(57)【要約】装着型サラウンドサウンドシステムが、（ａ）ユーザによって聞かれる要求オーディオ信号を表す入力信号を受信すると共に、それに応じて、複数の出力信号を生成するようになっているプロセッサと、（ｂ）プロセッサに結合され、ユーザの少なくとも１つの骨に複数の出力信号を伝達するようになっている複数の骨伝導スピーカであって、ユーザの包囲音知覚を刺激するように配置されている、複数の骨伝導スピーカとを備える。装着型周囲音低減システムが、（ａ）周囲音信号を検出するようになっているマイクロホンと、（ｂ）周囲音信号に応じて出力信号を生成するようになっているプロセッサであって、出力信号は、ユーザの骨に伝達されると、周囲音信号がユーザに与える影響を低減し、マイクロホンは当該プロセッサに結合されている、プロセッサと、（ｃ）プロセッサに結合され、出力信号をユーザの骨に伝達するようになっている骨伝導スピーカとを備える。
2009542038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着型サラウンドサウンドシステムであって、
ユーザによって聴取される要求されたオーディオ信号を表す入力信号を受信すると共に、それに応じて、複数の出力信号を生成するプロセッサと、
前記プロセッサに結合され、前記ユーザの少なくとも１つの骨に前記複数の出力信号を伝達するtameno
複数の骨伝導スピーカであって、前記ユーザの包囲音知覚（encompassing sound perception）を刺激するように配置されている複数の骨伝導スピーカと、
を備えることを特徴とする装着型サラウンドサウンドシステム。
【請求項２】
請求項１記載の装着型サラウンドサウンドシステムは、少なくとも１つの音響スピーカをさらに備え、前記骨伝導スピーカ及び該少なくとも１つの音響スピーカは、前記ユーザの包囲音知覚を刺激するように配置されていることを特徴とする装着型サラウンドサウンドシステム。
【請求項３】
請求項１記載の装着型サラウンドサウンドシステムにおいて、該システムはさらに、前記プロセッサに接続され、周囲音信号を検出するマイクロホンを備え、前記プロセッサはさらに、前記周囲音信号に応じて前記複数の出力信号を生成するよう構成されており、少なくとも１つの出力信号成分は、前記ユーザの骨に伝達されると、前記ユーザに対する前記周囲音信号の影響を低減することを特徴とする装着型サラウンドサウンドシステム。
【請求項４】
請求項３記載の装着型サラウンドサウンドシステムにおいて、前記プロセッサはさらに、前記周囲音信号の方向に応じて、前記少なくとも１つの出力信号成分から或る出力信号成分を生成するよう構成されていることを特徴とする装着型サラウンドサウンドシステム。
【請求項５】
請求項３記載の装着型サラウンドサウンドシステムにおいて、前記プロセッサは、許容周囲ボリュームレベルに応じて、前記少なくとも１つの出力信号成分を生成するよう構成されていることを特徴とする装着型サラウンドサウンドシステム。
【請求項６】
装着型周囲音低減システムであって
周囲音信号を検出するマイクロホンと、
前記マイクロホンに接続され、前記周囲音信号に応じて出力信号を生成するプロセッサであって、該出力信号は、前記ユーザの骨に伝達されると、周囲音信号が該ユーザに与える影響を低減するよう構成されたプロセッサと、
前記プロセッサに接続され、前記出力信号を前記ユーザの骨に伝達する骨伝導スピーカと
を備えることを特徴とする装着型周囲音低減システム。
【請求項７】
請求項６記載の装着型周囲音低減システムにおいて、該システムは隠蔽型コンパクトシステム（concealable compact system）であることを特徴とする装着型周囲音低減システム。
【請求項８】
請求項６記載の装着型周囲音低減システムにおいて、前記プロセッサは、許容周囲ボリュームレベルに応じて前記出力信号を生成するよう構成されていることを特徴とする装着型周囲音低減システム。
【請求項９】
請求項６記載の装着型周囲音低減システムにおいて、前記プロセッサは、前記周囲音信号の方向に応じて前記出力信号を生成するよう構成されていることを特徴とする装着型周囲音低減システム。
【請求項１０】
請求項６記載の装着型周囲音低減システムにおいて、前記プロセッサは、前記ユーザによって聴取される要求オーディオ信号を表す入力信号を受信するようになっており、前記プロセッサはさらに、前記入力信号に応じて前記出力信号を生成するようになっている、請求項６に記載の装着型周囲音低減システム。
【請求項１１】
請求項１０記載の装着型周囲音低減システムにおいて、該システムはさらに、外部システムから前記入力信号を受信するよう構成されていることを特徴とする装着型周囲音低減システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の装着型周囲音低減システムにおいて、該システムはさらに、前記プロセッサに接続され、ユーザ骨伝導信号を検出する骨伝導マイクロホンを備え、前記要求オーディオ信号の受信と少なくとも部分的に同時に、前記ユーザ骨伝導信号に応じて送信信号を送信するよう構成されていることを特徴とする装着型周囲音低減システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の装着型周囲音低減システムにおいて、該システムはさらに、前記送信信号から、前記入力信号に応答した遅延信号を差し引くことによって、該送信信号からのエコー効果を低減するよう構成されていることを特徴とする装着型周囲音低減システム。
【請求項１４】
請求項１３記載の装着型周囲音低減システムにおいて、前記プロセッサはさらに、（ａ）無視することができるユーザ音信号に応じてキャンセルフィルタを求めると共に、（ｂ）前記キャンセルフィルタに応じて前記送信信号からのエコー効果を低減するよう構成されていることを特徴とする装着型周囲音低減システム。
【請求項１５】
サラウンドサウンドをユーザに伝達する方法であって、
前記ユーザによって聴取される要求されたオーディオ信号を表す入力信号を受信するステップと、
前記要求されたオーディオ信号に応じて複数の出力信号を生成するステップと、
複数の骨伝導スピーカによって、前記出力信号を前記ユーザの少なくとも１つの骨に伝達するステップと
を含み、前記複数の骨伝導スピーカは、前記ユーザの包囲音知覚を刺激するように配置されていることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記伝達するステップは、音響スピーカによって、出力信号を前記ユーザの耳に伝達するステップを含み、前記複数の骨伝導スピーカ及び前記音響スピーカは、前記ユーザの包囲音知覚を刺激するように配置されていることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法において、前記生成するステップは、周囲音信号に応じて前記複数の出力信号を生成するステップを含み、少なくとも１つの出力信号成分は、前記ユーザの骨に伝達されると、前記ユーザに対する前記周囲音信号の影響を低減することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、前記生成するステップは、周囲音信号の方向に応じて前記出力信号成分を生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の方法において、前記生成するステップは、許容周囲ボリュームレベルに応じて前記出力信号成分を生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
装着型周囲音低減システムによる周囲音を低減する方法であって、
周囲音信号を検出するステップと、
前記周囲音信号に応じて出力信号を生成するステップであって、該出力信号は、前記ユーザの骨に伝達されると、周囲音信号が該ユーザに与える影響を低減する、生成するステップと、
前記システムに備えられた骨伝導スピーカによって、前記出力信号を前記ユーザの骨に伝達するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法において、前記装着型周囲音低減システムは、隠蔽型コンパクトシステムであることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０記載の方法において、前記生成するステップは、許容周囲ボリュームレベルに応じて前記出力信号を生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２０記載の方法において、前記生成するステップは、前記周囲音信号の方向に応じて出力信号成分を生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２０記載の方法において、該方法はさらに、前記ユーザによって聴取されるオーディオ信号を表す入力信号を受信するステップを含み、前記生成するステップは、前記入力信号に応じて前記出力信号を生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法において、該方法はさらに、前記入力信号を外部システムから受信するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の方法において、該方法はさらに、
（ａ）ユーザ骨伝導信号を検出するステップと、
（ｂ）前記受信するステップと少なくとも部分的に同時に、前記ユーザ骨伝導信号に応答した送信信号を送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６記載の方法において、該方法はさらに、前記送信信号から、前記要求されたオーディオ信号に応答した遅延信号を差し引くことによって、該送信信号からのエコー効果を低減するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の方法において、前記低減するステップは、無視することができるユーザサウンド信号に応じてキャンセルフィルタを決定し、前記キャンセルフィルタに応答するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨伝導を実施する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の音の知覚は、（ａ）空気伝導振動、及び、（ｂ）骨伝導振動の２つのタイプの振動に応答する。
空気伝導振動は、外耳によって捉えられ、外耳道を鼓膜に向かって進む。鼓膜では、この振動は力学的エネルギに変換される。この力学的エネルギは中耳に渡る。中耳では、この領域の骨である槌骨、砧骨、及び鐙骨が、この信号を受信する（ここで、鐙骨は、中耳の骨と内耳との間の良好な伝達物質として機能する流体で覆われている）。信号は、上記流体を通じて内耳内の蝸牛の内部内層（inner lining）へ送信される。ここで、蝸牛には、聴覚神経に向かって伸びる極微毛（minuscule hair）が立ち並んでいる。これらの極微毛の一部は信号のさまざまな周波数に応じて励起し、この励起によって聴覚神経に電気インパルスが発生し、この電気インパルスは脳へ送信される。
【０００３】
頭蓋骨に印加された骨伝導振動は、内頭蓋振動（inner cranial vibration）に変換される。ここで、頭蓋骨の異なる部分はこのような振動の異なる伝導率を示している。音が知覚されるには、音は電気信号に変換されなければならない。したがって、頭蓋振動は骨伝導聴覚に基づいて、外耳及び中耳を完全に迂回しながら蝸牛の毛を直接刺激する（頭蓋骨自体が振動するので、信号を捉えるための耳介等の外部受信部は必要とされない）。空気伝導振動聴覚と同様に、骨伝導振動の周波数に応じて異なる極微毛が興奮し、したがって、異なる周波数の知覚が可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気媒体を通じた音波の伝導と同様に、このように伝導される音の検出が、いくつかの状況では、非常に問題が多いことは、当業者に知られている。
