JP6668766B2

JP6668766B2 - 音声信号処理装置

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Publication number: JP6668766B2
Application number: JP2016004878A
Authority: JP
Inventors: 旭　保彦; 保彦旭
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: JP2017125937A

Description

この発明は、雑音の影響を受けにくくして必要な音声を聞くことができる音声信号処理装置に関する。

従来、外部からの雑音の影響を受けにくいイヤホンとしてカナル型イヤホンが知られている。カナル型イヤホンは、外耳道を塞いでほぼ完全に密閉するイヤーピースを備えている。そのため、カナル型イヤホンを使用すると外部からの雑音の影響を受けにくい状態で音楽等を聴くことができる。その一方で、カナル型イヤホンは、外部の必要な音声も遮断してしまう。例えば、カナル型イヤホンを着けた状態で人から話し掛けられた場合、その人の声を聞き取とれないことがある。

特許文献１に開示されているカナル型イヤホンでは、イヤーピースに外耳道内部の空間と外部の空間とを繋ぐ貫通孔が設けられている。外部の音声は、貫通孔を通して外耳道内に導入される。そのため、カナル型イヤホンを着けた状態でも、人の声などの必要な音声を聞き取ることが可能である。

しかしながら、イヤーピースに設けた貫通孔からは、必要な音声とともに雑音も外耳道内に導入される。そのため、カナル型イヤホンから放音される音楽等は、雑音の影響を受けてしまう。また、雑音が大きくなると、貫通孔から導入される雑音も大きくなり、外部からの必要な音声を聞き取りにくくなる。さらに、雑音の中で音楽を聴きながら会話をするような場合、これらの音が重なって、音楽と人の声の両方が聞き取りにくくなる。

特開２０１２‐２４４３５０号公報

上述のように、従来のカナル型イヤホンは、雑音の中では必要な音声が聞き取りにくくなる場合があった。このため、雑音の影響を受けにくくして必要な音声を聞くことが可能な音声信号処理装置が望まれていた。

一方、雑音の影響を受けにくい音声信号処理装置として骨伝導イヤホンが知られている。骨伝導イヤホンは圧電素子などの振動子を備え、この振動子を耳の前後など聴覚器官に近い側頭骨に当接させることで頭骨を振動させ、骨の振動を介して聴覚器官に音響を伝達するタイプのイヤホンである。

しかし、骨伝導イヤホンは、音質が必ずしも良くなく、駆動にパワーが必要であるなどの欠点があり、音楽などのオーディオソースを聴く場合には、やはりカナル型イヤホンなどのスピーカ内蔵のイヤホンが好まれる。そうすると、カナル型イヤホンと骨伝導イヤホンを併用することも考えられるが、使用者がそのような複数のイヤホンを別々に装着するのは面倒であった。

この発明は、雑音の影響を受けにくくして必要な音声を聞くことができる音声信号処理装置を提供することを課題とする。

本発明の音声信号処理装置は、外部音を収音し収音信号を出力するマイクと、収音信号からノイズを除去して目的の音声信号のみを抽出する第１信号処理部と、使用者の外耳道に導入され前記外部音を抑制する遮音部と、遮音部で抑制されずに外耳道に透過した透過音をキャンセルするためのキャンセル信号を収音信号から生成する第２信号処理部と、キャンセル信号および音声信号を出力する出力部と、を備え、出力部は、遮音部を兼ねたイヤホンおよび骨伝導スピーカを含んでおり、キャンセル信号および音声信号の少なくとも一方を前記骨伝導スピーカから出力する。

キャンセル信号は、イヤホンから出力され、目的の音声信号は、骨伝導スピーカから出力されてもよい。

第１の信号処理部は、目的の音声信号の出力を停止可能であってもよい。

ソース音入力部またはソース音再生部をさらに備え、ソース音入力部から入力されたソース音信号、または、ソース音再生部によって再生されたソース音信号がイヤホンまたは骨伝導スピーカにさらに入力されるようにしてもよい。

この発明によれば、雑音の影響を受けにくくして必要な音声を聞くことができる。

この発明が適用される実施形態１にかかる音声信号処理装置の外観図である。音声信号処理装置の機能を示す模式図である。イヤホンユニットの斜視図である。イヤホンユニットを左耳に装着した状態を示す人体頭部の左側面図である。音声信号処理装置の構成を示す図である。実施形態２にかかるイヤホンユニットの斜視図である。イヤホンユニットを左耳に装着した状態を示す人体頭部の左側面図である。実施形態２にかかる音声信号処理装置の構成を示す図である。実施形態３にかかるイヤホンユニットの斜視図である。イヤホンユニットを左耳に装着した状態を示す人体頭部の左側面図である。

