JP2004048543A

JP2004048543A - 潜水通話装置

Info

Publication number: JP2004048543A
Application number: JP2002205296A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Suwabe; 諏訪部　豊
Original assignee: SHIZUOKA OKI DENKI KK
Current assignee: SHIZUOKA OKI DENKI KK
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】ハンズフリーで通話できて聞き取りやすくすると共に、通話占有時間を短くする。
【解決手段】潜水通話装置において、母音を元に音声を判断して、音声以外の雑音では信号を送信しない母音検出型自動切り替え手段５２を備えた。母音検出型自動切り替え手段５２は、通話中の母音のうち、最初の母音の前０．１秒程度から、通話がとぎれたときの最後の母音の後０．５秒程度までを通話時間としてその間だけ音声信号を出力するＤＳＰ５５と、ＤＳＰ５５から出力される音声信号によってｔａｌｋ側へ切り替えられる継電器５９とを備えた。母音検出型自動切り替え手段５２とは無関係に手動で送信・受信を行うことができる手動切り替え手段５３を、母音検出型自動切り替え手段５２と並列に設けた。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧空気潜水（いわゆるスキューバダイビング）等で使用される通話装置（超音波等を搬送波として利用した無線（ワイヤレス）通話装置等）に用いて好適な潜水通話装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スキューバダイビング等に用いる通話装置では一般に、およそ３００Ｈｚから３ＫＨｚの音声信号を数１０ＫＨｚの超音波で変調して水中を伝搬させる方法が採用されている。搬送波である超音波の周波数は、各自が同一のものを使うことによって潜水員同士のみならず母船も含めた全員が通話を行うことができるようになっている。ただし、自分が話しているとき以外は搬送波送信を止めておく必要がある。このため、スイッチを押したときだけ信号を送信するＰＴＴ（Ｐｒｅｓｓ　Ｔｏ　Ｔａｌｋ）スイッチを付加したり、音声信号等の設定レベル以上の信号が入力されたときだけ送信するレベル検出型ＶＯＸ（Ｖｏｉｃｅ　Ｏｐｅｒａｔｅｄ　Ｋｅｙｉｎｇ）回路を付加したりしている。
【０００３】
この例を図２及び図３に示す。図２はＰＴＴスイッチを用いた送受信回路である。ＰＴＴスイッチ５がｔａｌｋ側に切り替えられた状態でマイク１に音声や呼吸気音が入力されると、その音声や呼吸気音はプリアンプ２で増幅された後、変調器３で超音波周波数で変調され、送信アンプ４で増幅された後、マッチング回路６を通って送受波器７に入り、超音波となって水中に放出される。
【０００４】
ＰＴＴスイッチ５がｌｉｓｔｅｎ側に切り替えられた待ち受け状態で水中を介して送受波器７に超音波信号が入力すると、その超音波信号は、マッチング回路６及びＰＴＴスイッチ５のｌｉｓｔｅｎ側接点を通ってプリアンプ８に入る。プリアンプ８で増幅された信号は、復調器９で音声帯域に戻され、スケルチ１０で設定レベル以上の信号のみが通過されて、音声アンプ１１で増幅された後スピーカ１２で音声となって潜水員等の耳に到達する。
【０００５】
図３はレベル検出型ＶＯＸを用いた送受信回路である。このレベル検出型ＶＯＸを用いた送受信回路の全体構成は、ＰＴＴスイッチ５を用いた送受信回路とほぼ同様である。この送受信回路うち、ＰＴＴスイッチ５の代わりに継電器１４が設けられ、この継電器１４とマイク１側のプリアンプ２との間にレベル検出型ＶＯＸ１３が設けられている。レベル検出型ＶＯＸ１３は、プリアンプ２から設定値以上の出力があるとき継電器１４をｔａｌｋ側に自動的に切り替える。なお、継電器１４は通常ｌｉｓｔｅｎ側に切り替わっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の装置では以下に述べる問題点があった。