実質的にあらゆる環境において、非常に多くの音がユーザを取り囲んでいる。大音量の拡声器を有する集団又は混雑したロケーション等のいくつかの環境では、環境音が非常に強力であるのに対して、それ以外の状況では、あまり大きくはない環境音が、実際には、ユーザを困らせる場合がある。
【０００５】
ユーザ周辺の大きな周囲音は、ユーザに深刻な不都合をもたらすおそれがある。さらに、その周囲音は、（ａ）要求された音がユーザの周辺にあろうと、サウンドシステムによってユーザに提供されようと、要求された音のユーザによる知覚、及び、（ｂ）音検出システム又は通信システムによる、ユーザによって生成された音の検出の双方を妨げる。
【０００６】
これらの２つの問題は、雑音のある状況に適した効率的な双方向通信システムの作成において重大な障害を提示する。雑音環境にいる人々は、外耳道を通る望ましくない雑音の量を低減するために耳を覆うヘッドホンを使用する場合がある。アクティブノイズキャンセル技法を使用することによって電子的に周囲雑音を低減する特殊なヘッドホンを使用する者もいる。単に、自身の耳を自身の手で覆うことによって雑音を低減しようとする者もいる。
【０００７】
骨伝導を使用することによってこれらの問題を解決するこれまでの試みは、「半二重通信システム」として既知であるものに引き下がったものであった。半二重通信システムでは、ユーザは、要求オーディオ信号（requested audio signal）の受信又はユーザ音の送出のいずれかを行うことができるが、同時に行うことはできない。
【０００８】
雑音環境で通信する信頼性があり簡単な手段を見つけることが望ましい。さらに、骨伝導を介してユーザの包囲音知覚を刺激するための信頼性があり簡単な手段を見つけることも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の装着型サラウンドサウンドシステムは、（ａ）ユーザによって聞かれる要求オーディオ信号を表す入力信号を受信すると共に、それに応じて、複数の出力信号を生成するようになっているプロセッサと、（ｂ）プロセッサに結合され、ユーザの少なくとも１つの骨に複数の出力信号を伝達するようになっている複数の骨伝導スピーカであって、ユーザの包囲音知覚を刺激するように配置されている、複数の骨伝導スピーカとを備える。
装着型周囲音低減システムは、（ａ）周囲音信号を検出するようになっているマイクロホンと、（ｂ）周囲音信号に応じて出力信号を生成するようになっているプロセッサであって、出力信号は、ユーザの骨に伝達されると、周囲音信号がユーザに与える影響を低減し、マイクロホンはプロセッサに結合されている、プロセッサと、（ｃ）プロセッサに結合され、出力信号をユーザの骨に伝達するようになっている骨伝導スピーカとを備える。
【００１０】
本発明のサラウンドサウンドをユーザに伝達する方法は、（ａ）ユーザによって聞かれる要求オーディオ信号を表す入力信号を受信すること、（ｂ）要求オーディオ信号に応じて複数の出力信号を生成すること、及び（ｃ）複数の骨伝導スピーカによって、出力信号をユーザの少なくとも１つの骨に伝達することを含み、複数の骨伝導スピーカは、ユーザの包囲音知覚を刺激するように配置されている。
【００１１】
装着型周囲音低減システムによる周囲音低減のための方法は、（ａ）周囲音信号を検出すること、（ｂ）周囲音信号に応じて出力信号を生成することであって、出力信号は、ユーザの骨に伝達されると、周囲音信号がユーザに与える影響を低減する、生成すること、及び（ｃ）システムに属する骨伝導スピーカによって、出力信号をユーザの骨に伝達することを含む。
【００１２】
本発明の上記の並びに他の目的、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明を添付図面と併用したときに、より明らかになる。図面において、同様の参照符号は、異なる図全体を通じて同様の要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による、装着型周囲音低減システムである、システム２００のブロック図である。システム２００は、（ａ）周囲音信号を検出するマイクロホン２２０と、（ｂ）マイクロホン２２０に接続され、且つ、周囲音信号に応じて出力信号を生成するプロセッサ２１０であって、当該出力信号が、ユーザの骨に伝達されると周囲音信号がユーザに与える影響を低減する、プロセッサ２１０と、（ｃ）プロセッサ２１０に接続され、且つ、ユーザの骨に出力信号を伝達する骨伝導スピーカ２３０とを備える。
通常、プロセッサ２１０は、ハードウェアコンポーネントとソフトウェアコンポーネントとの双方を含んでいる。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０、マイクロホン２２０、及び骨伝導スピーカ２３０は、装着型ヘッドギア（図示せず；同様のヘッドギアの実施形態は、図７ａ及び図７ｂに示されている）上に組み立てられる。この装着型ヘッドギアは、（ａ）周囲音のより効果的な低減、及び（ｂ）ユーザによる永続的に快適な装着を容易にするように設計されている。本発明の一実施形態によれば、装着型ヘッドギアは、効果的な周囲音低減及びシステム２００の使用の快適性の双方を高めるために、ユーザによって容易に調整されるよう構成されている。本発明の他の実施形態によれば、プロセッサ２１０、マイクロホン２２０、及び骨伝導スピーカ２３０は、１又は複数の専用装着型デバイス上に組み立てられ、この１又は複数の専用装着型デバイスは、ヘッドギアを備える場合もあるし、備えない場合もある。本発明の異なる実施形態によるシステム２００のコンポーネントのいくつかは、本明細書で説明するヘッドギア又は他の装着型デバイス上に組み立てられる場合もあるし、組み立てられない場合もある。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、システム２００は複数のマイクロホン２２０を備える。各マイクロホン２２０は、周囲音信号を自律的に検出し、プロセッサ２１０は、異なるマイクロホン２２０から異なる周囲音信号を受信する。
本発明の一実施形態によれば、システム２００は複数の骨伝導スピーカを備える。プロセッサ２１０は、１又は複数の出力信号を生成すると共に、各出力信号を骨伝導スピーカ２３０のうちの１又は複数に提供する。
【００１６】
異なる骨伝導スピーカは、ユーザの異なる身体部分の骨に出力信号を伝達するように配置することができる。好都合なことに、骨伝導性スピーカのうちの少なくともいくつかは、出力信号成分をユーザの頭蓋骨に伝達するように配置可能である。
【００１７】
複数のマイクロホン２２０及び複数の骨伝導スピーカ２３０を含む本発明の一実施形態によれば、各マイクロホン２２０は、各骨伝導スピーカ２３０に関連付けられるマイクロホン２２０によって検出されるそれぞれの周囲音信号に従って、異なる骨伝導スピーカ２３０用の異なる出力信号を生成するために、１又は複数の骨伝導スピーカ２３０に関連付けられている。
【００１８】
複数の骨伝導スピーカ２３０を備える本発明の一実施形態によれば、システム２００は、異なる骨伝導性スピーカ２３０に接続される複数のプロセッサ２１０を備える。各プロセッサ２１０は、異なる骨伝導スピーカ２３０によってユーザの複数の骨に伝達される１又は複数の出力信号を生成する。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、システム２００は、必ずしもそうとは限らないが、ほとんど目立たないように控えめな方法で、好都合には両耳のうちの少なくとも方耳の後ろにユーザによって装着可能な隠蔽型コンパクトシステムである。
【００２０】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０は、許容周囲ボリュームレベルに応じて出力信号を生成するよう構成されている。限定ではないが、許容周囲ボリュームレベルは、好都合なことにユーザによって決定される。
【００２１】
いくつかの状況では、ユーザは、周囲音が自身に与える影響を部分的にのみ低減したい（すなわち、サラウンディングサウンド又は雑音を許容周囲ボリュームレベルに弱めたい）場合がある。好適には、出力信号は、周囲音信号が許容周囲ボリュームレベルを遵守するレベルに上記信号を静めるために、許容周囲ボリュームレベルよりも大きな周囲音信号にのみ相関する。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０はさらに、許容周囲ボリュームレベルに応じて、周囲音信号のすべての周波数又はほとんどの周波数の振幅をそれぞれ低減することによって、出力信号を生成する。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０は、高域通過フィルタ、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、帯域除去フィルタ等の、周囲ボリュームオーディオフィルタ（ambient volume audio filter）に応じて出力信号を生成する。周囲ボリュームオーディオフィルタに応じた出力信号の生成は、本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる例として、周囲音が、限られた周波数帯域によって特徴付けられる１又は複数の雑音発生源から到来している音を含む状況で、有用である。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０は、出力オーディオボリュームフィルタに応じて出力信号を生成する。これは、本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる例として、特定のサウンド経験（ロックミュージックサウンド方式、クラシックミュージックサウンド方式、映画館サウンド方式等に似ている等）をユーザに提供するのに、有用である。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、出力ボリュームオーディオフィルタは、骨伝導振動聴覚及び空気伝導振動聴覚の異なる伝導プロファイルから生じる知覚歪を補正するために使用される。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例として、低周波数は、骨によって高周波数よりも良好に伝送されることが当業者に既知である。したがって、音は、音が本来有するピッチよりもはるかに低いピッチを有するものとしてユーザによって知覚されるが、これは、専用補正フィルタによって修正することができる問題である。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０は、周囲音信号の方向に応じて、出力信号のうちの少なくとも１つの出力信号成分から或る出力信号成分を生成する。本発明の一実施形態によれば、マイクロホン２２０は、ユーザによる周囲音信号の検出方向の簡単な変更を容易にする適合可能指向性マイクロホンである。いくつかの状況では、特定の雑音発生源から到来している音を低減すると同時に、他の方向から到来している音を弱めないように保つ等の、１又は複数の特定の方向からユーザに到来する周囲音の一部のみを低減することが望ましい。
【００２７】
