JP2015070514A

JP2015070514A - 音響装置および制御方法

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Publication number: JP2015070514A
Application number: JP2013204506A
Authority: JP
Inventors: 隆須藤; Takashi Sudo; 康裕鹿仁島; Yasuhiro Kanishima
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13
Also published as: US20150092952A1

Abstract

【課題】体温センサを設けた場合に、出力される音の劣化を防止すること。【解決手段】実施形態によれば、音響装置は第１のドライバユニットと第１の音筒部と体温センサと補正手段と第１の生成手段とを具備する。前記第１のドライバユニットは、第１の音を出力する。前記第１の音筒部は、前記第１のドライバユニットから出力された前記第１の音が通る第１の通路を有する。前記第１の通路は装着者の鼓膜に対向する開口を有する。前記体温センサは、前記開口の略中央または前記開口の面の上方に設けられている。前記補正手段は、前記第１の通路内での共鳴を抑制するために、第１のオーディオデータを補正する。前記第１の生成手段は、前記補正された第１のオーディオデータに基づいて、前記第１の音を出力するための第１のオーディオ信号を生成する。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、音響装置および制御方法に関する。

近年、一般家庭での予防医療およびヘルスケアに注目されている。また、医療機器の小型化も進められている。小型化された機器を人体に装着し、脈波等の生体信号を測定することが提案されている。

特開平７−３３３０６７号公報特開平７−２４１２７９号公報

カナル型のイヤホン（音響装置）に体温センサを装着することが考えられている。体温センサは、鼓膜から放射される赤外線エネルギーを吸収し、吸収された赤外線エネルギーに応じた電圧の変化に基づいて、体温を測定する。

鼓膜からの赤外線エネルギーを吸収するために、体温センサは鼓膜に対向する必要がある。音の出口を塞ぐため、音の出力時に音質が劣化することがある。

本発明の目的は、体温センサを設けた場合に、出力される音の劣化を防止することが可能な音響装置および制御方法を提供することにある。

実施形態によれば、音響装置は第１のドライバユニットと第１の音筒部と体温センサと補正手段と第１の生成手段とを具備する。前記第１のドライバユニットは、第１の音を出力する。前記第１の音筒部は、前記第１のドライバユニットから出力された前記第１の音が通る第１の通路を有する。前記第１の通路は装着者の鼓膜に対向する開口を有する。前記体温センサは、前記開口の略中央または前記開口の面の上方に設けられている。前記補正手段は、前記第１の通路内での共鳴を抑制するために、第１のオーディオデータを補正する。前記第１の生成手段は、前記補正された第１のオーディオデータに基づいて、前記第１の音を出力するための第１のオーディオ信号を生成する。

実施形態のカナル型イヤホンの構成の一例を示す図。実施形態のカナル型イヤホンの左側ヘッドホン部の構成を示す図。実施形態のカナル型イヤホンの右側ヘッドホン部の構成を示す図。カナル型イヤホンのシステム構成を示すブロック図。実施形態の第１の変形例のイヤホンのシステム構成を示すブロック図。実施形態の第２の変形例のイヤホンの外観を示す図。実施形態の第２の変形例のイヤホンのシステム構成を示すブロック図。実施形態の第３の変形例のイヤホンのシステム構成を示すブロック図。実施形態の第４の変形例のイヤホンの構成を示す図。実施形態の第４の変形例のイヤホンの構成を示す図。実施形態の第５の変形例のイヤホンの構成を示す図。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のカナル型イヤホン（音響装置）１０の外観を示す図である。
図１に示すように、イヤホン１０は、ハードウェアネックバンド１１、左側ヘッドホン部２０Ｌ、右側ヘッドホン部２０Ｒ等を備えている。

図２は、左側ヘッドホン部２０Ｌの構成を示す図である。図２（Ａ）は、左側ヘッドホン部２０Ｌの構成を示す断面図である。図２（Ｂ）は、左側ヘッドホン部の構成を示す平面図である。図２（Ｂ）は、装着時に鼓膜に対向する面側から見た平面図である。

左側ヘッドホン部２０Ｌは、ハウジング２１Ｌ、ドライバユニット２２Ｌ、音筒部２３Ｌ、イヤーチップ２４Ｌ、体温センサ２５、梁２６等を備えている。

ハウジング２１Ｌ内にドライバユニット２２Ｌが設けられている。ドライバユニット２２Ｌは、入力された左チャンネルオーディオ信号に応じた左チャンネルの音を出力する。音筒部２３Ｌは、ドライバユニット２２Ｌから出力された左チャンネルの音が通る通路を有する。音筒部２３Ｌに設けられた通路は、鼓膜に対向する開口を有する。イヤーチップ２４Ｌは、音筒部２３Ｌに装着されている。音筒部２３Ｌの開口の略中央に体温センサ２５が設けられている。具体的には、音筒部２３Ｌの開口の面の略中央に体温センサ２５が設けられている。体温センサ２５は、鼓膜から放射される赤外線エネルギーを吸収し、吸収された赤外線エネルギーに応じた電圧の変化に基づいて、体温を測定する。体温センサ２５は、梁２６によって音筒部２３Ｌに固定されている。

