(57)【要約】本発明は、ヘッドセット（１１０）の音量を自動的に調整するための方法及び装置に関する。ヘッドセット（１１０）はスピーカ（１１２）及び圧力変換器（１１４）を備える。圧力変換器（１１４）が外耳道（１４）における音圧レベルを測定している間、スピーカ（１１２）は外耳道（１４）の中へ可聴信号を出力する。制御システム（１３０）はこの測定した音圧レベルに基づいてスピーカ（１１２）から出力される可聴音の音量を制御する。
2009538571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオイヤホン（１１０）のための閉ループ音量制御システム（１００）であって、
外耳道（１４）の中へ可聴信号を出力するスピーカ（１１２）と、
前記外耳道（１４）における音圧レベルを測定する圧力変換器（１１４）と、
前記スピーカ（１１２）と前記圧力変換器（１１４）とに関連づけられ、出力される前記可聴信号の音量を測定された前記音圧レベルに基づいて制御する制御システム（１２４、１３０）と
を備えることを特徴とする閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項２】
増幅器駆動信号に応じて前記スピーカを駆動する増幅器（１２８）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項３】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
測定された前記音圧レベルに基づいて前記増幅器（１２８）の利得を制御することによって、出力される前記可聴信号の音量を制御することを特徴とする請求項２に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項４】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
増幅器（１２８）へ入力される前記増幅器駆動信号の振幅を測定された前記音圧レベルに基づいて制御することによって、出力される前記可聴信号の音量を制御することを特徴とする請求項２に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項５】
前記増幅器（１２８）は可変利得増幅器（１２８）を含むことを特徴とする請求項２に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項６】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
測定された前記音圧レベルが第１のしきい値を超える場合に、出力される前記可聴信号の音量を下げることを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項７】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
測定された前記音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合に、出力される前記可聴信号の音量を下げることを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項８】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
測定された前記音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値以下の状態を維持する場合に、出力される前記可聴信号の音量を上げることを特徴とする請求項７に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項９】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
測定された前記音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合、又は、測定された前記音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値を超える場合に、出力される前記可聴信号の音量を下げることを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１０】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
周波数依存の音圧レベルの測定値を生成するために、測定された前記音圧レベルの異なる周波数成分を分離することを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１１】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
前記周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて、出力される前記可聴信号を等しくすることを特徴とする請求項１０に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１２】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
出力される前記可聴信号の１以上の前記周波数成分の振幅を前記周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて制御することによって、出力される前記可聴信号の音量を制御することを特徴とする請求項１０に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１３】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
前記周波数成分に対応する測定された前記音圧レベルがしきい値を超える場合に、出力される前記可聴信号の周波数成分の振幅を低減することによって、前記音量を制御することを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１４】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
前記スピーカ（１１２）及び前記圧力変換器（１１４）とともに、前記オーディオイヤホン（１１０）の中に共置されることを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１５】
前記スピーカ（１１２）及び前記圧力変換器（１１４）は、
前記オーディオイヤホン（１１０）の中に共置され、
前記制御システム（１２４、１３０）は、
有線接続を介して前記オーディオイヤホン（１１０）に接続された遠隔電子装置の中に配置されることを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１６】
