JP2011059376A - 雑音低減装置付きヘッドフォン - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ駆動による連続使用可能時間を延ばすことができると共に、ユーザがその聞き取りを必要とする音に対してはこれを良好に聞き取れるようにすることが可能な雑音低減装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ヘッドフォンのイヤーパッド内に漏れ込む雑音の逆位相の音を、入力オーディオ信号に基づく音に重畳してイヤーパッド内で音響出力させることにより当該雑音をキャンセルするにあたり、外部で所定の特定音が発せられた場合、または入力オーディオ信号に基づく音の音量が所定音量よりも大なる場合には雑音キャンセル量を低下させる。
【選択図】図２

Description

本発明は雑音低減装置に関し、特に、ヘッドフォンに搭載して、周囲の雑音を低減させつつオーディオ信号を音響出力させることが可能な雑音低減装置に関する。

現在、このような雑音低減装置として、周囲の音をマイクロフォンで集音しその逆位相の音を、オーディオ再生機器等で再生した楽音信号と混合してスピーカで音響出力させることにより、雑音としての周囲の音をキャンセルした状態で音楽の鑑賞が可能となるノイズキャンセルヘッドフォンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、このようなノイズキャンセルヘッドフォンによれば、例え周囲の音が大であっても、ユーザは小音量で音楽を鑑賞することが可能になる。

特開２００９−１７０８３号公報

しかしながら、ノイズキャンセルヘッドフォンの周囲の音の中には、例えば、電話の呼び出し音のようにノイズキャンセルヘッドフォンのユーザが必要とする音（特定音）が含まれている場合がある。従って、ノイズキャンセルヘッドフォンの使用中は、聞き取りを必要とする特定音自体も聞きづらくなってしまうという問題が生じる。また、ノイズキャンセルヘッドフォンには、ノイズキャンセル動作を行う回路に電源電圧を供給する為のバッテリが搭載されており、このバッテリの持続時間によって連続使用可能時間に制限があった。本発明が解決しようとする課題として、上記した問題が例として挙げられる。本発明は、かかる問題を解決すべく為されたものであり、バッテリ駆動による連続使用可能時間を延ばすことができると共に、ユーザがその聞き取りを必要とする特定音に対してはこれを良好に聞き取れるようにすることが可能な雑音低減装置を提供することを目的とするものである。

本発明による雑音低減装置は、イヤーパッド内に漏れ込む雑音を低減させつつ入力オーディオ信号に基づく音をイヤーパッド内に音響出力するヘッドフォンであって、
入力オーディオ信号に基づく音に上記雑音の主成分とは逆位相の音を重畳してイヤーパッド内で音響出力させることにより雑音をキャンセルする雑音キャンセル部と、
イヤーパッドの外部で所定の特定音が発せられたか否かを判断する特定音判断部と、
上記特定音判断部において特定音が発せられたと判断された場合、またはイヤーパッド内に音響出力される入力オーディオ信号に基づく音の音量が所定音量よりも大なる場合には雑音キャンセル部の雑音キャンセル量を低下させる制御部と、を有する。

本発明による雑音低減装置付きヘッドフォンの構成を示す図である。 雑音キャンセル増幅部の内部構成の一例を示す図である。 ＥＰＲＯＭのメモリマップの一例を示す図である。 雑音キャンセル制御フローを表す図である。 オーディオ信号のレベル及び特定音のレベルに応じた雑音キャンセル量を表す図である。 雑音キャンセル動作を強制的に無効化させる場合の動作を表す図である。 雑音キャンセル増幅部４の内部構成の他の一例を示す図である。 学習モード制御フローを表す図である。 雑音低減装置を搭載したノイズキャンセルヘッドフォンの他の構成を示す図である。 雑音キャンセル増幅部４の内部構成の他の一例を示す図である。 図９に示す雑音キャンセル増幅部の変形例を示す図である。

本発明による雑音低減装置付きヘッドフォンにおいては、ヘッドフォンのイヤーパッド内に漏れ込む雑音の主成分の逆位相の音を入力オーディオ信号に基づく音に重畳してイヤーパッド内で音響出力させることにより当該雑音をキャンセルするにあたり、外部で所定の特定音が発せられた場合、または入力オーディオ信号に基づく音の音量が所定音量よりも大なる場合には雑音キャンセル量を低下させる。これにより、ユーザがその聞き取りを必要とする所定の特定音が外部で発せられた場合には自動的に雑音キャンセル量が低下するので、ユーザは、入力オーディオ信号に基づく音を鑑賞しつつも、この特定音を良好に聞き取れるようになる。さらに、雑音キャンセル量を低下させている間は、この雑音キャンセル動作を担う回路で消費される電力消費量が小さくなるので、バッテリ駆動時における連続使用時間を延ばすことが可能となる。

図１は、本発明による雑音低減装置付きヘッドフォン（以下、ノイズキャンセルヘッドフォンともいう。）ＨＳの一例を示す図である。

図１に示すように、ノイズキャンセルヘッドフォンＨＳは、イヤーパッド１Ａ及び１Ｂ、ヘッドバンド２、マイク３Ａ及び３Ｂ、雑音低減装置付き増幅部（以下、雑音キャンセル増幅部という。）４、外部マイク５、光センサ６、スピーカ７Ａ及び７Ｂ、プラグ８、学習モニタＬＥＤ９ａ及び９ｂから構成される。イヤーパッド１Ａ内にはマイク３Ａ及スピーカ７Ａが設置されており、イヤーパッド１Ｂ内にはマイク３Ｂ及スピーカ７Ｂが設置されている。また、ヘッドバンド２には、外部マイク５及び光センサ６が設置されている。

マイク３Ａは、イヤーパッド１Ａ内で集音（検出）して得られた信号をパッド内音信号ＡＸ_１として雑音キャンセル増幅部４に供給する。すなわち、マイク３Ａは、イヤーパッド１Ａの外部からこのイヤーパッド１Ａ内に漏れ込む外部音と、スピーカ７Ａで音響出力された音とを集音してパッド内音信号ＡＸ_１を生成し、これを雑音キャンセル増幅部４に供給するのである。マイク３Ｂは、イヤーパッド１Ｂ内で集音して得られた信号をパッド内音信号ＡＸ_２として雑音キャンセル増幅部４に供給する。すなわち、マイク３Ｂは、イヤーパッド１Ｂの外部からこのイヤーパッド１Ｂ内に漏れ込む外部音と、スピーカ７Ｂで音響出力された音とを集音（検出）してパッド内音信号ＡＸ_２を生成し、これを雑音キャンセル増幅部４に供給するのである。

外部マイク５は、イヤーパッド１Ａ及び１Ｂの外部の音を集音して得られた信号を外部音信号ＡＺとして雑音キャンセル増幅部４に供給する。

光センサ６は、その周辺の照度を検出し照度を表す照度信号ＡＬを雑音キャンセル増幅部４に供給する。

スピーカ７Ａは、雑音キャンセル増幅部４から供給された増幅オーディオ信号Ｇ_１に応じた音響出力をイヤーパッド１Ａ内において行う。スピーカ７Ｂは、雑音キャンセル増幅部４から供給された増幅オーディオ信号Ｇ_２に応じた音響出力をイヤーパッド１Ｂ内において行う。

