【手続補正書】
【提出日】平成22年1月25日(2010.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
例えば、特許文献１には、ユーザの耳に装着される音響管内においてイヤホンユニットの近傍に設けたマイクロホンユニットにより収音した音響管内部の騒音（ノイズ）を位相反転させた音声信号を生成し、これをイヤホンユニットから音として出力させることにより、外部ノイズを低減させるようにした構成、つまり、フィードバック方式に対応したノイズキャンセリングシステムの構成が記載されている。
また、特許文献２には、その基本構成として、ヘッドフォン装置外筐に取り付けたマイクロフォンにより収音して得た音声信号について所要の伝達関数による特性を与えてヘッドフォン装置から出力させるようにした構成、つまりフィードフォワード方式に対応したノイズキャンセリングシステムの構成が記載されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
そのうえで、フィードバック方式としては、ハウジング部２０１内においてユーザ５００の右耳に近いとされる位置に対してマイクロフォン２０３を設けるようにされる。このようにして設けられるマイクロフォン２０３によっては、ドライバ２０２から出力される音声と、外部のノイズ音源３０１からハウジング部２０１内に侵入して右耳に到達しようとする音声、つまり右耳にて聴き取られる外部音声であるハウジング内ノイズ３０２とが収音されることになる。なお、ハウジング内ノイズ３０２が発生する原因としては、ノイズ音源３０１が例えばハウジング部のイヤーパッドなどの隙間から音圧として漏れてきたり、ヘッドフォン装置の筐体がノイズ音源３０１の音圧を受けて振動し、これがハウジング部内に伝達されてくることなどを挙げることができる。
そして、マイクロフォン２０３によって収音して得られた音声信号から、例えば外部音声の音声信号成分に対して逆特性となる信号など、ハウジング内ノイズ３０２がキャンセル（減衰、低減）されるようにするための信号（キャンセル用音声信号）を生成し、この信号について、ドライバ２０２を駆動する必要音の音声信号（オーディオ音源）に合成させるようにして帰還させる。これによりハウジング部２０１内における右耳に対応するとされる位置に設定されたノイズキャンセル点４００においては、ドライバ２０２からの出力音声と外部音声の成分とが合成されることによって外部音声がキャンセルされた音が得られ、ユーザの右耳では、この音を聴き取ることになる。そして、このような構成を、Ｌチャンネル（左耳）側においても与えることで、通常のＬ，Ｒ２チャンネルステレオに対応するヘッドフォン装置としてのノイズキャンセリングシステムが得られることになる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、楽曲などのコンテンツとされるオーディオ音源の音声信号Ｓは、ここでは、イコライザによるイコライジングが施されるものとしており、このイコライザに対応する伝達関数ブロック１０７（伝達関数Ｅ）を介して合成器１０３に入力することとしている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記２つの条件１、２を満たさない場合、ループには正帰還がかかることとなって、発振（ハウリング）を生じさせることになる。図２においては、上記の条件１に対応する位相余裕Ｐａ、Ｐｂと、条件２に対応するゲイン余裕Ｇａ、Ｇｂが示されている。これらの余裕が小さいと、ノイズキャンセリングシステムを適用したヘッドフォン装置を使用するユーザの各種の個人差やヘッドフォン装置を装着したときの状態のばらつきなどにより、発振の可能性が増加することになる。
例えば図２にあっては、位相０ｄｅｇ．の点を通過するときのゲインとしては０ｄＢより小さくなっており、これに応じてゲイン余裕Ｇａ、Ｇｂが得られている。しかしながら、例えば仮に位相０ｄｅｇ．の点を通過するときのゲインが０ｄＢ以上となってゲイン余裕Ｇａ、Ｇｂが無くなる、あるいは位相０ｄｅｇ．の点を通過するときのゲインが０ｄＢ未満であるものの、０ｄＢに近く、ゲイン余裕Ｇａ、Ｇｂが小さくなるような状態となると、発振を生じる、あるいは発振の可能性が増加することになる。
