JP2022056790A

JP2022056790A - ヘッドセット

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Publication number: JP2022056790A
Application number: JP2020164729A
Authority: JP
Inventors: 陽日比野; Akira Hibino; 康夫川名; Yasuo Kawana
Original assignee: Foster Electric Co Ltd
Current assignee: Foster Electric Co Ltd
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-04-11
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: EP4224883A1; WO2022071299A1; EP4224883A4; US20230363649A1; JP7574030B2

Abstract

【課題】本発明は、簡易な構成で、精度よく外耳道内の温度を計測することを目的とする。
【解決手段】ヘッドセット１００は、使用者の耳に装着される中空のハウジング１０と、ハウジング１０の一部分であって、ハウジング１０の外耳道側の部分に設けられた筒状の外耳道挿入部１２と、ハウジング１０内部に設けられた信号出力用のドライバ１４と、ドライバ１４から出力された信号が伝播する外耳道挿入部１２内の第１中空部１２Ａとは異なる、外耳道挿入部１２内から延びる第２中空部１６Ａに伝播する信号を収集するように設けられたマイクロフォン１８と、ドライバ１４から計測用信号が出力されたときにマイクロフォン１８によって収集された信号に基づいて、外耳道内の温度を計測する演算部２２と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドセットに関する。

従来より、サーモパイル、サーミスタ式センサ、赤外線式センサを用いた耳栓式体温計が知られている。

例えば、音響信号を拡声出力する音響スピーカと、赤外線方式により人体の体温を検出する体温検出手段と、人体の血管を流れる血液の脈動を光学的に検出する脈拍検出手段との少なくとも二つをケースに収めて一体化したことを特徴とするイヤホン装置が知られている（特許文献１）。

特開２００８－１３６５５６号公報

イヤフォン式の温度検出の方法では、鼓膜、皮膚、空気の３つの温度を検出することが考えられるが、接触式等はイヤフォンドライバの前方を塞いでしまう。また、外耳道が曲がっているため、鼓膜の温度をとれる位置へのセンサの配置が困難であり、イヤフォンとの両立が物理的に難しい。

また、温度を検出するサーモパイル、サーミスタ等の温度センサはコストが高い。上記特許文献１に記載の技術では、イヤフォンに赤外線センサを追加する必要があり、コストに関して懸念がある。

また、上記の温度センサ等は絶対温度を検出するため、センサ自体が温度特性を持つ。温度を電気信号に変換するため、個人差によるバラツキが生じる。

本発明は上記事実を考慮して、簡易な構成で、精度よく温度を計測することができるヘッドセットを提供することを目的とする。

本発明に係るヘッドセットは、使用者の耳に装着される中空のハウジングと、前記ハウジングの一部分であって、前記ハウジングの外耳道側の部分に設けられた筒状の外耳道挿入部と、前記ハウジング内部に設けられた信号出力用のドライバと、前記ドライバから出力された信号が伝播する前記外耳道挿入部内の第１中空部とは異なる中空部であって、前記外耳道挿入部内から延びる第２中空部に伝播する信号を収集するように設けられたマイクロフォンと、前記ドライバから計測用信号が出力されたときに前記マイクロフォンによって収集された集音信号に基づいて、前記外耳道内の温度を計測する演算部と、を含んで構成されている。

本発明によれば、ドライバから計測用信号を出力し、マイクロフォンによって、外耳道挿入部内から延びる第２中空部に伝播する信号を収集する。そして、演算部によって、ドライバから計測用信号が出力されたときにマイクロフォンによって収集された集音信号に基づいて、外耳道内の温度を計測する。

このように、ドライバから計測用信号が出力されたときにマイクロフォンによって収集された集音信号に基づいて、外耳道内の温度を計測することにより、簡易な構成で、精度よく温度を計測することができる。

本発明に係る演算部は、前記ドライバから出力された前記計測用信号と、前記マイクロフォンによって収集された前記集音信号とに基づいて、前記外耳道内の温度を計測することができる。

また、上記の発明に係る前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記ドライバから出力された前記計測用信号と、前記マイクロフォンによって収集された集音信号とが同位相又は逆位相に対応する関係となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測することができる。あるいは、上記の発明に係る前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記ドライバから出力された前記計測用信号と、前記マイクロフォンによって収集された集音信号とを加算又は減算したものが最大又は最小となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測することができる。

本発明に係る前記マイクロフォンは、前記第２中空部に伝播する信号を収集するように離れた位置に設けられた複数のマイクロフォンであって、前記演算部は、前記複数のマイクロフォンの各々によって収集された集音信号に基づいて、前記外耳道内の温度を計測することができる。

