(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザの鼓膜にクオリティの高い音を届ける音声出力装置、音声出力方法及び音声出力プログラムを提供する。【解決手段】音声出力装置１００において、出力音声信号１１１に基づいて、ユーザ１３０の外耳道１４０に対して音声１１２を出力する音声出力部１０１と、ユーザの体の外側に向けて配置され、ユーザの外部から到来する外部雑音１２１を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号１２２を出力する雑音取得部１０２と、音声出力部から出力され、ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル部１０３と、外部雑音に対応する外部雑音信号を生成し、外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、出力音声信号を生成するノイズキャンセル部１０４と、を備える。【選択図】図１
2020162046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力部と、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得部と、
前記第１音声出力部から出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル部と、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセル部と、
を備えた音声出力装置。
【請求項２】
前記エコーキャンセル部は、前記出力音声信号を用いて、前記混合音声信号を処理して、擬似外部雑音信号を生成し、
前記ノイズキャンセル部は、前記擬似外部雑音信号を用いて前記入力音声信号を処理する請求項１に記載の音声出力装置。
【請求項３】
前記外耳道に伝達された第１外部雑音の一部を第２外部雑音として捕捉する第２外部雑音取得部をさらに備え、
前記ノイズキャンセル部は、前記第２外部雑音をさらに用いて、前記入力音声信号を処理する請求項１または２に記載の音声出力装置。
【請求項４】
前記第２外部雑音取得部は、さらに、前記ユーザの声帯から前記外耳道内を伝わってきた前記ユーザの主音声を捕捉し、主音声信号を生成する請求項３に記載の音声出力装置。
【請求項５】
前記ノイズキャンセル部は、第１適応フィルタを用いてノイズキャンセル処理を行い、捕捉した第２外部雑音に対応する第２外部雑音信号を用いて、前記第１適応フィルタの更新を行う請求項２または３に記載の音声出力装置。
【請求項６】
前記エコーキャンセル部は、
前記音声出力部から出力された音声と位相が逆になっている逆位相音声の音声信号を生成する音声信号生成部と、
前記逆位相音声の音声信号に基づき、前記ユーザの外部に向かって、前記音漏れ音声をキャンセルするための前記逆位相音声を出力する第２音声出力部と、
を含む請求項３乃至５のいずれか１項に記載の音声出力装置。
【請求項７】
前記第２外部雑音取得部は、前記第２音声出力部から前記外耳道に出力された音声を捕捉する請求項６に記載の音声出力装置。
【請求項８】
前記音声信号生成部は、前記第２外部雑音取得部から出力された外耳道内音声信号を用いて、前記逆位相音声の音声信号を生成する適応フィルタをさらに備えた請求項７に記載の音声出力装置。
【請求項９】
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセルステップと、
を含む音声出力方法。
【請求項１０】
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセルステップと、
をコンピュータに実行させる音声出力プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声出力装置、音声出力方法および音声出力プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野において、特許文献１には、外来音による信号と再生音による信号とを利用者の側頭部にリング状に設置するイヤパッド内に仕込んだマイクロフォンで検出し、検出した外来音による信号と再生音による信号とを位相反転してキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を第２ドライバユニットからキャンセル音として再生する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記文献に記載の技術は、利用者の側頭部に接するリング状のイヤパッドが存在することを前提としており、一部のヘッドホンにしか適用できなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る音声出力装置は、
