JP2009246431A - ヘッドフォン装置、信号処理装置、信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズキャンセリングシステムにおいて、例えば振動板（スピーカ）やマイクロフォンなどの音響部品の経年変化やデジタルデバイスの故障等の要因で生じるシステムの異常（異音、発振）を事前にチェックできるようにする。
【解決手段】ノイズキャンセリングシステムにおいて、振動板やマイクロフォンなどの音響部品の特性変化やデジタルデバイスの故障などにより異音や発振に伴う異常音が生じている場合、音声信号処理系で得られる信号レベルには相応の変化が生じる。そこで、音声信号処理系内で得られる音声信号のレベルを検出し、その結果に基づき異常音の発生有無を判定する。これによりノイズキャンセリングシステムにおいて例えば振動板ユニットやマイクロフォンなどの音響部品の劣化・変形などに伴う異音や発振などの異常、或いはデジタルデバイスの故障などに伴う異音や発振などの異常が発生しているか否かを、適切に判定することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ノイズキャンセリング機能を有するヘッドフォン装置、及びノイズキャンセリング機能を有する信号処理装置に関する。また、ノイズキャンセリングシステムに適用して好適な信号処理方法に関する。

特開平３−２１４８９２号公報 特開平３−９６１９９号公報

ヘッドフォン装置により楽曲などのコンテンツの音声を再生しているときに聴こえてくる外部のノイズをアクティブにキャンセルするようにされた、ヘッドフォン装置対応のいわゆるノイズキャンセリングシステムが知られ、また、実用化されている。このようなノイズキャンセリングシステムとしては、大別してフィードバック方式とフィードフォワード方式との２つの方式が知られている。

例えば、上記特許文献１には、ユーザの耳に装着される音響管内においてイヤホン（ヘッドフォン）ユニットの近傍に設けたマイクロフォンユニットにより収音した音響管内部の騒音（ノイズ）を位相反転させた音声信号を生成し、これをイヤホンユニットから音として出力させることにより、外部ノイズを低減させるようにした構成、つまり、フィードバック方式に対応したノイズキャンセリングシステムの構成が記載されている。
また、上記特許文献２には、その基本構成として、ヘッドフォン装置外筐に取り付けたマイクロフォンにより収音して得た音声信号について所定の伝達関数による特性を与えてヘッドフォン装置から出力させるようにした構成、つまりフィードフォワード方式に対応したノイズキャンセリングシステムの構成が記載されている。

これらフィードフォワード方式、フィードバック方式の何れを採用する場合にも、ノイズキャンセリングのために設定されるフィルタ特性は、例えば外部のノイズ源からの音声がユーザの耳位置（ノイズキャンセル点）に到達するまでの空間伝達関数や、マイクアンプ・ヘッドフォンアンプの特性などの各種の伝達関数に基づき、ユーザ耳位置でノイズがキャンセルされるようにして設定されるものとなる。

現状において、ノイズキャンセリングのためのフィルタ（ＮＣフィルタ）はアナログ回路により構成されている。ここで、ＮＣフィルタをアナログ回路で構成する場合には、例えば異なるノイズ環境にそれぞれ対応するなどとしてフィルタ特性を可変的に設定するとしたときに、それぞれ別々のフィルタ特性を有するフィルタ回路を複数設けておき、それらをスイッチングしてフィルタ特性の変更を行うことになる。しかしながら、そのような構成は回路実装面積の点などから非現実的であり、結果として現状においては、フィルタ特性の変更ができないものとなっている。

このような現状に対し、先に本出願人は、フィルタ特性を可変的に設定するための構成として、ノイズキャンセリングフィルタをデジタル回路で実現する構成を提案している。すなわち、ノイズキャンセリングフィルタを例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタなどを用いたデジタルフィルタで実現するものである。このようなデジタルフィルタを用いたノイズキャンセリングシステムとすることで、フィルタ特性の変更はフィルタ構成やフィルタ係数の変更を行うことで実現することができ、アナログ回路で構成するとした場合よりも簡易な構成とすることができる。つまり、フィルタ特性の変更を行う構成を現実的なものとして実現することができる。

ここで、先にも触れたように、ノイズキャンセリングシステムにおけるＮＣフィルタの特性は、システムを構成する各部の伝達関数に基づいて適切に設定されるべきものとなる。このとき、ヘッドフォン装置を構成する各部のうち、ドライバユニット（振動板ユニット）やマイクロフォン（ノイズ収音用）といった音響部品は、ユーザによる聴取音の音質に特に大きな影響を与えるものとされている。換言すれば、これら音響部品の特性は、ＮＣフィルタの特性を設定する上で重視されるべきものとなる。

しかしながら、これら音響部品に関しては、経年による変化（劣化）や、特殊環境下（例えば通常想定していない高圧／低圧環境下や高温／低温環境下など）での使用による変化（変形）が生じ、音響特性に変化を与えるものとなる。すなわち、このような音響部品の特性変化に伴い、当初適切なものとして設定されたＮＣフィルタの特性が、適切でない状態とされてしまうものである。

また、ノイズキャンセリングシステムとして、ＮＣフィルタをヘッドフォン装置自体に内蔵するものでなく、ヘッドフォン装置を着脱可能に構成された信号処理装置（例えばＮＣ機能付きオーディオプレイヤなど）側に設けるようにしたシステムにおいて、ユーザが誤って対象製品でないヘッドフォン装置を接続してしまった場合には、ヘッドフォン装置を構成する音響部品の特性が想定される特性とは異なるものとなることで、同様にＮＣフィルタの特性が適切でない状態とされてしまうことになる。

当然のことながら、ＮＣフィルタの特性が適切なものとされない状態では、期待されるノイズキャンセリング効果を得ることがでくなくなってしまう。
また、ノイズキャンセリング効果が得られない以外にも問題を引き起こす虞もある。特に、ノイズキャンセリング方式として先に述べたフィードバック方式が採用される場合では、このようにＮＣフィルタの特性が適切でないものとされることに伴って、異音の発生を助長したり、場合によっては発振を引き起こす可能性も否定できない。

またこの一方で、先の説明では、ＮＣフィルタをデジタルフィルタで実装することについて触れたが、このようにＮＣフィルタをデジタルフィルタで構成する場合においては、故障などの何らかの要因によりデジタルデバイス（ＤＳＰ：Digital Signal Processor、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器など）にてビットシフトなどの異常が生じることに伴って、異音や発振を引き起こす虞もある。

異音の発生は、ユーザに不快感を与えるものとなる。また、万一、発振が生じるような場合には、ユーザの耳元で使用する製品として非常に好ましくなく、そのような問題の発生を未然に防ぐことが望まれる。

そこで、本発明では上記した問題点を考慮して、ヘッドフォン装置として以下のように構成することとした。
つまり、振動板を備え音声信号に基づく音響再生を行う音響再生手段と、収音動作を行う収音手段とを備える。
また、上記収音手段の収音動作に基づき得られた収音音声信号に対してフィルタ処理を行ってノイズキャンセリングのための信号特性を与えるフィルタ処理手段を備える。
また、上記フィルタ処理手段によりフィルタ処理された上記収音音声信号と、ユーザによる聴取対象音として別途入力される聴取用音声信号とを合成して、上記音響再生手段に供給される音声信号を生成する合成手段を備える。
さらに、上記フィルタ処理手段と上記合成手段とを含み、上記収音手段から上記音響再生手段までの間に形成される音声信号処理系内にて得られる音声信号のレベルを検出した結果に基づき、異常音の発生の有無を判定する異常判定手段を備えるようにした。

また、本発明では、信号処理装置として以下のように構成することとした。
つまり、振動板を備え音声信号に基づく音響再生を行う音響再生手段と、収音動作を行う収音手段とを備えたヘッドフォン装置における、上記収音手段の収音動作に基づき得られた収音音声信号に対して、フィルタ処理を行ってノイズキャンセリングのための信号特性を与えるフィルタ処理手段を備える。
また、上記フィルタ処理手段によりフィルタ処理された上記収音音声信号と、ユーザによる聴取対象音として別途入力される聴取用音声信号とを合成して、上記ヘッドフォン装置における上記音響再生手段に供給される音声信号を生成する合成手段を備える。
さらに、上記フィルタ処理手段と上記合成手段とを含み、上記収音手段から上記音響再生手段までの間に形成される音声信号処理系内にて得られる音声信号のレベルを検出した結果に基づき、異常音の発生の有無を判定する異常判定手段を備えるようにした。

また、本発明では、信号処理方法として以下のようにすることとした。
すなわち、本発明の信号処理方法は、振動板を備え音声信号に基づく音響再生を行う音響再生手段と、収音動作を行う収音手段とを備えたヘッドフォン装置における、上記収音手段の収音動作に基づき得られた収音音声信号に対して、フィルタ処理を行ってノイズキャンセリングのための信号特性を与えるフィルタ処理手段と、上記フィルタ処理手段によりフィルタ処理された上記収音音声信号と、ユーザによる聴取対象音として別途入力される聴取用音声信号とを合成して、上記音響再生手段に供給される音声信号を生成する合成手段とを備えて構成されるノイズキャンセリングシステムにおける信号処理方法であって、
上記フィルタ処理手段と上記合成手段とを含み、上記収音手段から上記音響再生手段までの間に形成される音声信号処理系内にて得られる音声信号のレベルを検出した結果に基づき、異常音の発生の有無を判定するものである。

ここで、ノイズキャンセリングシステムにおいて、マイクロフォンや振動板などの音響部品の特性変化やデジタルデバイスの故障などにより異音や発振に伴う異常音が生じている場合、上記音声信号処理系で得られる信号レベルには相応の変化が生じることになる。そこで本発明では、上記のようにして音声信号処理系内で得られる音声信号のレベル検出を行った結果に基づき、異常音の発生有無を判定するものとしている。
これにより、ノイズキャンセリングシステムにおいて、例えば振動板ユニットやマイクロフォンなどの音響部品の劣化・変形などに伴う異音や発振などの異常、或いはデジタルデバイスの故障などに伴う異音や発振などの異常が発生しているか否かを、適切に判定することができる。

上記のようにして本発明によれば、ノイズキャンセリングシステムにおいて、例えば振動板やマイクロフォンなどの音響部品の劣化・変形などに伴う異音や発振などの異常、或いはデジタルデバイスの故障などに伴う異音や発振などの異常が発生しているか否かを、適切に判定することができる。
これによれば、異音や発振などの異常が生じた場合に対応した適切な対応策を採ることができ、ユーザに対して異音による不快感を与えたり発振によるリスクを負わせることのない優れたノイズキャンセリングシステムの実現を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）について説明していく。
先ずは、本実施の形態としての構成を説明するのに先立ち、ノイズキャンセリングシステムの基本概念について説明を行っておく。

＜ノイズキャンセリングシステムの基本概念＞

ノイズキャンセリングシステムの基本的な方式としては、フィードバック（FeedBack：ＦＢ）方式によりサーボ制御を行うようにされたものと、フィードフォワード（FeedForward：ＦＦ）方式とがそれぞれ知られている。先ず、図１により、ＦＢ方式について説明する。