上記の発明に係る前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記複数のマイクロフォンの各々によって収集された集音信号が同位相又は逆位相に対応する関係となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測することができる。あるいは、上記の発明に係る前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記複数のマイクロフォンの各々によって収集された集音信号を加算又は減算したものが最大又は最小となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測することができる。

本発明に係る前記マイクロフォンは、前記第２中空部に伝播する信号と、前記第１中空部及び前記第２中空部とは異なる中空部であって、前記外耳道挿入部内から延びる第３中空部に伝播する信号とを収集するように設けられ、前記演算部は、前記マイクロフォンによって収集された集音信号に基づいて、前記外耳道内の温度を計測することができる。

また、上記の発明に係る前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記マイクロフォンによって収集された集音信号が最大又は最小となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測することができる。

以上説明したように、本発明のヘッドセットによれば、ドライバから計測用信号が出力されたときにマイクロフォンによって収集された集音信号に基づいて、外耳道内の温度を計測することにより、簡易な構成で、精度よく温度を計測することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るヘッドセットの全体構成を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るヘッドセットの演算部を示すブロック図である。サイン波を用いた計測用信号及び集音信号の例を示す図である。矩形波を用いた計測用信号及び集音信号の例を示す図である。単発的なサイン波を用いた計測用信号及び集音信号の例を示す図である。ゼロクロスタイミングを推定する方法を説明するための図である。温度と特定された周波数との対応関係の例を示すグラフである。本発明の第１の実施の形態に係るヘッドセットによる温度計測処理の内容を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態の他の例に係るヘッドセットによる温度計測処理の内容を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るヘッドセットの全体構成を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るヘッドセットの演算部を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係るヘッドセットによる温度計測処理の内容を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態の他の例に係るヘッドセットによる温度計測処理の内容を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係るヘッドセットの全体構成を示す断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るヘッドセットの演算部を示すブロック図である。本発明の第３の実施の形態に係るヘッドセットによる温度計測処理の内容を示すフローチャートである。実施例に係るヘッドセットの全体構成を示す断面図である。実施例におけるドライバ、マイクロフォン及びフロントハウジング部分の分解斜視図である。実施例における外耳道挿入部の拡大斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態では、発音部（イヤフォンドライバ）で発音した音が、外耳道に繋がった空間を通過する際に発生する遅延時間から、外耳道空間の温度を計測する。

例えば、音が通過する経路の長さｌを６ｍｍとし、外耳道空間の温度が２５℃である場合、発音部から集音センサまでの間に１７．３４μｓｅｃの遅延が発生する。また、この遅延時間は温度に依存する。

音が通過する経路の長さｌが６ｍｍの場合、温度がｔ℃の時の音速Ｖは、Ｖ＝３３１＋０．６ｔ［ｍ／ｓ］なので、１℃の温度上昇で遅延時間がおよそ０．０３μｓｅｃ短くなる。すわなち、遅延時間を正確に測定できれば温度が判明する。

ただし、これらの微小な遅延時間の差はデジタル処理後では判別できない。音が通過する経路の長さｌが６ｍｍの場合、体温計に要求される精度（０．１℃）を判別するために必要な分解能が、０．００３μｓｅｃであるのに対し、デジタル処理後に扱える最小単位が、１サンプル周期（９６ｋＨｚで１０．４μｓｅｃ）であるためである。

そこで、本実施の形態では、再生した音が、外耳道に繋がった長さｌ［ｍｍ］の空間を経由し、マイクロフォンで拾われるまでの時間をナノ秒単位で正確に計測するために、２つの経路で集音された音響信号を比較し、遅延時間を算出する。なお、この「２つの経路」の違いには、「外耳道に繋がった長さｌ［ｍｍ］の空間」を余計に経由するか否かも含まれる。

また、遅延時間の算出方法として、以下の３つの方式を用いる。

第１の方式では、特定の周波数で変化する信号（例えばサイン波）を用いて、２つの系統で集音された音響信号の位相を比較する。このとき、「外耳道に繋がった長さｌ［ｍｍ］の空間」により半波長以上の遅れが同位相、または逆位相となる周波数を特定する。そして、予め類似したシステムにおいて測定またはシミュレートした周波数と温度の対応関係を格納したテーブルまたは数式を用いて温度への変換を行う。

第２の方式では、特定の周波数で変化する信号を用いて、集音された２つの系統の音響信号を加算または減算し、打ち消される周波数帯域を判別する。このとき、観測された音響信号のうち２つの音響信号を加算または減算し最小または最大となる周波数、または最小または最大になると推定される周波数を特定する。そして、予め類似したシステムにおいて測定またはシミュレートした周波数と温度との対応関係を格納したテーブルまたは数式を用いて、温度への変換を行う。

第３の方式では、集音された２つの系統の音響信号を加算または減算し、周波数解析を用いて、打ち消される周波数帯域を判別する。そして、予め類似したシステムにおいて測定またはシミュレートした周波数と温度との対応関係を格納したテーブルまたは数式を用いて、温度への変換を行う。

