JPS5923366A - 印刷音声学習機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、音声情報を活字情報と一体になった印刷物と
して提供し、簡便な装置で再生できる音声入りの学習教
材に関する。

従来例の構成とその問題点 英会話をはじめ語学練習用の教材は、教本と共に提供さ
れ、るカセットテープなどの録音媒体を併用して、活字
と音声により学習効果を上げていることは周知のとおり
である。またテープ以外にも磁気シートや磁気カードの
形態にした、学習参考書や幼児教育用の教材が、一部で
利用されている。

しかしながら、このような磁気を利用した媒体は、複製
を作るためにコストがかかり、安価な多量出版物とする
には必ずしも向いていない。また、活字本として提供さ
れるテキストと録音テープ吉が別々の媒体であるために
、利用者は活字と音声の対応をとるための注意を要し、
かつ反復練習や飛び越しを行いたい場合などにはテープ
レコーダの操作が面倒などの欠点があった。

一方、音の情報を印刷物の形態で記憶させる例として、
バーコードにより音符を符号化して印刷した電子楽器用
の楽譜が出版されている。この楽譜は、光センサーを埋
め込んだペン型のバーコードリーダを用いて、ハンドス
キャンによって読取ることができ、電子楽器内のメモリ
ーに予めメロディ−や和音コードなどを記憶させて楽器
の練習や自動演奏に利用している。この場合、バーコー
ドは単に電子楽器の鍵盤に対応した音符の高さや長さな
どの情報を符号化したものであり、情報量も少く人間の
音声のような高度の情報は担っていない。

同様に、最近、米国の”ｆｅｚａＢ　ｉｎｓｔｒｕｍｅ
ｎｔｓ社よりバーコードにより英単語の発音を刷り込ん
だ幼児教育用の絵本が開発されている。これは、前記の
楽譜と異なり音声を入れた点で一歩進んだ技術であるが
、バーコードで表わせる情報量が少いために簡単な単語
や短文に限られている。また、この場合の音声は、規則
合成と称される音声合成法によって再生されるが、規則
合成法では音源が固定された人工的音声であり、自然感
に乏しく音質も悪い。したがって、ごく簡単な幼児向け
の英語などに限定され、日本語などの複雑な言語や学習
用教材のような情報量の大きな用途には適用が困難であ
る。

発明の目的 本発明は上記のような従来の教材がもつ欠点を改良して
、多量の音声情報を活字などの通常印刷物と一体化して
刷り込め、かつ自然感のある音声で再生可能な、学習教
材あるいは教養・趣味などの教材を提供するものである
。

本発明の主たる目的は、音声情報の記憶容量を高めると
共に、これを簡便かつ小型の装置で再生する手段を実現
することにある。

発明の構成 本発明は、通常印刷物の裏面に、音声情報と制御情報が
符号化されたパターンとして印刷されている印刷媒体、
パターンを読取るパターンリーダ。

パターンの中の音声と制御情報を区別して復号する復号
器、制御情報にしたがい媒体もしくはパターンリーダを
制御する制御装置および復号された音声符号から元の音
声を再生する音声合成装置などから構成される。

実施例の説明 以下に本発明を実施例にもとづいて説明する。

第１図は、音声情報がパターンとして印刷された語学用
教材シート１ｏである。同図ａは表面図、ｂは裏面図で
ある。教材シート１０の表面１１は通常印刷物であり、
活字や図柄・写真などが印刷されている。一方教材／−
ト１０の裏面１２には、表面１１の活字情報と対応する
音声情報が、たとえば白黒のモザイク状・；ターンとし
て印刷されている。第１図の矩形１３は、音声ツクター
ンの１ブロツクを示し、表面１１の活字の１行分と対応
している。ブロックとブロックの間には適癌な空白部１
６があり、ブロック１３の切れ目を示している。ブＤ　
ツク１３の周辺にも適当な空白部１７が設けられ、音声
パターン以外の部分であることを示している。他方、矩
形１４および１５は音声・々ターン読取り用の同期パタ
ーンであり、それぞれ水平方向Ｘ、垂直方向Ｙの走査時
の同期信号を得るために設けられている。これらの同期
・シターンは、空白部１６．１７などと共に、音声ノ（
ターン読取機の制御情報として活用される。また、シー
ト１０のコーナ一部にあけられた小孔１８は、シート１
０を音声パターン読取機に装着する際の位置ぎめに利用
される０ 第２図ａ、ｂ、ｃは、第１図１３ａ　、　１４ａ　。