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力部と、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得部と、
前記第１音声出力部から出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル部と、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセル部と、
を備えた。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る音声出力方法は、
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセルステップと、
を含む音声出力方法。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る音声出力プログラムは、
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセルステップと、
をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、様々な形態の音声出力装置において、ユーザの鼓膜にクオリティの高い音を届けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る音声出力装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態に係る音声出力装置の構成を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施形態に係る音声出力装置の音声処理部の詳しい構成を示す図である。
【図３Ａ】本発明の第３実施形態に係る音声出力装置の音声処理部の詳しい構成を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の第３実施形態に係る音声出力装置の制御部の係数処理を説明する図である。
【図３Ｃ】本発明の第３実施形態に係る音声出力装置の制御部の係数処理を説明する図である。
【図４Ａ】第３実施形態を信号処理プログラムによる構成する場合に、その信号処理プログラムを実行するコンピュータの構成図である。
【図４Ｂ】ＣＰＵ４２０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図４Ｃ】ＣＰＵ４２０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図５Ａ】本発明の第４実施形態に係る音声出力装置の構成を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の第５実施形態に係る音声出力装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る音声出力装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。また、下記図面において、一方向性の矢印は、ある信号の流れの方向を端的に示したものであり、双方向性を排除するものではない。なお、以下の説明中における「音声信号」とは、音声その他の音響に従って生ずる直接的の電気的変化であって、音声その他の音響を伝送するためのものをいい、音声に限定されない。
【００１２】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての音声出力装置１００について、図１を用いて説明する。図１に示すように、音声出力装置１００は、音声出力部１０１、雑音取得部１０２、エコーキャンセル部１０３およびノイズキャンセル部１０４を含む。音声出力部１０１は、出力音声信号１１１に基づいて、ユーザ１３０の外耳道１４０に対して音声１１２を出力する。雑音取得部１０２は、ユーザ１３０の体の外側に向けて配置され、ユーザ１３０の外部から到来する外部雑音１２１を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号１２２を出力する。エコーキャンセル部１０３は、音声出力部１０１から出力され、ユーザ１３０の外部に漏れ出た音漏れ音声による外部雑音１２１への影響をキャンセルする。ノイズキャンセル部１０４は、外部雑音１２１に対応する第１外部雑音信号を生成し、第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、出力音声信号１１１を生成する。
【００１３】
本実施形態によれば、様々な形態の音声出力装置において、ユーザの鼓膜にノイズキャンセルを行いつつ、製作者が意図した音を届けることができる。