図３は、右側ヘッドホン部２０Ｒの構成を示す図である。図３（Ａ）は、右側ヘッドホン部２０Ｒの構成を示す断面図である。図３（Ｂ）は、右側ヘッドホン部の構成を示す平面図である。図３（Ｂ）は、装着時に鼓膜に対向する面側から見た平面図である。

右側ヘッドホン部２０Ｒは、ハウジング２１Ｒ、ドライバユニット２２Ｒ、音筒部２３Ｒ、イヤーチップ２４Ｒ、脈波センサ２７等を備えている。

ハウジング２１Ｒ内にドライバユニット２２Ｒが設けられている。ドライバユニット２２Ｒは、入力された右チャンネルオーディオ信号に応じた右チャンネルの音を出力する。音筒部２３Ｒは、ドライバユニット２２Ｒから出力された右チャンネルの音が通る通路を有する。音筒部２３Ｒに設けられた通路は、鼓膜に対向する開口を有する。脈波センサ２７が、音筒部２３Ｒの外壁に近接して設けられている。より具体的には、脈波センサ２７が、音筒部２３Ｒの外壁に固定されている。脈波センサ２７は、ＬＥＤ（light emitting diode）とフォトダイオード（ＰＤ：photo diode）とを有する。光電脈波センサ２７は、ＬＥＤから発せられ、人体で反射した光の強度を検出することで、脈波を検出する。

図４は、カナル型イヤホン１０のシステム構成を示すブロック図である。
図４に示すように、イヤホン１０は、無線通信部４１、復号部４２、共鳴成分除去処理部４３、アンプ４４Ｌ、アンプ４４Ｒ、加速度センサ４５、ドライバユニット２２Ｌ、体温センサ２５、ドライバユニット２２Ｒ、音筒部２３Ｒ、イヤーチップ２４Ｒ、および脈波センサ２７等を備えている。

無線通信部４１は、音楽プレーヤ機能を有するスマートフォン５０に設けられた無線通信部５１から送信された音楽データＤＡを受信する。復号部４２は、受信した音楽データを複合する。復号部４２は、左チャンネルオーディオデータを共鳴成分除去処理部４３に出力する。復号部４２は、右チャンネルオーディオデータをアンプ４４Ｒに出力する。

共鳴成分除去処理部４３は、音筒部２３Ｌ内での共鳴を抑制するために、左チャンネルオーディオデータから共鳴成分を取り除く補正処理を行う。共鳴成分除去処理部４３は、補正された左チャンネルオーディオデータをアンプ４４Ｌに出力する。

アンプ４４Ｌは、左チャンネルオーディオデータに基づいた、ドライバユニット２２Ｌから音を出力させるための左チャンネルオーディオ信号を生成する。アンプ４４Ｌは、左チャンネルオーディオ信号をドライバユニット２２Ｌに出力する。ドライバユニット２２Ｌは、左チャンネルオーディオ信号に応じた音を出力する。

アンプ４４Ｒは、右チャンネルオーディオデータに基づいた、ドライバユニット２２Ｒから音を出力させるための右チャンネルオーディオ信号を生成する。アンプ４４Ｒは、右チャンネルオーディオ信号をドライバユニット２２Ｒに出力する。ドライバユニット２２Ｒは、右チャンネルオーディオ信号に応じた音を出力する。

加速度センサ４５は、加速度を検出する。
また、無線通信部４１は、体温センサ２５、脈波センサ２７、加速度センサ４５等によって収集された生体情報を無線信号によりスマートフォン５０に伝送する。

スマートフォン５０は、無線通信部５１により生体情報を受信する。スマートフォン５０は、受信した生体情報をメモリ５２に格納する。スマートフォン５０は、メモリ５２に格納された生体情報をクラウドサーバに伝送する。

体温センサ側の音の通り道での共鳴による音質劣化を音響特性補正処理によって改善する。サーモパイルによる深部体温測定とカナル式イヤホンでの高音質な音楽再生を両立することができる．
（第１の変形例）
図５は、実施形態の第１の変形例のイヤホンのシステム構成を示すブロック図である。なお、図５において、図４と同一な部位には同一符号を付している。

