(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２チャネルの音声信号をそれぞれ再生する、装着者の耳介と離隔して配置される音声再生部を備え、
前記各音声再生部は、アレイ状に配置された複数のスピーカからなるスピーカアレイにより構成され、
前記スピーカアレイの各スピーカから出力される同一の音声信号は、該音声信号により形成される音声が所定位置に焦点収束するように構成される
ヘッドホン装置。
【請求項２】
前記焦点収束は、前記スピーカアレイの各スピーカから出力される音声信号に対して、時間差および／またはレベル差を付加することにより行われる
請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項３】
装着者の頭部状態を検出する頭部動き検出部をさらに備え、
前記頭部動き検出部により検出された前記装着者の頭部状態に基づいて、前記焦点収束の位置を変化させる
請求項２に記載のヘッドホン装置。
【請求項４】
前記焦点収束は、前記スピーカアレイの各スピーカが、前記装着者の耳介を取り囲むように曲面上に配置されることにより行われる
請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項５】
前記焦点収束の位置は、装着者の外耳道入口である
請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項６】
前記焦点収束の位置は、前記スピーカアレイと前記装着者の外耳道入口との間の位置である
請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項７】
前記焦点収束の位置は、前記スピーカアレイの後方位置である
請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項８】
装着者の頭部状態を検出する頭部動き検出部を備え、
前記頭部動き検出部により検出された前記装着者の頭部状態に基づいて、前記音声信号により形成される音像の定位制御を行う
請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項９】
前記各音声再生部は、装着者の耳介の前方に配置される
請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項１０】
前記スピーカアレイの発音面は、前記装着者の耳介に対向する面に対して、所定の角度を持つようにされる
請求項９に記載のヘッドホン装置。
【請求項１１】
前記各音声再生部は、装着者の耳介の後方に配置される
請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項１２】
前記スピーカアレイの発音面は、前記装着者の耳介に対向する面に対して、所定の角度を持つようにされる
請求項１１に記載のヘッドホン装置。
【請求項１３】
ステレオヘッドホン装置の各音声再生部を、アレイ状に配置された複数のスピーカからなるスピーカアレイにより構成すると共に装着者の耳介と離隔して配置し、
２チャネル音声信号のそれぞれを、前記各スピーカアレイを通じて再生し、
前記スピーカアレイの各スピーカから出力される同一の音声信号により形成される音声を所定位置に焦点収束させる
ヘッドホン装置の音声再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、ヘッドホン装置およびヘッドホン装置の音声再生方法に関し、特に、２チャネル音声信号を再生するヘッドホン装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、装着者（リスナ）の両耳を覆うようにして頭部にヘッドホンを装着し、両耳から音声信号（音響信号）を聴取する音声再生方法がある。この音声再生方法は、信号源からの信号が仮にステレオ信号であっても、再生される音像がリスナの頭の中にこもる、いわゆる頭内定位の現象が生じる。
【０００３】
一方、ヘッドホンによる音声再生方法の一つにバイノーラル収音再生方法がある。このバイノーラル収音再生方式は、以下のような方式である。装着者の頭部を想定したダミーヘッドの左右両耳の穴にダミーヘッド・マイクロホンと呼ばれるマイクロホンを設ける。このダミーヘッド・マイクロホンにより信号源からの音声信号を収音する。
【０００４】
このようにして収音された音声信号を、実際に装着者がヘッドホンを装着して再生すると、信号源からの音声をそのまま聞いているような臨場感が得られる。このようなバイノーラル収音再生方式によれば、収音再生音像の方向感、定位感及び臨場感などを向上させることができる。しかし、このようなバイノーラル収音再生方法を行うためには、音源信号としてダミーヘッド・マイクロホンで収音した、スピーカ再生用とは異なる特殊なソースとしての信号源が必要となる。
【０００５】
そこで、上述のバイノーラル収音再生方法を応用して、例えば、一般の２チャネル音声信号（ステレオ信号）を用いて、ヘッドホンにより、スピーカ再生と同じような頭部外（スピーカ位置）に定位させた再生効果を得ることが考えられている。このように、ヘッドホンにより音像の頭外定位を得ようとした場合、一般的なヘッドホンでは、装着者の外耳道入口から外側への放射インピーダンスが無装着の場合と異なるものとなる。
