JP6666471B2 - 個人用音響装置のオン／オフヘッド検出 - Google Patents

Description

本開示は、ユーザの耳を基準に個人用音響装置の少なくとも１つのイヤホンの位置を決定することに関する。更に、本開示は、位置の決定に応答して個人用音響装置の動作を制御することに関する。

１つの態様において、個人用音響装置を制御する方法は、バフェッティングイベントが発生したかどうか判定するために、イヤホンのケーシングの外部の環境に音響的に結合するように、個人用音響装置のイヤホンのケーシングの空洞内に配置された内部マイクロフォンによって出力された内部信号、及び、その個人用音響装置上に配置された外部マイクロフォンによって出力された外部信号のうちの少なくとも１つについて第１の分析を行うことを含む。内部信号及び外部信号のうちの少なくとも１つについての第２の分析が、個人用音響装置のユーザの音声イベントが発生したかどうか判定するために行われる。バフェッティングイベントが発生し、個人用音響装置のユーザの音声イベントが発生しなかったとの判定を受けて、内部信号及び外部信号についての第３の分析が行われる。内部信号及び外部信号についての第３の分析に基づいて、個人用音響装置の動作状態が判定される。動作状態は、イヤホンが耳の近傍に位置する第１の状態、及び、イヤホンが耳の近傍から離れているところにある第２の状態を含む。

実施例は、以下の諸機能の１つ以上を含むことができる。
この方法は、個人用音響装置の動作状態の判定が動作状態の変化を示す場合に、個人用音響装置又は個人用音響装置と通信している装置で動作を開始することを含むことができる。動作を開始することが、電力状態を変更すること、能動騒音低減状態を変更すること、及び、個人用音響装置又は個人用音響装置と通信している装置の音声出力状態を変更することのうちの少なくとも１つを含むことができる。

第３の分析を行うことは、イヤホンの動作状態を判定するために分類分析を行うことを含んでもよい。分類分析は次元縮小分析を含んでもよい。この次元縮小分析は、主成分分析、線形判別分析、神経ネットワーク分析、フィッシャー判別分析及び二次判別分析のうちの１つを含んでもよい。

第３の分析を行うことは、複数の周波数範囲に渡って外部信号の内部信号に対する周波数応答の比を算出することを含んでもよい。周波数応答の各比を所定の重みと乗算して複数の重み付け比を生成し、これらを加算して個人用音響装置の動作状態を示す状態値を生成することができる。この状態値を第１の所定のしきい値と比較して、個人用音響装置が第１の状態にあるか又は第２の状態にあるか判定することができる。この状態値を第２の所定のしきい値と比較して、個人用音響装置は、その個人用音響装置がユーザによって装着されイヤホンが耳の近傍から離れたところにある、第３の状態にあるかどうか判定することができる。

この動作状態は、個人用音響装置がユーザによって装着され、イヤホンが耳の近傍から離れたところにある第３の状態を含むことができる。

第１の分析は、第１の周波数範囲における内部信号のパワースペクトル密度、及び第１の周波数範囲における外部信号のパワースペクトル密度のうちの少なくとも１つを、所定のしきい値と比較することを含むことができる。第１の周波数範囲は、約１０Ｈｚ未満の周波数を含むことができる。

第２の分析は、第１の周波数範囲における内部信号のエネルギレベル、及び第１の周波数範囲における外部信号のエネルギレベルのうちの少なくとも１つを、所定のしきい値と比較することを含むことができる。第１の周波数範囲は、約１５０Ｈｚ〜約１．５ＫＨｚに渡る周波数を含むことができる。

別の態様によれば、個人用音響装置は、イヤホン、内部マイクロフォン、外部マイクロフォン及び制御回路を含む。イヤホンはケーシングを有する。内部マイクロフォンは、ケーシングの空洞内に配置され、内部マイクロフォンによって検出された音を表す内部信号を出力する。外部マイクロフォンは、ケーシングの外部環境に音響的に結合されるようにケーシング上に配置される。外部マイクロフォンは、外部マイクロフォンによって検出された音を表す外部信号を出力する。制御回路は、内部信号を受信するために内部マイクロフォンと通信し、外部信号を受信するために外部マイクロフォンと通信する。制御回路は、バフェッティングイベントが発生したかどうか判定するために、内部信号及び外部信号のうちの少なくとも１つについて第１の分析を行い、個人用音響装置のユーザの音声イベントが発生したかどうか判定するために、内部信号及び外部信号のうちの少なくとも１つについて第２の分析を行うように構成されている。制御回路は、バフェッティングイベントが発生し、個人用音響装置のユーザの音声イベントは発生しなかったという判定に応答して、内部信号及び外部信号について第３の分析を行うように、更に構成されている。第３の分析は、個人用音響装置の動作状態を判定するために行われる。動作状態は、イヤホンが耳の近傍に位置する第１の状態、及び、イヤホンが耳の近傍から離れているところにある第２の状態を含む。

