(57)【要約】【課題】耳に装着した状態のまま外耳道の音響特性を正確に測定することができるイヤホン装置およびこのイヤホン装置を利用して視聴者に提供する音像から外耳道閉塞効果による影響を補償し、頭外定位感の欠如を解消することができる音像校正方法を実現する。【解決手段】視聴者の耳介の一部に装着され、筐体内に設けられたムービングコイル型の音源から視聴者の鼓膜方向に向けて音像を出力するイヤホン装置において、  前記音源を第１の音源とし、この音源とは別に前記筐体内に第２の音源を設けたことを特徴とするイヤホン装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視聴者の耳介の一部に装着され、筐体内に設けられたムービングコイル型の音源から視聴者の鼓膜方向に向けて音像を出力するイヤホン装置において、
前記音源を第１の音源とし、この音源とは別に前記筐体内に第２の音源を設けたことを特徴とするイヤホン装置。
【請求項２】
前記第２の音源は、圧電素子のダイヤフラムで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のイヤホン装置。
【請求項３】
通常の音像出力時には前記第１の音源のみが使用され、
校正動作時には前記第２の音源から校正用の音像が出力されるとともに前記第１の音源はムービングコイル型のマイクとして使用されることを特徴とする請求項１または２に記載のイヤホン装置。
【請求項４】
視聴者がムービングコイル型のイヤホン装置を装着して音像の提供を受ける際に、前記イヤホン装置の装着により外耳道が閉鎖された音響状態を、外耳道が開放されているのと同じ音響状態に校正して音像を提供する音像校正方法において、
前記イヤホン装置の筐体内において、通常動作時に視聴者に音像を提供する第１の音源とは別に第２の音源を設け、この第２の音源から視聴者の鼓膜方向に向けて校正用の音像を出力する校正音像出力ステップと、
前記校正用の音像の外耳道からの反射音を、前記第１の音源をムービングコイル型のマイクとして機能させて集音する集音ステップと、
集音された反射音に基づいて前記視聴者の外耳道特性を算出する伝達関数算出ステップと、
前記第１の音源から視聴者に音像を提供する際に、前記外耳道特性を用いて前記イヤホン装置の装着により閉鎖されている外耳道の音響状態を開放されているのと同じ音響状態に校正する音像校正ステップと、
を有することを特徴とする音像校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耳に装着して音像を視聴者に提供するイヤホン装置およびこれを用いた音像校正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イヤホン装置（またはヘッドフォン、以下イヤホン装置とのみ記述する）で音を聞く場合の問題点として、頭外定位感の欠如、すなわち、音像が視聴者の頭部の外側に定位せず、頭部の中心から聞こえてくるように感ずる、ということが挙げられる。その原因としては、外耳道閉塞効果が影響していると考えられる。
【０００３】
外耳道閉塞効果について説明する。図３は人間の耳道を単純化したモデル図である。人間の耳道は、耳に何も装着されていない状態では図３（ａ）のような片端開放の音響管に置き換えて考えることができる。一方、イヤホン装置が耳に装着された状態では、図３（ｃ）のような閉鎖音響管に置き換えて考えることができる。
【０００４】
図３（ａ）のモデルの音響特性を正確に理論解析することは難しいが、近似解を求めることは可能である。伝達関数や音響管の共振点および反共振点に着目すると、図３（ａ）のモデルは片端が開放、片端が閉鎖という条件から、図３（ｂ）のような通常の開放音響管のモデルとほぼ一致する。
【０００５】
図４は、図３のようにモデル化した耳道の鼓膜位置における音圧特性を示す図であり、図４（ａ）は耳道が開放音響管の場合の音圧特性、図４（ｂ）は耳道が閉鎖音響管の場合の音圧特性を示したものである。
【０００６】
周波数のフラットな音が図３（ａ）のような開放音響管に入力されると、鼓膜位置における音圧特性は図４（ａ）のようになる。一方、図３（ｃ）のような閉鎖音響管の鼓膜位置における音圧特性は図４（ｂ）のようになる。図４（ａ）と図４（ｂ）とでは、周波数特性の山と谷の位置がずれている。
【０００７】
すなわち、人間は、外部から耳に入力されてきた音に対し、通常図４（ａ）のような外耳道特性のフィルタを通した音を聞いているが、イヤホン装置を耳に装着することによって外耳道特性が図４（ｂ）のように変化してしまう。この現象を外耳道閉塞効果と呼び、イヤホン装置で音を聞いた場合に音源の頭外定位感が損なわれる原因と考えられている。
したがって、イヤホン装置を装着した時の外耳道特性を何らかの手段で補償し、図４（ａ）のような特性になるようにすれば、イヤホン装置を装着していても人間にとって音が自然に聞こえてくることになる。
【０００８】
ところで、この外耳道特性を特定するためには外耳道の伝達関数を測定する必要がある。実際にはこの伝達関数をいかに正確に求めるかというのが困難な点である。
一般的なバイノーラル録音のように、人間の鼓膜の位置にマイクロホンを付けた装置（ダミーヘッド）で録音を行うことにより伝達関数を求めることもできる。しかし、開放状態で録音し、実際の音像再生時にはイヤホン装置により耳道が閉鎖状態となるのでは、録音時と再生時とで音響特性が異なるため、外耳道特性を正確に補償することはできない。
