JP2012244522A - 音響再生制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲に騒音がある状況下でもイヤホンやヘッドホンの音漏れを正確に検出し、音漏れを防止する。
【解決手段】 信号処理部１１２は、マイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒのドライバ１２１および１２１Ｒに対する入力信号と、同マイク付きイヤホンのマイク１２２Ｌおよび１２２Ｒからの出力信号に基づき、前記ドライバに対する入力信号が示す音を基準とした前記マイクにより収音された音の低域での減衰量を算出する。制御部１１３は、この減衰量に基づいてマイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒの音漏れの程度を示す音漏れデータを生成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、イヤホンやヘッドホンを利用して音楽鑑賞等を行う場合の音漏れを防止する機能を備えた音響再生制御装置に関する。

イヤホンを耳に装着して音楽鑑賞等を行う場合、イヤホンと外耳道との間に隙間があると、この隙間から外部にイヤホンの再生音が漏れる。このような音漏れは、イヤホンを装着している本人が気付かず、周囲の迷惑になることが多い。この音漏れの防止に関する技術を開示した文献として、特許文献１〜３がある。ここで、特許文献１は、イヤホンの入力信号における中高音の信号レベルを検出回路により検出し、検出結果に基づいてイヤホンの入力信号レベルを抑圧することにより、音漏れを回避する技術を開示している。また、特許文献２は、ヘッドホンまたはイヤホンである音声出力部から外耳道の外部に漏れている音を音声出力部の近傍に設けられたマイクにより採取し、再生される音声信号とマイクにより採取された音声信号の周波数を解析し、周波数が一致している場合に音漏れと判断して音声出力部により再生される音声信号の音量を下げる技術を開示している。また、特許文献３は、ステレオイヤホンマイクのマイクを使用してイヤホンの漏れ音を収音する技術を開示している。

特開平５−４９０９１号公報 特開２００７−４３２３１号公報 特開２００７−８８５２１号公報

ところで、特許文献１に開示された技術は、イヤホンから音漏れが生じているか否かに拘わらず、イヤホンの入力信号における中高音の信号のレベルが高いときにその抑圧を行うものである。この特許文献１の技術は、音漏れが生じていない状況においても、イヤホンの入力信号における中高音の信号の抑圧が行われるという問題があった。また、特許文献２に開示された技術は、イヤホンまたはヘッドホンの外部のマイクにより採取した音とイヤホンから出力する音とを比較することにより音漏れの状況を判定するものであるため、音漏れの状況を判定するための処理の負荷が重くなり、また、特に周囲に雑音がある状況では音漏れの状況を正確に判定するのが困難であるという問題があった。特許文献３に開示された技術も、イヤホンの外部のマイクによりイヤホンの漏れ音を収音するものであるため、同様の問題があった。

この発明は以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、周囲に騒音がある状況下でもイヤホンやヘッドホンの音漏れを正確に検出し、音漏れを防止することを可能にする音響再生制御装置を提供することを目的としている。

この発明は、電気／音響変換部と音響／電気変換部とを備え、耳に装着された状態において、前記電気／音響変換部により外耳道内の空間へ音を出力するとともに、前記音響／電気変換部により該空間内の音を収音する音響入出力装置の動作を制御する音響再生制御装置において、前記音響／電気変換部の出力信号に基づいて、前記音響入出力装置の前記電気／音響変換部から出力された音の前記外耳道外への音漏れの程度を示す音漏れデータを生成する制御手段を具備することを特徴とする音響再生制御装置を提供する。

この音響再生制御装置において、音響入出力装置と外耳道との間の隙間が大きくなると、その隙間の増大の程度に応じて、外耳道内に出力される音の低域での減衰量が大きくなる。この音響再生制御装置では、この現象を利用し、音響／電気変換部の出力信号に基づいて、制御手段が音漏れの程度を示す音漏れデータを生成するので、耳の外の環境に騒音がある状況下でも正確に音漏れの検知を行うことができる。従って、音漏れを効果的に防止することができる。

この発明の第１実施形態である音響再生制御装置１０を用いた音響再生システムの全体構成を示す図である。 同音響再生制御装置１０の構成を示すブロック図である。 イヤホンと外耳道との間に隙間がある状態においてイヤホンから外耳道内に放音した場合に外耳道内に放音される音の低域成分に隙間の大きさに依存した減衰が生じる様子を示す図である。 同実施形態におけるマイク付きイヤホン１２Ｌまたは１２Ｒを同イヤホンの音の出力軸Ｚおよび同イヤホンの筐体内のドライバの振動板の振動方向に沿った軸Ｙを含む仮想平面に沿って切断した縦断面図である。 同実施形態における制御本体部１１の筐体に設けられた音漏れインディケータ１１４および操作子群１１５を示す図である。 同実施形態における音漏れインディケータ１１４の点滅動作を示す図である。 この発明の第２実施形態である音響再生制御装置１０における減衰量の算出処理の内容を示す図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である音響再生制御装置１０を用いた音響再生システムの全体構成を示す図である。図１に示す音響再生システムは、本実施形態による音響再生制御装置１０と例えば記憶媒体から楽曲等のオーディオ信号を再生する音響再生装置２０とにより構成されている。ここで、音響再生制御装置１０は、制御本体部１１と、音響入出力装置としてのマイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒと、これらのマイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒと制御本体部１１とを接続するケーブル１３Ｌおよび１３Ｒと、制御本体部１１と音響再生装置２０との接続を行うためのケーブル１４とを有している。なお、ケーブル１４は先端にミニジャック１４ｊを有しており、このミニジャック１４ｊにより音響再生装置２０に接続されるようになっている。

