響しやすい周波数成分の音圧にあっては、周波数特性FGに対して周波数特性FRの方が小さくなる。よって、図6に示す周波数成分foのように、音圧の差がかなり大きい周波数成分が存在するのである。一方、鼓膜130の振動に影響しにくい周波数域にあっては、周波数特性FGと周波数特性FRとで音圧の差異はさほど大きくない。なお、全周波数域において、周波数特性FGの音圧に対して周波数特性FRの音圧が小さくなっているのは、耳介110や外耳道120を介して耳100以外の部位にも伝搬することで音のエネルギーが失われたことによるものであるが、この度合いはユーザの耳穴と受音領域30との位置関係によらず、大きな差異はないと考えられる。
【0025】
上記とは反対に、耳100に対する受音領域30の位置や、携帯電話機10本体の姿勢が良好に調整されていない場合、つまり、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切でない場合、参照音の音エネルギーのうち、鼓膜130を振動させるための振動エネルギーとして消費されるエネルギーは小さく、ユーザは受音領域30からの音を明瞭に聞き取ることが難しい。このとき、参照音にあっては、鼓膜130まで到達することなく、耳介110や、鼓膜130に達するまでの外耳道120の周囲の内壁によって反射されやすい。よって、音エネルギーが振動エネルギーとして消費される量は、位置関係が適切である場合と比べて小さく、受音領域30に対して近い位置の耳100の部位においても参照音が受音領域30に反射されやすい。このような理由から、位置関係が適切である場合と比べれば、受音領域30に戻る反射音を表す音エネルギーは大きくなる。この場合、位置関係が適切でない場合には、調整用マイクロホン20によって収音される反射音の周波数特性において、周波数成分foにおける音圧は、図6(b)の場合ほど低下しない。
【0026】
以上述べたように、鼓膜130の振動に影響しやすい反射音の周波数成分foの音圧にあっては、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切であるか否かに応じて異なる。このような理由から、携帯電話機10は、所定の周波数域における周波数成分foの音圧の差異に基づいて、ユーザの耳穴と受音領域30とが、適切な位置関係(所定の位置関係)にあるか否かを判断する。
なお、上記の音圧の低下量に対する閾値や、鼓膜130の振動に影響を与えやすい周波数成分(周波数域)は、耳100や外耳道120の周囲の内壁の性質に依存するから、予め実験的に求められた値が用いられるとよい。ただし、外耳110の形状や寸法等には個人差があるから、あらゆるユーザ適用可能なように、統計的に求められた値が用いられることが好ましい。
【0027】
(2)動作
次に、携帯電話機10が「耳位置調整制御」を行うときの動作について、図8のフローチャートに従って説明する。
まず、通話を開始するときに、ユーザは操作部13を操作して相手先の電話番号を入力する。そして、電話番号の入力が終わると、ユーザは発信ボタンを押下する。制御部11は、発信ボタンが押下されたことを示す操作信号を操作部13から取得すると、「耳位置調整制御」を開始する(ステップS1;YES)。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を自身の耳100に当てる動作を行うから、制御部11は、発信ボタンの押下を契機として耳位置調整制御を開始する。
【0028】
まず、制御部11は音声処理部17に放音指示を供給し、スピーカ18によって所定の参照音を放音する(ステップS2)。これにより、スピーカ18から参照音が放音されるので、ユーザはこの参照音を聞きながら、スピーカの位置や電話機本体の姿勢を調整する動作を開始する。制御部11は、参照音の放音を行うとともに、調整用マイクロホン20によって耳100からの反射音を収音し(ステップS3)、音声処理部17によってその反射音を表す音信号を取得する(ステップS4)。そして、制御部11は、取得した音信号を音声処理部17によって解析し、反射音の周波数特性FRを求める(ステップS5)。そして、制御部11は、音声処理部17により求められた、反射音の周波数特性FR(図6(b))の所定の周波数成分foの音圧が、参照音の同周波数域の周波数特性FGの周波数成分の音圧に対して閾値以上小さいか否かを判断する(ステップS6)。なお、本実施形態では、「A」に対して「B」が小さく、且つその差が閾値以上であることを「BがAよりも閾値以上小さい」と称することがある。
【0029】
ステップS6において、制御部11は、反射音の周波数成分foの音圧が、参照音の周波数特性FGの同じ周波数域の周波数成分の音圧に対して閾値以上小さくないと判断すると(ステップS6;NO)、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切でなく、所定の位置関係にないと判断する。そして、制御部11は、この判断結果に従ってステップS2に戻り、ユーザへの報知の一形態として、スピーカ18による参照音の放音を継続させる。これにより、制御部11は、判断した位置関係が所定の位置関係にあるかをユーザに報知したことになる。そして、ユーザは、参照音が放音され続けているのを聞いて、自身の耳100に対する受音領域30の位置や、携帯電話機10本体の姿勢を再調整する動作を行う。
【0030】