プラグ８は、オーディオ装置（図示しない）のライン出力端子に接続されることにより、このオーディオ装置から供給された２チャンネル分のオーディオ信号の内で、右チャンネルに対応したものを入力オーディオ信号ＡＵＤ_１、左チャンネルに対応したものを入力オーディオ信号ＡＵＤ_２として雑音キャンセル増幅部４に供給する。尚、オーディオ装置とは、例えばＣＤ（compact disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、半導体メモリ、磁気ディスク等に記録されている楽曲又は会話音声を表すオーディオ信号を再生、或いは、放送波（ラジオ、テレビジョン）中の楽曲又は会話音声を表すオーディオ信号を受信復調して、これを上記ライン出力端子を介して出力するものを例示することができる。

学習モニタＬＥＤ９ａは、緑色発光を行うＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、雑音キャンセル制御部４から供給された緑色発光制御信号ＬＤ_Ｇに応じて、点灯、点滅又は消灯状態となる。学習モニタＬＥＤ９ｂは、赤色発光を行うＬＥＤであり、雑音キャンセル制御部４から供給された赤色発光制御信号ＬＤ_Ｒに応じて、点灯、点滅又は消灯状態となる。

雑音キャンセル増幅部４は、入力オーディオ信号ＡＵＤ_１及びＡＵＤ_２をそれぞれ所望の増幅度で増幅したものを上記増幅オーディオ信号Ｇ_１及びＧ_２としてスピーカ７Ａ及び７Ｂに供給しつつ、上記外部音信号ＡＺ、照度信号ＡＬ、パッド内音信号ＡＸ_１及びＡＸ_２に基づき入力オーディオ信号ＡＵＤ_１及びＡＵＤ_２に対して雑音キャンセル処理を施す。

図２は、かかる雑音キャンセル増幅部４の内部構成の一例を示す図である。図２において、イコライザ（ＥＱ）１１は、マイク３Ａから供給されたパッド内音信号ＡＸ_１の波形に対して、イヤーパッド１Ａ内の音響空間及びマイク３Ａの特性の影響に伴う変形を補正させるべき処理を施して得られたパッド内音信号ＣＮ_１をアンプ１２に供給する。アンプ１２は、パッド内音信号ＣＮ_１を増幅して得られたパッド内音信号ＣＮＱ_１を加算器１３に供給する。可変抵抗器１４は、プラグ８を介して供給された入力オーディオ信号ＡＵＤ_１の信号レベルを、コントローラ３０から供給された音量調整信号ＶＲで示される音量レベルに調整して得られたオーディオ信号ＡＵＶ_１をローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５及びハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１６の各々に供給する。ローパスフィルタ１５は、上記のように音量調整処理の施されたオーディオ信号ＡＵＶ_１中から可聴帯域以下の信号成分を抽出し、オーディオ信号ＡＵ_１として遅延素子１７及び差動アンプ１８の非反転入力端子にそれぞれ供給する。尚、ローパスフィルタ１５のカットオフ周波数ｆｃは、例えば４０ＫＨｚである。遅延素子１７は、オーディオ信号ＡＵ_１を所定期間だけ遅延させたものをオーディオ信号ＤＡＵ_１として加算器１３に供給する。尚、所定期間とは、スピーカ７Ａから音響出力されたオーディオ信号ＡＵ_１に基づく音がマイク３Ａで検出され、その信号成分が上記パッド内音信号ＣＮＱ_１に反映されるまでに費やされる期間である。加算器１３は、上記パッド内音信号ＣＮＱ_１からオーディオ信号ＤＡＵ_１を減算したものをパッド内雑音信号Ｎ_１として可変利得アンプ１９に供給する。ここで、パッド内音信号ＣＮＱ_１とは、イヤーパッド１Ａ内においてマイク３Ａが検出した音である。つまり、パッド内音信号ＣＮＱ_１は、イヤーパッド１Ａの外部からイヤーパッド１Ａ内に漏れ込む外部音（雑音）と、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号（ＡＵ_１、ＤＡＵ_１）に応じてスピーカ７Ａで音響出力された音との合成音を表す信号である。従って、上述したように、加算器１３において、パッド内音信号ＣＮＱ_１からオーディオ信号ＤＡＵ_１の減算を行うと、イヤーパッド１Ａ内に漏れ込む外部音（雑音）のみを表す信号成分がパッド内雑音信号Ｎ_１として得られる。可変利得アンプ１９は、パッド内雑音信号Ｎ_１を、コントローラ３０から供給された利得指定信号ＶＧで指定される利得で増幅したものをパッド内雑音信号ＮＲ_１として、差動アンプ１８の反転入力端子に供給する。差動アンプ１８は、上記オーディオ信号ＡＵ_１とパッド内雑音信号ＮＲ_１との差分に対応した信号を、スピーカを駆動し得るオーディオ信号に増幅したものをオーディオ信号Ｇ_１としてスピーカ７Ａに供給する。これにより、オーディオ装置（図示しない）から供給されたオーディオ信号ＡＵ_１に基づく音と、イヤーパッド１Ａの外部から漏れ込む雑音（ＮＲ_１）の逆位相の音（以下、逆位相雑音と称する）とが、スピーカ７Ａからイヤーパッド１Ａ内に音響出力されることになる。よって、イヤーパッド１Ａ内では、イヤーパッド１Ａの外部から漏れ込む雑音と、その逆位相雑音とが互いに相殺されることになり、ユーザは、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号ＡＵ_１に基づく音だけを聴取することになる。

イコライザ（ＥＱ）２１は、マイク３Ｂから供給されたパッド内音信号ＡＸ_２の波形に対して、イヤーパッド１Ｂ内の音響空間及びマイク３Ｂの特性の影響に伴う変形を補正させるべき処理を施して得られたパッド内音信号ＣＮ_２をアンプ２２に供給する。アンプ２２は、かかるパッド内音信号ＣＮ_２を増幅して得られたパッド内音信号ＣＮＱ_２を加算器２３に供給する。可変抵抗器２４は、プラグ８を介して供給された入力オーディオ信号ＡＵＤ_２の信号レベルを、コントローラ３０から供給された音量調整信号ＶＲにて示される音量レベルに調整して得られたオーディオ信号ＡＵＶ_２をローパスフィルタ２５に供給する。ローパスフィルタ２５は、上記のように音量調整処理の施されたオーディオ信号ＡＵＶ_２中から可聴帯域以下の信号成分を抽出し、これをオーディオ信号ＡＵ_２として遅延素子２７及び差動アンプ２８の非反転入力端子にそれぞれ供給する。遅延素子２７は、オーディオ信号ＡＵ_２を所定期間だけ遅延させたものをオーディオ信号ＤＡＵ_２として加算器２３に供給する。尚、所定期間とは、スピーカ７Ｂから音響出力されたオーディオ信号ＡＵ_２に基づく音がマイク３Ｂで検出され、その信号成分が上記パッド内音信号ＣＮＱ_２に反映されるまでに費やされる期間である。加算器２３は、上記パッド内音信号ＣＮＱ_２からオーディオ信号ＤＡＵ_２を減算したものをパッド内雑音信号Ｎ_２として可変利得アンプ２９に供給する。ここで、パッド内音信号ＣＮＱ_２とは、イヤーパッド１Ｂ内においてマイク３Ｂが検出した音である。つまり、パッド内音信号ＣＮＱ_２は、イヤーパッド１Ｂの外部からイヤーパッド１Ｂ内に漏れ込む外部音（雑音）と、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号（ＡＵ_２、ＤＡＵ_２）に応じてスピーカ７Ｂで音響出力された音との合成音を表す信号である。従って、上述したように、加算器２３において、パッド内音信号ＣＮＱ_２からオーディオ信号ＤＡＵ_２の減算を行うと、イヤーパッド１Ｂ内に漏れ込む外部音（雑音）のみを表す信号成分がパッド内雑音信号Ｎ_２として得られる。可変利得アンプ２９は、パッド内雑音信号Ｎ_２を、コントローラ３０から供給された利得指定信号ＶＧで指定される利得で増幅したものをパッド内雑音信号ＮＲ_２として、差動アンプ２８の反転入力端子に供給する。差動アンプ２８は、上記オーディオ信号ＡＵ_２とパッド内雑音信号ＮＲ_２との差分に対応した信号を、スピーカを駆動し得るオーディオ信号に増幅したものをオーディオ信号Ｇ_２としてスピーカ７Ｂに供給する。これにより、オーディオ装置（図示しない）から供給されたオーディオ信号ＡＵ_２に基づく音と、イヤーパッド１Ｂの外部から漏れ込む雑音（ＮＲ_２）の逆位相の音（以下、逆位相雑音と称する）とが、スピーカ７Ｂからイヤーパッド１Ｂ内に音響出力されることになる。よって、イヤーパッド１Ｂ内では、イヤーパッド１Ｂの外部から漏れ込む雑音と、その逆位相雑音とが互いに相殺されることになり、ユーザは、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号ＡＵ_２に基づく音だけを聴取することになる。

