JP2007124073A - オーディオ入出力装置および入出力機能切り替え方法 - Google Patents

オーディオ入出力装置および入出力機能切り替え方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 小型携帯ＩＴ端末において一つのオーディオジャックによって種々のオーディオ機器の動作をサポートできるオーディオ入出力装置および入出力機能の切り替え方法を提供すること。
【解決手段】 ４極タイプのオーディオジャック２０を用い、接地を含めた一般的な３極の信号箇所には、従来から存在するイヤホンマイク機能（マイク一入力、スピーカー一出力）を提供し、更に４極目に相当する箇所に高騒音下音声認識用マイク入力の機能を割り当て、接続されるオーディオ機器の必要性に応じてその機能を有効化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一つのオーディオジャックによって種々のオーディオ機器の動作をサポートするオーディオ入出力装置および入出力機能の切り替え方法に関し、例えば、小型携帯ＩＴ端末に適用し得るものである。
昨今、音声認識技術の向上により、端末には音声を入力するためのマイク入力機能と、音声認識した結果を利用者へ返答するためのスピーカー出力機能を兼ね備える必要が生じている。
また、音声の入力においては、高騒音環境下で入力された音声を精度良く認識させるため、音声を採取するマイクと、周辺雑音を採取するマイクと、２系統のマイク入力を必要とするソリューションが存在し、これは音声認識の利用シーンにおいて今後注目されていくと考えられている。
この様な音声認識ソリューションおよび利用シーンにおいて、端末に求められるオーディオの入出力機能は、マイク入力として２系統、スピーカー出力として最低１系統が必須となる。
この場合、物理的に大きなサイズであるノートパソコンなどの場合には、ステレオヘッドホン出力、ステレオマイク入力といった各々の入出力機能のインタフェースと、その回路を搭載することが可能である。
なお、参考となる先行技術文献としては以下の特許文献１及び特許文献２がある。
特開２００１−１９５１００号公報 特開２００２−００８７９８号公報
しかしながら、従来、小型携帯ＩＴ端末に代表されるＰＤＡなどでは、複数のジャックインタフェースを搭載することが物理的に難しく、一般的にはヘッドホンもしくは、イヤホンマイクといった単一のインタフェースのみが搭載されている。さらに、高騒音環境下でも精度良く音声認識を行うため、ＩＴ端末には音声を採取するためのマイク入力機能と、周辺雑音を採取するマイク入力機能と、さらには音声認識した結果を利用者へ返答するためのスピーカー出力機能を兼ね備えた複数のオーディオジャックインタフェースを提供するとなると、端末のサイズが大きくなるという課題を抱えるため、一つのオーディオジャックによって種々のオーディオ機器の動作をサポートする必要性が生じる。
この場合、ＧＮＤ（接地）も含めるとＩＴ端末のオーディオインターフェースには４極の異なる電気信号を提供する必要が生じ、これに適応するためには既に商品化されている４極のオーディオジャックを採用することで機能の実現は可能である。
しかしながら、この４極のオーディオジャックを採用した小型ＩＴ端末であっても、高騒音環境下で精度良く音声認識を行うためのヘッドセット以外の一般的な３極のオーディオ機器や、特殊な信号を配備した４極のオーディオ機器が接続されることも想定する必要があり、この様な場合であっても、基本的な音の入出力機能が損なわれない様にする必要がある。
また、高騒音環境下でも精度良く音声認識を行うためのヘッドセットは、当然のことながら高騒音環境下で使用されるものであるので、一般的なオーディオ機器と同じ音の出力ボリュームで使用すると、いくら音の発生源が耳元にあっても周囲の騒音によって聞き取りにくくなることがあり、該ヘッドセットを使う時と、一般的なオーディオ機器を使う時で、音の出力ボリュームを都度手動で設定しなおすことも生じている。
したがって、本発明の目的は、ＰＤＡ等の小型携帯ＩＴ端末において一つのオーディオジャックによって種々のオーディオ機器の動作をサポートできるオーディオ入出力装置および入出力機能切り替え方法を提供することである。