１５ａで示す各印刷パターンの拡大図である。各印刷パ
ターンは、白黒でもカラーでもよく、また可視の印刷イ
ンク以外に紫外、赤外あるいは超音波、電磁波に感する
特殊インクを用いてもよい。

同図ａの印刷パターン１３ａは、図示の例では、Ｘ方向
およびＹ方向の２次元に変化するモザイクパターンで構
成され、黒が１．白がＱに対応して２進符号化された音
声信号を表わしている。このモザイクパターンは、Ｘ方
向にピッチｐ、Ｙ方向にトラック幅ｑで変化し、１３１
は幅ｑをもつ一本のトランクを示している。各トラック
のパターンは、トラックをＸ方向に走査して読取られる
が、トラックと走査線の平行度に許容度をもたせるため
に、たとえばトラック幅ｑはピッチｐに対してｑ＞ｐの
ごとく定められる。しかし、シート１０は、小孔１８に
よりほぼ定位置に固定されるので、走査線とトラックと
の平行度のずれは僅かであり、ｑは十分小さくできる。

したがって、第１図のブロック１３は、Ｘ方向およびＹ
方向の２次元に高密度で変化するビットパターンを含ん
でおり、従来のバーコードなどに比較して多量の情報を
記憶できる。

第２図すの印刷パターン１４ａは、Ｘ方向に一定ピッチ
で白黒が反転する縞模様のフェーズパターン１４１と、
Ｘ方向に引かれた水平線１４２から成る。フェーズパタ
ーン１４１はＸ方向の同期クロック発生に利用され、水
平線１４２はＸ方向の走査線とトラックとの平行度のず
れ検出に利用される。同様に第２図Ｃの印刷パターン１
５ａは、Ｙ方向のフェーズパターン１６１とＹ方向の垂
直線１５２から成る。印刷パターン１４ａおよび１５ａ
は、音声パターン１３ａの読取りを容易にするために付
加されたパターンで、第３図はその補足説明図である。

第３図において、フェーズパターン１４１のピッチは、
音声パターン１３１のピッチｐと同一もしくは整数比に
なるよう選ばれている。フェーズパターン１４１は走査
線３１によって前取って走査され、読取られた白黒のフ
ェーズパターンは、たとえばメモリ素子に一旦記憶して
おく。このフェーズパターンは、印刷シート毎に挿入さ
れているので、ピッチｐが異なったりあるいは紙の伸縮
により経時変化しても、音声パターン１３１と常に同期
関係を保つことができる。また、第３図に図示するよう
に、Ｘ方向の走査線がトラックとの平行度に角度ずれが
あっても、フェーズパターン１４１の走査線３１表音声
パターン１３１の走査？ｍ３３とは同じ角度ずれをもつ
。そこで一旦メモリされたフェーズパターン１４１を繰
返し読出して同期クロックとして用いれば、パターン１
３１を正確なピッチで読取ることが容易である。角度ず
れ△θは、走査線３３が、音声パターン１３１の始点か
ら終点にかけてトラック幅ｑ（第２図ａ参照）内にあり
、モザイクパターンの１す目を５０多以上はずれない範
囲で許容される。パターン１３１の読取りには、たとえ
ば１次元のＣＣＤアレーセンサを用いる。アレーセンサ
上には、レンズ系によって走査線３３上の白黒パターン
が投影される。センサの各エレメントは、たとえばピッ
チｐの４の密度で配列されており、パターンの白黒が前
述のフェーズパターン１４１に同期して正確に検出され
る。アレーセンサは、第３図において走査線３３と直角
なＹ方向３４に一定ピ、チずつ移動して、順次トラック
を移ってゆく。このとき、走査線３３は、できるだけ音
声パターン１３１のトラック幅の中央を横切るように位
置ぎめされる必要がある。フェーズパターン１５１はこ
のＹ方向の送りの位置ぎめ用に利用される。走査線３３
のＹ方向へのピッチ送りは、トラック幅ｑよりもざらに
細かいピッチで移動できるものとし、フェズパターン１
５１のピッチもｑに比べて小さく選んでおく。Ｙ方向の
位置ぎめは、たとえばＣＯＤアレーセンサ上に投影され
るフェーズパターン１５１の白黒の変化の位相を検出し
、通過した縞の数を計数することにより行われる。ただ
し、第３図のごとく、走査線の平行度に△θなる角度ず
れがあるときは、フェーズパターン１５１による位置ぎ
めには傾斜に対して若干の補正を要する。

