JP2006067468A

JP2006067468A - ヘッドホン装置

Info

Publication number: JP2006067468A
Application number: JP2004250460A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Tomota; 一郎友田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】本発明の目的は、電波の到来する方向と同じ方向に音像を定位させることができるヘッドホン装置を提供することである。
【解決手段】第１のスピーカ（２６０ａ）と、第２のスピーカ（２６０ｂ）と、前記第１のスピーカに設けられた第１のアンテナ（２１０ａ）と、前記第２のスピーカに設けられた第２のアンテナ（２１０ｃ）と、前記第１及び第２のアンテナで受信した電波から、音声情報を生成する手段（２２０，２３０，２４０）と、前記第１及び第２のアンテナで受信した電波から、前記電波の到来する方位情報を求める手段(２２０)と、前記方位情報に基づいて、前記音声情報の音像を前記電波の到来する方向と同じ方向に定位する音像定位手段(２５０)と、前記定位された音声情報を前記第１及び第２のスピーカに出力する手段とを備えるヘッドホン装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報処理装置に関し、特に、無線通信により受信した音声データを再生するヘッドホン装置に関する。

ワイヤレスヘッドホン装置では受聴者が動いても再生音像は常に頭の中に定位し、スピーカ再生に比べて不自然な音場再生になるという欠点があった。

このため、従来のワイヤレスヘッドホン装置では、２つの赤外線受光部を有している。そして、おのおのの赤外線受光レベルを比較することによって、頭部の回転角度を算出する。この回転角度に応じて、出力音声信号を変化させる。したがって、ヘッドホンの動き特に回転運動に応じて、再生音に自然な音像定位を与えることができる（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−９６７７２号公報（第４頁、図１，２）

しかし、赤外線を利用しているため、光の反射の影響を受けやすい。例えば、室内で利用した場合、壁からの反射により、意図しない方向からの反射光の影響を受ける。また、受光レベルを利用しているため、検出精度が悪くなりやすい。

本発明の目的は、電波の到来する方向と同じ方向に音像を定位させることができるヘッドホン装置を提供することである。

第１の発明は、第１のスピーカと、第２のスピーカと、前記第１のスピーカに設けられた第１のアンテナと、前記第２のスピーカに設けられた第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナで受信した電波から、音声情報を生成する手段と、前記第１及び第２のアンテナで受信した電波から、前記電波の到来する方位情報を求める手段と、前記方位情報に基づいて、前記音声情報の音像を前記電波の到来する方向と同じ方向に定位する音像定位手段と、前記定位された音声情報を前記第１及び第２のスピーカに出力する手段とを備えるヘッドホン装置である。

第２の発明は、第１のスピーカと、第２のスピーカと、前記第１及び第２のスピーカを支持する支持体と、前記第１のスピーカに設けられた第１のアンテナと、
前記第２のスピーカに設けられた第２のアンテナと、前記支持体に設けられた第３のアンテナと、前記第１、第２及び第３のアンテナで受信した電波から、音声情報を生成する手段と、前記第１、第２及び第３のアンテナで受信した電波から、前記電波の到来する方位情報を求める手段と、前記方位情報に基づいて、前記音声情報の音像を前記電波の到来する方向と同じ方向に定位する音像定位手段と、
前記定位された音声情報を前記第１及び第２のスピーカに出力する手段とを備えるヘッドホン装置である。

第３の発明は、前記音像定位手段は、前記第１及び第２のスピーカから出力される音の位相差を調節することを特徴とする第１又は第２の発明に記載のヘッドホン装置である。

第４の発明は、前記音像定位手段は、前記第１及び第２のスピーカから出力される音の位相差及び音量を調節することを特徴とする第１又は第２の発明に記載のヘッドホン装置である。

第５の発明は、バッテリをさらに備えることを特徴とする第１又は第２の発明に記載のヘッドホン装置である。

本発明によれば、電波の到来する方向と同じ方向に音像を定位させることができるヘッドホン装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。本システムは無線オーディオデータ送信装置１００と無線オーディオデータ受信装置２００によって構成されている。ここで、無線オーディオデータ送信装置１００は、無線通信機能（例えばBluetooth（登録商標、以下同様））を備えたパーソナルコンピュータであり、特に、ＡＶ機能に優れた、いわゆるＡＶ−ＰＣである。また、無線オーディオデータ受信装置２００は、無線通信機能（例えばBluetooth）を備えたヘッドホン装置である。