［実施形態１］
図１は、この発明が適用される実施形態１にかかる音声信号処理装置１００の外観図である。音声信号処理装置１００は、信号処理ユニット１１、オーディオケーブル１２、イヤホンユニット１３Ｌ，１３Ｒを有している。

信号処理ユニット１１は、マイク２１および入力部２５を有している。マイク２１は、周囲の音（外部音）を取得し、収音信号を出力する。収音信号は、信号処理ユニット１１で音声処理が行われ、イヤホンユニット１３Ｌ，１３Ｒから出力される。

入力部２５は、オーディオプレーヤ等からソース音（オーディオ信号）を入力する。入力部２５に入力される信号はデジタル信号およびアナログ信号のどちらでもよく、入力部２５は、たとえばオーディオジャックやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部などを有している。入力部２５から入力されたオーディオ信号は、信号処理ユニット１１で音声処理が行われ、イヤホンユニット１３Ｌ，１３Ｒから出力される。

ここで、音声信号処理装置１００の機能について説明する。図２は、音声信号処理装置１００の機能を示す模式図である。図２に示すように、図１のイヤホンユニット１３Ｌ，１３Ｒは、使用者の外耳道を塞ぐ耳栓および音質の良いマグネチックイヤホンを兼ねたカナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒ、および、ノイズ環境下でも音を聴覚器官に伝達できる骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒを備えている。信号処理ユニット１１は、図２に示すように、マイク２１で収音された外部音５００からノイズキャンセル２３Ａを経て抽出された外部目的音５０２、および、入力部２５（図５参照）から入力されたソース音５１０をそれぞれカナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒ、および、骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒから出力する。また、カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒのイヤーピース１４３（図３参照）は、外部音５００が外耳道に進入することを防止する耳栓の機能を有するが、完全に外部音５００を遮断することはできず、透過音５０１が外耳道内に伝達する。そこで、信号処理ユニット１１では、マイク２１で収音した外部音５００から透過音５０１をキャンセルするキャンセル音声５０３を生成し、カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒからこれを放音することで、外耳道内で透過音５０１をキャンセルしている。

図１において、オーディオケーブル１２は、信号処理ユニット１１とイヤホンユニット１３Ｌ，１３Ｒを接続するケーブルである。オーディオケーブル１２は、左チャンネル用ケーブル１２Ｌおよび右チャンネル用ケーブル１２Ｒが並列に配置されている。オーディオケーブル１２は、分岐部１２３で左チャンネル用ケーブル１２Ｌと右チャンネル用ケーブル１２Ｒに分岐している。左チャンネル用ケーブル１２Ｌは、第１左モノラルケーブル１２１Ｌおよび第２左モノラルケーブル１２２Ｌを有している（図５参照）。右チャンネル用ケーブル１２Ｒは、第１右モノラルケーブル１２１Ｒおよび第２右モノラルケーブル１２２Ｒを有している（図５参照）。

イヤホンユニット１３Ｌ，１３Ｒは、使用者が耳に装着することで、マイク２１で収音した外部音５００およびオーディオプレーヤからのオーディオ信号等の聴覚情報を使用者に伝達する。イヤホンユニット１３Ｌは、左チャンネル用ケーブル１２Ｌの自由端側に取り付けられている。イヤホンユニット１３Ｒは、右チャンネル用ケーブル１２Ｒの自由端側に取り付けられている。

図３は、イヤホンユニット１３Ｌの斜視図である。イヤホンユニット１３Ｌは、カナル型イヤホン１４Ｌ、骨伝導スピーカ１５Ｌ、および、連結部１６Ｌを有している。カナル型イヤホン１４Ｌは、本発明の遮音部に相当し、骨伝導スピーカ１５Ｌは、本発明の骨伝導部に相当する。イヤホンユニット１３Ｌとイヤホンユニット１３Ｒは左右対称である。そのため、以下ではイヤホンユニット１３Ｌについて詳細に説明し、イヤホンユニット１３Ｒについての詳細な説明は省略する。以下の図では、矢印Ｒはイヤホンユニット１３Ｌの右方向を示し、矢印Ｌは左方向を示す。矢印Ｕは上方向、矢印Ｄは下方向を示す。矢印Ｆは前方向、矢印Ｂは後方向を示す。