水平線１４２は、Δθを検出してこの補正量を得るため
に役立てられる。すなわち、走査ＩｆＪ３２がＹ方向３
４に微動しながら水平線１４２を通過するとき、ＣＣＤ
アレーセンサで検出されるＰ点とＱ点の信号は、Δθに
相対して時間的なずれを生ずる。図示の例では、Ｐ点に
対する黒信号はＱ点に対する黒信号よりもＹ位置が遅れ
て発生する。

したがって、この遅れをＹ方向のピッチ数で測ればΔθ
に対する補正量が得られ音声パターン１３１を読取る時
のフェーズパターン１５１の位相基準をこの補正量だけ
加減すればよい。さらに、垂直＃Ｊ１５２は、走査線３
３の読取り基準位置を知るために利用される。すなわち
、音声パターン１３１の始点位置Ｓは、垂直線１５２か
ら一定距離に印刷されるので、走査線３３上に現われる
パターン信号の開始位置は、垂直線１５２の黒信号から
の時間々隔で測られる。そこで前述のフェーズパターン
１４１による同期クロックをこれに合わせて掃引するこ
とにより、パターン１３１を誤りなく読取ることができ
る。

第４図は上記の教材シートを用いた語学練習機の一実施
例である。第４図ａは、装置の外観、同すは構成図を示
す。

第４図ａにおいて、教材シー）４１０は第１図と同一で
あり、表面４１１には通常の活字によりテキストが印刷
され、裏面４１２は音声情報と制御情報がパターンとし
て印刷されている。この教材レート４１Ｑは、パターン
音声再生機４２０の上に、小孔４１８をレジスタピン４
１９にはめ込むように固定され、透明カバー４２１を閉
じて密着させられる。

第４図すはパターン音声再生機４２０の内部構造を示し
ている。４３０はパターン読取器で、送り機構４４０に
載せられ、一定ピツチずつＹ方向に微動しながら教材シ
ー）４１０の裏面４１２を読取っていく。パターン読取
器４３０の出力は音声合成器４５０へ送られ、教材シー
ト４１０’ｏ裏面に印刷されたパターンから音声が再生
される。

パターン読取器４３０は、結像光学系４３０ａ。

光センサ４３ｏｂ、パターン復号器４３０ｃおよび照明
光源４３ａｄから成る。結像光学系４３０ａは、たとえ
ば、セルフォックと呼ばれる集束性棒状ガラスを一列に
配列したロッドレンズで、裏面４１２の像を光センサ４
３ｏｂの上に結ぶ。照明光源４３０ｄは裏面４１２を照
明するために設けられている。光センサ４３ｏｂは、た
とえばＣｄＳアレーセンサから成シ、結像光学系４３０
　ａとの組合わせで、Ｘ方向の走査線１ライン分のパタ
ーンを電子的走査により読取る。光センサ４３ｏｂは、
は材シート４１００幅と等寸大で、裏面４１２のモザイ
クパターンのピッチｐの４程度の間隔で受光エレメント
が一列に配列されており、コツドレン女４３０ａとの組
合わせで紙面４１２に近接して置くことができる。パタ
ーン復号器４３０　ｃは光センサ４３０ｂによって検出
されたパターン信号からディジタル符号列を再生する。