＜本発明の第１の実施の形態のヘッドセットの構成＞
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るヘッドセット１００は、内部に各種の機能部品を収容する、使用者の耳に装着される中空のハウジング１０を有する。また、ヘッドセット１００は、ハウジング１０の一部分であって、使用者の耳に装着されたときのハウジング１０の外耳道側の部分に設けられた、第１中空部１２Ａを有する筒状の外耳道挿入部１２を有する。

また、ヘッドセット１００は、ハウジング１０内部に設けられた信号出力用のドライバ１４を有する。

また、ハウジング１０は、外耳道挿入部１２内を伝播する第１中空部１２Ａとは異なる中空部であって、外耳道挿入部１２内から延びる第２中空部１６Ａを有する。

また、ヘッドセット１００は、第２中空部１６Ａに伝播する信号を収集するように設けられたマイクロフォン１８と、ドライバ１４から計測用信号を出力させる再生部２０と、ドライバ１４から計測用信号が出力されたときにマイクロフォン１８によって収集された信号に基づいて、前記外耳道内の温度を計測する演算部２２と、演算部２２による計測結果を出力する出力部２３とを備えている。本実施形態では、第１中空部１２Ａを有する外耳道挿入部１２内から延びる第２中空部１６Ａに伝播する信号を収集するようにマイクロフォン１８を設けており、マイクロフォン１８は、ドライバ１４の後方に配置される。

再生部２０、演算部２２、及び出力部２３は、ハウジング１０内に配置されたプリント配線基板（図示省略）上に実装されている。

演算部２２は、ドライバ１４から出力された計測用信号と、マイクロフォン１８によって収集された信号とに基づいて、外耳道内の温度を計測する。

具体的には、演算部２２は、機能的に、図２に示すように、再生制御部３０、フィードバック取得部３２、集音信号取得部３４、周波数特定部３６、及び温度変換部３８を備えている。

再生制御部３０は、予め定められた複数の周波数の各々について、当該周波数で変化する計測用信号を、ドライバ１４から順次出力させるように再生部２０を制御する。例えば、再生制御部３０は、図３に示すようなサイン波を用いた計測用信号を、ドライバ１４から出力させる。あるいは、再生制御部３０は、図４に示すような矩形波を用いた計測用信号を、ドライバ１４から出力させる。なお、図３、図４では、単一の周波数の計測用信号を用いた例を示しているが、周波数がスイープする計測用信号を用いてもよい。

なお、外耳道での反射音が大きい場合に、再生制御部３０は、図５に示すような単発的な波、例えば２周期のサイン波を用いた計測用信号を、ドライバ１４から出力させる。ヘッドセット１００の構造によっては外耳道での音の反射がマイクロフォン１８に戻ってくることがあるため、このように単発的な計測用信号を用いることにより、外耳道で反射した音の影響を受けずに後述するゼロクロスタイミングの比較を行うことができる。

また、複数の周波数として、例えば、１０．２ｋＨｚ～１０．６ｋＨｚの間の２Ｈｚ間隔で定められる各周波数を用いればよい。すなわち、１０．２ｋＨｚ～１０．６ｋＨｚを計測用信号として使用するレンジとした場合、０．１℃の分解能で計測するためには２Ｈｚ毎に周波数を変化させることが必要であるから、２Ｈｚ毎に計測用信号の周波数を変化させる。

フィードバック取得部３２は、再生部２０からドライバ１４へ出力された計測用信号を取得する。具体的には、フィードバック取得部３２は、再生部２０、ドライバ１４、マイクロフォン１８、及び集音信号取得部３４において信号が通る伝送系と同じ伝送系（例えばＤＡ変換回路及びＡＤ変換回路）を通して、再生部２０からドライバ１４へ出力された計測用信号を取得する。

集音信号取得部３４は、マイクロフォン１８によって収集された集音信号を取得する。

周波数特定部３６は、予め定められた複数の周波数のうち、フィードバック取得部３２によって取得した計測用信号と、集音信号取得部３４によって取得した集音信号とが同位相に対応する関係となる周波数を特定する。

例えば、上記図３に示すように、経路の違いによる遅延が生じている計測用信号及び集音信号の各々について、任意の箇所でのゼロクロスが発生するゼロクロスタイミング（例えば、立ち下がりのゼロクロスタイミング）を比較する。

なお、計測用信号と集音信号とで音量差があることが想定されるため、ゼロクロスタイミングを検出できない場合は、図６に示すように、ゼロを通過した前後のサンプルを用いて、ゼロクロスタイミングを推定する。