複数のマイクロホン２２０を含む本発明の一実施形態によれば、複数のマイクロホン２２０の少なくともいくつかは、１又は複数のマイクロホングループ（図示せず）を形成する。このマイクロホングループは、マイクロホングループ内のマイクロホン２２０のそれぞれによって検出されるサウンド（音）信号に異なる位相シフトを適用することによって、システム２００を移動させることなく１又は複数の特定の方向からユーザに到来する周囲音の検出を容易にするものである。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０はさらに、ユーザによって聴取される要求されたオーディオ信号を表す入力信号を受信すると共に、それに応じて、骨伝導体スピーカ２３０への出力信号を生成する。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例として、要求オーディオ信号は、音楽、発話、又はコンピュータプログラムによって生成された音等とすることができる。好適には、入力信号は外部システム４１０から受信される。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例として、外部システム４１０は、ポータブルオーディオプレイヤ、オーディオシステム、コンピュータ等とすることができる。本発明の一実施形態によれば、システム２００は、単独で、出力信号のうちの少なくとも一部を生成する。好適には、本明細書で説明する実施形態に従ってプロセッサ２１０によって生成される出力信号は、ユーザの骨に伝達されると、周囲音信号がユーザに与える影響を低減すると同時に、要求オーディオ信号の知覚を容易にする。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、システム２００は、要求されたオーディオ信号を通信デバイス４２０から受信する。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例として、通信デバイス４２０は、携帯電話、携帯情報端末、ポータブル双方向ラジオ等とすることができる。
本発明の一実施形態によれば、システム２００は、外部システム４１０及び／又は通信デバイス４２０と無線で通信するようになっている。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、システム２００は、プロセッサ２１０に接続され且つユーザ骨伝導信号を検出する、骨伝導マイクロホン２５０をさらに備える。ユーザ骨伝導信号は、ユーザのサンプル骨（sampled bone）を振動する骨伝導信号である。好都合なことに、ユーザ骨伝導信号は、ユーザによって生成された音声及び特に発話に応答する。多くの場合、骨伝導信号は、ユーザのサンプル骨の追加の振動にも応答し、具合的には、骨伝導スピーカ２３０によってサンプル骨に印加される出力信号等、サンプル骨に印加される骨伝導信号にも応答する。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、システム２００はさらに、ユーザ骨伝導信号に応じて、送信信号を送信する。本発明の一実施形態によれば、システム２００は、要求オーディオ信号の受信と少なくとも部分的に同時に送信信号を送信する（フルデュプレックス通信と称される通信システムの機能）。
【００３２】
好適には、送信信号は外部システム４１０へ送信される。外部システム４１０は、必ずしもそうとは限らないが、通信デバイス４２０とすることができ、特に、要求されたオーディオ信号が受信される通信元の通信デバイス４２０とすることができる。
本発明のこれまで考察した実施形態によれば、システム２００は、外部システム４１０及び／又は通信デバイス４２０と無線で通信するよう構成されている。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、システム２００はさらに、送信信号から、要求オーディオ信号に応答した遅延信号を差し引くことによって、送信信号からのエコー効果を低減するよう構成されている。本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０はさらに、（ａ）無視することができるユーザ音信号に応じてキャンセルフィルタを求めると共に、（ｂ）キャンセルフィルタに応じて送信信号からのエコー効果を低減するよう構成される。
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０は、方法５００のステージ５４３の詳細な説明及び図５ａの説明で明確に述べられる詳細な方法に従い、無視することができるユーザ音信号に応じてキャンセルフィルタを決定する。本発明の異なる実施形態によれば、プロセッサ２１０は、他の多く方法でキャンセルフィルタを決定することができる。
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０は、ユーザ骨伝導信号に含まれるユーザ要求に応じるよう構成されている。
【００３５】
本発明の異なる実施形態によれば、システム２００は、アナログ信号又はデジタル信号のいずれかの検出、処理、及び伝達を行う。本発明のいくつかの実施形態によれば、システム２００は、アナログ信号及びデジタル信号の双方を取り扱うよう構成されている。ここで、システム２００は、アナログ信号をデジタル信号に変換及び／又はデジタル信号をアナログ信号に変換する少なくとも１つのコンポーネントを含む。本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１０は、アナログ信号をデジタル信号に変換及び／又はデジタル信号をアナログ信号に変換する。本発明の一実施形態によれば、マイクロホン２２０及び／又は骨伝導マイクロホン２５０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。本発明の一実施形態によれば、骨伝導スピーカ２３０及び／又は音響スピーカ２４０は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。本発明の異なる実施形態によれば、システム２００の他のコンポーネントが、アナログ信号をデジタル信号に変換及び／又は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、システム２００は、雑音低減の追加の方法を実施する。これらの追加の方法のいくつかは、文献で詳述され、当業者によって既知であり且つ直接的に実施可能である。
【００３７】
図２は、本発明の一実施形態による、装着型周囲音低減システムを構成するシステム２０１のブロック図である。システム２０１は、システム２００の一実施形態であり、この実施形態では、各マイクロホンは、周囲音低減ユニット２９１、２９２、２９３、及び２９４等の複数の周囲音低減ユニットを形成するように、複数の骨伝導スピーカのうちの１つに関連付けられている。本発明の図示の実施形態では、周囲音低減ユニット２９１は、マイクロホン２２１と骨伝導スピーカ２３１とを備える。これらは、音低減ユニット２９１の位置で局所的に検出される周囲音を低減する。同様に、周囲音低減ユニット２９２は、マイクロホン２２２と骨伝導スピーカ２３２とを備え、他の周囲音低減ユニットも同様である。
【００３８】
図３ａは、本発明の一実施形態による、ユーザによって装着されている装着型周囲音低減システム２０３の側面図を示している。システム２０３の主なコンポーネントは、プロセッサ２１３、マイクロホン２２３、及び骨伝導スピーカ２３３である。システム２０３の異なる実施形態は、システム２００の異なる実施形態と同様の特徴を実現している。システム２０３が、ユーザ４０３の方耳の後ろに容易に隠蔽することができ、ほとんど目立たないように控えめな方法でユーザ４０３に装着されるようになっていることを当業者は直ちに理解するであろう。本発明のいくつかの実施形態によれば、システム２０３は、ユーザの両耳の後ろに装着可能である。異なる実施形態は、１又は２つのプロセッサ２１３と、１又は２つのマイクロホン２２３とを備える。
【００３９】
図３ｂは、本発明の一実施形態による、ユーザによって装着されている装着型周囲音低減システム２０３’の背面図を示している。システム２０３’は、図３ａのシステム２０３の一実施形態である。システム２０３’の異なる実施形態は、システム２００の異なる実施形態と同様の機能を実現することができる。図３ｂに示す本発明の実施形態によれば、システム２０３’は、ユーザ４０３の左耳及び右耳の後ろにそれぞれ配置される、２つの骨伝導スピーカ２３３Ｌ及び２３３Ｒを備える。システム２０３’は、２つのマイクロホン２２３Ｌ及び２２３Ｒをさらに備える。ここで、マイクロホン２２３Ｌによって検出される周囲音信号は、プロセッサ２１３によって使用されて、骨伝導スピーカ２３３Ｌによってユーザ４０３に伝達される出力信号が生成され、マイクロホン２２３Ｒによって検出される周囲音信号は、プロセッサ２１３によって使用されて、骨伝導スピーカ２３３Ｒによってユーザ４０３に伝達される出力信号が生成される。システム２０３’は、外部システム（図示せず）に接続されるか、又は、本発明の別の実施形態によれば、データケーブル２６１によって通信デバイス（図示せず）に接続される。
【００４０】
図３ｃは、本発明の一実施形態による、ユーザによって装着されている装着型周囲音低減システム２０４の側面図を示している。システム２０４の主なコンポーネントは、プロセッサ２１４、マイクロホン２２４、及び骨伝導スピーカ２３４である。システム２０４の異なる実施形態は、システム２００の異なる実施形態と同様の機能を実現することができる。システム２０４及び特にプロセッサ２１４は、移動電話４２４と通信可能である。ここで、プロセッサ２１４はさらに、ユーザ４０４によって聴取される要求されたオーディオ信号を表す入力信号を移動電話４２４から受信すると共に、それに応じて、骨伝導器スピーカ２３４への出力信号を生成する。移動電話４２４からの要求されたオーディオ信号の受信は、無線チャネル４２１を介して、アンテナ２６６によって行われる。好適には、本明細書で説明する実施形態に従ってプロセッサ２１４によって生成される出力信号は、ユーザ４０４の骨に伝達されると、周囲音信号がユーザ４０４に与える影響を低減すると同時に、要求オーディオ信号の知覚を容易にする。
【００４１】
本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例であるが、要求オーディオ信号は、音楽、発話、コンピュータプログラムによって生成された音等とすることができる。
【００４２】
本発明の一実施形態によれば、システム２０４は、骨伝導マイクロホン２５４をさらに備える。この骨伝導マイクロホン２５４は、プロセッサ２１４に接続され、且つ、ユーザ４０４のサンプル骨の振動に応答したユーザ４０４の骨伝導信号を検出する。好適には、ユーザ４０４の骨伝導信号は、ユーザ４０４によって生成される音声、特に発話に応答する。多くの場合に、骨伝導信号は、ユーザ４０４のサンプル骨の追加の振動にも応答し、具体的には、骨伝導スピーカ２３０によってサンプル骨に印加される出力信号等、サンプル骨に印加される骨伝導信号にも応答する。本発明の一実施形態によれば、システム２０４はさらに、ユーザ４０４の骨伝導信号に応じて送信信号を移動電話４２４へ送信する。本発明の一実施形態によれば、システム２０４は、要求されたオーディオ信号の受信と少なくとも部分的に同時に、送信信号を送信する（フルデュプレックス通信と称される通信システムの機能）。
【００４３】
