JP2010087889A - 受音装置および携帯電話機 - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】図８

Description

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。

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。
特開２００３−１８８９５７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

携帯電話機の外観を示した図である。 携帯電話機の構成を示すブロック図である。 調整用マイクロホンの構成を示す分解斜視図である。 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。 制御部及び音声処理部の機能を示す図である。 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。 耳の内部構造を模式的に表した図である。 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

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

Claims (5)

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。
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。
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。
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。
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。

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