例えば、計測用信号において推定されるゼロクロスタイミングＴｚｃは、以下の近似式で表される。

Ｔｚｃ＝ａ１／（ａ２－ａ１）

ただし、ａ１は、ゼロクロスタイミング直前のサンプルの音声レベルであり、ａ２は、ゼロクロスタイミング直後のサンプルの音声レベルである。

なお、集音信号についてに推定されるゼロクロスタイミングも、同様の近似式（ｂ１/（ｂ２－ｂ１））で算出される。
計測用信号と集音信号とのゼロクロスタイミングの差の絶対値が、閾値以下である場合に、同位相であると判断する。

温度変換部３８は、特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測する。例えば、図７に示すように、実験的に予め求められた温度と周波数との対応関係から、特定された周波数に対応する温度を、外耳道内の温度の計測結果とする。なお、温度と周波数との対応関係は、温度が既知の状態で各周波数の計測用信号を再生し、計測用信号と集音信号とでゼロクロスポイントの発生するタイミングの差を温度毎にプロットすることにより予め得られる。

温度変換部３８は、出力部２３により、温度の計測結果を出力する。例えば、無線通信により、他の端末へ温度の計測結果を送信する。

＜本発明の第１の実施の形態のヘッドセットの動作＞
ヘッドセット１００のハウジング１０が、使用者の耳に装着されているときであって、使用者の端末（図示省略）から、温度計測の指示が無線通信により受信されたときに、図８に示すような温度計測処理が、演算部２２によって実行される。

まず、ステップＳ１００において、予め定められた複数の周波数のうちのいずれか１つの周波数で変化する計測用信号を、ドライバ１４から出力させるように再生部２０を制御する。本実施の形態では、初回のステップＳ１００では、複数の周波数のうち一番下の周波数を選択する。

ステップＳ１０２において、フィードバック取得部３２は、再生部２０からドライバ１４へ出力された計測用信号を取得する。

ステップＳ１０４において、集音信号取得部３４は、マイクロフォン１８によって収集された集音信号を取得する。

ステップＳ１０６において、周波数特定部３６は、フィードバック取得部３２によって取得した計測用信号と、集音信号取得部３４によって取得した集音信号との各々について、任意の箇所でのゼロクロスタイミングを検出する。

ステップＳ１０８において、周波数特定部３６は、上記ステップＳ１０６で検出された測定用信号と集音信号とのゼロクロスタイミングの差の絶対値が、閾値以下である場合に、同位相であると判断し、閾値より大きい場合には、同位相でないと判断する。

ステップＳ１１０において、周波数特定部３６は、同位相であると判断されたか否かを判定し、同位相であると判断された場合には、ステップＳ１１４へ移行し、一方、同位相でないと判断された場合には、ステップＳ１１２へ移行する。

ステップＳ１１２において、複数の周波数のうち、１つ上の周波数を、計測用信号の周波数とする。そして、ステップＳ１００からＳ１１０までを繰り返す。

ステップＳ１１４において、温度変換部３８は、上記ステップＳ１０８で同位相と判断された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測する。

温度変換部３８は、出力部２３により、温度の計測結果を出力し、温度計測処理を終了する。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係るヘッドセットによれば、ドライバから計測用信号が出力されたときにマイクロフォンによって収集された集音信号と、当該計測用信号とに基づいて、外耳道内の温度を計測することにより、簡易な構成で、精度よく外耳道内の温度を計測することができる。

また、マイクロフォンをドライバの後方に配置することにより、鼓膜からの反射音の影響を小さくすることができ、ドライバからの音と外耳道からの反射音とを分離しやすいため、精度よく外耳道内の温度を計測することができる。

なお、上記の実施の形態において、フィードバック取得部３２によって取得した計測用信号と、集音信号取得部３４によって取得した集音信号とが、逆位相に対応する関係となる周波数を特定し、特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測するようにしてもよい。例えば、フィードバック取得部３２によって取得した計測用信号と、集音信号取得部３４によって取得した集音信号とにおけるゼロクロスタイミングの差と、当該周波数に対応する周期の１／２との差の絶対値が、閾値以下である場合に、逆位相であると判断すればよい。

また、周波数特定部３６は、複数の周波数のうち、ドライバ１４から出力された計測用信号と、マイクロフォン１８によって収集された信号とを減算したものが最小となる周波数を特定し、温度変換部３８は、特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測するようにしてもよい。

この場合、図９に示す温度計測処理が、演算部２２によって実行される。なお、上記図８に示す温度計測処理と同様の処理について同一符号を付して詳細な説明を省略する。

まず、ステップＳ１００において、予め定められた複数の周波数のうちのいずれか１つの周波数で変化する計測用信号を、ドライバ１４から出力させるように再生部２０を制御する。

ステップＳ１５０において、周波数特定部３６は、フィードバック取得部３２によって取得した計測用信号から、集音信号取得部３４によって取得した集音信号を減算した信号を算出する。