【００１４】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る音声出力装置について、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、本実施形態に係る音声出力装置の構成を示す図である。音声出力装置２００は、音声出力部としてのスピーカ２０１、雑音取得部としての外部マイク２０２、音声処理部２１０および受信部２２０を有する。音声処理部２１０は、エコーキャンセル部２０３およびノイズキャンセル部２０４を有する。音声出力装置２００は、インナーイヤー型のヘッドホン、カナル型のヘッドホン、両耳型のヘッドホン、片耳型のヘッドホン、モノラル型のヘッドホンであってもよいが、これらには限定されない。また、音声出力装置２００は、ヘッドホンには限られず、イヤホン、ヘッドセットであってもよい。
【００１５】
受信部２２０は、例えば、スマートフォンなどの音声再生装置から無線通信または有線通信を介して送信信号２５０を受信する。受信部２２０が受信した送信信号２５０は、音声処理部２１０において、処理が加えられた後、出力音声信号２１１に変換され、スピーカ２０１に入力される。スピーカ２０１は、出力音声信号２１１の入力を受け付け、ユーザ２３０の外耳道２４０に向けて出力音声２１２を出力する。
【００１６】
外部マイク２０２は、ユーザ２３０の体の外側に向けて配置され、ユーザ２３０の外部から到来する外部雑音２２１を捕捉するためのものである。しかし、スピーカ２０１から音声が出力されることによりその出力音声２１２を音漏れとして捕捉してしまう場合がある。この場合、外部マイク２０２は、外部雑音２２１と出力音声２１２とが混合された混合音声を捕捉して、混合音声信号２２２を出力する。
【００１７】
エコーキャンセル部２０３は、出力音声信号２１１を用いて、混合音声信号２２２を処理して、擬似外部雑音信号を生成する。
【００１８】
ノイズキャンセル部２０４は、擬似外部雑音信号を用いて、送信信号２５０を処理して、出力音声信号２１１を生成する。
【００１９】
図２Ｂは、本実施形態に係る音声出力装置２００の音声処理部２１０の詳しい構成を示す図である。外部マイク２０２が生成した混合音声信号２２２は、エコーキャンセル部２０３に入力される。エコーキャンセル部２０３は、出力音声信号２１１を用いて、混合音声信号２２２に対してエコーキャンセル処理を加える。エコーキャンセル部２０３は、適応フィルタ２３１と加算器２３２とを有する。適応フィルタ２３１は、出力音声信号２１１を用いて、擬似出力音声信号２３３を生成する。加算器２３２は、混合音声信号２２２から擬似出力音声信号２３３を減算して、擬似外部雑音信号２３４を生成する。加算器２３２から出力された擬似外部雑音信号２３４は、適応フィルタ２３１の係数更新に利用される。
【００２０】
ノイズキャンセル部２０４は、固定フィルタ２４１と加算器２４２とを有する。ノイズキャンセル部２０４には、擬似外部雑音信号２３４が入力される。ノイズキャンセル部２０４は、入力された擬似外部雑音信号２３４を用いて、送信信号２５０に基づいて生成された入力音声信号２５１を処理する。ノイズキャンセル部２０４は、固定フィルタ２４１を駆動して、混合音声信号２２２に含まれる音声信号の擬似外部雑音信号２４３を生成する。加算器２４２は、擬似外部雑音信号２４３を入力音声信号２５１から減算する。
【００２１】
以上説明した内容を、例えば、入力音声信号２５１を［△□△□］、外部雑音２２１を［○×○］と表して説明する。エコーキャンセル部２０３は、外部雑音２２１［○×○］を処理して、擬似外部雑音信号２３４として［○○］という信号を生成する。また、ノイズキャンセル部２０４は、擬似外部雑音信号２３４［○○］を用いて擬似外部雑音信号２４３［□□］を生成し、入力音声信号２５１［△□△□］から擬似外部雑音信号２４３［□□］を減算して、出力音声信号２１１とし、その結果、スピーカ２０１から出力音声［△△］が出力される。また、外部雑音２２１［○×○］は、ユーザ２３０の頭部を経由して外耳道２４０に到達する間に変形を受けて、［□□］となる。そして、ユーザ２３０の鼓膜２７０には、スピーカ２０１から出力された［△△］と変形を受けた外部雑音［□□］とが合わさって、入力音声信号２５１と同じ［△□△□］が到達する。
【００２２】
本実施形態によれば、スピーカから出力される音漏れが外部マイクに混入する影響を排除でき、ユーザの鼓膜に高品質な音を届けることができる。
【００２３】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る音声出力装置について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、本実施形態に係る音声出力装置の音声処理部の詳しい構成を示す図である。本実施形態に係る音声出力装置は、上記第２実施形態と比べると、内部マイク３０１と制御部３６０とを有し、固定フィルタ２４１が適応フィルタ３４１に置き換えられている点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００２４】