カナル型イヤホン１４Ｌは、イヤホン本体１４１、筒部１４２、および、イヤーピース１４３を有している。使用者は、カナル型イヤホン１４Ｌのイヤーピース１４３および筒部１４２を外耳道内に挿入して使用する。イヤホン本体１４１の内部には空間が形成されており、その空間内にスピーカ１４４Ｌが配置されている。スピーカ１４４Ｌには、第１左モノラルケーブル１２１Ｌが接続されている。本実施形態では、スピーカ１４４Ｌは、信号処理ユニット１１で音声処理が行われたオーディオ信号に基づいて駆動される。イヤーピース１４３は、本発明の挿入部に相当する。

筒部１４２は、イヤホン本体１４１の連結部１６Ｌの反対側に直立するように設けられている。イヤホン本体１４１と筒部１４２との連結部は開口しており、筒部１４２の内部の空間はイヤホン本体１４１の内部の空間に繋がっている。筒部１４２の自由端には開口部１４２Ａが形成されている。以上の構造により、筒部１４２は、スピーカ１４４Ｌで生じた音振動を自由端側の開口部１４２Ａに案内する音道となる。

イヤーピース１４３は、筒部１４２に取り付けられている。イヤーピース１４３は、シリコンゴム等の軟質の弾性体で形成されている。イヤーピース１４３は、中央に筒部１４２が貫通する穴を有する背の高い半球形状をなしている。使用者が筒部１４２およびイヤーピース１４３を外耳道に挿入すると、イヤーピース１４３は外耳道の内壁に沿うように変形し、外耳道を塞いでほぼ完全に密閉する。スピーカ１４４Ｌが放音すると、その音声（空気振動）は、筒部１４２の開口部１４２Ａから外耳道の奥の鼓膜に向けて伝達される。

骨伝導スピーカ１５Ｌは、筐体１５１、および、振動子１５２Ｌを有している。骨伝導スピーカ１５Ｌは、使用者の耳介付近の側頭部に接触させて使用する。筐体１５１は、振動子１５２Ｌを保持している。

振動子１５２Ｌは、超磁歪素子や圧電素子等で構成されている。振動子１５２Ｌには、第２左モノラルケーブル１２２Ｌが接続されている。本実施形態では、振動子１５２Ｌは、信号処理ユニット１１で音声処理が行われた周囲の音（外部音５００、図２参照）に基づいて駆動（振動）する。イヤホンユニット１３Ｌは、振動子１５２Ｌが耳介より前方の側頭部に当接して、振動が側頭骨に伝達するよう装着される。振動子１５２Ｌの振動は、側頭骨を介した骨伝導により使用者の聴覚器官へ伝達される。

連結部１６Ｌは、カナル型イヤホン１４Ｌおよび骨伝導スピーカ１５Ｌを連結する。連結部１６Ｌは、使用者が耳介に掛けた状態で、耳介付け根の上部から後部を経て前部に沿うように湾曲している。具体的には、連結部１６Ｌは、上部湾曲部１６１、延伸部１６２、および、下部湾曲部１６３を有している。上部湾曲部１６１、延伸部１６２、および、下部湾曲部１６３は一体的に形成されている。上部湾曲部１６１は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の上部に沿う部分である。上部湾曲部１６１は、上方に向けて突出するように湾曲している。上部湾曲部１６１の前端には、カナル型イヤホン１４Ｌが右向きに取り付けられている。上部湾曲部１６１とカナル型イヤホン１４Ｌのイヤホン本体１４１は、一体的に形成されていてもよく、別部材を組み合わせて形成されていてもよい。

延伸部１６２は、上部湾曲部１６１の後部に連続して形成されている。延伸部１６２は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の後部に沿う部分である。延伸部１６２は、緩やかに前方に向けて湾曲している。

下部湾曲部１６３は、延伸部１６２の下部に連続して形成されている。下部湾曲部１６３は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の下部に沿う部分である。下部湾曲部１６３は、下方に向けて突出するように湾曲している。

下部湾曲部１６３の前部には、骨伝導スピーカ１５Ｌが取り付けられている。骨伝導スピーカ１５Ｌは、筐体１５１が上向きとなり、振動子１５２Ｌが右向きになるように取り付けられている。連結部１６Ｌの形状は、使用者がイヤホンユニット１３Ｌを耳介に装着した状態で、骨伝導スピーカ１５Ｌの振動子１５２Ｌが耳介より前方の側頭部に当接するように設定される。下部湾曲部１６３と骨伝導スピーカ１５Ｌの筐体１５１は、一体的に形成されていてもよく、別部材を組み合わせて形成されていてもよい。