本発明の図示の実施形態によれば、システム２０４は、移動電話４２４と無線で通信可能である。本発明の別の実施形態によれば、システム２０４は、標準的な移動電話イヤホンにおけるように、有線接続（図示せず）によって移動電話と通信可能である。本発明のいくつかの実施形態によれば、システム２０４は、ユーザの両耳の後ろに装着可能であり、異なる実施形態では、１つ又は２つのプロセッサ２１４と、１つ又は２つのマイクロホン２２４とを備えている。
【００４４】
図４は、本発明の一実施形態に従ってシステム２０６によって実行される雑音低減プロセスのブロック図である。システム２０６は、（ａ）マイクロホン２２６と、（ｂ）プロセッサ２１６と、（ｃ）骨伝導スピーカ２３６とを備える。ここで、システム２０６のすべてのコンポーネントは、システム２００の説明で明確に説明した同等のコンポーネントと同様である。プロセッサ２１６は、マイクロホン２２６によって検出される周囲音信号に応じて出力信号を生成する。この出力信号は、次に、ユーザ骨４９０に出力信号を伝達するように配置される骨伝導スピーカ２３６によってユーザ骨４９０に伝達される。本発明の一実施形態によれば、出力信号は、骨伝導によってユーザ骨４９０に伝達されるように出力信号をさらに適合させるために、骨伝導スピーカ２３６に提供される前に、骨伝導性トランスデューサ２７２によって操作される。
【００４５】
本発明の一実施形態によれば、出力信号は、骨伝導スピーカ２３６に提供される前に、骨前置増幅器（bone preamplifier）２９２によって増幅される。本発明の一実施形態によれば、骨前置増幅器２９２によって行われる増幅は、許容周辺ボリュームレベルに応答する。この許容周辺ボリュームレベルは、限定ではないが、好適には、ユーザによって決定される。出力信号の操作が許容周辺ボリュームレベルに応答する方法のいくつかは、図１に示すシステム２００の説明で詳述されていることに留意されたい。
【００４６】
本発明の異なる実施形態によれば、骨前置増幅器２９２及び骨伝導性トランスデューサ２７２のうちの少なくとも一方は、プロセッサ２１６に接続されている。
【００４７】
出力信号を骨４９０に伝達することによって引き起こされる振動は、ユーザの身体によってユーザの一方又は双方の内耳４５４へ伝導される。同時に、周囲音信号も、ユーザのそれぞれの聴覚管（hearing tube）４５２によって内耳４５４に伝導される。提案された発明の教示に従うと、出力信号を伝達することに起因する振動は、周囲音信号が内耳４５４に与える影響を低減する。
【００４８】
（ａ）ＡＳＳ（ｎ）が、周囲音信号を示し；（ｂ）ＩＥＳ（ｎ）が、内耳で検出される信号である内耳信号を示し；（ｃ）ＵＨＦ（ｎ）が、ユーザ聴覚フィルタを示し；（ｄ）ＮＲＦ（ｎ）が、プロセッサ２１６によって適用される雑音低減フィルタを示し；（ｅ）ＢＰＡＥ（ｎ）が、骨前置増幅器２９２によって出力信号に適用される骨前置増幅器イコライザを示し；（ｆ）ＢＣＴＦ（ｎ）が、骨伝導性トランスデューサ２７２の骨伝導性トランスデューサ関数を示し；（ｇ）ＨＢＦ（ｎ）が、ユーザの人骨フィルタを示し、ここで、アスタリスクシンボルは、畳み込み演算を表す（たとえば、ｆ＊ｇは、ｆのｇとの畳み込み演算である）とすると、
（ｉ）ＩＥＳ（ｎ）＝ＡＳＳ（ｎ）＊ＵＨＦ（ｎ）
−［ＡＳＳ（ｎ）＊ＮＲＦ（ｎ）＊ＢＰＡＥ（ｎ）＊ＢＣＴＦ（ｎ）＊ＨＢＦ（ｎ）］
であることが、当業者に理解されるであろう。
【００４９】
ＩＥＳ（ｎ）が０になるには、周波数領域におけるＮＲＦ（ｎ）が、次の式を満たさなければならない。
（ｉｉ）ＮＲＦ（ｆ）＝ＵＨＦ（ｆ）／［ＢＰＡＥ（ｆ）ＢＣＴＦ（ｆ）ＨＢＦ（ｆ）］
ここで、ＮＲＦ（ｆ）、ＵＨＦ（ｆ）、ＢＰＡＥ（ｆ）、ＢＣＴＦ（ｆ）、ＨＢＦ（ｆ）は、それぞれＮＲＦ（ｎ）、ＵＨＦ（ｎ）、ＢＰＡＥ（ｎ）、ＢＣＴＦ（ｎ）、ＨＢＦ（ｎ）のフーリエ変換である。
【００５０】
本発明の一実施形態によれば、或る電気雑音が発生する状況では、その電気雑音のパワースペクトルをＥＮＰＳ（ｎ）と示すものとすると、システム２０６は、ウィナー(Wiener)フィルタを実施するようになっており、明示的には、雑音低減関数（ＮＲＦ（ｎ））は、次の式を満たさなければならない。ここで、αは定数である。
（ｉｉｉ）ＮＲＦ（ｆ）
＝ＵＨＦ（ｆ）／［（ＢＰＡＥ（ｆ）ＢＣＴＦ（ｎ）ＨＢＦ（ｆ）＋αＥＮＰＳ（ｎ））
【００５１】
当業者によって直ちに理解されるように、本発明の異なる実施形態は、ＡＳＳ（ｎ）関数、ＩＥＳ（ｎ）関数、ＵＨＦ（ｎ）関数、ＮＲＦ（ｎ）関数、ＢＰＡＥ（ｎ）関数、ＢＣＴＦ（ｎ）関数、及びＨＢＦ（ｎ）関数の複雑な形を取り扱うようになっているのに対して、本発明を明確にするために、次の仮定、すなわち、（１）ＢＰＡＥ（ｎ）＊ＢＣＴＦ（ｎ）のスペクトルは平坦である；（２）ＨＢＦ（ｎ）は、平坦であり、Ｔ秒の遅延を生成する；及び（３）ＵＨＦ（ｎ）は、平坦であり、Ｔｕ秒の遅延を生成する、がさらに調べられる。好適には、ＮＲＦ（ｎ）は、遅延Ｔ１秒を有する平坦なものであるように設計される。したがって、
（ｉｖ）ＩＥＳ（ｎ）＝ＡＳＳ（ｎ−Ｔｕ）−ＡＳＳ（ｎ−Ｔ−Ｔ１）
である。
【００５２】
したがって、周波数領域ｗでは、
（ｖ）ＩＥＳ（ｗ）＝ＡＳＳ（ｗ）（ｅｊｗ（Ｔｕ）−ｅｊｗ（Ｔ＋Ｔ１））
となる。人間の耳は、位相に反応しないので、
（ｖｉ）Ａｂｓ（ＩＥＳ（ｗ））
＝２Ａｂｓ（ＡＳＳ（ｗ））（１−ｃｏｓ（ｗ（Ｔ＋Ｔ１−Ｔｕ））
であり、
（ｖｉｉ）Ｔ＋Ｔ１＝Ｔｕ又はＴ１≠Ｔｕ−Ｔである場合、
（ｖｉｉｉ）ＩＥＳ（ｗ）≠０⇒ＩＥＳ（ｎ）≠０
となる。
【００５３】
すなわち、雑音ＩＥＳ（ｎ）＝０であり、したがって、雑音は内耳において大幅にキャンセル又は低減される。
骨における音伝播速度は、約４０８０ｍ／秒であり、空気中では、音伝播速度は約３３１ｍ／ｓであることが既知である。発話信号は、耳において約５ｃｍ伝播すると仮定すると、信号が空気を介して伝播する時刻と、骨を介して伝播する時刻との間の差は、０．０５／３３１−０．０５／４０８０＝０．１３９ｍｓである。
これは、非常に重要な事実である。その理由は、この差が負であった場合、骨伝導性技法を使用することによって、外部の空気経路を進む周囲雑音信号をキャンセルすることが不可能となるからである。
【００５４】
本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例としてであるが、８ｋサンプル／秒の場合、２つの連続したサンプル間の差は、上記遅延が約１サンプルであることを意味する０．１２５ｍｓである。本明細書で提供される解析から、本発明のアナログの実施態様では、周囲雑音信号に適用される１又は複数の雑音低減フィルタの群遅延は、０．１３９ｍｓ未満でなければならないことが、当業者には明らかである。本発明のデジタルの実施態様では、アナログ／デジタル信号変換及びデジタル／アナログ信号変換を含み且つデータ収集を含むすべての計算は、上記で提供した毎秒８０００サンプルの速度の例の場合、１サンプル内で終了しなければならない。これは、デジタルフィルタが非常に慎重に設計された場合に行うことができる。本発明の他の実施形態は、４４．１ｋＨｚ等、増加したサンプリングレートを使用する（これは、単に一例として提供されたものであり、本発明の異なる実施形態では、非常に多くのサンプリングレートを実施することができる）。増大したサンプリングレートは、本明細書で提供された例によれば、計算を終了して正しい補償遅延を生成するために約５．５個のサンプルの継続時間を提供する。
【００５５】
図５ａは、本発明の一実施形態による装着型周囲音低減システム２０５のブロック図である。システム２０５は、（ａ）プロセッサ２１５と、（ｂ）マイクロホン２２５と、（ｃ）骨伝導スピーカ２３５と、（ｄ）骨伝導マイクロホン２５５とを備える。システム２０５のすべてのコンポーネントは、システム２００の説明で明確に述べた同等のコンポーネントと同様である。
【００５６】
骨伝導スピーカ２３５は、出力信号をユーザの骨４９１に伝達するようになっている。骨４９１のインパルス応答は、ＩＲとして定式化することができる。骨伝導マイクロホン２５５は、骨４９１を振動するユーザ骨伝導信号（ＵＢＣＳと示す）を検出するよう構成されている。このユーザ骨伝導信号は、ユーザ音信号（ＵＳＳと示す）と、骨４９１に伝達される出力信号である、操作された要求オーディオ信号（ＭＲＡＳと示す）との双方に応答する。
【００５７】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１５は、ユーザ骨伝導信号に応じて送信信号の生成を行うよう構成された複数のコンポーネントを含む。上記で詳述したように、ユーザ骨伝導信号は操作された要求されたオーディオ信号に応答するため、操作された要求オーディオ信号のエコーは、ユーザ骨伝導信号に含まれる。システム２０５は、エコーを低減するよう構成されており、したがって、上記で考察したようなフィルタリングされた信号（ＦＳと示す）が通信デバイス又は外部システムへ送信される。本発明の一実施形態によれば、送信信号の送信は、通信ユニット２６０によって行われ、具体的には、アンテナ２６６に接続される送信機２６２によって行われる。
【００５８】
骨４９１に印加される操作された要求オーディオ信号は、通信デバイス又は外部システムから、アンテナ２６６を介して通信ユニット２６０に属する受信機２６４によって受信される要求オーディオ信号（ＲＡＳと示す）に応答する。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、要求された要求オーディオ信号（ＲＡＳと示す）は、１又は複数の伝導前（pre-conduction）フィルタリングユニット２７０によって操作され、次いで、骨伝導トランスデューサ２７２による骨伝導に適合した出力信号に変換される。要求オーディオ信号の出力信号への全体にわたる操作は、統合要求オーディオ信号操作フィルタ（integrated requested audio signal manipulation filter）（ＲＡＳＭＦと示す）として定式化することができる。
【００６０】
フィルタリングプロセスは、エコー低減ユニット２８０によって行われる。ここで、エコー低減ユニット２８０によって適用される、操作されたユーザ骨伝導信号に対する操作は、キャンセルフィルタ（ＣＳと示す）として定式化することができる。本発明の一実施形態によれば、ユーザ骨伝導信号は、エコー低減ユニットに提供される前に、発話帯域幅アクセラレータ２８２等のコンポーネントによって操作される。ユーザ骨伝導信号に適用される操作は、初期操作フィルタ（ＩＭＦと示す）として一括して定式化することができる。エコー低減ユニット２８０は、（ａ）操作されたユーザ骨伝導信号（ＭＵＣＢＳと示す）及び（ｂ）要求オーディオ信号に応じて、フィルタリングされた信号を提供する。本発明の一実施形態によれば、フィルタリングされた信号は、送信前（pre-transmission）フィルタ２８４等のコンポーネントによってさらに処理される。
【００６１】
アスタリスクシンボルが畳み込み演算を表す上記した表記によれば、
（ｉｘ）ＦＳ（ｎ）＝ＭＵＢＣＳ（ｎ）−ＲＡＳ（ｎ）＊ＣＦ（ｎ）
となる。
ここで、
（ｘ）ＭＵＢＣＳ（ｎ）＝［ＵＳＳ（ｎ）＋ＭＲＡＳ（ｎ）］＊ＩＲ（ｎ）＊ＩＭＦ（ｎ）
（ｘｉ）ＭＲＡＳ（ｎ）＝ＲＡＳ（ｎ）＊ＲＡＳＭＦ（ｎ）
である。
【００６２】
エコー低減ユニット２８０によって、フィルタリングされた信号とユーザ音信号との間の差を統計的に最小にするキャンセルフィルタＣＦ（ｎ）を決定することが望ましく、同じ表記に従うと、本発明の一実施形態によれば、この最小化は、次の数式が最小になるように行われる（ここで、Ｅ｛  ｝は、統計的平均を示す）。
（ｘｉｉ）Ｅ｛［ＦＳ（ｎ）−ＵＳＳ（ｎ）］＾２｝
＝Ｅ｛［ＭＵＢＣＳ（ｎ）−ＲＡＳ（ｎ）＊ＣＦ（ｎ）−ＵＳＳ（ｎ）］＾２｝