ステップＳ１５２において、周波数特定部３６は、複数の周波数の全てを、計測用信号の周波数として、上記ステップＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１５０の各処理を実行したか否かを判定する。複数の周波数の全てを、計測用信号の周波数として、上記ステップＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１５０の各処理を実行した場合には、ステップＳ１５４へ移行する。一方、複数の周波数のうち、上記ステップＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１５０の各処理を実行していない周波数が存在する場合には、ステップＳ１１２へ移行する。

ステップＳ１１２において、複数の周波数のうち、１つ上の周波数を、計測用信号の周波数とする。

ステップＳ１５４では、周波数特定部３６は、上記ステップＳ１５０で算出した減算結果の信号に基づいて、複数の周波数のうち、減算結果の信号が最小となる周波数を特定する。

ステップＳ１１４において、温度変換部３８は、上記ステップＳ１５４で特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測し、出力部２３により、温度の計測結果を出力し、温度計測処理を終了する。

また、周波数特定部３６は、複数の周波数のうち、ドライバ１４から出力された計測用信号と、マイクロフォン１８によって収集された集音信号とを加算したものが最大となる周波数を特定し、温度変換部３８は、特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測するようにしてもよい。

＜本発明の第２の実施の形態のヘッドセットの構成＞
次に、第２の実施の形態のヘッドセットについて説明する。第１の実施の形態と同様の構成となる部分につては、同一符号を付して説明を省略する。

第２の実施の形態では、複数のマイクロフォンで集音された集音信号を用いて、外耳道内の温度を計測する点が、第１の実施の形態と異なっている。

図１０に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るヘッドセット２００は、第２中空部１６Ａに伝播する信号を収集するように異なる位置に設けられた２つのマイクロフォン２１８Ａ、２１８Ｂと、ドライバ１４から計測用信号が出力されたときにマイクロフォン２１８Ａ、２１８Ｂによって収集された集音信号に基づいて、外耳道内の温度を計測する演算部２２２と、を備えている。

演算部２２２は、マイクロフォン２１８Ａ、２１８Ｂによって収集された集音信号に基づいて、外耳道内の温度を計測する。

具体的には、演算部２２２は、機能的に、図１１に示すように、再生制御部３０、第１集音信号取得部２３２、第２集音信号取得部２３４、周波数特定部２３６、及び温度変換部３８を備えている。

第１集音信号取得部２３２は、マイクロフォン２１８Ａによって収集された集音信号を取得する。

第２集音信号取得部２３４は、マイクロフォン２１８Ｂによって収集された集音信号を取得する。

周波数特定部２３６は、予め定められた複数の周波数のうち、第１集音信号取得部２３２によって取得した集音信号と、第２集音信号取得部２３４によって取得した集音信号とが同位相に対応する関係となる周波数を特定する。

例えば、上記図３と同様に、経路の長さの違いによる遅延が生じている２つの集音信号の各々について、任意の箇所でのゼロクロスタイミング（例えば、立ち下がりのゼロクロスタイミング）を比較する。ゼロクロスタイミングの差の絶対値が、閾値以下である場合に、同位相であると判断する。

＜本発明の第２の実施の形態のヘッドセットの動作＞
ヘッドセット２００のハウジング１０が、使用者の耳に装着されているときであって、使用者の端末（図示省略）から、温度計測の指示が無線通信により受信されたときに、図１２に示すような温度計測処理が、演算部２２２によって実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ステップＳ２００において、第１集音信号取得部２３２は、マイクロフォン２１８Ａによって収集された集音信号を取得する。第２集音信号取得部２３４は、マイクロフォン２１８Ｂによって収集された集音信号を取得する。

ステップＳ２０２において、周波数特定部２３６は、第１集音信号取得部２３２、第２集音信号取得部２３４によって取得した集音信号の各々について、任意の箇所でのゼロクロスタイミングを検出する。

ステップＳ２０４において、周波数特定部２３６は、上記ステップＳ２０２で検出されたゼロクロスタイミングの差の絶対値が、閾値以下である場合に、同位相であると判断し、閾値より大きい場合には、同位相でないと判断する。

ステップＳ１１０において、周波数特定部２３６は、同位相であると判断されたか否かを判定し、同位相であると判断された場合には、ステップＳ１１４へ移行し、一方、同位相でないと判断された場合には、ステップＳ１１２へ移行する。

ステップＳ１１４において、温度変換部３８は、上記ステップＳ２０４で同位相と判断された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測する。温度変換部３８は、出力部２３により、温度の計測結果を出力し、温度計測処理を終了する。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係るヘッドセットによれば、ドライバから計測用信号が出力されたときに複数のマイクロフォンによって収集された集音信号に基づいて、外耳道内の温度を計測することにより、簡易な構成で、精度よく外耳道内の温度を計測することができる。

