JPH0356000Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、音声を識別し、これに対応した動作
を行う玩具用音声識別装置に関する。

［従来の技術］ 従来、音声識別装置としては、具体的な動作を
意味する言葉で音声指令が入力されると、その指
令に対応した信号を出力することで音声を認識す
る機能を備えたものが知られている。それは、実
際に音声を識別するための手段としてマイクロコ
ンピユータを使用し、その記憶部にいくつかの動
作に対応した音声信号を基準音声として予め記憶
（登録）しておき、動作時には、外部から入力さ
れた音声と基準信号の各パターンを比較して両者
の一致・不一致を判定することにより、音声入力
に対応した動作を所定の外部装置にさせるための
制御信号等を出力するものである。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の音声識別装置
においては、実際の音声と１対１に対応したパタ
ーンによる比較方法を採用しているため、認識可
能な音声の数を多くし、或は認識の精度を上げよ
うとすると、比較的大きな記憶容量を必要とし、
回路構成も複雑になつて最終的には装置が高価な
ものにならざるを得ない。

一方、音声入力に対応して所定の動作をする各
種機器の中には、玩具のように動作が比較的簡単
でその数も限られているものもある。この場合、
高価な音声認識装置を使用することは製品コスト
の点で非常に不利であり、できる限り安価な音声
識別装置を用いることが望まれていた。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、従来よりも簡単な方法で音声
入力を識別することができ、幼児用おもちやのよ
うに操作が簡単で動作の種類も比較的少ない玩具
に適した安価な音声識別装置を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、音声の長さを比較することで予め登
録された基準音声と入力された音声との一致／不
一致を判定するようにした音声識別装置を、上記
のような玩具に使用するのに適したものとするた
め、登録可能な音声の長さの範囲を複数のチヤン
ネルに区分し、各チヤンネルに入る長さの単一の
音声を基準音声として登録する記憶手段と、各チ
ヤンネルに対応して設けられ、それぞれオンのと
き記憶手段に基準音声を登録可能とする複数の登
録用手動スイツチと、各チヤンネルに対応した出
力端子を有し、複数の登録用手動スイツチがオフ
の時、音声が入力されると該音声信号の長さに応
じたチヤンネルを選定し、入力された音声を選定
したチヤンネルの基準音声と比較して両音声が一
致すると判定したとき、当該チヤンネルに対応し
た出力端子に出力信号を発生する判定手段と、こ
の判定手段の出力端子に接続され、基準音声に対
応した動作をする複数の玩具駆動部とを備えたこ
とを特徴とする。

判定手段は、例えば、デイジタルパルスに変換
された音声信号のオン、オフをカウントするオン
カウンタ及びオフカウンタと、当該音声信号のオ
フ状態が所定時間以上継続した時に動作するオフ
回数カウンタとを含み、これらオンカウンタとオ
フカウンタの加算値及びオフ回数カウンタの値と
で前記基準音声に対する音声信号の一致／不一致
を判定するように構成できる。

［作用］ 本考案によれば、音声登録時には、登録すべき
音声のチヤンネルに対応した登録用スイツチをオ
ンにすることが要求される。このため、基準音声
は、その長さに応じたチヤンネルに確実に登録さ
れる。

玩具に使用したときは、使用者が登録済の音声
を発声すると、判定手段がその音声の長さに応じ
たチヤンネルを選んでそのチヤンネルに登録され
ている基準音声と比較し、入力された音声と当該
チヤンネルの基準音声が一致すると判定したとき
当該チヤンネルに対応した動作をするように玩具
の駆動部を駆動する。

特に、幼い子供を対象とする玩具の場合は、例
えば、子供に対して発声すべき言葉を記載したカ
ード等を使用することにより、子供がその言葉を
正しく発声できた時に玩具が動作するので、子供
は楽しく遊びながら言葉を覚えることができる。

［実施例］ 第１図は、本考案による玩具用音声識別装置の
構成を示す回路図である。

この装置は、音声信号を記憶し、その後入力され
た音声信号と記憶した音声信号とを比較して両音
声が一致すると判定した場合に所定の信号を出力
するための音声記憶及び判定手段手段として、マ
イクロコンピユータ１を備えている。

マイクロコンピユータ１の入力側には、音声を
電気信号に変換するためのマイクロホン２がＡ／
Ｄ変換回路３を介して接続されると共に、音声登
録を行う際に操作する複数回（この例では４個）
の入力スイツチ４〜７が、夫々対応する入力端子
に接続されている。これらのスイツチ４〜７はマ
イクロコンピユータ１に登録できる音声長の区分
（以下、チヤンネルという）に対応して設けられ
る。この実施例では、登録できる音声長さの範囲
を0.3〜3secとし、これを次の４つのチヤンネル
に区分している。

チヤンネル１：0.3〜0.5sec チヤンネル２：0.6〜1.0sec チヤンネル３：1.1〜1.7sec チヤンネル４：1.8〜2.6sec 音声登録の際には、上記の各チヤンネルに対応
したスイツチ４〜７のいずれかをオンにした状態
で、そのチヤンネルの長さの音声をマイクロホン
２から入れることにより、その音声パターンがマ
イクロコンピユータ１の記憶部の当該チヤンネル
に対応した場所に格納される。音声パターンへの
変換および音声長の判定については後述する。