図１（ａ）には、ヘッドフォン装着者（ユーザ）の右耳（Ｌ（左），Ｒ（右）による２チャンネルステレオにおけるＲチャンネル）側における、ＦＢ方式によるノイズキャンセリングシステムのモデル例を模式的に示している。
ここでのヘッドフォン装置のＲチャンネル側の構造としては、先ず、右耳に対応するハウジング部２０１内において、ヘッドフォン装置を装着したユーザ５００の右耳に対応する位置にドライバ２０２を設けるようにされる。ドライバ２０２は振動板を備えたいわゆるスピーカと同義のものであり、音声信号の増幅出力により駆動（ドライブ）されることで音声を空間に放出するようにして出力するものである。

そのうえで、ＦＢ方式としては、ハウジング部２０１内においてユーザ５００の右耳に近いとされる位置に対してマイクロフォン２０３を設けるようにされる。このようにして設けられるマイクロフォン２０３によっては、ドライバ２０２から出力される音声と、外部のノイズ音源３０１からハウジング部２０１内に侵入して右耳に到達しようとする音声、つまり右耳にて聴き取られる外部音声であるハウジング内ノイズ３０２とが収音されることになる。なお、ハウジング内ノイズ３０２が発生する原因としては、ノイズ音源３０１が例えばハウジング部のイヤーパッドなどの隙間から音圧として漏れてきたり、ヘッドフォン装置の筐体がノイズ音源３０１の音圧を受けて振動し、これがハウジング部内に伝達されてくることなどを挙げることができる。
そして、マイクロフォン２０３によって収音して得られた音声信号から、例えば外部音声の音声信号成分に対して逆特性となる信号など、ハウジング内ノイズ３０２がキャンセル（減衰、低減）されるようにするための信号（キャンセル用オーディオ信号）を生成し、この信号について、ドライバ２０２を駆動する必要音の音声信号（オーディオ音源）に合成させるようにして帰還させる。これによりハウジング部２０１内における右耳に対応するとされる位置に設定されたノイズキャンセル点４００においては、ドライバ２０１からの出力音声と外部音声の成分とが合成されることによって外部音声がキャンセルされた音が得られ、ユーザの右耳では、この音を聴き取ることになる。そして、このような構成を、Ｌチャンネル（左耳）側においても与えることで、通常のＬ，Ｒ２チャンネルステレオに対応するヘッドフォン装置としてのノイズキャンセリングシステムが得られることになる。

図１（ｂ）のブロック図は、ＦＢ方式によるノイズキャンセリングシステムの基本的なモデル構成例を示している。なお、この図１（ｂ）にあっては、図１（ａ）と同様にして、Ｒチャンネル（右耳）側のみに対応した構成が示されているものであり、また、Ｌチャンネル（左耳）側に対応しても同様のシステム構成が備えられるものである。また、この図において示されるブロックは、ＦＢ方式によるノイズキャンセリングシステムの系における特定の回路部位、回路系などに対応する１つの特定の伝達関数を示すもので、ここでは伝達関数ブロックと呼ぶことにする。各伝達関数ブロックにおいて示されている文字が、その伝達関数ブロックの伝達関数を表しているものであり、音声信号(若しくは音声)は、伝達関数ブロックを経由するごとに、そこに示される伝達関数が与えられることになる。

先ず、ハウジング部２０１内に設けられるマイクロフォン２０３により収音される音声は、このマイクロフォン２０３と、マイクロフォン２０３にて得られた電気信号を増幅して音声信号を出力するマイクロフォンアンプに対応する伝達関数ブロック１０１（伝達関数Ｍ）を介した音声信号として得られることになる。この伝達関数ブロック１０１を経由した音声信号は、ＦＢ(FeedBack)フィルタ回路に対応する伝達関数ブロック１０２(伝達関数−β)を介して合成器１０３に入力される。ＦＢフィルタ回路は、マイクロフォン２０３により収音して得られた音声信号から、上述のキャンセル用オーディオ信号を生成するための特性が設定されたフィルタ回路であり、その伝達関数が−βとして表されているものである。

また、楽曲などのコンテンツとされるオーディオ音源の音声信号Ｓは、ここでは、イコライザによるイコライジングが施されるものとしており、このイコライザに対応する伝達関数ブロック１０７（伝達関数Ｅ）を介して合成器１３に入力される。
なお、このように音声信号Ｓにイコライジングを施すのは、ＦＢ方式では、ノイズ収音用のマイクロフォン２０３がハウジング部２０１内に設けられ、ノイズ音のみでなくドライバ２０２からの出力音声も収音されることに由来する。すなわち、このようにマイクロフォン２０３が音声信号Ｓの成分も収音することで、ＦＢ方式では音声信号Ｓに対しても伝達関数−βが与えられるものとなっており、このことで音声信号Ｓの音質劣化を招くこと虞がある。そこで、予め伝達関数−βによる音質劣化を抑制するために、イコライジングにより音声信号Ｓに所要の信号特性を与えるようにしているものである。

合成器１０３では、上記の２つの信号を加算により合成する。このようにして合成された音声信号は、パワーアンプにより増幅され、ドライバ２０２に駆動信号として出力されることで、ドライバ２０２から音声として出力される。つまり、合成器１０３からの音声信号は、パワーアンプに対応する伝達関数ブロック１０４（伝達関数Ａ）を経由し、さらにドライバ２０２に対応する伝達関数ブロック１０５（伝達関数Ｄ）を経由して音声として空間内に放出される。なお、ドライバ２０２の伝達関数Ｄは、例えばドライバ２０２の構造などにより決まる。

そして、ドライバ２０２にて出力された音声は、ドライバ２０２からノイズキャンセル点４００までの空間経路(空間伝達関数)に対応する伝達関数ブロック１０６（伝達関数Ｈ）を経由するようにしてノイズキャンセル点４００に到達し、その空間にてハウジング内ノイズ３０２と合成されることになる。そして、ノイズキャンセル点４００から例えば右耳に到達するものとされる出力音の音圧Ｐとしては、ハウジング部２０１の外部から侵入してくるノイズ音源３０１の音がキャンセルされるものとなる。

ここで、この図１（ｂ）に示されるノイズキャンセリングシステムのモデルの系にあって、上記出力音の音圧Ｐは、ハウジング内ノイズ３０２をＮ、オーディオ音源の音声信号をＳとしたうえで、各伝達関数ブロックにおいて示される伝達関数「Ｍ、−β、Ｅ、Ａ、Ｄ、Ｈ」を利用して、次の[式１]のようにして表されるものとなる。

この[式１]において、ハウジング内ノイズ３０２であるＮに着目すると、Ｎは、１ ／（１＋ＡＤＨＭβ）で表される係数により減衰されることがわかる。

ただし、[式１]の系がノイズ低減対象の周波数帯域にて発振することなく、安定して動作するためには、次の[式２]が成立していることが必要となる。

一般的なこととして、ＦＢ方式によるノイズキャンセリングシステムにおける各伝達関数の積の絶対値が、

１＜＜｜ＡＤＨＭβ｜

で表されることとと、古典制御理論におけるNyquistの安定性判別と合わせると、[式２]については下記のように解釈できる。
ここでは、図１（ｂ）に示されるノイズキャンセリングシステムの系において、ハウジング内ノイズ３０２であるＮに関わるループ部分を一箇所切断して得られる、（−ＡＤＨＭβ）で表される系を考える。この系を、ここでは「オープンループ」ということにする。一例として、マイクロフォン及びマイクロフォンアンプに対応する伝達関数ブロック１０１と、ＦＢフィルタ回路に対応する伝達関数ブロック１０２との間を切断すべき箇所とすれば、上記のオープンループを形成できる。

上記のオープンループは、例えば図２のボード線図により示される特性を持つものとされる。このボード線図においては、横軸に周波数が示され、縦軸においては、下半分にゲインが示され、上半分に位相が示される。
このオープンループを対象とした場合、Nyquistの安定性判別に基づき、[式２]を満足するためには、下記の２つの条件を満たす必要がある。
条件１：位相０ｄｅｇ．（０ 度）の点を通過するとき、ゲインは０ｄＢより小さくなくてはならない。
条件２：ゲインが０ｄＢ以上であるとき、位相０ｄｅｇ．の点を含んではいけない。

上記２つの条件１、２を満たさない場合、ループには正帰還がかかることとなって、発振（ハウリング）を生じさせる。図２においては、上記の条件１に対応する位相余裕Ｐａ、Ｐｂと、条件２に対応するゲイン余裕Ｇａ、Ｇｂが示されている。これらの余裕が小さいと、ノイズキャンセリングシステムを適用したヘッドフォン装置を使用するユーザの各種の個人差やヘッドフォン装置を装着したときの状態のばらつきなどにより、発振の可能性が増加することになる。
例えば図２にあっては、位相０ｄｅｇ．の点を通過するときのゲインとしては０ｄＢより小さくなっており、これに応じてゲイン余裕Ｇａ 、Ｇｂが得られている。しかしながら、例えば仮に位相０ｄｅｇ．の点を通過するときのゲインが０ｄＢ以上となってゲイン余裕Ｇａ 、Ｇｂが無くなる、あるいは位相０ｄｅｇ．の点を通過するときのゲインが０ｄＢ未満であるものの、０ｄＢに近く、ゲイン余裕Ｇａ 、Ｇｂが小さくなるような状態となると、発振を生じる、あるいは発振の可能性が増加することになる。
同様にして、図２にあっては、ゲインが０ｄＢ以上であるときには位相０ｄｅｇ．の点を通過しないようにされており、位相余裕Ｐａ、Ｐｂが得られている。しかしながら、例えばゲインが０ｄＢ以上であるときに位相０ｄｅｇ．の点を通過してしまっている。或いは、位相０ｄｅｇ．に近くなり位相余裕Ｐａ、Ｐｂが小さくなるような状態となると、発振を生じる、あるいは発振の可能性が増加することになる。

次に、図１（ｂ）に示したＦＢ方式のノイズキャンセリングシステムの構成において、上述の外部音声（ノイズ）のキャンセル（低減）機能に加えて、必要な音（必要音）をヘッドフォン装置により再生出力する場合について説明する。
ここでは、必要音として、例えば楽曲などのコンテンツとしてのオーディオ音源の音声信号Ｓが示されている。
なお、この音声信号Ｓとしては、音楽的、又はこれに準ずる内容のもののほかにも考えられる。例えば、ノイズキャンセリングシステムを補聴器などに適用することとした場合には、周囲の必要音を収音するために筐体外部に設けられるマイクロフォン（ノイズキャンセルの系に備えられるマイクロフォン２０３とは異なる）により収音して得られた音声信号となる。また、いわゆるヘッドセットといわれるものに適用する場合には、電話通信などの通信により受信した相手方の話し声などの音声信号となる。つまり、音声信号Ｓとは、ヘッドフォン装置の用途などに応じて再生出力すべきことが必要となる音声一般に対応したものである。

先ず、先の[式１]において、オーディオ音源の音声信号Ｓに着目する。そして、イコライザに対応する伝達関数Ｅとして、次の[式３]により表される特性を有するものとして設定したこととする。