【０００６】
すなわち、ヘッドホンからの音波は装着者の耳介とヘッドホン発音部との間で複雑な反射を繰り返し、外耳道入口より鼓膜に伝送される。そのため、外耳道入口、あるいは鼓膜面上に最適な特性を伝送しようとした場合でも、この反射により特性に乱れが生じる。従って、良好な音像定位を安定に得ることができないという不都合があった。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載されるヘッドホン再生方法によれば、外耳道入口から外側への放射インピーダンスが無装着の状態に近い状態として、音像定位を改善している。すなわち、この特許文献１には、ヘッドホン発音部を、装着者の耳介と離隔して配置することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３６３７５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の特許文献１に記載されるヘッドホン再生方法によれば、外耳道入口から外側への放射インピーダンスを無装着の状態に近い状態とすることができ、音像定位を改善することが可能なった。しかし、このようなヘッドホン再生方法を用いた場合も、ヘッドホン発音部から放射される音波は、当該発音部を音源とする球面波となり、拡散しながら伝達する。そのため、外耳道入口あるいは、鼓膜に到達するまでに耳介における反射、回折の影響が残り、特性が変化するという不都合があった。
【００１０】
本技術は、２チャネル音声信号を再生する良好なヘッドホン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の概念は、
２チャネルの音声信号をそれぞれ再生する、装着者の耳介と離隔して配置される音声再生部を備え、
前記各音声再生部は、アレイ状に配置された複数のスピーカからなるスピーカアレイにより構成され、
前記スピーカアレイの各スピーカから出力される同一の音声信号は、該音声信号により形成される音声が所定位置に焦点収束するように構成される
ヘッドホン装置にある。
【００１２】
本技術においては、２チャネルの音声信号をそれぞれ再生する音声再生部が備えられている。各音声再生部は、装着者の耳介と離隔して配置されるものであって、アレイ状に配置された複数のスピーカからなるスピーカアレイにより構成されている。このように各音声再生部がスピーカアレイにより構成されていることで、２チャネル音声信号を良好に再生することが可能となる。
【００１３】
本技術において、例えば、スピーカアレイの各スピーカから出力される音声信号は、この音声信号により形成される音声が所定位置に焦点収束するように構成される。つまり、この所定位置に音圧の高い仮想音源が作り出される。例えば、この焦点収束は、スピーカアレイの各スピーカから出力される音声信号に対して、時間差および／またはレベル差を付加することにより行われる。また、例えば、この焦点収束は、スピーカアレイの各スピーカが、装着者の耳介を取り囲むように曲面上に配置されることにより行われる。この場合、焦点収束の位置に応じた種々の効果を得ることが可能となる。
【００１４】
例えば、焦点収束の位置は、装着者の外耳道入口とされる。この場合、装着者の外耳道入口に、仮想音源が合成される。この仮想音源は、実体を持たない音源であるため、装着者の外耳道入口から外側への放射インピーダンスが無装着の場合と近くなり、スピーカアレイでの反射による特性の乱れを低減することが可能となる。従って、耳介の影響を受けにくくなり、個人差によるばらつきの影響を低減した安定な音響特性を無装着提供することが可能となる。
【００１５】
また、例えば、焦点収束の位置は、スピーカアレイと装着者の外耳道入口との間の位置とされる。この場合、スピーカアレイと装着者の外耳道入口との間の位置に、仮想音源が合成される。このような位置に仮想音源が合成されることにより、発音部の実体を耳介近傍に持つことが無くなり、発音部での反射がなく、安定した特性を得ることが可能なると共に、装着者自身の耳介の特性を利用して、音像の前方定位を改善することが可能となる。
【００１６】
また、例えば、焦点収束の位置は、スピーカアレイの後方位置とされる。この場合、スピーカアレイの後方位置に、仮想音源が合成される。このような位置に仮想音源が合成されることにより、音像定位の距離感を改善することが可能となる。
【００１７】
また、本技術において、例えば、スピーカアレイの各スピーカから出力される音声信号は、この音声信号により形成される音声が平面波となるように構成される。この場合、装着者の耳介での反射、回折の状態を、装着者から離れて置かれたスピーカ再生に近くすることが可能となり、自然な音像定位が可能となる。
【００１８】
