JP2017211640A - 補聴器機能の能動騷音除去ヘッドセット装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、能動騷音除去機能のヘッドセット装置に関し、特に外部音をそのまま又は強化して聞かせる補聴器モードに転換されて動作できる能動騷音除去ヘッドセット装置に関する。
【解決手段】本発明によれば、補聴器モードにおいて、音声やクラクションや警報音等のような聴取が必要なサウンドを強化して聞かせるので、騷音が多い環境下でも意思疎通を円滑に行うヘッドセットが提供でき、外部状況を認知して騷音除去モード及び補聴器モード間を自動転換させるので、ユーザーの追加的な制御なしも便利に用いられるヘッドセットを提供できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、能動騷音除去（active noise reduction）機能付きのヘッドセット装置に関し、特に、外部の音をそのまま又は強化して聞かせる補聴器モードに転換して動作できる能動騷音除去ヘッドセット装置に関する。
スマートフォン等の個人用携帯電子機器の普及に伴い、イヤホン又はヘッドホンの形態で身体に装着できるヘッドセット装置が広く用いられている。このようなヘッドセット装置は、携帯電子機器などの外部装置に有線又は無線で連結されて、音楽や映画などのメディアファイルの再生時に発生する音響信号を装着者にサウンド（sound）として聞かせる。また、ヘッドセット装置は、マイク付きの場合があるので、 装着者の音声信号を連結している外部装置に伝送することもできる。
携帯電子機器及びヘッドセット装置は、殆ど屋外で用いられるので、屋外の周辺雑音によりユーザーの経験が悪くなっている。すなわち、ヘッドセット装置を介して音楽や映画を聴取する際、車両通行騷音や周辺の人の雑談や地下鉄運行時の雑音等が音楽鑑賞や映画鑑賞への没入を邪魔する。このようなユーザーの経験を改善するために、騷音除去機能付きのヘッドセット装置が紹介されつつある。初期の騷音除去ヘッドセット装置は、インナーイヤー型（in-ear type）のイヤホン、又は耳を全部覆う方式の密閉型ヘッドホンの形態で提供された。つまり、外部騷音が耳に流入するのを物理的に防止させることで、騷音を低減する受動的な方式であった。
最近は、能動方式の騷音除去ヘッドセットにより、騷音除去の性能が一層高くなった。このような能動方式は、従来の受動方式による物理的な騷音の遮断から逸脱して、外部騷音を分析する過程そして／又は特定音を発生させる過程を含む。このような能動騷音除去方式は、多様な信号処理アルゴリズム（algorithm）により具現できるが、最も代表的として反転信号を用いたネガティブフィードバック（negative feedback）方式がある。すなわち、外部騷音をマイクを介して聴取し、それとは反対位相を持つ音をヘッドセットに出力させることで、外部騷音を大きく低減できる。米国登録特許公報第４９８５９２５号や米国公開特許公報第２０１６−００６３９８６号等では、このような能動騷音除去ヘッドセットを開示している。
しかしながら、前述した従来の騷音除去ヘッドセットでは、相変らず解決すべき課題点がある。まず、騷音除去ヘッドセット装置は、外部騷音を遮断するので、ユーザーの聴覚による危険状況の認知が難しい。特に、能動騷音除去方式の場合は、優れた騷音除去性能のため、クラクション（klax-on）や悲鳴等のような比較的高音までも遮断される恐れがある。また、誰かユーザーに対話を試みる場合、ユーザーがこれを認知しない恐れもあり、認知しても相手との対話のためにヘッドセットを取り外す必要がある。そして、工事現場や工場等の騷音が特に激しい所では、近接対話さえ難しいので、対話を可能とする手段が要求される。