なお、この伝達特性Ｅは、周波数軸でみた場合に、上記オープンループに対してほぼ逆特性（１＋オープンループ特性）となっている。そして、この[式３]により示される伝達関数Ｅの式を、[式１]に代入すると、図１（ｂ）に示されるノイズキャンセリングシステムのモデルにおける出力音の音圧Ｐについては、次の[式４]のようにして表すことができる。

[式４]におけるＡＤＨＳの項において示される伝達関数Ａ、Ｄ、Ｈのうち、伝達関数Ａはパワーアンプに対応し、伝達関数Ｄはドライバ２０２に対応し、伝達関数Ｈはドライバ２０２からノイズキャンセル点４００までの経路の空間伝達関数に対応するので、ハウジング部２０１内のマイクロフォン２０３の位置が耳に対して近接した位置にあるとすれば、音声信号Ｓについては、ノイズキャンセル機能を有さないようにした通常のヘッドフォンと同等の特性が得られることがわかる。

次に、ＦＦ方式によるノイズキャンセリングシステムについて説明する。
図３（ａ）は、ＦＦ方式によるノイズキャンセリングシステムのモデル例として、先の図１（ａ）と同様にＲチャンネルに対応する側の構成を示している。
ＦＦ方式では、ハウジング部２０１の外側に対して、ノイズ音源３０１から到達してくるとされる音声が収音できるようにしてマイクロフォン２０３を設けるようにされる。そして、このマイクロフォン２０３により収音した外部音声、つまりノイズ音源３０１から到達してきたとされる音声を収音して音声信号を得て、この音声信号について適切なフィルタリング処理を施して、キャンセル用オーディオ信号を生成するようにされる。そして、このキャンセル用オーディオ信号を、必要音の音声信号と合成する。つまり、マイクロフォン２０３の位置からドライバ２０２の位置までの音響特性を電気的に模擬したキャンセル用オーディオ信号を必要音の音声信号に対して合成するものである。
そして、このようにしてキャンセル用オーディオ信号と必要音の音声信号とが合成された音声信号をドライバ２０２から出力させることで、ノイズキャンセル点４００において得られる音としては、ノイズ音源３０１からハウジング部２０１内に侵入してきた音がキャンセルされたものが聴こえるようになる。

図３（ｂ）は、ＦＦ方式によるノイズキャンセリングシステムの基本的なモデル構成例として、一方のチャンネル（Ｒチャンネル）に対応した側の構成を示している。
先ず、ハウジング部２０１の外側に設けられるマイクロフォン２０３により収音される音は、マイクロフォン２０３及びマイクロフォンアンプに対応する伝達関数Ｍを有する伝達関数ブロック１０１を介した音声信号として得られる。
次に、上記伝達関数ブロック１０１を経由した音声信号は、ＦＦ(FeedForward)フィルタ回路に対応する伝達関数ブロック１０２(伝達関数−α)を介して合成器１０３に入力される。ＦＦフィルタ回路１０２は、マイクロフォン２０３により収音して得られた音声信号から、上記したキャンセル用オーディオ信号を生成するための特性が設定されたフィルタ回路であり、その伝達関数が−αとして表されているものである。

また、ここでのオーディオ音源の音声信号Ｓは、直接、合成器１０３に入力するものとしている。
合成器１０３により合成された音声信号は、パワーアンプにより増幅され、ドライバ２０２に駆動信号として出力されることで、ドライバ２０２から音声として出力されることになる。つまり、この場合にも、合成器１０３からの音声信号は、パワーアンプに対応する伝達関数ブロック１０４（伝達関数Ａ）を経由し、さらにドライバ２０２に対応する伝達関数ブロック１０５（伝達関数Ｄ）を経由して音声として空間内に放出される。
そして、ドライバ２０２にて出力された音声は、ドライバ２０２からノイズキャンセル点４００までの空間経路(空間伝達関数)に対応する伝達関数ブロック１０６（伝達関数Ｈ）を経由してノイズキャンセル点４００に到達し、ここでハウジング内ノイズ３０２と空間で合成されることになる。

また、ノイズ音源３０１から発せられた音がハウジング部２０１内に侵入してノイズキャンセル点４００に到達するまでには、伝達関数ブロック１１０として示すように、ノイズ音源３０１からノイズキャンセル点４００までの経路に対応する伝達関数（空間伝達関数Ｆ）が与えられる。その一方で、マイクロフォン２０３では、外部音声であるノイズ音源３０１から到達してくるとされる音声を収音することになるが、このとき、ノイズ音源３０１から発せられた音（ノイズ）がマイクロフォン２０３に到達するまでには、伝達関数ブロック１１１として示すように、ノイズ音源３０１からマイクロフォン２０３までの経路に対応する伝達関数（空間伝達関数Ｇ）が与えられることになる。伝達関数ブロック１０２に対応するＦＦフィルタ回路としては、上記の空間伝達関数Ｆ，Ｇも考慮した上での伝達関数−αが設定されるものである。
これにより、ノイズキャンセル点４００から例えば右耳に到達するものとされる出力音の音圧Ｐとしては、ハウジング部２０１の外部から侵入してくるノイズ音源３０１の音がキャンセルされるものとなる。

図３（ｂ）に示したＦＦ方式によるノイズキャンセリングシステムのモデルの系にあって、上記出力音の音圧Ｐは、ノイズ音源３０１において発せられるノイズをＮ、オーディオ音源の音声信号をＳとしたうえで、各伝達関数ブロックにおいて示される伝達関数「Ｍ、−α、Ｅ、Ａ、Ｄ、Ｈ」を利用して、次の[式５]で表されるものとなる。

また、理想的には、ノイズ音源３０１からキャンセルポイント４００までの経路の伝達関数Ｆは、次の[式６]のようにして表すことができる。

次に、[式６]を[式５]に代入すると、右辺の第１項と第２項とが相殺されることとなる
。この結果から、出力音の音圧Ｐは、以下の[式７]のようにして表すことができる。

このようにして、ノイズ音源３０１から到達してくるとされる音はキャンセルされ、オーディオ音源の音声信号だけが音声として得られることが示される。つまり、理論上、ユーザの右耳においては、ノイズがキャンセルされた音声が聴こえることになる。ただし、現実には、[式６]が完全に成立するような伝達関数を与えることのできる、完全なＦＦフィルタ回路を構成することは非常に困難である。また、人による耳の形状であるとか、ヘッドフォン装置の装着の仕方についての個人差が比較的大きく、ノイズの発生位置とマイク位置との関係の変化などは、特に中高域の周波数帯域についてのノイズ低減効果に影響を与えることが知られている。このために、中高域に関しては、アクティブなノイズ低減処理を控え、主として、ヘッドフォン装置の筐体の構造などに依存したパッシブな遮音をすることがしばしば行われる。
また、確認のために述べておくと、[式６]は、ノイズ音源３０１から耳までの経路の伝達関数を、伝達関数−αを含めた電気回路にて模倣することを意味している。

また、図３（ａ）に示したＦＦ方式のノイズキャンセリングシステムでは、マイクロフォン２０３をハウジングの外側に設けることから、キャンセルポイント４００については、図１（ａ）のＦＢ方式のノイズキャンセリングシステムと異なり、聴取者の耳位置に対応させるようにしてハウジング部２０１にて任意に設定できる。しかし通常、伝達関数−αは固定的であり、設計段階においては、何らかのターゲット特性を対象とした決めうちになる。その一方で、聴取者によって耳の形状などは異なる。このために、十分なノイズキャンセル効果が得られなかったり、ノイズ成分を非逆相で加算してしまって異音を生じさせたりするなどの現象が発生する可能性もある。
このようなことから、一般的にＦＦ方式は、発振する可能性が低く安定度は高いが、十分なノイズ減衰量（キャンセル量）を得るのは困難であるとされている。一方、ＦＢ方式は大きなノイズ減衰量が期待できる代わりに、系の安定性に注意が必要であるとされている。このように、ＦＢ方式とＦＦ方式とでは、それぞれに特徴を有するものである。

＜第１の実施の形態＞
[ヘッドフォン装置の構成]

図４は、本発明のヘッドフォン装置の一実施形態としての、ヘッドフォン装置１の内部構成を示したブロック図である。
先ず、このヘッドフォン１には、ノイズキャンセリングシステムに対応する構成として、マイクロフォンMICが設けられている。図示するようにして、当該マイクロフォンMICによる収音信号は、マイクアンプ２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３にてデジタル信号に変換されてＤＳＰ（Digital Signal Processor）５に対して供給される。なお、以下、Ａ／Ｄ変換器３にてデジタル信号に変換された収音信号については、収音データとも呼ぶ。

ここで、図４に示すヘッドフォン１は、ノイズキャンセリング方式として、フィードバック方式に対応する。先の図１を参照して分かるように、フィードバック方式に対応するヘッドフォン装置では、マイクロフォンMIC（図１ではマイクロフォン２０３）がハウジング部（２０１）における内側に配置されるようにして設けられる。具体的に、この場合のマイクロフォンMICとしては、ハウジング部内における音、すなわちノイズ音とドライバDRV（図１では２０２）からの出力音とを収音するようにして設けられることになる。
ちなみに、後の図５に図示するように、ヘッドフォン１が有するハウジング部は、ハウジング部１Ａとなる。

また、図４において、ヘッドフォン１には、外部の例えばオーディオプレイヤなどから供給されるオーディオ信号（音声信号）が、図中のオーディオ入力端子ＴAinを介して入力され、該オーディオ入力端子ＴAinより入力された音声信号は、Ａ／Ｄ変換器４を介してＤＳＰ５に供給される。

ＤＳＰ５は、図中のメモリ８内に格納される信号処理プログラム８ａに基づくデジタル信号処理を実行することで、図示されている各機能ブロックとしての動作を実現する。
ここで、図４では説明の便宜上、ＤＳＰ５が上記信号処理プログラム８ａに基づくデジタル信号処理を実行することで実現する各機能動作について、通常のノイズキャンセリング動作時に対応して実行する機能動作と、後述する本実施の形態としてのセルフチェック動作時に対応して実行される機能動作とを混在させて示している。
以下では先ず、通常のノイズキャンセリング動作時（音響再生時）に対応して実行される機能動作について説明を行う。

通常のノイズキャンセリング動作時に対応して実行される機能動作は、図中の各機能ブロックうち、ＮＣ（ノイズキャンセリング）フィルタ５ａ、イコライザ（ＥＱ）５ｂ、加算部５ｃが該当する。
なお、以下におけるこれら通常動作時の機能ブロックについての説明では、それ以外の各機能ブロック（セルフチェック部５ｄ、入力制御部５ｅ、動作切換制御部５ｆ、及び乗算部５ｇ）はないものとして扱う。

先ず、通常のノイズキャンセリング動作時には、図中のイコライザ（ＥＱ）５ｂとして示す機能動作として、上述したオーディオ入力端子ＴAin→Ａ／Ｄ変換器４を介して入力されるオーディオ信号（オーディオデータ）に対してイコライジング処理を施す。例えばイコライザ５ｂは、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタなどで実現することができる。