また、本技術において、装着者の頭部状態を検出する頭部動き検出部を備え、この頭部動き検出部により検出された装着者の頭部状態に基づいて、音声信号により形成される音像の定位制御を行う、ようにされてもよい。例えば、装着者の頭部状態に基づいて、焦点収束の位置を変化させることが行われる。この場合、装着者の頭部に動きがあっても、音像定位位置がずれないように補正でき、例えば、映像位置に対して音像位置を合わせることが可能となる。
【００１９】
また、本技術において、例えば、各音声再生部は、装着者の耳介の前方、あるいは後方に配置される。この場合、例えば、スピーカアレイの発音面は、装着者の耳介に対向する面に対して、所定の角度を持つようにされる。これにより、例えば、各音声再生部が装着者の耳介の前方に配置される場合であっても、スピーカアレイでの反射による特性の乱れを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本技術によれば、２チャネル音声信号を再生する良好なヘッドホン装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本技術の第１の実施の形態としてのステレオヘッドホンシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２】スピーカ再生による音の伝播の様子を示す図である。
【図３】ステレオヘッドホンシステムを構成するデジタルフィルタの一例であるＦＩＲフィルタを示す図である。
【図４】ヘッドホン部の左右チャネルの音声再生部がアレイ状に配置された複数のスピーカからなるスピーカアレイにより構成されることを説明するための図である。
【図５】ヘッドホン部が装着者（リスナ）の耳介と接触せずに配置される構造の一例を説明するための図である。
【図６】装着者がヘッドホン部を頭部に装着した状態を示す図である。
【図７】ヘッドホン部の音声再生部（スピーカアレイ）が装着者の耳介の後方に配置されることを説明するための図である。
【図８】ヘッドホン部の音声再生部（スピーカアレイ）が装着者の耳介の前方に配置されることを説明するための図である。
【図９】音声再生部（スピーカアレイ）の各スピーカから出力される音声信号により形成される音声を所定位置に焦点収束させるための構成例を示す図である。
【図１０】音声再生部（スピーカアレイ）の各スピーカから出力される音声信号により形成される音声を所定位置に焦点収束させるための他の構成例を示す図である。
【図１１】音声信号ＳＬ，ＳＲがデジタル信号にある段階で、遅延器およびレベル調整器により、各スピーカから出力される音声信号に対して時間差および／またはレベル差を付加する場合におけるステレオヘッドホンシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１２】音声再生部（スピーカアレイ）の各スピーカから出力される音声信号により形成される音声の焦点収束の位置を装着者（リスナ）の外耳道入口とすることができることを説明するための図である。
【図１３】外耳道入口に音声を収束させることを各スピーカが平面上に配置されたスピーカアレイにより実現されている例を示す図である。
【図１４】音声再生部（スピーカアレイ）の各スピーカから出力される音声信号により形成される音声の焦点収束の位置をスピーカアレイと外耳道入口との間の位置とすることができることを説明するための図である。
【図１５】音声再生部（スピーカアレイ）の各スピーカから出力される音声信号により形成される音声の焦点収束の位置をスピーカアレイの後方位置とすることができることを説明するための図である。
【図１６】音声再生部（スピーカアレイ）の各スピーカから出力される音声信号により形成される音声が平面波とされる場合について説明するための図である。
【図１７】本技術の第２の実施の形態としてのステレオヘッドホンシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１８】頭部動き検出部を構成するセンサが設けられたヘッドホン部を装着者（リスナ）が装着している状態を示す図である。
【図１９】正面を向いているときの伝達特性をＨＬ，ＨＲと、正面から角度θだけ回転した方向を向いているときの伝達特性をＨＬθ、ＨＲθが異なることを示す図である。
【図２０】本技術の第３の実施の形態としてのステレオヘッドホンシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２１】頭部の動きに応じて、音声再生部（スピーカアレイ）が合成する仮想音源の位置の更新例を示す図である。
【図２２】装着者（リスナ）の頭の動きの角度θによっては仮想音源の位置が音声再生部（スピーカアレイ）の後方位置となり得ることを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明を以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
【００２３】
＜１．第１の実施の形態＞
［ステレオヘッドホンシステムの構成例］
図１は、第１の実施の形態としてのステレオヘッドホンシステム１０の構成例を示している。このステレオヘッドホンシステム１０は、入力端子１０１と、Ａ／Ｄ変換器１０２と、信号処理部１０３と、Ｄ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒと、増幅器１０５Ｌ，１０５Ｒと、ヘッドホン部１０６を有している。