同様にして、図２にあっては、ゲインが０ｄＢ以上であるときには位相０ｄｅｇ．の点を通過しないようにされており、位相余裕Ｐａ、Ｐｂが得られている。しかしながら、例えばゲインが０ｄＢ以上であるときに位相０ｄｅｇ．の点を通過してしまっている。あるいは、位相０ｄｅｇ．に近くなり位相余裕Ｐａ、Ｐｂが小さくなるような状態となると、発振を生じる、あるいは発振の可能性が増加することになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
上記図３（ｂ）に示されるフィードフォワード方式によるノイズキャンセリングシステムのモデルの系にあって、上記出力音の音圧Ｐは、ノイズ音源３０１において発せられるノイズをＮ、オーディオ音源の音声信号をＳとしたうえで、各伝達関数ブロックにおいて示される伝達関数、Ｍ、−α、Ｇ、Ｆ、Ａ、Ｄ、Ｈを利用して、
【数５】
2008193420.tif 000001
のようにして表されるものとなる。また、理想的には、ノイズ音源３０１からキャンセルポイント４００までの経路の伝達関数Ｆは、
【数６】
2008193420.tif 000002
のようにして表すことができる。
次に、（数６）に示される式を、（数５）に代入すると、右辺の第１項と第２項とが相殺されることとなる。この結果から、出力音の音圧Ｐは、
【数７】
2008193420.tif 000003
のようにして表すことができる。このようにして、ノイズ音源３０１から到達してくるとされる音はキャンセルされ、オーディオ音源の音声信号だけが音声として得られることが示される。つまり、理論上、ユーザの右耳においては、ノイズがキャンセルされた音声が聴こえることになる。ただし、現実には、（数６）が完全に成立するような伝達関数を与えることのできる、完全なＦＦフィルタ回路の構成は困難である。また、人による耳の形状であるとか、ヘッドフォン装置の装着の仕方についての個人差が比較的大きく、ノイズの発生位置とマイク位置との関係の変化などは、特に中高域の周波数帯域についてのノイズ低減効果に影響を与えることが知られている。このために、中高域に関しては、アクティブなノイズ低減処理を控え、主として、ヘッドフォン装置の筐体の構造などに依存したパッシブな遮音をすることがしばしば行われる。
また、確認のために述べておくと、（数６）は、ノイズ音源３０１から耳までの経路の伝達関数を、伝達関数−αを含めた電気回路にて模倣することを意味している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
このようなノイズキャンセリングシステムの実際としては、例えばフィードバック方式であれば、図１に示したモデルに従って単純に構成することで容易に得ることができる。また、フィードフォワード方式にあっても、図３に準じて構成するのにあたり、一本のマイクロフォン２０３について無指向性のものを採用して、できるだけ周囲の全方向からの音声が収音されるように構成することで、全方向から到来してくる外部音声をキャンセルしようとするノイズキャンセリングシステムを得ることができる。例えば現状において実際に知られているヘッドフォン装置のノイズキャンセリングシステムも、このような構成を採っている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本実施の形態としては、特定方向（位置）からの外部音声についてはキャンセルさせないようにするためのノイズキャンセリングシステムの構成としてフィードフォワード方式を採用する。フィードフォワード方式は、図３からも分かるように、キャンセル対象とする外部音声（ノイズ音源）を収音するマイクロフォン（２０３）を、ハウジング部（２０１）の外部に設けるようにされている。本実施の形態としては、以降の説明からも理解されるようにして、ノイズ音源としての外部音声を収音するのにあたり、いわゆるマイクアレイによるビームフォーミングの手法を採用するのであるが、このためには、異なる位置に設けられる複数本のマイクロフォン（マイクロフォンアレイ）により外部音声の収音を行う必要がある。このことを考慮すると、ノイズキャンセリングシステムとしては、フィードフォワード方式が適することになるものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図８に例示しているヘッドフォン装置１は、いわゆるオーバーヘッドバンド式といわれる形態のもので、ヘッドバンド２の両側に、それぞれ、右ハウジング部３Ｒ、左ハウジング部３Ｌが取り付けられている。ユーザは、ヘッドバンド２を頭部に掛けるようにして、右ハウジング部３Ｒ、左ハウジング部３Ｌの内向き側のパッド部を、それぞれ右、左の耳に当てるようにされる。