【００６３】
本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく本発明を明確にすることのみを意図した一例として、キャンセルフィルタは固定されている（すなわち、要求オーディオ信号が異なっても一定である）と仮定すると、キャンセルフィルタの計算は、ユーザ音信号を無視することができて（すなわち、ＵＳＳ（ｎ）≒０）、数式（ｉｖ）が、
（ｘｉｉｉ）Ｅ｛［ＭＵＢＣＳ（ｎ）−ＲＡＳ（ｎ）＊ＣＦ（ｎ）］＾２｝
に等しくなる場合に、容易に行われる。
【００６４】
そして、式（ｘ）及び（ｘｉｉ）は、次に、
（ｘｉｖ）ＭＵＢＣＳ（ｎ）＝ＲＡＳ（ｎ）＊ＲＡＳＭＦ（ｎ）＊ＩＲ（ｎ）＊ＩＭＦ（ｎ）
に縮小される。
したがって、最小にされるべき数式（ｘｉｉｉ）は、
（ｘｖ）Ｅ｛［ＲＡＳ（ｎ）＊ＲＡＳＭＦ（ｎ）＊ＩＲ（ｎ）＊ＩＭＦ（ｎ）−ＲＡＳ（ｎ）＊ＣＦ（ｎ）］＾２｝
に等しい。
数式（ｘｖ）の最小値は、明らかに、
（ｘｖｉ）ＣＦ（ｎ）＝ＲＡＳＭＦ（ｎ）＊ＩＲ（ｎ）＊ＩＭＦ（ｎ）
のときに得られる。
【００６５】
ＲＡＳＭＦ（ｎ）及びＩＭＦ（ｎ）は、システム２０５の既知のフィルタであるため、キャンセルフィルタを求めるために要求される唯一の未知のパラメータは、サンプル骨４９１のインパルス応答である。ユーザ音信号を無視することができるとき、式（ｘｉｖ）から、１又は複数の特定目的の要求オーディオ信号を骨４９１に印加することによって、検出されるユーザ骨伝導信号から骨４９１のインパルス応答を推定することができ、したがって、必要とされるキャンセルフィルタも推定することができることが、当業者によって容易に理解されるであろう。
【００６６】
キャンセルフィルタを決定している間、ユーザが完全な静寂を維持することは必要でない。本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１５は、（たとえば、ユーザ骨伝導信号のエネルギを検出するエネルギ検出器２８６によって）通常の音声会話ではよくある、１又は複数の静寂期間を検出するようになっている。静寂期間が検出されると、短い期間（たとえば、数ミリ秒続く期間）の継続時間の間、好都合には（たとえば、発話ブロッカ２８８によって）骨伝導マイクロホン２５５を遮断することによって、その短期間の間ユーザ音信号を除去することができる。
【００６７】
本発明の一実施形態によれば、較正フィルタの精度を向上させるために、プロセッサ２１５は、キャンセルフィルタを求めることを数回連続して繰り返すようになっている。本発明の一実施形態によれば、プロセッサ２１５は、（単なる一例として、システム２０５と骨４９１との間の相対移動が起こる場合等、たとえば、骨４９１のインパルス応答が変化する場合）キャンセルフィルタがエコーの有効な低減を容易にする状況で、キャンセルフィルタを適宜決定し直すことが好適である。
本発明の一実施形態によれば、エネルギ検出器２８６はさらに、要求オーディオ信号の静寂期間を検出するようになっており、したがって、システム２０５による節電を容易にする。
【００６８】
本発明の一実施形態によれば、周囲音信号が、骨４９１に伝達されたときにユーザに与える影響を低減するように、マイクロホン２２５によって検出される周囲音信号は、プロセッサ２１５に属する雑音低減フィルタ２２８によって処理される。本明細書の本発明の説明した実施形態によれば、プロセッサ２１５は、雑音低減フィルタ２２８によって提供される、処理された周囲音低減信号に応じて出力信号を生成する。
【００６９】
図５ｂは、本発明の一実施形態に従って、システム２０５によって実行されるフィルタリングプロセス及び操作プロセスのブロック図である。システム２０５によって行われるフィルタリングプロセス及び操作プロセスの図は、システムを明確にするために提供されているにすぎないこと、並びに、図５ａの詳説で説明されたプロセス、並びに、図５ｂのコンポーネント及びプロセスのすべての表記は、図５ａの説明で長く明確に述べたコンポーネント及びプロセスを指していることに留意されたい。
【００７０】
図６は、本発明の一実施形態による、装着型サラウンドサウンドシステムを構成するシステム３００のブロック図である。システム３００はプロセッサ３１０を備える。プロセッサ３１０は、（ａ）ユーザによって聴取される要求（された）オーディオ信号を表す入力信号を受信すると共に、それに応じて、（ｂ）複数の出力信号を生成する。複数の骨伝導スピーカ３３０が、プロセッサ３１０に結合されて、ユーザの少なくとも１つの骨に複数の出力信号を伝達する。骨伝導スピーカ３３０は、ユーザの包囲音知覚を刺激するように配置されている。
【００７１】
異なる骨伝導スピーカは、ユーザの異なる身体部分の骨に出力信号を伝達するように配置することができる。好適には、骨伝導性スピーカのうちの少なくともいくつかは、出力信号成分をユーザの頭蓋骨に伝達するように配置される。
【００７２】
本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例であるが、要求オーディオ信号は、音楽、発話、コンピュータプログラムによって生成された音等とすることができる。好適には、要求オーディオ信号は、サラウンドサウンドを表すように相互に関係付けられる。本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つの出力信号成分は、少なくとも１つの他の出力信号成分と相互に関係付けられない。
通常、プロセッサ３１０は、ハードウェアコンポーネント及びソフトウェアコンポーネントの双方を含む。
【００７３】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ３１０及び複数の骨伝導スピーカ３３０の双方は、装着型ヘッドギア（図示せず；装着型ヘッドギアの実施形態は、図７ａ及び図７ｂに示されている）上に組み立てられる。この装着型ヘッドギアは、（ａ）ユーザの包囲音知覚、及び（ｂ）ユーザによる永続的に快適な装着を容易にするように設計されている。本発明の一実施形態によれば、装着型ヘッドギアは、ユーザの包囲音知覚、及び、システム３００の使用の快適性の双方を高めるために、ユーザによって容易に調整可能である。本発明の他の実施形態によれば、プロセッサ３１０及び複数の骨伝導スピーカ３３０の双方は、１又は複数の専用装着型デバイス上に組み立てられ、これらの１又は複数の専用装着型デバイスは、ヘッドギアを備える場合もあるし、備えない場合もある。本発明の異なる実施形態によるシステム２００のコンポーネントのいくつかは、本明細書で説明するヘッドギア又は他の装着型デバイス上のいずれかに組み立てられる場合もあるし、そうでない場合もある。
【００７４】
本発明の一実施形態によれば、システム３００は１又は複数の音響スピーカ３４０を備える。骨伝導スピーカ及び音響スピーカはユーザの包囲音知覚を刺激するように配置され、好適には、音響スピーカ３４０はユーザの方耳又は両耳に音を伝達するように配置される。
【００７５】
本発明の一実施形態によれば、システム３００は１又は複数のマイクロホン３２０を備える。これらのマイクロホン３２０は、プロセッサ３１０に接続され、周囲音信号を検出するようになっている。プロセッサ３１０はさらに、周囲音信号に応じて少なくとも１つの出力信号成分を生成する。少なくとも１つの出力信号成分は、ユーザの骨に伝達されると、ユーザに対する周囲音信号の影響を低減する。
【００７６】
システム３００の異なる実施形態では、異なる周囲音低減手法を実現する。これらの異なる周囲音低減手法のいくつかは、システム２００の説明で詳述されている。特に、本発明の一実施形態によれば、システム３００はエコー低減ユニット（図示せず、システム２０５のエコー低減ユニット２８０と同様である）を備える。
【００７７】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ３１０は、周囲音信号の方向に応じて、少なくとも１つの出力信号成分を生成する。本発明の一実施形態によれば、マイクロホン３２０は、ユーザによる周囲音信号の検出方向の簡単な変更を容易にする適合可能指向性マイクロホンである。いくつかの状況では、特定の雑音発生源から到来している音を低減すると同時に、他の方向から到来している音を弱めないように保つ等、１又は複数の特定の方向からユーザに到来する周囲音の一部のみを低減することが望ましい。
【００７８】
複数のマイクロホン３２０を備える本発明の一実施形態によれば、少なくともいくつかのマイクロホン３２０は、１又は複数のマイクロホングループ（示さず）を形成する。このマイクロホングループは、たとえば、マイクロホングループ内のマイクロホン３２０のそれぞれによって検出される音信号に異なる位相シフトを適用することによって、システム３００を移動させることなく１又は複数の特定の方向からユーザに到来する周囲音の検出を容易にするものである。
【００７９】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ３１０は、許容周囲ボリュームレベルに応じて出力信号を生成する。限定ではないが、許容周囲ボリュームレベルは、ユーザによって決定されることが好ましい。
【００８０】
いくつかの状況では、ユーザは、周囲音が自身に与える影響を部分的にのみ低減したい（すなわち、サラウンディング音又は雑音を許容周囲ボリュームレベルに弱めたい）場合がある。好適には、出力信号は、サラウンドサウンド信号が許容周囲ボリュームレベルを遵守するレベルに上記信号を静めるために、許容周囲ボリュームレベルよりも大きな周囲音信号にのみ相関する。
【００８１】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ３１０はさらに、許容周囲ボリュームレベルに応じて、周囲音信号のすべての周波数又はほとんどの周波数の振幅をそれぞれ低減することによって、出力信号を生成する。
【００８２】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ３１０は、高域通過フィルタ、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、帯域除去フィルタ等の周囲ボリュームオーディオフィルタに応じて出力信号を生成する。周囲ボリュームオーディオフィルタに応じて出力信号の生成は、本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる例として、周囲音が、限られた周波数帯域によって特徴付けられる１又は複数の雑音発生源から到来している音を含む状況で有用である。
【００８３】
本発明の一実施形態によれば、プロセッサ３１０は、出力オーディオボリュームフィルタに応じて出力信号を生成する。これは、本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる例であるが、特定のサウンド経験（ロックミュージックサウンド方式、クラシックミュージックサウンド方式、映画館サウンド方式等に似ている等）をユーザに提供するのに有用である。
【００８４】
本発明の一実施形態によれば、出力ボリュームオーディオフィルタは、骨伝導振動聴覚及び空気伝導振動聴覚の異なる伝導プロファイルから生じる知覚歪を補正するために使用される。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例であるが、低周波数は、骨によって高周波数よりも良好に伝送されることが、当業者に既知である。したがって、音は、音が本来有するピッチよりもはるかに低いピッチを有するものとしてユーザによって知覚されるが、これは、専用補正フィルタによって修正することができる問題である。