なお、上記の実施の形態において、第１集音信号取得部２３２、第２集音信号取得部２３４によって取得した集音信号が、逆位相に対応する関係となる周波数を特定し、特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測するようにしてもよい。例えば、第１集音信号取得部２３２、第２集音信号取得部２３４によって取得した集音信号におけるゼロクロスタイミングの差と、当該周波数に対応する周期の１／２との差の絶対値が、閾値以下である場合に、逆位相であると判断すればよい。

また、周波数特定部２３６は、複数の周波数のうち、マイクロフォン２１８Ａ、２１８Ｂによって収集された集音信号を減算したものが最小となる周波数を特定し、温度変換部３８は、特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測するようにしてもよい。

この場合、図１３に示す温度計測処理が、演算部２２２によって実行される。なお、上記図１２に示す温度計測処理と同様の処理について同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ステップＳ２５０において、周波数特定部２３６は、第１集音信号取得部２３２によって取得した集音信号から、第２集音信号取得部２３４によって取得した集音信号を減算した信号を算出する。

ステップＳ２５２において、周波数特定部２３６は、複数の周波数の全てを、計測用信号の周波数として、上記ステップＳ１００、Ｓ２００、Ｓ２５０の各処理を実行したか否かを判定する。複数の周波数の全てを、計測用信号の周波数として、上記ステップＳ１００、Ｓ２００、Ｓ２５０の各処理を実行した場合には、ステップＳ２５４へ移行する。一方、複数の周波数のうち、上記ステップＳ１００、Ｓ２００、Ｓ２５０の各処理を実行していない周波数が存在する場合には、ステップＳ１１２へ移行する。

ステップＳ２５４では、周波数特定部２３６は、上記ステップＳ２５０で算出した減算結果の信号に基づいて、複数の周波数のうち、減算結果の信号が最小となる周波数を特定する。

ステップＳ１１４において、温度変換部３８は、上記ステップＳ２５４で特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測し、出力部２３により、温度の計測結果を出力し、温度計測処理を終了する。

＜本発明の第３の実施の形態のヘッドセットの構成＞
次に、第３の実施の形態のヘッドセットについて説明する。第１の実施の形態と同様の構成となる部分につては、同一符号を付して説明を省略する。

第３の実施の形態では、マイクロフォンが、異なる経路を伝播した信号を同時に集音し、集音された集音信号を用いて、外耳道内の温度を計測する点が、第１の実施の形態と異なっている。

図１４に示すように、本発明の第３の実施の形態に係るヘッドセット３００のハウジング３１０は、外耳道挿入部１２内を伝播する第１中空部１２Ａとは異なる中空部であって、外耳道挿入部１２内から延びる第２中空部２１６Ａ、第３中空部２１６Ｂを有する。第２中空部２１６Ａ、第３中空部２１６Ｂは、それぞれ、外耳道挿入部１２からマイクロフォン１８までの長さが異なっている。

マイクロフォン１８は、第２中空部２１６Ａ、第３中空部２１６Ｂに伝播する信号を同時に収集するように設けられている。

演算部３２２は、ドライバ１４から計測用信号が出力されたときにマイクロフォン１８によって収集された集音信号に基づいて、前記外耳道内の温度を計測する。

具体的には、演算部３２２は、機能的に、図１５に示すように、再生制御部３０、集音信号取得部３３４、周波数特定部３３６、及び温度変換部３８を備えている。

集音信号取得部３３４は、マイクロフォン１８によって収集された集音信号を取得する。

周波数特定部３３６は、予め定められた複数の周波数のうち、集音信号取得部３３４によって取得した集音信号が最小となる周波数を特定する。

温度変換部３８は、特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測する。温度変換部３８は、出力部２３により、温度の計測結果を出力する。

＜本発明の第３の実施の形態のヘッドセットの動作＞
ヘッドセット３００のハウジング３１０が、使用者の耳に装着されているときであって、使用者の端末（図示省略）から、温度計測の指示が無線通信により受信されたときに、図１６に示すような温度計測処理が、演算部３２２によって実行される。

ステップＳ３００において、集音信号取得部３３４は、マイクロフォン１８によって収集された集音信号を取得する。

ステップＳ３０２において、周波数特定部３３６は、複数の周波数の全てを、計測用信号の周波数として、上記ステップＳ１００、Ｓ３００の各処理を実行したか否かを判定する。複数の周波数の全てを、計測用信号の周波数として、上記ステップＳ１００、Ｓ３００の各処理を実行した場合には、ステップＳ３０４へ移行する。一方、複数の周波数のうち、上記ステップＳ１００、Ｓ３００の各処理を実行していない周波数が存在する場合には、ステップＳ１１２へ移行する。