【００２４】
入力端子１０１は、音声信号ＳＡを入力する端子である。Ａ／Ｄ変換器１０２は、入力端子１０１に入力された音声信号ＳＡをアナログ信号からデジタル信号に変換する。信号処理部１０３は、音声信号ＳＡから、左チャネル音声信号ＳＬおよび右チャネル音声信号ＳＲを得るためのフィルタリングを行う。すなわち、信号処理部１０３は、音声信号ＳＡから左チャネル音声信号ＳＬを得るためのフィルタ（フィルタ１）１０３Ｌと、音声信号ＳＡから右チャネル音声信号ＳＲを得るためのフィルタ（フィルタ２）１０３Ｒとを備えている。ここで、音声信号ＳＬ，ＳＲは、２チャネルの音声信号を構成する。
【００２５】
図２は、スピーカ再生による音の伝播の様子を示している。スピーカＳＰで再生された音は、リスナＭの耳での反射や、回折、さらに部屋の反射などが付加された特性となる。スピーカＳＰで再生された音は、左耳への伝達特性ＨＬおよび右耳への伝達特性ＨＲがそれぞれ付加されて、リスナＭの両耳に到達する。フィルタ１０３Ｌは、音像を定位させたい位置に置かれた音源（スピーカＳＰ）からリスナＭの左耳に至る伝達特性ＨＬを持つフィルタである。また、フィルタ１０３Ｒは、音像を定位させたい位置に置かれた音源（スピーカＳＰ）からリスナＭの右耳に至る伝達特性ＨＲを持つフィルタである。
【００２６】
信号処理部１０３において、フィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒで音声信号ＳＬ，ＳＲを得ることで、ヘッドホン受聴時においても、リスナＭの両耳に、スピーカ再生と等価な音を伝播することが可能となる。つまり、リスナＭは、スピーカＳＰが鳴っているように、ヘッドホンにおいても音の定位を聴くことが可能となる。フィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒは、例えば、図３に示すような、ＦＩＲ(Finite impulse response)フィルタで構成される。上述の伝達特性ＨＬ，ＨＲは、例えば、インパルス応答なるデータで測定され、その測定データが、このＦＩＲフィルタで実現される。
【００２７】
Ｄ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒは、信号処理部１０３で得られる音声信号ＳＬ，ＳＲを、デジタル信号からアナログ信号に変換する。増幅器１０５Ｌ，１０５Ｒは、Ｄ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒで変換されたアナログの音声信号ＳＬ，ＳＲを増幅して、ヘッドホン部１０６の左右チャネルの音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒに供給する。
【００２８】
ヘッドホン部１０６の左右チャネルの音声再生部１０６Ｌ，１０６Ｒは、図４に示すように、アレイ状に配置された複数のスピーカからなるスピーカアレイにより構成されている。この音声再生部１０６Ｌ，１０６Ｒは、例えば、図５に示すような構造を持つ。つまり、この音声再生部１０６Ｌ，１０６Ｒは、ヘッドホン部１０６の装着者（リスナ）の耳介と接触せずに、つまりこの耳介と離隔して配置される構造を持つ。
【００２９】
図示のように、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒが前面に配設されたヘッドホンユニット１０７Ｌ，１０７Ｒの内側に、支柱１０８を介して、接触部１０９が突出するように設けられている。接触部１０９はドーナツ状に形成され、この接触部１０９の中空部に装着者の耳介が挿入されるように構成されている。
【００３０】
図６は、装着者（リスナ）が、ヘッドホン部１０６を頭部に装着した状態を示している。この場合、上述の接触部１０９が装着者の顔面側部に押圧された状態となり、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒは、装着者の耳介から所定距離だけ離れた状態に置かれる。
【００３１】
図７、図８は、上述したように、装着者がヘッドホン部１０６を頭部に装着した状態を頭上側から見た場合における音声再生部（スピーカアレイ）の配置の一例を、概略的に示している。なお、図７，図８は、図面の簡単化のために、音声再生部１０６Ｌのみを示しているが、音声再生部１０６Ｒに関しても同様である。
【００３２】
図７の例では音声再生部１０６Ｌが装着者の耳介の後方に配置されている。また、図８の例では音声再生部１０６Ｌが装着者の耳介の前方に配置されている。音声再生部の配置位置はいずれでも可能である。この場合、音声再生部１０６Ｌの発音面は、装着者の耳介に対向する面、例えば破線図示の面に対して、平行ではなく、所定の角度を持つようにされる。これにより、音声再生部１０６Ｌでの反射による特性の乱れを低減することが可能となる。
【００３３】