ハイパスフィルタ１６は、上述のように音量調整処理の施されたオーディオ信号ＡＵＶ_１中から、所定帯域以上の信号成分を抽出し、これをリミッタ４０に供給する。尚、ハイパスフィルタ１６のカットオフ周波数ｆｃは、例えば１００ＫＨｚである。リミッタ４０は、かかる信号成分の上限レベルを所定レベルに制限させたオーディオ信号ＨＡをコントローラ３０に供給する。

時刻タイマ３１は、時刻を計時しつつ、現在時刻を表す時刻データＴＭをコントローラ３０に供給する。Ａ／Ｄ変換器３２は、外部マイク５から供給された外部音信号ＡＺをディジタル信号に変換し、得られたディジタル外部音信号ＡＤＺを周波数分析部３３及びコントローラ３０に供給する。周波数分析部３３は、ディジタル外部音信号ＡＤＺに対して、所定の測定期間毎に高速フーリエ変換処理を施すことにより、周波数毎にそのパワーレベルを表す周波数スペクトルデータとして外部音周波数データＦＤを生成し、これをメモリ３４に供給する。メモリ３４は、所定測定期間毎に生成された外部音周波数データＦＤを順次取り込んで記憶しつつ、かかる外部音周波数データＦＤを取り込んだ順に読み出してコントローラ３０に供給する。

ＥＰＲＯＭ（erasable programmable read-only memory）３５には、緊急車両のサイレン音、電車の踏切音、電話の呼び出し音、知人（家族を含む）からの呼びかけ声等のような、ノイズキャンセルヘッドフォンのユーザがその聞き取りを必要する各種の特定音毎に、その特定音の周波数スペクトルを表す特定音周波数データＦが記憶されている。

ＥＰＲＯＭ３５は、例えば図３に示すように、メーカ側が用意した各種の特定音毎にその特定音周波数データが予め記憶されているメーカ設定領域と、ユーザの指示に応じて作成（後述する）された各特定音毎の特定音周波数データが記憶されるユーザ設定領域とを備える。ＥＰＲＯＭ３５のメーカ設定領域には、特定音として、例えば図３に示すように、パトロールカーのサイレン音、消防車のサイレン音、救急車のサイレン音、及び電車の踏切音にそれぞれ対応した特定音周波数データＦ１〜Ｆ４が予め記憶されている。尚、特定音周波数データＦ１〜Ｆ４は、メーカ側において、上記したサイレン音及び踏切音の各々に対し、上記した周波数分析部２３と同様な高速フーリエ変換処理を施すことにより得られたものであり、それぞれ、製品出荷前までにＥＰＲＯＭ３５に書き込まれる。一方、ユーザ設定領域には、例えば図３に示すように、電話の呼び出し音、知人からの呼びかけ声、火災警報音にそれぞれ対応した特定音周波数データＦ５〜Ｆ８が記憶されている。尚、ユーザ設定領域に記憶されている特定音周波数データＦ５〜Ｆ８は、このノイズキャンセルヘッドフォンのユーザによって録音された特定音、例えば、このユーザが所有する電話器の呼び出し音、知り合いの呼びかけ声、火災警報音に基づき、後述するように、コントローラ３０によって生成されたものである。

操作部３６は、ユーザからの各種操作を受け付け、その操作によって指示された動作を示す操作信号をコントローラ３０に供給する。例えば、操作部３６は、ユーザによる雑音キャンセル動作の開始指令操作、停止指令操作、或いは学習モードの開始指令操作を受け付け、その指示内容を表す操作信号をコントローラ３０に供給する。又、操作部３６は、ユーザによる音調調整操作を受け付け、その音量調整操作によって指定された音量レベルを示す音量操作信号をコントローラ３０に供給する。この際、コントローラ３０は、かかる音量操作信号によって示される音量レベルで、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号を音響出力させるべく、この音量レベルを示す音量調整信号ＶＲを可変抵抗器１４及び２４に供給する。

バッテリ３７は、ユーザによる電源スイッチ（図示しない）のオン操作に応じて、上述した雑音キャンセル増幅部４内の各素子を動作させるための各種電源電圧の供給を開始する一方、この電源スイッチのオフ操作に応じて、電源電圧の供給を停止する。また、バッテリ３７は、コントローラ３０から供給された電源オフ信号ＯＦＦに応じて、雑音キャンセル動作を司る回路ブロック、つまり図２の一点鎖線にて囲まれている回路ブロック内の各素子に対する電源供給を停止する。この際、コントローラ３０から供給された電源オン信号ＯＮに応じて、かかる回路ブロック内の各素子に対する電源供給を開始する。

すなわち、マイク３Ａ，３Ｂ、イコライザ１１，２１、加算器１３，２１、遅延素子１７，２７、可変利得アンプ１９，２９、及び差動アンプ１８，２８が雑音キャンセル部を構成する。また、外部マイク５、周波数分析部３３、メモリ３４、ＥＰＲＯＭ３５及びコントローラ３０が特定音判断部を構成し、コントローラ３０が雑音キャンセルの制御部として動作する。

次に、コントローラ３０が行う雑音キャンセルの制御動作についてフローチャートを参照して説明する。コントローラ３０は、図４に示す雑音キャンセル制御ルーチンに従って、この雑音キャンセル増幅部４における雑音キャンセル制御を行う。コントローラ３０は、例えば図４に示す雑音キャンセル制御ルーチンを実行する。