図５に示すように、イヤホン１０は、装着検出部６１および個人特定部６２を更に具備している。

装着検出部６１は、加速度センサ４５から０より大きい加速度を示すデータを受け取ると、イヤホン１０が静止状態から装着されようとしている状態になったと判断する。装着されようとしている状態になったと判断した後、脈波センサ２７から送られたデータが正常な脈波が検出されていることを示している場合、装着検出部６１は、装着されたことを検出する。

個人特定部６１には、個人を示す個人ＩＤに対して歩き方パターンおよび脈波パターンが関連付けられている個人特定情報が一つ以上登録されている。装着検出部６１により装着されたことが判断された場合、個人特定部６２は、加速度センサ４５からの加速度により歩き方パターンをセンシングすると共に、脈波センサ２７からの脈波により脈波パターンをセンシングする。個人特定部６２は、センシングされた歩き方パターンおよび脈波パターンに基づいて、個人特定情報から装着された個人に対応する個人ＩＤを特定する。特定された個人ＩＤは、無線通信部４１によりスマートフォン５０に伝送される。スマートフォンは、イヤホン１０から伝送された生体情報をメモリ５２に格納する場合、生体情報に伝送された個人ＩＤを関連付ける。

（第２の変形例）
図６は、実施形態の第２の変形例のイヤホンの外観を示す図である。なお、図６において、図１と同一な部位には同一符号を付している。

このイヤホン１０は、筋電センサ７１Ｌ、７１Ｒを更に有する。筋電センサ７１Ｌ、７１Ｒは、人体のこめかみに接触する位置に設けられている。筋電センサ７１Ｌ、７１Ｒは、筋電図を測定するためのセンサである。

図７は、実施形態の第２の変形例のイヤホンのシステム構成を示すブロック図である。なお、図７において、図５と同一な部位には同一符号を付している。

図７に示すように、イヤホン１０は、筋電センサ７１Ｌ，７１Ｒ、操作パターン認識部７２、パターン辞書格納部７３、および制御部７４等を更に備えている。

パターン辞書格納部７３には、筋電図のパターンに対して操作が関連付けられた操作パターン辞書が複数格納されている。例えば、筋電図のパターンに対して、早送り、音量、イコライザ等の音楽再生制御に係わる操作が関連付けられている。また、例えば、共鳴成分除去の長尺などのイヤホン１０の制御に係わる操作が関連付けられている。

筋電センサ７１Ｌ，７１Ｒの検出データは操作パターン認識部７２に伝送される。操作パターン認識部７２は、パターン辞書格納部７３から検出データに基づいた筋電図のパターンに対応する操作を認識する。操作パターン認識部７２は、認識された操作に対応する操作情報を通知する。制御部７４は、通知された操作情報に基づいて、イヤホン１０またはスマートフォン５０を操作するための操作信号を出力する。

（第３の変形例）
図８は、実施形態の第３の変形例のイヤホンのシステム構成を示すブロック図である。なお、図７において、図５と同一な部位には同一符号を付している。

このイヤホン１０は、外部マイク８１Ｌ，８１Ｒ、状態検出部８２、ビームフォーミング部８３、制御部８４等を更に備えている。

状態検出部８２は、脈波センサ２７、加速度センサ４５、筋電センサ７１Ｌ，７１Ｒからの検出データに基づいて、ユーザの意識が向いた方向や、顔が向いた方向、目の向く方向等を検出する。ビームフォーミング部８３は、検出された方向に対して、外付けマイク８１Ｌ，８１Ｒによるビームフォーミングのフォーカスを合わせる。言い換えると、外付けマイク８１Ｌ，８１Ｒの指向性を検出された方向に変更する。制御部８４は、急に意識が働いたときや特定のノイズ（自動車近接音）がした場合、音楽の再生から外付けマイク８１Ｌ，８１Ｒにイヤホン出力を変化させる。

（第４の変形例）
図９，図１０は、実施形態の第４の変形例のイヤホンの構成を示すブロック図である。
図９に示すように、イヤーチップ２４Ｌの先端部に、温度センサ２５が埋め込まれていても良い。温度センサ２５の周囲のイヤーチップ２４Ｌには、音を出力するための４つの穴が設けられている。本変形例の場合、図１０に示すように、音筒部２３Ｌの開口の面Ｓｏの上方に体温センサ２５が設けられている。

（第５の変形例）
図１１は、実施形態の第５の変形例のイヤホンの構成を示すブロック図である。
図２に示すイヤホンでは、脈波センサ２７が、音筒部２３Ｒに固定されていたいが、図１１に示すように、イヤーチップ２４Ｒに脈波センサ２６が埋め込まれている。本変形例の場合も、脈波センサ２６が音筒部２３Ｒの外壁に近接して設けられている。