図４は、イヤホンユニット１３Ｌを左耳ＥＬに装着した状態を示す人体頭部の左側面図である。カナル型イヤホン１４Ｌの筒部１４２およびイヤーピース１４３は、使用者の外耳道ＥＬＣに挿入されている。上部湾曲部１６１は、耳介ＥＬＰの付け根ＥＬＰＢの上部に沿うように掛けられている。延伸部１６２は、耳介ＥＬＰの付け根ＥＬＰＢの後部に沿っている。下部湾曲部１６３は、耳介ＥＬＰの付け根ＥＬＰＢの下部に沿っている。骨伝導スピーカ１５Ｌは、カナル型イヤホン１４Ｌの前方に位置している。骨伝導スピーカ１５Ｌの振動子１５２Ｌは、耳介ＥＬＰの前方の側頭部ＨＢに接触し、皮膚を介して側頭骨に当接している。この状態で、カナル型イヤホン１４Ｌおよび骨伝導スピーカ１５Ｌは、耳介ＥＬＰの耳珠ＥＬＴを挟んで前後に配置されている。カナル型イヤホン１４Ｌおよび骨伝導スピーカ１５Ｌにより、耳珠ＥＬＴを軽く挟持するようにイヤホンユニット１３Ｌを構成してもよい。

このように、使用者が筒部１４２およびイヤーピース１４３（挿入部）を外耳道ＥＬＣに挿入し、連結部１６Ｌを耳介ＥＬＰに掛けると、骨伝導スピーカ１５Ｌの振動子１５２Ｌは側頭部の適切な位置に接触する。このため、イヤホンユニット１３Ｌの装着が容易である。

イヤホンユニット１３Ｌが使用者の頭部に装着された状態でスピーカ１４４Ｌから音声が放音されると、その音声（空気振動）は、筒部１４２の開口部１４２Ａから外耳道の奥の鼓膜に向けて伝達される。また、振動子１５２Ｌの振動は、側頭骨を介した骨伝導により使用者の聴覚器官へ伝達される。

続いて、図５を参照して音声信号処理装置１００の電気的な構成について説明する。図５は、音声信号処理装置の構成を示す図である。音声信号処理装置１００は、上述の信号処理ユニット１１およびイヤホンユニット１３Ｌ，１３Ｒを有している。音声信号処理装置１００の内部において、各種の音声は、特に記載がない場合、全てデジタル信号として処理される。Ａ／Ｄ変換およびＤ／Ａ変換の構成部の記載ならびに説明は省略する。

信号処理ユニット１１は、主にマイク２１、ノイズキャンセラ２３Ａ，２３Ｂ、入力部２５、および、出力部２８Ａ，２８Ｂを備えている。信号処理ユニット１１は、音声信号処理装置１００の専用ユニットとしたが、例えばスマートフォン等を用いて、各構成を実現することも可能である。

マイク２１で収音された外部音５００（収音信号）は、マイクアンプ２２で増幅されてノイズキャンセラ２３Ａ，２３Ｂに入力される。

入力部２５には、オーディオプレーヤ等からＬチャンネル信号およびＲチャンネル信号の２チャンネルの楽曲などのオーディオソースの信号（ソース音）が入力される。入力部２５から入力されたソース音は、ノイズキャンセラ２３Ｂ（加算器１３３Ｌ，加算器１３３Ｒ）に入力される。

ノイズキャンセラ２３Ａは、ノイズキャンセル信号生成回路２３０Ａ、および、左右チャンネルの加算器１３２Ｌ，１３２Ｒを有している。ノイズキャンセル信号生成回路２３Ａは、収音された外部音５００（図２参照）のうち、ノイズ成分を模擬したノイズキャンセル信号を生成する回路である。つまり、ノイズキャンセル信号生成回路２３０Ａは、外部音５００のうち、ノイズ成分の周波数成分若しくは波形を模したノイズキャンセル信号を生成する。ノイズキャンセル信号生成回路２３０Ａによって生成されたノイズキャンセル信号は、加算器１３２Ｌ，１３２Ｒに入力される。加算器１３２Ｌ，１３２Ｒは、収音信号からノイズキャンセル信号を減算して、ノイズキャンセラ２３Ａの出力信号として出力する。これにより、ノイズキャンセラ２３Ａの出力信号は、収音信号からノイズ成分がキャンセルされ、人の話し声等の必要とされる音声が残された外部目的音５０２（図２参照）となる。なお、外部目的音とノイズとの峻別はどのような方法を用いてもよい。たとえば、周波数帯域、波形の周期性、調波構造（倍音成分）などに基づいて外部目的音を抽出し、収音信号からこの外部目的音の成分が除去された信号をノイズ成分とすればよい。ノイズキャンセラ２３Ａは、本発明の第１の信号処理部に相当する。