なお、先の基本概念の説明からも理解されるように、ＦＢ方式においては、フィードバックループ内にてノイズキャンセリングのためのフィルタ処理が行われることに伴い、フィードバックループに加算される音声信号（つまりユーザに聴取（知覚）されるべきとして入力される音声信号：聴取用音声信号）に音質劣化が生じてしまう虞がある。上記イコライザ５ｂとしての機能動作は、このような音声信号の音質劣化を未然に防止するために行われるものである。

また、図中のＮＣフィルタ５ａとして示す機能動作として、上述したマイクアンプ２→Ａ／Ｄ変換器３を介して入力される収音データに対し、ノイズキャンセリングのための信号特性を与える。このＮＣフィルタ５ａとしては、例えばＦＩＲフィルタなどで構成されるものとなる。
さらに、図中の加算部５ｃとして示す機能動作として、上述したイコライザ５ｂにより処理されたオーディオデータと、上記ＮＣフィルタ５ａにより処理された収音データとを加算する。この加算部５ｃとしての加算処理により得られるデータを加算データと呼ぶ。該加算データは、上記ＮＣフィルタ５ａによりノイズキャンセリングのための特性が与えられた収音データが加算されたものとなる。従って、該加算データに基づく音響再生が後述するドライバDRVにて行われることで、ヘッドフォン１を装着したユーザにノイズ成分がキャンセル（低減）されたものとして知覚させることができる。

このようにして通常の音響再生時においては、ＮＣフィルタ５ａ、イコライザ５ｂ、加算部５ｃとしての機能動作により、ユーザに対し、外界で生じるノイズ成分がキャンセルされたものとして知覚させつつ、聴取用の音声信号に基づく音声を聴取させることができる。

また、この一方でＤＳＰ５は、後述するセルフチェック動作時に対応して実行される機能動作として、セルフチェック部５ｄ、入力制御部５ｅ、動作切換制御部５ｆ、及び乗算部５ｇとしての機能動作も実現するものとなる。なお、これら本実施の形態としての機能動作については後述する。
また、本実施の形態の場合、メモリ８内には、図示するように警告音声データ８ｂが格納されるが、これについても後述する。

上記のようにしてＤＳＰ５で得られる加算データは、Ｄ／Ａ変換器６に供給されてアナログ信号に変換された後、パワーアンプ７で増幅されてドライバDRVに供給される。
ドライバDRVは振動板を備え、該振動板が上記パワーアンプ７から供給される音声信号（駆動信号）に基づき駆動されるように構成されていることで、上記音声信号に基づく音声出力（音響再生）を行うようにされる。

マイクロコンピュータ１０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えて構成され、例えば上記ＲＯＭに記憶されるプログラムに基づく各種の制御処理や演算を行うことで、ヘッドフォン１の全体制御を行う。
図示するように、マイクロコンピュータ１０に対しては、操作部９が接続される。操作部９は、例えばヘッドフォン１の筐体外面に表出するようにして設けられる図示されない操作子を備えて構成され、ユーザが各種操作入力を行う。操作部９で入力された情報はマイクロコンピュータ１０に対して操作入力情報として伝達される。マイクロコンピュータ１０は入力された情報に対応して必要な演算や制御を行う。
例えば、上記操作部９に備えられる操作子としては、ヘッドフォン１の電源のオン／オフを指示する電源ボタンを挙げることができる。マイクロコンピュータ１０は、当該電源ボタンの操作に応じて上記操作部９から供給される操作入力情報に基づき、ヘッドフォン１の電源オン／オフ制御を行うようにされる。

[セルフチェック動作]

ここで、ヘッドフォン１が備えるドライバDRVやマイクロフォンMIC（いわゆるトランスデューサ）などの音響部品は、経年変化（劣化）や、特殊環境下（例えば通常想定していない高圧／低圧環境下や高温／低温環境下など）での使用による構造上の変化（変形）が生じ、音響特性に変化を与えるものとなる。そして、このように音響部品の特性変化が生じた場合、当初適切なものとして設定されたＮＣフィルタ５ａのフィルタ特性が、適切でない状態とされてしまうことになる。

このようにＮＣフィルタ５ａの特性が適切なものではなくなってしまった場合は、期待されるノイズキャンセリング効果を得ることができなくなってしまうことはおろか、特に本例のようにＦＢ方式を採用する場合においては、異音の発生を助長したり、場合によっては発振を引き起こす可能性さえも否定できない。

また、本例では、ＤＳＰ５によりＮＣフィルタをデジタルフィルタで実現する構成を採っているが、この場合においては、故障などの何らかの要因によりデジタルデバイス（ＤＳＰ５、Ａ／Ｄ変換器３、Ｄ／Ａ変換器６など）にてビットシフトなどの異常動作が生じることに伴って、異音や発振を引き起こす虞もある。

異音の発生はユーザに不快感を与えるものとなる。また、万一、発振が生じそれが持続されるような場合には、ユーザの耳元で使用する製品として非常に好ましくなく、そのような問題の発生を未然に防ぐことが要求される。

そこで本実施の形態では、例えばこれらの要因でノイズキャンセリングシステムにて生じる可能性のある異音や発振などの異常の発生の有無を事前にチェックするという手法を採る。また、このチェックの結果に応じ、異常が生じているとされた場合の対応策を講じる。
このために本実施の形態のヘッドフォン１では、先の図４に示したセルフチェック部５ｄ、入力制御部５ｅ、動作切替制御部５ｆ、乗算部５ｇとしての機能動作をＤＳＰ５にて実行するものとしている。

ここで、以下、セルフチェック動作時に対応してＤＳＰ５が実行する各機能動作について説明していくが、以下の説明において注意されたいのは、図４ではＤＳＰ５により実現される上記の各機能動作について、例えばセルフチェック部５ｄがＮＣフィルタ５ａや入力制御部５ｅなどにはたらきかけ、また動作切替制御部５ｆが乗算部５ｇにはたらきかけるといったように、各機能ブロックがハードウエアとして構成されるかのように示している点である。これは、ＤＳＰ５の有する機能の理解を容易とするための便宜を図ったものであって、ＤＳＰ５がプログラム（この場合は信号処理プログラム８ａ）に基づくデジタル信号処理を実行することで実現される各機能動作を、ブロック図としてあくまで概念的に示したものに過ぎないものである。

図４において、先ず、図中のセルフチェック部５ｄは、後述するセルフチェック動作を行って異常の発生有無をチェック（判定）する。
また、入力制御部５ｅは、Ａ／Ｄ変換器４を介して入力されるオーディオデータの入力制御を行う。すなわち、上記オーディオデータの入力／非入力の制御を行う。
また、動作切替制御部５ｆは、セルフチェック部５ｄによるチェック結果（判定結果）に応じて、後述するようにしてＤＳＰ５の動作切替を行う。
また、乗算部５ｇは、ＮＣフィルタ５ａによるフィルタ処理後の収音データに対し指示されたゲインを与える。この乗算部５ｇが与えるゲインは、上記動作切替制御部５ｆとしての機能動作により指示される。

図５は、上記セルフチェック部５ｄによるセルフチェック動作について説明するための図である。
なお、この図５においては、図４に示したヘッドフォン１の構成のうち、本例のセルフチェック動作に係る部分を抽出して示している。具体的には、マイクロフォンMIC、マイクアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３、ＤＳＰ５、Ｄ／Ａ変換器６、パワーアンプ７、ドライバDRVを抽出したものである。
またこの図では、ヘッドフォン１が有するハウジング部１Ａ内におけるドライバDRVとマイクロフォンMICとの配置関係についても併せて示している。図示されるように、この場合のマイクロフォンMICは、ドライバDRVと共にハウジング部１Ａの内側に配置されることになる。

図５において、ＤＳＰ５により実現されるセルフチェック部５ｄとしての機能動作は、図示するようにしてオーディオ非入力制御ブロック５ｄ1、フィルタ特性設定ブロック５ｄ2、Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前レベル検出ブロック５ｄ3、Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前周波数特性解析ブロック５ｄ4、及び異常判定ブロック５ｄ5に細分化することができる。

先ず、前提として、本実施の形態の場合、セルフチェック部５ｄによるセルフチェック動作は、例えばヘッドフォン１の電源がオンとされるなど、所定条件の成立に応じてマイクロコンピュータ１０がＤＳＰ５に対して動作開始指示を行ったことに応じて開始するものとする。つまり、セルフチェック部５ｄによる動作は、このようなマイクロコンピュータ１０からの動作開始指示に応じて開始される。

セルフチェック部５ｄの具体的な動作について見ていく。
先ず、図中のオーディオ非入力制御ブロック５ｄ1は、上記のようなマイクロコンピュータ１０からの動作開始指示に応じて、先の図４に示した入力制御部５ｅにより、Ａ／Ｄ変換器４からのオーディオデータが非入力状態とされるように制御を行う。つまり、セルフチェック動作の開始指示に応じては、先ずこのオーディオ非入力制御ブロック５ｄ1としての機能動作により、フィードバックループへの聴取用オーディオデータの加算が行われない状態となるようにされる。

なお、図５においては、先の図４におけるイコライザ５ｂ及び加算部５ｃを図示していないが、これは、上記オーディオ非入力制御ブロック５ｄ1の動作によって、セルフチェック動作時には、聴取用オーディオデータについてのイコライジング処理及びフィードバックループへの加算が行われない状態となることを表しているものである。

続いて、上記オーディオ非入力制御後には、図中のフィルタ特性設定ブロック５ｄ2により、ＮＣフィルタ５ａにチェック用のフィルタ特性を設定する。このチェック用のフィルタ特性を設定するためのパラメータ情報は、例えばメモリ８内にて信号処理プログラム８ａの一部として記憶されており、上記フィルタ特性設定ブロック５ｄ2は、該パラメータ情報に基づいてＮＣフィルタ５ａにチェック用のフィルタ特性を設定する。

上記により説明したオーディオ非入力制御ブロック５ｄ1及びフィルタ特性設定ブロック５ｄ2としての動作が実行されることで、ヘッドフォン１においては、聴取用のオーディオ信号成分を含まぬ状態でノイズキャンセリング動作が行われることになる。すなわち、ユーザには、聴取用のオーディオ信号成分は聴取されず、ノイズ音がキャンセル（低減）された音（理想的には無音）のみが聴取されることになる。
本実施の形態では、このようにオーディオ信号成分を含まぬ状態、すなわちオーディオ信号成分がフィードバックループに加算されない状態とした上で以下のチェック動作を行うようにしていることで、異常音の発生有無の判定精度が向上されるように図られている。

上記フィルタ特性設定ブロック５ｄ2としての動作を実行すると、Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前レベル検出ブロック５ｄ3により、Ａ／Ｄ変換器３からＮＣフィルタ５ａに供給される収音データ、及びＮＣフィルタ５ａからＤ／Ａ変換器６に供給される収音データのレベル検出を行う。

そして、これに次いで、Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前周波数特性解析ブロック５ｄ4により、Ａ／Ｄ変換器３からＮＣフィルタ５ａに供給される収音データ、及びＮＣフィルタ５ａからＤ／Ａ変換器６に供給される収音データについて、それぞれ周波数特性の解析を行う。具体的には、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）などのフーリエ変換処理を行って各周波数帯域ごとの振幅（レベル）を解析（検出）する。或いは、複数のＢＰＦ（Band Pass Filter）を用いて各周波数帯域ごとのレベル検出を行うこともできる。