【００８５】
本発明の異なる実施形態によれば、システム３００は、アナログ信号又はデジタル信号のいずれかである信号の検出、処理、及び伝達を行うようになっている。本発明のいくつかの実施形態によれば、システム３００は、アナログ信号及びデジタル信号の双方を取り扱うよう構成されている。システム３００は、アナログ信号をデジタル信号に変換及び／又は、デジタル信号をアナログ信号に変換する少なくとも１つのコンポーネントを含む。本発明の一実施形態によれば、プロセッサ３１０は、アナログ信号をデジタル信号に変換及び／又は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。本発明の一実施形態によれば、マイクロホン３２０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。本発明の一実施形態によれば、骨伝導スピーカ３３０及び／又は音響スピーカ３４０は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。本発明の異なる実施形態によれば、システム３００の他のコンポーネントが、アナログ信号をデジタル信号に変換及び／又は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。
【００８６】
図７ａは、本発明の一実施形態による、ユーザ４０１によって装着されている装着型サラウンドシステム３０１の背面図を示している。ここで、システム３０１は、５チャンネルのサラウンドサウンドをサポートする。システム３０１は、（ａ）ユーザ４０１の耳の後ろに配置される２つの骨伝導スピーカ３３１Ｌ及び３３１Ｒと、（ｂ）出力信号成分をユーザ４０１の両耳に伝達する２つの音響スピーカ３４１Ｌ及び３４１Ｒと、（ｃ）ユーザ４０１の前頭部の近く又はユーザ４０１の頭部の別の点に配置される中央骨伝導スピーカ３３１Ｃとを備える。本発明の他の多くの実施形態が、５チャンネルのサラウンドサウンドをサポートすることができるのに対して、本発明のさらなる実施形態は、他のサラウンドサウンドの標準規格及び任意の異なる個数のチャンネルをサポートすることができる。５．１サラウンドサウンドチャンネルをサポートする本発明の一実施形態によれば、システム３０１は、追加の骨伝導スピーカ（図示せず）をさらに備える。この追加の骨伝導スピーカは、サブウーファスピーカとして動作するようになっており、ユーザ４０１の頭部又は身体の他の場所に配置される。本発明の一実施形態によれば、システム３０１は、要求オーディオ信号をデータケーブル３６１を介して受信する。本発明の他の実施形態によれば、システム３０１は、要求オーディオ信号を無線又は別の方法で受信することが可能である。
【００８７】
図７ｂは、本発明の一実施形態による、ユーザ４０１によって装着されている装着型サラウンドシステム３０１’の側面図を示している。図７ｂは、図７ａに示された骨伝導スピーカ３３１Ｒと、音響スピーカ３４１Ｒ及び３４１Ｃと、プロセッサ３１１とを示している。システム３０１’は、（ａ）マイクロホン３２１Ｒ（及び、本発明の一実施形態によれば、図示されていないユーザの左側マイクロホンも）と、（ｂ）アンテナ２２６とを備えることによってシステム３０１とは異なる。マイクロホン３２１Ｒは、ユーザ４０１に対する周囲音信号の影響がプロセッサ３１１によって低減されることになる周囲音信号を検出するようになっている。アンテナ２２６は、要求オーディオ信号を無線接続４２２によってコンピュータ４１１等の外部システムから受信する。本発明の異なる実施形態によれば、システム３０１’は、要求オーディオ信号を、異なる外部システム及び／又は通信デバイスから受信するようになっている。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例であるが、外部システムは、ポータブルオーディオプレイヤ、オーディオシステム、移動電話、コンピュータ等とすることができる。必ずしもそうとは限らないが、外部システムは、好都合なことにサラウンドサウンド機能を有する。
【００８８】
図８は、装着型周囲音低減システムによる周囲音低減のための方法５００を示している。
該方法５００は、周囲音信号を検出するステージ５１０で開始する。好適には、この検出は、音響スペクトルに含まれる周囲音信号と、特に、可聴音スペクトル全体に含まれる周囲音信号とを検出することを含む。この検出は、装着型周囲音低減システムに属する１又は複数のマイクロホンによって行われる。本発明の一実施形態によれば、装着型周囲音低減システムは、必ずしもそうとは限らないが、ほとんど目立たないように控えめな方法で、好適には両耳のうちの少なくとも方耳の後ろにユーザによって装着されるようになっている隠蔽型コンパクトシステムである。
これまでの図面で述べた例を参照すると、この検出は、マイクロホン２２０によって好都合に行われる。
【００８９】
ステージ５１０の後には、周囲音信号に応じて出力信号を生成するステージ５２０が続く。ここで、出力信号はユーザの骨に伝達されると、周囲音信号がユーザに与える影響を低減する。好ましくは、出力信号の振幅は周囲音信号の振幅に対応する。ここで、出力信号の位相は反転され、周囲音信号の位相に適切に遅延される。出力信号の振幅と周囲音信号の振幅との間の相関は、音信号の解剖学的受容性（anatomical receptivity）パラメータと骨伝導信号の解剖学的受容性パラメータとの間の差に応答する。
これまでの図面で述べた例を参照すると、この生成はプロセッサ２１０によって行われる。
【００９０】
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２０は、許容周囲ボリュームレベルに応じて出力信号を生成するステージ５２１を含む。必ずしもそうとは限らないが、許容周囲ボリュームレベルは、好都合なことにユーザによって決定される。いくつかの状況では、ユーザは、周囲音が自身に与える影響を部分的にのみ低減したい（すなわち、外部音又は雑音を許容周囲ボリュームレベルに弱めたい）場合がある。出力信号は、周囲音信号が許容周囲ボリュームレベルを遵守するレベルに上記信号を静めるために、許容周囲ボリュームレベルよりも大きな周囲音信号にのみ相関する。
【００９１】
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２１では、許容周囲ボリュームレベルに応じて、周囲音信号のすべての周波数又はほとんどの周波数の振幅をそれぞれ低減することによって、出力信号を生成する。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２１では、高域通過フィルタ、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、帯域消去フィルタ等の周囲ボリュームオーディオフィルタに応じて出力信号を生成する。周囲ボリュームオーディオフィルタに応じた出力信号の生成は、本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではないが、周囲音が、限られた周波数帯域によって特徴付けられる１又は複数の雑音発生源から到来している音を含む状況で有用である。
【００９２】
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２０では、出力ボリュームオーディオフィルタに応じて出力信号を生成する。これは、本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではないが、特定のサウンド経験（ロックミュージックサウンド方式、クラシックミュージックサウンド方式、大映画館サウンド方式等に似ている等）をユーザに提供するために出力信号を操作するのにさらに有用である。
【００９３】
本発明の一実施形態によれば、出力ボリュームオーディオフィルタは、骨伝導振動聴覚及び空気伝導振動聴覚の異なる伝導プロファイルから生じる知覚歪を補正するために使用される。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例であるが、低周波数は骨によって高周波数よりも良好に伝送されることが、当業者に既知である。したがって、音は、音が本来有するピッチよりもはるかに低いピッチを有するものとしてユーザによって知覚されるが、これは、専用補正フィルタによって修正することができる問題である。
【００９４】
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２０は、周囲音信号の方向に応じて、少なくとも１つの出力信号成分から或る出力信号成分を生成するステージ５２２を含む。いくつかの状況では、特定の雑音発生源から到来している音を低減すると同時に、他の方向から到来している音を弱めないように保つ等、１又は複数の特定の方向からユーザに到来する周囲音の一部のみを低減することが望ましい。ステージ５２２は、適合可能指向性マイクロホンを使用することによって容易に実行される。この適合可能指向性マイクロホンは、ユーザが当該適合可能指向性マイクロホンの検出方向を容易に変更することを可能にするものである。
【００９５】
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２２は、装着型周囲音低減システムを移動させることなく行われる。これは、マイクロホングループを使用すること、及び、マイクロホングループ内のマイクロホンのそれぞれによって検出される音信号に異なる位相シフトを適用することによって実行されることが好ましい。
【００９６】
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２０は、要求オーディオ信号に応じて出力信号を生成するステージ５２３を含む。ステージ５２３は、ユーザによって聞かれる要求オーディオ信号を表す入力信号を受信するステージ５２４をさらに含む。この受信は、要求オーディオ信号に応じて出力信号を生成することよりも先に行われる。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例であるが、要求オーディオ信号は、音楽、発話、コンピュータプログラムによって生成された音等とすることができる。
【００９７】
好適には、ステージ５２４は、外部システムから入力信号を受信することを含む。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例であるが、外部システムは、ポータブルオーディオプレイヤ、オーディオシステム、コンピュータ等とすることができる。本発明の一実施形態によれば、ステージ５２３は、装着型周囲音低減システムによって提供される要求オーディオデータに応じて、出力信号のうちの少なくとも一部を生成する。
【００９８】
好適には、ステージ５２３の期間中に生成される出力信号は、ユーザの骨に伝達されると、周囲音信号がユーザに与える影響を低減すると同時に、要求オーディオ信号の知覚を容易にする。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２３は、要求オーディオ信号を別の通信デバイスから受信するステージ５２５を含む。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例であるが、他の通信デバイスは、携帯電話すなわち移動電話、携帯情報端末、ポータブル双方向ラジオ等とすることができる。
【００９９】
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２４及びステージ５２５のうちの少なくとも一方の受信は、無線で行われる。