ノイズキャンセラ２３Ｂは、ノイズキャンセル信号生成回路２３０Ｂ、および、左右チャンネルの加算器１３３Ｌ，１３３Ｒを有している。ノイズキャンセル信号生成回路２３０Ｂは、外部音５００のうち、カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒのイヤーピース１４３を通して使用者に聞こえる音声である透過音５０１（図２参照）を模擬した透過音キャンセル信号５０３（図２参照）を生成する回路である。透過音キャンセル信号５０３は、イヤーピース１４３で遮断しきれなかった外部音成分である透過音５０１の周波数成分若しくは波形を模した信号である。ノイズキャンセル信号生成回路２３０Ｂによって生成された透過音キャンセル信号５０３は、加算器１３３Ｌ，１３３Ｒに入力される。加算器１３３Ｌ，１３３Ｒは、ソース音５１０（図２参照）から透過音キャンセル信号５０３を減算（逆相の透過音を加算）して、ノイズキャンセラ２３Ｂの出力信号として出力する。これにより、ノイズキャンセラ２３Ｂの出力信号は、透過音５０１をキャンセルする信号（透過音キャンセル信号５０３）とソース音５１０の合成信号となる。使用者がカナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒでこの音声信号を聴くと、外耳道内に伝達された透過音５０１がキャンセルされ、ほぼ外部音５００が聞こえず、ソース音声５１０のみが聞こえる。ノイズキャンセラ２３Ｂは、本発明の第２の信号処理部に相当する。

ノイズキャンセラ２３Ａから出力された左右チャンネルの外部目的音は、それぞれレベル調整器２４１Ｌ，２４１Ｒでレベル調整がされ、後段に入力される。なお、マイク２１がモノラルマイクの場合には、信号ラインは１つでもよい。

ノイズキャンセラ２３Ｂから出力されたノイズキャンセルされたソース音は、それぞれレベル調整器２４２Ｌ，２４２Ｒでレベル調整がされ、後段に入力される。

レベル調整器２４１Ｌ，２４１Ｒ、および、レベル調整器２４２Ｌ，２４２Ｒの後段には、イヤホンユニット１３Ｌ（カナル型イヤホン１４Ｌ、骨伝導スピーカ１５Ｌ）、およびイヤホンユニット１３Ｒ（カナル型イヤホン１４Ｒ、骨伝導スピーカ１５Ｒ）が接続されている。ノイズキャンセラ２３Ａの出力信号である外部目的音は、アンプ２７１Ｌおよび２７１Ｒで増幅され、出力部２８Ａを経て振動子１５２Ｌ，１５２Ｒに出力される。ノイズキャンセラ２３Ｂの出力信号（ノイズキャンセルされたソース音）は、アンプ２７２Ｌおよび２７２Ｒで増幅され、出力部２８Ｂを経てスピーカ１４４Ｌ，１４４Ｒに出力される。なお、出力部２８Ａ，２８Ｂは、オーディオプラグ・ジャックなどのコネクタを含む。

実施形態１の音声信号処理装置１００によれば、使用者は、外部音５００がある場合でも、例えば、オーディオ音と会話の両方を明瞭に聴くことができる。

尚、本実施形態では、外部目的音は、骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒに出力し、ノイズキャンセルされたソース音は、カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒで出力したがこれに限定されない。外部目的音を、カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒで出力し、ノイズキャンセルされたソース音を骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒに出力してもよい。

カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒおよび骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒに出力する信号を切り替え可能にしてもよい。例えば、レベル調整器２４１Ｌ，２４１Ｒ、および、レベル調整器２４２Ｌ，２４２Ｒの後段にスイッチを設け、使用者がスイッチを操作することにより、カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒおよび骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒに出力する信号を切り替え可能にしてもよい。

カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒに、ノイズキャンセルされたソース音および外部目的音の一方または両方を出力し、骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒに、ノイズキャンセルされたソース音および外部目的音の一方または両方を出力してもよい。例えば、レベル調整器２４１Ｌ，２４１Ｒ、および、レベル調整器２４２Ｌ，２４２Ｒの後段にスイッチを設け、使用者がスイッチを操作することにより、カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒおよび骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒの両方にノイズキャンセルされたソース音を出力してもよい。あるいは、レベル調整器２４１Ｌ，２４１Ｒおよび、レベル調整器２４２Ｌ，２４２Ｒの後段にスイッチおよびミキサーを設け、使用者がスイッチを操作することにより、例えば、カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒおよび骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒの両方に、ミキサーで混合されたノイズキャンセルされたソース音および外部目的音を出力してもよい。ノイズキャンセルされたソース音および外部目的音をミキサーで混合する場合、ノイズキャンセルされたソース音と外部目的音のそれぞれを異なる位置に定位させて、ノイズキャンセルされたソース音と外部目的音のそれぞれをより明確に聴くことができるようにしてもよい。