実施例は、以下の諸機能の１つ以上を含むことができる。
制御回路は、デジタル信号プロセッサを含むことができる。

個人用音響装置は、制御回路と通信する電源を含むことができ、制御回路は、イヤホンの動作状態の判定がイヤホンの動作状態における変化を示す場合、個人用音響装置の電力状態を変更するように、更に構成することができる。制御回路は、個人用音響装置の動作状態が第２の状態であると判定されたことに応答して、電源によって供給される電力を減少させるように構成することができる。制御回路は、個人用音響装置の動作状態が第２の状態から第１の状態に変化したとの判定に応答して、電源によって供給される電力を増加させるように構成することができる。

内部マイクロフォンは、音響ノイズ低減回路中のフィードバックマイクロフォンとすることができる。外部マイクロフォンは、音響ノイズ低減回路中のフィードフォワードマイクロフォンとすることができる。

制御回路は、イヤホンのケーシング内に配置することができる。個人用音響装置は、イヤホンから分離され、制御回路がハウジング内に配置されたハウジングを含むことができる。

制御回路は、個人用音響装置の動作状態が第１及び第２の動作状態の間で変化したとの判定に応答して、音響ノイズ低減動作を変更するように構成されてもよい。

個人用音響装置は、制御回路と通信する装置を更に含むことができ、制御回路は、個人用音響装置の動作状態が第１及び第２の動作状態の間で変化したとの判定に応答して、装置の動作を制御するように構成される。

本発明の概念の実施例の上記及び更なる利点は、添付の図面と共に下記の記述を参照することによって一層よく理解できであろう。様々な図において同一の数字は同一の構造的要素及び機能を示す。図面は必ずしもスケーリングされておらず、むしろ、機能及び実施形態の原理を説明することに重点が置かれている。
少なくとも１つのイヤホンの位置に応じて、オンヘッド又はオフヘッド動作状態を判定することができる個人用音響装置の一例のブロック図である。 イヤホンの動作状態をどのように判定するかの一例を示す機能ブロック図である。 個人用音響装置を制御する方法の一例を表すフローチャートである。

電子的に提供される音声（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ＣＤプレーヤ、ラジオ又はＭＰ３プレーヤといった音源からの音声）を聴取する人も、所与の環境において望ましくない音又は場合によっては有害な音から単に音響的に隔離しようとする人も、双方向通信を行う人も、こうした機能を実施するために個人用音響機器（すなわち、ユーザの耳のうちの少なくとも片方の耳の中、耳の上又は耳の周囲に配置されるように構成された装置）を使用することがありふれたことになった。電子的に提供される音声を聴取するために、個人用音響装置のヘッドホン又はヘッドセット形式を使用する人にとって、少なくとも２つの音声チャネル（例えば、左チャネル及び右チャネルを有するステレオ音声）で提供される音声が、別個のイヤホンを使用してそれぞれの耳へ分離して音響的に出力されることは普通のことである。更に、デジタル信号処理（digital signal processing、ＤＳＰ）技術における進歩により、多数の音声チャネルを含む様々な形式のサラウンドサウンドを有するこうした音声を提供することが可能になった。望ましくない音又は場合によっては有害な音から単に音響的に隔離しようとする人にとって、吸音材料及び／又は音反射材料に基づく受動ノイズ低減（passive noise reduction、ＰＮＲ）技術に加えて、抗ノイズ音の音響出力に基づくアクティブノイズ低減（active noise reduction、ＡＮＲ）技術を使用することにより、音響隔離が達成されることが普通のこととなった。更に、ＡＮＲを、ヘッドホン、ヘッドセット、イヤホン、イヤバッド及び無線ヘッドセット（「イヤセット」としても知られる）内の他の音声機能と結びつけることが普通である。