内部マイク３０１は、ユーザ２３０の外耳道２４０に向けられた内部マイクである。内部マイク３０１は、外部雑音２２１の一部が音声出力装置を空間的に通過して、外耳道２４０に伝達された外部雑音３１３を捕捉する。内部マイク３０１で捕捉された外部雑音３１３は、誤差信号３１２として適応フィルタ３４１の係数更新に利用される。ノイズキャンセル部２０４は、入力された擬似外部雑音信号２３４を用いて、入力音声信号２５１を処理する。
【００２５】
制御部３６０は、適応フィルタ２３１および適応フィルタ３４１の係数の更新タイミングを制御する。
【００２６】
図３Ｂは、本実施形態に係る音声出力装置の制御部の係数処理を説明する図である。上述したように、エコーキャンセル部２０３およびノイズキャンセル部２０４はそれぞれ、適応フィルタ２３１，３４１を用いてエコーキャンセル処理およびノイズキャンセル処理を行う。図２Ｃにおいて、縦軸は更新量（学習量）を表し、横軸はＳ／Ｎ（信号対雑音比）を表している。グラフ２０８は、ノイズキャンセル部２０４の適応フィルタ３４１の係数の更新量を示している。グラフ２０９は、エコーキャンセル部２０３の適応フィルタ２３１の係数の更新量示している。グラフ３２０およびグラフ３３０に示したように、制御部３６０は、適応フィルタ２３１と適応フィルタ３４１とに対し、Ｓ／Ｎ比率によって更新量を変化させつつ同時にフィルタ更新を行う。また、図３Ｃで、グラフ３４０およびグラフ３５０に示したように、制御部３６０は、Ｓ／Ｎ比率と更新曲線から更新量が少ない方のフィルタ更新を止めることで、フィルタ収束を早めることもできる。エコーキャンセル部２０３およびノイズキャンセル部２０４がＯＮ／ＯＦＦされるのではなく、適応フィルタ２３１，３４１の更新（学習）がＯＮ／ＯＦＦされ、シーソーのように適応フィルタ２３１，３４１の更新が行われる。適応フィルタ２３１，３４１は、ある程度更新が進むと、ほとんどフィルタ係数が変わらない状態となる。このような状態では制御部３６０は、原則として適応フィルタ２３１、３４１の再更新は行わないが、デバイスを外した場合や、電源ＯＮのまま他のユーザに渡された場合、他のユーザに適応するようにフィルタ更新を行なう。
【００２７】
制御部３６０が、適応フィルタ３４１の更新を行うタイミングは、内部マイク３０１が出力音声２１２を捕捉しないタイミングである。また、制御部３６０が、適応フィルタ２３１の更新を行うタイミングは、スピーカ２０１が出力音声２１２を出力しているタイミングである。
【００２８】
また、内部マイク３０１は、外部雑音３１３の他に、ユーザ２３０の声帯から外耳道内を伝わってきたユーザ２３０の主音声３１１を捕捉して、主音声信号を生成してもよい。この主音声３１１を捕捉し、スピーカ２０１から出力音声を出力しているタイミングでは、適応フィルタ２３１の更新を行わない。
【００２９】
本実施形態によれば、スピーカから出力される音漏れが外部マイクに混入する影響を排除でき、ユーザの鼓膜にノイズキャンセルを行いつつ、製作者が意図した音を届けることができる。適応フィルタの更新を行うので、外部雑音の変化、スピーカから出力されている音声の変化に対応できる。
【００３０】
［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態に係る音声出力装置について、図５Ａを用いて説明する。図５Ａは、本実施形態に係る音声出力装置の音声処理部の詳しい構成を示す図である。本実施形態に係る音声出力装置は、上記第３実施形態と比べると、スピーカ５０２をさらに有している点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３１】
音声出力装置５００は、スピーカ５０２を有する。つまり、音声出力装置５００は、ユーザ２３０の外耳道２４０内に２つのマイクと２つのスピーカとを備えた構造となっている。外部マイク２０２とスピーカ５０２とは、ユーザ２３０の外部に向けられている。
【００３２】
スピーカ５０２は、ユーザ２３０の外部に向けられたスピーカである。スピーカ５０２から音漏れ「Ｘ」と逆位相の逆位相音声信号５２１（「−Ｘ」）を出力することにより、あらかじめユーザ２３０の外側空間で音漏れ「Ｘ」を制御する（アクティブノイズコントロール）。そして、音漏れ「Ｘ」を制御することにより、外部マイク２０２は音漏れの影響が少ない質の高い外部雑音２２１を捕捉する。
【００３３】
内部マイク３０１は、スピーカ２０１から出力される出力音声２１２の一部を捕捉してしまい、適応フィルタ５３１は、内部マイク３０１で捕捉した出力音声２１２の一部に対応する逆位相音声信号５２１を生成する。スピーカ５０２は、その逆位相音声信号５２１に基づいて逆位相音を出力する。
【００３４】
適応フィルタ３４１は、擬似外部雑音信号２３４と出力音声２１２との差分が十分に小さい場合に更新量が大きくなる。つまり、擬似外部雑音信号２３４と出力音声２１２との差分は、環境の変化の具体的な情報を表し、これがＳＮ比（Signal-to-Noise Ratio）となる。適応フィルタ３４１は、この差分が０に近づく場合（lim→０）、ＳＮ比が無限大（lim→∞）に近づくと考えられるためである。また、適応フィルタ５３１は、内部マイク３０１で捕捉した出力音声２１２が十分に大きい場合に更新量が大きくなる。つまり、適応フィルタ５３１は、内部マイク３０１で捕捉した出力音声２１２が十分に大きい場合に、ＳＮ比が無限大（lim→∞）に近づくと考えられるためである。内部マイク３０１で捕捉した出力音声２１２が大きい場合とは、送信信号２５０を受信し、ユーザが発話をしている場合である。