【０００７】
（１）ＰＴＴスイッチ５を用いる方法
ＰＴＴスイッチ５をオンするときは片手がふさがってしまい、話している間は不自由な体勢を強いられる。
【０００８】
（２）ＶＯＸ１３を用いる方法
ＶＯＸ１３を用いた場合は片手がふさがることはないが、マイク１から入って来る一定レベル以上の信号をすべて音声と判断してしまう。このため呼吸気音（プシューという大きな音）にも感応してしまって聞きづらい会話となる。
【０００９】
また、同一周波数の搬送波を複数人で共有しているので、余計な送信は極力控えて真の会話のみを通信する必要があるが、呼吸気音等の通話以外の音も送信されてしまう。このため、通信時間が長くなって、スムーズな通話ができなくなる。
【００１０】
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、ハンズフリーで聞き取りやすい通話ができ、通話占有時間を最少にすることができる潜水通話装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第１の発明に係る潜水通話装置は、水中で音声を信号に変換して送受信する潜水通話装置において、母音を元に音声を判断して、音声以外の雑音では信号を送信しない母音検出型ＶＯＸ手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成により、母音検出型ＶＯＸ手段で、母音を元に音声を判断する。これにより、音声と音声以外の雑音とを明確に区別することができ、音声のときのみ信号を送信する。この結果、雑音が少なく聞き取りやすい通話ができる。
【００１３】
第２の発明に係る潜水通話装置は、第１の発明に係る潜水通話装置において、上記母音検出型ＶＯＸ手段が、通話中の母音を検出すると共に、最初の母音の前０．１秒程度から、通話がとぎれたときの最後の母音の後０．５秒程度までを通話時間としてその間だけ音声信号を出力する処理部と、当該処理部から出力される音声信号によってｔａｌｋ側へ切り替えられる継電器とを備えて構成されたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、処理部で、最初の母音の前０．１秒程度から最後の母音の後０．５秒程度までの信号を出力する。通話の最初の言葉が子音である場合、その子音は最初の母音の前０．１秒程度から始まる。また、通話の最後の言葉が無声音である場合、最後の母音の後０．５秒程度まで通話が続く。このため、最初の母音の前０．１秒程度から最後の母音の後０．５秒程度までを通話時間として、その間の信号を出力する。これにより、呼吸気音等の雑音を除去して、明瞭かつ占有時間が最小の通話が可能になる。
【００１５】
第３の発明に係る潜水通話装置は、第１又は第２の発明に係る潜水通話装置において、上記母音検出型ＶＯＸ手段とは無関係に手動で送信・受信を行うことができる手動切り替え手段を、上記母音検出型ＶＯＸ手段と並列に設けたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成により、母音検出型ＶＯＸ手段が動作不良等を起こした場合や常時一方通話にしたい場合等には、手動切り替え手段によって、母音検出型ＶＯＸ手段と無関係に、手動で送信・受信を行うことができる。なお、この場合、手動切り替え手段が備えるＰＴＴスイッチ等の切り替えスイッチはロック機能付きのものを用いる。
【００１７】
第４の発明に係る潜水通話装置は、第１乃至第３の発明のいずれかに係る潜水通話装置において、上記母音検出型ＶＯＸ手段と共に、レベル検出型ＶОＸ手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成により、性能や使用者の好み等の諸条件に応じて、母音検出型ＶＯＸ手段とレベル検出型ＶОＸ手段とを適宜切り替えて使用することができる。また、母音検出型ＶＯＸ手段とレベル検出型ＶОＸ手段とを適宜調整して、音声は大きく、呼吸気音は小さく聞こえるように調整することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。ここでは、潜水通話装置をスキューバダイビングに用いる場合を例に説明する。