本発明は、前記問題点を解決するためになされるもので、その目的は、騷音除去モードと共に、外部音を強化して聞かせる補聴器モードを持つヘッドセット装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、外部状況を認知して騷音除去モード及び補聴器モード間を自動転換させるヘッドセット装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、外部からの音声やクラクションや警報音等のように聞き取りが必要なサウンドを認知し、これを強化して聞かせるヘッドセット装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の実施例により、能動騷音除去機能付きのヘッドセット装置において、人の耳周辺又は耳内に装着されるハウジングと、ハウジング内に具備されてサウンド信号が出力できるスピーカーユニットと、周辺音を収集するための一つ又は多数のマイクユニットと、一つ又は多数のマイクユニット及びスピーカーユニットと電気的に連結する信号処理装置とを含み、信号処理装置は、一つ又は多数のマイクユニットにより外部から流入した周辺音を出力する補聴器モード、及び、外部から流入した周辺音を反転させ、スピーカーユニットにより反転された周辺音を出力して該周辺音を除去する騷音除去モードの何れか一つに選択的に作動することを特徴とする。
また、本発明は、実施例により、信号処理装置は、補聴器モードにおいて、流入する周辺音の中で関心音を強化して、スピーカーユニットにより強化された関心音を出力することを特徴とする。
また、本発明は、実施例により、信号処理装置は、騷音除去モードにおいて、一つ又は多数のマイクユニットにより外部から流入した周辺音の中で関心音が感知されると、補聴器モードに自動転換されることを特徴とする。
また、本発明は、実施例により、信号処理装置は、騷音除去モードにおいて、一つ又は多数のマイクユニットにより外部から流入した周辺音の中で関心音が感知されると、補聴器モードに自動転換されることを特徴とする。
また、本発明は、実施例により、関心音は人の音声であることを特徴とする。
また、本発明は、実施例により、能動騷音除去ヘッドセット装置は、信号処理装置が補聴器モードか又は騷音除去モードかを外部に表示させる表示手段を備えることを特徴とする。
また、本発明は、実施例により、信号処理装置は、補聴器モードにおいて、能動騷音除去ヘッドセット装置に連結する外部装置でメディアが再生されると、騷音除去モードに自動転換されることを特徴とする。
また、本発明は、実施例により、信号処理装置は、騷音除去モードにおいて、能動騷音除去ヘッドセット装置に連結する外部装置でメディア再生が中断されると、補聴器モードに自動転換されることを特徴とする。
本発明によれば、能動的に騷音を除去すると同時に、その装着を維持したままで外部音を便利に聴取できるヘッドセットを提供する。
また、本発明によれば、補聴器モードにより、音声やクラクションや警報音等のような聞き取りが必要なサウンドを強化して聞かせるので、騷音が多い環境下でも意思疎通を円滑に行うヘッドセットを提供する。
また、本発明によれば、外部状況を認知して騷音除去モード及び補聴器モード間を自動転換させるので、ユーザーの追加的な制御なしでも便利に用いられるヘッドセットを提供する。
本発明の一実施例に係る能動騷音除去ヘッドセット装置を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係る能動騷音除去ヘッドセット装置の動作方法を示す順序図である。 本発明の他の実施例に係る能動騷音除去ヘッドセット装置の動作方法を示す順序図である。 本発明の他の実施例に係る能動騷音除去ヘッドセット装置の動作方法を示す順序図である。
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る能動騷音除去ヘッドセット装置の構成を概念的に示すブロック図である。本発明の能動騷音除去ヘッドセット装置は、実施例により、マイクユニット１００、信号処理装置２００、スピーカーユニット３００、ターミナルユニット４００及び表示手段５００を含む。マイクユニット１００は、一つ又は多数が具備され、信号処理装置２００に連結される。このような連結は、電気的な有線又は無線の連結を意味するもので、必ずしも物理的な連結を意味するものでない。マイクユニット１００は、外部音響信号、すなわちマイクユニット１００の周辺環境から発生する周辺音を収集する。また、マイクユニット１００は、本発明の能動騷音除去ヘッドセット装置の装着者の音声を収集できる。マイクユニット１００が多数具備される場合、一部は周辺音を収集するために、他の一部は装着者の音声を収集するために設けられる。マイクユニット１００は例えばマイクロフォン（microphone）であり得る。