図４において、先ず、コントローラ３０は、ＥＰＲＯＭ３５に記憶されている全ての特定音周波数データＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ（Ｆｊ：ｊ＝１〜ｎ）を取り込む（ステップＳ０）。次に、コントローラ３０は、イヤーパッド１Ａ、１Ｂの外部から、このイヤーパッド内に漏れ込む雑音を除去させるべく、利得Ｋ_１を指定する利得指定信号ＶＧを可変利得アンプ１９，２９にそれぞれ供給する（ステップＳ１）。ステップＳ１の実行により、可変利得アンプ１９，２９は、イヤーパッド内に漏れ込む外部音（雑音）を表すパッド内雑音信号Ｎ_１，Ｎ_２をそれぞれ上記利得Ｋ_１で増幅して得たパッド内雑音信号ＮＲ_１，ＮＲ_２を、差動アンプ１８，２８各々の反転入力端子に供給する。これにより、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号ＡＵ，ＡＵ_２に基づく音と共に、外部からイヤーパッド内に漏れ込む雑音に対する逆位相雑音が、スピーカによってこのイヤーパッド内に音響出力されることになる（雑音キャンセル有効化）。これにより、イヤーパッド内では、外部からの雑音と、その逆位相雑音とが互いに相殺されることになり、ユーザは、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号に基づく音だけを聴取することになる。

次に、コントローラ３０は、上記音量調整信号ＶＲによって指定された音量レベルが所定の音量レベルＶ_ＴＨよりも大であるか否かを判定する（ステップＳ２）。尚、音量レベルＶ_ＴＨとは、ユーザが比較的大音量で音楽鑑賞（または外国語会話レッスン）を行う際に指定する音量レベル（例えば、最大音量の１／２の音量よりも大なる音量レベル）である。

ステップＳ２において、音量調整信号ＶＲにて指定された音量レベルが音量レベルＶ_ＴＨよりも大ではないと判定された場合、つまり、音量レベルＶ_ＴＨよりも小音量で音楽鑑賞が為されていると判定された場合、コントローラ３０は、メモリ３４から読み出された外部音周波数データＦＤを取り込む（ステップＳ３）。次に、コントローラ２０は、外部音周波数データＦＤと、上記ステップＳ０で取り込んだ特定音周波数データＦ１〜Ｆｎの各々との類似度を求め、各類似度を表す類似度ＮＥ１，ＮＥ２，・・・，ＮＥｎ（ＮＥｊ：ｊ＝１〜ｎ）を生成する（ステップＳ４）。なお、類似度ＮＥ（ＮＥｊ：ｊ＝１〜ｎ）は、一般的な種々の方法により求めることができる。例えば、当該特定音の周波数範囲（類似区間）における周波数成分毎の強度比較（マッチング）を行う、あるいは、相互相関係数を算出すること等を含む種々の統計的方法によって求めることができる。

次に、コントローラ２０は、類似度ＮＥ１〜ＮＥｎの内で、所定の閾値ＴＨよりも大なる類似度が存在するか否かを判定する（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ５では、外部マイク５で検出された外部音が、ＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音周波数データＦ１〜Ｆｎにて表される各種の特定音（例えば図３に示すような緊急車両のサイレン音、電車の踏切音、知人からの呼びかけ声、火災警報音等）の内の１つに該当するか否かを判定する。ステップＳ５において、閾値ＴＨよりも大なる類似度ＮＥが存在しないと判定された場合、つまり外部マイク５で検出された外部音がＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音のいずれにも該当しないと判定された場合、コントローラ３０は、ステップＳ１の実行に戻って前述した動作を繰り返し実行して、上記雑音キャンセル動作を継続する。

一方、ステップＳ５において、閾値ＴＨよりも大なる類似度ＮＥが存在すると判定された場合、或いはステップＳ２において音量調整信号ＶＲにて示される音量レベルが、所定の音量レベルＶ_ＴＨよりも大であると判定された場合には、以下のステップＳ６を実行する。つまり、オーディオ信号ＡＵ_１，ＡＵ_２を音響出力させる際の音量が音量レベルＶ_ＴＨよりも大音量である場合、或いは、この音量が音量レベルＶ_ＴＨよりも小音量であるものの外部マイク５で検出された外部音がＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音のいずれか１つに該当する場合には、コントローラ３０は、上記利得Ｋ_１よりも小なる利得Ｋ_２を示す利得指定信号ＶＧを可変利得反転アンプ１９及び２９に供給する（ステップＳ６）。

ステップＳ６の実行により、可変利得アンプ１９，２９は、上記利得Ｋ_１よりも小なる増幅率を示す利得Ｋ_２で、パッド内雑音信号Ｎ_１，Ｎ_２を増幅することになる。これにより、イヤーパッド１Ａ，１Ｂ内に漏れ込む雑音の大きさに対して、スピーカ７Ａ，７Ｂから音響出力される逆位相雑音のレベルが小さくなるので、その分だけ、雑音に対するキャンセル量が低下する。尚、ステップＳ６では、利得Ｋ_２として利得「０」（ゼロ）を示す利得指定信号ＶＧを可変利得アンプ１９，２９に供給するようにしても良い。要するに、上記ステップＳ６の実行により、雑音キャンセル動作を強制的に無効化させるのである。

かかるステップＳ６の実行後、コントローラ３０は、雑音キャンセル制御を停止させるべき停止指令操作がユーザによって為されたか否かの判定を行う（ステップＳ７）。ステップＳ７において停止操作が為されていないと判定された場合、コントローラ３０は、上記ステップＳ２の実行に戻って前述した動作を繰り返し実行する。一方、停止操作が為されたと判定された場合、コントローラ３０は、図４に示す如き雑音キャンセル制御ルーチンを抜ける。これにより、雑音キャンセル動作が終了する。

このように、上記ノイズキャンセルヘッドフォンでは、外部からイヤーパッド内に漏れ込む雑音をキャンセルしつつオーディオ信号をイヤーパッド１Ａ，１Ｂ内に音響出力するにあたり、その再生音量が所定の音量レベルよりも大なる場合、または外部で所定の特定音が発せられた場合には、自動的に雑音キャンセル動作を無効化するようにしている。これにより、ユーザは、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号に基づく音楽鑑賞（または外国語会話レッスン）中において、その音量を下げずとも、外部で発せられた電話の呼び出し音、知人の呼び掛け声、緊急車両のサイレン音、各種警告音等の特定音を聞き取ることが可能になる。更に、その音量が所定の音量レベルより大なる場合、すなわち比較的大音量で音楽（音声）鑑賞を行っている間は、例え雑音キャンセル動作を有効化していてもユーザは特定音を聞き取ることは出来ないので、雑音キャンセル動作を無効化している。よって、この間、雑音キャンセル動作を司る回路ブロック（図２の一点鎖線にて囲まれている回路ブロック）で消費される電力消費量が低下するので、バッテリ３７の持続時間に対して、ノイズキャンセルヘッドフォンの連続使用可能時間を延ばすことが可能となる。

尚、上記実施例では、可変利得アンプ１９，２９の利得を、利得Ｋ_１（雑音キャンセル有効）と利得Ｋ_２（雑音キャンセル無効）の２段階で切り替えているが、イヤーパッド１Ａ，１Ｂ内に漏れ込む特定音の大きさに追従させてその利得の値を変更することにより、雑音キャンセル量を調整するようにしても良い。つまり、コントローラ３０は、外部マイク５で検出した外部音信号ＡＤＺ中から上記したような特定音を抽出し、その音の大きさを検出する。そして、コントローラ３０は、この特定音が小なるほど、小なる利得を示す利得指定信号ＶＧを可変利得アンプ（１９，２９）に供給することにより雑音キャンセル量を低下させるという制御を、図４に示すステップＳ６に代えて実行するのである。かかる制御によれば、イヤーパッド１Ａ，１Ｂ内で認識される特定音が小なるほど、雑音キャンセル量も低下するので、外部で発せられる特定音を聞き取ることができる程度に、常時、雑音キャンセル動作を有効化しておくことが可能となる。この際、音量調整後のオーディオ信号のレベルをも考慮して、図５Ａに示すように、特定音のレベルに応じて雑音キャンセル量を制御するようにしても良い。