ステップS6において、制御部11は、反射音の周波数成分foの音圧が、参照音の周波数特性FGの同じ周波数域の周波数成分の音圧に対して閾値以上小さいと判断すると(ステップS6;YES)、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切であり、所定の位置関係にあると判断して、ステップS7に進む。そして、制御部11は、スピーカ18によって参照音の放音を停止するよう音声処理部17を制御し、ユーザに位置関係が適切である旨を報知する(ステップS7)。この後、制御部11は、通話を開始するために、通信部15及びアンテナ16を介して電話番号を発信する。通話が開始されると、制御部11は、携帯電話機10の通話中における制御を行う。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をスピーカ18に放音させるよう音声処理部17を制御し、通話用マイクロホン19により収音した音に応じた音声データを通信部15から送信させる。
ユーザは、参照音が停止されたことを知ると、位置関係が適切であることを認識し、耳100に対する携帯電話機10の位置や姿勢を維持したまま、通話開始するまで待機する。そして、通話が開始されると、ユーザは、通話中においてこの姿勢を概ね維持する限り、受音領域30からの音声を聞き取りやすい状態で通話を続けることができる。
【0031】
以上説明した実施形態によれば、携帯電話機10は、スピーカ18によって放音される参照音のうち、耳100によって反射され、調整用マイクロホン20により収音される反射音に基づいて、ユーザの耳穴と受音領域30とが所定の位置関係にあるか否かを判断し、その判断結果をユーザに報知する。この報知により、ユーザは、耳穴と受音領域30との位置関係が適切であるか否かを認識し、位置関係が適切でなければ携帯電話機10の位置や本体の姿勢を再調整し、位置関係が適切であればその状態を維持する。
携帯電話機10が備える調整用マイクロホン20は小型、且つ軽量なものでよいから、ユーザは重量感等の違和感をもつこともないし、携帯電話機10の装置構成や制御内容も簡素なもので済むので、一般的な構成の携帯電話機に本発明を適用することも容易である。また、携帯電話機10は、受音領域30から放音した参照音の反射音に基づいて、ユーザの耳穴と受音領域30とが所定の位置関係にあるか否かを判断するから、耳以外の人体部分との位置関係を判断することもなく、位置関係について誤った判断を行ってしまうこともない。よって、ユーザの耳穴とスピーカが設けられた領域とが所定の位置関係にあるか否かを従来よりも正確に判断することができる。
【0032】
(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、参照音の周波数特性と反射音の周波数特性とに基づいて、鼓膜130の振動に影響しやすい周波数成分foの音圧の差により、ユーザ耳穴と受音領域30との位置関係が適切であるか否かを判断していた。これに対し、携帯電話機10は、参照音の振幅と反射音の振幅とに基づいて、両者が所定の位置関係にあるか否かを判断するようにしてもよい。この場合、反射音の振幅が、その反射音の特徴である。
実施形態において、参照音と反射音との周波数特性を比較していたのは、鼓膜130の振動に用いられる振動エネルギーの消費によって、参照音の音エネルギーが小さくなるため、所定の周波数成分の音圧が低下するという理由に基づくものであった。これと同様の理由により、反射音の振幅も、振動エネルギーの消費によって参照音の振幅に対して小さくなる。そこで、本変形例では、ステップS5,6において、制御部11は、スピーカ18により放音される参照音の振幅に対して、調整用マイクロホン20が収音した反射音の振幅が閾値以上小さい場合には、十分な音エネルギーが鼓膜130まで達したとして、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切であると判断する。その一方で、参照音の振幅に対して反射音の振幅が閾値以上小さくない場合には、反射音の音エネルギーが大きく、十分な音エネルギーが鼓膜130に達していないとして、制御部11は、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切でないと判断する。この構成においても、位置関係が適切な場合における反射音の振幅の減衰量を実験的に求めておき、携帯電話機10に対して製造段階でこれに応じた閾値が設定されている。
また、制御部11は、実施形態で述べたような所定周波数成分の音圧の低下量と、反射音の振幅の減衰量との両方に基づいて、位置関係の判断を行うようにしてもよい。この場合、例えば、制御部11は、両方の結果により位置関係が適切である条件を満たしていると判断した場合に、位置関係が適切であると判断しても良いし、いずれか一方が位置関係が適切である条件を満たしていると判断した場合に、位置関係が適切であると判断しても良い。
【0033】
また、参照音の周波数特性や振幅が既知であれば、どのような音であっても、携帯電話機10は、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切であるか否かを判断することができる。制御部11及び音声処理部17は、周波数特性や振幅に特徴を持つ参照音と、その参照音が耳100を反射した反射音との差に基づいて位置関係を判断するから、周波数特性や振幅がどのような特徴であってもよいのである。また、参照音を表す音信号と、反射音を表す音信号との差異に基づいて、制御部11は位置関係を判断するから、参照音は、必ずしも人間が聞き取ることのできる可聴領域の音である必要はない。
【0034】