また本発明の他の目的は、高騒音環境下においてもその都度接続されたオーディオ機器に合わせて出力ボリュームを設定することができるオーディオ入出力装置および入出力機能切り替え方法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。
本発明に係るオーディオ入出力装置は、ヘッドセットのプラグが接続され、音声入力、外部ノイズ入力、及び入力された音声を返答するためのスピーカー出力を含む４極のオーディオインターフェースと、前記ヘッドセットの種類を認識する検出ピンを有する４極オーディオジャックと、
前記外部ノイズ入力からの第４極信号の入力接続/切断を行う切り替えスイッチと、
前記切り替えスイッチを制御する制御手段と、
それぞれ前記音声入力、前記外部ノイズ入力、及び前記スピーカー出力に対応する音声入力端子、外部ノイズ入力端子、及びスピーカー出力端子を有するオーディオＣＯＤＥＣを備え、
前記オーディオＣＯＤＥＣは、前記検出ピンからのヘッドセット認識信号を受け、オーディオＣＯＤＥＣ内部で制御する出力ボリュームを予め決められた範囲で上げるための処理を行うことを特徴とする。
本発明に係る入出力機能切り替え方法は、
４極のオーディオインターフェース及びヘッドセット認識用の検出ピンを有する４極オーディオジャックと、第４極目の外部ノイズ入力信号の入力接続/切断を行う切り替えスイッチと、前記切り替えスイッチを制御する制御手段と、スピーカー出力ボリュームの値を制御するオーディオＣＯＤＥＣを備えたオーディオ入出力装置を切り替える入出力機能切り替え方法において、
高騒音下音声認識させるためのヘッドセット及び３極タイプオーディオ機器のいずれか一方の使用を選択する選択情報をソフトウェア上で入力するステップと、前記ヘッドセット使用の選択情報が入力された場合、前記切り替えスイッチを接続状態にするステップと、
前記オーディオＣＯＤＥＣによって前記検出ピンの信号状態を検出するステップと、
前記検出ピンの信号状態から前記ヘッドセットの接続状態が検出された場合、前記オーディオＣＯＤＥＣでスピーカー出力ボリュームの値を自動的に上げるステップを有することを特徴とする。
以上説明したように、本発明においては、４極のオーディオジャックを利用しながら、必要な時にだけ入力２系統と、出力１系統の動作が可能となるオーディオ回路を提供することが可能となる。
これによって、高騒音下で精度良く音声認識可能なヘッドセットの特性を生かすことが可能となり、また一般的なオーディオ機器であっても従来と同様の機能ならびに動作を提供することができる。
さらに、音の出力ボリュームを２値化することで、高騒音下で精度良く音声認識可能なヘッドセットとそれ以外のオーディオ機器の出力ボリュームを自動で切り替えることが可能となり、利用者は都度設定を変えることなく、使用したいオーディオ機器をアプリケーションソフトウェア上で選択し且つ、オーディオ機器を接続するだけで適切で快適な音の出力を得ることができる。
図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。高騒音下でも精度良く音声認識を行うためのヘッドセット機能をサポートするため、本発明では４極のオーディオジャックを採用し、第１及び第２のマイク２，３に対応する２つのマイク入力と、スピーカー１に対応するスピーカー出力と、ＧＮＤ（接地）２５の計４つの異なる信号をヘッドセット１０とＩＴ端末で繋げる必要がある。
この４極のオーディオジャックは図３に示されるように一般的な３極タイプのオーディオ機器（プラグ）１１０も接続される様になっており、予めこの３極にはマイク４に対応するマイク入力と、スピーカー１に対応するスピーカー出力と、ＧＮＤ２５をＩＴ端末側で配線し、その機能を確立させておく。
残る４極部分に、高騒音下でも精度良く音声認識を行うためのヘッドセット１０で必要となるもう一つの第２のマイク３に対応する第２のマイク入力を割り当てることとなるが、予めこの第２のマイク入力系統をＩＴ端末側で配線し、その機能を確立しておいた場合、一般的なオーディオ機器が接続された場合、入力される信号源となる音源が無いため、オーディオＣＯＤＥＣ５０やＯＳ・アプリケーションソフトウェアはこの機能を使用しない様に設定する必要がある。
また、特殊なオーディオ機器として、この４極部分にディジタル信号など、音源とは異なる入力信号源が使用されている場合には、その信号源がノイズ入力の原因となることもあり、あるいはその信号源の入力によってＩＴ端末内部の回路破損となる恐れも考えられる。