一方、マイクロコンピユータ１の出力側には、
その出力信号に応じて玩具に所定の動作をさせる
ための駆動部が接続される。この実施例では、マ
イクロコンピユータ１からの出力に応じた表示を
するものとして、音声登録時および音声識別時に
作動する発光体８と、夫々入力側のスイツチ４〜
７に対応して設けられた音声識別表示用発光体９
〜１２とが設けられている。これらの発光体は、
発光ダイオード（LED）で構成され、この実施
例を組み込む玩具の表面上の適当な位置に配置さ
れる。

音声識別表示用発光体９〜１２を接続した出力
端子の各々には、玩具がこの実施例で識別した音
声に対応する動作をするための各種制御回路用の
電子スイツチ１３，１４及び玩具に内蔵したモー
タ１５の回転を制御する駆動回路１６が接続され
ている。

上記の玩具駆動部に含まれる発光体９〜１２、
電子スイツチ１３，１４及びモータ１５の回転を
制御する駆動回路１６は、それぞれ対応するマイ
クロコンピユータ１の出力端子からの信号により
駆動される。

なお、電子スイツチの代わりに機械的スイツチ
を使用してもよい。その場合、スイツチは、例え
ば円筒状の回転体（ドラム）の周面に適宜の間隔
を置いて配置した複数個の突起に近接させ、マイ
クロコンピユータ１からの出力信号でドラムの回
転を制御することによりスイツチをオン・オフさ
せる。また、モータ１５の駆動回路１６は、２つ
の入力信号の変化に応じてモータ１５を回転方向
を切換える公知の回路で構成することができる。

次に、実施例の動作について説明する。

(1) 音声登録 第２図を参照して説明する。まず、マイクロホ
ン２に入つた音声は、変換回路３でデジタルパル
スに変換されてマイクロコンピユータ１に入力さ
れる、。一方、音声登録スイツチ４〜７のいずれ
かをオンにすると、第２図ａに示すように、マイ
クロコンピユータ１の入力レベルがＨ（高）から
Ｌ（低）になる。マイクロコンピユータ１は、音
声登録スイツチがオンで最初の入力パルス列が入
つた時点から、所定の周期（例えば5msec）でサ
ンプリングを開始する。

第２図ｂに示すように、サンプリングにおいて
入力パルス列がＬの場合にはオン・カウンタをイ
ンクリメントし、Ｈの場合にはオフ・カウンタを
インクリメントする。音声のパターンは、これら
２つのカウンタの値を加算した値で表わすことが
できる。しかしながら、複数の音から成る言葉を
発声する場合には音声が最後まで完全に連続する
のではなく、１つの音と次の音との間にわずかな
空白時間が生ずるのが通常である。例えば、３つ
の音から成る「止まれ」という音声を発生する場
合、１番目と２番目および２番目と３番目の間が
とぎれる。従つて、この実施例では、１語の音声
パターンをより正確に表わすため、5msecのサン
プリングで15回連続してＨとなつた（すなわち入
力パルス列が75msec間以上Ｈである）場合には、
オフ回数カウンタをインクリメントするものと
し、上記のオン・カウンタおよびオフ・カウンタ
の加算値とこのオフ回数カウンタの値とで１つの
音声パターンを構成し、これを基準音声として前
述の各チヤンネルに対応した記憶部の場所に格納
するようにしている。

実際に登録する音声としては、各チヤンネルの
音声長の範囲に入る長さのものを選定することが
必要である。前述の４つのチヤンネルの音声長の
場合には、各チヤンネルに入る長さの音声は、例
えば次のようなものである。

What time？ （0.4±0.1sec） How are you？ （0.7±0.1sec） Why don't you come over here？ （1.0±0.2sec） Would you turn on your light？ （1.4±0.2sec） 上記の音声登録の際には、マイクロコンピユー
タ１は、登録スイツチ４〜７のいずれかがオンに
なると発光体８を点滅する信号を出力し、音声が
登録されると発光体８を点灯する信号を出力し、
オンしていた登録スイツチがオフになると、発光
体８を消灯する。

以上の音声登録の手順をフローチヤートで表わ
せば、第３図のようになる。

なお、マイクロコンピユータ１は、その記憶部
における各チヤンネルに対応した場所への音声登
録時には、基準音声を更新する。すなわち、既登
録の基準音声を消去して入力音声を新たな基準音
声として格納する。

(2) 音声長の判定 上述の音声登録スイツチ４〜７が全てオフの状
態において、マイクロホン２に向かつて所定の長
さの音声を発生すると、その音声信号は、上記(1)
の場合と同様にデイジタルパルスに変換されてマ
イクロコンピユータ１に入力される。マイクロコ
ンピユータ１は、入力された音声信号の長さに応
じたチヤンネルを選定し、入力音声のパターンを
当該チヤンネルの登録されている基準音声のパタ
ーンと比較し、両者の一致／不一致を判定する。
そして、両者が一致すると判定した場合は、当該
チヤンネルに対応した出力端子に出力する。判定
の基準は、例えば次のようなものである。