マイクユニット１００は、収集したサウンド信号、すなわち周辺音乃至音声を信号処理装置２００に伝送する。信号処理装置２００は、受信した音声信号を、必要に応じて、ターミナルユニット４００に伝送したり、能動騷音除去のための位相反転信号を作るのに用いられる。例えば、信号処理装置２００に受信された装着者の音声は、即時又は信号処理装置２００による一定の信号処理を経てターミナルユニット４００に伝送されることができ、周辺音は騷音除去のための位相反転信号に変換されることができる。但し、実施例により、装着者の音声信号の場合は、信号処理装置２００を経ないでマイクユニット１００で直接ターミナルユニット４００に送信されることもできる。信号処理装置は、例えばマイクロプロセッサー（microprocessor）であり得る。また、信号処理装置は、本実施例の能動騷音除去ヘッドセット装置の作動制御が遂行でき、連結した外部装置を制御するための制御信号も送信できる。
ターミナルユニット４００は、本発明の能動騷音除去ヘッドセット装置と、外部装置、例えばスマートフォンやタブレットＰＣ等とを連結させる。ターミナルユニット４００は、例えば外部装置と物理的に連結するための接続端子であり得る。或いは、外部装置と無線で連結させるブルートゥースモジュール（Bluetooth(登録商標) module）等のような無線通信モジュールであり得る。能動騷音除去ヘッドセット装置は、ターミナルユニット４００を介して連結した外部装置から伝送される音響信号又は制御信号が受信できる。また、能動騷音除去ヘッドセット装置のマイクユニット１００から受信された音声を外部装置に伝送でき、外部装置を制御するための制御信号が外部装置に伝送できる。
スピーカーユニット３００は、各種音響信号を能動騷音除去ヘッドセット装置の装着者にサウンドとして出力する。このような音響信号は、例えばターミナルユニット４００を介して受信された、外部装置から伝送された音響信号であり得る。すなわち、外部装置から音楽や映像等のメディアを再生する場合に発生し得る音響信号を受信し、スピーカーユニット３００でサウンドとして出力し得る。或いは、信号処理装置２００が能動騷音除去のために生成した位相反転信号であり得る。このとき、周辺音と位相反転信号とを加えることで、周辺音の音量が低減して騷音除去効果が得られる。前述した信号処理装置２００が遂行する、位相反転を用いた能動騷音除去の詳細な方法は、公知の方法乃至アルゴリズムを用いて当業者が十分に具現し得るものである。スピーカーユニット３００は、ハウジング（図示せず）内に受容されることができ、能動騷音除去ヘッドセットを装着する場合、装着者の耳周辺に位置するように形成されることが好ましい。
その他にも、本発明の能動騷音除去ヘッドセット装置は、特に信号処理装置２００やターミナルユニット４００に動作電源を供給するための電源供給部（図示せず）を含むことができる。このために、例えば電源供給部は再充電可能バッテリーを含むことができる。又は、ターミナルユニット４００により外部装置から信号処理装置２００に動作電源が供給されることができる。
信号処理装置２００は、一つ又は多数のマイクユニット１００により、外部から流入した周辺音をそのままスピーカーユニット３００に伝送してサウンドとして出力させる補聴器モード、及び、外部から流入した周辺音を反転させ、スピーカーユニット３００によりその反転された位相反転信号をサウンドとして出力して、該周辺音を除去する騷音除去モードの何れか一つに選択的に作動できる。例えば、装着者が外部装置を介して音楽を鑑賞したい場合、信号処理装置２００を騷音除去モードに動作するように設定できる。このとき、スピーカーユニット３００は、外部装置を介して流入した音響信号をサウンドとして出力すると同時に、周辺音に対する位相反転信号をサウンドとして出力して該周辺音を除去することで、音楽鑑賞時の周辺騷音除去の効果が得られる。また、例えば装着者が周辺音を聞きたい場合、信号処理装置２００を補聴器モードに動作するように設定できる。このとき、スピーカーユニット３００は、マイクユニット１００により外部から流入した周辺音をそのままスピーカーユニット３００に伝送してサウンドとして出力させることで、装着者が聴取可能である。このとき、能動騷音除去ヘッドセットに連結する外部装置でメディアの再生中の場合には、外部装置を介して流入した音響信号と共に周辺音を聞かせることができ、外部装置を介して流入した音響信号の出力を中断したまま周辺音のみを聞かせることができる。