したがって残る４極部分については、高騒音下でも精度良く音声認識を行うためのヘッドセット１０を使用する時のみ機能する様、アナログＳＷ（切り替えスイッチ）４０によって信号の接続と切断ができる様にしておく。
このアナログＳＷ４０は利用者の意図によって接続と切断が可能であり且つ、ＩＴ端末に搭載されるソフトウェアによって切り替えができることが望ましく、アナログＳＷ４０の制御はＣＰＵ６０などに予め配備されているＧＰＩＯ６１によって切り替えることが可能である様にする。ここで、ＧＰＩＯ６１は、汎用入出力端子（General Purpose Input/Output）の略称で、ソフトウェアにより任意に入出力方向を設定し、出力状態を変更したり入力状態を読み出したりできる端子のことである。なお、ＧＰＩＯ６１はネットワークを介して操作することもできる。
高騒音下でも精度良く音声認識を行うためのヘッドセット以外のオーディオ機器が接続される場合は、アナログＳＷ４０を切断しておくことで、ＩＴ端末内部では第４極信号２３に対応する信号ピンはオーディオＣＯＤＥＣ５０に接続されていない状態を作り出すことが可能となる。
更に、高騒音下でも精度良く音声認識を行うためのヘッドセット１０を使う場合は一般的なオーディオ機器よりも出力ボリュームを上げるために、アナログＳＷ４０を接続状態にセットし且つ、オーディオジャックに高騒音下でも精度良く音声認識を行うためのヘッドセット１０が接続されたことをオーディオＣＯＤＥＣが認識した時、オーディオＣＯＤＥＣ内部で制御する出力ボリュームを予め決めた範囲で上げるための処理を行う。
図１を参照すると、オーディオ入出力装置は、オーディオ機器の一つである高騒音下でも精度良く音声認識を行うためのヘッドセット１０のプラグが接続される４極のオーディオジャック２０と、ＡＭＰ（信号増幅手段）３０と、オーディオジャック２０の第４極信号２３のマイク入力接続/切断を行うアナログＳＷ４０と、オーディオＣＯＤＥＣ５０と、ＣＰＵ６０によって構成されている。
オーディオジャック２０のＬＥＦＴ信号２１と、ＲＩＧＨＴ信号２２と、ＧＮＤ２５は、ＡＭＰ３０などを経由してオーディオＣＯＤＥＣ５０に配線されており、一般的な３極タイプのオーディオ機器における音の入出力機能を提供している。
オーディオジャックの第４極信号２３には、アナログＳＷ４０が接続されており、更にこのアナログＳＷ４０はオーディオＣＯＤＥＣ５０の第２のマイク端子５２に接続されている。
アナログＳＷ４０を接続したり切断したりするため、アナログＳＷ４０にはＣＰＵ６０から配線されるＧＰＩＯ６１が接続されており、ＧＰＩＯ６１の動作によってアナログＳＷ４０は接続と切断を行うことが可能である。
オーディオジャック２０にはオーディオ機器が接続されたことを認識するＤＥＴＥＣＴピン２４を兼ね備えており、このＤＥＴＥＣＴピン２４はオーディオＣＯＤＥＣ５０の制御部５１に配線されている。
オーディオＣＯＤＥＣ５０とＣＰＵ６０は接続されており、ＣＰＵ６０からのコマンドを受け且つ、オーディオＣＯＤＥＣ５０の制御部５１に配線されたＤＥＴＥＣＴピン２４の状態によって音の出力ボリューム値を変えたりすることが可能である。
以下、本発明に係るオーディオ入出力装置の動作について説明する。図１は、音声入力一系統と、外部ノイズ（騒音）入力一系統と、入力された音声を返答するための出力一系統と、ＧＮＤを兼ね備えた計４極のオーディオインターフェースを持つ、高騒音下でも精度良く音声認識させるために製品化されたヘッドセット１０での接続状態を示す。
この時の動作は、図２のフローチャートに示すとおり、最初に利用者は高騒音下でも精度良く音声認識させるために製品化されたヘッドセット１０を使用するのか、一般的な３極タイプのオーディオ機器を使用するのか、ＩＴ端末に搭載されるアプリケーションソフトウェアから使用開始の選択を行う（ステップＳ２０１）。
高騒音下でも精度良く音声認識させるために製品化されたヘッドセット１０の使用が選択された場合、ＣＰＵ６０はＧＰＩＯ６１をアクティブに制御し（ステップＳ２０２）、アナログＳＷ４０を接続状態にする（ステップＳ２０３）。
これによって、図１にある通り、アナログＳＷ４０を経由して、オーディオジャック２０の第４極信号２３は、オーディオＣＯＤＥＣ５０の第２のマイク端子５２と信号的に接続される。