【００２０】
潜水通話装置１８は、船上で使用する船上装置１９と、水中で使用する水中装置２０とからなる。
【００２１】
図４及び図６は船上装置１９を示す構成図である。船上装置１９は、装置本体２２と、マイク２３と、イヤースピーカ２４と、送受波器２５とから構成されている。
【００２２】
装置本体２２は、通話機能を制御する装置で、首紐２２Ａ（図６参照）で首からぶら下げるようになっている。装置本体２２には、後述する母音検出型送受信回路４２が組み込まれている。装置本体２２の外側面には、音量調整つまみ２６と、電源スイッチ２７が設けられている。船上装置１９の場合は、大きさの制約がゆるいので、音量調整つまみ２６及び電源スイッチ２７が設けられている。また、内部の電池容量も大きくできる。
【００２３】
マイク２３は、イヤースピーカ２４と一体になって構成され、コード２８で装置本体２２に接続されている。
【００２４】
イヤースピーカ２４は、耳に直接当てて相手の話を聞くためのものである。２つのイヤースピーカ２４がアーム２９で連結され、人の頭部に装着されるようになっている。イヤースピーカ２４が人の頭部に装着された状態で、マイク２３が口の前に位置するようになっている。
【００２５】
送受波器２５は、超音波の信号を水中に送信すると共に、水中を伝搬してきた超音波の信号を受信するための装置である。送受波器２５は、コード３０で装置本体２２に接続され、使用に際して水中に浸けられる。
【００２６】
図５及び図６は水中装置２０を示す構成図である。水中装置２０は、装置本体３２と、マイク３３と、イヤースピーカ３４と、送受波器３５とから構成されている。
【００２７】
装置本体３２は、通話機能を制御する装置で、タンク背負いベルト３７等に取り付けるようになっている。装置本体３２には、後述する母音検出型送受信回路４２が組み込まれている。装置本体３２は、水中での作業等の邪魔にならないように小型にする必要があるため、船上装置１９の装置本体２２の音量調整つまみ２６や電源スイッチ２７は設けられていない。
【００２８】
マイク３３は、潜水器具であるフルフェイスマスク３８に、口に臨ませた状態で取り付けられている。マイク３３は、コード３９で装置本体３２に接続されている。
【００２９】
イヤースピーカ３４は、フルフェイスマスク３８に、耳に臨ませた状態で取り付けられる。イヤースピーカ３４は、コード４０で装置本体３２に接続されている。
【００３０】
送受波器３５は、水中での作業等の邪魔にならないように、装置本体３２に一体的に取り付けられている。
【００３１】
船上装置１９の装置本体２２及び水中装置２０の装置本体３２に組み込まれている母音検出型送受信回路４２は、図１に示すように構成されている。
【００３２】
この母音検出型送受信回路４２中のプリアンプ４３、変調器４４、送信アンプ４５、マッチング回路４６、プリアンプ４７、復調器４８、スケルチ４９及び音声アンプ５０は、図２，３に示す従来の送受信回路と同様である。そして、本実施形態の母音検出型送受信回路４２では、母音検出型ＶＯＸ手段としての母音検出型自動切り替え手段５２と、手動切り替え手段５３とを備えている。
【００３３】
母音検出型自動切り替え手段５２は、人の音声のうちの母音を基に音声を判断して切り替え、マイク２３（３３）から入力される信号のうち通話部分のみを送信して、音声以外の雑音では信号を送信しないようにするための手段である。この母音検出型自動切り替え手段５２は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｒ）５５と、メモリ５６と、Ａ／Ｄ変換器５７と、Ｄ／Ａ変換器５８と、継電器５９とから構成されている。
【００３４】