これらの進歩にもかかわらず、多くの個人用音響装置に関するユーザの安全性及び使用の容易さの問題が、解決されずに残っている。より具体的には、ユーザが個人用音響装置を片方若しくは両方の耳の中、上又はその周囲に位置決めし又はそこから取り外す際に、通常操作される個人用音響装置に装着され又は接続された調節装置（例えば、電源スイッチ）は、不必要なほど扱いにくいものが多い。調節装置のこの扱いにくいといった性質は、調節装置の物理的サイズを最小化することにより、こうした装置のサイズ及び重さを最小化する必要性から生じていることが多い。また、個人用音響装置が相互作用する他の装置の調節装置は、その個人用音響装置及び／又はユーザに対して不便なように配置されていることが多い。更に、こうした調節装置が、何らかの方法で個人用音響装置であろうと又はその個人用音響装置が相互作用する別の装置であろう、それらによって担持されようとにかかわらず、ユーザが、音響装置を片方若しくは両方の耳の中、上若しくはその周囲に位置決めし又はそこから取り外すときに、これらの調節装置の操作を忘れることはよくあることである。

安全性及び／又は使いやすさの向上は、ユーザの耳に対する個人用音響装置のイヤホンの位置決めを決定するための自動化能力を提供することにより実現することができる。ユーザの耳の中、上若しくは周囲、又はユーザの耳の近傍へのイヤホンの位置決めは、「オンヘッド」動作状態として以下で参照することができる。反対に、ユーザの耳から離れた又はユーザの耳の近傍にないようなイヤホンの位置決めは、「オフヘッド」動作状態として以下で参照することができる。

オンヘッド又はオフヘッド状態にあるというような、イヤホンの動作状態を判定するための種々の方法が開発されてきた。オンヘッドからオフヘッド又はオフヘッドからオンヘッドへの動作状態の変更の知識は、様々な用途に適用することができる。例えば、個人用音響装置のイヤホンのうちの少なくとも１つが、ユーザの耳から取り外されてオフヘッドになったと判定したときには、この装置に供給される電力を低減又は停止することができる。こうした方法で実行される電力制御により、装置に給電するのに使用される１つ以上のバッテリの充電間隔が長くなり、バッテリ寿命を延ばすことができる。任意選択で、１つ以上のイヤホンがユーザの耳に復帰したとの判定を利用して、装置に供給される電力を再開又は増加させることができる。

図１は、２つのイヤホン１２Ａ及び１２Ｂを有する個人用音響装置１０の一実施例のブロック図であり、各イヤホンはユーザの耳に向けて音を伝えるように構成されている。「Ａ」又は「Ｂ」と付けられた参照番号は、イヤホン１２のうちの特定の１つ（例えば、左イヤホン１２Ａ及び右イヤホン１２Ｂ）と，確認された機能が一致していることを示す。各イヤホン１２は、少なくとも１つの内部マイクロフォン１８が内部に配置される空洞１６を画定するケーシング１４を含む。ケーシング１６に取り付けられたイヤカップリング２０（例えば、イヤチップ又はイヤクッション）が、空洞１６への開口部を囲んでいる。通路２２が、イヤカップリング２０を貫通して形成され、開口部で空洞１６に連通する。いくつかの実施形態において、ほぼ音響的に透明なスクリーン又はグリル（図示せず）が、内部マイクロフォン１８を見えにくくさせ又は内部マイクロフォン１８の損傷を防止するために、通路２２内又はその近傍に設けられている。外部マイクロフォン２４が、ケーシングの外部の環境への音響結合を可能にする方法でケーシング上に配置されている。いくつかの実施態様において、内部マイクロフォン１８はフィードバックマイクロフォンであり、外部マイクロフォン２４はフィードフォワードマイクロフォンである。

各イヤホン１２は、内部マイクロフォン１８及び外部マイクロフォン２４と通信するＡＮＲ回路２６を含む。ＡＮＲ回路２６は、内部マイクロフォン１８が生成した内部信号及び外部マイクロフォン２４が生成した外部信号を受信し、対応するイヤホン１２に対してＡＮＲ処理を行う。このプロセスは、空洞１６内に配置された電気音響変換器（例えばスピーカ）２８に信号を供給して、イヤホン１２の外部にある１つ以上の音響ノイズ源からの音を低減させ、又はその音がユーザに聞こえないように実質的に防止する雑音防止音響信号を生成することを含む。

制御回路３０は、各イヤホン１２の内部及び外部のマイクロフォン１８、２４と通信し、内部信号及び外部信号を受信する。ある実施例において、制御回路３０は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を有するマイクロフォンコントローラ又はプロセッサを含み、マイクロフォン１８、２４からの内部及び外部信号は、アナログ／デジタル変換器によってデジタル形式に変換される。制御回路３０は、受信した内部及び外部信号に応答して、個人用音響装置１０の様々な機能を制御することを含む、様々な目的で使用することができる１つ以上の信号を生成する。図に示すように、制御回路３０は、装置１０のための電源３２を制御するために使用される信号を生成する。制御回路３０及び電源３２は、イヤホン１２の一方若しくは両方にあってもよく、又はイヤホン１２と通信する別の筐体にあってもよい。