前記スピーカ（１１２）及び前記圧力変換器（１１４）は、
前記オーディオイヤホン（１１０）の中に共置され、
前記制御システム（１２４、１３０）は、
無線接続を介して前記オーディオイヤホン（１１０）に接続された遠隔電子装置（１２０）の中に配置されることを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１７】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
前記スピーカ（１１２）が非アクティブのときに前記圧力変換器（１１４）によって測定された非アクティブの音圧レベルに基づいて、前記外耳道（１４）に存在するノイズを除去することを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１８】
前記圧力変換器（１１４）は、
前記オーディオイヤホン（１１０）の内部の前記可聴信号から音響的に分離され、前記外耳道（１４）の内部の前記可聴信号に音響的に結合されることを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項１９】
外耳道（１４）における音圧レベルを制御する方法であって、
前記外耳道（１４）に配置される圧力変換器（１１４）を用いて前記外耳道（１４）における音圧レベルを測定するステップと、
測定された前記音圧レベルに基づいてスピーカ（１１２）により前記外耳道（１４）の中へ出力される可聴信号の音量を制御するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
増幅器駆動信号によって増幅器（１２８）を駆動するステップと、
前記スピーカ（１１２）から前記可聴信号を出力するために、前記増幅器（１２８）により出力されるスピーカ駆動信号（１１６）によって前記スピーカ（１１２）を駆動するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記音量を制御する前記ステップは、
測定された前記音圧レベルに基づいて前記増幅器駆動信号の振幅を制御するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記音量を制御する前記ステップは、
前記増幅器（１２８）の利得を制御するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記音量を制御する前記ステップは、
測定された前記音圧レベルが第１のしきい値を超える場合に、出力される前記可聴信号の音量を下げるステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記音量を制御する前記ステップは、
測定された前記音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合に、出力される前記可聴信号の音量を下げるステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記音量を制御する前記ステップは、
測定された前記音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値以下の状態を維持する場合に、出力される前記可聴信号を上げるステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記音量を制御する前記ステップは、
測定された前記音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合、又は、測定された前記音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値を超える場合に、出力される前記可聴信号の音量を下げるステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
周波数依存の音圧レベルの測定値を生成するために、測定された前記音圧レベルの異なる周波数成分を分離するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
前記音量を制御する前記ステップは、
出力される可聴信号の１以上の周波数成分の振幅を前記周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて制御するステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
出力される可聴信号を前記周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて等しくするステップをさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記音量を制御する前記ステップは、
測定された前記音圧レベルが前記周波数成分に対応するしきい値を超える場合に、出力される前記可聴信号の周波数成分の振幅を低減するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３１】
前記スピーカが非アクティブのときに測定される非アクティブの音圧レベルに基づいてノイズ除去信号を生成するステップと、
前記スピーカ（１１２）を介して前記ノイズ除去信号を前記外耳道（１４）の中へ出力することによって、ノイズを前記外耳道（１４）から除去するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３２】
外耳道（１４）における音圧レベルを測定する圧力変換器（１１４）と、
測定された前記音圧レベルに基づいて少なくとも部分的に制御される音量で可聴信号を前記外耳道（１４）の中へ出力するスピーカ（１１２）と
を備えることを特徴とするオーディオイヤホン（１１０）。
【請求項３３】
前記スピーカ（１１２）と前記圧力変換器（１１４）とに動作可能に接続された制御装置（１３０）をさらに備え、
前記制御装置（１３０）は、
出力される前記可聴信号の振幅を測定された前記音圧レベルに基づいて制御することによって、出力される前記可聴信号の音量を制御することを特徴とする請求項３２に記載のオーディオイヤホン（１１０）。
【請求項３４】
前記制御装置（１３０）は、
測定された前記音圧レベルが第１のしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の振幅を低減することを特徴とする請求項３３に記載のオーディオイヤホン（１１０）。
【請求項３５】
前記制御装置（１３０）は、
測定された前記音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合に、出力される前記可聴信号の振幅を低減することを特徴とする請求項３３に記載のオーディオイヤホン（１１０）。
