(57)【要約】【課題】外耳道伝達関数を高い精度で計測する技術を提供する【解決手段】カナル型イヤホンマイク１は、装着時に外耳道へと延びる筒状の音筒部７を有する筐体としてのハウジング２と、ハウジング２に収容されたスピーカ３と、音筒部７内に配置された第１のマイクとしてのマイク５と、を備える。マイク５は、外耳道内の音声を音筒部７内で電気信号に変換する。音響システム３４は、カナル型イヤホンマイク１と、スピーカ３とマイク５を用いて外耳道伝達関数を測定する外耳道伝達関数測定手段としての外耳道伝達関数測定部２４と、外耳道伝達関数の逆フィルタを生成する逆フィルタ生成手段としての逆フィルタ生成部２５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着時に外耳道へと延びる筒状の音筒部を有する筐体と、
前記筐体に収容されたスピーカと、
前記音筒部内に配置された第１のマイクと、
を備えたカナル型イヤホンマイク。
【請求項２】
前記第１のマイクは、前記外耳道内の音声を前記音筒部内で電気信号に変換する、
請求項１に記載のカナル型イヤホンマイク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のカナル型イヤホンマイクと、
前記スピーカと前記第１のマイクを用いて外耳道伝達関数を測定する外耳道伝達関数測定手段と、
前記外耳道伝達関数の逆フィルタを生成する逆フィルタ生成手段と、
を備えた、
音響システム。
【請求項４】
前記逆フィルタ生成手段は、前記外耳道伝達特性のうち所定周波数以下の帯域の前記外耳道伝達特性を相殺するように前記逆フィルタを生成する、
請求項３に記載の音響システム。
【請求項５】
第２のマイクと、装着時に前記第２のマイクの収音位置が前記カナル型イヤホンマイクの装着時における前記第１のマイクの収音位置と実質的に同一となるように前記第２のマイクを保持するマイク保持手段と、を有する、頭部伝達関数測定ユニットを更に備えた、
請求項３又は４に記載の音響システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カナル型イヤホンマイク及び音響システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として、特許文献１は、カナル型のイヤホンマイクを用いた音響補正処理を開示している。この音響補正処理では、イヤホンマイクを用いて受聴者の外耳道伝達特性を計測し、外耳道伝達特性の逆フィルタを生成し、生成した逆フィルタを用いて音響信号を補正するようにしている。上記のイヤホンマイクは、外耳道に開口する筒状のノズルを有する筐体と、ノズルに取り付けられたイヤーチップと、筐体の外表面に取り付けられるマイク装置と、マイク装置から筐体を貫通してノズルへと延びノズルから端が外部に開口する音響管と、を備えている。即ち、音響管は、外耳道とマイク装置との間に開通している。外耳道伝達特性を計測する際は、スピーカから測定用音響信号を放音し、測定用音響信号に対する外耳道からの音響信号を音響管によって収音し、マイク装置にて電気信号に変換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７３４４４１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、特許文献１の構成では、測定用音響信号に対する外耳道からの音響信号は、音響管を通じてマイク装置に入力されるので、音響管それ自体の伝達特性が少なからず影響しており、外耳道伝達関数を高い精度で計測することができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、外耳道伝達関数を高い精度で計測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】
そこで、本発明は、装着時に外耳道へと延びる筒状の音筒部を有する筐体と、前記筐体に収容されたスピーカと、前記音筒部内に配置された第１のマイクと、を備えたカナル型イヤホンマイクを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、外耳道伝達関数を高い精度で計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】カナル型イヤホンマイクの断面図である。
【図２】HRTF測定ユニットの断面図である。