図２は音響再生制御装置１０の構成を示すブロック図である。図１におけるマイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒは、電気信号を音響振動（音響信号）に変換する電気／音響変換部であるドライバ１２１Ｌおよび１２１Ｒを各々内蔵するとともに、音響振動（音響信号）を電気信号に変換する音響／電気変換部であるマイク１２２Ｌおよび１２２Ｒを各々内蔵している。そして、マイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒは、図１に示すようにユーザの左右の各耳に装着された状態において、ドライバ１２１Ｌおよび１２１Ｒにより各耳の外耳道内の各空間へ音を出力するとともに、マイク１２２Ｌおよび１２２Ｒにより各耳の外耳道内の音を収音する。

制御本体部１１は、ケーブル１４を介して音響再生装置２０（図１参照）から左右２チャネルのオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１を受け取り、これらのオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１に対して音漏れ防止のためのレベル調整処理を施し、レベル調整のなされた左右２チャネルのオーディオ信号ＡＬ３およびＡＲ３をケーブル１３Ｌおよび１３Ｒを介してマイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒに各々供給する装置である。マイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒでは、この制御本体部１１からの各オーディオ信号ＡＬ３およびＡＲ３がドライバ１２１Ｌおよび１２１Ｒに各々供給される。また、各マイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒのマイク１２２Ｌおよび１２２Ｒが出力する各オーディオ信号は、ケーブル１３Ｌおよび１３Ｒを介して制御本体部１１に供給され、音漏れ防止のための制御に用いられる。

ここで、本実施形態における音漏れ検知の原理について説明する。カナル型イヤホンのように、外耳道にイヤピースを押し込んだ状態で使用されるイヤホンでは、イヤホンと外耳道の間に隙間が生じると、外耳道内に放音される音のうち高域の音がその隙間を介して耳の外へ漏れる一方、外耳道内では１００Ｈｚ付近の帯域の音の音圧に大きな減衰が生じる。図３はこの現象を例示する図である。図３において、Ｎ０は外耳道に挿入されたイヤホンのドライバに対して与えられるオーディオ信号の振幅特性、Ｎ１は同イヤホンのイヤピースに所定の大きさの孔を開けた状態で外耳道内の音をマイクにより収音した場合のマイクの出力信号の振幅特性、Ｎ２はイヤピースの孔の大きさをＮ１に対して２倍にした場合のマイクの出力信号の振幅特性、Ｎ３はイヤピースの孔の大きさをＮ１に対して３倍にした場合のマイクの出力信号の振幅特性、Ｎ４はイヤピースの孔の大きさをＮ１に対して４倍にした場合のマイクの出力信号の振幅特性を各々示している。この図から、イヤホンによって外耳道内に出力される音の音圧は、１００Ｈｚ付近の帯域において、イヤホンと外耳道との間に隙間（図３の例ではイヤピースの孔）が生じることにより減衰し、その減衰量は隙間の面積の増大に応じて大きくなることが分かる。従って、イヤホンによって外耳道内に出力される音の音圧の１００Ｈｚ付近の帯域での減衰量を求めれば、この減衰量を、イヤホンと外耳道との間の隙間の面積およびこの面積に応じて大きくなる高域の音の漏れの程度を示すデータとして使用することができる。

本実施形態における制御本体部１１は、この現象を利用して音漏れの検知を行う。すなわち、制御本体部１１は、オーディオ信号ＡＬ１とマイク１２２Ｌから出力されるオーディオ信号に基づき、ドライバ１２１Ｌから左耳の外耳道内に出力される音の１００Ｈｚ付近の低域での音圧の減衰量を求めるとともに、オーディオ信号ＡＲ１とマイク１２２Ｒから出力されるオーディオ信号に基づき、ドライバ１２１Ｒから右耳の外耳道内に出力される音の１００Ｈｚ付近の低域での音圧の減衰量を求める。そして、これらの減衰量に基づいて音漏れの程度を検知し、音漏れを防止するためのオーディオ信号のレベル調整を行うのである。

このような音漏れの検知を適切に行うためには、マイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒとして、外耳道内に音を出力するとともに、その結果生じた外耳道内の音圧を適切に検知することができる構成のものが求められる。図４は本実施形態におけるマイク付きイヤホン１２Ｌまたは１２Ｒを同イヤホンの音の出力軸Ｚおよび同イヤホンの筐体内のドライバの振動板の振動方向に沿った軸Ｙを含む仮想平面に沿って切断した縦断面図である。