外部目的音とノイズキャンセルされたソース音の一方だけをＯＮにし、他方をＯＦＦにできるようにしてもよい。例えば、レベル調整器２４１Ｌ，２４１Ｒ、および、レベル調整器２４２Ｌ，２４２Ｒの後段にスイッチを設け、使用者がスイッチを操作することにより、外部目的音とノイズキャンセルされたソース音の一方だけをＯＮにし、他方をＯＦＦにしてもよい。

外部目的音をＯＦＦにし、ソース音をＯＦＦにして、ノイズキャンセラ２３Ｂで生成されたノイズキャンセル信号だけをカナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒ又は骨伝導スピーカ１５Ｌ，１５Ｒで出力してもよい。この場合、カナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒを透過する音声がキャンセルされ、ほぼ外部音５００が聞こえない無音状態となる。

［実施形態２］
実施形態２にかかる音声信号処理装置２００は、イヤホンユニット２１３Ｌ，２１３Ｒにカナル型イヤホン１４Ｌ，１４Ｒが設けられておらず、その代わりにカナル型耳栓２１４Ｌ，２１４Ｒが設けられている点が実施形態１の音声信号処理装置１００と異なっている。同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明については省略する。

図６は、実施形態２にかかるイヤホンユニット２１３Ｌの斜視図である。イヤホンユニット２１３Ｌは、カナル型耳栓２１４Ｌ、骨伝導スピーカ２１５Ｌ、および、連結部２１６Ｌを有している。カナル型耳栓２１４Ｌは、本発明の遮音部に相当する。イヤホンユニット２１３Ｌとイヤホンユニット２１３Ｒは左右対称である。そのため、以下ではイヤホンユニット２１３Ｌについて詳細に説明し、イヤホンユニット２１３Ｒについての詳細な説明は省略する。

カナル型耳栓２１４Ｌは、耳栓本体２４１、軸部２４２、およびイヤーピース２４３を有している。カナル型耳栓２１４Ｌは、使用者がイヤーピース２４３および軸部２４２を外耳道内に挿入して使用する。カナル型耳栓２１４Ｌは、本発明の遮音部に相当する。

軸部２４２は、耳栓本体２４１の連結部２１６Ｌの反対側に直立するように設けられている。イヤーピース２４３は、軸部２４２に取り付けられている。イヤーピース２４３は、シリコンゴム等の軟質の弾性体で形成されている。イヤーピース２４３の先端部は、閉じられている。使用者が軸部２４２およびイヤーピース２４３を外耳道に挿入すると、イヤーピース２４３は外耳道の内壁に沿うように変形し、外耳道を塞いでほぼ完全に密閉する。イヤーピース２４３は、本発明の挿入部に相当する。

骨伝導スピーカ２１５Ｌの振動子１５２Ｌには、第２左モノラルケーブル１２２Ｌが接続されている。本実施形態では、振動子１５２Ｌは、ノイズキャンセラ２３Ａの出力信号である外部目的音と、ノイズキャンセラ２３Ｂの出力信号（ノイズキャンセルされたソース音）が混合された信号に基づいて振動する。イヤホンユニット２１３Ｌは、振動子１５２Ｌが耳介より後方の側頭部に当接させ、振動が側頭骨に伝達するよう装着される。

連結部２１６Ｌは、カナル型耳栓２１４Ｌおよび骨伝導スピーカ２１５Ｌを連結する。連結部２１６Ｌは、上部湾曲部２６１および延伸部２６２を有している。上部湾曲部２６１は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の上部に沿う部分である。延伸部２６２は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の後部に沿うように、緩やかに前方に向けて湾曲している。延伸部２６２の下端部には、骨伝導スピーカ２１５Ｌが取り付けられている。骨伝導スピーカ２１５Ｌは、振動子１５２Ｌが右向きになるように取り付けられている。延伸部２６２の長さは、使用者が耳介に装着した状態で、骨伝導スピーカ２１５Ｌの振動子１５２Ｌが耳介の後方の側頭部に接触するように設定される。

図７は、イヤホンユニット２１３Ｌを左耳ＥＬに装着した状態を示す人体頭部の左側面図である。カナル型耳栓２１４Ｌの軸部２４２およびイヤーピース２４３は、使用者の外耳道ＥＬＣに挿入されている。上部湾曲部２６１は、耳介ＥＬＰの付け根ＥＬＰＢの上部に沿うように掛けられている。延伸部２６２は、耳介ＥＬＰの付け根ＥＬＰＢの後部に沿っている。骨伝導スピーカ２１５Ｌの振動子１５２Ｌは、耳介ＥＬＰの後方の側頭部ＨＢに接触し、皮膚を介して側頭骨に当接している。