【請求項３６】
前記制御装置（１３０）は、
測定された前記音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値以下の状態を維持する場合に、出力される前記可聴信号の振幅を増大させることを特徴とする請求項３５に記載のオーディオイヤホン（１１０）。
【請求項３７】
前記制御装置（１３０）は、
前記スピーカ（１１２）が非アクティブのときに測定される非アクティブの音圧レベルに基づいて、前記外耳道（１４）に存在するノイズを除去することを特徴とする請求項３３に記載のオーディオイヤホン（１１０）。
【請求項３８】
前記圧力変換器（１１４）は、
前記オーディオイヤホン（１１０）において前記可聴信号から音響的に分離され、前記外耳道（１４）において前記可聴信号に音響的に結合されることを特徴とする請求項３２に記載のオーディオイヤホン（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にヘッドセットの音量制御に関し、特にイヤホンヘッドセットの自動音量制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドセットは、セルラ電話機、携帯音楽プレイヤ、携帯マルチメディアプレイヤなどを含む種々の電子装置のための便利なオーディオインタフェースを提供する。消費者にとって特に関心をひくもののなかに、小型で、軽量で、かつ高い信頼性を有する高性能ヘッドセットがある。イヤホンヘッドセットは、これらの要件を満たす１つのタイプのヘッドセットを表すものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
場合によっては、耳の中へ出力される音の量を或る最大レベル以下に維持することが望ましい場合がある。しかし、ユーザが音量を設定するときでさえ、知覚される音と、出力される実際の音との少なくともいずれかの音量は、変動する周囲のノイズレベル、変動するオーディオファイルの振幅などに起因して、時間の経過と共に非常に大きく変化する場合がある。出力される音を所望の音量に維持するために、種々の条件の変化に伴ってユーザは音量の調整を手動で繰り返し行う必要がある。手動による音量調整は煩わしい操作であるか、使い勝手が良くないかの少なくともいずれかである場合が多い。したがって、ヘッドセットための改善された音量制御に対する要望が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はヘッドセットの音量を自動的に調整する方法及び装置を提供するものである。ヘッドセットはその可聴信号を外耳道の中へ出力するスピーカを含む。音圧変換器が外耳道における音圧レベルの測定を行う。この測定された音圧レベルに基づいて、制御装置システムはヘッドセットの音量を制御する。一実施形態によれば、制御システムは、測定された音圧レベルが予め定められたしきい値を超えると音量を下げる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、イヤホンヘッドセットのための閉ループ音量制御システムについて説明する。当該システムは、外耳道において測定された音圧に基づいて、イヤホンにより外耳道の中へ出力される可聴信号の音量を自動的に制御する。本発明をより良く理解するために、以下、耳の基本的動作及び外耳道の内部においてイヤホンヘッドホンが機能する方法についてまず説明する。
【０００６】
図１は人間の耳１０の部分的断面を示す図である。耳１０は耳介１２、外耳道１４、及び鼓膜１６を含む。一般に、耳介１２が周囲の状況から圧力の偏りを収集するのに対して、外耳道１４は、この収集された圧力の偏りを鼓膜１６へ導き、鼓膜１６を振動させる。鼓膜１６の後ろにある種々の解剖学的構造（図示せず）がこの振動を検出し、検出された振動に基づいて神経インパルスが形成され、次いで、これらの神経インパルスは脳へ送られる。脳は受け取ったこれらの神経インパルスを音として解釈する。
【０００７】
図１は、外耳道１４の内部に配置される従来方式のイヤホン２０も示す。外側の外耳道１４に配置されると、イヤホン２０は少なくとも部分的に外耳道１４を封じることになる。この結果、外耳道１４は、イヤホン２０により出力される可聴信号のほとんどを直接鼓膜１６へ導くことになる。この特徴は、従来方式の他のヘッドホンと比べて一般に優れた音質を提供するものとなる。しかし、この特徴は、同じ音量で動作する他の非イヤホンヘッドホンと比べると、より高い圧力の偏り（本明細書では、音圧レベル（ＳＰＬ）と称する。）も外耳道１４において生み出すものとなる。これらの高められた圧力の偏りは耳を害する可能性がある。
【０００８】
本発明は、その時点での外耳道１４におけるＳＰＬを測定することによって外耳道１４におけるＳＰＬを自動的に制御して、測定されたＳＰＬに基づいて出力される可聴信号の音量を調整するものである。図２は、一実施形態による閉ループ音量制御システム１００を示すブロック図である。閉ループ制御システム１００には遠隔電子装置１２０に接続される１以上のイヤホン１１０が含まれる。図２は、イヤホン１１０と電子装置１２０との間のインタフェースを有線インタフェースとして示すものではあるが、本発明はまた、イヤホン１１０と装置１２０との間に無線インタフェースを実装することも可能である。
【０００９】
各イヤホン１１０はスピーカ１１２と圧力変換器１１４とを含む。スピーカ１１２がイヤホンヘッドセットにおいて通常用いられる任意のスピーカを備えることができるのに対して、変換器１１４は音圧の偏りを正確に検出する任意の変換器を備えることができる。イヤホン１１０が外耳道１４に配置されると、スピーカ１１２は、可聴信号を外耳道１４の中へ出力して、外耳道１４における圧力の偏りを生じさせる。変換器１１４は、これらの圧力の偏りを検知し、該検知済みの圧力の偏りを外耳道１４におけるＳＰＬを表す電気信号に変換する。本明細書で使用されているように、ＳＰＬとは、外耳道１４に存在する物理的ＳＰＬを表すと共に、電子システム又はコンピュータプログラムにおいて用いられるアナログ又はデジタルの電気信号を意味するものである。上記測定されるＳＰＬは、スピーカ１１２から出力される可聴信号、外耳道１４に結合される周囲のノイズ、又はこれらの任意の組み合わせの結果として得ることができる。一実施形態によれば、変換器１１４とスピーカ１１２とは外耳道１４において相互に音響的に結合され、イヤホン１１０の中で相互に音響的に分離される。その結果、外耳道１４において測定されるＳＰＬはＳＰＬに対応するものとなることが保証される。
【００１０】