イヤホン１２が頭部に位置すると、イヤカップリング２０が耳の部分及び／又は耳に隣接するユーザの頭部部分に係合し、通路２２は耳の外耳道の入口に対向するように位置決めされる。その結果、空洞１６及び通路２２が外耳道に音響的に結合される。イヤカップリング２０と、耳の部分及び／又はイヤカップリング２０が係合するユーザの頭部との間に、少なくともある程度の音響シールが形成される。この音響シールは、現在音響結合された空洞１６、通路２２及び外耳道を、ケーシング１４及びユーザの頭部の外部環境から少なくとも部分的に音響分離する。これにより、ケーシング１４、イヤカップリング２０、並びに耳及び／又はユーザの頭部の一部が協働して、ある程度のＰＮＲを提供することができる。これにより、外部の音響雑音源から放射される音は、空洞１６、通路２２及び外耳道に至る前に少なくともある程度減衰される。

イヤホン１２をオフヘッドとなるようにユーザの耳から外し、イヤカップリング２０がその耳及び／又はユーザの頭部の一部によって係合しなくなると、空洞１６及び通路２２の両方が、ケーシング１４の外部環境に音響的に結合される。これによりイヤホン１２の能力を低下させてＰＮＲを提供し、その結果、外部の音響雑音源から放射される音が、ほとんど減衰せずに空洞１６及び通路２２に到達することができる。空洞１６の凹状特質により、音響雑音源からの空洞１６に入ってくる音に対して、少なくともある程度の減衰（１つ以上の周波数範囲において）を提供し続けることができるが、その減衰の程度は、イヤホン１２が頭部に適切に位置決めされているときよりも依然として少ない。

イヤホン１２がオンヘッドとオフヘッドの間で動作状態を変化させるので、内部マイクロフォン１８が、音響雑音源から伝播する音を検出するのに伴って、空洞１６内の内部マイクロフォン１８からの内部信号は得られる減衰量差を示す。更に、外部マイクロフォン２４は、内部マイクロフォン１８によって経験され減衰の変化なしに音響雑音源からの同じ音を検出することができる。このため、外部マイクロフォン２４は、動作状態の変化によって実質的に変化しない同じ音を表す基準信号を提供することができる。

制御回路３０は、内部及び外部の信号を受信し、１つ以上の技術を使用して、イヤホン１２がオンヘッド又はオフヘッド動作状態にあるかどうかを判定するために、少なくともこれらの信号間の差を検査する。イヤホン１２の動作状態を判定することにより、制御回路３０は、動作状態の変化が発生したかどうかを更に判定することができるようになる。イヤホン１２の動作状態の変化が発生したとの判定に応答して、制御回路３０は様々な行動を取ることができる。例えば、片方のイヤホン１２（又は両方のイヤホン１２）がオフヘッドであるとの判定に基づいて、個人用音響装置１０に供給される電力を低減してもよい。別の実施例において、少なくとも片方のイヤホン１２がオンヘッドになったとの判定に応答して、装置１０がフルパワーに戻ることもできる。イヤホン１２の動作状態の変化が発生したとの判定に応答して、個人用音響装置１０の他の態様を変更又は制御することができる。例えば限定なく、ＡＮＲ機能をイネーブル又はディスエーブルしてもよく、音声を一時停止又は再生してもよく、着用者への通知を変更してもよく、個人用音響装置と通信している装置を制御してもよい。位置の変化の検出に応答して、システムによって行うことができる動作モードの他の例は、米国Ａｐｐに記述されている。１５／０８８，０２０号は、その開示は参照としてその全体が本明細書に組み込まれている。

内部及び／又は外部信号を分析して、ＡＮＲ機能を有する個人用音響装置の動作状態を判定するためのある方法が、例えば、米国特許第８，２３８，５６７号「個人用音響装置位置判定」、及び、米国特許第８，６９９，７１９号「個人用音響装置位置判定」に記載されており、その開示は参照としてその全体が本明細書に組み込まれている。これらの方法は、単一のイヤホンを有する個人用音響装置、又は図１に示すように２つのイヤホンを有する個人用音響装置に適用できる。内部マイクロフォン１８は通常、ＡＮＲフィードバック回路で使用され、外部の音響環境に露出する外部マイクロフォン２４は通常、ＡＮＲフィードフォワード回路で使用される。これらの方法は、動作状態は、空洞１６がユーザの外耳道に音響的に結合している第１の状態（オンヘッド）、及び空洞１６が外耳道に音響的に結合していない第２の状態（オフヘッド）のうちの少なくとも１つの状態にあることを判定する。