筐体２０１は、内部が中空になっており、ドライバ１２１（図２におけるドライバ１２１Ｌ、１２１Ｒに相当）を収容するための扁平部２０１Ａと、この扁平部２０１Ａから突出した筒部２０１Ｂとを有する。筒部２０１Ｂの先端（外周部）には、ゴム等の軟性の弾性体により構成されており、中央に開口部２２１の開いた茸の傘状のイヤピース２２０が取り付けられている。このイヤピース２２０は、筒部２０１Ｂを丁度内側に収容可能な内径を持った中空の筒部２２２を裏側に備えており、この筒部２２２内に筒部２０１Ｂを嵌め込ませている。そして、筒部２０１Ｂは、イヤピース２２０が外耳道に挿入された状態において、ドライバ１２１から放射された音響振動を外耳道へ案内すると同時に、外耳道内の音響振動をマイク１２２へ案内する音道として機能する。

筐体２０１における扁平部２０１Ａの内側には、窪み部２０２Ａおよび鍔部２０２Ｂからなるトレイ２０２が固定されている。このトレイ２０２の窪み部２０２Ａには永久磁石２０３がボビン２０４により固定されており、鍔部２０２Ｂには、略円板状の振動板２０５の外周部が固定されている。この振動板２０５の下面には、永久磁石２０３を取り囲むコイル２０６が固定されている。

筐体２０１の内部の空間は、振動板２０５によって２つの中空領域に区切られている。この振動板２０５によって区切られた２つの中空領域のうち永久磁石２０３のある側の中空領域（図４では振動板２０５の下方の中空領域）がバックキャビティ２１２を構成しており、永久磁石２０３のない側の中空領域（図４では振動板２０５の上方の中空領域）がフロントキャビティ２１１を構成している。

このような構成において、コイル２０６には、図１における制御本体部１１からケーブル１３Ｌまたは１３Ｒを介して供給されるオーディオ信号に応じた電流が流される。この電流は、永久磁石２０３とトレイ２０２とからなる磁気回路を流れる磁束と鎖交するため、コイル２０６をＹ軸方向に駆動する。この結果、振動板２０５は、制御本体部１１からのオーディオ信号に応じて駆動され、Ｙ軸方向に振動することとなる。

筐体２０１の筒部２０１Ｂの内側には、フロントキャビティ２１１の一部をなす円柱状の中空領域があり、そこにはマイク１２２（図２におけるマイク１２２Ｌおよび１２２Ｒに相当）が固定されている。このマイク１２２は、その指向軸をイヤピース２２０の開口部２２１側に向け、筒部２０１Ｂの内壁面に固定されている。

外耳道内の音は、イヤピース２２０の開口部２２１から筒部２０１Ｂ内に入り、筒部２０１Ｂの内壁に沿って伝搬してマイク１２２に収音される。マイク１２２では、このように筒部２０１Ｂ内を伝搬する音の音圧に応じたアナログオーディオ信号を発生し、図１におけるケーブル１３Ｌまたは１３Ｒを介して制御本体部１１に供給する。
以上がマイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒの構成である。

次に、再び図２を参照し、制御本体部１１の構成について説明する。電源自動切替部１０１は、ケーブル１４を介して音響再生装置２０から電源電圧が供給される場合にはその電源電圧を制御本体部１１内の各部に供給し、ケーブル１４を介して電源電圧が供給されない場合には制御本体部１１に内蔵されたバッテリ１０２からの電源電圧を制御本体部１１内の各部に供給する回路である。アナログオーディオ入力部１０３は、ケーブル１４を介して音響再生装置２０から供給される左右２チャネルのオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１をレベル調整部１１１に供給するとともに、Ａ／Ｄ変換部１０４に供給する回路である。アンプ１０５は、マイク付きイヤホン１２Ｌのマイク１２２ＬからのＬチャネルのオーディオ信号およびマイク付きイヤホン１２Ｒのマイク１２２ＲからのＲチャネルのオーディオ信号を各々増幅し、増幅後のオーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２をＡ／Ｄ変換部１０４に供給する回路である。Ａ／Ｄ変換部１０４は、アナログオーディオ入力部１０３から供給されるアナログ形式のオーディオ信号ＡＬ１、ＡＲ１、アンプ１０５から供給されるアナログ形式のオーディオ信号ＡＬ２、ＡＲ２の各々を一定のサンプリング周期毎にサンプリングし、各々デジタル形式のオーディオ信号ＤＬ１、ＤＲ１、ＤＬ２、ＤＲ２として各々出力する。

信号処理部１１２は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor；デジタル信号処理装置）等により構成されている。この信号処理部１１２には、１サンプリング周期毎に各々１サンプルずつデジタルオーディオ信号ＤＬ１、ＤＲ１、ＤＬ２、ＤＲ２がＡ／Ｄ変換部１０４から供給される。信号処理部１１２は、各々所定数のサンプルを記憶可能な４個の先入れ先出し式のバッファを有しており、Ａ／Ｄ変換部１０４から供給されるデジタルオーディオ信号ＤＬ１、ＤＲ１、ＤＬ２、ＤＲ２の各サンプルをこれら４個のバッファに各々過去所定個数ずつ保持する。ここで、デジタルオーディオ信号ＤＬ１およびＤＲ１は、ユーザの左耳および右耳の各外耳道内の空間にドライバ１２１Ｌおよび１２１Ｒから各々出力させる音の音圧を各々示す信号である。また、デジタルオーディオ信号ＤＬ２およびＤＲ２は、ユーザの左耳および右耳の各外耳道内の空間からマイク１２２Ｌおよび１２２Ｒにより各々収音された音の音圧を各々示す信号である。