また、参照音を表す音信号として、理想的なインパルスを近似した、周期の極めて短いパルス信号を意味するインパルス信号を用いてもよい。携帯電話機10及び耳100からなる空間は、実施形態でも述べたように参照音及び反射音が伝搬する一種の音響空間とみなすことができる。よって、インパルス信号を用いた音響特性の測定と同等の原理により、参照音を表す音信号としてインパルス信号を用いることが効果的なのである。つまり、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係に応じて反射音の周波数特性(音響特性)は異なるから、制御部11は、位置関係が適切な場合の周波数特性をROM又は記憶部12に記憶しておき、これと、耳位置調整制御時において求めた反射音(インパルス応答)の周波数特性とを比較し、その両者の周波数特性の一致度に基づいて、両者の位置関係が適切であるか否かを判断する。制御部11は、一致度が閾値以上に高ければ、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係は適切であると判断する。ここでの一致度の判断手法は、周知の手法を用いればよい。
このように、インパルス信号を用いることで、以下のようなメリットがある。インパルス信号は広帯域の周波数成分を持っているため、測定周波数ごとに音源を切り替えることなしに測定でき、耳位置調整制御に要する時間を短縮することができる。また、反射音を表すインパルス応答からは、残響時間以外にも明瞭度や音の大きさなどに対応した音響特性も同時に求められるから、位置関係の判断の高精度化の効果を得ることができる。また、インパルス信号に代えて、インパルスの時間軸を引き延ばした信号であるTSP(Time Stretched Pulse)を用いてもよい。
【0035】
(3−2)変形例2
上述した実施形態では、制御部11は、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切でないと判断すれば、スピーカ18による参照音の放音を継続し、受音領域30と耳100との位置関係が適切であると判断すれば、参照音の放音を停止するよう音声処理部17を制御していた。これに対し、制御部11が、ユーザに両者の位置関係の判断結果を報知する形態はこれに限定されるものではない。
例えば、制御部11は、位置関係が適切でないと判断したときに、「受話器の位置が合っていません。」というような音声案内を定期的にスピーカ18によって放音して報知し、位置関係が適切であると判断すると、「調整が完了しました。」という音声案内を放音して、ユーザに位置関係が適切であるか否かを報知するようにしてもよい。このように、制御部11は、位置関係が適切な場合にも適切でない場合にも、判断した位置関係を音声によりユーザに報知してもよい。また、制御部11は、アラームや、音声以外のバイブレータ機能等によって、判断した位置関係をユーザに報知するような制御を行ってもよい。
【0036】
(3−3)変形例3
上述した実施形態では、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切である場合の周波数特性FGは、製造段階で予めROM又は記憶部12に記憶されるものであったが、ユーザ自身がこの周波数特性を携帯電話機10に対して登録する構成としてもよい。
この場合、携帯電話機10は「登録モード」という動作モードを有し、ユーザにより登録モードとして動作することが指示されると、制御部11は、実施形態と同じようにしてスピーカ18により参照音を放音する。ユーザは受音領域30に耳を当て、参照音が聴こえやすいように、受音領域30の位置や携帯電話機10本体の姿勢を調整する。そして、ユーザは、参照音が聞こえやすいと判断すると、例えば携帯電話機10に設けられた所定の決定ボタンを押下する。制御部11は、この決定ボタンが押下されたことを示す操作信号を取得すると、そのタイミングで調整用マイクロホン20によって反射音を収音する。そして、制御部11は、この反射音を表す音信号を解析して周波数特性を求め、この周波数特性を、記憶部12に記憶(登録)しておく。そして、以降の耳位置調整制御時においては、制御部11は、登録モードで登録した周波数特性と、制御時において収音した反射音の周波数特性とに基づいて、ユーザの耳穴と受音領域30との位置関係が適切であるか否かを判断する。
ユーザの耳の形状や寸法には個人差があるため、位置関係が適切である場合であっても、この位置関係に応じて音圧に差が生じやすい周波数成分(周波数域)がユーザによって微妙に違うことも考えられる。これに対し、本変形例の構成によれば、ユーザ毎に位置関係が適切な場合の周波数特性を登録することができるから、ユーザは、受音領域30からの音声をより聞き取りやすい条件で、携帯電話機10の位置や姿勢の調整動作を行うことができるようになる。
【0037】
(3−4)変形例4
上述した実施形態では、発信ボタンが押下されたときに、制御部11は耳位置調整制御を開始したが、例えば、制御実行を指示する所定のボタンが押下されたことを契機にしてもよく、その態様はいかなるものでもよい。
また、携帯電話機10は、耳位置調整制御が完了してから、電話番号の発信を行っていたが、電話番号の発信中に耳位置調整制御を行ってもよい。電話番号の発信時においては、携帯電話機10は、交換機へ電話番号を伝達するために、番号と対応したパルス信号や、DTMF(Dual Tone Multi Frequency)信号等の周波数信号を送信する。そこで、携帯電話機10はこの周波数信号を参照音として、耳位置調整制御を行ってもよい。これらの信号はその周波数成分や音量は既知であるし、携帯電話機10は通話を開始するまでの期間だけ耳位置調整制御を行うから、携帯電話機10の位置や姿勢を調整するために別の時間を要しなくて済む。
【0038】
(3−5)変形例5
上述した実施形態では、携帯電話機10のユーザの耳穴と受音領域30との位置関係を調整するものであったが、携帯電話機のヘッドセットや、家庭用電話機、ヘッドフォン、トランシーバ等の受音機能を有する装置(受音装置)に本発明を適用することもできる。要するに、音が放音される受音領域(スピーカ)を有し、そこにユーザが耳を当てて、音を聞き取るという構成の受音装置であれば、実施形態と同様にして耳位置調整制御を行うことにより、同等の効果を得ることができる。