この実施の形態において、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号は、この音声信号により形成される音声が所定位置に焦点収束するように構成される。この場合、この所定位置に音圧の高い仮想音源が作り出される。あるいは、この実施の形態において、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号は、この音声信号により形成される音声が平面波となるように構成される。
【００３４】
図９は、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声を所定位置に焦点収束させるための構成例を示している。この構成例では、図９（ｂ）に示すように、音声再生部（スピーカアレイ）を構成する各スピーカ（スピーカユニット）は、各スピーカから等距離にある点、すなわち焦点位置に収束するように、曲面上に配置される。この場合、各スピーカに対し、個々に遅延時間やレベルを設定する必要がなく、デジタル信号処理の場合、各チャンネル出力のＤ／Ａ変換器および増幅器も１個あるいはスピーカ数に対して低減して実現することが可能となる。
【００３５】
この場合、上述したようにヘッドホン部１０６が装着者に装着されるとき、各スピーカが、装着者の耳介を取り囲むように曲面上に配置された状態となる。図９（ａ）は、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒを正面から見た図を示している。図９（ｂ）に示すように、音声再生部１０６Ｌ，１０６Ｒを構成する各スピーカには、それぞれ、音声信号ＳＬ，ＳＲが増幅器１０５Ｌ，１０５Ｒを介して供給される。
【００３６】
図１０は、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声を所定位置に焦点収束させるための他の構成例を示している。また、この図１０は、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声を平面波とするための構成例でもある。この構成例では、図１０（ｂ）に示すように、音声再生部（スピーカアレイ）を構成する各スピーカ（スピーカユニット）は、平面上に配置される。図１０（ａ）は、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒを正面から見た図を示している。この場合、各スピーカを平面上に配置できるので、スピーカアレイの構造が簡単になる。また、合成する仮想音源位置も、自由に設定することが可能となる。
【００３７】
図１０（ｂ）に示すように、音声再生部１０６Ｌ，１０６Ｒを構成する各スピーカには、それぞれ、音声信号ＳＬ，ＳＲが、遅延器１１１Ｌ，１１１Ｒおよび増幅器１０５Ｌ，１０５Ｒの直列回路を介して供給される。なお、この図１０（ｂ）における遅延器１１１Ｌ，１１１Ｒは、図１には図示を省略しているが、例えば、Ｄ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒと増幅器１０５Ｌ，１０５Ｒとの間に挿入される。図１０に示す構成例では、遅延器、増幅器により、各スピーカから出力される音声信号に対して、時間差および／またはレベル差を付加することで、各スピーカから出力される音声信号により形成される音声を所定位置に焦点収束させることができる。
【００３８】
なお、図１０（ｂ）においては、音声信号ＳＬ，ＳＲがアナログ信号とされた後に、遅延器１１１Ｌ，１１１Ｒおよび増幅器１０５Ｌ，１０５Ｒにより、各スピーカから出力される音声信号に対して時間差および／またはレベル差を付加するように示している。しかし、音声信号ＳＬ，ＳＲがデジタル信号にある段階で、遅延器およびレベル調整器により、各スピーカから出力される音声信号に対して時間差および／またはレベル差を付加することも考えられる。
【００３９】
図１１は、その場合におけるステレオヘッドホンシステム１０の構成例を示している。この場合、フィルタ１０３Ｌ，１０３ＲとＤ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒとの間に、遅延器１２１Ｌ，１２１Ｒおよびレベル調整器１２２Ｌ，１２２Ｒが挿入される。なお、遅延器１２１Ｌ，１２１Ｒおよびレベル調整器１２２Ｌ，１２２Ｒの順は、この逆であってもよい。
【００４０】
この場合、焦点収束位置は、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの発音面の前方および後方のいずれにも可能となる。例えば、周辺部から中心部に向うに従って遅延時間が大きく、レベルが小さくなるような時間差およびレベル差を付加することで、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの発音面の前方位置に焦点収束させ、その位置に仮想音源を合成できる。逆に、中心部から周辺部に向うに従って遅延時間が大きく、レベルが小さくなるような時間差およびレベル差を付加することで、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの発音面の後方位置に焦点収束させ、その位置に仮想音源を合成できる。
【００４１】