信号処理部１１２は、例えば５００ｍｓのインターバル時間が経過する毎に、バッファに保持されたオーディオ信号ＤＬ１のサンプル列に対して例えば１００Ｈｚ以下の低域成分のみを通過させるＬＰＦ（Low Pass Filter；低域通過フィルタ）処理を施し、このＬＰＦ処理の施されたオーディオ信号の振幅エンベロープを検出する。また、信号処理部１１２は、オーディオ信号ＤＬ２に対しても、同様なＬＰＦ処理および振幅エンベロープ検出処理を施す。

そして、信号処理部１１２は、オーディオ信号ＤＬ１から得られた振幅エンベロープの平均振幅値ＶＤＬ１と、オーディオ信号ＤＬ２から得られた振幅エンベロープの平均振幅値ＶＤＬ２とから、前者に対する後者の減衰量ＧＬ（ｄＢ）＝２０ｌｏｇ_１０（ＶＤＬ２／ＶＤＬ１）を算出する。この減衰量ＧＬは、イヤホンの筐体２０１のフロントキャビティ２２１から外耳道までの音響伝達系における、イヤピース２２０とユーザの外耳道との隙間の大きさおよびこの隙間の大きさに応じた音漏れの程度に対応するものである。同様に信号処理部１１２は、オーディオ信号ＤＲ１およびＤＲ２を用いて、前者に対する後者の低域での減衰量ＧＲを算出する。

制御部１１３は、制御本体部１１の制御中枢をなすものであり、例えばＣＰＵ（Central
Processing Unit；中央処理装置）と、このＣＰＵにより実行される制御プログラムを記憶したＲＯＭ（Read
Only Memory；読み出し専用メモリ）と、ＣＰＵのワークエリアとして用いられるＲＡＭ（Random
Access Memory；ランダムアクセスメモリ）とにより構成されている。この制御部１１３は、制御本体部１１の筐体に設けられた音漏れインディケータ１１４による音漏れの程度の表示の制御を行うとともに、同筐体に設けられた操作子群１１５の操作状態および信号処理部１１２により算出される減衰量ＧＬ、ＧＲに基づいて制御本体部１１内の各部の制御を行う。

図５は制御本体部１１の筐体に設けられた音漏れインディケータ１１４および操作子群１１５を示す図である。音漏れインディケータ１１４は、マイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒの音漏れの程度を表示するための表示器であり、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）により構成されている。筐体には、この音漏れインディケータ１１４の他、操作子群１１５として音漏れ制御モード切替スイッチ１１５ａ、再生／一時停止切替スイッチ１１５ｂおよび出力ボリューム１１５ｃが設けられている。音漏れ制御モード切替スイッチ１１５ａおよび再生／一時停止切替スイッチ１１５ｂの裏側には、各スイッチ越しに発光状態を視認可能なＬＥＤが各々埋め込まれている。

本実施形態における制御部１１３は、音漏れ制御モードとして、自動モードと手動モードとを有している。なお、自動モードと手動モードの詳細については後述する。制御部１１３は、手動モードにおいて音漏れ制御モード切替スイッチ１１５ａのＯＮイベントが発生すると、音漏れ制御モードを手動モードから自動モードへ切り替え、音漏れ制御モード切替スイッチ１１５ａの裏側のＬＥＤを点灯させる。また、制御部１１３は、自動モードにおいて音漏れ制御モード切替スイッチ１１５ａのＯＮイベントが発生すると、音漏れ制御モードを自動モードから手動モードへ切り替え、音漏れ制御モード切替スイッチ１１５ａの裏側のＬＥＤを消灯させる。

再生／一時停止切替スイッチ１１５ｂは、音響再生装置２０の動作状態を、記憶媒体からオーディオ信号を再生して制御本体部１１へ供給する再生状態とするか、記憶媒体からのオーディオ信号の再生を行わない一時停止状態とするかの切替指示を行うためのスイッチである。音響再生装置２０が一時停止状態であるときに再生／一時停止切替スイッチ１１５ｂのＯＮイベントが発生すると、制御部１１３は、ケーブル１４を介して再生開始指令を送って音響再生部２０を再生状態とし、再生／一時停止切替スイッチ１１５ｂの裏側のＬＥＤを点灯させる。また、音響再生装置２０が再生状態であるときに再生／一時停止切替スイッチ１１５ｂのＯＮイベントが発生すると、制御部１１３は、ケーブル１４を介して一時停止指令を送って音響再生部２０を一時停止状態とし、再生／一時停止切替スイッチ１１５ｂの裏側のＬＥＤを消灯させる。