次に、高騒音下でも精度良く音声認識させるために製品化されたヘッドセット１０をオーディオジャック２０に接続する（ステップＳ２０４）。
これによって、オーディオジャック２０のＤＥＴＥＣＴピン２４の信号状態が変わる（ステップＳ２０５）。
この時点で図１にある通り、ＬＥＦＴ信号２１にはオーディオＣＯＤＥＣ５０の第１のマイク端子５３、ＲＩＧＨＴ信号２２にはスピーカー端子５４、第４極信号２３には第２のマイク端子５２がオーディオＣＯＤＥＣ５０と接続された状態となり、高騒音下でも精度良く音声認識させるために製品化されたヘッドセット１０の特徴であるマイクの二系統入力と、スピーカーの一系統出力の両機能を確立できる。
更に、オーディオＣＯＤＥＣ５０はオーディオジャック２０のＤＥＴＥＣＴピン２４の信号状態を検出する（ステップＳ２０６）。
この時、オーディオ機器が接続状態であり且つ、高騒音下でも精度良く音声認識させるために製品化されたヘッドセット１０を使用するため、ＩＴ端末に搭載されるアプリケーションソフトウェアから使用開始の選択が行われていた場合、オーディオＣＯＤＥＣ５０内部で制御するスピーカー出力ボリュームの値を自動的上げる（ステップＳ２０７）。
これによって、高騒音下でも精度良く音声認識させるために製品化されたヘッドセット１０が接続され、その機能を完全に利用する場合、スピーカー出力のボリュームが自動的に上がることとなる。
また、一般的な３極のオーディオ機器１１０が接続された場合は、図３に示す通りとなる。すなわち、３極のオーディオ機器１１０が接続された場合には図２のフローチャートのステップＳ２０１で、使用するオーディオ機器として高騒音下でも精度良く音声認識させるために製品化されたヘッドセット１０が選択されなかった場合である。その後ステップＳ２１２〜ステップＳ２１７の処理ステップが実行される。以下、それら各処理ステップを順に説明する。ステップＳ２０１でヘッドセット１０が選択されなかった場合、ＣＰＵ６０のＧＰＩＯ６１はアクティブに制御されない（ステップＳ２１２）。従って、アナログＳＷ４０は未接続状態となる（ステップＳ２１３）。
次に、一般的な３極のオーディオ機器１１０を接続する（ステップＳ２１４）。これによって、オーディオジャック２０のＤＥＴＥＣＴピン２４の信号状態が変わる（ステップＳ２１５）。
更に、オーディオＣＯＤＥＣ５０はオーディオジャック２０のＤＥＴＥＣＴピン２４の信号状態をセンス（検出）する（ステップＳ２１６）が、高騒音下でも精度良く音声認識させるために製品化されたヘッドセット１０の使用が選択されていないため、オーディオＣＯＤＥＣ５０はスピーカー出力ボリュームを変えないこととなる（ステップＳ２１７）。
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。本発明では、アナログＳＷに接続されるオーディオ信号（第４極信号２３）を入力信号とし、ＬＥＦＴ信号２１を入力信号とし、ＲＩＧＨＴ信号２２を出力信号として、その実施の形態と動作を説明したが、これの組み合わせを変えた場合であっても本発明の実施は可能である。
例えば、アナログＳＷに接続されるオーディオ信号を出力信号とし、ＬＥＦＴ信号とＲＩＧＨＴ信号を入力信号とする回路設計を予め行えば容易に実施することは可能である。
また、ＧＰＩＯの制御元をＣＰＵとしているが、ＧＰＩＯ制御可能なデバイスはＣＰＵ以外にも存在しており、これを他のデバイスに置き換えても容易に実施することは可能である。
なお、上記した各実施の形態は、本発明を好適に実施した形態の一例に過ぎず、本発明は、その主旨を逸脱しない限り、種々変形して実施することが可能なものである。
ヘッドセットを選択した場合のオーディオ入出力装置の構成を示したブロック図である。 本発明の入出力機能切り替え方法を説明するためのフローチャートである。 ３極オーディオ機器を選択した場合のオーディオ入出力装置の構成を示したブロック図である。
符号の説明
１ スピーカー
２ 第１のマイク
３ 第２のマイク
４ マイク
１０ ヘッドセット
２０ オーディオジャック
２１ ＬＥＦＴ信号
２２ ＲＩＧＨＴ信号
２３ 第４極信号
２４ ＤＥＴＥＣＴピン
２５ ＧＮＤ
４０ アナログＳＷ
５０ オーディオＣＯＤＥＣ
５１ 制御部
５２ 第２のマイク端子
５３ 第１のマイク端子
５４ スピーカー端子
６０ ＣＰＵ
６１ ＧＰＩＯ