遠隔電子装置１２０には、測定済みのＳＰＬを変換器１１４から受信し、この測定済みのＳＰＬに基づいて生成される音量制御オーディオ信号１１６によってスピーカ１１２を駆動する。そのため、遠隔電子装置１２０には、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１２２、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１２４、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１２６、増幅器１２８、制御装置１３０、オーディオソース１３２、及び音声プロセッサ１３４が含まれる。ＡＤＣ１２２は、変換器１１４によって提供されるアナログＳＰＬをデジタルＳＰＬに変換する。以下でさらに記載するように、ＤＳＰ１２４はデジタルＳＰＬを処理して、音量制御信号１３６を生成する。ＤＡＣ１２６はオーディオソース１３２から得られるデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換する。オーディオソース１３２は、任意の周知のオーディオファイルソースを備えることが可能であり、当該オーディオファイルソースには、オーディオファイルを格納するメモリ、オーディオ放送を受信する無線トランシーバなどが含まれる。音声プロセッサ１３４は、例えば、オーディオソース１３２から得られるデータをＤＡＣ１２６に適した形にフォーマットすることによって、取得したオーディオ信号を処理することができる。増幅器１２８はアナログオーディオ信号を増幅して、スピーカ１１２へ入力するスピーカ駆動信号１１６をイヤホン１１０において生成する。増幅器１２８は、任意の公知の手段に従ってアナログオーディオ信号を増幅する１以上の可変利得増幅器を含む１以上の増幅回路を備えてもよい。制御装置１３０は、一般に、電子装置１２０の動作を制御するステップに加えて、オーディオソース１３２から取得され、音量制御信号１３６に基づいてスピーカ１１２から出力されるオーディオ信号の音量を調整する。これについては以下でさらに説明する。
【００１１】
手短に上述したように、ＤＳＰ１２４は、測定済みのＳＰＬの分析に基づいて音量制御信号１３６を生成する。一実施形態において、ＤＳＰ１２４は、しきい値検出処理を用いて測定済みのＳＰＬを分析する。図３は、ＤＳＰ１２４によって実行可能なしきい値検出処理２００の一例を示すフローチャートである。測定済みのＳＰＬを受信した後（ブロック２１０）、ＤＳＰ１２４は測定済みのＳＰＬのピーク値又はＲＭＳ値を検出し、次いで、この検出したＳＰＬ値を所定のしきい値と比較する（ブロック２２０）。所定のしきい値は任意の所望のＳＰＬ限界値を表すことが可能であり、電子装置１２０のメーカー又はユーザによってこのしきい値を設定することが可能である。ＳＰＬ値としきい値との間の比較に基づいて、ＤＳＰ１２４は音量制御信号１３６を生成して、出力する可聴信号の調整を行う（ブロック２３０）。明示していないが、ＤＳＰ１２４は、しきい値検出処理を実行するための検出器と比較器とを含むことができる。
【００１２】
図４は、ＤＳＰ１２４により実行可能なしきい値検出処理２０５の他の例を示すフローチャートである。測定済みのＳＰＬを受信した（ブロック２１０）後、ＤＳＰ１２４は測定済みのＳＰＬのピーク値又はＲＭＳ値を検出し、次いでこの検出したＳＰＬ値を所定のしきい値と比較する（ブロック２２０）。この検出したＳＰＬ値が、所定の長さの時間よりも長い間（ブロック２２２）しきい値を超えた場合（ブロック２２０）、ＤＳＰ１２４は制御信号１３６を生成して（ブロック２３０）、音量を下げる。例えば、ＳＰＬが６０分間以上１００ｄＢＡを超えるか、１週間に４０時間以上６５ｄＢＡを超えた場合、制御信号１３６は、音量を下げるように、つまり、受入れ可能なレベルまで外耳道１４におけるＳＰＬを落とすように制御装置１３０に命令する。上記以外の場合、ＤＳＰ１２４は所定のしきい値及び期限に関連してＳＰＬをモニタし続ける（ブロック２１０、２２０、２２２）。本発明は単一のしきい値と上記例の期限のみに限定されるわけではないことは理解できよう。代替の実施形態において、ＤＳＰ１２４は、ＳＰＬの異なるしきい値に関連して複数の時間間隔を追跡する。例えば、検出したＳＰＬが７５ｄＢのような第１のしきい値を何時間の間超えているかを第１のタイマが追跡できるのに対して、第２及び第３のタイマは、検出したＳＰＬが第２及び第３のしきい値をそれぞれ何時間の間超えているかを追跡することができる。これらのしきい値と、各タイマに関連づけられた所定の時間とに基づいて、ＤＳＰは出力される可聴信号の音量を制御する音量制御信号１３６を生成する。
【００１３】
制御装置１３０は、ＤＳＰ１２４により生成された音量制御信号１３６に基づいてオーディオソース１３２から取得したオーディオ信号の音量を制御することによって出力される可聴信号の音量を制御する。一実施形態において、制御装置１３０は出力される可聴信号の振幅を調整することによって音量を制御する。例えば、制御装置１３０は、音量制御信号１３６に基づいてデジタル制御信号１３８を生成してもよい。次いで、音声プロセッサ１３４は、取得したオーディオ信号にデジタル制御信号１３８を付加して、ＤＡＣ１２６への取得済みオーディオ信号入力の振幅を低減する。つまり、出力される可聴信号の振幅を低減するようにする。音声プロセッサ１３４は、例えば、デジタル制御信号１３８によって特定される適当なデジタルスケーリング係数を取得済みオーディオ信号にデジタル的に乗算することによってデジタル制御信号１３８を取得済みオーディオ信号に付加することができる。このスケーリング係数によって、同じ量の分だけすべてのオーディオ信号の振幅スケーリングを行うことが可能となる。上記とは別に、スケーリング係数は、何らかの所定のしきい値を超えるオーディオ信号のような選択したオーディオ信号の振幅のスケーリングのみを行うことによって歪みの制御を行うのに役立てることができる。また、いずれの場合においても、スケーリング済みのオーディオ信号はＤＡＣ１２６に入力され、その後、増幅器１２８に入力される。増幅器１２８によって提供されるドライブ信号１１６に基づいて、スピーカ１１２は所望の音量で可聴信号を出力する。
【００１４】
他の実施形態において、制御装置１３０は、増幅器１２８の利得を制御することによって出力される可聴信号の振幅を制御するアナログ制御信号１３９を生成してもよい。例えば、音量制御信号１３６に基づいて、制御装置１３０は増幅器１２８の利得を減らし、つまり、出力される可聴信号の振幅を減らすアナログ制御信号１３９を生成してもよい。アナログ制御信号１３９が、一般にすべての入力オーディオ信号のための増幅器の利得を制御できること、又は、上記とは別に、或る所定のしきい値を超えるような選択済みの入力オーディオ信号の利得の制御のみを行うことができることは理解できよう。いずれにせよ、増幅器１２８により提供されるドライブ信号１１６に基づいて、スピーカ１１２は所望の音量で可聴信号を出力することになる。
【００１５】