【００３５】
本実施形態によれば、高品質な擬似外部雑音信号を抽出できるので、ユーザの鼓膜に届く音の品質を上げることができる。また、スピーカから逆位相音を出力するので、周囲に対する音漏れを減らすこともできる。つまり、本実施形態においては、ユーザ２３０の外耳道２４０を一次元音響管と捉え、外耳道２４０の出口に外部マイク２０２およびスピーカ５０２を配置したので、音漏れを防止できる。ここで、一次元音響管としてパイプを例に考えると、音は放射状に広がるが、パイプの中では音は放射状に広がらず直進する。放射状に広がる音の一点を捉えてそこに対する逆位相の音を出しても空間で音を打ち消すことができない。しかしながら、一次元音響管内では、断面に対して等価に音圧がかかっているため断面の一点を捉えて逆位相の音をぶつけ、空間で音を打ち消すことができる。例えば、車のマフラーなどはこの方式で消音をすることが可能となる。
【００３６】
［第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態に係る音声出力装置について、図５Ｂを用いて説明する。図５Ｂは、本実施形態に係る音声出力装置の構成を示す図である。本実施形態に係る音声出力装置は、上記第４実施形態と比べると、スピーカ２０１に入力される出力音声信号を適応フィルタ５３１のフィルタ更新に利用する点で異なる。その他の構成および動作は、第４実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３７】
内部マイク３０１で捕捉したスピーカ２０１から出力される出力音声２１２は、適応フィルタ３４１のフィルタ係数更新に利用される。適応フィルタ５３１は、スピーカ２０１に入力される出力音声信号５１１を用いて逆位相音声信号５２１を生成する。スピーカ５０２は、その逆位相音声信号５２１に基づいて逆位相音を出力する。
【００３８】
適応フィルタ３４１は、擬似外部雑音信号２４３と出力音声２１２との差分が十分に小さい場合に更新量が大きくなる。適応フィルタ２３１は、スピーカ２０１から出力される出力音声２１２が十分に大きい場合に更新量が大きくなる。スピーカ２０１から出力される出力音声２１２が十分に大きい場合とは、送信信号２５０を受信している場合である。
【００３９】
本実施形態によれば、上記第４実施形態に加えて、適応フィルタ５３１の収束が早く、適応フィルタ５３１も安定する。
【００４０】
［第６実施形態］
次に本発明の第６実施形態に係る音声出力装置について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る音声出力装置の構成を示す図である。本実施形態に係る音声出力装置は、上記第５実施形態と比べると、内部マイク３０１を有していない点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００４１】
スピーカ２０１に入力される出力音声信号５１１は、固定フィルタ６４１のフィルタ係数更新に利用される。また、適応フィルタ５３１は、出力音声信号５１１の逆位相音声信号５２１を生成する。スピーカ５０２は、その逆位相音声信号５２１に基づいて逆位相音（「−Ｘ」）を出力する。
【００４２】
本実施形態によれば、第４実施形態および第５実施形態と比べて、内部マイクが不要となるので、簡易な構成でユーザの鼓膜に届く音の品質を上げることができる。また、固定フィルタ６４１であるため、係数の収束時間を必要としないため、安定した音質を実現できる。
【００４３】
［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
【００４４】
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。
【００４５】
図４Ａは、第３実施形態を信号処理プログラムによる構成する場合に、その信号処理プログラムを実行するコンピュータ４００の構成図である。コンピュータ４００は、入力部４１０とＣＰＵ（Central Processing Unit）４２０と、出力部４３０と、メモリ４４０とを含む。
【００４６】
ＣＰＵ４２０は、メモリ４４０に記憶された信号処理プログラムを読み込むことにより、コンピュータ４００の動作を制御する。すなわち、信号処理プログラムを実行したＣＰＵ４２０は、ステップＳ４０１において、出力部４３０から出力音声２１２を出力する。ステップＳ４０３において、ＣＰＵ４２０は、入力部４１０から外部雑音２２１とスピーカ２０１からの出力音声２１２とが混合された混合音声を捕捉して、混合音声信号２２２を出力する。ステップＳ４０７において、ＣＰＵ４２０は、スピーカ２０１に入力される出力音声信号２１１を用いて、混合音声信号２２２に対しエコーキャンセル処理を行い、擬似外部雑音信号２３４を生成して出力する。ステップＳ４０９において、ＣＰＵ４２０は、擬似外部雑音信号２３４を用いて、入力音声信号２５１に対してノイズキャンセル処理を行う。