さらに、上記Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前周波数特性解析ブロック５ｄ4による動作後は、異常判定ブロック５ｄ5により、上記Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前レベル検出ブロック５ｄ3によるレベル検出結果、及び上記Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前周波数特性解析ブロック５ｄ4による周波数解析結果に基づく異常判定を行う。
この異常判定ブロック５ｄ5は、上記Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前レベル検出ブロック５ｄ3により検出されるＡ／Ｄ変換器３からＮＣフィルタ５ａに供給される収音データ（以下、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号とする）のレベル、及びＮＣフィルタ５ａからＤ／Ａ変換器６に供給される収音データ（Ｄ／Ａ変換器６への入力信号とする）のレベル、及び上記Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前周波数特性解析ブロック５ｄ4により検出されるＡ／Ｄ変換器３からの出力信号についての所定の周波数帯域のレベル（振幅レベル）、及びＤ／Ａ変換器６への入力信号についての所定の周波数帯域のレベルに基づき、異音や発振音などの異常音の発生の有無を判定する。
具体的には、上記Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号のレベル、及び上記Ｄ／Ａ変換器６への入力信号のレベルが、予め定められた所定の閾値（第１閾値）以上であるか否かを判別すると共に、上記Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号の所定の周波数帯域のレベル、及び上記Ｄ／Ａ変換器６への入力信号の所定の周波数帯域のレベルが、予め定められた所定の第２閾値以上であるか否かの判別を行う。そして、これら４つの判別のうち、何れか１つでも肯定結果が得られた（つまり検出レベルが所定閾値以上となっている）場合には、異常音が発生しているとの判定結果を得、また、全ての判別で否定結果が得られた場合には異常音が発生していないとの判定結果を得る。

ここで、上記のようにして異常判定ブロック５ｄ5においては、異常判定にあたり、所定の周波数帯域の振幅レベルを対象とした判別処理を行うようにされているが、これは、異音や発振音の発生する周波数帯域が或る程度想定できることを考慮したものである。すなわち、この場合において、異常判定ブロック５ｄ5が判別対象とする周波数帯域としては、実際の構成において異音や発振音が生じることの予想される帯域を設定すればよいものである。
また、この主旨から、この場合における上記Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前周波数特性解析ブロック５ｄ4による動作としては、上述のように各周波数帯域ごとのレベルを検出するのでなく、少なくとも上記異音や発振音の生じることが予想される所定の周波数帯域のみのレベル検出を行うようにされていればよく、そのようにした場合にも同様の結果を得ることができる。

上記により説明したような各機能を有するセルフチェック部５ｄにより、異音や発振などの異常の発生の有無を、実際に音響再生動作（ノイズキャンセリング・聴取用音声の再生）を行う前に事前にチェックすることができる。

ここで、本実施の形態では、上記セルフチェック部５ｄによるチェックを行った後、そのチェック結果（すなわち異常の有無についての判定結果）に基づき、図４に示す動作切替制御部５ｆにより通常の動作モードと異常時に対応した動作モードとの切り替えを行う。

図４において、この動作切替制御部５ｆは、上記セルフチェック部５ｄにより異常なし（異常音の発生なし）との判定結果が得られた場合は、通常動作モードに移行するための制御を行う。
すなわち、先ずはＮＣフィルタ５ａにオーディオ再生用のフィルタ特性を設定する。このオーディオ再生用のフィルタ特性を設定するためのパラメータ情報としても、メモリ８内にて信号処理プログラム８ａの一部として格納されており、ＮＣフィルタ５ａは該パラメータ情報に基づきＮＣフィルタ５ａに上記オーディオ再生用のフィルタ特性を設定する。

そして、このようなフィルタ特性の設定後、動作切替制御部５ｆは、入力制御部５ｅによりＡ／Ｄ変換器４からのオーディオデータが入力されるように制御する。
その上で、ＮＣフィルタ５ａ、イコライザ６ｂ、及び加算部５ｃを動作させ、先に説明した通常のノイズキャンセリング動作（聴取用オーディオデータの再生も含む）が開始されるようにする。

一方、セルフチェック部５ｄにより異常あり（異常音の発生あり）との判定結果が得られた場合、動作切替制御部５ｆは、異常時動作モードに移行するための制御を行う。
つまり、先ずはシステムリセットを行う。すなわち、ＤＳＰ５自らの設定をリセットするようにしてＤＳＰ５を再起動させる。
次いで、乗算部５ｇにより、フィードバックループ内に与えられるゲインが低めに設定されるように制御する。具体的にこの場合は、乗算部５ｇに１未満の所定値による係数を与えることで、通常動作時によりも低めのゲインが設定されるようにする。
その上で、ユーザに対する警告通知が行われるように制御を行う。すなわち、メモリ８内に格納される警告音声データを、例えば加算部５ｃなどにおいて加算させることで、該警告音声データに基づく音声がドライバDRVから出力されるようにする。
この警告音声データ８ｂとして収録する音声としては、例えばBeep音、或いはシステムに異常が発生している旨を通知するためのガイド音声（メッセージ音声）などとされればよい。

なお、確認のために述べておくと、上記警告音声データの合成は、ＮＣフィルタ５ａによるフィルタ処理の前又は後、或いはイコライザ５ｂによるイコライジング処理の前又は後、加算部５ｃによる加算処理の後の音声データなど、最終的にＤ／Ａ変換器６に供給される音声データに対してであれば、何れの音声データに対して行ってもよい。

上記のようなシステムリセット、ゲイン設定（調整）、警告通知のための制御を行った上で、動作切替制御部５ｆは、先の通常動作モードの場合と同様に、オーディオ再生用のフィルタ特性の設定、オーディオデータの入力、ＮＣフィルタ５ａ・イコライザ５ｂ・加算部５ｃによる動作開始のための制御を行う。

上記のような動作切替制御部５ｆとしての動作により、異常時動作モードでは、システムリセット後、ユーザに対する警告が行われた後に、フィードバックループに通常時よりも低めのゲインが設定された状態でオーディオ再生を含むノイズキャンセリング動作が実行されるものとなる。

図６のフローチャートは、上記により説明した第１の実施の形態としてのセルフチェック動作（動作切替制御も含む）を実現するための処理手順を示している。
なお、この図６では、第１の実施の形態としてのセルフチェック動作を実現するための処理手順を、ＤＳＰ５が信号処理プログラム８ａに基づき実行する処理手順として示している。

図６において、先ずステップＳ１０１では、マイクロコンピュータ１０からのチェック動作開始指示を待機する。つまり、先に述べたようにして例えば電源オン操作などに応じてマイクロコンピュータ１０が行うチェック動作開始指示を待機するものである。

上記チェック動作開始指示があった場合、ステップＳ１０２において、オーディオデータの非入力制御処理を行う。つまり、図４に示した入力制御部５ｅとしての例えばスイッチを制御することで、Ａ／Ｄ変換器４からの聴取用オーディオデータが非入力状態となるようにする。

続くステップＳ１０３では、チェック用フィルタ特性の設定処理を行う。すなわち、メモリ８内に格納されるパラメータ情報に基づき、ＮＣフィルタ５ａのフィルタ特性としてチェック用のフィルタ特性を設定する。

次のステップＳ１０４では、収音信号入力及びＮＣフィルタ動作開始処理を実行する。つまり、Ａ／Ｄ変換器３からの収音データの入力を開始すると共に、該収音データに対するＮＣフィルタ５ａによるフィルタ処理を開始する。
なお、この場合、聴取用のオーディオデータについての音響再生は行わないので、加算部５ｃとしての動作は行わず、上記ＮＣフィルタ５ａによりフィルタ処理を施した収音データをＤ／Ａ変換器６に対して供給することになる。

続くステップＳ１０５では、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号のレベルを検出する。
そして、次のステップＳ１０６では、Ｄ／Ａ変換器６への入力信号のレベルを検出する。
さらに次のステップＳ１０７では、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号の周波数解析を行い、次のステップＳ１０８ではＤ／Ａ変換器６への入力信号の周波数解析を行う。

続くステップＳ１０９では、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号のレベルが過大であるか否かを判別する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号のレベルが、予め設定された第１閾値以上であるか否かを判別する。
このステップＳ１０９において、上記Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号のレベルが上記第１閾値以上でないとして否定結果が得られた場合は、ステップＳ１１０において、Ｄ／Ａ変換器６への入力信号のレベルが過大であるか否か（上記第１閾値以上であるか）を判別する。このステップＳ１１０において、上記Ｄ／Ａ変換器６への入力信号のレベルが上記第１閾値以上でないとして否定結果が得られた場合は、ステップＳ１１１に処理を進める。

ステップＳ１１１では、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号の所定周波数帯域のレベルが過大であるか否かを判別する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号のレベルが、予め設定された第２閾値以上であるか否かを判別する。ステップＳ１１１において、上記Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号の所定周波数帯域のレベルが上記第２閾値以上でないとして否定結果が得られた場合は、ステップＳ１１２において、Ｄ／Ａ変換器６への入力信号の所定周波数帯域のレベルが過大であるか否か（上記第２閾値以上であるか）を判別する。

上記ステップＳ１１２において、上記Ｄ／Ａ変換器６への入力信号の所定周波数帯域のレベルが上記第２閾値以上でないとして否定結果が得られた場合は、図示するようにステップＳ１１３に処理を進めて、通常動作への移行処理を実行する。すなわち、上記ステップＳ１１０〜Ｓ１１３の判別処理の全てで否定結果が得られたことに応じては、通常動作への移行処理が実行される。

一方、上記ステップＳ１１０〜Ｓ１１３の判別処理の何れかにおいて肯定結果が得られた場合、つまり何れかのレベルが過大であるとされた場合には、ステップＳ１１４に進んで異常時動作への移行処理を実行するようにされる。

上記ステップＳ１１３又はＳ１１４の何れかの移行処理を実行すると、本実施の形態のセルフチェック動作（及び動作切替制御）に係る処理は終了となる。

図７、図８は、上記ステップＳ１１３、Ｓ１１４によるそれぞれの移行処理の内容について示している。
図７は、上記ステップＳ１１３による通常動作への移行処理の内容を示している。
先ず、ステップＳ２０１では、オーディオ再生用のフィルタ特性の設定処理を行う。すなわち、メモリ８内に格納されるパラメータ情報に基づき、ＮＣフィルタ５ａにオーディオ再生用のフィルタ特性を設定する。
そして、続くステップＳ２０２では、オーディオデータ入力開始処理を行う。つまり、入力制御部５ｅとしての例えばスイッチを制御してＡ／Ｄ変換器４からの聴取用オーディオデータの入力を開始する。
さらに、次のステップＳ２０３において、イコライザ５ｂ、ＮＣフィルタ５ａ、及び加算部５ｃとしての動作を開始する。