【図３】音響システムの機能ブロック図である。
【図４】ECTFの周波数特性のグラフ図である。
【図５】補正後のECTFの周波数特性のグラフ図である。
【図６】逆フィルタの周波数特性のグラフ図である。
【図７】マイクの収音位置によるディップの周波数の遷移を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（カナル型イヤホンマイク１）
図１に示すように、カナル型イヤホンマイク１は、ハウジング２と、スピーカ３と、イヤーピース４と、マイク５と、を備える。
【００１０】
ハウジング２は、スピーカ収容部６と、音筒部７と、を有する。スピーカ収容部６は、スピーカ３を収容する部分である。スピーカ収容部６は、内収容部８と外収容部９を組み合わせることで構成されている。内収容部８は、スピーカ収容部６の鼓膜に近い側の部分である。外収容部９は、スピーカ収容部６の鼓膜から遠い側の部分である。内収容部８と外収容部９を互いに嵌合させることで、スピーカ収容部６の内部にスピーカ収容空間１０が形成される。音筒部７は、カナル型イヤホンマイク１の装着時に、外耳道へ向かって延びる筒状の部分である。音筒部７は、スピーカ収容部６の内収容部８から鼓膜側に突出して形成されている。ハウジング２は、ステンレスなどの金属、樹脂、木材、セラミック等によって形成されている。
【００１１】
スピーカ３は、振動板１１と、振動板１１を電気信号に応じて振動させる駆動部１２と、によって構成されている。スピーカ３は、スピーカ収容部６に収容されている。スピーカ３は、スピーカ保持部材１３を介してスピーカ収容部６に保持されている。
【００１２】
イヤーピース４は、ハウジング２の音筒部７に取り付けられて外耳道に圧入される部分である。イヤーピース４は、内皮１４と外皮１５によって構成されている。内皮１４は、円筒状であって、ハウジング２の音筒部７の外周面に略密着可能に構成されている。外皮１５は、外耳道の内壁面に対して直接接触する部分であって、内皮１４の外側に配置される。イヤーピース４は、中空砲弾型に形成されている。
【００１３】
マイク５は、ECTF（Ear Canal Transfer Function）を測定するためのマイクである。マイク５は、無指向性又は双指向性であって、ハウジング２の音筒部７内に配置されている。マイク５は、音筒部７の内部を閉塞することのないよう、十分小型のものが選択される。
【００１４】
外部からスピーカ３に電気信号を供給するためのスピーカライン１６や、マイク５で生成した電気信号を外部に取り出すためのマイクライン１７は、ハウジング２のスピーカ収容部６の外収容部９を貫通することで、カナル型イヤホンマイク１の外部に引き出される。
【００１５】
また、ハウジング２の音筒部７の先端には、不織布１８が設けられている。
【００１６】
（HRTF測定ユニット１９）
図２に示すように、頭部伝達関数測定ユニットとしてのHRTF測定ユニット１９（Head-Related Transfer Function）は、頭部伝達関数を測定するためのものである。HRTF測定ユニット１９は、ハウジング２０とイヤーチップ２１、マイク２２を備えている。
【００１７】
ハウジング２０は、カナル型イヤホンマイク１のハウジング２の音筒部７と同様、筒状に形成されている。イヤーチップ２１は、カナル型イヤホンマイク１のイヤーピース４と同一形状とされている。マイク２２は、ハウジング２０内に配置されている。マイク２２は、マイク５と同一のものが選択される。
【００１８】
そして、イヤーチップ２１に対するマイク２２の相対的な位置は、図１のイヤーピース４に対するマイク５の相対的な位置と一致している。即ち、HRTF測定ユニット１９の装着時におけるマイク２２の鼓膜に対する相対的な位置と、カナル型イヤホンマイク１の装着時におけるマイク５の鼓膜に対する相対的な位置と、は可及的に同一となるように構成されている。
【００１９】
図１のカナル型イヤホンマイク１と図２のHRTF測定ユニット１９は、図３に示す制御装置２３に電気的に接続されている。
【００２０】
（制御装置２３）
図３に示すように、制御装置２３は、外耳道伝達関数測定部２４と、逆フィルタ生成部２５と、逆フィルタ記憶部２６と、信号切替部２７と、頭部伝達関数測定部２９と、頭部伝達関数記憶部３０と、畳み込み演算部３１と、を有する。
【００２１】
外耳道伝達関数測定部２４は、カナル型イヤホンマイク１のスピーカ３及びマイク５を用いて、ユーザーのECTFを測定する部分である。