【００４７】
図４Ｂは、ＣＰＵ４２０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ４２１において、ＣＰＵ４２０は、内部マイク３０１で主音声３１１を捕捉しているか否かを判断する。主音声３１１を取得していると判断した場合（ステップＳ４２１のＹＥＳ）、ＣＰＵ４２０は、処理を終了する。主音声３１１を取得していないと判断した場合（ステップＳ４２１のＮＯ）、ＣＰＵ４２０は、ステップＳ４２３へ進む。ステップＳ４２３において、ＣＰＵ４２０は、スピーカ２０１から出力音声２１２を出力しているか否かを判断する。出力音声２１２を出力していると判断した場合（ステップＳ４２３のＹＥＳ）、ＣＰＵ４２０は、処理を終了する。出力音声２１２を出力していないと判断した場合（ステップＳ４２３のＮＯ）、ＣＰＵ４２０は、ステップＳ４２５へ進む。ステップＳ４２５において、ＣＰＵ４２０は、ノイズキャンセル部２０４の適応フィルタ３４１の更新を行う。
【００４８】
図４Ｃは、ＣＰＵ４２０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ４３１において、ＣＰＵ４２０は、スピーカ２０１から出力音声２１２を出力しているか否かを判断する。出力音声２１２を出力していないと判断した場合（ステップＳ４３１のＮＯ）、ＣＰＵ４２０は、処理を終了する。出力音声２１２を出力していると判断した場合（ステップＳ４３１のＹＥＳ）、ＣＰＵ４２０は、ステップＳ４３３へ進む。ステップＳ４３３において、ＣＰＵ４２０は、主音声３１１を捕捉したか否かを判断する。主音声３１１を捕捉していると判断した場合（ステップＳ４３３のＹＥＳ）、ＣＰＵ４２０は、処理を終了する。主音声３１１を捕捉していないと判断した場合（ステップＳ４３３のＮＯ）、ＣＰＵ４２０は、ステップＳ４３５へ進む。ステップＳ４３５において、ＣＰＵ４２０は、エコーキャンセル部２０３の適応フィルタ２３１の更新を行う。
【００４９】
［実施形態の他の表現］
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力部と、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得部と、
前記第１音声出力部から出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル部と、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセル部と、
を備えた音声出力装置。
（付記２）
前記エコーキャンセル部は、前記出力音声信号を用いて、前記混合音声信号を処理して、擬似外部雑音信号を生成し、
前記ノイズキャンセル部は、前記擬似外部雑音信号を用いて前記入力音声信号を処理する付記１に記載の音声出力装置。
（付記３）
前記外耳道に伝達された第１外部雑音の一部を第２外部雑音として捕捉する第２外部雑音取得部をさらに備え、
前記ノイズキャンセル部は、前記第２外部雑音をさらに用いて、前記入力音声信号を処理する付記１または２に記載の音声出力装置。
（付記４）
前記第２外部雑音取得部は、さらに、前記ユーザの声帯から前記外耳道内を伝わってきた前記ユーザの主音声を捕捉し、主音声信号を生成する付記３に記載の音声出力装置。
（付記５）
前記ノイズキャンセル部は、第１適応フィルタを用いてノイズキャンセル処理を行い、捕捉した第２外部雑音に対応する第２外部雑音信号を用いて、前記第１適応フィルタの更新を行う付記２または３に記載の音声出力装置。
（付記６）
前記ノイズキャンセル部は、第１適応フィルタを用いてノイズキャンセル処理を行い、前記エコーキャンセル部は、第２適応フィルタを用いてエコーキャンセル処理を行い、前記第１適応フィルタの更新を行う場合には前記第２適応フィルタの更新を行わず、前記第２適応フィルタの更新を行う場合には、前記第１適応フィルタの更新を行わない付記１乃至５のいずれか１項に記載の音声出力装置。
（付記７）
前記ノイズキャンセル部は、第１適応フィルタを用いてノイズキャンセル処理を行い、前記第２外部雑音取得部が前記第２外部雑音を取得しておらず、前記音声出力部が出力音声を出力していないタイミングで、前記第１適応フィルタの更新を行う付記３に記載の音声出力装置。
（付記８）
前記エコーキャンセル部は、
前記音声出力部が出力音声を出力しているタイミングで、前記第２適応フィルタの更新を行う付記６に記載の音声出力装置。
（付記９）
前記ノイズキャンセル部および前記エコーキャンセル部は、前記第２外部雑音取得部が前記主音声を取得しているタイミングでは、前記第１、第２適応フィルタの更新を行わない付記６または７に記載の音声出力装置。
（付記１０）
前記エコーキャンセル部は、