このような処理により、先に述べた通常のノイズキャンセリング動作が開始されることになる（通常動作モード）。

また、図８は、ステップＳ１１４による異常時動作への移行処理の内容を示している。
図８において、先ずステップＳ３０１では、システムリセット処理として、ＤＳＰ５自らの設定をリセットするようにして再起動する処理を実行する。
次いで、ステップＳ３０２において、フィードバックループ内に与えられるゲインが低めに設定されるように制御する。具体的には、乗算部５ｇに対して１未満の所定値による係数を与えることで、通常動作時によりも低いゲインが設定されるようにする。

続くステップＳ３０３では、警告通知処理を行う。具体的には、メモリ８内に格納される警告音声データ８ｂを、例えば加算部５ｃなどにおいて加算させることで、該警告音声データに基づく音声がドライバDRVから出力されるようにする。

このステップＳ３０３の処理を実行した後は、図示するようにして図７に示したステップＳ２０１〜Ｓ２０３と同様の処理を実行する。これにより、セルフチェック動作により異常ありと判定された場合には、システムリセット後、ユーザに対する警告が行われた後に、フィードバックループに通常時よりも低めのゲインが設定された状態でオーディオ再生を含むノイズキャンセリング動作が実行される（異常時動作モード）。

上記により説明した本実施の形態のセルフチェック動作によれば、異音や発振といった異常の発生の有無を、実際に音響再生を行うのに先だって事前にチェックすることができる。これによれば、異音や発振などの異常が生じるような場合に、事前に適切な対応策を採ることができ、ユーザに対して異音による不快感を与えたり発振によるリスクを負わせることのない優れたノイズキャンセリングシステムの実現が図られる。

そして、具体的な対応策として、本実施の形態では、上記のようにしてシステムリセット後、ユーザに警告を行った上で、通常時よりも低めのゲインが設定された状態でオーディオ再生及びノイズキャンセリング動作を行うものとしている。
システムリセットを行えば、異音や発振の要因がデジタルデバイスの異常である場合にその解消を図ることができ、その後における異常音の発生防止を図ることができる。
また、警告通知を行うことによっては、ユーザに異常が検知されたことを確実に知らせることができる。
そして、ゲインを低めに設定することによっては、異音による不快感の軽減や、或いは万一発振が生じた場合におけるユーザの耳の保護を図ることができる。
なお、確認のために述べておくと、本例のセルフチェック動作は、実際に生じた異常音を検知して行うので、瞬時的には、ユーザに僅かに異常音が聴取されてしまう可能性もある。但し、これらの対応策（特にシステムリセットや低ゲインの設定）が採られることで、その後に持続的に異常音が聴取されてしまうことの防止（或いは異常音の低減）が図られるため、この点でユーザの不快感の軽減や耳の保護が適切に図られるものである。

また、本実施の形態では、聴取用のオーディオデータについての再生音を含ませない状態でノイズキャンセリング動作を行うようにした上でセルフチェック動作を行うものとしているが、このことで、異常の発生有無の判定精度を向上させることができる。

＜第２の実施の形態＞

続いて、第２の実施の形態について説明する。
図９は、第２の実施の形態としてのヘッドフォン１５の内部構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、既に説明済みの部分と同様となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態で説明したセルフチェック動作を一部変更したものである。この点で、第２の実施の形態のヘッドフォン１５では、先の第１の実施の形態のヘッドフォン１におけるセルフチェック部５ｄが、セルフチェック部５ｈに変更されるものとなる。
また、この場合のＤＳＰ５は、図示する入力制御部５ｉとしての機能も与えられたものとなる。この入力制御部５ｉは、Ａ／Ｄ変換器３からＮＣフィルタ５ａ、セルフチェック部５ｈにそれぞれ分岐して入力される収音データのうち、ＮＣフィルタ５ａに入力される収音データの入力制御（入力／非入力）を行うものとなる。

また、このようにＤＳＰ５によって第１の実施の形態の場合とは異なる機能動作を実現させることに伴い、この場合のメモリ８内には、信号処理プログラム８ａに代えて、信号処理プログラム８ｃが格納される。

図１０は、上記セルフチェック部５ｈにより実現する、第２の実施の形態としてのセルフチェック動作について説明するための図である。
なお、この図１０としても先の図５の場合と同様に、図９に示したヘッドフォン１５の構成のうちセルフチェック動作に係る部分を抽出して示している。
またこの図においても、ヘッドフォン１５が有するハウジング部１Ａ内におけるドライバDRVとマイクロフォンMICとの配置関係についても併せて示している。この配置関係からも明らかなように、第２の実施の形態のヘッドフォン１５としても、ノイズキャンセリング方式としてＦＢ方式が採用されるものである。

第２の実施の形態としてのセルフチェック動作は、オーディオ再生を含まぬノイズキャンセリング（ＮＣ）動作を行った状態での音声信号レベルを検出するのに先だって、予めＮＣ動作をオフとした状態で外部ノイズのレベルを基準レベルとして検出しておき、該基準レベルと実際にＮＣ動作を行った状態で検出した音声信号レベルとのレベル差に基づき、異常音の発生有無を判定するものである。

先ず、この場合のセルフチェック部５ｈが有する機能として、図中のオーディオ非入力制御ブロック５ｄ1としての機能は、先の第１の実施の形態の場合と同様となるので改めて説明は省略する。このオーディオ非入力制御ブロック５ｄ1としての機能動作により、チェック動作開始指示に応じて聴取用のオーディオデータが非入力の状態となるようにされる。

そしてこの場合、上記オーディオ非入力制御ブロック５ｄ1としての動作を行った後は、図中の外部ノイズレベル検出ブロック５ｈ1により、外部ノイズ音のレベルを検出することになる。
この外部ノイズレベル検出ブロック５ｈ1としては、先ず、入力制御部５ｉによりＡ／Ｄ変換器３からの収音データがＮＣフィルタ５ａに非入力の状態となるようにさせることで、フィードバックループをオフとして、マイクロフォンMICにより収音される外部ノイズ音のキャンセル動作が行われない状態となるようにする（ＮＣ動作をオフ状態とする）。
その上で、Ａ／Ｄ変換器３からの入力信号のレベルを検出する。
このようにして検出したＡ／Ｄ変換器３からの入力信号レベルの情報は、後述する異常判定にあたっての基準レベルの情報としてメモリ８に記憶させる。

上記外部ノイズレベル検出ブロック５ｈ1としての動作後には、フィルタ特性設定ブロック５ｄ2としての動作を行う。すなわち、第１の実施の形態で説明したように、ＮＣフィルタ５ａにチェック用のフィルタ特性を設定する。

次いで、ＮＣオン時Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前レベル検出ブロック５h3により、ＮＣ動作を開始させた上で、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号レベル、及びＤ／Ａ変換器６への入力信号レベルの検出を行う。具体的には、入力制御部５ｉによりＡ／Ｄ変換器３からの収音データがＮＣフィルタ５ａに対して入力される状態とし、且つＮＣフィルタ５ａによるフィルタ処理を開始させた上で、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号レベル、及びＤ／Ａ変換器６への入力信号レベルの検出を行う。

さらに、ＮＣオン／オフ時レベル差計算ブロック５ｈ3により、上述のようにメモリ８に記憶させた基準レベル（外部ノイズレベル）に対する、上記ＮＣオン時Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前レベル検出ブロック５h3による検出レベルのレベル差を計算する。具体的に、上記基準レベルをLevR、上記ＮＣオン時Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前レベル検出ブロック５h3により検出されるＡ／Ｄ変換器３からの出力信号レベルをLev1、Ｄ／Ａ変換器６への入力信号レベルをLev2としたとき、[Lev1−LevR]、[Lev2−LevR]をそれぞれ計算するものである。

そして、異常判定ブロック５ｈ4により、このように計算されたレベル差の情報に基づく異常判定を行う。つまり、上記[Lev1−LevR]によるレベル差、上記[Lev2−LevR]によるレベル差が過小であるか否かを判別し、何れかのレベル差が過小であるとした場合は異常音ありとの判定結果を得、何れのレベル差も過小ではないとした場合は異常音なしとの判定結果を得る。
具体的に、上記[Lev1−LevR]によるレベル差、上記[Lev2−LevR]によるレベル差が過小であるか否かの判別は、当該レベル差の値が、予め定められた所定の閾値（第３閾値とする）以下であるか否かを判別することで行う。

確認のために述べておくと、例えば上記[Lev1−LevR]によるレベル差、上記[Lev2−LevR]によるレベル差の値が負の値となるなど過小とされる場合には、異音や発振によりＮＣ動作時の音声信号レベルが過大となっている状態であることが予想される。従って上記異常判定ブロック５ｈ4としての動作によっても、第１の実施の形態の場合と同様に異音の発生や発振などに伴う異常音の発生有無を適正に判定することができる。

なお、先の図９にて動作切替制御部５ｆ、乗算部５ｇ、及び警告音声データ８ｂが示されていることからも理解されるように、第２の実施の形態としても、セルフチェック動作による異常有無についての判定後には、その結果に基づき、第１の実施の形態の場合と同様の通常動作モード／異常時動作モードへの移行が行われることになる。その内容については既に説明済みであるので改めての説明は省略する。

図１１のフローチャートは、上記により説明した第２の実施の形態としてのセルフチェック動作を実現するための処理手順を示している。この図１１では、第２の実施の形態としてのセルフチェック動作を実現するための処理手順を、ＤＳＰ５が信号処理プログラム８ｃに基づき実行する処理手順として示している。
なお、図１１では第１の実施の形態の場合の処理との差を明確とするために、先の図６にて説明したものと同様の処理については同一のステップ番号を付している。

図１１において、この場合も、先ずステップＳ１０１によりマイクロコンピュータ１０からのチェック動作開始指示を待機し、該チェック動作開始指示があった場合は、ステップＳ１０２にてオーディオデータの非入力制御処理を行う。

そして、この場合は、上記ステップＳ１０２による非入力制御処理の実行後、ステップＳ４０１において、フィードバックループオフ処理を実行する。つまり、図９に示した入力制御部５ｉとしての例えばスイッチを制御することで、Ａ／Ｄ変換器３からの収音データがＮＣフィルタ５ａに対して非入力の状態となるようにする。

続くステップＳ４０２では、上記Ａ／Ｄ変換器３からの収音データの入力を開始する。
そして、次のステップＳ４０３では、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号のレベル検出を行う。すなわち、Ａ／Ｄ変換器３から供給される収音データのレベル（LevR）を検出する。先にも述べたように、このように検出したレベルLevRは、基準レベルの情報としてメモリ８に保持する。

上記ステップＳ４０３による処理を実行すると、ステップＳ１０３により、チェック用フィルタ特性の設定処理を実行する。
その上で、次のステップＳ４０４では、フィードバックループをオンとすると共に、ＮＣフィルタ５ａの動作を開始させる。すなわち、入力制御部５ｉによりＡ／Ｄ変換器３からの収音データがＮＣフィルタ５ａに対して入力されるようにする共に、ＮＣフィルタ５ａによるフィルタ処理を開始させる。