動作状態を判定する際にエラーが発生する可能性がある。例えば、イヤホンがユーザの耳から外された、又はユーザの耳に戻されたとの誤った判定は、内側及び外側マイクロフォン１８、２４によって生成された信号の分析に起因することがある。この誤判定は、ユーザの発話による振動の骨伝導に起因する音響的外乱による場合がある。同様に、大きな外部騒音が誤判定につながることがある。これらの誤判定は、個人用音響装置の電力状態の望ましくない変化、及び／又はこの装置の動作モードの変化を導くことがある。例として、動作モードは、音声再生、通信モード及びＡＮＲモードを含むことができ、各モードは必ずしも相互に排他的ではない。電源状態及び／又は動作モードの変更は、ユーザにとっては迷惑で不便となる場合がある。

以下の様々な例では、個人用音響装置のイヤホンがオンヘッド又はオフヘッドにあるかどうかの判定は、バフェッティングイベントが発生し、ユーザの音声イベント（例えば、発話）が発生していないと判定された場合にのみ行われる。これにより、イヤホンの動作状態を判定する工程は、連続的には行われない。このようにして、イヤホンの動作状態に関する誤判定の機会が実質的に減少し、装置の電力状態及び／又は動作モードの望ましくない変化が対応して低減される。

本明細書で使用する場合、バフェッティングイベントとは、イヤホンの物理的振動を引き起こすイベントであり、イヤホンが耳の中、上又は耳の周囲にある間に、イヤホンの内部に低周波音響パルス（すなわち圧力スパイク）をもたらす。音響パルスは通常、約１０Ｈｚ未満の周波数のエネルギを有し、内部マイクロフォンで検出可能であるが、外部マイクロフォンでは検出できない。この音響パルスの検出は、イヤホンの動作状態を判定するのに有用である。というのは、バフェッティングイベントは通常、着／脱イベント（すなわちユーザが個人用音響装置をかけたり外したりするとき）中に発生するからである。しかし、音響パルスは、爆発又はドアのバタンという音などの大きな外部の騒音によっても生成することができる。また、ユーザの音声による振動は身体を通して伝導し（例えば、骨伝導）、それによりイヤホンが振動してバフェッティングイベントを経験することがある。このように、バフェッティングイベントは、必ずしもイヤホンの動作状態の変化の結果であるとは限らない。

本明細書で使用する場合、音声イベントは、ユーザの発話が検出されたことを意味する。一実施例において、音声イベントの判定は、約１５０Ｈｚ〜約１．５ＫＨｚの周波数の範囲のスペクトルエネルギ密度に基づくことができる。他の実施例において、周波数範囲は数ＫＨｚを超える、より大きな周波数まで延びてもよい。音声イベントは、内部マイクロフォン、外部マイクロフォン、又はこれらの組み合わせによって検出することができる。

図２は、イヤホンの動作状態について判定（すなわち、決定）がどのようになされるかを示す機能ブロック図である。例えば、イヤホンは、図１に示す個人用音響装置１０中のイヤホン１２のうちの１つとすることができる。フィードバック（内部）マイクロフォン４０及びフィードフォワード（外部）マイクロフォン４２は、それぞれ内部信号及び外部信号を生成し、これらは分類分析を行う判定分類モジュール４４に提供される。内部信号はまた、バフェッティングモジュール４６及び音声活動検出（ＶＡＤ）モジュール４８に提供される。幾つかの実施例（図示せず）において、ＶＡＤモジュール４８に外部信号を提供してもよい。バフェッティングモジュール４６が、バフェッティングイベントが発生したと判定した場合、バフェッティングフラグ５０がアサートされる。ＶＡＤモジュール４８が、音声イベントが発生したと判定した場合、ＶＡＤフラグ５２がディスエーブルされ、そうでない場合にはＶＡＤモジュール４８がＶＡＤフラグ５２をアサートする。バフェッティングモジュール４６及びＶＡＤモジュール４８は、それぞれ判定分類分析を変調可能であるが、判定分類モジュール４４は、バッフェティングフラグ５０及びＶＡＤフラグ５２の両方が同時にアサートされた場合にのみ、すなわち、バフェッティングイベントが判定され、発話イベントが判定されなかった場合にのみ、分類分析の実行を開始する。次いで、分類分析は、バッフェティングフラグ５０及びＶＡＤフラグ５２の両方が最初に同時にアサートされてイヤホンの動作状態について判定するようになった後に、内部及び外部信号を所定の時間（例えば、５秒）のみ検査する。分類分析は、周波数領域で利用可能な狭帯域サンプリング（例えば４ＫＨｚ分解能）を利用することができる。分類分析結果は、バッフェティングフラグ５０及びＶＡＤフラグ５２の両方が同時にアサートされる次回まで維持される。分析用の限定された継続時間ウィンドウにより、分類分析がより長く、又は連続的なモードで動作することが許容されている場合に、他の方法で生じる可能性のある状態の変化を誤って判定することを防止する。ウィンドウによりまた、バッテリ及び計算パワーの低減が可能となる。