【００２２】
逆フィルタ生成部２５は、外耳道伝達関数測定部２４によって測定されたECTFの逆フィルタを生成する部分である。
【００２３】
逆フィルタ記憶部２６は、逆フィルタ生成部２５が生成した逆フィルタを記憶する部分である。
【００２４】
信号切替部２７は、２つの選択可能な入力と１つの出力を有する部分である。
【００２５】
頭部伝達関数測定部２９は、HRTF測定ユニット１９のマイク２２と、外部スピーカ３２と、を用いてHRTFを測定する部分である。
【００２６】
頭部伝達関数記憶部３０は、頭部伝達関数測定部２９が測定したHRTFを記憶する部分である。
【００２７】
畳み込み演算部３１は、外部音源３３から供給された音響信号に、逆フィルタ記憶部２６に記憶されている逆フィルタと、頭部伝達関数記憶部３０に記憶されているHRTFと、を畳み込むと共に、その音響信号をカナル型イヤホンマイク１のスピーカ３に出力する部分である。
【００２８】
次に、逆フィルタ生成部２５を詳細に説明する。
【００２９】
本実施形態において逆フィルタ生成部２５は、ECTFのうち所定周波数以下の帯域のECTFを相殺するように逆フィルタを生成する。詳しくは、逆フィルタ生成部２５は、ECTFのうち所定周波数以下の帯域のECTFを相殺し、所定周波数を超える帯域ではECTFを実質的にそのまま残すように逆フィルタを生成する。図４には、外耳道伝達関数測定部２４が測定したECTFが例示されている。図４〜６の横軸は周波数であり、縦軸はECTFの振幅成分のゲイン値である。図４のディップは、局所的なゲイン値の落ち込みを意味する。逆フィルタ生成部２５は、図５に示すように、外耳道伝達関数測定部２４が測定したECTFの所定周波数ｆｈからナイキスト周波数ｆｎまでのゲイン値が例えばゼロとなるようにECTFを補正し、図６に示すように、補正後のECTFの逆フィルタを求める。図６に示す逆フィルタは、所定周波数ｆｈからナイキスト周波数ｆｎまで平坦な特性を有している。これは即ち、図６に示す逆フィルタは、ECTFのうち所定周波数ｆｈ以下の帯域のECTFを相殺し、所定周波数を超える帯域ではECTFを実質的にそのまま残すことを意味している。
【００３０】
本実施形態において、音響システム３４は、カナル型イヤホンマイク１とHRTF測定ユニット１９、制御装置２３を備えている。
【００３１】
（作動）
次に、音響システム３４の作動を説明する。
【００３２】
先ず、HRTFの測定を行う。図２に示すように、HRTF測定ユニット１９をユーザーに装着しておく。頭部伝達関数測定部２９は、ユーザーの正面に配置された外部スピーカ３２に測定用インパルス信号を出力する。すると、HRTF測定ユニット１９のマイク２２は、この測定用インパルス信号に対するインパルス応答信号を生成し、生成したインパルス応答信号を頭部伝達関数測定部２９に出力する。頭部伝達関数測定部２９は、外部スピーカ３２に出力した測定用インパルス信号と、マイク２２から入力されたインパルス応答信号と、に基づいてHRTFを生成し、生成したHRTFを頭部伝達関数記憶部３０に記憶させる。なお、頭部伝達関数記憶部３０に記憶されているHRTFは、HRTF測定ユニット１９を用いて測定したものに代えて、予めダミーヘッド等を用いて測定したものであってもよい。また、HRTFの測定は、TSP（Time Stretch Pulse）法など、他の測定方法を用いてもよい。
【００３３】
次に、ECTFの測定を行う。図１に示すように、カナル型イヤホンマイク１をユーザーに装着しておく。外耳道伝達関数測定部２４は、測定用インパルス信号を信号切替部２７を介してスピーカ３に出力する。すると、カナル型イヤホンマイク１のマイク５は、この測定用インパルス信号に対するインパルス応答信号を生成し、生成したインパルス応答信号を外耳道伝達関数測定部２４に出力する。外耳道伝達関数測定部２４は、スピーカ３に出力した測定用インパルス信号と、マイク５から入力されたインパルス応答信号と、に基づいてECTFを生成し、生成したECTFを逆フィルタ生成部２５に出力する。逆フィルタ生成部２５は、外耳道伝達関数測定部２４から入力されたECTFに基づいて逆フィルタを生成し、生成した逆フィルタを逆フィルタ記憶部２６に記憶させる。
【００３４】
そして、畳み込み演算部３１は、外部音源３３から入力された音響信号に、逆フィルタ記憶部２６に記憶されている逆フィルタと、頭部伝達関数記憶部３０に記憶されているHRTFと、を畳み込み、その音響信号を信号切替部２７を介してカナル型イヤホンマイク１のスピーカ３に出力する。これにより、カナル型イヤホンマイク１を用いた頭外音像定位が実現される。