そして、例えば、マイクアレイ部４Ｒとして図示しているように、右ハウジング部３Ｒとしての筐体の外側部分に対して、所定数のマイクロフォン２０３を、所定の配列パターンにより配列させるようにして設けるようにされる。また、左ハウジング部３Ｌ側についても、同様にしてマイクロフォン２０３を配列させた左マイクアレイ部４Ｌを設けるようにされる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、図４に示したモデルでは、ビームフォーミングのために、マイクロフォン２０３−１〜２０３−ｎごとに対応させて遅延器１５１−１〜１５１−ｎを設けているが、これは原理説明に対応させた構成であり、例えば実際においては、図９に示す構成を採るようにされる。
図９にあっては、図４に示されていた遅延器１５１−１〜１５１−ｎに代えて、フィルタ回路１５３−１〜１５３−ｎを備えるようにされる。これらのフィルタ回路１５３−１〜１５３−ｎは、それぞれ、Ｇ１（ｗ）〜Ｇｎ（ｗ）により表される伝達特性を有するものとされる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図１０に示されるように、本実施の形態としては、先ず、ノイズとして扱われる不要音成分を収音するためのマイクロフォンとして、所定複数のマイクロフォン２０３−１〜２０３−ｎを設けるようにされる。なお、これらのマイクロフォン２０３−１〜２０３−ｎは、例えば図８により説明したように、マイクアレイ部４（４Ｒ又は４Ｌ）を形成するものである。なお、これらのマイクロフォン２０３−１〜２０３−ｎは、同じ特性を有し、また、ここでは無指向性であるものとする。
これらのマイクロフォン２０３−１〜２０３−ｎにより収音して得られた信号は、それぞれ同じ特性のマイクロフォンアンプにより増幅して音声信号として出力するようにされる。つまり、外部音声は、マイクロフォン２０３−１〜２０３−ｎと、これらのマイクロフォンに対応するマイクロフォンアンプに対応した数の、伝達関数Ｍを有する伝達関数ブロック１０１−１〜１０１−ｎを介するようにして音声信号として取り込まれる。このようにして取り込まれたｎ個分の音声信号は、ビームフォーミング処理部１２０に対して入力される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
キャンセル系フィルタ部１３０は、伝達関数ブロック１０１−１〜１０１−ｎから出力された音声信号がそれぞれ入力されるフィルタ回路１３１−１〜１３１−ｎと、これらのフィルタの出力を加算合成する合成器１３２とにより形成される。
フィルタ回路１３１−１〜１３１−ｎには、それぞれ、Ｑ１〜Ｑｎにより表されるフィルタ特性が設定される。このフィルタ回路１３１−１〜１３１−ｎは、図９に示したフィルタ回路１５３−１〜１５３−ｎと同等の機能を有する部位となる。つまり、フィルタ回路１３１−１〜１３１−ｎを通過した音声信号としては、キャンセル対象とする特定の空間位置（マイクアレイ部４を基準とする特定の方向及び距離により決まるものである）から到達してきたとする音の信号成分について、その時間軸（位相）が一致するようにされるものであり、上記のフィルタ特性Ｑ１〜Ｑｎとしても、このような結果が得られるようにして設定されるものである。そして、フィルタ回路１３１−１〜１３１−ｎの出力を合成器１３２により加算合成することによっては、図９の合成器１５２の出力と同様にして、上記のキャンセル対象に対応する空間位置から到来する音の信号成分のみが強調された音声信号が得られることになる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
また、この場合の操作部１６２は、例えばヘッドフォン装置１の本体における所定部位などに設けられ、外部音についてキャンセルすべき方向と強調すべき方向とを、同時にあるいは個別に変更するための操作子と、この操作子に対する操作に応じた操作情報信号を生成してシステム制御部１６１に出力する回路部位とをまとめて示している。
方向検出部１６３は、例えばジャイロなどのセンサを利用して、ヘッドフォン装置１本体の所定部位を基準として、ヘッドフォン装置１が少なくともどの方向（方位、傾きなど）を向いているのかを検出して、その検出信号をシステム制御部１６１に出力するようにされる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
ステップＳ１０２においては、フィルタ特性設定パターンテーブルにおけるパターン番号に対応する変数ｎに１を代入して初期化を行う。