このように、使用者が軸部２４２およびイヤーピース２４３（挿入部）を外耳道ＥＬＣに挿入し、上部湾曲部２６１および延伸部２６２を耳介ＥＬＰに掛けると同時に、骨伝導スピーカ２１５Ｌの振動子１５２Ｌは側頭部の適切な位置に接触する。このため、イヤホンユニット２１３Ｌの装着が容易である。

図８は、実施形態２にかかる音声信号処理装置２００の構成を示す図である。ミキサー２６の後段には、骨伝導スピーカ２１５Ｌ，２１５Ｒ（振動子１５２Ｌ，１５２Ｒ）が接続されている。ミキサー２６では、ノイズキャンセラ２３Ａの出力信号である外部目的音と、ノイズキャンセラ２３Ｂの出力信号（ノイズキャンセルされたソース音）が混合されて後段に出力される。混合された外部目的音、およびノイズキャンセルされたソース音は、アンプ２７１Ｌおよび２７１Ｒで増幅され、出力部２８Ａを経て骨伝導スピーカ１５Ｌ、１５Ｒ（振動子１５２Ｌ，１５２Ｒ）に出力される。

実施形態２の音声信号処理装置２００によれば、使用者は、外部音５００がある場合でも、カナル型耳栓２１４Ｌ，２１４Ｒで外部音５００を抑制し、骨伝導スピーカ２１５Ｌ，２１５Ｒによってオーディオ音声と会話の音声を明瞭に聴くことができる。

尚、外部目的音とノイズキャンセルされたソース音のそれぞれを異なる位置に定位させて、外部目的音とノイズキャンセルされたソース音のそれぞれをより明確に聴くことができるようにしてもよい。

外部目的音とノイズキャンセルされたソース音の一方だけをＯＮにし、他方をＯＦＦにできるようにしてもよい。例えば、レベル調整器２４１Ｌ，２４１Ｒおよび、レベル調整器２４２Ｌ，２４２Ｒの後段にスイッチを設け、使用者がスイッチを操作することにより、外部目的音とノイズキャンセルされたソース音の一方だけをＯＮにし、他方をＯＦＦにしてもよい。

外部目的音をＯＦＦにし、ソース音をＯＦＦにして、ノイズキャンセラ２３Ｂで生成されたノイズキャンセル信号だけを骨伝導スピーカ２１５Ｌ，２１５Ｒで出力してもよい。この場合、カナル型耳栓２１４Ｌ，２１４Ｒを透過する音声がキャンセルされ、ほぼ外部音５００が聞こえない無音状態となる。

［実施形態３］
実施形態３にかかる音声信号処理装置は、イヤホンユニット３１３Ｌ，３１３Ｒの連結部１１６Ｌの構成が実施形態１のイヤホンユニット１３Ｌ，１３Ｒの連結部１６Ｌの構成と異なっている。実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明については省略する。

図９は、イヤホンユニット３１３Ｌの斜視図である。イヤホンユニット３１３Ｌは、カナル型イヤホン３１４Ｌ、骨伝導スピーカ３１５Ｌおよび連結部３１６Ｌを有している。イヤホンユニット３１３Ｌとイヤホンユニット３１３Ｒは左右対称である。そのため、以下ではイヤホンユニット３１３Ｌについて詳細に説明し、イヤホンユニット３１３Ｒについての詳細な説明は省略する。

連結部３１６Ｌは、カナル型イヤホン３１４Ｌおよび骨伝導スピーカ３１５Ｌを連結する。連結部３１６Ｌは、使用者が耳介の端部を差し込んで装着する差込み部３６１を有している。具体的には、差込み部３６１は、第１保持部３６１Ａ、第２保持部３６１Ｂおよび湾曲部３６１Ｃを有している。第１保持部３６１Ａおよび第２保持部３６１Ｂは、耳介を差し込むための間隙３６１Ｄをあけて前後方向に平行に配置されている。第１保持部３６１Ａおよび第２保持部３６１Ｂの左端は、湾曲部３６１Ｃで接続されている。第１保持部３６１Ａ、第２保持部３６１Ｂおよび湾曲部３６１Ｃは、一体的に形成されている。間隙３６１Ｄは、第１保持部３６１Ａおよび第２保持部３６１Ｂで耳介を挟持できるように、耳介の厚さよりもやや狭く設定することが好ましい。また、連結部３１６Ｌ（少なくとも湾曲部３６１Ｃ）は、弾性体で構成されていることが好ましい。