ＤＳＰ５５は、通話中の入力信号のうち通話部分にしか含まれない母音を検出すると共に、その母音を基に通話部分の最初と最後を特定して、その間だけ音声信号を出力するための処理部である。即ち、入力信号のうち最初の母音の前０．１秒程度から、通話がとぎれたときの最後の母音の後０．５秒程度までを通話時間として、その間だけ音声信号を出力して継電器５９を制御し、通話部分の信号のみを送信するための処理部である。
【００３５】
母音の検出は次のようにして行う。良く知られているように人の話し言葉は母音、子音、破裂音等で構成されている。もし母音を見つけ出し、母音が継続している間（及び母音以外の音で始まったり終わったりする会話の救済としてその前後も）のみ送信をオンすれば、呼吸気音を除去した明瞭かつ占有時間が最小の通話が行える。これによってハンズフリーでなおかつ無駄のないスムーズな通話が行えるようになり、水中での工事や調査等にも有意義な装置となる。
【００３６】
母音の検出方法は、既知の技術である「デジタル信号処理によるケプストラム分析」を用いている。
【００３７】
「ケプストラム分析による母音の検出方法」
母音は声帯の振動による音声を口腔の形を変化させて「あ、い、う、え、お」という異なった音にしている。これに対して「さ」のＳのような無声音や「ぱ」のＰのような破裂音は声帯を使わず肺からの吐気の出口を制限したり遮断したりして発生している。
【００３８】
母音を周波数分析（本装置ではデジタルで行うのでＦＦＴ）すると周波数軸上に等間隔なスペクトルがはっきり現れることが良く知られている。これはＦＦＴ結果を再度ＦＦＴするケプストラム分析を行うことによって一層明らかになる。こうして現れたケプストラム・ビンが規定レベルを越えたら母音が発さられたと判断する。
【００３９】
会話は子音（無声音等＋母音）で始まることもあり、また「・・です」の「す」のように無声音で終わることもある。これらの救済のために、母音が見つかったらその前０．１秒、通話がとぎれたときの最後の母音の後０．５秒を延長してＤＳＰ５５で継電器５９を開く（ｔａｌｋ側へ切り替える）ようにしている。なお、会話が子音で始まる場合のその子音の長さは通常０．１秒程度であるため、最初の母音の前０．１秒を最適な値として設定している。この値は、個人差等の諸条件に応じて多少の違いが生じることがあるため、０．１〜０．３秒程度の範囲で最適な値に設定する。また、最後の母音の場合は、上記無声音等を考慮して最後の母音の後０．５秒を最適な値として設定している。この値も最初の母音の場合と同様に、諸条件に応じて多少の違いが生じることがあるため、０．３〜０．７秒程度の範囲で最適な値に設定する。
【００４０】
最初の母音よりも前のデータまでさかのぼるためには、入力する音声信号を一旦蓄積しておかなければならない。本装置のメモリ５６がその役目を担っている。蓄積量が少ないと文頭が途切れてしまうが、多いと遅延量が多くなってスムーズな会話の妨げになるので、適切な量になるように設定されている。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換器５７は、マイク２３（３３）から入力されたアナログ信号を、ＤＳＰ５５で処理できるように、デジタル信号に変換するための装置である。
【００４２】
Ｄ／Ａ変換器５８は、ＤＳＰ５５で処理された後の信号を、元のアナログ信号に戻すための装置である。
【００４３】
継電器５９は、ｔａｌｋ側とｌｉｓｔｅｎ側とを適宜切り替えるための装置である。継電器５９は、ＤＳＰ５５に接続され、ＤＳＰ５５からの音声出力が入力されている間だけ切り替わるようになっている。即ち、継電器５９は、通常はｌｉｓｔｅｎ側に切り替わっており、ＤＳＰ５５からの音声出力が入力されている間だけ、ｔａｌｋ側に自動的に切り替わって音声信号が送信されるようになっている。
【００４４】