続くステップＳ４０５では、Ａ／Ｄ変換器３からの出力信号のレベル（Lev1）を検出する。さらに次のステップＳ４０６では、Ｄ／Ａ変換器６への入力信号のレベル（Lev2）を検出する。
その上で、次のステップＳ４０７においてレベル差の計算を行う。すなわち、上記ステップＳ４０３にて検出した外部ノイズレベルLevR、及び上記ステップＳ４０５にて検出したＡ／Ｄ変換器３からの出力信号レベルLev1、上記ステップＳ４０６にて検出したＤ／Ａ変換器６への入力信号レベルLev2について、[Lev1−LevR]、[Lev2−LevR]をそれぞれ計算する。

そして、次のステップＳ４０８では、上記[Lev1−LevR]によるレベル差の値が過小であるか否かを判別する。具体的には、上記[Lev1−LevR]によるレベル差の値が上述した第３閾値以下であるか否かを判別する。
ステップＳ４０８において、上記[Lev1−LevR]の値が上記第３閾値以下ではないとして否定結果が得られた場合は、ステップＳ４０９において、[Lev2−LevR]によるレベル差の値が過小であるか否か（上記第３閾値以下であるか否か）の判別を行う。このステップＳ４０９において、[Lev2−LevR]の値が上記第３閾値以下ではないとして否定結果が得られた場合は、ステップＳ１１３による通常動作への移行処理に進む。

一方、上記ステップＳ４０８、Ｓ４０９の判別処理の何れかにおいて肯定結果が得られた場合、つまり何れかのレベル差の値が過小であるとされた場合には、ステップＳ１１４による異常時動作への移行処理を実行するようにされる。

この場合も、上記ステップＳ１１３又はＳ１１４の何れかの移行処理を実行すると、実施の形態のセルフチェック動作（及び動作切替制御）に係る処理は終了となる。

上記により説明した第２の実施の形態としてのセルフチェック動作によっても、異音や発振といった異常の有無を、実際に音響再生を行うのに先だって事前にチェックすることができる。

ここで、先の第１の実施の形態では、ノイズキャンセリング動作を実行した状態で検出した音声信号レベルのみに基づきセルフチェック動作を行うので、そのときに発生している外部ノイズのレベルによっては、異常音の有無の判定を正確に行うことができなくなってしまう虞がある。これに対し上記第２の実施の形態のセルフチェック動作によれば、予め外部ノイズレベルを基準レベルとして検出しておき、該基準レベルとＮＣ動作時の検出レベルとのレベル差に基づき異常判定を行うことで、外部で発生するノイズレベルに左右されずにより正確は判定を行うことができる。

なお、第２の実施の形態では、セルフチェック動作として、音声信号の周波数特性解析結果に基づく異常音有無の判定は行わないものとしたが、もちろん第２の実施の形態においてもこのような異常音有無の判定を周波数特性解析結果に基づき行うようにすることもできる。
その場合、予め行っておく外部ノイズレベルの検出時には、異音・発信音の生じることが予想される所定の周波数帯域の振幅レベルを検出するものとし、その後のＮＣ動作オン時に検出した該所定の周波数帯域の振幅レベルとのレベル差が所定閾値以下であるか否かを判別した結果に基づき、異常音の発生有無を検出するものとすればよい。

＜第３の実施の形態＞

第３の実施の形態は、ヘッドフォン装置と該ヘッドフォン装置を着脱可能とされるオーディオプレイヤ等の信号処理装置とで構成される音響再生システムに関するものであり、ノイズキャンセリングのための信号処理系をヘッドフォン装置側に備えるのではなく、上記信号処理装置側に備えるようにするものである。具体的には、ノイズキャンセリング機能を有するオーディオプレイヤ（３０）と、ノイズキャンセリング機能を有さない（通常の）ヘッドフォン（２０）とによって構成された音響再生システムに関するものである。

図１２は、第３の実施の形態としての音響再生システムの構成について説明するための図として、オーディオプレイヤ３０の内部構成とヘッドフォン２０の内部構成とをブロック図により示している。
先ず、この場合のヘッドフォン２０としては、マイクロフォンMIC、マイク出力端子ＴMout、及びオーディオ入力端子ＴAin、ドライバDRVが備えられたものとなる。マイクロフォンMICで得られた収音信号は上記マイク出力端子ＴMoutに対して供給される。また、上記オーディオ入力端子ＴAinは、ドライバDRVと接続される。

一方、オーディオプレイヤ３０としては、先の図４と比較して分かるように、第１の実施の形態のヘッドフォン１が備えていたノイズキャンセリングのための音声信号処理系と同様の構成による音声信号処理系が設けられる。具体的には、ヘッドフォン１が備えていたマイクアンプ２、Ａ／Ｄ変換器３、ＤＳＰ５（及びメモリ８）、Ｄ／Ａ変換器６、パワーアンプ７を有する。このノイズキャンセリングのための音声信号処理系の各部の動作は既に説明したものと同様となるので改めての説明は省略する。
但し、この場合のマイクアンプ２に対しては、マイクロフォンMICによる収音信号が、上述したマイク出力端子ＴMout→オーディオプレイヤ３０側に設けられたマイク入力端子ＴMinを介して供給されることになる。また、パワーアンプ７の出力信号は、オーディオプレイヤ３０側に設けられたオーディオ出力端子ＴMout→上述したオーディオ入力端子ＴAinを介してドライバDRVに供給されることになる。

なお、上記マイク出力端子ＴMout、オーディオ入力端子ＴAin、及び上記マイク入力端子ＴMin、オーディオ出力端子ＴMoutの各端子Ｔは、オーディオプレイヤ３０に対しヘッドフォン２０が接続されたときに、[マイク出力端子ＴMout−マイク入力端子ＴMin]、及び[オーディオ出力端子ＴMout−オーディオ入力端子ＴAin]の組み合わせでそれぞれが接するようにしてヘッドフォン２０側、オーディオプレイヤ３０側にそれぞれ形成される。

また、オーディオプレイヤ３０には、オーディオデータの再生系として、ストレージ部３１、及び再生処理部３２が備えられる。
上記ストレージ部３１は、オーディオデータを始めとした各種データの保存に用いられる。具体的な構成としては、例えばフラッシュメモリなどの固体メモリに対するデータの書き込み（記録）／読み出しを行うように構成されても良いし、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）により構成されてもよい。
また内蔵の記録媒体ではなく、可搬性を有する記録媒体、例えば固体メモリを内蔵したメモリカード、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスク、光磁気ディスク、ホログラムメモリなどの記録媒体に対応するドライブ装置などとして構成することもできる。
もちろん、固体メモリやＨＤＤ等の内蔵タイプのメモリと、可搬性記録媒体に対するドライブ装置の両方が搭載されてもよい。
このストレージ部３１は、後述するマイクロコンピュータ３３の制御に基づいてオーディオデータその他の各種データについての書き込み／読み出しを行う。

ここで、上記ストレージ部３１においては、オーディオデータが所定の音声圧縮符号化方式により圧縮符号化された状態で記憶されているとする。ストレージ部３１で読み出された圧縮オーディオデータは、再生処理部３２に供給される。再生処理部３２はマイクロコンピュータ３３の制御に基づき、供給される圧縮オーディオデータについての伸張処理などの所定の再生処理（デコード処理）を施す。
この再生処理部３２で再生処理されたオーディオデータが、ＤＳＰ５に対して聴取用のオーディオデータとして供給されることになる。

マイクロコンピュータ３３は、オーディオプレイヤ３０の全体制御を行う。
例えば、上述したストレージ部３１に対するデータの書き込み／読み出し制御を行う。また、ストレージ部３１、再生処理部３２を制御してオーディオデータの再生開始／停止制御なども行う。
マイクロコンピュータ３３には操作部３４が接続され、該操作部３４から供給されるユーザ操作入力に基づく操作入力情報に基づく演算や各部の動作制御を行う。このことで、オーディオプレイヤ３０においてユーザ操作に応じた動作が得られるようになっている。

また、マイクロコンピュータ３３に対しては、表示部３５が接続される。表示部３５は例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスとされ、マイクロコンピュータ３３からの指示に応じて所要の情報表示を行う。

この図１２に示した構成とすることによっても、先の第１の実施の形態で説明したものと同様のセルフチェック動作及び動作切替制御が行われるようにすることができる。また、メモリ８内に格納される信号処理プログラム８ａを先の図９に示した信号処理プログラム８ｃに変更することで、第２の実施の形態と同様のセルフチェック動作及び動作切替制御が行われるようにすることができる。

なお、先の各実施の形態では、ヘッドフォン装置側にノイズキャンセリングのための音声信号処理系が設けられるものとしたので、セルフチェック動作の開始トリガを、ヘッドフォン装置の電源オン操作とする場合を例示したが、第３の実施の形態の場合、ノイズキャンセリングのための音声信号処理系はオーディオプレイヤ３０側に設けられるので、セルフチェック動作の開始トリガは、例えばオーディオプレイヤ３０の電源オン操作、又は聴取用のオーディオデータの再生開始操作などとすればよい。或いは、この場合、セルフチェック動作は、ヘッドフォン２０の接続に応じて開始するものとすることもできる。その場合、オーディオプレイヤ３０には、例えばヘッドフォン２０の接続有無に応じてオン／オフするメカスイッチなどによる接続検出手段を設けておき、マイクロコンピュータ３３が該接続検出手段からの接続検知通知に応じてＤＳＰ５にセルフチェック動作開始指示を行うようにすればよい。

ここで、上記により説明した第３の実施の形態の音響再生システム（ノイズキャンセリングシステム）は、ノイズキャンセリングのための音声信号処理系を、ヘッドフォン装置を着脱可能に構成された信号処理装置側に設けるようにしたシステムとして構成されたものとなる。
このようなシステムにおいては、マイクロフォンMICやドライバDRV等の音響部品の経年変化等に伴う異常の発生のみならず、信号処理装置側にユーザが誤って対象製品でないヘッドフォン装置を接続してしまうことによる異常の発生も起こりうる。
従って、図１２に示した第３の実施の形態としての構成によれば、このように対象外のヘッドフォン装置が接続されることにより異音や発振などの異常が発生する場合にも対応して、事前に異音・発振などの異常のチェックを行うことができる。そして、このチェック結果に応じ、異常発生時の適切な対応策を採ることができる。

なお、第３の実施の形態では、先の各実施の形態に倣い、異常発生を通知するための警告は音声により行われるものとなるが、この場合、オーディオプレイヤ３０側には表示部３５が設けられるので、該表示部３５により警告表示を行うようにしてもよい。その場合、ＤＳＰ５（セルフチェック部５ｄ）からマイクロコンピュータ３３に異常有無の判定結果情報を与えるようにし、該判定結果情報に基づき、マイクロコンピュータ３３が予め設定された文字情報など異常発生を通知するための表示情報を表示部３５に表示させるように構成する。

[変形例]

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した具体例に限定されるべきものではない。
例えばこれまでの説明では、簡易的に音声信号（収音信号も含む）のｃｈ（チャンネル）数が１ｃｈのみとされる場合を示したが、本発明としては、複数ｃｈの音声信号について音響再生を行う場合にも好適に適用することができる。その場合、各ｃｈ単位でこれまでに説明したセルフチェック動作を行うようにすればよい。