前記音声出力部から出力された音声と位相が逆になっている逆位相音声の音声信号を生成する音声信号生成部と、
前記逆位相音声の音声信号に基づき、前記ユーザの外部に向かって、前記音漏れ音声をキャンセルするための前記逆位相音声を出力する第２音声出力部と、
を含む付記１乃至９のいずれか１項に記載の音声出力装置。
（付記１１）
前記第２外部雑音取得部は、前記第２音声出力部から前記外耳道に出力された音声を捕捉する付記１０に記載の音声出力装置。
（付記１２）
前記音声信号生成部は、前記第２外部雑音取得部から出力された外耳道内音声信号を用いて、前記逆位相音声の音声信号を生成する適応フィルタをさらに備えた付記１１に記載の音声出力装置。
（付記１３）
前記ノイズキャンセル部は、第１適応フィルタを用いてノイズキャンセル処理を行い、
前記第１適応フィルタは、前記外耳道内音声信号に基づいて係数を更新する付記１０乃至１２のいずれか１項に記載の音声出力装置。
（付記１４）
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセルステップと、
を含む音声出力方法。
（付記１５）
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセルステップと、
をコンピュータに実行させる音声出力プログラム。
【図１】
2020162046.tif 000003
【図２Ａ】
2020162046.tif 000004
【図２Ｂ】
2020162046.tif 000005
【図３Ａ】
2020162046.tif 000006
【図３Ｂ】
2020162046.tif 000007
【図３Ｃ】
2020162046.tif 000008
【図４Ａ】
2020162046.tif 000009
【図４Ｂ】
2020162046.tif 000010
【図４Ｃ】
2020162046.tif 000011
【図５Ａ】
2020162046.tif 000012
【図５Ｂ】
2020162046.tif 000013
【図６】
2020162046.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月3日(2020.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力部と、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得部と、
前記第１音声出力部から出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル処理を行うエコーキャンセル部と、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセル処理を行うノイズキャンセル部と、
を備え、
前記ノイズキャンセル部は、第１適応フィルタを用いて前記ノイズキャンセル処理を行い、
前記エコーキャンセル部は、第２適応フィルタを用いて前記エコーキャンセル処理を行い、
前記第１適応フィルタの係数の更新を行う場合には前記第２適応フィルタの係数の更新を行わず、前記第２適応フィルタの係数の更新を行う場合には、前記第１適応フィルタの係数の更新を行わない音声出力装置。
【請求項２】
前記エコーキャンセル部は、前記出力音声信号を用いて、前記混合音声信号を処理して、擬似外部雑音信号を生成し、
前記ノイズキャンセル部は、前記擬似外部雑音信号を用いて前記入力音声信号を処理する請求項１に記載の音声出力装置。
【請求項３】
前記外耳道に伝達された第１外部雑音の一部を第２外部雑音として捕捉する第２外部雑音取得部をさらに備え、
前記ノイズキャンセル部は、前記第２外部雑音をさらに用いて、前記入力音声信号を処理する請求項１または２に記載の音声出力装置。
【請求項４】
前記第２外部雑音取得部は、さらに、前記ユーザの声帯から前記外耳道内を伝わってきた前記ユーザの主音声を捕捉し、主音声信号を生成する請求項３に記載の音声出力装置。
【請求項５】
前記ノイズキャンセル部は、第１適応フィルタを用いてノイズキャンセル処理を行い、捕捉した第２外部雑音に対応する第２外部雑音信号を用いて、前記第１適応フィルタの係数の更新を行う請求項３に記載の音声出力装置。
【請求項６】
前記エコーキャンセル部は、
前記第１音声出力部から出力された音声と位相が逆になっている逆位相音声の音声信号を生成する音声信号生成部と、
前記逆位相音声の音声信号に基づき、前記ユーザの外部に向かって、前記音漏れ音声をキャンセルするための前記逆位相音声を出力する第２音声出力部と、
を含む請求項３乃至５のいずれか１項に記載の音声出力装置。
【請求項７】
前記第２外部雑音取得部は、前記第２音声出力部から前記外耳道に出力された音声を捕捉する請求項６に記載の音声出力装置。
【請求項８】
前記音声信号生成部は、前記第２外部雑音取得部から出力された外耳道内音声信号を用いて、前記逆位相音声の音声信号を生成する適応フィルタをさらに備えた請求項７に記載の音声出力装置。
【請求項９】