また、本発明の能動騷音除去ヘッドセット装置は、実施例により表示手段５００を含むことができる。表示手段５００は、少なくとも信号処理装置２００がどのモードで動作するかを外部に表示させることができる。例えば、表示手段５００は、少なくともＬＥＤを用いて外部に視覚的に動作モードを表示させることができる。本発明の能動騷音除去ヘッドセット装置は、補聴器モードにより外部からの他人の音声を装着者に聞かせるので、装着者はその装着を維持したままで他人と対話を試みることができる。しかしながら、表示手段５００がない場合、対話相手である他人は自身の音声を相手（本発明の能動騷音除去ヘッドセット装置の装着者）が聞いているか否かを明確に分別できないので、対話参加に消極的になる恐れがある。従って、表示手段５００により外部、即ち対話相手に能動騷音除去ヘッドセット装置の動作モードを表示させることで、対話相手に自身が相手の音声の聴取可能状態を積極的に知らせることができる。
補聴器モードで動作する際、信号処理装置２００は、前記のように外部から流入した周辺音をそのままスピーカーユニット３００を介して出力することができるが、その中で特定音のみを強化する信号処理を行った後に出力することもできる。例えば、信号処理装置２００は、周辺音の中で人の音声、すなわちボイス（voice）のみが明確に聞こえるように強化できる。これは、人の音声を主に構成する音域帯である中音帯の音量のみを増加させる方法により簡単に達成でき、その他の多様な信号処理アルゴリズムによっても達成できる。又は、周辺音の中でクラクションのみが明確に聞こえるように信号処理を行うことができる。これも、クラクションが主に構成される周波数帯（例えば高音帯）の音量のみを増加させる方法により十分に達成できる。
好ましくは、信号処理装置２００は、外部から流入した周辺音の中で聴取が必要な一定音（以下、関心音という）を認知できる。例えば、関心音が音声やクラクションである場合、信号処理装置２００は補聴器モードにより周辺音の中で音声やクラクションが含まれているかを認識し、その認識された関心音を前述した方法により強化して、スピーカーユニット３００を介して出力できる。実施例により、信号処理装置２００は、騷音除去モードで動作しながら周辺音を認知していて、関心音が感知されると、補聴器モードに自動転換した後、前述したように該音原のサウンドを選択的に強化して出力できる。認識するサウンドは、例えば一般の音声やクラクションの種類であることができ、特定の音声や単語等のような細部的事項であることもできる。このようなサウンドの認識は、例えば音量及び周波数成分の分析により達成でき、従来の音声認識技術が用いられる。
図２は、本発明の一実施例に係る能動騷音除去ヘッドセット装置の動作方法を示す順序図である。信号処理装置２００は、騷音除去モードで動作する際、マイクユニット１００に流入する周辺音を監視して関心音が感知されるかを持続的に判別する（ｓ１１段階）。関心音が判別される場合、信号処理装置２００は、補聴器モードに自動転換し（ｓ１２段階）、周辺音を聞かせると同時に、感知された関心音の種類により該関心音を強化する信号処理を行い、このような強化された信号もスピーカーユニット３００を介して出力する（ｓ１３段階）。
図３は、本発明の他の実施例に係る能動騷音除去ヘッドセット装置の動作方法を示す順序図である。信号処理装置２００は、補聴器モードで動作する際、能動騷音除去ヘッドセット装置に連結した外部装置でメディア（音楽や映像等）が再生されるかを持続的に判別する（ｓ２１段階）。このとき、外部装置でメディアが再生される場合、これを認知して騷音除去モードに自動転換する（ｓ２２段階）。前述したように、騷音除去モードでは、メディア再生により発生する音響信号をスピーカーユニット３００がサウンドとして出力すると同時に、周辺音除去のための位相反転信号をサウンドとして出力することで、メディアファイルの鑑賞及び周辺音除去を可能とする。
図４は、本発明の他の実施例に係る能動騷音除去ヘッドセット装置の動作方法を示す順序図である。信号処理装置２００は、騷音除去モードで動作する際、能動騷音除去ヘッドセット装置に連結した外部装置でメディア再生が中断されるかを持続的に判別する（ｓ３１段階）。このとき、外部装置でメディア再生が中断される場合、これを認知して補聴器モードに自動転換する（ｓ３２段階）。前述したように、補聴器モードでは、スピーカーユニット３００が、マイクユニット１００により外部から流入した周辺音をそのままスピーカーユニット３００に伝送し、 周辺音をスピーカーユニット３００のサウンドとして出力させることで、装着者にそのまま聞かせることができる。又は、信号処理装置２００の信号処理により関心音を強化して周辺音と共に出力することもできる。