また、図１０に示す構成例では、遅延器、増幅器により、各スピーカから出力される音声信号に対して、時間差および／またはレベル差を付加しないことで、各スピーカから出力される音声信号により形成される音声を平面波とすることができる。この場合、遅延器１１１Ｌ，１１１Ｒは、不要となる。
【００４２】
図１に示すステレオヘッドホンシステム１０の動作を説明する。音声信号ＳＡが入力端子１０１に入力される。この音声信号ＳＡはＡ／Ｄ変換器１０２でアナログ信号からデジタル信号に変換された後に、信号処理部１０３に入力される。この信号処理部１０３では、音声信号ＳＡに対して、フィルタ（フィルタ１）１０３Ｌによるフィルタリングが行われて、左チャネル音声信号ＳＬが得られる。また、この信号処理部１０３では、音声信号ＳＡに対して、フィルタ（フィルタ２）１０３Ｒによるフィルタリングが行われて、右チャネル音声信号ＳＲが得られる。
【００４３】
信号処理部１０３で得られた音声信号ＳＬ，ＳＲは、それぞれ、Ｄ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒでデジタル信号からアナログ信号に変換される。そして、この音声信号ＳＬ，ＳＲは、増幅器１０５Ｌ，１０５Ｒで増幅された後に、ヘッドホン部１０６の各チャネルの音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒに供給される。そして、音声再生部１０６Ｌ，１０６Ｒを構成するスピーカアレイの各スピーカは音声信号ＳＬ，ＳＲにより駆動される。
【００４４】
この場合、例えば、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声が所定位置に焦点収束させられ、この所定位置に仮想音源が合成される。あるいは、この場合、例えば、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声が平面波とされる。
【００４５】
［焦点収束と平面波の各態様］
最初に、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声が所定位置に焦点収束される場合であって、その位置が以下の（１）〜（３）の場合について説明する。
【００４６】
（１）「装着者（リスナ）の外耳道入口」
音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声の焦点収束の位置を、図１２に示すように、装着者（リスナ）の外耳道入口とすることができる。なお、ここで言う外耳道入口とは、この外耳道入口の近傍を含むものとする。図１３は、外耳道入口に音声を収束させることを、各スピーカが平面上に配置されたスピーカアレイにより実現されている例を示している。
【００４７】
この場合、外耳道入口に、仮想音源が合成される。この音源は、実体を持たない音源である。そのため、外耳道入口から外側への放射インピーダンスが無装着の場合と近くなり、発音部であるスピーカアレイでの反射による特性の乱れを低減することが可能となる。従って、この場合、耳介の影響を受けにくくなり、個人差によるバラツキの影響を低減し、安定した音響特性を装着者に提供することが可能となる。また、この場合、耳介と実スピーカの間に音圧が高くなる仮想音源を作ることで、エネルギーの伝播減衰が少なくなり、実際の発音部と、外耳道入口との距離が離れていても、十分な音量を確保することが可能となる。
【００４８】
（２）「スピーカアレイと外耳道入口との間の位置」
音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声の焦点収束の位置を、図１４に示すように、スピーカアレイと外耳道入口との間の位置とすることができ、この位置に仮想音源が合成される。
【００４９】
この場合、この音源は実体を持たない音源であることから、発音部であるスピーカアレイを耳介近傍に持つことがなくなり、このスピーカアレイでの反射がなく、安定した特性を得ることができる。また、この場合、装着者（リスナ）の耳介による反射は起こるが、それはその装着者がいつも聴いている音の反射と等しいものとなる。つまり、この場合、外耳道入口から鼓膜に伝送される音声は装着者（リスナ）の耳介の特性が含まれたものとなるので、音像の前方定位を改善することが可能となる。
【００５０】
（３）「スピーカアレイの後方位置」
音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声の焦点収束の位置を、図１５に示すように、スピーカアレイの後方位置とすることができ、この位置に実体を持たない仮想音源が合成される。この場合、仮想音源が既に装着者（リスナ）より離れて合成されるため、音像定位の距離感を改善することが可能となる。
【００５１】
次に、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声が、図１６に示すように、平面波とされる場合について説明する。装着者（リスナ）から離れた位置にある実音源、例えば、前方に置かれたスピーカからリスナの両耳に至る音波は、耳介近傍では、平面波に近くなっている。また、低域、つまり波長の長い音波に関しては前方に置かれたスピーカから平面波に近い形で出てくる。