また、実施の形態では、周波数特性の解析結果に基づき異常音の発生有無を判定するものとしたが、このとき、異常の発生要因の種類によっては、異音や発振音の生じる周波数帯域が異なることも考えられる。そこで、周波数解析結果に基づく異常判定としては、各周波数帯域ごとにレベル検出及び異常音発生有無の判定を行い、異常音ありとされた帯域がある場合は、その帯域から発生原因を特定するというようにすることもできる。このとき、予め帯域と発生原因との対応関係を表す対応関係情報をメモリ８等に格納しておき、該対応関係情報に基づき、特定された発生原因をユーザに通知する構成とすることもできる。

また、第２の実施の形態において、予め検出しておいた外部ノイズレベルと、ＮＣ動作時に検出したレベルとのレベル差は、ＮＣ効果の測定（ＮＣによるノイズ減衰量の測定）結果を表す情報として利用することができる。この点から、計算したレベル差の情報に基づき、期待されるＮＣ効果が得られているか否かをチェックするようにしてもよい。

また、これまでの説明では、ＦＢ方式のノイズキャンセリングシステムにおいてセルフチェック動作を行う場合を例示したが、例えばＦＦ方式や適応信号処理方式（ノイズ低減量の測定結果からＮＣフィルタのフィルタ特性を適応的に変化させる方式）など他のノイズキャンセリング方式が採用される場合にも、例えば故障等によりゲインが過大な状態となるなどして異常が発生する虞があり、本発明はそのような場合にも好適に適用することができる。

また、これまでの説明では、ノイズキャンセリングのための信号特性を与えるフィルタ（ＮＣフィルタ）がデジタルフィルタで構成される場合を例示したが、ＮＣフィルタはアナログフィルタで構成することもできる。

また、これまでの説明では、セルフチェック動作時に音声信号のレベル（或る周波数帯域についてのレベルも含む）を検出する位置を、ＮＣフィルタの直前及び直後とする場合を例示したが、その何れか一方とすることもできる。或いは、これらＮＣフィルタの直前又は直後以外でも、ノイズキャンセリングのための音声信号処理系内で得られる音声信号レベルを検出すれば、その検出レベルに基づき適正に異常音の発生有無を判定することができる。

また、これまでの説明では、本発明の信号処理装置がオーディオプレイヤとして構成される場合について例示したが、本発明の信号処理装置としては、例えばノイズキャンセリング機能を備えた携帯電話機、ヘッドセットなど、他の装置形態として実施することもできる。

フィードバック方式によるヘッドフォン装置のノイズキャンセリングシステムについてのモデル例を示す図である。 図１に示したノイズキャンセリングシステムについての特性を示すボード線図である。 フィードフォワード方式によるヘッドフォン装置のノイズキャンセリングシステムについてのモデル例を示す図である。 第１の実施の形態のヘッドフォン装置の内部構成を示したブロック図である。 第１の実施の形態のセルフチェック動作について説明するための図である。 第１の実施の形態のセルフチェック動作（及び動作切替制御）を実現するための処理手順を示したフローチャートである。 通常動作への移行処理の内容を示したフローチャートである。 異常時動作への移行処理の内容を示したフローチャートである。 第２の実施の形態のヘッドフォン装置の内部構成を示したブロック図である。 第２の実施の形態のセルフチェック動作について説明するための図である。 第２の実施の形態のセルフチェック動作（及び動作切替制御）を実現するための処理手順を示したフローチャートである。 第３の実施の形態の音響再生システムの構成について説明するための図である。

符号の説明

１,１５,２０ ヘッドフォン、２ マイクアンプ、３,４ Ａ／Ｄ変換器、５ ＤＳＰ、５ａ ＮＣフィルタ、５ｂ イコライザ、５ｃ 加算部、５ｄ,５ｈ セルフチェック部、５ｄ1 オーディオ非入力制御ブロック、５ｄ2 フィルタ特性設定ブロック、５ｄ3 Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前レベル検出ブロック、５ｄ4 Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前周波数特性解析ブロック、５ｄ5,５ｈ4 異常判定ブロック、５ｈ1 外部ノイズレベル検出ブロック、５ｈ2 ＮＣオン時Ａ／Ｄ後,Ｄ／Ａ前レベル検出ブロック、５ｈ3 ＮＣオン／オフ時レベル差計算ブロック、５ｅ,５ｉ 入力制御部、５ｆ 動作切替制御部、５ｇ 乗算部、６ Ｄ／Ａ変換器、７ パワーアンプ、８ メモリ、８ａ,８ｃ 信号処理プログラム、８ｂ 警告音声データ、９ 操作部、１０,３３ マイクロコンピュータ、３０ オーディオプレイヤ、３１ ストレージ部、３２ 再生処理部、３４ 操作部、３５ 表示部、MIC マイクロフォン、DRV ドライバ、ＴAin オーディオ入り力端子、ＴMout マイク出力端子、ＴAout オーディオ出力端子、ＴMin マイク入力端子

Claims (16)

1. 振動板を備え音声信号に基づく音響再生を行う音響再生手段と、
   収音動作を行う収音手段と、
   上記収音手段の収音動作に基づき得られた収音音声信号に対してフィルタ処理を行ってノイズキャンセリングのための信号特性を与えるフィルタ処理手段と、
   上記フィルタ処理手段によりフィルタ処理された上記収音音声信号と、ユーザによる聴取対象音として別途入力される聴取用音声信号とを合成して、上記音響再生手段に供給される音声信号を生成する合成手段と、
   上記フィルタ処理手段と上記合成手段とを含み、上記収音手段から上記音響再生手段までの間に形成される音声信号処理系内にて得られる音声信号のレベルを検出した結果に基づき、異常音の発生の有無を判定する異常判定手段と
   を備えるヘッドフォン装置。
2. 請求項１に記載のヘッドフォン装置において、
   上記異常判定手段は、
   上記聴取用音声信号が上記音響再生手段に対して供給されないように制御を行った上で、上記音声信号のレベル検出を行う。
3. 請求項２に記載のヘッドフォン装置は、
   上記収音手段が、上記音響再生手段による再生音声が収音されるようにして設けられて、フィードバック方式によるノイズキャンセリングシステムとしての構成を有する。
4. 請求項３に記載のヘッドフォン装置において、
   上記異常判定手段は、
   上記フィルタ処理手段によりフィルタ処理された上記収音音声信号が上記音響再生手段に対して供給されないように制御を行った上で、上記フィルタ処理手段に入力されるフィルタ処理前の上記収音音声信号のレベルを基準収音レベルとして検出した後、
   上記フィルタ処理手段によりフィルタ処理された上記収音音声信号が上記音響再生手段に対して供給されるように制御した上で、上記音声信号処理系内にて得られる音声信号のレベルをノイズキャンセリング動作時レベルとして検出すると共に、
   上記ノイズキャンセリング動作時レベルと上記基準収音レベルとのレベル差を求め、該レベル差に基づき上記異常音の発生有無を判定する。
5. 請求項２に記載のヘッドフォン装置において、
   上記異常判定手段は、
   検出した上記音声信号のレベルと予め定められたレベルとの大小関係に基づき上記異常音の発生有無を判定する。
6. 請求項２に記載のヘッドフォン装置において、
   上記異常判定手段は、
   上記フィルタ処理手段に入力されるフィルタ処理前の上記収音音声信号のレベルを検出する。
7. 請求項２に記載のヘッドフォン装置において、
   上記異常判定手段は、
   上記フィルタ処理手段によるフィルタ処理が施されたフィルタ処理後の上記収音音声信号のレベルを検出する。
8. 請求項２に記載のヘッドフォン装置において、
   上記異常判定手段は、
   上記音声信号のレベルとして該音声信号の少なくとも所定の周波数帯域のレベルを検出する。
9. 請求項８に記載のヘッドフォン装置において、
   上記異常判定手段は、
   上記音声信号の所定の周波数帯域のレベルと予め定められたレベルとの大小関係に基づき、上記異常音の発生有無を判定する。
10. 請求項１に記載のヘッドフォン装置において、
    上記音声信号処理系内に挿入されて上記音響再生手段に供給される音声信号のゲインを調整するゲイン調整手段と、
    上記異常判定手段により異常ありと判定されたことに応じて、上記音響再生手段に供給される音声信号に与えられるゲインが低減されるように上記ゲイン調整手段を制御する制御手段とをさらに備える。
11. 請求項１に記載のヘッドフォン装置において、
    上記異常判定手段により異常ありと判定されたことに応じて、警告通知が行われるように制御を行う制御手段をさらに備える。
12. 請求項１に記載のヘッドフォン装置において、
    上記フィルタ処理手段、上記合成手段、及び上記異常判定手段がデジタルシグナルプロセッサによるデジタル信号処理によって実現されるように構成されていると共に、
    上記収音手段の収音動作に基づき得られたアナログ信号による上記収音音声信号をデジタル信号に変換して上記デジタルシグナルプロセッサに供給するＡ／Ｄ変換器と、
    上記デジタルシグナルプロセッサの上記合成手段としての信号処理によって得られる合成信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器とを備える。
13. 請求項１２に記載のヘッドフォン装置において、
    上記デジタルシグナルプロセッサは、上記異常判定手段としての機能動作により異常ありとの判定結果を得たことに応じて、自らの設定がリセットされるようにして再起動を行う。
14. 振動板を備え音声信号に基づく音響再生を行う音響再生手段と、収音動作を行う収音手段とを備えたヘッドフォン装置における、上記収音手段の収音動作に基づき得られた収音音声信号に対して、フィルタ処理を行ってノイズキャンセリングのための信号特性を与えるフィルタ処理手段と、
    上記フィルタ処理手段によりフィルタ処理された上記収音音声信号と、ユーザによる聴取対象音として別途入力される聴取用音声信号とを合成して、上記ヘッドフォン装置における上記音響再生手段に供給される音声信号を生成する合成手段と、
    上記フィルタ処理手段と上記合成手段とを含み、上記収音手段から上記音響再生手段までの間に形成される音声信号処理系内にて得られる音声信号のレベルを検出した結果に基づき、異常音の発生の有無を判定する異常判定手段と
    を備える信号処理装置。
15. 請求項１４に記載の信号処理装置において、
    情報表示を行う表示手段と、
    上記異常判定手段により異常ありと判定されたことに応じ、その旨の情報が上記表示手段に表示されるように制御を行う制御手段とをさらに備える。
16. 振動板を備え音声信号に基づく音響再生を行う音響再生手段と、収音動作を行う収音手段とを備えたヘッドフォン装置における、上記収音手段の収音動作に基づき得られた収音音声信号に対して、フィルタ処理を行ってノイズキャンセリングのための信号特性を与えるフィルタ処理手段と、上記フィルタ処理手段によりフィルタ処理された上記収音音声信号と、ユーザによる聴取対象音として別途入力される聴取用音声信号とを合成して、上記音響再生手段に供給される音声信号を生成する合成手段とを備えて構成されるノイズキャンセリングシステムにおける信号処理方法であって、
    上記フィルタ処理手段と上記合成手段とを含み、上記収音手段から上記音響再生手段までの間に形成される音声信号処理系内にて得られる音声信号のレベルを検出した結果に基づき、異常音の発生の有無を判定する
    信号処理方法。

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