手動切り替え手段５３は、手動で通話できるようにするための装置である。母音検出型自動切り替え手段５２の動作不良や常時一方通話に対応するために設けられている。この手動切り替え手段５３は、配線６１と、第１ＰＴＴスイッチ６２と、第２ＰＴＴスイッチ６３とから構成されている。配線６１は、プリアンプ４３とＡ／Ｄ変換器５７の間から分岐して第１ＰＴＴスイッチ６２に接続されている。これにより、配線６１は、ＤＳＰ５５等と並列に設けられている。第１ＰＴＴスイッチ６２は、Ｄ／Ａ変換器５８と変調器４４との間に設けられ、手動によって、配線６１側とＤＳＰ５５とを切り替えることができるようになっている。第２ＰＴＴスイッチ６３は、継電器５９と並列に設けられ、第１ＰＴＴスイッチ６２と連動して、手動で切り替えることができるようになっている。
【００４５】
なお、この場合、第１及び第２ＰＴＴスイッチ６２，６３はロック機能付きのものを用いる。これにより、誤って第１及び第２ＰＴＴスイッチ６２，６３が切り替わってしまうのを防止する。
【００４６】
［動作］
マイク２３（３３）に入った音声や呼吸気音の信号は、プリアンプ４３で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器５７でデジタル・データに変換される。デジタル・データはＤＳＰ５５を介してメモリ５６にいったん蓄積される。分析するに足る量のデータが蓄積されたら、ＤＳＰ５５でＦＦＴ分析及びケプストラム分析され、母音の検出が行われる。母音が検出されたらその直前０．１秒からのデータをＤ／Ａ変換器５８に送る。母音が途切れた後は、その後０．５秒間のデータをＤ／Ａ変換器５８に送り、その後は次に母音を検出するまでゼロのデータを出力する。Ｄ／Ａ変換器で元のアナログ信号に戻った信号は、変調器４４により超音波周波数で変調され、送信アンプ４５で増幅された後、継電器５９に入力する。継電器５９には、ＤＳＰ５５からの音声出力が入力されているため、ｔａｌｋ側がオンになっている。継電器５９を通った信号はマッチング回路４６を介して送受波器２５（３５）に入り、超音波となって水中に放出される。
【００４７】
マイク２３（３３）で音声を検出していない状態では、ＤＳＰ５５からの音声出力はゼロであるため、継電器５９はｌｉｓｔｅｎ側がオンになり、本装置は待ち受け状態になる。この状態で、水中を介して送受波器２５（３５）に超音波の信号が入力すると、その超音波信号は、マッチング回路４６を介して継電器５９に入り、ｌｉｓｔｅｎ側接点を通ってプリアンプ４７に入る。プリアンプ４７で増幅された信号は復調器４８で音声帯域に戻される。スケルチ４９は設定レベル以上の信号のみ通過させ、水中を伝って来た雑音程度では回路が開かないようになっている。その後、音声アンプ５０で増幅された音声信号はスピーカ２４（３４）で音声となって潜水員等の耳に到達する。
【００４８】
手動切り替え手段５３を使用するときは、ＰＴＴスイッチ６２，６３を手動で切り替えて、母音検出型自動切り替え手段５２とは無関係に送信・受信を行う。
【００４９】
［効果］
以上のように、母音検出型自動切り替え手段５２を設けることにより、ＰＴＴスイッチを用いずに通話ができるので、ハンズフリーとなり、自由な体制をとることができる。
【００５０】
呼吸気音等の非音声では信号を送信しないので、聞き取りやすい会話ができると共に、通話占有時間を最少にすることができ、待ち時間が最少になってスムーズな会話ができる。
【００５１】
また、手動切り替え手段５３を設けたので、いざという時にはＰＴＴスイッチ６２，６３を手動で切り替えて通話することができ、信頼性が向上する。
【００５２】
［変形例］
（１）　上記実施形態では、母音検出型送受信回路４２に母音検出型ＶОＸ手段としての母音検出型自動切り替え手段５２のみを設けたが、母音検出型自動切り替え手段５２と共に従来のレベル検出型ＶОＸを同時に組み込んでもよい。これにより、組み合わせる潜水器具の性能や使用者の好み等によって、母音検出型自動切り替え手段５２又はレベル検出型ＶОＸを選択して使用し、会話の中に呼吸気音等の雑音が混じるようにしたり、雑音を除去したりすることができる。
【００５３】
また、母音検出型自動切り替え手段５２とレベル検出型ＶОＸを同時に動作させて、呼吸気音と音声とで送信レベルを変化させて通話するようにしてもよい。例えば、レベル検出型ＶОＸの検出レベルを低下させて、音声は大きく、呼吸気音は小さく聞こえるようにしてもよい。