さらに他の実施形態において、制御装置１３０は、デジタル制御信号１３８を音声プロセッサ１３４に入力し、アナログ制御信号１３９を増幅器１２７に入力することによって出力するオーディオ信号の振幅を制御し、取得したオーディオ信号の振幅と増幅器の利得との双方の調整をそれぞれ行うようにする。上記に関係なく、音量制御信号１３６は、出力される可聴信号の振幅を制御し、つまり、増幅器１２８により出力されるスピーカ駆動信号１１６の振幅を制御することにより、出力される可聴信号の音量を制御する。
【００１６】
制御装置１３０は或る所定の調整値又は計算済みの調整値によって出力される可聴信号の音量を調整する。一実施形態において、音量制御信号１３６は所望のＳＰＬ値が検出されるまで、音量を徐々に調整するように制御装置１３０に命令してもよい。例えば、検出したＳＰＬ値が９０ｄＢＡのしきい値を超えた場合、音量制御信号１３６は、検出したＳＰＬ値が８５ｄＢＡ以下になるまで、０．５ｄＢの増分値で音量を徐々に下げるように制御装置１３０に命令してもよい。上記とは別に、制御装置１３０は、音量制御信号１３６に基づいて調整値を計算し、この計算した調整値に等しい量だけ音量を調整してもよい。例えば、検出したＳＰＬ値が１１５ｄＢＡのしきい値を超えた場合、制御装置１３０は音量制御信号１３６に基づいて調整値（１５ｄＢ）を計算し、計算した調整値の分だけ音量を下げて、検出したＳＰＬ値を１００ｄＢＡ以下に低下させる。
【００１７】
ＤＳＰ１２４をプログラムして、１以上のＳＰＬのしきい値に基づいて様々な時間にわたって所望のレンジ内に音量を維持するようにすることができる。このため、ＤＳＰ１２４は１以上の規定した間隔にわたって測定済みのＳＰＬを取り込み、ＳＰＬエクスポージャーを決定することができる。例えば、検出したＳＰＬ値が６０分以上の間１００ｄＢＡを超えた場合、制御装置１３０は、出力される可聴信号の音量を下げ、外耳道１４におけるＳＰＬを低減させる。例えば、検出したＳＰＬ値が、３０分の間６０ｄＢＡ以下の状態を維持すれば、制御装置１３０は音量の増加を許可する。上述したように、ＤＳＰ１２４は、複数の異なるＳＰＬしきい値に関連して複数の時間間隔を追跡することができる。この結果、本発明は複数のしきい値と複数の時間との少なくともいずれかを用いて、出力される可聴信号の音量を所望のレンジ内に維持することが可能になる。
【００１８】
上述のＤＳＰ１２４と制御装置１３０とは、測定したＳＰＬのすべての周波数と、取得したオーディオ信号とのそれぞれに対して、一般に同じＳＰＬ分析要件と音量制御処理をそれぞれ適用する。しかし、本発明は、周波数に依存する音量制御処理を交互に適用して、取得したオーディオ信号の周波数成分の個別の調整を行うようにすることができる。図５は、異なる周波数帯域用の異なる分析経路１５０、１６０、１７０を含む１つの例示のＤＳＰ１２４を示す図である。図示の例では、個々の分析経路１５０、１６０、１７０には、フィルタ１５２、１６２、１７２、ピーク／ＲＭＳ検出器１５４、１６４、１７４、及び比較器１５６、１６６、１７６が含まれる。個々の検出器１５４、１６４、１７４が周波数帯域固有のＳＰＬのピーク値又はＲＭＳ値を検出している間、個々のフィルタ１５２、１６２、１７２は、異なる周波数帯域における測定済みＳＰＬの周波数成分を分離する。次いで、個々の比較器１５６、１６６、１７６は異なる周波数帯域から得られる検出済みのＳＰＬ値をしきい値と比較する。この比較に基づいて、個々の比較器１５６、１６６、１７６は周波数固有の音量制御信号１５８、１６８、１７８を生成する。合成装置１８０は、制御装置１３０へ供給される単一の音量制御信号１３６の中へ周波数固有の音量制御信号１５８、１６８、１７８を合成する。制御装置１３０は、この結果生じる音量制御信号１３６を用いて、上述したようなデジタル制御信号１３８とアナログ制御信号１３９の少なくともいずれかを介して、取得したオーディオ信号の異なる周波数帯域の音量を個別に制御する。このような周波数固有の音量は、外耳道１４におけるＳＰＬの制御方法を提供するだけでなく、出力される可聴信号内の周波数固有の歪みを低減するか、制御するかの少なくともいずれかを行う方法も同様に提供する。
【００１９】
例えば、経路１５０は、０．１〜０．５ｋＨｚ帯域の低周波数帯域の周波数を分析できるのに対して、経路１６０、１７０は、それぞれ０．５〜２．５ｋＨｚ帯域及び２．５〜１０ｋＨｚ帯域の中帯域と高帯域の周波数とを分析することができる。このため、フィルタ１５２は低帯域内の周波数に対応する測定済みＳＰＬを通過させ、フィルタ１６２は中帯域内の周波数に対応する測定済みＳＰＬを通過させ、そして、フィルタ１７２は高帯域内の周波数に対応する測定済みＳＰＬを通過させる。検出器１５４、１６４、１７４は周波数帯域固有のＳＰＬのピーク値又はＲＭＳ値を検出する。比較器１５６、１６６、１７６はこの検出したＳＰＬ値を所定のしきい値と比較して、周波数固有の音量制御信号１５８、１６８、１７８を生成する。合成装置１８０は、合成済みの音量制御信号１３６を生成するために周波数固有の音量制御信号１５８、１６８、１７８を合成する。制御装置１３０はこの合成した制御信号１３６を用いて、取得したオーディオ信号の異なる周波数帯域の音量を制御する。例えば、ＤＳＰ１２４は、高周波数帯域用の「小」音量制御信号１３６を生成することができるが、低又は中周波数帯域に対しては生成しない。本例では、合成済みの音量制御信号１３６は、取得したオーディオ信号内の高帯域周波数の音量のみを下げるように制御装置１３０に命令する。他の実施形態では、合成済みの音量制御信号１３６はオーディオ信号の異なる周波数帯域を様々な量だけ調整するように制御装置１３０に命令することができる。本発明がこれらのみに限定されるわけではないことは理解できよう。
【００２０】
ＤＳＰ１２４は図５に例示の周波数固有の実施形態のみに限定されるわけではない。代替の実施形態において、ＤＳＰ１２４は、個々の周波数固有の音量制御信号１５８、１６８、１７８を制御装置１３０へ提供してもよい。この実施形態の場合、ＤＳＰ１２４は合成装置１８０を不要とし、図６に示すように単一の音量制御信号１３６を周波数固有の音量制御信号１５８、１６８、１７８と置き換える。説明を簡略にするために、図６は電子装置１２０の関連する部分とＤＳＰ１２４しか示していない。３つの周波数固有の音量制御信号１５８、１６８、１７８に応じて、制御装置１３０は、３つのデジタル制御信号１３８を音声プロセッサ１３４へ提供するか、３つのアナログ制御信号１３９を増幅器１２８へ提供するかの少なくともいずれかを行って、上述したように出力される可聴信号の音量を制御する。個々のデジタルとアナログの少なくともいずれかの制御信号１３８、１３９が異なる周波数帯域においてオーディオ信号の振幅の制御を行うことは理解できよう。例えば、音声プロセッサ１３４は、入力オーディオ信号を３つの異なる周波数帯域に分離し、デジタル制御信号１３８に関連づけられる周波数固有のスケーリング係数を対応するオーディオ信号に付加することによって、これらの周波数固有の信号の振幅を制御することができる。上記とは別に、音声プロセッサ１３４は、取得したオーディオ信号をＤＡＣ１２６を介して増幅器１２８へ通過させてもよい。増幅器１２８は、適当な帯域フィルタを用いて入力オーディオ信号を３つの異なる周波数帯域に分離する。次いで、増幅器１２８は、周波数固有のアナログ制御信号１３９に基づいて、制御装置１３０により供給される周波数固有のオーディオ信号に付加される利得を修正する。いずれの場合でも、制御装置１３０は出力される可聴信号の異なる周波数成分の音量を個々に制御する。