制御部１１３は、信号処理部１１２によって算出される減衰量ＧＬおよびＧＲに基づいて、音漏れの程度を示す音漏れデータを生成する。ある好ましい態様では、制御部１１３は、予め記憶した変換テーブルを用いて減衰量ＧＬおよびＧＲの絶対値のうち大きい方を音漏れデータに変換する。この場合の変換テーブルは、例えばシミュレーションまたは測定により、減衰量ＧＬまたはＧＲと耳の外部に漏れる音の音量との関係を求め、その結果に基づいて作成すればよい。他の好ましい態様では、制御部１１３は、減衰量ＧＬおよびＧＲの絶対値のうち大きい方に所定の定数を乗算したものを音漏れデータとする。他の好ましい態様では、制御部１１３は、減衰量ＧＬおよびＧＲの絶対値のうち大きい方を音漏れデータとする。上述したように、減衰量ＧＬおよびＧＲは、例えば５００ｍｓのインターバル時間が経過する毎に信号処理部１１２により算出される。従って、同インターバル時間が経過する毎に制御部１１３によって音漏れデータが更新されることとなる。

また、制御部１１３は、音漏れインディケータ１１４の点滅の制御を行う。図６はこの音漏れインディケータ１１４の点滅制御の態様を示す図である。音漏れデータが第１の閾値ｔｈ１未満である場合、制御部１１３は、マイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒに音漏れが発生していないと判断し、音漏れインディケータ１１４を消灯させる。また、音漏れデータが第１の閾値ｔｈ１以上であり、かつ、第２の閾値ｔｈ２（＞ｔｈ１）未満である場合、制御部１１３は、マイク付きイヤホン１２Ｌまたは１２Ｒに小さな音漏れが発生していると判断し、音漏れインディケータ１１４を低速で点滅させる。また、音漏れデータが第２の閾値ｔｈ２以上であり、かつ、第３の閾値ｔｈ３（＞ｔｈ２）未満である場合、制御部１１３は、マイク付きイヤホン１２Ｌまたは１２Ｒに中程度の音漏れが発生していると判断し、音漏れインディケータ１１４を中速で点滅させる。また、音漏れデータが第３の閾値ｔｈ３以上である場合、制御部１１３は、マイク付きイヤホン１２Ｌまたは１２Ｒに大きな程度の音漏れが発生していると判断し、音漏れインディケータ１１４を高速で点滅させる。ユーザは、このような音漏れインディケータ１１４の点滅に基づいて、マイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒにおいて発生している音漏れの程度を確認することができる。そして、音漏れを確認したユーザは、マイク付きイヤホン１２Ｌおよび１２Ｒを耳に深く押し込み、音漏れのない状態にすることができる。

また、制御部１１３は、レベル調整部１１１を利用して音漏れ防止のためのオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１のレベル調整を行う。ここで、レベル調整部１１１は、２種類のレベル調整が可能な構成となっている。第１のレベル調整では、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１を全周波数帯域通じて制御部１１３によって指定された一律のゲインで増幅し、オーディオ信号ＡＬ３およびＡＲ３として出力する。第２のレベル調整では、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の各々について次の処理を行う。すなわち、元のオーディオ信号（例えばオーディオ信号ＡＬ１とする）を例えば１００Ｈｚ以下の低域成分と１００Ｈｚ以上の高域成分とに分け、高域成分のみを制御部１１３によって指定された減衰量だけ減衰させ、この減衰処理を経た高域成分と元のオーディオ信号から得られた低域成分とを加算し、加算結果をオーディオ信号ＡＬ３として出力するのである。このようなレベル調整により得られたオーディオ信号ＡＬ３およびＡＲ３がケーブル１３Ｌおよび１３Ｒを介してドライバ１２１Ｌおよび１２１Ｒに各々供給される。

制御部１１３がレベル調整部１１１にいずれのレベル調整を行わせるかは、音漏れ制御モードが手動モードであるか自動モードであるかにより異なる。手動モードにおいて制御部１１３は、レベル調整部１１１に対して第１のレベル調整を指示し、出力ボリューム１１５ｃの回転角度に応じたゲインでのオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の増幅を行わせる。一方、自動モードにおいて制御部１１３は、レベル調整部１１１に対して第２のレベル調整を指示する。また、制御部１１３は、音漏れデータに応じてレベル調整部１１１に指示する減衰量を制御し、音漏れデータが大きくなる程、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分に与える減衰量を大きくする。

自動モードにおいて、音漏れデータの増加に応じてオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分のみを減衰させるのは、次の２つの理由による。第１に、音漏れが生じている状況では、外耳道内に出力される音の低域成分の音圧が低下しているので、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の全帯域の成分を一律に減衰させると低域の音が聴こえなくなるからである。第２に、音漏れにより周囲の人に騒々しい感じを与えるのは、漏れている音の高域成分だからである。
以上が本実施形態による音響再生制御装置１０の詳細である。