【００３５】
本実施形態における音響システム３４を構成するHRTF測定ユニット１９は、カナル型イヤホンマイク１と別体として構成されなくともよい。例えば、カナル型イヤホンマイク１を構成するハウジング２が音筒部７とスピーカ収容部６とで分離可能に構成されており、分離した場合の音筒部７、マイク５、イヤーピース４が、HRTF測定ユニット１９としてのハウジング２０、マイク２２、イヤーチップ２１として機能してもよい。
【００３６】
以上に説明したカナル型イヤホンマイク１及び音響システム３４は、以下の特長を有する。
【００３７】
（１）カナル型イヤホンマイク１は、装着時に外耳道へと延びる筒状の音筒部７を有する筐体としてのハウジング２と、ハウジング２に収容されたスピーカ３と、音筒部７内に配置された第１のマイクとしてのマイク５と、を備える。以上の構成によれば、マイク５が音筒部７内に配置されているので、外耳道伝達関数を高い精度で計測することができる。なお、特許文献１の段落００３０には、筐体内にマイクを設置すると、スピーカの再生音がマイクによって妨害され、再生音の劣化を招くとされる。また、特許文献１の段落００２０には、音響管はノズルの径に対して十分に小さい細管であるべき旨が記載されている。このような記載に触れた当業者であれば、マイク５を音筒部７内に配置するという技術思想に想到することは極めて困難であると考えられる。
（２）具体的には、マイク５は、外耳道内の音声を音筒部７内で電気信号に変換する。
（３）また、音響システム３４は、カナル型イヤホンマイク１と、スピーカ３とマイク５を用いて外耳道伝達関数を測定する外耳道伝達関数測定手段としての外耳道伝達関数測定部２４と、外耳道伝達関数の逆フィルタを生成する逆フィルタ生成手段としての逆フィルタ生成部２５と、を備える。
（４）そして、逆フィルタ生成部２５は、外耳道伝達特性のうち所定周波数以下の帯域の外耳道伝達特性を相殺するように逆フィルタを生成する。ここで、図７には、マイク５と鼓膜との距離の違いによる、ディップが出現する周波数の違いを示している。図７の横軸は周波数であり、縦軸はECTFの振幅成分のゲイン値である。符号ａで示すECTFのマイク５と鼓膜との距離は、符号ｂで示すECTFのマイク５と鼓膜との距離よりも小さい。符号ｂで示すECTFのマイク５と鼓膜との距離は、符号ｃで示すECTFのマイク５と鼓膜との距離よりも小さい。符号ｃで示すECTFのマイク５と鼓膜との距離は、符号ｄで示すECTFのマイク５と鼓膜との距離よりも小さい。図７によれば、マイク５を鼓膜に近づけて配置するほど、外耳道伝達特性の振幅成分のゲイン値の局所的な落ち込みである所謂ディップは、より高周波数側で出現するようになることが判る。このディップは、所定周波数内では極端な補正を行わないほうがユーザーにとってより自然な印象を与えるため、逆フィルタによって相殺しない。そこで、上記カナル型イヤホンマイク１を用いれば、マイク５は極力ユーザーの鼓膜に近くなるようにわざわざ音筒部７内に配置されている。従って、音響システム３４は、ユーザーにとってより自然な印象を与えることができる。
（５）頭部伝達関数測定ユニットとしてのHRTF測定ユニット１９は、第２のマイクとしてのマイク２２と、装着時にマイク２２の収音位置がカナル型イヤホンマイク１の装着時におけるマイク５の収音位置と実質的に同一となるようにマイク２２を保持するマイク保持手段と、を有する。以上の構成によれば、前記外耳道伝達特性と前記頭部伝達関数を同じ収音位置で測定できるので、頭外音像定位が高いレベルで実現される。なお、上記実施形態においてマイク保持手段は、ハウジング２０とイヤーチップ２１によって構成されている。ただし、ハウジング２０とイヤーチップ２１の何れか一方は省略してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  カナル型イヤホンマイク
２  ハウジング
３  スピーカ
５  マイク
７  音筒部
【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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【図７】
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