また、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号を音響出力する際の音量が極めて小さい場合、つまりユーザが実質的に音楽（音声）を聞き取ることが出来ない程度の微小音量である場合には、雑音キャンセル動作は不要となる。そこで、図５Ｂに示すように、オーディオ信号の音量レベルが所定期間（例えば１０秒間）以上に亘り所定音量以下となった場合にも、上記ステップＳ６を実行して雑音キャンセル動作を強制的に無効化させるようにしても良い。

また、上記実施例において、雑音の主成分の逆位相の音としては、入力された雑音から抽出しても良いし、又は予め特定の雑音（例えば、電車内の音）中の最大ピークを有する単一周波数の波形とその２次高調波等を、入力雑音と同期させて再生するようにしても良い。

また、上記実施例では、ステップＳ２において、ユーザの音量調整操作によって指定された音量（ＶＲ）が音量レベルＶ_ＴＨよりも大であるか否かを判定しているが、音量調整前又は音量調整後のオーディオ信号のレベルが音量レベルＶ_ＴＨよりも大であるか否かを判定するようにしても良い。すなわち、コントローラ３０は、オーディオ信号のピークまたは平均レベルを検出し、かかるピークまたは平均レベルが上記音量レベルＶ_ＴＨよりも大であるか否かを判定させるべき制御を、図４に示すステップＳ２に代えて実行するのである。
図６は、音量調整前のオーディオ信号（ＡＵＤ_１、ＡＵＤ_２）のレベルが音量レベルＶ_ＴＨよりも大であるか否かを判定する場合に採用される雑音キャンセル増幅部４の内部構成の他の一例を示す図である。尚、図６に示す雑音キャンセル増幅部４においては、図２に示す構成に、加算器４１、Ａ／Ｄ変換器４２及びレベル検出器４３を付加したものであるので、以下に、これら加算器４１、Ａ／Ｄ変換器４２及びレベル検出器４３の動作のみ説明する。

加算器４１は、プラグ８から供給された入力オーディオ信号ＡＵＤ_１及びＡＵＤ_２同士を加算して得られたアナログオーディオ信号をＡ／Ｄ変換器４２に供給する。Ａ／Ｄ変換器４２は、かかるアナログオーディオ信号をディジタルのオーディオ信号ＡＤに変換して、これをレベル検出器４３に供給する。レベル検出器４３は、オーディオ信号ＡＤにおけるピークレベル又は平均レベルを検出し、その検出レベルを音量レベルとして示す音量レベル検出信号ＡＬＤをコントローラ３０に供給する。これにより、コントローラ３０は、図４に示すステップＳ２において、音量調整信号ＶＲに代えて音量レベル検出信号ＡＬＤを用いて、音量レベル検出信号ＡＬＤのレベルが音量レベルＶ_ＴＨよりも大であるか否かを判定するのである。尚、上記ステップＳ２において、音量調整後のオーディオ信号のレベルと音量レベルＶ_ＴＨとを比較する場合には、加算器４１において、可変抵抗器１４及び２４から夫々出力されたオーディオ信号ＡＵＶ_１及びＡＵＶ_２同士を加算して得られたアナログオーディオ信号をＡ／Ｄ変換器４２に供給する。

また、上記実施例では、ステップＳ６において可変利得アンプ１９，２９の利得を利得Ｋ_１からＫ_２（またはゼロ）に低下させることにより、雑音キャンセル動作を無効化しているが、電源を切ることにより雑音キャンセル動作を無効化させるようにしても良い。つまり、コントローラ３０は、電源オフ信号ＯＦＦをバッテリ３７に供給することにより、雑音キャンセル動作を司る回路ブロック（図２の一点鎖線にて囲まれている回路ブロック）内の各素子に対する電源供給を停止して雑音キャンセル動作を無効化させるという制御を、図４に示すステップＳ６に代えて実行するのである。尚、かかる制御を実行する場合には、ステップＳ１の直前において、コントローラ３０は、電源オフ信号ＯＮをバッテリ３７に供給することにより、雑音キャンセル動作を司る回路ブロック内の各素子に対する電源供給を開始させる。このような電源制御によれば、雑音キャンセル動作を無効化させている間は、雑音キャンセル動作を司る回路ブロックの電力消費量は０となるので、ノイズキャンセルヘッドフォンの連続使用可能時間を更に延ばすことが可能となる。

また、上記実施例においては、検出した外部音が上述したような特定音であるか否かを判断する為に、特定音の周波数分析データをＥＰＲＯＭ３５に記憶しておくようにしているが、特定音の波形データをＥＰＲＯＭ３５に記憶しておくようにしても良い。かかる構成を採用した場合には、検出した外部音の波形と、ＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音の波形との類似度を求めることにより、検出した外部音が特定音であるか否かを判断する。ここで、特定音としての緊急車両サイレン音又は電車の踏切音等は各国毎に異なり、電話の呼び出し音、知人の呼びかけ声等はユーザ毎に異なる。そこで、雑音キャンセル増幅部４では、この特定音を記憶する記憶媒体としてＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な媒体を採用している。よって、各国毎にその国独自の特定音を書き込んでおけば、各国に対応した製品を提供することが可能となり、更に、ユーザ毎の独自の特定音を随時、追加して書き込んでおくことが可能となる。