本実施形態によれば、マイク付きイヤホン１２Ｌまたは１２Ｒの少なくとも一方（例えばマイク付きイヤホン１２Ｌとする）のイヤピース２２０とユーザの外耳道との隙間が大きくなり、音漏れが発生すると、オーディオ信号ＡＬ１が示す音を基準としたオーディオ信号ＡＬ２が示す音の低域での減衰量ＧＬの絶対値が大きくなる。そして、制御部１１３により減衰量ＧＬに基づいて音漏れデータが生成され、この音漏れデータが示す音漏れの程度が音漏れインディケータ１１４により報知される。従って、ユーザはこの音漏れインディケータ１１４により音漏れの程度を知ることができ、マイク付きイヤホン１２Ｌまたは１２Ｒの各イヤピース２２０を耳に押し込み、あるいは手動モードにおいては出力ボリューム１１５ｃの操作により出力音量を絞るといった操作により音漏れを防止することができる。また、自動モードが選択されている状況では、音漏れデータの増加に応じて、音響再生装置２０からのオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域のレベルが減衰され、このレベル調整を経たオーディオ信号ＡＬ３およびＡＲ３がマイク付きイヤホン１２Ｌまたは１２Ｒのドライバ１２１Ｌおよび１２１Ｒに各々供給される。従って、音漏れにより周囲の人に騒々しい感じを与える高域の音が減衰され、音漏れの悪影響を防止することができる。

＜第２実施形態＞
図７は、この発明の第２実施形態である音響再生制御装置において、信号処理部１１２が行う減衰量ＧＬおよびＧＲの算出処理の内容を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態において、この減衰量ＧＬおよびＧＲの算出処理を改良したものである。

上記第１実施形態と同様、本実施形態における信号処理部１１２は、オーディオ信号ＤＬ１、ＤＲ１、ＤＬ２、ＤＲ２の各サンプルを所定個数ずつ保持する先入れ先出し式のバッファを備えている。信号処理部１１２は、例えば１００ｍｓのインターバル時間が経過する毎に、バッファに保持されたオーディオ信号ＤＬ１のサンプル列に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）を施し、オーディオ信号ＤＬ１の振幅スペクトルＰ１（ｆ）を算出する。また、信号処理部１１２は、オーディオ信号ＤＬ２のサンプル列に対しても同様なＦＦＴを施して、オーディオ信号ＤＬ２の振幅スペクトルＰ２（ｆ）を算出する。

そして、信号処理部１１２は、振幅スペクトルＰ２（ｆ）の振幅スペクトルＰ１（ｆ）に対する比Ｐ２（ｆ）／Ｐ１（ｆ）を求め、この比Ｐ２（ｆ）／Ｐ１（ｆ）に対して周波数ｆに依存した重み係数Ｗ（ｆ）を乗算し、乗算結果を加算することにより、減衰量ＧＬを算出する。この減衰量ＧＬは、イヤホンの筐体２０１のフロントキャビティ２２１から外耳道までの音響伝達系における、イヤピース２２０とユーザの外耳道との隙間の大きさおよびこの隙間の大きさに応じた音漏れの程度に対応するものである。ここで、重み係数Ｗ（ｆ）は、例えば１００Ｈｚ以下の低域の中の所定周波数において最大となり、この周波数から低周波側および高周波側に離れるに従って小さくなる。同様に信号処理部１１２は、オーディオ信号ＤＲ１およびＤＲ２を用いて、減衰量ＧＬの算出と同様な算出方法により、減衰量ＧＲを算出する。

本実施形態によれば、上記第１実施形態に比して、オーディオ信号ＤＬ１（ＤＲ１）に対するオーディオ信号ＤＬ２（ＤＲ２）の低域での減衰の程度をより正確に表した減衰量ＧＬおよびＧＲを算出することができる。他の点は上記第１実施形態と同様である。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の第１および第２実施形態について説明したが、これ以外にも、この発明には他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記各実施形態では、この発明をイヤホンの音漏れ防止に適用したが、この発明はヘッドホンの音漏れ防止にも適用可能である。この発明をヘッドホンに適用する場合には、ヘッドホンが耳に装着された状態において、イヤパッドの内部の耳甲介腔耳の付近の位置に音響／電気変換部たるマイクを設け、このマイクの出力信号とヘッドホンの電気／音響変換部たるスピーカに対する入力信号とを用いて上述した減衰量ＧＬおよびＧＲを算出し、音漏れの検知を行うようにすればよい。

（２）イヤホンが外耳道に隙間なく密着している状態においても、ある程度の減衰量ＧＬおよびＧＲが発生し、この減衰量の大きさは外耳道の形状等に依存する。このため、音漏れが発生していない状態における減衰量ＧＬおよびＧＲの大きさには個人差が生じると考えられる。そこで、この点を考慮し、イヤホンを耳に隙間なく装着した状態において算出された減衰量ＧＬおよびＧＲを基準値として記憶し、以後、算出される減衰量ＧＬおよびＧＲと基準値との差分に基づき音漏れデータを生成するようにしてもよい。あるいは音響再生制御装置において、減衰量ＧＬおよびＧＲが算出される毎に、それまでの減衰量の最小値との比較を行い、最小値を下回る減衰量が算出された場合には、その減衰量により最小値を更新する、という処理を繰り返す。そして、このようにして更新される最小値を基準値とし、減衰量ＧＬおよびＧＲと基準値との差分に基づき音漏れデータを生成するようにしてもよい。