実施形態のイヤホンによれば、音筒部に体温センサが設けた場合に、音筒部の通路内での音の共鳴を抑制する補正を行うことによって、出力される音の劣化を防止することが可能になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…カナル型イヤホン（音響装置）、１１…ハードウェアネックバンド、２０Ｌ…左側ヘッドホン部、２０Ｒ…右側ヘッドホン部、２１Ｌ，２１Ｒ…ハウジング、２２Ｌ，２２Ｒ…ドライバユニット、２３Ｌ，２３Ｒ…音筒部、２４Ｌ，２４Ｒ…イヤーチップ、２５…体温センサ、２６…梁、２７…脈波センサ、４１…無線通信部、４２…復号部、４３…共鳴成分除去処理部、４４Ｌ，４４Ｒ…アンプ、４５…加速度センサ、６１…装着検出部、６２…個人特定部、７１Ｌ，７１Ｒ…筋電センサ、７２…操作パターン認識部、７３…パターン辞書格納部、７４…制御部、８１Ｌ．８１Ｒ…外部マイク、８２…状態検出部、８３…ビームフォーミング部、８４…制御部。

Claims

第１の音を出力する第１のドライバユニットと、
前記第１のドライバユニットから出力された前記第１の音が通る第１の通路を有する第１の音筒部であって、前記第１の通路は装着者の鼓膜に対向する開口を有する、第１の音筒部と、
前記開口の略中央または前記開口の面の上方に設けられた体温センサと、
前記第１の通路内での共鳴を抑制するために、第１のオーディオデータを補正する補正手段と、
前記補正された第１のオーディオデータに基づいて、前記第１の音を出力するための第１のオーディオ信号を生成する第１の生成手段と
を具備する音響装置。
第２の音を出力する第２のドライバユニットと、
前記第２のドライバユニットから出力された音が通る第２の通路を有する第２の音筒部と、
前記第２の音筒部の外壁に近接して設けられ、脈波を検出する脈波センサと、
前記補正手段により補正されていない第２のオーディオデータに基づいて、前記第２の音を出力するための第２のオーディオ信号を生成する第２の生成手段と
を更に具備する請求項１に記載の音響装置。
加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサによって検出された加速度に基づいた前記装着者の歩行パターン、および前記脈波センサによって検出された脈波パターンに基づいて装着者を特定する特定手段と
を更に具備する請求項２に記載の音響装置。
筋電図を測定する筋電センサと、
前記測定された筋電図のパターンに応じて前記音響装置を操作するための操作信号を出力する出力手段と
を更に具備する請求項１に記載の音響装置。
マイクと、
前記マイクによって特定のノイズが集音された場合、前記第１のドライバユニットから前記マイクによって集音された音を出力するための制御手段と
を更に具備する請求項１に記載の音響装置。
第１の音を出力する第１のドライバユニットと、前記第１のドライバユニットから出力された前記第１の音が通る第１の通路を有する第１の音筒部であって、前記第１の通路は装着者の鼓膜に対向する開口を有する、第１の音筒部と、前記開口の略中央に設けられた体温センサとを具備する音響装置の制御方法であって、
前記第１の通路内での共鳴を抑制するために、補正手段により前記第１のオーディオデータを補正し、
前記補正された第１のオーディオデータに基づいて、前記第１の音を出力するための第１のオーディオ信号を生成する、
音響装置の制御方法。
前記音響装置は、第２の音を出力する第２のドライバユニットと、前記第２のドライバユニットから出力された音が通る第２の通路を有する第２の音筒部と、前記第２の音筒部の外壁に近接して設けられ、脈波を検出する脈波センサとを更に具備し、
前記補正手段により補正されていない第２のオーディオデータに基づいて、前記第２の音を出力するための第２のオーディオ信号を生成する
請求項６に記載の音響装置の制御方法。
前記音響装置は、加速度を検出する加速度センサを更に具備し、
前記加速度センサによって検出された加速度に基づいた前記装着者の歩行パターン、および前記脈波センサによって検出された脈波パターンに基づいて装着者を特定する
請求項７に記載の音響装置の制御方法。
前記音響装置は、筋電図を測定する筋電センサを更に具備し、
前記測定された筋電図のパターンに応じて前記音響装置を操作するための操作信号を出力する
を具備する請求項６に記載の音響装置の制御方法。
前記音響装置は、マイクを更に具備し、
前記マイクによって特定のノイズが集音された場合、前記第１のドライバユニットから前記マイクによって集音された音を出力する
請求項６に記載の音響装置の制御方法。