図７は、ユーザ毎の独自の特定音をノイズキャンセルヘッドフォンに学習させてＥＰＲＯＭ３５に書き込むべく実施する学習モード制御ルーチンの一例を示す図である。

コントローラ３０は、ユーザからの学習モードの開始指令操作を受け付けた場合に、図７に示す学習モード制御ルーチンに従った制御を開始する。先ず、コントローラ３０は、点灯を示す緑色発光制御信号ＬＤ_Ｇを学習モニタＬＥＤ９ａに供給する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の実行により、学習モニタＬＥＤ９ａは点灯し、緑色で発光する。これにより、ユーザに対して学習処理の準備が出来た旨を知らせる。ここで、ユーザは、学習対象とする特定音、例えば、自身が所有する携帯電話機の呼び出し音を外部マイク５にて集音させる。この間、コントローラ３０は、外部音信号ＡＤＺに基づき、音声入力が為されたか否かの判定を行う（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、音声入力が為されていないと判定された場合、コントローラ３０は、上記ステップＳ１０の実行に戻って前述した如き動作を繰り返し実行する。一方、かかるステップＳ１１において音声入力が為されていると判定された場合、コントローラ３０は、点滅を示す緑色発光制御信号ＬＤ_Ｇを学習モニタＬＥＤ９ａに供給する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の実行により、学習モニタＬＥＤ９ａは緑色で発光する状態及び消灯する状態を繰り返す、いわゆる点滅状態となる。これにより、ユーザに対して学習処理の実行中である旨を知らせる。この間、周波数分析部３３は、外部マイク５にて集音して得られたディジタル外部音信号ＡＤＺに対して、所定の測定期間毎に高速フーリエ変換処理を施すことにより、周波数毎にそのパワーレベルを表す周波数スペクトルデータとして外部音周波数データＦＤを生成し、これをメモリ３４に供給する。すなわち、ユーザから提供された特定音に対する周波数分析結果としての外部音周波数データＦＤがメモリ３４に記憶される。ここで、コントローラ３０は、メモリ３４から読み出された外部音周波数データＦＤ、つまり、ユーザから提供された特定音に対する周波数分析結果を取り込む（ステップＳ１３）。次に、コントローラ３０は、この外部音周波数データＦＤに基づきその特定音に対する特徴量を算出する（ステップＳ１４）。次に、コントローラ３０は、ステップＳ１４において算出された特徴量が、図３に示す如き、ＥＰＲＯＭ３５に記憶済みの各種特定音に対応した特徴量とは異なる新たな特徴量であるか否かの判定を行う（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において新たな特徴量であると判定された場合、コントローラ３０は、上記ステップＳ１３において取り込んだ外部音周波数データＦＤを新たな特定音周波数データとして、ＥＰＲＯＭ３５のユーザ設定領域に記憶する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の実行後、コントローラ３０は、点灯を示す緑色発光制御信号ＬＤ_Ｇを学習モニタＬＥＤ９ａに供給する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の実行により、学習モニタＬＥＤ９ａは点滅状態から点灯状態に遷移し、ユーザに対して特定音の学習が成功裏に終了した旨を知らせる。一方、上記ステップＳ１５において新たな特徴量ではないと判定された場合、コントローラ３０は、点灯を示す赤色発光制御信号ＬＤ_Ｒを学習モニタＬＥＤ９ｂに供給する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の実行により、学習モニタＬＥＤ９ｂが点灯し、赤色で発光する。これにより、ユーザに対して特定音の学習が失敗した旨を知らせる。上記ステップＳ１７又はＳ１８の終了後、コントローラ３０は、図７に示す学習モード制御ルーチンを抜けて、この学習モードの動作を終了する。

また、上記実施例では、図４に示すステップＳ３〜Ｓ５において、ＥＰＲＯＭ３５に記憶されている全ての特定音を対象として、その特定音が外部で発せられたか否かを判定するようにしているが、ノイズキャンセルヘッドフォンを使用している環境に応じて、判定対象とすべき特定音を絞り込むようにしても良い。例えば、コントローラ３０は、まず、時刻タイマ３１から供給された時刻データＴＭにて示される現在時刻、及び光センサ６から供給された照度信号ＡＬにて示される周辺の照度に基づいて、ノイズキャンセルヘッドフォンの使用環境が室内であるか室外であるかを判定する。この際、室内であると判定された場合、コントローラ３０は、図３に示すようにＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音周波数データＦ１〜Ｆｎの内で、室内でその聞き取りを必要とする特定音、例えば火災警報音、家族からの呼びかけ声、及び電化製品の警告音に対応した特定音周波数データＦのみを対象として図４に示すステップＳ３〜Ｓ５を実行する。一方、室外であると判定された場合には、コントローラ３０は、図３に示すようなＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音周波数データＦ１〜Ｆｎの内で、室外でその聞き取りを必要とする特定音、例えば緊急車両のサイレン音、及び電車の踏切音に対応した特定音周波数データＦのみを対象として図４に示すステップ３〜Ｓ５を実行する。

また、図２に示される構成において、イコライザ１１（２１）及び遅延素子１７（２７）の機能を１つの伝達関数で表すような構成を採用しても良い。すなわち、この伝達関数に対応したフィルタリング処理をオーディオ信号ＡＵ_１，ＡＵ_２にそれぞれ施すことにより、パッド内音信号ＡＸ_１，ＡＸ_２に重畳されているオーディオ信号成分を抽出し、これをパッド内音信号ＡＸ_１，ＡＸ_２から減算したものをパッド内雑音信号Ｎ_１，Ｎ_２として可変利得アンプ１９，２９に供給するのである。

以上、説明したように、電話の呼び出し音、知人からの呼びかけ声等の特定音を検出した場合には、自動的に雑音キャンセル動作を無効化、あるいは当該特定音を聞き取ることができる程度に雑音キャンセル量を低減させる調整を行うので、ユーザは、鑑賞中の音楽（音声）を停止又はその音量を低下させることなく、かかる特定音を良好に聞き取ることが可能となる。更に、ユーザが比較的大音量で音楽（音声）鑑賞を行っている場合には、雑音キャンセルを行う必要がないことから、この際、自動的に雑音キャンセル動作を無効化させることにより、この雑音キャンセル動作に伴う電力消費を抑制させて、バッテリ駆動による連続使用可能時間の引き延ばしを図るようにしている。

なお、図１に示すノイズキャンセルヘッドフォンでは、イヤーパッド１Ａ，１Ｂの外部からこのイヤーパッド内に漏れ込む雑音を検出する為に、マイク３Ａ、３Ｂをイヤーパッド内に設けるようにしているが、これらマイク３Ａ、３Ｂをイヤーパッドの外部に設けるようにしても良い。

本実施例２においては、上記のようなマイク３Ａ、３Ｂをイヤーパッド１Ａ，１Ｂの外部に設けた場合のノイズキャンセルヘッドフォンの構成について説明する。

図８は、実施例２におけるノイズキャンセルヘッドフォンＨＳの構成を示す図である。図８に示すノイズキャンセルヘッドフォンＨＳでは、イヤーパッド１Ａ内にはスピーカ７Ａが設置されており、イヤーパッド１Ａの外部にマイク３Ａが設置されている。尚、図８に示すヘッドバンド２、外部マイク５、光センサ６、及びスピーカ７Ａ，７Ｂについては、図１に示すものと同一である。この際、マイク３Ａは、イヤーパッド１Ａの外部においてその周辺の音を検出して得られたパッド外音信号ＡＹ_１を雑音キャンセル増幅部４に供給する。マイク３Ｂは、イヤーパッド１Ｂの外部においてその周辺の音を検出して得られたパッド外音信号ＡＹ_２を雑音キャンセル増幅部４に供給する。

図９は、図８に示すノイズキャンセルヘッドフォンにおいて採用される雑音キャンセル増幅部４の構成の他の一例を示す図である。尚、図９に示す雑音キャンセル増幅部４においては、図２の一点破線にて囲まれた回路ブロック及び差動アンプ１８，２８に代わり、イコライザ５１，６１、可変利得反転アンプ５２，６２、イコライザ５３，６３、加算器５４，６４及びアンプ５５，６５を採用したものであり、その他の構成は、図２に示すものと同一である。よって、以下に、これらモジュールを中心に、図９に示す雑音キャンセル増幅部４の動作について説明する。