【０００９】
そこで、従来より、耳に装着した状態のままで外耳道内の音波の集音を行うことができるイヤホン装置が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１２５８５８号公報
【００１１】
図５は上記特許文献１に記載された、従来のイヤホン装置の一例を示す図である。筐体１０２の内部にスピーカー１０１が収納されるとともに、外耳道内で音波を集音可能なマイク１０３が筐体１０２の外側に設けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図５のようなイヤホン装置では、音を出力する音源と、音を拾うマイクとが別々であるため、音響的な回路が別になる。そのため、このような構造のイヤホン装置で集音した音響特性を利用しても、正確な音響補償を行うのは困難である。
また、上記特許文献１のようなイヤホン装置では、音源とは別個にマイクが設けられているため、このマイクが挿入されたことによって音場（少なくともマイクの測定点の近傍）に乱れが生じてしまうと考えられる。
【００１３】
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、耳に装着した状態のまま外耳道の音響特性を正確に測定することができるイヤホン装置、および視聴者に提供する音像から外耳道閉塞効果による影響を精度よく補償し、頭外定位感の欠如を解消することができる音像校正方法を実現することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、視聴者の耳介の一部に装着され、筐体内に設けられたムービングコイル型の音源から視聴者の鼓膜方向に向けて音像を出力するイヤホン装置において、
前記音源を第１の音源とし、この音源とは別に前記筐体内に第２の音源を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２では、請求項１に記載のイヤホン装置において、前記第２の音源は、圧電素子のダイヤフラムで構成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３では、請求項１または２に記載のイヤホン装置において、
通常の音像出力時には前記第１の音源のみが使用され、
校正動作時には前記第２の音源から校正用の音像が出力されるとともに前記第１の音源はムービングコイル型のマイクとして使用されることを特徴とする。
【００１７】
請求項４では、視聴者がムービングコイル型のイヤホン装置を装着して音像の提供を受ける際に、前記イヤホン装置の装着により外耳道が閉鎖された音響状態を、外耳道が開放されているのと同じ音響状態に校正して音像を提供する音像校正方法において、
前記イヤホン装置の筐体内において、通常動作時に視聴者に音像を提供する第１の音源とは別に第２の音源を設け、この第２の音源から視聴者の鼓膜方向に向けて校正用の音像を出力する校正音像出力ステップと、
前記校正用の音像の外耳道からの反射音を、前記第１の音源をムービングコイル型のマイクとして機能させて集音する集音ステップと、
集音された反射音に基づいて前記視聴者の外耳道特性を算出する伝達関数算出ステップと、
前記第１の音源から視聴者に音像を提供する際に、前記外耳道特性を用いて前記イヤホン装置の装着により閉鎖されている外耳道の音響状態を開放されているのと同じ音響状態に校正する音像校正ステップと、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
イヤホン装置本来の第１の音源とは別に第２の音源を設け、第２の音源を駆動する際に第１の音源をマイクとして機能させて集音することで、音を出す音源と音を拾うマイクを同じにすることができ、外耳道の音響特性を正確に測定することができるイヤホン装置を実現することができる。
また、このようなイヤホン装置で測定した音響特性を利用することにより、視聴者に提供する音像から外耳道閉塞効果による影響を精度良く補償し、頭外定位感の欠如を和らげることができる音像校正方法を実現することができる。
さらに、このようなイヤホン装置を用いて音像の校正を行うことにより、個人差に起因する影響も補償することができ、個人の外耳道特性にフィットした音像の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明のイヤホン装置およびこれを利用した音像校正方法を説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明のイヤホン装置およびこれを利用した音像校正方法の一実施例を示す図である。第１の音源（１）がイヤホン装置の筐体２の内部に設置されている。この第１の音源（１）は、ダイヤフラム１１とコイル（および電磁石）１２から構成された一般的なムービングコイル型のスピーカーである。ダイヤフラム１１は、イヤホン装置が耳に装着された際にその振動面が視聴者の鼓膜方向に向くように配置されている。第１の音源（１）の背後、すなわち鼓膜側と反対側に、圧電素子のダイヤフラム３１からなる第２の音源（３）が設けられている。第２の音源（３）も、第１の音源（１）と同じように鼓膜方向に音像を出力するように設置される。駆動回路４は筐体２の外部に設けられ、第１の音源と第２の音源の駆動制御を行う。