１１０ ３極のオーディオ機器

Claims (10)

  1. ヘッドセットのプラグが接続され、音声入力、外部ノイズ入力、及び入力された音声を返答するためのスピーカー出力を含む４極のオーディオインターフェースと、前記ヘッドセットの種類を認識する検出ピンを有する４極オーディオジャックと、
    前記外部ノイズ入力からの第４極信号の入力接続/切断を行う切り替えスイッチと、
    前記切り替えスイッチを制御する制御手段と、
    それぞれ前記音声入力、前記外部ノイズ入力、及び前記スピーカー出力に対応する音声入力端子、外部ノイズ入力端子、及びスピーカー出力端子を有するオーディオＣＯＤＥＣを備え、
    前記オーディオＣＯＤＥＣは、前記検出ピンからのヘッドセット認識信号を受け、オーディオＣＯＤＥＣ内部で制御する出力ボリュームを予め決められた範囲で上げるための処理を行うことを特徴とするオーディオ入出力装置。
  2. 前記制御手段は、高騒音下音声認識を行うためのヘッドセットの使用選択がなされた時のみ、前記切り替えスイッチを接続状態にして、前記外部ノイズ入力からのノイズの大きさに応じて出力ボリュームを上げるよう前記オーディオＣＯＤＥＣにコマンド命令を出力することを特徴とする請求項１記載のオーディオ入出力装置。
  3. 前記オーディオジャックの前記音声入力、前記スピーカー出力、及びＧＮＤは、３極タイプのオーディオ機器における音の入出力機能を有することを特徴とする請求項１又は２記載のオーディオ入出力装置。
  4. 前記切り替えスイッチには前記制御手段から配線されるＧＰＩＯが接続され、当該ＧＰＩＯによって前記切り替えスイッチの接続、切断が行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のオーディオ入出力装置。
  5. 前記出力ボリュームは予め２値化されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のオーディオ入出力装置。
  6. 前オーディオＣＯＤＥＣは、前記オーディオジャックに接続される機器が一般のオーディオ機器であるのか、または高騒音下でも精度良く音声認識を行うためのヘッドセットであるのかの判別結果に応じて、出力ボリュームの大小を自動切換えするよう制御することを特徴とする請求項５に記載のオーディオ入出力装置。
  7. ４極のオーディオインターフェース及びヘッドセット認識用の検出ピンを有する４極オーディオジャックと、第４極目の外部ノイズ入力信号の入力接続/切断を行う切り替えスイッチと、前記切り替えスイッチを制御する制御手段と、スピーカー出力ボリュームの値を制御するオーディオＣＯＤＥＣを備えたオーディオ入出力装置を切り替える入出力機能切り替え方法において、
    高騒音下音声認識させるためのヘッドセット及び３極タイプオーディオ機器のいずれか一方の使用を選択する選択情報をソフトウェア上で入力するステップと、前記ヘッドセット使用の選択情報が入力された場合、前記切り替えスイッチを接続状態にするステップと、
    前記オーディオＣＯＤＥＣによって前記検出ピンの信号状態を検出するステップと、
    前記検出ピンの信号状態から前記ヘッドセットの接続状態が検出された場合、前記オーディオＣＯＤＥＣでスピーカー出力ボリュームの値を自動的に上げるステップ
    を有することを特徴とする入出力機能切り替え方法。
  8. 前記ヘッドセット使用の選択情報が入力されなかった場合、前記制御手段は前記切り替えスイッチを切断状態にするステップをさらに有することを特徴とする請求項７記載の入出力機能切り替え方法。
  9. 前記３極のオーディオ機器使用の選択情報が入力された場合、前記切り替えスイッチを切断状態にし、前記検出ピンからの出力信号の状態から前記３極のオーディオ機器の接続状態が検出された場合、前記出力ボリュームを変えないことを特徴とする請求項７記載の入出力機能切り替え方法。
  10. 前記４極のオーディオインターフェースは音声入力、外部ノイズ入力、スピーカー出力、ＧＮＤ（接地）を含んでいることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載の入出力機能切り替え方法。
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