無線オーディオデータ送信装置１００では、メモリなどのオーディオデータソース部１１０からのオーディオ信号をエンコード部１２０でコーデックデータに符号化し、無線通信プロトコル処理部（送信側）１３０で通信プロトコルに沿ったベースバンド信号を生成し、ＲＦ(Radio Frequency)増幅器１４０でＲＦ信号にアップコーンバートし、送信アンテナ１５０から出力される。

一方、無線オーディオデータ受信装置２００では、複数の受信アンテナ２１０ａ，ｂ，ｃからのＲＦ信号を、後述するスマートアンテナ処理部２２０でベースバンド信号と電波到来の方位情報に変換する。ベースバンド信号は無線通信プロトコル処理部（受信側）２３０でコーデックデータに変換し、デコード部２４０でオーディオ信号に復号化される。そして、音像定位部２５０では、左右のスピーカ２６０ａ，ｂから出力される音の位相差を調節する。すなわち、オーディオ信号はスマートアンテナ処理部２２０からの方位情報に応じて電波の到来する方向と同じ方向に音像を定位される。なお、位相差に加えて、左右のスピーカ２６０ａ，ｂから出力される音の音量を調節してもよい。

次に、スマートアンテナ処理部２２０での処理について説明する。スマートアンテナ処理部２２０は、複数の受信アンテナ２１０ａ，ｂ，ｃによりアレイアンテナを構成し、ビームフォーミング行うものである。すなわち、アレイを構成する各アンテナ素子からの信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号処理を用いて信号の位相を制御することにより、電波の受信に指向性を持たせることが可能である。

スマートアンテナ処理部２２０は定期的に方位スキャンを行う。すなわち、定期的に受信ビームの方位を回転させ、どの方位に対して接続相手に対する受信感度が最大となるかを検出する。これにより通信相手からの電波の到来する方位を得る。

図２は、本実施形態に係る無線オーディオデータ受信装置（ヘッドホン装置）２００の概略構成図である。このヘッドホン装置２００は、一般的なヘッドホンの形状にならい、左耳側筐体２７０ａと右耳側筐体２７０ｂをヘッドバンド部２８０で支持した形状となっている。

左耳側筐体２７０ａには、第１のチップアンテナ２１０ａ、回路基板３００、左スピーカユニット２６０ａが内蔵されている。また、右耳側筐体２７０ｂには、第２のチップアンテナ２１０ｂ、バッテリ２９０、右スピーカユニット２６０ｂが内蔵されている。さらに、ヘッドバンド部２８０の中央には、第３のチップアンテナ２１０ｃが内蔵されている。

図３は、本実施形態に係る回路基板３００の概略構成図である。電源コネクタ３９０は、バッテリ２９０と接続されており、電源回路４００は回路基板３００全体に電源を供給している。アンテナコネクタ３１０ａ，ｂ，ｃはそれぞれアンテナ２１０ａ，ｂ，ｃに接続している。各々のアンテナ２１０からの信号はこのコネクタ３１０を通して、アンテナアレイトランシーバ部３２０へと入力される。このアンテナアレイトランシーバ部３２０がスマートアンテナ処理部２２０に相当する。アンテナアレイトランシーバ部３２０は、３つのアンテナからのＲＦ信号を合成してベースバンド信号としてベースバンド処理部３３０に出力するとともに、３つのＲＦ信号の位相差から電波の到来する方位を算出し、方位情報をＤＳＰ(Digital Signal Processor)３６０に出力する。ベースバンド処理部３３０は無線ベースバンド信号をベースバンドプロトコルに従い処理し、ＣＰＵ３４０に出力する。ＣＰＵ３４０はメモリ３５０と連動してオーディオ通信プロトコル処理を行い、通信のペイロード部分に搭載されているオーディオデータ(MPEG Audio又はSBC)をＤＳＰ３６０に出力する。ＤＳＰ３６０は、ＣＰＵ３４０から入力されたオーディオデータをデコードし、またそのデコード結果に対し、アンテナアレイトランシーバ部３２０から入力された方位情報をもとに音像定位演算を行い、電波の到来する方向と同じ方向に音像を定位させる。ＤＳＰ３６０による演算結果（２チャンネルステレオＰＣＭオーディオデータ）はＤ／Ａコンバータ３７０によりアナログオーディオ信号に変換され、オーディオアンプ３８０により増幅され、スピーカコネクタ３９０からスピーカ２６０に出力される。