判定分類モジュール４４、バフェッティングモジュール４６、及びＶＡＤのモジュール４８は、例えば図１の制御回路３０に実装することができる。制御回路３０は、モジュール４４、４６及び４８、の機能性を可能にする１つ以上のプロセッサ及び／又はマイクロコントローラを含むことができる。

図３は、個人用音響装置を制御する方法１００の一実施例のフローチャート表現である。方法１００によれば、個人用音響装置に配置された内部マイクロフォンによって出力された内部信号、及び外部マイクロフォンによって出力された外部信号のうちの少なくとも１つの第１の分析が、バフェッティングイベントが発生したかどうか判定するために行われる（１１０）。例えば、第１の分析は、ある周波数範囲（例えば、約１０Ｈｚ未満の周波数）における内部信号のエネルギレベル及び／又はパワースペクトル密度、並びに、その周波数範囲における外部信号のエネルギレベル及び／又はパワースペクトル密度のうちの少なくとも一方を、所定のしきい値と比較することを含むことができる。内部信号及び外部信号のうちの少なくとも１つの第２の分析が、その装置のユーザの音声イベントが発生したかどうか判定するために行われる（１２０）。例えば、第２の分析は、ある周波数範囲（例えば、約１５０Ｈｚ〜１．５ＫＨｚ）における内部信号のエネルギレベル及び／又はパワースペクトル密度、並びに、その周波数範囲における外部信号のエネルギレベル及び／又はパワースペクトル密度のうちの少なくとも一方を、所定のしきい値と比較することを含むことができる。

バフェッティングイベントは発生し、音声イベントは発生していないと判定された場合には、個人用音響装置の動作状態を判定するために、内部及び外部信号に対して第３の分析を行う（１３０）。動作状態は、イヤホンが耳の中、上又は周囲に配置されている第１の状態（オンヘッド）、及びイヤホンが耳から離れている第２の状態のうちの一方となる。装置の動作状態の判定が動作状態の変化を示す場合、個人音響装置の動作を開始することができる（１４０）。一例として、装置の動作を開始する例としては、電力状態を変更すること、ＡＮＲ状態を変更すること、及び、装置又は個人用音響装置と通信する別の装置の音声出力状態を変更することなどが挙げられる。一実施形態において、装置のための２つのアクティブ電力モードがある。第１の電力モードにより音楽再生及び／又はＡＮＲが可能となるが、ここではかなりの電力が装置によって消費される。第２の電力モードは低電力モード（例えば、第１の電力モードの１０％）であり、ここではバフェッティングイベント及び音声イベントを判定する能力が維持される。この実施形態において、動作状態の変化を利用して第１の電力状態と第２の電力状態を変更することができる。

上記の様々な実施例において、単一のイヤホンの動作状態の判定について説明してきた。しかし、個人用音響装置の２つのイヤホンのそれぞれの動作状態の判定を行うことができ、行われた２つの判定結果を、個人用音響装置を制御するために使用できるということが理解されよう。例えば、動作状態の変化が片方のイヤホンだけに発生したと判定された場合、動作状態の変化が両方のイヤホンに発生したとの判定に基づいて開始される動作とは異なる、装置の動作を開始することができる。