【００２１】
本発明のイヤホン装置の動作の概要は、視聴者に通常音を提供する通常動作時には、第１の音源（１）のダイヤフラム１１とコイル１２を一般的なムービングコイル型のスピーカーとして機能させるとともに、イヤホン装置の装着者に対し外耳道閉塞効果の影響を補償した音像の提供を行う。
校正動作時には、第１の音源（１）および第２の音源（３）の両方を使用する。第２の音源（３）から校正用の音像を鼓膜方向に出力するとともに、第１の音源（１）は、コイル１２をピックアップコイルとして使用し、鼓膜方向からの反射音を集音する。すなわち、第１の音源をマイクとして機能させて音圧の検出を行う。
【００２２】
本発明のイヤホン装置の特徴点は、視聴者がイヤホン装置を装着した時に、イヤホン装置の振動膜（ダイヤフラム１１）と鼓膜との間で形成される閉鎖音響管の特性を、振動膜をそのままピックアップとして使用することによって直接測定できる点である。音を出すスピーカーと音を拾うマイクが同じになるため、外耳道の音響特性を正確に測定することができるようになる。
【００２３】
図２は駆動回路４のブロック図であり、（ａ）は通常動作時、（ｂ）は校正動作時を示したものである。
【００２４】
まず、図２（ａ）に示す通常動作時の動作の流れを説明する。４１，４６，４９はスイッチであり、ＣＰＵ４３の制御で動作する。各スイッチは通常動作時では図２（ａ）に示す状態に接続されている。４５、４８は増幅器である。４７は周波数が可変な発信器である。
イヤホン装置外部から音信号に応じた入力信号が駆動回路４に入力される。この電気信号は、スイッチ４１を経由してＡ／Ｄ変換器４２、ＣＰＵ４３、Ｄ／Ａ変換器４４で構成されたデジタルフィルタに入力される。デジタルフィルタで外耳道閉塞効果による影響を補償する演算を施し、スイッチ４６を経由して第１の音源（１）に信号が出力される。第１の音源（１）は、ダイヤフラム１１とコイル１２をスピーカーとして機能させて、入力された信号に応じた音像の出力を行う。通常動作時は第２の音源（３）は使用しない。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示す校正動作時の動作の流れを説明する。校正動作時はスイッチ４１，４６，４９は図２（ａ）の通常動作時と逆の位置に切替えられる。
まず、ＣＰＵ４３から発信器４７を制御し、周波数をスイープして発生させた校正用音像の信号を発信器４７から出力する。校正用音像の信号はスイッチ４９経由で第２の音源（３）に入力され、第２の音源（３）から鼓膜方向に校正用音像が発信される。第１の音源（１）をコイル１２をピックアップコイルとするマイクとして機能させ、校正用音像の鼓膜からの反射音を集音する。集音した反射音の信号はスイッチ４６，４１およびＡ／Ｄ変換器４２を経由してＣＰＵ４３に入力される。
【００２６】
ＣＰＵ４３にはあらかじめ人間の平均的な外耳道特性を設定しておく。ＣＰＵ４３はこの平均的な外耳道特性とＡ／Ｄ変換器４２の出力との比較により、イヤホン装着者の耳道の周波数特性を算出する。そして、この周波数特性に基づいて、耳穴が開放の場合とイヤホン装置の装着によって閉鎖された場合との違いを補償する補償係数を求め、これを通常動作時に使用するデジタルフィルタの特性とする。なお、このようにイヤホン装着者自身の外耳道特性を利用することにより、イヤホン装置の装着者の個人差も考慮した最適な補償係数を求めることが可能となる。
【００２７】
通常動作時には、外部からの入力信号に対し、外耳道特性を補償した音像を第１の音源（１）から出力することにより、イヤホン装置を装着している場合であってもイヤホン装置を装着していない場合と同等の振動を鼓膜に与えることができる。このように、耳穴が開放の場合とイヤホン装置の装着によって閉鎖された場合との違いを補償することによって、イヤホン装置の装着で問題になる音源の頭外定位感を減少させることが可能である。また、このような校正を行うことにより、個人差に起因する影響も補償することができ、個人の外耳道特性にフィットした音像の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は本発明のイヤホン装置およびこれを利用した音像校正方法の一実施例を示す図。
【図２】図２は駆動回路４のブロック図。
【図３】図３は人間の耳道を単純化したモデル図。
【図４】図３のようにモデル化した耳道の鼓膜位置における音圧特性を示す図。
【図５】図５は従来のイヤホン装置の一例を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１          第１の音源
１１        ダイヤフラム
１２        コイル
２          筐体
３          第２の音源
３１        ダイヤフラム
４          駆動回路
４１，４６，４９  スイッチ
４２        Ａ／Ｄ変換器
４３        ＣＰＵ
４４        Ｄ／Ａ変換器
４５，４８  増幅器
４７        発信器
【図１】
2008177798.tif 000003
【図２】
2008177798.tif 000004
【図３】
2008177798.tif 000005
【図４】
2008177798.tif 000006
【図５】
2008177798.tif 000007