ステップＳ３０４では、周波数特定部３３６は、上記ステップＳ３００で取得した集音信号に基づいて、複数の周波数のうち、集音信号が最小となる周波数を特定する。

ステップＳ１１４において、温度変換部３８は、上記ステップＳ３０４で特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測する。

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態に係るヘッドセットによれば、ドライバから計測用信号が出力されたときにマイクロフォンによって収集された集音信号に基づいて、外耳道内の温度を計測することにより、簡易な構成で、精度よく外耳道内の温度を計測することができる。

なお、上記の実施の形態において、集音信号取得部３３４によって取得した集音信号が最大となる周波数を特定し、特定された周波数から、周波数と温度との予め求められた対応関係を用いて、外耳道内の温度を計測するようにしてもよい。

＜実施例＞
上記第１の実施の形態のヘッドセットの実施例について説明する。図１７に示すように、本実施例のヘッドセットのハウジング１０は、メインハウジング１ａとフロントハウジング１ｂが嵌合して形成される。

メインハウジング１ａは、全体として円筒形をした中空状の部材であり、後方の開口部はカバー２によって塞がれている。メインハウジング１ａの内部には、その開口部に対向してプリント配線基板３が配置される。プリント配線基板３は、再生部２０、演算部２２、及び出力部２３として機能する電子部品を実装した基板である。

プリント配線基板３の前方には、電池６が電池クッション７及び電池キャップ８を介して配置される。

図１７に示すように、メインハウジング１ａの外周には、ハウジングラバー９が設けられる。ハウジングラバー９は、メインハウジング１ａの外周に嵌め込まれた円筒状の弾性部材であり、耳との接触を緩和するとともに、ハウジング１０内への水の進入を防止する。

図１７及び図１８に示すように、フロントハウジング１ｂは、円筒状をしたメインハウジング１ａの前方の開口部を塞ぐように配置される。フロントハウジング１ｂは、全体として斜円錐台の形状をしており、周縁の一部が鼓膜側に向かってやや盛り上がっている。

フロントハウジング１ｂの前方には、斜円錐台の頂部から鼓膜側に向かって突出した外耳道挿入部１２が設けられる。外耳道挿入部１２は、フロントハウジング１ｂの一部に設けられた円筒状の形状であり、前方及び後方とも開口し、フロントハウジング１ｂの内外を連通させている。外耳道挿入部１２の内部には、円筒状のケースを備えたドライバ１４が設置される。そのため、外耳道挿入部１２の前方開口部に近接して、ドライバ１４の位置決め部１１が設けられ、ドライバ１４の前端部がこの位置決め部１１に係合することにより、ドライバ１４は外耳道挿入部１２の内側面に固定される。ドライバ１４の後端部は、フロントハウジング１ｂの前端部付近に来るよう配置される。ドライバ１４は、円筒状のケース内に出力信号を生成するための磁気回路、振動板などを備え、適宜の周知構造のものが用いられる。

図１８に示すように、ドライバ１４の後方からリード線４１４が配線される。リード線４１４は、プリント配線基板３に接続される。

本実施例のヘッドセットは、マイクロフォン１８を有する。マイクロフォン１８は、フロントハウジング１ｂ内の外耳道挿入部１２の近傍、すなわちドライバ１４の後方に設けられる。

図１７及び図１８に示すように、マイクロフォン１８は、マイクロフォン用基板１５に実装される。マイクロフォン用基板１５は、ブロック４１６に固定される。ブロック４１６は、マイクロフォン１８とマイクロフォン用基板１５を支持するブロック状の部材である。マイクロフォン用基板１５及びブロック４１６には、マイクロフォン１８に外耳道内の音響信号が到達することができるように開口部１５ａ，１６ａが設けられている。

図１７では図示を省略するが、感圧接着剤１７が、マイクロフォン１８とブロック４１６、ブロック４１６とフロントハウジング１ｂの間にそれぞれ設けられて、両者を固定する。感圧接着剤１７には、第２中空部１６Ａやマイクロフォン用基板１５の開口部１５ａを塞ぐことがないように、開口部１７ａが設けられている。

図１７及び図１９に示すように、外耳道挿入部１２の内面には、外耳道挿入部１２の軸方向に沿って形成された溝である第２中空部１６Ａが設けられる。なお、図１９は、イヤピース取付溝４１２において外耳道挿入部１２を断面にした図である。第２中空部１６Ａは、ドライバ１４の側面との間に形成された角溝型の空間であって、外耳道挿入部１２の前端部からフロントハウジング１ｂに固定されたブロック４１６の開口部１６ａにまで連通している。