イコライザ（ＥＱ）５１は、マイク３Ａから供給されたパッド外音信号ＡＹ_１に対して、その外部音がイヤーパッド１Ａの内部に漏れ込んだ際に得られるであろうパッド内音信号を求めるべき減衰処理を施して得られたパッド内音信号ＣＮ_１を可変利得反転アンプ５２に供給する。可変利得反転アンプ５２は、パッド内音信号ＣＮ_１の極性を反転させた信号を、コントローラ３０から供給された利得指定信号ＶＧで指定される利得で増幅して得られた逆位相パッド内雑音信号ＣＲ_１をイコライザ（ＥＱ）５３に供給する。イコライザ５３は、逆位相パッド内雑音信号ＣＲ_１に対して、回路内部での減衰及び遅延分を補償すべき処理を施して得られた逆位相パッド内雑音信号ＣＴ_１を加算器５４に供給する。加算器５４は、ローパスフィルタ１５から供給されたオーディオ信号ＡＵ_１に、上記逆位相パッド内雑音信号ＣＴ_１を重畳させたオーディオ信号をアンプ５５に供給する。アンプ５５は、かかるオーディオ信号をスピーカを駆動し得るオーディオ信号に増幅したオーディオ信号Ｇ_１をスピーカ７Ａに供給する。これにより、スピーカ７Ａは、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号に、イヤーパッド１Ａ内に漏れ込む雑音の位相を逆転させた逆位相雑音を重畳させた音を、このイヤーパッド１Ａ内に音響出力する。

イコライザ（ＥＱ）６１は、マイク３Ｂから供給されたパッド外音信号ＡＹ_２に対して、その外部音がイヤーパッド１Ｂの内部に漏れ込んだ際に得られるであろうパッド内音信号を求めるべき減衰処理を施して得られたパッド内音信号ＣＮ_２を可変利得反転アンプ６２に供給する。可変利得反転アンプ６２は、パッド内音信号ＣＮ_２の極性を反転させた信号を、コントローラ３０から供給された利得指定信号ＶＧで指定される利得で増幅して得られた逆位相パッド内雑音信号ＣＲ_２をイコライザ（ＥＱ）６３に供給する。イコライザ６３は、逆位相パッド内雑音信号ＣＲ_２に対して、回路内部での減衰及び遅延分を補償すべき処理を施して得られた逆位相パッド内雑音信号ＣＴ_２を加算器６４に供給する。加算器６４は、ローパスフィルタ２５から供給されたオーディオ信号ＡＵ_２に、上記逆位相パッド内雑音信号ＣＴ_２を重畳させたオーディオ信号をアンプ６５に供給する。アンプ６５は、かかるオーディオ信号をスピーカを駆動し得るオーディオ信号に増幅したオーディオ信号Ｇ_２をスピーカ７Ｂに供給する。これにより、スピーカ７Ｂは、オーディ装置から供給されたオーディオ信号に、イヤーパッド１Ｂ内に漏れ込む雑音の位相を逆転させた逆位相雑音を重畳させた音を、このイヤーパッド１Ｂ内に音響出力する。

このように、図８及び図９に示される構成では、マイク３Ａ，３Ｂをイヤーパッド１Ａ，１Ｂの外部にそれぞれ設置する。そして、マイク３Ａ，３Ｂで検出した外部音に基づき、イヤーパッド内に漏れ込むであろうパッド内音信号ＣＮ_１，ＣＮ_２、つまり雑音成分を求め、その逆位相の音をオーディオ信号と共にイヤーパッド内で音響出力させることにより雑音キャンセルを行うようにしている。

一方、実施例１では、上記した雑音成分のみならずオーディオ装置からの再生音もマイク３Ａ，３Ｂで検出してしまう。そこで、マイク３Ａ，３Ｂで検出して得られたパッド内音信号ＡＸ_１，ＡＸ_２中に混入してしまった再生音の成分を、オーディオ装置から送出されたオーディオ信号に基づいて求め、これをパッド内音信号ＡＸ_１，ＡＸ_２から除去する（フィードバック方式）ことにより雑音成分を求め、この雑音成分についてキャンセルを行う構成となっている。

本実施例２では、マイク３Ａ，３Ｂで検出された外部音に基づき、イヤーパッド１Ａ，１Ｂ内に漏れ込むであろう雑音成分を直接求めるというフィードフォワード方式の構成を採用している。従って、フィードバック方式に比して、遅延に伴う位相ずれ量が少なくなるので、より高精度（広帯域）に雑音キャンセルを行うことが可能となる。

尚、図９に示す雑音キャンセル増幅部４においても、図２又は図６に示すものと同様に、コントローラ３０が図４に示す雑音キャンセル制御処理を実行することにより、外部で所定の特定音が発せられた場合、並びに所定音量よりも大音量で音楽（音声）鑑賞を行っている場合には、自動的に雑音キャンセル動作を無効化するようにしている。これにより、図２に示す構成を採用した場合と同様に、ユーザは、鑑賞中の音楽（音声）を停止又はその音量を低下させることなく、かかる特定音を良好に聞き取ることが可能となる。更に、ユーザが比較的大音量で音楽（音声）鑑賞を行っている場合には、雑音キャンセルを行う必要がないことから、この際、自動的に雑音キャンセル動作を無効化させることにより、この雑音キャンセル動作に伴う電力消費を抑制させて、バッテリ駆動による連続使用可能時間の引き延ばしを図るようにしている。

図１０は、実施例３の雑音キャンセル制御部４の構成を示すブロック図である。

具体的には、本実施例においては、上記した実施例１，２の雑音キャンセル制御部４（図２、図６又は図９）において、外部マイク５で検出した外部音が所定の特定音であることを検出した場合には、その特定音をスピーカ７Ａ、７Ｂから音響出力させるように構成されている。

なお、図１０に示す雑音キャンセル増幅部４においては、図９に示す構成に、特定音メモリ３８及びＤ／Ａ変換器３９を付加すると共に、図９に示す加算器５４及び６４に代わり加算器７４及び８４を採用した点を除く他の構成は、図９に示すものと同一である。よって、以下に、特定音メモリ３８、Ｄ／Ａ変換器３９、加算器７４及び８４を中心にしてその動作について説明する。

図１０に示す特定音メモリ３８には、ＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音周波数データＦ各々に対応した特定音の波形データが、各特定音毎に記憶されている。例えば、特定音メモリ３８には、予め、緊急車両のサイレン音、知人からの呼び掛け声、各種警報音の各々が所定期間分だけディジタル録音されている。コントローラ３０は、図４に示すステップＳ５において、ＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音が発せられたと判定された場合には、その特定音データを特定音メモリ３８から読み出し、これを繰り返しＤ／Ａ変換器３９に供給する。Ｄ／Ａ変換器３９は、特定音メモリ３８から読み出される特定音データをアナログオーディオ信号に変換しこれを加算器７４，８４に供給する。加算器７４，８４は、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号ＡＵＤ_１，ＡＵＤ_２と、逆位相パッド内雑音信号ＣＴ_１，ＣＴ_２と、上記したような特定音に対応したアナログオーディオ信号とを加算したものを、アンプ５５，６５に供給する。よって、予めＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音が発せられたと判定（ステップＳ５）された場合には、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号と共に、特定音メモリ３８に録音されていた特定音がイヤーパッド１Ａ，１Ｂ内に音響出力されることになる。これにより、ユーザは、外部で発せられた特定音を、より明瞭に聞き取ることが可能となる。