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル処理を行うエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセル処理を行うノイズキャンセルステップと、
を含み、
前記ノイズキャンセルステップにおいては、第１適応フィルタを用いて前記ノイズキャンセル処理を行い、
前記エコーキャンセルステップにおいては、第２適応フィルタを用いて前記エコーキャンセル処理を行い、
前記第１適応フィルタの係数の更新を行う場合には前記第２適応フィルタの係数の更新を行わず、前記第２適応フィルタの係数の更新を行う場合には、前記第１適応フィルタの係数の更新を行わない音声出力方法。
【請求項１０】
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル処理を行うエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセル処理を行うノイズキャンセルステップと、
をコンピュータに実行させる音声出力プログラムであって、
前記ノイズキャンセルステップにおいては、第１適応フィルタを用いて前記ノイズキャンセル処理を行い、
前記エコーキャンセルステップにおいては、第２適応フィルタを用いて前記エコーキャンセル処理を行い、
前記第１適応フィルタの係数の更新を行う場合には前記第２適応フィルタの係数の更新を行わず、前記第２適応フィルタの係数の更新を行う場合には、前記第１適応フィルタの係数の更新を行わないようコンピュータに実行させる音声出力プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る音声出力装置は、
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力部と、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得部と、
前記第１音声出力部から出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル処理を行うエコーキャンセル部と、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセル処理を行うノイズキャンセル部と、
を備え、
前記ノイズキャンセル部は、第１適応フィルタを用いて前記ノイズキャンセル処理を行い、
前記エコーキャンセル部は、第２適応フィルタを用いて前記エコーキャンセル処理を行い、
前記第１適応フィルタの係数の更新を行う場合には前記第２適応フィルタの係数の更新を行わず、前記第２適応フィルタの係数の更新を行う場合には、前記第１適応フィルタの係数の更新を行わない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る音声出力方法は、
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル処理を行うエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセル処理を行うノイズキャンセルステップと、
を含み、
前記ノイズキャンセルステップにおいては、第１適応フィルタを用いて前記ノイズキャンセル処理を行い、
前記エコーキャンセルステップにおいては、第２適応フィルタを用いて前記エコーキャンセル処理を行い、
前記第１適応フィルタの係数の更新を行う場合には前記第２適応フィルタの係数の更新を行わず、前記第２適応フィルタの係数の更新を行う場合には、前記第１適応フィルタの係数の更新を行わない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る音声出力プログラムは、
出力音声信号に基づいて、ユーザの外耳道に対して音声を出力する第１音声出力ステップと、
前記ユーザの体の外側に向けて配置され、前記ユーザの外部から到来する第１外部雑音を含む混合音声を捕捉して、混合音声信号を出力する第１雑音取得ステップと、
前記第１音声出力ステップにおいて出力され、前記ユーザの外部に漏れ出た音漏れ音声による前記第１外部雑音への影響をキャンセルするエコーキャンセル処理を行うエコーキャンセルステップと、
前記第１外部雑音に対応する第１外部雑音信号を生成し、前記第１外部雑音信号を用いて、外部から入力した入力音声信号を処理して、前記出力音声信号を生成するノイズキャンセル処理を行うノイズキャンセルステップと、
をコンピュータに実行させる音声出力プログラムであって、
前記ノイズキャンセルステップにおいては、第１適応フィルタを用いて前記ノイズキャンセル処理を行い、
前記エコーキャンセルステップにおいては、第２適応フィルタを用いて前記エコーキャンセル処理を行い、
前記第１適応フィルタの係数の更新を行う場合には前記第２適応フィルタの係数の更新を行わず、前記第２適応フィルタの係数の更新を行う場合には、前記第１適応フィルタの係数の更新を行わないようコンピュータに実行させる。