これまでの図面で述べた例を参照すると、受信は、プロセッサ２１０によって、外部システム４１０又は通信デバイス４２０から行われ、本発明の一実施形態によれば、通信ユニット２６０によって、特にアンテナ２６６又はデータケーブル２６１を介して行われる。
【０１００】
本発明の一実施形態によれば、方法５００は、システムに属する骨伝導スピーカによって、出力信号をユーザの骨に伝達するステージ５３０を含む。好適には、この伝達は、装着型周囲音低減システムに属する少なくとも１つの骨伝導スピーカによって行われる。異なる骨伝導スピーカは、ユーザの異なる身体部分の骨に出力信号を伝達するように配置することができる。骨伝導性スピーカのうちの少なくともいくつかは、出力信号成分をユーザの頭蓋骨に伝達するように配置される。
これまでの図面で述べた例を参照すると、伝達は骨伝導スピーカ２３０によって行われる。
【０１０１】
本発明の一実施形態によれば、ステージ５３０は、少なくとも１つの音響スピーカによるユーザの耳への出力信号をさらに含む。本発明の一実施形態によれば、骨伝導スピーカ及び少なくとも１つの音響スピーカは、ユーザの包囲音知覚を刺激するように配置される。ここで、出力信号は、周囲音信号及び要求オーディオ信号の双方に応答する。
これまでの図面で述べた例を参照すると、少なくとも１つの音響スピーカによる伝達は、音響スピーカ２４０によって行われる。
【０１０２】
複数の骨伝導スピーカを備える本発明の一実施形態によれば、周囲音信号の検出は、それぞれの周囲音信号に従って、異なる骨伝導スピーカ用の異なる出力信号を生成するために、異なる骨伝導スピーカに関連付けられる複数のマイクロホンによって行われる。複数の骨伝導スピーカを備える本発明の一実施形態によれば、装着型周囲音低減システムは、異なる骨伝導性スピーカに接続される複数のプロセッサを備える。各プロセッサは、異なる骨伝導スピーカによってユーザに伝達される１又は複数の出力信号を生成する。
【０１０３】
本発明の一実施形態によれば、方法５００は、１又は複数のユーザ骨伝導信号を検出するステージ５４０を含む。ユーザ骨伝導信号は、ユーザのサンプル骨を振動する骨伝導信号である。好適には、ユーザ骨伝導信号は、ユーザによって生成される音声及び特に発話に応答する。多くの場合、骨伝導信号は、ユーザのサンプル骨の追加振動にも応答し、具合的には、方法５００の出力信号等、サンプル骨に印加される骨伝導信号にも応答する。ユーザ骨伝導信号に対するこの追加の振動の影響を低減する方法が、これによって説明された。
これまでの図面で述べた例を参照すると、１又は複数のユーザ骨伝導信号の検出は、骨伝導マイクロホン２５０によって行われる。
【０１０４】
ステージ５４０は、ユーザ骨伝導信号に応じて、送信信号を送信するステージ５４１を含む。このステージ５４１は、本発明の一実施形態によれば、ステージ５２４及びステージ５２５の受信と少なくとも部分的に同時に行われる（フルデュプレックス通信と称される通信システムの機能）。好都合なことに、送信信号は外部システムへ送信される。外部システムは、必ずしもそうとは限らないが、通信デバイスとすることができ、特に、ステージ５２５の通信デバイスとすることができる。本発明の一実施形態によれば、送信は無線で行われる。
【０１０５】
これまでの図面で述べた例を参照すると、送信は、プロセッサ２１０によって、外部システム４１０又は通信デバイス４２０へ行われ、本発明の一実施形態によれば、通信ユニット２６０によって、特にアンテナ２６６又はデータケーブル２６１を介して行われる。
【０１０６】
本発明の一実施形態によれば、ステージ５４１は、要求オーディオ信号に応答した遅延信号を送信信号から差し引くことによって、送信信号からのエコー効果を低減するステージ５４２を含む。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５４２は、無視することができるユーザ骨伝導信号に応じてキャンセルフィルタを求めるステージ５４３を含む。ここで、ステージ５４１の低減することは、キャンセルフィルタに応答する。
【０１０７】
ユーザ骨伝導信号は、（ａ）ユーザによって（及び、特にユーザの発話によって）生成されるユーザ音信号、及び、（ｂ）出力信号に起因しているサンプル骨の振動に応答する。ユーザ骨伝導信号は、サンプル骨のインパルス応答にもさらに応答する。
本明細書で上記で述べたように、ユーザ骨伝導信号は出力信号に応答し、したがって、要求オーディオ信号にも応答するため、実際には、ユーザ骨伝導信号の検出中に、装着型周囲音低減システムは、装着型周囲音低減システム自体がサンプル骨に伝達した出力信号のエコーを（したがって、要求オーディオ信号のエコーも）検出することが当業者に明らかである。
【０１０８】
検出されるユーザ骨伝導信号は、装着型周囲音低減システムによって生成される雑音にも応答する。装着型周囲音低減システムによって生成される雑音は、デジタル信号処理を実施する本発明の実施形態ではごくわずかであり、本明細書で提供する説明は、これらの雑音を無視しているが、装着型周囲音低減システムによって生成される雑音のうちの少なくとも一部に言及することが望ましい本発明の実施形態に適切に適合することは、当業者にとって分かりやすい手続きである。
【０１０９】
ユーザ骨伝導信号及び要求オーディオ信号の双方が、システムに利用可能になると、キャンセルフィルタを決定することが望ましい。このキャンセルフィルタは、要求オーディオ信号に適用されると、エコーのキャンセルを容易にし、したがって、ユーザ音信号により良好に相関する、フィルタリングされた信号が得られる。
【０１１０】
（ａ）ＭＵＢＣＳ（ｎ）が、装着型周囲音低減システムによって最初に操作された後のユーザ骨伝導信号を示し、（ｂ）ＲＡＳ（ｎ）が要求オーディオ信号を示し、（ｂ）ＣＦ（ｎ）がキャンセルフィルタを示し、（ｄ）ＦＳ（ｎ）がフィルタリングされた信号を示し、（ｅ）ＵＳＳ（ｎ）がユーザ音信号を示し、ここで、アスタリスクシンボルが畳み込み演算を表す表記では、ステージ５４２のエコー効果の低減の結果を次のように記述することができる。
（ｘｖｉｉ）ＦＳ（ｎ）＝ＭＵＢＣＳ（ｎ）−ＲＡＳ（ｎ）＊ＣＦ（ｎ）
【０１１１】
ここで、（ａ）ＭＲＡＳ（ｎ）が操作された要求オーディオ信号を示し、（ｂ）ＩＲ（ｎ）がサンプル骨のインパルス応答を示し、（ｃ）ＩＭＦ（ｎ）がユーザ骨伝導信号に適用される１又は複数の初期操作フィルタを示す場合、
（ｘｖｉｉｉ）ＭＵＢＣＳ（ｎ）＝［ＵＳＳ（ｎ）＋ＭＲＡＳ（ｎ）］＊ＩＲ（ｎ）＊ＩＭＦ（ｎ）
である。
【０１１２】
ＲＡＳＭＦ（ｎ）が、生成中に、要求オーディオ信号に適用される１又は複数の要求オーディオ信号操作フィルタを示す場合、
（ｘｉｘ）ＭＲＡＳ（ｎ）＝ＲＡＳ（ｎ）＊ＲＡＳＭＦ（ｎ）
である。
【０１１３】
キャンセルフィルタを求める際に、フィルタリングされた信号とユーザ音信号との間の差を統計的に最小にするキャンセルフィルタを決定することが望ましく、同じ表記に従うと、本発明の一実施形態によれば、この最小化は、次の数式が最小になるように行われる（ただし、Ｅ｛  ｝は、統計的平均を示す）。
（ｘｘ）Ｅ｛［ＦＳ（ｎ）−ＵＳＳ（ｎ）］＾２｝
＝Ｅ｛［ＭＵＢＣＳ（ｎ）−ＲＡＳ（ｎ）＊ＣＦ（ｎ）−ＵＳＳ（ｎ）］＾２｝
【０１１４】
本発明の範囲を限定することを何ら意図せずに本発明を明確にすることのみを意図した例として、キャンセルフィルタが固定されている（すなわち、要求オーディオ信号が異なっても一定である）と仮定すると、キャンセルフィルタの計算は、ユーザ音信号を無視することができて（すなわち、ＵＳＳ（ｎ）≒０）、数式（ｉｖ）が、
（ｘｘｉ）Ｅ｛［ＭＵＢＣＳ（ｎ）−ＲＡＳ（ｎ）＊ＣＦ（ｎ）］＾２｝
に等しくなる場合に容易に行われる。
【０１１５】
そして、式（ｘｖｉｉｉ）及び式（ｘｉｘ）は、次に、
（ｘｘｉｉ）ＭＵＢＣＳ（ｎ）＝ＲＡＳ（ｎ）＊ＲＡＳＭＦ（ｎ）＊ＩＲ（ｎ）＊ＩＭＦ（ｎ）
に縮小される。
したがって、最小にされるべき数式（ｘｘ）は、
（ｘｘｉｉｉ）Ｅ｛［ＲＡＳ（ｎ）＊ＲＡＳＭＦ（ｎ）＊ＩＲ（ｎ）＊ＩＭＦ（ｎ）−ＲＡＳ（ｎ）＊ＣＦ（ｎ）］＾２｝
に等しい。
【０１１６】
数式（ｘｘｉｉｉ）の最小値は、明らかに、
（ｘｘｉｖ）ＣＦ（ｎ）＝ＲＡＳＭＦ（ｎ）＊ＩＲ（ｎ）＊ＩＭＦ（ｎ）
のときに得られる。
【０１１７】
ＲＡＳＭＦ（ｎ）及びＩＭＦ（ｎ）は、装着型周囲音低減システムの既知のフィルタであるため、キャンセルフィルタを求めるために要求される唯一の未知のパラメータは、サンプル骨のインパルス応答である。ユーザ音信号を無視することができるとき、式（ｘｘｉｉ）から、１又は複数の特定目的の要求オーディオ信号をサンプル骨に印加することによって、検出されるユーザ骨伝導信号からサンプル骨のインパルス応答を推定することができ、したがって、必要とされるキャンセルフィルタも推定することができる。
【０１１８】
ユーザは、キャンセルフィルタを求めている間、完全な静寂を維持することは必要でない。本発明の一実施形態によれば、ステージ５４３は、（たとえば、ユーザ骨伝導信号のエネルギを検出する簡単なエネルギ検出器によって）通常の音声会話ではよくある、１又は複数の静寂期間を検出することを含む。静寂期間が検出されると、短い期間（たとえば、数ミリ秒続く期間）の継続時間の間、好都合にはマイクロホンを遮断することによって、その短期間の間、ユーザ音信号を除去することができる。
【０１１９】
本発明の一実施形態によれば、較正フィルタの精度を向上させるために、この検出は数回連続して繰り返される。本発明の一実施形態によれば、キャンセルフィルタは、（単なる一例として、装着型周囲音低減システムとサンプル骨との間の相対移動が起こる場合等、たとえば、サンプル骨のインパルス応答が変化する場合）キャンセルフィルタがエコーの有効な低減を容易にする状況で、適宜求め直される。
【０１２０】
これまでの図面で述べた例を参照すると、ステージ５４２及びステージ５４３は、プロセッサ２１０によって行われ、本発明の一実施形態によれば、エコー低減ユニット２８０によって行われる。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５４０は、ユーザ骨伝導信号に含まれるユーザ命令（user order）に応じるステージ５４４を含む。
【０１２１】
本発明の異なる実施形態によれば、ステージ５４０は、ステージ５１０の前、ステージ５３０の後、ステージ５１０とステージ５２０との間、又はステージ５２０とステージ５３０との間のいずれかに来ることもできるし、５１０ステージ、５２０ステージ、及び５３０ステージのうちの１又は複数と同時とすることもできるし、上記のいずれかの組み合わせとすることもできる。
【０１２２】
本発明の異なる実施形態によれば、方法５００は、アナログ信号又はデジタル信号のいずれかである信号の検出、処理、及び伝達を含む。いくつかの実施形態は、アナログ信号及びデジタル信号の双方の検出、処理、及び伝達を含む。ここで、方法５００は、アナログ信号をデジタル信号に変換、及び／又はデジタル信号をアナログ信号に変換する少なくとも１つのステージをさらに含む。
【０１２３】
図９は、サラウンドサウンドをユーザに伝達する方法６００を示している。
方法６００は、ユーザによって聴取される要求オーディオ信号を表す入力信号を受信するステージ６１０で開始する。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例として、要求オーディオ信号は、音楽、発話、コンピュータプログラムによって生成された音等とすることができる。必ずしもそうとは限らないが、要求オーディオ信号は、サラウンドサウンドを表すように相関される。
【０１２４】