（３）上記第１実施形態では、オーディオ信号ＡＬ１、ＡＲ１、ＡＬ２、ＡＲ２をデジタル形式のオーディオ信号ＤＬ１、ＤＲ１、ＤＬ２、ＤＲ２に変換し、これらを用いたデジタル信号処理により減衰量ＧＬおよびＧＲを算出した。しかし、そのようにする代わりに、アナログ回路によりオーディオ信号ＡＬ１、ＡＲ１、ＡＬ２、ＡＲ２から減衰量ＧＬおよびＧＲを示すアナログ信号を発生し、このアナログ信号に基づいて、音漏れの程度の報知およびオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１のレベル調整を行ってもよい。

（４）上記各実施形態では、電気／音響変換部に対する入力信号であるオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１を基準とし、音響／電気変換部の出力信号であるオーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２を周波数領域において基準と比較することにより、音漏れの程度を示す音漏れデータを生成した。これは、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１のスペクトル分布が時々刻々と変化するため、これを基準にしないと、イヤホンと外耳道との間に隙間が生じているためにオーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２の音圧が減衰しているのか、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１自体の低域での音圧が減衰しているのか区別が付かないからである。

しかしながら、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１自体の低域での音圧が長時間に亙って減衰することは稀であると考えられる。そこで、次のようにして音漏れデータを生成してもよい。例えば音響／電気変換部の出力信号であるオーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２を一定時間長のフレームに分割し、フレーム毎にオーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２のスペクトル分布を求める。そして、フレーム毎に求めたオーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２のスペクトル分布に基づき、電気／音響変換部が閾値以上の音量を持った音を出力していると推定されるフレーム（例えば全帯域を通じてのスペクトル強度の総和が閾値以上であるフレーム）を求め、これらのフレームについて、低域（例えば１００Ｈｚ）のスペクトル強度Ｐａと高域（例えば１０００Ｈｚ）のスペクトル強度Ｐｂとの比Ｐａ／Ｐｂを求める。そして、スペクトル強度比Ｐａ／Ｐｂの例えば移動平均に基づいて音漏れの程度を示す音漏れデータを生成するのである。このようにオーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２の高域でのスペクトル強度を基準とし、この基準とオーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２の低域でのスペクトル強度とを比較することにより音漏れの程度を求めてもよい。

（５）ユーザは音楽を聴くとき、通常、最初はイヤピースを外耳道に十分に押し込む。従って、ユーザは、音漏れのない初期状態から音楽の聴取を開始する。従って、音漏れの程度を求めなくても、音漏れのない状態から音漏れのある状態に転じたことを検出して報知すれば、音漏れが生じたまま放置されるのを防止することができると考えられる。そこで、次のようにしてもよい。

上記（４）の態様と同様、オーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２の各々をフレームに分割してスペクトル分布を求め、フレーム毎に求めたオーディオ信号ＡＬ２およびＡＲ２のスペクトル分布に基づき、電気／音響変換部が閾値以上の音量を持った音を出力していると推定されるフレームを求め、これらのフレームについて、低域（例えば１００Ｈｚ）のスペクトル強度Ｐａを求める。そして、例えばユーザがイヤピースを外耳道内に押し込んで音楽の聴取を開始してから所定時間以内におけるスペクトル強度Ｐａの平均値を求め、この平均値に対して１より小さい所定の係数を乗算して閾値を求める。それ以後、フレーム毎のスペクトル強度Ｐａの移動平均を求め、この移動平均が閾値を下回ったとき、音漏れが始まったと判定するのである。ユーザが音楽の聴取を開始したことを検出するための方法としては、例えばイヤピースに加わる圧力を検出する圧力センサを設け、音響再生装置２０がオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１を再生している状態においてイヤピースに加わる圧力が高まった場合、またはイヤピースに加わる圧力が高まった後、音響再生装置２０がオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の再生を開始した場合に、ユーザが音楽の聴取を開始したとみなす方法が考えられる。

（６）上記第１実施形態では、手動モード時、出力ボリューム１１５ｃの操作に応じて、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の全周波数帯域を通じて一律にレベル調整を行った。しかし、そのようにする代わりに、出力ボリューム１１５ｃの操作に応じて、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域のみのレベル調整を行うようにしてもよい。

（７）上記第１実施形態において、制御部１１３は、自動モードではレベル調整部１１１に第２のレベル調整を指示し、かつ、音漏れデータに応じてレベル調整部１１１に指示する減衰量を制御し、音漏れデータが大きくなる程、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分に与える減衰量を大きくした。しかし、この減衰量の決定にオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の強度を関与させるようにしてもよい。より具体的には、電気／音響変換部に対する入力信号であるオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の少なくとも一方の音量が所定の閾値以上である場合に限り、音漏れデータに応じてオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分に与える減衰量を大きくし、そうでない場合はオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分に減衰を与えないようにするのである。この態様によれば、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の少なくとも一方の音量が大きく、イヤピース２２０とユーザの外耳道との間に隙間が生じた場合に漏れる音の音量が大きくなり得る状況においてのみ音漏れデータに応じたオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分の減衰処理が行われる。従って、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分の減衰処理が不要に行われるのを回避し、音漏れの防止を適切に行うことができる。