イヤホンがどの動作状態にあるか、すなわち個人用音響装置のイヤホンがオンヘッド又はオフヘッドのいずれであるかの判定は、図１に示す制御回路３０で実行することができるいくつかの判定スキームのいずれかに基づくことができる。この判定を支援するために、次元縮小アルゴリズムを実行することができる。当技術分野で知られているように、教師あり学習アルゴリズムは、ラベルありデータセットで訓練することができ、多数の周波数ビンにおける内側及び外側信号の電力密度及び／又は周波数応答の比に従って、内側及び外側信号からのデータを使用することができる。各周波数ビンに対する重み係数を学習して、状態間の分離を改善又は最大化し、重み付き比の和を計算して、装置の動作状態を示す状態値を生成することができる。状態値を所定のしきい値と比較して、動作状態がオンヘッドであるかオフヘッドであるか判定（すなわち、決定する）することができる。

一例として、主成分分析（principal component analysis ＰＣＡ）で分類を実行することができる。あるいは、線形判別分析（linear discriminant analysis ＬＤＡ）を使用することができる。フィッシャー判別分析、二次判別分析（quadratic discriminant analysis ＱＤＡ）又は神経ネットワークなどの、当技術分野で知られた他の分類アルゴリズムを使用することができる。

いくつかの実施例において、実データセットを使用する教師あり学習を使用して、３つ以上の動作状態を判定することができる。例えば、動作状態は、個人用音響装置のイヤホンがオンヘッドである第１の状態と、イヤホンがオフヘッドでありユーザが着用していない第２の状態と、イヤホンがオフヘッドであるがユーザの身体に着用（「身に着けておく」）又はその周囲にある第３の状態とを含むことができる。

いくつかの実装形態を説明してきた。それにもかかわらず、先の記述は、請求項の範囲によって定義されている本発明の概念の範囲を説明しようとするものであり、それらを制限しようとするものではないことが理解されよう。他の実施例は下記の特許請求の範囲内にある。

１０ 装置
１２ イヤホン
１４ ケーシング
１６ 空洞
１８ マイクロフォン
２０ イヤカップリング
２２ 通路
２４ マイクロフォン
２６ 回路
２８ 電気音響変換器
３０ 制御回路
３２ 電源
４０ フィードバック（内部）マイクロフォン
４２ フィードフォワード（外部）マイクロフォン
４４ 判定分類モジュール
４６ バフェッティングモジュール
４８ 音声活動検出（ＶＡＤ）モジュール

Claims (26)