パターン信号には、前述の音声情報と制御情報が含まれ
ており、パターン復号器４３０Ｃは前記第３図の原理構
成にしたがって音声パターンを復号する。パターン復号
器４３０ｃには、フェーズパターンの検出、同期クロッ
クの発生、走査線の角度ずれの検出と補正などに必要な
回路系が含まれている。

一方、第４図すにおいて、４６０は、たとえばＰＡＲＣ
ＯＲ方式を用いた音声合成器である。これは周知のよう
に、声道の共振モデルにしたがって原音声を分析し、得
られた音声パラメータすなわちＰＡＲＣＯＲ係数を符号
データとして与えれば、声道モデルを構成する電子回路
によって近似的に原音声を再生するものである。紙面４
１２に印刷されている音声パターンはこのＰＡＲＣＯＲ
係数が符号としてモザイク状に図形化されている。パタ
ーン復号器４３０Ｃによって復号されたＰＡＲＣＯＲ係
数は、データ線４３１を介して順次、パラメータメモリ
４６０ａに送り込まれ一時的に記憶される。

次にこのＰＡＲＣＯＲ係数を一定のレートでパラメータ
メモ１Ｊ４５０ａから読出し、音声合成用素子４５０ｂ
に送り込めば、スピーカ４５ｏｄより再生された音声を
聞くことができる。音声合成用素子４５０ｂはＬＳＩ素
子から成り、声道の共振特性を近似するディジタルフィ
ルタ群、有声音・無声音の音源、ディジタル／アナログ
変換器、タイミング発生器などが１チツプ化されている
。また４５０ｃは、パラメータメモリ４５０　ａおよび
音声合成用素子４５０ｂを制御するマイクロプロセッサ
であり、これらの各素子や音声合成器の構成は目新しい
ものではなく公知の技術を利用できる。データ線４３１
は、復号された音声情報以外に制御情報の一部を含む、
マイクロプロセサ４５０ｃはこの制御情報を利用して、
送り機構４４０の位置制御やパターン復号器４３０Ｃの
走査制御を併せて行うこともできる。図示の例では、た
とえば、Ｙ方向のフェーズパターンの位相と縞の数を検
出して、送り機構４４０を駆動するステップモータ４４
１のパルスレイトを制御したり、パターン復号器４３０
ＣにＸ方向の読取走査の指令を与えるなどの制御を行う
。さらには、前述の角度ずれΔθから事前に補正量を算
出しておき、走査の、−かい位置補正を行うことも容易
である。以上の実施例では、パターン読取器４３０をＹ
方向に移動しているが、代わりに教材シート４１０の方
を移動してもよいし、あるいはラインセンサではなく面
状のセンサ第６図は他の実施例で、シートの代りにロー
ル状の教材５１０を用いる。教材６１０は磁気のカセ７
Ｆテープさ同様に、パターン音声再生機６２０に差込む
だけで極めて簡便に取扱える。

第６図では、パターン読取器５３Ｑは静止しており、音
声パターンはたとえば、ロール５１０をステップモータ
６４１で巻取りページ送りをするときに同時に読取られ
る。この場合、ロール５１０の裏面の音声パターン情報
と表面の活字テキスト情報とｒ／′ｉ１ページ分だけず
れて印刷されており、透明窓５２１に現われているテキ
ストの音声パターンはすでに巻取られ読取りを完了して
いる。このため図示の例では、ページメモＩＪ　ｒｓ　
６ｏが付加され、巻取り時に走査された１ペ一ジ分のパ
ターンデータを一時的に記憶している。したがって、音
声情報はこのページメモリを読出すことにより再生され
る。また５５０は前出の音声合成器である。