【００２１】
上述の周波数依存分析及び音量制御を用いて、上記に追加して、又は、上記とは別に、スピーカ１１２から出力される可聴信号を等しくすることができる。例えば、測定済みのＳＰＬの異なる周波数帯域の分析に基づいて、ＤＳＰ１２４と組み合わされた制御装置１３０は、オーディオ信号の異なる周波数帯域の音量を制御して、特定の外耳道１４の内部における音響状態に適したものとして、スピーカ１１２が出力する可聴信号を等しく（等化）することができる。このような等化は、ユーザコマンド又はこれらのユーザコマンドの任意の組み合わせに応じて周期的に行うようにしてもよい。
【００２２】
上述の周波数依存処理は、図５及び図６に示す３つの周波数経路１５０、１６０、１７０又は３つの周波数帯域のみに限定されるわけではないことは理解できよう。さらに、異なる経路１５０、１６０、１７０における個々の比較器１５６、１６６、１７６が異なるしきい値を用いることも可能であることは理解できよう。上記とは別に、１以上の比較器１５６、１６６、１７６が同じしきい値を用いるようにしてもよい。
【００２３】
本発明はまた、外耳道の内部におけるノイズレベルを抑制するか、又は別様に当該ノイズレベルを下げるために用いることも可能である。一実施形態によれば、ＤＳＰ１２４は、スピーカ１１２が非アクティブの時間中に変換器１１４が測定した「非アクティブ」ＳＰＬを分析することができる。この分析は周波数に依存した分析か、周波数に依存しない分析かのいずれであってもよい。この分析に基づいて、ＤＳＰ１２４と制御装置１３０の少なくともいずれかは、任意の所定の処理手順に従ってスピーカ１１２に「アンチノイズ」信号を出力させるノイズ抑制信号を生成することができる。スピーカ１１２は、個別に行うか、一括して行うかの少なくともいずれかの態様で任意の出力する可聴信号と共に「アンチノイズ」信号を出力することができる。外耳道１４の中へこの「アンチノイズ」信号を出力する処理は、外耳道１４に存在するノイズを除去するか、又は減少させる処理であり、ユーザが、出力される可聴信号をより良好に聞くことを可能にする処理である。出力される「アンチノイズ」信号は、ノイズが存在する場合に要求される音量よりも低い音量で、ユーザが出力された可聴音を聞くことができるようにする信号である。したがって、ノイズ除去処理は、外耳道１４の内部におけるＳＰＬ全体を減らす音量制御処理と組み合わせることが可能である。
【００２４】
上述のＤＳＰ１２４及び制御装置１３０は１以上のプロセッサ、ハードウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせから構成されるものであってもよい。遠隔電子装置１２０における別の装置として、ＤＳＰ１２４、制御装置１３０、及び音声プロセッサ１３４について上記に説明したが、ＤＳＰ１２４のすべて又は一部を制御装置１３０と共に共置してもよいことは理解できよう。さらに、ＡＤＣ１２２と、ＤＳＰ１２４と、制御装置１３０の一部とのうちの少なくともいずれかは、スピーカ１１２及び変換器１１４と共にイヤホン１１０に共置できることは理解できよう。
【００２５】
本願明細書に記載の本発明は、従来方式の音量制御システムよりも多くの効果を有するものである。第１に、イヤホンのスピーカから出力される可聴信号の音量を自動的に制御する閉ループ音量制御システムを用いることによって、本発明は、ユーザが周囲の状況や取得したオーディオ信号の振幅に関係なく、音楽あるいは他の可聴コンテンツを相対的に一貫した音量で聴くことを可能にするものである。さらに、親又は他のユーザは本明細書で説明した自動音量制御を利用して、携帯電子装置における最大音量の設定を行うことができる。上述の音量制御処理を用いて、出力した可聴信号の異なる周波数成分の音量を異なるレベルで設定するために、本発明は自動出力可聴信号の等化を提供するものである。この自動等化は、出力される可聴信号の周波数エンベロープを特定ユーザの耳の音響状態に合わせて特別に調整するものである。
【００２６】
本発明は、その本質的な特徴から逸脱しない範囲において、本明細書に具体的に記載した方法以外の方法でも実施可能であることはいうまでもない。本実施形態は、いかなる点においても例示にすぎず、本発明を限定するものではない。添付した請求項の意味する範囲及びそれと均等の範囲に属するすべての変更が本発明に属するものであることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】人間の耳における一部を示す横断面図である。
【図２】一実施形態に係る閉ループ音量制御システムを示すブロック図である。
【図３】本発明に係る音量制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る音量制御処理手順の他の例を示すフローチャートである。
【図５】本発明一実施形態に係るＤＳＰを示すブロック図である。
【図６】マルチ周波数帯域処理用の図２の閉ループ音量制御システム及び図５のＤＳＰの一部を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年12月16日(2008.12.16)
【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】
オーディオイヤホン（１１０）のための閉ループ音量制御システム（１００）であって、
外耳道（１４）の中へ可聴信号を出力するスピーカ（１１２）と、
前記外耳道（１４）における音圧レベルを測定する圧力変換器（１１４）と、
前記スピーカ（１１２）と前記圧力変換器（１１４）とに関連づけられ、出力される前記可聴信号の音量を測定された前記音圧レベルに基づいて制御する制御システム（１２４、１３０）と
を備えることを特徴とする閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項２】
増幅器駆動信号に応じて前記スピーカを駆動する増幅器（１２８）をさらに備え、
前記制御システム（１２４、１３０）は、
測定された前記音圧レベルに基づいて前記増幅器（１２８）の利得を制御することによって、出力される前記可聴信号の音量を制御することを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項３】
増幅器駆動信号に応じて前記スピーカを駆動する増幅器（１２８）をさらに備え、