1. バフェッティングイベントが発生したかどうか判定するために、イヤホンのケーシングの外部の環境に音響的に結合するように、個人用音響装置のイヤホンのケーシングの空洞内に配置された内部マイクロフォンによって出力された内部信号、及び、前記個人用音響装置上に配置された外部マイクロフォンによって出力された外部信号のうちの少なくとも１つについて第１の分析を行うことと、
   前記個人用音響装置のユーザの音声イベントが発生したかどうか判定するために、前記内部信号及び前記外部信号のうちの少なくとも１つについて第２の分析を行うことと、
   バフェッティングイベントが発生し、前記個人用音響装置のユーザの音声イベントが発生しなかったとの判定を受けて、前記内部信号及び前記外部信号について第３の分析を行うことと、
   前記内部信号及び前記外部信号についての第３の分析に基づいて、前記個人用音響装置の動作状態を判定することであって、前記動作状態は、前記イヤホンが耳の近傍に位置する第１の状態、及び、前記イヤホンが耳の近傍から離れているところにある第２の状態を含む、判定することとを含む、個人用音響装置を制御する方法。
2. 前記個人用音響装置の動作状態の判定が動作状態の変化を示す場合に、前記個人用音響装置又は前記個人用音響装置と通信している装置で、動作を開始することを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記動作を開始することが、電力状態を変更すること、能動騒音低減状態を変更すること、及び、前記個人用音響装置又は前記個人用音響装置と通信している装置の音声出力状態を変更することのうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
4. 第３の分析を行うことが、前記イヤホンの動作状態を判定するために分類分析を行うことを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記分類分析が次元縮小分析を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記次元縮小分析が、主成分分析、線形判別分析、神経ネットワーク分析、フィッシャー判別分析及び二次判別分析のうちの１つを含む、請求項５に記載の方法。
7. 第３の分析を行うことが、複数の周波数範囲に渡って前記外部信号の前記内部信号に対する周波数応答の比を算出することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 第３の分析を行うことが、周波数応答の各比を所定の重みと乗算して複数の重み付け比を生成し、前記重み付け比を加算して前記個人用音響装置の前記動作状態を示す状態値を生成することを更に含む、請求項７に記載の方法。
9. 第３の分析を行うことが、前記状態値を第１の所定のしきい値と比較して、前記個人用音響装置が第１の状態にあるか又は第２の状態にあるか判定することを更に含む、請求項８に記載の方法。
10. 第３の分析を行うことが、前記状態値を第２の所定のしきい値と比較して、前記個人用音響装置が、前記個人用音響装置は前記ユーザによって装着され前記イヤホンは耳の近傍から離れたところにある、第３の状態にあるかどうか判定することを更に含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記動作状態が、前記個人用音響装置はユーザによって装着され、前記イヤホンは耳の近傍から離れたところにある第３の状態を更に含む、請求項１に記載の方法。
12. 第１の分析が、第１の周波数範囲における前記内部信号のパワースペクトル密度、及び第１の周波数範囲における前記外部信号のパワースペクトル密度のうちの少なくとも１つを、所定のしきい値と比較することを含む、請求項１に記載の方法。
13. 第１の周波数範囲が、約１０Ｈｚ未満の周波数を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 第２の分析が、第１の周波数範囲における前記内部信号のエネルギレベル、及び第１の周波数範囲における前記外部信号のエネルギレベルのうちの少なくとも１つを、所定のしきい値と比較することを含む、請求項１に記載の方法。
15. 第１の周波数範囲が、約１５０Ｈｚ〜約１．５ＫＨｚに渡る周波数を含む、請求項１４に記載の方法。
16. ケーシングを有するイヤホンと、
    前記ケーシングの空洞内に配置され、内部マイクロフォンによって検出された音を表す内部信号を出力する内部マイクロフォンと、
    前記ケーシングの外部環境に音響的に結合されるように前記ケーシング上に配置され、外部マイクロフォンによって検出された音を表す外部信号を出力する外部マイクロフォンと、
    前記内部信号を受信するために前記内部マイクロフォンと通信し、前記外部信号を受信するために前記外部マイクロフォンと通信する制御回路であって、前記制御回路が、
    バフェッティングイベントが発生したかどうか判定するために、前記内部信号及び前記外部信号のうちの少なくとも１つについて第１の分析を行い、
    個人用音響装置のユーザの音声イベントが発生したかどうか判定するために、前記内部信号及び前記外部信号のうちの少なくとも１つについて第２の分析を行い、
    バフェッティングイベントが発生し、前記個人用音響装置のユーザの音声イベントは発生しなかったという判定に応答して、前記個人用音響装置の動作状態を判定するために、前記内部信号及び前記外部信号について第３の分析を行い、前記動作状態は、前記イヤホンが耳の近傍に位置する第１の状態、及び、前記イヤホンが耳の近傍から離れているところにある第２の状態を含む、ように構成されている制御回路とを備える個人用音響装置。
17. 前記制御回路がデジタル信号プロセッサを備える、請求項１６に記載の個人用音響装置。
18. 前記制御回路と通信する電源を更に備え、前記制御回路は、前記イヤホンの動作状態の判定が前記イヤホンの動作状態における変化を示す場合、前記個人用音響装置の電力状態を変更するように更に構成されている、請求項１６に記載の個人用音響装置。
19. 前記制御回路が、前記個人用音響装置の動作状態が第２の状態であるとの判定に応答して、前記電源によって供給される電力を減少させるように構成されている、請求項１８に記載の個人用音響装置。
20. 制御回路が、前記個人用音響装置の動作状態が第２の状態から第１の状態に変化したとの判定に応答して、前記電源によって供給される電力を増加させるように構成されている、請求項１８に記載の個人用音響装置。
21. 前記内部マイクロフォンが、音響ノイズ低減回路中のフィードバックマイクロフォンである、請求項１６に記載の個人用音響装置。
22. 前記外部マイクロフォンが、音響ノイズ低減回路中のフィードフォワードマイクロフォンである、請求項１６に記載の個人用音響装置。
23. 前記制御回路が、前記イヤホンの前記ケーシング内に配置されている、請求項１６に記載の個人用音響装置。
24. 前記イヤホンから分離され、前記制御回路がハウジング内に配置されたハウジングを更に備えている、請求項１６に記載の個人用音響装置。
25. 前記制御回路が、前記個人用音響装置の動作状態が第１及び第２の動作状態の間で変化したとの判定に応答して、音響ノイズ低減動作を変更するように構成されている、請求項１６に記載の個人用音響装置。
26. 前記制御回路と通信する装置を更に備え、前記制御回路が、前記個人用音響装置の動作状態が第１及び第２の動作状態の間で変化したとの判定に応答して、前記装置の動作を制御するように構成されている、請求項１６に記載の個人用音響装置。

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