【００５４】
（２）　上記実施形態では、超音波を用いて通信するようにしたが、他の方法を用いてもよい。例えば、光、光ファイバ、電線等でも実現できる。なお、光の場合は、光が水中を届く範囲で通信が行われる。光ファイバや電線等の場合は、光ファイバや電線等が届く範囲で通信が行われる。
【００５５】
（３）　上記実施形態では、スキューバダイビング等における通話を例に説明したが、本発明はこれに限らず、水中での通話全てに適用することができる。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る潜水通話装置では、次のような効果を奏することができる。
【００５７】
（１）　母音検出型ＶＯＸ手段を設けることにより、ＰＴＴスイッチを用いずに通話ができるので、ハンズフリーとなり、自由な体制をとることができる。
【００５８】
（２）　呼吸気音等の非音声では信号を送信しないので、聞き取りやすい会話ができると共に、通話占有時間を最少にすることができ、待ち時間が最少になってスムーズな会話ができるようになる。
【００５９】
（３）　手動切り替え手段を設けたので、いざという時にはＰＴＴスイッチを手動で切り替えて通話することができ、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る母音検出型送受信回路を示す構成図である。
【図２】第１の従来例に係る送受信回路を示す構成図である。
【図３】第２の従来例に係る送受信回路を示す構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る潜水通話装置の船上装置を示す全体図である。
【図５】本発明の実施形態に係る潜水通話装置の水中装置を示す全体図である。
【図６】本発明の実施形態に係る潜水通話装置の船上装置の装着例を示す全体図である。
【図７】本発明の実施形態に係る潜水通話装置の水中装置の装着例を示す全体図である。
【図８】本発明の実施形態に係る潜水通話装置の使用態様を示す模式図である。
【符号の説明】
１８：潜水通話装置、１９：船上装置、２０：水中装置、２２：船上装置本体、２２Ａ：首紐、２３：マイク、２４：イヤースピーカ、２５：送受波器、２６：音量調整つまみ、２７：電源スイッチ、２８：コード、２９：アーム、３０：コード、３２：水中装置本体、３３：マイク、３４：イヤースピーカ、３５：送受波器、３７：タンク背負いベルト、３８：フルフェイスマスク、３９：コード、４０：コード、４２：母音検出型送受信回路、４３：プリアンプ、４４：変調器、４５：送信アンプ、４６：マッチング回路、４７：プリアンプ、４８：復調器、４９：スケルチ、５０：音声アンプ、５２：母音検出型自動切り替え手段、５３：手動切り替え手段、５５：ＤＳＰ、５６：メモリ、５７：Ａ／Ｄ変換器、５８：Ｄ／Ａ変換器、５９：継電器。

Claims

水中で音声を信号に変換して送受信する潜水通話装置において、
母音を元に音声を判断して、音声以外の雑音では信号を送信しない母音検出型ＶＯＸ手段を備えたことを特徴とする潜水通話装置。
請求項１に記載の潜水通話装置において、
上記母音検出型ＶＯＸ手段が、通話中の母音を検出すると共に、最初の母音の前０．１秒程度から、通話がとぎれたときの最後の母音の後０．５秒程度までを通話時間としてその間だけ音声信号を出力する処理部と、当該処理部から出力される音声信号によってｔａｌｋ側へ切り替えられる継電器とを備えて構成されたことを特徴とする潜水通話装置。
請求項１又は２に記載の潜水通話装置において、
上記母音検出型ＶＯＸ手段とは無関係に手動で送信・受信を行うことができる手動切り替え手段を、上記母音検出型ＶＯＸ手段と並列に設けたことを特徴とする潜水通話装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の潜水通話装置において、
上記母音検出型ＶＯＸ手段と共に、レベル検出型ＶОＸ手段を備えたことを特徴とする潜水通話装置。