図１７及び図１８に示すように、外耳道挿入部１２の外周には、イヤピース１３が固定される。イヤピース１３は、イヤチップ、イヤパッド、イヤキャップとも呼ばれており、例えばシリコーンゴムなどの弾性部材からなる。イヤピース１３は、外耳道挿入部１２の外周に嵌め込まれる円筒部１３ｂの先端に、半球に形成された外耳道壁面への密着部１３ａを有する。図１８及び図１９に示すように、外耳道挿入部１２の外周には、イヤピース取付溝４１２が設けられ、一方、図１７に示すように、イヤピース１３の円筒部１３ｂの内周に嵌合部１３ｃが設けられており、嵌合部１３ｃがイヤピース取付溝４１２に噛み合うことにより、イヤピース１３が外耳道挿入部１２に固定される。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上記の第１、第２の実施の形態では、複数の周波数で変化する計測用信号を同時に出力したときに、２つの系統で取得した信号を加算または減算し、周波数解析を用いて、打ち消される周波数帯域を判別するようにしてもよい。そして、予め類似したシステムにおいて測定またはシミュレートした周波数と温度との対応関係を格納したテーブルまたは数式を用いて、温度への変換を行うようにしてもよい。また、計測用信号として、ホワイトノイズを用いてもよい。

また、ドライバが、外耳道挿入部内に配置されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。外耳道挿入部内に計測用信号を出力できる位置であれば、他の位置にドライバを配置してもよい。

また、計測用信号の周波数として、非可聴帯域を用いてもよい。この場合、ユーザが聴いている音楽等に計測用信号を加算して外耳道内の温度を計測するようにしてもよい。

１０、３１０ハウジング
１２外耳道挿入部
１２Ａ第１中空部
１４ドライバ
１６Ａ第２中空部
１８、２１８Ａ、２１８Ｂマイクロフォン
２０再生部
２２、２２２、３２２演算部
２３出力部
３０再生制御部
３２フィードバック取得部
３４、３３４集音信号取得部
３６、２３６、３３６周波数特定部
３８温度変換部
１００、２００、３００ヘッドセット
２１６Ａ第２中空部
２１６Ｂ第３中空部
２３２第１集音信号取得部
２３４第２集音信号取得部

Claims

使用者の耳に装着される中空のハウジングと、
前記ハウジングの一部分であって、前記ハウジングの外耳道側の部分に設けられた筒状の外耳道挿入部と、
前記ハウジング内部に設けられた信号出力用のドライバと、
前記ドライバから出力された信号が伝播する前記外耳道挿入部内の第１中空部とは異なる中空部であって、前記外耳道挿入部内から延びる第２中空部に伝播する信号を収集するように設けられたマイクロフォンと、
前記ドライバから計測用信号が出力されたときに前記マイクロフォンによって収集された集音信号に基づいて、前記外耳道内の温度を計測する演算部と、
を含むヘッドセット。
前記演算部は、前記ドライバから出力された前記計測用信号と、前記マイクロフォンによって収集された前記集音信号とに基づいて、前記外耳道内の温度を計測する請求項１記載のヘッドセット。
前記マイクロフォンは、前記第２中空部に伝播する信号を収集するように離れた位置に設けられた複数のマイクロフォンであって、
前記演算部は、前記複数のマイクロフォンの各々によって収集された集音信号に基づいて、前記外耳道内の温度を計測する請求項１記載のヘッドセット。
前記マイクロフォンは、前記第２中空部に伝播する信号と、前記第１中空部及び前記第２中空部とは異なる中空部であって、前記外耳道挿入部内から延びる第３中空部に伝播する信号とを収集するように設けられ、
前記演算部は、前記マイクロフォンによって収集された集音信号に基づいて、前記外耳道内の温度を計測する請求項１記載のヘッドセット。
前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、
前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記ドライバから出力された前記計測用信号と、前記マイクロフォンによって収集された集音信号とが同位相又は逆位相に対応する関係となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測する請求項２記載のヘッドセット。
前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、
前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記ドライバから出力された前記計測用信号と、前記マイクロフォンによって収集された集音信号とを加算又は減算したものが最大又は最小となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測する請求項２記載のヘッドセット。
前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、
前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記複数のマイクロフォンの各々によって収集された集音信号が同位相又は逆位相に対応する関係となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測する請求項３記載のヘッドセット。
前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、
前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記複数のマイクロフォンの各々によって収集された集音信号を加算又は減算したものが最大又は最小となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測する請求項３記載のヘッドセット。
前記ドライバは、予め定められた複数の周波数の各々について、前記周波数で変化する前記計測用信号を順次出力し、
前記演算部は、前記複数の周波数のうち、前記マイクロフォンによって収集された集音信号が最大又は最小となる周波数を特定し、前記特定された周波数から、前記周波数と前記温度との予め求められた対応関係を用いて、前記外耳道内の温度を計測する請求項４記載のヘッドセット。