本発明の特有な利点は、前述した実施例により明確に導出し得る。すなわち、本発明の能動騷音除去ヘッドセット装置は、実施例により、外部装置によるメディア再生時、周辺雑音が除去されたままでメディア鑑賞が可能であると同時に、必要に応じて補聴器モードにより装置の装着を維持したままで周辺音をそのまま聴取したり、音声などの関心音のみを強化して聴取できる。また、実施例により騷音除去モードにおいて、周辺雑音が除去されたままでメディアを鑑賞する間にも、周辺の人の対話試み乃至危険状況を感知し、補聴器モードに自動転換して、該対話音やクラクションを強化して聴取者に聞かせるので、快適なメディア鑑賞と同時に、対話状況や危険状況の発生にも対処できる。また、実施例により能動騷音除去ヘッドセット装置の作動モードを周辺に表示させるので、装置の装着中にも違和感無しに相手と対話が進行できる。また、実施例により本発明の能動騷音除去ヘッドセット装置は、連結した外部装置でメディアファイルが再生されると、これを認識して騷音除去モードに自動変更され、反対に、連結した外部装置でメディア再生が中断されると、これを認識して補聴器モードに自動変更されるので、利用が便利になり、使用者の経験が向上する。
なお、前記の説明は本発明の実施に対する理解を助けるためのもので、本発明の権利範囲は前述した特定の実施例に限定されるものではない。
１００ マイクユニット
２００ 信号処理装置
３００ スピーカーユニット
４００ ターミナルユニット
５００ 表示手段

Claims (8)

  1. 能動騷音除去機能のヘッドセット装置において、
    人の耳の周辺又は耳内に装着されるハウジングと、
    ハウジング内に具備されてサウンド信号が出力できるスピーカーユニットと、
    周辺音を収集するための一つ又は多数のマイクユニットと、
    一つ又は多数のマイクユニット及びスピーカーユニットに電気的に連結する信号処理装置とを含み、
    信号処理装置は、一つ又は多数のマイクユニットにより外部から流入した周辺音を出力する補聴器モード、及び、外部から流入した周辺音を反転させて、スピーカーユニットにより反転された周辺音を出力して該周辺音を除去する騷音除去モードの何れか一つに選択的に作動することを特徴とする、能動騷音除去ヘッドセット装置。
  2. 信号処理装置は、補聴器モードにおいて、流入する周辺音の中で関心音を強化して、スピーカーユニットにより強化された関心音を出力することを特徴とする、請求項１に記載の能動騷音除去ヘッドセット装置。
  3. 信号処理装置は、騷音除去モードにおいて、一つ又は多数のマイクユニットにより外部から流入した周辺音の中で関心音が感知されると、補聴器モードに自動転換されることを特徴とする、請求項１に記載の能動騷音除去ヘッドセット装置。
  4. 信号処理装置は、騷音除去モードにおいて、一つ又は多数のマイクユニットにより外部から流入した周辺音の中で関心音が感知されると、補聴器モードに自動転換されることを特徴とする、請求項２に記載の能動騷音除去ヘッドセット装置。
  5. 関心音は人の音声であることを特徴とする、請求項２〜４の何れか一項に記載の能動騷音除去ヘッドセット装置。
  6. 能動騷音除去ヘッドセット装置は、信号処理装置が補聴器モードか又は騷音除去モードかを外部に表示させる表示手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の能動騷音除去ヘッドセット装置。
  7. 信号処理装置は、補聴器モードにおいて、能動騷音除去ヘッドセット装置に連結する外部装置でメディアが再生されると、騷音除去モードに自動転換されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の能動騷音除去ヘッドセット装置。
  8. 信号処理装置は、騷音除去モードにおいて、能動騷音除去ヘッドセット装置に連結する外部装置でメディア再生が中断されると、補聴器モードに自動転換されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の能動騷音除去ヘッドセット装置。
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