上述した実施形態では、放音手段としてのスピーカ18を、耳位置調整制御用と通話用とで共用していたが、これらを別々に設けてもよい。
また、上述した実施形態では、受音領域30に調整用マイクロホン20を1つだけ設けていたが、複数設けるようにしてもよい。調整用マイクロホン20を複数設けるようにすれば、各マイクロホンの位置が違うから、収音した反射音の周波数特性においても各々のマイクロホンの解析結果に差異が生じる。よって、制御部11は、各マイクロホンによって収音した反射音と、位置関係が適切な場合の各マイクロホンに対する反射音とに基づいて耳位置調整制御を行うようにすれば、ユーザは、より高精度に受音領域30からの音声を聞き取りやすい条件で、携帯電話機10の位置や姿勢の調整動作を行うことができるようになる。
【0039】
(3−6)変形例6
上述した実施形態における携帯電話機10の制御部11や音声処理部17によって実行される制御プログラムは、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。
さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【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】調整用マイクロホンの構成を示す分解斜視図である。
【図4】図1に示す携帯電話機の受音領域を、切断線IV−IVで切断したときの断面を表した図である。
【図5】制御部及び音声処理部の機能を示す図である。
【図6】参照音の周波数特性、及び参照音が耳を反射した反射音の周波数特性の一例を示した図である。
【図7】耳の内部構造を模式的に表した図である。
【図8】制御部が実行する処理の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【0041】
10…携帯電話機、100…耳、11…制御部、110…耳介、12…記憶部、120…外耳道、13…操作部、130…鼓膜、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…収音音声解析部、173…判断部、174…放音制御部、18…スピーカ、19…通話用マイクロホン、20…調整用マイクロホン、201,302…筐体、202…収音素子、211…シリコン膜、212…背面電極、203…信号処理回路、204…上面部材、30…受音領域、301…基板、303…仕切部、40…送音領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ユーザの耳が当てられる受音領域に設けられた放音手段と、
前記受音領域に設けられた収音手段と、
前記放音手段に所定の参照音を放音させる放音制御手段と、
前記放音手段により放音された前記参照音の反射音を前記収音手段が収音したときに、収音された当該反射音の特徴に基づき、前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係に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受音装置。
【請求項2】
前記判断手段は、前記放音手段により放音される前記参照音における所定の周波数成分の音圧に対して、前記収音手段により収音される前記反射音における前記所定の周波数成分の音圧が小さく、且つその差が閾値以上である場合には、前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係にあると判断する
ことを特徴とする請求項1に記載の受音装置。
【請求項3】
前記判断手段は、前記放音手段により放音される前記参照音の振幅に対して、前記収音手段が収音した前記反射音の振幅が小さく、且つその差が閾値以上である場合には、前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係にあると判断することを特徴とする請求項1又は2に記載の受音装置。
【請求項4】
前記報知手段は、
前記判断手段によって前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係にないと判断された場合には、前記放音手段によって前記参照音を継続して放音させるよう前記放音制御手段を制御し、
前記判断手段によって前記ユーザの耳穴と前記受音領域とが所定の位置関係にあると判断された場合には、前記放音手段による前記参照音の放音を停止するよう前記放音制御手段を制御する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の受音装置。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の受音装置と、
無線による送受信を行う通信手段と、
前記収音手段とは異なる収音手段であって、前記受音領域以外の領域に設けられた第2の収音手段と、
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、前記第2の収音手段により収音した音に応じた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】
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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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