好適には、ステージ６１０は、外部システムから入力信号を受信することを含む。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例として、外部システムは、ポータブルオーディオプレイヤ、オーディオシステム、コンピュータ等とすることができる。限定ではないが、外部システムは、好適にはサラウンドサウンド機能を有する。
【０１２５】
本発明の一実施形態によれば、この受信は複数のソースから入力信号を受信することを含む。
本発明の一実施形態によれば、ステージ６１０の受信は無線又は有線の様式で行われる。
ステージ６１０の後には、要求オーディオ信号に応じて複数の出力信号を生成するステージ６２０が続く。好都合なことに、複数の出力信号は、装着型サラウンドサウンドシステムによってユーザに伝達されると、ユーザの包囲音知覚を刺激するように相互に関係付けられる。本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つの出力信号成分は、少なくとも１つの他の出力信号成分と相互に関係付けられない。
図面で述べた例を参照すると、この生成はプロセッサ３１０によって行われる。
【０１２６】
本発明の一実施形態によれば、ステージ６２０は、少なくとも１つの周囲音信号に応じて少なくとも１つの出力信号成分を生成するステージ６２１を含む。ここで、少なくとも１つの出力信号成分は、ユーザの骨に伝達されると、ユーザに対する周囲音信号の影響を低減する。
これまでの図面で述べた例を参照すると、この周囲音信号の検出は、マイクロホン３２０によって行われる。
【０１２７】
本発明の一実施形態によれば、ステージ６２１は、許容周囲ボリュームレベルに応じて少なくとも１つの出力信号成分を生成するステージ６２２を含む。必ずしもそうとは限らないが、許容周囲ボリュームレベルは、好都合なことにユーザによって決定される。いくつかの状況では、ユーザは、周囲音が自身に与える影響を部分的にのみ低減したい（すなわち、サラウンディング音又は雑音を許容周囲ボリュームレベルに弱めたい）場合がある。
好適には、出力信号は、周囲音信号が許容周囲ボリュームレベルを遵守するレベルに上記信号を静めるために、許容周囲ボリュームレベルよりも大きな周囲音信号にのみ相関する。
【０１２８】
本発明の一実施形態によれば、ステージ６２１は、許容周囲ボリュームレベルに応じて、周囲音信号のすべての周波数又はほとんどの周波数の振幅をそれぞれ低減することによって、出力信号を生成することを含む。
本発明の一実施形態によれば、ステージ６２１は、高域通過フィルタ、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、帯域消去フィルタ等の周囲ボリュームオーディオフィルタに応じて出力信号を生成することを含む。周囲ボリュームオーディオフィルタに応じて出力信号の生成は、本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる例として、周囲音が、限られた周波数帯域によって特徴付けられる１又は複数の雑音発生源から到来している音を含む状況で有用である。
【０１２９】
本発明の一実施形態によれば、ステージ６２０は、出力ボリュームオーディオフィルタに応じて出力信号を生成することを含む。これは、本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる例として、特定のサウンド経験（ロックミュージックサウンド方式、クラシックミュージックサウンド方式、大映画館サウンド方式等に似ている等）をユーザに提供するために出力信号を操作するのにさらに有用である。
【０１３０】
本発明の一実施形態によれば、出力ボリュームオーディオフィルタは、骨伝導振動聴覚及び空気伝導振動聴覚の異なる伝導プロファイルから生じる知覚歪を補正するために使用される。本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではなく単なる一例として、低周波数は骨によって高周波数よりも良好に伝送されることが、当業者に既知である。したがって、音は、音が本来有するピッチよりもはるかに低いピッチを有するものとしてユーザによって知覚されるが、これは、専用補正フィルタによって修正することができる問題である。
【０１３１】
本発明の一実施形態によれば、ステージ６２１は、周囲音信号の方向に応じて、少なくとも１つの出力信号成分から或る出力信号成分を生成するステージ６２３を含む。いくつかの状況では、特定の雑音発生源から到来している音を低減すると同時に、他の方向から到来している音を弱めないように保つ等、１又は複数の特定の方向からユーザに到来する周囲音の一部のみを低減することが望ましい。好適には、ステージ６２３は、適合可能指向性マイクロホンを使用することによって容易にされる。この適合可能指向性マイクロホンは、ユーザが当該適合可能指向性マイクロホンの検出方向を容易に変更することを可能にするものである。
【０１３２】
本発明の一実施形態によれば、ステージ６２３は、装着型サラウンドサウンドシステムを移動させることなく行われる。これは、少なくとも１つのマイクロホングループを使用すること、及び、マイクロホングループ内のマイクロホンのそれぞれによって検出される音信号に異なる位相シフトを適用することによって達成される。
【０１３３】
本発明の一実施形態によれば、ステージ６２０は、装着型サラウンドサウンドシステムによって提供される要求オーディオデータに応じて出力信号のうちの少なくとも一部を生成することを含む。
ステージ６２０の後には、複数の骨伝導スピーカによって、出力信号をユーザの少なくとも１つの骨に伝達するステージ６３０が続く、ここで、骨伝導スピーカはユーザの包囲音知覚を刺激するように配置される。
これまでの図面で述べた例を参照すると、この伝達は骨伝導スピーカ３３０によって行われる。
【０１３４】
異なる骨伝導スピーカは、ユーザの異なる身体部分の骨に出力信号を伝達するように配置することができる。好適には、骨伝導性スピーカのうちの少なくともいくつかは、出力信号成分をユーザの頭蓋骨に伝達するように配置される。
【０１３５】
本発明の一実施形態によれば、ステージ６３０は、少なくとも１つの音響スピーカによって、出力信号をユーザの耳に伝達するステージ６３１を含む。ここで、骨伝導スピーカ及び少なくとも１つの音響スピーカは、ユーザの包囲音知覚を刺激するように配置される。
これまでの図面で述べた例を参照すると、ステージ６３１の伝達は少なくとも１つの音響スピーカ３４０によって行われる。
【０１３６】
本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではない単なる一例の本発明の一実施形態によれば、４チャンネルサラウンドサウンドを得るために、伝達は、（ａ）ユーザの両耳の後ろに配置される２つの骨伝導スピーカと、（ｂ）出力信号成分をユーザの両耳に伝達する２つの音響スピーカとを使用することを含む。
【０１３７】
本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではない単なる一例の本発明の一実施形態によれば、５チャンネルサラウンドサウンドを得るために、伝達は、（ａ）ユーザの両耳の後ろに配置される２つの骨伝導スピーカと、（ｂ）出力信号成分をユーザの両耳に伝達する２つの音響スピーカと、（ｃ）前頭部の近く又は頭部の別の点に配置される骨伝導スピーカとを使用することを含む。
【０１３８】
本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではな単なる一例の本発明の一実施形態によれば、５．１チャンネルを得るために、伝達は（ａ）ユーザの両耳の後ろに配置される２つの骨伝導スピーカと、（ｂ）出力信号成分をユーザの両耳に伝達する２つの音響スピーカと、（ｃ）前頭部の近く又は頭部の別の点に配置される骨伝導スピーカと、（ｄ）サブウーファスピーカとして動作するようになっており、ユーザの頭部又は身体の他の場所に配置される骨伝導スピーカとを使用することを含む。
【０１３９】
本発明の異なる実施形態によれば、方法６００は、アナログ信号又はデジタル信号のいずれかである信号の検出、処理、及び伝達を含む。いくつかの実施形態は、アナログ信号及びデジタル信号の双方の検出、処理、及び伝達を含む。ここで、方法６００は、アナログ信号をデジタル信号に変換、及び／又はデジタル信号をアナログ信号に変換する少なくとも１つのステージをさらに含む。
【０１４０】
本発明は、従来のツール、方法論、及びコンポーネントを使用することによって実施することができる。したがって、このようなツール、コンポーネント、及び方法論の詳細は、本明細書では詳細に説明されていない。上記の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が述べられている。しかしながら、具体的に説明された詳細に頼らずとも、本発明を実施することができることが認識されるべきである。
【０１４１】
本発明のサンプルの実施形態だけであるが、本発明の多用途のうちの数例が本開示に示されて説明されている。本発明は、さまざまな他の組み合わせ及び環境での使用が可能であり、本明細書で述べたような発明概念の範囲内において変更又は修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の一実施形態による装着型周囲音低減システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による装着型周囲音低減システムのブロック図である。
【図３ａ】ユーザによって装着されている装着型周囲音低減システムの側面図である。
【図３ｂ】ユーザによって装着されている装着型周囲音低減システムの背面図である。
【図３ｃ】ユーザによって装着されている装着型周囲音低減システムの側面図である。
【図４】本発明の一実施形態による、装着型周囲音低減システムによって実行される雑音低減プロセスのブロック図である。
【図５ａ】本発明の一実施形態による装着型周囲音低減システムのブロック図である。
【図５ｂ】本発明の一実施形態による、装着型周囲音低減システムによって実行されるフィルタリングプロセス及び操作プロセスのブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による装着型サラウンドサウンドシステムであるシステム３００のブロック図である。
【図７ａ】本発明の一実施形態による、ユーザによって装着されている装着型サラウンドシステムの背面図である。
【図７ｃ】本発明の一実施形態による、ユーザによって装着されている装着型サラウンドシステムの側面図である。
【図８】装着型周囲音低減システムによる周囲音低減のための方法を示す図である。
【図９】サラウンドサウンドをユーザに伝達する方法を示す図である。
【図１】
2009542038.tif 000003
【図２】
2009542038.tif 000004
【図３ａ】
2009542038.tif 000005
【図３ｂ】
2009542038.tif 000006
【図３ｃ】
2009542038.tif 000007
【図４】
2009542038.tif 000008
【図５ａ】
2009542038.tif 000009
【図５ｂ】
2009542038.tif 000010
【図６】
2009542038.tif 000011
【図７ａ】
2009542038.tif 000012
【図７ｂ】
2009542038.tif 000013
【図８】
2009542038.tif 000014
【図９】
2009542038.tif 000015
【国際調査報告】
2009542038.tif 000016