【００５２】
上述したように、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声が平面波とされることで、装着者の耳介での反射、回折の状態を、装着者から離れて置かれたスピーカ再生に近くすることが可能となる。したがって、自然な音像定位が可能となる。また、低域の音の再現力が良くなる。
【００５３】
上述したように、図１に示すステレオヘッドホンシステム１０においては、２チャネル音声信号を良好に再生することができる。すなわち、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声を所定位置に焦点収束させ、この所定位置に仮想音源を合成できる。上述したように、焦点収束位置を装着者の外耳道入口、スピーカアレイと外耳道入口との間、スピーカアレイの後方等とすることで、その位置に応じた種々の効果を得ることができる。また、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒの各スピーカから出力される音声信号により形成される音声を平面波とでき、上述したように自然な音像定位が可能となる等の効果を得ることができる。
【００５４】
＜２．第２の実施の形態＞
［ステレオヘッドホンシステムの構成例］
図１７は、第２の実施の形態としてのステレオヘッドホンシステム１０Ａの構成例を示している。この図１７において図１、図１１と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明を省略する。
【００５５】
このステレオヘッドホンシステム１０Ａは、入力端子１０１と、Ａ／Ｄ変換器１０２と、信号処理部１０３と、Ｄ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒと、増幅器１０５Ｌ，１０５Ｒと、ヘッドホン部１０６を有している。また、このステレオヘッドホンシステム１０Ａは、信号処理部１０３（フィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒ）とＤ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒとの間に、遅延器１２１Ｌ，１２１Ｒと、レベル調整器１２２Ｌ，１２２Ｒを有している。
【００５６】
このステレオヘッドホンシステム１０Ａにおいて、ヘッドホン部１０６には、装着者（リスナ）の頭部状態を検出するセンサ１３１が設けられている。このセンサ１３１は、例えば、ジャイロセンサのような角速度センサ、重力加速度センサ、あるいは磁気センサなどである。このセンサ１３１は、頭部動き検出部を構成している。図１８は、センサ１３１が設けられたヘッドホン部１０６を、装着者（リスナ）が装着している状態を示している。
【００５７】
一般に、ヘッドホンの音声再生部は、装着者（リスナ）の頭部に固定されているため、その頭部の動きに連動して移動する。図１７に示すステレオヘッドホンシステム１０Ａは、このように頭部状態が変化した場合でも、ヘッドホン再生による音像定位位置がずれないように補正する。このステレオヘッドホンシステム１０Ａは、センサ１３１の出力信号に応じて、信号処理部１０３のフィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒの係数、すなわち伝達特性を更新し、音像定位位置が、固定されるように動作する。
【００５８】
例えば、図１９（ａ）に示すように、装着者（リスナ）が正面を向いているときの伝達特性をＨＬ，ＨＲとし、図１９（ｂ）に示すように、装着者（リスナ）が正面から角度θだけ回転した方向を向いているときの伝達特性をＨＬθ、ＨＲθとする。フィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒに設定する係数は、頭部の角度θに応じて、フィルタ１０３Ｌでは、ＨＬからＨＬθに、フィルタ１０３Ｒでは、ＨＲからＨＲθに変更する。
【００５９】
このように、装着者（リスナ）の頭部の動きに応じて、フィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒの係数、すなわち伝達特性を更新することで、頭部状態が変化した場合でも、音像定位位置を固定することができる。例えば、映像に伴う音声信号を聴く場合、従来のヘッドホンでは、頭の動きに応じて、映像位置と音像位置がずれてしまう。
【００６０】
しかし、図１７に示すステレオヘッドホンシステム１０Ａでは、装着者（リスナ）の頭部の動きに応じて、フィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒの特性が変えられるため、頭部状態が変化した際に映像位置に対して音像位置がずれるということを回避できる。つまり、映像の方向と、音像の方向を一致させることができ、高品位な映像音声再生を実現できる。また、このように、音像の定位方向をヘッドホン未装着の音の聞こえ方と等価にすることで、ヘッドホン再生では実現が困難な音像の前方定位感を改善すると言う効果もある。