第１保持部３６１Ａの右端には、前方に向けて第１アーム３６２が一体的に形成されている。第１アーム３６２の前端には、カナル型イヤホン３１４Ｌのイヤホン本体３４１が右向きに取り付けられている。

第２保持部３６１Ｂの右端には、下方に向けて第２アーム３６３が一体的に形成されている。第２アーム３６３は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の後部に沿うように、緩やかに前方に向けて湾曲している。第２アーム３６３の下端部には、骨伝導スピーカ３１５Ｌが取り付けられている。第２アーム３６３の長さは、使用者が耳介に装着した状態で、骨伝導スピーカ３１５Ｌの振動子１５２Ｌが耳介の後方の側頭部に接触するように設定される。

図１０は、イヤホンユニット３１３Ｌを左耳ＥＬに装着した状態を示す人体頭部の左側面図である。カナル型イヤホン３１４Ｌの筒部１４２およびイヤーピース１４３は、使用者の外耳道ＥＬＣに挿入されている。差込み部３６１の間隙３６１Ｄには、耳介ＥＬＰの端部が差し込まれている。第２アーム３６３は、耳介ＥＬＰの後部に沿っている。骨伝導スピーカ３１５Ｌの振動子１５２Ｌは、耳介ＥＬＰの後方の側頭部ＨＢに接触し、皮膚を介して側頭骨に当接している。

このように、使用者が筒部１４２およびイヤーピース１４３（挿入部）を外耳道ＥＬＣに挿入し、差込み部３６１の間隙３６１Ｄに、耳介ＥＬＰの端部を差し込むことで、骨伝導スピーカ３１５Ｌの振動子１５２Ｌは側頭部の適切な位置に接触する。このため、イヤホンユニット３１３Ｌの装着が容易である。

以上説明した本発明の音声信号処理装置は、上記実施形態に限定されない。ノイズキャンセラ２３Ａ，２３Ｂは、ハードウェアとして設けられていてもよいが、スマートフォン等の情報処理装置におけるＣＰＵが所定のプログラムを実行することによりソフトウェアとして実現することも可能である。

イヤホンユニットと信号処理ユニットの接続は、有線接続の態様を示しているが、赤外線等による無線接続であってもよい。

マイク２１の設置位置は、信号処理ユニット１１以外であってもよい。例えばイヤホンユニット１３Ｌ，１３Ｒに設けられていてもよく、信号処理ユニット１１の近傍に設けられていてもよい。

この実施形態では、入力部２５を介してソース音を外部から入力しているが、オーディオプレーヤ機能を備え、ソース音を内部で再生できるようにしてもよい。

連結部、装着部、および、差込み部の形状は、実施形態のものに限定されない。装着部又は差込み部は、これらを人体の耳介に取り付け、外耳道に挿入部を挿入することで、骨伝導部が人体の側頭部に接触する形状であればよい。

１００音声信号処理装置
１４Ｌ，１４Ｒカナル型イヤホン（遮音部）
２１４Ｌ，２１４Ｒカナル型耳栓（遮音部）
１５Ｌ，１５Ｒ骨伝導スピーカ
２１マイク
２３Ａノイズキャンセラ（第１の信号処理部）
２３Ｂノイズキャンセラ（第２の信号処理部）
２５入力部
２８Ａ,２８Ｂ出力部

Claims

外部音を収音し収音信号を出力するマイクと、
前記収音信号からノイズを除去し音声信号を抽出する第１信号処理部と、
使用者の外耳道に導入され前記外部音を抑制する遮音部と、
前記遮音部で抑制されず前記外耳道に透過した透過音をキャンセルするキャンセル信号を前記収音信号から形成する第２信号処理部と、
前記キャンセル信号および前記音声信号を出力する出力部と、
を備え、
前記出力部は、前記遮音部を兼ねたイヤホンおよび骨伝導スピーカを含んでおり、前記キャンセル信号および前記音声信号の少なくとも一方を前記骨伝導スピーカから出力する
音声信号処理装置。
前記キャンセル信号は、前記イヤホンから出力され、前記音声信号は、前記骨伝導スピーカから出力される請求項１に記載の音声信号処理装置。
前記第１の信号処理部は、前記音声信号の出力を停止することが可能である請求項１または請求項２に記載の音声信号処理装置。
ソース音入力部またはソース音再生部をさらに備え、
前記ソース音入力部から入力されたソース音信号、または、前記ソース音再生部によって再生されたソース音信号が前記イヤホンまたは前記骨伝導スピーカにさらに入力される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の音声信号処理装置。