前記制御システム（１２４、１３０）は、
増幅器（１２８）へ入力される前記増幅器駆動信号の振幅を測定された前記音圧レベルに基づいて制御することによって、出力される前記可聴信号の音量を制御することを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項４】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
周波数依存の音圧レベルの測定値を生成するために、測定された前記音圧レベルの異なる周波数成分を分離し、
前記周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて、出力される前記可聴信号を等しくすることを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項５】
前記制御システム（１２４、１３０）は、
周波数依存の音圧レベルの測定値を生成するために、測定された前記音圧レベルの異なる周波数成分を分離し、
出力される前記可聴信号の１以上の前記周波数成分の振幅を前記周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて制御することによって、出力される前記可聴信号の音量を制御することを特徴とする請求項１に記載の閉ループ音量制御システム（１００）。
【請求項６】
外耳道（１４）における音圧レベルを制御する方法であって、
前記外耳道（１４）に配置される圧力変換器（１１４）を用いて前記外耳道（１４）における音圧レベルを測定するステップと、
測定された前記音圧レベルに基づいてスピーカ（１１２）により前記外耳道（１４）の中へ出力される可聴信号の音量を制御するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
増幅器駆動信号によって増幅器（１２８）を駆動するステップと、
前記スピーカ（１１２）から前記可聴信号を出力するために、前記増幅器（１２８）により出力されるスピーカ駆動信号（１１６）によって前記スピーカ（１１２）を駆動するステップと
をさらに含み、
前記音量を制御する前記ステップは、
測定された前記音圧レベルに基づいて前記増幅器駆動信号の振幅を制御するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
増幅器駆動信号によって増幅器（１２８）を駆動するステップと、
前記スピーカ（１１２）から前記可聴信号を出力するために、前記増幅器（１２８）により出力されるスピーカ駆動信号（１１６）によって前記スピーカ（１１２）を駆動するステップと
をさらに含み、
前記音量を制御する前記ステップは、
前記増幅器（１２８）の利得を制御するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
周波数依存の音圧レベルの測定値を生成するために、測定された前記音圧レベルの異なる周波数成分を分離するステップをさらに含み、
前記音量を制御する前記ステップは、
出力される可聴信号の１以上の周波数成分の振幅を前記周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて制御するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
周波数依存の音圧レベルの測定値を生成するために、測定された前記音圧レベルの異なる周波数成分を分離するステップをさらに含み、
出力される可聴信号を前記周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて等しくするステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明はヘッドセットの音量を自動的に調整する方法及び装置を提供するものである。ヘッドセットはその可聴信号を外耳道の中へ出力するスピーカを含む。音圧変換器が外耳道における音圧レベルの測定を行う。この測定された音圧レベルに基づいて、制御装置システムはヘッドセットの音量を制御する。一実施形態によれば、制御システムは、測定された音圧レベルが予め定められたしきい値を超えると音量を下げる。本発明の例示の実施形態は、オーディオイヤホンのための閉ループ音量制御システムであって、外耳道の中へ可聴信号を出力するスピーカと、外耳道における音圧レベルを測定する圧力変換器と、スピーカと圧力変換器とに関連づけられ、出力される可聴信号の音量を測定された音圧レベルに基づいて制御する制御システムとを備える。また、本閉ループ音量制御システムは、増幅器駆動信号に応じてスピーカを駆動する増幅器をさらに備える。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、測定された音圧レベルに基づいて増幅器の利得を制御することによって、出力される可聴信号の音量を制御する。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、増幅器へ入力される増幅器駆動信号の振幅を測定された音圧レベルに基づいて制御することによって、出力される可聴信号の音量を制御する。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、増幅器は可変利得増幅器を含む。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、測定された音圧レベルが第１のしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の音量を下げる。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、測定された音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の音量を下げる。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、測定された音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値以下の状態を維持する場合に、出力される可聴信号の音量を上げる。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、測定された音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合、又は、測定された音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の音量を下げる。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、周波数依存の音圧レベルの測定値を生成するために、測定された音圧レベルの異なる周波数成分を分離する。