【００６１】
＜３．第３の実施の形態＞
［ステレオヘッドホンシステムの構成例］
図２０は、第３の実施の形態としてのステレオヘッドホンシステム１０Ｂの構成例を示している。この図２０において図１、図１１、図１７と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明を省略する。
【００６２】
このステレオヘッドホンシステム１０Ｂは、入力端子１０１と、Ａ／Ｄ変換器１０２と、信号処理部１０３と、Ｄ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒと、増幅器１０５Ｌ，１０５Ｒと、ヘッドホン部１０６を有している。また、このステレオヘッドホンシステム１０Ａは、信号処理部１０３（フィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒ）とＤ／Ａ変換器１０４Ｌ，１０４Ｒとの間に、遅延器１２１Ｌ，１２１Ｒと、レベル調整器１２２Ｌ，１２２Ｒを有している。
【００６３】
このステレオヘッドホンシステム１０Ｂにおいても、上述のステレオヘッドホンシステム１０Ａと同様に、ヘッドホン部１０６には、装着者（リスナ）の頭部状態を検出するセンサ１３１が設けられている。このステレオヘッドホンシステム１０Ｂも、上述のヘッドホンシステム１０Ａと同様に、頭部状態が変化した場合でもヘッドホン再生による音像定位位置がずれないように、補正する。
【００６４】
上述のステレオヘッドホンシステム１０Ａは、センサ１３１の出力信号に応じて、つまり頭部の動きに応じて、信号処理部１０３のフィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒの係数、すなわち伝達特性を更新するものである。しかし、このステレオヘッドホンシステム１０Ｂは、センサ１３１の出力信号に応じて、つまり頭部の動きに応じて、音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌ，１０６Ｒが合成する仮想音源の位置を更新するものである。すなわち、ステレオヘッドホンシステム１０Ｂは、センサ１３１の出力信号に応じて、つまり頭部の動きに応じて、スピーカアレイの各スピーカに出力する音声信号の遅延時間および／またはレベルを制御して、仮想音源の位置を移動させる。この場合、センサ１３１の出力信号に基づいて、遅延器１２１Ｌ，１２１Ｒ、レベル調整器１２２Ｌ，１２２Ｒにおける遅延量、レベル調整量が制御される。
【００６５】
例えば、図２１（ａ）示すように、装着者（リスナ）が正面方向を向いているときは、仮想音源がＰａの位置に合成される。次に、図２１（ｂ）に示すように、装着者（リスナ）がその頭を角度θだけ左側に回転させて左方向を向いたとき、仮想音源は耳介から遠くなるＰｂの位置に合成される。また、逆に、図２１（ｃ）に示すように、装着者（リスナ）がその頭を角度θだけ右側に回転させて右方向を向いたとき、仮想音源は、耳介に近くなるＰｃの位置に合成される。
【００６６】
図２１（ａ）〜（ｃ）では、仮想音源の位置が音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌの前方位置となっている。しかし、装着者（リスナ）の頭の動きの角度θによっては、図２２に示すように、仮想音源の位置が音声再生部（スピーカアレイ）１０６Ｌの後方のＰｄの位置となることもあり得る。
【００６７】
上述したように、図２０に示すステレオヘッドホンシステム１０Ｂにおいては、仮想音源位置が頭の動きに応じて制御される。そのため、図１７に示すステレオヘッドホンシステム１０Ａと同様に、頭部状態が変化した場合でも、音像定位位置を固定することができ、同様の効果を得ることができる。また、このステレオヘッドホンシステム１０Ｂにおいては、仮想音源の制御が波面合成による音像制御になるので、装着者（リスナ）の耳介の特性の影響の少ない音像制御を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本技術は、例えば、２チャネル音声信号を再生するステレオヘッドホンシステム等に適用できる。
【符号の説明】
【００６９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・ステレオヘッドホンシステム
１０１・・・入力端子
１０２・・・Ａ／Ｄ変換器
１０３・・・信号処理部
１０３Ｌ，１０３Ｒ・・・フィルタ（デジタルフィルタ）
１０４Ｌ，１０４Ｒ・・・Ｄ／Ａ変換器
１０５Ｌ，１０５Ｒ・・・増幅器
１０６・・・ヘッドホン部
１０６Ｌ，１０６Ｒ・・・音声再生部（スピーカアレイ）
１０７Ｌ，１０７Ｒ・・・ヘッドホンユニット
１０８・・・支柱
１０９・・・接触部
１１１Ｌ，１１１Ｒ・・・遅延器
１２１Ｌ，１２１Ｒ・・・遅延器
１２２Ｌ，１２２Ｒ・・・レベル調整器
１３１・・・センサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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