(A) 登録されている基準音声長に対する入力音声
長の差が200msec以内であれば、一致したもの
とする。

(B) 登録されている基準音声長に対する入力音声
長の差が25％以内で、オフ回数カウンタの値が
一致した場合に、音声パターンが一致したもの
とする。

上記の音声比較の際には、マイクロコンピユー
タ１は、マイクロホン２から音声が入力されると
発光体８を点滅する信号を出力し、上記(A)，(B)の
いずれかの基準（予め決めておく）に従つて音声
長の判別をする時に発光体８を点灯する信号を出
力する。そして、音声長の一致を判定した場合に
は、対応する音声識別表示用発光体９〜１２を点
灯すると共に電子スイツチ１３又は１４を作動さ
せ、或は駆動回路１６を介してモータ１５を駆動
し、判定した音声（チヤンネル）に対応する動作
を行わせる。音声が不一致の場合には、発光体９
〜１２は点灯せず、電子スイツチ１３，１４及び
駆動回路１６は作動しない。

以上の音声識別の手順をフローチヤートで表わ
せば、第４図のようになる。

上記のように、玩具駆動部に含まれる発光体９
〜１２、電子スイツチ１３，１４及びモータ１５
の回転を制御する駆動回路１６は、それぞれ対応
するマイクロコンピユータ１の出力端子からの信
号により駆動されるが、どれが駆動されるかは判
定された音声のチヤンネルによつて決まる。

すなわち、チヤンネル１の場合には発光体９と
電子スイツチ１３、チヤンネル２の場合には発光
体１０と電子スイツチ１４、チヤンネル３の場合
には発光体１１と駆動回路１６、チヤンネル４の
場合には発光体１２と駆動回路１６が、それぞれ
駆動される。ここで、駆動回路１６については、
チヤンネル３の場合にはモータ１５が正転し、チ
ヤンネル４の場合にはモータ１５が逆転するよう
に、マイクロコンピユータ１のチヤンネル３，４
に対応する出力端子から信号が送られる。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、音声の長さに
基づいて音声を識別する技術を玩具に適用するた
め、音声登録は登録すべき音声のチヤンネルに対
応した登録用スイツチをオンにしてから行えるよ
うにしたので、基準音声をその長さに応じたチヤ
ンネルに確実に登録できると共に、登録可能な音
声の長さの判断に必要な処理が軽減される。

また、玩具に使用したときには、入力された音
声信号の長さに対応したチヤンネルを選び、入力
された音声を当該チヤンネルの基準音声と比較す
ることにより、両音声の一致／不一致を判定する
ようにしたので、音声の登録及び判定処理のため
に必要な電子装置の記憶容量が少なくて済み、判
定手段の構成、特にソフトウエアが従来より容易
にでき、コストダウンを図ることができる。

従つて、本考案は、幼い子供を対象とする音声
動作玩具に組み込む音声識別装置として最適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による音声識別装置の構成を示
す回路図、第２図は音声信号のサンプリングの例
を示す波形図、第３図および第４図はそれぞれ音
声登録及び音声識別の手順を示すフローチヤート
である。 １……マイクロコンピユータ、２……マイクロ
ホン、３……Ａ／Ｄ変換器、４〜７……音声登録
用スイツチ、８〜１２……発光体、１３および１
４……電子スイツチ、１５……モータ、１６……
駆動回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 入力された音声と予め登録された基準音声と
   を比較して両音声の長さの一致／不一致を判定
   し、その判定結果に応じた動作をする音声識別
   装置において、 登録可能な音声の長さの範囲を複数のチヤン
   ネルに区分し、各チヤンネルに入る長さの単一
   の音声を基準音声として登録する記憶手段と、 前記チヤンネルの各々に対応して設けられ、
   それぞれオンのとき前記記憶手段に基準音声を
   登録可能とする複数の登録用手動スイツチと、 前記チヤンネルの各々に対応した出力端子を
   有し、前記複数の登録用手動スイツチがオフの
   時、音声が入力されると該音声の長さに応じた
   チヤンネルを選定し、入力された音声を選定し
   たチヤンネルの基準音声と比較して両音声が一
   致すると判定したとき、当該チヤンネルに対応
   した出力端子に出力信号を発生する判定手段
   と、 該判定手段の出力端子に接続され、前記基準
   音声に対応した動作をする複数の玩具駆動部と を備えたことを特徴とする玩具用音声識別装
   置。 (2) 前記判定手段は、デイジタルパルスに変換さ
   れた音声信号のオン、オフをカウントするオン
   カウンタ及びオフカウンタと、当該音声信号の
   オフ状態が所定時間以上継続した時に動作する
   オフ回数カウンタとを含み、これらオンカウン
   タとオフカウンタの加算値及びオフ回数カウン
   タの値とで前記基準音声に対する音声信号の一
   致／不一致を判定するように構成されている実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の音声識別装
   置。