発明の効果 以上の実施例に示すように、本発明は、音声情報を通常
印刷物−と全く同一の印刷形態で多量にかつ安価に提供
できることはもちろん、とくに活字によるテキストと一
体化された音声情報を同一の媒体に刷込むことにょシ従
来にない学習効果を上げることができる。本発明では、
テキストの裏面全面に音声パターンを印刷でき、かつパ
ターンは従来のバーコードなどとは異り２次元で高密度
に記録されているので、コンパクトで実用的に十分な時
間の音声を再生できる。また、音声合成器は、一般に利
用される電子メモリによる音声辞書音声電卓などと共通
であるから、これを共用した各種複合機器に活用するこ
とも容易である。

さらに本発明によれば、従来の磁気テープによる教材、
！：異なシ、聞きたい部分をテキストと連動して即座に
引き出＝ｓ繰返しによる反復練習にも好適であるなど、
実用的なメリットが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明による印刷音声学習機の教材の一
形式を示す表面図および裏面図、第２図ａ、ｂ、ｃは第
１図の教材における音声および制御情報のパターンの実
施例を示す拡大図、第３図は本発明の詳細な説明するた
めの制御パターンと音声パターンの同期化の説明図、第
４図ａ、ｂは本発明による学習装置の一実施例を示す斜
視図および回路構成図、第５図は本発明による学習装置
の他の実施例を示す斜視図である。 １０．４１０・・・・・ｅ材シート、１３・・川、ｆ　
声パターンブロック、１４，１６・・・用同期パターン
、１６．１７・・・・・・空白部、１８，４１８・・自
・７１％孔、３１．３Ｌ？、３３・・用１査線、１３１
・・・・・音声パターン、１４１，１６１・・・・・・
フェーズパターン１４２・・川・水平線、１６２・・・
・・・垂直線、４１９・・・・・・レジスタピン、４２
０叩・・パターン音声再生機、４２１・・・・・透明カ
バー、４３ｏ・・川・パターン読取器、４３０ａ・・川
−Ｍ＠光学系、４３ｏｂ・・団・光センサ、４３０　ｃ
・・山・パターン復号器、４３０ｄ・・・・・・照明光
源、４４０・・・・・・送り機構、４４１・・・・・・
ステノプモ〜り、４６０・・・・・・音声合成器、４５
０ａ・・川・パラメータメモリ、４５０ｂ・・曲音声合
成用素子、４６ｏｃ・・川・マイクロプロセサ、４５０
ｄ・・・・・・スピーカ、６１ｏ・・・・・・教材ロー
ル、６２１・・・・・・透明窓、５３０・・・・・ノく
ターン読取器、６４１・・・・・・ステップモータ、６
５゜・・・・・・音声合成器、５６ｏ・・・・・・ペー
ジメモリ、５７０・・・・・操作キー。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 第４図 （ｆＬ） （ｂ） ４１ 第５図 ４６７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）表面が文字・画像などの通常印刷物、裏面が音声
   情報を符号化パターンとして印刷した音声印刷物からな
   る教材と、前記教材の前記パターンを読取り原音声を再
   生する印刷音声再生機とを備えたことを特徴とする印刷
   音声学習機。 （２）パターンは２次元のモザイク状図形で構成される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の印刷音声
   学習機。 （３）パターンは音声符号の同期化に必要な制御情報を
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の印刷
   音声学習機。 （４）パターンは白黒２値で印刷されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の印刷音声学習機。 （６）教材はシート状印刷物であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の印刷音声学習機。 （６）教材はロール状印刷物からなりカセットに収納さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   印刷音声学習機。 （ア）音声情報はＰＡＲＣＯ助式により符号化されてい
   るこ吉を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の印刷音
   声学習機。 （８）印刷音声再生機は教材の少くとも１ペ一ジ分のメ
   モリをもちう／ダムアクセスが可能な構成としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の印刷音声学習機
   。 （９）パターンハロールのページ送り時に読取られるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の印刷音声学
   習機。