尚、かかる実施例においては、特定音メモリ３８に録音されている特定音をイヤーパッド内に音響出力させるようにしているが、外部マイク５で実際に検出した特定音を、イヤーパッド内に音響出力させるようにしても良い。すなわち、コントローラ３０は、図４のステップＳ５において、ＥＰＲＯＭ３５に記憶されている特定音が外部で発せられたと判定された場合に、外部マイク５で検出した車外信号ＡＤＺ中からその特定音を抽出し、これをＤ／Ａ変換器３９を介して加算器７４及び８４に供給するのである。この際、コントローラ３０は、外部マイク５で検出した特定音に対して、その位相をずらしたものをＤ／Ａ変換器３９を介して加算器７４及び８４に供給することによって、聴覚上における特定音のレベル減少を抑制させるのが好ましい。

また、特定音をイヤーパッド内に音響出力する場合には、図４に示すステップＳ６を実行せずに、雑音キャンセル動作を引き続き有効にしておいても良い。この際、イヤーパッド内に音響出力させるべき特定音の音量に追従させて、雑音キャンセル量を調整するようにしても良い。つまり、コントローラ３０は、特定音の音量が小なるほど、小なる利得を指定する利得指定信号ＶＧを可変利得反転アンプ７４及び８４に供給することにより雑音キャンセル量を低下させるべき制御を、図４に示すステップＳ６に代えて実行するのである。かかる制御によれば、外部で発せられた特定音をユーザが聞き取ることができる程度に、常時、雑音キャンセル動作を有効化しておくことが可能となる。

また、本実施例においても、実施例２と同様に、外部で所定の特定音が発せられた場合、並びに所定音量よりも大音量で音楽（音声）鑑賞を行っている場合には、自動的に雑音キャンセル動作を無効化するようにしている。これにより、ユーザは、鑑賞中の音楽（音声）を停止又はその音量を低下させることなく、かかる特定音を良好に聞き取ることが可能となる。更に、ユーザが比較的大音量で音楽（音声）鑑賞を行っている場合にも自動的に雑音キャンセル動作を無効化させることにより、この雑音キャンセル動作に伴う電力消費を抑制させて、バッテリ駆動による連続使用可能時間の引き延ばしを図るのである。

以上、詳細に説明したように、本発明においては、外部からイヤーパッド内に漏れ込む雑音をキャンセルしつつオーディオ信号をイヤーパッド内に音響出力するにあたり、その再生音量が所定の音量レベルよりも大なる場合、または外部で所定の特定音が発せられた場合には、自動的に雑音キャンセル動作を無効化するようにしている。これにより、ユーザは、オーディオ装置から供給されたオーディオ信号に基づく音楽鑑賞（又は外国語会話レッスン）中において、その音量を下げずとも、外部で発せられた電話の呼び出し音、知人の呼び掛け声、緊急車両のサイレン音、各種警告音等の特定音を聞き取ることが可能になる。更に、その音量が所定の音量レベルより大なる場合、すなわち比較的大音量で音楽（音声）鑑賞を行っている間は、例え雑音キャンセル動作を有効化していてもユーザは特定音を聞き取ることは出来ないので、強制的に雑音キャンセル動作を無効化させるようにしている。よって、この間、雑音キャンセル動作を司る回路ブロックで消費される電力消費量が低下するので、バッテリの持続時間に対して、ノイズキャンセルヘッドフォンの連続使用可能時間を延ばすことが可能となる。

３Ａ，３Ｂ マイク
４ 雑音キャンセル増幅部
５ 外部マイク
７Ａ，７Ｂ スピーカ
１９、２９ 可変利得アンプ
３０ コントローラ
３５ ＥＰＲＯＭ

Claims (9)

1. イヤーパッド内に漏れ込む雑音を低減させつつ入力オーディオ信号に基づく音を前記イヤーパッド内に音響出力するヘッドフォンであって、
   前記入力オーディオ信号に基づく音に前記雑音の主成分とは逆位相の音を重畳して前記イヤーパッド内で音響出力させることにより前記雑音をキャンセルする雑音キャンセル部と、
   前記イヤーパッドの外部で所定の特定音が発せられたか否かを判断する特定音判断部と、
   前記特定音判断部において前記特定音が発せられたと判断された場合、または前記イヤーパッド内に音響出力される前記入力オーディオ信号に基づく音の音量が所定音量よりも大なる場合には前記雑音キャンセル部の雑音キャンセル量を低下させる制御部と、を有することを特徴とするヘッドフォン。
2. 前記特定音判断部は、前記ヘッドフォン上において外部音を検出する外部マイクを含み、
   前記制御部は、前記外部マイクによって検出された音のレベルに追従させて、前記雑音キャンセル部での雑音キャンセル量を制御することを特徴とする請求項１記載のヘッドフォン。
3. 前記制御部は、前記外部マイクによって検出された音のレベルが小なるほど、前記雑音キャンセル量を小さくすることを特徴とする請求項２記載のヘッドフォン。
4. 前記特定音判断部は、前記特定音の周波数スペクトルを表す特定音周波数データが記憶されているメモリと、
   前記外部の音を検出して外部音信号を得る外部マイクと、
   前記外部音信号における周波数スペクトルと前記メモリに記憶されている前記特定音周波数データによって表される周波数スペクトルとの類似度が所定値よりも大なる場合に前記特定音が発せられたと判断する判断部と、を含むことを特徴とする請求項１または２記載のヘッドフォン。
5. 前記雑音キャンセル部に電源電圧を供給するバッテリを更に備え、
   前記制御部は、前記特定音判断部において前記特定音が発せられたと判断された場合、または前記イヤーパッド内に音響出力される前記入力オーディオ信号に基づく音の音量が所定音量よりも大なる場合には前記雑音キャンセル部に対する電源電圧の供給を停止する制御をなすことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載のヘッドフォン。
6. 前記雑音キャンセル部は、前記イヤーパッド内の音を検出してパッド内音信号を得るマイクと、前記パッド内音信号中から前記入力オーディオ信号の成分を減算した信号を増幅したものをパッド内雑音信号として得る可変利得アンプと、前記入力オーディオ信号と前記パッド内雑音信号との差分に基づく音を前記イヤーパッド内で音響出力するスピーカと、を備え、
   前記制御部は、前記特定音が発せられたと判断された場合には前記可変利得アンプの増幅利得を低下させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載のヘッドフォン。
7. 前記雑音キャンセル部は、前記イヤーパッドの外の周辺音を検出してパッド外音信号を得るマイクと、前記パッド外音信号に基づき前記イヤーパッド内に漏れ込む雑音に対応したパッド内音信号を得るイコライザと、前記パッド内音信号中から前記入力オーディオ信号の成分を減算した信号を増幅したものをパッド内雑音信号として得る可変利得アンプと、前記入力オーディオ信号と前記パッド内雑音信号との差分に基づく音を前記イヤーパッド内で音響出力するスピーカと、を備え、
   前記制御部は、前記特定音が発せられたと判断された場合には前記可変利得アンプの増幅利得を低下させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載のヘッドフォン。
8. 前記特定音が録音されている特定音メモリを更に備え、
   前記制御部は、前記特定音が発せられたと判断した場合には前記特定音メモリから前記特定音を読み出してこれを、前記入力オーディオ信号に基づく音及び前記雑音の逆位相の音に重畳して前記イヤーパッド内で音響出力させるべく前記雑音キャンセル部を制御することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１に記載のヘッドフォン。
9. 前記特定音は、緊急車両のサイレン音、電話の呼び出し音、電車の踏切音、知人からの呼びかけ声、または各種の警告音であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１に記載のヘッドフォン。

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