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて、出力される可聴信号を等しくする。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、出力される可聴信号の１以上の周波数成分の振幅を周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて制御することによって、出力される可聴信号の音量を制御する。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、周波数成分に対応する測定された音圧レベルがしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の周波数成分の振幅を低減することによって、音量を制御する。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、スピーカ及び圧力変換器とともに、オーディオイヤホンの中に共置される。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、スピーカ及び圧力変換器は、オーディオイヤホンの中に共置され、制御システムは、有線接続を介してオーディオイヤホンに接続された遠隔電子装置の中に配置される。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、スピーカ及び圧力変換器は、オーディオイヤホンの中に共置され、制御システムは、無線接続を介してオーディオイヤホンに接続された遠隔電子装置の中に配置される。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、制御システムは、スピーカが非アクティブのときに圧力変換器によって測定された非アクティブの音圧レベルに基づいて、外耳道に存在するノイズを除去する。また、閉ループ音量制御システムの一実施形態によれば、圧力変換器は、オーディオイヤホンの内部の可聴信号から音響的に分離され、外耳道の内部の可聴信号に音響的に結合される。また、本発明の例示の実施形態は、外耳道における音圧レベルを制御する方法であって、外耳道に配置される圧力変換器を用いて外耳道における音圧レベルを測定するステップと、測定された音圧レベルに基づいてスピーカにより外耳道の中へ出力される可聴信号の音量を制御するステップとを含む。また、本方法は、増幅器駆動信号によって増幅器を駆動するステップと、スピーカから可聴信号を出力するために、増幅器により出力されるスピーカ駆動信号によってスピーカを駆動するステップとをさらに含む。また、本方法の一実施形態によれば、音量を制御するステップは、測定された音圧レベルに基づいて増幅器駆動信号の振幅を制御するステップを含む。また、本方法の一実施形態によれば、音量を制御するステップは、増幅器の利得を制御するステップを含む。また、本方法の一実施形態によれば、音量を制御するステップは、測定された音圧レベルが第１のしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の音量を下げるステップを含む。また、本方法の一実施形態によれば、音量を制御するステップは、測定された音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の音量を下げるステップを含む。また、本方法の一実施形態によれば、音量を制御するステップは、測定された音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値以下の状態を維持する場合に、出力される可聴信号を上げるステップを含む。また、本方法の一実施形態によれば、音量を制御するステップは、測定された音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合、又は、測定された音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の音量を下げるステップを含む。また、本方法は、周波数依存の音圧レベルの測定値を生成するために、測定された音圧レベルの異なる周波数成分を分離するステップをさらに含む。また、本方法の一実施形態によれば、音量を制御するステップは、出力される可聴信号の１以上の周波数成分の振幅を周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて制御するステップを含む。また、本方法は、出力される可聴信号を周波数依存の音圧レベルの測定値に基づいて等しくするステップをさらに含む。また、本方法の一実施形態によれば、音量を制御するステップは、測定された音圧レベルが周波数成分に対応するしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の周波数成分の振幅を低減するステップを含む。また、本方法は、スピーカが非アクティブのときに測定される非アクティブの音圧レベルに基づいてノイズ除去信号を生成するステップと、スピーカを介してノイズ除去信号を外耳道の中へ出力することによって、ノイズを外耳道から除去するステップとをさらに含む。また、本発明の例示の実施形態は、オーディオイヤホンであって、外耳道における音圧レベルを測定する圧力変換器と、測定された音圧レベルに基づいて少なくとも部分的に制御される音量で可聴信号を外耳道の中へ出力するスピーカとを備える。本オーディオイヤホンは、スピーカと圧力変換器とに動作可能に接続された制御装置をさらに備え、制御装置は、出力される可聴信号の振幅を測定された音圧レベルに基づいて制御することによって、出力される可聴信号の音量を制御する。また、本オーディオイヤホンの一実施形態によれば、制御装置は、測定された音圧レベルが第１のしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の振幅を低減する。また、本オーディオイヤホンの一実施形態によれば、制御装置は、測定された音圧レベルが第１の時間よりも長い時間の間、第１のしきい値を超える場合に、出力される可聴信号の振幅を低減する。また、本オーディオイヤホンの一実施形態によれば、制御装置は、測定された音圧レベルが第２の時間よりも長い時間の間、第２のしきい値以下の状態を維持する場合に、出力される可聴信号の振幅を増大させる。また、本オーディオイヤホンの一実施形態によれば、制御装置は、スピーカが非アクティブのときに測定される非アクティブの音圧レベルに基づいて、外耳道に存在するノイズを除去する。また、本オーディオイヤホンの一実施形態によれば、圧力変換器は、オーディオイヤホンにおいて可聴信号から音響的に分離され、外耳道において可聴信号に音響的に結合される。
【国際調査報告】
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