本実施形態に係るヘッドホン装置２００を利用するユーザは、電波の到来する方向と同一の方向から音が聞こえるように知覚することができる。これにより、例えばテレビ・ビデオの音声を無線ヘッドホンで聴く際、常に映像ディスプレイの方向から音が聞こえるように知覚することができ、通常のヘッドホンの場合のように映像と音の方位の違和感が無くなる。

上述した実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、適宜組合わせ及び変更することができることはいうまでもない。例えば、スマートアンテナ用のチップアンテナをヘッドホン装置のヘッドバンド部と、両スピーカの計３箇所に設置している。しかし、アンテナをヘッドバンド部に設けずに、両スピーカにだけ設けてもよい。また、無線通信方式としては、Bluetoothのみならず、IEEE802.11に対応してもよい。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの概略構成図。本実施形態に係る無線オーディオデータ受信装置（ヘッドホン装置）２００の概略構成図。本実施形態に係る回路基板３００の概略構成図。

符号の説明

１００無線オーディオデータ送信装置（ＡＶ−ＰＣ）
１１０オーディオデータソース部
１２０エンコード部
１３０無線通信プロトコル処理部（送信側）
１４０ＲＦ増幅器
１５０送信アンテナ
２００無線オーディオデータ受信装置（ヘッドホン装置）
２１０受信アンテナ
２２０スマートアンテナ処理部
２３０無線通信プロトコル処理部（受信側）
２４０デコード部
２５０音像定位部
２６０スピーカ
２７０ａ，ｂ左耳側、右耳側筐体
２８０ヘッドバンド部
２９０バッテリ
３００回路基板
３１０アンテナコネクタ
３２０アンテナアレイトランシーバ部
３３０ベースバンド処理部
３４０ＣＰＵ
３５０メモリ
３６０ＤＳＰ
３７０Ｄ／Ａコンバータ
３８０オーディオアンプ
３９０スピーカコネクタ
４００電源コネクタ
４１０電源回路

Claims

第１のスピーカと、
第２のスピーカと、
前記第１のスピーカに設けられた第１のアンテナと、
前記第２のスピーカに設けられた第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナで受信した電波から、音声情報を生成する手段と、
前記第１及び第２のアンテナで受信した電波から、前記電波の到来する方位情報を求める手段と、
前記方位情報に基づいて、前記音声情報の音像を前記電波の到来する方向と同じ方向に定位する音像定位手段と、
前記定位された音声情報を前記第１及び第２のスピーカに出力する手段と
を備えるヘッドホン装置。
第１のスピーカと、
第２のスピーカと、
前記第１及び第２のスピーカを支持する支持体と、
前記第１のスピーカに設けられた第１のアンテナと、
前記第２のスピーカに設けられた第２のアンテナと、
前記支持体に設けられた第３のアンテナと、
前記第１、第２及び第３のアンテナで受信した電波から、音声情報を生成する手段と、
前記第１、第２及び第３のアンテナで受信した電波から、前記電波の到来する方位情報を求める手段と、
前記方位情報に基づいて、前記音声情報の音像を前記電波の到来する方向と同じ方向に定位する音像定位手段と、
前記定位された音声情報を前記第１及び第２のスピーカに出力する手段と
を備えるヘッドホン装置。
前記音像定位手段は、前記第１及び第２のスピーカから出力される音の位相差を調節することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドホン装置。
前記音像定位手段は、前記第１及び第２のスピーカから出力される音の位相差及び音量を調節することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドホン装置。
バッテリをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドホン装置。