（８）上記第１実施形態では、自動モードにおいてレベル調整部１１１によりオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分のみに音漏れデータに応じた減衰量を与えるようにしたが、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の全帯域について均一に音漏れデータに応じた減衰量を与えるようにしてもよい。

（９）上記第１実施形態において、手動モードでは、レベル調整部１１１により出力ボリューム１１５０の操作量に応じた全帯域均一の減衰量をオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１に与え、自動モードでは、レベル調整部１１１により音漏れデータに応じた減衰量をオーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分のみに与えた。しかし、レベル調整部１１１として入力信号の高域成分のみに減衰を与える回路を使用し、手動モードおよび自動モードの両方において、オーディオ信号ＡＬ１およびＡＲ１の高域成分のみに減衰を与えるようにしてもよい。

（１０）上記各実施形態における音漏れデータは、イヤピースと外耳道との隙間の大きさを示すものであるが、実際に耳の外部に漏れる音の音量は、この隙間の大きさと、電気／音響変換装置に対する入力信号の音量との積により定まる。そこで、制御本体部１１では、上記各実施形態における音漏れデータに電気／音響変換部に対する入力信号の音量を乗算した音漏れ量データを生成し、上述した音漏れデータの代わりに使用するようにしてもよい。あるいは音漏れの程度の表示に上記各実施形態の音漏れデータを使用し、電気／音響変換部に対する入力信号のレベル調整に上記音漏れ量データを使用してもよい。逆に電気／音響変換部に対する入力信号のレベル調整に上記各実施形態の音漏れデータを使用し、音漏れの程度の表示に上記音漏れ量データを使用してもよい。

１０…音響再生制御装置、１１…制御本体部、１２Ｌ，１２Ｒ…マイク付きイヤホン、１３Ｌ，１３Ｒ，１４…ケーブル、１４ｊ…ミニジャック、２０…音響再生装置、１０１…電源自動切替部、１０２…バッテリ、１０３…アナログオーディオ入力部、１０４…Ａ／Ｄ変換部、１０５…アンプ、１１１…レベル調整部、１１２…信号処理部、１１３…制御部、１１４…音漏れインディケータ、１１５…操作子群、１１５ａ…音漏れ制御モード切替スイッチ、１１５ｂ…再生／一時停止切替スイッチ、１１５ｃ…出力ボリューム。

Claims (8)

1. 電気／音響変換部と音響／電気変換部とを備え、耳に装着された状態において、前記電気／音響変換部により外耳道内の空間へ音を出力するとともに、前記音響／電気変換部により該空間内の音を収音する音響入出力装置の動作を制御する音響再生制御装置において、
   前記音響／電気変換部の出力信号に基づいて、前記音響入出力装置の前記電気／音響変換部から出力された音の前記外耳道外への音漏れの程度を示す音漏れデータを生成する制御手段を具備することを特徴とする音響再生制御装置。
2. 前記制御手段は、前記音響／電気変換部の出力信号を前記電気／音響変換部に対する入力信号と比較することにより、前記音漏れの程度を求めることを特徴とする請求項１に記載の音響再生制御装置。
3. 前記電気／音響変換部に対する入力信号および前記音響／電気変換部の出力信号に基づき、前記電気／音響変換部に対する入力信号が示す音を基準とした前記音響／電気変換部により収音された音の低域での減衰量を算出する信号処理手段を具備し、
   前記制御手段は、前記信号処理手段が算出した減衰量に基づいて前記音漏れの程度を求めることを特徴とする請求項２に記載の音響再生制御装置。
4. 前記信号処理手段は、前記電気／音響変換部に対する入力信号の低域成分の振幅エンベロープと、前記音響／電気変換部の出力信号の低域成分の振幅エンベロープとから前記減衰量を算出することを特徴とする請求項３に記載の音響再生制御装置。
5. 前記制御手段は、前記音響／電気変換部の出力信号の低域でのスペクトル強度と高域でのスペクトル強度を比較し、比較結果に基づいて前記音漏れの程度を求めることを特徴とする請求項１に記載の音響再生制御装置。
6. 前記制御手段は、前記音漏れの程度および前記電気／音響変換部への入力信号に基づき、前記音漏れデータを生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１の請求項に記載の音響再生制御装置。
7. 前記電気／音響変換部に対する入力信号のレベル調整を行うレベル調整手段を具備し、
   前記制御手段は、前記レベル調整手段により、前記音漏れデータに応じて前記電気／音響変換部に対する入力信号のレベルを低下させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１の請求項に記載の音響再生制御装置。
8. 前記制御手段は、前記電気／音響変換部に対する入力信号の音量が閾値を越える場合に限り、前記レベル調整手段により、前記電気／音響変換部に対する入力信号のレベルを前記音漏れデータに応じて低下させることを特徴とする請求項７に記載の音響再生制御装置。

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